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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-24
(45)【発行日】2023-05-02
(54)【発明の名称】構造物基礎補強方法
(51)【国際特許分類】
E02D 3/12 20060101AFI20230425BHJP
E02D 27/34 20060101ALI20230425BHJP
【ＦＩ】
E02D3/12 102
E02D27/34 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019175556
(22)【出願日】2019-09-26
(65)【公開番号】P2021050580
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2022-04-19
(73)【特許権者】
【識別番号】390002233
【氏名又は名称】ケミカルグラウト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000431
【氏名又は名称】弁理士法人高橋特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鎌田 敏幸
(72)【発明者】
【氏名】土屋 勉
【審査官】彦田 克文
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１７７７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２３６７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第４６４３３６４（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特許第４５７５８５８（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１８－０７１３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１６０７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２５３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６２６１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ３／１２
Ｅ０２Ｄ ２７／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
補強するべき構造物基礎の外周の所定位置から所定深度まで削孔し、前記所定位置は、改良体を造成することにより得られる抵抗力が想定される水平外力よりも大きくなる様に設定され、
固化材を噴射する噴射装置を先端に取り付けたロッドを、前記削孔によって形成される孔の所定深度まで挿入し、前記噴射装置から固化材を噴射して前記構造物基礎周辺の土壌を切削しつつ固化材と混合し、
前記噴射装置から噴射される噴流の軌跡が扇形となる様に前記ロッドを所定の角度だけ往復動しつつ、前記構造物基礎の下面を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体を造成することを特徴とする構造物基礎補強方法。
【請求項2】
改良体を造成した後、前記削孔した孔に再び前記ロッドを前記所定深度またはそれ以浅まで挿入し、２回目以降の造成をすることを特徴とする請求項１の構造物基礎補強方法。
【請求項3】
改良体を造成する際に、固化材を水平方向よりも斜め上方へ噴射する請求項１、２の何れかの構造物基礎補強方法。
【請求項4】
前記削孔の位置が偶数箇所あり、構造物基礎の中心に対して点対称に配置されている請求項１～３の何れか１項の構造物基礎補強方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地震対策、震災後の復旧、建築物更新のための既存杭再利用、国土強靭化対策の一環として、構造物基礎（例えばフーチングを有する杭基礎）を補強する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
図１５において、杭基礎５０は、上部構造物の一部を構成するフーチング５１と、地盤Ｇ内に埋設されフーチング５１に頭部が接合された杭５２（図１５の例では２本の杭５２が表示される）を備えている。
ここで、地震で杭基礎５０が破損するのは、水平外力である地震時水平力が作用することによるものであり、その破損箇所は、フーチング５１との境界部である杭頭部５２Ａであることが圧倒的に多い。
図１５で示す様なフーチング５１を有する杭基礎５０が地震により破損した場合や、その様な破損を予防するべき場合に、従来から、固化材で現地土を切削しつつ地中固結体を造成する地盤改良を杭頭部５２Ａに施すことにより補強することが行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
ここで、地震で杭基礎５０が破損するのは、水平外力である地震時水平力が作用することによるものであり、その破損箇所は、フーチング５１との境界部である杭頭部５２Ａであることが圧倒的に多い。
図１５で示す様なフーチング５１を有する杭基礎５０が地震により破損した場合や、その様な破損を予防するべき場合に、従来から、固化材で現地土を切削しつつ地中固結体を造成する地盤改良を杭頭部５２Ａに施すことにより補強することが行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【0003】
しかし、従来技術に係る補強方法では、想定される地震時水平力に対して、水平面に投影した場合の地中固結体の面積をどの程度に設定すれば必要な抵抗力が得られるかという演算について明確に定められておらず、そのため、従来技術に係る補強方法では、補強に必要な地中固結体の面積を必要以上に大きく造成してしまう事例が多々存在する。
また、図１５で示す様にフーチング下面５１Ａ（底面）は例えば砕石Ｎを含み、多数の凹凸が存在し、当該凹凸に空気が溜め込まれてしまう場合があり、その様な空気が存在した状態で改良体を造成してフーチング５１の底面５１Ａを包囲してしまうと、改良体内部に空気が侵入してしまう等、従来の補強工法にはフーチング下面５１Ａと改良体の密接に関する課題も同時に存在する。
また、図１５で示す様にフーチング下面５１Ａ（底面）は例えば砕石Ｎを含み、多数の凹凸が存在し、当該凹凸に空気が溜め込まれてしまう場合があり、その様な空気が存在した状態で改良体を造成してフーチング５１の底面５１Ａを包囲してしまうと、改良体内部に空気が侵入してしまう等、従来の補強工法にはフーチング下面５１Ａと改良体の密接に関する課題も同時に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第４６４３３６４号公報
【文献】特許第４５７５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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、構造物基礎（例えばフーチングを有する杭基礎）を補強する補強方法であって、想定される水平外力に対して、最適範囲の地中固結体造成手段（量的解決）と確実な構造物基礎補強方法（質的解決）の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の構造物基礎補強方法は、
補強するべき構造物基礎（１０）の外周の所定位置から所定深度まで削孔し、
前記所定位置は、改良体（３）を造成することにより得られる抵抗力（Ｆ）が想定される水平外力（Ｈ：例えば地震時水平力）よりも大きくなる様に設定され、
固化材を噴射する噴射装置（４Ａ）を先端に取り付けたロッド（４）を、前記削孔によって形成される孔の所定深度まで挿入し、前記噴射装置（４Ａ）から固化材を噴射して前記構造物基礎周辺の土壌を切削しつつ固化材と混合し、
前記噴射装置（４Ａ）から噴射される噴流（Ｃ）の軌跡（の平面形状）が扇形となる様に前記ロッド（４）を所定の角度（図５の例では角度θ）だけ往復動しつつ、前記構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成することを特徴としている。
ここで、構造物基礎（１０）は例えばフーチング１を有する杭基礎であり、周辺地盤は包含しない。ただし、改良体（３）は構造物基礎（１０）に包含される。
補強するべき構造物基礎（１０）の外周の所定位置から所定深度まで削孔し、
前記所定位置は、改良体（３）を造成することにより得られる抵抗力（Ｆ）が想定される水平外力（Ｈ：例えば地震時水平力）よりも大きくなる様に設定され、
固化材を噴射する噴射装置（４Ａ）を先端に取り付けたロッド（４）を、前記削孔によって形成される孔の所定深度まで挿入し、前記噴射装置（４Ａ）から固化材を噴射して前記構造物基礎周辺の土壌を切削しつつ固化材と混合し、
