(57)【要約】【課題】      ２種類の薬液による地盤改良効果を向上し、薬液の注入効率を高める。【解決手段】  掘削ロッドに、薬液Ｗ２，Ｗ３が流入する混合室３ｅを設ける。よって、混合薬液Ｗ４が直接地盤に浸透することで、高い地盤改良効果を発揮できる。また、混合薬液Ｗ４は、掘削ロッドの管軸方向に沿って設けた多数の噴射口３ｃから噴射される。よって、地盤改良域に横方向（水平方向）への広がりがある場合でも、長さと広がりをもつ、あたかもカーテン状の噴射によって、混合薬液Ｗ４を効率的に注入できる。【選択図】    図７
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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、管軸方向に対する交差方向で地盤に向けて噴射する噴射口を外周面に有する地盤掘削用の掘削ロッドにおいて、
該噴射口を掘削ロッドの管軸方向に沿って多数設けるとともに、各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】
混合室を各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】
混合室に通じる各薬液通路の末端部を、前記管軸方向に対して斜めに伸長する斜め通路として形成した請求項１又は請求項２記載の掘削ロッド。
【請求項４】
混合室を形成する掘削ロッドの内周面を、各薬液の流入側から流出側にかけて狭くなる漏斗面として形成した請求項１〜請求項３何れか１項記載の掘削ロッド。
【請求項５】
混合室に、各薬液の流れを一旦留める仕切板を設けた請求項１〜請求項４何れか１項記載の掘削ロッド。
【請求項６】
仕切板を薬液の流れ方向に沿って多段で設けるとともに該仕切板に薬液が通る孔を設け、前後する仕切板に設けた孔の孔軸をずらしてある請求項５記載の掘削ロッド。
【請求項７】
多数の噴射口を、掘削ロッドの管軸を中心とする放射状に設けた請求項１〜請求項６何れか１項記載の掘削ロッド。
【請求項８】
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７何れか１項記載の掘削ロッド。
【請求項９】
地盤を掘削する掘削ロッドに二系統の薬液通路を介して各薬液を導入し、各薬液通路と連通する掘削ロッドの混合室で各薬液を一旦混合させてから、該混合室と連通し、掘削ロッドの外周面に長手方向に沿って開口する多数の噴射口を通じて地盤改良域に噴射して、混合薬液を浸透注入する薬液注入工法。
【請求項１０】
掘削ロッドの内部に位置情報発信器を備え、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前記浸透注入を行う請求項９記載の薬液注入工法。
【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】
砂質地盤のような軟弱地盤の上に構築された既設構造物は、地盤の液状化現象によって安定性が損なわれることから、その安全性の確保が要請されている。こうした軟弱地盤の液状化対策としては、従来から様々な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、液状化対策としての薬液注入工法への適用も視野に入れた、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ることに依存しているため、地盤によっては改良効果が出にくい場合がある、という点で改良の余地がある。
【０００５】
また、上記地盤改良工法で用いる掘削ロッドは、各薬液を外周面の１カ所から噴射するものである。このため、地盤改良域に横方向（水平方向）への広がりがある場合には、掘削ロッドを細かく前進又は後退させて各薬液を噴射させなければならない、という点でも改良の余地がある。
【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、２種類の薬液による地盤改良効果を向上し、薬液の注入効率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、管軸方向に対する交差方向で地盤に向けて噴射する噴射口を外周面に有する地盤掘削用の掘削ロッドについて、該噴射口を掘削ロッドの管軸方向に沿って多数設けるとともに、各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、掘削ロッドの管軸方向に沿って設けた多数の噴射口から噴射される。したがって、地盤改良域に横方向（水平方向）への広がりがある場合でも、管軸方向に沿う長さと広がりをもつ、あたかもカーテン状の噴射によって、前述のように予め混合された混合薬液を効率的に注入することができる。
