地中固結体造成装置および地中固結体造成工法
【課題】 ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させることやノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させることが困難であった。
【解決手段】 先端部側壁に設けられた第１ノズル１３と第１ノズ１３ルの下方近傍に設けられた第２ノズル１４を備えた注入ロッド１が対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル１３および第２ノズル１４にそれぞれ備えられた材液噴射ノズル１６から硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズル１３および第２ノズル１４のそれぞれ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ので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。
【解決手段】 先端部側壁に設けられた第１ノズル１３と第１ノズ１３ルの下方近傍に設けられた第２ノズル１４を備えた注入ロッド１が対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル１３および第２ノズル１４にそれぞれ備えられた材液噴射ノズル１６から硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズル１３および第２ノズル１４のそれぞれ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ので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。
【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地中固結体造成装置および地中固結体造成工法に関する。詳しくは、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装置および地中固結体造成工法に関する。
【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、ノズルを備えた注入ロッドを地中に挿入し、地中に挿入されたノズルから硬化材液を圧縮エアーとともに噴射させながらロッドを回転させることにより、半径２．５ｍ程度の円形断面の固結体を造成させるものがあった。
【０００３】
しかしながら、地震対策をはじめ、都市部地下利用の点から、既設の輻輳した埋設物や大型化した構造物の下部を地盤改良するためには、経済的な観点から考えて半径５．０ｍ以上の円形断面の固結体を造成することが必要である。半径５．０ｍ以上の円形断面の固結体を造成するためには、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させて硬化材液の噴流の到達距離を延長させ、大径の円形断面の固結体を造成することも理論的には可能であるが、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるためには、設備装置の大型化することになりコストの増大を招くとともに、硬化材液の吐出量自体を増大させることによりその分排泥が多くなり経済面や環境面から好ましくない結果が生じることから、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させて硬化材液の噴流の到達距離を延長させる方法は実現されていなかった。
【０００４】
また、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出願人は以下の工法の提案をしている。この工法は、注入管の下端にアームを開閉自在に枢着し、アーム先端にノズルを注入管の接線方向に設け、アームを開閉させながら硬化材液を圧縮空気とともにノズルより噴射させ地盤に硬化材液を注入させて四角柱状硬化材注入層を造成するというものであった（たとえば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７２１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この工法では、ノズルから地中へ硬化材液を噴射して、その硬化材液の到達距離をコントロールすることができるが、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させることやノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させることが困難で、また構造上礫地盤には使えないという問題も有している。そのため、対象地盤が広く、硬化材液の噴流作用領域を増大し、あるいは噴流の到達距離を増大させた低コストの新しい工法が待ち望まれている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明は、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させるとともに、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させる工法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】
【０００８】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、噴射工程では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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を特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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ので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００１０】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００１１】
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、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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射させても、本発明の第１の態様を同様の効果を奏することができ。地中に固結体の層を造成することができる。
【００１３】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１の態様または第２の態様に係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第２ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、第２ノズルから噴射される噴流の速度が速くなり、その分新たな地盤の破砕力が増大させることができるともに、噴流到達距離を増大させることができる。また、
第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されることにより、第１ノズルの噴流と第２ノズルの噴流とが一体となって噴射到達距離を増大させることができる。
【００１５】
本発明のうち第４の態様に係るものは、第１の態様〜第３の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、挿入工程では、第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、噴射工程では、第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、噴射工程では、第３ノズル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を特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルと第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルのそれぞれ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より増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置され、第３ノズルも第１ノズルおよび／または第２ノズルの近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、第３ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００１７】
また、第３ノズルが第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられているので、第３ノズルから噴射された硬化材液が噴射後少なくとも第１ノズルまたは第２ノズルのいずれかと一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００１８】
