(57)【要約】【課題】エアー溜まりの残留を極力抑えて必要強度の地盤改良を確実かつ効率よく施工でき、しかも噴射管の挿入本数が少なくとも広い領域を地盤改良できる地盤硬化材高圧噴射改良工法を提供する。【解決手段】噴射管１を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、改良頂部層４を造成した後、この改良頂部層の下方において安定材をエアーと共に噴射管の噴射口から噴射しながら、該噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により排泥しつつ、噴射管の挿入と引き抜きを行い、改良頂部層の下方にエアー抜き部５を切削造成する。次に、噴射管の噴射口から地盤硬化材をエアーと共に高圧噴射しながら、排泥口を通じて噴射管により排泥して、エアー抜き部５を含む改良頂部層の下方領域を広範囲に改良する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤硬化材を噴射管の噴射口より高圧噴射して地盤改良する地盤硬化材高圧噴射改良工法において、
前記噴射管を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、地盤を切削しながら地盤硬化材により地盤改良するとともに、切削に伴い発生するスライムとエアーを噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により吸引排出することを特徴とする地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項２】
地盤硬化材を噴射管の噴射口より高圧噴射して地盤改良する地盤硬化材高圧噴射改良工法において、
前記噴射管を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、地盤を切削しながら地盤硬化材による改良頂部層を造成する工程と、
この改良頂部層の下方において安定材をエアーと共に噴射管の噴射口から噴射しながら、該噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により排泥しつつ、噴射管の挿入と引き抜きを行い、改良頂部層の下方にエアー抜き部を切削造成する工程と、
噴射管の噴射口から地盤硬化材をエアーと共に高圧噴射しながら、前記排泥口を通じて噴射管により排泥して、前記エアー抜き部を含む改良頂部層の下方領域を広範囲に改良する工程とからなることを特徴とする地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項３】
噴射管を回転させ、その噴射口からの高圧噴射を上下方向には水平以下の噴射角度を維持しつつ向きを変えて改良頂部層を曲面扇状に施工することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項４】
噴射口からの高圧噴射を上下方向には水平以下の噴射角度を維持しつつ噴射管自体を水平方向に揺動させ、改良頂部層を平面扇状に施工することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項５】
噴射管に設けられた複数の噴射口から、地盤硬化材を同時に水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して改良頂部層を施工することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項６】
噴射管内に噴射口からの噴射方向を変えることができる噴射方向変更機構を組み込み、該機構で噴射方向を変えて改良頂部層の造成及びその下方領域に対する広範囲な改良施工を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【請求項７】
噴射管の挿入角度を維持したまま噴射口を水平方向に揺動しながら、噴射管の挿入・引き抜きをして改良頂部層に連続する柱状改良層を施工することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤硬化材高圧噴射改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑築造工事に関連した土留壁背面の地盤改良や、シールド工事に伴う発進・到達部の防護用地盤改良や、シールド機掘進中に生じた地中障害物の撤去時における当該地盤の改良や、シールド急曲線部の防護壁の造成等を目的として、立坑又はシールド機内より噴射管を地中挿入し、その噴射口より地盤硬化材を高圧噴射して地盤改良する地盤硬化材高圧噴射改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤硬化材高圧噴射改良工法については、従来様々な方法が提案され、鉛直・水平・斜めなど、いわゆる全方位への施工が可能となっている。
【０００３】
