(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自在ボーリング可能なマシン（１）を用いて所定の注入材注入領域（２）にボーリングロッド（１１）によって案内掘削孔（４）および分岐掘削孔（５）を削孔する削孔工程と、ボーリングロッド（１１）を移動してボーリングロッド先端（１１ａ）から注入材（６）を注入する注入材注入工程とを備えており、前記案内掘削孔（４）の削孔工程は、前記注入材注入領域外（３）の掘削開始位置（４ａ）から前記注入材注入領域（２）に至るまで（４ｃ）は地表に対して傾斜した案内掘削孔傾斜部分（４Ａ）を削孔する削孔工程と、前記注入材注入領域（２）内では概略水平な案内掘削孔水平部分（４Ｂ）を削孔する削孔工程とを含み、前記分岐掘削孔（５）の削孔工程は、前記ボーリングロッド（１１）を前記案内掘削孔水平部分（４Ｂ）の終点（４Ｅ）から前記注入材注入領域（２）内の最初の分岐点（Ｙ１）まで引き抜き、案内掘削孔（４Ｂ）に対し所定角度をなし且つ概略水平方向の第１の分岐掘削孔（５１）を削孔する工程と、ボーリングロッド（１１）を該第１の分岐掘削孔（５１）から次の分岐点（Ｙ２）まで引き抜き、第１の分岐掘削孔（５１）と同様に第２の分岐掘削孔（５２）を削孔する工程と、該第２の分岐掘削孔（５２）の削孔工程と同様の工程を繰り返すことにより所定数の分岐掘削孔（５３〜５６）を削孔する工程とを含み、前記注入材注入工程では、ボーリングロッド（１１）により、前記案内掘削孔水平部分（４Ｂ）の終点（４Ｅ）、並びに前記分岐掘削孔（５１〜５６）の少なくとも前記分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）および終点（５１Ｅ〜５６Ｅ）において、注入材（６）を部分的に重合する球状体として注入することを特徴とする堀削工法。
【請求項２】
前記案内掘削孔の水平部分及び／又は分岐掘削孔が分岐する分岐点に固化材を注入する工程を有している請求項１記載の掘削工法。
【請求項３】
固化した注入薬液やゲル状となった注入薬液を溶解する溶解材料溶液を、ボーリングロッド先端に供給する工程を有する請求項１、２の何れか１項記載の掘削工法。
【請求項４】
注入薬液を溶解する前記溶解材料を中和する中和材をボーリングロッドの先端に供給する工程を有する請求項３記載の掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば砂地盤その他の液状化現象を起こすような軟弱地盤を改良し、薬物や劇・毒物に汚染された土壌を無害化するために、土壌改良材又は土壌を無害化するための薬液（本明細書では、土壌改良材及び土壌を無害化するための薬液を総称して「注入材」と記載する）を土壌に注入する掘削工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の掘削工法としては、例えば図６及び図７で示す様に、地上ＧＬに設置した縦穴式掘削機１１０によって所定の注入材注入領域２に複数本の縦孔Ｖ１０を掘削し、該複数本の掘削した縦孔Ｖ１０に注入材６を注入していくもの（鉛直掘削工法）が存在する。
【０００３】
しかし、この鉛直掘削工法では、縦孔Ｖ１０を掘削する毎に縦孔式掘削機１１０を移動しなくてはならない。そのため、掘削工法を施工するべき領域が広範囲に亘る場合には、作業が非常に煩雑であり、且つ、多大な労力を費やさなければならなかった。
更に、地上ＧＬ側から縦孔Ｖ１０を掘削して注入材６を注入するため、構造物下方に存在する領域については、構造物の存在により、図６、図７で示す鉛直掘削工法の施工は不可能であった。
【０００４】
注入材を土壌に注入するその他の従来技術としては、図４及び図５で示すように、縦穴１０を掘削し、該縦穴１０に掘削機１００を設置し、縦穴１０の壁面１０ａから所定の注入材注入領域２の上下左右方向に複数の横孔Ｈ１、Ｈ２を掘削し、該掘削した横孔Ｈ１、Ｈ２に注入材６を注入する水平掘削工法がある。
