(57)【要約】【課題】鋼管の挿入と造成を一度に行なう工期の短縮が可能で経済的効果にも優れた工法及び装置を提供する。【解決手段】パイプビット５を先端に備えたパイプ６と、これに貫通するように挿入された硬化材噴射ロッド４を同時に前進させて削孔を終了した後、硬化材噴射ロッド４のみを所定長だけ後方に移動し、パイプ６と硬化材噴射ロッド４のそれぞれの硬化材噴射穴および排泥吸引穴を一致させ、地盤中に硬化材を噴射及び排泥の排出を行いながら後退させて第１次の造成を行い、次にパイプ６のみを前進させ、硬化材噴射ロッド４の該穴とパイプの新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ第２造成を行い、この造成工程を繰り返すことにより、パイプを挿入した地盤改良体を効率よく造成する地盤改良体造成工程及び装置である。【選択図】図２
2005139863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤削孔機で削孔し、削孔後、地盤を改良するための硬化材を超高圧で噴射しつつ硬化材噴射ロッドを引き戻すことによって、地盤補強体を含む地盤改良体を対象地盤に造成する地盤改良体造成工法において、
側壁に所定の間隔で硬化材噴射穴および排泥吸引穴を複数対の有するパイプと、該パイプ内を貫通するように挿入され、先導管、硬化材噴射穴および排泥吸引穴を有するモニタ部、多孔管の順で接続される硬化材噴射ロッドとを、前進させて目標地点までの削孔を行う削孔工程と、
硬化材噴射ロッドを後方に所定長移動させ、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、多孔管の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、位置合わせされた硬化材噴射穴より、地盤中に硬化材を噴射させつつ、パイプと硬化材噴射ロッドを同時に揺動させ、かつ所定長だけ後退させ、地盤造成体を造成する第１造成工程と、
硬化材噴射ロッドを置き去りにしパイプのみを該所定長だけ前進させ、パイプの前記硬化材噴射穴および排泥吸引穴に後続する新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、モニタ部の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置とを一致させ、再びパイプと硬化材噴射ロッドを後退させて吸引排泥及び硬化材噴射を行い、前記の造成された地盤造成体に連続する新しい地盤造成体を造成する第２造成工程と、
第２造成工程を複数回繰り返すことにより地盤補強体としてのパイプが挿入された連続する地盤改良体を造成する造成繰り返し工程と、
を含むことを特徴とする地盤改良体造成工法。
【請求項２】
該パイプが先端にパイプビットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項３】
該パイプが内壁に所定の間隔でノックピンを有し、該モニタ部が外周に凸部を有し、これらを係合させることにより、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、モニタ部の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項４】
パイプを堅持する前方マシンでパイプに揺動トルクを与えつつ前進させると共に、硬化材噴射ロッドを堅持する後方マシンにより硬化材噴射ロッドをパイプと同時に前進させることにより、削孔を行うことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項５】
削孔が、パイプビットまたは先導管により行われることを特徴とする請求項２に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項６】
第２造成工程の位置合わせが、硬化材噴射ロッドを置き去りにしパイプのみを該所定長だけ前進させ、前述のノックピンよりも後方にあるノックピンとモニタ部の凸部を係合させることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項７】
該削孔工程の硬化材噴射ロッドとパイプによる削孔が、該モニタ部の外壁に設けられた複数の凸部とパイプビットの内壁に設けられた複数の凹部とを契合させ、パイプに与えられた揺動トルクを硬化材噴射ロッドに伝達し、かつ後方マシンにより硬化材噴射ロッドに推力が、また前方マシンによりパイプに推力が与えられることにより、行われることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項８】
第１造成工程において、硬化材を噴射すると同時に、生じた余剰の泥を位置合わせされた排泥吸引穴より多孔管内へ吸引排泥することを特長とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項９】
