(57)【要約】【目的】  本発明は、地震災害時等に砂質地盤等おいて発生し易い液状化現象を抑制ないし軽減するために提供する既設構造物直下の液状化対策工法及びその装置に関するものである。【解決手段】  軸心(C)に沿って貫通孔(3)を有する削孔用のロッド本体(1)の先端部に削孔ビット(2)を設けると共に、後端部に後続する連結ロッド(9)を接続する連結部(4)を設け、当該ロッド本体(1)の連結部(4)の近くに軸心(C)上を通ってロッド本体の前後方向に所定角度(θ)で傾斜する複数の噴射ノズル(6)を設け、削孔ビット(2)の近くに圧縮バネ(71)とスチールボール(72)からなる貫通孔(3)の開閉弁(7)を設け、さらに、前記噴射ノズル(6)と開閉弁(7)の間にグラウト圧入の際の貫通孔遮断用ボール(5)の掛止部(14′)を形成した構成。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定深さに掘削した立て坑内に削孔機を据え付け、
当該削孔機のスイベルに削孔ビットを有する連結可能な所定長さに設定した先頭のロッド本体を装着し、削孔機を前進させて立て坑側壁から既設構造物の直下に向けると共に、削孔用ロッド本体の貫通孔に高圧水又は高圧エアーを供給しながら水平方向に削孔していき、当該ロッド本体の長さ分を削孔した後、さらに必要長さ分だけ後続する所定長さの連結ロッドを順次に接続して、構造物直下の全長まで削孔した状態で停止し、削孔機のスイベルに装着してある連結ロッドの端末を一旦取り外し、ロッド本体の噴射ノズルと逆止弁の間に位置する貫通孔を遮断するための遮断弁用のスチールボールを連結ロッドの端末から貫通孔に挿入した後、連結ロッドの端末を再度スイベルに装着し、当該スイベルにグラウト注入口を通じて貫通孔に圧送し、ロッド本体に前後方向に傾斜する複数の噴射ノズルから削孔周辺地盤にグラウトを噴射し、削孔機を後退させて連結ロッドを順次にスイベルに脱着して引き抜きながらグラウトを削孔内に充填していき、先頭のロッド本体をスイベルからの脱着を繰り返して削孔周辺地盤に円柱の改良体を成型するとともに高圧噴射で改良体周辺の地盤も圧密し、砂の飽和度を低下させることを特徴とする戸建て住宅を可とする既設構造物直下の液状化対策工法。
【請求項２】
軸心(C)に沿って貫通孔(3)を有する削孔用のロッド本体(1)の先端部に削孔ビット(2)を設けると共に、後端部に後続する連結ロッド(9)を接続する接続部(4)を設け、当該ロッド本体(1)の連結部(4)の近くに軸心(C)上を通ってロッド本体(1)の前後方向に所定角度(θ)で傾斜する複数の噴射ノズル(6)を設け、削孔ビット(2)の近くに圧縮バネ(71)とボール(72)からなる貫通孔(3)の開閉弁(7)を設け、さらに、前記噴射(6)と開閉弁(7)の間にグラウト注入時に貫通孔(3)を遮断するスチールボール(4)の掛止部(14′)を形成したことを特徴とする既設構造物直下の液状化対策装置。
【請求項３】
噴射ノズル(6)をロッド本体(1)の円周方向に３等分して３方向に設けた請求項１記載の既設構造物直下の液状化対策装置。
【請求項４】
噴射ノズル(6)をロッド本体(1)の円周方向に４等分して４方向に設けた請求項１記載の既設構造物直下の液状化対策装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震災害時等に砂質地盤等おいて発生し易い液状化現象を抑制ないし軽減するために提供する既設構造物直下の液状化対策工法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日に発生した東日本大震災により、東京湾沿岸部の埋め立て地及び内陸部の造成宅地において、広い範囲で液状化現象が確認されている。
インフラ施設や戸建て住宅等に深刻な被害をもたらし、特に千葉市沿岸部埋め立て地の液状化被害は甚大であった。被害を受けた住宅の沈下、傾きの修正工事が行われても、その多くは当該修正工事のみに留まっているため、再度大地震が発生した場合の液状化対策は講じていないのが現状である。
