JP6440934B2

JP6440934B2 - 高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法

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Publication number: JP6440934B2
Application number: JP2013253189A
Authority: JP
Inventors: 田中　肇一; 肇一田中; 磯谷　修二; 修二磯谷; 雅則岡戸; 嘉孝中嶋
Original assignee: Fudo Tetra Corp
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP2015110873A

Description

本発明は、地盤中に高速高圧で硬化材を噴射し、この噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法に関する。

従来、高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法としては、高圧噴射攪拌機を使用し、この高圧噴射攪拌機の施工機械４１にて地盤中に管ロッド４２を所定深度まで挿入し、挿入後、図２１に示すように、管ロッド４２を回動させて管ロッド４２先端の噴射口４３よりセメントミルク等の硬化材を高速高圧で噴射する。そして、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、この管ロッド４２を回動して一回転させながら上方に引き抜くことにより、地盤中に縦向きの円柱状の固結改良体Ｔｃを造成して地盤を改良するようにしたものが一般的に知られていた。

そして、このような高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において、建物などの既設構造物Ｋの下の地盤を改良するといったことを行うこともあった。これは、図２２に示すように、既設構造物Ｋのごく近傍に管ロッド４２を挿入し、この管ロッド４２より硬化材を噴射することにより、既設構造物Ｋの下の地盤にも円柱状の固結改良体Ｔｃの一部が造成されるようにすることで、既設構造物Ｋの下の地盤を改良するようにしたものである。

かかる従来の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法にあっては、地盤中に非常に大きな径の固結改良体を造成することができなかった。これは、この地盤改良方法に使用する高圧噴射攪拌機において、その能力を高めて、たとえば高圧噴射時の噴射の圧力を高くすることにより、噴射する硬化材の噴射到達距離を長くしようとしても、噴射の圧力を高くしただけでは、どうしても噴射する硬化材の噴射到達距離に限界があり、このため、その噴射到達距離を長くすることが難しく、非常に大きな径の固結改良体を地盤中に造成することができない。

また、この高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法を用いて建物などの既設構造物の下の地盤を改良する場合、図２２に示すように、既設構造物の下の地盤のみならずその他の不要な場所の地盤も改良してしまうおそれがあり、このような不必要な地盤の改良、すなわち無駄な地盤改良が行われることにより、工費の大幅な高騰を招いたり、あるいは工期の長期化を招いたりするおそれがあった。

そこで、本発明は、このような従来の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法における不具合に鑑み、地盤中に非常に大きな固結改良体を造成可能にすると共に、固結改良体をいろいろな形にできるようにしてそれぞれの現場に適した形の固結改良体を地盤中に造成可能にすることで、工費を安価にすると共に、その工期も大幅に短縮する高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法を提供することを、その課題とする。

第一の発明は、施工機械にて地盤中に管ロッドを所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドより硬化材を高速高圧で噴射し、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において、地盤中に管ロッドを挿入後、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、噴射後、管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、これを繰り返し行うことにより、地盤中に固結改良体を造成すると共に、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を任意に変更して、噴射した硬化材の噴射到達距離を変えることで、いろいろな形の固結改良体を地盤中に造成するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法である。

第二の発明は、第一の発明において、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにしたときに、この繰り返しを数回のみにすることにより、地盤中に壁体状の固結改良体を造成するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法である。

本発明によれば、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射することで、噴射する硬化材の噴射到達距離を大幅に長くすることができ、地盤中に非常に大きな固結改良体を造成することができる。これにより、実際に地盤を改良する際、非常に大きな固結改良体を地盤中に造成できることから、この造成する固結改良体の個数を大幅に減らすことができ、地盤改良工事における作業の効率化を図って、工費を安価にすることができると共に、その工期も大幅に短縮することができる。

また、本発明によれば、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を任意に変更可能にし、管ロッドより噴射した硬化材の噴射到達距離を変えるようにしたことで、地盤中に造成する固結改良体をいろいろな形にすることができ、それぞれの現場に最も適した形の固結改良体を造成できることから、地盤改良工事における作業の効率化を図ることができる。

