JP2020204213A - ワイヤーライン掘削装置に用いられる判定システム、ワイヤーライン掘削システム、及びワイヤーライン掘削工法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナー部によって採取するコアの欠損を防止する。【解決手段】駆動装置２０により回転駆動されるロッド１１及びロッド１１の端部に接続されるアウターチューブアセンブリ４２を有するアウター部４と、アウターチューブアセンブリ４２の内部にセットされるインナー部５と、ワイヤーに接続されインナー部５に接続可能なオーバーショット部と、を備えるワイヤーライン掘削装置１００に用いられる判定システム１０であって、ロッド１１に着脱自在であって、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされるときに発生する振動または音を検出する検出装置１７１と、検出装置１７１で検出された結果に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部にセットされたか否かを判定する判定装置１７０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤーライン掘削装置に用いられる判定システム、ワイヤーライン掘削システム、及びワイヤーライン掘削工法に関する。

ドリルロッドの先端に接続され、地盤を掘削することによりコアを採取するワイヤーライン掘削装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のワイヤーライン掘削装置は、先端にリング状のコアビットが装着されたアウターチューブアセンブリと、これに挿入されるコアインナーチューブアセンブリと、を備える。掘削により、１回分のコアが採取されると、ドリルロッド内にオーバーショットが挿入される。オーバーショットは、コアインナーチューブアセンブリの端部に係合し、コア採取が完了したコアインナーチューブアセンブリがオーバーショットに接続されたワイヤーにより地上へ引き上げられる。

特開平１０−６１３６７号公報

コアインナーチューブアセンブリには、アウターチューブアセンブリの内側の凹陥部に係合するラッチが設けられている。コアインナーチューブアセンブリがドリルロッドの上部開口からアウターチューブアセンブリに向けて投入され、コアインナーチューブアセンブリがアウターチューブアセンブリの内側に到達すると、ラッチが開いて凹陥部に係合することで、コアインナチューブがアウターチューブアセンブリにセットされる。ここで、コアインナーチューブアセンブリが、アウターチューブアセンブリに正しくセットされていない状態で掘削を行うと、コアインナーチューブアセンブリ内にコアを適切に採取できないコア欠損が生じるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、インナー部によって採取するコアの欠損を防止することを目的とする。

本発明は、駆動装置により回転駆動されるロッド及びロッドの端部に接続されるアウターチューブアセンブリを有するアウター部と、アウターチューブアセンブリの内部にセットされるインナー部と、ワイヤーに接続されインナー部に接続可能なオーバーショット部と、を備えるワイヤーライン掘削装置に用いられる判定システムであって、ロッドに着脱自在であって、アウターチューブアセンブリの内部にインナー部がセットされるときに発生する振動または音を検出する検出装置と、検出装置で検出された結果に基づいて、インナー部がアウターチューブアセンブリの内部にセットされたか否かを判定する判定装置と、を備える。

また、本発明は、上記判定システムと、ワイヤーライン掘削装置と、を備えるワイヤーライン掘削システムである。

さらに、本発明は、上記ワイヤーライン掘削システムを用いたワイヤーライン掘削工法であって、ロッドにおける地上に露出する部位に対し、検出装置を装着する検出装置装着工程と、アウター部の開口部からインナー部をアウターチューブアセンブリに向けて投入するインナー部投入工程と、インナー部投入工程で投入されたインナー部がアウターチューブアセンブリの内部にセットされたか否かを、判定装置により判定するセット判定工程と、セット判定工程においてインナー部がアウターチューブアセンブリの内部にセットされたと判定された場合、ロッドを回転させて掘削を行う掘削工程と、を備える。

本発明によれば、インナー部によって採取するコアの欠損を防止することができる。

本発明の実施形態に係るワイヤーライン掘削システムの構成を示す図である。 ワイヤーライン掘削装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る判定システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るワイヤーライン掘削工法の手順の一例について示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る判定システムの構成を示す図である。

図面を参照して、本発明の実施形態に係るワイヤーライン掘削システム１について説明する。図１はワイヤーライン掘削システム１の構成を示す図であり、図２はワイヤーライン掘削装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るワイヤーライン掘削システム１は、垂直方向に地盤を掘削し、コアを採取するワイヤーライン掘削装置１００と、ワイヤーライン掘削装置１００に用いられる判定システム１０と、を備える。