前記噴射装置（４Ａ）から噴射される噴流（Ｃ）の軌跡（の平面形状）が扇形となる様に前記ロッド（４）を所定の角度（図５の例では角度θ）だけ往復動しつつ、前記構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成することを特徴としている。
ここで、構造物基礎（１０）は例えばフーチング１を有する杭基礎であり、周辺地盤は包含しない。ただし、改良体（３）は構造物基礎（１０）に包含される。
【0007】
また本発明において、改良体（３）を造成する際、ロッド先端噴射装置（４Ａ）から固化材（Ｃ）を噴射して引き上げる際には固化材（Ｃ）を水平方向よりも斜め上方へ噴射（水平方向に対して４５°以下の傾斜角度で噴射）することも可能である。
或いは本発明において、前記構造物基礎（１０）の下面を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成した後、ボーリング孔（ＢＨ）に再び（繰り返しの回数は１回とは限らない）前記ロッド（４）を前記所定深度またはそれ以浅の位置まで挿入して、噴射装置（４Ａ）から固化材（Ｃ）を噴射して引き上げる場合や、固化材（Ｃ）を往復動する角度（θ１）を、前記構造物基礎（１０）の下面を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成する際の往復動する角度（θ）よりも大きくする場合もある。
或いは本発明において、前記構造物基礎（１０）の下面を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成した後、ボーリング孔（ＢＨ）に再び（繰り返しの回数は１回とは限らない）前記ロッド（４）を前記所定深度またはそれ以浅の位置まで挿入して、噴射装置（４Ａ）から固化材（Ｃ）を噴射して引き上げる場合や、固化材（Ｃ）を往復動する角度（θ１）を、前記構造物基礎（１０）の下面を含めて当該下面よりも地上側まで引き上げて改良体（３）を造成する際の往復動する角度（θ）よりも大きくする場合もある。
【0008】
さらに本発明において、前記削孔孔の数が偶数の場合、その削孔位置は構造物基礎（１０）の中心に対して点対称に配置されているのが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
上述の構成を具備する本発明によれば、補強するべき構造物基礎（１０：例えばフーチング１を有する杭基礎）の外周の所定位置から所定深度まで削孔するが、前記所定位置は、改良体（３）を造成することにより得られる抵抗力（Ｆ：或いはＦ／安全率Ｓ）が想定される水平外力（Ｈ：例えば地震時水平力）よりも大きくなる様に設定されているので、想定される水平外力（Ｈ）よりも抵抗力（Ｆ）が確実に大きくなり、構造物基礎（１０）の耐震強度を確実に向上させることが出来る。
そして、改良体（３）は構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側の領域まで延在して造成されているので、前記抵抗力（Ｆ）は「基礎（例えば杭２）のせん断抵抗力Ｆ１」と「基礎（例えばフーチング１）と改良体（３）の付着力Ｆ２」と「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」との和となり（式（２）参照）、従来技術に比較して「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」の分だけ抵抗力（Ｆ）は大きくなるため、水平外力（Ｈ）が作用しても十分に抵抗することが出来る。
ここで、杭基礎（２）が既に破損している場合には「基礎のせん断抵抗力Ｆ１」は非常に小さくなる（或いはゼロとなる）が、その分だけ「改良体（３）が基礎を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」を大きくすれば、水平外力（Ｈ）が作用しても十分に抵抗することが出来る。そのため、本発明は健常な基礎の耐震補強のみならず、既に破損した基礎の耐震化をも実現することが出来る。
そして、改良体（３）は構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側の領域まで延在して造成されているので、前記抵抗力（Ｆ）は「基礎（例えば杭２）のせん断抵抗力Ｆ１」と「基礎（例えばフーチング１）と改良体（３）の付着力Ｆ２」と「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」との和となり（式（２）参照）、従来技術に比較して「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」の分だけ抵抗力（Ｆ）は大きくなるため、水平外力（Ｈ）が作用しても十分に抵抗することが出来る。
ここで、杭基礎（２）が既に破損している場合には「基礎のせん断抵抗力Ｆ１」は非常に小さくなる（或いはゼロとなる）が、その分だけ「改良体（３）が基礎を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」を大きくすれば、水平外力（Ｈ）が作用しても十分に抵抗することが出来る。そのため、本発明は健常な基礎の耐震補強のみならず、既に破損した基礎の耐震化をも実現することが出来る。
【0011】
また本発明において、改良体（３）を造成するに際して、改良体（３）を造成（地盤改良の第１の工程）した後、削孔孔に再びロッド（４）を前記所定深度またはそれ以浅の位置まで挿入して噴射装置（４Ａ）から固化材（Ｃ）を噴射して引き上げ（地盤改良の第２以降の工程）、以て、改良体（３）の造成を複数回行えば、補強するべき構造物基礎（１０）と改良体（３）との密着性や、改良体の強度をさらに向上することが出来る。
【0012】
本発明において、改良体（３）を造成する際には固化材を水平方向へ噴射するほか、水平方向よりも斜め上方へ噴射（水平方向に対して４５°以下の傾斜角度で噴射）すれば、固化材（Ｃ）を基礎の下面（例えばフーチング下面１Ａ）に衝突させることが出来る。
構造物基礎１０（例えばフーチング１）の下面（１Ａ）は多数の凹凸が形成され、当該凹凸に空気が溜まり易いが、固化材（Ｃ）を斜め上方に噴射することにより、フーチング下面（１Ａ）の凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが可能であり、以て、改良体（３）内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止出来る。それにより、補強するべき構造物基礎（１０）と改良体（３）との密着性を向上させることが出来る。
構造物基礎１０（例えばフーチング１）の下面（１Ａ）は多数の凹凸が形成され、当該凹凸に空気が溜まり易いが、固化材（Ｃ）を斜め上方に噴射することにより、フーチング下面（１Ａ）の凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが可能であり、以て、改良体（３）内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止出来る。それにより、補強するべき構造物基礎（１０）と改良体（３）との密着性を向上させることが出来る。
【0013】
それに加えて本発明において、削孔孔に再びロッド（４）を挿入して噴射装置（４Ａ）から固化材（Ｃ）を噴射して引き上げる際（地盤改良の第２以降の工程）に、固化材（Ｃ）を往復動する角度（θ１）を、改良体（３）を造成（地盤改良の第１の工程）した際の往復動する角度（θ）よりも僅かに大きくすることでフーチング（１）の下面（１Ａ）の凹凸に溜まった空気をより確実に排除することも可能で、補強するべき構造物基礎（１０）と改良体（３）をより強固に密着させることも可能である。
【0014】
本発明において、前記削孔孔の数が偶数の場合の削孔位置は構造物基礎（１０）の中心に対して点対称に配置すれば、２つの断面形状扇形の改良体（３）における円弧部分近傍のみに重複して固化材（Ｃ）が噴射され、例えば構造物基礎（１０）が杭基礎（フーチング１と杭２を含む）である場合に、改良体（３）を造成する際に噴射される固化材（Ｃ）が杭（２）の反対側に存在する先行して造成された改良体（３）に直接衝突する領域を少なくすることが出来、先行して造成された改良体（３）が大きく攪乱されてしまうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１実施形態の説明図である。
【図4】第１実施形態の一工程を示す工程図であって、削孔する工程を説明する図である。
【図6】地盤改良の第１の工程を説明する図である。
【図8】地盤改良の第２の工程を説明する図である。
【図11】第１実施形態の施工手順を示すフローチャートである。
【図12】本発明の第２実施形態を示す説明図である。
【図13】本発明の第３実施形態を示す説明図である。
【図14】本発明の第４実施形態を示す説明図である。
【図15】構造物基礎の一例として、フーチングを有する杭基礎を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図１～図１１を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
