特開 2023-174444 高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023174444

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20231130BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136544

(22)【出願日】2022-08-30

(62)【分割の表示】P 2022086439の分割

【原出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】505097893

【氏名又は名称】基盤技研株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502128419

【氏名又は名称】地下防水工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130144

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健壱

(72)【発明者】

【氏名】松本卓也

【テーマコード（参考）】

2D040

【Ｆターム（参考）】

2D040AB03

2D040BA02

2D040CA01

2D040CB03

2D040DA13

2D040DA16

2D040FA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】従来の高圧噴射ノズル装置は、内周面に傾斜溝が複数個形成されたエアカバーを用いているので、多くの製造費が必要となるとともに、エアカバーは、噴射されて跳ね返った硬化材液（粉砕された固形物および地盤を含む）により損傷し、損傷される毎にエアカバーの交換が必要となるという問題があった。
【解決手段】内周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝５０ａが形成されている外周傾斜溝部材５０の内周面に設けられ、内側に突出してノズル本体部２４の外周面に当接される突起部５０ｂを有しているので、製造費および修理交換費を安価に抑えることができるとともに、ノズル本体２４の外周面円周方向に回動する外周傾斜溝部材５０が変動され難くなった状態で、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体部２４と外周面の間の空気流路先端の圧縮空気噴射口から圧縮空気を噴射させることができる。
【選択図】図２１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

注入ロッド内の軸方向に形成された硬化材液供給管内と連通し、該注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられる高圧噴射ノズル装置であって、
内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、該中間内径部の先端と連通し、直径が該中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、該中間内径部の後端と連通し、直径が該中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは該略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状の硬化材液流路が構成されたノズル本体部と、
前記ノズル本体部の先端部に嵌合され、外周面が先端方向へ縮径し、該外周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝が複数個形成されているとともに、内周面と前記ノズル本体部の外周面の間に空気流路が形成された中空形状の外周傾斜溝部材と、
該外周傾斜溝部材の内周面に設けられ、内側に突出して前記ノズル本体部の外周面に当接される突起部と、
内周面と前記外周傾斜溝部材の外周面との間に圧縮空気流路が構成されたエアカバーと、を有し、
前記外周傾斜溝部材の内周面の突起部が前記ノズル本体の外周面に当接されることにより、該ノズル本体の外周面円周方向に回動する該外周傾斜溝部材が変動され難くなった状態で、該外周傾斜溝部材の内周面と該ノズル本体部と外周面の間の空気流路先端の圧縮空気噴射口から圧縮空気が噴射されるとともに、該外周傾斜溝部材が回転されながら前記エアカバーの内周面と該外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が噴射されるので、該圧縮空気噴射口から噴射された圧縮空気によりセメントミルク噴射流の周りが覆われ、そして、該外周傾斜溝部材が該ノズル本体の周りを高速で回転されることにより、該エアカバーの内周面と該外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が旋回されながらより強く噴射されることを特徴とする高圧噴射ノズル装置。

【請求項2】

前記外周傾斜溝部材の傾斜溝は、該外周傾斜溝部材の外周面に略同形状で形成され、６個～１２個の範囲内で設けられていることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射ノズル装置。

【請求項3】

前記外周傾斜溝部材の外周面に設けられ、外側に突出して前記エアカバーの内周面に当接される外周面が湾曲形状で形成された湾曲外周面部を、有し、
該湾曲外周面部が湾曲形状で形成されているので、該外周傾斜溝部材が前記ノズル本体の外周面円周方向に回動する際に、該外周傾斜溝部材の外周面と前記エアカバーの内周面との接触面積が少なくなり、回転している該外周傾斜溝部材の外周面と該エアカバーの内周面との抵抗力が小さくなるため、該外周傾斜溝部材を該ノズル本体の外周面円周方向により高速で回転させることができ、該エアカバーの内周面と該外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気を旋回させながらより強く噴射させることができることを特徴とする請求項２記載の高圧噴射ノズル装置。

【請求項4】

前記外周傾斜溝部材の傾斜溝は、該外周傾斜溝部材の外周面に先端方向に向かって略１３．０度～略５６．０度の範囲内で斜めに傾斜していることを特徴とする請求項２記載の高圧噴射ノズル装置。

【請求項5】

前記ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、
該流路分割部で分割された流路の断面合計面積は、該流路分割部近傍の前記後端内径部の前記中空形状断面における断面積の４０％～６０％であることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射ノズル装置。

【請求項6】

前記モニターに装着された請求項１～請求項５のいずれか１項記載の前記高圧噴射ノズル装置を備えた地盤改良装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、注入ロッド内の硬化材液供給管内と連通し、注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられる高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置である。

【背景技術】

【0002】

従来より、注入ロッド内の硬化材液供給管内と連通し、注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられる高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置が知られている。

【0003】

この種の高圧噴射ノズル装置１００は、高圧噴射ノズル装置１００の内側に材液噴射ノズル１２１が設けられ、その外側には空気噴射ノズル１２２が形成されている（図２６参照）。そして、空気噴射ノズル１２２はノズル本体１２６の外周面とエアカバー１２５の内周面との間に形成され、そのエアカバー１２５の内周面には先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する略同形状の傾斜溝１２５ａが複数個形成されている（図２７参照）。そして、高圧噴射ノズル装置１００の内側の材液噴射ノズル１２１から硬化材液が噴射されるとともに材液噴射ノズル１２１の外側の空気噴射ノズル１２２から圧縮空気が高圧噴射されると、高圧噴射ノズル装置１００の内側から硬化材液が噴射されるとともに、その外側（外周部）から圧縮空気が高速で噴射され、その噴射されている圧縮空気はエアカバー１２５の内周面の傾斜溝１２５ａに沿って旋回する。これにより、材液噴射ノズル１２１から噴射された硬化材液の噴流の周りに圧縮空気の旋回流が形成され、圧縮空気の旋回流が硬化材液の噴流の周りを気層被膜として覆い、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて高圧噴射ノズル装置１００の内側から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができるというものであった（たとえば、特許文献１）。ここで、図２６は従来の高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの縦断面図であり、図２７は同高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７５４９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の高圧噴射ノズル装置は、内周面に、先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する略同形状の傾斜溝が複数個形成されたエアカバーを用いているので、内周面に傾斜溝が形成されたエアカバーを製造する際には、複雑な工程が必要となり、製造費が高額になるという問題があった。さらに、エアカバーの表面は高圧噴射ノズル装置の外周面に露出しているため、高圧噴射ノズル装置から噴射された硬化材液が岩などの固化物に衝突すると、その固化物から跳ね返った硬化材液（粉砕された固形物および地盤を含む）によりエアカバーが損傷することになり、エアカバーの交換が必要になることから、エアカバーを交換する毎にエアカバーの高額な製造費が必要となるという問題があった。

【0006】

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、高圧噴射ノズル装置から噴射される硬化材液の噴射到達距離を十分増大させることができるとともに、高圧噴射ノズル装置の製造費および修理交換費が高額にならないようにすることができる高圧噴射ノズル装置およびそれを備えた地盤改良装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、注入ロッド内の軸方向に形成された硬化材液供給管内と連通し、該注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられる高圧噴射ノズル装置であって、内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、該中間内径部の先端と連通し、直径が該中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、該中間内径部の後端と連通し、直径が該中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは該略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状の硬化材液流路が構成されたノズル本体部と、前記ノズル本体部の先端部に嵌合され、外周面が先端方向へ縮径し、該外周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝が複数個形成されているとともに、内周面と前記ノズル本体部の外周面の間に空気流路が形成された中空形状の外周傾斜溝部材と、外周傾斜溝部材の内周面に設けられ、内側に突出してノズル本体部の外周面に当接される突起部と、内周面と前記外周傾斜溝部材の外周面との間に圧縮空気流路が構成されたエアカバーと、を有し、外周傾斜溝部材の内周面の突起部がノズル本体の外周面に当接されることにより、ノズル本体の外周面円周方向に回動する外周傾斜溝部材が変動され難くなった状態で、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部と外周面の間の空気流路先端の圧縮空気噴射口から圧縮空気が噴射されるとともに、外周傾斜溝部材が回転されながらエアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が噴射されるので、圧縮空気噴射口から噴射された圧縮空気によりセメントミルク噴射流の周りが覆われ、そして、外周傾斜溝部材がノズル本体の周りを高速で回転されることにより、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が旋回されながらより強く噴射されることを特徴とするものである。