図２を参照して、ワイヤーライン掘削装置１００の概略構成を説明する。ワイヤーライン掘削装置１００は、地質調査等のために地層からコアを採取する試錐すなわちボーリングを行うための装置である。図２に示すように、ワイヤーライン掘削装置１００は、装置本体部２と、オーバーショット部３と、を備える。装置本体部２は、円筒状のアウター部４と、アウター部４の内部の所定位置にセットされるインナー部５と、を備える。オーバーショット部３は、アウター部４内のインナー部５を吊り上げるために用いられ、その先端にワイヤー６が接続される。

アウター部４は、地上から掘削位置の近傍まで延在するロッド１１と、ロッド１１の下端部に接続されるアウターチューブアセンブリ４２と、を有する。ロッド１１は、複数の単位ロッドが接続されてなり、掘削孔のほぼ全長に亘って設置される。単位ロッドの一端部の外周には雄ねじが形成され、単位ロッドの他端部の内周には別の単位ロッドの一端部の雄ねじに螺合する雌ねじが形成される。

ロッド１１は、駆動装置２０（図１参照）のチャックに取り付けられ、駆動装置２０の回転駆動力が伝達される。ロッド１１は、その内部をインナー部５が通過できるように内径が設定される。

アウターチューブアセンブリ４２は、ロッド１１の下端部に接続されるロッキングカップリング４１と、ロッキングカップリング４１の下端部に接続されるアダプターカップリング４４と、アダプターカップリング４４の下端部に接続されるアウターチューブ４５と、を有する。

ロッド１１は、地上に設置された駆動装置２０により回転駆動され、アウターチューブアセンブリ４２もロッド１１とともに回転する。アウターチューブ４５の下端部には、掘削ビット４３が設けられる。

インナー部５は、その上端部に吊金具５１が設けられ、吊金具５１の下方にラッチ部５２が設けられる。ラッチ部５２は、基端側を支点として先端側が開閉可能な構成とされており、アウターチューブアセンブリ４２の内面に設けられた凹部１４０に対して着脱可能である。

ラッチ部５２は、吊金具５１が取り付けられる円筒状の筒部１５０内を軸方向に摺動自在に設けられるラッチ支持部５２ｃと、基端部（下端部）が回動自在にラッチ支持部５２ｃに取り付けられる一対のアーム５２ａと、一対のアーム５２ａの先端部（上端部）が互いに離れるように一対のアーム５２ａの先端部を筒部１５０の径方向外方に向けて付勢する付勢部材としてのねじりコイルばね５２ｂと、を備える。

ねじりコイルばね５２ｂは、ラッチ支持部５２ｃに固着されるピンに装着されている。筒部１５０には、一対のスリット１５０ａが設けられており、このスリット１５０ａからアーム５２ａの先端部が突出する。ラッチ支持部５２ｃには、軸方向に延在する溝５２ｄが形成されており、この溝５２ｄには筒部１５０に固定されるピン１５１が挿入されている。

アウターチューブアセンブリ４２の内面に設けられる凹部１４０には、ラッチ部５２が開いたときに、ラッチ部５２の先端部が嵌入する。凹部１４０は、アウターチューブアセンブリ４２の内面において、全周に亘って設けられる環状溝である。アダプターカップリング４４は、上端部の内径が下端部の内径よりも大きくなるように形成され、上端部４４ａと下端部との間にはテーパ部４４ｔが形成される。アダプターカップリング４４の上端部の内周には、ロッキングカップリング４１の下端部の外周に形成される雄ねじに螺合する雌ねじが形成される。本実施形態では、アウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０は、ロッキングカップリング４１の下端面４１ａと、アダプターカップリング４４の上端部４４ａ及びテーパ部４４ｔの内周面と、によって形成される。

ラッチ部５２の下端部には、ランディング部５０が接続されている。アウターチューブ４５の上端部の内周には、インナー部５のランディング部５０が当接するランディングリング４５ａが設けられる。ランディングリング４５ａは、インナー部５のランディング部５０に当接し、インナー部５の下方への移動を規制する。