第１実施形態を施工した状態を模式的に説明している図１、図２において、構造物基礎１０としてフーチング１を有する杭基礎２（或いは杭２）が地盤Ｇに埋設されている。図示の実施形態では、フーチング１は一辺の長さＢの正方形断面を有しており、杭２は直径Ｄの円形断面を有している。フーチング１と杭２は平面上の中心が一致しており、当該中心は図２において符号Ｏで示される。
最初に図１～図１１を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
第１実施形態を施工した状態を模式的に説明している図１、図２において、構造物基礎１０としてフーチング１を有する杭基礎２（或いは杭２）が地盤Ｇに埋設されている。図示の実施形態では、フーチング１は一辺の長さＢの正方形断面を有しており、杭２は直径Ｄの円形断面を有している。フーチング１と杭２は平面上の中心が一致しており、当該中心は図２において符号Ｏで示される。
【0017】
構造物基礎１０或いはフーチング１を有する杭２の周辺地盤Ｇには、所定の深度に亘って改良体３（地盤改良体）が造成されている。図示の実施形態では、後述する様に、改良体３は地盤改良の第１の工程で造成され、地盤改良の第２の工程で固化材が噴射される領域を有しており、連続して一体的に構成されており、フーチング１と杭２との境界近傍に造成される。
図１～図１１の第１実施形態において、改良体３の水平面形状は１辺Ｂｉの正方形であり、改良体３の平面上の中心はフーチング１、杭２の中心Ｏ（図２参照）と一致している。
図１、図２において、符号ＢＨは改良体３を造成する際に削孔されるボーリング孔を示しており、ボーリング孔ＢＨは構造物基礎１０の中心Ｏに対して点対称に２箇所削孔されている（図２）。
図１～図１１の第１実施形態において、改良体３の水平面形状は１辺Ｂｉの正方形であり、改良体３の平面上の中心はフーチング１、杭２の中心Ｏ（図２参照）と一致している。
図１、図２において、符号ＢＨは改良体３を造成する際に削孔されるボーリング孔を示しており、ボーリング孔ＢＨは構造物基礎１０の中心Ｏに対して点対称に２箇所削孔されている（図２）。
【0018】
改良体３を造成することにより得られる構造物基礎１０の抵抗力Ｆ（Ｆ／Ｓ）が、地震時に想定される水平外力Ｈ（例えば地震時水平力）よりも大きくなる様に、改良体３の使用は設計される。そして改良体３の断面積は、
地震時水平力Ｈ≦抵抗力Ｆ／Ｓ（Ｓ：安全率）・・・式（１）
となる様に設計される。
式（１）における抵抗力Ｆは、次式（２）で示される。
抵抗力Ｆ＝（杭２のせん断抵抗力Ｆ１）＋（フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２）＋（改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３）・・・式（２）
地震時水平力Ｈ、杭２のせん断抵抗力Ｆ１、フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２、改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３は、水平方向に作用する力或いはその成分である。
地震時水平力Ｈ≦抵抗力Ｆ／Ｓ（Ｓ：安全率）・・・式（１）
となる様に設計される。
式（１）における抵抗力Ｆは、次式（２）で示される。
抵抗力Ｆ＝（杭２のせん断抵抗力Ｆ１）＋（フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２）＋（改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３）・・・式（２）
地震時水平力Ｈ、杭２のせん断抵抗力Ｆ１、フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２、改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３は、水平方向に作用する力或いはその成分である。
【0019】
式（２）の抵抗力Ｆを構成する「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」、「フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２」、「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、それぞれ以下の様に表すことが出来る。
杭２のせん断抵抗力Ｆ１は
Ｆ１＝Ｚｐ・πＤ２／４ ・・・式（３）
ここで、「Ｚｐ」は杭２の許容せん断応力（Ｎ／ｍｍ２）であり、「πＤ２／４」は直径Ｄの杭２の断面積（ｍｍ２：図２参照）である。
フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２は
Ｆ２＝ｋ１・Ｆｃ・｛Ｂ２－（πＤ２／４）｝ ・・・式（４）
ここで、「ｋ１・Ｆｃ」は改良体を構成する材料とフーチング１との単位面積（１ｍｍ２）当たりの付着強度であり、係数「ｋ１」は発明者の実験によれば０．０５～０．３であり、「Ｆｃ」は改良体の設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、例えば一軸圧縮応力である。そして、「Ｂ２－（πＤ２／４）」は一辺の長さＢの正方形断面のフーチング１と改良体３が付着している面積（ｍｍ２、図２参照）である。
改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３は
Ｆ３＝ｋ２・Ｆｃ・（Ｂｉ２－Ｂ２）／（４・ｔａｎφ） ・・・式（５）
ここで「ｋ２」は係数で、発明者の実験によれば０．１５～０．６であり、「ｋ２・Ｆｃ」は単位面積（１ｍｍ２）当たりのせん断応力（Ｎ／ｍｍ２）である。「（Ｂｉ２－Ｂ２）／（４・ｔａｎφ）」は一辺の長さＢｉの正方形断面の改良体３がフーチング１を包囲している領域であって、地震時水平力Ｈに抵抗する領域の面積（ｍｍ２：図２参照）である。そして「φ」は水平外力（Ｈ：例えば地震時水平力）が改良体に作用した際に生じる改良体内部の荷重分散角φであり、図２で示されている。
杭２のせん断抵抗力Ｆ１は
Ｆ１＝Ｚｐ・πＤ２／４ ・・・式（３）
ここで、「Ｚｐ」は杭２の許容せん断応力（Ｎ／ｍｍ２）であり、「πＤ２／４」は直径Ｄの杭２の断面積（ｍｍ２：図２参照）である。
フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２は
Ｆ２＝ｋ１・Ｆｃ・｛Ｂ２－（πＤ２／４）｝ ・・・式（４）
ここで、「ｋ１・Ｆｃ」は改良体を構成する材料とフーチング１との単位面積（１ｍｍ２）当たりの付着強度であり、係数「ｋ１」は発明者の実験によれば０．０５～０．３であり、「Ｆｃ」は改良体の設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、例えば一軸圧縮応力である。そして、「Ｂ２－（πＤ２／４）」は一辺の長さＢの正方形断面のフーチング１と改良体３が付着している面積（ｍｍ２、図２参照）である。
改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３は
Ｆ３＝ｋ２・Ｆｃ・（Ｂｉ２－Ｂ２）／（４・ｔａｎφ） ・・・式（５）
ここで「ｋ２」は係数で、発明者の実験によれば０．１５～０．６であり、「ｋ２・Ｆｃ」は単位面積（１ｍｍ２）当たりのせん断応力（Ｎ／ｍｍ２）である。「（Ｂｉ２－Ｂ２）／（４・ｔａｎφ）」は一辺の長さＢｉの正方形断面の改良体３がフーチング１を包囲している領域であって、地震時水平力Ｈに抵抗する領域の面積（ｍｍ２：図２参照）である。そして「φ」は水平外力（Ｈ：例えば地震時水平力）が改良体に作用した際に生じる改良体内部の荷重分散角φであり、図２で示されている。
【0020】
図２において、「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、当該領域に接しているフーチング領域の接触面に対して角度φの方向に作用し、角度φは通常は３０°～４５°である。
地震時水平力Ｈが図２の矢印Ｈで示す様に作用した場合、地震時水平力Ｈに対する抵抗力となるせん断抵抗力Ｆ３（改良体３がフーチングを包囲している領域におけるせん断抵抗力）は、図２の改良体３がフーチング１を包囲している領域の内、濃いハッチングで示す領域３Ａにおけるせん断抵抗力であり、領域３Ａの抵抗力である。
図２において、角度φ＝４５°の場合には、領域３Ａの面積（水平面における面積）は改良体３がフーチング１を包囲する領域の面積（水平面における面積）の１／４（＝１／４・ｔａｎφ）である。
地震時水平力Ｈが図２の矢印Ｈで示す様に作用した場合、地震時水平力Ｈに対する抵抗力となるせん断抵抗力Ｆ３（改良体３がフーチングを包囲している領域におけるせん断抵抗力）は、図２の改良体３がフーチング１を包囲している領域の内、濃いハッチングで示す領域３Ａにおけるせん断抵抗力であり、領域３Ａの抵抗力である。
図２において、角度φ＝４５°の場合には、領域３Ａの面積（水平面における面積）は改良体３がフーチング１を包囲する領域の面積（水平面における面積）の１／４（＝１／４・ｔａｎφ）である。
【0021】
