地盤改良工法
【課題】地中固結体を造成するのに必要な施工現場における地盤の情報を正確に且つ容易に取得し、半径方向寸法が同一な高品質の地中固結体の造成を可能とする地盤改良工法の提供。
【解決手段】ガイドホールｈを削孔する工程では、削孔手段３の到達深度と削孔手段の回転数と削孔ロッド２の貫入速度を決定して削孔トルクを計測し、削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度と削孔トルクから地盤の硬さを決定し、ガイドホールが削孔された箇所における削孔到達深度と地盤の硬さとの関係を求め、流体噴射手段９から半径方向外方へ固化材ジェットＪを噴射する工程では、削孔手段到達深度と地盤の硬さとの関係から固化材ジェットの地盤中の到達距離を制御する。
【解決手段】ガイドホールｈを削孔する工程では、削孔手段３の到達深度と削孔手段の回転数と削孔ロッド２の貫入速度を決定して削孔トルクを計測し、削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度と削孔トルクから地盤の硬さを決定し、ガイドホールが削孔された箇所における削孔到達深度と地盤の硬さとの関係を求め、流体噴射手段９から半径方向外方へ固化材ジェットＪを噴射する工程では、削孔手段到達深度と地盤の硬さとの関係から固化材ジェットの地盤中の到達距離を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良するべき地盤中に固化材（例えば、セメントミルク）を噴射して円柱状の地中固結体を造成する地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良工法により造成される円柱状の地中固結体は、深度が異なってもその半径方向寸法が均一であることが好ましい。地盤改良工法では、地盤条件により標準設計有効径が決められているので、深度の如何に関わらず、半径方向寸法が標準設計有効径と等しい円柱状地中固結体は、高品質である。
【０００３】
ここで、地盤改良工法では、セメント系固化材を超高圧で噴射して現地盤を切削し、且つ混合・撹拌して地中に改良固結体を造成するために、固い地盤では切削径が小さくなり、従って固結体も小さくなる。
また、粘性土層においても、標準貫入試験値であるＮ値が大きくなると同時に、固結体が小さくなる。
反対に、軟らかい地盤においては、Ｎ値は小さくなって固結体は必要以上の大きなものとなってしまう。
【０００４】
しかし、従来、施工箇所或いはその近傍で施工に際して調査ボーリングを行わず、近隣の領域で過去の時点で行われた調査ボーリングのデータに基づいて、地盤改良工法を施工することがあった。そして、係る施工では、造成される地中固結体の品質が保証できない場合が存在した。
【０００５】
その他の従来技術としては、地盤改良用材料ジェットの噴射管周囲の地中に光ファイバーを垂直に建て込み、地盤改良用材料ジェットにより切断された光ファイバーの長さから地盤改良用材料が噴射されている深度をリアルタイムに検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
係る技術は有用なものであるが、光ファイバーを別途建て込むための労力、コストを必要とする。また、地盤改良用材料が噴射されている深度以外の情報を得ることが出来ないので、半径方向寸法が同一な高品質の地中固結体を造成する、という上述した要請に応えることは出来ない。
【特許文献１】特開平５−２３９８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、地中固結体を造成するのに必要な施工現場における地盤の情報を正確に且つ容易に取得し、以って、半径方向寸法が同一な高品質の地中固結体の造成を可能とする地盤改良工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の地盤改良工法は、先端に削孔手段（３）を設けた削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する削孔工程（図２）と、先端に流体噴射手段（９）を設けた噴射ロッド（１０）をガイドホール（ｈ）に挿入する工程（図４）と、流体噴射手段（９）から半径方向（水平方向：水平面に対して若干傾斜している場合を含む）外方へ固化材（例えばセメントミルク等）のジェット（Ｊ）を噴射しつつ噴射ロッド（１０）を回転し且つ引き上げる噴射工程（図５）とを有し、前記削孔工程（図２）では、削孔手段（３）の到達深度と削孔手段（３）の回転数と削孔ロッド（２）の貫入速度を決定し且つ削孔トルクを計測し、削孔手段（３）の回転数と削孔ロッド（２）の貫入速度と削孔トルクから到達深度における地盤の硬さを決定し、以って、ガイドホール（ｈ）が削孔された箇所における削孔手段（３）到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係を求め、前記噴射工程（図５）では、削孔工程（図２）で求められた削孔手段（３）到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係から地盤中に造成される地中固結体（Ｋ）の径を制御することを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、噴射手段（モニタ９）の回転速度を制御することが好ましい（図８、図９：請求項２）。
【０００９】
また本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射ロッド（１０：或いはモニタ９）から噴射される流体（例えば固化材ジェットＪ、或いは水）の噴射圧を制御することが好ましい（図１０、図１１：請求項３）。
【００１０】
さらに本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段（９）から噴射される流体（例えば固化材ジェットＪ、或いは水）の流量（例えば固化材流量）を制御することが好ましい（図１２、図１３：請求項４）。
【００１１】
これに加えて、本発明において、前記噴射工程（図５）では、スラリー中の固化材濃度（セメントミルク濃度）を計測（図９のステップＳ２１）し、固化材濃度が第１の閾値（固化材濃度下限許容値）よりも薄い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を短くする制御を行い（ステップＳ２５、Ｓ２５Ａ、Ｓ２５Ｂ）、固化材濃度が第２の閾値（固化材濃度上限許容値）よりも濃い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を長くする制御を行う（ステップＳ２４、Ｓ２４Ａ、Ｓ２４Ｂ）のが好ましい（図９、図１１、図１３：請求項５）。
【００１２】
ここで、前記噴射工程（図５）で固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を制御するに際して、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を長くするためには、例えば、噴射ロッド（１０）の回転速度を低減するか、流体噴射手段（９）からの固化材ジェット（Ｊ）の噴射圧を昇圧するか、或いは、流体噴射手段（９）からの固化材の噴射量（噴射流量）を増加する。
一方、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を短くするためには、例えば、噴射ロッド（１０）の回転速度を増加するか、流体噴射手段（９）からの固化材ジェット（Ｊ）の噴射圧を減圧するか、或いは、流体噴射手段（９）からの固化材の噴射量（噴射流量）を減少すれば良い。
【００１３】
また、本発明の地盤改良工法は、施工箇所近傍で深度とＮ値（サンプルの土に重錘を落下させた際に、重錘が所定の寸法に貫入するのに必要な落下回数：地盤強度或いは土壌の硬さを表す数値）を決定しつつ調査ボーリングを行う調査ボーリング工程と、調査ボーリング地点の近傍でガイドホール（ｈ）を削孔して深度と掘削トルクを計測する工程と、当該工程で計測された深度及び掘削トルクと調査ボーリング工程で決定された深度及びＮ値から掘削トルクとＮ値との特性を求める工程と、施工箇所で削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する削孔工程とを有し、該削孔工程では、決定した掘削トルクとＮ値との特性に基づいて特定の深度に対するＮ値を推定し、推定されたＮ値から施工仕様に基づいて当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度を決定し、流体噴射手段（９）から半径方向外方へ固化材のジェット（Ｊ）を噴射しつつ噴射ロッド（１０）を回転し且つ引き上げる噴射工程を有し、該噴射工程では、流体噴射手段（９）の深度に対応して前記決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度で施工されることを特徴としている（請求項６）。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明によれば、先ず、改良体を作る箇所（ジャストポイント）、すなわち、削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する際（削孔工程の際：図２）に、到達深度における地盤の硬さを決定し、半径方向外方へ固化材（例えばセメントミルク等のジェットＪ）を噴射する（噴射工程：図５）に際しては、決定した地盤の硬さにあった施工仕様で施工する。具体的には、噴射ロッド（１０）或いは噴射手段（モニタ９）の回転速度、固化材の噴射圧、固化材の噴射流量の何れかを制御して、固化材を噴射している。
すなわち、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中における到達距離に支配的な要素である「地盤の硬さ」に対応して、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中における到達距離が一定となる様に制御しているので、造成された地中固結体の径（改良径）を一定にすることが出来る。
【００１５】
噴射工程（図５）においては、噴射された固化材と削孔された土壌との混合物が、スラリーとしてガイドホール（ｈ）を通って地上側へ排出される。
ここで、スラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短いと判断することが出来る。一方、固化材濃度が低い場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長いと判断することが出来る。
この場合、スラリー中の固化材濃度は、スラリーが地中に存在する間に計測されるのが好ましい。ただし、スラリー中の固化材濃度を地上で計測することは可能である。
【００１６】
本発明において、噴射工程でスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合には、ジェット到達距離を長くするための制御（噴射ロッド或いは噴射手段の回転速度を遅くし、固化材の噴射圧を増圧し、或いは、固化材の噴射流量を増加する何れかの制御）を行い、固化材濃度が低い場合には、ジェット到達距離を短くするための制御（噴射ロッド或いは噴射手段の回転速度を速くし、固化材の噴射圧を減圧し、或いは、固化材の噴射流量を減少する何れかの制御）を行えば（請求項５）、流体噴射手段（９）の深度とは無関係に、固化材ジェット（Ｊ）の到達距離が均一となるので、造成された円柱状地中固結体の半径方向寸法が均一となり、高品質の地中固結体が造成されるのである。
【００１７】
また、本発明において、予め施工ポイント近傍で行われる調査ボーリングの結果をも参照して、削孔工程で各深度におけるＮ値を推定し、推定されたＮ値から、既知の施工仕様により、当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度を決定し、噴射工程では各深度毎に、決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工すれば（請求項６）、施工ポイント近傍で予め行われる調査ボーリングの結果に基づいて、且つ、既存の施工実績に基づいて蓄積された既知の施工仕様に基づいて、適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工することが出来る。
その結果、施工効率が向上し、造成された地中固結体の品質が維持されるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の地盤改良工法における実施形態について説明する。
先ず、図１〜図１３を参照して、第１実施形態を説明する。
ここで、第１実施形態の説明に先立って、施工設備の概要について説明する。
【００１９】
図１において、施工エリアの地上側には、ガイドホールｈを削孔する削孔ロッド２が据付けられた施工マシン１が配置されている。
