(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が外管及びその内側に配置された内管から成る二重管として構成されている複数管を用いて同時に曲がりボーリングを行い、曲線部分を有するガイド孔を複数本先行削孔する曲がり先行削孔工程と、該曲がり先行削孔工程で使用した掘削用モニタを取り外すために内管を地上に引抜く内管引抜き工程と、ガイド孔にシールグラウトを注入して充填するシールグラウト工程と、前記掘削用モニタに換えて内管先端部にスリーブ管および薬液注入手段を装着して前記ガイド孔に挿入するスリーブ管挿入工程と、前記外管を地上に引き抜く外管引抜き工程と、シールグラウトで防護された前記ガイド孔から施工するべき地盤に注入材を注入して改良する注入材注入工程、とを含むことを特徴とする薬液注入工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液状化対策のために施工される薬液注入工法であって、所謂「曲がりボーリング」により施工される薬液注入工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図１に示す様に、建物Ｂの地下等の地中の液状化軟弱地盤Ｇを改良するためには、垂直ボーリングでなく、所謂「曲がりボーリング」により、図１中符号Ｌで示す様な複数の湾曲した掘削孔を掘削しなければならない場合が多い。
そして、この様な曲がりボーリングは公知である。
【０００３】
しかし、従来の曲がりボーリングでは、施工するべき地盤が軟弱であるため、先行削孔されたガイド孔が崩落して、薬液注入のための内管挿入、その他の操作ができなくなる、という不都合があった。
また、ボーリング孔を１本ずつ削孔して掘削改良するので、改良するべき軟弱地盤が広範囲に亘っており、複数の掘削孔を曲がりボーリングにより掘削しなければならない場合には、地盤改良工事の工期が非常に長期間となってしまう、という問題点がある。
【０００４】
【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、先行削孔のガイド孔の崩落を防止して薬液注入を確実に行うことができ、しかも、地盤改良の工期を短縮させることができる薬液注入工法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の薬液注入工法は、各々が外管及びその内側に配置された内管から成る二重管として構成されている複数管を用いて同時に曲がりボーリングを行い、曲線部分を有するガイド孔を複数本先行削孔する曲がり先行削孔工程と、該曲がり先行削孔工程で使用した掘削用モニタを取り外すために内管を地上に引抜く内管引抜き工程と、ガイド孔にシールグラウトを注入して充填するシールグラウト工程と、前記掘削用モニタに換えて内管先端部にスリーブ管および薬液注入手段を装着して前記ガイド孔に挿入するスリーブ管挿入工程と、前記外管を地上に引き抜く外管引抜き工程と、シールグラウトで防護された前記ガイド孔から施工するべき地盤に注入材を注入して改良する注入材注入工程、とを含んでいる。
【０００６】
本発明の薬液注入工法の実施に先だって、複数管を同時に駆動、制御する複数管同時推進機を所定位置に設置する複数管同時推進機設置工程を実施することが好ましい。
【０００７】
ここで、前記掘削用モニタは、地盤掘削用ジェット噴流を噴射する噴射ノズルを設けたモニタであっても良く、或いは、機械的な掘削用ビットを設けた掘削装置であっても良い。
【０００８】
上述した様な構成を具備する本発明の薬液注入工法によれば、ガイド孔にシールグラウトを噴射してガイド孔内壁を適宜範囲まで防護するシールグラウト工程により、ガイド孔をあらかじめシールグラウトで内壁を防護してから注入材を注入させるので、ガイド孔の崩落による薬液注入の中断、不全がない。
【０００９】
