JP2002267764A - トンネル水平ボーリングにおける電気検層方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削に先立ってトンネル切羽前方の
地盤状況を精度良く推定する。 【解決手段】 ケーシングロッド１０内に、先端に電極
部１２を有する電極ロッド１３を延在させておき、ケー
シングロッド１０に付与された回転推進力によってトン
ネル切羽前方地盤の所定深さまで水平ボーリング孔１を
削孔する。口元キャップ１４で水平ボーリング孔１の口
元を閉塞して、その孔内を流入地下水で満たすととも
に、電極ロッド１３のトンネル側端を介してトンネル坑
内に設置された電気検層測定装置２０に結線された電極
部１２を、ケーシングロッド１０先端からボーリング孔
１内に突出させる。これにより電気検層測定装置２０に
結線された接地電極２１との間で地盤の比抵抗を測定
し、電極部１２位置での電気検層を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平ボーリングに
おける電気検層方法に係り、特にトンネル掘削に先立っ
て削孔した水平ボーリング孔を利用しトンネル切羽前方
の地盤状況を推定するようにしたトンネル水平ボーリン
グにおける電気検層方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
鉛直ボーリング孔を利用して地層の電気抵抗（比抵抗）
を測定し、その結果より各種の地層情報を得る電気検層
方法が知られている。電気検層方法はボーリング孔内の
地下水面より深い位置での軟弱地盤から岩盤までのあら
ゆる測定対象とすることができ、検層によって得られた
測定対象の物理的特性、機械的特性から地層厚、地層の
連続性、帯水層の有無等の推定が行える。

【０００３】図６は従来の鉛直ボーリング孔を用いて行
う電気検層方法の一例を示した説明図である。図６
（ａ）に示したようにボーリング孔５０内にはケーブル
５１に吊り下げられたプローブ５２が所定の深さに吊持
され、そのプローブに取り付けられた電極５３と地上に
設置された電極５４との間の比抵抗を測定するようにな
っている。そして、測定によって得られた所定の比抵抗
曲線及び電位曲線（同図（ｂ））を利用してボーリング
柱状図（図示せず）等と対比させ、地層状態の把握を行
うことができる。

【０００４】一方、トンネル工事では、トンネル掘削に
伴って前進する切羽の前方の地盤状況の把握が困難であ
るため、切羽前方に位置する軟弱な地盤に対して予備的
な対策工を施すことができず、トンネル切羽が崩壊する
などのトラブルを生じることがある。この場合、切羽前
方探査の一手段として水平ボーリングを行い、そのデー
タを検討することも試みられている。しかし、その場合
にはボーリング削孔の際に得られるボーリングコアや孔
口での地下水の噴出状況から切羽前方の地盤状況を把握
するしかなかった。そこで、図６に示したような従来、
鉛直ボーリング孔に適用してきた電気検層方法を使用す
ることも考えられる。ところが、従来の電気検層方法で
はプローブを、ケーブルでボーリング孔内に吊り下げて
所定位置まで移動させて電気検層を行うが、水平ボーリ
ング孔に適用する場合、地下水の問題や、鋼製ケーシン
グ内では電気検層測定ができないなどの問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、トンネル切羽前方の水平ボ
ーリング孔内における比抵抗を求め、その地盤状況を的
確に把握できるようにしたトンネル水平ボーリングにお
ける電気検層方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はケーシングロッド内に、先端に電極部を有
する電極ロッドを延在させておき、前記ケーシングロッ
ドに付与された回転推進力によってトンネル切羽前方地
盤の所定深さまで水平ボーリング孔を削孔し、口元キャ
ップで前記水平ボーリング孔の口元を閉塞して、その孔
内を流入地下水で満たすとともに、前記電極ロッドのト
ンネル側端を介してトンネル坑内に設置された電気検層
測定装置に結線された前記電極部を、前記ケーシングロ
ッド先端からボーリング孔内に突出させ、前記電気検層
測定装置に結線された接地電極との間で地盤の比抵抗を
測定して前記電極部位置での電気検層を行うようにした
ことを特徴とする。

