地中固結体造成工法およびその工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置
【課題】地盤が粘性土であっても排泥を確実に排出できる地中固結体造成工法及びその装置を提供する。
【解決手段】噴射ノズル１３が設けられた注入ロッド１を対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、噴射ノズル１３から硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７，１０８から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、噴射ノズル１３の上部近傍で注入ロッド１の側面に設けられた圧力センサにより、注入ロッド１周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、注入ロッド１を対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、エアー噴射口１０７，１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更する。
【解決手段】噴射ノズル１３が設けられた注入ロッド１を対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、噴射ノズル１３から硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７，１０８から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、噴射ノズル１３の上部近傍で注入ロッド１の側面に設けられた圧力センサにより、注入ロッド１周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、注入ロッド１を対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、エアー噴射口１０７，１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の安定、地山支保、トンネル支保工、構築物の基礎、構築物の基礎補強、液状化防止、遮水用地中壁、地下水湧水防止などに用いるノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法およびその工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬化材液を地中に噴射して固結体を造成する工法として、たとえば、改良するべき地盤にボーリング孔を切削し、先端にモニタを設けたロッドをボーリング孔内に挿入し、そのモニタに設けられたノズルから水平方向に地盤改良材（硬化材液）ジェットを噴射して、地盤の切削と改良材との混合を行い、地盤の切削・改良材との混合を行いつつロッドを回転しながら地上側へ引き上げるものがあった。これにより、地盤と地盤改良材との混合物からなり、ジェット到達距離と等しい半径方向寸法を有する円柱形の固結体（改良体）を造成することができる（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１５４４２号公報（「従来の技術」の欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、硬化材液が地中に噴射されると、切削された地盤と余剰な硬化材液が排泥として、通常ロッドの周囲を伝って地上に排出されるが、地盤が粘度の大きい土質（粘土地盤など）である場合や、ロッド周囲の地山が崩壊することにより、排泥を地上に排出するのが困難な場合があった。このように、排泥を地上に排出することができない場合には、地中内の圧力が高まり、周囲の地盤の隆起を引き起こすという問題が生じた。
【０００５】
この問題を解決するために、排泥をロッドの周囲を伝って地上に排出するのでなく、ロッドの内部に排出用通路を設け、地中内の圧力が適正な圧力になるようロッドの先端に設けられた圧力センサにより計測しながら、その排出用通路から排泥を地上に排出する工法も存在する（全方位高圧噴射工法）。しかしながら、全方位高圧噴射工法では、複雑な機材を使用せざるを得ず、かつ高価であるため、施工コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、地中内での固結体の造成に際し、安価かつ確実に地中内の排泥を排出させることができるともに、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる地中固結体造成工法およびその工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、 注入ロッドの側面に設けられた噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法であって、噴射ノズルが設けられた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッドの側面に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、噴射ノズルの上部近傍で注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、該注入ロッド周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更することを特徴とするものである。
【０００８】
排泥を地上に排出することができないなどの理由により地内圧が上昇した場合でも、本発明によれば、注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、注入ロッド周辺の地内圧を検出して、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を増加させることにより、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まりそうになる前、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を大きくすることにより、周囲の地盤の隆起が引き起こされることを未然に防止することができる。
【０００９】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る地中固結体造成工法であって、エアー噴射口は、注入ロッドの側面に複数設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、注入ロッドの側面に複数設けられたエアー噴射口から噴射される圧縮エアーにより、エアー噴射口が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられ、注入ロッド側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出できる。これにより、エアー噴射口が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられるので、注入ロッドの先端付近においても、排泥が詰まることを防止することができる。
【００１１】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１または第２の態様に係る地中固結体造成工法であって、エアー噴射工程では、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、エアー噴射口から圧縮エアーを噴射することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、エアー噴射口から圧縮エアーが噴射されるので、注入ロッドが回転もしくは揺動する度に、エアー噴射口の位置が変化し、注入ロッドの側面の広い範囲に圧縮エアーを噴射することができ、注入ロッドの側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出することができる。