【0008】

本発明によれば、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部の外周面の間の先端から噴射された圧縮空気より圧縮空気噴射層が形成され、「エアカバー」の内周面と「外周傾斜溝部材」の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気を、圧縮空気噴射層を介して、ノズル本体部先端から噴射された硬化材液の周りで旋回させることができる。これにより、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気が、ノズル本体部先端から噴射された硬化材液に直接接触され難くなり、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気をより大きな旋回力で旋回させることができるとともに、圧縮空気旋回流よりノズル本体部の先端から噴射された硬化材液を中央方向により強く押圧することができる。また、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部の外周面の間に空気流路が形成され、その外周傾斜溝部材の内周面に設けられ、内側に突出してノズル本体部の外周面に当接される突起部を有しているので、外周傾斜溝部材の内周面の突起部がノズル本体の外周面に当接されることにより、ノズル本体の外周面円周方向に回動する外周傾斜溝部材が変動され難くなった状態で、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部と外周面の間の空気流路先端の圧縮空気噴射口から圧縮空気が噴射されるとともに、外周傾斜溝部材が回転されながらエアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が噴射されるので、圧縮空気噴射口から噴射された圧縮空気によりセメントミルク噴射流の周りが覆われ、そして、外周傾斜溝部材がノズル本体の周りを高速で回転されることにより、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気が旋回されながらより強く噴射させることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。

【0009】

本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、外周傾斜溝部材の傾斜溝は、外周傾斜溝部材の外周面に略同形状で形成され、６個～１２個の範囲内で設けられていることを特徴とするものである。

【0010】

本発明によれば、外周傾斜溝部材の傾斜溝が外周傾斜溝部材の外周面に略同形状で形成され、６個～１２個の範囲内で設けられているので、６個～１２個の傾斜溝に沿って流れてきた圧縮空気が、その傾斜溝に沿った大きな流れでエアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から強く噴射され、その噴射された圧縮空気をノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の周りで一体になって効率よく旋回させることができる。この硬化材液の周りを旋回する圧縮空気により、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液が中央方向に効率よく強く押圧されるとともに、硬化材液の周りを旋回する圧縮空気の旋回流により旋回流外周周辺の地盤が押圧されながら効率よく切削されていくので、硬化材液噴射流周りの圧縮空気層の厚さをより厚くすることができ、圧縮空気層によりノズル本体部先端から噴射直後の硬化材液噴射流とその周りの地盤とが接し難くすることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。

【0011】

本発明のうち第３の態様に係るものは、第１の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、外周傾斜溝部材の外周面に設けられ、外側に突出して前記エアカバーの内周面に当接される外周面が湾曲形状で形成された湾曲外周面部を、有し、湾曲外周面部が湾曲形状で形成されているので、外周傾斜溝部材がノズル本体の外周面円周方向に回動する際に、外周傾斜溝部材の外周面とエアカバーの内周面との接触面積が少なくなり、回転している外周傾斜溝部材の外周面とエアカバーの内周面との抵抗力が小さくなるため、外周傾斜溝部材をノズル本体の外周面円周方向により高速で回転させることができ、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気を旋回させながらより強く噴射させることができることを特徴とするものである。

【0012】

本発明によれば、湾曲外周面部が湾曲形状で形成されているので、外周傾斜溝部材がノズル本体の外周面円周方向に回動する際に、外周傾斜溝部材の外周面とエアカバーの内周面との接触面積が少なくなり、回転している外周傾斜溝部材の外周面とエアカバーの内周面との抵抗力が小さくなるため、外周傾斜溝部材をノズル本体の外周面円周方向により高速で回転させることができ、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から圧縮空気を旋回させながらより強く噴射させることができる。

【0013】

本発明のうち第４の態様に係るものは、第２の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、外周傾斜溝部材の傾斜溝は、外周傾斜溝部材の外周面に先端方向に向かって略１３．０度～略５６．０度の範囲内で斜めに傾斜していることを特徴とするものである。

【0014】

本発明によれば、外周傾斜溝部材の傾斜溝は、外周傾斜溝部材の外周面に先端方向に向かって略１３．０度～略５６．０度の範囲内で斜めに傾斜しているので、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液がその周りを旋回する圧縮空気により、中央方向に効率よく強く押圧されるとともに、また、硬化材液の周りを旋回する圧縮空気の旋回流により旋回流外周周辺の地盤が押圧されながら効率よく切削されていくので、硬化材液噴射流周りの圧縮空気層の厚さをより厚くすることができ、圧縮空気層によりノズル本体部先端から噴射直後の硬化材液噴射流とその周りの地盤とが接し難くすることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。

【0015】

本発明のうち第５の態様に係るものは、第１の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、流路分割部で分割された流路の断面合計面積は、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面における断面積の４０％～６０％であることを特徴とするものである。

【0016】

本発明によれば、流路分割部で分割された流路の断面合計面積が、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面における断面積の４０％～６０％であるので、ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られる。そして、圧縮されながら先端方向に送られた硬化材液が、流路分割部で分割されたそれぞれの空間でより速度を増すことにより、中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることができる。これにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液が噴射口のほぼ全面において略同一速度で噴射されることにより、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができるとともに、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の切削能力を増大させ、地盤の組織構造を破壊することができる。

【0017】

本発明によれば、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部の外周面の間に空気流路が形成されているので、外周傾斜溝部材の内周面とノズル本体部の外周面の間の先端から噴射された圧縮空気より圧縮空気噴射層が形成され、「エアカバー」の内周面と「外周傾斜溝部材」の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気を、圧縮空気噴射層を介して、ノズル本体部先端から噴射された硬化材液の周りで旋回させることができる。これにより、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気が、ノズル本体部先端から噴射された硬化材液に直接接触され難くなり、エアカバーの内周面と外周傾斜溝部材の外周面との間の先端から噴射された圧縮空気をより大きな旋回力で旋回させることができるとともに、圧縮空気旋回流よりノズル本体部の先端から噴射された硬化材液を中央方向により強く押圧することができることにより、ノズル本体部の先端から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。

【0018】

本発明のうち第６の態様に係るものは、モニターに装着された第１～第５のいずれかの態様に係る高圧噴射ノズル装置を備えた地盤改良装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明の高圧噴射ノズル装置によれば、高圧噴射ノズル装置から噴射される硬化材液の噴射到達距離を十分増大させることができるとともに、高圧噴射ノズル装置の製造費および修理交換費が高額にならないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着される地盤改良装置の施工状況を示す図である。

【図2】同高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置およびその周辺器具の組立方法を示す図である。

【図6】（ａ）図３のＰ－Ｐ部分の拡大図である。 （ｂ）モニターのノズル本体部取付孔を示す図である。

【図7】同高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。

【図9】同構成部品の断面図である。

【図10】（ａ）本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の前方斜視図である。 （ｂ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の後方斜視図である。 （ｃ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の背面図である。 （ｄ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側面図である。 （ｅ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図である。 （ｆ）図１０（ｃ）のＤ－Ｄ断面図である。

【図11】同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜溝の断面径を示す図である。

【図12】（ａ）本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品の装着方法を示す図である。 （ｂ）同高圧噴射ノズル装置の背面図である。 （ｃ）同高圧噴射ノズル装置の側面図である。 （ｄ）同高圧噴射ノズル装置の正面図である。

【図13】図１１のＡ－Ａ断面図～Ｍ－Ｍ断面図である。

【図14】（ａ）本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図である。 （ｂ）図１４（ａ）のＦ－Ｆ断面図である。 （ｃ）本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｄ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｅ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図である。 （ｆ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。

【図15】図３のＣ－Ｃ断面図である。

【図16】同高圧噴射ノズル装置の噴射ノズルからの噴射状態を示す図である。

【図17】（ａ）モニター周辺の排泥が地上に排出される状態を示す図である。 （ｂ）同高圧噴射ノズル装置周辺の排泥が地上に排出される状態を示す図である。

【図18】同高圧噴射ノズル装置の噴射ノズルから噴射させた噴射水の「衝突荷重の標準偏差値」を示す図である。

【図19】同高圧噴射ノズル装置の噴射ノズルから噴射させた噴射水の「衝突荷重の平均値」を示す図である。

【図20】（ａ）本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図である。 （ｂ）同高圧噴射ノズル装置の正面図である。

【図21】図２０（ｂ）のＪ－Ｊ断面図である。

【図22】（ａ）本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図である。 （ｂ）図２２（ａ）のＫ－Ｋ断面図である。

【図23】本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置の噴射ノズルからの噴射状態を示す図である。

【図24】（ａ）本発明の変形例１における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図である。 （ｂ）図２４（ａ）のＧ－Ｇ断面図である。 （ｃ）本発明の変形例１における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｄ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｅ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図である。 （ｆ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。

【図25】（ａ）本発明の変形例２における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図である。 （ｂ）図２５（ａ）のＨ－Ｈ断面図である。 （ｃ）本発明の変形例２における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｄ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図である。 （ｅ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図である。 （ｆ）同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。

【図26】従来の高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの縦断面図である。

【図27】同高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着された地盤改良装置について図面を参照にしながら説明する。ここで、図１は、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着される地盤改良装置の施工状況を示す図である。

【0022】

図１に示すように、注入ロッド２の先端にモニター３が結合して取り付けられている。このモニター３の先端に設けられた先端ノズル４から注入ロッド２およびモニター３内を介して供給される水（液体）が噴射され、また、モニター３の側面に設けられた高圧噴射ノズル装置１Ａからは注入ロッド２およびモニター３内を介して供給されるセメントミルク（硬化材液）、空気が噴射される。

