(57)【要約】【課題】強固・完璧な杭間の連結壁は構成できないまでも、杭間を遮水と土留めには充分に地盤改良できる、簡易な杭間地盤改良工法を提供する。【解決手段】第一工程として、常法で縦孔（１０，１０，１０・・・）を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔（１０，１０，１０・・・）内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材（２０）を夫々建て込む。そして、第二工程として、上記芯材（２０）のウエブ（２１）両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体（３０，３０）を設け、この両昇降体（３０，３０）を縦孔（１０）の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体（３０，３０）に夫々設けたノズル（３２，３２）より、固化材を隣接する縦孔（１０，１０）方向に向けて高圧噴射するようになす。【選択図】      図３
2004211421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一工程として、常法で縦孔（１０，１０，１０・・・）を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔（１０，１０，１０・・・）内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材（２０）を夫々建て込み、
第二工程として、上記芯材（２０）のウエブ（２１）両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体（３０，３０）を設け、この両昇降体（３０，３０）を縦孔（１０）の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体（３０，３０）に夫々設けたノズル（３２，３２）より、固化材を隣接する縦孔（１０，１０）方向に向けて高圧噴射するようになした杭間地盤改良工法。
【請求項２】
第一工程として、常法で縦孔（１０，１０，１０・・・）を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔（１０，１０，１０・・・）内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材（２０）を夫々建て込み、
第二工程として、上記芯材（２０）のウエブ（２１）両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体（３０，３０）を設け、この両昇降体（３０，３０）を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体（３０，３０）に夫々設けたノズル（３２，３２）より、固化材を隣接する縦孔（１０，１０）方向に向けて噴射するようになし、該固化材は縦孔（１０）の孔壁の外側にまで達する高圧にて噴射すると共に、該縦孔（１０）内にも充填される噴射量となすことを特徴とした杭間地盤改良工法。
【請求項３】
上記縦孔（１０，１０，１０・・・）の掘削が、リバース工法等の掘削中の縦孔内に安定液を充填する工法で行われ、第二工程のノズル（３２）よりの固化材の噴射が、安定液中で行われるようになした請求項２記載の杭間地盤改良工法。
【請求項４】
上記縦孔（１０，１０，１０・・・）の掘削が、ベノト工法等の孔壁保護用のケーシングチューブを用いる工法で行われ、第二工程のノズル（３２）よりの固化材の噴射が、該ケーシングチューブの抜き取りにともなって行われるようになした請求項２記載の杭間地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭間地盤改良工法に関するもので、特に、場所打ち（コンクリート）杭の、杭と杭との間の地盤を、遮水機能と土留め機能を有した地盤（地盤強化部）に改良する杭間地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中に空間部を掘削・構築する工法において、該空間部の掘削予定場所の周囲に、所定間隔で地中に杭５０，５０，５０・・・（図６参照）を設け、この杭５０，５０，５０・・・によって保持される矢板５１，５１，５１・・・で掘削場所の周囲を囲んで、土留めと遮水を行いつつ、掘削場所（図６の下方側）を掘削（素堀）する工法が汎用されている。そして、上記杭５０，５０，５０・・・は、既成杭を地中に打ち込む工法（以下、杭体打込工法という）も有るが、この杭体打込工法は大きな騒音を伴うため、最近では、現場で地中に杭体を成形する場所打杭工法が主に採用されている。
【０００３】
上記場所打杭工法は、ベノト工法、リバース工法、アースドリル工法等が知られ、地質（土質）に適合した合理的な杭の構築が可能となっている。しかし、我が国の土質は、一般的に水位が高く、脆弱であるので、杭５０，５０，５０・・・のみでは、遮水及び土留めが充分であることはなく、矢板５１，５１，５１・・・を設置するに先立って、図６従来例の場合は、杭５０，５０，５０・・・で囲まれた外側（図６の上方）に地盤改良剤を注入して、地盤強化部６０となす地盤改良工事を行っており、このような付帯工事が必要となる場合が多いという問題点を有している。