しかも、建物などの既設構造物の下の地盤を改良する場合、地盤中に造成する固結改良体を既設構造物に合わせた最適な形のものにできることから、このような既設構造物の下の地盤を改良する場合においても、必要な場所のみの地盤を改良することができ、不要な場所の地盤改良をなくして無駄な地盤改良を行わないようにし、これによっても、地盤改良工事における工費を安価にすることができると共に、その工期も大幅に短縮することができる。

また、本発明によれば、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにしたときに、この繰り返しを数回のみにすることにより、地盤中に壁体状の固結改良体を造成するようにしたことで、地盤中に壁体状の固結改良体を造成する場合でも極めて容易に壁体状の固結改良体を造成することができ、作業の効率化を図ることができる。

本発明における高圧噴射攪拌機の説明図である。本発明における特殊先端具の正面図である。本発明における特殊先端具を下から見た説明図である。本発明における別の特殊先端具の正面図である。本発明における別の特殊先端具の正面図である。本発明における別の特殊先端具の正面図である。（ａ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。（ｂ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。（ｃ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。（ｄ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。（ｅ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。（ｆ）本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の作業工程の説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。（ａ）本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。（ｂ）本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。（ａ）本発明における第二の実験の結果を示す説明図である。（ｂ）本発明における第二の実験の結果を示す説明図である。（ｃ）本発明における第二の実験の結果を示す説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の平面図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の平面図である。本発明の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法における既設構造物の下の地盤を改良する場合の固結改良体についての説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の平面図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。本発明によって地盤中に造成される固結改良体の説明図である。従来の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の説明図である。従来の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法における既設構造物の下の地盤を改良する場合の固結改良体についての説明図である。

本発明による高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の実施形態について説明する。
まず、この高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において使用する高圧噴射攪拌機について説明すると、図１に示すように、地盤中に管ロッド２を所定深度まで挿入あるいは引き抜くための施工機械１を備え、この施工機械１はたとえば自走可能な小型の杭打ち機である。ただし、施工機械１としては小型の杭打ち機に限定されるものではなく、地盤改良の施工深度等の改良規模に応じてボーリングマシンや他の機械でも良い。そして、この施工機械１にあっては、マスト３を立設し、このマスト３に沿って管ロッド２を縦に向けて取り付けると共に、マスト３の上部に管ロッド２を地盤中に挿入したり引き抜いたりする昇降装置４と管ロッド２を回動させる回動装置５をそれぞれ設ける。管ロッド２はその内側を硬化材や圧縮空気等が通るようになる中空状の鋼管であり、その下端である先端に特殊先端具６を取り付けている。

また、高圧噴射攪拌機における施工機械１の周辺設備としては、施工機械１に取り付けた管ロッド２に硬化材や圧縮空気を供給するための設備である。硬化材はセメントミルクであるが、このセメントミルクに各種の添加剤等を混ぜ合わせるようにしても良い。そして、圧縮空気を供給するための設備としては、コンプレッサー１１であり、流量計１２を介してコンプレッサー１１から管ロッド２に圧縮空気を供給する。また、硬化材を供給するための設備としては、水中ポンプ１３を設けた混合装置１４を備え、この混合装置１４において、水中ポンプ１３を用いてセメントサイロ１５からセメント原料を流入すると共に、水中ポンプ１６を設けた水槽１７から水を流入し、これらを混合して硬化材であるセメントミルクを生成する。そして、このセメントミルクを流量計１８を介して高圧ポンプ１９から成る硬化材供給装置２０に供給し、この硬化材供給装置２０から管ロッド２にセメントミルクを供給する。なお、各装置には図示していないがそれぞれ発電機を設けている。