通常の液状化対策工事は、住宅等が建てられる前に施工される。住宅が建てられた後での液状化対策工事は、施工上の制約が非常に大きいことから高度の技術力が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−    ８４５０号公報
【特許文献２】特許第３３４５２８９号（特開平１０−１８３５９９号）公報
【特許文献３】特開２００７−１７０００８号公報
【０００４】
特許文献１の発明は、既設構造物の下方地盤を地盤改良するために、地盤中を水平方向にケーシングを圧入しながらオーガで堀進排土し、堀進完了後、ケーシング内に砕石、砂利等のドレーン剤を投入し、オーガを反転させてドレーンを前方に送り込み、前記投入工程ないし送り込み工程を前記ケーシングおよびオーガを引き抜く工程と並行して若しくは交互に行うことによってドレーン材を掘削孔の先端から充填するようにしたものである。
【０００５】
また、特許文献２は、引用文献１の構成に加えて変異系等の計測器を既設構造物に設置してその検出信号に基づいて、排土量の増減、停止を行うようにすると共に、排土量が固化材の添加ないし注入量とほぼ同量に調整するようにしたものである。
【０００６】
上記の特許文献１・２の地盤改良工法は、地盤中の掘削をオーガスクリューで掘削した土を掻き出す構造である。
他方、特許文献３は、高圧噴射攪拌工法によって地盤表面から地中に向かって削孔する構造が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１〜３にあって、水平方向に削孔する方式に、高圧噴射攪拌する工法を組み合わせた場合でも、その高圧噴射攪拌工法は、削孔ビットを有する二重管構造のロッドをその先端から軸心に対して直角方向に水を噴射させる構造になっているから、ロッドの回転速度の関係以上の掘削効果は期待できない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、従来の課題を解決するために提供するもので、本発明の第１は、戸建て住宅を可とする既設構造物直下の液状化対策工法において、所定深さに掘削した立て坑内に削孔機を据え付け、当該削孔機のスイベルに削孔ビットを有する連結可能な所定長さに設定した先頭のロッド本体を装着し、削孔機を前進させて立て坑側壁から既設構造物の直下に向けると共に、削孔用ロッド本体の貫通孔に水又はエアーを圧送しながら水平方向に削孔していき、当該ロッド本体の長さ分を削孔した後、さらに必要長さ分だけ後続する所定長さの連結ロッドを順次に接続して、構造物直下の全長まで削孔した状態で停止し、削孔機のスイベルに装着してある連結ロッドの端末を一旦取り外し、
ロッド本体の噴射ノズルと逆止弁の間に位置する貫通孔を遮断するための遮断弁用のスチールボールを連結ロッドの端末から貫通孔に挿入した後、連結ロッドの端末を再度スイベルに装着し、当該スイベルにグラウト注入口を通じて貫通孔に圧送し、ロッド本体に前後方向に傾斜する複数の噴射孔から削孔周辺地盤にグラウトを噴射し、
削孔機を後退させて連結ロッドを順次にスイベルに脱着して引き抜きながらグラウトを削孔周辺地盤に充填していき、先頭のロッド本体をスイベルからの脱着を繰り返して削孔周辺地盤に円柱の改良体を成型するとともに高圧噴射で改良体周辺の地盤も圧密し、砂の飽和度を低下させるようにしたものである。
【０００９】
本発明の第２は、第１の発明に係る戸建て住宅を可とする既設構造物直下の液状化対策装置において、軸心に沿って貫通孔を有する削孔用のロッド本体の先端部に削孔ビットを設けると共に、後端部に後続する連結ロッドを接続する接続部を設け、当該ロッド本体の連結部の近くに軸心上を通ってロッド本体の前後方向に所定角度で傾斜する複数の噴射孔を設け、削孔ビットの近くに圧縮バネとスチールボールからなる貫通孔の逆止弁を設け、さらに、前記噴ノズルと逆止弁の間にグラウト注入時に貫通孔を遮断するスチールボールの掛止部を形成したものである。
【００１０】
本発明の第３は、第１の発明に係る戸建て住宅を可とする既設構造物直下の液状化対策装置において、噴射孔をロッド本体の円周方向に３等分して３方向に設けたものである。