【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（例えば自在掘削工法で用いる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、混合室に通じる各薬液通路の末端部を、前記管軸方向に対して斜めに伸長する斜め通路として形成したものとして構成される。
【００１２】
これによれば、混合室へ斜めに各薬液が流入することで、薬液どうしの混合効果を高めることができる。ここでいう斜め通路とは、その通路の孔軸方向が、掘削ロッドの管軸方向に対して上・下・左・右の何れの方向で斜めになっているものでもよく、また複数の方向の組合せでもよい。
【００１３】
前記掘削ロッドは、混合室を形成する掘削ロッドの内周面を、各薬液の流入側から流出側にかけて狭くなる漏斗面として形成したものとして構成される。
【００１４】
これによれば、漏斗面によって渦流のような混合薬液の流れを発生させることができるので、混合効果を高めることができる。そして、この場合に、前述の本発明による斜め通路との組合せによれば、斜め方向に各薬液を噴射しつつ混合室では漏斗面によって渦流のような流れを発生させることができるので、さらに高い混合効果が得られる。ここでいう漏斗面とは、混合室における各薬液の流入側（混合室の後端側）から流出側（混合室の前端側）にかけて、混合薬液を集中させることができるものであればよい。したがって、混合室の後端側から前端側にかけて漸次傾斜面でなくてもよく、例えば、段階的に傾斜面とするようなものであっても、また後端側に傾斜面がなく中間周辺から前端側にかけて傾斜面としたものであっても、さらには漏斗面に螺旋溝を形成したようなものでもよい。
【００１５】
前記掘削ロッドは、混合室に、各薬液の流れを一旦留める仕切板を設けたものとして構成される。
【００１６】
これによれば、混合室で合流した混合薬液の流れを、仕切板で一旦留めることで、混合効果を高めることができる。
【００１７】
前記掘削ロッドは、仕切板を薬液の流れ方向に沿って多段で設けたものとして構成される。このため、混合薬液の流れが仕切板ごとに一旦留まるので、さらに混合効果が高まる。
【００１８】
前記掘削ロッドは、該仕切板に薬液が通る孔を設け、前後する仕切板に設けた孔の孔軸をずらしたものとして構成される。このため、後側の仕切板の孔を通過した混合薬液は、前側の仕切板の板面に対して後から突き当たり、流れ方向が強制的に変更される。よって、さらに混合効果が高まる。
【００１９】
前記掘削ロッドは、多数の噴射口を、掘削ロッドの管軸を中心とする放射状に設けたものとして構成される。
【００２０】
これによれば、掘削ロッドの管軸方向に沿って開口する多数の噴射口が、掘削ロッドの外周面に放射状に形成されるので、管軸方向に沿う全方向で、あたかもカーテン状に混合薬液を噴射することができ、さらに注入効果と注入効率を高めることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。そして、このロッドの管内に、前記位置情報発信器を収容することで、掘削ロッドを誘導しつつ直線状掘削と曲線状掘削を行う自在掘削が行えるようになる。
【００２３】
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。
【００２４】
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される。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。
【００２５】
また、本発明は、前記目的を達成すべく、地盤を掘削する掘削ロッドに二系統の薬液通路を介して各薬液を導入し、各薬液通路と連通する掘削ロッドの混合室で各薬液を一旦混合させてから、該混合室と連通し、掘削ロッドの外周面に長手方向に沿って開口する多数の噴射口を通じて地盤改良域に噴射して、混合薬液を浸透注入する薬液注入工法を提供する。
【００２６】
この薬液注入工法によれば、２種類の薬液を一旦混合室で混合させるので、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。尚かつ混合薬液は、掘削ロッドの管軸方向に沿って設けた多数の噴射口から噴射される。したがって、地盤改良域に横方向（水平方向）への広がりがある場合であっても、管軸方向に沿う長さと広がりをもつ、あたかもカーテン状の噴射により、混合薬液を効率的に注入することができる。
【００２７】
前記薬液注入工法は、掘削ロッドの内部に位置情報発信器を備え、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前記浸透注入を行うものとして構成される。
【００２８】
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することができるので、混合薬液の注入精度を高めることができ、また既設構造物の下方に地盤改良域がある場合でも、難なく薬液注入が行える。
【００２９】
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】