一方、管ロッド２の下端である先端に取り付けた特殊先端具６については、図２、図３に示すように、先端側に多数のビット３１を取り付けた掘削ヘッド３０を備えると共に、横方向の左右両側に突出する水平翼３２を備え、この水平翼３２の下部にもビット３３を取り付ける。また、水平翼３２には管ロッド２の内側と連通する噴射口３４を横方向に向けて設けており、この噴射口３４は水平翼３２の長手方向（左右方向）にわたって複数、たとえば２個の噴射口３４を横に並べるように配置し、ここよりセメントミルク等を噴射する。この２個の噴射口３４にあっては、同じ方向に向けており、２個の噴射口３４よりセメントミルク等が地盤中に横方向に平行な状態で噴射される。なお、噴射口３４については、１個でも良いが、３個以上の複数個にしても良い。また、複数の噴射口３４を横に配置しているが、これを、図４に示すように、上下にずらして配置するようにしても良い。さらには複数の噴射口３４を設ける場合、図５に示すように、３個の噴射口３４を縦に並べるように配置しても良いし、図６に示すように、縦横両方向に並べるように配置しても良い。なお、複数の噴射口３４を縦に並べるように配置する場合は水平翼３２を備えることなく、噴射口３４を特殊先端具６の本体に設けるようにする。

次に、このような構成となる高圧噴射攪拌機を使用して行う高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の例について説明する。
図７（ａ）に示すように、管ロッド２を取り付けた施工機械１を所定の位置に設置する。そして、図７（ｂ）に示すように、施工機械１にて管ロッド２を回動させながら地盤中に挿入して行く。このとき、管ロッド２の下端に取り付けた特殊先端具６にて地盤を掘削するが、管ロッド２の挿入を補助するため、特殊先端具６の噴射口３４より圧縮空気や水等を噴射しながら行うようにしている。そして、図７（ｃ）に示すように、管ロッド２を所定深度まで挿入した後、管ロッド２及び特殊先端具６の回動を停止する。

それから、地盤中にセメントミルクを高速高圧で噴射し、このセメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体Ｔを造成する作業を行う。これは、管ロッド２における特殊先端具６の２個の噴射口３４を施工する地盤の方向に向けてから管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２に供給されたセメントミルクと圧縮空気によって、管ロッド２における特殊先端具６の２個の噴射口３４よりセメントミルクを地盤中に高速高圧で直線的に所定時間噴射し、このセメントミルクの噴射における所定時間としては、たとえば３０秒とし、セメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら３０秒噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体Ｔを造成する。このように管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に３０秒噴射することにより、噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓを非常に長くすることができる。なお、セメントミルクの噴射における所定時間については、前述した３０秒に限定されるものではない。

そして、セメントミルクの噴射後、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動する。
この管ロッド２の回動する４度から１５度の範囲内の所定の角度としては、本発明者らが鋭意研究を重ねて後述する実験等を行った結果、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することにより、地盤中に良好な固結改良体Ｔを造成可能にすることを導き出したものである。

それから、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である３０秒噴射する。そして、噴射後に、再び管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動する。このように管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにする。

そして、図８（ｄ）に示すように、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行って一回転（３６０度回動）させることにより、地盤中に非常に大きな径の円板状の固結改良体Ｔを造成する。

それから、管ロッド２を数センチから数十センチ引く抜き上方に移動させ、その上方の位置において、先程と同様、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行って一回転させ、地盤中に固結改良体Ｔを造成し、これを上方に向かって何回も繰り返し行う。そして、図８（ｅ）に示すように、管ロッド２を引き抜き上方に移動させながら所望の深度まで固結改良体Ｔを造成することにより、地盤中に非常に大きな径の円柱状の固結改良体Ｔを造成する。

そして、最後に地盤中に非常に大きな径の円柱状の固結改良体Ｔを造成した後、図８（ｆ）に示すように、施工機械１にて管ロッド２を地盤から引き抜くことによって、高圧噴射攪拌工法による地盤改良の作業が完了する。

