(57)【要約】【課題】水底（海底）地盤で高圧流動体を噴射しても、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物を水中（海中）に拡散させること無く回収することが出来る水面（海面）下の地盤改良工法の提供。【解決手段】水面（海面１）下方の地盤（３０）の表層部（３）に平板状の支持基盤（８）を造成する工程と、先端に噴射手段（所謂「モニタ」４）を備えたロッド（５）を前記支持基盤（８）を貫通して所定の深度まで挿入する工程と、前記噴射手段（４）から固化材を（高圧で）噴射（Ｊ）しつつ前記ロッド（５）を回転して引き上げて、水底（海底１）の原地盤（３０）と固化材とを混合・攪拌する工程、とを有することを特徴としている。【選択図】　図１
2004044148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下方の地盤の表層部に平板状の支持基盤を造成する工程と、先端に噴射手段を備えたロッドを前記支持基盤を貫通して所定の深度まで挿入する工程と、前記噴射手段から固化材を噴射しつつ前記ロッドを回転して引き上げて、水底の原地盤と固化材とを混合・攪拌する工程、とを有することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
水面下方の地盤の表層部に平板状の支持基盤を造成する前記工程は、地盤表層部の所定領域を包囲する包囲部材を配置する包囲部材配置工程と、先端に噴射手段を備えたロッドを地盤表層部へ挿入する工程と、前記噴射手段から固化材を噴射しつつ前記ロッドを回転して、地盤表層部の土壌と固化材とを混合・攪拌する固化材噴射工程とを含み、包囲部材配置工程と固化材噴射工程とを繰り返して必要な範囲の前記支持基盤を造成する請求項１の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば海底の様な水面下の地盤を改良する地盤改良工法に関し、特に、地盤改良工事の施工に際して、海底（水底）に堆積した堆積物や、掘削により発生する流動性物質が海中（水中）で拡散することを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱な地盤に強度の高い地中固結体を造成して改良する技術は、例えば、図８に示すような撹拌軸５２、及び攪拌翼５４（攪拌羽根）を供えた攪拌装置５０を用いて行われる。
しかし、係る撹拌装置を用いて地盤改良工事を施工した場合には、大深度の場合には軸強度を補強しなければならず、また、施工設備における高さ寸法に制限がある施工現場では、軸について伸縮構造を設けなければならない。そのため、施工に際して各種コストが嵩んでしまうという問題を有している。これに加えて、攪拌翼を供えた攪拌装置５０のサイズ及び重量が大きいことも問題である。
今般、出願人は、高圧ジェット噴流を用いて海面下の地盤改良を行う技術を開発した。係る地盤改良技術（詳細は後述する）では、固化材及び圧縮空気を高圧で噴射して、原地盤と混合攪拌して地中固結体を造成する。そして、噴射撹拌であれば、それに用いられる装置は、攪拌翼を有する機械に比較して小さいので、上述した問題に対処出来る。
【０００３】
ここで、水面（例えば海面）下における地盤改良では、海底（水底）に堆積した堆積物や、掘削により発生する流動性物質が拡散することを防止しなければならない。
そのため、上述した技術（高圧ジェット噴流を用いて海面下の地盤改良を行う技術）の施工に際して、例えば、地盤改良の施工に伴って発生する流動性物質を陸上の設備で一旦収集し、その後、産業廃棄物処理施設まで搬出することが行われている。
【０００４】
しかし、上述した固化材及び圧縮空気を高圧で噴射して地盤改良を行う技術では、流動体（固化材及び圧縮空気）を高圧で噴射するため、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物を水中（海中）に拡散させること無く回収することが困難である。