所定長が、パイプを構成する鋼管の単位長さであることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良体造成工法。
【請求項１０】
地盤削孔機で削孔し、削孔後、地盤を改良するための硬化材を超高圧で噴射しつつ硬化材噴射ロッドを引き戻すことによって、地盤補強体を含む地盤改良体を対象地盤に造成する地盤改良体造成装置において、
パイプビットを先端に備え、かつ内壁に所定の間隔でノックピンを有し、さらに側壁に所定の間隔で複数の硬化材噴射穴および複数の排泥吸引穴を有するパイプと、パイプを堅持し回転させつつ前進又は後退させる前方マシンと、該パイプ内を貫通するように挿入され、先導管、硬化材噴射穴および排泥吸引穴を有するモニタ部、及び多孔管の順で接続される硬化材噴射ロッドと、硬化材噴射ロッドを回転させつつ前進又は後退させる後方マシンとを有する地盤改良体造成装置であって、
該モニタ部の外壁に設けられた複数の凸部とパイプビットの内壁に設けられた複数の凹部とを係合させ、パイプを堅持する前方マシンでパイプに揺動トルクを与えつつ前進させると共に、硬化材噴射ロッドを堅持する後方マシンにより硬化材噴射ロッドをパイプと同時に前進させることにより、パイプビットまたは先導管により削孔を行い、
削孔後、硬化材噴射ロッドを後方に所定長移動させ、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、多孔管の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、位置合わせされた硬化材噴射穴より、地盤中に硬化材を噴射させつつ、パイプと硬化材噴射ロッドを同時に揺動かつ所定長だけ後退させ、第一の地盤造成体を造成し、その後、硬化材噴射ロッドを置き去りにしパイプのみを該所定長だけ前進させ、パイプの前記硬化材噴射穴および排泥吸引穴に後続する新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴を、モニタ部の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置に一致させ、再びパイプと硬化材噴射ロッドを同時に後退させて吸引排泥及び硬化材噴射を行い、前記の造成された地盤造成体に連続する第２の地盤造成体を造成し、これらの操作を複数回繰り返して行うことにより地盤改良体を造成することを特徴とする地盤改良体造成装置。
【請求項１１】
該パイプが、鋼管を複数連結したものであることを特徴とする請求項１０に記載の地盤改良体造成装置。
【請求項１２】
該鋼管の長さが３から１．５ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の地盤改良体造成装置。
【請求項１３】
モニタ部の外壁に設けられた凸部とパイプビットの内壁に設けられた凹部が４箇所で係合することを特徴とする請求項１０に記載の地盤改良体造成装置。
【請求項１４】
該パイプが、硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させるための、モニタ部の凸部と係合可能なノックピンを有することを特徴とする請求項１０に記載の地盤改良体造成装置。
【請求項１５】
該モニタ部が、硬化材噴射装置、排泥吸引装置、地盤内圧力検出装置を含むことを特徴とする請求項１０に記載の地盤改良体造成装置。
【請求項１６】
該多孔管が、硬化材、排泥吸引水、圧縮空気の送付、排泥の搬送、地盤内圧力信号伝達を行う経路を含むことを特徴とする請求項１０に記載の地盤改良体造成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤の改良や建築構造物の基礎の造成、地山の支保等に於いて適用されうる地盤改良体造成工法およびその装置、好ましくは長距離水平地盤改良体造成工法および造成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大深度都市構想時代を迎え、トンネル・地下鉄・道路・上下水道・地下街など、大深度地下の開発が進んでいる。これに伴い、大深度（４０ｍ以上）にも対応できる地盤改良技術が欠かすことのできないものとなっている。大深度地盤改良において、トンネル掘削に先行して行われる補助工法の一つにアンブレラ工法がある。アンブレラ工法は、半円状に鋼管等を打ち込む先受け工の総称であり、主にかさの部分の上部補強工程（アンブレラ工法の先受け工）とサイド補強工程から構成される。上部補強工程は使用される部材等により、次のように分類することができる。即ち、（１）鋼管を単体で使用する工法、（２）高圧で噴射される水（セメントミルク）と混合攪拌される硬化材を使用して噴射改良体を造成する工法、（３）鋼管および注入剤を組み合わせて使用し注入改良体を造成する工法、（４）鋼管および噴射改良体を組み合わせて使用する工法、である。