また、前述した高圧噴射攪拌工法による地盤改良の作業において、地盤中に造成される固結改良体Ｔについては、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行って一回転（３６０度回動）させることにより、図９に示すように、円柱状の固結改良体Ｔを造成するようにしているが、これに限定されるものではなく、たとえば、一回転ではなくその半分の半回転（１８０度回動）にすると、図１０に示すように、半円柱状の固結改良体Ｔを造成することができ、さらに、四分の一回転（９０度回動）あるいは六分の一回転（６０度回動）にすると、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示すように、扇形の柱状の固結改良体Ｔを造成することができる。

以上のような管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２より硬化材であるセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射するようにしたことについては、本発明者らが鋭意研究を重ねて実験等を行い、従来の管ロッド４２を回動させながら硬化材を噴射して地盤中に円柱状の固結改良体Ｔｃを造成する方法と比べて、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射して固結改良体Ｔを造成する方法が、硬化材の噴射到達距離Ｓがはるかに長くなることを見出した。そこで、本発明者らはこの点に着目し、地盤中に挿入した管ロッド２からの硬化材の噴射到達距離Ｓが長い、長手方向の直線距離Ｌが大幅に長くなる固結改良体Ｔを造成でき、要するに、非常に大きな固結改良体Ｔを地盤中に造成できるようにしたものである。

また、管ロッド２の回動する角度を４度から１５度の範囲内で行うようにしたことについては、次のような実験をいろいろな場所において繰り返し行った。
まず、管ロッド２の回動する角度を２度にした場合の実験を行ったところ、噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓが最初の１回目では所望の距離まで到達するものの、その後の２度の角度で回動した後の２回目では所望の距離までセメントミルクが到達せず、その後の３回目でも所望の距離までセメントミルクが到達せず、地盤中に良好な固結改良体Ｔを造成することができなかった。これは、回動する角度が２度の場合、最初の１回目、２回目、３回目の噴射場所が非常に近接した位置となることで、最初の１回目に噴射したセメントミルクによって、２回目以降に噴射したセメントミルクが邪魔をされて所望の距離までセメントミルクが到達しなくなるためである。

次に、管ロッド２の回動する角度を５度にした場合の実験を行ったところ、噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓが最初の１回目、２回目、３回目、それ以降も所望の距離まで到達し、地盤中に良好な固結改良体Ｔを造成することができた。

さらに、管ロッド２の回動する角度を１４度にした場合の実験を行ったところ、このときも、噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓが最初の１回目、２回目、３回目、それ以降も所望の距離まで到達しつつ、１回目、２回目、３回目、それ以降に噴射したセメントミルクそれぞれがつながって一体的なものになり、地盤中に良好な固結改良体Ｔを造成することができた。
以上のことから、管ロッド２の回動する角度を４度から１５度の範囲内で行うことで、常に良好な固結改良体Ｔを地盤中に造成できるようになることが分かった。

そして、本発明者らは、次のような実験も行った。
第一の実験としては、従来の管ロッド４２を回動させながら硬化材であるセメントミルクを噴射して地盤中に円柱状の固結改良体Ｔｃを造成する方法におけるセメントミルクの噴射到達距離Ｓと、本発明の管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で硬化材であるセメントミルクを直線的に所定時間噴射して固結改良体を造成する方法におけるセメントミルクの噴射到達距離Ｓとを比べる実験である。

管ロッド４２を回動させながらセメントミルクを噴射して円柱状の固結改良体Ｔｃを造成するようになる従来の方法としては、次の３つの実験例で行った。実験例Ａは、セメントミルクの噴射量を６００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、空気を８Ｎｍ^３／ｍｉｎとしたものである。実験例Ｂは、セメントミルクの噴射量を６００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、空気を６．２Ｎｍ^３／ｍｉｎとしたものである。実験例Ｃは、セメントミルクの噴射量を３００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、空気を８Ｎｍ^３／ｍｉｎとしたものである。一方、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射するようになる本発明の方法である実験例Ｄとしては、セメントミルクの噴射量を３００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、空気を８Ｎｍ^３／ｍｉｎとしたものである。そして、これらにおいて、管ロッド２，４２の上下への移動を停止した状態で、セメントミルクを地盤中に噴射し、セメントミルクの噴射到達距離Ｓを計測した。この実験の結果を、以下の表１に示す。