【０００４】
なお、上記杭５０，５０，５０・・・で囲まれた外側（図６の上方）の地盤改良工事は、薬液注入のための別途縦孔６１，６１，６１・・・を掘削して、従来公知なダブルパッカー工法等の別途工法の工事が付加されるため、経費がかさむという問題点と、建物が密集する場所ではこの付加工事のスペースを確保しづらいという問題点とを有していた。
【０００５】
また、特許文献１には、地山崩壊防止手段を施した縦孔間を、水ジェット又はアースドリルで掘削連結する工法が開示されているが、この工法は連続地中壁を簡易・確実に構築できるも、前記縦孔５０，５０，５０・・・とは別途の、縦孔間の連結・掘削工事が必要で、そのための工程及び必要機材が増加するという問題点を有している。
【０００６】
【特許文献】特開平１１−３０３０６３号公報  （図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、特許文献１のような強固・完璧な杭間の連結壁は構成できないまでも、杭間を遮水と土留めには充分に地盤改良できる、簡易な杭間地盤改良工法を提供することを課題としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、第一工程として、常法で縦孔１０，１０，１０・・・を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔１０，１０，１０・・・内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材２０を夫々建て込み、第二工程として、上記芯材２０のウエブ２１両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体３０，３０を設け、この両昇降体３０，３０を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体３０，３０に夫々設けたノズル３２，３２より、固化材を隣接する縦孔１０，１０方向に向けて高圧噴射するようになした技術的手段を講じたものである。
【０００９】
それ故、本発明杭間地盤改良工法は、芯材２０のウエブ２１がノズル３２，３２の反力受けとして作用し、ノズル３２，３２よりの高圧噴射方向を適正方向に保持する作用を呈する。そして、本発明は、先行掘削した縦孔１０，１０を利用して、該縦孔１０の底部から昇降体３０，３０を順次上方に引き上げつつ、該昇降体３０，３０に夫々設けたノズル３２，３２より、固化材を両側に隣接する縦孔１０，１０方向に向けて高圧噴射するようになしたので、上下方向に連結すると共に、両杭５０，５０間を左右方向にも連結する地盤強化部６０ａ，６０ｂを形成できる作用を呈するものである。
【００１０】
次に、請求項２の発明は、第一工程として、常法で縦孔１０，１０，１０・・・を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔１０，１０，１０・・・内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材２０を夫々建て込み、第二工程として、上記芯材２０のウエブ２１両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体３０，３０を設け、この両昇降体３０，３０を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体３０，３０に夫々設けたノズル３２，３２より、固化材を隣接する縦孔１０，１０方向に向けて噴射するようになし、該固化材は縦孔１０の孔壁の外側にまで達する高圧にて噴射すると共に、該縦孔１０内にも充填される噴射量となすことを特徴とした技術的手段を講じたものである。
【００１１】
それ故、本発明杭間地盤改良工法は、請求項１の作用に加えて、先行掘削した縦孔１０内にセメントミルク等の固化材を充填し、地盤強化部６０ａ，６０ｂの形成と共に杭５０を同時に形成する作用を呈するものである。
【００１２】
次に、請求項３の発明は、請求項２記載の杭間地盤改良工法において、上記縦孔１０の掘削が、リバース工法等の掘削中の縦孔内に安定液を充填する工法で行われ、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、安定液中で行われるようになした技術的手段を講じたものである。
【００１３】
さらに、請求項４の発明は、請求項２記載の杭間地盤改良工法において、上記縦孔１０の掘削が、ベノト工法等の孔壁保護用のケーシングチューブを用いる工法で行われ、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、該ケーシングチューブの抜き取りにともなって行われるようになした技術的手段を講じたものである。
【００１４】
