JP2963066B2

JP2963066B2 - 井戸掘削方法

Info

Publication number: JP2963066B2
Application number: JP2604897A
Authority: JP
Inventors: 敏夫四宮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-25
Filing date: 1997-01-25
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: JPH10205259A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水等を汲上げ
るための井戸用の埋設管を順次継ぎ足しながら所定の深
さまで埋設するための井戸掘削方法に関する。より詳し
くは、同じ掘削設備を使用して直径のより大きい埋設管
の埋設作業を可能にするために改良を施した井戸掘削方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】井戸の掘削に関しては、従来から種々の
掘削原理を利用した掘削方法が知られている。本発明
は、その中、埋設管の内方に先端部に削孔ビットを備え
た削孔用のロッドを挿通し、その削孔ビットの削孔作用
により生じる削土を地上のコンプレッサを介して前記削
孔ビットの先端部近傍に供給される圧縮エアによって地
上に送出しながら、前記埋設管を順次、所定深さまで地
中に埋設し、その埋設完了後、前記削孔用のロッドをそ
の埋設管から除去することにより、地中に所定深さの井
戸を掘削する井戸掘削方法に関する。そして、本発明
は、その従来の井戸掘削方法に用いられた同じ掘削設備
の使用を前提として直径のより大きい埋設管の埋設をも
可能に改良した点に技術的特徴を有するものである。以
下にその前提技術としての従来の具体例に関して詳細に
説明する。

【０００３】図３〜図７は従来の井戸掘削技術に関する
一具体例を例示したもので、図３は地上の掘削装置の要
部を示した概略構成図、図４は削孔作業時の地中部分を
示した説明図である。図３に示したように、地上の掘削
装置１は、ベース部２と、該ベース部２に対して傾斜可
能に配設された支柱部３と、該支柱部３に昇降可能に配
設された昇降ヘッド部４を主要素として備えている。昇
降ヘッド部４には、その昇降ブロック５にギャードモー
タ等の回転モータ６が配設され、その回転モータ６を介
して埋設管７の内方に挿通される削孔用のロッド８に対
して毎分数十回転程度の低速回転力を付与する回転チャ
ック部９が設けられている。また、その回転チャック部
９の軸受部には、ロッド８自体に形成されたエア供給路
１０を介して圧縮エアを削孔ビット近傍に供給するため
のエア接続口１１が備えられており、このエア接続口１
１を介して掘削設備の規模に見合った所定容量のコンプ
レッサ１２が接続されている。

【０００４】図４に示すように、削孔作業時において
は、地中に埋設される埋設管７の内方に、上端部が前記
回転チャック部９に接続され回転モータ６を介して低速
回転可能な削孔用のロッド８が挿通された状態にあり、
そのロッド８の先端部に備えた削孔ビット１３の削孔作
用によって所定の深さまで掘削することになる。前記削
孔ビット１３は、ロッド８の回転方向に応じて、図５に
示した拡張状態あるいは図６に示した縮小状態に設定し
得るように構成されている。すなわち、削孔作業時に
は、ロッド８を正回転することにより削孔ビット１３は
図５の拡張状態にセットされ、拡張された刃部１４，１
５により削孔作用を奏することになる。この場合、拡張
された刃部１４，１５の先端間の間隔は、埋設管７の外
径よりも若干大きく設定されており、埋設管７の外径よ
り大きい削孔が形成されるように構成されている。他
方、掘削作業の完了後、ロッド８を上方に引抜いて埋設
管７から除去する場合には、ロッド８の回転を停止ある
いは逆回転することにより、削孔ビット１３が図６の縮
小状態にセットされ、削孔ビット１３の直径が埋設管７
の内径より小さい状態に復帰されてロッド８を容易に引
抜くことができるように構成されている。なお、削孔ビ
ット１３には、図７の横断面図に示すように、中央部に
刃部１４，１５に通じるエア供給路１６、その外周面に
は削土の送出路を構成する縦溝部１７，１８が形成され
ており、それらの縦溝部１７，１８を介して削孔ビット
１３の刃部１４，１５により削られて生じた削土が圧縮
エアにより埋設管７とロッド８との間隙部側へ流出し得
るように構成されている。また、前記ロッドの削孔ビッ
ト１３の手前には、前記エア供給路１０を介して供給さ
れる圧縮エアによって駆動される公知のエアハンマーな
どからなる衝撃発生部１９が組込まれており、その衝撃
発生部１９の動作により前後動する出力軸２０を介して
前記削孔ビット１３が前後動するように装着されてい
る。さらに、その出力軸２０には係止部材２１が固着さ
れており、その係止部材２１に係止可能な関係に前記埋
設管７の下端部内方に係止用カラー２２が固着されてお
り、それらの係止部材２１と係止用カラー２２の係合に
より衝撃力を埋設管７に伝達し得るように構成されてい
る。

