(57)【要約】【課題】      地盤改良域へ確実に薬液を注入できるようにして、２種類の薬液による地盤改良効果を高める。【解決手段】  掘削ロッド２，３に、各薬液ｗ２，ｗ３が流入する混合室３ｂを設ける。混合室３ｂで予め薬液Ｗ２，Ｗ３を混合させることで、地盤には混合薬液ｗ４が噴射される。このため混合薬液ｗ４が直接地盤に浸透することで、高い地盤改良効果が発揮される。また、混合薬液ｗ４は、噴射口２ａから噴射される。このため地盤改良域の上方位置や下方位置に注入済み領域が存在したり、また地盤に埋もれている既設構造物の側面と地盤との境界付近が地盤改良域となる場合であっても、側方噴射によって難なく混合薬液ｗ４を注入できる。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二系統の薬液通路を流通する薬液を地盤に向けて噴射する噴射口を有する地盤掘削用の掘削ロッドにおいて、
噴射口を掘進方向に沿う前端面に設けるとともに、該噴射口と各薬液通路とに連通する混合室を設けたことを特徴とする掘削ロッド。
【請求項２】
混合室を噴射口の手前側近接位置に設けた請求項１記載の掘削ロッド。
【請求項３】
混合室に開口する薬液通路の各末端部に逆止弁を取付けた請求項１又は請求項２記載の掘削ロッド。
【請求項４】
外周面に、長手方向に通じる凹溝と、該凹溝の蓋板と、でなる薬液通路を形成したロッドを備える請求項１〜請求項３何れか１項記載の掘削ロッド。
【請求項５】
掘削ロッドと、掘削ロッドに内挿した位置情報発信器とを備え、位置情報発信器からの位置情報に応じて、該掘削ロッドの前端部の噴射口から掘削流体を掘進方向へ噴射しつつ直線状及び曲線状に自在掘削し、地盤改良域に到達したならば薬液注入を行う薬液注入工法において、
掘削ロッドに二系統の薬液通路と各薬液の混合室とを設け、混合室で双方の薬液を一旦混合してから、前記噴射口より前方へ噴射して地盤改良域への薬液注入を行うようにしたことを特徴とする薬液注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薬液注入による地盤改良技術に関し、特に薬液注入に用いる掘削ロッドと薬液注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の上方に構築された既設構造物は、その下方に地盤沈下による空洞が発生するおそれがある。空洞が発生すると、既設構造物の安定性に支障があることから、その安全性の確保が要請されている。こうした空洞の発生を抑制したり、既に発生した空洞を充填するために、薬液注入による各種の地盤改良工法が知られている。本出願人も、その一例として、地盤改良工法を提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−９６７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願人の提案に係る地盤改良工法は、地上から位置情報発信器を内蔵する掘削ロッドを使って掘進方向を制御しながら地盤を直線状及び曲線状に掘削する、いわゆる自在掘削工法を利用して既設構造物の直下地盤の地盤改良を行うものである。したがって、既設構造物を使用したまま非開削で、その直下地盤の改良が可能、という点で優れるが、以下の点で依然改良の余地がある。
【０００４】
すなわち、上記地盤改良工法で用いる掘削ロッドは、２種類の各薬液を別々に地盤に対して噴射するものであるため、地盤内で各薬液が自然に混合されなければ、改良効果が出にくいという問題がある。
【０００５】
また、上記地盤改良工法で用いる掘削ロッドは、薬液をロッドの径方向外向きに噴射するため、地盤改良域の下方位置又は上方位置に掘削ロッドを推進させ、上向き又は下向きに薬液を噴射することになる。ところが、目的の地盤改良域の上方位置又は下方位置に、既に薬液を注入してある注入済み領域が存在する場合には、注入済み領域へ掘削ロッドを推進させなければならないため、注入済み領域の改良効果が損なわれるおそれがある。また、地盤に埋もれている既設構造物の側面と地盤との境界付近が地盤改良域となる場合には、薬液の注入が困難である。
【０００６】