削孔ロッド２の先端には削孔手段３が取り付けられており、削孔手段３の地上側には、データ収集・発信部４が設けられており、
【００２０】
削孔ロッド２におけるデータ収集・発信部４は、電源部４１、送信用アンテナ４２、送信部４３、掘削トルク計測装置４４を備えている。掘削トルク計測装置４４は、ガイドホールｈの削孔や調査ボーリングに際して、削孔ロッド２が受ける掘削トルク（抵抗トルク）を計測する様に構成されており、公知或いは市販のものを適用可能である。
図１において、掘削トルク計測装置４４は、削孔ロッド２におけるデータ収集・発信部４が設けられているが、施工マシン１に設けても良い。
【００２１】
図示はしないが、削孔ロッド２を下降させる場合に、削孔手段３の深度が施工マシン１によって自動的に計測される。そして、その深度における削孔手段３の削孔トルクが掘削トルク計測装置４４で計測され、送信部４３から送信用アンテナ４２を介して、電磁波で発信されるように構成されている。
また、深度の時間変化量として削孔手段３の降下速度のデータも、送信用アンテナ４２を介して電磁波で発信される。
発信用アンテナ４２から発信された電磁波は、地上に設置した受信用アンテナ５を介して受信機６で受信する様に構成されている。
【００２２】
受信機６で受信した計測データはデータ処理装置である解析用パソコン７に送られ、データ処理される。そして、前記トルク、削孔手段３の回転速度（或いは回転数）及び削孔手段３の貫入速度から、深度毎の地盤の硬さが演算され、解析用パソコン７に内蔵のデータベースに「深度」対「地盤の硬さ」の関係を示すマップとして記憶されていく。
解析用パソコン７には、データ出力手段であるプリンタ８が接続され、必要に応じて、各種データが出力されるように構成されている。
【００２３】
上述したように、図示の第１実施形態によれば、改良体を造成する箇所における各種数値（特性値）の計測結果より、（ジャストポイントで）地盤の硬さを決定することが出来る。そして、決定した地盤の硬さにあった施工仕様で施工することが出来るため、造成される地中固結体の径を概略同一にすることが出来る。
造成される地中固結体の径を概略同一にするにあたっては、具体的には、後述する噴射ロッド１０の回転速度や、後述する流体噴射手段であるモニタ９の噴射圧を制御する。
【００２４】
上述した図１は、改良体を造成するにあたって、先ずガイドホールを削孔するが、そのガイドホール削孔時の装備について説明している。それと共に、施工領域の硬さ等について、削孔と同時に、ジャストポイントにて計測するための設備についても説明している。
【００２５】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の地盤改良工法を、工程順に且つ各工程毎に説明する。
図２は、図１で説明した設備を用いてガイドホールｈを削孔する工程を示している（削孔工程）。即ち、削孔ロッド２の先端に取り付けた削孔手段３で土壌Ｇを削孔し、ガイドホールｈを削孔する。
【００２６】
図２の削孔工程は、所定の深さｈｂ（図３参照）に掘り進むまで行われる。
図２の削孔工程の間は、データ発信部４のトルク計４４で深度毎の削孔トルクが計測され、前述した方法によって地上の解析用パソコン７に当該データが送られ続けている。
そして、所定の深度ｈｂまでガイドホールｈが削孔されると、削孔ロッド２は地上側に引き上げられる（図３：削孔ロッド引き上げ工程）。
【００２７】
ここで、図７を参照して、図２の削孔工程において、地盤改良箇所のガイドホールｈの削孔時に地盤の硬さを決定する作業の流れを説明する。
ステップＳ１では、ガイドホールｈの削孔開始を待機している状態（Ｓ１が「ＮＯ」のループ）を示している。ガイドホールｈの削孔を開始した場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、所定の制御サイクル毎に（ステップＳ７参照）、削孔トルクも計測し、施工マシン１によって削孔箇所の深度を決定し、削孔ロッド２の削孔回転数を決定し、削孔ロッド２の貫入速度も決定する（ステップＳ２）。
【００２８】
次のステップＳ３では、深度と削孔ロッド２の回転数及び貫入速度とが、地盤の硬さの決定手段である解析用パソコン７へ出力されると共に、トルク計４４で計測したトルク計測値が解析用パソコン７へ送信される。
そして、解析用パソコン７では前記データからその深度における地盤の硬さを求め、その求めた地盤の硬さを決定データとしてデータベースに記録しておく（ステップＳ４）。
【００２９】
ステップＳ５では、ガイドホールｈの削孔が完了したか否かを判断して、ガイドホールｈの削孔が完了したなら（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６で削孔ロッド２を地上に引き上げて制御を終了する。
一方、削孔ロッドが未だ完了していないのであれば、ステップＳ７に進み、１制御サイクルの時間が経過したなら（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降の制御を繰り返す。
【００３０】
図４で示す工程では、削孔されたガイドホールｈの底部ｈｂに先端に流体噴射手段（モニタ：本明細書では、固化代噴射手段を「モニタ」と記載する）９を取り付けた噴射ロッド１０を吊り降ろす。
ここで、モニタ９には、図示しない濃度計が設けられており、該濃度計により、スラリー中の固化材濃度を地中で計測できるように構成されている。モニタ９ではなくて、地上側にスラリー中の固化材濃度を計測する計測装置を設けることも可能である。但し、図９を参照して後述する理由により、濃度計がモニタ９に設けられているのが、造成される地中固結体の精度を向上するためには望ましい。
【００３１】
そして、図５の工程（噴射工程）では、モニタ９から固化材（例えばセメントミルク）の噴流（ジェットＪ）を噴射し、矢印Ｒで示す様に噴射ロッド１０を回転させつつ、矢印Ｕで示す様に図中上方に（地上側へ）引き揚げる。
【００３２】
すると土壌Ｇは、噴射された固化材ジェットＪによって掘削或いは切削されると共に、噴射ロッド１０を回転（Ｒ）することにより、撹拌されて固化材と原位置土壌とが混合される。そして、矢印Ｕで示す様に噴射ロッド１０を地上側へ引き揚げることにより、噴射ロッド１０の軸方向の所定の領域において、原位置土壌が掘削或いは切削され、且つ、固化材と混合されるのである。
掘削或いは切削され、且つ、固化材と混合される原位置土壌は、時間の経過と共に固化する。
【００３３】
図６は固化材の噴射が終わって地中固結体Ｋが完成した後、モニタ９を地上に引抜いた状態を示している。
なお、図５において明確には図示されていないが、モニタ９にはスラリー中のセメントミルク濃度を計測する濃度センサが設けられている。
【００３４】
図５において、決定された地盤の硬さ（図２及び図７参照）に基づいて、モニタ９の回転速度、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射圧力、或いは、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射流量の何れか制御している。
【００３５】
図８は、モニタ９の回転速度の制御を示したフローチャートである。
以下、図８に基づいて、モニタ９の回転速度を制御パラメータとした場合における地中固結体の造成制御方法について説明する。
【００３６】
ここで、地盤が硬い場合は、固結材のジェットが所定距離まで到達できるように、換言すれば固結材ジェットの到達距離を延長するように、モニタ９の回転速度を減少する制御を行う。
一方、地盤が軟らかい場合、固結材のジェットが所定距離を越えないように、すなわち固結材ジェットの到達距離を短縮するように、モニタ９の回転速度を増加する制御を行う。
【００３７】
図８のステップＳ１１では、噴射手段（モニタ）９の深度を決定（確認）し、その深度における地盤の硬さを解析用パソコンのデータベースから読み込み（ステップＳ１２）、地盤の硬さに基づいてモニタ９の回転速度を決定する（ステップＳ１３）。
【００３８】
すなわち、ステップＳ１３において、地盤が硬い場合は、噴射手段であるモニタ９の回転速度を減少させる。
一方、地盤が硬くない（軟らかい）場合は、噴射手段であるモニタ９の回転速度を増加させる。
【００３９】
次のステップＳ１４では、決定されたモニタ９の回転速度が、実際の回転速度（現状の回転速度）と概略同一か否かを判断する。
ここで、「概略同一」とは、ステップＳ１３で決定された回転速度の数値と実際の回転速度の数値（或いは現状の値）との偏差が、所定範囲内にあることを意味している。そして、所定範囲については、施工現場毎にケース・バイ・ケースで決定される。
決定された回転速度と、現状の回転速度とが概略同一であれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３で決定された回転速度と現状の回転速度との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
【００４０】
ステップＳ１５では、モニタ９の回転速度を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３で決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６は、モニタ９を回転しながら固化材を噴射して、且つ、地上側に引き上げて、地中固結体の造成を実行する（実施工）。そして、所定時間経過後（或いは、所定の制御タイミングにて）、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、削孔が完了したか否かを判断しており、完了していれば（ステップＳ１７がＹＥＳ）、制御を終了する。削孔が完了していないのであれば（ステップＳ１６がＮＯ）、ステップＳ１８で一制御サイクルあたりの時間が経過するまで待機してステップＳ１１まで戻り、再びステップＳ１１以降を繰り返す。
【００４１】
図８では、改良体を作る箇所（ジャストポイント）で地盤の硬さを測定し、測定した地盤の硬さに適合した噴射ロッドの回転速度となるように制御している。
すなわち、固化材ジェットＪの地盤中における到達距離に支配的な要素である「地盤の硬さ」に対応して、固化材ジェットＪの地盤中における到達距離が一定となる様に制御しているので、造成された地中固結体の径（改良径）を一定にすることが出来る。
【００４２】
図５で示す工程で実行される制御は、図８で説明した制御だけではなく、図８で説明した制御の裏側で、図９で説明する制御が行われる。
すなわち図９の制御方法では、スラリー中のセメント濃度によって切削・撹拌が適正に行われているか判断し、そのセメント濃度に対応して、モニタ９の回転速度を制御している。
【００４３】
図９の制御では、先ず、ステップＳ２１において、スラリー中のセメント濃度を計測する。次のステップＳ２２では、セメント濃度の計測値が許容範囲に入っているか否か、即ち、計測値が許容下限値以上で且つ許容上限値以下であるか否かを判断する。
セメント濃度の計測値が許容上限値よりも濃い場合には、土壌の切削量が少ないので、セメントミルクジェットＪの土壌中の到達距離、すなわち地中固結体の径が、標準設計有効径よりも短くなっていることが分かる。従って、セメントミルクジェットＪの到達距離（地中固結体の径）を長くするべく、噴射手段であるモニタ９の回転速度を減少する制御を行う必要がある。
【００４４】
一方、セメント濃度の計測値が許容下限値よりも薄い場合には、土壌の切削量が多いので、セメントミルクジェットＪの土壌中の到達距離、すなわち地中固結体の径が、標準設計有効径よりも長いことが分かる。そのため、セメントミルクジェットＪの到達距離（地中固結体の径）を短くするべく、噴射手段であるモニタ９の回転速度を増加する制御を行う必要がある。
【００４５】
スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達しており、切削、撹拌が行われていると判断して、噴射手段であるモニタ９の回転速度を現状で維持するべく、ステップＳ２３に進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、所望の範囲よりも狭い領域しか、切削、撹拌で出来ていない。この場合はステップＳ２４に進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、所望の範囲よりも広い範囲が切削、撹拌されている。この場合はステップＳ２５に進む。
【００４６】
ここで、図１６を参照して、ステップＳ２２におけるセメント濃度の許容下限値及び許容上限値、すなわちセメント濃度の適正な範囲について説明する。
図１６の上段の表は砂地盤における地中固結体（改良体）の直径Φと、改良作業中のスラリーの比重を示しており、図１６下段の表は、粘土地盤における地中固結体（改良体）の直径Φと、改良作業中のスラリーの比重を示している。
ここで、改良作業中のスラリーの比重は、セメント濃度に対応するパラメータである。