しかし、この様な水平掘削工法では、掘削機１００を設置するため、縦穴１０が非常に大きくなってしまう。又、注入材注入用の横孔の数だけ掘削機１００を横方向に移動しなくてはならず、掘削機１００移動作業に多大な労力が必要となる。
更に、１回の注入量が多く、上下方向に複数段の掘削孔列を削孔しなければならない場合は、段数を進めて下方の領域を削孔する毎に、縦穴１０を更に深く掘り下げなければならない。図５で示す場合、Ｈ１、Ｈ２の２段の横孔を掘削するために、縦穴１０の底部をレベル１０ｂからレベル１０ｃに掘り下げなければならない。そのため、作業工数が多くなり、コストの高騰という問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、削孔するたび毎に掘削機を移動する必要がなく、且つ、地盤中の注入材注入領域の地上側に建造物が存在しても施工が可能な掘削工法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の掘削工法では、自在ボーリング可能なマシン（１）を用いて所定の注入材注入領域（２）にボーリングロッド（１１）によって案内掘削孔（４）および分岐掘削孔（５）を削孔する削孔工程と、ボーリングロッド（１１）を移動してボーリングロッド先端（１１ａ）から注入材（６）を注入する注入材注入工程とを備えており、前記案内掘削孔（４）の削孔工程は、前記注入材注入領域外（３）の掘削開始位置（４ａ）から前記注入材注入領域（２）に至るまで（４ｃ）は地表に対して傾斜した案内掘削孔傾斜部分（４Ａ）を削孔する削孔工程と、前記注入材注入領域（２）内では概略水平な案内掘削孔水平部分（４Ｂ）を削孔する削孔工程とを含み、前記分岐掘削孔（５）の削孔工程は、前記ボーリングロッド（１１）を前記案内掘削孔水平部分（４Ｂ）の終点（４Ｅ）から前記注入材注入領域（２）内の最初の分岐点（Ｙ１）まで引き抜き、案内掘削孔（４Ｂ）に対し所定角度をなし且つ概略水平方向の第１の分岐掘削孔（５１）を削孔する工程と、ボーリングロッド（１１）を該第１の分岐掘削孔（５１）から次の分岐点（Ｙ２）まで引き抜き、第１の分岐掘削孔（５１）と同様に第２の分岐掘削孔（５２）を削孔する工程と、該第２の分岐掘削孔（５２）の削孔工程と同様の工程を繰り返すことにより所定数の分岐掘削孔（５３〜５６）を削孔する工程とを含み、前記注入材注入工程では、ボーリングロッド（１１）により、前記案内掘削孔水平部分（４Ｂ）の終点（４Ｅ）、並びに前記分岐掘削孔（５１〜５６）の少なくとも前記分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）および終点（５１Ｅ〜５６Ｅ）において、注入材（６）を部分的に重合する球状体として注入する。
【０００８】
ここで、前記案内掘削孔（４）から分岐掘削孔（５１〜５５）を分岐させる際には、案内掘削孔（４）に対して４５度の方向に各分岐掘削孔（５１〜５５、８１〜８５）を削孔していくのが好ましい。
【０００９】
係る構成を具備する本発明によれば、自在ボーリング可能なマシンを使用して、所謂「曲がりボーリング」（１）を行うので、施工しようとする領域（掘削工法施工予定領域、以降「注入材注入領域」と略記する）（２）の水平方向外側領域（３）の所定の位置に自在ボーリング可能なマシンを設置して、所謂「曲がりボーリング」を行うことが出来る。
そのため、注入材注入領域（２）直上に建造物（９）が存在しても、当該建造物（９）に影響を与えない様な注入材注入領域外（３）の位置（削孔開始位置）（６）に自在ボーリング可能なマシンを設置して、施工することが出来る。
【００１０】
また本発明によれば、注入材注入領域（２）の水平方向外側領域（３）の所定の位置に自在ボーリング可能なマシン（１）を設置したまま、１本の掘削孔（４、４Ｂ）を削孔するのみで、広範な注入材注入領域（２）全般に施工することが出来るので、自在ボーリング可能なマシンは移動しなくても良い。