【０００５】しかして、以上の設備を使用して従来の掘
削方法に従って掘削作業を行う場合には、先ず図３に示
したように前記削孔用のロッド８を埋設管７の内方に挿
通して、そのロッド８の上端部を前記回転チャック部９
に接続したうえ、次の操作を行うことになる。すなわ
ち、前記回転モータ６を介してロッド８を正回転すると
ともに、ロッド８に形成されたエア供給路１０を介して
コンプレッサ１２からの圧縮エアを削孔ビット１３の先
端部に供給する。このロッド８の正回転により、前述の
ように削孔ビット１３の刃部１４，１５が図５の拡張状
態にセットされ、削孔作用が行われる。また、その際、
削孔ビット１３の先端部から圧縮エアが吹出される結
果、前記削孔ビット１３の削孔作用により生じた削土は
その圧縮エアと共に縦溝部１７，１８及び埋設管７とロ
ッド８との間隙部を上昇して地上へと送出されることに
なる。その場合、削孔部に地下水等が湧いていれば、そ
の水分も削土と共に圧縮エアにより縦溝部１７，１８か
ら噴霧された状態で地上に送出される。さらに、エア供
給路１０を介して供給される圧縮エアは途中の衝撃発生
部１９を構成する公知のエアハンマー等に供給され衝撃
力を発生するので、その衝撃力が削孔ビット１３に伝達
されるとともに、係止部材２１と係止用カラー２２との
係合を介して埋設管７に伝達され、埋設管７をスムーズ
に下降させる作用を奏することになる。

【０００６】以上のようにして所定長さ、例えば2.75ｍ
の長さの埋設管７及び削孔用のロッド８が埋設された場
合には、更に前記埋設管７の上端部に次の埋設管７を溶
接等により接続するとともに、前記ロッド８の上端部に
は次のロッドを適宜の接続手段によって接続して前述の
削孔作業を実行するという掘削作業を繰返すことによ
り、目標の深さまで掘削を継続することになる。その場
合、掘削地に応じて目的の地下水等の流れる地層の深さ
に相当する部分に通水口を形成したストレーナ管を埋設
管７として挿入することにより取水し得るように構成す
ることはいうまでもない。そして、埋設管７を目標の深
さまで埋設できた場合には、前記回転モータ６を介して
ロッド８の回転を停止したり逆回転させることにより削
孔ビット１３の刃部１４，１５を図６に示したように縮
小し、ロッド８及び削孔ビット１３部分を上方に引抜
き、埋設管７から除去することにより掘削作業を完了す
る。しかる後、埋設管７の内方に水中ポンプ等を挿入す
ることにより井戸として使用することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上の従来
の掘削方法では、既存の掘削設備、特に既存のコンプレ
ッサを使用する限り埋設し得る埋設管７の直径の大きさ
に関して制約を受ける。すなわち、例えば吐出圧が13.5
ｋｇ／ｃｍ²で吐出量が20ｍ³／ｍｉｎの能力を有するコ
ンプレッサを使用した場合には、この種の従来の掘削方
法では、直径が150ｍｍの埋設管７を100ｍ程度埋設する
のが上限であることが一般的にわかっている。仮に、こ
のコンプレッサを使用して前記従来の掘削方法に従っ
て、例えば250ｍｍの直径の埋設管７を埋設した場合に
は、精々20〜30ｍの深さぐらいまでしか埋設することが
できず、実用に耐えないことが実験的に確認されてい
る。これは、埋設管７の直径が大きくなると、その埋設
管７とロッド８との間隙によって形成される削土の送出
路の流路面積が拡大され、その分、圧縮エアによる削土
の上昇流の流速が低下するため、やがて削土をスムーズ
に地上に送出することができなくなるからであると考え
られる。なお、一般的には、直径が150ｍｍの埋設管７
を使用した場合には、その内径から吐水量が１ｔｏｎ／
ｍｉｎ程度の水中ポンプの挿入が可能であり、250ｍｍ
の直径の埋設管７を使用した場合には、吐水量が３ｔｏ
ｎ／ｍｉｎ程度の水中ポンプの挿入が可能である。すな
わち、埋設管７の直径に応じて挿入しうる水中ポンプの
大きさが決り、揚水量が決定されることになる。したが
って、前例で揚水量を３ｔｏｎ／ｍｉｎ程度に増加する
ためには、コンプレッサとして一回り大きい大型のコン
プレッサが必要になり、その分のコストが嵩むだけでな
く、現場への搬入や掘削位置に伴う移動などが大がかり
になる。