また本発明によれば、例えば曲がりボーリングによる複数管同時推進機等を用いて、複数の二重管で同時に先行削孔を行い、複数の内管から同時に注入材を注入して地盤改良を行うことが出来る。従って、１本の二重管のみを用いる場合に比較して、１度に広範囲の軟弱地盤領域を地盤改良出来るので、広域の地盤改良を短期間で施工出来る。
【００１０】
さらに本発明によれば、障害物が存在する等の理由により垂直ボーリングでは地盤改良工法を施工できない領域の軟弱地盤であっても、複数の二重管で曲がりボーリングを行っているので、地盤改良が可能である。
【００１１】
本発明の薬液注入工法で行われる曲がりボーリングの実施に際しては、鋼管先端に掘削手段を回転自在に設け、該掘削手段により地盤を掘削しつつ推進する推進工法で用いられる軌道修正方法であって、前記掘削手段は、ばね機構により前記鋼管の先端部に傾斜可能に支持され、駆動源により回転し、半径方向に伸縮する姿勢制御用シリンダの回転および伸縮により傾斜角度および傾斜方向が制御される様に構成されており、軌道修正を必要とするか否かを判断する判断工程と、軌道修正を必要としない場合に駆動源により掘削手段を正転し且つジェット噴流を噴射しつつ直線的に推進する直線掘進工程と、軌道修正を必要とする場合に掘削手段を所定方向に傾斜させて前記掘削手段を推進することにより軌道を修正する軌道修正工程とを含み、該軌道修正工程は、駆動源により掘削手段を逆転してワンウエイクラッチの作動方向に回動して姿勢制御用シリンダを円周方向の所定位置へ配置せしめる工程と、姿勢制御用シリンダを伸長して掘削手段を所定方向に傾斜させ且つ当該掘削手段を推進することにより軌道を修正する工程と、軌道の修正が完了したら姿勢制御用シリンダを縮め掘削手段の傾斜を戻して直線掘進を再開する工程とを有している軌道修正方法を実施することが好ましい。
【００１２】
この軌道修正方法の実施に際して、鋼管先端に掘削手段を回転自在に設け、該掘削手段により地盤を掘削しつつ推進する推進工法で用いられる軌道修正装置であって、前記掘削手段を前記鋼管内先端部にばね機構を介して傾斜可能に支持し、前記掘削手段は先端回転部を有し、該先端回転部をワンウエイクラッチを介して回転駆動する駆動源を設け、半径方向へ伸縮可能に構成されている姿勢制御用シリンダを前記先端回転部に設け、制御手段を有し、該制御手段は、掘削手段を所定方向に傾斜させて軌道修正することを必要とする場合に、駆動源により掘削手段を逆転してワンウエイクラッチの作動方向に回動し、前記姿勢制御用シリンダを円周方向の所定位置まで移動し、前記姿勢制御用シリンダを半径方向に伸長する様に構成されている軌道修正装置を用いることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１において、上述した通り、建物（既設構造物）Ｂが築造されている領域は、その地下部分は要改良地盤Ｇとなっている。
ここで、図示の実施形態においては、複数本の掘削孔を曲がりボーリングにより掘削する場合について、説明されている。
【００１５】
なお、図１において、符号ＢＢは基礎杭を示している。また、符号Ｇｏは地表面を示している。
【００１６】
図２に示すように、その複数管同時推進機１Ａに、前、後進駆動される内管２と、内管２の先端にジェット噴孔３ａを有するモニタ３とが装着されている。
【００１７】
内管２とモニタ３による削孔の形態は、図２で示す様に、地上から供給される高圧掘削水Ｈが内管２からスイベル４を介してモニタ３に到達し、回転するジェット噴孔３ａからジェットＪ１、Ｊ２となって掘削前進する様になっている。
【００１８】
ここで、図２におけるジェットＪ１は所謂「交差噴流」（クロスジェット）であるが、通常のジェット噴流であっても良い。
【００１９】
掘削泥排水Ｈｗは、地上に排出される様に構成されている。そして、モニタ３の前進と共に、外管５をガイド孔１０に設置する様に構成されている。
【００２０】
図６、図８、図１０、図１２は、先行削孔したガイド孔１０の内壁をシールグラウトで防護するための形態を示している。