本発明のうち第５の態様に係るものは、第４の態様に係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび／または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第３ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、さらに地盤が破砕されることにより噴流到達距離を増大させることができる。
【００２０】
本発明のうち第６の態様に係るものは、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射する噴射工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、噴射工程では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射され、その噴射工程で、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、第１ノズルから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００２２】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００２３】
本発明のうち第７の態様に係るものは、第６の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射させても、本発明の第１の態様を同様の効果を奏することができ。地中に固結体の層を造成することができる。
【００２５】
本発明のうち第８の態様に係るものは、第６の態様または第７の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第２ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、第２ノズルから噴射される噴流の速度が速くなり、その分新たな地盤の破砕力が増大させることができるともに、噴流到達距離を増大させることができる。また、
第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されることにより、第１ノズルの噴流と第２ノズルの噴流とが一体となって噴射到達距離を増大させることができる。
【００２７】
本発明のうち第９の態様に係るものは、第６〜第８の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、挿入工程では、第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、噴射工程では、第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射し、噴射工程では、第３ノズル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とともに、第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルまたは／および第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルと第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置され、第３ノズルも第１ノズルおよび／または第２ノズルの近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、第３ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、少なくとも第１ノズルおよび／または第２ノズルのいずれかから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。
【００２９】
本発明のうち第１０の態様に係るものは、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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手段と、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射する噴射手段と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上手段と、を有し、噴射手段では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射され、その噴射手段で、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、第１ノズルから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００３１】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように本発明の地中固結体造成工法によれば、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させることができるとともに、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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。
【００３４】
図１に示すように、ボーリングマシン等により地中の所定の深度まで掘削し、注入ロッド１を地中の所定の深度まで挿入し、注入ロッド１の先端部側壁に設けられたノズルから注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気、もしくは水が噴射される。
【００３５】
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を上下動および回転させるものである。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も可能となる。
【００３６】
注入ロッド１は、上述したようにあらかじめ地中に形成された削孔１５に挿入されるもので、先端部側壁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。
【００３７】
スイベル３は、セメントミルク（硬化材液）の供給源４、空気の供給源５、および水の供給源６からそれぞれ供給されるセメントミルク、空気、およぶ水の各供給管７、８、９（ホース）と連結されるとともに、セメントミルク、空気、および水を注入ロッド１内に設けられたセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２に供給するものである。このように、セメントミルク（硬化材液）の供給源４、空気の供給源５、および水の供給源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１０、１１、１２を経て、ノズルから噴射される。
【００３８】
次に、図２〜図４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斜視図である。図２に示すように、注入ロッド１には、セメントミルクと空気を噴射させる上段ノズル１３（直径４．０mm）と下段ノズル１４（直径４．０mm）が設けられ、下段ノズル１４は上段ノズル１３の斜め下方に設けられている。なお、本実施形態では、下段ノズル１４は上段ノズル１３の斜め下方に設けられているが、これに限らず、下段ノズル１４が上段ノズル１３の下方近傍に設けられるものであれば位置は問わない。
【００３９】
上段ノズル１３および下段ノズル１４には、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル１６と圧縮空気を噴射させるエアー噴射口１７が備えられる。具体的には、上段ノズル１３および下段ノズル１４の内側の管に材液噴射ノズル１６が設けられ、外側の管にエアー噴射口１７が設けられている。なお、本実施形態では、上段ノズル１３および下段ノズル１４の内側の管に材液噴射ノズル１６が設けられ、外側の管にエアー噴射口１７が設けられるようにしたが、これに限らず、材液噴射ノズル１６をエアー噴射口１７の近傍に設けられるものであれば位置にはこだわらない。また、水を噴射させる水噴射ノズル（図示略）は、上段ノズル１３および下段ノズル１４と別固独立に設けられている。
【００４０】
図３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１の上面図である。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、および水が流入し、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、ノズルから噴射される。
【００４１】
本実施形態の注入ロッド１は、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度の円形断面を有し、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ボルトで（図示略）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。
【００４２】
