(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入ロッド内の軸方向に形成された硬化材液供給管内と連通し、該注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置であって、
内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、該中間内径部の先端と連通し、直径が該中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、該中間内径部の後端と連通し、直径が該中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは該略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状の硬化材液流路が構成されたノズル本体部と、
内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝が複数個形成され、前記ノズル本体部の外周側との間に圧縮空気流路が構成されたエアカバーと、を有し、
該エアカバーとノズル本体部の外周側との間の先端から噴射された圧縮空気は、前記ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の周りを旋回流として覆うので、前記ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することを特徴とする高圧噴射ノズル装置。
【請求項２】
前記エアカバーの傾斜溝は、該エアカバーの内周面に４個〜８個の範囲内、略同形状で形成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射ノズル装置。
【請求項３】
前記エアカバーの傾斜溝は、該エアカバーの内周面に先端方向に向かって略２６．４９度〜略４６．６８度の範囲内で斜めに傾斜していることを特徴とする請求項２記載の高圧噴射ノズル装置。
【請求項４】
前記エアカバーの傾斜溝の後端側の開口部は、前記ノズル本体部と前記エアカバーが装着された状態で、前記ノズル本体部の硬化材液流路の略中心から前記エアカバーの傾斜溝の後端側の最大外側部までの長さを径とした円に対して、略４２．１％〜略６４．１％であることを特徴とする請求項３記載の高圧噴射ノズル装置。
【請求項５】
前記ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、
該流路分割部は、該流路分割部近傍の中空形状の前記後端内径部の略中心部分に、該流路分割部近傍の該後端内径部の中空形状断面積の２％〜２０％の面積を有する部分を有し、
該ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が前記流路分割部で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化された後に、前記中間内径部の有形物が存在しない中空形状の空間で縮径されて先端方向に送られるので、前記ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することができることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射ノズル装置。
【請求項６】
前記モニターに装着された請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の前記高圧噴射ノズル装置を備えた地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入ロッド内の硬化材液供給管内と連通し、注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、注入ロッド内の硬化材液供給管内と連通し、注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置が知られている。
【０００３】
この種の高圧噴射ノズル装置は、高圧噴射ノズル装置の内側に材液噴射ノズルが設けられ、外側に空気噴射ノズルが形成され、そして、高圧噴射ノズル装置から硬化材液が噴射されるとともに空気噴射ノズルから圧縮空気が高圧噴射されると、高圧噴射ノズル装置の内側から硬化材液が噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射されることにより、硬化材液の噴流の周りに圧縮空気の気層被膜が作られ、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができるというものであった（たとえば、特許文献１）。そして、地盤が切削された切削土が排泥となって、空気噴射ノズルから噴射される圧縮空気により上部に運搬され、地表面に排出させることができるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１５０７０６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、従来の地盤改良装置は、コンプレッサーから送られてくる圧縮空気を空気噴射ノズルから高圧噴射させる場合、空気噴射ノズルの口径が一定の大きさであれば、コンプレッサーの最大出力以上の流量の圧縮空気を空気噴射ノズル１２２から噴射させることができないことから、地盤の切削土を排泥として地表面に排出させるためには、空気噴射ノズルの口径の大きさを大きくする必要があるが、空気噴射ノズルの口径を大きくすると、硬化材液の噴流の周りに圧縮空気の気相被膜が十分形成できず、高圧噴射ノズル装置から噴射される硬化材液の噴射到達距離をあまり増大させることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、所定の最大出力のコンプレッサーであっても、地盤の切削土を排泥として地表面に排出させることができるとともに、高圧噴射ノズル装置から噴射される硬化材液の噴射到達距離を十分増大させることができる高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた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】
【０００７】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、注入ロッド内の軸方向に形成された硬化材液供給管内と連通し、該注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置であって、内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、中間内径部の先端と連通し、直径が中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、中間内径部の後端と連通し、直径が中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状の硬化材液流路が構成されたノズル本体部と、内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝が複数個形成され、ノズル本体部の外周側との間に圧縮空気流路が構成されたエアカバーと、を有し、エアカバーとノズル本体部の外周側との間の先端から噴射された圧縮空気は、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の周りを旋回流として覆うので、ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝が複数個形成されたエアカバーが設けられているので、エアカバーから噴射された空気がノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の周りを旋回するようになる。