【００２１】
図８において、内管２Ａの先端部には、前記の掘削用モニタ３に換えて、噴孔３Ａａを備えた薬液噴射装置のインジェクション３Ａが装着され、その前部には内管２Ａの先端部保護用フレキシブルスリーブ８が取り付けられている。
【００２２】
詳細は後述するが、上記した様な内管２Ａを、グラウト材を注入・充填したガイド孔１０及び外管５（図６参照）に挿入する。その状態で外管５を引き抜いても（図１０参照）、前記グラウト材がガイド孔１０の内壁を補強防護しているので、ガイド孔１０の崩落を未然に防止することが出来る。
【００２３】
以上の装置を使用した曲がりボーリングによる薬液注入工法の作業手順を、図１３のフローチャートをも参照して説明する。
【００２４】
先ず、図示しない複数管同時推進機を地上Ｇｏの所定位置に据え付けする（ステップＳ１：図示せず）。
図示の実施例においては、縦方向に３本の管で、横方向には４本の管（内管２および外管５を１組の管として）を同時に推進できる様に据え付けする。そして、地中への進入掘進は、直線斜め孔Ｌ１で行う様に調整して設置する（複数管同時推進機設置工程）。
【００２５】
次に、図１で示す様に、複数管を同時に作動させて所定位置までガイド孔１０を先行削孔する（ステップＳ２：曲がり先行削孔工程）。
即ち、直線斜め孔Ｌ１から曲がり孔Ｃｐを経て、水平孔Ｌｐを掘削用モニタ３（図２を参照）によって高圧水Ｈで所定位置Ｅｇ１までジェット掘削する。このとき、ガイド孔１０に外管５を設置する。
【００２６】
そして図３および図４で示す様に、先行削孔のガイド孔１０を使用して地盤改良をする準備を行うため、換言すれば、掘削用モニタ３を薬液噴射装置に換えるために、内管２をモニタ３と共に地上側へ引き抜く（ステップＳ３：内管引き抜き工程）。
このとき、外管５は設置した状態のまま、ガイド孔１０内に残留せしめる。
【００２７】
次に図５、図６で示す様に、ガイド孔１０（及び／又は外管５）内へ、シールグラウトＭｇを注入・充填する（ステップＳ４：シールグラウト工程）。
地上側の図示しないシールグラウト充填用手段により、掘削されたガイド孔１０と外管５との隙間と、ガイド孔１０の内壁とをシールグラウトＭｇで充填し、以って、ガイド孔１０内壁の崩落を防止するためである。なお、崩落防止については、後述する。
【００２８】
次の工程では、図７、図８で示す様に、上記シールグラウト工程でシールグラウトＭｇが充填された外管５内に、内管（スリーブ管）２Ａを挿入する（ステップＳ５：スリーブ管挿入工程）。
ここで内管（スリーブ管）２Ａは、ステップＳ３で引き抜かれた内管２から掘削用モニタ３を取り外し、薬液噴射用のフレキシブルスリーブ８およびインジェクション３Ａを装着したものである。
【００２９】
内管（スリーブ管）２Ａの挿入が完了したならば（ステップＳ５の完了）、図９及び図１０で示す様に、内管２Ａをそのままにして、外管５を地上側に向かって引抜く（ステップＳ６：外管引抜き工程）。
ステップＳ４に関連して上述した様に、ガイド孔１０内にはシールグラウトＭｇが充填されているため、外管５を引き抜いても、ガイド孔１０の内壁面が崩落することは防止される。
【００３０】
換言すれば、図示の実施形態によれば、外管５が引き抜かれた後のガイド孔１０内において、ガイド孔１０の内壁面と内管（スリーブ管）３Ａとの間の空間にはグラウト材Ｍｇが充填されている。そのため、ガイド孔１０内壁面から岩石、土砂が崩落するのが防止されるのである。
【００３１】
その状態で、シールグラウトＭｇが固結するのに十分な期間だけ養生する。
【００３２】
ステップＳ１−Ｓ６が完了いたならば、ガイド孔１０に沿った全領域において、上述した工程が未だに施工されていない領域が存在しているか否かを確認する（ステップＳ７）。
【００３３】
ステップＳ１−Ｓ６が完了していない領域があれば（ステップＳ８がＮｏ）、ステップＳ１に戻り、上述の処理を繰り返す。
【００３４】
