JP2007138521A

JP2007138521A - 孔壁保護装置及びこの孔壁保護装置を用いた孔の掘削方法、並びにこの孔壁保護装置を用いた孔壁保護方法

Info

Publication number: JP2007138521A
Application number: JP2005332982A
Authority: JP
Inventors: Shin Matsumoto; 伸松本; Susumu Miyagawa; 進宮川; Yusuke Shinozuka; 祐輔篠塚
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】確実に孔壁を保護することができ、かつ、杭孔から容易に搬出可能な孔壁保護装置を提供する。
【解決手段】孔壁保護装置１は、外周部に凹部３を有し、杭孔１３径よりもやや小さい径の丸形鋼管５と、この凹部３を塞ぐように設置され、空気、水等の作動流体の圧力により膨縮可能な膨縮部である円筒形状の膜体７と、作動流体を膜体７に送給する供給手段９とを備える。膜体７は、異方膨張性を有する合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなり、合成繊維の繊維を丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して伸縮する向きに配置してゴム膜と溶着又は接着することにより、膜体７が軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地山に掘削した孔の孔壁を保護するための孔壁保護装置及びこの孔壁保護装置を用いた孔の掘削方法、並びにこの孔壁保護装置を用いた孔壁保護方法に関するものである。

一般的に、孔の掘削時においては、孔壁の崩落を防止するために、孔内に泥水等の安定液を充満させる方法が用いられる。この方法は、孔を掘削する前に孔の周囲の地盤に薬液注入を行い地盤を改良して、孔内に充満させる安定液の経時変化にともなう逸散を防止し、それから孔を掘削するとともに、孔内に安定液を充満させて孔壁の崩落を防止する。

また、例えば、特許文献１には、自己保有性を有するチューブ状部材を螺旋状に巻回してなる筒状の孔壁保護装置を孔内に設置し、孔壁の崩落を防止する方法が開示されている。この方法は、まず、合成樹脂からなるチューブ状部材をガイドに沿って螺旋状に、かつ遊嵌状態に巻回して孔壁保護装置を製作する。次に、この孔壁保護装置を孔内に設置し、チューブ状部材内に液状固化材を圧入してチューブ状部材を膨張させ、孔壁に密着させて孔壁の崩落を防止する。また、孔の掘削の進行にともない新しい孔壁保護装置を直前に設置した孔壁保護装置の下側に順次建て込み、孔壁の崩落を防止する。
特開２００４−３３９７５０号公報

従来の孔内に安定液を充満させる方法では、予め孔の周囲に薬液注入を行うために、注入作業の手間がかかるうえに、工期が長くなり工事費が増加するという問題点があった。また、薬液注入による地盤の改良が完全に行われていない場合は、安定液が周囲に逸散してしまうという問題点があった。さらに、注入した薬液が地上に流出し、清掃に手間がかかるという問題点があった。そして、薬液注入により地盤が隆起してしまうという問題点があった。また、安定液が孔に充満した状態であっても、孔壁が崩落する可能性があるという問題点があった。

また、特許文献１に記載されている孔壁保護装置は、筒状の織布内に熱融着性プラスチックチューブを引き込み、このプラスチックチューブ内に圧力を作用させた状態で加熱することによりチューブ状部材を製作し、さらに、このチューブ状部材をガイドを使用して螺旋状に巻回して組み立てられるために、材料費と手間がかかり、工事費が増加するという問題点があった。