杭２のせん断抵抗力Ｆ１は杭２の材料と径寸法Ｄにより予め決定する（定数である）が、「フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２」と「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、改良体３の面積により決定される。そして抵抗力Ｆを適正な値（地震時水平力Ｈ×安全率Ｓよりも大きな数値）に設定するには、改良体３がフーチング１を包囲している領域として必要な面積、すなわち、改良体３がフーチング１を包囲している領域であって地震時水平力Ｈに抵抗する領域３Ａの必要面積を確保する必要がある。
（図５を参照して）後述する様に、図２において、改良体３がフーチング１を包囲している領域は、構造物基礎１０の中心について点対称に配置された２本のボーリング孔ＢＨから固化材を噴射することにより造成される。ボーリング孔ＢＨから固化材を噴射して造成される改良体は、水平面における断面形状が扇形であり、造成された２つの扇形の改良体における円弧部分近傍領域を重複させることにより、フーチング１を包囲する様に改良体３が造成される。
その際、改良体３の辺の長さＢｉ、すなわち固化材の到達距離を適宜選択することにより、２つの扇形の改良体で構成される改良体３の面積が、改良体３（フーチング１を包囲している改良体）における必要な面積（地震時水平力に抵抗する領域の面積）を確保出来る。そして後述する様に、必要な面積が求まれば、ボーリング孔ＢＨの位置を決定することが出来る。
（図５を参照して）後述する様に、図２において、改良体３がフーチング１を包囲している領域は、構造物基礎１０の中心について点対称に配置された２本のボーリング孔ＢＨから固化材を噴射することにより造成される。ボーリング孔ＢＨから固化材を噴射して造成される改良体は、水平面における断面形状が扇形であり、造成された２つの扇形の改良体における円弧部分近傍領域を重複させることにより、フーチング１を包囲する様に改良体３が造成される。
その際、改良体３の辺の長さＢｉ、すなわち固化材の到達距離を適宜選択することにより、２つの扇形の改良体で構成される改良体３の面積が、改良体３（フーチング１を包囲している改良体）における必要な面積（地震時水平力に抵抗する領域の面積）を確保出来る。そして後述する様に、必要な面積が求まれば、ボーリング孔ＢＨの位置を決定することが出来る。
【0022】
式（２）における右辺第１項の「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」は、例えば破損杭を補強する場合には「ゼロ」となる。換言すれば、健常杭を予め補強する場合には「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」を前記抵抗力Ｆの一部として見込めるが、破損杭を補強する場合には「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」は前記抵抗力Ｆの一部には見込めない。
また式（２）における右辺第３項の「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在しない場合（例えば図３の事例）はゼロとなる。
図３の事例（変形例）では、改良体３は、フーチング１の下面１Ａよりも地中側（図３では下方）のみに造成されており、フーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側：図３では上方）には造成されていない。図３の様な場合であっても、例えば「杭のせん断抵抗力Ｆ１」と「フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２」のみで地震時水平力Ｈに抵抗できる場合であれば、杭頭部を補強することが可能である。
また式（２）における右辺第３項の「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在しない場合（例えば図３の事例）はゼロとなる。
図３の事例（変形例）では、改良体３は、フーチング１の下面１Ａよりも地中側（図３では下方）のみに造成されており、フーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側：図３では上方）には造成されていない。図３の様な場合であっても、例えば「杭のせん断抵抗力Ｆ１」と「フーチング１と改良体３の付着力Ｆ２」のみで地震時水平力Ｈに抵抗できる場合であれば、杭頭部を補強することが可能である。
【0023】
図１において、式（２）における右辺第３項の「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」は、概略水平に延在しているフーチング下面３Ａの延長線（図１では一点鎖線で示す仮想線）と同一方向（水平方向）に作用する。
式（２）における右辺第３項のせん断抵抗力Ｆ３（フーチング下面３Ａの延長線が為す方向）と荷重分散角が為す角度φが例えば４５°であれば、鉛直方向についてフーチング１と改良体３とが重複している領域の鉛直方向寸法Ｌｖ（改良体３において、フーチング１の下面１Ａから改良体３の上端までの寸法）と、当該領域の水平方向寸法Ｌｈとは等しくなり、水平方向寸法Ｌｈを改良体３の正方形断面の一辺の長さＢｉとフーチング１の一辺の長さＢとの差から求めることが出来る。
φ＝４５°であれば
Ｌｈ＝（Ｂｉ－Ｂ）／２・・・式（６）
Ｌｖ＝Ｌｈ・・・式（７）
ここで、水平方向寸法Ｌｈは、地震時水平力Ｈを決定すれば、式（１）～（６）を用いて演算することが出来る。後述する様に、水平方向寸法Ｌｈが求まれば、改良体造成におけるボーリング孔ＢＨの削孔位置を決定することが出来る。そして水平方向寸法Ｌｈが求まれば鉛直方向寸法Ｌｖも求まり、改良体を造成するべき領域の鉛直方向範囲を決定することが可能になる（図１１参照）。
ここで、垂直方向寸法Ｌｖが小さ過ぎると鉛直方向についてフーチング１と改良体３とが重複する領域が水平外力である地震時水平力Ｈを十分に支持することが出来ず、改良体のせん断抵抗力Ｆ３により地震時水平力Ｈの抵抗力Ｆとして作用しない可能性がある。そのため、垂直方向寸法Ｌｖは、改良体強度に依存する荷重分散角φを用いて、
Ｌｖ≧Ｌｈ・ｔａｎφ に設定する。
式（２）における右辺第３項のせん断抵抗力Ｆ３（フーチング下面３Ａの延長線が為す方向）と荷重分散角が為す角度φが例えば４５°であれば、鉛直方向についてフーチング１と改良体３とが重複している領域の鉛直方向寸法Ｌｖ（改良体３において、フーチング１の下面１Ａから改良体３の上端までの寸法）と、当該領域の水平方向寸法Ｌｈとは等しくなり、水平方向寸法Ｌｈを改良体３の正方形断面の一辺の長さＢｉとフーチング１の一辺の長さＢとの差から求めることが出来る。
φ＝４５°であれば
Ｌｈ＝（Ｂｉ－Ｂ）／２・・・式（６）
Ｌｖ＝Ｌｈ・・・式（７）
ここで、水平方向寸法Ｌｈは、地震時水平力Ｈを決定すれば、式（１）～（６）を用いて演算することが出来る。後述する様に、水平方向寸法Ｌｈが求まれば、改良体造成におけるボーリング孔ＢＨの削孔位置を決定することが出来る。そして水平方向寸法Ｌｈが求まれば鉛直方向寸法Ｌｖも求まり、改良体を造成するべき領域の鉛直方向範囲を決定することが可能になる（図１１参照）。
ここで、垂直方向寸法Ｌｖが小さ過ぎると鉛直方向についてフーチング１と改良体３とが重複する領域が水平外力である地震時水平力Ｈを十分に支持することが出来ず、改良体のせん断抵抗力Ｆ３により地震時水平力Ｈの抵抗力Ｆとして作用しない可能性がある。そのため、垂直方向寸法Ｌｖは、改良体強度に依存する荷重分散角φを用いて、
Ｌｖ≧Ｌｈ・ｔａｎφ に設定する。
【0024】
ここで、上述した式（１）～（５）は、地表面と平行な座標系であるＸＹ座標系において、Ｘ地震時水平力がＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用した場合の抵抗力のみを演算しており、Ｘ軸或いはＹ軸に対して傾斜した方向に作用する地震時水平力の抵抗力は考慮していない。
図２から明らかな様に、「改良体３がフーチング１を包囲している領域」は地震時水平力がＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合に最小となり、「改良体がフーチングを包囲している領域におけるせん断抵抗力」も最小となる。従って、地震時水平力がＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合に必要な抵抗力が確保できれば、その他の方向に地震時水平力が作用しても、「改良体がフーチングを包囲している領域」の面積はＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合よりも大きくなるため、（地震時水平力に耐えるために）必要な抵抗力が得られる。そして、地震時水平力が作用する方向を事前に予測することは困難であるため、図示の実施形態では、Ｘ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する地震時水平力の抵抗力についてのみ検討している。