【0023】

作業機５は、注入ロッド２を支持するとともに、注入ロッド２を上下動、回転および揺動させる機械である。これにより、注入ロッド２およびモニター３は、作業機５により、上下動のみならず回転、揺動も可能となる。

【0024】

スイベル６は、注入ロッド２の後端部に取り付けられ、水供給源１１、空気供給源１２、およびセメントミルク（硬化材液）供給源１３からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給ホース１４、１５、１６と連結されるとともに、水、空気、およびセメントミルクを注入ロッド２内に設けられた空気供給路８、およびセメントミルク兼用水供給路７に供給するものである（図１～図３参照）。ここで、図２は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図であり、図３は図２のＡ－Ａ断面図である。図２および図３については、注入ロッド２の上方側を省略して表示している。

【0025】

次に、注入ロッド２およびモニター３の構成について、図２～図４を用いて、具体的に説明する。ここで、図４は図３のＢ－Ｂ断面図である。

【0026】

注入ロッド２は、２重管から構成され、注入ロッド２内の内側のセメントミルク兼用水供給路７にはセメントミルクまたは水（液体）が供給され、注入ロッド２内の外側の空気供給路８には空気が供給される（図３参照）。なお、第１実施形態では、セメントミルク兼用水供給路７を用いて、セメントミルク（硬化材液）供給管と水供給管を一つの供給管として構成させたが、これに限らず、セメントミルク（硬化材液）供給管と、水供給管をそれぞれ別々の供給管として構成させてもよい。また、このように、セメントミルク（硬化材液）供給管と、水供給管を別々の供給管として構成する場合には、セメントミルク（硬化材液）と水を分ける３重管等の多重管や多孔管を用いるようにしてもよい。また、第１実施形態では、２重管から構成される注入ロッド２内の内側をセメントミルク兼用水供給路７、外側を空気供給路８としたが、これに限らず、２重管から構成される注入ロッド２内の内側を空気供給路、外側をセメントミルク兼用水供給路としてもよい。

【0027】

また、注入ロッド２は、上述したようにモニター３と結合して取り付けられている。この注入ロッド２とモニター３の結合については後述する。ここで、注入ロッド２は、外径３３ｍｍで、内径２３ｍｍの注入ロッド内管２ａ（硬化材液供給管）と、外径７３ｍｍで、内径６１ｍｍの円形断面の注入ロッド外管２ｂとから構成される２重管が用いられている（図２、図３参照）。そして、注入ロッド外管２ｂの下部は、結合ピン挿入口１９が形成され、下部内面には結合ピン挿入口１９と連通するように結合ピン３６の半外周と略同径の結合ピン注入ロッド凹部２０ａが形成されている（図２、図３、図５参照）。また、注入ロッド内管２ａの外径は、内径が拡径された注入ロッド外管２ｂ下部の上端（内径が拡径されている位置）の少し下部から２２ｍｍに縮径されている。なお、第１実施形態では、外径７３ｍｍ程度の円形断面の注入ロッド外管２ｂを用いたが、これに限らず、直径５０ｍｍ～１４０ｍｍ程度（たとえば、略７３ｍｍ）の円形断面の注入ロッド外管を用いてもよく、また、直径５０ｍｍ～１４０ｍｍ程度（たとえば、略７３ｍｍ）の円形断面の注入ロッド外管を用いた場合には、注入ロッド内管２ａの内径を１４ｍｍ～３０ｍｍにしてもよい。ここで、注入ロッド内管２ａの内径は、注入ロッド内管２ａ内を流れるセメントミルクの流量により決められる。さらに、六角形断面を有する注入ロッド外管を用いてもよい。ここで、図５は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置およびその周辺器具の組立方法を示す図である。

【0028】

モニター３は、上述したように注入ロッド２の先端に結合して取り付けられている。そして、モニター３内部には、中央に注入ロッド２のセメントミルク兼用水供給路７と連通するセメントミルク兼用水流路９が軸方向に形成され、そのセメントミルク兼用水流路９の外周側には注入ロッド２の空気供給路８と連通する空気流路１０が軸方向に４個形成されている（図２～図４参照）。空気流路１０の詳細については後述する。このように、水供給源１１、空気供給源１２、およびセメントミルク供給源１３からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクは、各供給ホース１４、１５、１６→スイベル６→各供給路７、８→各流路９、１０を経て、各ノズル１、４などから噴射される（図１、図３参照）。ここで、水供給源１１およびセメントミルク供給源１３からそれぞれ供給される水、セメントミルクは、水、セメントミルクの各供給ホース１４、１６からスイベル６を介してセメントミルク兼用水供給路７に供給される。なお、第１実施形態では、セメントミルク兼用水流路９を用いて、セメントミルク（硬化材液）流路と水流路を一つの流路として構成させたが、これに限らず、セメントミルク（硬化材液）流路と、水流路をそれぞれ別々の流路として構成させてもよい。

【0029】

また、モニター３は、最大外径が９０ｍｍで、モニター３内部には、中央に直径が１６ｍｍのセメントミルク兼用水流路９が形成され、上部が外径２６ｍｍで、内径１６ｍｍのモニター内管３ａと、外径９０ｍｍで、内径７８ｍｍのモニター外管３ｂとから構成される２重管が用いられ、モニター内管３ａとモニター外管３ｂの間には空気流路１０が構成されている。具体的には、この空気流路１０は、注入ロッド２の空気供給路８と連通するモニター内管３ａとモニター外管３ｂの間の流路と、その流路と連通するモニター３の内部に形成された４個の流路から構成されている（図３、図４参照）。このように、空気流路１０を構成するモニター内管３ａとモニター外管３ｂの間の流路が注入ロッド２内の空気供給路８と連通されることにより、モニター３内の空気流路１０は注入ロッド２内の空気供給路８と連通している。モニター３の側面には、上述したように、セメントミルクと空気を噴射させる高圧噴射ノズル装置１Ａが設けられ、側面上部には結合ピン３６の半内周と略同径の結合ピンモニター凹部２０ｂが形成されている（図５参照）。この結合ピンモニター凹部２０ｂは、注入ロッド２の結合ピン注入ロッド凹部２０ａと嵌合されることにより結合ピン挿入口１９と連通する結合ピン挿入孔１９ａが形成され、結合ピン挿入孔１９ａには、結合ピン３６が挿入されている。また、モニター３の先端部には、水（液体）を噴射させる先端ノズル４が設けられている。

【0030】

モニター３の下部には、差圧弁３４が設けられている（図３参照）。この差圧弁３４は、セメントミルク兼用水供給路７、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介して供給される低圧水により開放され、その開放された差圧弁３４を介して先端ノズル４から供給された低圧水が噴射される。そして、セメントミルク兼用水供給路７、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介して供給されるセメントミルクにより差圧弁３４は閉鎖され、後述するように、材液噴射ノズル２１（高圧噴射ノズル装置１Ａ先端内側）からセメントミルクが噴射される。具体的には、削孔時には、注入ロッド２のセメントミルク兼用水供給路７、セメントミルク兼用水供給路７と連通するモニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介して低圧水が供給され、開放状態の差圧弁３４を介して先端ノズル４から供給された低圧水が噴出される。そして、削孔が完了した後には、注入ロッド２のセメントミルク兼用水供給路７、セメントミルク兼用水供給路７と連通するモニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介してセメントミルクが供給され、差圧弁３４が閉鎖されることにより、供給されたセメントミルクが材液噴射ノズル２１（高圧噴射ノズル装置１Ａ先端内側）から噴射される。

【0031】

次に、高圧噴射ノズル装置１Ａについて、図８～図１０を用いて、具体的に説明する。ここで、図８は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図であり、図９は同構成部品の断面図であり、図１０（ａ）は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の前方斜視図であり、図１０（ｂ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の後方斜視図であり、図１０（ｃ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の背面図であり、図１０（ｄ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側面図であり、図１０（ｅ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図であり、図１０（ｆ）は図１０（ｃ）のＤ－Ｄ断面図である。