【０００３】
鋼管の使用は地盤改良体の平均的な剛性を大幅に増加させることが可能である。したがって先行変位の抑制や地山のゆるみ防止に非常に効果的である。（１）のような具体的な工法としてはパイプルーフ工法が挙げられるが、このような鋼管を単体で用いる工法では、鋼管を打ち込む施工の際に鋼管の周辺地盤が乱される事があり、好ましくない影響を与える可能性がある。また地下水位以下等の軟弱地盤では、鋼管単体では難しく、薬液注入工法との併用が必要である。（２）の工法としては、具体的にはＭＪＳ工法（メトロジェットシステム工法−出願人の商標）などが挙げられるが、鋼管を含まず、得られる剛性が小さいため、先行変位抑制効果がやや小さいと計算される。また造成の後から鋼管を挿入することを考えても数々の問題が想定される。（３）の工法としては具体的にはＡＧＦ工法等があり、（４）の工法においては具体的にはトレビジェット工法等が挙げられる。しかし、（３）の工法に使用される注入剤は地盤に与える好ましくない影響を無視できなく、また（３）と（４）の工法に使用される鋼管の鋼管長は最大で１０から１５ｍであって長さが短く、選択できる鋼管の種類も少なかった。このようにこれら工程は、多くの克服すべき問題点を含むものであった。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３７６９号公報
【非特許文献１】ＭＪＳ工法造成体の精度・品質向上方法技術資料その２、方向制御技術、ジェオフロンテ研究会、２００２．１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は上記問題を克服するために、優れた工法ではあるが、先行変位抑制効果等に問題を残していた（２）の工法のひとつであるＭＪＳ工法に、鋼管を地盤改良体内に設置させて、地盤改良体の剛性を向上させることを検討した。検討の目的の一つには、（４）の工法の問題点の一つである、鋼管の鋼管長が短く選択できる鋼管の種類が少ないといった問題点を克服することも含まれる。
【０００６】
従来のＭＪＳ工法では、鋼管を連結したパイプは硬質地盤における削孔管としての用途のみで使用されており、造成管と連動してパイプが連動回転する構造とはなっていなかった。そしてパイプは造成時に硬化剤の噴射や排泥吸引の障害となるため、造成を行う前に回収されていた。ＭＪＳ工法へパイプを地盤補強材として地盤改良対内に設置させる工程を組み込むことを検討するにあたり、鋼管を設置する方法には、鋼管を、硬化材の噴射攪拌工程後に挿入する（再削穴を含む）方法と、噴射攪拌工程と同一作業で鋼管を挿入する方法が考えられた。前者の方法では、未固結状態の造成体に鋼管を挿入することになり、鋼管の位置が不安定になる可能性があり、また造成体の流出の危険がある。またパイプのための再削孔後にパイプを挿入する場合は、施工効率が大幅に低下する。そのため、噴射攪拌工程と同一作業でパイプを挿入する方法が、鋼管の位置が安定し、施工効率も良いと考えられる。
【０００７】
具体的な方法としては、（１）削孔、造成、挿入を交互に行う方法と、（２）削孔後、後退しながら硬化材の噴射攪拌と鋼管の挿入を同一作業で行う方法とが考えられる。
しかしながら前者の方法は、パイプが未固定地盤造成体の中に挿入されるため不安定になり、削孔における孔曲がりを助長する危険性があり、さらには作業が煩雑で施工効率が低下するため好ましくない。よって本願の新しい工法では、削孔後に造成とパイプ挿入を同一作業で行う方法を検討した。
本願発明者は、ＭＪＳ工法の従来の主な特徴である、（１）強制排泥装置を備え、施工時の地盤内圧力を制御し、周辺地盤あるいは周辺構造物に対する影響を軽減できる、（２）方向制御装置により長距離（８０ｍ程度）を高精度に削孔し造成体の位置に関する精度を保証できる、という特徴にさらに、（３）工期短縮、経済性向上のために、鋼管挿入と改造体造成を同一作業で実施する、という特徴を加えることを目標としこれを達成した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明である工法および装置では、前記の目標を達成するため、パイプ挿入と造成をほぼ同一のステップの作業で随時実施させることを検討した。すなわち、造成管とこれを内包するパイプを連動して連動揺動回転する構造として削孔を行い、その後、パイプと造成管を後方向に移動させてゆくことにより、所定長の地盤改良を削孔部の先端から順次手前側に行うと同時に、パイプのみを前進させる工程を含むことにより、パイプを地盤改良体中に残存させるものである。パイプには造成のための噴射ポイントを所定間隔で設け、噴射位置を順次ずらせることにより所定長の造成を随時施工する。
【０００９】
