(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化材注入管（２）の下部に複数の切削翼（６）と該切削翼（６）とは別個に設けられ切削液の噴流（Ｇ）を噴出する複数の噴射管（８）とを有するモニター機構（４）を設け、ボーリング装置（１）で上記硬化材注入管（２）を旋回させて地中の目標深度まで穿孔（１２）を形成し、次いで上記噴射管（８）の先端より切削液の噴流（Ｇ）を噴出させ、上記硬化材注入管（２）を旋回駆動しながら引上げることにより、上記噴流（Ｇ）で切削翼（６）の周囲の地盤を切削するとともに、２以上の噴流（Ｇ・Ｇ）を交差・衝突させてその切削範囲を制限し、その切削域（１３）の未硬化パイル（Ｐ）が硬化することにより、地中に基礎構造体（１４）を造成する地盤改良工法であって、
上記切削翼（６）の回転半径（Ｒ）内に上記複数の噴射管（８）を略同一水平面内に設けるとともに、当該噴射管（８）の少なくとも下側に上記切削翼（６）を設け、２以上の噴流（Ｇ・Ｇ）を略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限するようにしたことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
複数の切削翼（６）と該切削翼（６）とは別個に設けられ先端より切削液の噴流（Ｇ）を噴出する複数の噴射管（８）とを備え、２以上の噴流（Ｇ・Ｇ）を交差・衝突させてその切削範囲を制限するように構成したモニター機構であって、
上記切削翼（６）の回転半径（Ｒ）内に上記複数の噴射管（８）を略同一水平面内に設けるとともに、当該噴射管（８）の少なくとも下側に上記切削翼（６）を設け、２以上の噴流（Ｇ・Ｇ）を略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限するように構成したことを特徴とするモニター機構。
【請求項３】
請求項２に記載のモニター機構において、
モニター本体（５）の上部に反力受止部材（１０）を設け、この反力受止部材（１０）により請求項１に記載の穿孔（１２）内で上記噴流（Ｇ・Ｇ）の噴射反力を受け止めるように構成した、ことを特徴とするモニター機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、止水壁や地下連続壁あるいは基礎地盤など、基礎構造体となるべき地中パイルを造成するための地盤改良工法及びそれに適用されるモニター機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の地盤改良工法として、従来より例えば特開平７−２５２８２３号公報に開示されたものが知られている。図６は、その地盤改良工法の模式図である。
この地盤改良工法は、硬化材注入管２の上部にスイベル３を設け、その硬化材注入管２の下部に上下多段の切削翼６を有するモニター機構４を設け、ボーリング装置１で上記硬化材注入管２を旋回させて地中の目標深度まで穿孔１２を形成し、次いで上記切削翼６の先端より硬化材ｇの噴流Ｇを噴出させ、上記硬化材注入管２を旋回駆動しながら引上げることにより、上記噴流Ｇで切削翼６の周囲の地盤を切削するとともに、上下の噴流Ｇ・Ｇを交差・衝突させてその切削範囲を制限し、その切削域１３の未硬化パイルＰが硬化することにより、地中に基礎構造体１４を造成する方法である。
【０００３】
この地盤改良工法によれば、上下の噴流Ｇ・Ｇを交差・衝突させてその切削範囲を制限するので、噴流Ｇの吐出量を少なくして、吐出圧を高めることにより、目的の範囲を短時間で切削でき、硬化材ｇの消費量及び排泥量が大幅に減少する等の利点があるが、なお、下記の点で改良の余地がある。
【０００４】
上記従来技術では、上下の噴流Ｇ・Ｇを交差・衝突させてその切削範囲を制限することから、図６に示すように、切削域１３の下部や上部に円錐台形の未切削部分ができる。また、例えば既存の床構造物の下側を掘削する場合には、上下の噴流Ｇ・Ｇのうち、上側の噴流Ｇが当該床構造物によって遮られるので、切削域１３の上部が無用に拡がることとなる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削域の下部や上部に未切削部分ができたり、切削域の上部が無用に拡がることのない地盤改良工法及びそれに適用されるモニター機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のように構成される。