従来の方法の実験例Ａ、実験例Ｂ、実験例Ｃのすべてが１０秒さらには２０秒以上噴射しても、４〜５ｍを超えることはなかったのに対し、本発明の方法の実験例Ｄでは５秒で５ｍ、１５秒で７ｍ、３０秒で９ｍになり、従来の方法のものと比べて噴射到達距離Ｓが倍以上となった。このことから、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射する方がセメントミルクの噴射到達距離Ｓが大幅に長くなることが分かる。

また、第二の実験としては、本発明の管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で硬化材であるセメントミルクを直線的に所定時間噴射して固結改良体Ｔを造成する際におけるセメントミルクの噴射する時間を変えたときの地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさを調べる実験である。これは、セメントミルクの地盤中への噴射にあって、上下１ｍの固結改良体Ｔを造成する際、その１ｍを１０分（６００秒）かけてセメントミルクを噴射した実験例Ｅと、１ｍを５分（３００秒）かけてセメントミルク噴射した実験例Ｆと、１ｍを１．６分（９６秒）かけてセメントミルク噴射した実験例Ｇとを対比し、地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさの変化を調べるものである。なお、実験例Ｅにおける１ｍを１０分（６００秒）かけて噴射した場合、一ヶ所において停止して噴射する時間としては３０秒である。また、実験例Ｆにおける１ｍを５分（３００秒）かけて噴射した場合、一ヶ所において停止して噴射する時間としては１５秒である。

詳細には、実験例Ｅはセメントミルクの噴射量を３００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、噴射圧力を３５ＭＰａ、そして噴射時間を１０ｍｉｎ／ｍとしたもので、実験例Ｆはセメントミルクの噴射量を３００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、噴射圧力を３５ＭＰａ、そして噴射時間を５ｍｉｎ／ｍとしたもので、実験例Ｇはセメントミルクの噴射量を３００ｌ（リットル）／ｍｉｎ、噴射圧力を３５ＭＰａ、そして噴射時間を１．６ｍｉｎ／ｍとしたものである。そして、これらにおいて、セメントミルクを地盤中に２個の噴射口３４より直線的に噴射し、セメントミルクの噴射到達距離Ｓ及び地盤中に造成された固結改良体Ｔの大きさを計測した。

その結果、実験例Ｅでは、図１２（ａ）に示すように、セメントミルクの噴射到達距離Ｓが９ｍになり、地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさが長手方向の直線距離Ｌが９ｍで、横幅が２０〜４０ｃｍとなった。また、実験例Ｆでは、図１２（ｂ）に示すように、セメントミルクの噴射到達距離Ｓが７ｍになり、地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさが長手方向の直線距離Ｌが７ｍで、横幅が１０〜４０ｃｍとなった。また、実験例Ｇでは、図１２（ｃ）に示すように、セメントミルクの噴射到達距離Ｓが６ｍになり、地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさが長手方向の直線距離Ｌが６ｍで、横幅が１０〜２０ｃｍとなった。このように、セメントミルクの噴射する時間が長い方がセメントミルクの噴射到達距離Ｓが長く、そして地盤中に造成される固結改良体Ｔの大きさも大きくなることが分かる。これにより、必要に応じて、セメントミルクの噴射する時間を変更することで、セメントミルクの噴射到達距離Ｓ及び地盤中に造成された固結改良体Ｔの大きさを変えて、所望の大きさの固結改良体Ｔを地盤中に造成することができる。

次に、高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の他の例について説明すると、この他の例としては、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２より硬化材であるセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を任意に変更可能にすることで、管ロッド２より噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓを変えるようにしたものである。

