(57)【要約】【課題】海面に作業施設を設置しても波の影響や潮位の変化の影響を受けず、作業施設を支持する為のレグの長さを必要以上に長くしないような水面下の地盤改良工法の提供。【解決手段】水面（海面）（１）下方の地盤の表層部（３）に平板状の支持基盤（８）を造成する工程と、該支持基盤（８）により作業施設（海上作業台或いは海上作業台船等）（２）のレグ（７）を支持する工程と、前記支持基盤（８）下方の地盤（３０）を改良する工程、とを有す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】
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、該支持基盤により作業施設のレグを支持する工程、とを有することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
支持基盤により作業施設下方の地盤の支持層まで到達し、且つ、前記平板状の支持基盤を支持する支持脚を造成する工程を行う請求項１の地盤改良工法。
【請求項３】
水面下方の地盤の表層部における１部分を固化する工程を有し、該固化された部分の面積は作業施設のレグを支持するのに必要な面積であり、該固化された部分により作業施設のレグを支持する工程、とを有することを特徴とする地盤改良工法。
【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、水面（例えば海面）上の作業施設（海上作業台或いは海上作業台船等）を支持する為の技術に関する。
【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周知である。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。
係る要請に対処するため、今般、出願人は、高圧ジェット噴流を用いて水面下の地盤改良を行う技術を開発した（詳細は後述する）。
【０００３】
出願人が今般開発した水面下の地盤改良技術を実施するに当たっては、図１１で示すように、水面（海面）１上に設置された作業施設２から、海底（水底）の改良すべき領域３０に向かって、高圧ジェット噴流の噴射手段４を設け且つ比較的径寸法が小さいロッド５を垂下させる必要がある。
尚、図１１において符号５０は、ロッド５の先端に取付け、前記攪拌軸５２と、攪拌翼５４とからなる機械式撹拌混合装置であって、図示の右側の単にロッド５の先端の直交方向に高圧ジェット噴流を噴射するのみに比べ、攪拌軸５２によって回転する攪拌翼５４近傍へ固化材を吐出するのみの、機械式撹拌混合では、撹拌翼径の混合処理を確実に行うことができる。
【０００４】
しかし、半径方向寸法が比較的小さいロッド５を用いる場合には、海面（水面）１上に配置されている作業施設２の振動或いは揺動の影響を受け易い。特に海面１上に作業施設２が配置されている場合には、波の影響で、作業施設２及び前記ロッド５が振動或いは揺動し易い。
そして、前記ロッド５が振動或いは揺動し易くなると、海底の改良すべき領域３０に造成された地中固結体の品質が劣化してしまう、という問題がある。
【０００５】
また、後述するように、出願人が今般開発した高圧ジェット噴流を用いて水面１下の地盤改良を行う技術では、前記ロッド５から高圧ジェットを噴出する際には、当該ロッド５を正確に上昇させなければならない。
しかし、特に海上で作業を行っている場合には、潮の干満により潮位が変化するため、海上の作業施設２の海底３０からの距離も変化するので、ロッド５を正確に上昇させることが出来ない。
ここで、図１１において符号Ｗは海水域を、６は海底の強い地盤の領域であり、３０は海底地盤の表層部３から強固な地盤６に至る迄の改良を要する軟弱地盤を示す。
【０００６】
上述したような問題を解決するためには、作業台船等の作業施設２が波の影響を受けない様にする必要がある。その様な要請に対して、例えば図１２で示すように、海面１下の支持力が取れる強固な地盤６まで到達するレグ７を設置し、該レグ７により作業施設２を支持し、作業施設２を海面１から若干持ち上げ、以って、作業施設２に対する波の影響（動揺）を抑えることが提案された。
その様に構成すれば、波の横方向の力が受け難くなる。また、地盤６から作業施設までの距離を一定にすることができるので、潮位の変化の影響も受けない。しかし、海面下の支持力が取れる強固な地盤６まで到達するレグ７は、深さ方向寸法Ｈが大変大きくなってしまう（例えば、５０ｍ程度）。そして、あまりに長すぎるレグ７を設けることは、作業コストを高騰させてしまうので、好ましくない。
【０００７】
【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、海面に作業施設を設置しても波の影響や潮位の変化の影響を受けず、作業施設を支持する為のレグの長さを必要以上に長くしないような水面下の地盤改良工法の提供を目的としている。
【０００８】
【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）下方の地盤の表層部（３）に平板状の支持基盤（８）を造成する工程と、該支持基盤（８）により作業施設（海上作業台或いは海上作業台船等）（２）のレグ（７）を支持する工程とを有することを特徴としている（図１）。
そして、前記支持基盤（８）下方の地盤（３０）を改良する。
【０００９】
そのような本発明の地盤改良工法によれば、海底地盤の表層部（３）に支持基盤（８）を設けることにより、強固な地盤（６）までレグ（７）を設けなくてもよく、コスト削減が果たせる。