例えば、図１に示すように、噴射管１００を地中に向かって斜め上向きに挿入して改良する従来例の場合、噴射管１００自体を回転させつつ、その先端部の噴射口（孔）２００から地盤硬化材をエアーと共に水平より上向きにも高圧噴射しながら、噴射管１００を引き抜いて噴射管１００の挿入位置を中心とした改良領域３００を造成する。
【０００４】
しかし、地盤硬化材と共にエアーを水平より上向きにも高圧噴射しながら、噴射管１００を引き抜いていくため、改良領域３００の上部にどうしてもエアー溜まり４００が残ることになり、必要強度の改良域を造成することができなかった。
【０００５】
したがって、トンネルの中など作業空間が限定されたところでは、トンネル斜め上前方の改良ができなかった。この場合、エアーを使わずに地盤硬化材のみを噴射することで、エアー溜まりができる問題を解消しているが、ジェットの到達距離が短くなることから、改良域の造成範囲が小さくなり、改良本数（噴射管の挿入本数）が増えて手間と時間がかかっていた。
【０００６】
また、エアー溜まりができないように、図２〜図４に示すように、噴射管１００を水平に挿入して地盤硬化材を噴射口から下方にだけ高圧噴射する場合には、改良範囲５００が噴射管１００の挿入軸の高さより下方の１８０度の範囲に限定される。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１（特許第２８８８４８１号公報）に開示された工法では、エアー溜まりからの吸気を行うため、次のような手法を採っている。
すなわち、地盤硬化材注入ロッド（噴射管）の先端部にロッドの回動作動を遮断したリングベルトを設け、そのリングベルトに中空の吸気杆を上下動自在に枢設し、リングベルトに次ぐロッドの基部側側壁に噴射ノズルを開口させておき、このようにした地盤硬化材注入ロッドを側面方向の対象地盤中に推進挿入し、所定深度において硬化材を高圧で噴射しながら回動後退させると共に、硬化材噴流の回動軌跡によって造成される硬化材注入層の上部に貯溜されるリフトエアーを吸気杆で吸引除去しつつ注入を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２８８８４８１号公報（第２〜３頁、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これによると、地盤硬化材注入ロッド（噴射管）の先端部外側に吸気杆を旋回可能に枢設し、この吸気杆を地盤内で地盤硬化材注入ロッドと共に回転させながら引き抜かなければならないので、地盤硬化材注入ロッドの回転及び挿入・引き抜きに多大の動力が必要であるとともに、吸気杆自体及びその基端枢設部を地盤内での抵抗に耐える強度にしなければならず、実施化は難しい。
【００１０】
本発明の目的は、エアー溜まりの残留を極力抑えて必要強度の地盤改良を確実かつ効率よく施工でき、しかも噴射管の挿入本数が少なくとも広い領域を地盤改良できる地盤硬化材高圧噴射改良工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による工法では、噴射管を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、地盤を切削しながら地盤硬化材により地盤改良するとともに、切削に伴い発生するスライムとエアーを噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により吸引排出する。
【００１２】
好ましくは、次のような工程で地盤改良する。
噴射管を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、地盤を切削しながら地盤硬化材による改良頂部層を造成する工程。
この改良頂部層の下方において安定材をエアーと共に噴射管の噴射口から噴射しながら、該噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により排泥しつつ、噴射管の挿入と引き抜きを行い、改良頂部層の下方にエアー抜き部を切削造成する工程。
噴射管の噴射口から地盤硬化材をエアーと共に高圧噴射しながら、排泥口を通じて噴射管により排泥して、エアー抜き部を含む改良頂部層の下方領域を広範囲に改良する工程。
【００１３】
改良頂部層を造成する方法は次のような形態がある。
噴射管を回転させ、その噴射口からの高圧噴射を上下方向には水平以下の噴射角度を維持しつつ向きを変えて改良頂部層を曲面扇状に施工する。
噴射口からの高圧噴射を上下方向には水平以下の噴射角度を維持しつつ噴射管自体を水平方向に揺動させ、改良頂部層を平面扇状に施工する。
噴射管に設けられた複数の噴射口から、地盤硬化材を同時に水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して改良頂部層を施工する。
【００１４】
噴射管内に噴射口からの噴射方向を変えることができる噴射方向変更機構を組み込めば、該機構で噴射方向を変えて改良頂部層の造成及びその下方領域に対する広範囲な改良施工を行うことができる。