一方、ガイド孔１０の全領域が終了していれば（ステップＳ８がＹｅｓ）、薬液注入を行う。
【００３５】
薬液注入に際しては、スリーブ管２Ａのインジェクション３Ａの薬液吐出口３Ａａから、懸濁型注入材等を注入する（ステップＳ８：一次注入）
ついで、ステップＳ１０では、溶液型注入材（超微粒子系）等を注入する（ステップＳ９：二次注入）。
【００３６】
この一次注入及び二次注入の態様は、図１１、図１２で示されている。
なお、注入方法は、公知の方法の何れでも良い。
【００３７】
図示の実施形態では、液状化対策のための注入材注入工程は、ステップＳ８の一次注入と、ステップＳ１０の二次注入とにより、構成されている。但し、単一工程により注入材注入工程を施工しても良く、或いは、３段階以上の工程に分離して施工しても良い。
【００３８】
注入工程が完了したならば（ステップＳ９が完了）、液状化対策のための注入材注入工程を行うべき領域が残っているか否かを確認する（ステップＳ１０）。
全領域が終了していれば（ステップＳ１０がＹｅｓ）、複数管同時推進機１Ａの撤去等の終了作業を行って施工を終了をする（ステップＳ１１）。
一方、注入工程が完了していない領域が存在するのであれば（ステップＳ１０がＮｏ）、ステップＳ８、Ｓ９を繰り返し、液状化対策注入を行う。
【００３９】
上記した様な手順に従って、既設構造物Ｂの下方領域における要改良地盤Ｇを改良するのである。
【００４０】
以下、図１４−図２０を参照して、図１−図１３で説明した本発明の薬液注入工法の曲がりボーリングを施工するに際して、好適に実施される軌道修正方法及び装置について説明する。
【００４１】
図１４において、二重の鋼管１１５は外管１１６および内管１１７で構成され、その先端の内部には、全体を符号Ｍで示すモニタの軌道修正装置１１０が挿入されている。その軌道修正装置１１０は、軸受部１０４が支持スプリング１０８によって傾斜可能に支持されている。
【００４２】
モニタＭの先端回転部１０１の先端部（図１４における右側端部）には、掘削用のジェット噴流Ｊ２、Ｊ２（通常のジェット噴流：交差噴流を構成しないジェット噴流）を噴射する噴射ノズルＮ１、Ｎ１が設けられいる。また、先端回転部１０１の側面には、ジェット噴流Ｊ２、Ｊ２で穿孔された孔を半径方向に拡径するため、交差噴流Ｊ１を形成する一対ノノズルＮ１、Ｎ１が設けられている。
さらに先端回転部１０１は、後端部（図１４における左側端部）に設けられた油圧モータ１０５（駆動手段）によって、駆動されている。
【００４３】
先端回転部１０１は符号１０２で示す制御シリンダ部を有しており、該制御シリンダ部１０２には、その外周部に半径方向に伸縮する姿勢制御用シリンダ１０６が設けられている。（換言すれば、姿勢制御用シリンダ１０６は先端回転部１０１に設けられている。）この姿勢制御用シリンダ１０６は、油圧モータ１０５による逆転時には、図示しないワンウエークラッチによって先端回転部１０１と共に回転するように構成されている。なお、図示しないワンウエークラッチによれば、一方向の回転は伝達されるが、他方向の回転は伝達されない。
制御シリンダ部１０２の後方（図１４では左方）には、油スイベル部１０３が設けられて制御シリンダ駆動用の油が供給されており、そして前記軸受部１０４を隔てた後方には水スイベル部１０７が設けられて水が供給されている。
【００４４】
次に、図１５〜図１７を参照し、軌道修正方法を説明する。
まず、図１５には、直線掘進時の状態が示されている。先端回転部１０１は油圧モータ１０５によって正回転（Ａ）で駆動され、その噴射ノズルからジェット噴流Ｊ１、Ｊ２が噴出されて掘削が行われ、鋼管１１５は直線で推進される。
【００４５】
図１６〜図１９には軌道修正の状態が示されている。まず、図１６に示すように、油圧モータ１０５を逆回転すると、図示の実施形態においては逆回転方向はワンウエイクラッチの作動方向であるので、図示しないワンウエイクラッチの作動により制御シリンダ部１０２が（逆）回転（図１６の矢印Ｃ）し、制御シリンダ部１０２の外周部に設けられた制御用シリンダ１０６を、修正方向の逆方向に向けて停止させる。すなわち、制御用シリンダ１０６を周方向の所定位置まで回転移動させる。