また、支持基盤（８）が施工時に発生する海底堆積物の拡散を押さえる、所謂「蓋」の役割を果たし、施工中、或いは、施工後の清浄処理を不要とする。
これに加えて、従来技術ではレグが軟弱地盤にめり込むため、レグを引き抜いて他の地点に作業施設を移動するに際して、レグと軟弱地盤との間に粘着力或いは吸着力が作用して、レグを軟弱地盤から離隔させる作業（地切り作業）に長時間を費やしてしまう問題があった。これに対して上記構成を具備する本願の地盤改良工法では、レグを海底の軟弱地盤にめり込ませること無く作業施設を支持することが出来るので、上述した従来技術の不都合を緩和することが出来る。
【００１０】
本発明の地盤改良工法において、支持基盤（８）により作業施設（海上作業台或いは海上作業台船等２）のレグ（７）を支持する前記工程に先立って、水面（海面）（１）下方の地盤の支持層（海面下の支持力が取れる強固な地盤：６）まで到達し、且つ、前記平板状の支持基盤（８）を支持する支持脚（１２）を造成する工程を行うのが好ましい（請求項２：図８）。
係る構成を採用すれば、支持脚（１２）により支持基盤（８）を支持するように構成することにより、支持基盤の厚みを薄くすることが出来、コスト削減、及び工期の短縮に繋がる。
【００１１】
また本発明の地盤改良工法において、水面（海面）（１）下方の地盤の表層部（３）における一部分を固化する（固化盤１０を造成する）工程を有し、該固化された部分（１０）の面積は作業施設（海上作業台或いは海上作業台船等２）のレグ（７）を支持するのに必要な面積であり、該固化された部分（１０）により作業施設（２）のレグ（７）を支持する工程、とを有するのが好ましい（請求項３：図５、図６）。
そのような構成にすれば、海底地盤の表層部（３）の一部分を固化するだけで済み、コスト削減となるとともに工期の短縮にも繋がる。
【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。
当該施工領域は、海面１、海面下の海水域Ｗ、海底の表層部３、その下方の軟弱地盤３０、軟弱地盤３０の下方の強固な支持層６で構成されている。
【００１６】
先ず、海底の（軟弱地盤３０の）表層部３上に硬い平板状の支持基盤８を造成し、該支持基盤８で海上作業台船である作業施設２を支持する。
平板状の支持基盤８の造成に際しては、施工領域が軟弱地盤３０であるので、例えば従来技術の説明で前述した攪拌装置（図１１における符号５０）を使用して、作業施設２を支持するに必要な領域に支持基盤８を造成する。
【００１７】
なお、図１において、符号９は反力板を示す。作業施設の質量が大きく従ってレグ７に作用する下向きの力に対して支持基盤８が弱く、この力に抗しきれない場合は、レグ７が支持基盤８にめり込む可能性がある。
そのため、反力板９を設けることが好ましい。但し、レグ７が支持基盤８にめり込まないのであれば、反力板を設けないことも可能である。
その後、次の手順で表層部３の下方の軟弱地盤３０に対して、地中固結体（後述の固化盤１１及び砂杭１２）を造成して、表層部３下方の領域（軟弱地盤）３０を順次改良する。
【００１８】
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。
【００１９】
図３において、支持層６まで到達したロッド５先端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。
【００２０】
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。
【００２１】
前記作業施設は、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。
【００２２】
そのような工法の第１実施形態によれば、海底地盤の表層部３に支持基盤８を造成して、該支持基盤８に立脚するレグ７によって作業施設２を波浪や潮位の受け難い位置まで引き上げている。また、支持基盤８の造成によってレグ７をより深部の強固な支持層６まで伸ばすことがなく、したがってレグ７の太さは減少出来、材料及びコストの削減に繋がる。
【００２３】
また、改良地盤（軟弱地盤）３０が支持基盤８の下方となっており、改良工事に伴う海底堆積物や掘削によって発生する流動性物質が、支持基盤８によって上方に拡散することが防止される。
【００２４】
次に、図５を参照して第２実施形態を説明する。
海底表層部３に連続した支持基盤８を設ける代わりに、図５に示すように、レグ７の領域（反力板９を含む領域）の下方、すなわち軟弱地盤３０で海底表層部３から深さＴ１、直径Ｄ１の円柱形の「かんじき」状改良固結体（固化盤１１）、或いは図６に示すような深さＴ２、直径Ｄ２の円柱形の砂杭１２を設けても良い。
固化盤１１、或いは砂杭１２を用いることによってレグ７を支持層６まで到達させなくとも良い。
【００２５】
この固化盤１１の直径Ｄ１、深さ寸法Ｔ１、その他は、海上の作業施設の状況によりケース・バイ・ケースで定まる。
セメント改良体の砂杭１２でも作用効果は同じであり、砂杭１２の直径Ｄ２、深さ寸法Ｔ２についても海上の作業施設２の状況によりケース・バイ・ケースで定まる。
【００２６】
作業施設２のレグ７を支持した後に行われる地盤改良（第１実施形態で説明した工程図２〜図４参照）ではセメントを用いており、そのため、同様な機械を使用することが出来るセメント固結体で固化盤を構成するのが好ましい。
【００２７】
また、作業施設２のレグ７を支持した後に行われる地盤改良は、海底の広い領域全体に亘って行われるので、作業施設２を移動しなければならない。