インナー部５がアウター部４内に投下され、ランディングリング４５ａにランディング部５０が当接すると、ラッチ部５２が開いてその先端部が凹部１４０に嵌入する。このように、凹部１４０にラッチ部５２の先端部が嵌入することにより、アウターチューブアセンブリ４２の内部においてインナー部５がセットされる。この状態では、凹部１４０の一方の内側側面（上側側面（本実施形態ではロッキングカップリング４１の下端面４１ａ））がアーム５２ａの先端部に当接することにより、アウターチューブアセンブリ４２に対してインナー部５が相対的に上方へ移動することが規制される。したがって、掘削中にインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２から外れることが防止され、インナー部５は、アウターチューブアセンブリ４２とともに下方に移動する。

一方、後述するオーバーショット部３によって吊金具５１が引き上げられると、筒部１５０が上昇する過程で、スリット１５０ａの下端部によってアーム５２ａが押し上げられる。これにより、ラッチ部５２を構成する一対のアーム５２ａがねじりコイルばね５２ｂの付勢力に抗して閉じて、アーム５２ａの先端部が凹部１４０から外れる。なお、ラッチ部５２と凹部１４０の係合が解除された後は、ピン１５１が溝５２ｄの上端部に当接するため、吊金具５１が引き上げられることにより、ラッチ支持部５２ｃが吊金具５１とともに引き上げられる。

ランディング部５０には、軸部５４が接続される。軸部５４は、連結部５５を介してスプリングケース５６に相対回転自在に接続される。連結部５５は、複数のボールベアリング５５ｂと、ボールベアリング５５ｂを押圧支持するスプリング５５ｓと、を有する。スプリング５５ｓが収容されるスプリングケース５６にはチェックバルブ部５７が接続され、チェックバルブ部５７にはインナーコアチューブ５３が接続される。インナーコアチューブ５３の下端近傍には、採取したコアを保持するためのコアリフター５９が装着されている。

駆動装置２０によって、アウター部４が地中に押し込まれつつ回転することにより、掘削ビット４３により地層が掘削される。所定深さだけ掘削が行われることにより、インナーコアチューブ５３の内部には、所定長さのコアが採取される。

オーバーショット部３は、ワイヤー６に接続される本体部３１と、本体部３１の下端に接続されるリフティングドック３２と、を有する。リフティングドック３２は、インナー部５の吊金具５１に接続可能である。リフティングドック３２をインナー部５の吊金具５１に係合させた状態で、ワイヤー６によりオーバーショット部３を引き上げることにより、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２から離脱し、インナー部５を地上まで吊り上げることができる。

ところで、インナー部５が、アウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされていない状態で掘削を行うと、インナー部５のインナーコアチューブ５３内にコアを適切に採取できないコア欠損が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、ワイヤーライン掘削装置１００による地盤の掘削作業に先立って、判定システム１０により、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内の所定位置に正しくセットされたか否かを判定し、正しくセットされていない状態で掘削作業が行われることを防止する。以下、ワイヤーライン掘削装置１００に用いられる判定システム１０について詳しく説明する。

図３は、判定システム１０の構成を示す図である。図１及び図３に示すように、判定システム１０は、ロッド１１に着脱自在であって、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされるときに発生する振動を検出する検出装置１７１と、検出装置１７１で検出された結果に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを判定するコントローラ（判定装置）１７０と、コントローラ１７０からの制御信号に基づいて、作業者に所定の情報を報知する報知装置１７２と、作業者によって操作される入力装置１７３と、を備える。報知装置１７２は、液晶パネル等の表示画面を有する表示装置、スピーカを有する音声出力装置等である。入力装置１７３は、マウス、キーボード、タッチパネル等であり、操作者による操作に応じた入力信号をコントローラ１７０に出力する。

検出装置１７１は、第１クランプ部１７１ａと、第２クランプ部１７１ｂと、第１クランプ部１７１ａによって保持されるセンサ部１７１ｃと、を備える。第１クランプ部１７１ａ及び第２クランプ部１７１ｂは、その一端部においてピンにより互いに回動自在に結合される。第１クランプ部１７１ａ及び第２クランプ部１７１ｂは、ピンを回転中心に開閉自在とされ、閉じられた状態でその他端部がボルトにより締結可能に構成される。なお、図示しないが、第１クランプ部１７１ａの内周とロッド１１の外周との間、及び、第２クランプ部１７１ｂの内周とロッド１１の外周との間に弾性部材を設けてもよい。