そして、図１７に示すように、制御用シリンダ１０６を伸長して内管１１７内周に当接させると、モニタ１１０はスプリング１０８で支持されているので、容易に所定角度に傾斜させることができる。
【００４６】
そこで油圧モータ１０５を正回転させ（矢印Ａ方向）、ジェット噴射して推進を再開すると、図１８に示すように符号ａ側が（クロスジェットＪ１による）余堀量が少なくなり、且つ、外管１１６の符号ａ側の領域が地盤に対して「そり」の様に作用して、矢視Ｘ方向に軌道が修正される。
軌道の修正が完了したら、制御用シリンダ１０６を縮め、モニタ１１０の傾斜を戻す。そして、油圧モータ１０５を正転駆動（矢印Ａ方向）して、直線掘進を再開する（図１７）。
【００４７】
上記軌道修正方法の制御手順を、図１８のフローチャートを参照しつつ、さらに説明する。
推進開始は、まずステップＳ１１でジェット噴射を行い、ステップＳ１２にて油圧モータ１０５の正転によって先端回転部１０１を回転させる（図１５）。
【００４８】
そして、ステップＳ１３では、軌道修正が必要か否か判断し、ＮｏであればステップＳ１９へ進み、Ｙｅｓであれば、ステップＳ１４に進む。
なお、軌道修正が必要であるか否かについては、ジャイロ或いはロケータ等を使用する公知技術により、判断することが可能である。
【００４９】
ステップＳ１４では、軌道修正のために、まず油圧モータ１０５を逆転（ワンウェイクラッチが作動する回転方向）させて、姿勢制御用シリンダ１０６を所定の方向に向ける（図１６の状態）。
そして、ステップＳ１５で、姿勢制御用シリンダ１０６を伸ばしてモニタ１１０を傾ける（図１７で示す状態）。
次に、ステップＳ１６に進み、油圧モータ１０５を正転させ、先端回転部１０１を回転して推進する。
【００５０】
ステップＳ１７では軌道が修正されたか否か判断し、Ｎｏであれば、ステップＳ１４に戻って軌道の修正ルーチンを繰り返し、Ｙｅｓであれば、ステップＳ１８に進んで姿勢制御シリンダ１０６を縮め、モニタ１１０の傾きを戻す。
ステップＳ１９では、掘進の目標に到達したか否か判断し、到達していなければ（ステップＳ１９がＮｏ）、ステップＳ１２に戻る。一方、掘進の目標位置に到達したのであれば（ステップＳ１９がＹｅｓ）、推進を終了する。
【００５１】
図１４−図２０で示す軌道修正方法及び装置は、掘削手段が噴射ノズルＮ１、Ｎ２を有するモニタ１であり、噴射ノズルＮ１、Ｎ２からの交差噴流Ｊ１、Ｊ２により地盤を掘削しつつ推進する場合に関するものである。
これに対して、掘削手段として機械的な掘削用ビットを用いた軌道修正方法及び装置が、図２１、図２２で示されている。
【００５２】
図２１及び図２２で示す軌道修正方法及び装置においては、全体を符号Ｍａで示す掘削用部材の先端回転部１０１ａには、掘削用ビット１５０が設けられており、該ビット１５０の円形の端面の切羽側には掘削用チップ１５２が複数設けられている。
ここで、図２１は直進時を示しており、姿勢制御用シリンダ１０６は収縮した状態となっている。これに対して、図２２は軌道修正時を示しており、姿勢制御用シリンダ１０６は伸長している。
図２１及び図２２で示す軌道修正方法及び装置における掘削手段以外の構成及び作用効果については、図１４−図２０で示す軌道修正方法及び装置と同様である。
【００５３】
なお、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載ではない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）  本発明の曲がりボーリングによる薬液注入工法により、地上、地中の障害物により垂直ボーリングでは施工できない地下の液状化軟弱地盤を、複数管同時推進機で複数管を同時に地盤改良させるので広域の地盤改良施工を短期間でできる。