図２から明らかな様に、「改良体３がフーチング１を包囲している領域」は地震時水平力がＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合に最小となり、「改良体がフーチングを包囲している領域におけるせん断抵抗力」も最小となる。従って、地震時水平力がＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合に必要な抵抗力が確保できれば、その他の方向に地震時水平力が作用しても、「改良体がフーチングを包囲している領域」の面積はＸ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する場合よりも大きくなるため、（地震時水平力に耐えるために）必要な抵抗力が得られる。そして、地震時水平力が作用する方向を事前に予測することは困難であるため、図示の実施形態では、Ｘ軸或いはＹ軸と平行な方向に作用する地震時水平力の抵抗力についてのみ検討している。
【0025】
次に図４～図１０を参照して、第１実施形態を施工する際の手順について説明する。
ボーリング孔ＢＨを削孔する工程を示す図４において、改良体３がフーチング１を包囲する領域は、フーチング１の外周に存在する一辺の長さＢｉ（Ｂｉ＝Ｂ＋２Ｌｈ：式（６）より）の正方形断面（破線で示している）で表示されている。改良体３の平面上の中心はフーチング１及び杭２の平面上の中心Ｏと一致している。
ボーリング孔ＢＨの削孔位置は、フーチング１及び杭２の中心（構造物基礎１０の中心）に対して相互に点対称であって、当該一辺Ｂｉの正方形の向かい合った２箇所の頂部に相当する位置である。
ボーリング孔ＢＨの位置を決定する際は、地震時の水平力Ｈを決定した上、前記式（１）～（６）により水平方向寸法Ｌｈを演算し、ボーリング孔ＢＨの削孔位置を決定する。決定された位置において所定深度までボーリング孔ＢＨを削孔する。
ボーリング孔ＢＨを削孔後、図５の工程を実行する。図５の工程では、ボーリング孔ＢＨに噴射装置４Ａ（モニタ）を挿入し、噴射装置４Ａから固化材を噴射して改良体３を造成する。
ボーリング孔ＢＨを削孔する工程を示す図４において、改良体３がフーチング１を包囲する領域は、フーチング１の外周に存在する一辺の長さＢｉ（Ｂｉ＝Ｂ＋２Ｌｈ：式（６）より）の正方形断面（破線で示している）で表示されている。改良体３の平面上の中心はフーチング１及び杭２の平面上の中心Ｏと一致している。
ボーリング孔ＢＨの削孔位置は、フーチング１及び杭２の中心（構造物基礎１０の中心）に対して相互に点対称であって、当該一辺Ｂｉの正方形の向かい合った２箇所の頂部に相当する位置である。
ボーリング孔ＢＨの位置を決定する際は、地震時の水平力Ｈを決定した上、前記式（１）～（６）により水平方向寸法Ｌｈを演算し、ボーリング孔ＢＨの削孔位置を決定する。決定された位置において所定深度までボーリング孔ＢＨを削孔する。
ボーリング孔ＢＨを削孔後、図５の工程を実行する。図５の工程では、ボーリング孔ＢＨに噴射装置４Ａ（モニタ）を挿入し、噴射装置４Ａから固化材を噴射して改良体３を造成する。
【0026】
図５において、先端にモニタ４Ａを備えたロッド４をボーリング孔ＢＨ内に挿入し、モニタ４Ａから固化材Ｃ及び圧縮エアＡを噴射して、構造物基礎１０（フーチング１、杭２）周辺の土壌を切削しつつ固化材と混合し改良体３を造成する。圧縮エアＡを噴射する場合には、圧縮エアＡにより固化材Ｃを包囲して、圧縮エアＡの噴射量を調整する（図９のように噴射しない場合もある）ことにより、固化材の到達距離（固化材Ｃによる地盤切削距離）を調整することができる。
固化材Ｃ及び圧縮エアＡを噴射する際に、モニタ４Ａから噴射される固化材Ｃ、圧縮エアＡの軌跡（噴流Ｃ、Ａの平面形状）が扇形となる様に、モニタ４Ａ（或いはロッド４）を角度θだけ繰返し往復動或いは揺動しつつ、地盤改良し、引き上げて改良体３を造成する。改良体３を造成する領域は、杭頭部の補強に必要な範囲である。
ここで、図５の例では角度θは９０°であり、θ＝９０°というのは第１の工程（図６参照して後述）における往復動の角度或いは揺動角度である。
固化材Ｃ及び圧縮エアＡを噴射する際に、モニタ４Ａから噴射される固化材Ｃ、圧縮エアＡの軌跡（噴流Ｃ、Ａの平面形状）が扇形となる様に、モニタ４Ａ（或いはロッド４）を角度θだけ繰返し往復動或いは揺動しつつ、地盤改良し、引き上げて改良体３を造成する。改良体３を造成する領域は、杭頭部の補強に必要な範囲である。
ここで、図５の例では角度θは９０°であり、θ＝９０°というのは第１の工程（図６参照して後述）における往復動の角度或いは揺動角度である。
【0027】
改良体３はフーチング１下方の領域からフーチング１の下面（底面）を含めて当該下面よりも地上側の領域まで延在して造成されているので、改良体３を造成する鉛直方向の範囲は、図１で示す様にフーチング１の鉛直方向範囲と重複している。改良体３とフ
ーチング１が鉛直方向で重複する領域（改良体３がフーチング１を包囲する領域）の鉛直方向寸法Ｌｖは、改良体３の平面形状は正方形である第１実施形態では、改良体３のフーチング１の外周に延在している領域の水平方向寸法Ｌｈに等しい。
図５で示す工程では、モニタ４Ａから固化材を噴射して、平面形状が正方形の改良体３を造成するが、改良体３の幅寸法Ｂｉ（１辺の長さ：Ｂｉ＝Ｂ＋２Ｌｈ）は、想定される地震時水平力Ｈに基づき前記式（１）～（６）から演算される。
図５において、点対称に配置された一対のボーリング孔ＢＨ内のモニタ４Ａからの固化材Ｃにより造成された２つの断面形状扇形の改良体３は、円弧部分近傍の領域が重複している。
ーチング１が鉛直方向で重複する領域（改良体３がフーチング１を包囲する領域）の鉛直方向寸法Ｌｖは、改良体３の平面形状は正方形である第１実施形態では、改良体３のフーチング１の外周に延在している領域の水平方向寸法Ｌｈに等しい。
図５で示す工程では、モニタ４Ａから固化材を噴射して、平面形状が正方形の改良体３を造成するが、改良体３の幅寸法Ｂｉ（１辺の長さ：Ｂｉ＝Ｂ＋２Ｌｈ）は、想定される地震時水平力Ｈに基づき前記式（１）～（６）から演算される。
図５において、点対称に配置された一対のボーリング孔ＢＨ内のモニタ４Ａからの固化材Ｃにより造成された２つの断面形状扇形の改良体３は、円弧部分近傍の領域が重複している。
【0028】
図５で示す地盤改良工程（改良体３を造成する工程）は、地盤改良の第１の工程と第２の工程の２段階に分けて行われる。
第１の工程（地盤改良の第１の工程）では、図６で示す様に、鉛直方向において、所定深度位置Ｋ１からフーチング下面１Ａよりも地上側（図６では上側）の鉛直方向位置Ｋ２（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）までモニタ４Ａ（図５）を引き上げて行われ、立方体形状の改良体３を造成する。
第１の工程（地盤改良の第１の工程）では、図６で示す様に、鉛直方向において、所定深度位置Ｋ１からフーチング下面１Ａよりも地上側（図６では上側）の鉛直方向位置Ｋ２（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）までモニタ４Ａ（図５）を引き上げて行われ、立方体形状の改良体３を造成する。
【0029】
図示の第１実施形態における第１の工程では、図７で示す様に、モニタ４Ａからは固化材Ｃに加えて圧縮エアＡも噴射する。上述した様に図示の実施形態では、固化材Ｃ及び圧縮エアＡは、固化材Ｃを圧縮エアＡで包囲する態様で、水平方向に噴射される。
【0030】
明確には図示されていないが、図６、図７の第１の工程で改良体３を造成してボーリング孔ＢＨからモニタ４Ａを抜き出した後、所定時間（例えば５時間～８時間）経過後、図８～図１０で示す第２の工程が実行される。
図５で示す地盤改良を行う工程を、第１の工程と第２の工程の２段階に分けて実行し、地盤改良の第１の工程完了後、所定時間（５時間～８時間）経過した後に地盤改良の第２の工程を施工するのは、フーチング下面１Ａと改良体３とが間隙なく密着した状態となる様に造成するためである。
図５で示す地盤改良を行う工程を、第１の工程と第２の工程の２段階に分けて実行し、地盤改良の第１の工程完了後、所定時間（５時間～８時間）経過した後に地盤改良の第２の工程を施工するのは、フーチング下面１Ａと改良体３とが間隙なく密着した状態となる様に造成するためである。
【0031】
図８で示す第２の工程（地盤改良の第２の工程）では、ボーリング孔ＢＨ（図５）に再びモニタ４Ａを挿入し、フーチング下面１Ａのやや下方の鉛直方向位置Ｋ３（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）から、フーチング下面１Ａよりも鉛直方向寸法Ｌｖ（図１）だけ上方の鉛直方向位置Ｋ２までの領域において、固化材を噴射する。地盤改良の第２の工程で固化材を噴射された領域は、地盤改良の第１の工程で造成された改良体３と連続して且つ一体的である。
【0032】
地盤改良の第２の工程では、図９においては、モニタ４Ａからは圧縮エアＡを噴射せず、固化材Ｃのみを噴射しており、その固化材Ｃは水平方向（一点鎖線で示す）に対して角度ξ（ξ＜４５°）だけ上方に向けて噴射されている。
図１５で示す様に、フーチング５１の下面５１Ａは例えば砕石Ｎで構成されており、多数の凹凸が形成され、当該凹凸に空気が溜まり易い。固化材Ｃを角度ξだけ斜め上方に噴射することにより、フーチング下面の凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが出来、以て、改良体内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止している。