このことから、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の切削能力が増大されるので、地盤の組織構造が破壊され、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。すなわち、エアカバーとノズル本体部の外周側との間の先端から噴射された圧縮空気がノズル本体部から噴射される硬化材液の周りを隙間なく覆いながら旋回するので、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液がその周りを旋回する圧縮空気により中央方向に押圧され、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の噴射直後の硬化材液噴射流が半径方向に大きく増大しにくくなり、硬化材液の速度を維持できる。また、硬化材液の周りを旋回する圧縮空気の旋回流により旋回流周辺の地盤が押圧されながら切削されるので、硬化材液噴射流の周りの圧縮空気が隙間なく包括でき、空気層を厚くすることができる。このように、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の噴射直後の硬化材液噴射流が半径方向に大きく増大しにくくなるので硬化材液噴射流の直進性を増大させることができるとともに、ノズル本体部から噴射直後の硬化材液噴射流の周りの圧縮空気層を厚くすることができるので、ノズル本体部から噴射直後の硬化材液噴射流の周りの地盤がその硬化材液噴射流の流れの障害となることも小さくすることができる。これにより、ノズル本体部から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。さらに、キャビテーションによるキャビティ（気泡）は、硬化材液の圧力が低くなった周辺部で発生し、このキャビティは、地盤が硬化材液に及ぼす抵抗等（圧力上昇）により崩壊することになるが、そのキャビティの崩壊時に大きな衝撃力が発生するので、そのキャビティの崩壊時に発生した大きな衝撃力が、硬化材液の運動量を減少させることになる。本発明においては、ノズル本体部から噴射された硬化材液の周辺部でキャビテーションによるキャビティが存在しても、エアカバーとノズル本体部の外周側との間から噴射された圧縮空気が硬化材液の周りを隙間なく包括しながら旋回するので、硬化材液が地盤と接しにくくなり、硬化材液の周辺部で存在するキャビティの崩壊を防ぐことができる。これにより、ノズル本体部から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。すなわち、エアカバーとノズル本体部の外周側との間から真っすぐ圧縮空気が噴射される場合は、硬化材液の周りを圧縮空気により隙間なく包括させることができないので、その圧縮空気により硬化材液の包括していない部分が地盤と接しやすくなり、硬化材液が周囲の地盤と接することによりキャビティが崩壊することになる。そして、そのキャビティの崩壊時の大きな衝撃力により硬化材液の運動量が減少することになるので、ポテンシャルコア領域をより長くすることができず、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができない。このように、エアカバーとノズル本体部の外周側との間から噴射された圧縮空気が硬化材液の周りを隙間なく包括しながら旋回することにより、硬化材液が地盤と接しにくくなり、硬化材液の周辺部で発生したキャビティの崩壊を防ぐことができるので、ノズル本体部から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。
【０００９】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、エアカバーの傾斜溝は、エアカバーの内周面に４個〜８個の範囲内、略同形状で形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、エアカバーの傾斜溝がエアカバーの内周面に４個〜８個の範囲内、略同形状で形成されているので、エアカバーとノズル本体部の外周側との間の先端から４個〜８個の傾斜溝に沿って流れてきた大きな流れで強く噴射された圧縮空気がノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の周りで一体になって旋回させることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液がその周りを旋回する圧縮空気により中央方向により強く押圧され、また、硬化材液噴射流周りの圧縮空気層の厚さもより厚くすることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。
【００１１】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第２の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、エアカバーの傾斜溝は、エアカバーの内周面に先端方向に向かって略２６．４９度〜略４６．６８度の範囲内で斜めに傾斜していることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、エアカバーの傾斜溝は、エアカバーの内周面に先端方向に向かって略２６．４９度〜略４６．６８度の範囲内で斜めに傾斜しているので、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液がその周りを旋回する圧縮空気により中央方向により強く押圧され、また、硬化材液噴射流周りの圧縮空気層の厚さもより厚くすることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。
【００１３】
本発明のうち第４の態様に係るものは、第３の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、エアカバーの傾斜溝の後端側の開口部は、ノズル本体部と前記エアカバーが装着された状態で、ノズル本体部の略中心からエアカバーの傾斜溝の後端側の最大外側部までの長さを径とした円に対して、略４２．１％〜略６４．１％であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、エアカバーの傾斜溝の後端側の開口部がノズル本体部の略中心からエアカバーの傾斜溝の後端側の最大外側部までの長さを径とした円に対して略４２．１％〜略６４．１％であるので、エアカバーの傾斜溝の後端側の開口部を広くとることができ、より大容量の圧縮空気を強く噴射させることができる。
【００１５】