【００１３】
本発明のうち第４の態様に係るものは、地中固結体造成装置であって、第１〜第３のいずれかの態様に係る地中固結体造成工法を用いて固結体を造成するものである。
【００１４】
この構成によれば、上述した本発明の第１〜第４のいずれかの態様の効果と同様な効果を有する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の地中固結体造成工法によれば、地中内での固結体の造成に際し、安価かつ確実に地中内の排泥を排出させることができるともに、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の地中固結体造成工法の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、注入ロッド１の先端に設けられた先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５から注入ロッド１内を介して供給される水（液体）、空気が噴射され、また、注入ロッド１の側面に設けられた噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８からは注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気が噴射される。なお、本実施形態では、先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を噴射するようにしたが、これに限らず、セメントミルクを噴射させるようにしてもよい。
【００１８】
作業機２は、注入ロッド１を支持するとともに、注入ロッド１を上下動、回転および揺動させる機械である。これにより、注入ロッド１は、作業機２により、上下動のみならず回転、揺動も可能となる。
【００１９】
注入ロッド１は、上述したように端部および側面にノズルが設けられ、また、後端部にはスイベル３が取り付けられている。そして、注入ロッド１内には、ノズルにセメントミルク、空気、および水（液体）を供給するためのセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２が設けられている。
【００２０】
スイベル３は、水の供給源４、空気の供給源５、およびセメントミルクの供給源６からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給管７、８、９（ホース）と連結されるとともに、水、空気、およびセメントミルクを注入ロッド１内に設けられた水流路１２、空気流路１１、およびセメントミルク流路１０に供給するものである。このように、水の供給源４、空気の供給源５、およびセメントミルク（硬化材液）の供給源６からそれぞれ供給されるセメントミルク、空気、および水は、各供給管７、８、９→スイベル３→各流路を経て、ノズルなどから噴射される。なお、本実施形態では、説明の便宜上、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８の水、空気、およびセメントミルクの供給源をそれぞれ一つ有し、その供給源４、５、６から水、空気、およびセメントミルクが供給されるように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して供給源、供給管、流路を有している。
【００２１】
次に、図２〜図５を用いて、注入ロッドについて説明する。図２は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図であり、図３は、該注入ロッドの斜視図である。また、図４は、該注入ロッドに設けられたエアー噴射口を示す図であり、図５は、該注入ロッドに設けられたエアー噴射口の断面図である。
【００２２】
図２に示すように、注入ロッド１には、側面にセメントミルクと空気を噴射させる噴射ノズル１３と、空気を噴射させるエアー噴射口１０８が設けられ、また、先端部には、水（液体）を噴射させる先端ノズル１０１〜１０４と、空気を噴射させる空気噴射口１０５が設けられている。なお、上述したように、本実施形態では、先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を噴射させるものを用いて説明するが、これに限らず、その先端ノズル１０１〜１０４の一部もしくは全部からセメントミルクを噴射させるようなものであってもよい。また、本実施形態では、注入ロッド１の先端に先端ノズルを４個設けているが、４個に限るものではなく、１個〜３個でもよく、また５個以上設けてもよい。
【００２３】
噴射ノズル１３には、図２に示すように、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル１４と圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル１７が備えられる。具体的には、噴射ノズル１３の内側の管に材液噴射ノズル１４が設けられ、外側の管に空気噴射ノズル１７が設けられている。このように、噴射ノズル１３からセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、噴射ノズル１３の内側からセメントミルクが噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気層被膜を作ることにより、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。
【００２４】
また、図３に示すように、注入ロッド１の上面には、上述したセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２のそれぞれの入口が設けられている。そして、これらの入口からセメントミルク、空気、および水が流入され、セメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２を介し、ノズルなどから噴射される。
【００２５】
なお、上述したように、本実施形態では、説明の便宜上、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８の水、空気、およびセメントミルクの流路をそれぞれ一つとし、その流路１０、１１、１２から水、空気、およびセメントミルクが供給されるように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して流路を有している。
【００２６】
本実施形態の注入ロッド１は、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度（たとえば、１４.２ｃｍ）の円形断面を有し、内側にセメントミルク、圧縮空気、水、計測センサ用配線管、油圧管等の通路（流路）を設けた多孔管状のものが用いられている。そして、これらの注入ロッド１をそれぞれの通路の位置を合わせながら順次接続し、地中に挿入することとなる。なお、本実施形態では、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度の円形断面の注入ロッド１を用いたが、これに限らず、一辺が１０ｃｍ〜１８ｃｍ程度の四角形断面を有する注入ロッド１を用いてもよい。
【００２７】
図４に示すように、エアー噴射口１０７、１０８は、注入ロッド１の側面に設けられた凹部１０９に設けられ、その凹部１０９の一部分（エアー噴射口１０７、１０８が設けられている部分）は、後述するように、カバーゴム１１１を介してゴム押え１１０により覆われている。なお、このゴム押え１１０は、ボルトなどにより注入ロッド１に固定されている。
【００２８】