すなわち本発明では、地盤削孔機で削孔し、削孔後、地盤を改良するための硬化材を超高圧で噴射しつつ硬化材噴射ロッドを引き戻すことによって、地盤補強体を含む地盤改良体を対象地盤に造成する地盤改良体造成工法において、側壁に所定の間隔で硬化材噴射穴および排泥吸引穴を複数対の有するパイプと、該パイプ内を貫通するように挿入され、先導管、硬化材噴射穴および排泥吸引穴を有するモニタ部、多孔管の順で接続される硬化材噴射ロッドとを、前進させて目標地点までの削孔を行う削孔工程と、硬化材噴射ロッドを後方に所定長移動させ、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、多孔管の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、位置合わせされた硬化材噴射穴より、地盤中に硬化材を噴射させつつ、パイプと硬化材噴射ロッドを同時に揺動させ、かつ所定長だけ後退させ、地盤造成体を造成する第１造成工程と、硬化材噴射ロッドを置き去りにしパイプのみを該所定長だけ前進させ、パイプの前記硬化材噴射穴および排泥吸引穴に後続する新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、モニタ部の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置とを一致させ、再びパイプと硬化材噴射ロッドを後退させて吸引排泥及び硬化材噴射を行い、前記の造成された地盤造成体に連続する新しい地盤造成体を造成する第２造成工程と、第２造成工程を複数回繰り返すことにより地盤補強体としてのパイプが挿入された連続する地盤改良体を造成する造成繰り返し工程と、を含むことを特徴とする地盤改良体造成工法を提供する。
【００１０】
さらに、パイプビットを先端に備え、かつ内壁に所定の間隔でノックピンを有し、さらに側壁に所定の間隔で複数の硬化材噴射穴および複数の排泥吸引穴を有するパイプと、パイプを堅持し回転させつつ前進又は後退させる前方マシンと、該パイプ内を貫通するように挿入され、先導管、硬化材噴射穴および排泥吸引穴を有するモニタ部、及び多孔管の順で接続される硬化材噴射ロッドと、硬化材噴射ロッドを回転させつつ前進又は後退させる後方マシンとを有する地盤改良体造成装置であって、該モニタ部の外壁に設けられた複数の凸部とパイプビットの内壁に設けられた複数の凹部とを契合させ、パイプを堅持する前方マシンでパイプに揺動トルクを与えつつ前進させると共に、硬化材噴射ロッドを堅持する後方マシンにより硬化材噴射ロッドをパイプと同時に前進させることにより、イプビットまたは先導管により削孔を行い、削孔後、硬化材噴射ロッドを後方に所定長移動させ、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と、多孔管の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、位置合わせされた硬化材噴射穴より、地盤中に硬化材を噴射させつつ、パイプと硬化材噴射ロッドを同時に揺動させ、かつ所定長だけ後退させ、第一の地盤造成体を造成し、その後、硬化材噴射ロッドを置き去りにしパイプのみを該所定長だけ前進させ、パイプの前記硬化材噴射穴および排泥吸引穴に後続する新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴を、モニタ部の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置に一致させ、再びパイプと硬化材噴射ロッドを同時に後退させて吸引排泥及び硬化材噴射を行い、前記の造成された地盤造成体に連続する第２の地盤造成体を造成し、これらの操作を複数回連続して行うことにより、地盤補強体としてのパイプが挿入された連続する地盤改良体を造成する地盤改良体造成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の地盤改良体造成工法及び装置により、大きな剛性を持つ改良体の築造が可能となり先行変位抑制効果に優れ、また鋼管の挿入と造成が一度に行なわれる為、工期の短縮が可能で経済的効果にも優れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の地盤改良体造成工法及び装置は、パイプビットを先端に備えたパイプと、これに貫通するように挿入された硬化材噴射ロッドを同時に前進させて削孔を終了した後、硬化材噴射ロッドのみを後方に移動させ、パイプの硬化材噴射穴および排泥吸引穴と多孔管の硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、次に地盤中に硬化材を噴射させながら、パイプと硬化材噴射ロッドを同時に揺動しつつ後退させ造成する。その後、硬化材噴射ロッドを置き去りにしてパイプのみが前進し、多孔管の前記穴とパイプの新しい硬化材噴射穴および排泥吸引穴の位置を一致させ、再び同様に造成を行う。このように、本願の発明は、削孔後、最初の位置合わせを行い、造成し、次の位置合わせを行い、これら工程を繰り返すことにより、パイプが挿入された地盤改良体を簡易に正確に造成する工程及び装置である。
