(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、
前記掘削孔の内部に結合材注入手段により結合材を注入する工程と、
前記掘削孔の内部の掘削土と前記結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に未固化の混合物をつくる工程と、
前記未固化の混合物の内部において、前記結合材注入手段を前記掘削孔の内底部から上昇させながら、前記未固化の混合物の中心に、前記未固化の混合物を撹拌せずに前記結合材注入手段により結合材を下方へ向け注入して、前記未固化の混合物の中心に前記結合材のみが充填されてつくられた未固化の芯部を徐々に柱状に形成する工程と、
前記掘削孔の内部の前記未固化の混合物と前記未固化の芯部を固化する工程とを備える
地盤改良工法。
【請求項２】
地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部に結合材注入手段により結合材を注入する工程と、前記掘削孔の内部の土と前記結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に未固化の混合物をつくる工程とを並行して行う
請求項１の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド及び地盤改良装置に関するものである。更に詳しくは、施工現場で土壌の中に結合材を注入し、土壌と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、杭構造体を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法において、鋼材等の補強材を使用しなくても、地盤の土質に関係なく杭構造体の所定の強度が得られるようにした地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド及び地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
干拓地等、軟弱な地盤に家等の構造物を構築する場合には、地盤を強固にするための地盤改良が行われる。地盤改良工法には、従来から様々なものがあり、土壌の内部に杭を施工して地盤を強固にする杭工法もその一つである。
また、その杭工法にも、木杭やコンクリート杭等の既存の杭を土壌の内部に多数建て込む工法と、土壌の内部にセメントミルク等の液状の結合材（固化材）を注入して混合撹拌し、コンクリート構造物である多数の杭構造体を構築する工法がある。上記杭工法のうち、後者の一例としては、特許文献１に開示された地盤改良工法がある。
【０００３】
上記従来の地盤改良工法は、軟弱地盤に、施工予定の杭の太さと同径であって杭の施工に必要なセメントの添加量に相当する容積の先行掘削穴を開設し、先行掘削穴から深層混合撹拌装置を略鉛直に貫入し、その下端の固結材噴射ノズルから切削翼の下側の土中に未固結セメントを射出し、切削翼及び複数段の撹拌部材の回転によって、土と未固結セメントとを混合撹拌し、軟弱地盤中に土と未固結セメントとの混合物を円柱状に形成し、セメントの固結によって土とセメントとの混合固結体からなる地表面に達する杭を形成し、地盤補強のために土とセメントとの混合固結体からなる杭を、土とセメントの混合物からなる産業廃棄物を発生させないで施工するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０４８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の地盤改良工法には、次のような課題があった。
すなわち、例えば土壌が有機質土（腐植土）である場合、骨材としての土が軟らかいため、固化した杭構造体（柱状体）の強度が目的の強度に達しないことが多かった。また、セメントミルク等の結合材を土と混合撹拌するため、撹拌能力が低い装置の場合、撹拌が不十分で未固化部分が多くなる問題が生じやすかった。
【０００６】