センサ部１７１ｃは、例えば、加速度センサであり、ロッド１１の振動を検出し、検出信号をコントローラ１７０に出力する。

アウター部４の上端開口部からインナー部５が投下され、アウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０にインナー部５のラッチ部５２が位置すると、一対のアーム５２ａがねじりコイルばね５２ｂの付勢力によって開き、アーム５２ａの先端部が凹部１４０に嵌入する。このとき、アーム５２ａの先端部が、凹部１４０の底面（すなわち、アウターチューブアセンブリ４２の内壁面）に衝突するため、この衝突に起因してアウター部４が振動するとともに衝突音が発生する。コントローラ１７０は、ラッチ部５２が凹部１４０に嵌入したときの衝撃に起因する振動が検出装置１７１で検出されたときに、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされたと判定する。

コントローラ１７０は、制御部１７０ａとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶部１７０ｂとしてのＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）、並びに入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１７０は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ１７０の記憶部１７０ｂには、検出装置１７１で検出された結果に基づき、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内に正しくセットされたか否かを判定する判定プログラムが格納されている。すなわち、記憶部１７０ｂは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えてまたはＣＰＵとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

コントローラ１７０は、検出装置１７１からの検出信号に基づき、アウター部４内に投入されたインナー部５が、アウターチューブアセンブリ４２内に到達したときに発生する振動が検出されたか否かを判定する。例えば、コントローラ１７０は、予め定められた振幅より大きい振幅の振動が検出されたとき、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内に到達したと判定する。アウター部４内に投入されたインナー部５が、アウターチューブアセンブリ４２内に到達したときに発生する振動が検出されると、コントローラ１７０は、検出装置１７１で検出された振動波形と、記憶部１７０ｂに記憶されているセット波形モデルと、に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされたか否かを判定する。以下、詳しく説明する。

コントローラ１７０の記憶部１７０ｂには、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す波形モデル（以下、セット波形モデルと記す）が記憶されている。セット波形モデルは、実験結果等から得られる。

コントローラ１７０の制御部１７０ａは、検出装置１７１で検出された振動波形と、記憶部１７０ｂに記憶されているセット波形モデルと、を比較して、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたか否かを判定する。

制御部１７０ａは、周知のパターンマッチング法等により、セット波形モデルと検出装置１７１で検出された結果（振動波形）との類似性を数値化して、検出された結果（振動波形）がインナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す結果（振動波形）であるか否かを判定する。例えば、制御部１７０ａは、セット波形モデルと、検出された波形との形状の類似度（例えば、相関係数）を算出し、算出した類似度に基づいて、検出された波形が、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す振動波形であるか否かを判定する。類似度は、検出された波形とセット波形モデルとが類似している度合に応じて規定される数値であり、両波形の最大振幅値、相関関数等により算出される。なお、判定方法は、両者の類似性を数値化できれば、特にこれに限定されない。

記憶部１７０ｂには、掘削地点の深さに応じた複数のセット波形モデルが記憶されている。操作者は、入力装置１７３を操作することにより、コントローラ１７０に掘削地点の深さを入力する。コントローラ１７０の制御部１７０ａは、入力された掘削地点の深さに対応するセット波形モデルを選択し、このセット波形モデルと検出結果（振動波形）とを比較し、検出された波形が、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す振動波形であるか否かを判定する。

制御部１７０ａは、類似度が予め定められた閾値以上の場合、すなわち検出装置１７１で検出された結果が、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す結果である場合、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたと判定する。制御部１７０ａは、類似度が予め定められた閾値未満の場合、すなわち検出装置１７１で検出された結果が、インナー部５のラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたことを表す結果でない場合、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないと判定する。

インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされたと判定されると、制御部１７０ａは、報知装置１７２に報知制御信号を出力し、報知装置１７２によって、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたことを報知させる。報知装置１７２が表示装置である場合、報知装置１７２は、表示画面にインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたことを表す画像を表示する。また、報知装置１７２が音声出力装置である場合、報知装置１７２は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたことを表す音を発生する。

インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされていないと判定されると、制御部１７０ａは、報知装置１７２に報知制御信号を出力し、報知装置１７２によって、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないことを報知させる。報知装置１７２が表示装置である場合、報知装置１７２は、表示画面にインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないことを表す画像を表示する。また、報知装置１７２が音声出力装置である場合、報知装置１７２は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないことを表す音を発生する。