【実施例１】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明に基づく先導管１と、これに連続するモニタ部２、多孔管３、パイプビット５、パイプ６の概略側面図であり、更にこれらを正面から見た概略正面図、背面から見た概略背面図が示されている。パイプ６の構成単位である鋼管は、好ましくは、従来使用されるものよりも大きな剛性をもつφ１６５から２１６ｍｍ鋼管を使用することが好ましい。この使用により、先行変位抑制効果を向上させ、大きな剛性を持つ改良体が造成できる。鋼管の長さは好ましくは１．５から３．０ｍであり、さらに好ましくは約１．５ｍである。先導管１、モニタ部２、多孔管３は連続して接続され（以下これら連続されたものを硬化材噴射ロッド４と呼ぶ）、これらを連続した硬化材噴射ロッド４は、パイプビット５を先頭に備えるパイプ６に内包される。モニタ部２には、ここには図示されないが、排泥吸引穴７および硬化材噴射穴１１が設けられ、これより硬化材の噴射及び排泥の吸引が行われる。
【００１４】
図２（１）は硬化材噴射ロッド４の概略斜視図、図２（２）はパイプ６の概略斜視図、図２（３）は硬化材噴射ロッド４を挿入したパイプ６を示す概略斜視図である。図２（１）の硬化材噴射ロッド４は、先導管１、モニタ部２、多孔管３を連続させた造成管である。多孔管３は硬化材噴射ロッドの本体部でもあり、モニタ部２には排泥液（スライム）を排出する排泥穴７が設けられる。図示されていないが排泥穴より後方の下側に、硬化剤噴射穴１１が設けられている。多孔管３は、その内部に、硬化材、排泥、排泥吸引水、圧縮空気の送付、排泥の搬送、地盤内圧力信号伝達を行う経路等を設置し得るものである。多孔管３は、管の連続体であることが好ましくその接続される連続数は任意であり、造成目標地点までの所要距離に従い適宜連結伸張させることができる。
【００１５】
図２（２）のパイプ６は、先端にパイプビット５を設置し、その周面にはノックピン９、排泥穴８、噴射穴１０が設けられている。パイプ６は造成体内に補強のために残置される鋼製パイプであり、好ましくは単位長１．５ｍほどの複数の鋼管を接続して使用できる。パイプビット５はその先端部にビットを有しており、切削の機能を有するとともに、切削時にはパイプ６の揺動トルクをモニタ部２に伝達する機能を有し、さらに造成後はパイプ６とともに造成体中に残置する。排泥穴８からはスライムが地盤より管内へ排出され、また噴射穴１０を通じて硬化材が噴射される。本願の発明において、パイプ６の排泥穴８から噴射穴１０までの距離と、硬化材噴射ロッド４の排泥穴７から硬化材噴射穴１１までの距離は一致することが必須である。しかしながら、パイプ６の長軸方向に複数対設けられる排泥穴８と噴射穴１０の対の距離は任意である。またパイプ６に使用される鋼管の数も任意であり、多孔管３と同様に造成目標地点までの所要距離に従い適宜連結伸張させることができる。１つの鋼管に排泥穴８と噴射穴１０が一つずつ設けられるのが好ましいが、鋼管の長さによっては、一つの鋼管に複数対の排泥穴８と噴射穴１０を設けることも可能であり、また排泥穴８と噴射穴１０のない鋼管を、排泥穴８と噴射穴１０を持つ鋼管の間に接続することも可能である。このような場合は必要に応じて１回の工程で造成する造成距離を適宜好ましく設定する必要がある。ノックピン９は、モニタ部２に取り付けた凸部とかみ合い、所定の位置で硬化材噴射ロッド４とパイプ６を互いに固定する。造成のために硬化材噴射ロッド４とパイプ６が回転させる時には、ノックピン９とモニタ部２の凸部による係合部によるトルク伝達機構により、パイプ６と硬化材噴射ロッド４には常に同じ揺動が与えられる。削孔あるいは造成の為に、硬化材噴射ロッド４とパイプ６を前後の方向に同時に移動させる場合は、パイプ６と硬化材噴射ロッド４を、前方マシン及び後方マシンで、同じ速度で移動させる。これによって互いの穴の位置も必要とされる位置から移動することなく、パイプ６と硬化材噴射ロッド４を移動できる。なおノックピン９とモニタ部２の凸部の係合部は、硬化材噴射ロッド４とパイプ６の揺動方向の動きを一致させるものであるが、互いにその前後方向へのスライド運動を抑制するものではない。すなわち例えばどちらか一方に前方向あるいは後方への力が加えられた場合、残りの一方の管はその場で静止状態を継続することが可能である。
【００１６】
