(57)【要約】【課題】硬化材の使用量を節約し、産業廃棄物として処理されるスライムの発生量を減少することが出来る様な液状化防止工法の提供。  【解決手段】硬化材噴射装置（モニタ４）は所定間隔（引き上げピッチＰｕ）毎に断続的に引き上げられ、硬化材（硬化材の噴流Ｊ）が到達して地盤が改良される改良領域（１０）が、水平方向（矢印Ｈ方向）及びに垂直方向（矢印Ｖ方向）について、隣接する未改良孔（ボーリング孔２）における改良領域（１０）と接合する様に、硬化材（硬化材の噴流Ｊ）が噴射されることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化材噴射装置を備えたロッドをボーリング孔内に挿入し、硬化材噴射装置から硬化材を噴射しつつロッドを回転して引き上げて地中固結体を造成する液状化防止工法において、硬化材噴射装置は所定間隔毎に断続的に引き上げられ、硬化材が到達して地盤が改良される改良領域が、水平方向及びに垂直方向について、隣接する未改良孔における改良領域と接合する様に、硬化材が噴射されることを特徴とする液状化防止工法。
【請求項２】
硬化材噴射装置は垂直方向に間隔を隔てて配置された硬化材噴射ノズルを備えており、上方のノズルから噴射される硬化材の噴流は水平面に対して上方へ傾斜しており、下方のノズルから噴射される硬化材の噴流は水平面に対して下方へ傾斜している請求項１の液状化防止工法。
【請求項３】
硬化材噴射装置は垂直方向に間隔を隔てて配置された硬化材噴射ノズルを備えており、上方のノズルから噴射される硬化材の噴流は水平方向へ噴射され、下方のノズルから噴射される硬化材の噴流は水平面に対して下方へ傾斜している請求項１の液状化防止工法。
【請求項４】
硬化材噴射装置から硬化材が水平方向に噴射され、硬化材が到達して地盤が改良される改良領域も水平方向に延在して形成され、水平方向に延在する改良領域が、隣接する未改良孔における改良領域と接合する請求項１の液状化防止工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等において砂地盤等の軟弱地盤が液状化してしまうのを防止する液状化防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状化防止のための技術は、従来から、種々提案されている。
係る液状化防止技術において、液状化を防止するべき土壌に地中固結体を造成し、以って、地盤の液状化を防止する技術が知られている。
【０００３】
その様な地中固結体を造成するに当たって、例えば、液状化を防止するべき土壌にボーリング孔を削孔し、ボーリング孔内に、硬化材噴射装置（いわゆる「モニタ」）を備えたロッドを挿入し、水平方向へ硬化材を噴射しつつ、ロッドを回転して引き上げる工法が知られている。
係る工法によれば、硬化材により土壌を細断しつつ、硬化材と土壌とを混合し、円柱状の地中固結体が造成される。
【０００４】
しかし、係る工法を実施するに際して、硬化材噴射装置から噴射された硬化材が、細断された土壌と混合したスライムとして、大量に地上側に溢れ出してしまう。そのため、大量の硬化材が、地中固結体を構成することなく、廃棄されてしまうので、硬化材の浪費になる、という問題が存在する。
また、硬化材を包含するスライムは、産業廃棄物として専門の処理施設で処分する必要がある。そのため、スライムを処理するためのコストが嵩むという問題が存在する。それに加えて、施工現場から専門処理施設までスライムを運搬しなければならず、その様な運搬費用も、スライム処分のためのコストとして必要になる。
【０００５】
その他の従来技術として、例えば、薬液注入による地盤を改良して液状化を防止する方法であって、薬液が注入されて浸透した領域の中央部に、薬液浸透部を押し広げるための拡張用液体を注入して、薬液浸透部の体積を増加させる技術が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