図４は、図２のＡ−Ａ断面の断面図である。図３に示すように、上段ノズル１３と下段ノズル１４は、同方向に噴射するものである。なお、本実施形態では、上段ノズル１３と下段ノズル１４の噴射方向を同方向としたが、厳密に同方向である必要はなく、略同方向であればよい。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況について図５を用いて説明する。図５は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況を示す図である。
【００４４】
図５に示すように、上段ノズル１３およびその下方近傍の下段ノズル１４から地中にセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、それぞれのノズル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る。このように、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。
【００４５】
また、上段ノズル１３および下段ノズル１４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ることにより、セメントミルクの噴流がこれと質量が異なる圧縮空気の噴流により包含され、その噴流境界に渦が発生し、その渦の中心部の低圧領域にキャビティ（空洞）が多数発生する。低圧部で発達したキャビティは、対象地盤と噴流の接触面付近で崩壊・消滅するが、気泡が崩壊する際に、対象地盤に向かってマイクロジェットと称される圧力波がアタックし、対象地盤に対する噴流作用面積が増大され、地盤破砕力と噴流推進力を増大させることができる。
【００４６】
また、上段ノズル１３が下段ノズル１４の近傍に位置しているので、上段ノズル１３の噴射により破砕された削孔１５と下段ノズル１４の噴射により破砕された削孔１５との間に破砕されていない地盤がある場合でも、それぞれの噴流の周りに発生する渦流（特に、対象地盤に接触面付近の渦流）により、上段ノズル１３の噴射により破砕された削孔１５と下段ノズル１４の噴射により破砕された削孔１５との間に破砕されていない地盤を破砕させることができ、対象地盤に対する噴流作用面積を増大させることができる。
【００４７】
また、下流ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、上段ノズル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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）。これにより、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
まず、Ｓ１において、ボーリングマシン（図示略）を対象地盤の条件に応じた回転数、ストロークで運転させ、所定の深度までケーシング（直径１６０ｍｍ）を用いて削孔１５される。この場合の孔（削孔１５）は注入ロッド１の直径（１４０ｍｍ）よりも少し大きく掘削される。これは、削孔１５と注入ロッド１の間から固結体の造成に不必要となった排泥を排出させるためである。そして、ボーリングマシン（図示略）により注入ロッド１が挿入される削孔１５が所定の深度まで掘削されると、Ｓ２に進む。
【００５０】
次に、Ｓ２において、注入ロッド１がＳ１により掘削された削孔１５に挿入される。具体的には、注入ロッド１をクレーンで吊り下げ削孔１５内に挿入させる。そして、注入ロッド１の先端部から徐々に注入ロッド１が削孔１５に挿入され、注入ロッド１の後端部が作業機２の把持部１８付近に来ると、注入ロッド１の後端部が作業機２の把持部１８により把持される。そして、同種の注入ロッド１の先端部を作業機２の把持部１８に把持されている注入ロッド１の後端部とボルト（図示略）で結合され、そのボルト（図示略）で結合された注入ロッド１も同様に、クレーンで吊り下げられ削孔１５内に挿入される。これを繰り返して、削孔１５の深度に応じた注入ロッド１が削孔１５内に挿入されると、Ｓ３に進む。
【００５１】
Ｓ３において、注入ロッド１を時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４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、注入ロッド１を時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４から４００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力でセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。これにより地中に扇形の固結体が形成される（図７参照）。そして、注入ロッド１が３０度回転することによりＳ４に進む。なお、本実施形態では、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射される圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ2としたが、これに限らず、２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で噴出させてもよい。
【００５２】
このように、セメントミルクおよび圧縮空気が上段ノズル１３および下段ノズル１４から同方向に高圧噴射されるので、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれ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とともに、下段ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。つまり、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、下段ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、上段ノズル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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、図６に示すように、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００５３】
なお、上段ノズル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、上述したように注入ロッド１と削孔１５の間から常時排出されるので、その排泥をバキューム車により直接吸引し処理している。
【００５４】
Ｓ４において、Ｓ３により注入ロッド１が３０度回転された状態で、注入ロッド１を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５ｃｍ引き上げる。そして、注入ロッド１が５ｃｍ引き上げられるとＳ５に進む。
【００５５】
Ｓ５において、噴射が終了したかが判断される。具体的には、削孔１５に挿入された注入ロッド１がその削孔１５内での噴射が終了したかが判断される。Ｓ５で「ＮＯ」の場合はＳ３に進む。そして、Ｓ３において、Ｓ４により注入ロッド１が引き上げられた状態から、注入ロッド１を反時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４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度回転することによりＳ４に進む。このように、ノズルからの噴射が終了するまで、Ｓ３（時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）→Ｓ３（反時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）→Ｓ３（時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）が繰り返される。そして、Ｓ５により、噴射が終了したと判断されるとＳ６に進む。
【００５６】
Ｓ６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内から排出される。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれがセメントミルクおよび圧縮空気を高圧噴射するとしたが、これに限らず、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれが圧縮空気を噴射せず、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。
【００５９】
この場合においても、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００６０】
（２） また、本実施形態（変形例（１）も含む）では、注入ロッド１を揺動させながら上段ノズル１３および下段ノズル１４からセメントミルクおよび圧縮空気を噴射させるとしたが、これに限らず、注入ロッド１を引き上げながら、上段ノズル１３より噴射された噴流の噴流作用領域に、下段ノズル１４よりセメントミルクを噴射させるようにしてもよい。
【００６１】
これにより、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに下段ノズル１４からセメントミルクが噴射されることによる噴流によって、さらに地盤が破砕されることにより噴流到達距離を増大させることができる。
【００６２】