【０００８】本発明は、以上のような従来の技術的事情
に鑑みてなされたもので、同じ掘削設備、特に同じ容量
のコンプレッサを使用して直径のより大きい埋設管の埋
設を可能にすべく改良した井戸掘削方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、埋設管の内方に先端部に削孔ビットを備え
た削孔用のロッドを挿通し、その削孔ビットの削孔作用
により生じる削土を前記ロッドに形成されたエア供給路
を介して該削孔ビットの近傍に供給される圧縮エアによ
り地上に送出しながら前記埋設管を順次、所定深さまで
地中に埋設し、その埋設完了後、前記削孔用のロッドを
その埋設管から除去することにより、地中に所定深さの
井戸を掘削する井戸掘削方法において、前記埋設管と削
孔用のロッドとの間隙部に下端部が前記埋設管の内周面
又は前記ロッドの外周面に当接するとともに、前記埋設
管の埋設完了後に除去可能な状態に補助管を配設し、該
補助管と前記ロッド又は埋設管との間隙を前記削土の送
出路とすることにより、その流路面積を縮小した形で送
出するという井戸掘削方法を採用した。この補助管の採
用によって削土の送出路の流路面積を同じコンプレッサ
の能力で削土を地上に送出するために必要な流速が得ら
れる流路面積に縮小することができるので、同じ容量の
コンプレッサで直径のより大きい埋設管に対応すること
ができる。すなわち、小さい容量のコンプレッサで直径
の大きい埋設管の埋設作業が可能になる。さらに、前記
補助管をその下端外周部が前記埋設管に形成された通水
口部分より下方において該埋設管の内周面に当接するよ
うに配設し、その補助管を介して該補助管と前記削孔用
のロッドとの間に形成される前記送出路を埋設管に形成
された前記通水口から分離するように構成すれば、その
通水口を介して送出用のエアが分散したり、逆に掘削作
業中に同通水口を介して地下水等が流入したりすること
により、エアによる削土の送出作用に及す悪影響が大幅
に低減される。なお、前記削孔用のロッドの先端部に衝
撃発生部を配設して前記削孔ビット及び埋設管に衝撃力
を付与しながら掘削を行うようにしたり、前記削孔用の
ロッド自体の回転を介して前記削孔ビットを回転させる
ように構成したりしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明において
は、前記補助管は、その下端部を埋設管の内周面に当接
させるようにしても、ロッドの外周面に当接させるよう
にしてもよい。要は、前記補助管の採用によって、その
補助管と埋設管との間の間隙、あるいは同補助管とロッ
ドとの間の間隙によって削土の送出路を形成し、その流
路面積を同じコンプレッサの能力で削土を地上までスム
ーズに送出するために必要な流速が得られる流路面積に
縮小し得るものであればよい。但し、請求項２記載の発
明においては、削土の送出路を埋設管に形成される通水
口部分と分離する必要から、前記補助管の下端部は埋設
管側に当接する場合に限られることになる。なお、この
場合、補助管と埋設管あるいはロッドとの間隙を、従来
の掘削方法において設定されていた埋設管とロッドとの
間に形成される流路面積と同等の流路面積になるように
設定すれば同様の掘削性能が得られ、削土の地上への良
好な送出作用が得られる。但し、削孔ビット近傍に供給
される圧縮エア量は一定なことから、削孔径が大きくな
る分だけ掘削量が増加する結果、埋設の速度自体は低下
することになる。