【００４７】
図１６の上段の表及び下段の表から明らかな様に、スラリーの比重或いはセメント濃度は、地盤の種類と、要求される地中固結体（改良体）の直径Φとによって相違する。
地中固結体（改良体）の直径Φの許容誤差が±０．５ｍとすれば、砂地盤の場合におけるセメント濃度の適正な範囲は、図１６の上段の表から、以下に述べる範囲となる。
【００４８】
すなわち、地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．６６〜１．７１となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．６９〜１．７２となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．７１〜１．７４となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．７２〜１．７５となる範囲である。
【００４９】
同じく、地中固結体（改良体）の直径Φの許容誤差が±０．５ｍとすれば、粘土地盤の場合におけるセメント濃度の適正な範囲は、図１６の下段の表から、次の通りである。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５６０〜１．５７５となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５７０〜１．５８０となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５７５〜１．５８０となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５８０〜１．５８５となる範囲である。
【００５０】
図９のステップＳ２２における許容下限値と許容上限値、或いは、セメント濃度の適正な範囲について、図１６を参照して上述した数値については、後述する図１１のステップＳ２２、図１３のステップＳ２２についても、同一である。
【００５１】
ステップＳ２３では、モニタ９の回転速度をそのまま維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４では、ジェット到達距離を長くするための制御、即ち、モニタ９の回転速度を減少させるように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５では、ジェット到達距離を短くするための制御、即ち、モニタ９の回転速度を増加させるように制御した後、ステップＳ２６に進む。
【００５２】
ステップＳ２６では噴射工程が完了したか否かを判断する。
噴射工程が完了していれば（ステップＳ２６がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。一方、未だ噴射工程が完了していないのであれば（ステップＳ２６がＮＯ）、一制御サイクルあたりの時間が経過するまで待機する（ステップＳ２７がＮＯのループ）。
一制御サイクルあたりの時間が経過したなら（ステップＳ２７がＹＥＳ）、ステップＳ２１まで戻り、再びステップＳ２１以降を繰り返す。
【００５３】
図９で説明した制御の前提として、図５の噴射工程では、噴射された固化材と削孔された土壌との混合物が、スラリーとしてガイドホールｈを通って地上側へ排出される。図９で説明した制御では、このスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合は、所望の範囲よりも狭い領域しか、切削・撹拌で出来ていないと判断し、一方、固化材濃度が低い場合は、所望の範囲よりも広い範囲が切削・撹拌されていると判断する。
【００５４】
ここで、スラリー中のセメント濃度（固結材濃度）は、リアルタイムで計測しないと正確な数値は計測することが困難である。例えば、地上側に噴出したスラリーは、固結材濃度が異なる複数種類のスラリーが混合してしまっていることがあり得るからである。従って、図９で示す制御においては（図１１で示す制御、図１３で示す制御も含めて）、スラリー中のセメント濃度は、モニタ９（図４、図５参照）に設けられた図示しない濃度計で計測されることが好ましい。
【００５５】
図９では、噴射工程でスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合には、ジェット到達距離を長くするための制御を行い、反対に固化材濃度が低い場合には、ジェット到達距離を短くするための制御を行っている。
このように制御することにより、モニタ９の深度が変化しても固化材ジェットＪの到達距離が同一となるので、半径方向寸法が均一な高品質の地中固結体が造成可能となる。
【００５６】
ここで、図８、図９では、制御されるべきパラメータは噴射手段（モニタ９）の回転速度であったが、それ以外のパラメータを制御することも可能である。
例えば、図１０、図１１で示す制御では、モニタ９からの固化材（例えばセメントミルク）の噴射圧力を制御されるべきパラメータとして選定しており、図１２、図１３で示す制御では、或いは、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射流量を制御されるべきパラメータとして選定している。
【００５７】
図１０、図１１で示す制御（以下、第１変形例と記載する）について説明する。
図１０は、図８で示すフローチャートと概略同様であり、図１０のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１８は、図８と同様であり、図１０のステップＳ１３Ａ〜Ｓ１５Ａは、図８のステップＳ１３〜Ｓ１５に対応する。
すなわち、図１０においては、ステップＳ１２で求められた地盤の硬さに基づいてモニタ９からの固化材の噴射圧を決定し（ステップＳ１３Ａ）、地盤が硬い場合は固結材の噴射圧を増加し、地盤が軟らかい場合は噴射圧を減少する。
【００５８】
次のステップＳ１４Ａでは、決定された噴射圧力が、実際の噴射圧力（現状の固化材噴射圧力）と概略同一か否かを判断し、決定された噴射圧力と現状の噴射圧力とが概略同一であれば（ステップＳ１４ＡがＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３Ａで決定された噴射圧力と現状の噴射圧力との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４ＡのＮＯ）、ステップＳ１５Ａに進む。
ステップＳ１５Ａでは、モニタ９からの固化材の噴射圧力を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３Ａで決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。それ以降は図８と同様である。
【００５９】
図１１は、図９で示すフローチャートと概略同様であり、図１１のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２６、Ｓ２７は、図９と同様であり、図１１のステップＳ２３Ａ〜Ｓ２５Ａは、図９のステップＳ２３〜Ｓ２５に対応する。
【００６０】
すなわち、図１１において、ステップＳ２２においてスラリー中のセメント濃度について判定し、スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達していると判断して、ステップＳ２３Ａに進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短か過ぎるいと判断して、ステップＳ２４Ａに進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長過ぎると判断して、ステップＳ２５Ａに進む。
【００６１】
ステップＳ２３Ａでは、固化材噴射圧を現状通りに維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４Ａでは、ジェット到達距離を長くするため、モニタ９からの固化材噴射圧を増加（昇圧）するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５Ａでは、ジェット到達距離を短くするための制御、モニタ９からの固化材噴射圧を減少（減圧）するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６以降は、図９と同様である。
【００６２】
図１０、図１１の第１変形例のその他の構成及び作用効果については、図８、図９で示す制御と同様である。
【００６３】
次に、図１２、図１３で示す制御（以下、第２変形例と記載する）について説明する。
図１２は、図８、図１０のフローチャートと概略同様であり、図１２のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１８は、図８及び図１０と同様であり、図１２のステップＳ１３Ｂ〜Ｓ１５Ｂは、図８のステップＳ１３〜Ｓ１５及び図１０のステップＳ１３Ａ〜Ｓ１５Ａに対応する。
図１２においては、ステップＳ１２で求められた地盤の硬さに基づいてモニタ９からの固化材の噴射流量を決定し（ステップＳ１３Ｂ）、地盤が硬い場合は固結材噴射流量を増加し、地盤が軟らかい場合は固結材噴射流量を減少する。
【００６４】
次のステップＳ１４Ｂでは、決定された固化材噴射流量が、実際の固化材噴射流量（現状の固化材噴射流量）と概略同一か否かを判断し、決定された回転速度と現状の回転速度とが概略同一であれば（ステップＳ１４ＢがＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３Ｂで決定された固化材噴射流量と現状の固化材噴射流量との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４ＢのＮＯ）、ステップＳ１５Ｂに進む。
ステップＳ１５Ｂでは、モニタ９からの固化材噴射流量を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３Ｂで決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。それ以降は図８及び図１０と同様である。
【００６５】
図１３は、図９或いは図１１で示すフローチャートと概略同様であり、図１３のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２６、Ｓ２７は、図９及び図１１と同様であり、図１３のステップＳ２３Ｂ〜Ｓ２５Ｂは、図９のステップＳ２３〜Ｓ２５或いは図１１のステップＳ２３Ａ〜Ｓ２５Ａに対応する。
【００６６】
図１３において、ステップＳ２２においてスラリー中のセメント濃度について判定し、スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達していると判断して、ステップＳ２３Ｂに進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短か過ぎるいと判断して、ステップＳ２４Ｂに進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長過ぎると判断して、ステップＳ２５Ｂに進む。
【００６７】
ステップＳ２３Ｂでは、固化材の噴射流量を現状通りに維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４Ｂでは、ジェット到達距離を長くするため、モニタ９からの噴射流量を増加するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５Ｂでは、ジェット到達距離を短くするための制御、モニタ９からの噴射流量を減少するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６以降は、図９、図１１と同様である。
【００６８】
図１２、図１３の第２変形例のその他の構成及び作用効果については、図８、図９で示す制御或いは第１変形例と同様である。
【００６９】
次に、図１４、図１５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図１〜図１３の第１実施形態では、削孔工程の際に決定された地盤の硬さに基づいて、モニタ９の回転速度、固化材の噴射圧、固化材の噴射流量の何れか一つのパラメータを決定している。それに対して、図１４、図１５の第２実施形態では、予め施工領域の何れかで実行される調査ボーリングの結果をも参照して、削孔工程で各深度におけるＮ値（サンプルの土に重錘を落下させた際に、重錘が所定の寸法に貫入するのに必要な落下回数：地盤強度或いは土壌の硬さを表す数値）を推定し、推定されたＮ値から、既知の施工仕様により、当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度を決定し、噴射工程では各深度ごとに、決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工される。