【0032】

高圧噴射ノズル装置１Ａは、ノズル本体部２４と、 外周傾斜溝部材３２Ａと、エアカバー２５を有している（図８、図９参照）。

【0033】

ノズル本体部２４は、ノズル本体２６と、ノズル本体延長部２７から構成されている（図８参照）。具体的には、ノズル本体２６は、先方部分は径を小さくした略円柱形状で、後方部分は先方部分より少し径を大きくした略円柱形状である。そして、ノズル本体部２４の中空形状をした内部は、後端内径部２８と、中間内径部２９と、先端内径部３０とから構成されている（図９参照）。この中間内径部２９と先端内径部３０はノズル本体２６内に形成され、後端内径部２８はノズル本体延長部２７内に形成されている。このように、ノズル本体部２４の中空形状をした内部は、内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部２９と、その中間内径部２９の先端と連通し、直径が中間内径部２９の先端の直径と略同径である先端内径部３０と、その中間内径部２９の後端と連通し、直径が中間内径部２９の後端の直径と略同径で形成された後端内径部２８とから構成されている。これにより、注入ロッド２内のセメントミルク兼用水供給管７、セメントミルク兼用水供給路７と連通するモニター３内のセメントミルク兼用水流路９を介して供給されたセメントミルクは、ノズル本体延長部２７→ノズル本体２６の順にノズル本体部２４内に送り込まれ、後述するように、材液噴射ノズル２１から噴射される（図１５参照）。また、ノズル本体延長部２７内の後端内径部２８には、中空形状の後端内径部２８断面を複数の空間に分割する流路分割部３１が形成されている。そして、後端内径部２８の外径は、流路分割部３１で縮径され、後端内径部２８内の流路分割部３１は、略中心部分の面積が、後端内径部２８の先方外径断面積（後端内径部２８の縮径された部分の外径断面積）に対して２％～２０％を占めた形状で形成されている（図９参照）。なお、第１実施形態では、ノズル本体延長部２７内の後端内径部２８の直径を中間内径部２９の後端の直径と略同径で形成させたが、これに限らず、中間内径部２９の後端の直径と略同径から後端方向へ拡径して形成させるようにしてもよい。ここで、図１５は図３のＣ－Ｃ断面図である。

【0034】

流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積（９．４５ｍｍ^２）は、後端内径部２８の先方外径断面積（後端内径部２８の縮径された部分の外径断面積）（２３．７ｍｍ^２）の約４０％を占めている。なお、第１実施形態では、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積は、後端内径部２８の先方外径断面積の約４０％を占めていると説明したが、これに限らず、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積は、後端内径部２８の先方外径断面積の４０％～６０％を占めるようにしてもよく、また、後端内径部２８の先方外径断面積ではなく、後端内径部２８の後方外径断面積の４０％～６０％を占めるようにしてもよく、流路分割部３１近傍の後端内径部２８の中空形状断面積の４０％～６０％を占めるようにしてもよい。

【0035】

また、ノズル本体部２４は、モニター３の側面に形成されたノズル本体部取付孔２３に挿入される。このノズル本体部取付孔２３は、モニター３の軸方向の高さが異なる位置に、円周上等間隔に２個形成されている。このように、ノズル本体部取付孔２３が、モニター３の軸方向の高さが異なる位置に複数個形成されているので、用途に合わせて高さが異なるノズル本体部取付孔２３にノズル本体部２４を複数個取り付けることにより、地中に様々な形状の固結体を短時間で効率良く造成することができる。なお、第１実施形態では、ノズル本体部取付孔２３がモニター３の軸方向の高さが異なる位置に、円周上等間隔に２個形成されたが、モニター３の軸方向の高さが異なる位置でなくてもよく、また円周上等間隔の位置に形成させていなくてもよい。また、ノズル本体部取付孔２３の数は２個でなくてもよく、３個、４個、６個などの２個以上（好ましくは４個以上）の複数個、また１個形成されるようにしてもよい。ここで、図６（ａ）は図３のＰ－Ｐ部分の拡大図であり、図６（ｂ）はモニターのノズル本体部取付孔を示す図である。

【0036】

外周傾斜溝部材３２Ａは、中空形状で、ノズル本体部２４の先端部に嵌合され、外周面が先端方向へ縮径し、外周面に先端方向に向かって斜め略左方向に傾斜する傾斜溝３２ａが８個形成されている（図８、図１０参照）。このように、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に傾斜溝３２ａが形成されているので、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面の傾斜溝３２ａを製造する際に複雑な工程を必要とせず、高圧噴射ノズル装置１Ａの製造費を安価に抑えることができる。さらに、高圧噴射ノズル装置１Ａから噴射されたセメントミルクが岩などの固化物に衝突すると、跳ね返ったセメントミルク（粉砕された固形物および地盤を含む）がエアカバー２５に衝突することにより、エアカバー２５が損傷し交換が必要となるが、傾斜溝３２ａが形成されている外周傾斜溝部材３２Ａは、エアカバー２５と別部材であることから、安価なエアカバー２５の交換のみを行なえばよく、高圧噴射ノズル装置１Ａの修理交換費をより安価に抑えることができる。なお、第１実施形態では、外周傾斜溝部材３２Ａは、外周面に先端方向に向かって斜め略左方向に傾斜する傾斜溝３２ａが形成されるが、これに限らず、外周面に先端方向に向かって斜め略右方向に傾斜する傾斜溝３２ａが形成されてもよい。また、第１実施形態では、外周傾斜溝部材３２Ａは、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に先端方向に向かって斜め略左方向に傾斜する傾斜溝３２ａが８個形成されるとしたが、これに限らず、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に先端方向に向かって斜め略左方向に傾斜する傾斜溝３２ａが６個～１２個（６個～８個もしくは８個～１０個）などの複数個形成されるようにしてもよい。

【0037】

また、外周傾斜溝部材３２Ａは、外周面が先端方向へ縮径した形状で形成され（図８～図１０参照）、先端に向かって、断面径が小さくなっている（図１１参照）。ここで、図１１は、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜溝の断面径を示す図である。図１１では、外周傾斜溝部材３２Ａの各断面における傾斜溝３２ａの凹部（最下部）を結んだ直径と凸部（最上部）を結んだ直径が示されている。具体的には、図１１の上部に示すように、外周傾斜溝部材３２Ａのそれぞれの断面（Ａ断面～Ｍ断面）における「外周傾斜溝部材３２Ａ外周の傾斜溝３２ａの凹部直径（図１１上部数値参照）」は、「Φ１６．８４ｍｍ（Ａ断面）」・・「Φ１４．４７ｍｍ（Ｋ断面）」「Φ１４．２４ｍｍ（Ｌ断面）」・「Φ１４．０ｍｍ（Ｍ断面）」と先端に向かう程、断面径が小さくなり、また、図１１の下部に示すように、外周傾斜溝部材３２Ａのそれぞれの断面（Ａ断面～Ｍ断面）における「外周傾斜溝部材３２Ａ外周の傾斜溝３２ａの凸部直径」についても、「Φ２８．０ｍｍ（Ａ断面）」・・・「Φ２２．１７ｍｍ（Ｋ断面）」「Φ２１．５８ｍｍ（Ｌ断面）」「Φ２１．０ｍｍ（Ｍ断面）」と先端に向かう程、断面径が小さくなっている。なお、第１実施形態では、外周傾斜溝部材３２Ａ先端（Ｍ断面）の凸部直径をΦ２１．０ｍｍにしたが、これに限らず、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気の量を多くする場合は、外周傾斜溝部材３２Ａ先端の凸部直径をΦ２１．０ｍｍ～Φ２７．０ｍｍ（好ましくは、Φ２１．０ｍｍ～Φ２４．０ｍｍ）の範囲内で大きい外周傾斜溝部材３２Ａを用いてもよい。

【0038】

外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａは、後方から先端に向かって螺旋状に傾斜している（図１２参照）。具体的には、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの凹部（最下部）は、後端Ｐ１点（Ａ断面（図１１、図１３（ａ）参照））から先端Ｐ２点（Ｍ断面（図１１、図１３（ｍ）参照））に向かって、円周方向に３２.６度（「ネジレ角」）傾斜しながら形成されている（図１４（ｅ）、（ｆ）参照）。このように、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａは、後端から先端に向かって螺旋状に傾斜し、先端方向に向かって３２.６度傾斜するように形成されている。ここで、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの先端方向に向かって斜め方向の傾斜角は、「後端側の凹部点（Ｐ１点）」が先方（「先端側の凹部点（Ｐ２点）」）に向かってどれだけの角度をなして傾斜しているかにより求められる。具体的には、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの傾斜角は、「Ｐ１点（外周傾斜溝部材３２Ａ後端の傾斜溝３２ａの凹部点）から外周傾斜溝部材３２Ａの中心軸と平行方向に下ろした先端点Ｐ３までの長さ（外周傾斜溝部材３２Ａの後端から先端までの長さ（１８ｍｍ））」と「先端点Ｐ３とＰ２点（外周傾斜溝部材３２Ａ先端の傾斜溝３２ａの凹部点）とを繋げた線の横方向の長さ（１１．５ｍｍ）」により求められる。ここで、「Ｐ１点（外周傾斜溝部材３２Ａ後端の傾斜溝３２ａの凹部点）から外周傾斜溝部材３２Ａの中心軸と平行方向に下ろした先端点Ｐ３までの長さ（外周傾斜溝部材３２Ａの後端から先端までの長さ）」は一定であるが、「先端点Ｐ３とＰ２点（外周傾斜溝部材３２Ａ先端の傾斜溝３２ａの凹部点）とを繋げた線の横方向の長さ」は変動する。つまり、この「先端点Ｐ３とＰ２点（外周傾斜溝部材３２Ａ先端の傾斜溝３２ａの凹部点）とを繋げた線の横方向の長さ」により、「外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの傾斜角」が求められる。また、第１実施形態では、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面の傾斜溝３２ａを先端方向に向かって３２.６度傾斜させたが、これに限らず、略１３．０度～略５６．０度の範囲内で斜めに傾斜させてもよい。これについては、後述する変形例１において具体的に説明する。ここで、図１２（ａ）は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品の装着方法を示す図であり、図１２（ｂ）は同高圧噴射ノズル装置の背面図であり、図１２（ｃ）は同高圧噴射ノズル装置の側面図であり、図１２（ｄ）は同高圧噴射ノズル装置の正面図であり、図１３は図１１のＡ断面図～Ｍ断面図であり、図１４（ａ）は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＦ－Ｆ断面図であり、図１４（ｃ）は本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、 図１４（ｄ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、図１４（ｅ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図であり、図１４（ｆ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。ここで、図１１のＡ断面は図１３（ａ）に対応し、図１１のＢ断面は図１３（ｂ）に対応し、図１１のＣ断面は図１３（ｃ）に対応し、・・図１１のＫ断面は図１３（ｋ）に対応し、図１１のＬ断面は図１３（ｌ）に対応し、図１１のＭ断面は図１３（ｍ）に対応している。