図１５で示す様に、フーチング５１の下面５１Ａは例えば砕石Ｎで構成されており、多数の凹凸が形成され、当該凹凸に空気が溜まり易い。固化材Ｃを角度ξだけ斜め上方に噴射することにより、フーチング下面の凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが出来、以て、改良体内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止している。
【0033】
フーチングの下面の凹凸に溜まった空気を改良体３内から確実に排除するため、地盤改良の第２の工程では、図１０で示す様にモニタ４Ａ（ロッド４）は、第１の工程において往復動する角度θ（図５参照）よりも僅かに大きな角度θ１だけ往復動している。地盤改良の第２の工程において角度θ１（角度θ）で往復動（揺動）することにより、改良体３の外郭（図１０の実線）は、地盤改良の第１の工程において造成された改良体３の外殻（破線で示す）に比較して、図１０のハッチングで示す箇所だけ大きくなる。当該ハッチングで示す箇所から、第２の工程で斜め上方に噴射した固化材により押し出された空気（フーチング下面の凹凸に溜まっていた空気）を地上側に抜け出させることが出来る。
【0034】
上述した構造物基礎補強方法の施工手順の一例を、主として図１１を参照して説明する。
図１１において、ステップＳ１では、構造物基礎１０（フーチング１、杭２）の抵抗力Ｆが地震時に想定される水平力Ｈより大きくなる様に、すなわち、「地震時水平力Ｈ＜抵抗力Ｆ／Ｓ（Ｓは安全率）」（式（１）参照）となるように、造成すべき改良体３の仕様を決定する。
改良体３の仕様の決定に関して、予め決定している構造物基礎１０の仕様、基礎データ（杭２の直径Ｄ、許容せん断応力Ｚｐ、フーチング１の一辺の長さＢ、係数ｋ１、ｋ２、改良体の設計基準強度Ｆｃ）に基づき、想定される地震時水平力Ｈよりも大きな抵抗力（Ｆ／Ｓ）を有する改良体Ｒ３の面積を演算し、さらに改良体Ｒ３の領域の鉛直方向寸法Ｌｖ、水平方向寸法Ｌｈを演算する。この様に改良体３の仕様を決定すると、ボーリング孔ＢＨの削孔位置が確定する。
図１１において、ステップＳ１では、構造物基礎１０（フーチング１、杭２）の抵抗力Ｆが地震時に想定される水平力Ｈより大きくなる様に、すなわち、「地震時水平力Ｈ＜抵抗力Ｆ／Ｓ（Ｓは安全率）」（式（１）参照）となるように、造成すべき改良体３の仕様を決定する。
改良体３の仕様の決定に関して、予め決定している構造物基礎１０の仕様、基礎データ（杭２の直径Ｄ、許容せん断応力Ｚｐ、フーチング１の一辺の長さＢ、係数ｋ１、ｋ２、改良体の設計基準強度Ｆｃ）に基づき、想定される地震時水平力Ｈよりも大きな抵抗力（Ｆ／Ｓ）を有する改良体Ｒ３の面積を演算し、さらに改良体Ｒ３の領域の鉛直方向寸法Ｌｖ、水平方向寸法Ｌｈを演算する。この様に改良体３の仕様を決定すると、ボーリング孔ＢＨの削孔位置が確定する。
【0035】
明確には図示されていないが、ステップＳ１では、補強対象である構造物基礎１０における杭２の状況として、例えば破損杭を補強するのか、或いは、健常杭を予め補強するのかについても考慮する。
破損杭の場合、式（３）で示す杭２のせん断抵抗力Ｆ１（＝Ｚｐ・πＤ２／４）は見込めないことを改良体３の仕様決定に反映させる必要がある。例えば、健常杭の補強の場合に比較して、せん断抵抗力Ｆ１が存在しない分だけせん断抵抗力Ｆ３を大きして、地震時水平力Ｈが作用しても十分に抵抗出来る様に設定する。
また、改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在する場合（改良体３がフーチング１を包囲している領域がある場合）であるのか、或いは、図３で示す様に改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方に存在しない場合であるのかについても考慮する。
改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在しない場合（改良体３がフーチング１を包囲している領域がない場合）、式（５）で示すせん断抵抗力Ｆ３（＝ｋ２・Ｆｃ・（Ｂｉ２－Ｂ２）／４・ｔａｎφ）はゼロとなるので、そのことを改良体３の仕様決定に反映させる必要がある。
破損杭の場合、式（３）で示す杭２のせん断抵抗力Ｆ１（＝Ｚｐ・πＤ２／４）は見込めないことを改良体３の仕様決定に反映させる必要がある。例えば、健常杭の補強の場合に比較して、せん断抵抗力Ｆ１が存在しない分だけせん断抵抗力Ｆ３を大きして、地震時水平力Ｈが作用しても十分に抵抗出来る様に設定する。
また、改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在する場合（改良体３がフーチング１を包囲している領域がある場合）であるのか、或いは、図３で示す様に改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方に存在しない場合であるのかについても考慮する。
改良体３がフーチング１の下面１Ａよりも上方（地上側）に存在しない場合（改良体３がフーチング１を包囲している領域がない場合）、式（５）で示すせん断抵抗力Ｆ３（＝ｋ２・Ｆｃ・（Ｂｉ２－Ｂ２）／４・ｔａｎφ）はゼロとなるので、そのことを改良体３の仕様決定に反映させる必要がある。
【0036】
地震時水平力Ｈよりも大きな抵抗力（Ｆ／Ｓ）を有する改良体Ｒ３の面積の演算について、以下に例示する。
式（１）及び式（２）から
Ｈ≦｛Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３｝／Ｓ ・・・式（８）
式（３）において、直径Ｄの杭２の断面積を符号Ａｄで示し、
式（４）においてフーチング１と改良体３が付着している面積を符号Ａ１ｆで示し、
式（５）において改良体３がフーチング１を包囲している領域であって、せん断抵抗力Ｆ３により地震時水平力Ｈに抗している面積を符号Ａ１３で示すと、式（８）は
Ｓ・Ｈ≦Ｚｐ・Ａｄ＋ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ＋ｋ２・Ｆｃ・Ａ１３ ・・・式（９）
式（９）から面積Ａ１３は
Ａ１３≧（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ－ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ）／（ｋ２・Ｆｃ） ・・・式（１０）
式（１０）により改良体の面積Ａ１３を演算すれば良い。
例えば、改良体３とフーチング１が共に水平断面が正方形であり、１辺の長さをそれぞれＢｉ、Ｂの場合において、式（１０）を正方形の改良体の１辺の長さＢｉについて解けば、長さＢｉは正なので（≧０）、
Ｂｉ≧｛４（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ－ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ）／（ｋ２・Ｆｃ）＋Ｂ２｝１／２・・・式（１１）
となる。
改良体３の中心は構造物基礎１０の中心と一致すること、正方形断面を有する改良体３の一辺の長さＢｉが式（１１）により求まることから、ボーリング孔ＢＨの位置を定めることが出来る。
式（１）及び式（２）から
Ｈ≦｛Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３｝／Ｓ ・・・式（８）
式（３）において、直径Ｄの杭２の断面積を符号Ａｄで示し、
式（４）においてフーチング１と改良体３が付着している面積を符号Ａ１ｆで示し、
式（５）において改良体３がフーチング１を包囲している領域であって、せん断抵抗力Ｆ３により地震時水平力Ｈに抗している面積を符号Ａ１３で示すと、式（８）は
Ｓ・Ｈ≦Ｚｐ・Ａｄ＋ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ＋ｋ２・Ｆｃ・Ａ１３ ・・・式（９）
式（９）から面積Ａ１３は
Ａ１３≧（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ－ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ）／（ｋ２・Ｆｃ） ・・・式（１０）
式（１０）により改良体の面積Ａ１３を演算すれば良い。
例えば、改良体３とフーチング１が共に水平断面が正方形であり、１辺の長さをそれぞれＢｉ、Ｂの場合において、式（１０）を正方形の改良体の１辺の長さＢｉについて解けば、長さＢｉは正なので（≧０）、
Ｂｉ≧｛４（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ－ｋ１・Ｆｃ・Ａ１ｆ）／（ｋ２・Ｆｃ）＋Ｂ２｝１／２・・・式（１１）
となる。
改良体３の中心は構造物基礎１０の中心と一致すること、正方形断面を有する改良体３の一辺の長さＢｉが式（１１）により求まることから、ボーリング孔ＢＨの位置を定めることが出来る。
【0037】
ここで、フーチング１を有する杭２の周辺に各種制限が存在して改良体３に必要な面積を確保することが出来ない場合や、ボーリング孔ＢＨを設計位置で削孔することが困難な場合には、設計基準強度Ｆｃ（Ｎ／ｍｍ２）が大きくなるよう固化材配合を適宜変更するなど、式（１）における「Ｈ≦Ｆ／Ｓ」という条件を充足させることが出来る。
式（９）を設計基準強度Ｆｃについて解けば、