【００３０】
本発明の掘削ロッド及び薬液注入工法によれば、地盤改良効果を向上することができ、注入効率も高めることができるので、高い地盤改良効果を効率的に行える。特に、特に砂質地盤の間隙水を混合薬液の浸透注入により置換し、混合薬液による砂質地盤の固化処理によって液状化現象を防ぐ浸透注入工法を、効果的且つ効率的に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態の例について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
掘削ロッドの概要〔図１〜図４，図６，図７〕：  本実施形態の掘削ロッド１は、図１で示すように、掘進方向における前端側から、掘削ヘッド２、注入ロッド３、混合切換ロッド４、位置情報発信器の格納ロッド５、二重管接続レデューサ６、カップリング７、延長ロッド８を相互に螺合により連結して構成される。延長ロッド８の後端部には、必要な掘削長に応じてカップリング７と延長ロッド８が交互に螺合により連結される。
【００３３】
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９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１０の収容部２ｃが形成されており、この収容部２ｃは通路１１ａを貫通形成したキャップ１１で閉塞してある。したがって、掘削流体を噴射する際には、ボール１０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からは掘削流体が噴射される。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１０がキャップ１１の球面状凹部１１ｂに嵌り込んで逆止弁として機能し、注入ロッド３への逆流を阻止するようになっている。
【００３４】
注入ロッド３：  注入ロッド３には、図２，図４で示すように、管軸に沿って貫通する中央通路３ａが形成される。中央通路３ａの径方向外側には、注入ロッド３の管軸方向に沿って伸長する１２本の外側通路３ｂが形成される。各外側通路３ｂは、管軸を中心とする放射状に開口する多数の噴射口３ｃと連通する。したがって、この注入ロッド３の外周面の管軸方向では、当該方向に沿って多数の噴射口３ｃが列状に並んで開口することになる。したがって、地盤改良域に横方向（水平方向）への広がりがある場合であっても、管軸方向に沿う長さと広がりをもつ、あたかもカーテン状の噴射により、混合薬液を効率的且つ効果的に注入できるようになっている。また、注入ロッド３の外周面の周方向では、多数の噴射口３ｃが放射状に開口するので、カーテン状の噴射を全方向について行うことができ、この点でも注入効果が高められている。
【００３５】
注入ロッド３の後端側には、薄肉筒状部３ｄが形成される。その内部には、仕切キャップ１２が差し込まれて、注入ロッド３に対して３カ所でボルト止めされる（図６，ＳＧ−ＳＧ断面の符号「Ｂ」。）。仕切キャップ１２には、薄肉筒状部３ｄとの間で隙間を形成する小径部１２ａが形成される。本実施形態では、この小径部１２ａと薄肉筒状部３ｄの内周面との隙間が、混合室３ｅとなる。小径部１２ａの基端には外向きフランジ１２ｂが形成される。また、仕切キャップ１２には、混合室３ｅに連通する２つの通路１２ｃ（図６，ＳＦ−ＳＦ断面参照。）、管軸方向に沿う通路１２ｄ、弁孔１２ｅが、それぞれ貫通形成される。
【００３６】
混合切換ロッド４：  混合切換ロッド４には、地盤掘削時と薬液注入時とで通路を切り換える作動シリンダ１３が収容される。作動シリンダ１３は、先端小径部１３ａ、中径部１３ｂ、前側大径部１３ｃ、中間軸部１３ｄ、後側大径部１３ｅで構成される。この作動シリンダ１３は、混合切換ロッド４の収容孔４ａに収容される。また、作動シリンダ１３は、地盤掘削時には、コイルばね１４によって後方に付勢される一方で、薬液注入時には、その後端面１３ｆで薬液の流圧を受け、コイルばね１４の付勢に抗して前方にスライドする。
【００３７】
収容孔４ａの下側には、下側通路４ｂが連通して形成され、これらによって断面８字状の空洞が形成される（図６，図７参照。）。下側通路４ｂには、混合切換ロッド４の後端部へ貫通する２つの並行通路４ｃが連通している。一方、収容孔４ａの上側には、その後側位置に、径方向外向きに伸長し、その上端で直角に曲折してから管軸方向に沿って前方へ伸長し、前述の仕切キャップ１２の一方の通路１２ｃと連通する中間Ｌ形通路４ｄが連通形成される。これと同様に、中間位置には、径方向外向きに伸長し、その上端で直角に曲折してから管軸方向に沿って前方へ伸長し、前述の仕切キャップ１２の他方の通路１２ｃと連通する前側Ｌ形通路４ｅが連通形成される。これら中間Ｌ形通路４ｄと前側Ｌ形通路４ｅは、混合切換ロッド４の管軸中心に対する傾斜位置に、それぞれ形成される（図６，図７参照。）。また、収容孔４ａの後端部には、他端が混合切換ロッド４の外周面に開口する後側Ｌ形通路４ｆが形成される。