本発明のうち第５の態様に係るものは、第１の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、流路分割部は、流路分割部近傍の中空形状の後端内径部の略中心部分に、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面積の２％〜２０％の面積を有する部分を有し、ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化された後に、中間内径部の有形物が存在しない中空形状の空間で縮径されて先端方向に送られるので、ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することができることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、ノズル本体部の後端内径部の略中心部を流れる硬化材液が流路分割部の略中心部分に衝突し、その衝突した後端内径部の略中心部分の硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの流路に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルから噴射された硬化材液の切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、硬化材液をより遠距離まで噴射することができる。すなわち、中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができるので、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルの噴射口から噴射される硬化材液が噴射口のほぼ全面において略同一速度で噴射されることになる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルの噴射口から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。
【００１７】
本発明のうち第６の態様に係るものは、モニターに装着された第１〜第５のいずれかの態様に係る高圧噴射ノズル装置を備えた地盤改良装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の高圧噴射ノズル装置によれば、所定の最大出力のコンプレッサーであっても、地盤の切削土を排泥として地表面に排出させることができるとともに、高圧噴射ノズル装置から噴射される硬化材液の噴射到達距離を十分増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着される地盤改良装置の施工状況を示す図である。
【図２】（ａ）同高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図である。（ｂ）注入ロッドとモニターを結合する結合ピンを示す図である
【図３】図２のＡ-Ａ断面図である。
【図４】（ａ）図３のＰ−Ｐ部分の拡大図である。（ｂ）モニターのノズル本体部取付孔を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。
【図６】同構成部品の断面図である。
【図７】（ａ）本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの前方斜視図である。（ｂ）同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの後方斜視図である。（ｃ）同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの背面図である。（ｄ）図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの側面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図〜Ｍ−Ｍ断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの傾斜角の算出方法を示す図である。
【図１１】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置およびその周辺器具の組立方法を示す図である。
【図１４】同高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す図である。
【図１５】同高圧噴射ノズル装置の先端ノズルからの噴射状態を示す図である。
【図１６】本発明の変形例１における図８のＡ−Ａ断面図〜Ｍ−Ｍ断面図である。
【図１７】同変形例１における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの傾斜溝の傾斜角の算出方法を示す図である。
【図１８】同変形例１におけるエアカバーの傾斜溝の各種の傾斜角を示す図である。
【図１９】本発明の変形例２における高圧噴射ノズル装置のエアカバー後端側側面の開口部比率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の高圧噴射ノズル装置１の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１は、本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着される地盤改良装置の施工状況を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、注入ロッド２の先端にモニター３が結合して取り付けられている。このモニター３の先端に設けられた先端ノズル４から注入ロッド２およびモニター３内を介して供給される水（液体）が噴射され、また、モニター３の側面に設けられた高圧噴射ノズル装置１からは注入ロッド２およびモニター３内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気が噴射される。
【００２２】
作業機５は、注入ロッド２を支持するとともに、注入ロッド２を上下動、回転および揺動させる機械である。これにより、注入ロッド２およびモニター３は、作業機５により、上下動のみならず回転、揺動も可能となる。
【００２３】
注入ロッド２の後端部にはスイベル６が取り付けられている。また、注入ロッド２は２重管から構成され、注入ロッド２内の内側のセメントミルク兼用水供給路７にはセメントミルクまたは水（液体）が供給され、注入ロッド２内の外側の空気供給路８には空気が供給される（図３参照）。なお、本実施形態では、セメントミルク兼用水供給路７を用いて、セメントミルク（硬化材液）供給管と水供給管を一つの供給管として構成させたが、これに限らず、セメントミルク（硬化材液）供給管と、水供給管をそれぞれ別々の供給管として構成させてもよい。また、このように、セメントミルク（硬化材液）供給管と、水供給管を別々の供給管として構成する場合には、セメントミルク（硬化材液）と水を分ける３重管等の多重管や多孔管を用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、２重管から構成される注入ロッド２内の内側をセメントミルク兼用水供給路７、外側を空気供給路８としたが、これに限らず、２重管から構成される注入ロッド２内の内側を空気供給路、外側をセメントミルク兼用水供給路としてもよい。
【００２４】
モニター３は、上述したように注入ロッド２の先端に結合して取り付けられている。そして、モニター３内部には、中央に注入ロッド２のセメントミルク兼用水供給路７と連通するセメントミルク兼用水流路９が軸方向に形成され、そのセメントミルク兼用水流路９の外周側には注入ロッド２の空気供給路８と連通する空気流路１０が軸方向に４個形成されている（図３、図１２参照）。空気流路１０の詳細については後述する。なお、本実施形態では、セメントミルク兼用水流路９を用いて、セメントミルク（硬化材液）流路と水流路を一つの流路として構成させたが、これに限らず、セメントミルク（硬化材液）流路と、水流路をそれぞれ別々の流路として構成させてもよい。
【００２５】
スイベル６は、水の供給源１１、空気の供給源１２、およびセメントミルク（硬化材液）の供給源１３からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給ホース１４、１５、１６と連結されるとともに、水、空気、およびセメントミルクを注入ロッド２内に設けられた空気供給路８、およびセメントミルク兼用水供給路７に供給するものである（図１参照）。このように、水の供給源１１、空気の供給源１２、およびセメントミルクの供給源１３からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクは、各供給ホース１４、１５、１６→スイベル６→各供給路７、８→各流路９、１０を経て、ノズルなどから噴射される。ここで、水、セメントミルクは、水、セメントミルクの各供給ホース１４、１６からセメントミルク兼用水供給路７に供給される。