図４を参照して、本実施形態に係るワイヤーライン掘削システム１を用いたワイヤーライン掘削工法について説明する。図４は、ワイヤーライン掘削工法の手順の一例について示すフローチャートである。以下、一例として、掘削地点が地表から数千ｍの深さにある状態でのワイヤーライン掘削工法の手順について説明する。ワイヤーライン掘削工法は、インナー部投入工程Ｓ１１０と、ロッド接続工程Ｓ１２０と、検出装置装着工程Ｓ１３０と、セット判定工程Ｓ１４０と、検出装置取り外し工程Ｓ１４６，Ｓ１５０と、掘削工程Ｓ１６０と、ロッド分離工程Ｓ１７０と、オーバーショット部降下工程Ｓ１８０と、インナー部引き上げ工程Ｓ１９０と、を備える。

インナー部投入工程Ｓ１１０において、作業者は、アウター部４の上端開口部からインナー部５をアウター部４内に挿入し、インナー部５をアウターチューブアセンブリ４２に向けて投入し、ロッド接続工程Ｓ１２０に進む。ロッド接続工程Ｓ１２０において、作業者は、アウター部４の上端開口部に、駆動装置２０のチャックに取り付けられている駆動側ロッドを接続する。駆動側ロッドとアウター部４を構成する地中側ロッドとの接続した後、作業者はポンプ６０（図１参照）を起動し、アウター部４内に高圧水の供給を開始し、検出装置装着工程Ｓ１３０へ進む。

検出装置装着工程Ｓ１３０において、作業者は、ロッド１１における地上に露出する部位に対し、判定システム１０の検出装置１７１を装着し、セット判定工程Ｓ１４０へ進む。

セット判定工程Ｓ１４０において、作業者は、判定システム１０を操作し、インナー部投入工程Ｓ１１０で投入されたインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを、コントローラ１７０により判定する。

コントローラ１７０により、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたと判定されると、報知装置１７２によって、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたことを表す報知がなされる。これにより、作業者は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたと判断し、検出装置取り外し工程Ｓ１５０へ進む。

コントローラ１７０により、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないと判定されると、報知装置１７２によって、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないことを表す報知がなされる。これにより、作業者は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていないと判断し、検出装置取り外し工程Ｓ１４６に進む。

検出装置取り外し工程Ｓ１４６において、作業者は、ロッド１１における地上に露出する部位から判定システム１０の検出装置１７１を取り外し、ロッド分離工程Ｓ１７０へ進む。なお、検出装置取り外し工程Ｓ１４６において、作業者は、ポンプ６０を停止してアウター部４内への高圧水の供給を停止する。

セット判定工程Ｓ１４０において、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたとコントローラ１７０により判定された場合、検出装置取り外し工程Ｓ１５０に進む。そして、検出装置取り外し工程Ｓ１５０において、作業者は、ロッド１１における地上に露出する部位から判定システム１０の検出装置１７１を取り外し、掘削工程Ｓ１６０へ進む。

掘削工程Ｓ１６０において、作業者は、駆動装置２０を操作し、駆動装置２０によってロッド１１を回転させて地盤の掘削を行う。所定の深さだけ掘削が行われると、作業者は、駆動装置２０を停止してロッド１１の回転を停止するとともに、ポンプ６０を停止してアウター部４内への高圧水の供給を停止し、ロッド分離工程Ｓ１７０へ進む。

ロッド分離工程Ｓ１７０において、作業者は、駆動装置２０のチャックに取り付けられているロッド１１と、地中に配置されているロッド１１と、を地上において分離し、オーバーショット部降下工程Ｓ１８０へ進む。ロッド１１が分離されることにより、アウターチューブアセンブリ４２から上方に延在するロッド１１の上端開口部が、オーバーショット部３を挿入可能なアウター部４の上端開口部となる。