それ故、請求項３の杭間地盤改良工法は、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、安定液中で行われるようになしたので、固化材の高圧噴射による孔壁崩壊が、安定液で抑止されて、孔壁崩壊は局所に限定され、その崩壊部位は直ちに固化材で満たされるので、孔壁の崩壊を実用上支障のない程度に抑止する作用を呈し、また、請求項４の杭間地盤改良工法は、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、該ケーシングチューブの抜き取りにともなって、該ケーシングチューブが抜き取られた直後に、行われるようになしているので、固化材の高圧噴射による孔壁崩壊が、該ケーシングチューブで抑止され局所に限定され、その崩壊部位は直ちに固化材で満たされるので、請求項３と同様に孔壁の崩壊を実用上支障のない程度に抑止する作用を呈するものである。
【００１５】
【実施例】
次に本発明の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明法は、第一工程として、常法で縦孔１０，１０，１０・・・を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔１０，１０，１０・・・内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材２０を夫々建て込む。この、縦孔１０，１０，１０・・・の掘削は無論従来法で行えばよく、通常、掘削中の縦孔１０内に安定液を満たして、孔壁の崩壊を防止しつつ掘削する工法が使用されるが、無論、ベノト工法等の孔壁保護用のケーシングチューブを用いる工法であっても、アースドリル工法であってもよい。但し、地下水が全くなく、かつ、崩壊の危険性が全くない粘土質の土質部位等で、地盤崩壊防止手段を全く必要としないで素堀できる場合は、本発明工法も不要である。
【００１６】
また、上記Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材２０の建て込みも、従来法で行えばよく、本実施例では芯材２０にＨ形鋼が使用され、そのフランジ２２，２２が、隣接する縦孔１０，１０の両中心軸どうしを結ぶ線と略平行にして建て込んである。言い換えると、建て込む芯材２０は、そのウエブ２１（腹部）が隣接する縦孔１０，１０の両中心軸を結ぶ線と略直交方向に向くようにして建て込む。なお、芯材２０のフランジ２２，２２は、図６に示すように矢板５１，５１，５１・・・の端部を差し込んで保持するために利用されるもので、そのために、該芯材２０のフランジ２２，２２が、隣接する縦孔１０，１０の両中心軸どうしを結ぶ線と略平行にして建て込むことは従来も汎用されているものである。
【００１７】
そして、本発明法は、第二工程として、上記芯材２０のウエブ２１両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体３０，３０を設け、この両昇降体３０，３０を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体３０，３０に夫々設けたノズル３２より、固化材を隣接する縦孔１０方向に向けて高圧噴射する。この昇降体３０，３０は、図示例では、自重で垂れ下がり、ウインチ３５による牽引ロープ３６，３６の巻き取り、巻き戻しで、掘削した縦孔１０内を昇降するようになしてあるが、芯材２０を案内レールにして自走するものであってもよい。また、この昇降体３０，３０は図示例では、別体として一対を用意しているが、後に説明する両ノズル３２，３２が、ウエブ２１とは夫々反対側に噴射口を向けるように設置され、さらに芯材２０に保持されつつ昇降可能であれば、両昇降体３０，３０を連結して一体的に形成してもよい。なお、「図２」図示例では、上記牽引ロープ３６，３６は、ロープ案内車３５ａ，３５ｂ，３５ｃで案内されるようになしてあるが、このロープ案内車３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、図示例とは異なる位置に必要に応じて設ければよいものである。
【００１８】
なお、上記昇降体３０，３０は、図示例では、底面に車輪３１，３１，３１，３１を設け、両側にはソリ板３３，３３を設けている。この車輪３１，３１，３１，３１は、ノズル３２よりの噴射時の反力をウエブ２１に伝える際、この反力が上記昇降体３０の昇降の支障とならないようになすためのものであり、また、上記ソリ板３３，３３は、芯材２０の連結部でのジョイント突起部に引っ掛かることを防止するためのものである。上記芯材２０を連結して使用する場合、図２に破線で示す、ジョイント板２３，２３，２３をあてがって、このジョイント板２３，２３，２３で芯材２０，２０の端部どうしを、図では省略したボルト等で、該ジョイント板２３と芯材２０の端部とに設けたボルト孔２４，２４，２４・・・を貫通させて連結する。従って、芯材２０，２０の連結部はジョイント板２３と、図では省略したボルト頭、又は該ボルトに螺合するナット等が突出するので、前記車輪３１，３１，３１，３１と、ソリ板３３，３３とはこれらの突出部を乗り越えられるようになすものである。
【００１９】