【００２６】
次に、図２〜図１２を用いて、注入ロッド２およびモニター３の構成について具体的に説明する。図２（ａ）は本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図であり、図２（ｂ）は注入ロッドとモニターを結合する結合ピンを示す図であり、図３は図２のＡ-Ａ断面図であり、図４（ａ）は図３のＰ−Ｐ部分の拡大図であり、図４（ｂ）はモニターのノズル本体部取付孔を示す図である。ここで、図２（ａ）および図３については、注入ロッド２の上方側を省略して表示している。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、注入ロッド２は、上述したようにモニター３と結合して取り付けられている。この注入ロッド２とモニター３の結合については後述する。ここで、注入ロッド２は、外径４５ｍｍで、内径３７ｍｍの注入ロッド外管１７と、外形２４ｍｍで、内径１４ｍｍの注入ロッド内管１８とから構成される２重管が用いられている。そして、注入ロッド外管１７の下部は内径４２ｍｍで、その下部には結合ピン挿入孔１９が形成され、下部内面には結合ピン３６の半外周と略同径の結合ピン注入ロッド凹部２０ａが形成されている（図１３参照）。また、注入ロッド外管１７下部の内径４２ｍｍの上端から少し下部からは注入ロッド内管１８の外径が２２ｍｍで形成されている。また、モニター３は、最大外形が６８ｍｍで、モニター３内部には直径が１４ｍｍのセメントミルク兼用水流路９が形成され、モニター３には、上部が外径４２ｍｍで、内径３７ｍｍのモニター外管１７ａと、外形２４ｍｍで、内径１４ｍｍのモニター内管１８aが形成され、このモニター外管１７ａとモニター内管１８ａの間に空気流路１０が構成されている（図３参照）。そして、この空気流路１０は、モニター外管１７ａとモニター内管１８ａの間の流路と、その流路と連通するモニター３の内部に形成された４個の流路から構成されている（図１１参照）。このように、注入ロッド２内の空気供給路８とモニター３内の空気流路１０が連通している。モニター３の側面には、上述したように、セメントミルクと空気を噴射させる高圧噴射ノズル装置１が設けられ、側面上部には結合ピン３６の半外周と略同径の結合ピンモニター凹部２０ｂが形成されている（図１３参照）。また、モニター３の先端部には、水（液体）を噴射させる先端ノズル４が設けられている。なお、本実施形態では、外径４５ｍｍ程度の円形断面の注入ロッド２を用いたが、これに限らず、直径５０ｍｍ〜１４０ｍｍ程度（たとえば、７５ｍｍ程度）の円形断面の注入ロッドを用いてもよく、また、直径５０ｍｍ〜１４０ｍｍ程度（たとえば、７５ｍｍ程度）の円形断面の注入ロッドを用いた場合には、注入ロッド内管１８の内径を１４ｍｍ〜１６ｍｍにしてもよい。ここで、注入ロッド内管１８の内径は、注入ロッド内管１８内を流れるセメントミルクの流量により決められる。さらに、六角形断面を有する注入ロッドを用いてもよい。また、結合ピン３６は、スプリングピン３６ａとスプリングピン３６ｂから構成されている（図２（ｂ）参照）。この結合ピン３６は、注入ロッド２下部の結合ピン挿入孔１９に、最初にスプリングピン３６ｂが挿入され、それから結合ピン挿入孔１９に挿入されたスプリングピン３６ｂの中空部にスプリングピン３６ａが圧入される。
【００２８】
図３に示すように、高圧噴射ノズル装置１には、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル２１と、圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル２２が形成されている。具体的には、高圧噴射ノズル装置１の内側に材液噴射ノズル２１が設けられ、外側に空気噴射ノズル２２が形成されている。このように、高圧噴射ノズル装置１からセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、高圧噴射ノズル装置１の内側からセメントミルクが噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気相被膜を作ることにより、圧縮空気の気相被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。具体的には、後述する。
【００２９】
材液噴射ノズル２１は、ノズル本体部取付孔２３に挿入されるノズル本体部２４の先端に形成されている（図４、図５参照）。ここで、ノズル本体部取付孔２３は、上述したように、モニター３の軸方向の高さが異なる位置に、円周上等間隔に２個形成されている。なお、本実施形態では、ノズル本体部取付孔２３がモニター３の軸方向の高さが等間隔異なる位置に、円周上等間隔に２個形成されているとしたが、モニター３の軸方向の高さが等間隔異なる位置でなくてもよく、また円周上等間隔の位置に形成させていなくてもよい。また、ノズル本体部取付孔２３の数も２個でなくてもよく、３個、４個、６個などの２個以上（好ましくは４個以上）の複数個、また１個形成されるようにしてもよい。
【００３０】
このように、モニター３の軸方向の高さが異なる位置にノズル本体部取付孔２３が複数個形成されているので、用途に合わせて異なるノズル本体部取付孔２３にノズル本体部２４を取り付けることにより、様々な形状の固結体を短時間で効率良く造成することができる。
【００３１】
また、空気噴射ノズル２２は、ノズル本体部２４の外周面とエアカバー２５の内周面などから形成されている。また、エアカバー２５は、内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する略同形状の傾斜溝２５ａが６個形成されている（図７参照）。具体的には、エアカバー２５は、図９に示すような形状をしている。この図９（ａ）〜図９（ｍ）は、エアカバー２５の先端の面（Ｍ−Ｍ面（図８参照））から傾斜溝２５ａが後方に向かって傾斜し、その傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点））の位置が円周方向に８度（「ネジレ角」）傾斜した面（図９参照）の横断面である。具体的には、図８のＡ−Ａ断面は図９（ａ）に対応し、図８のＢ−Ｂ断面は図９（ｂ）に対応し、図８のＣ−Ｃ断面は図９（ｃ）に対応し、・・図８のＫ−Ｋ断面は図９（ｋ）に対応し、図８のＬ−Ｌ断面は図９（Ｌ）に対応し、図８のＭ−Ｍ面は図９（ｍ）に対応している。すなわち、図８のＭ−Ｍ面の図９（ｍ）から後方に向かって、傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に８度傾斜した面がＬ−Ｌ断面の図９（Ｌ）となり、さらに傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に８度傾斜した面がＫ−Ｋ断面の図９（ｋ）となる。ここで、図８上部の「Φ１５．５ｍｍ」、「Φ１６．５ｍｍ」「Φ１７．６ｍｍ」・・・「Φ２８．０ｍｍ」は、上記で説明したエアカバー２５のそれぞれの断面における「傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「ノズル本体２６のセメントミルク兼用水流路９の中心」を結んだ線を半径とする円の直径である（図９参照）。また、図８下部の「Φ１４．０ｍｍ」、「Φ１４．１ｍｍ」「Φ１４．２ｍｍ」・・・「Φ１５．４ｍｍ」は、上記で説明したエアカバー２５のそれぞれの断面における「ノズル本体２６」の外周の直径である。このように、エアカバー２５の中空上の内面（傾斜溝２５ａも含む）は、先端に向かって最大径が小さくなり、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａは、最大横幅が６ｍｍで、先端方向に向かって４２．