以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。本発明の目的は、地盤改良域へ確実に薬液を注入することができ、且つ、２種類の薬液による地盤改良効果を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく本発明は、二系統の薬液通路を流通する薬液を地盤に向けて噴射する噴射口を有する地盤掘削用の掘削ロッドについて、噴射口を掘進方向に沿う前端面に設けるとともに、該噴射口と各薬液通路とに連通する混合室を設けたことを特徴とする掘削ロッドを提供する。
【０００８】
この掘削ロッドは、薬液の噴射口と各薬液通路とに連通する混合室を設けたので、予め混合室で２種類の薬液が混合されてから地盤に噴射される。したがって、２種類の混合薬液が直接地盤に浸透することで、高い地盤改良効果を発揮できる。尚かつ混合薬液は、掘削ロッドの前端面に設けた噴射口から噴射される。したがって、前述したような径方向外向きに薬液を噴射する従来の掘削ロッドにおける問題点、つまり地盤改良域の上方位置や下方位置に注入済み領域が存在したり、また地盤に埋もれている既設構造物の側面と地盤との境界付近が地盤改良域となる場合であっても、側方噴射によって難なく薬液を注入することが可能である。
【０００９】
前記掘削ロッドは、混合室を噴射口の手前側近接位置に設けたものとして構成される。
【００１０】
これによれば、例えば混合薬液が硬化してしまう等、混合薬液により発揮される地盤改良作用が掘削ロッド内で生じることを抑制できる。したがって、例えば混合薬液の反応時間が遅い等、混合薬液により発揮される地盤改良作用が掘削ロッド内で生じなければ、噴射口から離れた位置（例えば位置情報発信器を収容するロッドの後端位置等）に混合室を配置してもよい。
【００１１】
前記掘削ロッドは、混合室に開口する薬液通路の各末端部に逆止弁を取付けたものとして構成される。
【００１２】
これによれば、薬液通路への混合薬液の進入が逆止弁により阻止されて、混合薬液により発揮される地盤改良作用が薬液通路内で発生することを抑制できる。
【００１３】
前記掘削ロッドは、外周面に、長手方向に通じる凹溝と、該凹溝の蓋板と、でなる薬液通路を形成したロッドを備えるものとして構成される。
【００１４】
このロッドでは、管内に地盤内の位置情報を発信する位置情報発信器等を収容する構成とすることができ、しかも薬液通路を確保することができる。この場合には、凹溝を角形凹溝としたり、幅方向がロッドの周方向に沿った断面弧状の凹溝として形成することで、大きな断面積を確保できる。
【００１５】
前記掘削ロッドは、内部が混合室をなす薄肉筒状部を形成したものとして構成される。これによれば、容積の大きい混合室を確保できる。この場合、掘削ロッドを構成する特定のロッドを長手方向にわたって薄肉筒状部としてもよいし、部分的に薄肉筒状部を有するものとして構成してもよい。さらに、混合室は、特定のロッドの薄肉筒状部のみによって構成されるものでもよいし、連結されるロッドの双方に薄肉筒状部を形成し、これらの薄肉筒状部の内部を混合室として構成してもよい。
【００１６】
前記掘削ロッドは、少なくとも何れか一方の薬液通路を掘削流体の通路として構成できる。これによれば、掘削流体用の独立の通路を確保する必要が無い。
【００１７】
また、本発明は、前記目的を達成すべく、掘削ロッドと、掘削ロッドに内挿した位置情報発信器とを備え、位置情報発信器からの位置情報に応じて、該掘削ロッドの前端部の噴射口から掘削流体を掘進方向へ噴射しつつ直線状及び曲線状に自在掘削し、地盤改良域に到達したならば薬液注入を行う薬液注入工法について、掘削ロッドに二系統の薬液通路と各薬液の混合室とを設け、混合室で双方の薬液を一旦混合してから、前記噴射口より前方へ噴射して地盤改良域への薬液注入を行うようにしたことを特徴とする薬液注入工法を提供する。
【００１８】
これによれば、自在掘削により地盤改良域にピンポイントでアプローチして、混合薬液を掘削ロッドの前端部に設けた噴射口から噴射する。したがって、前述したような径方向外向きに薬液を噴射する従来の掘削ロッドにおける問題点、つまり地盤改良域の上方位置や下方位置に注入済み領域が存在したり、また地盤に埋もれている既設構造物の側面と地盤との境界付近が地盤改良域となる場合であっても、側方噴射によって難なく薬液を注入することが可能である。尚かつ、２種類の薬液は混合室で一旦混合されてから注入されるので、混合薬液が直接地盤に浸透することで、高い地盤改良効果を発揮できる。