作業施設２を移動する場合は、固化盤１１を非常に多量に作らなければならない。従って、第１実施形態で造成される１枚の連続する平板で、支持基盤８を構成するのが好ましい。
但し、図７の平面図で示す様に田の字状に複数の固化盤１１を配置すれば、改良するべき領域全般に作業施設（図示せず）を移動することが可能となる。
【００２８】
そのように作業施設２の支持基盤８をレグ７下方の限られた領域の固化盤１１、又は砂杭１２とすることで、支持盤として作用する固結体の材料使用量が大幅に削減出来る。
【００２９】
次に、図８を参照して第３実施形態を説明する。
図１の第１実施形態の様に支持基盤８を広い領域をカバーする平板とした場合は、大量のセメントが必要となる。そこで、図８の第３実施形態では、材料（セメント）の使用量を少しでも少なくする（支持基盤８の厚みを薄くする）ために、支持層６に到達する支持脚１３を造成している。
【００３０】
その様に、支持層６に到達する支持脚１２を造成することによって、平板（支持基盤８）の厚さ寸法Ｔ３を減少させ、セメント消費量を削減することが出来る。
【００３１】
次に、図９を参照して第４実施形態を説明する。
図１〜図４の第１実施形態では支持基盤８は、前述した工程により現地で造成するものであったが、図９の第４実施形態では、例えば、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を運搬船等２Ａで施工海域まで運搬し、当該海域において、運搬船等２Ａに積載した人工支持基盤８Ａを自船のクレーン２５を操作しながら所定の位置に設置していく。
【００３２】
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。
【００３３】
次に、図１０を参照して第５実施形態を説明する。
図１０の第５実施形態は、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。
【００３４】
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を吐出することによって材料が海水と混じること無く固まって、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。
【００３５】
そのような工法及び装置の第５実施形態によれば、攪拌装置によって高圧のジェットを噴出することも無く、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。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の効果を以下に列挙する。
（１）　海底地盤の表層部に支持基盤を設けることにより、より深く強固な地盤までレグを設けなくてもよく、コスト削減が果たせる。
（２）　支持基盤が施工時に発生する海底堆積物の拡散を押さえる、所謂「蓋」の役割を果たし、施工中、或いは、施工後の清浄処理を不要とする。
（３）　支持脚により支持基盤を支持するように構成することにより、支持基盤の厚みを薄くすることが出来、コスト削減、及び工期の短縮に繋がる。
（４）　海底地盤の表層部の一部分を固化するだけで、固化した部分の強度が作業施設を支えるだけの強度を有しておれば、コスト削減となるとともに工期の短縮にも繋がる。
（５）　予め他の場所で作られた人工支持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。
（６）　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３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。
（７）　レグを海底の軟弱地盤にめり込ませること無く作業施設を支持することが出来るので、レグが軟弱地盤にめり込む従来技術における不具合、すなわち、レグを引き抜いて他の地点に作業施設を移動するに際して、レグと軟弱地盤との間に粘着力或いは吸着力が作用して、レグを軟弱地盤から離隔させる作業（地切り作業）に長時間を費やしてしまう問題、が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１実施形態の工法の概要を示す概念図。
【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２実施形態の１工法例の概要を示す概念図。
【図６】
本発明の第２実施形態の他の工法例の概要を示す概念図。
【図７】
本発明の第２実施形態の別の工法例の概要を示す概念図。
【図８】
本発明の第３実施形態の工法の概要を示す概念図。
【図９】
本発明の第４実施形態の工法の概要を示す概念図。
【図１０】
本発明の第５実施形態の工法の概要を示す概念図。
【図１１】
従来技術の工法の１例を示す概念図。
【図１２】
従来技術の工法の他の例を示す概念図。
【符号の説明】
１・・・海面
２・・・作業施設（海上作業台船）
３・・・表層部
５・・・ロッド
６・・・支持層
７・・・レグ
８・・・支持基盤
９・・・反力板
１０・・・固化盤
【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】
2004044147.tif 000011
【図１０】
2004044147.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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