【００３８】
格納ロッド５：  格納ロッド５には、図３，図４（ｂ）で示すように、位置情報発信器１５が格納される。位置情報発信器１５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。また、図４（ｂ）で示すように、位置情報発信器１５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１５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１７である。そして、これらは、格納ロッド５の内周面５ａと螺合する固定具１８にて固定される。
【００３９】
格納ロッド５の外周面５ｂには、その長手方向に通じる２本の凹溝５ｃ，５ｄが形成される。凹溝５ｃ，５ｄの底面は、外周面５ｂよりも径方向内向きに一段低くなっている。  
【００４０】
凹溝５ｃ，５ｄの前端側には、内周面５ａに開口する前孔５ｅ，５ｆが貫通形成される。そして、格納ロッド５に混合切換ロッド４を連結すると、前孔５ｅは、混合切換ロッド４の後側Ｌ形通路４ｆと整合して連通し、また前孔５ｆは、固定具１８と混合切換ロッド４の後端面との隙間を介して、混合切換ロッド４の２本の並行通路４ｃとそれぞれ連通する。
【００４１】
一方、凹溝５ｃ，５ｄの後端側にも、内周面５ａに開口する後孔５ｇ，５ｈが貫通形成される。そして、格納ロッド５に二重管接続レデューサ６を連結すると、後孔５ｇは、二重管接続レデューサ６のＬ形通路６ａと整合して連通し、また後孔５ｈは、固定具１８と二重管接続レデューサ６の前端面との隙間を介して、二重管接続レデューサ６の傾斜通路６ｂと連通する。
【００４２】
以上のような凹溝５ｃ，５ｄは、それぞれ蓋板１９にて閉塞され、これにより格納ロッド５には、二系統の通路が形成される。このように格納ロッド５の内部には、前述の位置情報発信器１５の収容空間が形成され、そこに位置情報発信器１５を格納しても、二系統の通路を確保できるようになっている。
【００４３】
二重管接続レデューサ６：  二重管接続レデューサ６には、図３で示すように、前述のＬ形通路６ａ、傾斜通路６ｂが形成される。Ｌ形通路６ａの後側の端末口には、内管接続管６ｃが螺合により連結される。一方、傾斜通路６ｂは、二重管接続レデューサ６の管軸方向に対して斜めに貫通形成される。
【００４４】
カップリング７，延長ロッド８：  カップリング７は二重管ロッドとなっている。すなわち、外管７ａと内管７ｂとで構成される。内管７ｂの前端には、前述した二重管接続レデューサ６の内管接続管６ｃが差込みにより連結される。外管７ａの内部での内管７ｂの保持は、環状の保持具２０によってなされる。保持具２０には、外管７ａと内管７ｂの間の筒状通路７ｃに通じる孔２０ａと、内管７ｂ，８ｂを保持する孔２０ｂとが貫通形成される。
【００４５】
延長ロッド８も二重管ロッドで、外管８ａと内管８ｂで構成される。内管８ｂは、カップリング７の内管７ｂの後端に差込みにより連結されている。外管８ａの内部での内管８ｂの保持は、保持具２０によってなされる。
【００４６】
なお、カップリング７と延長ロッド８の内管７ｂ，８ｂと保持具２０は、溶接部２１で予め接合され連結された状態となっており、外管７ａ，８ａに対する固定は、ボルト２２によってなされる。
【００４７】
３系統の通路：  上記構成の掘削ロッド１にあっては、以下の３系統の通路が形成される。その１つは、掘削時に掘削流体が流通する通路であり、混合室３ｅに到達せずに掘削ヘッド２の噴射口２ａに通じるものである。すなわち、“掘削時通路”は、延長ロッド８の外管８ａと内管８ｂとの間の通路、カップリング７の筒状通路７ｃ、二重管接続レデューサ６の傾斜通路６ｂ、格納ロッド５の凹溝５ｄ、混合切換ロッド４の並行通路４ｃ、下側通路４ｂ、収容孔４ａ、仕切キャップ１２の弁孔１２ｅ、通路１２ｄ、注入ロッド３の中央通路３ａ、掘削ヘッド２の収容部２ｃ、通路２ｂ、噴射口２ａからなる。
【００４８】
そして、次の２つが、混合室３ｅに連通する“２系統の薬液通路”である。その一つは、延長ロッド８の外管８ａと内管８ｂとの間の通路、カップリング７の筒状通路７ｃ、二重管接続レデューサ６の傾斜通路６ｂ、格納ロッド５の凹溝５ｄ、混合切換ロッド４の並行通路４ｃ、下側通路４ｂ、収容孔４ａにおける作動シリンダ１３の中間軸部１３ｄの外周、前側Ｌ形通路４ｅ、仕切キャップ１２の通路１２ｃからなる“第１注入通路”である。他の一つは、延長ロッド８の内管８ｂ、カップリング７の内管７ｂ、二重管接続レデューサ６の通路６ａ、格納ロッド５の凹溝５ｃ、混合切換ロッド４の後側Ｌ形通路４ｆ、収容孔４ａ、中間Ｌ形通路４ｄ、仕切キャップ１２の通路１２ｃからなる“第２注入通路”である。
【００４９】
このうちの第１注入通路は、混合切換ロッド４の下側通路４ｂまでは、掘削時通路と共通であり、下側通路４ｂ以降の切換えは、第２注入通路への薬液の流通によって行われる。つまり、第２注入通路の流通によって、作動シリンダ１３が前進することで、第１注入通路が形成される。一方、第２注入通路の非流通時には、作動シリンダ１３が不動であるから、前述の掘削時通路が形成されることになる。