すなわち、上記車輪３１はその径を大きく設定して、上記ジョイント部の突出部を容易に乗り越えられるようになしたり、車輪３１，３１の図４左右方向の間隔を前記ジョイント部のボルトを避ける位置に設定又は位置変更調整可能とするとよい。また、ソリ板３３は両端の反り部を充分大きく設定して、上記ジョイント部の突出部を容易に乗り越えられるようになしたり、該ソリ板３３自体にバネ性を持たせたり、このソリ板３３を昇降体３０にバネ体３４を介して連結するとよい。なお、上記車輪３１，３１，３１，３１と、ソリ板３３，３３とは必要に応じて設ければよく、昇降体３０の底面と側面とに、この車輪３１，３１，３１，３１と、ソリ板３３，３３とのいずれを取り付けるかは、適宜変更しても無論差し支えない。
【００２０】
また、上記昇降体３０，３０には、夫々ノズル３２が設けられ、両昇降体３０，３０を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該ノズル３２，３２より、固化材を隣接する縦孔１０，１０方向に向けて高圧噴射するようになしてある。すなわち、昇降体３０にはノズル３２が固定され、このノズル３２には地上に設けたリール３８，３８に巻かれた高圧用チューブ３７，３７の先端が連結され、該リール３８，３８にはスイベルジョイント３８ｃ（図２参照）を介して該高圧用チューブ３７，３７の上流端に、固化材タンクＴ１内に収納された固化材を圧送するポンプＰ１，Ｐ２の吐出口を連通してある。なお、上記ポンプＰ１，Ｐ２は図示例のようなポンプとは異なり、高圧供送のできる方式のポンプを使用するのが望ましいのは無論である。
【００２１】
上記リール３８，３８と、前記したウインチ３５とは制御盤Ｃ１で同調駆動され、検索ロープ３６，３６と、高圧用チューブ３７，３７とが、等速で昇降して一方が弛まないように制御・駆動されるようになしてある。
【００２２】
上記固化材として、本実施例ではセメントミルクに、固化促進剤を混入したものを使用したが、その他、従来公知なものが使用できるのは無論である。そして、上記ノズル３２からこの固化材は高圧噴射されるが、その噴射圧を調整することで地盤中にも固化材を注入できるもので、特に遮水性の高い土質を除いては、地盤中、１Ｍ程度先方までの注入が可能とされ、地盤の１Ｍ程度先までの土質を地盤改質できる技術が、従来の地盤改良薬液注入工法等で確立されているので、この従来技術を使用すればよい。なお、「図２」例で、該ノズル３２の噴射口を楕円形となしているが、これは固化材の噴射範囲を適宜に得るための工夫であって、無論該噴射口は真円でも差し支えない。また、ノズル３２の噴射方向を適宜方向に確保したり、噴射量と噴射圧とを適宜に得るため、該ノズル３２を各昇降対３０に複数個用意してもよいものである。
【００２３】
そして、上記固化材の噴射は、昇降体３０，３０を引き上げながら行うことで、すなわち、該昇降体３０，３０を図３の矢印Ａ１，Ａ１に示すごとく、引き上げると共に、その引き上げ時に連続的に固化材の噴射を行うことで、地盤強化部６０ａ，６０ｂを、同図上下方向に連続させることができるものである。また、本発明は、一対のノズル３２，３２を、ウエブ２１の反対側に向けて設けたので、上記地盤強化部６０ａ，６０ｂは、図１に示すように横方向にも順次連続できるものである。
【００２４】
従って、本発明工法によれば、杭成型のために掘削した縦孔１０を利用してその周囲（特に、隣接する縦孔１０，１０方向に順次連結して）の地盤改良が行えるため、従来の薬液注入のための縦孔６１，６１，６１・・・の掘削が省略でき簡易に地盤改良が行えるものであり、さらには、縦孔１０，１０，１０・・・を掘削するスペースで地盤改良も行えるため、工事用のスペースを有効に利用できるものである。
【００２５】
次に、請求項２の発明は、第一工程として、常法で縦孔１０，１０，１０・・・を所定の間隔を隔てて掘削し、この縦孔１０，１０，１０・・・内に、Ｈ型鋼又はＩ型鋼からなる芯材２０を夫々建て込み、第二工程として、上記芯材２０のウエブ２１両面に沿って、同時に昇降可能に配した一対の昇降体３０，３０を設け、この両昇降体３０，３０を縦孔１０の底部から順次上方に引き上げつつ、該昇降体３０，３０に夫々設けたノズル３２，３２より、固化材を隣接する縦孔１０，１０方向に向けて噴射するようになしているのは請求項１と同じである。
【００２６】
そして本発明は、該固化材は縦孔１０の孔壁の外側にまで達する高圧にて噴射すると共に、該縦孔１０内にも充填される噴射量となすことを特徴としている。この固化材の噴射圧は縦孔１０の孔壁の外側にまで達する高圧にて噴射することは請求項１も同じであるが、その噴射量は噴射全量の固化材が縦孔１０の外側に注入されてしまうものではなく、縦孔１０内にも充填される噴射量となすことで、この固化材の噴射で、前記地盤強化部６０ａ，６０ｂの形成と共に、縦孔１０内に杭５０を同時に形成するようになしたものである。
【００２７】