オーバーショット部降下工程Ｓ１８０において、作業者は、ワイヤー６が接続されたオーバーショット部３をアウター部４内に挿入し、ワイヤー６を支持するウインチ等の巻上装置６１（図１参照）を操作して、オーバーショット部３を降下させる。巻上装置６１は、やぐら９の頂部に設けられる滑車９１を介して、オーバーショット部３に接続される。なお、巻上装置６１は、図１に示すように、ポンプ６０に接続されるホースとロッド１１とを接続するスイベルジョイントを支持したり、単位ロッドを吊り上げたりする際にも使用される。

図４に示すように、オーバーショット部降下工程Ｓ１８０において、オーバーショット部３がインナー部５の吊金具５１に接続されると、インナー部引き上げ工程Ｓ１９０へ進む。なお、オーバーショット部３がインナー部５に到達したか否かは、例えば、オーバーショット部３の降下を開始してからワイヤー６の張力が緩んだか否かによって判断することができる。ワイヤー６の張力が緩んだか否かは、ワイヤー６を手指で触れることにより容易に判断することができる。また、オーバーショット部３の降下を開始してからの経過時間によって、オーバーショット部３がインナー部５に到達したか否かを判断してもよい。

オーバーショット部３がインナー部５に接続されたか否かは、巻上装置６１を操作してワイヤー６を巻き上げたときのワイヤー６の張力により判断することができる。作業者は、オーバーショット部３がインナー部５に到達した後、巻上装置６１を巻き上げ操作したときのワイヤー６の張力が、予め定めた所定張力未満のときは、オーバーショット部３がインナー部５に接続されていないと判断する。作業者は、オーバーショット部３がインナー部５に到達した後、巻上装置６１を巻き上げ操作したときのワイヤー６の張力が、予め定めた所定張力以上のときには、オーバーショット部３がインナー部５に接続されていると判断する。

インナー部引き上げ工程Ｓ１９０において、作業者は、巻上装置６１を巻き上げ操作してワイヤー６を巻き上げることにより、オーバーショット部３とともにインナー部５をワイヤー６によって引き上げる。アウター部４からインナー部５の取り出しが完了すると、インナー部５によって保持されたコアを回収し、インナー部投入工程Ｓ１１０へ進む。なお、インナー部引き上げ工程Ｓ１９０で引き上げたインナー部５とは別のインナー部５をインナー部投入工程Ｓ１１０においてアウター部４内に投入することが好ましい。これにより、インナー部引き上げ工程Ｓ１９０において引き上げられたインナー部５に保持されたコアの回収作業と並行して、別のインナー部５によるインナー部投入作業を行うことができ、作業効率がよい。

なお、ワイヤーライン掘削工法の手順は、図４に示すフローチャートに示す順番に限定されない。例えば、図４に示すフローチャートでは、インナー部投入工程Ｓ１１０、ロッド接続工程Ｓ１２０及び検出装置装着工程Ｓ１３０をこの順に行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。インナー部投入工程Ｓ１１０の後であってロッド接続工程Ｓ１２０よりも前に、検出装置装着工程Ｓ１３０を行ってもよいし、インナー部投入工程Ｓ１１０よりも前に検出装置装着工程Ｓ１３０を行ってもよい。

また、図４に示すフローチャートでは、インナー部投入工程Ｓ１１０の後であって、セット判定工程Ｓ１４０の前に、ロッド接続工程Ｓ１２０を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。セット判定工程Ｓ１４０において、コントローラ１７０によりインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたと判定された後に、ロッド接続工程Ｓ１２０を行ってもよい。つまり、掘削工程Ｓ１６０の直前にロッド接続工程Ｓ１２０を行うようにしてもよい。

ところで、掘削地点が地表から数千ｍの深さにある場合、インナー部５をアウター部４内に投入してからインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に到達するまでには、数十分の時間を要する。したがって、図４に示すように、インナー部投入工程Ｓ１１０の後であって、セット判定工程Ｓ１４０の前に、地中に配置されているロッド１１により構成されるアウター部４の上端開口部と、駆動装置２０に取り付けられるロッド１１と、を接続するロッド接続工程Ｓ１２０を行うことが好ましい。これにより、インナー部５を投入してからインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に到達されるまでの時間を有効に活用することができ、作業効率の向上することができる。

このように、本実施形態に係るワイヤーライン掘削工法では、インナー部５をアウター部４内に投入し（Ｓ１１０）、コントローラ１７０によってインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内に正しくセットされたか否かを判定する（Ｓ１４０）。インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされた場合（Ｓ１４０でＹｅｓ）、作業者は、掘削作業によって１回分のコアを採取し（Ｓ１６０）、オーバーショット部３によってインナー部５を引き上げ、インナーコアチューブ５３内のコアを取り出す（Ｓ１８０，Ｓ１９０）。