そして、チューブ状部材が孔壁に圧着した状態で液状固化材が固化するために、このチューブ状部材からなる孔壁保護装置を収縮することは不可能であり、孔から孔壁保護装置を搬出することができないという問題点があった。したがって、孔壁保護装置は常時、孔内に設置したままとなるために、掘削を行う際のボーリングロッドが孔壁保護装置の内面に接触してチューブ状部材が摩耗し、孔壁保護装置が破損する可能性があるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、確実に孔壁を保護することができ、かつ、孔から容易に搬出可能な孔壁保護装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の孔壁保護装置は、地山に掘削された孔の孔壁を保護するための孔壁保護装置であって、外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられ、作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備えることを特徴とする（第１の発明）。
本発明による孔壁保護装置によれば、膨縮部を作動流体の圧力により膨出させることにより、孔壁に圧着させて確実に孔壁の崩落を防止することが可能となる。また、膨縮可能な膨縮部を用いることにより、膨縮部を膨出させて孔壁に圧着させても、作動流体圧を開放すると膨縮部の圧力が低下することで、膨縮部を収縮させて孔壁から離すことができるために、孔壁を傷めることなく孔壁保護装置を地上に搬出することが可能となる。そして、搬出した孔壁保護装置を他の孔を掘削する際にも用いることにより、コストを削減することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記膨縮部は、前記凹部を塞ぐように前記丸形鋼管の外周部に周設された膜体からなり、前記供給手段が前記作動流体を前記凹部内へ圧送することにより前記膜体が半径方向へ膨出することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記膨縮部は、前記凹部内に取り付けられた袋体からなり、前記供給手段が前記作動流体を該袋体内へ圧送することにより前記膜体が半径方向へ膨出することを特徴とする。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記膨縮部は、合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなることを特徴とする。
本発明による膨縮部によれば、合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなるために、従来のゴム膜だけを使用する場合よりも、強度が増して耐久性が向上する。したがって、膨縮部を交換する回数が減り、孔壁保護装置のメンテナンスのコストを削減することが可能となる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、前記膨縮部は、前記丸形鋼管の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮することを特徴とする。
本発明による膨縮部によれば、丸形鋼管の軸方向よりも半径方向に卓越して膨出するために、膨出したときの径が全長においてほぼ均等となり、膨縮部の外周面全体において均一な圧力にて孔壁に密着することが可能となる。したがって、孔壁を傷めることなく孔壁に密着することが可能となる。

第６の発明は、第１の発明において、前記丸形鋼管の両端部は、他の前記丸形鋼管と接続するための接続機構を備えることを特徴とする。

第７の発明は、第１の発明において、前記供給手段は、前記丸形鋼管の内方に設けられ、前記作動流体を送給可能な挿通管からなることを特徴とする。

第８の発明は、第１の発明において、前記供給手段は、前記丸形鋼管の端面から前記凹部まで前記丸形鋼管内を貫通する貫通孔からなり、該貫通孔内を前記作動流体が通過可能であることを特徴とする。
本発明による供給手段によれば、形鋼管内に貫通孔を設けることにより、孔壁保護装置を孔内に挿入する際に、従来のチューブ等にて供給する方法を用いた場合に必要なチューブ等の接続、配管がなくなり、孔壁保護装置同士を接続するだけ貫通孔同士が接続されるために、孔壁保護装置を容易に、かつ短時間で設置することが可能となる。

第９の発明は、第６の発明において、前記接続機構は、周方向に等間隔に設けられる切り欠き部と、該切り欠き部同士を互いに係合して前記丸形鋼管を連結した際に、前記丸形鋼管の回転を防止するための回転防止材とから構成されることを特徴とする。
本発明による孔壁保護装置の接続機構によれば、丸形鋼管に切り欠き部を設けることにより、孔壁保護装置同士の接続が、従来のネジにて接続する方法よりも容易に、かつ短時間で行うことが可能となる。

第１０の発明の孔の掘削方法は、外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔壁の崩落を防止しながら孔を掘削するための掘削方法において、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程とを備え、前記掘削する工程から前記膨縮部を膨出させて孔壁に密着させる工程までを繰り返して孔を掘削することを特徴とする。

第１１の発明の孔の掘削方法は、外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔壁の崩落を防止しながら孔を掘削するための掘削方法において、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程と、前記作動流体の圧力を開放して前記膨縮部を収縮させる工程と、前記孔壁保護装置を前記孔内から孔外へ搬出する工程とを備え、前記掘削する工程から前記孔壁保護装置を孔外へ搬出する工程までを繰り返して孔を掘削することを特徴とする。

第１２の発明の孔壁の保護方法は、外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔を掘削しながら孔壁の崩落を防止するための孔壁の保護方法において、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程とを備え、前記掘削する工程から前記膨縮部を膨出させて孔壁に密着させる工程までを繰り返して孔壁を保護することを特徴とする。

第１３の発明の孔壁の保護方法は、外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔を掘削しながら孔壁の崩落を防止するための孔壁の保護方法において、ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程と、前記作動流体の圧力を開放して前記膨縮部を収縮させる工程と、前記孔壁保護装置を前記孔内から孔外へ搬出する工程とを備え、前記掘削する工程から前記孔壁保護装置を孔外へ搬出する工程までを繰り返して孔壁を保護することを特徴とする。