【００７０】
第２実施形態において、調査ボーリングについては公知の態様で行われるので、図１５のフローチャートで関連箇所を説明する他は、図示を省略する。
また、第２実施形態を施工する設備は、図１４の制御機構に関連する部分を除くと図１で示すのと概略同様である。そして、削孔工程については、図１４の制御機構に関連する内容を除くと図２で示すのと同様であり、噴射工程についても、図１５のフローチャートに関連する内容を除けば、図５で示すのと同様である。
【００７１】
図１４で示す第２実施形態を実行するための制御機構は全体が符号１００で示されており、図１における解析用パソコン７で構成されるか、或いは、施工マシン１内部に設けられている。
制御機構１００は、中央処理ユニット１１０（Ｃ．Ｕ．）と、データベース１１２（記憶装置）と、Ｎ値決定手段１１４と、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６と、Ｎ値推定手段１１８と、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０とを備えている。
【００７２】
図１５を参照して後述されるように、Ｎ値決定手段１１４では、調査ボーリングのデータにより或る深度に対するＮ値が求められる。求められたＮ値は、当該Ｎ値に相当する深度のデータと共に、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６に入力される。
掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６には、Ｎ値決定手段１１４からの深度及びＮ値のデータに加えて、調査ボーリングを行った箇所近傍でガイドホールを掘削した際における深度及び当該深度における掘削トルクが入力される。それにより、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６では、掘削トルクとＮ値との対応関係或いは特性が決定される。
掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６で求められた深度と掘削トルクとＮ値との対応関係或いは特性は、データベース１１２に送られて、記憶される。
【００７３】
Ｎ値推定手段１１８は、施工の際に、削孔工程の深度及び当該深度における掘削トルクが入力され、且つ、データベース１１２から掘削トルクとＮ値との対応関係が入力される。そして、削孔工程の各深度における掘削トルクから、前記対応関係に基づいて、その深度におけるＮ値を、推定値として決定する。換言すれば、Ｎ値推定手段１１８は、深度とＮ値との対応関係を決定するように機能する。
決定されたＮ値の推定値は、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０に送られる。
【００７４】
噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０には、決定されたＮ値の推定値（深度とＮ値の推定値）が入力されるのに加えて、データベース１１２に記憶されている施工仕様が入力される。この施工仕様は、従来の施工データにより求められたものであり、施工領域におけるＮ値と、それに最適なセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度が定義されている。噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０は、或る深度におけるＮ値の推定値（以下、「推定Ｎ値」と記載する）と、施工仕様に基づいて、或る深度におけるセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度を決定し、そして、或る深度と、その深度におけるセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度との関係を決定するように構成されているのである。
当該深度とセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度との関係は、データベース１１２で記憶されると共に、必要に応じて、中央処理ユニット１１０に送られる。
【００７５】
次に、図１５を主として参照しつつ、第２実施形態の施工手順について説明する。
先ず、第２実施形態に係る地盤改良工法を施工する施工領域の何れかにおいて、図示しない調査ボーリング用の機器を用いて調査ボーリング（詳細な図示は省略している）を行い、調査ボーリングを実施する際における深度と各深度におけるＮ値とを計測する（図１５のステップＳ３９）。
【００７６】
次に、調査ボーリングの施工箇所の近傍において、施工マシン１を用いてガイドホールを削孔する。当該ガイドホールの削孔に際しては、深度と当該深度における掘削トルク（施工マシン１により計測可能）とが計測される（ステップＳ４０）。
そして、調査ボーリングを行っている際における（ステップＳ３９）で求めた深度及びＮ値と、調査ボーリング箇所近傍で行われたガイドホール削孔（ステップＳ４０）の際に求めた深度と掘削トルクとが、Ｎ値決定手段１１４に入力される。ここで、深度については共通しているので、ステップＳ３９で求められたパラメータと、ステップＳ４０で求められたパラメータとから、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６において、掘削トルクとＮ値との特性が決定され、データベース１１２に記憶される（ステップＳ４１）。
【００７７】
掘削トルクとＮ値との特性が求まれば、ステップＳ４２に進み、地盤改良工法を施工するべき地点で削孔工程を実行する（ステップＳ４２）。ここで削孔工程については、図２を参照して説明した通りである。
削孔工程の実施の際には、深度と当該深度における掘削トルクとが施工マシン１で計測され、深度と掘削トルクとの関係がデータベース１１２に記憶される（ステップＳ４３）。
【００７８】
或る深度における掘削トルクが決定すれば、Ｎ値推定手段１１８により、データベース１１２に記憶されている掘削トルクとＮ値との特性に基づいて、当該深度におけるＮ値が推定される(ステップＳ４４)。
Ｎ値が推定されれば、過去の施工実績の蓄積から得られた施工仕様に基づいて、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０により、後続する噴射工程における各深度毎に、セメント(固化材)の噴射量、噴射圧、モニタ９或いは噴射ロッド１０の引き上げ速度の最適値が求められる。そして、決定された各深度毎の噴射量、噴射圧、引き上げ速度の最適値は、データベース１１２に記憶される(ステップＳ４５)。
【００７９】
この様にして、各深度毎の噴射量、噴射圧、引き上げ速度が決定されたならば、図５で示す様な噴射工程が開始される(ステップＳ４６)。
噴射工程では、各深度毎に、ステップＳ４５で求められたセメント(固化材)の噴射量、噴射圧、モニタ９或いは噴射ロッド１０の引き上げ速度の最適値となる様に、中央処理ユニット１１０により制御される(ステップＳ４７)。そして、ステップＳ４５で求められた噴射量、噴射圧、引き上げ速度となる様な制御（ステップＳ４８がＮＯのループ）は、噴射工程が終了するまで(ステップＳ４８がＹＥＳ)続行される。
【００８０】
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、図示の第１実施形態においては、自動制御の場合について説明されているが、オペレータによりマニュアルにて各種工程を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態のガイドホール削孔工程における設備全体の構成を示したブロック図。
【図２】第１実施形態の地盤改良工法におけるガイドホール削孔を示す工程図。
【図３】第１実施形態の地盤改良工法におけるガイドホール完成後の削孔ロッドの撤去工程図。
【図４】第１実施形態の地盤改良工法において、ガイドホールへの噴射ロッドの建て込み工程図。
【図５】第１実施形態の地盤改良工法における固化材噴射工程図。
【図６】第１実施形態の地盤改良工法において、地中固結体の完成状態を示した図。
【図７】第１実施形態に係る地盤の硬さの算定に係る制御を示したフローチャート。
【図８】第１実施形態において、地盤の硬さに基づいてモニタ回転速度を制御する方法を説明するフローチャート。
【図９】第１実施形態において、スラリー中のセメント濃度によってモニタ回転速度を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１０】第１実施形態の第１変形例において、地盤の硬さによって固化材の噴射圧を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１１】第１変形例において、スラリー中のセメント濃度によって固化材の噴射圧を制御する方法を説明したフローチャート。
【図１２】第１実施形態の第２変形例において、地盤の硬さによって固化材の噴射流量を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１３】第２変形例において、スラリー中のセメント濃度によって固化材の噴射流量を制御する方法を説明したフローチャート。
【図１４】本発明の第２実施形態における制御機構を示すブロック図。
【図１５】第２実施形態の手順を示すフローチャート。
【図１６】土壌の質と、改良体の造成目標直径と、スラリーの比重との関係を表として示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・施工マシン
２・・・削孔ロッド
３・・・削孔手段
４・・・データ収集・発信進部
５・・・受信用アンテナ
６・・・受信機
７・・・データ処理装置／処理用パソコン
８・・・データ出力手段／プリンタ
９・・・流体噴射手段／モニタ
１０・・・噴射ロッド
４１・・・電源部
４２・・・送信用アンテナ
４３・・・送信部
４４・・・トルク計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良するべき地盤中に固化材（例えば、セメントミルク）を噴射して円柱状の地中固結体を造成する地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良工法により造成される円柱状の地中固結体は、深度が異なってもその半径方向寸法が均一であることが好ましい。地盤改良工法では、地盤条件により標準設計有効径が決められているので、深度の如何に関わらず、半径方向寸法が標準設計有効径と等しい円柱状地中固結体は、高品質である。
【０００３】
ここで、地盤改良工法では、セメント系固化材を超高圧で噴射して現地盤を切削し、且つ混合・撹拌して地中に改良固結体を造成するために、固い地盤では切削径が小さくなり、従って固結体も小さくなる。
また、粘性土層においても、標準貫入試験値であるＮ値が大きくなると同時に、固結体が小さくなる。
反対に、軟らかい地盤においては、Ｎ値は小さくなって固結体は必要以上の大きなものとなってしまう。
【０００４】
しかし、従来、施工箇所或いはその近傍で施工に際して調査ボーリングを行わず、近隣の領域で過去の時点で行われた調査ボーリングのデータに基づいて、地盤改良工法を施工することがあった。そして、係る施工では、造成される地中固結体の品質が保証できない場合が存在した。
【０００５】
その他の従来技術としては、地盤改良用材料ジェットの噴射管周囲の地中に光ファイバーを垂直に建て込み、地盤改良用材料ジェットにより切断された光ファイバーの長さから地盤改良用材料が噴射されている深度をリアルタイムに検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
係る技術は有用なものであるが、光ファイバーを別途建て込むための労力、コストを必要とする。また、地盤改良用材料が噴射されている深度以外の情報を得ることが出来ないので、半径方向寸法が同一な高品質の地中固結体を造成する、という上述した要請に応えることは出来ない。