【００１１】
本発明の掘削工法では、前記ボーリングロッド（１１）を前記掘削孔（４、４Ｂ）から完全に抜き出さずに、前記注入材注入領域（２）内の分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）でボーリングロッド（１１）の引出しを中断し、前記分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）から前記注入材注入領域（２）内に分岐掘削孔（５１〜５５）を別途削孔する様に構成されている。従って、複数の掘削孔に沿って広範囲の地盤に注入材を注入する場合でも、複数の掘削孔を最初から掘削する必要は無く、前記分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）以降の領域（分岐掘削孔５１〜５５に対応する領域）のみを掘削すれば良い。
従って、注入材を注入するための削孔作業の労力が低減される。
【００１２】
また、地上側から前記注入材注入領域（２）までの掘削孔（４）は１本で済むので、注入材注入用の掘削孔を削孔するたび毎に自在ボーリング可能なマシンを移動する必要が無い。
【００１３】
本発明において、前記案内掘削孔（４）の水平部分（４Ｂ）及び／又は分岐掘削孔（５１〜５５）が分岐する分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）に固化材を注入する工程を有しているのが好ましい（請求項２）。
【００１４】
水平部分（４Ｂ）や分岐点（Ｙ１〜Ｙ５）の様に崩落する可能性が存在する箇所の土壌を強化し、崩落を未然に防止して、掘削のし直しという事態を回避するためである。
【００１５】
また本発明において、固化した注入薬液やゲル状となった注入薬液を溶解する溶解材料溶液（例えば５％程度の水酸化ナトリウム溶液）を、ボーリングロッド先端（における先端ツール）に供給する工程を有することが好ましい（請求項３）。
【００１６】
係る工程を有する本発明によれば、実験等により予め得られている浸漬時間（例えば数時間程度）だけ、ボーリングロッド先端（の先端ツール）を前記溶解材料溶液（５％程度の水酸化ナトリウム溶液）に浸漬することが出来るので、ボーリングロッド（の先端ツール内）に設けられた切換バルブ（図示せず）や注入薬液噴射口（図示せず）に蓄積した（固化した或いはゲル状の）注入薬液が溶解し、注入溶液が固化し、或いはゲル状となった場合における各種不都合（例えば、前記切換バルブの作動不良や、注入薬液噴射孔の閉塞）の可能性を未然に防止することが出来る。
【００１７】
上述した様に、溶解材料溶液をボーリングロッド先端に供給する工程を有する場合には、注入薬液を溶解する前記溶解材料を中和する中和材（溶解材料が水酸化ナトリウムであれば、硫酸その他の酸）をボーリングロッドの先端（における先端ツール）に供給する工程を有することが好ましい（請求項４）。
【００１８】
かかる中和材は、ボーリングロッド１１の先端ツールから排出される際に、当該先端ツールに残存した前記溶解材料或いはその溶液と中和反応する。
これにより、前記溶解材料或いはその溶液により、前記先端ツールの腐食が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１−図３を参照して、本発明の１実施形態について説明する。
図１、図３は共に、本発明の１実施形態における分岐掘削孔群を示しており、図１は地上側に近いレベルにおける分岐掘削孔群、図３は深度が深いレベルにおける分岐掘削孔群を示している。
また、図２は図１及び図３で示す分岐掘削孔群の深度レベルを表示している。
【００２０】
図１及び図２において、所定の注入材注入領域外３の地上ＧＬに自在ボーリング可能なマシン１を設置し、該自在ボーリング可能なマシン１のボーリングロッド１１によって掘削開始位置４ａから所定の注入材注入領域２に向かって案内掘削孔４の一部である案内掘削孔傾斜部分（請求項２では「斜めの掘削孔」と記載）４Ａを削孔する。