一方、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされなかった場合（Ｓ１４０でＮｏ）、作業者は、掘削作業を行わずに、オーバーショット部３によってインナー部５を引き上げて回収し、インナー部５に不具合等がないかを確認した上で、再度、インナー部５をアウター部４内に投入する（Ｓ１８０，Ｓ１９０，Ｓ１１０）。したがって、本実施形態に係るワイヤーライン掘削工法によれば、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされていない状態で掘削作業（Ｓ１６０）が行われることを防止することができる。その結果、コア欠損を防止することができ、地質調査等に必要なコアを適切に採取することができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

判定システム１０は、インナー部５をアウターチューブアセンブリ４２に向けて投入した後に検出装置１７１で検出された結果に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを判定する。これにより、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされていない状態で掘削が行われることを防止できる。その結果、インナー部５によって採取するコアの欠損を防止することができる。つまり、本実施形態によれば、人間の聴覚に頼ってインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたことを判断する場合に比べて、信頼性を向上することができる。したがって、本実施形態によれば、コア欠損が防止された信頼性の高いコアサンプリングが可能なワイヤーライン掘削システム１及びワイヤーライン掘削工法を提供することができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、検出装置１７１が、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされるときに発生する振動を検出し、この振動検出結果に基づき、コントローラ１７０が、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図５に示すように、振動を検出する検出装置１７１（図３参照）に代えて、音を検出する検出装置２７１を設けてもよい。

本変形例に係る判定システム１０は、ロッド１１に着脱自在であって、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされるときに発生する音を検出する検出装置２７１と、インナー部５をアウターチューブアセンブリ４２に向けて投入した後に検出装置２７１で検出された結果に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを判定するコントローラ２７０（判定装置）と、を備える。

検出装置２７１のセンサ部２７１ｃは、例えば、音響センサであり、第１クランプ部１７１ａに設けられる筒部に配置される集音器により筒部内の音を検出し、検出信号をコントローラ２７０に出力する。コントローラ２７０は、検出された音が、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２にセットされたときに発生した音、すなわちアーム５２ａの先端部が、凹部１４０の底面に衝突したときに発生した衝突音であるか否かを周知のパターンマッチング法等により判定する。

なお、判定システム１０は、振動を検出する検出装置１７１及び音を検出する検出装置２７１の双方を備え、検出装置１７１，２７１の一方または双方の検出結果に基づいて、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２の内部に正しくセットされたか否かを判定するようにしてもよい。これにより、様々な地層に対応可能な判定システム１０とすることができる。

＜変形例２＞
コントローラ１７０は、アウター部４内にインナー部５を投下してからの時間ｔが所定時間ｔ０を経過する前に、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内に到達したときに発生する振動が検出されたか否かを判定する判定処理をさらに行ってもよい。

アウター部４内にインナー部５を投下してからの時間ｔが所定時間ｔ０を経過する前に、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２内に到達したときに発生する振動が検出されなかった場合、コントローラ１７０は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされていないと判定する。コントローラ１７０は、判定結果を表す報知信号を報知装置１７２に出力し、報知装置１７２によってインナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に正しくセットされていないことが報知させる。所定時間ｔ０は、インナー部５がアウターチューブアセンブリ４２に到達したか否かを、インナー部５をアウター部４内に投下してからの経過時間に基づいて判定するための閾値であり、掘削地点の地表からの深さに応じて、複数定められている。掘削地点の地表からの深さが深くなるほど、時間の長い閾値（所定時間）ｔ０が選択される。

このような変形例によれば、何らかの原因により、アウターチューブアセンブリ４２内にインナー部５が到達しなかった場合に、そのことが報知装置１７２によって報知される。これにより、作業者は、速やかにインナー部５を引き上げて回収し、インナー部５に不具合等がないかを確認した上で、再度、インナー部５をアウター部４内に投入する作業を行うことができる。

＜変形例３＞
ラッチ部５２の構成は、上記実施形態の構成に限定されない。開閉可能に構成され、開いた状態でアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入し、閉じた状態でアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０から外れる種々の構成を採用することができる。