【０００７】前記ケーシングロッド内に水抜きスクリー
ンパイプを挿入し、流入地下水を採取できるようにする
ことが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のトンネル水平ボー
リングにおける電気検層方法の一実施の形態について、
添付図面を参照して説明する。図１は本発明の電気検層
方法に用いる測定装置及び電極部の構成を示した説明図
である。図１は先端にリング状のボーリングビット１１
が取り付けられた鋼管製のケーシングロッド１０を用い
て削孔された水平ボーリング孔１内に、ケーシングロッ
ド１０内から電極部１２を突出させてロッド先端位置
（ボーリング孔１先端）での電気抵抗測定を行っている
状態を示している。この電極部１２は図２（ｂ）及び図
３に示したようにケーシングロッド１０内にあらかじめ
収容された細径の電極ロッド１３先端に装着され、通常
はケーシングロッド１０内に位置している。

【０００９】一方、ボーリング孔１の切羽３の口元４に
は口元キャップ１４が取付けられている。この口元キャ
ップ１４は、水密性を保持してボーリング孔１とケーシ
ングロッド１０間を完全に閉塞することができる樹脂製
キャップ１４で、この口元キャップ１４でボーリング孔
１の口元４を密栓することができ、これによりボーリン
グ孔１内に流入した地下水をボーリング孔１内に満たす
ことができる。ケーシングロッド内に配管された電極ロ
ッド１３の口元４から突出したトンネル坑内２側の端部
からは電極部１２の２個の電極２１からそれぞれ延びる
リード線２４が導出されている。このリード線２４はさ
らに切羽３後方のトンネル坑内２に設置された電気検層
測定装置２０に接続されている。一方、電気検層測定装
置２０にはトンネル２内の地盤に接地された電流電極２
２、電圧電極２３のそれぞれの電極棒からの配線が接続
されている。このように構成された電気抵抗測定回路に
よって水平ボーリング孔１内に位置する電極２１と接地
電極２２，２３との間の地盤の比抵抗を測定する電気検
層を行うことにより、トンネル切羽前方から所定距離だ
け奥の地層状況を推定することができる。

【００１０】図２は鋼製ケーシングロッド１０によるボ
ーリング孔１の削孔状況を示した概略図（図２
（ａ））、その内部構成を示した部分断面図（図２
（ｂ））である。図２（ａ）に示したように、ロッドが
口元４で支持された状態でケーシングロッド１０にトン
ネル内に設置された図示しない削孔装置のスピンドルチ
ャックに把持された状態でロッドに所定の回転推進力を
加えることによりロッド先端のボーリングビット１１に
よって地盤削孔を行うことができる。このときケーシン
グロッド１０内には図２（ｂ）に示したように、電極ロ
ッド１３が収容されている。前述したように、電極ロッ
ド１３先端に取付けられた２つの電極２１からのリード
線２４は電極ロッド１３管内を配線され口元部分から取
り出され、トンネル坑内２まで導かれるようになってい
る。ケーシングロッド１０及び電極ロッド１３は単位長
さの規格化された公知のボーリング用継目無し鋼管が用
いられ、削孔深さに応じてボーリング孔１の口元４で継
ぎ足され、所定長さを得るようになっている。

【００１１】ところで、対象となる地盤の比抵抗の測定
結果から、地盤の透水性と比抵抗値とに相関関係がある
ことが確認されている。すなわち、測定比抵抗値が高い
地盤では透水性も高い。したがって、比抵抗値の高い区
間では地下水採取が容易に行え、そのとき、どの部分の
地下水か特定できる。このように比抵抗値と透水性の関
係から見た地下水採取位置を知ることは、トンネル施工
前の調査時、あるいは施工時に設置されたスクリーンパ
イプ全体からの地下水流出量の把握や、スクリーンパイ
プの保全に有効である。以下、このような目的で電気検
層に合わせて水抜きスクリーンパイプを適用するように
した実施の形態について説明する。