【００１１】
本発明の第４は、第１の発明に係る戸建て住宅を可とする既設構造物直下の液状化対策装置において、噴射孔をロッド本体の円周方向に４等分して４方向に設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記の構成であるから、次のような効果がある。
第１に、削孔ビット有する先頭のロッド本体及び後続の連結ロッドで立て坑から既設住宅の直下に向かって目的の長さに削孔を終了した後、削孔用ロッド本体に、その軸心を通って前後に所定角度で傾斜する噴射孔を少なくとも前後に傾斜して上下２方向又は３方向又は４方向に傾斜して設けてあるから、ロッド本体及び連結ロッドを含めてロッド全体を回転させながら引き抜き方向に後退しながら削孔周辺地盤にグラウトを噴射し、削孔機を後退させて連結ロッドを順次にスイベルに脱着して引き抜きながらグラウトを削孔内に充填していき、先頭のロッド本体をスイベルからの脱着を繰り返して削孔周辺地盤に円柱の改良体を成型するとともに高圧噴射で改良体周辺の地盤も圧密し、砂の飽和度を低下させる効果を合わせた地盤改良を行うことができる。
第２に、既設の住宅に居住したままでその住宅直下に改良体に成形施工ができる。第３に、施工する住宅と隣地とのスペースが狭くとも１．５ｍ程度の空き地があれば、削孔及び改良体の施工に必要な設備類は、トラックに車載して狭いスペースを有効に活用することができる。第４に、削孔ロッド及び後続する連結ロッドを所定長さに分割することによって大きな施工ヤードを必要としなくても施工できる。第５に、既設の地下埋設物に影響を与えないで施工できる。第６に、沈下修正工事にプラスされるので、対策工事費は安価な工法でよくなる。第７に、戸建て住宅が密集する住宅地内での施工のため、低騒音・低振動で施工できる。第８に、本発明に係る施工には、薬剤を使用しないため、環境に悪影響を与えること無く施工できる。第９に、第８と同様に薬剤を使用しないので、近隣住宅に影響を及ぼすことが無い施工ができる。
そして、上記の施工上の効果を有すると共に、既設住宅の直下の液状化対策工法の確立を目標として、本発明工法の施工が行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る既設構造物直下の液状化対策工法に用いる削孔ロッド機構の一部を示す縦断正面図である。
【図２】図１の削孔部の先頭に位置する削孔ビット付きロッド本体の縦断正面図である。
【図３】図２のロッド本体に後続する連結ロッドの縦断正面図である。
【図４】ロッド本体に傾斜噴射ノズルを３方向に設けた縦断面の模式図である。
【図５】図４の５−５線に沿う断面図である。
【図６】ロッド本体に傾斜噴射ノズルを４方向に設けた縦断面の模式図である。
【図７】図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】既設構造物直下の改良体による液状化対策工程の説明図である。
【図９】図８の状態において改良体を成形する工程の説明図である。
【図１０】図９の平面を示す説明図である。
【図１１】液状化対策工事に使用する機器を地上に配置した場合の説明図である。
【図１２】図９の改良体の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記発明の構成において、実施形態を示すと、次のとおりになる。すなわち、戸建て住宅の近傍の空き地を所定深さに掘削して立て坑を造成し、その立て坑内に削孔機を据え付け、当該削孔機に先端に削孔ビットを有するロッド本体を装着して立て坑側壁から既設構造物の下方に向けて削孔を開始し、必要に応じて後続のロッドを連結しながら既設構造物の直下の全域に渡って削孔する。その削孔ときには、削孔ロッドの基部から先端部に向かって高圧水又は高圧エアーを圧送することによって、削孔ビット近傍の貫通孔に設けた逆止弁を開通させ、削孔滓が貫通孔常時は閉止して貫通孔内に入り込むのを防止する。
【００１５】