【００１５】
噴射管の挿入角度を維持したまま噴射口を水平方向に揺動しながら、噴射管を挿入・引き抜きをすれば、改良頂部層に連続する柱状改良層を施工することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の第１実施例では、先ず第１の工程として、図５（Ａ）に示すように噴射管１を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口２から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でしかも噴射管１を左右にそれぞれ９０度以内の角度で回転させてエアーと共に高圧噴射しながら、噴射口２より高位置とした噴射管１先端の排泥口３を通じて噴射管１により吸引排泥することにより、図５（Ｂ）に示すように、地盤を切削しながら地盤硬化材による曲面扇状の改良頂部層４を造成する。
【００１８】
次いで第２工程として、図６（Ａ）・（Ｂ）に示すように、改良頂部層４の下方において、噴射管１を同じく斜め上向きに傾斜挿入した状態で、泥水等の安定材をエアーと共に噴射管１の噴射口２から同様に水平以下の噴射角度で高圧噴射しながら、噴射口２より高位置とした排泥口３を通じて噴射管１により吸引排泥しつつ、噴射管１の挿入と引き抜きを繰り返し、図６（Ｂ）に示すように、改良頂部層４の下方にエアー抜き部（スリット）５を切削造成する。図では、このエアー抜き部５を改良頂部層４の最も高いところより１本だけ造成しているが、改良頂部層４の下方に複数本を造成してもよい。
【００１９】
第３の工程として、図７（Ａ）に示すように、改良頂部層４の下方において、噴射管１を同じく斜め上向きに任意の傾斜角度で挿入しながら、しかもその角度を維持したまま噴射管１自体を回転又は揺動させることにより、その噴射口２から地盤硬化材をエアーと共に全方位に高圧噴射し（水平以下に限らない）、同時に、噴射口２よりも高位置とした排泥口３を通じ噴射管１によりスライムをエアーと共に吸引排出して、図７（Ｂ）に示すように、エアー抜き部５を含む改良頂部層４の下方領域を広範囲に改良し、目的とする地盤改良体６を造成する。
【００２０】
高圧噴射に伴って地盤に放出されたエアーは、事前に切削されたエアー抜き部５を通って上昇して改良頂部層４にて制限され、その下側に集中してエアー溜まり７を形成するので、そのエアーは、スライムと共に噴射管１にて容易にかつ残留なく吸引除去できる。なお、噴射管１の上記のような挿入は一箇所に限らず、複数箇所について行ってもよい。
【００２１】
次に、本発明の変形例について説明する。
図８は、噴射管１の同じ高さ位置に左右２個の噴射口２を設け、噴射管１を回転させずに、これら左右の噴射口２から地盤硬化材を水平以下の噴射角度で同時に高圧噴射して、改良頂部層を平面状に造成できるようにしたのである。
【００２２】
図９及び図１０に示す例は、複数の噴射口２を噴射管１の同じ高さ位置に放射状に設け、噴射管１を回転させずに、複数の噴射口２から地盤硬化材を水平以下の噴射角度で同時に放射状に高圧噴射して、改良頂部層を平面扇状（又は平面円形）に造成できるようにしたのである。
【００２３】
図１１に示す例は、噴射管１を外管１Ａと内管１Ｂの二重構造とし、外管１Ａには噴射角度が異なる噴射孔（噴射口）２を間隔をおいて設け、内管１Ｂには、複数の連通孔８を同様に間隔をおいて設けるとともに、これら連通孔８同士の間を区画するパッキン９を内管外周面に設けたもので、内管１Ｂを外管１Ａ内で軸方向に摺動させて、内管１Ｂ内と連通する噴射孔（噴射口）２を切り替えることにより、地盤硬化材及びエアーの噴射角度を選択できるようにしたものである。
【００２４】
図１２に示す例は、先端が噴射口２となっているノズル１０を、噴射管１内において、ヒンジ部１１を支点としてクランク機構１２により旋回可能とするとともに、角度調整ネジ１３により仰角を調整できるようにしたものである。クランク機構１２による旋回は、２系統の油圧配管１４により旋回方向を変えられるようになっている。地盤硬化材はフレキシブルホース１５を通じてノズル１０へ供給される。排泥口３は、噴射口２よりも先方で噴射管１に設けられている。
【００２５】
図１３に示す例は、先端が噴射口２となっているノズル１０を、これと連通する軸管１６により両方向に回転可能とし、この軸管１６に、ギアー１７・１８を介して回転軸１９からの回転を伝達できるようにするとともに、自在継手２０及び硬化材配管２１を通じて地盤硬化材を供給できるようにしたものである。
【００２６】
図１４及び図１５に示す例は、噴射口２を有する回転ノズル２２を、噴射管１内に設けた中空の自在軸受２３により回転及び起伏自在に支承し、硬化材配管２４を通じて供給される地盤硬化材が、中空の自在軸受２３内に入ってから、噴射口２より円周方向に噴射され、その噴射によって生ずる遠心力で回転ノズル２２がジャイロのように自動的に回転しながら起立するようにしたものである。