図５に示すように、エアー噴射口１０７、１０８は、空気流路１１と連結されている。この空気流路１１から供給された空気は、注入ロッド１の、例えば、横断面と約２０度の傾きを持たした流路を通じてエアー噴射口１０７、１０８から上部へ噴射される（図５参照）。エアー噴射口１０７、１０８の入口には、カバーゴム１１１が取り付けられている。このカバーゴム１１１は、前述したゴム押え１１０により注入ロッド１の方向に押さえられ、エアー噴射口１０７、１０８から空気が噴射されていないときは、エアー噴射口１０７、１０８を塞ぐように作用し、エアー噴射口１０７、１０８から空気が噴射されると、上部側が空気の圧力により開口し、空気が注入ロッド１の凹部１０９に沿って噴出される。なお、カバーゴム１１１の下部は、ゴム押え１１０とともに注入ロッド１に固着されている。また、上述したように、本実施形態では、説明の便宜上、エアー噴射口１０７、１０８の空気の流路を一つ（空気流路１１）とし、その流路１１から空気が供給されるように説明したが、実際は、それぞれのエアー噴射口１０７、１０８に対応して流路を有している。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法による施工手順について図６を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工手順を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、Ｓ１において、注入ロッド１をこれから掘削する位置に位置決めする。具体的には、注入ロッド１をクレーンで吊り下げ、注入ロッド１をこれから掘削する位置のところに位置決めする。そして、注入ロッド１がこれから掘削する所定の位置に位置決めされると、Ｓ２に進む。
【００３１】
Ｓ２において、注入ロッド１の先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を高圧噴射させるとともに、空気噴射口１０５から空気を噴射させる。
【００３２】
Ｓ３において、注入ロッド１の側面のエアー噴射口１０７（１０８）から空気が噴射される。このように、注入ロッド１の側面のエアー噴射口１０７（１０８）から空気が噴射されることにより、注入ロッド１の側面に存在する液状化した土砂が地上に引き上げられる。そして、水および空気を噴射させながら、注入ロッド１の端部が作業機２の把持部１８（図１参照）付近まで来ると、注入ロッド１の端部が作業機２の把持部１８により把持され、同種の注入ロッド１の端部（他の端部）を作業機２の把持部１８に把持されている注入ロッド１の端部とボルトで結合し、そのボルトで結合した注入ロッド１も同様に、クレーンで吊り下げ、地中内に挿入される。これを繰り返して、削孔１５の深度に応じた長さの注入ロッド１が地中内に挿入される。なお、エアー噴射口１０７（１０８）が設けられている注入ロッド１についても、同様に注入ロッド１の後端部に結合される（図２参照）。
【００３３】
Ｓ２により実行される先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、空気噴射口１０５からの空気の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。また同様に、Ｓ３により実行されるエアー噴射口１０７、１０８からの空気の噴射は、作業者により、エアー噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、エアー噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。そして、Ｓ４により、注入ロッド１が所定の深度まで挿入されたかが判断され、所定の深度まで挿入されたと判断されると、Ｓ５に進む。
【００３４】
このように、注入ロッド１の挿入工程において、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７、１０８から圧縮エアーを地上方向に噴射させているので、注入ロッド１の側面の地山が崩壊することなどにより、排泥を地上に排出することが困難な場合でも、地上方向に噴射される空気の力により注入ロッド１の側面に存在する土砂が注入ロッド１の側面に沿って地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に引き上げることができる。
【００３５】
Ｓ５において、先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、および空気噴射口１０５からの空気の噴射を終了させ、Ｓ６に進む。なお、Ｓ２により実行された先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、空気噴射口１０５からの空気の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。
【００３６】
Ｓ６により、注入ロッド１を揺動させながら、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。具体的には、噴射ノズル１３からセメントミルク（約４０ＭＰa程度の圧力）を圧縮空気（約１ＭＰa程度の圧力）とともに噴射しながら、注入ロッド１を３０度（所定の角度）回転させると、地中に扇形の固結体が形成される。なお、Ｓ６により実行された噴射ノズル１３からのセメントミルクの噴射、空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。なお、本実施形態では、注入ロッド１を揺動させたが、これに限らず、注入ロッド１を一方向（右回転、左回転可）に回転させてもよい。
【００３７】
このように、セメントミルクおよび圧縮空気が噴射ノズル１３から高圧噴射されるので、噴射ノズル１３から噴射される噴流によって生じる渦流およびキャビテーションにより地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。また、注入ロッド１を揺動させながら噴射ノズル１３からセメントミルクを高圧噴射させて、扇形の固結体を造成する場合には、通常、噴射ノズル１３付近の固結体の厚みが薄くなるが、本発明によれば、注入ロッド１の周辺の地盤も液状化しているので、噴射ノズル１３から高圧噴射したセメントミルクが液状化した地盤と混合し、注入ロッド１周辺の固結体の幅厚を厚く造成することができる。この噴射ノズル１３から噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）とセメントミルクが混合した排泥は、注入ロッド１と削孔１５の間から常時排出されるので、その排泥はバキューム車により直接吸引し処理している。
【００３８】
なお、本実施形態では、噴射ノズル１３から噴射されるセメントミルクの圧力を４０ＭＰａとしたが、これに限らず、２０〜５０ＭＰａ
の圧力で噴出させてもよい。また、注入ロッド１を３０度揺動させて、地中に扇形の固結体を形成したが、これに限らず、注入ロッド１を回転させないで壁状回転体を形成してもよく、任意の角度回転させて扇形の固結体を形成してもよい。また、注入ロッド１を３６０度回転させて、地中に円形の固結体を形成させてもよい。
【００３９】
Ｓ７において、Ｓ６により、注入ロッド１が３０度揺動された状態で、注入ロッド１を所定の長さ（例えば、１０ｃｍ以下（好ましくは、５ｃｍ））引き上げる。具合的には、注入ロッド１を把持した作業機２の把持部１８（上方側の把持部１８）を上方に移動させることにより、注入ロッド１を所定の長さ引き上げることができる。そして、注入ロッド１が所定の長さ引き上げられるとＳ８に進む。ここで、Ｓ６とＳ７のそれぞれ１回の処理を合わせて「１ステップ」を構成する。
【００４０】