（３） 本実施形態（変形例(１)（２）も含む）では、注入ロッド１に上部ノズルおよび下部ノズルが設けられているものであったが、これに限らず、注入ロッド１に上部ノズルおよび下部ノズルの他に、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の下方近傍に最下段ノズル１９を設けてもよい（図８参照）。この場合においても、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置され、最下段ノズル１９も上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、最下段ノズル１９から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、上段ノズル１３、下段ノズル１４および最下段ノズル１９から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３、下段ノズル１４および最下段ノズル１９から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の噴流により破砕された部分と最下段ノズル１９の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の噴流により破砕された部分と最下段ノズル１９の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、最下段ノズル１９より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３および／または下段ノズル１４より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、少なくとも上段ノズル１３および／または下段ノズル１４のいずれか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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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】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斜視図である。
【図３】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１の上面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況を示す図である。
【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斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 注入ロッド
２ 作業機
３ スイベル
１３ 上段ノズル
１４ 下段ノズル
１５ 削孔
１６ 材液噴射ノズル
１７ エアー噴射口
１９ 最下段ノズル
【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地中固結体造成装置および地中固結体造成工法に関する。詳しくは、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装置および地中固結体造成工法に関する。
【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、ノズルを備えた注入ロッドを地中に挿入し、地中に挿入されたノズルから硬化材液を圧縮エアーとともに噴射させながらロッドを回転させることにより、半径２．５ｍ程度の円形断面の固結体を造成させるものがあった。
【０００３】
しかしながら、地震対策をはじめ、都市部地下利用の点から、既設の輻輳した埋設物や大型化した構造物の下部を地盤改良するためには、経済的な観点から考えて半径５．０ｍ以上の円形断面の固結体を造成することが必要である。半径５．０ｍ以上の円形断面の固結体を造成するためには、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させて硬化材液の噴流の到達距離を延長させ、大径の円形断面の固結体を造成することも理論的には可能であるが、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるためには、設備装置の大型化することになりコストの増大を招くとともに、硬化材液の吐出量自体を増大させることによりその分排泥が多くなり経済面や環境面から好ましくない結果が生じることから、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させて硬化材液の噴流の到達距離を延長させる方法は実現されていなかった。
【０００４】
また、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出願人は以下の工法の提案をしている。この工法は、注入管の下端にアームを開閉自在に枢着し、アーム先端にノズルを注入管の接線方向に設け、アームを開閉させながら硬化材液を圧縮空気とともにノズルより噴射させ地盤に硬化材液を注入させて四角柱状硬化材注入層を造成するというものであった（たとえば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７２１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この工法では、ノズルから地中へ硬化材液を噴射して、その硬化材液の到達距離をコントロールすることができるが、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させることやノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させることが困難で、また構造上礫地盤には使えないという問題も有している。そのため、対象地盤が広く、硬化材液の噴流作用領域を増大し、あるいは噴流の到達距離を増大させた低コストの新しい工法が待ち望まれている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明は、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させるとともに、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させる工法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】
【０００８】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、噴射工程では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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を特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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ので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００１０】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００１１】
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、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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射させても、本発明の第１の態様を同様の効果を奏することができ。地中に固結体の層を造成することができる。
【００１３】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１の態様または第２の態様に係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第２ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、第２ノズルから噴射される噴流の速度が速くなり、その分新たな地盤の破砕力が増大させることができるともに、噴流到達距離を増大させることができる。また、
第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されることにより、第１ノズルの噴流と第２ノズルの噴流とが一体となって噴射到達距離を増大させることができる。
【００１５】