本発明の孔壁保護装置を用いることにより、確実に孔壁を保護することができ、かつ、孔内への設置及び孔外への搬出を短時間で容易に行うことが可能となる。

以下、本発明に係る孔壁保護装置の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を示す断面図である。図１に示すように、孔壁保護装置１は、外周部に凹部３を有し、杭孔径よりもやや小さい径の丸形鋼管５と、この凹部３を塞ぐように設置され、空気、水等の作動流体の圧力により膨縮可能な膨縮部である円筒形状の膜体７と、作動流体を膜体７に送給する供給手段９とを備える。

丸形鋼管５の両端部には、他の丸形鋼管５と接続するためのネジ溝が形成されており、杭孔の深さに応じて複数の丸形鋼管５を直列に接続する。

膜体７は、丸形鋼管５の外周面に、凹部３を塞ぐように固定バンド１１により周着される。また、膜体７は、異方伸縮性を有する合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなり、膜体７が丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮するようにしている。本実施形態においては、膜体７を構成する合成繊維として、例えば、グラウトジャケット（商品名、繊維土木開発株式会社製）を用いる。この合成繊維は、伸度が３０％以下のポリエステル糸を軸方向に配置し、伸度が５０％以上のナイロン糸を円周方向に配置したものである。

固定バンド１１は、膜体７の両端部の外周にそれぞれ設置され、膜体７を丸形鋼管５に締め付け固定するバンド状の金具であり、膜体７と丸形鋼管５との間から作動流体が流出しないように強固に締め付けられる。

供給手段９は、丸形鋼管５の内空部に挿通され、一端が開閉バルブ３１及び圧力計３３を介して作動流体を供給するポンプ等の駆動装置３５に接続され、他端が丸形鋼管５を貫通して凹部３に接続される金属、チューブ等の挿通管９からなり、駆動装置３５から供給される作動流体を凹部３内に送給する。本実施形態において、作動流体は、例えば、空気を用い、挿通管は、例えば、金属管を用いる。

そして、開閉バルブ３１を開放し、駆動装置３５を駆動すると、挿通管９を介して凹部３内に空気が圧入されて膜体７が丸形鋼管５の半径方向に均等に膨出する。このとき膜体７は丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨出するために、膜体７の外径は固定バンド１１に締め付けられている部分を除いて軸方向にほぼ同じ径となる。凹部３内の圧力を圧力計３３にて常時監視し、所定の圧力になると開閉バルブ３１を閉止し、駆動装置３５を停止する。また、開閉バルブ３１を開放すると、凹部３内の圧力が低下することで膜体７は収縮して膜体７の外径が小さくなり、孔壁保護装置１を孔外へ搬出可能となる。

次に、孔壁保護装置１を用いた孔壁の保護方法について杭孔１３の掘削手順にしたがって説明する。

図２〜図５は、本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置１を用いた孔壁の保護方法を示す図である。図２に示すように、ボーリングロッド１５の上部付近を掘削機１７の回転装置１９に接続し、ボーリングロッド１５の上端をスイベル２１を介して泥水注入用ポンプ２３に接続する。そして、掘削機１７によりボーリングロッド１５の下端に取り付けたビット２５を回転させながら地盤Ｅ内に圧入して杭孔１３を掘削する。掘削時は、泥水注入用ポンプ２３から吐出される泥水をボーリングロッド１５を介してビット２５の先端から杭孔１３内に注水する。掘削された土砂は、ビット２５の先端から供給される泥水とともに孔口からオーバーフローして孔外に排出される。

図３に示すように、掘削が所定の深度まで到達すると掘削を停止し、回転装置１９及びスイベル２１をボーリングロッド１５から取り外す。そして、孔壁保護装置１の丸形鋼管５の下端部に、ネジ部を保護するとともにガイドの機能を有するガイド管２７を接続する。また、丸形鋼管５の上端部に、孔壁保護装置１を吊り上げるための吊り金具２９を接続し、この吊り金具２９を介して孔壁保護装置１をクレーン等（図示せず）により吊り下げながらボーリングロッド１５が孔壁保護装置１内を挿通するように杭孔１３内に挿入する。そして、ガイド管２７の下端面がビット２５よりもやや浅い深度に達し、孔壁保護装置１の上端部が孔口よりやや突出した状態となったら挿入を停止する。