【0039】

エアカバー２５は、先端外周面が六角形状で、後方外周面に雄螺子が形成され、エアカバー２５の中空内部は、先端方向へ縮径したテーパ形状で形成されている（図８、図９参照）。また、エアカバー２５は、ノズル本体部２４の先端部に嵌合された外周傾斜溝部材３２Ａに嵌合され、後述するように、エアカバー２５の内周面と外周傾斜溝部材３２Ａの外周面との間の先端には空気噴射ノズル２２が構成されている（図１５参照）。これにより、注入ロッド２内の空気供給路８、空気供給路８と連通するモニター３内の空気流路１０を介して供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル２２から噴射される。ここで、空気噴射ノズル２２は２個の空気流路１０と連通している。

【0040】

高圧噴射ノズル装置１Ａの先端には、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル２１と、圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル２２が形成されている（図１５参照）。具体的には、高圧噴射ノズル装置１Ａの先端内側に材液噴射ノズル２１が設けられ、外側に空気噴射ノズル２２が形成されている。このように、高圧噴射ノズル装置１Ａからセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、高圧噴射ノズル装置１Ａの内側からセメントミルクが噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気相被膜が形成されることにより、圧縮空気の気相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。具体的には、後述する。

【0041】

材液噴射ノズル２１は、ノズル本体部２４の先端に形成されている。そして、空気噴射ノズル２２は、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面とエアカバー２５の内周面などから形成され、モニター３内の空気流路１０と連通している（図６（ａ）参照）。なお、第１実施形態では、空気噴射ノズル２２は、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面とエアカバー２５の内周面などから形成されているとしたが、これに限らず、モニター３内の空気流路１０と連通し、ノズル本体部２４の先端外径部周囲を囲うように構成され、モニター３内の空気流路１０から先端に向かって断面積が縮小されて圧縮空気を高速で噴射するノズルであれば、他の形態の空気噴射ノズルであってもよい。

【0042】

次に、図５、図７を用いて、注入ロッド２、モニター３、および高圧噴射ノズル装置１Ａの組立方法について説明する。

【0043】

まずモニター上部管３５の上部に注入ロッド２の下端が挿入される（図５参照）。この注入ロッド２の挿入に際し、注入ロッド外管２ｂの下端に形成された半円形状の注入ロッド突起部２ｃとモニター上部管３５の上部に形成された半円形状のモニター上部管内突起部３ｃを嵌合させて、モニター上部管３５と注入ロッド２との円周方向の位置合わせが行われることにより、モニター３が注入ロッド２に取り付けられる。そして、結合ピン３６が、注入ロッド外管２ｂ下部の結合ピン注入ロッド凹部２０ａとモニター上部管３５上部の結合ピンモニター凹部２０ｂにより形成された結合ピン挿入孔１９ａに挿入されることにより、モニター３が注入ロッド２に結合される。具体的には、結合ピン３６は、スプリングピン３６ａとスプリングピン３６ｂから構成され、最初にスプリングピン３６ｂが注入ロッド２下部の結合ピン挿入口１９を介して結合ピン挿入孔１９ａに挿入され、それから結合ピン挿入孔１９ａに挿入されたスプリングピン３６ｂの中空部にスプリングピン３６ａが圧入される。このように、結合ピン３６が、注入ロッド外管２ｂ下部の結合ピン注入ロッド凹部２０ａとモニター上部管３５上部の結合ピンモニター凹部２０ｂにより形成された結合ピン挿入孔１９ａに挿入されることにより、モニター３が注入ロッド２に結合される。なお、第１実施形態では、モニター上部管３５内の上端の上部と下部を一体として説明したが、これに限らず、モニター上部管３５内の４個形成されている空気流路１０上端の上部と下部を別体として構成させてもよい。このように別体として構成させることにより、モニター上部管３５内の４個の空気流路１０の形成が容易になる。

【0044】

次に、差圧弁３４を内蔵したモニター下部管３９がモニター上部管３５下端に取り付けられる（図３、図５参照）。具体的には、モニター下部管３９の上部外周の雄螺子とモニター上部管３５の下端内周の雌螺子とを螺合させることにより、モニター下部管３９がモニター上部管３５に取り付けられる。

【0045】

次に、モニター３の側面に形成されたノズル本体部取付孔２３に高圧噴射ノズル装置１Ａが取り付けられる。具体的には、以下の（１）～（３）の手順で、モニター３のノズル本体部取付孔２３に高圧噴射ノズル装置１Ａが取り付けられる。以下、高圧噴射ノズル装置１Ａの取り付け手順について図７を参照にしながら説明する。ここで、図７は、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す断面図である。

【0046】

（１）まず、ノズル本体延長部２７をノズル本体部取付孔２３に挿入させる。これにより、ノズル本体延長部２７がノズル本体部取付孔２３に嵌められる。このノズル本体部取付孔２３に嵌められたノズル本体延長部２７は、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内に突出して取り付けられている（図６（ａ）参照）。なお、第１実施形態では、ノズル本体延長部２７がモニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内に突出して取り付けられたが、モニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内に突出しない形状で取り付けてもよく、また、モニター３のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）の略中心部まで突出させて取り付けてもよい。

【0047】

（２）次に、ノズル本体２６がノズル本体部取付孔２３に挿入される。このノズル本体２６がノズル本体部取付孔２３に挿入される際には、ノズル本体２６の後端外周に形成された雄螺子とモニター３のノズル本体部取付孔２３に形成された雌螺子とを螺合させることにより、ノズル本体２６がモニター３に取り付けられる。

【0048】

（３）次に、外周傾斜溝部材３２Ａおよびエアカバー２５がノズル本体２６先端方向から順に嵌め込まれ、エアカバー２５の外周に形成された雄螺子とモニター３側面内周のエアカバー取付孔４３に形成された雌螺子とを螺合させることにより、エアカバー２５（外周傾斜溝部材３２Ａも含む）がモニター３に取り付けられる。

【0049】

以上のように、高圧噴射ノズル装置１Ａがモニター３に着脱自在に取り付けられるので、土質等に合わせて高圧噴射ノズル装置１Ａを自由に取り替えることができるとともに、高圧噴射ノズル装置１Ａを簡易な方法でモニター３に取り付けることができる。

【0050】

このように、ノズル本体延長部２７の後端内径部２８がモニター３内のセメントミルク兼用水流路９（硬化材液流路）内まで突出して設けることにより、ノズル本体部２４内部の直線距離を十分長く確保することができ、ノズル本体部２４内を流れるセメントミルクの乱流の発生を少なくすることができる。これにより、ノズル本体部２４の先端から噴射されるセメントミルクの切削能力が増大されることができ、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクを遠距離まで噴射することができる。さらに、上述したように、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積は、後端内径部２８の先方外径断面積（後端内径部２８の縮径された部分の外径断面積）の４０％を占めた形状にしているので、ノズル本体部２４の後端内径部２８を流れるセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られる。そして、圧縮されながら先端方向に送られたセメントミルクが、流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら層流化されることにより、ノズル本体部２４内を通過するセメントミルクを細かい層流にさせることができ、ノズル本体部２４先端から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大させることにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これについては、流路分割部３１で分割された流路の断面合計面積が後端内径部２８の先方外径断面積（後端内径部２８の縮径された部分の外径断面積）の４０％～６０％を占める場合についても同様である。