しかし、係る技術は、硬化材噴射装置を備えたロッドを挿入し、水平方向へ硬化材を噴射しつつ、ロッドを回転して引き上げる工法には、適用することが出来ない。
【特許文献１】特開２００６−２９１４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、硬化材噴射装置を備えたロッドを挿入し、水平方向へ硬化材を噴射しつつ、ロッドを回転して引き上げる工法に適用可能であって、硬化材の使用量を節約し、産業廃棄物として処理されるスライムの発生量を減少させることが出来る様な液状化防止工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、硬化材噴射装置を備えたロッドを挿入し、水平方向へ硬化材を噴射しつつ、ロッドを回転して引き上げる工法で地盤を改良して液状化を防止するに際して、改良された領域（或いは、地中固結体）の強度は、地中固結杭を造成する場合に要求される強度と比較して、遥かに低くても地盤の液状化を防止できることに着目した。
【０００８】
本発明の液状化防止工法は係る知見に基づいて創作されたものであり、硬化材噴射装置を備えたロッドをボーリング孔内に挿入し、硬化材噴射装置から硬化材を噴射しつつロッドを回転して引き上げて地中固結体を造成する液状化防止工法において、
硬化材噴射装置（モニタ４）は所定間隔（引き上げピッチＰｕ）毎に断続的に引き上げられ、
硬化材（硬化材の噴流Ｊ）が到達して地盤が改良される改良領域（地中固結体１０）が、水平方向（矢印Ｈ方向）及びに垂直方向（矢印Ｖ方向）について、隣接する未改良孔（ボーリング孔２）における改良領域（１０）と接合する様に、硬化材（硬化材の噴流Ｊ）が噴射されることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
本発明において、硬化材噴射装置（モニタ４）は垂直方向（矢印Ｖ方向）に間隔（ｔ）を隔てて配置された硬化材噴射ノズル（Ｎ１、Ｎ２）を備えており、上方のノズル（Ｎ１）から噴射される硬化材の噴流（Ｊ１）は水平面（ＨＬ１）に対して上方へ傾斜（傾斜角度θ）しており、下方のノズル（Ｎ２）から噴射される硬化材の噴流（Ｊ２）は水平面（ＨＬ２）に対して下方へ傾斜（傾斜角度θ）しているのが好ましい（請求項２：図１〜図９）。
【００１０】
或いは、硬化材噴射装置（モニタ４）は垂直方向（矢印Ｖ方向）に間隔（ｔ）を隔てて配置された硬化材噴射ノズル（Ｎ１１、Ｎ１２）を備えており、上方のノズル（Ｎ１１）から噴射される硬化材の噴流（Ｊ１１）は水平方向（矢印Ｈ方向）へ噴射され、下方のノズル（Ｎ１２）から噴射される硬化材の噴流（Ｊ１２）は水平面に対して下方へ傾斜（傾斜角度ψ）しているのが好ましい（請求項３：図１０）。
【００１１】
さらに、硬化材噴射装置（モニタ４）から硬化材が水平方向に噴射され、硬化材が到達して地盤が改良される改良領域も水平方向（矢印Ｈ方向）に延在して形成され、水平方向に延在する改良領域（地中固結体１０）が、隣接する未改良孔（ボーリング孔２）における改良領域（１０）と接合するのが好ましい（請求項４：図１１）。
【発明の効果】
【００１２】
上述する構成を具備する本発明の液状化防止工法によれば、隣接するボーリング孔（隣接する未改良孔２）からの改良領域（地中固結体１０）同士が水平方向（矢印Ｈ方向）について接合し、且つ、垂直方向についても改良領域（１０）同士が接合する。そのため、土壌の変位を水平方向及び垂直方向の双方について拘束して、地震の際における土壌の変動を抑制することが出来る。
【００１３】