多孔管３およびパイプ６は、どのような管の連結方法でも問題の生じない限り適用可能であるが、連結の一例としては、ボルトとナットを用いる事が可能である。例えば、多孔管３の各先端部又は一端に溝孔を穿設し、ボルトをスライドさせ、予め設けられたねじ孔にねじ止めすると共に、ナットで締止することによって連結を行うことが可能である。図２（３）は硬化材噴射ロッド４を挿入したパイプ６である。先導管１が先端にあり、方向修正時に削孔する状態の硬化材噴射ロッド４とパイプ６の形態を示している。直進掘進時にはパイプビット５が最先端になるよう位置決めされる。本願では、所定区間の造成、好ましくは鋼管長の造成、の終了後は、造成管の硬化材噴射穴１１を次のパイプの硬化材噴射穴の位置に移動させるために、パイプ６を所定の長さ、好ましくは単位鋼管長さの分だけ、前方に移動する。即ち、パイプ６と造成管は、回転方向の動きは連動するが、前後方向には互いにスライドすることが可能である。これらの工程は後にさらに詳細に述べられるが、次のようにして行われる。即ち、削孔後、硬化材噴射ロッド４のみが後退し図２（２）に示されるノックピン９と図２（１）に記載されるモニタ部２の凸部を係合させ、次に硬化材噴射ロッド４とパイプ６を同時に揺動しつつ後退し硬化材を噴射して第一の造成を行い、その後、パイプ６のみが好ましくは１スパン分（１鋼管長さ）前進し、図２（２）に示される前記ノックピンよりも後方に位置する新たなノックピンとモニタ部２の凸部を係合させ、硬化材噴射ロッド４とパイプ６は同時に揺動しつつ後退させ硬化材の噴射を行い第二の造成を行い、このような工程を繰り返すことにより造成が完了される。
【００１７】
図３は、図２（３）の硬化材噴射ロッド４を挿入したパイプ６の面（ａ）、（ｂ）、（ｃ）についての概略断面図である。図３（１）はモニタ部２を挿入したパイプビット５の断面図であり、パイプビット５の中空部に設けられた凹部と、モニタ部２の周壁に設けられた４つの凸部が４箇所でかみ合っている。図３（２）はモニタ部２を挿入したパイプ６の断面図であり、パイプ６の中空部に設けられた２対のノックピンと、モニタ部２の周壁に設けられた４つのうち２つの凸部が２箇所でかみ合っている。図３（３）は、多孔管３を挿入したパイプ６の断面図であり、多孔管３の外周には凸部はなく、よって互いの動きは拘束されない。
削孔および造成時において、揺動トルクはねじれを回避するために、造成管でなくパイプ６に与えられる。（切削時の推力に関しては、造成管とパイプ６に対し個別の推力が与えられる。）しかしながら、例えば造成時のように地盤からは摩擦抵抗のみが加えられる場合と比較すると、削孔時には土砂を切削するために大きな力が必要であり、大きな揺動トルクが必要と考えられる。効果的に先端で揺動トルクを使用及び伝達するため、切削時には、図３（３）にも示されるようにパイプ６のトルクは多孔管３へは直接伝えられず、図３（１）に示されるようにパイプ６の先端に設けられる強度の大きなパイプビット５によって造成管のモニタ部２及び／又は（ここでは図示されないが）先導管１へと直接伝達される。パイプビット５とモニタ部２及び／又は先導管１は４箇所でかみ合っているために回転方向に対しては同じ運動を行うものであり、また強いトルクであっても瞬時かつ正確にモニタ部や先導管に伝達することができる。パイプビット５における係合位置の数は必要に応じて変更することが可能であるが、その求められる性質上、パイプ６とモニタ部２及び／又は先導管１の係合位置の数よりも多いことが好ましい。
【００１８】
図４は、本願発明の造成工法に従う概略工程図である。方向制御による削孔完了後に、穴の位置合わせをおこない、排泥、硬化材噴射及び後退を行い第１の段階の造成を行い、その後、次の位置あわせを行い、第２の段階の造成を行い、これら位置合わせと造成の工程を繰り返し、地盤改良体を造成してゆく工程を示している。図４（１）は、方向修正の削孔を完了した際の、硬化材噴射ロッドとパイプ５を示している。方向制御削孔を行った為に、パイプビット５の先より先導管１が露出している。この先導管１には、削孔時に方向を制御するウェッジ（楔形）を有する先端シュー、方向制御のための計測装置等を設置し得るものである。パイプ６には排泥穴８と硬化材噴射穴１０が設けられているが、この段階ではモニタ２の排泥穴７や内側にノズル１２を設置する硬化剤噴射穴１１の位置とは一致していない。従ってモニタ２の排泥穴７や硬化剤噴射穴内１１には石や泥が入り込むことがなく保護される。上記の穴には、任意により開閉壁を設ける事も可能である。
【００１９】
図４（２）は、削孔後に、パイプ６の排泥穴８と硬化材噴射穴１０と、モニタ２の排泥穴７とノズル１２を設置する硬化剤噴射穴１１の位置を一致させた様子を示している。パイプ６の位置はそのままに、硬化材噴射ロッド４のみが後退され、位置決めが行われている。位置決めはノックピン９とモニタ部２の凸部を契合させることによって行われる。図４（３）は、位置決めをした硬化材噴射ロッド４とパイプ６を同時に揺動しつつ後退させ、造成を行う様子を示している。造成時にはモニタ部２のノズル１２から噴射する硬化材はパイプ６に設けた噴射穴を通して地盤中に噴射される。また、排泥吸引穴より排泥の吸引が行われる。なお後退は１スパン分、即ち1鋼管単位の長さ、で行われることが好ましい。各鋼管に設けられた排泥穴８と硬化材噴射穴１０により噴射・排泥を行い、鋼管単位長ずつの後退・造成を行うことにより、効率よく本願の造成を行うことができる。なお図示される排泥穴と硬化材噴射穴は単位管内に一組ずつであるが、必要に応じて複数組の排泥穴と硬化材噴射穴を設ける事も可能である。また若干の装置の変更に複数の単位管で同時に造成を行わせることも可能である。このような場合にはパイプのみを前進させる工程の距離を必要に応じて任意に変更する必要がある。