次に、開閉バルブ３１を開放し、駆動装置３５を駆動すると凹部３内に空気が圧入され、膜体７が丸形鋼管５の半径方向に均等に膨出し、孔壁に圧着される。膜体７は軸方向にほぼ同じ径になるように膨出するために、孔壁に均等に密着する。凹部３内の圧力は圧力計３３にて常時監視し、所定の圧力になると開閉バルブ３１を閉止し、駆動装置３５を停止する。

また、クレーン等のワイヤーを緩めて孔壁保護装置１が孔内に落下しないことを確認するとともに、丸形鋼管５の上端部をクランプ３７により握持して孔内への落下を防止する。

次に、再び、掘削を開始する際は、図４に示すように、回転装置１９をボーリングロッド１５の上部付近に接続し、ボーリングロッド１５の上端をスイベル２１を介して泥水注入用ポンプ２３に接続する。

そして、孔壁保護装置１を孔内に残置した状態で、上記と同様に、泥水を孔内に注水し、掘削機１７によりボーリングロッド１５の下端に取り付けたビット２５を回転させながら地盤Ｅ内に圧入して杭孔１３を掘削する。

図５に示すように、掘削が所定の深度まで到達すると掘削を停止し、回転装置１９及びスイベル２１をボーリングロッド１５から取り外す。そして、孔内に設置している孔壁保護装置１の丸形鋼管５の上端部に接続されている吊り金具２９を取り外して、この吊り金具２９を次に接続する孔壁保護装置１の丸形鋼管５の上端部に接続する。また、開閉バルブ３１を開放して凹部３内の圧力を開放し、膜体７を収縮させる。

次に、吊り金具２９を介して新たに接続する孔壁保護装置１をクレーン等により吊り下げながら孔内に設置している孔壁保護装置１と接続する。そして、クランプ３７を解除し、直列に接続された２本の孔壁保護装置１を杭孔１３内に挿入し、ガイド管２７の下端面がビット２５よりもやや浅い深度に達したら挿入を停止する。
ここで、挿通管９は、各丸形鋼管５の凹部３にそれぞれ接続されており、複数の丸形鋼管５を直列に接続した場合でも地上にて各開閉バルブ３１を操作することにより、空気の供給の個別操作が可能である。
そして、開閉バルブ３１を開放し、駆動装置３５を駆動すると各孔壁保護装置１の凹部３内に空気が圧入され、各膜体７が膨出し、孔壁に圧着される。

以上のように、一日の削孔作業が終了した後に、孔内の孔壁保護装置１に新たな孔壁保護装置１を直列に接続し、連結された孔壁保護装置１の最下端部がビット２５のやや上部となる深度まで下降し、膜体７を膨出して孔壁を保護し、次の日の朝、再び削孔を開始する前に、膜体７を収縮するという一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを杭孔１３が所定の深度に到達するまで複数回繰り返す。

したがって、本実施形態の孔壁保護装置１によれば、膜体７を膨出させることにより、孔壁に圧着させて確実に孔壁の崩落を防止することが可能となる。また、膨縮可能な膜体７を用いることにより、膜体７が収縮すると膜体７の外径が小さくなり、孔壁保護装置１を地上に搬出することが可能となる。そして、搬出した孔壁保護装置１を他の杭孔１３を掘削する際にも用いることにより、コストを削減することが可能となる。

また、孔壁保護装置１の内側の材料として鋼管を用いることにより、孔壁保護装置１を杭孔１３内に設置した状態で掘削を行うことが可能となる。したがって、従来行っていた、掘削を開始する前に孔壁保護装置１を地上に回収し、掘削が終了すると孔壁保護装置１を設置するという手間が省けるために、工期を短縮することが可能となる。さらに、工期が短くなるために、工事費を削減することが可能となる。

また、膜体７は、合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなるために、ゴム膜だけを使用する場合よりも、強度が増して耐久性が向上する。したがって、膜体７を交換する回数が減り、孔壁保護装置１のメンテナンスのコストを削減することが可能となる。

さらに、膜体７は、丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮するために、膨出したときの径が全長においてほぼ均等となり、膜体７の外周面全体において均一な圧力にて孔壁に密着することが可能となる。したがって、孔壁を傷めることなく孔壁に密着することが可能となる。

なお、本実施形態においては、杭孔１３を掘削する際に孔内保護装置を孔内に残置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、杭孔１３を掘削するときは、孔内保護装置を孔外に搬出し、掘削終了後に再び孔内に設置することとしてもよい。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