すなわち、隣接する未改良孔（ボーリング孔２）からの改良領域（１０）同士が接合されていると共に、上下の改良領域（１０）同士が接合している結果、改良領域（１０）により土壌を囲い込むこととなる。そして、改良領域（１０）により囲い込まれた土壌内の間隙水圧が、地震の際においても、上昇しないで一定に保たれる。
間隙水圧が上昇しなければ、有効応力が低下せず、間隙水が土壌粒子の格子構造を破壊して土壌粒子が浮上することも無い。そのため、地盤の液状化が防止される。
【００１４】
従来における改良領域の体積に比較して、改良するべき領域の体積が極めて小さいので、硬化材の使用量を節約して、処理するべきスライムの量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図９および図１２を参照して、第１実施形態について説明する。
図１〜図５は第１実施形態の工程を示している。
図１で示す工程では、既に液状化を引き起こす土壌Ｇに対して、図示しないボーリングロッドでボーリング孔２を削孔する。
図２で示す工程では、硬化材噴射装置（モニタ）４を備えたロッド６を、ボーリング孔２に挿入する。
【００１６】
図３で示す工程では、モニタ４から硬化材の噴流Ｊを噴射する。ここで、硬化材の噴流Ｊの噴射方向は、水平方向に対して角度θだけ傾斜している。詳細は、図６、図７を参照して後述する。
図４で示す工程では、モニタ４を有するロッド６を回転する。すると、上下に対称で、二つの皿型の領域（当該「皿型の領域」を断面で示すと、図４、図５、図８のように「Ｘ」字状となる）が硬化材により掘削され、硬化材と土壌とが混合されて、地中固結体（改良領域）１０が形成される。
【００１７】
図５で示す工程では、所定のピッチ（引き上げピッチ）Ｐｕだけ、モニタ４を引き上げる。そして、図４の工程と同様に、硬化材の噴流Ｊを噴射しつつ、モニタ４を回転させる。すると図４で造成された地中固結体１０（図５における下方の地中固結体１０）からピッチＰｕだけ上方に、皿形（断面「Ｘ」字状）の地中固結体１０が造成される。
ここで、図５では、上下の地中固結体１０同士が接合している。後述する図８も同様である。
【００１８】
図６では、モニタ４から硬化材の噴流Ｊ１、Ｊ２を噴射している状態が示されている。
図６において、モニタ４の下端近傍（図６ではモニタ外周４１の２箇所）には、ノズルＮ１、Ｎ２が形成されている。また、図６において、モニタ外周４１の円周方向におけるノズルＮ１とＮ２の位置関係は、正反対の（１８０度隔たった）位置である。鉛直方向におけるノズルＮ１とＮ２の位置関係は、図７で示すように、ノズルＮ１がノズルＮ２に対して、距離ｔだけ上方に位置している。
【００１９】
ノズルＮ１、Ｎ２から噴射される硬化材の噴流Ｊ１、Ｊ２の到達距離は、符号Ｌ（図６）で示されている。ノズルＮ１の水平に対する傾斜角度は、図６、図７において、上向きの傾斜角度θで表されている。一方、ノズルＮ２の水平に対する傾斜角度は、下向きの傾斜角度θで表されている。
【００２０】
図８は、第１実施形態の施工を完了した状態を示している。図８から明らかな様に、隣接する改良部分Ｒｆ１、Ｒｆ２、Ｒｆ３同士が、水平方向（矢印Ｈ方向）について、確実に接続或いは連結されている。
図１〜図５の工程は、単一のボーリング孔における施工を工程毎に示しているのに対して、図８は、複数のボーリング孔について、液状化防止工法が施工された後の状態を示している。
【００２１】
図９は、第１実施形態に係る液状化防止工法を複数のボーリング孔について施工した状態を、平面的に示している。図９では、地中固結体１０が実線で表示されており、その平面形状は円形である。
上述した通り、地中固結体１０は鉛直方向について断続的に造成されるが、図９では、当該地中固結体１０が、隣接するボーリング孔（未改良孔）の地中固結体１０と重なり合っている状態が明示されている。
【００２２】
特に図６、図７を参照して、硬化材の到達距離、或いは改良部分の寸法等について考察する。
【００２３】