基本的には、前述した例と同様、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態でセメントミルクを直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにし、地盤中に固結改良体Ｔを造成するようにしたものであるが、このとき、セメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を変更し、これにより、管ロッド２より噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓを変えるようにする。

具体的に述べると、たとえば、地盤中に挿入した管ロッド２の噴射口３４よりセメントミルクを地盤中に高速高圧で直線的に所定時間である３０秒噴射し、このセメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させる。そして、セメントミルクの噴射後、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である３０秒噴射する。そして、これを繰り返し行って六分の一回転（６０度回動）させることにより、地盤中に扇形の固結改良体Ｔを造成する。

そして、これに続いてセメントミルクを噴射する際の噴射する時間を３０秒から２０秒に変更する。これは、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である２０秒噴射する。そして、セメントミルクの噴射後、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である２０秒噴射する。これを繰り返し行って六分の一回転（６０度回動）させることにより、地盤中に扇形の固結改良体Ｔを造成する。

さらに、これに続いてセメントミルクを噴射する際の噴射する時間を２０秒から１０秒に変更する。これも、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である１０秒噴射する。そして、セメントミルクの噴射後、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である１０秒噴射する。これを繰り返し行って六分の一回転（６０度回動）させることにより、地盤中に扇形の固結改良体Ｔを造成する。

このようにセメントミルクを噴射する際の噴射する時間を六分の一回転（６０度回動）毎に変更することにより、管ロッド２より噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓを変え、最終的に半回転させることで、図１３に示すように、大きさが異なった変形扇形の固結改良体Ｔを造成することができる。

この管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を任意に変更可能にすることで、管ロッド２より噴射したセメントミルクの噴射到達距離Ｓを変えるようにし、これにより、従来の方法だと、固結改良体Ｔｃは円形などしかできなかったが、地盤中に造成する固結改良体Ｔをいろいろな形にすることができる。これは、前述したもの以外でも、セメントミルクを噴射する際の噴射する時間を細かく変更することで、その噴射到達距離Ｓを変えることにより、たとえば、図１４に示すように、略正方形となるものにすることもでき、さらには、これ以外の形もセメントミルクの噴射する時間を変更して噴射到達距離Ｓを変えることで、いろいろな形の固結改良体Ｔを地盤中に造成することができる。

このように地盤中に造成する固結改良体Ｔをいろいろな形にすることができることから、それぞれの現場に最も適した形の固結改良体Ｔを造成できる。特に、建物などの既設構造物Ｋの下の地盤を改良する場合でも、地盤中に造成する固結改良体Ｔを既設構造物Ｋに合わせた最適な形のものにできることで、必要な場所のみの地盤を改良することができ、不要な場所の地盤改良をなくして無駄な地盤改良を行わないようにすることができる。

これは、たとえば、建物などの既設構造物Ｋの形が単なる長方形ではなく、途中で折曲してＬ字形となるような既設構造物Ｋの下の地盤を改良する場合、図１５に示すように、その既設構造物Ｋの縁に沿って管ロッド２を施工機械１にて地盤中に挿入した後、この管ロッド２よりセメントミルクを噴射し、この噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させて固結改良体Ｔを地盤中に造成するが、このとき、セメントミルクを噴射する時間を変更し、セメントミルクの噴射到達距離Ｓを変えることによって、地盤中に造成する固結改良体Ｔを最も適した形にすることができ、これにより、必要な場所のみの地盤を改良することができ、不要な場所の地盤改良をなくして無駄な地盤改良を行わないようにすることができる。しかも、地盤中に造成する固結改良体Ｔも非常に大きなものにすることができ、かつ建物などの既設構造物Ｋに合わせた最適な形のものにすることができることから、建物などの既設構造物Ｋの下の地盤を改良する場合でも、この造成する固結改良体Ｔの個数を大幅に減らすことができ、地盤改良工事における作業の効率化を図ることができる。