Ｓ８において、噴射が終了したかが判断される。具体的には、所定ステップ実行され、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射しなくなったかが判断される。Ｓ８で「ＮＯ」と判断された場合はＳ６に進む。そして、Ｓ６において、注入ロッド１が引き上げられた状態（前回のＳ７の状態）から、注入ロッド１を反時計回り方向に揺動させながら、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。そして、注入ロッド１が反時計回りに３０度揺動することによりＳ７に進む。このように、噴射ノズル１３からの噴射が終了するまで、Ｓ６（時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）→Ｓ６（反時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）→Ｓ６（時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）が繰り返される。そして、Ｓ８により、所定ステップ実行され、噴射が終了したと判断されるとＳ９に進む。なお、Ｓ６により実行された噴射ノズル１３からのセメントミルクの噴射、空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、およびエアー噴射口１０７、１０８の空気の噴射圧を一つの空気噴射圧スイッチで調整するように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して空気噴射圧スイッチを有している。また、水の噴射圧についても同様である。
【００４１】
Ｓ９において、エアー噴射口１０７（１０８）からの空気の噴射を終了させ、Ｓ１０に進む。このように、Ｓ６およびＳ７の処理を実行している際にも、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７（１０８）から圧縮エアーを地上方向に噴射させているので、注入ロッド１の側面の地山が崩壊することなどにより、排泥を地上に排出することが困難な場合でも、地上方向に噴射される空気の力により注入ロッド１の側面に存在する土砂が注入ロッド１の側面に沿って地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出することができる。さらに、注入ロッド１の側面にエアー噴射口を複数１０７、１０８設けているので、それらエアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーにより、エアー噴射口１０７、１０８が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出できる。
【００４２】
Ｓ１０において、クレーン（図示略）により注入ロッド１が削孔１５から引き上げられる。具体的には、削孔１５に挿入されている注入ロッド１がクレーンで引き上げられ、削孔１５内から抜き出される。このようにすることにより、図７に示すような固結体が造成される。
【００４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４４】
以下、本発明の変形例について説明する。
（１） 本実施形態では、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気を高圧噴射させたが、これに限らず、噴射ノズル１３から圧縮空気を噴射させず、セメントミルクのみを高圧噴射するものであってもよい。
【００４５】
（２） 本実施形態で、注入ロッド１にエアー噴射口を２個設けているが、これに限らず、エアー噴射口を３個設けてもいいし、４個以上設けてもよい。
【００４６】
（３） 本実施形態では、エアー噴射口１０７、１０８から一定の噴射圧で圧縮エアーを噴射するようにしたが、これに限らず、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更できるようにしてもよい。これにより、地山の硬さや土質により、圧縮エアーの噴射力を変化させることができ、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まりそうになる前に、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を強くすることにより、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射量を変更できるようにしてもよい。これによっても、上記と同様の効果を有する。
【００４７】
（４） 本実施形態では、注入ロッド１を揺動させる際に、まず注入ロッド１を時計回りに揺動させ、次に、反時計回りに揺動させたが、これに限らず、まず注入ロッド１を反時計回りに揺動させ、次に、時計回りに回転させてもよい。
【００４８】
（５） 本実施形態では、Ｓ６とＳ７のそれぞれ一回の処理を合わせて「１ステップ」としたが、これに限らず、Ｓ６とＳ７のそれぞれの処理を複数回実行させたものを合わせて「１ステップ」としてもよく、また、注入ロッド１を回転させた場合は、１回転を「１ステップ」としてもよいし、また、複数回転を「１ステップ」としてもよい。
【００４９】
（６） 本実施形態では、地内圧を測定するための圧力センサを設けない態様について説明したが、これに限らず、図８に示すような圧力センサ１００を噴射ノズル１３の上部近傍で注入ロッド１の側面に設けて、注入ロッド１周辺の地内圧を検出できるような構成にしてもよい。これにより、排泥を地上に排出することができないなどの理由により地内圧が上昇しても圧力センサ１００がこれを検知し、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができるとともに、周囲の地盤の隆起が引き起こされることを未然に防止することができる。なお、この圧力センサ１００により検知された検知信号は、多孔管（図３参照）に挿入された圧力検出用ケーブルを介し、地上の管理装置のモニタ（図示略）に表示される。また、この圧力センサ１００により検出された圧力を用いて、制御手段（図示略）によりエアー噴射口１０７、１０８から噴射されるエアーの噴射圧を変更するようにしてもよいし、またエアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射量を変更できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【図２】同地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図である。
【図３】同注入ロッドの斜視図である。
【図４】同注入ロッドに設けられたエアー噴射口を示す図である。
【図５】同注入ロッドに設けられたエアー噴射口の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【図８】本発明の変形例における地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 注入ロッド
２ 作業機
３ スイベル
１３ 噴射ノズル
１５ 削孔
１４ 材液噴射ノズル
１７ 空気噴射ノズル
１００ 圧力センサ
１０１〜１０４ 先端ノズル
１０７、１０８ エアー噴射口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の安定、地山支保、トンネル支保工、構築物の基礎、構築物の基礎補強、液状化防止、遮水用地中壁、地下水湧水防止などに用いるノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法およびその工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬化材液を地中に噴射して固結体を造成する工法として、たとえば、改良するべき地盤にボーリング孔を切削し、先端にモニタを設けたロッドをボーリング孔内に挿入し、そのモニタに設けられたノズルから水平方向に地盤改良材（硬化材液）ジェットを噴射して、地盤の切削と改良材との混合を行い、地盤の切削・改良材との混合を行いつつロッドを回転しながら地上側へ引き上げるものがあった。これにより、地盤と地盤改良材との混合物からなり、ジェット到達距離と等しい半径方向寸法を有する円柱形の固結体（改良体）を造成することができる（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１５４４２号公報（「従来の技術」の欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、硬化材液が地中に噴射されると、切削された地盤と余剰な硬化材液が排泥として、通常ロッドの周囲を伝って地上に排出されるが、地盤が粘度の大きい土質（粘土地盤など）である場合や、ロッド周囲の地山が崩壊することにより、排泥を地上に排出するのが困難な場合があった。このように、排泥を地上に排出することができない場合には、地中内の圧力が高まり、周囲の地盤の隆起を引き起こすという問題が生じた。