このような場合は、撹拌土の中に鋼材等の補強材を打ち込んで強度を上げる必要があり、補強材の現場搬入等のために手間がかかると共に、補強材を置いておくためのスペースが余分に必要になるため、施工時の作業性に悪影響を及ぼすこともあった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、施工現場で土壌の中に結合材を注入し、土壌と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、杭構造体を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法において、鋼材等の補強材を使用しなくても、地盤の土質に関係なく杭構造体の所定の強度が得られるようにした地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド及び地盤改良装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部に結合材注入手段により結合材を注入する工程と、前記掘削孔の内部の掘削土と前記結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に未固化の混合物をつくる工程と、前記未固化の混合物の内部において、前記結合材注入手段を前記掘削孔の内底部から上昇させながら、前記未固化の混合物の中心に前記結合材注入手段により結合材を注入して、前記未固化の混合物の中心に前記結合材でつくられた未固化の芯部を形成する工程と、前記掘削孔の内部の前記未固化の混合物と前記未固化の芯部を固化する工程とを備える地盤改良工法である。
【０００９】
（２）本発明は、上記（１）の地盤改良工法において、地盤を掘削手段により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔の内部に結合材注入手段により結合材を注入する工程と、前記掘削孔の内部の土と前記結合材を撹拌手段により混合撹拌し、前記掘削孔の内部に未固化の混合物をつくる工程とを並行して行う構成とすることもできる。
【００１０】
この場合、掘削孔の形成と結合材の注入、及び掘削土と結合材の混合撹拌を、掘削開始から掘削孔の形成終了までの一行程（１ストローク）で行うことができる。これにより、最短で、上記一行程と、前記未固化の混合物の内部において、前記結合材注入手段を前記掘削孔の内底部から上昇させながら、前記未固化の混合物の中心に前記注入手段により結合材を注入して、前記未固化の混合物の中心に前記結合材でつくられた未固化の芯部を形成するまでの一行程の、合わせて二つの行程で、掘削開始から未固化の芯部の形成までの作業を行うことができるので、作業効率に優れる。
【００１１】
（３）本発明は、上記（１）又は（２）の地盤改良工法において、前記未固化の混合物の内部において、前記注入手段を前記掘削孔の内底部から上昇させながら、前記未固化の混合物の中心に前記注入手段により結合材を注入して、前記未固化の混合物の中心に前記結合材でつくられた未固化の芯部を形成する作業を、前記未固化の混合物を撹拌せずに行う構成とすることもできる。
【００１２】
この場合、未固化の混合物の中心に未固化の芯部を形成する際に、混合物が流動して大きく乱れるようなことがないので、形成される未固化の芯部の形状にも乱れが生じにくく、形状に歪な部分がない整った形状の芯部を形成することができるので、固化した芯部の強度にも優れる。
【００１３】
（４）本発明は、上記（１）ないし（３）の地盤改良工法において、前記未固化の芯部に、固化したときの芯部を補強できる強度を有する芯材を入れる工程を備えることもできる。
【００１４】
この場合、固化した芯部の強度を芯材によって高めることができ、これを備える杭構造体の強度も更に高めることができるので、特に地盤の強度又は耐力をより高める必要がある施工の場合、好適に採用できる。
【００１５】