案内掘削孔４を削孔していく過程において、前記注入材注入領域２に至るまでに存在する所定の位置４ｃに至った後ボーリングロッド先端１１ａの向きを水平方向に変える。
ボーリングロッド先端１１ａの向きを水平方向に変えた後、更に案内掘削孔４の案内掘削孔水平部分４Ｂを前記所定の注入材注入領域２の終了位置２Ｅ近傍まで削孔する。
【００２１】
ここで、前記案内掘削孔水平部分４Ｂにおいて終点を４Ｅとして、該案内掘削孔の終点４Ｅも含み、前記所定の注入材注入領域２を図示の例では６等分するような分岐点Ｙ１〜Ｙ５が予め設けられている。
なお、６等分としたのはあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２２】
前記案内掘削孔の終点４Ｅまで削孔した後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点のＹ１まで引き抜く。
ボーリングロッドの先端１１ａを引き抜いた後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記案内掘削孔水平部分４Ｂに対して図示では右側４５度方向に振り、前記案内掘削孔４の終点４Ｅに平行な位置（分岐掘削孔の終点）５１Ｅまで分岐掘削孔５１を削孔する。
【００２３】
分岐掘削孔の終点５１Ｅまで分岐掘削孔５１を削孔した後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点Ｙ1経由でＹ２まで引き抜く。
ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点Ｙ２まで引き抜いた後、ボーリングロッドの先端１１ａを案内掘削孔水平部分４Ｂに対して右側４５度方向に振り、前記案内掘削孔４の終点４Ｅに平行な位置（分岐掘削孔の終点）５２Ｅまで分岐掘削孔５２を削孔する。
【００２４】
分岐掘削孔の終点５２Ｅまで分岐掘削孔５２を削孔した後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点Ｙ２経由でＹ３まで引き抜く。
以降は、前述と同じ方法で最終的に図示では分岐掘削孔５５までを削孔する。
【００２５】
全ての分岐掘削孔５１〜５５を削孔した後、再度、前記ボーリングロッドの先端１１ａを前記案内掘削孔の終点４Ｅまで挿入し、４Ｅ点で注入材６を注入材注入領域２に注入する。
注入材６を注入後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点のＹ１まで引き抜く。
【００２６】
ボーリングロッドの先端１１ａをＹ１まで引き抜いた後、ボーリングロッドの先端１１ａを再度前記分岐掘削孔５１の終点５１Ｅまで挿入して、終点５１Ｅにおいて、注入材６を注入する。
注入材６を注入後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点Ｙ１まで引き抜き、Ｙ１点において注入材６を注入する。
注入材６を注入後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点のＹ２まで引き抜く。
【００２７】
ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点のＹ２まで引き抜いた後、ボーリングロッドの先端１１ａを再度前記分岐掘削孔５２の終点５２Ｅまで挿入して、終点５２Ｅにおいて、注入材６を注入する。
注入材６を注入後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点Ｙ２まで引き抜き抜く間に５２Ｅ点とＹ２点の中間５２Ｍにおいて注入材６を注入する。
その後、ボーリングロッドの先端１１ａをＹ２点まで引き抜き、Ｙ２点において注入材６を注入する。