【０００５】
この問題を解決するために、排泥をロッドの周囲を伝って地上に排出するのでなく、ロッドの内部に排出用通路を設け、地中内の圧力が適正な圧力になるようロッドの先端に設けられた圧力センサにより計測しながら、その排出用通路から排泥を地上に排出する工法も存在する（全方位高圧噴射工法）。しかしながら、全方位高圧噴射工法では、複雑な機材を使用せざるを得ず、かつ高価であるため、施工コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、地中内での固結体の造成に際し、安価かつ確実に地中内の排泥を排出させることができるともに、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる地中固結体造成工法およびその工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、 注入ロッドの側面に設けられた噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法であって、噴射ノズルが設けられた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッドの側面に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、噴射ノズルの上部近傍で注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、該注入ロッド周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更することを特徴とするものである。
【０００８】
排泥を地上に排出することができないなどの理由により地内圧が上昇した場合でも、本発明によれば、注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、注入ロッド周辺の地内圧を検出して、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を増加させることにより、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まりそうになる前、エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を大きくすることにより、周囲の地盤の隆起が引き起こされることを未然に防止することができる。
【０００９】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る地中固結体造成工法であって、エアー噴射口は、注入ロッドの側面に複数設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、注入ロッドの側面に複数設けられたエアー噴射口から噴射される圧縮エアーにより、エアー噴射口が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられ、注入ロッド側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出できる。これにより、エアー噴射口が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられるので、注入ロッドの先端付近においても、排泥が詰まることを防止することができる。
【００１１】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１または第２の態様に係る地中固結体造成工法であって、エアー噴射工程では、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、エアー噴射口から圧縮エアーを噴射することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、エアー噴射口から圧縮エアーが噴射されるので、注入ロッドが回転もしくは揺動する度に、エアー噴射口の位置が変化し、注入ロッドの側面の広い範囲に圧縮エアーを噴射することができ、注入ロッドの側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出することができる。
【００１３】
本発明のうち第４の態様に係るものは、地中固結体造成装置であって、第１〜第３のいずれかの態様に係る地中固結体造成工法を用いて固結体を造成するものである。
【００１４】
この構成によれば、上述した本発明の第１〜第４のいずれかの態様の効果と同様な効果を有する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の地中固結体造成工法によれば、地中内での固結体の造成に際し、安価かつ確実に地中内の排泥を排出させることができるともに、注入ロッドの側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の地中固結体造成工法の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、注入ロッド１の先端に設けられた先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５から注入ロッド１内を介して供給される水（液体）、空気が噴射され、また、注入ロッド１の側面に設けられた噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８からは注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気が噴射される。なお、本実施形態では、先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を噴射するようにしたが、これに限らず、セメントミルクを噴射させるようにしてもよい。
【００１８】
作業機２は、注入ロッド１を支持するとともに、注入ロッド１を上下動、回転および揺動させる機械である。これにより、注入ロッド１は、作業機２により、上下動のみならず回転、揺動も可能となる。
【００１９】
注入ロッド１は、上述したように端部および側面にノズルが設けられ、また、後端部にはスイベル３が取り付けられている。そして、注入ロッド１内には、ノズルにセメントミルク、空気、および水（液体）を供給するためのセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２が設けられている。
【００２０】
スイベル３は、水の供給源４、空気の供給源５、およびセメントミルクの供給源６からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給管７、８、９（ホース）と連結されるとともに、水、空気、およびセメントミルクを注入ロッド１内に設けられた水流路１２、空気流路１１、およびセメントミルク流路１０に供給するものである。このように、水の供給源４、空気の供給源５、およびセメントミルク（硬化材液）の供給源６からそれぞれ供給されるセメントミルク、空気、および水は、各供給管７、８、９→スイベル３→各流路を経て、ノズルなどから噴射される。なお、本実施形態では、説明の便宜上、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８の水、空気、およびセメントミルクの供給源をそれぞれ一つ有し、その供給源４、５、６から水、空気、およびセメントミルクが供給されるように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して供給源、供給管、流路を有している。
【００２１】