【００１９】
前記薬液注入工法は、掘削ロッドとして、前述の本発明の掘削ロッドを用いるものとして構成される。これによれば、本発明の掘削ロッドによる利点も得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の掘削ロッド及び薬液注入工法によれば、目的の地盤改良域に確実に薬液を注入することができ、且つ、２種類の薬液を混合状態で地盤改良域に噴射できるので、精度と質の高い地盤改良が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
掘削ロッドの概要〔図１〜図４〕：  本実施形態の掘削ロッド１は、図１で示すように、掘進方向前端側から、掘削ヘッド２、モニタロッド３、位置情報発信器の格納ロッド４、二重管接続レデューサ５、カップリング６、延長ロッド７を相互に螺合により連結して構成される。延長ロッド６の後端部には、必要な掘削長に応じてカップリング５と延長ロッド６が交互に螺合により連結される。
【００２３】
掘削ヘッド２：  掘削ヘッド２は、地盤を掘削するものであり、図２で示すように、掘削時に地盤の土圧を受ける傾斜板８がボルト止めされている。掘削ヘッド２の前端面には噴射口２ａが開口しており、ここから掘削流体と混合薬液が前方に向けて噴射される。噴射口２ａは、通路２ｂに連通しており、通路２ｂの基端側には、逆止弁として機能する樹脂製のボール９の収容部２ｃが形成されており、この収容部２ｃは通路１０ａを貫通形成したキャップ１０で閉塞してある。したがって、掘削流体等を噴射する際には、ボール９はその流圧を受けて収容部２ｃの前端側へ移動するが、通路２ｂを閉塞しないので、噴射口２ａから掘削流体等が噴射される。一方、噴射口２ａから掘削流体等が逆流することが想定される。この場合には、ボール９がキャップ１０の球面状凹部１０ｂに嵌り込んで逆止弁として機能し、モニタロッド３への逆流を阻止するようになっている。
【００２４】
モニタロッド３：  モニタロッド３には、図２で示すように、薄肉筒状部３ａが形成されている。薄肉筒状部３ａは、モニタロッド３の前端から中央付近まで形成されており、その内部が混合室３ｂとなっている。混合室３ｂには、２系統の通路３ｃ，３ｄの末端口が別々に開口している。
【００２５】
末端口には、逆止弁１１がそれぞれ螺合により取付けられる。逆止弁１１は、筒形ケース１１ａ、作動ピン１１ｂ、作動ピン１１ｂを付勢するコイルばね１１ｃ、筒形ケース１１ａの外周面と螺合接続する蓋１１ｄとで構成される。筒形ケース１１ａには、つつく方向に沿う孔１１ｅと、径方向に貫通する孔１１ｆが形成されている。この逆止弁１１の動作は後述する。末端口から伸長する通路３ｃは、途中で径方向外向きに伸長し、モニタロッド３の外周面に開口する。一方、通路３ｄは、モニタロッド３の長手方向に沿って貫通形成されている。
【００２６】
格納ロッド４：  格納ロッド４には、図２と図３で示すように、位置情報発信器１２が格納される。位置情報発信器１２には、掘削ロッド１によって自在掘削を行うべく、地盤内での位置情報を発信する図外の発信器ユニットが内蔵されている。格納ロッド４には、図３で示すように、位置情報発信器１２が発信する電磁波を透過させるための、貫通孔を樹脂封止してなる透過部１６が、複数箇所に形成される。なお、本実施形態では、位置情報として電磁波を発信し、地上のロケータと呼ばれる探知機によりキャッチした電磁波をもとに地盤内での位置情報が取得され、自在掘削が制御される。位置情報発信器１２の両端にボルト止めしたのは、ゴム状弾性体でなる緩衝材１３である。そして、これらは、格納ロッド４の内周面４ａに対して螺合する固定具１４により固定される。
【００２７】
格納ロッド４の外周面４ｂには、その長手方向に通じる２本の凹溝４ｃ，４ｄが形成される。凹溝４ｃ，４ｄの底面は、外周面４ｂよりも径方向内向きに一段低くなっている。
【００２８】
凹溝４ｃ，４ｄの前端側には、内周面４ａに通じる前孔４ｅ，４ｆが貫通形成される。そして、格納ロッド４にモニタロッド３を連結すると、前孔４ｅは、モニタロッド３の通路３ｃと整合して連通し、また前孔４ｆは、固定具１４とモニタロッド３の後端面との隙間を介して、モニタロッド３の通路３ｄと連通する。