【特許文献１】特開平５−２３９８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、地中固結体を造成するのに必要な施工現場における地盤の情報を正確に且つ容易に取得し、以って、半径方向寸法が同一な高品質の地中固結体の造成を可能とする地盤改良工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の地盤改良工法は、先端に削孔手段（３）を設けた削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する削孔工程（図２）と、先端に流体噴射手段（９）を設けた噴射ロッド（１０）をガイドホール（ｈ）に挿入する工程（図４）と、流体噴射手段（９）から半径方向（水平方向：水平面に対して若干傾斜している場合を含む）外方へ固化材（例えばセメントミルク等）のジェット（Ｊ）を噴射しつつ噴射ロッド（１０）を回転し且つ引き上げる噴射工程（図５）とを有し、前記削孔工程（図２）では、削孔手段（３）の到達深度と削孔手段（３）の回転数と削孔ロッド（２）の貫入速度を決定し且つ削孔トルクを計測し、削孔手段（３）の回転数と削孔ロッド（２）の貫入速度と削孔トルクから到達深度における地盤の硬さを決定し、以って、ガイドホール（ｈ）が削孔された箇所における削孔手段（３）到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係を求め、前記噴射工程（図５）では、削孔工程（図２）で求められた削孔手段（３）到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係から地盤中に造成される地中固結体（Ｋ）の径を制御することを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、噴射手段（モニタ９）の回転速度を制御することが好ましい（図８、図９：請求項２）。
【０００９】
また本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射ロッド（１０：或いはモニタ９）から噴射される流体（例えば固化材ジェットＪ、或いは水）の噴射圧を制御することが好ましい（図１０、図１１：請求項３）。
【００１０】
さらに本発明において、前記噴射工程（図５）では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段（９）から噴射される流体（例えば固化材ジェットＪ、或いは水）の流量（例えば固化材流量）を制御することが好ましい（図１２、図１３：請求項４）。
【００１１】
これに加えて、本発明において、前記噴射工程（図５）では、スラリー中の固化材濃度（セメントミルク濃度）を計測（図９のステップＳ２１）し、固化材濃度が第１の閾値（固化材濃度下限許容値）よりも薄い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を短くする制御を行い（ステップＳ２５、Ｓ２５Ａ、Ｓ２５Ｂ）、固化材濃度が第２の閾値（固化材濃度上限許容値）よりも濃い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を長くする制御を行う（ステップＳ２４、Ｓ２４Ａ、Ｓ２４Ｂ）のが好ましい（図９、図１１、図１３：請求項５）。
【００１２】
ここで、前記噴射工程（図５）で固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を制御するに際して、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を長くするためには、例えば、噴射ロッド（１０）の回転速度を低減するか、流体噴射手段（９）からの固化材ジェット（Ｊ）の噴射圧を昇圧するか、或いは、流体噴射手段（９）からの固化材の噴射量（噴射流量）を増加する。
一方、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中の到達距離を短くするためには、例えば、噴射ロッド（１０）の回転速度を増加するか、流体噴射手段（９）からの固化材ジェット（Ｊ）の噴射圧を減圧するか、或いは、流体噴射手段（９）からの固化材の噴射量（噴射流量）を減少すれば良い。
【００１３】
また、本発明の地盤改良工法は、施工箇所近傍で深度とＮ値（サンプルの土に重錘を落下させた際に、重錘が所定の寸法に貫入するのに必要な落下回数：地盤強度或いは土壌の硬さを表す数値）を決定しつつ調査ボーリングを行う調査ボーリング工程と、調査ボーリング地点の近傍でガイドホール（ｈ）を削孔して深度と掘削トルクを計測する工程と、当該工程で計測された深度及び掘削トルクと調査ボーリング工程で決定された深度及びＮ値から掘削トルクとＮ値との特性を求める工程と、施工箇所で削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する削孔工程とを有し、該削孔工程では、決定した掘削トルクとＮ値との特性に基づいて特定の深度に対するＮ値を推定し、推定されたＮ値から施工仕様に基づいて当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度を決定し、流体噴射手段（９）から半径方向外方へ固化材のジェット（Ｊ）を噴射しつつ噴射ロッド（１０）を回転し且つ引き上げる噴射工程を有し、該噴射工程では、流体噴射手段（９）の深度に対応して前記決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度で施工されることを特徴としている（請求項６）。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明によれば、先ず、改良体を作る箇所（ジャストポイント）、すなわち、削孔ロッド（２）を用いてガイドホール（ｈ）を削孔する際（削孔工程の際：図２）に、到達深度における地盤の硬さを決定し、半径方向外方へ固化材（例えばセメントミルク等のジェットＪ）を噴射する（噴射工程：図５）に際しては、決定した地盤の硬さにあった施工仕様で施工する。具体的には、噴射ロッド（１０）或いは噴射手段（モニタ９）の回転速度、固化材の噴射圧、固化材の噴射流量の何れかを制御して、固化材を噴射している。
すなわち、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中における到達距離に支配的な要素である「地盤の硬さ」に対応して、固化材ジェット（Ｊ）の地盤中における到達距離が一定となる様に制御しているので、造成された地中固結体の径（改良径）を一定にすることが出来る。
【００１５】
噴射工程（図５）においては、噴射された固化材と削孔された土壌との混合物が、スラリーとしてガイドホール（ｈ）を通って地上側へ排出される。
ここで、スラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短いと判断することが出来る。一方、固化材濃度が低い場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長いと判断することが出来る。
この場合、スラリー中の固化材濃度は、スラリーが地中に存在する間に計測されるのが好ましい。ただし、スラリー中の固化材濃度を地上で計測することは可能である。
【００１６】
本発明において、噴射工程でスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合には、ジェット到達距離を長くするための制御（噴射ロッド或いは噴射手段の回転速度を遅くし、固化材の噴射圧を増圧し、或いは、固化材の噴射流量を増加する何れかの制御）を行い、固化材濃度が低い場合には、ジェット到達距離を短くするための制御（噴射ロッド或いは噴射手段の回転速度を速くし、固化材の噴射圧を減圧し、或いは、固化材の噴射流量を減少する何れかの制御）を行えば（請求項５）、流体噴射手段（９）の深度とは無関係に、固化材ジェット（Ｊ）の到達距離が均一となるので、造成された円柱状地中固結体の半径方向寸法が均一となり、高品質の地中固結体が造成されるのである。
【００１７】
また、本発明において、予め施工ポイント近傍で行われる調査ボーリングの結果をも参照して、削孔工程で各深度におけるＮ値を推定し、推定されたＮ値から、既知の施工仕様により、当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、（モニタ９或いは噴射ロッド１０の）引き上げ速度を決定し、噴射工程では各深度毎に、決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工すれば（請求項６）、施工ポイント近傍で予め行われる調査ボーリングの結果に基づいて、且つ、既存の施工実績に基づいて蓄積された既知の施工仕様に基づいて、適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工することが出来る。
その結果、施工効率が向上し、造成された地中固結体の品質が維持されるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の地盤改良工法における実施形態について説明する。
先ず、図１〜図１３を参照して、第１実施形態を説明する。
ここで、第１実施形態の説明に先立って、施工設備の概要について説明する。
【００１９】
図１において、施工エリアの地上側には、ガイドホールｈを削孔する削孔ロッド２が据付けられた施工マシン１が配置されている。
削孔ロッド２の先端には削孔手段３が取り付けられており、削孔手段３の地上側には、データ収集・発信部４が設けられており、
【００２０】
削孔ロッド２におけるデータ収集・発信部４は、電源部４１、送信用アンテナ４２、送信部４３、掘削トルク計測装置４４を備えている。掘削トルク計測装置４４は、ガイドホールｈの削孔や調査ボーリングに際して、削孔ロッド２が受ける掘削トルク（抵抗トルク）を計測する様に構成されており、公知或いは市販のものを適用可能である。
図１において、掘削トルク計測装置４４は、削孔ロッド２におけるデータ収集・発信部４が設けられているが、施工マシン１に設けても良い。
【００２１】
図示はしないが、削孔ロッド２を下降させる場合に、削孔手段３の深度が施工マシン１によって自動的に計測される。そして、その深度における削孔手段３の削孔トルクが掘削トルク計測装置４４で計測され、送信部４３から送信用アンテナ４２を介して、電磁波で発信されるように構成されている。
また、深度の時間変化量として削孔手段３の降下速度のデータも、送信用アンテナ４２を介して電磁波で発信される。
発信用アンテナ４２から発信された電磁波は、地上に設置した受信用アンテナ５を介して受信機６で受信する様に構成されている。
【００２２】
受信機６で受信した計測データはデータ処理装置である解析用パソコン７に送られ、データ処理される。そして、前記トルク、削孔手段３の回転速度（或いは回転数）及び削孔手段３の貫入速度から、深度毎の地盤の硬さが演算され、解析用パソコン７に内蔵のデータベースに「深度」対「地盤の硬さ」の関係を示すマップとして記憶されていく。
解析用パソコン７には、データ出力手段であるプリンタ８が接続され、必要に応じて、各種データが出力されるように構成されている。
【００２３】
上述したように、図示の第１実施形態によれば、改良体を造成する箇所における各種数値（特性値）の計測結果より、（ジャストポイントで）地盤の硬さを決定することが出来る。そして、決定した地盤の硬さにあった施工仕様で施工することが出来るため、造成される地中固結体の径を概略同一にすることが出来る。
造成される地中固結体の径を概略同一にするにあたっては、具体的には、後述する噴射ロッド１０の回転速度や、後述する流体噴射手段であるモニタ９の噴射圧を制御する。
【００２４】
上述した図１は、改良体を造成するにあたって、先ずガイドホールを削孔するが、そのガイドホール削孔時の装備について説明している。それと共に、施工領域の硬さ等について、削孔と同時に、ジャストポイントにて計測するための設備についても説明している。
【００２５】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の地盤改良工法を、工程順に且つ各工程毎に説明する。
図２は、図１で説明した設備を用いてガイドホールｈを削孔する工程を示している（削孔工程）。即ち、削孔ロッド２の先端に取り付けた削孔手段３で土壌Ｇを削孔し、ガイドホールｈを削孔する。
【００２６】
図２の削孔工程は、所定の深さｈｂ（図３参照）に掘り進むまで行われる。
図２の削孔工程の間は、データ発信部４のトルク計４４で深度毎の削孔トルクが計測され、前述した方法によって地上の解析用パソコン７に当該データが送られ続けている。
そして、所定の深度ｈｂまでガイドホールｈが削孔されると、削孔ロッド２は地上側に引き上げられる（図３：削孔ロッド引き上げ工程）。
【００２７】
ここで、図７を参照して、図２の削孔工程において、地盤改良箇所のガイドホールｈの削孔時に地盤の硬さを決定する作業の流れを説明する。
ステップＳ１では、ガイドホールｈの削孔開始を待機している状態（Ｓ１が「ＮＯ」のループ）を示している。ガイドホールｈの削孔を開始した場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、所定の制御サイクル毎に（ステップＳ７参照）、削孔トルクも計測し、施工マシン１によって削孔箇所の深度を決定し、削孔ロッド２の削孔回転数を決定し、削孔ロッド２の貫入速度も決定する（ステップＳ２）。
【００２８】
次のステップＳ３では、深度と削孔ロッド２の回転数及び貫入速度とが、地盤の硬さの決定手段である解析用パソコン７へ出力されると共に、トルク計４４で計測したトルク計測値が解析用パソコン７へ送信される。