【０００７】
【０００８】
請求項１に記載した発明は、硬化材注入管２の下部に複数の切削翼６と該切削翼６とは別個に設けられ切削液の噴流Ｇを噴出する複数の噴射管８とを有するモニター機構４を設け、ボーリング装置１で上記硬化材注入管２を旋回させて地中の目標深度まで穿孔１２を形成し、次いで上記噴射管８の先端より切削液の噴流Ｇを噴出させ、上記硬化材注入管２を旋回駆動しながら引上げることにより、上記噴流Ｇで切削翼６の周囲の地盤を切削するとともに、２以上の噴流Ｇ・Ｇを交差・衝突させてその切削範囲を制限し、その切削域１３の未硬化パイルＰが硬化することにより、地中に基礎構造体１４を造成する地盤改良工法であって、上記切削翼６の回転半径Ｒ内に上記複数の噴射管８を略同一水平面内に設けるとともに、当該噴射管８の少なくとも下側に上記切削翼６を設け、２以上の噴流Ｇ・Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、複数の切削翼６と該切削翼（６）とは別個に設けられ先端より切削液の噴流Ｇを噴出する複数の噴射管８とを備え、２以上の噴流Ｇ・Ｇを交差・衝突させてその切削範囲を制限するように構成したモニター機構であって、上記切削翼６の回転半径Ｒ内に上記複数の噴射管８を略同一水平面内に設けるとともに、当該噴射管８の少なくとも下側に上記切削翼６を設け、２以上の噴流Ｇ・Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載のモニター機構において、モニター本体５の上部に反力受止部材１０を設け、この反力受止部材１０により請求項１に記載の穿孔１２内で上記噴流Ｇ・Ｇの噴射反力を受け止めるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用・効果】
請求項１又は２の発明では、複数の噴射管８を略同一水平面内に設けるとともに、２以上の噴流Ｇ・Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限することから、従来例のように切削域１３の下部と上部に円錐台状の未切削部分ができることはなく、既設の床構造物の下側地盤を上記噴流で切削する場合においても、切削域１３の上部が無用に拡がることもなくなる。
【００１２】
請求項５の発明では、モニター機構の上部に反力受止部材１０を設け、この反力受止部材１０により穿孔１２内で上記噴流Ｇ・Ｇの噴射反力を受け止めるように構成したことから、片方へ切削液の噴流Ｇを噴出させながら、硬化材注入管２を旋回駆動しつつ引上げる際に、その旋回中心が切削液の噴流Ｇでずれる虞れがなくなる。これにより、平面視で均等な円形の切削域、ひいては均等な円形の基礎構造体を造成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の参考例に係るモニター機構を示し、図１（Ａ）はそのモニター機構の立面図、図１（Ｂ）はそのモニター機構の平面図である。
【００１４】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、このモニター機構４は、硬化材注入管２の下部に接続されるモニター本体５と、このモニター本体５からそれぞれ回転半径方向へ突設された上側の切削翼６ａ及び下側の切削翼６ｂと、上記モニター本体５の下部に設けられた下部切削ビット１０とを備え、上側の切削翼６ａの先端から切削液として硬化材ｇの噴流Ｇを噴出させるとともに、それらの噴流Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させるように構成されている。
【００１５】
上記硬化材注入管２は二重管ロッドにより構成され、この硬化材注入管２とモニター本体５は、その軸心に沿って形成された図示しない硬化材ジェット通路と、このジェット通路の外側に環状に形成された図示しないエアージェット通路とを備える。また、上側の切削翼６ａの先端部には、硬化材とエアーを噴出する噴射ノズル７が設けられ、隣り合う切削翼６ａから噴出する二つの噴流Ｇ・Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させるることにより、地盤の切削範囲を制限するように構成されている。