【００５０】
薬液注入工法の概要〔図５〜図７〕：  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、薬液注入工法の一例として、図５で示すように、既設構造物としてのビル３０の下方を地盤改良域３１とし、この地盤改良域３１に混合薬液を浸透注入し、固化処理する浸透固化処理工法について説明する。本実施形態の浸透固化処理工法は、地上に設置した自在ボーリングマシン３２によって行う自在掘削工程と、その自在ボーリングマシン３２によって行う薬液注入工程とで構成される。なお、薬液注入工程においては別途の注入装置を使用することができるのは勿論である。
【００５１】
自在掘削工程〔図５（ａ），図６〕：  図５（ａ）で示すように、自在ボーリングマシン３２と掘削ロッド１を使って地盤改良域３１のターゲット３１ａ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３２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。
【００５２】
この地盤の掘削時には、掘削流体を前述の掘削ロッド１の“掘削時通路”に圧送する。すなわち、延長ロッド８の外管８ａと内管８ｂとの間の通路に圧送すると、掘削流体は、カップリング７の筒状通路７ｃ、二重管接続レデューサ６の傾斜通路６ｂ、格納ロッド５の凹溝５ｄ、混合切換ロッド４の並行通路４ｃを通じて、下側通路４ｂに到達する。このとき、図６で示すように、通路を切り換える作動シリンダ１３は、コイルばね１４によってが後方へ付勢されて後退している。したがって、掘削流体ｗ１は、収容孔４ａ、仕切キャップ１２の弁孔１２ｅと通路１２ｄを通って、注入ロッド３の中央通路３ａに流入し、掘削ヘッド２の収容部２ｃと通路２ｂを通じて、その前端面に開口する噴射口２ａから前方に向けて噴射される。
【００５３】
こうした掘削流体の噴射を伴う自在掘削における直線状掘削は、自在ボーリングマシン３２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９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、地盤改良域３１のターゲット３１ａにピンポイントで到達することができる。
【００５４】
薬液注入工程〔図５（ｂ），図７〕：  薬液注入にあたっては、“第１注入通路”と“第２注入通路”にそれぞれ所定の薬液ｗ２，ｗ３を圧送する。そして、図７で示すように、“第２注入通路”に圧送した薬液ｗ２が混合切換ロッド４の後側Ｌ形通路４ｆに到達すると、その流圧を受けた作動シリンダ１３が、コイルばね１４の付勢に抗して前方へスライドする。これによって、図７のＳＤ−ＳＤ断面で示すように、収容孔４ａの後端側に開口する中間Ｌ形通路４ｄが開通する。薬液ｗ２は、そこから仕切キャップ１２の通路１２ｃを通じて、注入ロッド３の混合室３ｅに流入する。一方、“第１注入通路”に圧送した薬液ｗ３は、作動シリンダ１３のスライドによって、図７のＳＥ−ＳＥ断面で示すように、下側通路４ｂから作動シリンダ１３の中間軸部１３ｄの外周を回って、前側Ｌ形通路４ｅに流れ込む。そして、仕切キャップ１２の通路１２ｃを通じて、注入ロッド３の混合室３ｅに流入する。なお、薬液ｗ３は、作動シリンダ１３の先端小径部１３ａが仕切キャップ１２の弁孔１２ｅに嵌り込んでいるため、そこには流入しない。
【００５５】
以上のようにして、円筒空間状の混合室３ｅに流入した薬液ｗ２，ｗ３は内部で混合される（ＳＨ−ＳＨ断面参照）。こうして生成される混合薬液ｗ４は、注入ロッド３における各外側通路３ｂに流入する。そして、混合薬液ｗ４は、地下水位よりも低いターゲット３１ａに対して、注入ロッド３の管軸方向に沿って開口する多数の噴射口３ｃを通じて、長さと広がりをもつ、あたかもカーテン状に噴射される。しかもこの噴射は、注入ロッド３の外周面の全周にわたってなされる。したがって、混合薬液ｗ４を地盤に対して効率的に浸透注入することができる。しかも薬液ｗ２，ｗ３は予め混合されているので、地盤での自然混合に依存しないで、混合薬液ｗ４を直接地盤に浸透させることによる高い地盤改良効果が発揮される。また、混合室３ｅは、噴射口３ｃの手前側近接位置にあるので、注入ロッド３の内部が、混合薬液ｗ４による地盤改良作用、すなわち固化作用により閉塞されてしまうような不都合を回避できる。こうしてターゲット３１ａでの薬液注入を終えると、掘削ロッド１を後退させて隣接するターゲット３１ｂでの薬液注入を行い、以降は以上の工程を繰り返すことで地盤改良域３１の全体に薬液注入を行うようにする。
【００５６】