８５度の斜め略同方向にアーチ形状をして傾斜して形成されている（図１０参照）。ここで、エアカバー２５の傾斜溝２５ａの先端方向に向かって斜め方向の傾斜角は、エアカバー２５の傾斜溝２５ａのエアカバー２５の高さ方向（先後方向）の回転角度である（図１０参照）。すなわち、「「先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ傾斜線」と「「傾斜溝２５ａの先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ平面上の線（長さ１６．７ｍｍ）」と「「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」からエアカバー２５の高さ方向の線（エアカバー２５の高さ１８ｍｍ）」からなる三角形から求められるエアカバー２５の傾斜溝２５ａの高さ方向（先後方向）の回転角度である（図１０参照）。そして、モニター３内の空気流路１０から先端に向かって断面積が縮小された流路を経て圧縮空気を高速で空気噴射ノズル２２から噴射される。このように、エアカバー２５の空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気は、後述するように、ノズル本体部２４から噴射され��セメントミルクの周りを旋回流として覆うので、ノズル本体部２４の先端内径部から噴射されるセメントミルクの切削能力が増大され、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。ここで、図７（ａ）は本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの前方斜視図であり、図７（ｂ）は同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの後方斜視図であり、図７（ｃ）は同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの背面図であり、図７（ｄ）図７のＤ−Ｄ断面図であり、図８は同高圧噴射ノズル装置のエアカバーの側面図であり、図９は図８のＡ−Ａ断面図〜Ｍ−Ｍ面図である、図１０は本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの傾斜溝の傾斜角の算出方法を示す図である。なお、本実施形態では、空気噴射ノズル２２がノズル本体部２４の外周面とエアカバー２５の内周面などから形成されるとしたが、これに限らず、モニター３内の空気流路１０と連通し、ノズル本体部２４の先端外径部周囲を囲うように構成され、モニター３内の空気流路１０から先端に向かって断面積が縮小されて圧縮空気を高速で噴射するノズルであれば、他の形態の空気噴射ノズルであってもよい。また、本実施形態では、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａを先端方向に向かって４２．８５度傾斜させたが、これに限らず、略２６．４９度〜略４６．６８度（好ましくは、略３０．３３度〜略４２．８５度）の範囲内で斜めに傾斜させてもよい。また、本実施形態では、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａを６個設けたが、これに限らず、４個〜８個（４個〜６個もしくは６個〜８個）設けてもよい。さらに、本実施形態では、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａの最大横幅を６ｍｍとしたがが、これに限らず、４ｍｍ〜８ｍｍ（好ましくは、５ｍｍ〜７ｍｍ）にしてもよい。また、本実施形態では、エアカバー２５先端の径をΦ１５．５ｍｍにしたが、これに限らず、エアカバー２５の空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気の量を多くする場合は、エアカバー２５先端の径をΦ１５．５ｍｍ〜Φ２１．５ｍｍ（好ましくは、Φ１５．５ｍｍ〜Φ１９．５ｍｍ）の範囲内で大きいエアカバー２５を用いてもよい。
【００３２】
ノズル本体部２４は、ノズル本体２６と、ノズル本体延長部２７から構成されている（図５参照）。具体的には、ノズル本体２６は、先方部分は径を小さくした円柱形状で、後方部分は先方部分より少し径を大きくした円柱形状である。そして、ノズル本体部２４の中空形状をした内部は、後端内径部２８と、中間内径部２９と、先端内径部３０とから構成されている（図６参照）。ここで、図５は本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図であり、図６は同構成部品の断面図であり、図１１は図３のＢ−Ｂ断面図であり、図１２は図３のＣ−Ｃ断面図である。この中間内径部２９と先端内径部３０はノズル本体２６内に形成され、後端内径部２８はノズル本体延長部２７内に形成されている。また、ノズル本体延長部２７内部の後端内径部２８には、中空形状の後端内径部２８断面を複数の空間に分割する流路分割部３１が形成されている（図５参照）。  
【００３３】
ノズル本体支持具３２は、ノズル本体２６の先方外周面から取り付けられ、先端外周面が円形形状で、後方外周面に雄螺子が形成されている。また、エアカバー２５は、先端外周面が六角形形状で、後方外周面に雄螺子が形成されている（図５参照）。また、エアカバー２５の中空内部は、上述したように、先端方向へ縮径したテーパ形状で、先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝２５ａが形成されている（図６参照）。
【００３４】
そして、注入ロッド２内のセメントミルク兼用水供給管７、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介して供給されたセメントミルクは、ノズル本体延長部２７→ノズル本体２６の順にノズル本体部２４内に送り込まれ、材液噴射ノズル２１から噴射される（図１１参照）。また、注入ロッド２内の空気供給路８、モニター３内の空気流路１０を介して供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２２から噴射される（図１１参照）。ここで、空気噴射ノズル２２は２個の空気流路１０と連通している。このように、本実施形態における高圧噴射ノズル装置１は、ノズル本体２６とノズル本体延長部２７からなるノズル本体部２４と、ノズル本体部支持具３２と、エアカバー２５から構成されている。
【００３５】
モニター３の下部には、差圧弁３４が設けられている（図３参照）。そして、削孔時には、注入ロッド２のセメントミルク兼用水流路７に低圧水が供給され、この低圧水が差圧弁３４を介して先端ノズル４から噴出され、削孔が完了した後には、注入ロッド２のセメントミルク兼用水流路７にセメントミルクが供給されることにより差圧弁３４が閉鎖し、材液噴射ノズル２１（高圧噴射ノズル装置１）からセメントミルクが噴射される。
【００３６】
次に、図１３、図１４を用いて、注入ロッド２、モニター３、および高圧噴射ノズル装置１の組立方法について説明する。ここで、図１３は本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置およびその周辺器具の組立方法を示す図であり、図１４は同高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す図である。
【００３７】