そのため、海底地盤で高圧流動体を噴射しても、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物を水中（海中）に拡散させること無く回収する技術が要請されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、水底（海底）地盤で高圧流動体を噴射しても、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物を水中（海中）に拡散させること無く回収することが出来る水面（海面）下の地盤改良工法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の地盤改良工法は、水面（海面１）下方の地盤（３０）の表層部（３）に平板状の支持基盤（８）を造成する工程と、先端に噴射手段（所謂「モニタ」４）を備えたロッド（５）を前記支持基盤（８）を貫通して所定の深度まで挿入する工程と、前記噴射手段（４）から固化材を（高圧で）噴射（Ｊ）しつつ前記ロッド（５）を回転して引き上げて、水底（海底１）の原地盤（３０）と固化材とを混合・攪拌する工程、とを有することを特徴としている（図１）。
【０００７】
そのような工法の本発明の地盤改良工法によれば、地盤改良領域（３０）の表層部（３）に薄い支持基盤（８）で蓋をする状態となる。それにより、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物の拡散を防止している。
【０００８】
本発明の実施に際して、前記蓋として作用する平板状の支持基盤（８）は、図８で説明したような攪拌装置を用いて造成することが出来る。
【０００９】
或いは、例えば図５で後述する様に、予め作られた平板状のもの（８Ａ）を使用することが可能である。
【００１０】
さらに、図６で後述する様に、水中コンクリート、水中ソイルモルタルを流し込んで、平板状の支持基盤８Ｂを造成しても良い。
その他、従来公知の技術を適用可能である。
【００１１】
また本発明の実施に際して、係る支持基盤を造成するに際しては、特願２００２−２７５８４号で示すカバー部材（包囲部材）を施工領域の海底地盤に被せる（図７）ことが好ましい。
すなわち、水面（海面１）下方の地盤（３０）の表層部（３）に平板状の支持基盤（８）を造成する前記工程は地盤表層部（３）の所定領域を包囲する包囲部材（拡散防止用傘１Ｃ、或いは拡散防止用箱状部材）を配置する包囲部材配置工程と、先端に噴射手段（所謂「モニタ」４）を備えたロッド（５）を地盤表層部（３）へ挿入する工程と、前記噴射手段（４）から固化材を（高圧で）噴射（Ｊ）しつつ前記ロッド（５）を回転（Ｒ）して、地盤表層部（３）の土壌と固化材とを混合・攪拌する固化材噴射工程とを含み、包囲部材配置工程と固化材噴射工程とを繰り返して必要な範囲の前記支持基盤（８）を造成することが好ましい。この様に構成すれば、支持基盤（８）を造成する際に発生する流動性物質や海底の堆積物の拡散が防止される。
【００１２】
本発明の実施に際して、前記支持基盤（８）としては、施工現場から離隔した陸上に存在する製造基地で予め作られた人工支持基盤（８Ａ）を含む。
施工に際しては、係る人工支持基盤（８Ａ）を運搬船等（２Ａ）で施工海域まで運搬し、当該海域において、各種操作手段（例えばクレーン）を用いて所定の位置に設置すれば良い。係る人工支持基盤（８Ａ）を施工領域の海底地盤の表層部（３）に設置すれば、危険を伴う海上での作業時間が少なくなるため、安全上好ましい。
【００１３】
また、本発明において、海上作業施設（海上作業台船２Ｂ）には、水中で硬化する材料（例えば、モルタル、コンクリート、流動化処理土等）を投入する機構（例えば、ホッパー２６、クレーン２５、トレミー管２７、ホース２８、圧送ポンプ２９等）を装備しており、人工支持基盤（８Ｂ）造成に際しては、前記水中で硬化する材料を水底（海底）に吐出して、平板状に打設することにより行うことが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１を参照して、第１実施形態を説明する。
図１において、作業施設２である台船は、施工機２１が装備されている。該施工機２１は、垂直下方に継ぎ足し自在で先端にモニタ４を有する三重管ロッド５を系合しており、三重管ロッド５先端のモニタ４による掘削作業を制御する。
【００１６】
該三重管ロッド５は、中心部に高圧の固化材を流過させるための図示しない第１の管と、その外側を取り巻き、高圧エアを流過させるための図示しない第２の管と、第２の管の外側で、全体を保護する第３の管（三重管ロッド５として見える部分）とで構成されている。
第１の管と第２の管は、先端でそれぞれモニタ４先端のノズルに接続され、ノズル中心からは第１の管で圧送された高圧の固化材を噴出させ、噴出した固化材の周りを第２の管で圧送された高圧エアが取り囲み、より噴射力の強いジェットＪを噴射する。