本発明のうち第４の態様に係るものは、第１の態様〜第３の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、挿入工程では、第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、噴射工程では、第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、噴射工程では、第３ノズル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を特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルと第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射され、その噴射工程で第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルのそれぞれ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より増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置され、第３ノズルも第１ノズルおよび／または第２ノズルの近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、第３ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００１７】
また、第３ノズルが第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられているので、第３ノズルから噴射された硬化材液が噴射後少なくとも第１ノズルまたは第２ノズルのいずれかと一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００１８】
本発明のうち第５の態様に係るものは、第４の態様に係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび／または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第３ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、さらに地盤が破砕されることにより噴流到達距離を増大させることができる。
【００２０】
本発明のうち第６の態様に係るものは、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射する噴射工程と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上工程と、を有し、噴射工程では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射され、その噴射工程で、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、第１ノズルから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００２２】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【００２３】
本発明のうち第７の態様に係るものは、第６の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、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、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射させても、本発明の第１の態様を同様の効果を奏することができ。地中に固結体の層を造成することができる。
【００２５】
本発明のうち第８の態様に係るものは、第６の態様または第７の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、引上工程では、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、注入ロッドを引き上げる過程において、第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに第２ノズルから硬化材液が噴射されることによる噴流によって、第２ノズルから噴射される噴流の速度が速くなり、その分新たな地盤の破砕力が増大させることができるともに、噴流到達距離を増大させることができる。また、
第１ノズルおよび第２ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルの噴流により破砕された部分と第２ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されることにより、第１ノズルの噴流と第２ノズルの噴流とが一体となって噴射到達距離を増大させることができる。
【００２７】
本発明のうち第９の態様に係るものは、第６〜第８の態様のいずれかに係る地中固結体造成工法であって、挿入工程では、第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、噴射工程では、第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射し、噴射工程では、第３ノズル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とともに、第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルまたは／および第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルと第１ノズルおよび／または第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置され、第３ノズルも第１ノズルおよび／または第２ノズルの近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、第３ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第３ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルおよび／または第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、少なくとも第１ノズルおよび／または第２ノズルのいずれかから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。
【００２９】
本発明のうち第１０の態様に係るものは、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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手段と、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射する噴射手段と、注入ロッドを対象地盤から引上げる引上手段と、を有し、噴射手段では、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、先端部側壁に設けられた第１ノズルと第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備えた注入ロッドが対象地盤の所定の深度まで挿入され、第１ノズルおよび第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液が同方向に高圧噴射されるとともに、材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射され、その噴射手段で、第１ノズルおよび第２ノズルのそれぞれ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とともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができるので、硬化材液の噴射圧力と吐出量自体を増大させるための大型の設備装置が必要でなく、低コスト化を図ることができる。つまり、第１ノズルと第２ノズルが近傍に配置されているので、第１ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と第２ノズルから噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、第２ノズルより噴射された圧縮エアーが第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、第１ノズルから噴射された噴流により破砕された地盤（土や石など）と硬化材液が混合した排泥の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、第１ノズル、第２ノズルおよび第３ノズルから噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、第１ノズルおよび／または第２ノズルの噴流により破砕された部分と第３ノズルの噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００３１】
また、第２ノズルが第１ノズルの下方近傍に設けられているので、それぞれのノズルから噴射された硬化材液が噴射後一体となって均質な固結体を造成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように本発明の地中固結体造成工法によれば、ノズルから噴射される硬化材液の噴流作用領域を増大させることができるとともに、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を飛躍的に増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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。
【００３４】