【００１６】
各切削翼６ａ・６ｂは、その下面に複数の掘削用ビット９を備え、それらの切削翼６ａ・６ｂを旋回させて、地中の目標深度まで穿孔１２を形成するのに用いられる。また、上記噴射ノズル７には、中心部の硬化材噴射孔とその周囲のエアー噴射孔が形成され、硬化材ｇの噴流Ｇをその周囲の噴射エアＡでガイドさせて飛翔距離を大きくするように構成されている。
【００１７】
なお、図１（Ｃ）は上記モニター機構の変形例を示し、この変形例では、３個の切削翼６ａを略同一水平面内に設け、各切削翼６ａの先端から硬化材の噴流Ｇを噴出させるとともに、三つの噴流Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させるように構成されている。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｄ）は、参考例に係る地盤改良工法の手順を示す模式図であり、図２（ａ）は切削翼による穿孔工程、図２（ｂ）はベントナイト泥水ｗの噴流Ｗによる噴射テスト、図２（ｃ）は造成工程、図２（ｄ）は穴埋め工程をそれぞれ示す。以下、この地盤改良工法を図２（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。
【００１９】
ａ．穿孔工程《図２（ａ）》
穿孔工程では、地上に前記ボーリング装置１を設置し、硬化材注入管２の上端部に接続したスイベル３からベントナイト泥水ｗとエアａを注入し、ボーリング装置１で硬化材注入管２を旋回駆動しながら下降させ、硬化材注入管２の下部に接続したモニター機構４の下部１０からベントナイト泥水ｗとエアａを噴出させ、上記切削翼６ａ・６ｂを旋回させて所定の深さの穿孔１２を形成する。このとき上記ベントナイト泥水Ｗは循環使用する。
【００２０】
ｂ．噴射テスト《図２（ｂ）》
噴射テストでは、上記硬化材注入管２内にスチールボールを投入して、モニター機構４の下部１０の泥水吐出孔を閉止し、硬化材注入管２を旋回しつつ、上記切削翼６ａの先端から切削液として泥水とエアーの噴流Ｗを連続的に噴射させてその周囲の地盤を切削する。このとき、各切削翼６ａの先端から噴出する泥水噴流Ｗを略同一水平面内で交差・衝突させる。この噴射テストが順調なら、スイベル３から注入する泥水ｗを硬化材ｇに切り換えて造成工程に移行する。
【００２１】
ｃ．造成工程《図２（ｃ）》
造成工程では、ボーリング装置１を作動させて硬化材注入管２を旋回駆動しながら引上げることにより、上側の切削翼６ａの先端より高圧で連続的に噴出する硬化材ｇと高圧エアａーの噴流Ｇでその外周域の地盤を切削し、その切削域１３に未硬化パイルＰを造成する。このとき、複数の噴流Ｇが交差・衝突することにより地盤の切削範囲を制限する。ちなみに、硬化材の吐出圧は１０〜１００ＭＰａ、一つのノズルからの吐出量は４０〜３００ｌ／min、圧縮空気の吐出圧は０．６〜３ＭＰａ、吐出量は１．０〜１０．０ｍ3／min、にそれぞれ設定する。
【００２２】
このとき、硬化材ｇの噴流Ｇは、切削翼６ａの長さの分だけ減衰が少なくなり、噴射エアＡでガイドされてより遠くまで飛翔して地盤を大きく切削するとともに、切削翼６ａ・６ｂと噴流Ｇの旋回により硬化材ｇと切削泥とを混練する。これにより大きな未硬化パイルＰを造成することができ、ひいては基礎構造体１３の造成時間を一層短縮できる。
【００２３】
余剰の排泥１５は、噴出する硬化材とエアーとによって押し上げられ、穿孔１２を通って地上に排出される。この排泥１５は、排泥ポンプ１６により取り除かれる。目的範囲の造成を終えたならば、硬化材ｇとエアーａの供給を停止する。
【００２４】
ｄ．穴埋め工程《図２（ｄ）》
穴埋め工程では、硬化材注入管２を地上に引き抜き、管内を清水で洗浄する。その後必要があれば穿孔１２を穴埋めする。そして次の造成地点に移動し、同様の手順で土中に未硬化パイルＰを造成する。この未硬化パイルＰが硬化することにより地中に基礎構造体１４が造成される。
【００２５】
図３は本発明の第１実施形態に係るモニター機構の図１相当図である。
このモニター機構４は、上側及び下側の切削翼６ａ・６ｂと、それらの切削翼６ａ・６ｂの中間に位置し、その切削翼６ａ・６ｂの回転半径Ｒ内にあって、略同一水平面内に設けられた４つの噴射管８を備え、隣り合う２つの噴流Ｇ・Ｇを略同一水平面内で交差・衝突させてその切削範囲を制限するように構成されている。