【００２９】
一方、凹溝４ｃ，４ｄの後端側にも、内周面４ａに通じる後孔４ｇ，４ｈが貫通形成される。そして、格納ロッド４に二重管接続レデューサ５を連結すると、後孔４ｇは、二重管接続レデューサ５の通路５ａと整合して連通し、また後孔４ｈは、固定具１４と二重管接続レデューサ５の前端面との隙間を介して、二重管接続レデューサ５の通路５ｂと連通する。
【００３０】
以上のように、格納ロッド４には、凹溝４ｃ，４ｄを蓋板１５で閉塞した二系統の通路が形成される。したがって、格納ロッド４の内部には、前述の位置情報発信器１２の収容空間が形成され、逆に位置情報発信器１２を格納しても、二系統の通路が確保される。
【００３１】
二重管接続レデューサ５：  二重管接続レデューサ５には、図４で示すように、前述の通路５ａ，５ｂが形成される。通路５ａは、途中から径方向外向きに伸長し、二重管接続レデューサ５の外周面に開口する。一方、通路５ｂは、二重管接続レデューサ５の長手方向に沿って斜めに貫通形成されている。通路５ａの後側の末端口には、内管接続管５ｃが螺合により連結される。
【００３２】
カップリング６，延長ロッド７：  カップリング６は二重管ロッドとなっている。すなわち、外管６ａと内管６ｂとで構成される。内管６ｂの前端には、前述した二重管接続レデューサ５の内管接続管５ｃが差込みにより連結される。外管６ａの内部での内管６ｂの保持は、環状の保持具１７によってなされる。保持具１７には、外管６ａと内管６ｂの間の通路６ｃに通じる孔１７ａと、内管６ｂ，７ｂを保持する孔１７ｂとが貫通形成される。
【００３３】
延長ロッド７も二重管ロッドで、外管７ａと内管７ｂで構成される。内管７ｂは、カップリング６の内管６ｂの後端に差込みにより連結されている。外管７ａの内部での内管７ｂの保持は、保持具１７によってなされる。
【００３４】
なお、カップリング６と延長ロッド７の内管６ｂ，７ｂと保持具１７は、溶接部１８で予め接合され連結された状態となっており、外管６ａ，７ａに対する固定は、ボルト１９によってなされる。
【００３５】
２系統の通路：  上記構成の掘削ロッド１にあっては、次の２系統の通路が形成される。その１つは、延長ロッド７の外管７ａと内管７ｂとの間の通路、カップリング６の外管６ａと内管６ｂとの間の通路６ｃ、二重管接続レデューサ５の通路５ｂ、格納ロッド４の凹溝４ｄ、モニタロッド３の通路３ｄからなる第１通路である。他は、延長ロッド７の内管７ｂ、カップリング６の内管６ｂ、二重管接続レデューサ５の通路５ａ、格納ロッド４の凹溝４ｃ、モニタロッド３の通路３ｃからなる第２通路である。この第１通路と第２通路は、“薬液通路”として機能する他、掘削流体の通路としても機能する。掘削流体の通路とする場合には、第１通路と第２通路の何れか一方を使っても良いし、双方を使ってもよい。
【００３６】
薬液注入工法の概要〔図５〜図８〕：  次に、掘削ロッド１を用いる薬液注入工法を説明する。本実施形態では、工法の一例として、図５で示すように、河川敷２０に埋設した樋管２１の直下に発生した空洞２２に薬液注入を行う工法を一例として説明する。河川敷２０は、粘土層２３の上に軟弱地盤の砂質地盤２４が堆積した地盤構造となっていることが多い。そして、軟弱な砂質地盤２４の沈下により、樋管２１の周辺に空洞２２が発生すると、堤体２５にクラックや抜け上がりが発生し、安全性を損なうことから、薬液注入工法による地盤改良が必要とされる。本実施形態の薬液注入工法は、河川敷２０に設置した自在ボーリングマシン２６によって行う自在掘削工程と、図外の注入装置を使って行う薬液注入工程とで構成される。
【００３７】
自在掘削工程〔図５〜図７〕：  図５で示すように、自在ボーリングマシン２６と掘削ロッド１を使って空洞２２に向けて直線状及び曲線状の自在掘削を行う。具体的には、掘削ロッド１を、自在ボーリングマシン２６により回転力と推進力を付与しながら、地盤へ斜めに貫入していく。
【００３８】