そして、目的の長さまで削孔をしたら、そこで削孔を停止する。次に、削孔機のスイベルの駆動軸に接続している最後尾に位置する連結ロッドの基端を一旦取り外して遮断弁用スチールボールを貫通孔に挿入してから該最後尾の連結ロッドをスイベルの駆動軸に連結する。
【００１６】
この状態で、グラウトをスイベルの注入口から貫通孔に圧送することによって、スチールボールが傾斜噴射孔と貫通孔の逆止弁との間に位置する段付きのボール掛止部に掛止してグラウトがロッド本体の先端部側に流出するのが遮断され、該グラウトは傾斜噴射ノズルから削孔周辺地盤に噴射する。このとき、削孔ロッド全体は削孔機によって回転しながら後退するが、複数の噴射ノズルが前後方向に傾斜しているから、その噴射ノズルから削孔内に万遍なく噴射して均一に充填される。
【００１７】
そして、後続ロッド１本分後退するごとに削孔ロッドの駆動とグラウトの注入を停止して削孔側の駆動軸から連結ロッドの接続を外してまた最後尾の連結ロッドを該駆動軸に連結してグラウトの噴射作業を繰り返し、最後に先頭のロッド本体を削孔から抜いて１工程とする。そして削孔周辺地盤に充填したグラウトが硬化することによって改良体が成形される。
【００１８】
そして、住宅の幅方向に上記の削孔及び該削孔周辺地盤へのグラウトの充填作業の工程を繰り返して既設構造物直下の全域に改良体を形成することによって一連の液状化対策が施される。
【実施例】
【００１９】
図面において、１は削孔用ロッド本体であり、軸心Ｃに沿って貫通孔３を設けて筒形とし、先端部に削孔ビット２が固着され、後端部に後続ロッドを連結するための雌ねじ式の接続部４が設けられている。５はロッド本体１の略中間位置に設けたグラウトを貫通孔３の途中に設けた遮断弁を形成するスチールボールであり、貫通孔３の段付き掛止部１４′に掛止するようになっている。当該ロッド本体１は所定長さ（図示例は約１．０ｍ）に設定してある。当該スチールボール５は削孔時にあっては貫通孔３から抜き取ってある。
【００２０】
６はグラウトの遮断弁となるボール掛止部１４′より後端部寄りに設けた傾斜噴射ノズルであり、図１・図２にあっては、軸心Ｃを通って前後方向に所定角度（図示例で５°）に傾斜して２方向に設けてある。また、図４・図５にあっては、傾斜噴射ノズル６を３等分して３方向に設けてある。図６・図７にあっては、傾斜噴射ノズル６を４等分して４方向に設けてあるものを示し、前後２方向に傾斜する噴射ノズル６を所定の距離ｌ（例えば５ｃｍ程度）をあけて軸線Ｃを直交する状態で一対設けてある。
【００２１】
７は遮断弁のボール掛止部と削孔ビット寄りに設けた逆止弁であり、圧縮バネ７１とスチールボール７２とで構成され、常時は掛止凹部８に収めた圧縮バネ７１の伸張でスチールボール７２を掛止部８′に押圧して貫通孔３を閉止状態にしてある。
上記のロッド本体１は、その長さが約１．０ｍに設定されて組み付け部材１１〜１４の結合から成っている。すなわち、先頭孔削孔ビット部材１１の後部に逆止弁用圧縮バネ７１の掛止凹部８を有する受け部材１２の前部を接続し、その後部に逆止弁用ボール７２の掛止凹部８′を有する支受部材１３の前部を接続し、その後部に傾斜噴射ノズル６付き部材１４の前部を接続すると共に、その前部内空に遮断弁用ボール５の掛止部材１４′を装入してある。
【００２２】
９（９′・９″〜９ｎ）は削孔用ロッド本体１に接続する貫通孔付きの後続の連結ロッドであり、その先端の雄ねじ式接続部１０がロッド本体１の雌ねじ式の接続部４に接続するようになっている。また、その連結ロッドの長さは本体ロッド１と略同じ長さに設定するものとする。１１は前位の連結ロッドに、さらに後続の連結ロッドを接続するための雌ねじ式の後端接続部である。
【００２３】
１２は立て坑Ｈ内に配置して削孔ロッド本体１及び連結ロッド９・９′・９″〜９nを順次に接続して水平方向に削孔するための削孔機、１３は削孔機用の油圧ポンプの操作盤、１４は削孔機を駆動させるための油圧ポンプ、１５はコンプレッサ、１６は発電機、１７はグラウトポンプ、１８はグラウトミキサー、１９はグラウトコントローラ、２０はセメント、２１は水槽、２２は既設構造物（図示例は住宅）を示す。
【００２４】
「具体的な施工例」