（５）本発明は、施工現場で土壌の中に結合材を注入し、土壌と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、杭構造体を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法において、前記土壌と結合材を混合撹拌した後、該未固化の撹拌物の中心に前記結合材でつくられた未固化の芯部を形成し、前記未固化の混合物と前記未固化の芯部を固化させる地盤改良工法である。
【００１６】
（６）本発明は、液状の結合材を通す流路を有するロッドと、該ロッドの先部に設けられた掘削部材と、前記ロッドに設けられた撹拌部材と、前記ロッドに該ロッドの軸周方向に回転可能に設けられ、前記掘削部材の回転直径より径大な振れ止め部材と、前記ロッドの先端に設けられ、結合材を吐出するノズルとを備える地盤改良工法に使用する掘削ロッドである。
【００１７】
（７）本発明は、上記（６）の発明において、前記ノズルが、前記ロッドの先端に着脱可能に設けられている構成とすることもできる。
【００１８】
この場合は、ノズルの長さや太さ、先端部のビットの構造、或いは吐出口の位置の違いがある等、複数の特徴的なノズルを用意しておくことにより、それらを適宜交換することができるので、作業をより効率的に行うことができる。
【００１９】
（８）本発明は、作業機本体と、該作業機本体に備えてある昇降回転駆動装置と、該昇降回転駆動装置に取り付けられた請求項６又は７の地盤改良工法に使用する掘削ロッドとを備える地盤改良装置である。
【００２０】
（作用）
本発明の地盤改良工法の作用を説明する。
掘削手段（掘削部材）と撹拌手段（撹拌部材）、及び結合材注入手段（ロッドとノズル）を備えた掘削ロッドを有する地盤改良装置を使用し、昇降回転駆動装置に取り付けられた掘削ロッドで軟弱な地盤を所要の深さまで掘削して、内部に掘削土が残る掘削孔を形成する。
【００２１】
掘削孔を形成する際、振れ止め部材により、掘削ロッドの回転時のロッドが振れないようにすることができるので、安定した掘削ができる。
そして、掘削孔の内部に結合材注入手段によりセメントミルク等の液状の結合材を適量注入する。掘削孔の内部の掘削土と結合材を撹拌手段により混合撹拌し、掘削孔の内部に未固化の混合物をつくる。
【００２２】
上記混合撹拌する際の最後に、結合材注入手段を掘削孔の内底部に位置させておき、未固化の混合物の内部において、結合材注入手段を掘削孔の内底部から上昇させながら、未固化の混合物の中心に結合材注入手段により結合材を注入する。これにより、未固化の混合物の中心に結合材のみが充填されてつくられた未固化の芯部が柱状に形成される。
なお、未固化の芯部の太さと高さは、結合材注入手段の上昇速度を調節したり、結合材の注入流量を調節したりして、適宜設定する。軟弱な地盤の所定の箇所（又は必要な箇所）で、上記と同様の施工を行う。
【００２３】
そして、施工した掘削孔の内部の未固化の混合物と未固化の芯部を、所定期間養生して固化させる。これにより、土壌の内部にコンクリート構造物である杭構造体が必要数（多くの場合、多数）施工され、軟弱だった地盤を強固な地盤に改良することができる。
【００２４】
このように、従来の一般的な工法においても使用される結合材のみを材料として芯部を形成することで、杭構造体の強度を高めることができ、土壌が有機質土である等、骨材としての土が軟らかい場合でも、固化した杭構造体の充分な強度が得られるので、土質を選ばない。
また、やむを得ず撹拌能力が低い装置を使用する場合等、撹拌が不十分で杭構造体に未固化部分が多く生じたとしても、固化した芯部によって充分な強度を付与することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、施工現場で土壌の中に結合材を注入し、土壌と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、杭構造体を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法において、鋼材等の補強材を使用しなくても、地盤の土質に関係なく杭構造体の所定の強度が得られるようにした地盤改良工法、地盤改良工法に使用する掘削ロッド及び地盤改良装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の地盤改良装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の地盤改良工法の第１の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の地盤改良工法における掘削ヘッドの昇降を示す図２の各工程に対応したグラフである。