図１に示すように、ボーリングマシン等により地中の所定の深度まで掘削し、注入ロッド１を地中の所定の深度まで挿入し、注入ロッド１の先端部側壁に設けられたノズルから注入ロッド１内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気、もしくは水が噴射される。
【００３５】
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を上下動および回転させるものである。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も可能となる。
【００３６】
注入ロッド１は、上述したようにあらかじめ地中に形成された削孔１５に挿入されるもので、先端部側壁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。
【００３７】
スイベル３は、セメントミルク（硬化材液）の供給源４、空気の供給源５、および水の供給源６からそれぞれ供給されるセメントミルク、空気、およぶ水の各供給管７、８、９（ホース）と連結されるとともに、セメントミルク、空気、および水を注入ロッド１内に設けられたセメントミルク流路１０、空気流路１１、および水流路１２に供給するものである。このように、セメントミルク（硬化材液）の供給源４、空気の供給源５、および水の供給源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１０、１１、１２を経て、ノズルから噴射される。
【００３８】
次に、図２〜図４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斜視図である。図２に示すように、注入ロッド１には、セメントミルクと空気を噴射させる上段ノズル１３（直径４．０mm）と下段ノズル１４（直径４．０mm）が設けられ、下段ノズル１４は上段ノズル１３の斜め下方に設けられている。なお、本実施形態では、下段ノズル１４は上段ノズル１３の斜め下方に設けられているが、これに限らず、下段ノズル１４が上段ノズル１３の下方近傍に設けられるものであれば位置は問わない。
【００３９】
上段ノズル１３および下段ノズル１４には、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル１６と圧縮空気を噴射させるエアー噴射口１７が備えられる。具体的には、上段ノズル１３および下段ノズル１４の内側の管に材液噴射ノズル１６が設けられ、外側の管にエアー噴射口１７が設けられている。なお、本実施形態では、上段ノズル１３および下段ノズル１４の内側の管に材液噴射ノズル１６が設けられ、外側の管にエアー噴射口１７が設けられるようにしたが、これに限らず、材液噴射ノズル１６をエアー噴射口１７の近傍に設けられるものであれば位置にはこだわらない。また、水を噴射させる水噴射ノズル（図示略）は、上段ノズル１３および下段ノズル１４と別固独立に設けられている。
【００４０】
図３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１の上面図である。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、および水が流入し、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、ノズルから噴射される。
【００４１】
本実施形態の注入ロッド１は、直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度の円形断面を有し、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ボルトで（図示略）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。
【００４２】
図４は、図２のＡ−Ａ断面の断面図である。図３に示すように、上段ノズル１３と下段ノズル１４は、同方向に噴射するものである。なお、本実施形態では、上段ノズル１３と下段ノズル１４の噴射方向を同方向としたが、厳密に同方向である必要はなく、略同方向であればよい。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況について図５を用いて説明する。図５は、本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況を示す図である。
【００４４】
図５に示すように、上段ノズル１３およびその下方近傍の下段ノズル１４から地中にセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、それぞれのノズル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る。このように、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。
【００４５】
また、上段ノズル１３および下段ノズル１４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ることにより、セメントミルクの噴流がこれと質量が異なる圧縮空気の噴流により包含され、その噴流境界に渦が発生し、その渦の中心部の低圧領域にキャビティ（空洞）が多数発生する。低圧部で発達したキャビティは、対象地盤と噴流の接触面付近で崩壊・消滅するが、気泡が崩壊する際に、対象地盤に向かってマイクロジェットと称される圧力波がアタックし、対象地盤に対する噴流作用面積が増大され、地盤破砕力と噴流推進力を増大させることができる。
【００４６】
また、上段ノズル１３が下段ノズル１４の近傍に位置しているので、上段ノズル１３の噴射により破砕された削孔１５と下段ノズル１４の噴射により破砕された削孔１５との間に破砕されていない地盤がある場合でも、それぞれの噴流の周りに発生する渦流（特に、対象地盤に接触面付近の渦流）により、上段ノズル１３の噴射により破砕された削孔１５と下段ノズル１４の噴射により破砕された削孔１５との間に破砕されていない地盤を破砕させることができ、対象地盤に対する噴流作用面積を増大させることができる。
【００４７】
また、下流ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、上段ノズル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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）。これにより、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
まず、Ｓ１において、ボーリングマシン（図示略）を対象地盤の条件に応じた回転数、ストロークで運転させ、所定の深度までケーシング（直径１６０ｍｍ）を用いて削孔１５される。この場合の孔（削孔１５）は注入ロッド１の直径（１４０ｍｍ）よりも少し大きく掘削される。これは、削孔１５と注入ロッド１の間から固結体の造成に不必要となった排泥を排出させるためである。そして、ボーリングマシン（図示略）により注入ロッド１が挿入される削孔１５が所定の深度まで掘削されると、Ｓ２に進む。
【００５０】
次に、Ｓ２において、注入ロッド１がＳ１により掘削された削孔１５に挿入される。具体的には、注入ロッド１をクレーンで吊り下げ削孔１５内に挿入させる。そして、注入ロッド１の先端部から徐々に注入ロッド１が削孔１５に挿入され、注入ロッド１の後端部が作業機２の把持部１８付近に来ると、注入ロッド１の後端部が作業機２の把持部１８により把持される。そして、同種の注入ロッド１の先端部を作業機２の把持部１８に把持されている注入ロッド１の後端部とボルト（図示略）で結合され、そのボルト（図示略）で結合された注入ロッド１も同様に、クレーンで吊り下げられ削孔１５内に挿入される。これを繰り返して、削孔１５の深度に応じた注入ロッド１が削孔１５内に挿入されると、Ｓ３に進む。
【００５１】
Ｓ３において、注入ロッド１を時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４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、注入ロッド１を時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４から４００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力でセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。これにより地中に扇形の固結体が形成される（図７参照）。そして、注入ロッド１が３０度回転することによりＳ４に進む。なお、本実施形態では、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射される圧力を４００ｋｇｆ／ｃｍ2としたが、これに限らず、２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で噴出させてもよい。
【００５２】