次に、請求項３の発明は、請求項２の縦孔１０，１０，１０・・・の掘削が、リバース工法等の掘削中の縦孔内に安定液を充填する工法で行われ、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、安定液中で行われるようになしたものである。リバース工法及びその他、安定液を掘削中の縦孔１０内に満たし、この安定液で孔壁崩壊を防止しつつ掘削を行う方法は従来公知であるので、ここでは、その説明を省略するが、安定液で満たされた縦孔１０内で、固化材を噴射すると、この固化材は一部が該縦孔１０の外側まで噴射され、一部が縦孔１０内に溜まり、安定液はこの固化材が縦孔１０内に溜まった分上部からオーバーフローするので、このオーバーフローした安定液は回収すればよい。
【００２８】
上記ノズル３２よりの固化材の噴射は、縦孔１０の孔壁面に外力を加えるため、孔壁面の大きな崩壊原因となる。そこで、この孔壁面の崩壊を抑止することが望まれるのは無論で、請求項２で、固化材の噴射量を適宜に設定し、孔壁崩壊が生ずる前後のごく短時間の間に、縦孔１０内への該ノズル３２の噴射で影響を受ける孔壁部位を、この固化材で埋め尽くすことで、該孔壁面の崩壊は実用上問題がない程度に抑止できるものであったが、さらに、安定液で満たされた縦孔１０内で、固化材を噴射することで、ノズル３２の噴射で影響を受ける部位が局所化され（孔壁崩壊が連続して広がることが防止され）、より確実に孔壁崩壊を抑止できるものであった。
【００２９】
次に、請求項４の発明は、請求項２の縦孔１０，１０，１０・・・の掘削が、ベノト工法等の孔壁保護用のケーシングチューブを用いる工法で行われ、第二工程のノズル３２よりの固化材の噴射が、該ケーシングチューブの抜き取りにともなって行われるようになしたものである。すなわち、孔壁保護用のケーシングチューブを用いる工法は、縦孔１０の掘削に伴って、ケーシングチューブを沈降させて、このケーシングチューブで孔壁崩壊を防ぐもので、縦孔掘削後は縦孔内に芯材２０を立て込んで固化材を注入しつつ、該ケーシングチューブを引き抜くものであるが、該ケーシングチューブの抜き取りにともなって、昇降体３０を上昇させて、ノズル３２より固化材が噴射される直前までは、ケーシングチューブで孔壁崩壊を防いでおき、ケーシングチューブが引き抜かれた孔壁が露出した部位に固化材を噴射し、噴射直後は該固化材が縦孔１０内の噴射部近くに直ちに充填されて、孔壁の崩壊がより確実に防止されるようになしたものである。
【００３０】
なお、縦孔１０の掘削工法に、安定液とケーシングチューブとを共に使用する工法もあるが、この場合は、安定液内で固化材の噴射を行い、ケーシングチューブの抜き取りにともなって昇降体３０を上昇させるようになすとよい。
【００３１】
なお、請求項１乃至請求項４の杭間地盤改良工法に使用する図示の装置例は、芯材２０の上端に着脱可能に連結できるようになした、延長材２０ａに前記ウインチ３５とリール３８，３８とを搭載してなり、地上の適所には該ウインチ３５とリール３８，３８との（正確には、該ウインチ３５とリール３８，３８との、夫々のモータの）制御盤Ｃ１と、リール３８，３８に巻かれた高圧用ホース３７，３７の上流端に固化材を圧送するポンプＰ１，Ｐ２と、このポンプＰ１，Ｐ２に固化材を供給する固化材タンクＴ１とを設けてなる。
【００３２】
なお、図からは必ずしも明確ではないが、上記ウインチ３５は二本の牽引ロープ３６，３６を同時に巻き取り、巻き戻すようになしてあり、リール３８，３８は一対が設けられ、夫々に下流端がノズル３２に連結する高圧用ホース３７を装着してある。なお、このリール３８，３８は、図２に示すように一本の駆動軸３８ｂに一対を取り付けてもよく、図５に示すように夫々の中心軸が平行となるようになしてもよい。この図５では駆動源の駆動軸３８ｂに固着した歯車３９ａに、両リール３８，３８の駆動用歯車３９ｂ，３９ｃを噛合させ、両リール３８，３８に巻かれた高圧用ホース３７，３７の先端が、図５に矢印で示したように、あるいはその矢印とは反対方向に、常に同方向に巻き取り、巻き戻されるようになしてもよいものである。なお、図示はしていないが、、一台のポンプＰ１で充分な固化材圧送力が得られる場合は、上記リール３８を一台となし、このリール３８に巻かれた一本の高圧用ホース３７の下流端側を分岐して、両ノズル３２，３２に連結してもよいものである。
【００３３】
なお、図中、３５ａ，３８ａ，３８ａはモータを示すものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明杭間地盤改良工法を施した部位の平面図である。
【図２】本発明杭間地盤改良工法を実施する装置例正面図である。
【図３】施工手順を説明する断面図である。
【図４】本発明に使用される昇降体の一実施例斜視図である。
【図５】本発明に使用されるリール部の駆動機構正面図である。
【図６】従来例の掘削部支保工を示す平面図である。
【符号の説明】
１０      縦孔
２０      芯材
２１      ウエブ
３０      昇降体
３２      ノズル
【図１】
2004211421.tif 000003
【図２】
2004211421.tif 000004
【図３】
2004211421.tif 000005
【図４】
2004211421.tif 000006
【図５】
2004211421.tif 000007
【図６】
2004211421.tif 000008