【0051】

また、上述したように、後端内径部２８の流路分割部３１略中心部分の面積は、後端内径部２８の先方外径断面積（後端内径部２８の縮径された部分の外径断面積）に対して２％～２０％を占めた形状で形成されているので、ノズル本体部２４の後端内径部２８を流れるセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化された後に、中間内径部２９の有形物が存在しない中空形状の空間で縮径されて先端方向に送られることにより、材液噴射ノズル２１（ノズル本体部２４の先端）から噴射されるセメントミルクの切削能力が増大され、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができるとともに、ノズル本体部２４の後端内径部２８の略中心部を流れるセメントミルクが流路分割部３１の略中心部分に衝突し、その衝突したセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの流路に流入し速度を増大しながら縮径された中間内径部２９の内周面に沿って送られるので、その中間内径部２９の内周面に生じる乱流による境界層の厚さを減らすことができ、ノズル本体部２４内を通過するセメントミルクをより細かい層流にさせ、中間内径部２９の内周面に生じる乱流による境界層の厚さを減らすことができる。これにより、ノズル本体部２４の先端から噴射されるセメントミルクが噴射口のほぼ全面において略同一速度で噴射されることにより、ノズル本体部２４先端の材液噴射ノズル２１の噴射口から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができるとともに、ノズル本体部の先端から噴射された硬化材液の切削能力を増大させ、地盤の組織構造を破壊することができる。ここで、ポテンシャルコア領域とは、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域のことであり、このポテンシャルコア領域では、材液噴射ノズル２１の噴射口から噴射される時点の噴射圧をそのまま保持し、いわばジェットの核（コア）をなしており、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルク噴射流の径の広がりが小さくなっている。

【0052】

このように、ノズル本体部２４（ノズル本体延長部２７）の後端内径部２８を流れるセメントミルクが流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間に分流して先端方向に送られるので、流路分割部３１で分割されたそれぞれの空間でセメントミルクをより細かく層流化させることができる。これにより、ノズル本体部２４先端の材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大させることができ、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。

【0053】

次に、図１、図１６、図１７を用いて、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置１Ａが装着されたモニター３を備えた地盤改良装置による施工手順について簡単に説明する。

【0054】

まず、これから注入ロッド２の掘削する位置を位置決めした後に、その位置において注入ロッド２先端に取り付けられたモニター３の先端ノズル４から水（液体）を噴射させて、所定の深度まで削孔される（図１参照）。ここで、図１では、高圧噴射ノズル装置１Ａからも噴射させているが、地盤掘削時おいては、高圧噴射ノズル装置１Ａからは噴射されず、モニター３の先端ノズル４から水（液体）を噴射させて、地盤が削孔される。

【0055】

所定の深度まで削孔された後には、注入ロッド２を上昇回転させながら、材液噴射ノズル２１からセメントミルク、および空気噴射ノズル２２から圧縮空気がそれぞれ噴射される（図１６参照）。具体的には、噴射ノズル（材液噴射ノズル２１、空気噴射ノズル２２）からセメントミルク、圧縮空気それぞれを同時に噴射しながら、注入ロッド２を時計回りに回転させる。本実施形態においては、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する同形状の傾斜溝３２ａが形成されているので、空気噴射ノズル２２（外周傾斜溝部材３２Ａの外周面とエアカバー２５の内周面との間の先端）から噴射される圧縮空気が、材液噴射ノズル２１（ノズル本体部２４の先端）から噴射されたセメントミルクの周りを旋回することになる。これにより、材液噴射ノズル２１（ノズル本体部２４の先端）から噴射されたセメントミルクの切削能力が増大するので、地盤の組織構造が破壊され、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。さらに、上述したように、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に傾斜溝３２ａが設けられるので、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気は、中央方向に向かう旋回流となり、硬化材液の周りを押圧する方向の圧縮空気旋回流が形成される。これにより、セメントミルクの周りを旋回する圧縮空気旋回流が分散され難くすることができるとともに、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの噴射直後のセメントミルク噴射流が半径方向に大きく増大し難くなり、セメントミルク噴射流の直進性を維持でき速度が減速され難くなるので、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。ここで、図１６は、本発明の第１実施形態における高圧噴射ノズル装置の先端ノズルからの噴射状態を示す図である。

【0056】

また、高圧噴射ノズル装置１Ａは、噴射が完了するまで回転噴射→注入ロッド２引上げ→回転噴射が繰り返される。このように、注入ロッド２が回転噴射されながら引上げられると、下方に滞留した「土壌とセメントミルクの混合物」が、材液噴射ノズル２１（ノズル本体部２４の先端）から噴射されたセメントミルクの周りを旋回する圧縮空気旋回流により攪拌されるので、土壌とセメントミルクの混合物が上昇しやすくなり、エアーリフト効果が向上し、攪拌された土壌とセメントミルクの混合物が排泥として、地上に効率よく排出することができる（図１７参照）。
また、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの外周周辺部でキャビテーションによるキャビティ（気泡）が存在しても、空気噴射ノズル２２（エアカバー２５の内周面と外周傾斜溝部材３２Ａの外周面との間の先端）から噴射された圧縮空気がセメントミルクの周りを隙間なく包括しながら旋回するので、セメントミルクが地盤と接し難くなり、セメントミルク噴射流の外周周辺部で存在するキャビティの崩壊を防ぐことができる（図１６参照）。これにより、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。すなわち、空気噴射ノズル２２から旋回しながら噴射された圧縮空気によりセメントミルクの周りが隙間なく包括されるので、セメントミルクが地盤と接し難くなり、セメントミルクの外周周辺部で発生したキャビティの崩壊を防ぐことができる。これにより、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。ここで、図１７（ａ）はモニター周辺の排泥が地上に排出される状態を示す図であり、図１７（ｂ）は同高圧噴射ノズル装置周辺の排泥が地上に排出される状態を示す図である。

【0057】

次に、注入ロッド２が１回転された状態で、注入ロッド２を所定の長さ（例えば、１０ｃｍ以下（好ましくは、５．０ｃｍ（より好ましくは、２．５ｃｍ））引き上げる。そして、噴射ノズル（材液噴射ノズル２１、空気噴射ノズル２２）からの噴射が完了するまで、時計回りの回転噴射→注入ロッド２引上げ→時計回りの回転噴射→注入ロッド２引上げ→時計回りの回転噴射→注入ロッド２引上げが繰り返される。なお、第１実施形態では、注入ロッド２を時計回りに回転させたが、これに限らず、注入ロッド２を反時計回りに回転させてもよい。この場合は、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａは、先端方向に向かって斜め略左方向に傾斜される。

【0058】

次に、クレーン等により注入ロッド２が掘削孔から引き上げられ、掘削孔内から抜き出される。上記の施工手順により、地中に円柱形状の固結体が造成される。

【0059】

次に、本実施形態の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）を用いた高圧噴射ノズル装置１Ａの噴射流について、図１８および図１９を用いて、背景技術（特許６７５４９１４号公報）のエアカバー（旋回エアカバーＢ）を用いた高圧噴射ノズル装置１００、および傾斜溝が形成されていないエアカバー（標準エアカバーＡ）を用いた高圧噴射ノズル装置の噴射流と比較して説明する。この比較例においては、材液噴射ノズルから「セメントミルク」を噴射させるのではなく、材液噴射ノズルから「噴射水」を噴射させて、それぞれの噴射流を比較している。ここで、「標準エアカバーＡ」は「傾斜溝が形成されていないエアカバー」で、「旋回エアカバーＢ」は「内周面に傾斜溝１２５ａが形成されているエアカバー１２５」で、「旋回インナーＣ」は「外周面に傾斜溝３２ａが形成された外周傾斜溝部材３２Ａ」である。また、図１８は高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の「衝突荷重の標準偏差値」を示す図であり、図１９は高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の「衝突荷重の平均値」を示す図である。ここで、図１８は、横軸が「ノズル－標的距離（高圧噴射ノズル装置と標的の間の距離）」で、縦軸が「標準偏差（衝突荷重標準偏差値）」であり、図１８では、「高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の標的からの振れの大きさ」を「高圧噴射ノズル装置から標的までの所定の距離間隔」毎に示されている。また、図１９は、横軸が「ノズル－標的距離（高圧噴射ノズル装置と標的の間の距離）」で、縦軸が「衝突荷重の平均値」であり、「高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水が標的に衝突する衝突荷重の平均値」を「高圧噴射ノズル装置から標的までの所定の距離間隔」毎に示されている。

【0060】

図１８に示すように、高圧噴射ノズル装置から標的までのすべての距離（「１６００ｍｍ、１８００ｍｍ、２０００ｍｍ、２２００ｍｍ」）において、本実施形態の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）を用いた高圧噴射ノズル装置１Ａの材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」を用いた高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水よりも、「衝突荷重の標準偏差値」が小さくなっている。

【0061】

このように、本実施形態の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）を用いた高圧噴射ノズル装置１の材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水が、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」を用いた高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水よりも、「衝突荷重の標準偏差値（標的からの移動振れ（「上下方向の往復移動振れ」や「左右方向の往復移動振れ」））が小さくなっているのは、本実施形態の高圧噴射ノズル装置１の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）は、外周面が先端方向へ縮径し、先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝３２ａが形成されているので、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に設けられた傾斜溝３２ａにより、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気は中央方向に向かう旋回流となり、噴射水の周りを押圧する方向の圧縮空気旋回流が形成され、噴射水の周りを旋回する圧縮空気旋回流が分散され難くなり、材液噴射ノズル２１から噴射された噴射水が半径方向に大きく増大し難くなるからであると考えられる。これにより、本実施形態の高圧噴射ノズル装置１の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」よりも、高圧噴射ノズル装置１の材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水の標的からの移動振れ（「上下方向の往復移動振れ」や「左右方向の往復移動振れ」）が小さくなっている。