【００１２】図３は地下水を採取するために用いられる
水抜きスクリーンパイプ３０を挿入した状態を示してい
る。図３に示したように、水平ボーリング孔１が透水層
３１を横切って削孔される場合、矢印で模式的に示した
ようにボーリング孔１内に地下水が流入する。このよう
な状況で、ボーリング孔１を利用して地下水を採取する
ことができる。この場合、ケーシングロッド１０を引き
抜きながら水抜き用のスクリーンパイプ３０を挿入す
る。この時電極ロッド１３先端の電極部１２がケーシン
グロッド１０の先端から突出するように電極ロッド１３
を前方に押し出し、その後ケーシングロッド１０と共に
電極ロッド１３を引き抜くようにする。図４は図３に示
したケーシングロッド１０内に配置された電極ロッド１
３及び水抜きスクリーンパイプ３０の配置状態を示した
断面図である。同図に示したように、電極ロッド１３は
水抜きスクリーンパイプ３０がケーシングロッド１０内
に挿入された際に、ケーシング内周面に沿って所定間隔
で取り付けられた支持フック１５によってケーシング内
周面の側部に保持されている。このため水抜きスクリー
ンパイプ３０をケーシングロッド１０内にスムースに挿
入することができる。水抜きスクリーンパイプ３０とし
てはケーシングロッド内径よりわずかに小さい外径を有
する金網を筒状としたストレーナ管、多孔質樹脂管等種
々の公知部材が適用可能である。

【００１３】図５は、トンネル切羽前方地盤において透
水層３１と難透水層３２との互層がトンネル２側に傾斜
する地層の電気検層の測定状況と、その電気検層測定に
よるデータを図化して得られた電位曲線図とを示した概
略説明図である。同図に示したように、切羽前方位置に
存在する複数の透水層３１の位置、厚さを確認できる。
なお、切羽３から複数箇所のボーリング孔１を削孔して
同様の電気検層測定を行うことにより、地層の傾斜状態
も正確に確認することができる。トンネル切羽３の進行
に伴い切羽前方の位置における透水層３１と難透水層３
２との位置を把握することができ、切羽前方における適
切な水抜き工等の補助工法をあらかじめ選択して対策工
を施すことができる。

【００１４】なお、高温地下水との遭遇が予想されるト
ンネルの掘削を行う場合には電極ロッド１３先端の電極
付近に温度センサを取り付けておくことにより、電気検
層時に孔内の温度検層を行うことができ、あらかじめ高
温地下水の位置の存在を確認することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
トンネルの掘削に先立ってトンネル切羽前方の地盤状況
を推定することができるので、トンネル掘削に伴う支保
形式をあらかじめ設定することができ、これと並行して
必要な補助工法の有無の判断も行うことができ、地質の
変化等に対して迅速な施工上の対応を図ることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル水平ボーリングにおける
電気検層方法の一実施の形態を示したトンネル切羽付近
縦断面図。

【図２】本発明のトンネル水平ボーリングにおける電気
検層方法に用いられるケーシングロッドの内部構成を示
したボーリング孔１側面図、部分断面図。

【図３】ケーシングロッド内に水抜きスクリーンパイプ
を挿入した状態を示したボーリング孔部分断面図。

【図４】図３中のIV-IV断面線に沿って示したケーシン
グロッド断面図。

【図５】本発明によるトンネル切羽前方の電気検層の実
施状況を示した説明図。

【図６】従来の鉛直ボーリング孔内での電気検層方法の
一例を示した説明図。

【符号の説明】

１ ボーリング孔 ２ トンネル坑内 ３ 切羽 ４ ボーリング孔口元 １０ ケーシングロッド １１ ボーリングビット １２ 電極部 １３ 電極ロッド １４ 口元キャップ ２０ 電気検層測定装置 ２１，２２，２３ 電極 ３０ スクリーンパイプ ３１ 透水層 ３２ 難透水層

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 浩平 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 多田 浩幸 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA10 FA01 GA15 GA66 GA75 GA84 GA92

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングロッド内に、先端に電極部を有
   する電極ロッドを延在させておき、前記ケーシングロッ
   ドに付与された回転推進力によってトンネル切羽前方地
   盤の所定深さまで水平ボーリング孔を削孔し、口元キャ
   ップで前記水平ボーリング孔の口元を閉塞して、その孔
   内を流入地下水で満たすとともに、前記電極ロッドのト
   ンネル側端を介してトンネル坑内に設置された電気検層
   測定装置に結線された前記電極部を、前記ケーシングロ
   ッド先端からボーリング孔内に突出させ、前記電気検層
   測定装置に結線された接地電極との間で地盤の比抵抗を
   測定して前記電極部位置での電気検層を行うようにした
   ことを特徴とするトンネル水平ボーリングにおける電気
   検層方法。
2. 【請求項２】前記ケーシングロッド内に水抜きスクリー
   ンパイプを挿入し、流入地下水を採取するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のトンネル水平ボーリン
   グにおける電気検層方法。