（２）  ガイド孔をあらかじめシールグラウトで内壁を防護してから注入材を注入させるので、ガイド孔の崩落による薬液注入の中断、不全がなく確実な注入が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の複数管同時曲がり削孔工程を示す側面図。
【図２】図１のガイド孔削孔状態を示す拡大説明図。
【図３】内管引抜き工程を示す側面図。
【図４】図３の内管引抜きの状態を示す拡大説明図。
【図５】ガイド孔にシールグラウトをするシールグラウト工程を示す側面図。
【図６】図５のシールグラウト注入・充填状態を示す拡大説明図。
【図７】スリーブ管およびインジェクションを装着した内管をガイド孔に挿入するスリーブ管挿入工程を示す側面図。
【図８】図７の内管挿入の状態を示す拡大説明図。
【図９】外管引抜き工程を示す側面図。
【図１０】図８の外管引抜きとシールグラウトの状態を示す拡大説明図。
【図１１】薬液注入工程を示す側面図。
【図１２】図１１の薬液注入工程を拡大して説明する図。
【図１３】本発明の薬液注入工法の作業手順を示すフローチャート図。
【図１４】本発明で行われる曲がりボーリングの際に好適に実施出来る軌道修正装置の構成を示す断面図。
【図１５】図１４の装置を用いた直線掘進時を示す断面図。
【図１６】図１４の装置における制御シリンダの回転状態を示す断面図。
【図１７】図１４の装置の制御シリンダが伸長した際のモニタ傾斜状態を示す断面図。
【図１８】図１４の装置におけるモニタ傾斜による軌道修正の推進状態を示す断面図。
【図１９】図１４の装置における直進再開推進状態を示す断面図。
【図２０】図１４の装置を用いた軌道修正のフローチャート図。
【図２１】本発明と好適に組み合わせることが出来る軌道修正装置のその他の例における直線掘進時を示す断面図。
【図２２】図２１の軌道修正装置における制御シリンダの伸長によるモニタ傾斜状態を示す断面図。
【符号の説明】
１Ａ・・複数管同時推進装置
Ｂ・・・建物（既設構造物）
Ｇｏ・・地表
Ｇ・・要改良地盤
ＢＢ・・基礎杭
Ｊ・・ジェット
Ｌ・・曲がりボーリングにより削孔された孔
Ｌｐ・・水平孔
２、２Ａ・・内管
３、３Ａ・・モニタ
３ａ、３Ａａ・・ジェット噴孔
５・・外管
１０・・ガイド孔
１０１・・先端回転部
１０２・・制御シリンダ部
１０３・・油スイベル部
１０４・・軸受部
１０５・・油圧モータ
１０６・・姿勢制御用シリンダ
１０７・・水スイベル部
１０８・・モニタ支持スプリング
１１０・・軌道修正装置
１１５・・鋼管
【図１】
0004148617.tif 000002
【図２】
0004148617.tif 000003
【図３】
0004148617.tif 000004
【図４】
0004148617.tif 000005
【図５】
0004148617.tif 000006
【図６】
0004148617.tif 000007
【図７】
0004148617.tif 000008
【図８】
0004148617.tif 000009
【図９】
0004148617.tif 000010
【図１０】
0004148617.tif 000011
【図１１】
0004148617.tif 000012
【図１２】
0004148617.tif 000013
【図１３】
0004148617.tif 000014
【図１４】
0004148617.tif 000015
【図１５】
0004148617.tif 000016
【図１６】
0004148617.tif 000017
【図１７】
0004148617.tif 000018
【図１８】
0004148617.tif 000019
【図１９】
0004148617.tif 000020
【図２０】
0004148617.tif 000021
【図２１】
0004148617.tif 000022
【図２２】
0004148617.tif 000023