（１）液状化対策に必要な戸建て住宅２２の近くの空き地を縦＝２．２ｍ、深さ＝２．０ｍ、横＝既設の住宅幅に掘削して立て坑Ｈを形成する。
（２）立て坑Ｈの中に削孔機１２を据え付けると共に、その油圧ポンプの操作盤１３を配置する。そして、立て坑周辺の地盤Ｇには削孔機１２を駆動させるための油圧ポンプ１４、コンプレッサ１５、発電機１６、グラウトポンプ１７、グラウトミキサー１８、グラウトコントローラ１９、セメント２０、水槽２１を配置する。
（３）削孔機１２の前進によって、削孔ビット２付きロッド本体１を装着して立て坑側壁Ｈ′から既設住宅２２の直下に向けて削孔ｈを開始し、１回の削孔長さは、削孔ロッド１本分とし、削孔機１の移動量は削孔ロッド１本より少し長く設定してある。そして、必要に応じて後続のロッド９（９′・９′〜９ｎ）を連結しながら既設住宅２２の直下の全域に渡って削孔する。この削の際には、削孔ロッドの貫通孔３に高圧水又は高圧エアーを送って逆止弁７を開通してロッド先端に流出させることにより、削孔滓が貫通孔３内に入り込むのを防止する。このときは、遮断弁といてのスチールボール５を貫通孔３から抜き取ってある。
（４）削孔工程が終了した後、削孔機１２を後退させて最後尾の削孔ロッド９ｎの基端部を削孔機側のスイベルＳの駆動軸Ｓ′から一旦取り外し、該ロッド基端部から貫通孔３に遮断弁用のスチールボール５を挿入して、再度ロッド基端部をスイベルの駆動Ｓ′に装着する。
（５）そして、地上において、セメントを水で混練したグラウトをスイベルの注入口Ｓ１から貫通孔３に圧送すると、該スチールボール５が傾斜噴射ノズル６の前方で、且つ逆止弁７より手前位置の掛止部１４′に形成して停止する。
（６）この状態において、高圧のグラウトは複数の傾斜噴射ノズル６からロッド外部に噴射されて削孔内に充&#22625;される。でロッド本体１に高圧でセメント２０を水槽２１で溶いて作成したグラウトをスイベルＳの注入口Ｓ１に注入する。
（７）ロッド本体１へのグラウトの高圧注入によって遮断弁のスチールボール５によって開閉弁機構７・８で先端寄りの貫通孔が閉止される。
（８）ロッド本体１の貫通孔のグラウトは傾斜噴射孔５から削孔ｈの周辺地盤に均一に且つ満遍なく噴射される。
（９）この状態で削孔用のロッド全体（１・９・９′・９″〜９ｎ）を回転させながらゆっくり後退させる。
（10）連結ロッド１本分後退するごとに連結を外して削孔ｈから引き抜く。
（11）最後に先頭のロッド本体１を削孔から引き抜いて１工程とする。そして、削孔内に充填したグラウトが硬化すると改良体Ｉが成形される。
（12）前記（３）から（11）の工程を既設住宅２２の幅Ｗ方向に向けて繰り返し、該既設住宅２２の直下全域に改良体Ｉを成形する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は既設住宅への適用のほか、店舗、倉庫、体育館等の構造物の液状対策にも適用できる。
【符号の説明】
【００２６】
１…削孔用ロッド本体
２…ロッド本体の先端部に設けた削孔ビット
３…ロッド本体の軸心Ｃを通る貫通孔
４…後端部に設けた後続の連結ロッドの接続部
５…貫通孔の遮断弁用のスチールボール
６…グラウトの傾斜噴射ノズル
７…バネ７１とボール７２からなる貫通孔の逆止弁
８…逆止弁用バネ７１の掛止凹部
８１…逆止弁用ボール７２の掛止部
９（9′・9″〜9ｎ）…削孔用ロッド本体に連結する貫通孔付きの後続の連結ロッド
１０…削孔用ロッド本体の後端接続部に連結するための先端接続部
１１…連結ロッドにさらに後続の連結ロッドを連結するための後端接続部
１２…立て坑内に配置して削孔ロッド本体を装着する削孔機
１３…油圧ポンプの操作盤
１４…削孔機の駆動用油圧ポンプ
１５…コンプレッサ
１６…発電機
１７…グラウトポンプ
１８…グラウトミキサー
１９…グラウトコントローラ
２０…セメント
２１…水槽
２２…既設構造物
【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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