このように、セメントミルクおよび圧縮空気が上段ノズル１３および下段ノズル１４から同方向に高圧噴射されるので、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれ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とともに、下段ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、ノズルから噴射される硬化材液の噴流到達距離を増大させることができる。つまり、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、下段ノズル１４より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、上段ノズル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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。すなわち、図６に示すように、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００５３】
なお、上段ノズル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、上述したように注入ロッド１と削孔１５の間から常時排出されるので、その排泥をバキューム車により直接吸引し処理している。
【００５４】
Ｓ４において、Ｓ３により注入ロッド１が３０度回転された状態で、注入ロッド１を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５ｃｍ引き上げる。そして、注入ロッド１が５ｃｍ引き上げられるとＳ５に進む。
【００５５】
Ｓ５において、噴射が終了したかが判断される。具体的には、削孔１５に挿入された注入ロッド１がその削孔１５内での噴射が終了したかが判断される。Ｓ５で「ＮＯ」の場合はＳ３に進む。そして、Ｓ３において、Ｓ４により注入ロッド１が引き上げられた状態から、注入ロッド１を反時計回り方向に回転させながら、上段ノズル１３および下段ノズル１４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度回転することによりＳ４に進む。このように、ノズルからの噴射が終了するまで、Ｓ３（時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）→Ｓ３（反時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）→Ｓ３（時計回りの回転噴射）→Ｓ４（ロッド引上げ）が繰り返される。そして、Ｓ５により、噴射が終了したと判断されるとＳ６に進む。
【００５６】
Ｓ６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内から排出される。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれがセメントミルクおよび圧縮空気を高圧噴射するとしたが、これに限らず、上段ノズル１３および下段ノズル１４のそれぞれが圧縮空気を噴射せず、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。
【００５９】
この場合においても、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３および下段ノズル１４から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３の噴流により破砕された部分と下段ノズル１４の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。
【００６０】
（２） また、本実施形態（変形例（１）も含む）では、注入ロッド１を揺動させながら上段ノズル１３および下段ノズル１４からセメントミルクおよび圧縮空気を噴射させるとしたが、これに限らず、注入ロッド１を引き上げながら、上段ノズル１３より噴射された噴流の噴流作用領域に、下段ノズル１４よりセメントミルクを噴射させるようにしてもよい。
【００６１】
これにより、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションにより地盤が破砕され、その地盤が破砕されたところに、さらに下段ノズル１４からセメントミルクが噴射されることによる噴流によって、さらに地盤が破砕されることにより噴流到達距離を増大させることができる。
【００６２】
（３） 本実施形態（変形例(１)（２）も含む）では、注入ロッド１に上部ノズルおよび下部ノズルが設けられているものであったが、これに限らず、注入ロッド１に上部ノズルおよび下部ノズルの他に、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の下方近傍に最下段ノズル１９を設けてもよい（図８参照）。この場合においても、上段ノズル１３と下段ノズル１４が近傍に配置され、最下段ノズル１９も上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の近傍に配置されているので、上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果と下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果が一体となるとともに、最下段ノズル１９から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果も、少なくとも上段ノズル１３から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果または下段ノズル１４から噴射される噴流によって生ずる渦流およびキャビテーションによる地盤中の破砕効果のいずれかの破砕効果と一体となって、地盤中の噴流作用領域を増大させることができる。すなわち、上段ノズル１３、下段ノズル１４および最下段ノズル１９から噴射された噴流によって生じるキャビテーションにより地盤を破砕することができるとともに、上段ノズル１３、下段ノズル１４および最下段ノズル１９から噴射された噴流によって生じる渦流により地盤など（特に、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の噴流により破砕された部分と最下段ノズル１９の噴流により破砕された部分の間）が破砕されるので、上段ノズル１３および／または下段ノズル１４の噴流により破砕された部分と最下段ノズル１９の噴流により破砕された部分が広がり、地盤中の噴流作用領域を増大させることができるとともに、最下段ノズル１９より噴射された圧縮空気が上段ノズル１３および／または下段ノズル１４より噴射されたセメントミルクの噴流に合流することにより、少なくとも上段ノズル１３および／または下段ノズル１４のいずれか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の噴出効果を高めることができる（地中に排泥が詰まらない）ので、ノズルから噴射されるセメントミルクの噴流到達距離を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【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】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斜視図である。
【図３】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１の上面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における地中固結体造成工法の固結体の造成状況を示す図である。
【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斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 注入ロッド
２ 作業機
３ スイベル
１３ 上段ノズル
１４ 下段ノズル
１５ 削孔
１６ 材液噴射ノズル
１７ エアー噴射口
１９ 最下段ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、
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、
前記噴射工程では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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を特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項２】
前記噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射することを特徴とする請求項１記載の地中固結体造成工法。
【請求項３】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項１または２記載の地中固結体造成工法。
【請求項４】
前記挿入工程では、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、
前記噴射工程では、前記第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、
該噴射工程では、前記第３ノズル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を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地中固結体造成工法。