＜変形例４＞
上記実施形態及び上記変形例１に係るコントローラ１７０，２７０（判定装置）は、ラッチ部５２がアウターチューブアセンブリ４２の凹部１４０に嵌入されたときに発生する振動または音が検出装置１７１，２７１で検出されたときに、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされたと判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ１７０，２７０（判定装置）は、検出装置１７１，２７１により検出される検出結果、すなわちアウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされるときに発生する振動または音に基づいて、アウターチューブアセンブリ４２の内部にインナー部５がセットされたか否かを判定する構成であればよい。

＜変形例５＞
コントローラ１７０，２７０は、検出装置１７１，２７１で検出された結果に基づいて、オーバーショット部３がインナー部５の吊金具５１に接続されたか否かをさらに判定してもよい。

＜変形例６＞
上記実施形態では、垂直方向に地盤を掘削するワイヤーライン掘削システム１及びこのシステムを用いたワイヤーライン掘削工法に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、水平方向に地盤を掘削するワイヤーライン掘削システム及びこのシステムを用いたワイヤーライン掘削工法について本発明を適用してもよい。この場合、インナー部５及びオーバーショット部３は、ポンプ６０から吐出される水の圧力によってアウター部４内を移動する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１・・・ワイヤーライン掘削システム、３・・・オーバーショット部、４・・・アウター部、５・・・インナー部、６・・・ワイヤー、１０・・・判定システム、１１・・・ロッド、２０・・・駆動装置、４２・・・アウターチューブアセンブリ、５２・・・ラッチ部、１００・・・ワイヤーライン掘削装置、１４０・・・凹部、１７０，２７０（判定装置）・・・コントローラ、１７１，２７１・・・検出装置、Ｓ１１０・・・インナー部投入工程、Ｓ１２０・・・ロッド接続工程、Ｓ１３０・・・検出装置装着工程、Ｓ１４０・・・セット判定工程、Ｓ１６０・・・掘削工程

Claims (5)

1. 駆動装置により回転駆動されるロッド及び前記ロッドの端部に接続されるアウターチューブアセンブリを有するアウター部と、前記アウターチューブアセンブリの内部にセットされるインナー部と、ワイヤーに接続され前記インナー部に接続可能なオーバーショット部と、を備えるワイヤーライン掘削装置に用いられる判定システムであって、
   前記ロッドに着脱自在であって、前記アウターチューブアセンブリの内部に前記インナー部がセットされるときに発生する振動または音を検出する検出装置と、
   前記検出装置で検出された結果に基づいて、前記インナー部が前記アウターチューブアセンブリの内部にセットされたか否かを判定する判定装置と、を備える判定システム。
2. 前記インナー部は、前記アウターチューブアセンブリの内面に設けられた凹部に対して着脱可能なラッチ部を有し、
   前記判定装置は、前記検出装置で検出された結果が、前記インナー部の前記ラッチ部が前記アウターチューブアセンブリの前記凹部に嵌入されたことを表す結果である場合、前記インナー部が前記アウターチューブアセンブリの内部にセットされたと判定する
   請求項１に記載の判定システム。
3. 請求項１または２に記載の判定システムと、
   前記ワイヤーライン掘削装置と、を備えるワイヤーライン掘削システム。
4. 請求項３に記載のワイヤーライン掘削システムを用いたワイヤーライン掘削工法であって、
   前記ロッドにおける地上に露出する部位に対し、前記検出装置を装着する検出装置装着工程と、
   前記アウター部の開口部から前記インナー部を前記アウターチューブアセンブリに向けて投入するインナー部投入工程と、
   前記インナー部投入工程で投入された前記インナー部が前記アウターチューブアセンブリの内部にセットされたか否かを、前記判定装置により判定するセット判定工程と、
   前記セット判定工程において前記インナー部が前記アウターチューブアセンブリの内部にセットされたと判定された場合、前記ロッドを回転させて掘削を行う掘削工程と、を備えるワイヤーライン掘削工法。
5. 前記インナー部投入工程の後であって前記セット判定工程の前に、前記駆動装置に取り付けられる前記ロッドと前記アウター部とを接続するロッド接続工程をさらに備える
   請求項４に記載のワイヤーライン掘削工法。

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