次に、図２〜図５を用いて、注入ロッドについて説明する。図２は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図であり、図３は、該注入ロッドの斜視図である。また、図４は、該注入ロッドに設けられたエアー噴射口を示す図であり、図５は、該注入ロッドに設けられたエアー噴射口の断面図である。
【００２２】
図２に示すように、注入ロッド１には、側面にセメントミルクと空気を噴射させる噴射ノズル１３と、空気を噴射させるエアー噴射口１０８が設けられ、また、先端部には、水（液体）を噴射させる先端ノズル１０１〜１０４と、空気を噴射させる空気噴射口１０５が設けられている。なお、上述したように、本実施形態では、先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を噴射させるものを用いて説明するが、これに限らず、その先端ノズル１０１〜１０４の一部もしくは全部からセメントミルクを噴射させるようなものであってもよい。また、本実施形態では、注入ロッド１の先端に先端ノズルを４個設けているが、４個に限るものではなく、１個〜３個でもよく、また５個以上設けてもよい。
【００２３】
噴射ノズル１３には、図２に示すように、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル１４と圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル１７が備えられる。具体的には、噴射ノズル１３の内側の管に材液噴射ノズル１４が設けられ、外側の管に空気噴射ノズル１７が設けられている。このように、噴射ノズル１３からセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、噴射ノズル１３の内側からセメントミルクが噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気層被膜を作ることにより、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。
【００２４】
また、図３に示すように、注入ロッド１の上面には、上述したセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２のそれぞれの入口が設けられている。そして、これらの入口からセメントミルク、空気、および水が流入され、セメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２を介し、ノズルなどから噴射される。
【００２５】
なお、上述したように、本実施形態では、説明の便宜上、先端ノズル１０１〜１０４、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、エアー噴射口１０７、１０８の水、空気、およびセメントミルクの流路をそれぞれ一つとし、その流路１０、１１、１２から水、空気、およびセメントミルクが供給されるように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して流路を有している。
【００２６】
本実施形態の注入ロッド１は、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度（たとえば、１４.２ｃｍ）の円形断面を有し、内側にセメントミルク、圧縮空気、水、計測センサ用配線管、油圧管等の通路（流路）を設けた多孔管状のものが用いられている。そして、これらの注入ロッド１をそれぞれの通路の位置を合わせながら順次接続し、地中に挿入することとなる。なお、本実施形態では、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度の円形断面の注入ロッド１を用いたが、これに限らず、一辺が１０ｃｍ〜１８ｃｍ程度の四角形断面を有する注入ロッド１を用いてもよい。
【００２７】
図４に示すように、エアー噴射口１０７、１０８は、注入ロッド１の側面に設けられた凹部１０９に設けられ、その凹部１０９の一部分（エアー噴射口１０７、１０８が設けられている部分）は、後述するように、カバーゴム１１１を介してゴム押え１１０により覆われている。なお、このゴム押え１１０は、ボルトなどにより注入ロッド１に固定されている。
【００２８】
図５に示すように、エアー噴射口１０７、１０８は、空気流路１１と連結されている。この空気流路１１から供給された空気は、注入ロッド１の、例えば、横断面と約２０度の傾きを持たした流路を通じてエアー噴射口１０７、１０８から上部へ噴射される（図５参照）。エアー噴射口１０７、１０８の入口には、カバーゴム１１１が取り付けられている。このカバーゴム１１１は、前述したゴム押え１１０により注入ロッド１の方向に押さえられ、エアー噴射口１０７、１０８から空気が噴射されていないときは、エアー噴射口１０７、１０８を塞ぐように作用し、エアー噴射口１０７、１０８から空気が噴射されると、上部側が空気の圧力により開口し、空気が注入ロッド１の凹部１０９に沿って噴出される。なお、カバーゴム１１１の下部は、ゴム押え１１０とともに注入ロッド１に固着されている。また、上述したように、本実施形態では、説明の便宜上、エアー噴射口１０７、１０８の空気の流路を一つ（空気流路１１）とし、その流路１１から空気が供給されるように説明したが、実際は、それぞれのエアー噴射口１０７、１０８に対応して流路を有している。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法による施工手順について図６を用いて説明する。図６は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工手順を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、Ｓ１において、注入ロッド１をこれから掘削する位置に位置決めする。具体的には、注入ロッド１をクレーンで吊り下げ、注入ロッド１をこれから掘削する位置のところに位置決めする。そして、注入ロッド１がこれから掘削する所定の位置に位置決めされると、Ｓ２に進む。
【００３１】
Ｓ２において、注入ロッド１の先端ノズル１０１〜１０４から水（液体）を高圧噴射させるとともに、空気噴射口１０５から空気を噴射させる。
【００３２】
Ｓ３において、注入ロッド１の側面のエアー噴射口１０７（１０８）から空気が噴射される。このように、注入ロッド１の側面のエアー噴射口１０７（１０８）から空気が噴射されることにより、注入ロッド１の側面に存在する液状化した土砂が地上に引き上げられる。そして、水および空気を噴射させながら、注入ロッド１の端部が作業機２の把持部１８（図１参照）付近まで来ると、注入ロッド１の端部が作業機２の把持部１８により把持され、同種の注入ロッド１の端部（他の端部）を作業機２の把持部１８に把持されている注入ロッド１の端部とボルトで結合し、そのボルトで結合した注入ロッド１も同様に、クレーンで吊り下げ、地中内に挿入される。これを繰り返して、削孔１５の深度に応じた長さの注入ロッド１が地中内に挿入される。なお、エアー噴射口１０７（１０８）が設けられている注入ロッド１についても、同様に注入ロッド１の後端部に結合される（図２参照）。
【００３３】
Ｓ２により実行される先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、空気噴射口１０５からの空気の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。また同様に、Ｓ３により実行されるエアー噴射口１０７、１０８からの空気の噴射は、作業者により、エアー噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、エアー噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。そして、Ｓ４により、注入ロッド１が所定の深度まで挿入されたかが判断され、所定の深度まで挿入されたと判断されると、Ｓ５に進む。
【００３４】