Ｆｃ≧（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ）／（ｋ１・Ａ１ｆ＋ｋ２・Ａ１３） ・・・式（１２）
施工条件その他によりボーリング孔ＢＨを位置や改良体３の面積が制限される場合には、不等式（１２）を用いて設計基準強度Ｆｃを決定すれば良い。そして、決定された設計基準強度Ｆｃに対応する様に、固化材配合を適宜変更する。
また例えば、図示はしないが、前記不等式（１２）を満たすよう、改良体３の鉛直方向下方の領域における固化材を低強度配合として、杭２頭部に近い鉛直方向上方の領域（改良体３の上端側の領域）における固化材を高強度配合とすることも出来る。
式（９）を設計基準強度Ｆｃについて解けば、
Ｆｃ≧（Ｓ・Ｈ－Ｚｐ・Ａｄ）／（ｋ１・Ａ１ｆ＋ｋ２・Ａ１３） ・・・式（１２）
施工条件その他によりボーリング孔ＢＨを位置や改良体３の面積が制限される場合には、不等式（１２）を用いて設計基準強度Ｆｃを決定すれば良い。そして、決定された設計基準強度Ｆｃに対応する様に、固化材配合を適宜変更する。
また例えば、図示はしないが、前記不等式（１２）を満たすよう、改良体３の鉛直方向下方の領域における固化材を低強度配合として、杭２頭部に近い鉛直方向上方の領域（改良体３の上端側の領域）における固化材を高強度配合とすることも出来る。
【0038】
ステップＳ２では、モニタ４Ａを備えたロッド４を挿入するボーリング孔ＢＨを、所定深度まで削孔する。ボーリング孔ＢＨを削孔する位置については、ステップＳ１で確定した改良体３の仕様に基づいて決定される。上述した様に、ボーリング孔ＢＨは、フーチング１及び杭２の中心Ｏ（図４参照）に対して相互に点対称であって、造成されるべき一辺Ｂｉの正方形断面の改良体３の２箇所の角部（頂部）に削孔される。ボーリング孔ＢＨ削孔後、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、地盤改良の第１の工程を実行する（図６、図７）。モニタ４Ａを備えたロッド４をボーリング孔ＢＨ内に挿入し、モニタ４Ａから固化材Ｃ及び圧縮エアＡを水平方向へ噴射しつつ、モニタ４Ａを角度θだけ往復回転或いは揺動する。そして所定深度位置Ｋ１からフーチング下面１Ａよりも地上側（上方）の鉛直方向位置Ｋ２（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）までモニタ４Ａを引き上げて、地盤改良し、改良体３を造成する。改良体３を造成した後、ロッド４をボーリング孔ＢＨから引き出し、ステップＳ４に進む。
ステップＳ３では、地盤改良の第１の工程を実行する（図６、図７）。モニタ４Ａを備えたロッド４をボーリング孔ＢＨ内に挿入し、モニタ４Ａから固化材Ｃ及び圧縮エアＡを水平方向へ噴射しつつ、モニタ４Ａを角度θだけ往復回転或いは揺動する。そして所定深度位置Ｋ１からフーチング下面１Ａよりも地上側（上方）の鉛直方向位置Ｋ２（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）までモニタ４Ａを引き上げて、地盤改良し、改良体３を造成する。改良体３を造成した後、ロッド４をボーリング孔ＢＨから引き出し、ステップＳ４に進む。
【0039】
ステップＳ４では、地盤改良の第１の工程の施工後、所定時間（例えば５時間～８時間）が経過したか否かを判断する。
地盤改良の第１の工程の施工後に所定時間が経過したならば（ステップＳ４が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に進み、所定時間が経過していない場合（ステップＳ４が「Ｎｏ」）、ステップＳ４に戻りステップＳ４が「Ｎｏ」のループを繰り返す。
ステップＳ５（地盤改良の第１の工程の施工後に所定時間が経過した場合）では、地盤改良の第２の工程を実行する（図８～図１０）。当該第２の工程では、モニタ４Ａを備えたロッド４を再びボーリング孔ＢＨ内に挿入し、圧縮エアＡは噴射せず、固化材Ｃのみを斜め上方（角度ξ）へ噴射しつつ、モニタ４Ａを角度θ１（＞θ）だけ往復回転或いは揺動する。そして、フーチング下面１Ａ下方の鉛直方向位置Ｋ３（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）から、フーチング下面１Ａより鉛直方向寸法Ｌｖだけ上方の鉛直方向位置Ｋ２までモニタ４Ａを引き上げる。
地盤改良の第１の工程の施工後に所定時間が経過したならば（ステップＳ４が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に進み、所定時間が経過していない場合（ステップＳ４が「Ｎｏ」）、ステップＳ４に戻りステップＳ４が「Ｎｏ」のループを繰り返す。
ステップＳ５（地盤改良の第１の工程の施工後に所定時間が経過した場合）では、地盤改良の第２の工程を実行する（図８～図１０）。当該第２の工程では、モニタ４Ａを備えたロッド４を再びボーリング孔ＢＨ内に挿入し、圧縮エアＡは噴射せず、固化材Ｃのみを斜め上方（角度ξ）へ噴射しつつ、モニタ４Ａを角度θ１（＞θ）だけ往復回転或いは揺動する。そして、フーチング下面１Ａ下方の鉛直方向位置Ｋ３（例えば、フーチング下面１Ａから０．３ｍ～０．５ｍの位置）から、フーチング下面１Ａより鉛直方向寸法Ｌｖだけ上方の鉛直方向位置Ｋ２までモニタ４Ａを引き上げる。
【0040】
図１～図１１に示す本発明の第１実施形態によれば、補強するべき構造物基礎１０（フーチング１を有する杭基礎２）の外周の所定位置からボーリング孔ＢＨを所定深度まで削孔し、ボーリング孔ＢＨ内に挿入したモニタ４Ａから固化材Ｃ及び圧縮エアＡ（或いは固化材Ｃのみ）を噴射して改良体３を造成する。ここで、ボーリング孔ＢＨの位置は前記式（１）～（７）に基づいて演算することが出来るので、改良体３を造成することにより得られる抵抗力Ｆ（Ｆ／Ｓ）が想定される地震時水平力Ｈよりも大きくなる様に設定することが出来る。そして、想定される地震時水平力Ｈよりも抵抗力Ｆが確実に大きくなるので、構造物基礎１０の耐震強度を確実に向上させることが出来る。
ここで、改良体（３）は構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側の領域まで延在して造成されており、従来技術に比較して「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」の分だけ抵抗力（Ｆ）は大きくなる。
杭２が既に破損している場合には「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」は非常に小さくなる（或いはゼロとなる）が、その分だけ「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」を大きくすることにより、地震時水平力Ｈに対して十分に抵抗することが出来る。そのため、第１実施形態によれば、健常な杭２を有する構造物基礎の耐震補強のみならず、既に破損した杭２となってしまっている構造物基礎の耐震化をも実行することが出来る。
ここで、改良体（３）は構造物基礎（１０）の下面（底面：フーチング１の底面）を含めて当該下面よりも地上側の領域まで延在して造成されており、従来技術に比較して「改良体（３）が基礎（フーチング１）を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」の分だけ抵抗力（Ｆ）は大きくなる。
杭２が既に破損している場合には「杭２のせん断抵抗力Ｆ１」は非常に小さくなる（或いはゼロとなる）が、その分だけ「改良体３がフーチング１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３」を大きくすることにより、地震時水平力Ｈに対して十分に抵抗することが出来る。そのため、第１実施形態によれば、健常な杭２を有する構造物基礎の耐震補強のみならず、既に破損した杭２となってしまっている構造物基礎の耐震化をも実行することが出来る。
【0041】
また図示の第１実施形態では、改良体３を造成するに際して、改良体３を造成して（地盤改良の第１の工程）、その後、所定時間（例えば５時間～８時間）経過後に地盤改良の第２の工程を施工している。
改良体３の造成を２段階で行うことで補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）の強度をさらに向上することが出来る。
改良体３の造成を２段階で行うことで補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）の強度をさらに向上することが出来る。
【0042】
さらに図示の第１実施形態において、改良体３を造成する際、地盤改良の第１の工程には固化材Ｃ及び圧縮エアＡの噴流を水平方向へ噴射し、地盤改良の第２の工程には固化材Ｃのみを水平方向よりも斜め上方へ噴射（水平方向に対して４５°以下の傾斜角度で噴射）している。
そのため、地盤改良の第２の工程を施工する際に、固化材Ｃをフーチング１の下面１Ａに衝突させてフーチング下面１Ａの凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが可能である。それにより、改良体３内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止すると共に、補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）と改良体３との密着性を向上させることが出来る。