【0062】

また、図１９に示すように、本実施形態の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）を用いた高圧噴射ノズル装置１Ａの材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」を用いた高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水よりも、高圧噴射ノズル装置から標的までのすべての距離（「１６００ｍｍ、１８００ｍｍ、２０００ｍｍ、２２００ｍｍ」）において、材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の衝突荷重の平均値（標的への衝撃力）が大きくなっている。

【0063】

このように、本実施形態の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）を用いた高圧噴射ノズル装置１の材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水が、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」よりも、材液噴射ノズル２１から噴射させた噴射水の標的への衝撃力が大きくなっているのは、本実施形態の高圧噴射ノズル装置１の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）は、外周面が先端方向へ縮径し、先端方向に向かって斜め略同方向に傾斜する傾斜溝３２ａが形成されているので、外周傾斜溝部材３２Ａの外周面に設けられた傾斜溝３２ａにより、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気は中央方向に向かう旋回流となり、噴射水の周りを押圧する方向の圧縮空気旋回流が形成され、噴射水の周りを旋回する圧縮空気旋回流が分散され難くなり、材液噴射ノズル２１から噴射された噴射水が半径方向に大きく増大し難くなるからであると考えられる。これにより、本実施形態の高圧噴射ノズル装置１の外周傾斜溝部材３２Ａ（旋回インナーＣ）は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」よりも、材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の衝突荷重の平均値（標的への衝撃力）が大きく、材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の標的への衝撃力が大きくなっている。

【0064】

以上のように、「旋回インナーＣ」は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」と比較して、高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の標的からの移動振れ（「上下方向の往復移動振れ」や「左右方向の往復移動振れ」）が小さいとともに、材液噴射ノズルから噴射させた噴射水の標的への衝撃力が大きいことから、材液噴射ノズルから噴射させた噴射水をセメントミルクとした場合においても、高圧噴射ノズル装置の材液噴射ノズルから噴射させたセメントミルクの標的からの移動振れが小さく、材液噴射ノズルから噴射させたセメントミルクの標的への衝撃力が大きくなるということができる。このことから、「旋回インナーＣ」は、「標準エアカバーＡ」および「旋回エアカバーＢ」と比較して、材液噴射ノズルから噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができるということができる。

【0065】

（第２実施形態）
次に、本発明の高圧噴射ノズル装置の第２実施形態について、図２０～図２３を用いて説明する。ここで、図２０（ａ）は本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図であり、図２０（ｂ）は同高圧噴射ノズル装置の正面図であり、図２１は図２０（ｂ）のＪ－Ｊ断面図であり、図２２（ａ）は本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＫ－Ｋ断面図であり、図２３は本発明の第２実施形態における高圧噴射ノズル装置の噴射ノズルからの噴射状態を示す図である。

【0066】

第２実施形態と第１実施形態の異なるところは、第１実施形態では、中空形状の外周傾斜溝部材３２Ａは、内径がノズル本体２６の外径と略同一に形成され、圧縮空気噴射時において、外周傾斜溝部材３２Ａがノズル本体２６の外周面円周方向に回転しない状態で、圧縮空気が噴射されるのに対し、第２実施形態では、外周傾斜溝部材５０は、内径がノズル本体２６の外径よりも大きく形成され、圧縮空気噴射時において、外周傾斜溝部材５０をノズル本体２６の外周面円周方向に回転させながら圧縮空気が噴射されるところなどが異なる（図２０参照）。具体的には、後述する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同一構成のものについては同一符号を用い、同一の作用効果を奏するものとし、説明は省略する。

【0067】

外周傾斜溝部材５０は、内周面に突起部５０ｂが円周上等間隔に４個形成され、内径がノズル本体２６先端部の外径よりも大きく形成され、また、外周傾斜溝部材５０の外周面（最も突出している部分）は、外側に突出してエアカバー２５の内周面に当接される外周面が湾曲形状の湾曲外周面の湾曲外周面部５０ｃで形成されている（図２０（ｂ）参照）。そして、外周傾斜溝部材５０がノズル本体２６先端方向から挿入されると、内周面の突起部５０ｂがノズル本体２６の外周面に当接され、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６の外周面との間には円周方向に隙間を有することになる。このように、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６の外周面との間に隙間を有することにより、外周傾斜溝部材５０の傾斜溝５０ａの傾斜面が、モニター３内の空気流路１０から供給された圧縮空気により押圧されると、外周傾斜溝部材５０をノズル本体２６の外周面円周方向に回動させることができる。なお、本実施形態では、外周傾斜溝部材５０の内周面には、突起部５０ｂが円周上等間隔に４個形成されたが、これに限らず、３個～８個形成されてもよく、円周上等間隔の位置に形成させていなくてもよい。

【0068】

また、外周傾斜溝部材５０の湾曲外周面部５０ｃ（湾曲外周面（外周面））が湾曲形状で形成されているので、外周傾斜溝部材５０がノズル本体２６の外周面円周方向に回動する際に、外周傾斜溝部材５０の湾曲外周面部５０ｃとエアカバー２５内周面との接触面積が少なくなり、回転している外周傾斜溝部材５０の湾曲外周面部５０ｃとエアカバー２５内周面との抵抗力が小さくなるため、外周傾斜溝部材５０をノズル本体２６の外周面円周方向に、より高速で回転させることができ、空気噴射ノズル２２から圧縮空気を旋回させながらより強く噴射させることができる。

【0069】

また、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６の外周面の間には空気流路４９が形成され、空気流路４９の先端には圧縮空気噴射口４８が形成されている（図２１参照）。この圧縮空気噴射口４８の開口面積は、空気噴射ノズル２２の開口面積より小さく形成されているので、圧縮空気噴射口４８から噴射される圧縮空気は、空気噴射ノズル２２から噴射される圧縮空気より高速で噴射させることができる。このように、モニター３内の空気流路１０から供給された圧縮空気は、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６外周面との間の空気流路４９を介して、その空気流路４９先端の圧縮空気噴射口４８から高速で噴射される。

【0070】

このように、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６の外周面との間の空気流路４９先端の圧縮空気噴射口４８から圧縮空気が高速で噴射されることにより、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの周りを覆う圧縮空気噴射層が形成され、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気旋回流が、圧縮空気噴射層を介して材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの周りを旋回することにより、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクが、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気旋回流に圧縮空気噴射層を介してより中央方向に強く押圧されるので、材液噴射ノズル２１から噴射直後のセメントミルク噴射流とその周りの地盤とが接し難くすることができる（図２３参照）。これにより、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。

【0071】

また、外周傾斜溝部材５０の内周面の突起部５０ｂがノズル本体２６外周面に当接されることにより、ノズル本体２６の外周面円周方向に回動する外周傾斜溝部材５０が変動され難くなり、外周傾斜溝部材５０の内周面とノズル本体２６の外周面との間の空気流路４９先端の圧縮空気噴射口４８から噴射される圧縮空気の厚さを均一に保持することができる。これにより、圧縮空気噴射口４８から噴射された圧縮空気がセメントミルク噴射流の周りを隙間なく覆うことができ、セメントミルク噴射流とその周りの地盤とをより接し難くすることができる。なお、第２実施形態では、外周傾斜溝部材５０をノズル本体２６の周りを回転させるようにしたが、これに限らず、外周傾斜溝部材５０がノズル本体２６の周りを回転しないようにしてもよい。この場合においても、圧縮空気噴射口４８から噴射された圧縮空気により材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの周りを覆う圧縮空気噴射層が形成され、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気旋回流が、圧縮空気噴射層を介して材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクの周りを旋回することにより、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクが、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気旋回流に圧縮空気噴射層を介してより中央方向に強く押圧されるので、材液噴射ノズル２１から噴射直後のセメントミルク噴射流とその周りの地盤とが接し難くすることができる。これにより、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。

【0072】

以上説明したように、本実施形態では、空気流路４９先端の圧縮空気噴射口４８から圧縮空気が噴射されるとともに、外周傾斜溝部材５０が回転されながら空気噴射ノズル２２から圧縮空気が噴射されるので、圧縮空気噴射口４８から噴射された圧縮空気によりセメントミルク噴射流の周りが隙間なく覆われ、そして、外周傾斜溝部材５０がノズル本体２６の周りを高速で回転されることにより、空気噴射ノズル２２から圧縮空気が旋回されながらより強く噴射される。これにより、材液噴射ノズル２１から噴射されたセメントミルクが、空気噴射ノズル２２から噴射された圧縮空気旋回流により圧縮空気噴射層を介し中央方向に強く押圧されるので、材液噴射ノズル２１から噴射されるセメントミルクの速度が衰えない領域（ポテンシャルコア領域）をより長く維持させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。

【0073】

次に、本発明の高圧噴射ノズル装置の変形例について説明する。ここで、高圧噴射ノズル装置の長さはモニター３の直径により決定され、本発明の高圧噴射ノズル装置は長さが２０ｍｍ～４０ｍｍのものが用いられることから、下記の変形例では、その長さ２０ｍｍ～４０ｍｍの高圧噴射ノズル装置に対応した外周傾斜溝部材について説明する。