【図４】本発明の地盤改良工法の第２の実施形態における掘削ヘッドの昇降を示すグラフである。
【図５】本発明の地盤改良工法の第３の実施形態を示す説明図である。
【図６】掘削ヘッドにおけるノズルの着脱構造を示す説明図である。
【図７】本発明の地盤改良工法の第４の実施形態を示す説明図である。
【図８】掘削ヘッドのノズルの他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１、図２及び図３を参照する。
まず、本発明の地盤改良工法において使用する地盤改良装置Ａについて説明する。
地盤改良装置Ａは、地中削孔機１と、地中削孔機１が有するガイドセル２、ガイドセル２に沿って昇降し地盤を掘削して掘削孔を形成する掘削ロッド３を備えている。
【００２８】
地中削孔機１は、クローラ式の削孔機本体１０と、削孔機本体１０の前部に上下方向に向けて油圧シリンダー１１を介し取り付けられたガイド体１２を備えている。削孔機本体１０には、地盤改良装置Ａを安定させるアウトリガー１３が備えられている。
【００２９】
ガイド体１２は、油圧シリンダー１１で角度を調節することができる。ガイド体１２には、ガイドセル２が、油圧シリンダー（ガイドセル２に隠れており図では見えない）でガイド体１２に沿って一定の範囲で昇降調節ができるようにして取り付けられている。
【００３０】
ガイドセル２は、その前側にほぼ全長にわたって設けられたガイド部２０を有している。ガイド部２０には、油圧モーターを駆動源とする昇降回転駆動装置であるドリフター３０が、ガイド部２０に沿って昇降移動自在に取り付けられている。ドリフター３０は、所定の長さの掘削ロッド３を保持しており、掘削ロッド３はほぼ鉛直方向へ向けて垂下されている。また、ガイドセル２には、掘削ロッド３をワイヤで吊り込むためのウインチ２１を備えている。
【００３１】
掘削ロッド３は、所要の長さのロッド３１を有し、ロッド３１の先端部には、掘削手段を構成する掘削ヘッド３３が固定されている。掘削ヘッド３３は、先端に三角板状のビット３３０を固定したノズル３２と、その上方にロッド３１と直角に固定され、下側に長さ方向へ一定間隔で固定された複数の掘削歯３３２を有する二枚の掘削羽根３３１で構成されている。なお、ビット３３０の固定側の中央には、後述する流路３１０を塞がないようにする半円形の切欠部（符号省略）が形成されている。
【００３２】
ノズル３２は、結合材注入手段を構成し、結合材（柱体原料）であるセメントミルク（又はセメント系固化剤溶液）を吐出する。ノズル３２には、図示していない公知手段によって、ミキサープラント（図示省略）からセメントミルクがロッド３１の内部の流路３１０（後述する図６参照）を通って供給される構造となっている。
【００３３】
ロッド３１において、掘削ヘッド３３よりやや上方側には、ロッド３１を中心として軸周方向に自由回転ができる振れ止め部材である振れ止めブレード３４が設けてある。振れ止めブレード３４は、ロッド３１の長さ方向へは動かず、二枚のブレード（符号省略）の方向は、ロッド３１と直角、且つ直径線方向であり、その直径（長さ）は、上記掘削羽根３３１よりやや長くなるように形成されている。
【００３４】
ロッド３１において、振れ止めブレード３４の上方側には、上下方向にほぼ一定の間隔で撹拌手段を構成する撹拌部材３５が三段に固定されている。撹拌部材３５の各段は、それぞれロッド３１の直角方向に設けられた二枚の翼部材（符号省略）で構成され、その方向は、ロッド３１と直角、且つ直径線方向であり、更に上下に隣り合う撹拌部材３５間でロッド３１の軸周方向において９０°ずらしてある。