【請求項５】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項４記載の地中固結体造成工法。
【請求項６】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射する噴射工程と、
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、
前記噴射工程では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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とともに、前記第２ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項７】
前記噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射することを特徴とする請求項６記載の地中固結体造成工法。
【請求項８】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項６または７記載の地中固結体造成工法。
【請求項９】
前記挿入工程では、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、
前記噴射工程では、前記第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射し、
該噴射工程では、前記第３ノズル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とともに、前記第３ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルまたは／および前記第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の地中固結体造成工法。
【請求項１０】
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装置であって、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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手段と、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射する噴射手段と、
前記注入ロッドを対象地盤から引上げる引上手段と、を有し、
前記噴射手段では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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とともに、前記第２ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする地中固結体造成装置。
【請求項１】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射する噴射工程と、
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、
前記噴射工程では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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を特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項２】
前記噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射することを特徴とする請求項１記載の地中固結体造成工法。
【請求項３】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項１または２記載の地中固結体造成工法。
【請求項４】
前記挿入工程では、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、
前記噴射工程では、前記第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、
該噴射工程では、前記第３ノズル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を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地中固結体造成工法。
【請求項５】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第３ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第３ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項４記載の地中固結体造成工法。
【請求項６】
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、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射する噴射工程と、
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、
前記噴射工程では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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とともに、前記第２ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする地中固結体造成工法。
【請求項７】
前記噴射工程では、前記注入ロッドを回転もしくは揺動させながら、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから同方向に硬化材液を高圧噴射するとともに、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーも同方向に噴射することを特徴とする請求項６記載の地中固結体造成工法。
【請求項８】
前記引上工程では、前記注入ロッドを引き上げる過程において、前記第１ノズルより噴射された噴流の噴流作用領域に、前記第２ノズルより硬化材液を噴射させることにより、前記第２ノズルにより噴射された硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項６または７記載の地中固結体造成工法。
【請求項９】
前記挿入工程では、前記第１ノズルおよび／または前記第２ノズルの下方近傍に設けられた第３ノズルを備えた注入ロッドを対象地盤の所定の深度まで挿入し、
前記噴射工程では、前記第３ノズルに備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射し、
該噴射工程では、前記第３ノズル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とともに、前記第３ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルまたは／および前記第２ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の地中固結体造成工法。
【請求項１０】
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装置であって、
先端部側壁に設けられた第１ノズルと該第１ノズルの下方近傍に設けられた第２ノズルを備え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手段と、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルにそれぞれ備えられた材液噴射ノズルから硬化材液を高圧噴射し、該材液噴射ノズルの近傍に設けられたエアー噴射口から圧縮エアーを噴射する噴射手段と、
前記注入ロッドを対象地盤から引上げる引上手段と、を有し、
前記噴射手段では、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのそれぞれ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とともに、前記第２ノズルより噴射された圧縮エアーが前記第１ノズルより噴射された硬化材液の噴流に合流することにより、硬化材液の噴流到達距離を増大させることを特徴と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２００８−６９５４９（Ｐ２００８−６９５４９Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８７８１（Ｐ２００６−２４８７８１）
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５９９０７０２６０）有限会社ニューテック研究▲しゃ▼ (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（５９９０７０２６０）有限会社ニューテック研究▲しゃ▼ (14)
【Ｆターム（参考）】
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