【００２０】
図４（４）は、１スパン分の造成が終了した様子を示している。１スパン分の造成が終了すると、次の位置合わせの為に硬化材の噴射は一時停止される。図４（５）は、最初の段階の造成終了後、次の造成の為に、パイプ６を１鋼管分だけ前進させ、モニタ２の排泥穴７とノズル１２の位置と、パイプ６の排泥穴８と硬化材噴射穴１０の位置を一致させた様子を示している。図４（６）は、二回目の位置決めを行った後、硬化材噴射ロッド４とパイプ６を同時に揺動しつつ噴射・後退させ、二回目の造成を行う様子を示している。図４（７）は、２スパン分、即ち２鋼管分の長さの造成を完了した様子を示している。図４（８）は、上記の造成と位置合わせの工程を繰り返すことにより、鋼管を内蔵する連続した造成体を製造する旨を述べている。
【００２１】
図５は、本発明の実施例の一つである装置が、のり面吹き付け１２である切羽に削孔を行う様子を示した全体側面図である。本願の装置は、削孔工時のボーリングマシンあるいは造成工時の駆動装置としての役割を持つ。直進掘進時にはパイプビット５が最先端となり、方向修正掘進時にはパイプビット５より先に先導管１を押し出した状態で掘進が行われる。マシン台座上には前方マシン１８及び後方マシン１９が設置されており、両マシンは、該マシン台座上に設けられたレール上を個別に前後移動できる。アウター部材であるパイプ６とインナー部材である硬化材噴射ロッド４はそれぞれ前方マシン１８と後方マシン１９で堅持され、それぞれのマシンを作動させる事により削孔及び造成を行うことができる。即ち、前方マシン１８と後方マシン１９を同時に進行させる掘削進行時、あるいは前記マシンを同時または単独で進行あるいは後退させる造成時には、両マシンを必要に応じてレール上を同時あるいは単独でスライド前進あるいは後退させる。
【００２２】
造成後に地盤補強材となるパイプ６は、パイプ用パワースイベル１５を含む前方マシン１８で堅持され、独自に回転モータで回動又は回転される事が可能である。硬化材噴射ロッド４は、多孔管用クランプ１６とスイベル１７を有する後方マシン１９で堅持され、独自に回転モータで回動又は回転される事が可能である。削孔時には、パイプ６の先端に設置されるパイプビット５の凹部とモニタ部２に設置される凸部の組み合わせにより、パイプ６に作用させた揺動トルクを造成管に伝達して削孔を行うので、削孔時に硬化材噴射ロッド４に後方マシン１９から揺動トルクを加えなくても良い。即ち、造成時には、パイプ６をパイプ用パワースイベル１５により揺動回転させ、揺動トルクがパイプ６のノックピン９により硬化材噴射ロッド４のモニタ部２へと伝達される。ただし削孔に必要な推力については、必要に応じて硬化材噴射ロッド４に後方マシン１９から直接作用させる。尚、削孔の規模によりこの削孔マシンの大型又は小型のものを利用することができる。
【００２３】
図６は、本願発明の造成工法及び装置の実施例における方向制御削孔に優れた先導管およびモニタ部の概略平面透視図である。本願発明者は、方向制御等による削孔精度は造成体の品質を左右する重要な要因であることから、ボーリングの削孔制度の向上を目的に、方向修正方法を検討した。その結果、方向制御方式として構造が単純で可動部分がなく既存のモニタ部に比較的容易に搭載が可能なウェッジ方式が好ましいことを見出した。先導管１は、削孔時に方向を制御するウェッジを有する先端シュー、方向制御のための計測装置等を設置することができる。先行管の先端には、削孔を向上させるためにオーバーカットビット２１が設けられている。本願の硬化材噴射ロッド４は造成しつつ手前に引き戻されるが、硬化材を噴射することにより地内圧がこもったり、あるいは硬化材噴射ロッド４と削孔された部分の間に間隙が生じることより圧力が外部に漏出し地内圧低下を招いたりする。よって、上部に設けられた圧力センサ２０にて感知しつつ、削孔用清水量の調節、エア若しくは硬化材量の調節、あるいは排泥穴７の内壁に設けられた排泥用高圧ジェット管２５によるエア若しくは清水噴射ノズルの調節などを行い、硬化材の蓄積とスライムの排出をスムーズにすることが方向制御の為に非常に有効である。測定された圧力は、圧力検出ケーブル管や無線用空管などで地上や外部へと情報を送ることができる。
【００２４】
図７は本発明の実施例による先導管およびモニタ部の概略側面透視図である。先導管１の先端には、削孔水を噴射するための第一削孔水ノズル２２、第二削孔水ノズル２３が備えられている。モニタ部２には、硬化材を噴射するための硬化材噴射ノズル１２と、硬化材を包合する高圧エアを噴射する為のエアノズル２４、及びスライムを排出するための排泥穴７と、スライムをスムーズに排出するための排泥用ジェット管３４が備えられている。なお排泥用ジェット管３４はエア用若しくは清水用ジェット管であってもよい。また噴射された硬化材の上部にいわゆるブリージング現象にてスライムが生ずる傾向があるために、排泥穴７は、硬化材噴射ノズル１２の上方若しくは手前に設けられる必要がある。また、圧力や温度のセンサは、噴射された硬化材による地内圧をより正確に計測するためには、硬化材噴射ノズル１２よりも遠方若しくは下方に設けられることが好ましい。