【００３５】
また、ガイドセル２の下端部には、前方へ向け接続部材２２が形成されている。接続部材２２の先端には、ロッド３１を通し回転自在に保持する円筒形状の振れ止め具２３が固定されている。振れ止め具２３は、中心孔の開閉ができる構造であり、中心孔を開いてロッド３１の途中部分を横から入れることができる。
【００３６】
（作用）
主に図２、図３を参照して、地盤改良装置Ａの作用、及び地盤改良工法について説明する。
なお、以下の作業において、掘削ヘッド３３の回転速度、及び昇降速度は、特に限定するものではなく、現場の土壌の土質に合わせて適宜設定されるものである。
【００３７】
（１）地盤改良装置Ａを地盤改良を行う場所（軟弱な地盤上）に設置する。
（２）地盤改良装置Ａの掘削ロッド３を回転させながら下降させ、掘削ヘッド３３で軟弱な地盤４の掘削を始める（図２（ａ）参照）。
【００３８】
（３）更に、掘削ヘッド３３による掘削を進める。このとき、掘削ヘッド３３で掘削される掘削孔４０の内径より長い振れ止めブレード３４の両側先端部は、掘削孔４０の孔壁に刺さるように入り込み、自身の回転は止まって、以降は孔の深部へ移動しながらロッド３１の回転の振れ止めとしての機能を果たす。
【００３９】
（４）このようにして、掘削孔４０が次第に深く形成されると共に、掘削孔４０の内部に土壌が削られて生じた掘削土が残っていく。また、並行して、ノズル３２から結合材であるセメントミルクが掘削孔４０の内部に注入され、掘削土と混じり合う。更に、セメントミルクは、回転する掘削ヘッド３３、及び各撹拌部材３５によって掘削土と混合撹拌され、未固化の混合物５がつくられていく。掘削孔４０を所定の深さまで形成したところで、掘削ヘッド３３の下降は停止される（図２（ｂ）参照）。
【００４０】
（５）未固化の混合物５の深部において、掘削ヘッド３３を回転させながら細かく上下動させ、混合物５の深部を混合撹拌する。次いで、掘削ヘッド３３を徐々に上昇させて混合物５を更に撹拌しながら、掘削ヘッド３３を混合物５から先端の一部を残して抜き取るように露出させる（図２（ｃ）参照）。なお、混合撹拌用のセメントミルクの注入は、掘削ヘッド３３の上記下降時に行わず、当該上昇時に行うこともできる。
【００４１】
（６）再び、掘削ヘッド３３で未固化の混合物５を混合撹拌しながら掘削ヘッド３３を下降させ、掘削孔４０の内底部に位置させる（図２（ｄ）参照）。
このようにして、掘削孔４０の内部にセメントミルクと掘削土が全体に充分混合撹拌された未固化の混合物５がつくられる。なお、掘削孔４０に沿う掘削ヘッド３３、及び各撹拌部材３５の行程数（昇降回数）は適宜設定することができ、本実施の形態のように四つの行程に限定するものではない。
【００４２】
（７）掘削孔４０の内部の未固化の混合物５の内底部から、掘削ヘッド３３、及び各撹拌部材３５を回転させずに上昇させながら、ノズル３２から混合物５の中心にセメントミルクを注入する。これにより、混合物５の中心にセメントミルクのみが充填されてつくられた未固化の芯部６が徐々に柱状に形成されていく（図２（ｅ）参照）。
【００４３】
また、掘削ヘッド３３、及び各撹拌部材３５を回転させないため、混合物５が流動して大きく乱れるようなことがないので、形成される未固化の芯部６の形状にも乱れが生じにくく、形状にいびつな部分がない整った形状の芯部を形成することができるので、芯部６が固化したときの強度にも優れる。なお、未固化の芯部６の太さと高さは、ノズル３２の上昇速度を調節したり、セメントミルクの注入流量を調節したりして、適宜設定する。そして、軟弱な地盤４の所定の箇所（必要な箇所）で、上記と同様の施工を行う。
【００４４】
（８）掘削孔４０の内部の未固化の混合物５と未固化の芯部６を、所定の期間養生を行って固化する。これにより、地盤４の内部に所定の深さに柱状に固化して形成された固化混合物５ａと、固化混合物５ａの中心に固化して形成された芯体６ａからなる杭構造体（符号省略）が必要数施工され（図２（ｆ）参照）、軟弱だった地盤４を強固な地盤に改良することができる。