地盤の掘削時には、掘削流体を前述の第１通路に圧送する。なお、ここでは、第１通路のみを使う例を説明する。第１通路に掘削流体を圧送して、モニタロッド３に到達すると、掘削流体ｗ１は、その流圧によって逆止弁１１を開いて混合室３ｂに流れ込む。具体的には、図６で示すように、逆止弁１１は、コイルばね１１ｃによって作動ピン１１ｂを付勢して孔１１ｆを閉塞しているが、掘削流体ｗ１は、作動ピン１１ｂを押込んで、筒形ケース１１ａの孔１１ｆ，１１ｅを開き、そこを通じて混合室３ｂに流れ込む。そして、混合室３ｂから掘削ヘッド２の収容部２ｃ、通路２ｂを通じ、噴射口２ａから前方に向けて噴射する。
【００３９】
また、自在掘削における直線状掘削は、自在ボーリングマシン２６で掘削ロッド１を回転させつつ推進力を付与して行う。曲線状掘削は、掘削ロッド１の回転を所定角度で停止した状態で推進力を付与して行う。これにより、地盤からの土圧を傾斜板８で受け流すことで方向転換がなされ曲線状に掘削される。以上のように自在掘削を行っていくと、図７で示すように、樋管２１の下の空洞２２に側方からピンポイントで到達することができる。
【００４０】
薬液注入工程〔図８〕：  そして、掘削ロッド１を、自在ボーリングマシン２６から薬液の注入装置に対して接続し、前述の第１通路と第２通路の双方へ所定の薬液を圧送する。各薬液がモニタロッド３に到達すると、図８で示すように、２つの逆止弁１１が開いて各薬液ｗ２，ｗ３が混合室３ｂに流れ込んで予め混合され、混合薬液ｗ４として、掘削ヘッド２を通じて噴射口２ａから前方へ向けて噴射される。この空洞２２に対する側方噴射によって、確実に混合薬液ｗ４を空洞２２へ注入することができ、また２種類の薬液ｗ２，ｗ３が予め混合された混合薬液ｗ４が直接空洞２２に作用することで、高い地盤改良効果を発揮できる。また、混合室３ｂは、噴射口２ａの手前側近接位置にあるので、掘削ロッド１の内部で、地盤改良作用、本実施形態では硬化作用が生じることはない。
【００４１】
実施形態の変形例〔図９，図１０〕：  前記実施形態では、モニタロッド３に混合室３ｂを設ける例を示したが、例えば図９（ａ）のように、掘削ロッドとモニタロッドとの双方に薄肉筒状部を形成し、その内部を混合室としてもよい。また、図９（ｂ）のように、モニタロッドに、全長を薄肉筒状部とした管を用い、その内部を混合室としてもよい。
【００４２】
前記実施形態では、図３のように断面角形の凹溝４ｃ，４ｄを例示したが、図１０のように、円弧状の凹溝及び蓋板として通路を拡大してもよい。
【００４３】
前記実施形態では、モニタロッド３を掘削ヘッド２の後端部に接続したが、例えば混合薬液の反応時間が遅い等、混合薬液により発揮される地盤改良作用が掘削ロッド内で生じなければ、噴射口から離れた位置、例えば格納ロッド４の後端部などに、混合室を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態による掘削ロッドの外観斜視図。
【図２】図１の掘削ロッド（掘削ヘッド、モニタロッド、格納ロッド）の断面図。
【図３】図２のＳＡ−ＳＡ線断面図。
【図４】図１の掘削ロッド（二重管接続レデューサ、カップリング、延長ロッド）の断面図。
【図５】本発明の一実施形態による薬液注入工法の概要説明図。
【図６】掘削時におけるモニタロッドの動作説明図。
【図７】地盤改良域への到達状態を示す説明図。
【図８】薬液注入時におけるモニタロッドの動作説明図。
【図９】実施形態の変形例を示す断面図。
【図１０】実施形態の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１    掘削ロッド
２    掘削ヘッド
２ａ  噴射口
３    モニタロッド
３ｂ  混合室
４    格納ロッド
４ｂ  外周面
４ｃ，４ｄ  凹溝
１２    位置情報発信器
１５    蓋板
【図１】
2005155207.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005155207.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005155207.tif 000009
【図８】
2005155207.tif 000010
【図９】
2005155207.tif 000011
【図１０】
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