このように、注入ロッド１の挿入工程において、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７、１０８から圧縮エアーを地上方向に噴射させているので、注入ロッド１の側面の地山が崩壊することなどにより、排泥を地上に排出することが困難な場合でも、地上方向に噴射される空気の力により注入ロッド１の側面に存在する土砂が注入ロッド１の側面に沿って地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に引き上げることができる。
【００３５】
Ｓ５において、先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、および空気噴射口１０５からの空気の噴射を終了させ、Ｓ６に進む。なお、Ｓ２により実行された先端ノズル１０１〜１０４からの水の噴射、空気噴射口１０５からの空気の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。
【００３６】
Ｓ６により、注入ロッド１を揺動させながら、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。具体的には、噴射ノズル１３からセメントミルク（約４０ＭＰa程度の圧力）を圧縮空気（約１ＭＰa程度の圧力）とともに噴射しながら、注入ロッド１を３０度（所定の角度）回転させると、地中に扇形の固結体が形成される。なお、Ｓ６により実行された噴射ノズル１３からのセメントミルクの噴射、空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。なお、本実施形態では、注入ロッド１を揺動させたが、これに限らず、注入ロッド１を一方向（右回転、左回転可）に回転させてもよい。
【００３７】
このように、セメントミルクおよび圧縮空気が噴射ノズル１３から高圧噴射されるので、噴射ノズル１３から噴射される噴流によって生じる渦流およびキャビテーションにより地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。また、注入ロッド１を揺動させながら噴射ノズル１３からセメントミルクを高圧噴射させて、扇形の固結体を造成する場合には、通常、噴射ノズル１３付近の固結体の厚みが薄くなるが、本発明によれば、注入ロッド１の周辺の地盤も液状化しているので、噴射ノズル１３から高圧噴射したセメントミルクが液状化した地盤と混合し、注入ロッド１周辺の固結体の幅厚を厚く造成することができる。この噴射ノズル１３から噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）とセメントミルクが混合した排泥は、注入ロッド１と削孔１５の間から常時排出されるので、その排泥はバキューム車により直接吸引し処理している。
【００３８】
なお、本実施形態では、噴射ノズル１３から噴射されるセメントミルクの圧力を４０ＭＰａとしたが、これに限らず、２０〜５０ＭＰａ
の圧力で噴出させてもよい。また、注入ロッド１を３０度揺動させて、地中に扇形の固結体を形成したが、これに限らず、注入ロッド１を回転させないで壁状回転体を形成してもよく、任意の角度回転させて扇形の固結体を形成してもよい。また、注入ロッド１を３６０度回転させて、地中に円形の固結体を形成させてもよい。
【００３９】
Ｓ７において、Ｓ６により、注入ロッド１が３０度揺動された状態で、注入ロッド１を所定の長さ（例えば、１０ｃｍ以下（好ましくは、５ｃｍ））引き上げる。具合的には、注入ロッド１を把持した作業機２の把持部１８（上方側の把持部１８）を上方に移動させることにより、注入ロッド１を所定の長さ引き上げることができる。そして、注入ロッド１が所定の長さ引き上げられるとＳ８に進む。ここで、Ｓ６とＳ７のそれぞれ１回の処理を合わせて「１ステップ」を構成する。
【００４０】
Ｓ８において、噴射が終了したかが判断される。具体的には、所定ステップ実行され、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射しなくなったかが判断される。Ｓ８で「ＮＯ」と判断された場合はＳ６に進む。そして、Ｓ６において、注入ロッド１が引き上げられた状態（前回のＳ７の状態）から、注入ロッド１を反時計回り方向に揺動させながら、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。そして、注入ロッド１が反時計回りに３０度揺動することによりＳ７に進む。このように、噴射ノズル１３からの噴射が終了するまで、Ｓ６（時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）→Ｓ６（反時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）→Ｓ６（時計回りの揺動噴射）→Ｓ７（注入ロッド引上げ）が繰り返される。そして、Ｓ８により、所定ステップ実行され、噴射が終了したと判断されるとＳ９に進む。なお、Ｓ６により実行された噴射ノズル１３からのセメントミルクの噴射、空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、空気噴射口１０５、噴射ノズル１３、およびエアー噴射口１０７、１０８の空気の噴射圧を一つの空気噴射圧スイッチで調整するように説明したが、実際は、それぞれのノズル、噴射口に対応して空気噴射圧スイッチを有している。また、水の噴射圧についても同様である。
【００４１】
Ｓ９において、エアー噴射口１０７（１０８）からの空気の噴射を終了させ、Ｓ１０に進む。このように、Ｓ６およびＳ７の処理を実行している際にも、注入ロッド１の側面に設けられたエアー噴射口１０７（１０８）から圧縮エアーを地上方向に噴射させているので、注入ロッド１の側面の地山が崩壊することなどにより、排泥を地上に排出することが困難な場合でも、地上方向に噴射される空気の力により注入ロッド１の側面に存在する土砂が注入ロッド１の側面に沿って地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出することができる。さらに、注入ロッド１の側面にエアー噴射口を複数１０７、１０８設けているので、それらエアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーにより、エアー噴射口１０７、１０８が設けられている箇所から上部の土砂が地上に引き上げられ、注入ロッド１の側面に存在する排泥を、圧縮エアーのエアーリフト効果によりスムーズに地上に排出できる。
【００４２】
Ｓ１０において、クレーン（図示略）により注入ロッド１が削孔１５から引き上げられる。具体的には、削孔１５に挿入されている注入ロッド１がクレーンで引き上げられ、削孔１５内から抜き出される。このようにすることにより、図７に示すような固結体が造成される。
【００４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４４】
以下、本発明の変形例について説明する。
（１） 本実施形態では、噴射ノズル１３からセメントミルクおよび圧縮空気を高圧噴射させたが、これに限らず、噴射ノズル１３から圧縮空気を噴射させず、セメントミルクのみを高圧噴射するものであってもよい。
【００４５】
（２） 本実施形態で、注入ロッド１にエアー噴射口を２個設けているが、これに限らず、エアー噴射口を３個設けてもいいし、４個以上設けてもよい。
【００４６】
（３） 本実施形態では、エアー噴射口１０７、１０８から一定の噴射圧で圧縮エアーを噴射するようにしたが、これに限らず、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更できるようにしてもよい。これにより、地山の硬さや土質により、圧縮エアーの噴射力を変化させることができ、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まりそうになる前に、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射圧を強くすることにより、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができる。また、エアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射量を変更できるようにしてもよい。これによっても、上記と同様の効果を有する。