【００４５】
このように、従来の一般的な工法においても使用される結合材であるセメントミルクのみを材料として芯体６ａを形成することで、杭構造体の強度を高めることができ、土壌が有機質土である等、骨材としての土が軟らかい場合でも、固化した杭構造体の充分な強度が得られるので土質を選ばない。また、やむを得ず撹拌能力が低い装置を使用する場合等、撹拌が不十分で杭構造体に未固化部分が多く生じたとしても、固化した芯体６ａによって充分な強度を付与することができる。
【００４６】
また、本発明の上記地盤改良工法では、上記した理由から、杭構造体の強度を高めるために、鋼材等の補強材を使用する必要はない。したがって、従来の工法のように、補強材の現場搬入等のために手間がかかり、或いは補強材を置いておくためのスペースが余分に必要になる等、施工時の作業性に悪影響を及ぼす問題も生じない。
【００４７】
なお、上記鋼材を使用する場合のような、作業が増える問題や、鋼材等の材料費や作業員の人件費等のコストが嵩む問題も解消できる。更には、芯部は固化したセメントでできているので、施工部の天端の高さを低くする調整を行う際に、例えば鋼材等の補強材を使用する場合のように、補強材をガスで溶断する等の煩雑な手間がかからず、バックホーのアタッチメント（ショベル等）で破壊して、簡単に行うことができる。
【００４８】
図４を参照し、本発明の地盤改良工法の第２の実施の形態を説明する。
地盤改良工法の第２の実施の形態では、グラフに示すように、掘削孔の形成と、セメントミルクの注入と、掘削土とセメントミルクの混合撹拌を、掘削ヘッド３３等が所定の深さまで下降するまでの一行程で並行して行う。そして、掘削ヘッド３３等を上記と同様に細かく上下動させて混合物を混合撹拌させた後、上記と同様に上昇する一行程で、未固化の混合物５の中心に未固化の芯部６を形成する。この工法は、作業効率に優れ、地盤改良工事の工期の短縮も可能になる。
【００４９】
図５を参照し、本発明の地盤改良工法の第３の実施の形態を説明する。
地盤改良工法の第３の実施の形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、未固化の混合物５の中心に、未固化の芯部６を形成した後、芯部６の固化が進まないうちに、作業者による手作業等で所定の長さの芯材である鋼管７を芯部６の中に入れ込む（図５（ｃ）参照）。なお、芯材は鋼管に限定するものではなく、固化後の芯部を補強できる充分な強度があれば、例えば鉄筋籠、鋼棒、Ｈ鋼等を採用することもできる。
【００５０】
そして、そのまま未固化の混合物５と未固化の芯部６を固化させれば、固化した芯部の強度を鋼管７によって高めることができ、これを備える杭構造体の強度も更に高めることができる。したがって、この構造は、特に地盤の強度又は耐力をより高める必要がある施工の場合、好適に採用できる。
【００５１】
掘削ヘッドのノズルは、着脱できる構造とすることもできる。
図６を参照する。
掘削ヘッド３３ａは、ロッド３１の先端にノズル取付部３７を有している。掘削羽根３３１は、ノズル取付部３７の外周部に固定されている。
【００５２】
ノズル取付部３７は、先端側が開口した嵌合孔３７０を有している。嵌合孔３７０には、結合材が通る流路３１０がつながっている。また、ノズル取付部３７には、嵌合孔３７０の上下斜向かいの二箇所にそれぞれ一部が掛かるように、外周面間を貫通したピン孔３７１、３７２が形成されている。
【００５３】
ノズル取付部３７には、ノズル３２ａ及びノズル３２ｂが着脱自在である。なお、ノズル取付部３７に取り付けられるノズルは、これらに限定されるものではなく、例えば後述する図８に示すような、各種ノズル３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ等、他に用意された様々なノズルを適宜交換することができる。
【００５４】