【００２７】
図１６〜図１９は、噴射管１の傾斜角度を維持したまま、その側部地盤を液状化して噴射管１自体を左右に揺動させながら、地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射する例である。この場合、噴射管１を地盤内に挿入するときに、管先端付近からジェット噴射を行い、管の側方の地盤を切削し、管を揺動しやすいようにする。ジェット噴射には泥水などを用いて、切削部分の地盤が緩まないようにし、先端の排泥口３よりスライムを吸引する。このとき、切削部分の地圧を計測して所定圧力を保持するようにスライム吸引量を制御し、切削部分の地盤が緩まないようにする。また、改良時には、斜めに挿入された噴射管１に対して、水平方向のジェット噴射となるように噴射口２を設置する。地盤硬化材とエアーを噴射口２より噴射し、管先端部の排泥口３よりスライムをエアーと共に吸引しながら、管の揺動と挿入・引き抜きを行い地盤改良を行う。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明では、噴射管を斜め上向きに傾斜させて地中挿入し、その噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度でエアーと共に高圧噴射して、地盤を切削しながら地盤硬化材により地盤改良するとともに、切削に伴い発生するスライムとエアーを噴射口より高位置とした噴射管の排泥口を通じて噴射管により吸引排出するので、エアー溜まりを少なくして必要強度の地盤改良を効率よく施工できる。
【００２９】
特に、請求項２に係る発明では、改良頂部層を造成した後、この改良頂部層の下方にエアー抜き部を切削し、次いでこのエアー抜き部を含む改良頂部層の下方領域を、スライム及びエアーを吸引排出しながら広範囲に改良するので、エアーの上昇を改良頂部層にて制限してその下側に集中したエアー溜まりとし、そのエアーをエアー抜き部を通じて吸引除去しながら広範囲に地盤改良できるため、エアー溜まりの残留を極力抑えて必要強度の地盤改良を確実かつ効率よく施工できる。また、噴射管の挿入本数が少なくとも広い領域を地盤改良でき、工費の削減及び工期の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す概要断面図である。
【図２】地盤硬化材を下方にだけ高圧噴射する従来例の概要断面図である。
【図３】その正面図である。
【図４】それによる改良例である。
【図５】本発明の一実施例における第１の工程を示し、（Ａ）は噴射管による改良頂部層の造成状態を示す側面図、（Ｂ）は造成された改良頂部層を示す断面図である。
【図６】第２の工程を示し、（Ａ）は噴射管によるエアー抜き部の切削造成状態を示す側面図、（Ｂ）は造成されたエアー抜き部を示す断面図である。
【図７】第３の工程を示し、（Ａ）は噴射管による広範囲な改良状態を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図８】本発明の変形例で、噴射管の左右の噴射口から地盤硬化材を水平以下の噴射角度で同時に高圧噴射する場合を示す斜視図である。
【図９】噴射管の複数の噴射口から放射状に噴射する例を示す斜視図である。
【図１０】その噴射模式図である。
【図１１】噴射管を内外二重構造として噴射角度を選択できるようにした変形例を示す簡略断面図である。
【図１２】噴射口を有するノズルを噴射管内で旋回可能及び仰角調整できるようにした変形例を示す簡略断面図である。
【図１３】噴射口を有するノズルを噴射管内で回転できるようにした変形例を示す簡略断面図である。
【図１４】噴射口を有する回転ノズルをジャイロ式とした変形例を示す簡略断面図である。
【図１５】その模式図（斜視図）である。
【図１６】噴射管の傾斜角度を維持したまま、噴射管自体を左右に揺動させながら噴射する変形例の側面図である。
【図１７】その平面図である。
【図１８】その断面図である。
【図１９】一部分の平面図である。
【符号の説明】
１  噴射管
１Ａ  外管
１Ｂ  内管
２  噴射口
３  排泥口
４  改良頂部層
５  エアー抜き部（スリット）
６  地盤改良体
７  エアー溜まり
８  連通孔
９  パッキン
１０  ノズル
１１  ヒンジ部
１２  クランク機構
１３  角度調整ネジ
１４  油圧配管
１５  フレキシブルホース
１６  軸管
１７・１８  ギアー
１９  回転軸
２０  自在継手
２１  硬化材配管
２２  回転ノズル
２３  自在軸受
２４  硬化材配管
【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】
2004232228.tif 000016
【図１５】
2004232228.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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