【００２６】
この実施形態は、切削翼６ａ・６ｂの中間に噴射管８を位置させることにより、上記穿孔工程《図２（ａ）》において、噴射管８に無用の切削負荷がかからないように意図したものである。従って、上記噴射管８の少なくとも下側に切削翼６を設けたものであれば、上記の意図は達成される。なお、その他の点は参考例と同様に構成されている。
【００２７】
図４（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るモニター機構の平面図、図４（Ｂ）はそのモニター機構による造成工程の模式図である。
この実施形態は、上記参考例又は第１実施形態において、モニター本体５の上部に反力受止部材１０を設け、この反力受止部材１０により穿孔１２内で上記噴流Ｇ・Ｇの噴射反力を受け止めるように構成されている。その他の点は参考例又は第１実施形態と同様に構成されている。
【００２８】
上記構成は、片方へ硬化材の噴流Ｇを噴出させながら、硬化材注入管２を旋回駆動しつつ引上げる際に、その旋回中心が噴流Ｇで反対側へずれるのを防止することを意図したものである。これにより、平面視で均等な円形の切削域１３を造成することができる。なお、この実施例では、左右一対の反力受止部材１０・１０を備えるものについて例示したが、これはモニタ機構４の回転バランスを考慮したものであり、少なくとも上記噴流Ｇ・Ｇの噴射反力を受け止めるものが一つあれば足りる。
【００２９】
図５（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るモニター機構の平面図、図４（Ｂ）はそのモニター機構による造成工程の模式図である。
この実施形態は、上記参考例又は第１実施形態において、硬化材注入管２を三重管ロッドで構成し、切削液として高圧水（高圧泥水ｗを含む）を用いることにより、その噴流Ｇで周囲の地盤を切削し、モニター本体５の下部に開口した噴射ノズルより硬化材ｇの噴流Ｇを噴出させて切削泥と混練し、未硬化パイルＰを造成するように構成されている。
【００３０】
本発明に係る地盤改良工法によれば、２つの噴流Ｇを略同一水平面内で交差させることにより、従来、切削域の下部と上部にできる円錐台状の未切削部分を無くし、既設の床構造物の下側地盤を交差噴流で切削する場合においても、切削域の上部が無用に拡がるのを解消することができる。
【００３１】
なお、本発明は、例えば下記のように適宜変更を加えて実施しすることができる。上記の実施形態では、切削液の噴流Ｇの周囲を噴射エアＡでガイドさせるものについて例示したが、例えば単管ロッド又は二重管ロッドの硬化材注入管を用いるとともに、高圧エアの注入を無くして噴射エアＡによるガイドを省いても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例に係るモニター機構を示し、図１（Ａ）はそのモニター機構の立面図、図１（Ｂ）はそのモニター機構の平面図、図１（Ｃ）はそのモニター機構の変形例を示す平面図である。
【図２】  図２（ａ）〜（ｄ）は参考例に係る地盤改良工法の手順を示す模式図である。
【図３】  本発明の第１実施形態に係るモニター機構の図１相当図である。
【図４】  図４（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るモニター機構の平面図、図４（Ｂ）はそのモニター機構による造成工程の模式図である。
【図５】  図５（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るモニター機構の平面図、図５（Ｂ）はそのモニター機構によるによる造成工程の模式図である。
【図６】  従来例に係る地盤改良工法の模式図である。
【符号の説明】
２…硬化材注入管、４…モニター機構、５…モニター本体、６・６ａ・６ｂ…切削翼、７…噴射ノズル、８…噴射管、１３…切削域、１４…基礎構造体、Ｇ…切削液の噴流、ｇ…切削液（硬化材）、ｗ…切削液（泥水）、Ｐ…未硬化パイル。
【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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