【００２８】
Ｙ２点において注入材６を注入後、ボーリングロッドの先端１１ａを前記分岐点のＹ３まで引き抜く。以降、上述同様に順に５３Ｅ、５３Ｍ、Ｙ３、５４Ｅ、５４Ｍ、Ｙ４、５５Ｅと注入し、最後の５５Ｍ点で注入を完了する。
【００２９】
尚、４６Ｅ点は、分岐掘削孔４５を削孔した後に分岐点Ｙ５、又は、別途設けた図示しない分岐点から、図示しない分岐掘削孔を削孔して注入することも可能である。
【００３０】
図１を参照して説明した内容は、図２において、地上側に近いレベルの分岐掘削孔群を説明するものである。
一方、図３で説明する分岐掘削孔群は、深度が深いレベル（図２では掘削孔７Ｂで示すレベル）で施工されるものである。
【００３１】
次に、図２および図３を用いて、図１で示す分岐掘削孔群よりも深い深度レベルにて行われる掘削工法或いは分岐削孔群を説明する。
【００３２】
図２において、掘削孔４の位置４ｃから前記掘削孔傾斜部分４Ａと同じ傾斜角度を保ったまま、第２の所定の曲げ位置４ｄまで前記ボーリングロッドの先端１１ａにより削孔を続け、新たな案内掘削孔７を削孔する。
【００３３】
該新たな案内掘削孔７は第２の所定の曲げ位置４ｄ点において、ボーリングロッドの先端１１ａの向きを水平に変えることにより新たな案内掘削孔水平部分７Ｂを形成しつつ前記所定の注入材注入領域２の終了位置２Ｅ近傍において新たな案内孔７の削孔を終了（７Ｅ）する。
【００３４】
図３は、２段目の分岐掘削孔群、すなわち図２の掘削孔７Ｂと同一深度レベルで削孔される分岐削孔群の平面図を示すものである。
図２に示す状態から、新たな分岐点Ｚ１〜Ｚ５、新たな分岐掘削孔８１〜８５、及び、注入材注入開始個所８１Ｅ〜８５Ｅ等、符号の数値を増やしている。その他の施工の順序は図１で示す地上側に近いレベルの場合と同じであるので、説明を省略する。
【００３５】
図１−図３で説明した実施形態によれば、自在ボーリング可能なマシン１を、施工しようとする領域（注入材注入領域）２の水平方向外側の領域３の所定の位置１箇所に設置したまま、１本の掘削孔４、４Ｂを削孔するのみである。従って、自在ボーリング可能なマシン１を移動しなくても良い。
【００３６】
また、注入材注入領域２の直上に建造物９が存在しても、当該建造物９に影響を与えない様な注入材注入領域外３の位置（削孔開始位置）４ａに曲がりボーリング１を設置して施行が出来る。
【００３７】
さらに、削孔開始位置４ａから注入材注入領域２に至る掘削孔（の領域）４が１本で済むので、削孔工数が大幅に削減出来る。
【００３８】
そして、分岐削孔は分岐点Ｙ１〜Ｙ５、Ｚ１〜Ｚ５以降の掘削のみで形成されるので、工数が大幅に削減出来、工期及びコストの大幅削減が可能である。
【００３９】
明確に図示はされていないが、図示の実施形態では、案内掘削孔４の水平部分４Ｂにおいて、分岐掘削孔５１〜５５が分岐する分岐点Ｙ１〜Ｙ５には、固化材が注入される。分岐点Ｙ１〜Ｙ５の崩落を防止するためである。
また、水平部分４Ｂが掘削される領域の地盤にも固化材が注入されて、当該水平部分４Ｂの崩落が防止される。
【００４０】
水平部分４Ｂや分岐点Ｙ１〜Ｙ５が崩落すると、崩落箇所から先の領域（地上から遠い側の領域）を新たに掘削しなければならず、掘削工程におけるコストを減少するという本発明の作用効果が充分に発揮できなくなる。
これに対して、水平部分４Ｂや分岐点Ｙ１〜Ｙ５に固化材を注入することにより、崩落する可能性が存在する箇所の土壌を強化して崩落を未然に防止し、以って、掘削のし直しという事態を回避することが出来るのである。
【００４１】
上述した様に、図示の実施形態において、分岐掘削孔５１〜５５を順次削孔しつつ、薬液を注入している。明確には図示されてはいないが、具体的には、ボーリングロッド１１の先端１１Ａを構成する先端ツールから削孔用高圧水を噴射しつつ、先端ツール側面の薬液注入口から薬液を注入するのである。そして、削孔用高圧水を噴射するのか注入薬液を噴射するのかは、先端ツール内の切換バルブを切替えることにより調節される。