なお、この地盤中に造成する固結改良体Ｔをいろいろな形にすることができるが、このいろいろな形にする場合、前述したような水平方向において形が異なるものに限定されるものではなく、上下方向においても形が異なるようにしても良い。
これは、たとえば、地盤中に固結改良体Ｔを造成する際、上方に向かって繰り返し行うようになるが、図１６に示すように、下層側ではセメントミルクの噴射到達距離Ｓを長めにして大きめの固結改良体Ｔを造成すると共に、上層側ではセメントミルクの噴射到達距離Ｓを若干短めにして固結改良体Ｔを造成することで、上下方向において固結改良体Ｔの形を異ならせるようにする。また、図１７に示すように、水平方向において形を異ならせると共に、上下方向においても形を異ならせるようにした固結改良体Ｔを造成することもできる。

一方、管ロッド２の噴射口３４についても、前述のものでは一方向のみに向かっており、噴射口３４から噴射するセメントミルクも一方向のみにしか噴射しないようになっていたが、この噴射口３４を管ロッド２の周方向の対称位置にそれぞれ設けて二方向に向かうようにしても良く、このように噴射口３４を二方向に向かうようにしたことで、たとえば、図１８に示すような周方向において対称形状となる固結改良体Ｔを造成することができ、このとき、噴射口３４が二方向に向かうようになっていることから、固結改良体Ｔの造成する時間が約半分に短縮することができる。しかも、図１９に示すような上下方向において形が異なる固結改良体Ｔであっても短い時間で造成することが可能になる。
なお、噴射口３４の噴射する方向については、前述のような一方向や二方向に限定されるものではなく、それ以上の複数の方向に向かうように噴射口３４を複数設けるようにしても良い。

次に、高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の他の例について説明する。この他の例としては、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにしたときに、この繰り返しを数回のみにすることにより、地盤中に壁体状の固結改良体Ｔを造成するようにしたものである。

これについて述べると、地盤中に挿入した管ロッド２の噴射口３４よりセメントミルクを地盤中に高速高圧で直線的に所定時間噴射し、このセメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させる。そして、セメントミルクの噴射後、管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で、管ロッド２よりセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間する。これを繰り返し行うが、このとき、この繰り返しを数回のみにする。
この数回とは、管ロッド２の回動する角度（４度から１５度の範囲内）によって、異なるものではあるが、２，３回から１１，１２回程度であるが、実際には、２回から５回程度である。

そして、このように管ロッド２を回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッド２を４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを数回のみ繰り返し行うことにより、図２０に示すように、直線距離の長い壁体状の固結改良体Ｔも地盤中に容易に造成することができる。

１…施工機械、２…管ロッド、３…マスト、４…昇降装置、５…回動装置、６…特殊先端具、１１…コンプレッサー、１２…流量計、１３…水中ポンプ、１４…混合装置、１５…セメントサイロ、１６…水中ポンプ、１７…水槽、１８…流量計、１９…高圧ポンプ、２０…硬化材供給装置、３０…掘削ヘッド、３１…ビット、３２…水平翼、３３…ビット、３４…噴射口、４１…施工機械、４２…管ロッド、４３…噴射口

Claims

施工機械にて地盤中に管ロッドを所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドより硬化材を高速高圧で噴射し、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において、
地盤中に管ロッドを挿入後、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、噴射後、管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動してから回動を停止し、再度、管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、これを繰り返し行うことにより、地盤中に固結改良体を造成すると共に、
管ロッドを回動させることなく回動停止状態で、管ロッドより硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を任意に変更して、噴射した硬化材の噴射到達距離を変えることで、いろいろな形の固結改良体を地盤中に造成することを特徴とする高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法。
管ロッドを回動させることなく回動停止状態で硬化材を直線的に所定時間噴射することと噴射後に管ロッドを４度から１５度の範囲内の所定の角度で回動することとを繰り返し行うようにしたときに、この繰り返しを数回のみにすることにより、地盤中に壁体状の固結改良体を造成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法。