そして、解析用パソコン７では前記データからその深度における地盤の硬さを求め、その求めた地盤の硬さを決定データとしてデータベースに記録しておく（ステップＳ４）。
【００２９】
ステップＳ５では、ガイドホールｈの削孔が完了したか否かを判断して、ガイドホールｈの削孔が完了したなら（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６で削孔ロッド２を地上に引き上げて制御を終了する。
一方、削孔ロッドが未だ完了していないのであれば、ステップＳ７に進み、１制御サイクルの時間が経過したなら（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降の制御を繰り返す。
【００３０】
図４で示す工程では、削孔されたガイドホールｈの底部ｈｂに先端に流体噴射手段（モニタ：本明細書では、固化代噴射手段を「モニタ」と記載する）９を取り付けた噴射ロッド１０を吊り降ろす。
ここで、モニタ９には、図示しない濃度計が設けられており、該濃度計により、スラリー中の固化材濃度を地中で計測できるように構成されている。モニタ９ではなくて、地上側にスラリー中の固化材濃度を計測する計測装置を設けることも可能である。但し、図９を参照して後述する理由により、濃度計がモニタ９に設けられているのが、造成される地中固結体の精度を向上するためには望ましい。
【００３１】
そして、図５の工程（噴射工程）では、モニタ９から固化材（例えばセメントミルク）の噴流（ジェットＪ）を噴射し、矢印Ｒで示す様に噴射ロッド１０を回転させつつ、矢印Ｕで示す様に図中上方に（地上側へ）引き揚げる。
【００３２】
すると土壌Ｇは、噴射された固化材ジェットＪによって掘削或いは切削されると共に、噴射ロッド１０を回転（Ｒ）することにより、撹拌されて固化材と原位置土壌とが混合される。そして、矢印Ｕで示す様に噴射ロッド１０を地上側へ引き揚げることにより、噴射ロッド１０の軸方向の所定の領域において、原位置土壌が掘削或いは切削され、且つ、固化材と混合されるのである。
掘削或いは切削され、且つ、固化材と混合される原位置土壌は、時間の経過と共に固化する。
【００３３】
図６は固化材の噴射が終わって地中固結体Ｋが完成した後、モニタ９を地上に引抜いた状態を示している。
なお、図５において明確には図示されていないが、モニタ９にはスラリー中のセメントミルク濃度を計測する濃度センサが設けられている。
【００３４】
図５において、決定された地盤の硬さ（図２及び図７参照）に基づいて、モニタ９の回転速度、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射圧力、或いは、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射流量の何れか制御している。
【００３５】
図８は、モニタ９の回転速度の制御を示したフローチャートである。
以下、図８に基づいて、モニタ９の回転速度を制御パラメータとした場合における地中固結体の造成制御方法について説明する。
【００３６】
ここで、地盤が硬い場合は、固結材のジェットが所定距離まで到達できるように、換言すれば固結材ジェットの到達距離を延長するように、モニタ９の回転速度を減少する制御を行う。
一方、地盤が軟らかい場合、固結材のジェットが所定距離を越えないように、すなわち固結材ジェットの到達距離を短縮するように、モニタ９の回転速度を増加する制御を行う。
【００３７】
図８のステップＳ１１では、噴射手段（モニタ）９の深度を決定（確認）し、その深度における地盤の硬さを解析用パソコンのデータベースから読み込み（ステップＳ１２）、地盤の硬さに基づいてモニタ９の回転速度を決定する（ステップＳ１３）。
【００３８】
すなわち、ステップＳ１３において、地盤が硬い場合は、噴射手段であるモニタ９の回転速度を減少させる。
一方、地盤が硬くない（軟らかい）場合は、噴射手段であるモニタ９の回転速度を増加させる。
【００３９】
次のステップＳ１４では、決定されたモニタ９の回転速度が、実際の回転速度（現状の回転速度）と概略同一か否かを判断する。
ここで、「概略同一」とは、ステップＳ１３で決定された回転速度の数値と実際の回転速度の数値（或いは現状の値）との偏差が、所定範囲内にあることを意味している。そして、所定範囲については、施工現場毎にケース・バイ・ケースで決定される。
決定された回転速度と、現状の回転速度とが概略同一であれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３で決定された回転速度と現状の回転速度との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
【００４０】
ステップＳ１５では、モニタ９の回転速度を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３で決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６は、モニタ９を回転しながら固化材を噴射して、且つ、地上側に引き上げて、地中固結体の造成を実行する（実施工）。そして、所定時間経過後（或いは、所定の制御タイミングにて）、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、削孔が完了したか否かを判断しており、完了していれば（ステップＳ１７がＹＥＳ）、制御を終了する。削孔が完了していないのであれば（ステップＳ１６がＮＯ）、ステップＳ１８で一制御サイクルあたりの時間が経過するまで待機してステップＳ１１まで戻り、再びステップＳ１１以降を繰り返す。
【００４１】
図８では、改良体を作る箇所（ジャストポイント）で地盤の硬さを測定し、測定した地盤の硬さに適合した噴射ロッドの回転速度となるように制御している。
すなわち、固化材ジェットＪの地盤中における到達距離に支配的な要素である「地盤の硬さ」に対応して、固化材ジェットＪの地盤中における到達距離が一定となる様に制御しているので、造成された地中固結体の径（改良径）を一定にすることが出来る。
【００４２】
図５で示す工程で実行される制御は、図８で説明した制御だけではなく、図８で説明した制御の裏側で、図９で説明する制御が行われる。
すなわち図９の制御方法では、スラリー中のセメント濃度によって切削・撹拌が適正に行われているか判断し、そのセメント濃度に対応して、モニタ９の回転速度を制御している。
【００４３】
図９の制御では、先ず、ステップＳ２１において、スラリー中のセメント濃度を計測する。次のステップＳ２２では、セメント濃度の計測値が許容範囲に入っているか否か、即ち、計測値が許容下限値以上で且つ許容上限値以下であるか否かを判断する。
セメント濃度の計測値が許容上限値よりも濃い場合には、土壌の切削量が少ないので、セメントミルクジェットＪの土壌中の到達距離、すなわち地中固結体の径が、標準設計有効径よりも短くなっていることが分かる。従って、セメントミルクジェットＪの到達距離（地中固結体の径）を長くするべく、噴射手段であるモニタ９の回転速度を減少する制御を行う必要がある。
【００４４】
一方、セメント濃度の計測値が許容下限値よりも薄い場合には、土壌の切削量が多いので、セメントミルクジェットＪの土壌中の到達距離、すなわち地中固結体の径が、標準設計有効径よりも長いことが分かる。そのため、セメントミルクジェットＪの到達距離（地中固結体の径）を短くするべく、噴射手段であるモニタ９の回転速度を増加する制御を行う必要がある。
【００４５】
スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達しており、切削、撹拌が行われていると判断して、噴射手段であるモニタ９の回転速度を現状で維持するべく、ステップＳ２３に進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、所望の範囲よりも狭い領域しか、切削、撹拌で出来ていない。この場合はステップＳ２４に進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、所望の範囲よりも広い範囲が切削、撹拌されている。この場合はステップＳ２５に進む。
【００４６】
ここで、図１６を参照して、ステップＳ２２におけるセメント濃度の許容下限値及び許容上限値、すなわちセメント濃度の適正な範囲について説明する。
図１６の上段の表は砂地盤における地中固結体（改良体）の直径Φと、改良作業中のスラリーの比重を示しており、図１６下段の表は、粘土地盤における地中固結体（改良体）の直径Φと、改良作業中のスラリーの比重を示している。
ここで、改良作業中のスラリーの比重は、セメント濃度に対応するパラメータである。
【００４７】
図１６の上段の表及び下段の表から明らかな様に、スラリーの比重或いはセメント濃度は、地盤の種類と、要求される地中固結体（改良体）の直径Φとによって相違する。
地中固結体（改良体）の直径Φの許容誤差が±０．５ｍとすれば、砂地盤の場合におけるセメント濃度の適正な範囲は、図１６の上段の表から、以下に述べる範囲となる。
【００４８】
すなわち、地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．６６〜１．７１となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．６９〜１．７２となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．７１〜１．７４となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．７２〜１．７５となる範囲である。
【００４９】
同じく、地中固結体（改良体）の直径Φの許容誤差が±０．５ｍとすれば、粘土地盤の場合におけるセメント濃度の適正な範囲は、図１６の下段の表から、次の通りである。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５６０〜１．５７５となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が３．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５７０〜１．５８０となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．０ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５７５〜１．５８０となる範囲である。
地中固結体（改良体）の目標とする直径が４．５ｍであれば、セメント濃度の適正な範囲は、スラリーの比重が１．５８０〜１．５８５となる範囲である。
【００５０】
図９のステップＳ２２における許容下限値と許容上限値、或いは、セメント濃度の適正な範囲について、図１６を参照して上述した数値については、後述する図１１のステップＳ２２、図１３のステップＳ２２についても、同一である。
【００５１】
ステップＳ２３では、モニタ９の回転速度をそのまま維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４では、ジェット到達距離を長くするための制御、即ち、モニタ９の回転速度を減少させるように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５では、ジェット到達距離を短くするための制御、即ち、モニタ９の回転速度を増加させるように制御した後、ステップＳ２６に進む。
【００５２】
ステップＳ２６では噴射工程が完了したか否かを判断する。
噴射工程が完了していれば（ステップＳ２６がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。一方、未だ噴射工程が完了していないのであれば（ステップＳ２６がＮＯ）、一制御サイクルあたりの時間が経過するまで待機する（ステップＳ２７がＮＯのループ）。
一制御サイクルあたりの時間が経過したなら（ステップＳ２７がＹＥＳ）、ステップＳ２１まで戻り、再びステップＳ２１以降を繰り返す。
【００５３】
図９で説明した制御の前提として、図５の噴射工程では、噴射された固化材と削孔された土壌との混合物が、スラリーとしてガイドホールｈを通って地上側へ排出される。図９で説明した制御では、このスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合は、所望の範囲よりも狭い領域しか、切削・撹拌で出来ていないと判断し、一方、固化材濃度が低い場合は、所望の範囲よりも広い範囲が切削・撹拌されていると判断する。
【００５４】
ここで、スラリー中のセメント濃度（固結材濃度）は、リアルタイムで計測しないと正確な数値は計測することが困難である。例えば、地上側に噴出したスラリーは、固結材濃度が異なる複数種類のスラリーが混合してしまっていることがあり得るからである。従って、図９で示す制御においては（図１１で示す制御、図１３で示す制御も含めて）、スラリー中のセメント濃度は、モニタ９（図４、図５参照）に設けられた図示しない濃度計で計測されることが好ましい。