【００４７】
（４） 本実施形態では、注入ロッド１を揺動させる際に、まず注入ロッド１を時計回りに揺動させ、次に、反時計回りに揺動させたが、これに限らず、まず注入ロッド１を反時計回りに揺動させ、次に、時計回りに回転させてもよい。
【００４８】
（５） 本実施形態では、Ｓ６とＳ７のそれぞれ一回の処理を合わせて「１ステップ」としたが、これに限らず、Ｓ６とＳ７のそれぞれの処理を複数回実行させたものを合わせて「１ステップ」としてもよく、また、注入ロッド１を回転させた場合は、１回転を「１ステップ」としてもよいし、また、複数回転を「１ステップ」としてもよい。
【００４９】
（６） 本実施形態では、地内圧を測定するための圧力センサを設けない態様について説明したが、これに限らず、図８に示すような圧力センサ１００を噴射ノズル１３の上部近傍で注入ロッド１の側面に設けて、注入ロッド１周辺の地内圧を検出できるような構成にしてもよい。これにより、排泥を地上に排出することができないなどの理由により地内圧が上昇しても圧力センサ１００がこれを検知し、注入ロッド１の側面に存在する排泥が詰まることを未然に防止することができるとともに、周囲の地盤の隆起が引き起こされることを未然に防止することができる。なお、この圧力センサ１００により検知された検知信号は、多孔管（図３参照）に挿入された圧力検出用ケーブルを介し、地上の管理装置のモニタ（図示略）に表示される。また、この圧力センサ１００により検出された圧力を用いて、制御手段（図示略）によりエアー噴射口１０７、１０８から噴射されるエアーの噴射圧を変更するようにしてもよいし、またエアー噴射口１０７、１０８から噴射される圧縮エアーの噴射量を変更できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【図２】同地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図である。
【図３】同注入ロッドの斜視図である。
【図４】同注入ロッドに設けられたエアー噴射口を示す図である。
【図５】同注入ロッドに設けられたエアー噴射口の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の施工状況を示す図である。
【図８】本発明の変形例における地中固結体造成工法に用いられる注入ロッドの側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 注入ロッド
２ 作業機
３ スイベル
１３ 噴射ノズル
１５ 削孔
１４ 材液噴射ノズル
１７ 空気噴射ノズル
１００ 圧力センサ
１０１〜１０４ 先端ノズル
１０７、１０８ エアー噴射口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入ロッドの側面に設けられた噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法であって、
噴射ノズルが設けられた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、
前記噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、
前記注入ロッドの側面に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、
前記噴射ノズルの上部近傍で前記注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、該注入ロッド周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、
前記注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、
前記地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、前記エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更することを特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項２】
前記エアー噴射口は、前記注入ロッドの側壁に複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載の地中固結体造成工法。
【請求項３】
前記エアー噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記エアー噴射口から圧縮エアーを噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地中固結体造成工法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の地中固結体造成工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置。
【請求項１】
注入ロッドの側面に設けられた噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射して固結体を造成する地中固結体造成工法であって、
噴射ノズルが設けられた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入する挿入工程と、
前記噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、
前記注入ロッドの側面に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射させることにより、エアーリフト効果により土砂を地上に引き上げるエアー噴射工程と、
前記噴射ノズルの上部近傍で前記注入ロッドの側面に設けられた圧力センサにより、該注入ロッド周辺の地内圧を検出する地内圧検出工程と、
前記注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、
前記地内圧検出工程により検出された地内圧を用いて、前記エアー噴射口から噴射される圧縮エアーの噴射圧を変更することを特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項２】
前記エアー噴射口は、前記注入ロッドの側壁に複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載の地中固結体造成工法。
【請求項３】
前記エアー噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記エアー噴射口から圧縮エアーを噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地中固結体造成工法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の地中固結体造成工法を用いて固結体を造成する地中固結体造成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０８３５２（Ｐ２０１３−１０８３５２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５６９６９（Ｐ２０１２−２５６９６９）
【出願日】平成２４年１１月２３日（２０１２．１１．２３）
【分割の表示】特願２００８−１９６４３６（Ｐ２００８−１９６４３６）の分割
【原出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２３日（２０１２．１１．２３）
【分割の表示】特願２００８−１９６４３６（Ｐ２００８−１９６４３６）の分割
【原出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
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