第２実施形態〔図８〜図１０〕：  図８〜図１０に示すのは、掘削ロッド１における注入ロッド３の後端側と混合切換ロッド４を変形した第２実施形態である。図８で示すように、注入ロッド３の後端側には、台形錐状の混合室３ｆが形成される。混合室３ｆの内周面３ｇは、漏斗面となっており、後端から前端にかけて内径が漸次小さくされている。混合室３ｆの前端面には、中央通路３ａと外側通路３ｂが開口し、後端面には上側通路３ｈ、下側通路３ｉ、左側通路３ｋ、右側通路３ｍが、注入ロッド３の管軸方向に沿って貫通形成されている。
【００５７】
このうち上側通路３ｈと下側通路３ｉは、図９のＳＭ−ＳＭ断面で示すように、その孔軸が、注入ロッド３の管軸に対して水平方向で斜め外向きに伸長する斜め通路として形成される。また、左側通路３ｋと右側通路３ｍも、同図で示すように、その孔軸が、注入ロッド３の管軸に対して上下方向で斜め外向きに伸長する斜め通路として形成される。したがって、これらの各通路から流入する薬液は、混合室３ｆの内周面の周方向に沿うようにして斜めに噴射され、混合室３ｆの内部で強制的に混ざり合うようになっている。
【００５８】
混合切換ロッド４には、管軸に沿って、作動シリンダ３３及びコイルばね１４の収容孔４ｇと、収容孔４ｇの後端に連通する後側中央通路４ｈと、が形成されている。収容孔４ｇの後端側には、水平方向で径方向外向きに伸長し、直角に曲折して前方に伸長する２つのＬ形通路が形成されている。その一つは、注入ロッド３の左側通路３ｋと連通する左側Ｌ形通路４ｉであり、もう一つは、注入ロッド３の右側通路３ｍと連通する右側Ｌ形通路４ｋである。また、その他の通路としては、薬液の流入方向における一次側通路として、混合切換ロッド４の後端側から前方に伸長してくる一次側上部Ｆ形通路４ｍ、一次側下部Ｆ形通路４ｎが形成されている。さらに、混合室３ｆへ流出する二次側通路として、注入ロッド３の上側通路３ｈと連通する二次側上部Ｌ形通路４ｐ、同じく下側通路３ｉと連通する二次側下部Ｌ形通路４ｒが形成されている。なお、混合切換ロッド４の後端側は、後側中央通路４ｈがそのまま真っ直ぐ貫通して、格納ロッド４の前孔５ｆと連通するようにしてある。また、一次側上部Ｆ形通路４ｍと一次側下部Ｆ形通路４ｎは、混合切換ロッド４の後端側の途中で合流し、格納ロッド５の前孔５ｅと連通するようにしてある。
【００５９】
作動シリンダ３３は、上下方向に沿う縦孔３３ａと、縦孔３３ａの中間位置から前方に伸長して注入ロッド３の中央通路３ａに連通する中央通路３３ｂが形成されている。また、作動シリンダ３３には、その外周面３３ｃよりも小径の中間軸部３３ｄが形成されている。
【００６０】
掘削時の動作〔図９〕：  以上の構造の注入ロッド３と混合切換ロッド４の動作を説明する。掘削時には、図９で示すように、掘削流体ｗ１が、混合切換ロッド４の一次側上部Ｆ形通路４ｍ、一次側下部Ｆ形通路４ｎを流れる。すると、ＳＫ−ＳＫ断面で示すように、収容孔４ｇに向かう後側縦孔４ｍａ，４ｎａに流れ込むが、コイルばね１４で後方に付勢された作動シリンダ３３の外周面３３ｃで閉塞されている。よって、収容孔４ｇには流入せずにそのまま前方へ直進していき、同じく収容孔４ｇに向かう前側縦孔４ｍｂ，４ｎｂに流れ込む。すると、ＳＬ−ＳＬ断面で示すように、これらは作動シリンダ３３の縦孔３３ａと連通している。よって、掘削流体ｗ１は、作動シリンダ３３の縦孔３３ａから中央通路３３ｂ、注入ロッド３の中央通路３ａへと流入していく。この後は、掘削ヘッド２の前端面の噴射口２ａから前方に向けて噴射される。
【００６１】
薬液注入時の動作〔図１０〕：  薬液注入時には、図１０で示すように、薬液ｗ２が、混合切換ロッド４の後側中央通路４ｈに圧送される。薬液ｗ２は、その流圧によって、作動シリンダ３３をコイルばね１４の付勢に抗して前進させる。すると、左側Ｌ形通路４ｉ、右側Ｌ形通路４ｋが、収容孔４ｇと連通する。よって、薬液ｗ２は、ＳＩ−ＳＩ断面で示すように分流して、それらを通って前方に直進していく。そして、左側Ｌ形通路４ｉを流れる薬液ｗ２は、注入ロッド３の左側通路３ｋを通って上向きで斜めに混合室３ｆへ流入する。一方、右側Ｌ形通路４ｋを流れる薬液ｗ３は、それと同様に右側通路３ｍを通って下向きで斜めに混合室３ｆへ流入する。
【００６２】
これに対して薬液ｗ３は、混合切換ロッド４の一次側上部Ｆ形通路４ｍ、一次側下部Ｆ形通路４ｎを流れる。すると、ＳＫ−ＳＫ断面で示すように、収容孔４ｇに向かう後側縦孔４ｍａ，４ｎａに流れ込む。このときは、前述の薬液ｗ２によって、作動シリンダ３３が前進しており、中間軸部３３ｄと整合している。よって、薬液ｗ３は、中間軸部３３ｄの周囲を回って、二次側上部Ｌ形通路４ｐと二次側下部Ｌ形通路４ｒに分流して流れ込む。こうして二次側上部Ｌ形通路４ｐに流入した薬液ｗ３は、ＳＭ−ＳＭ断面で示すように、注入ロッド３の上側通路３ｈを通って右向きで斜めに混合室３ｆへ流入する。また、二次側上部Ｌ形通路４ｒに流入した薬液ｗ３も、注入ロッド３の下側通路３ｉを通って左向きで斜めに混合室３ｆへ流入する。なお、二次側上部Ｌ形通路４ｐ、二次側下部Ｌ形通路４ｒを直進する薬液ｗ３は、収容孔４ｇに向かう後側縦孔４ｍａ，４ｎａに流れ込む。しかし、ＳＬ−ＳＬ断面で示すように、作動シリンダ３３の外周面３３ｃによって塞がれており、行き止まりとなる。