【００５５】
図９では、噴射工程でスラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が高い場合には、ジェット到達距離を長くするための制御を行い、反対に固化材濃度が低い場合には、ジェット到達距離を短くするための制御を行っている。
このように制御することにより、モニタ９の深度が変化しても固化材ジェットＪの到達距離が同一となるので、半径方向寸法が均一な高品質の地中固結体が造成可能となる。
【００５６】
ここで、図８、図９では、制御されるべきパラメータは噴射手段（モニタ９）の回転速度であったが、それ以外のパラメータを制御することも可能である。
例えば、図１０、図１１で示す制御では、モニタ９からの固化材（例えばセメントミルク）の噴射圧力を制御されるべきパラメータとして選定しており、図１２、図１３で示す制御では、或いは、モニタ９からの固結材（例えばセメントミルク）の噴射流量を制御されるべきパラメータとして選定している。
【００５７】
図１０、図１１で示す制御（以下、第１変形例と記載する）について説明する。
図１０は、図８で示すフローチャートと概略同様であり、図１０のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１８は、図８と同様であり、図１０のステップＳ１３Ａ〜Ｓ１５Ａは、図８のステップＳ１３〜Ｓ１５に対応する。
すなわち、図１０においては、ステップＳ１２で求められた地盤の硬さに基づいてモニタ９からの固化材の噴射圧を決定し（ステップＳ１３Ａ）、地盤が硬い場合は固結材の噴射圧を増加し、地盤が軟らかい場合は噴射圧を減少する。
【００５８】
次のステップＳ１４Ａでは、決定された噴射圧力が、実際の噴射圧力（現状の固化材噴射圧力）と概略同一か否かを判断し、決定された噴射圧力と現状の噴射圧力とが概略同一であれば（ステップＳ１４ＡがＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３Ａで決定された噴射圧力と現状の噴射圧力との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４ＡのＮＯ）、ステップＳ１５Ａに進む。
ステップＳ１５Ａでは、モニタ９からの固化材の噴射圧力を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３Ａで決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。それ以降は図８と同様である。
【００５９】
図１１は、図９で示すフローチャートと概略同様であり、図１１のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２６、Ｓ２７は、図９と同様であり、図１１のステップＳ２３Ａ〜Ｓ２５Ａは、図９のステップＳ２３〜Ｓ２５に対応する。
【００６０】
すなわち、図１１において、ステップＳ２２においてスラリー中のセメント濃度について判定し、スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達していると判断して、ステップＳ２３Ａに進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短か過ぎるいと判断して、ステップＳ２４Ａに進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長過ぎると判断して、ステップＳ２５Ａに進む。
【００６１】
ステップＳ２３Ａでは、固化材噴射圧を現状通りに維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４Ａでは、ジェット到達距離を長くするため、モニタ９からの固化材噴射圧を増加（昇圧）するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５Ａでは、ジェット到達距離を短くするための制御、モニタ９からの固化材噴射圧を減少（減圧）するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６以降は、図９と同様である。
【００６２】
図１０、図１１の第１変形例のその他の構成及び作用効果については、図８、図９で示す制御と同様である。
【００６３】
次に、図１２、図１３で示す制御（以下、第２変形例と記載する）について説明する。
図１２は、図８、図１０のフローチャートと概略同様であり、図１２のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１６〜Ｓ１８は、図８及び図１０と同様であり、図１２のステップＳ１３Ｂ〜Ｓ１５Ｂは、図８のステップＳ１３〜Ｓ１５及び図１０のステップＳ１３Ａ〜Ｓ１５Ａに対応する。
図１２においては、ステップＳ１２で求められた地盤の硬さに基づいてモニタ９からの固化材の噴射流量を決定し（ステップＳ１３Ｂ）、地盤が硬い場合は固結材噴射流量を増加し、地盤が軟らかい場合は固結材噴射流量を減少する。
【００６４】
次のステップＳ１４Ｂでは、決定された固化材噴射流量が、実際の固化材噴射流量（現状の固化材噴射流量）と概略同一か否かを判断し、決定された回転速度と現状の回転速度とが概略同一であれば（ステップＳ１４ＢがＹＥＳ）、ステップＳ１６まで進み、一方、概略同一でなければ（ステップＳ１３Ｂで決定された固化材噴射流量と現状の固化材噴射流量との差異が所定範囲を超えていれば）（ステップＳ１４ＢのＮＯ）、ステップＳ１５Ｂに進む。
ステップＳ１５Ｂでは、モニタ９からの固化材噴射流量を、地盤の硬さに基づいて決定された数値（Ｓ１３Ｂで決定された数値）に調節或いは制御する。そして、ステップＳ１６に進む。それ以降は図８及び図１０と同様である。
【００６５】
図１３は、図９或いは図１１で示すフローチャートと概略同様であり、図１３のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２６、Ｓ２７は、図９及び図１１と同様であり、図１３のステップＳ２３Ｂ〜Ｓ２５Ｂは、図９のステップＳ２３〜Ｓ２５或いは図１１のステップＳ２３Ａ〜Ｓ２５Ａに対応する。
【００６６】
図１３において、ステップＳ２２においてスラリー中のセメント濃度について判定し、スラリー中のセメント濃度が適性（許容下限値以上で且つ許容上限値以下）であれば、固化材噴流（Ｊ）が地盤中を所望の範囲まで到達していると判断して、ステップＳ２３Ｂに進む。
セメント濃度が濃い（計測値が許容上限値を超えており、セメントミルクジェットＪの到達距離が短過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも短か過ぎるいと判断して、ステップＳ２４Ｂに進む。
セメント濃度が薄い（計測値が許容下限値未満であり、セメントミルクジェットＪの到達距離が長過ぎる）場合は、固化材の到達距離が標準設計有効径よりも長過ぎると判断して、ステップＳ２５Ｂに進む。
【００６７】
ステップＳ２３Ｂでは、固化材の噴射流量を現状通りに維持してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２４Ｂでは、ジェット到達距離を長くするため、モニタ９からの噴射流量を増加するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５Ｂでは、ジェット到達距離を短くするための制御、モニタ９からの噴射流量を減少するように制御した後、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６以降は、図９、図１１と同様である。
【００６８】
図１２、図１３の第２変形例のその他の構成及び作用効果については、図８、図９で示す制御或いは第１変形例と同様である。
【００６９】
次に、図１４、図１５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図１〜図１３の第１実施形態では、削孔工程の際に決定された地盤の硬さに基づいて、モニタ９の回転速度、固化材の噴射圧、固化材の噴射流量の何れか一つのパラメータを決定している。それに対して、図１４、図１５の第２実施形態では、予め施工領域の何れかで実行される調査ボーリングの結果をも参照して、削孔工程で各深度におけるＮ値（サンプルの土に重錘を落下させた際に、重錘が所定の寸法に貫入するのに必要な落下回数：地盤強度或いは土壌の硬さを表す数値）を推定し、推定されたＮ値から、既知の施工仕様により、当該深度における適正な固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度を決定し、噴射工程では各深度ごとに、決定された固化材（例えばセメント）噴射量、噴射圧、モニタ９（或いは噴射ロッド１０）の引き上げ速度で施工される。
【００７０】
第２実施形態において、調査ボーリングについては公知の態様で行われるので、図１５のフローチャートで関連箇所を説明する他は、図示を省略する。
また、第２実施形態を施工する設備は、図１４の制御機構に関連する部分を除くと図１で示すのと概略同様である。そして、削孔工程については、図１４の制御機構に関連する内容を除くと図２で示すのと同様であり、噴射工程についても、図１５のフローチャートに関連する内容を除けば、図５で示すのと同様である。
【００７１】
図１４で示す第２実施形態を実行するための制御機構は全体が符号１００で示されており、図１における解析用パソコン７で構成されるか、或いは、施工マシン１内部に設けられている。
制御機構１００は、中央処理ユニット１１０（Ｃ．Ｕ．）と、データベース１１２（記憶装置）と、Ｎ値決定手段１１４と、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６と、Ｎ値推定手段１１８と、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０とを備えている。
【００７２】
図１５を参照して後述されるように、Ｎ値決定手段１１４では、調査ボーリングのデータにより或る深度に対するＮ値が求められる。求められたＮ値は、当該Ｎ値に相当する深度のデータと共に、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６に入力される。
掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６には、Ｎ値決定手段１１４からの深度及びＮ値のデータに加えて、調査ボーリングを行った箇所近傍でガイドホールを掘削した際における深度及び当該深度における掘削トルクが入力される。それにより、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６では、掘削トルクとＮ値との対応関係或いは特性が決定される。
掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６で求められた深度と掘削トルクとＮ値との対応関係或いは特性は、データベース１１２に送られて、記憶される。
【００７３】
Ｎ値推定手段１１８は、施工の際に、削孔工程の深度及び当該深度における掘削トルクが入力され、且つ、データベース１１２から掘削トルクとＮ値との対応関係が入力される。そして、削孔工程の各深度における掘削トルクから、前記対応関係に基づいて、その深度におけるＮ値を、推定値として決定する。換言すれば、Ｎ値推定手段１１８は、深度とＮ値との対応関係を決定するように機能する。
決定されたＮ値の推定値は、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０に送られる。
【００７４】
噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０には、決定されたＮ値の推定値（深度とＮ値の推定値）が入力されるのに加えて、データベース１１２に記憶されている施工仕様が入力される。この施工仕様は、従来の施工データにより求められたものであり、施工領域におけるＮ値と、それに最適なセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度が定義されている。噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０は、或る深度におけるＮ値の推定値（以下、「推定Ｎ値」と記載する）と、施工仕様に基づいて、或る深度におけるセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度を決定し、そして、或る深度と、その深度におけるセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度との関係を決定するように構成されているのである。