【００１７】
また、前記第１の管は三重管ロッドの上方先端部で、第１のスイベルジョイントＳ１を介して、固化材供給ラインＬ１に接続している。
そして、前記第２の管は、前記第１のスイベルジョイントＳ１の下方で第２のスイベルジョイントＳ２を介して、圧縮空気供給ラインＬ２に接続している。
【００１８】
また、前記三重管ロッド５の外側は、ケーシングパイプ２３を海底の施工領域まで挿通し、挿通した個所からケーシングパイプの外側より流動性物質漏れ出さないように、セメント等の固化材で固める。前記モニタ４からの噴射Ｊで掘削されて生じた流動性物質は、前記第２の管を介してモニタ４から噴射された圧縮空気のエアリフトによってケーシングパイプ２３内を上昇し、流動性物質回収ラインＬ３によって除去される。
ケーシングパイプ２３の外側にはガイドパイプ２４が設置され、万一の汚濁の拡散を未然に防ぐ。
尚、図１において符号１０は、噴射された固化材と切削された土壌が混合し、固まって造成された地中固結体を示す。
【００１９】
平板状の支持基盤８の造成に際して、明確には図示されてはいないが、例えば、前述した攪拌装置（図８の装置）５０を使用することが好ましい。
海底地盤３０の表層部３の比較的薄い（例えば厚さ３ｍ〜５ｍ）領域Ｈを攪拌するのみであるため、攪拌翼を用いた攪拌装置５０であっても、施工コストはさほど上昇しない。
【００２０】
海底地盤３０の所定箇所の表層部３のみを地盤改良して、平板状の支持基盤８を造成した後、次の手順で地中固結体を造成して、表層部３下方の領域３０を順次改良する。
【００２１】
図２において、先ず、ロッド５を下降させて、支持基盤８を貫通したのち、軟弱層３０を掘り進み、ロッド５の先端を支持層（海面下の支持力が取れる強固な地盤）６まで到達させる。
図２〜図４で示す場合、地中固結体１０の下端が支持層６にまで到達するように造成されるが、地中固結体１０に十分な支持力が確保できる場合には、地中固結体１０の下端が支持層６にまで到達していなくても良い。その場合には、ロッド５先端も支持層６に到達させる必要はない。
【００２２】
図３において、支持層６まで到達したロッド５先端のモニタ４から地盤改良材の噴流と、それを包囲するような高圧エア噴流を噴射する。なお、図示の水平方向の矢印Ｊは地盤改良材の噴射と高圧エア噴流の噴射との混合噴流を示す。
混合噴流Ｊを噴射しながら、ロッド５を回転（矢印Ｒ）しつつ、一定の速度でロッド５を引き上げる（矢印Ｓ）。
その結果、軟弱地盤３０が掘削され、地盤改良材と掘削された土壌とが混合、攪拌される。
【００２３】
そして、図４に示すように、地盤改良材と土壌の混合物は次第に固まり、円柱状の地中固結体１０が造成される。
ここで、表層部３には前述したように支持基盤８が存在し、前記高圧ジェットＪの噴射の際に、海底（水底）に堆積した堆積物や、掘削により発生する流動性物質は、当該支持基盤８が蓋の様に作用するため、海中で拡散してしまうことが防止される。
尚、図２から４において、符号Ｗは海底の表層部３上方の海水域を示す。
【００２４】
作業施設２は、自己昇降式作業台船（ＳＥＰ）であっても、スパット台船であっても良い。
【００２５】
なお、平板状の支持基盤８造成に際しては、従来公知の技術を適用することも可能である。
【００２６】
或いは、例えば図５のように、予め作られた平板状の支持基盤８Ａを使用することが可能である。
【００２７】
ここで、図５の例について、簡単に説明する。
図５の実施例では、例えば、他のプラント製造基地で予め作られた人工支持基盤８Ａを運搬船２Ａ等で施工海域まで運搬し、当該海域において、運搬船２Ａ等に積載した人工支持基盤８Ａを、当該運搬船２Ａに設けられたクレーン２５を操作しながら所定の位置に設置していく実施例である。
【００２８】
そのように予め他の場所で作られた人工支持基盤８Ａを施工領域の海底地盤の表層部３に、設置するのみであるので、危険を伴う海上での作業時間が少なく安全上好ましい。
【００２９】
さらに、図６のように、水中コンクリート、水中ソイルモルタルを流し込んで、平板状の支持基盤８Ｂを造成しても良い。
【００３０】
ここで、図６の例について、簡単に説明する。
図６の実施例では、海上作業台船２Ｂには、クレーン２５と、水中で硬化する材料（例えば、モルタル、コンクリート、流動化処理土等）Ｍを投入するホッパー２６と、該ホッパー２６から材料の投入を受けその材料Ｍをクレーン２５につるされたトレミー管２７にホース２８を介して圧送する圧送ポンプ２９を装備している。