【0074】

（変形例１）
まず、本発明の高圧噴射ノズル装置の変形例１について、図２４を用いて説明する。ここで、図２４（ａ）は本発明の変形例１における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図であり、図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＧ－Ｇ断面図であり、図２４（ｃ）は本発明の変形例１における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、図２４（ｄ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、図２４（ｅ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図であり、図２４（ｆ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。

【0075】

変形例１と上記実施形態が異なるところは、上記実施形態では、長さ１８ｍｍの外周傾斜溝部材３２Ａで、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの凹部点は、後端Ｐ１点から先端Ｐ２点に向かって、円周方向に３２.６度（「ネジレ角」）傾斜していたのに対し（図１４（ｅ）、（ｆ）参照）、変形例１では、長さ２５ｍｍの外周傾斜溝部材３２Ｂで、外周傾斜溝部材３２Ｂの傾斜溝３２ｂの凹部点は、後端ＰＰ１点から先端ＰＰ２点に向かって、円周方向に１３．０度（「ネジレ角」）傾斜して形成されている点（図２４参照）が異なる。

【0076】

すなわち、直径１４０ｍｍのモニター３が用いられる場合は、外周傾斜溝部材３２Ｂは、「外周傾斜溝部材３２Ｂ後端の傾斜溝３２ｂの凹部点（ＰＰ１点）から外周傾斜溝部材３２Ｂの中心軸と平行方向に下ろした先端点ＰＰ３までの長さ（外周傾斜溝部材３２Ｂの後端から先端までの長さ）」が２５ｍｍで形成され、「先端点ＰＰ３と外周傾斜溝部材３２Ｂ先端の傾斜溝３２Ｂの凹部点（ＰＰ２点）とを繋げた線の横方向の長さ」は５．７ｍｍで形成される。そして、この外周傾斜溝部材３２Ｂの傾斜溝３２ｂは、凹部点が、後端から先端に向かって円周方向に１３．０度（「ネジレ角」）傾斜しながら形成されている（図２４参照）。つまり、外周傾斜溝部材３２Ｂの傾斜溝３２ｂは、後端から先端に向かって螺旋状に傾斜し、先端方向に向かって１３．０度傾斜するように形成される。

【0077】

このように、上記実施形態で用いられていた外周傾斜溝部材３２Ａ（長さ１８ｍｍ）と比較して、長さが長い外周傾斜溝部材３２Ｂ（長さ２５ｍｍ）を用いる場合は、外周傾斜溝部材３２Ｂは、外周傾斜溝部材３２Ｂの傾斜溝３２ｂと傾斜溝３２ｂとの間隔を考慮して、外周傾斜溝部材３２Ｂの傾斜溝３２ｂは、凹部点が、後端から先端に向かって円周方向に１３．０度の「ネジレ角」まで傾斜させながら形成することができる。

【0078】

（変形例２）
次に、本発明の高圧噴射ノズル装置の変形例２について、図２５を用いて説明する。ここで、図２５（ａ）は本発明の変形例２における高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の正面図であり、図２５（ｂ）は図２５（ａ）のＨ－Ｈ断面図であり、図２５（ｃ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材後端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、図２５（ｄ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材先端面の傾斜溝の凹部直径と凸部直径を示す図であり、図２５（ｅ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の側方斜視図であり、図２５（ｆ）は同高圧噴射ノズル装置の外周傾斜溝部材の傾斜角の算出方法を示す図である。

【0079】

変形例２と上記実施形態が異なるところは、上記実施形態では、長さ１８ｍｍの外周傾斜溝部材３２Ａで、外周傾斜溝部材３２Ａの傾斜溝３２ａの凹部点は、後端Ｐ１点から先端Ｐ２点に向かって、円周方向に３２.６度（「ネジレ角」）傾斜していたのに対し（図１４（ｅ）、（ｆ）参照）、変形例２では、長さ１０ｍｍの外周傾斜溝部材３２Ｃで、外周傾斜溝部材３２Ｃの傾斜溝３２ｃの凹部点は、後端ＰＰＰ１点から先端ＰＰＰ２点に向かって、円周方向に５６．０度（「ネジレ角」）傾斜して形成されている点（図２５参照）が異なる。

【0080】

すなわち、直径５０ｍｍ～６０ｍｍのモニター３が用いられる場合は、外周傾斜溝部材３２Ｃは、「外周傾斜溝部材３２Ｃ後端の傾斜溝３２ｃの凹部点（ＰＰＰ１点）から外周傾斜溝部材３２Ｃの中心軸と平行方向に下ろした先端点ＰＰＰ３までの長さ（外周傾斜溝部材３２Ｃの後端から先端までの長さ）」が１０ｍｍで形成され、「先端点ＰＰＰ３と外周傾斜溝部材３２Ｃ先端の傾斜溝３２ｃの凹部点（ＰＰＰ２点）とを繋げた線の横方向の長さ」は１４．７ｍｍで形成される。そして、この外周傾斜溝部材３２Ｃの傾斜溝３２ｃは、凹部点が、後端から先端に向かって円周方向に５６．０度（「ネジレ角」）傾斜しながら形成されている（図２５参照）。つまり、外周傾斜溝部材３２Ｃの傾斜溝３２ｃは、後端から先端に向かって螺旋状に傾斜し、先端方向に向かって５６．０度傾斜するように形成される。

【0081】

このように、上記実施形態で用いられていた外周傾斜溝部材３２Ａ（長さ１８ｍｍ）と比較して、長さが短い外周傾斜溝部材３２Ｃ（長さ１０ｍｍ）を用いる場合は、外周傾斜溝部材３２Ｃは、外周傾斜溝部材３２Ｃの傾斜溝３２ｃと傾斜溝３２ｃとの間隔を考慮して、外周傾斜溝部材３２Ｃの傾斜溝３２ｃは、凹部点が、後端から先端に向かって円周方向に５６．０度の「ネジレ角」まで傾斜させながら形成することができる。

【0082】

以上の変形例１および変形例２から、モニター３の大きさに伴って高圧噴射ノズル装置の大きさが変動することにより、「外周傾斜溝部材（３２Ｂ、３２Ｃ）後端の傾斜溝（３２ｂ、３２ｃ）の凹部点（ＰＰ１、ＰＰＰ１）から外周傾斜溝部材（３２Ｂ、３２Ｃ）の中心軸と平行方向に下ろした先端点（ＰＰ３、ＰＰＰ３）までの長さ」および「先端点（ＰＰ３、ＰＰＰ３）と外周傾斜溝部材（３２Ｂ、３２Ｃ）先端の傾斜溝（３２ｂ、３２ｃ）の凹部点（ＰＰ２、ＰＰＰ２）とを繋げた線の横方向の長さ」が変動し、そしてこれらにより求められた「外周傾斜溝部材（３２Ｂ、３２Ｃ）の傾斜溝（３２ｂ、３２ｃ）の傾斜角（「ネジレ角」）」は略１３．０度～略５６．０度の範囲で変動する。

【0083】

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。さらに本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲の記載によって示され、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。

【符号の説明】

【0084】

１Ａ 高圧噴射ノズル装置
１Ｂ 高圧噴射ノズル装置
２ 注入ロッド
２ａ 注入ロッド内管
２ｂ 注入ロッド外管
２ｃ 注入ロッド突起部
３ モニター
３ａ モニター内管
３ｂ モニター外管
３ｃ モニター上部管内突起部
４ 先端ノズル
５ 作業機
６ スイベル
７ セメントミルク兼用水供給路
８ 空気供給路
９ セメントミルク兼用水流路
１０ 空気流路
１１ 水供給源
１２ 空気供給源
１３ セメントミルク供給源
１４ 水供給ホース
１５ 空気供給ホース
１６ セメントミルク供給ホース
１９ 結合ピン挿入口
１９ａ 結合ピン挿入孔
２０ａ 結合ピン注入ロッド凹部
２０ｂ 結合ピンモニター凹部
２１ 材液噴射ノズル
２２ 空気噴射ノズル
２３ ノズル本体部取付孔
２４ ノズル本体部
２５ エアカバー
２６ ノズル本体
２７ ノズル本体延長部
２８ 後端内径部
２９ 中間内径部
３０ 先端内径部
３１ 流路分割部
３２Ａ 外周傾斜溝部材
３２ａ 傾斜溝
３２Ｂ 外周傾斜溝部材
３２ｂ 傾斜溝
３２Ｃ 外周傾斜溝部材
３２ｃ 傾斜溝
３４ 差圧弁
３５ モニター上部管
３６ 結合ピン
３６ａ スプリングピン
３６ｂ スプリングピン
３９ モニター下部管
４３ エアカバー取付孔
４８ 圧縮空気噴射口
４９ 空気流路
５０ 外周傾斜溝部材
５０ａ 傾斜溝
５０ｂ 突起部
５０ｃ 湾曲外周面部

【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17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】