図６は、本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置４１を示す断面図である。図６に示すように、孔壁保護装置４１は、丸形鋼管５と、凹部３内に設置され、空気、水等の作動流体の圧力により膨縮可能な膨縮部である袋状の袋体４３と、供給手段９とを備える。
袋体４３は、第一実施形態と同様に異方膨張性を有する合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなり、丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮する。
そして、駆動装置３５を駆動して袋体４３内に空気を圧入すると、袋体４３は丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨出するために、袋体４３が丸形鋼管５の半径方向に均等に膨出し、袋体４３の外径は軸方向にほぼ同じ径となる。また、開閉バルブ３１を開放すると袋体４３内の圧力が低下することで、袋体４３は収縮して袋体４３の径が小さくなり、孔壁保護装置４１を孔外へ搬出可能となる。

次に、孔壁保護装置４１を用いた孔壁の保護方法について杭孔１３の掘削手順にしたがって説明する。

図７〜図１０は、本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置４１を用いた孔壁の保護方法を示す図である。図７に示すとおり、第一実施形態と同様に、掘削機１７がボーリングロッド１５を介してビット２５を回転させるとともに地盤Ｅ内に圧入して杭孔１３を掘削する。掘削時は、泥水注入用ポンプ２３から吐出される泥水をボーリングロッド１５を介してビット２５の先端から杭孔１３内に注水する。

図８に示すとおり、第一実施形態と同様に、掘削が所定の深度まで到達すると掘削を停止し、孔壁保護装置４１を杭孔１３内に挿入し、設置する。

次に、開閉バルブ３１を開放し、駆動装置３５を駆動すると袋体４３内に空気が圧入され、袋体４３が丸形鋼管５の半径方向に均等に膨出し、孔壁に圧着される。袋体４３は軸方向にほぼ同じ径になるように膨出するために、孔壁に均等に密着する。次の掘削を開始するまで、袋体４３を孔壁に密着させた状態のまま孔壁保護装置４１を杭孔１３内に残置する。

次に、再び、掘削を開始する際は、まず、開閉バルブ３１を開放して袋体４３内の圧力を開放し、袋体４３を収縮させて、孔壁保護装置４１をクレーン等により吊り上げながら孔外へ搬出する。そして、図９に示すように、泥水を孔内に注水し、掘削機１７によりボーリングロッド１５の下端に取り付けたビット２５を回転させながら地盤Ｅ内に圧入して杭孔１３を掘削する。ここで、掘削作業を行うとともに、先程孔内より搬出した孔壁保護装置４１に他の孔壁保護装置４１を直列に接続する（図示せず）。そして、掘削が所定の深度まで到達すると掘削を停止する。

図１０に示すように、２本の孔壁保護装置４１をボーリングロッド１５が孔壁保護装置４１内を挿通するように杭孔１３内に挿入する。ここで、孔底側の孔壁保護装置４１のガイド管２７の下端面がビット２５よりもやや浅い深度に達し、孔口側の孔壁保護装置４１の上端部が孔口よりやや突出した状態となったら挿入を停止する。
そして、駆動装置３５を駆動すると各袋体４３内に空気が圧入され、各袋体４３が丸形鋼管５の半径方向に均等に膨出し、孔壁に圧着される。

以上のように、一日の削孔作業が終了した後に、地上で孔壁保護装置４１に新たな孔壁保護装置４１を直列に接続し、連結された孔壁保護装置４１の最下端部がビット２５のやや上部となる深度まで杭孔１３内に連結された孔壁保護装置４１を挿入し、膜体７を膨出して孔壁を保護し、次の日の朝、再び削孔を開始する前に、膜体７を収縮して連結された孔壁保護装置４１を孔外に搬出するという一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを杭孔１３が所定の深度に到達するまで複数回繰り返す。

したがって、本実施形態の孔壁保護装置４１によれば、袋体４３を膨出させることにより孔壁に圧着させて、確実に孔壁の崩落を防止することが可能となる。また、膨縮可能な袋体４３を用いることにより、孔壁保護装置４１を地上に搬出することが可能となる。

また、袋体４３は、丸形鋼管５の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮するために、膨出したときの径が全長においてほぼ均等となり、袋体４３の外周面全体において均一な圧力にて孔壁に密着することが可能となる。したがって、孔壁を傷めることなく孔壁に密着することが可能となる。