ノズル３２ａは、円柱形状の胴部３２０ａを有し、胴部３２０ａの基部には同じく円柱形状の嵌入部３２２が形成されている。胴部３２０ａと嵌入部３２２の中心には、前記流路３１０につながる流路３２１が形成されている。流路３２１の先端は、胴部３２０ａの先端で開口して、吐出口（図示省略）を形成している。また、胴部３２０ａの先端には、上記ノズル３２のビット３３０と同様の三角板状のビット３３０が固定されている。
【００５５】
嵌入部３２２は、上記嵌合部３７０にほぼ隙間なく嵌め入れることができる。嵌入部３２２には、嵌合部３７０に嵌め入れたとき、上記ピン孔３７１、３７２と合う外周面の上下斜向かいの二箇所に、ピン溝３２３、３２４がそれぞれ直線的に形成されている。
【００５６】
そして、ピン孔３７１とピン溝３２３、ピン孔３７２とピン溝３２４を合わせて、それぞれにピン（図示省略）を挿着することにより、ノズル３２ａをノズル取付部３７から抜けないように、且つロッド３１と一体となって回転できるように固定することができる。なお、上記ロッド３１は、この構造と同様の連結部を介し、複数の短軸を順次つないでいき、必要な長さに形成するものである（図１参照）。
また、ノズル３２ｂは、胴部３２０ｂが胴部３２０ａより長いだけで、その他の部分の構造はノズル３２ａと同じであるので、ノズル３２ｂの構造の詳しい説明は省略する。
【００５７】
図７を参照して、地盤改良工法の第４の実施形態を説明する。
（１）地盤改良装置を地盤改良を行う場所に設置する。掘削ロッド３３ａのロッド３１先端には、短い胴部３２０ａを有するノズル３２ａが取り付けられている。
（２）地盤改良装置の掘削ロッド３ａを回転させながら下降させ、掘削ヘッド３３ａで軟弱な地盤４の掘削を始める（図７（ａ）参照）。
【００５８】
（３）更に、掘削ヘッド３３ａによる掘削を進める。このとき、掘削ヘッド３３ａで掘削される掘削孔４０の内径より長い振れ止めブレード３４の両側先端部は、掘削孔４０の孔壁に刺さるように入り込み、自身の回転は止まって、以降は孔の深部へ移動しながらロッド３１の回転の振れ止めとしての機能を果たす。
【００５９】
（４）このようにして、掘削孔４０が次第に深く形成されると共に、掘削孔４０の内部に土壌が削られて生じた掘削土が残っていく。また、並行して、ノズル３２ａから結合材であるセメントミルクが掘削孔４０の内部に注入され、掘削土と混じり合う。更に、セメントミルクは、回転する掘削ヘッド３３ａ、及び各撹拌部材３５によって掘削土と混合撹拌され、未固化の混合物５がつくられていく。掘削孔４０を所定の深さまで形成したところで、掘削ヘッド３３ａの下降は停止される（図７（ｂ）参照）。
【００６０】
（５）未固化の混合物５の深部において、掘削ヘッド３３ａを回転させながら細かく上下動させ、混合物５の深部を混合撹拌する。次いで、掘削ヘッド３３ａを徐々に上昇させて混合物５を更に撹拌しながら、掘削ヘッド３３ａを混合物５から抜き取る。（図７（ｃ）参照）。なお、混合撹拌用のセメントミルクの注入は、掘削ヘッド３３ａの上記下降時に行わず、当該上昇時に行うこともできる。
【００６１】
（６）掘削ロッド３ａを更に上昇させ、ロッド３１先端のノズル３２ａを、より長い胴部３２０ｂを有するノズル３２ｂに交換する（図７（ｄ）参照）。
【００６２】
（７）再び、掘削ヘッド３３ａで未固化の混合物５を混合撹拌しながら掘削ヘッド３３ａを下降させ、掘削孔４０の内底部に位置させる（図７（ｅ）参照）。このようにして、掘削孔４０の内部にセメントミルクと掘削土が全体に充分混合撹拌された未固化の混合物５がつくられる。なお、掘削孔４０に沿う掘削ヘッド３３ａ、及び各撹拌部材３５の行程数（昇降回数）は適宜設定することができ、本実施の形態のように四つの行程に限定するものではない。
【００６３】
（８）掘削孔４０の内部の未固化の混合物５の内底部から、掘削ヘッド３３ａ、及び各撹拌部材３５を回転させながら上昇させ、ノズル３２ｂから混合物５の中心にセメントミルクを注入する。これにより、混合物５の中心にセメントミルクのみが充填されてつくられた未固化の芯部６が徐々に柱状に形成されていく（図７（ｆ）参照）。