図１３に示すように、まずモニター上部管３５の上部から注入ロッド２の下端が挿入される。この注入ロッド２の挿入に際し、注入ロッド外管１７の下端に形成された半円形形状の注入ロッド突起部４４とモニター上部管３５の上部に形成された半円形形状のモニター上部管内突起部４５を嵌合させて、モニター上部管３５と注入ロッド２との円周方向の位置合わせが行われ、取り付けられる。そして、注入ロッド２下部の結合ピン挿入孔１９から結合ピン３６を挿入し、結合ピン３６を注入ロッド内管１８下部の結合ピン注入ロッド凹部２０ａとモニター上部管３５上部の結合ピンモニター凹部２０ｂに嵌合させることにより、モニター３が注入ロッド２に結合される。なお、本実施形態では、モニター上部管３５内の４個形成されている空気流路１０上端の上部と下部を一体として説明したが、これに限らず、モニター上部管３５内の４個形成されている空気流路１０上端の上部と下部を別体として構成させてもよい。このように別体として構成させることにより、モニター上部管３５内の４個の空気流路１０の形成が容易になる。
【００３８】
次に、モニター上部管３５の側面に形成されたノズル本体部取付孔２３に高圧噴射ノズル装置１が取り付けられる（図１４参照）。具体的には、以下の（１）〜（３）の手順で、モニター上部管３５のノズル本体部取付孔２３に高圧噴射ノズル装置１が取り付けられる。
【００３９】
（１）ノズル本体延長部２７をノズル本体部取付孔２３に挿入させる。これにより、ノズル本体延長部２７がノズル本体部取付孔２３に嵌められる。
【００４０】
（２）次に、ノズル本体２６の先端方向からノズル本体支持具３２が嵌め込まれ、その状態で、ノズル本体部取付孔２３に挿入される。このノズル本体支持具３２がノズル本体部取付孔２３に挿入される際には、ノズル本体支持具３２の後端外周に形成された雄螺子とモニター３のノズル本体部取付孔２３に形成された雌螺子とを螺合させることにより、ノズル本体支持具３２（ノズル本体２６とノズル本体延長部２７も含む）がモニター３に取り付けられる。このようにして取り付けられたノズル本体延長部２７は、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内に突出して取り付けられている（図４参照）。なお、本実施形態では、ノズル本体延長部２７がモニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内に突出して取り付けられたが、好ましくは、モニター３のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）の略中心部まで突出させて取り付けるようにするのがよい。
【００４１】
（３）次に、エアカバー２５がノズル本体２６先端方向から嵌め込まれ、エアカバー２５の外周に形成された雄螺子とモニター３側面内周のエアカバー取付孔４３に形成された雌螺子とを螺合させることにより、エアカバー２５がモニター３に取り付けられる。
【００４２】
次に、モニター上部管３５下部に差圧弁３４を内蔵したモニター下部管３９が取り付けられる。具体的には、モニター下部管３９の上部外周の雄螺子とモニター上部管３５の下部内周の雌螺子とを螺合させることにより、モニター下部管３９がモニター上部管３５に取り付けられる。
【００４３】
このように、ノズル本体部２４の後端内径部２８がモニター３のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内まで突出して設けることにより、ノズル本体部２４内部の直線距離を十分長く確保することができ、ノズル本体部２４内を流れるセメントミルクの乱流の発生を少なくすることができ、ノズル本体部２４の先端から噴射されるセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクを遠距離まで噴射することができる。さらに、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積は、流路分割部３１近傍の後端内径部２８の中空形状断面積の４０％を占めた形状にしているので、ノズル本体部２４の後端内径部２８を流れるセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら細かく層流化させることができ、ノズル本体部２４先端の材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。なお、本実施形態では、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積を流路分割部３１近傍の後端内径部２８の中空形状断面積の４０％を占める形状としたが、これに限らず、流路分割部３１近傍の後端内径部２８の中空形状断面積の２％〜２０％の面積を有するようにしてもよい。
【００４４】
また、ノズル本体部２４の後端内径部２８を流れるセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間に分流して先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化させることができ、ノズル本体部２４先端の材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これにより、ノズル本体部２４先端の材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。
【００４５】
以上のように、ノズル本体支持具３２の外周面外側に形成された雄螺子とモニター３のノズル本体部取付孔２３の内周面内側に形成された雌螺子が螺合することにより、ノズル本体部２４がモニター３に着脱自在に取り付けられるので、土質等に合わせてノズル本体部２４を自由に取り替えることができるとともに、ノズル本体部２４を簡易な方法でモニター３に取り付けることができる。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターを備えた地盤改良装置による施工手順について簡単に説明する。
【００４７】
まず、注入ロッド２をこれから掘削する位置に位置決めした後に、その位置において注入ロッド２の先端ノズル４から水（液体）を噴射させて、所定の深度まで削孔される。そして、所定の深度まで削孔された後には、注入ロッド２を揺動させながら、材液噴射ノズル２１からセメントミルク、および空気噴射ノズル２２から圧縮空気がそれぞれ噴射される。具体的には、噴射ノズル（材液噴射ノズル２１、空気噴射ノズル２２）からセメントミルクを圧縮空気とともに噴射しながら、注入ロッド２を３０度（所定の角度）揺動させる。本実施形態において、エアカバー２５の内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝２５ａが形成されているので、エアカバー２５とノズル本体部２４の外周側との間の先端から噴射される圧縮空気がノズル本体部２４から噴射されたセメントミルクの周りを旋回することになる。これにより、ノズル本体部２４の先端から噴射されたセメントミルクの切削能力が増大するので、地盤の組織構造が破壊され、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる（図１５参照）。すなわち、エアカバー２５とノズル本体部２４の外周側との間の先端から噴射された圧縮空気がノズル本体部２４から噴射されるセメントミルクの周りを隙間なく覆いながら旋回するので、ノズル本体部２４の先端から噴射されたセメントミルクがその周りを旋回する圧縮空気により中央方向に押圧され、ノズル本体部２４の先端から噴射されたセメントミルクの噴射直後のセメントミルク噴射流が半径方向に大きく増大しにくくなり、セメントミルクの速度を維持できる。また、セメントミルクの周りを旋回する圧縮空気の旋回流により旋回流周辺の地盤が押圧されながら切削されるので、セメントミルク噴射流の周りの圧縮空気が隙間なく包括でき、空気層を厚くすることができる。このように、ノズル本体部２４の先端から噴射されたセメントミルクの噴射直後のセメントミルク噴射流が半径方向に大きく増大しにくくなるのでセメントミルク噴射流の直進性を増大させることができるとともに、ノズル本体部２４から噴射直後のセメントミルク噴射流の周りの圧縮空気層を厚くすることができるので、ノズル本体部２４から噴射直後のセメントミルク噴射流の周りの地盤がそのセメントミルク噴射流の流れの障害となることも小さくすることができる。