ここで、注入薬液は固結するので、前記切換バルブや注入薬液噴射口に微量ずつゲル状となって蓄積され、最終的には、前記切換バルブが作動不能となり、注入薬液噴出口が閉塞されてしまう可能性が存在する。
【００４２】
これに対して図示の実施形態では、例えば削孔工程の際や、薬液注入作業終了の時点で、ゲル状の注入薬液を溶解する作用を奏する溶解材料、例えば５％程度の水酸化ナトリウム溶液を、ボーリングロッド先端１１ａにおける先端ツールに供給する。
そして、実験等により予め得られている浸漬時間（例えば数時間程度）だけ、ボーリングロッド先端１１ａの先端ツールを、溶解材料溶液（５％程度の水酸化ナトリウム溶液）に浸漬する。
【００４３】
これにより、ボーリングロッド１１の先端ツール内の切換バルブ（図示せず）や注入薬液噴射口（図示せず）に蓄積したゲル状の注入薬液が溶解し、前記切換バルブの作動不良や、注入薬液噴射孔の閉塞の可能性を未然に防止することが出来る。
【００４４】
さらに図示の実施形態では、明確には図示されていないが、上述の注入薬液の溶解で用いられる溶解材料或いはその溶液を中和するべく、中和材（溶解材料が水酸化ナトリウムであれば、硫酸その他の酸）をボーリングロッド１１の先端ツールに供給する。かかる中和材は、ボーリングロッド１１の先端ツールから排出される際に、当該先端ツールに残存した前記溶解材料或いはその溶液と中和反応する。
これにより、前記溶解材料或いはその溶液により、前記先端ツールが腐食してしまう、という事態が回避される。
【００４５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態ではボーリングロッド１１を引き戻しつつ（引き抜きつつ）注入材を注入しているが、さらに削孔を行い、削孔と注入材の注入とを繰り返して、所定の注入範囲について注入材を注入する様に構成することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以下に本発明の効果を列挙する。
（１）  自在ボーリング可能なマシンを施工しようとする領域（注入材注入領域）より外の所定の位置１箇所に設置したまま、１本の案内掘削孔を削孔するのみであるので、自在ボーリング可能なマシンは移動しなくても良い。
（２）  注入材注入領域直上に建造物が存在しても、当該建造物に影響を与えない様な注入材注入領域外の位置（削孔開始位置）に曲がりボーリングを設置して施行が出来る。即ち、従来の鉛直方向掘削工法では不可能であった施行個所にも施行が可能となる。
（３）  案内掘削孔が１本で済むので工数が大幅に削減出来る。
（４）  工期とコストの大幅削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における地上に近い深度レベルの平面図。
【図２】本発明の実施形態の縦断面図。
【図３】本発明の実施形態における深度が深いレベルの平面図。
【図４】従来技術である注入材水平掘削工法の平面図。
【図５】従来技術である注入材水平掘削工法の縦断面図。
【図６】従来技術である注入材鉛直掘削工法の平面図。
【図７】従来技術である注入材鉛直掘削工法の縦断面図。
【符号の説明】
１・・・自在ボーリング可能なマシン
２・・・注入材注入領域
３・・・注入材注入領域外
４・・・案内掘削孔
４Ａ・・・案内掘削孔傾斜部分
４Ｂ・・・案内掘削孔水平部分
５１〜５５・・・分岐掘削孔
６・・・注入材
７・・・新たな案内掘削孔
８１〜８５・・・新たな分岐掘削孔
１１・・・ボーリングロッド
ＧＬ・・・地上
【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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