なお、掘削ロッド３ａは、上記のように当初のノズル３２ａより長い胴部３２０ｂを有するノズル３２ｂに交換しているので、撹拌羽根３３１と撹拌部材３５は当初よりノズル３２ｂ先端の吐出口から離れている。したがって、芯部６の形成において、掘削ヘッド３３ａ、及び各撹拌部材３５の回転による混合物５の乱れの影響は受けにくく、芯部６はいびつになりにくく、強度にも優れる。そして、軟弱な地盤４の所定の箇所（必要な箇所）で、上記と同様の施工を行う。
【００６４】
（９）掘削孔４０の内部の未固化の混合物５と未固化の芯部６を、所定の期間養生を行って固化する。これにより、地盤４の内部に所定の深さに柱状に固化して形成された固化混合物５ａと、固化混合物５ａの中心に固化して形成された芯体６ａからなる杭構造体（符号省略）が必要数施工され（図７（ｇ）参照）、軟弱だった地盤４を強固な地盤に改良することができる。
なお、この工法の作用は、上記工法の第１の実施形態とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
図８を参照して掘削ヘッドのノズルの他の例を説明する。なお、図８においては、各ノズル３２ｃ、３２ｄ、３２ｅの嵌入部３２２の図示を省略している。
図８（ａ）に示すノズル３２ｃは、先端に円錐状のビット３３４を有し、ビット３３４の表面に吐出口３３５が開口されている。ノズル３２ｃは、円錐状のビット３３４が、掘削時においても変形や破損が起こりにくく、耐久性に優れる。
【００６６】
図８（ｂ）に示すノズル３２ｄは、下面の吐出口３３７の直径線方向の両端部の二箇所にビット３３６が設けられている。ノズル３２ｄは、ビット３３６を二箇所に有することにより、硬い石等に当たった場合の掘削性能に優れる。
【００６７】
図８（ｃ）に示すノズル３２ｅは、上記ノズル３２ｃに、更に円錐状のビット３３４の表面に螺旋状の二枚の掘削刃３３８が形成されている。ノズル３２ｅは、掘削部の土壌に異物がある場合の切断性能、及び切削性能に優れる。
【００６８】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ  地盤改良装置
１  地中削孔機
１０  削孔機本体
１１  油圧シリンダー
１２  ガイド体
１３  アウトリガー
２  ガイドセル
２０  ガイド部
２１  ウインチ
２２  接続部材
２３  振れ止め具
３  掘削ロッド
３０  ドリフター
３１  ロッド
３２  ノズル
３３  掘削ヘッド
３３０  ビット
３３１  掘削羽根
３３２  掘削歯
３４  振れ止めブレード
３５  撹拌部材
４  地盤
４０  掘削孔
５  未固化の混合物
６  未固化の芯部
５ａ  固化混合物
６ａ  固化した芯体
３ａ  掘削ロッド
３３ａ  掘削ヘッド
３７  ノズル取付部
３７０  嵌合孔
３７１、３７２  ピン孔
３２ａ  ノズル
３２ｂ  ノズル
３２０ａ  胴部
３２２  嵌入部
３２１  流路
３２３、３２４  ピン溝
【要約】
【課題】施工現場で土壌の中に結合材を注入し、土壌と結合材を混合撹拌して柱状に固化させ、杭構造体を構築して地盤を強固に改良する地盤改良工法において、補強材を使用しなくても、地盤の土質に関係なく杭構造体の所定の強度が得られるようにした地盤改良工法を提供する。
【解決手段】地盤を掘削ヘッド33により所要の深さまで掘削して内部に掘削土が残る掘削孔40を形成する工程、掘削孔40の内部にノズル32から結合材を注入する工程、掘削孔40の内部の掘削土と結合材を撹拌部材により混合撹拌し、掘削孔の内部に未固化の混合物5をつくる工程、未固化の混合物5の内部において、ノズル32を掘削孔40の内底部から上昇させながら、未固化の混合物5の中心に結合材を注入して、未固化の混合物5の中心に結合材でつくられた未固化の芯部6を形成する工程、掘削孔40の内部の未固化の混合物5と未固化の芯部6を固化する工程とを備える地盤改良工法である。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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