これにより、ノズル本体部２４から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。さらに、ノズル本体部２４から噴射されたセメントミルクの周辺部でキャビテーションによるキャビティ（気泡）が存在しても、エアカバー２５とノズル本体部２４の外周側との間から噴射された圧縮空気がセメントミルクの周りを隙間なく包括しながら旋回するので、セメントミルクが地盤と接しにくくなり、セメントミルクの周辺部で存在するキャビティの崩壊を防ぐことができる。これにより、ノズル本体部から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長くすることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。すなわち、エアカバー２５とノズル本体部２４の外周側との間から真っすぐ圧縮空気が噴射される場合は、セメントミルクの周りを圧縮空気により隙間なく包括させることができないので、その圧縮空気によりセメントミルクの包括していない部分が地盤と接しやすくなり、セメントミルクが周囲の地盤と接することによりキャビティが崩壊することになる。そして、そのキャビティの崩壊時の大きな衝撃力によりセメントミルクの運動量が減少することになるので、ポテンシャルコア領域をより長くすることができず、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができない。このように、エアカバー２５とノズル本体部２４の外周側との間から噴射された圧縮空気がセメントミルクの周りを隙間なく包括しながら旋回することにより、セメントミルクが地盤と接しにくくなり、セメントミルクの周辺部で発生したキャビティの崩壊を防ぐことができるので、ノズル本体部２４から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長くすることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。ここで、ポテンシャルコア領域とは、ノズル本体部２４から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域のことであり、このポテンシャルコア領域では、材液噴射ノズル２１出口の噴射圧をそのまま保持し、いわばジェットの核（コア）をなしており、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルク噴射流の径の広がりが小さくなっている（図１５参照）。ここで、図１５は、本発明の一実施形態における高圧噴射ノズル装置の先端ノズルからの噴射状態を示す図である。
【００４８】
次に、注入ロッド２が３０度揺動された状態で、注入ロッド２を所定の長さ（例えば、１０ｃｍ以下（好ましくは、５．０ｃｍ（より好ましくは、２．５ｃｍ））引き上げる。そして、噴射ノズル（材液噴射ノズル２１、空気噴射ノズル２２）からの噴射が完了するまで、時計回りの揺動噴射→注入ロッド２引上げ→反時計回りの揺動噴射→注入ロッド２引上げ→時計回りの揺動噴射→注入ロッド２引上げが繰り返される。なお、本実施形態では、注入ロッド２を揺動させたが、これに限らず、注入ロッド２を一方向（右回転、左回転可）に回転させてもよい。
【００４９】
次に、クレーン等により注入ロッド２が掘削孔から引き上げられ、掘削孔内から抜き出される。このようにすることにより、地中に扇形の固結体が造成される。
【００５０】
次に、変形例について説明する。
【００５１】
（変形例１）
本実施形態と変形例１の異なるところは、本実施形態では、エアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が８度（「ネジレ角」）回転したところの横断面（Ａ−Ａ断面〜Ｍ−Ｍ面（図８参照））を図９（ａ）〜図９（ｍ）に示し、そのエアカバー２５の傾斜溝２５ａの傾斜角（エアカバー２５の内周面に先端方向に向かって斜めに傾斜する角、「４２．８５度」）を求めたが、変形例１では、エアカバー２５の横断面（Ａ−Ａ断面〜Ｍ−Ｍ面（図８参照））がエアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が４度（「ネジレ角」）回転したところであるエアカバー２５を用い、そのエアカバー２５の傾斜溝２５ａの傾斜角（エアカバー２５の内周面に先端方向に向かって斜めに傾斜する角、「４２．８５度」）を求めるようにしたところである。すなわち、変形例１のエアカバー２５の傾斜溝２５ａの傾斜角は、本実施形態におけるエアカバー２５の傾斜溝２５ａの傾斜角より小さい傾斜角となっている。
【００５２】
エアカバー２５は、図１６に示すような形状をしている。図１６（ａ）〜図１６（ｍ）は、エアカバー２５の先端の面（Ｍ−Ｍ面（図８参照））から傾斜溝２５ａが後方に向かって傾斜し、その傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に４度傾斜した面（図１６参照）の横断面である。具体的には、図８のＡ−Ａ断面は図１６（ａ）に対応し、図８のＢ−Ｂ断面は図１６（ｂ）に対応し、図８のＣ−Ｃ断面は図１６（ｃ）に対応し、・・図８のＫ−Ｋ断面は図１６（ｋ）に対応し、図８のＬ−Ｌ断面は図１６（Ｌ）に対応し、図８のＭ−Ｍ面は図１６（ｍ）に対応している。すなわち、図８のＭ−Ｍ面の図１６（ｍ）から後方に向かって、傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に４度傾斜した面がＬ−Ｌ断面の図１６（Ｌ）となり、さらに傾斜溝２５ａの頂点の位置が円周方向に４度傾斜した面がＫ−Ｋ断面の図１６（ｋ）となる。ここで、図１６は、本発明の変形例１における図８のＡ−Ａ断面図〜Ｍ−Ｍ断面図である。
【００５３】
エアカバー２５の傾斜溝２５ａの先端方向に向かって斜め方向の傾斜角は、上述したように、エアカバー２５の傾斜溝２５ａのエアカバー２５の高さ方向（先後方向）の回転角度である（図１０参照）。すなわち、「「先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ傾斜線」と「「傾斜溝２５ａの先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ平面上の線（長さ１０．５３ｍｍ）」と「「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」からエアカバー２５の高さ方向の線（エアカバー２５の高さ１８ｍｍ）」からなる三角形から求められるエアカバー２５の傾斜溝２５ａの高さ方向（先後方向）の回転角度である（図１７参照）。このように、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａは、本実施形態と同様の方法で傾斜角を求めると、傾斜角が３０．３３度となり、エアカバー２５は、先端方向に向かって３０．３３度の斜め略同方向にアーチ形状をして傾斜して形成された形状となる（図１７参照）。ここで、  図１７は、本発明の変形例１における高圧噴射ノズル装置のエアカバーの傾斜溝の傾斜角の算出方法を示す図である。
【００５４】
エアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に８度（「ネジレ角」）回転したところの横断面（Ａ−Ａ断面〜Ｍ−Ｍ面（図８参照））を図９（ａ）〜図９（ｍ）に示し、その場合の傾斜溝２５ａの傾斜角（エアカバー２５の内周面に先端方向に向かって斜めに傾斜する角）は４２．８５度であり、また、図８のＡ−Ａ断面〜ＭＭ面をエアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）の位置が円周方向に４度（「ネジレ角」）回転したところの横断面とした場合を図１６に示し、この場合のエアカバー２５の傾斜溝２５ａの傾斜角は３０．３３度であった。また、同様の方法で、図８のＡ−Ａ断面〜ＭＭ面をエアカバー２５の傾斜溝２５ａの（「ネジレ角」）の位置が円周方向に１度〜１５度回転したところの横断面とした場合を図１８に示す。このように、図８のＡ−Ａ断面〜ＭＭ面をエアカバー２５の傾斜溝２５ａの（「ネジレ角」）の位置が円周方向に１度回転したところの横断面とした場合は、「傾斜溝２５ａの先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ平面上の線の長さが６．６２ｍｍで傾斜溝２５ａの傾斜角が２０．１９度となり、また、円周方向に２度回転したところの横断面とした場合は、「傾斜溝２５ａの先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ平面上の線の長さが７．６０ｍｍで傾斜溝２５ａの傾斜角が２２．８９度となり・・・円周方向に１５度回転したところの横断面とした場合は、「傾斜溝２５ａの先端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「後端側の内周面最外側点（内周面外側頂点）」を結んだ平面上の線の長さが２１．７５ｍｍで傾斜溝２５ａの傾斜角が５０．３９度となる。これらのうち、傾斜溝２５ａのネジレ角が円周方向に４度〜８度付近のエアカバー２５を用いると、実験結果（数値解析）から、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができたことから、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａの傾斜角は、略２６．４９度〜略４６．６８度（好ましくは、略３０．３３度〜略４２．８５度）の範囲内であることが好ましい。ここで、図１８は本発明の変形例１におけるエアカバーの傾斜溝の各種の傾斜角を示す図である。
【００５５】
（変形例２）
本実施形態と変形例２の異なるところは、本実施形態では、エアカバー２５の内周面に傾斜溝２５ａが６個設けられ、また、ノズル本体部支持具３２にエアカバー２５とノズル本体部２４が装着された状態において、ノズル本体部２４の後端側側面のセメントミルク兼用水流路（硬化材液流路）９の中心からエアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）を結んだ線を直径（２０ｍｍ）とする円に対するエアカバー２５の後端側側面のエアー開口部（エアカバー２５とノズル本体部２４の間の開口）の比率（０.６２８）を求めたが、変形例２では、エアカバー２５の内周面の傾斜溝２５ａを４個、６個、８個とし、ノズル本体部２４の後端側側面のセメントミルク兼用水流路（硬化材液流路）９の中心からエアカバー２５の傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）を結んだ線を直径（２０ｍｍ〜４０ｍｍ）とする円に対するエアカバー２５の後端側側面のエアー開口部（エアカバー２５とノズル本体２６の間の開口）の比率を求めるところが異なる。ここで、図１９は本発明の変形例２における高圧噴射ノズル装置のエアカバー後端側側面の開口部比率を示す図である。
【００５６】
図１９（ａ）に示すように、ノズル本体部支持具３２にエアカバー２５とノズル本体２６が装着された状態において、エアカバー２５の後端側の側面断面は、中央からそれぞれ「ノズル本体部２４の先端内径部３０（中央の白色部）」→「ノズル本体部２４の構成部（「ハッチング部」）」→「エアカバー２５の開口部（白色部）」→「エアカバー２５の構成部（ハッチング）」から構成されている。そして、エアカバー２５の後端側側面の開口部比率は、「（エアカバー２５の開口部の面積）／（「傾斜溝２５ａの内周面最外側点（内周面外側頂点）」と「ノズル本体２６のセメントミルク兼用水流路９の中心」を結んだ線を半径とする円の面積）」により求めることができる。そして、エアカバー２５の傾斜溝２５ａが４個の場合は、「エアカバー後端側側面の開口部比率」が０．６２３（Φ２０）、０．５３２（Φ２８）、０．４２１（Φ４０）であり、傾斜溝６個の場合は「エアカバー後端側側面の開口部比率」が０．６２８（Φ２０）、０．５３４（Φ２８）、０．４２２（Φ４０）となり、傾斜溝８個の場合は「エアカバー後端側側面の開口部比率」が０．６４１（Φ２０）、０．５３９（Φ２８）、０．４２３（Φ４０）となる。このことから、エアカバー２５の傾斜溝２５ａの後端側の開口部は、ノズル本体２６とエアカバー２５が装着された状態で、ノズル本体２６の硬化材液流路の略中心からエアカバー２５の傾斜溝２５ａの後端側の最大外側部までの長さを径とした円に対して、略４２．１％〜略６４．１％であるということができる。
【００５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。さらに本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲の記載によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１      高圧噴射ノズル装置
２      注入ロッド
３      モニター
４      先端ノズル
５      作業機
６      スイベル
７      セメントミルク兼用水供給路
８      空気供給路
９      セメントミルク兼用水流路
１０    空気流路
１１    水の供給源
１２    空気の供給源
１３    セメントミルクの供給源
１４    水供給ホース
１５    空気供給ホース
１６    セメントミルク供給ホース
１７    注入ロッド外管
１７ａ  モニター外管
１８    注入ロッド内管
１８a  モニター内管
１９    結合ピン挿入孔
２０ａ  結合ピン注入ロッド凹部
２０ｂ  結合ピンモニター凹部
２１    材液噴射ノズル
２２    空気噴射ノズル
２３    ノズル本体部取付孔
２４    ノズル本体部
２５    エアカバー
２５ａ  傾斜溝
２６    ノズル本体
２７    ノズル本体延長部
２８    後端内径部
２９    中間内径部
３０    先端内径部
３１    流路分割部
３２    ノズル本体部支持具
３４    差圧弁
３５    モニター上部管
３６    結合ピン
３６ａ  スプリングピン
３６ｂ  スプリングピン
３７    注入ロッド内管接続管
３８    ノズル本体延長部留め凸部
３９    モニター下部管
４０    流路閉止具
４１    ノズル本体部取付孔閉止具
４２    空気流路閉止具
４３    エアカバー取付孔
４４    注入ロッド突起部
４５    モニター上部管内突起部
４６    Ｏリング
４７    Ｏリング取付凹部
【要約】
【課題】  従来の地盤改良装置では、硬化材液の噴流の周りに圧縮空気の気相被膜が十分形成できず、高圧噴射ノズル装置１０１から噴射される硬化材液の噴射到達距離をあまり増大させることができないという問題があった。
【解決手段】  
本発明は、内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝２５ａが形成されているエアカバー２５が設けられているので、エアカバー２５から噴射された圧縮空気をノズル本体部２４から噴射されるセメントミルクの周りを旋回させることができることから、ノズル本体部２４から噴射されたセメントミルクの切削能力が増大することにより地盤の組織構造が破壊され、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。
【選択図】  図１４【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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