【００３１】
該海上作業台船２Ｂは、施工箇所の端部から、図示の右方向に操船しながら前記トレミー管２７の先端から水中コンクリートの材料Ｍを吐出し、材料が海水と混じることなく固まることにより、直接海底の表層部３にコンクリートを打設して平板状の支持基盤８Ｂを造成する。
【００３２】
そのような工法及び装置の実施例によれば、攪拌装置によって高圧のジェットを噴出すことも無く、単に水中コンクリートの材料Ｍをトレミー管２７の先端から吐出するのみであり、海底の堆積物の拡散も少なく、効率的に作業が遂行できる。また、コンクリートの打設には細かな制御は不要である
【００３３】
次に、図７を参照して第２実施形態を説明する。
図１〜図４の第１実施形態は、地盤改良工法を施工すべき全領域に亘って支持基盤８を造成する。
それに対して、図７の第２実施形態は係る支持基盤を造成するに際して、一定の領域（例えば半径５ｍ〜６ｍの領域）毎に、支持基盤（蓋として作用するもの）８Ｃを造成するものである。
係る支持基盤８Ｃを造成する際に、施工に伴い発生する流動体や海底堆積物の拡散を防止するため、特願２００２−２７５８４号で示す箱状の部材（カバー部材、包囲部材）１Ｃを施工領域の海底地盤３０に被せるものである。
その他の施工に用いる機械設備は、概ね前述の第１実施形態と同様である。
【００３４】
そのような構成、及び工法の第２実施形態の地盤改良工法によれば、施工領域の上方が、カバー部材１Ｃによって覆われているので、施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物の拡散が防止出来る。
【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、造成されるべき地中固結体１０の下端は支持層６に到達させなくても良い場合が存在する。また、図７で示すカバー部材１Ｃの形状も、図示の傘状に限定される物ではない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の効果を以下に列挙する。
（１）　水面下方の地盤の表層部に平板状の支持基盤を造成することによって、地盤改良領域の表層部に薄い支持基盤で蓋をする状態となり、それにより施工に伴って発生する流動性物質や海底の堆積物の拡散を防止している。
（２）　予め他の場所で作られた人工支持基盤を施工領域の海底地盤の表層部に、設置する場合は、危険を伴う海上での作業時間が少なく安全上好ましい上に、海底の堆積物の拡散も少ない。
（３）　海上作業台船に水中コンクリートの材料及び材料吐出装置が備えている場合は、操船しながら吐出管の先端から水中コンクリートの材料を施工位置に吐出することによって、直接海底の表層部にコンクリートを打設出来、攪拌装置によって高圧のジェットを噴出すことも無く、単に水中コンクリートの材料を吐出管の先端から吐出するのみであり、海底の堆積物の拡散も少なく、効率的に作業が遂行できる。また、コンクリートの打設には細かな制御も不要である。
（４）　支持基盤を造成するに際して、地盤表層部の所定領域を包囲する包囲部材を配置することにより、支持基盤を造成する際に発生する流動性物質や海底の堆積物の拡散が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の工法を示す概要図。
【図２】第１実施形態の改良工事を行うべき領域でのボーリング削孔工程図。
【図３】第１実施形態の改良工事を行うべき領域での高圧ジェットによる掘削工程図。
【図４】第１実施形態の改良工事を行うべき領域で地中固結体の完成時を示す工程図。
【図５】本発明の第１実施形態の１工法例を示す概要図。
【図６】本発明の第１実施形態の他の工法例を示す概要図。
【図７】本発明の第２実施形態の工法を示す概要図。
【図８】掘削ロッド先端に取り付けられた撹拌装置を示す図。
【符号の説明】
１・・・海面
２・・・作業台船
３・・・表層部
４・・・モニタ
５・・・三重管ロッド
８・・・支持基盤
３０・・・地盤
１Ｃ・・・カバー部材
【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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