当該深度とセメント噴射量、噴射圧、モニタ９の引き上げ速度との関係は、データベース１１２で記憶されると共に、必要に応じて、中央処理ユニット１１０に送られる。
【００７５】
次に、図１５を主として参照しつつ、第２実施形態の施工手順について説明する。
先ず、第２実施形態に係る地盤改良工法を施工する施工領域の何れかにおいて、図示しない調査ボーリング用の機器を用いて調査ボーリング（詳細な図示は省略している）を行い、調査ボーリングを実施する際における深度と各深度におけるＮ値とを計測する（図１５のステップＳ３９）。
【００７６】
次に、調査ボーリングの施工箇所の近傍において、施工マシン１を用いてガイドホールを削孔する。当該ガイドホールの削孔に際しては、深度と当該深度における掘削トルク（施工マシン１により計測可能）とが計測される（ステップＳ４０）。
そして、調査ボーリングを行っている際における（ステップＳ３９）で求めた深度及びＮ値と、調査ボーリング箇所近傍で行われたガイドホール削孔（ステップＳ４０）の際に求めた深度と掘削トルクとが、Ｎ値決定手段１１４に入力される。ここで、深度については共通しているので、ステップＳ３９で求められたパラメータと、ステップＳ４０で求められたパラメータとから、掘削トルク−Ｎ値特性決定手段１１６において、掘削トルクとＮ値との特性が決定され、データベース１１２に記憶される（ステップＳ４１）。
【００７７】
掘削トルクとＮ値との特性が求まれば、ステップＳ４２に進み、地盤改良工法を施工するべき地点で削孔工程を実行する（ステップＳ４２）。ここで削孔工程については、図２を参照して説明した通りである。
削孔工程の実施の際には、深度と当該深度における掘削トルクとが施工マシン１で計測され、深度と掘削トルクとの関係がデータベース１１２に記憶される（ステップＳ４３）。
【００７８】
或る深度における掘削トルクが決定すれば、Ｎ値推定手段１１８により、データベース１１２に記憶されている掘削トルクとＮ値との特性に基づいて、当該深度におけるＮ値が推定される(ステップＳ４４)。
Ｎ値が推定されれば、過去の施工実績の蓄積から得られた施工仕様に基づいて、噴射量、噴射圧、引き上げ速度決定手段１２０により、後続する噴射工程における各深度毎に、セメント(固化材)の噴射量、噴射圧、モニタ９或いは噴射ロッド１０の引き上げ速度の最適値が求められる。そして、決定された各深度毎の噴射量、噴射圧、引き上げ速度の最適値は、データベース１１２に記憶される(ステップＳ４５)。
【００７９】
この様にして、各深度毎の噴射量、噴射圧、引き上げ速度が決定されたならば、図５で示す様な噴射工程が開始される(ステップＳ４６)。
噴射工程では、各深度毎に、ステップＳ４５で求められたセメント(固化材)の噴射量、噴射圧、モニタ９或いは噴射ロッド１０の引き上げ速度の最適値となる様に、中央処理ユニット１１０により制御される(ステップＳ４７)。そして、ステップＳ４５で求められた噴射量、噴射圧、引き上げ速度となる様な制御（ステップＳ４８がＮＯのループ）は、噴射工程が終了するまで(ステップＳ４８がＹＥＳ)続行される。
【００８０】
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、図示の第１実施形態においては、自動制御の場合について説明されているが、オペレータによりマニュアルにて各種工程を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態のガイドホール削孔工程における設備全体の構成を示したブロック図。
【図２】第１実施形態の地盤改良工法におけるガイドホール削孔を示す工程図。
【図３】第１実施形態の地盤改良工法におけるガイドホール完成後の削孔ロッドの撤去工程図。
【図４】第１実施形態の地盤改良工法において、ガイドホールへの噴射ロッドの建て込み工程図。
【図５】第１実施形態の地盤改良工法における固化材噴射工程図。
【図６】第１実施形態の地盤改良工法において、地中固結体の完成状態を示した図。
【図７】第１実施形態に係る地盤の硬さの算定に係る制御を示したフローチャート。
【図８】第１実施形態において、地盤の硬さに基づいてモニタ回転速度を制御する方法を説明するフローチャート。
【図９】第１実施形態において、スラリー中のセメント濃度によってモニタ回転速度を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１０】第１実施形態の第１変形例において、地盤の硬さによって固化材の噴射圧を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１１】第１変形例において、スラリー中のセメント濃度によって固化材の噴射圧を制御する方法を説明したフローチャート。
【図１２】第１実施形態の第２変形例において、地盤の硬さによって固化材の噴射流量を制御する方法を説明するフローチャート。
【図１３】第２変形例において、スラリー中のセメント濃度によって固化材の噴射流量を制御する方法を説明したフローチャート。
【図１４】本発明の第２実施形態における制御機構を示すブロック図。
【図１５】第２実施形態の手順を示すフローチャート。
【図１６】土壌の質と、改良体の造成目標直径と、スラリーの比重との関係を表として示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・施工マシン
２・・・削孔ロッド
３・・・削孔手段
４・・・データ収集・発信進部
５・・・受信用アンテナ
６・・・受信機
７・・・データ処理装置／処理用パソコン
８・・・データ出力手段／プリンタ
９・・・流体噴射手段／モニタ
１０・・・噴射ロッド
４１・・・電源部
４２・・・送信用アンテナ
４３・・・送信部
４４・・・トルク計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に削孔手段を設けた削孔ロッドを用いてガイドホールを削孔する削孔工程と、先端に流体噴射手段を設けた噴射ロッドをガイドホールに挿入する工程と、流体噴射手段から半径方向外方へジェットを噴射しつつ噴射ロッドを回転し且つ引き上げる噴射工程とを有し、前記削孔工程では、削孔手段の到達深度と削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度を決定し且つ削孔トルクを計測し、削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度と削孔トルクから到達深度における地盤の硬さを決定し、以って、ガイドホールが削孔された箇所における削孔手段到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係を求め、前記噴射工程では、削孔工程で求められた削孔手段到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係から地盤中に造成される地中固結体の径を制御することを特徴する地盤改良工法。
【請求項２】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、噴射ロッドの回転速度を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項３】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段から噴射される流体の噴射圧を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項４】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段から噴射される流体の流量を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項５】
前記噴射工程では、スラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が第１の閾値よりも薄い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を短くする制御を行い、固化材濃度が第２の閾値よりも濃い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を長くする制御を行う請求項１〜４の何れか１項の地盤改良工法。
【請求項６】
施工箇所近傍で深度とＮ値を決定しつつ調査ボーリングを行う調査ボーリング工程と、調査ボーリング地点の近傍でガイドホールを削孔して深度と掘削トルクを計測する工程と、当該工程で計測された深度及び掘削トルクと調査ボーリング工程で決定された深度及びＮ値から掘削トルクとＮ値との特性を求める工程と、施工箇所で削孔ロッドを用いてガイドホールを削孔する削孔工程とを有し、該削孔工程では、決定した掘削トルクとＮ値との特性に基づいて特定の深度に対するＮ値を推定し、推定されたＮ値から施工仕様に基づいて当該深度における適正な固化材噴射量、噴射圧、引き上げ速度を決定し、流体噴射手段から半径方向外方へ固化材のジェットを噴射しつつ噴射ロッドを回転し且つ引き上げる噴射工程を有し、該噴射工程では、流体噴射手段の深度に対応して前記決定された固化材噴射量、噴射圧、引き上げ速度で施工されることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１】
先端に削孔手段を設けた削孔ロッドを用いてガイドホールを削孔する削孔工程と、先端に流体噴射手段を設けた噴射ロッドをガイドホールに挿入する工程と、流体噴射手段から半径方向外方へジェットを噴射しつつ噴射ロッドを回転し且つ引き上げる噴射工程とを有し、前記削孔工程では、削孔手段の到達深度と削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度を決定し且つ削孔トルクを計測し、削孔手段の回転数と削孔ロッドの貫入速度と削孔トルクから到達深度における地盤の硬さを決定し、以って、ガイドホールが削孔された箇所における削孔手段到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係を求め、前記噴射工程では、削孔工程で求められた削孔手段到達深度と到達深度における地盤の硬さとの関係から地盤中に造成される地中固結体の径を制御することを特徴する地盤改良工法。
【請求項２】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、噴射ロッドの回転速度を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項３】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段から噴射される流体の噴射圧を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項４】
前記噴射工程では、削孔手段到達深度における地盤の硬さに対応して、流体噴射手段から噴射される流体の流量を制御する請求項１の地盤改良工法。
【請求項５】
前記噴射工程では、スラリー中の固化材濃度を計測し、固化材濃度が第１の閾値よりも薄い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を短くする制御を行い、固化材濃度が第２の閾値よりも濃い場合には固化材ジェットの地盤中の到達距離を長くする制御を行う請求項１〜４の何れか１項の地盤改良工法。
【請求項６】
施工箇所近傍で深度とＮ値を決定しつつ調査ボーリングを行う調査ボーリング工程と、調査ボーリング地点の近傍でガイドホールを削孔して深度と掘削トルクを計測する工程と、当該工程で計測された深度及び掘削トルクと調査ボーリング工程で決定された深度及びＮ値から掘削トルクとＮ値との特性を求める工程と、施工箇所で削孔ロッドを用いてガイドホールを削孔する削孔工程とを有し、該削孔工程では、決定した掘削トルクとＮ値との特性に基づいて特定の深度に対するＮ値を推定し、推定されたＮ値から施工仕様に基づいて当該深度における適正な固化材噴射量、噴射圧、引き上げ速度を決定し、流体噴射手段から半径方向外方へ固化材のジェットを噴射しつつ噴射ロッドを回転し且つ引き上げる噴射工程を有し、該噴射工程では、流体噴射手段の深度に対応して前記決定された固化材噴射量、噴射圧、引き上げ速度で施工されることを特徴とする地盤改良工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２１７９６３（Ｐ２００７−２１７９６３Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４０１４５（Ｐ２００６−４０１４５）
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
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