そのため、地盤改良の第２の工程を施工する際に、固化材Ｃをフーチング１の下面１Ａに衝突させてフーチング下面１Ａの凹凸に溜まった空気を押し出し、排除することが可能である。それにより、改良体３内部に空気が存在する（いわゆる「巣」が出来る）ことを防止すると共に、補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）と改良体３との密着性を向上させることが出来る。
【0043】
それに加えて図示の第１実施形態において、地盤改良の第２の工程を施工する際に、固化材Ｃを往復動する角度θ１を、改良体３を造成（地盤改良の第１の工程）で往復動する角度θよりも僅かに大きくしているので、角度θ１が角度θよりも僅かに大きくなったことに相当する地盤改良領域で施工中に、フーチング１の下面１Ａの凹凸に溜まった空気が確実に排除される。
斜め上方に噴射した固化材Ｃにより押し出された空気（フーチング下面１Ａの凹凸に溜まっていた空気）が地上側に抜け出ることにより、補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）と改良体３とをより強固に密着させることが可能となる。
斜め上方に噴射した固化材Ｃにより押し出された空気（フーチング下面１Ａの凹凸に溜まっていた空気）が地上側に抜け出ることにより、補強するべき構造物基礎１０（フーチング１、杭２）と改良体３とをより強固に密着させることが可能となる。
【0044】
図示の第１実施形態において、ボーリング孔ＢＨの削孔位置を構造物基礎１０（フーチング１、杭２）の中心に対して点対称に配置したので、２つの断面形状扇形の改良体３における円弧部分近傍の領域のみが重複して固化材Ｃが噴射されるので、当該重複する領域が小さくなり、その分だけ固化材使用量を減少することが出来る。そして改良体３を造成する際に噴射される固化材Ｃが杭２の反対側に先行して造成された改良体３に直接衝突する領域が少なくなるので、先行して造成された改良体３が大きく攪乱することを防止できる。
【0045】
次に、図１２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
図１～図１１の第１実施形態では、フーチング１に杭基礎２は１本のみ設けられているが、図１２の第２実施形態では杭基礎は２本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態とは異なっている。
図１２において、構造物基礎２０として断面形状長方形のフーチング２１に接続された２本の杭２２が地盤に埋設されており、フーチング２１の長方形断面及び杭２２を包囲する様に、扇形或いは半円形の改良体２３、２４、２５が造成される。改良体２３、２４、２５を造成する際のボーリング孔は、それぞれ符号ＢＨ２３、ＢＨ２４、ＢＨ２５で示されている。
図１～図１１の第１実施形態では、フーチング１に杭基礎２は１本のみ設けられているが、図１２の第２実施形態では杭基礎は２本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態とは異なっている。
図１２において、構造物基礎２０として断面形状長方形のフーチング２１に接続された２本の杭２２が地盤に埋設されており、フーチング２１の長方形断面及び杭２２を包囲する様に、扇形或いは半円形の改良体２３、２４、２５が造成される。改良体２３、２４、２５を造成する際のボーリング孔は、それぞれ符号ＢＨ２３、ＢＨ２４、ＢＨ２５で示されている。
【0046】
図示の第２実施形態においても、３本の改良体２３、２４、２５を造成する際は、第１実施形態と同様、第１の工程と第２の工程の２段階に分けて行ない、改良体を造成後、所定時間（例えば５時間～８時間）経過後、地盤改良の第２の工程を施工する。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、杭２２のせん断抵抗力Ｆ１、フーチング２１と改良体２３、２４、２５の付着力Ｆ２、改良体２３、２４、２５がフーチング２１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３が、地震時水平力Ｈ（図１、図２）に対する抵抗力Ｆとして作用し、構造物基礎２０の耐震強度を向上させることが出来る。
図１２の第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態と同様である。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、杭２２のせん断抵抗力Ｆ１、フーチング２１と改良体２３、２４、２５の付着力Ｆ２、改良体２３、２４、２５がフーチング２１を包囲している領域におけるせん断抵抗力Ｆ３が、地震時水平力Ｈ（図１、図２）に対する抵抗力Ｆとして作用し、構造物基礎２０の耐震強度を向上させることが出来る。
図１２の第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態と同様である。
【0047】
図１３を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
図１３の第２実施形態では杭基礎は３本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態、第２実施形態とは異なっている。
図１３において、構造物基礎３０として正方形断面の３本のフーチング３１のそれぞれに接続された３本の杭３２が直列して地盤に埋設されており、３本のフーチング３１及び杭３２の長方形断面を包囲する様に、扇形或いは半円形の改良体３３、３４、３５、３６が造成される。
改良体３３、３４、３５、３６を造成する際のボーリング孔が、それぞれ符号ＢＨ３３、ＢＨ３４、ＢＨ３５、ＢＨ３６で示されている。
図１３の第３実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態、図１２の第２実施形態と同様である。
図１３の第２実施形態では杭基礎は３本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態、第２実施形態とは異なっている。
図１３において、構造物基礎３０として正方形断面の３本のフーチング３１のそれぞれに接続された３本の杭３２が直列して地盤に埋設されており、３本のフーチング３１及び杭３２の長方形断面を包囲する様に、扇形或いは半円形の改良体３３、３４、３５、３６が造成される。
改良体３３、３４、３５、３６を造成する際のボーリング孔が、それぞれ符号ＢＨ３３、ＢＨ３４、ＢＨ３５、ＢＨ３６で示されている。
図１３の第３実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態、図１２の第２実施形態と同様である。
【0048】
図１４を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
図１４の第４実施形態では杭基礎は４本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態～第３実施形態とは異なっている。
図１４において、構造物基礎４０として概略六角形状の平面形状を有するフーチング４１には４本の杭４２が接続されて地盤に埋設されており、フーチング４１の六角形断面（及び杭４２）を包囲する様に、半円形状の改良体４３、４４、４５が造成されている。
改良体４３、４４、４５を造成する際のボーリング孔が、それぞれ符号ＢＨ４３、ＢＨ４４、ＢＨ４５で示されている。
図１４の第４実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態、図１２の第２実施形態、図１３の第３実施形態と同様である。
図１４の第４実施形態では杭基礎は４本造成されている。そのため、改良体造成のためのボーリング孔の位置や改良体の平面形状等が第１実施形態～第３実施形態とは異なっている。
図１４において、構造物基礎４０として概略六角形状の平面形状を有するフーチング４１には４本の杭４２が接続されて地盤に埋設されており、フーチング４１の六角形断面（及び杭４２）を包囲する様に、半円形状の改良体４３、４４、４５が造成されている。
改良体４３、４４、４５を造成する際のボーリング孔が、それぞれ符号ＢＨ４３、ＢＨ４４、ＢＨ４５で示されている。
図１４の第４実施形態のその他の構成及び作用効果は、図１～図１１の第１実施形態、図１２の第２実施形態、図１３の第３実施形態と同様である。
【0049】
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ことを付記する。
【符号の説明】
【0050】
１・・・フーチング
２・・・杭
３・・・改良体
４・・・ロッド
４Ａ・・・モニタ（噴射装置）
１０・・・構造物基礎
Ａ・・・圧縮エア
Ｃ・・・固化材
ＢＨ・・・ボーリング孔
２・・・杭
３・・・改良体
４・・・ロッド
４Ａ・・・モニタ（噴射装置）
１０・・・構造物基礎
Ａ・・・圧縮エア
Ｃ・・・固化材
ＢＨ・・・ボーリング孔
【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】