【００６３】
以上のようにして、混合室３ｆへ流入する薬液ｗ２，ｗ３は、ＳＭ−ＳＭ断面で示すように、時計回りで回転する渦流のようになって混合される。さらに、この流れは、漏斗状の内周面３ｇによって、より集中するような形で混合されてから、混合薬液ｗ４として各外側通路３ｂに流れ込んでいく。したがって、この実施形態によれば、混合室３ｆの内周面３ｇが漏斗面となっているので、双方に薬液ｗ２，ｗ３の混合効果を高めることができるようになっている。
【００６４】
第３実施形態〔図１１〜図１３〕：  図１１〜図１３は、掘削ロッド１の注入ロッド３と混合切換ロッド４の第３実施形態である。図１１で示すように、注入ロッド３は、前端側を除いて薄肉筒状部３ｒが形成される。本実施形態の注入ロッド３には、フランジ付きで円筒状の長尺内管３４が挿入されて、ボルトＢで固定される。長尺内管３４の後端側は、保持筒３５に対して螺合により固定され、薄肉筒状部３ｒの内部で位置決めされる。保持筒３５には、円盤状の仕切板３６が２枚固定される。各仕切板３６には、４つの孔３６ａが形成される。仕切板３６どうしは、この孔３６ａが面中心に対して４５度、角度をずらした状態で保持筒３５に固定される（図１２のＳＱ−ＳＱ断面参照。）。
【００６５】
混合切換ロッド４には、図１１で示すように、作動シリンダ３７とコイルばね１４の収容孔４ｓ、上側Ｌ形通路４ｔ、左側Ｌ形通路４ｕ、右側Ｌ形通路４ｖ（図１２のＳＯ−ＳＯ断面，ＳＰ−ＳＰ断面参照。）、下側通路４ｗ、下側通路４ｗと連通する傾斜通路４ｘ、後側Ｌ形通路４ｆが形成される。そして、本実施形態では、第１実施形態と異なり、収容孔４ｓを管軸に沿う位置としてその加工・形成を容易としている。また、第１実施形態のごとく断面８字状の空間が形成される態様ではなく、収容孔４ｓと下側通路４ｗとを長手方向で重合させずに隔てることで、第１実施形態よりもコイルばね１４の収容安定性を向上している。
【００６６】
作動シリンダ３７には、貫通孔３７ａと中間軸部３７ｂが形成される。
【００６７】
掘削時の動作〔図１２〕：  以上の構造の注入ロッド３と混合切換ロッド４の動作を説明する。まず、掘削時には、図１２で示すように、掘削流体ｗ１が、混合切換ロッド４の傾斜通路４ｘから下側通路４ｗに流入する。この時、作動シリンダ３７はコイルばね１４で後方へ付勢されており、この状態では、下側通路４ｗの前孔４ｗａが貫通孔３７ａと整合している。よって、掘削流体ｗ１は、ＳＰ−ＳＰ断面で示すように、そこから作動シリンダ３７に流入し、連通する長尺内管３４の管内を通り、図外の掘削ヘッド２の噴射口２ａから前方に噴射される。
【００６８】
薬液注入時の動作〔図１３〕：  次に、薬液注入時には、図１３で示すように、薬液ｗ２が、後側Ｌ形通路４ｆに圧送される。薬液ｗ２は、その流圧によって、作動シリンダ３７をコイルばね１４の付勢に抗して前進させる。すると、ＳＮ−ＳＮ断面で示すように、上側Ｌ形通路４ｔが開口する。薬液ｗ２はそこを通って、注入ロッド３に流入する。
【００６９】
一方、薬液ｗ３は、掘削時と同様に、傾斜通路４ｘから下側通路４ｗに流入する。この時、薬液ｗ２によって作動シリンダ３７が前進しているので、掘削時の経路となる前孔４ｗａは貫通孔３７ａと整合しないが（図１２参照）、後孔４ｗｂが中間軸部３７ｂと整合する。このため、ＳＯ−ＳＯ断面で示すように、薬液ｗ３は、中間軸部３７ｂの外周で、左側Ｌ形通路４ｕと右側Ｌ形通路４ｖに分岐して流れていき、注入ロッド３に流入する。
【００７０】
以上のようにして混合切換ロッド４を通じる薬液ｗ２，ｗ３は、長手方向にわたってドーナツ形空間状とした多段混合室３ｓにおける後部屋３ｓａへと流入する（ＳＲ模式図）。後室３ｓａは後側の仕切板３６で仕切られており、ここで一旦流れを留めて流量制限することで、薬液ｗ２，ｗ３が混合される。そして、孔３６ａを通過して、中部屋３ｓｂに流入し、ここでも前側の仕切板３６によって一旦流れを留めて流量制限することで、さらに混合される。最後に、孔３６ａを通過して、前部屋３ｓｃへと流入する。前部屋３ｓｃは、噴射口３ｃと連通する大きな空間となっており、ここでも混合されることになる。そして、良く混合された混合薬液ｗ４として噴射口３ｃを通じて地盤に浸透注入されることになる。
【００７１】
以上のように、本実施形態では、２系統の薬液通路を流れてきた薬液ｗ２，ｗ３が合流する通路（混合室）に、流れを一旦留める仕切板を設けることで、薬液ｗ２，ｗ３の混合効果が高めている。そして、その仕切板を流れ方向で多段に設けることで、混合効果をさらに高めている。しかも、流れ方向で前後する仕切板３６，３６に形成した孔３６ａの孔軸を流れ方向でずらしてあるため、後側の仕切板３６の孔３６ａを通過した薬液ｗ２，ｗ３は、前側の仕切板３６の板面に対して後から突き当たって流れ方向が強制的に変更される。このため混合効果がより高くされている。
【００７２】