【００２５】
図８（１）と（２）は、図７におけるＢ−Ｂ'断面図、Ａ―Ａ'断面図を示した、即ち、図７に示される先導管１とモニタ部２の断面図を示したものである。Ｂ−Ｂ'断面図によって表される先導管１は、削孔のための水を運ぶ第１削孔水管２６及び第２削孔水管２７、硬化材を瞬結若しくは調整するための硬化調整剤のための硬化調整剤管２８や、情報伝達・方向制御を行う２軸スピンモータージャイロ２９、圧力・温度信号線３０及びローリングフリー傾斜計３１から構成されている。状況によりこれ以外の管や線等を更に含むことも可能である。Ａ―Ａ'断面図によって表されるモニタ部２は、造成時に使用する硬化材噴射装置、排泥吸引装置、地盤内圧力検出装置から構成されている。即ち、第１削孔水管２６及び第２削孔水管２７、硬化調整剤管２８、硬化材管３６、硬化材を包合するための空気を運ぶ圧縮空気管３５、スライムを地上または地外へと運び排出するジェット噴射を行うための排泥用ジェット管３４、圧力や温度などの情報を伝達する信号ケーブル専用管３３、排泥専用管３２から構成されるものである。必要に応じてこれら以外の線や管を含むことも可能である。硬化材噴射ノズルから高圧にて噴射されるエア包合された硬化材の噴射圧は、通常約４００ｋｇ／ｃｍ２が理想であるが、これに限定されない。ここでは図示されないが、本願に使用される多孔管３は、図８（２）に記載される管からあるいは管へと、輸送と伝達を行うものである。即ち、硬化材、排泥吸引水及び圧縮空気等の送出、排泥の搬送、地盤内圧力の伝達等の経路を内部に設置されるものである。
【００２６】
図９は、本願の工法、および従来の工法によって造成された鋼管を内包する地盤改良体の例を示すものである。図９（１）は、本願の工法によって造成されており、扇形の造成の上端部に鋼管が設置されている。図９（２）はＡＧＦ工法によって造成された地盤改良体である。図９（３）はパイプルーフ工法によって造成された地盤改良体である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
軟弱地盤の改良や建築構造物の基礎の造成、地山の支保等垂直施工等の様々な分野に利用可能であり、斜角施工、水平施工を含む全方位（オールラウンド）の地盤改良体造成にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る先導管、モニタ部、多孔管、パイプビット、パイプの概略側面図、およびこれら部材の概略正面図と概略背面図である。
【図２】（１）−（３）は、本発明に係るパイプ、硬化材噴射ロッド、及び硬化材噴射ロッドを挿入したパイプの概略斜視図である。
【図３】（１）−（３）は、図２（３）の硬化材噴射ロッドを挿入したパイプの面（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における概略断面図である。
【図４】本工法および本装置における繰り返し造成を行う工程の概略工程図である。
【図５】本発明の実施例による装置を示す全体側面図である。
【図６】本発明の実施例による先導管およびモニタ部の概略平面透視図である。
【図７】本発明の実施例による先導管およびモニタ部の概略側面透視図である。
【図８】（１）は図７における線Ｂ−Ｂ'に関する断面図、（２）は線Ａ−Ａ'に関する断面図である。
【図９】（１）は本願の工法によって得られた地盤改良体の一例、（２）はＡＧＦ工法によって得られた地盤改良体の一例、（３）はパイプルーフ工法によって得られた地盤改良対の一例である。
【符号の説明】
【００２９】
１：先導管
２：モニタ部
３：多孔管
４：硬化材噴射ロッド
５：パイプビット
６：パイプ
７：モニタの排泥穴
８：パイプの排泥穴
９：ノックピン
１０：パイプの噴射穴
１１：モニタ部の硬化材噴射穴
１２：ノズル
１３：地盤造成体
１４：のり面吹き付け
１５：パイプ用スイベル
１６：多孔管用油圧クランプ
１７：スイベル
１８：前方マシン
１９：後方マシン
２０：圧力センサ
２１：オーバーカットビット
２２：削孔水ノズル１
２３：削孔水ノズル２
２４：エアノズル
２５：排泥用ジェット管
２６：第１削孔水管
２７：第２削孔水管
２８：硬化調整剤用管
２９：２軸スピンモータージャイロ
３０：圧力・温度信号線
３１：ローリングフリー傾斜計
３２：排泥専用管
３３：信号ケーブル専用管
３４：排泥用ジェット管
３５：圧縮空気管
３６：硬化剤管
【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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