なお、本実施形態においては、杭孔１３を掘削するときは孔壁保護装置４１を孔外に搬出し、掘削終了後に再び孔内に設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、孔壁保護装置４１を孔外へ搬出することなく、孔内に残置した状態で杭孔１３を掘削してもよい。

なお、上述したすべての実施形態において、泥水はボーリングロッド１５内を通過させ、ビット２５の先端部より杭孔１３内に注水する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、泥水を孔口から孔内に注入し、ビット２５の先端部からズリを含む泥水を地上に設けた吸引ポンプにて吸引し、ボーリングロッド１５内を通過させ、地上の泥水処理装置に搬出する方法を用いてもよい。

次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第三実施形態に係る孔壁保護装置５１を示す図であり、図１２は、本発明の第三実施形態に係る孔壁保護装置５１同士を接続したときの接続部を示す断面拡大図である。図１１及び図１２に示すように、孔壁保護装置５１は、外周部に凹部３を有し、杭孔１３径よりもやや小さい径の丸形鋼管５３と、円筒形状の膜体７と、丸形鋼管５３内を通過させて作動流体を凹部３内に送給する供給手段５９とを備える。

丸形鋼管５３の両端部は、それぞれ周方向に、等間隔に設けられる切り欠き部５５と、切り欠き部５５を設けることにより切り欠き部５５の周方向両側に凸状に形成される係止部５６とを備える。孔壁保護装置５１の上側に他の孔壁保護装置５１を接続する際は、孔壁保護装置５１の上端側切り欠き部５５と他の孔壁保護装置５１の下端側係止部５６とを係合し、他の孔壁保護装置５１を回転して孔壁保護装置５１の上端側係止部５６と他の孔壁保護装置５１の下端側係止部５６とを重合させ、孔壁保護装置５１同士の軸方向の移動を防止するとともに、この係合した部分をボルト５７にて接合して孔壁保護装置５１の回転を防止する。ここで、孔壁保護装置５１の丸形鋼管５３の上端側貫通孔５９（後述する）と他の孔壁保護装置５１の丸形鋼管５３の下端側貫通孔５９（後述する）とが連通するように貫通孔５９の位置を合わせて接続する。

供給手段５９は、丸形鋼管５３の両端面から凹部３まで丸形鋼管５３内をそれぞれ貫通する２本の貫通孔５９からなり、この貫通孔５９内を作動流体が通過可能である。連結された最上部の丸形鋼管５３の上端側の貫通孔５９は、金属管、チューブ等の供給管を介して作動流体を供給するポンプ等の駆動装置（図示せず）に接続され、連結された最下部の丸形鋼管５３の下端側の貫通孔５９には、凹部３に供給される作動流体の流出を防止する脱着可能なプラグが取り付けられる（図示せず）。

また、丸形鋼管５３同士を接続した際に、接続部より作動流体が流出しないように上端側の貫通孔５９の外周部にはＯリング６１が取り付けられる。

孔壁保護装置５１は、第一実施形態及び第二実施形態に示した孔壁の保護方法、つまり、杭孔１３を掘削する際も孔内保護装置を孔内に残置する方法、及び杭孔１３を掘削するときは孔壁保護装置５１を孔外に搬出し、掘削終了後に再び孔内に設置する方法のいずれでも用いることができる。
したがって、本実施形態の孔壁保護装置５１によれば、孔壁保護装置５１同士の接続が、従来のネジにて接続する方法よりも容易に、かつ短時間で行うことが可能となる。

また、作動流体を供給するための供給手段５９として丸形鋼管５３内に貫通孔５９を設けることにより、孔壁保護装置５１同士を接続するだけ貫通孔５９同士が接続されるために、従来のチューブ等にて作動流体を供給する場合に必要なチューブ等の接続、配管がなくなり、孔壁保護装置５１を容易に、かつ短時間で設置することが可能となる。

なお、上述したすべての実施形態において、杭孔１３の孔壁を保護する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、地山を削孔して形成される孔にはすべて適用することが可能である。

本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を示す断面図である。本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第一実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第二実施形態に係る孔壁保護装置を用いた孔壁の保護方法を示す図である。本発明の第三実施形態に係る孔壁保護装置を示す断面図である。本発明の第三実施形態に係る孔壁保護装置同士を接続したときの接続部を示す断面拡大図である。