図６、図７において、上方のノズルＮ１から噴射される噴流Ｊ１は、水平面ＨＬ１に対して傾斜角度θだけ上方に傾いて噴射されている。そして、下方のノズルＮ２から噴射される噴流Ｊ２は、水平面ＨＬ２に対して傾斜角度θだけ下方に傾いて噴射されている。
モニタ４の直径をｄ、噴流Ｊ１、Ｊ２の到達距離をＬとすれば、噴流Ｊ１、Ｊ２の到達した地点におけるモニタ４の中心Ｃ或いはボーリング孔２の中心からの水平方向（矢印Ｈ方向）距離Ｘは、下式で示される。
Ｘ＝（ｄ／２）＋Ｌｃｏｓθ  ・・・（１）
また、ノズルＮ１、Ｎ２の垂直方向（矢印Ｖ方向）の間隔をｔとすれば、噴流Ｊ１が到達した地点と噴流Ｊ２が到達した地点との垂直方向距離Ｙは、下式で示される。
Ｙ＝ｔ＋２Ｌｓｉｎθ  ・・・（２）
【００２４】
図８を参照して後述する様に、隣接する未改良孔（ボーリング孔）同士の間隔（未改良孔間ピッチ）をＰｈとすれば、隣接する未改良孔の改良部分同士が水平方向Ｌについて接続されるためには、
２Ｘ≧Ｐｈ  ・・・（３）
でなければならない。
上式（１）と（３）から、硬化材の噴流Ｊ１、Ｊ２における土壌中の到達距離Ｌが、
Ｌ≧（Ｐｈ−ｄ）／２ｃｏｓθ  ・・・（４）
となる必要がある。
【００２５】
また、モニタ４の引き上げピッチＰｕ（図５参照）が、式（２）で示す垂直方向距離Ｙよりも短くなければ、上下の改良領域が接合されないので、
Ｙ≧Ｐｕ  ・・・（５）
でなければならない。
上式（２）及び（５）から、硬化材の噴流Ｊ１、Ｊ２における土壌中の到達距離Ｌは、
Ｌ≧（Ｐｕ−ｔ）／２ｓｉｎθ  ・・・（６）
である必要がある。
【００２６】
すなわち、図１〜図９の第１実施形態では、硬化材の噴流Ｊ１、Ｊ２における土壌中の到達距離Ｌが、上記式（４）及び式（６）の双方を充足するように、各種仕様を決定しなければならない。
ここで、傾斜角度θは例えば、  ０≦θ≦π／２（単位：ｒａｄ．）  の範囲であり、ノズルＮ１、Ｎ２の垂直方向間隔ｔは例えば、  ０≦ｔ≦１００（単位：ｍｍ）  の範囲となる。
【００２７】
従来の地中固結体の造成による液状化防止では、図５において、点線で示す領域ＷＩの全域が改良される。図５から明らかな様に、第１実施形態により改良される領域の体積は、従来における改良領域ＷＩの体積に比較して、極めて小さい。そのため、使用する硬化材の量を節約することが出来て、処理するべきスライムの量も削減できる。
【００２８】
ここで、図１２に示す様に、引き上げピッチＰｕ毎に硬化材を水平方向（矢印Ｈ方向）へ噴射して、地中固結体１０が平板状（平面形状は円形）になる様に施工することも考えられる。
しかし、図１２で示す様に施工した場合には、隣接した未改良孔（図１２では図示せず）における改良領域１０同士が、水平方向（矢印Ｈ方向）或いは垂直方向（矢印Ｖ方向）の何れにおいても接合される保証が無い。
従って、地震が発生した際に、土壌が変位を抑制して、間隙水圧の上昇を防止する作用を奏することが困難であり、液状化を充分に防止できない可能性がある。
【００２９】
これに対して、第１実施形態では、図８で示す様に、隣接する未改良孔（ボーリング孔）の改良領域１０同士は、水平方向（矢印Ｈ方向）について接合しているので、地震が発生した際に、水平方向変位については拘束されて、土壌の変位を抑制する。同様に、改良領域１０同士は垂直方向（矢印Ｖ方向）についても接合されているので、垂直方向変位も抑制出来る。
すなわち、図８で示す様に改良体同士が確実に接合する第１実施形態では、地震の際における変位を抑制して、間隙水圧の上昇を防止して、地盤の液状化を防止することが出来る。
【００３０】
より詳細に説明すると、第１実施形態において、隣接するボーリング孔２からの改良領域１０同士が水平方向（矢印Ｈ方向）について接合されて、水平方向（矢印Ｈ方向）について拘束されているのみならず、上下方向（矢印Ｖ方向）についても改良領域１０同士が接合されているので、改良領域１０により土壌が囲い込まれる。改良領域１０により囲い込まれた（図８の符号Ｎで示す菱形の領域の）土壌内において、地震の際に間隙水圧が上昇しない。