実施形態の変形例〔図１４〜図１５〕：  図１４（ａ）は、第２実施形態で示した混合室３ｆの容積を拡大した変形例を示すものである。注入ロッド３の後端側に薄肉筒状部３ｎを形成し、その内部を混合室３ｐとしたものである。この混合室３ｐは、後端側が漏斗面となっておらず、その中間付近から漏斗面としてあるが、これでもよい。なお、この例では、作動シリンダ３３は、混合切換ロッド４の前端面の凹部に螺合した、キャップ３４で抜止めしている。また、混合室の内周面形状は、例えば、階段状の漏斗面としたもの、あるいは図１４（ｂ）のように螺旋溝を付けたものとしても、高い混合効果が得られる。
【００７３】
前記実施形態では、注入ロッド３に混合室を設ける例を示したが、注入ロッド３と混合切換ロッド４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、注入ロッド３と混合切換ロッド４との間に全長を薄肉筒状部とした短管を接続し、その内部を混合室としてもよい。
【００７４】
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１５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。
【００７５】
前記第３実施形態では、仕切板３６を前後に２枚設けたが１枚でも２枚以上でもよく、孔３６ａの形状も円形以外でもよい。仕切板３６は、注入ロッド３ではなく、混合切換ロッド４に設けてもよい。仕切板３６を別部材ではなく、それらのロッド３，４自体に形成してもよい。仕切板３６は円盤状で孔３６ａを設けたものを例示したが、薄肉筒状部３ｒの内周面との間に隙間ができるような外縁形状をもつ環状の邪魔板や、保持筒３５や長尺内管３４の外周面との間に隙間ができるような内縁形状をもつ環状の邪魔板を、仕切板としてもよい。さらに、逆流防止用に、例えば十字状の切込線を形成したゴム膜を、仕切板３６や混合切換ロッド４の上側・左側・右側の各Ｌ形通路４ｔ，４ｕ，４ｖの末端開口に取付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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、注入ロッド、混合切換ロッド）の断面図。
【図３】図１の掘削ロッド（格納ロッド、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４】分図（ａ）は図２のＳＡ−ＳＡ断面図、分図（ｂ）は図３のＳＢ−ＳＢ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】掘削時の動作説明図。
【図７】薬液注入時の動作説明図。
【図８】第２実施形態による注入ロッドと混合切換ロッドの断面図。
【図９】第２実施形態による掘削時の動作説明図。
【図１０】第２実施形態による薬液注入時の動作説明図。
【図１１】第３実施形態による注入ロッドと混合切換ロッドの断面図。
【図１２】第３実施形態による掘削時の動作説明図。
【図１３】第３実施形態による薬液注入時の動作説明図。
【図１４】分図（ａ）（ｂ）ともに第２実施形態の変形例を示す断面図。
【図１５】第１実施形態の格納ロッドの変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００７７】
１      掘削ロッド
２      掘削ヘッド
３      注入ロッド
３ｃ    噴射口
３ｅ    混合室
３ｆ    混合室
３ｇ    内周面（漏斗面）
３ｈ    上側通路（斜め通路）
３ｉ    下側通路（斜め通路）
３ｋ    左側通路（斜め通路）
３ｍ    右側通路（斜め通路）
３ｐ    混合室
３ｓ    多段混合室
４      混合切換ロッド
５      格納ロッド
５ｂ    外周面
５ｃ，５ｄ    凹溝
５ｅ，５ｆ    前孔
８      延長ロッド
１５      位置情報発信器
３１      地盤改良域
３２      自在ボーリングマシン
３６      仕切板
３６ａ    孔
【図１】
2005155208.tif 000003
【図２】
2005155208.tif 000004
【図３】
2005155208.tif 000005
【図４】
2005155208.tif 000006
【図５】
2005155208.tif 000007
【図６】
2005155208.tif 000008
【図７】
2005155208.tif 000009
【図８】
2005155208.tif 000010
【図９】
2005155208.tif 000011
【図１０】
2005155208.tif 000012
【図１１】
2005155208.tif 000013
【図１２】
2005155208.tif 000014
【図１３】
2005155208.tif 000015
【図１４】
2005155208.tif 000016
【図１５】
2005155208.tif 000017