符号の説明

１孔壁保護装置３凹部
５丸形鋼管７膜体
９供給手段（＝挿通管）１１固定バンド
１３杭孔１５ボーリングロッド
１７掘削機１９回転装置
２１スイベル２３泥水注入用ポンプ
２５ビット２７ガイド管
２９吊り金具３１開閉バルブ
３３圧力計３５駆動装置
３７クランプ４１孔壁保護装置
４３袋体５１孔壁保護装置
５３丸形鋼管５５切り欠き部
５６係止部５７ボルト
５９供給手段（＝貫通孔）６１Ｏリング

Claims

地山に掘削された孔の孔壁を保護するための孔壁保護装置であって、
外周部に凹部を有する丸形鋼管と、
該丸形鋼管の前記凹部に設けられ、作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、
前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備えることを特徴とする孔壁保護装置。
前記膨縮部は、前記凹部を塞ぐように前記丸形鋼管の外周部に周設された膜体からなり、前記供給手段が前記作動流体を前記凹部内へ圧送することにより前記膜体が半径方向へ膨出することを特徴とする請求項１に記載の孔壁保護装置。
前記膨縮部は、前記凹部内に取り付けられた袋体からなり、前記供給手段が前記作動流体を該袋体内へ圧送することにより前記袋体が半径方向へ膨出することを特徴とする請求項１に記載の孔壁保護装置。
前記膨縮部は、合成繊維をゴム膜に溶着又は接着したものからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の孔壁保護装置。
前記膨縮部は、前記丸形鋼管の軸方向よりも半径方向に卓越して膨縮することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の孔壁保護装置。
前記丸形鋼管の両端部は、他の前記丸形鋼管と接続するための接続機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の孔壁保護装置。
前記供給手段は、前記丸形鋼管の内方に設けられ、前記作動流体を送給可能な挿通管からなることを特徴とする請求項１に記載の孔壁保護装置。
前記供給手段は、前記丸形鋼管の端面から前記凹部まで前記丸形鋼管内を貫通する貫通孔からなり、該貫通孔内を前記作動流体が通過可能であることを特徴とする請求項１に記載の孔壁保護装置。
前記接続機構は、周方向に等間隔に設けられる切り欠き部と、該切り欠き部同士を互いに係合して前記丸形鋼管を連結した際に、前記丸形鋼管の回転を防止するための回転防止材とから構成されることを特徴とする請求項６に記載の孔壁保護装置。
外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔壁の崩落を防止しながら孔を掘削するための掘削方法において、
ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、
前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、
前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程とを備え、
前記掘削する工程から前記膨縮部を膨張させて孔壁に密着させる工程までを繰り返して孔を掘削することを特徴とする孔の掘削方法。
外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔壁の崩落を防止しながら孔を掘削するための掘削方法において、
ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、
前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、
前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程と、
前記作動流体の圧力を開放して前記膨縮部を収縮させる工程と、
前記孔壁保護装置を前記孔内から孔外へ搬出する工程とを備え、
前記掘削する工程から前記孔壁保護装置を孔外へ搬出する工程までを繰り返して孔を掘削することを特徴とする孔の掘削方法。
外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔を掘削しながら孔壁の崩落を防止するための孔壁の保護方法において、
ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、
前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、
前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程とを備え、
前記掘削する工程から前記膨縮部を膨張させて孔壁に密着させる工程までを繰り返して孔壁を保護することを特徴とする孔壁の保護方法。
外周部に凹部を有する丸形鋼管と、該丸形鋼管の前記凹部に設けられて作動流体の圧力により半径方向へ膨縮可能な膨縮部と、前記作動流体を前記膨縮部へ圧送する供給手段とを備える孔壁保護装置を用いて孔を掘削しながら孔壁の崩落を防止するための孔壁の保護方法において、
ボーリングロッドの先端に取り付けたビットを該ボーリングロッドを介して回転させ、孔を所定の深度まで掘削する工程と、
前記ボーリングロッドが前記孔壁保護装置内を挿通するように、前記孔壁保護装置を前記孔内に挿入し、前記孔壁保護装置の孔底側端部が前記ビットの上部となるように設置する工程と、
前記作動流体の圧力により前記膨縮部を半径方向に膨出させて孔壁に密着させる工程と、
前記作動流体の圧力を開放して前記膨縮部を収縮させる工程と、
前記孔壁保護装置を前記孔内から孔外へ搬出する工程とを備え、
前記掘削する工程から前記孔壁保護装置を孔外へ搬出する工程までを繰り返して孔壁を保護することを特徴とする孔壁の保護方法。