間隙水圧が上昇しなければ、有効応力は低下せず、土壌粒子の格子構造を破壊して土壌粒子が浮上することが防止される。そのため、地盤の液状化が確実に防止されるのである。
【００３１】
すなわち、図１２で示す様に、隣接する地中固結体同士が水平方向に接続されておらず、上下の地中固結体同士も接続されていない場合に比較して、第１実施形態によれば、地盤の液状化がより確実に防止される。
【００３２】
次に、図１０を参照して、第２実施形態を説明する。
図１０の第２実施形態では、モニタ外周４１の円周方向で噴射孔が互いに１８０度ずれた位置にノズル（上方のノズル）Ｎ１１が形成されている。
また、上方のノズルＮ１１に対して、高さ方向で所定寸法だけ下方で、噴射向きが水平線に対して角度ψ下方に傾斜したノズル（下方のノズル）Ｎ１２が形成されている。
そして、第２実施形態では、上方のノズルＮ１１から水平方向へ硬化材を噴流Ｊ１１として噴射し、下方のノズルＮ１２から、水平方向に対して下方へψ傾斜した方向へ硬化材を噴流Ｊ１２として噴射している。
【００３３】
この第２実施形態においても、水平方向と垂直方向の双方について、地中固結体１０同士が接合し、土壌を地中固結体１０で囲い込み、間隙水圧の上昇を防止するように構成されている。これにより、地盤の液状化が防止できる。
【００３４】
図１１では、第３実施形態を説明する。
図１１の第３実施形態では、硬化材の噴流Ｊを水平方向へ噴射している。しかし、図１１で示す様に、水平方向へ延在する様に造成された地中固結体１０が、隣接する未改良孔（ボーリング孔）における地中固結体１０と、確実に接合するように構成されている。その結果、符号ＫＦで示す領域の土壌を、地中固結体１０で囲い込むことが出来る。これにより、当該領域ＫＦにおける間隙水圧の上昇を防止して、土壌の液状化を防止することが出来る。
【００３５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態において、ノズルＮ１、Ｎ２やＮ１１、Ｎ１２の各々の周囲を複数の高圧エア噴射ノズルで包囲し、硬化材噴流Ｊ１、Ｊ２、Ｊ１１、Ｊ１２を高圧エア噴流で包囲して、硬化材の到達距離Ｌを増加するように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の第１工程を示す工程図。
【図２】本発明の第１実施形態の第２工程を示す工程図。
【図３】本発明の第１実施形態の第３工程を示す工程図。
【図４】本発明の第１実施形態の第４工程を示す工程図。
【図５】本発明の第１実施形態の第５工程を示す工程図。
【図６】第１実施形態において、モニタから硬化材を噴射している様態図。
【図７】図６におけるモニタの部分拡大図。
【図８】第１実施鋳形態において、隣接する改良部分が確実に連結している様子を示した様態図。
【図９】第１実施形態を複数のボーリング孔について施工した状態を平面的に示した様態図。
【図１０】第２実施形態を説明する施工領域の断面図。
【図１１】第３実施形態を説明する施工領域の断面図。
【図１２】従来工法における施工領域の断面図。
【符号の説明】
【００３７】
２・・・ボーリング孔
４・・・モニタ
６・・・ボーリングロッド
１０・・・改良領域／地中固結体
４１・・・・モニタ外周
Ｇ・・・地盤
Ｊ、Ｊ１、Ｊ２・・・噴流
Ｎ１、Ｎ２・・・ノズル
Ｎ１１・・・上方のノズル
Ｎ１２・・・下方のノズル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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