【００１１】本発明は、種々の形式の削孔ビットに適用
が可能で、その削孔ビットの近傍、例えば削孔ビットの
先端部や側方部などの適宜の部位に圧縮エアを供給し
て、その圧縮エアにより削土を地上まで送出する掘削方
法であれば、前記補助管を配設して送出路の流路面積を
縮小することにより適用が可能である。すなわち、前述
の衝撃発生部を設け、前記削孔ビット及び埋設管に衝撃
力を付与しながら掘削を行う場合や、前記削孔用のロッ
ド自体の回転を介して削孔ビットを回転させる場合に適
用が可能であるが、これに限らず、衝撃力を付与しない
場合や、削孔ビットを他の機構を用いて回転させるよう
に構成した場合でも、削孔ビットの近傍に圧縮エアを供
給して、その圧縮エアによって削土を地上まで送出する
掘削方法であれば、適用することが可能である。

【００１２】以下、図面を用いて本発明の実施の形態例
に関して具体的に説明する。図１は本発明の一形態例の
掘削作業時における地中部分の状態を示した説明図であ
る。図示のように、本発明は、前述の従来の掘削方法と
比較すると、補助管２３を使用する点でのみ異なる。従
来の掘削方法と共通する部分には同じ符号を付して説明
すると、掘削作業に当っては、従来方法と同様に埋設管
７の内方に先端部に削孔ビット１３を備えたロッド８を
挿通することになるが、この場合、本発明においては、
ロッド８を補助管２３にも挿通した状態で埋設管７の内
方に挿通する点で特徴を有する。

【００１３】本実施形態例では、補助管２３に形成され
た下部閉塞部２４が埋設管７の内周面に適宜数付設され
た掛止部材２５上に支持されるように構成されている。
この場合、埋設管７の内周面に対する下部閉塞部２４の
接合状態に関しては、完全な密封状態が望ましいが、多
少の漏れは掘削作業上、殆ど支障がない。しかして、前
述のように、ロッド８の外周面と補助管２３の内周面と
の間の間隙Ｓａにより削土の送出路が形成され、その流
路面積が縮小されることになる。また、前記掛止部材２
５は、本例では埋設管７に形成された取水用の通水口２
６より下方に設置され、補助管２３により通水口２６が
前記間隙Ｓａからなる削土の送出路から分離され、前述
のように、通水口２６からの圧縮エアの分散や地下水の
流入等による影響から遮断されるように構成されてい
る。したがって、通水口２６は、スリット形式のものだ
けでなく、通水面積の大きい種々の形式を採用しても掘
削作業上全く支障がない。また、掘削作業時における通
水が行われないため、通水により生じやすい埋設管７と
接する地層の変化に基づく締付け作用も低減され、埋設
管７の接続部に要求される高度の溶接技術も従来に比べ
て軽減される。

【００１４】図２は本発明の他の実施形態例の掘削作業
時における地中部分の状態を示した説明図である。図示
のように、本実施形態例においては、補助管２７の下部
に形成された下部閉塞部２８が前記ロッド８の外周面に
適宜数付設された掛止部材２９上に支持されるように構
成されている。そして、本例ではその補助管２７の外周
面と埋設管７の内周面との間隙Ｓｂが削土の送出路とな
り、その通路面積が縮小されることになる。ただ本例の
場合には、その間隙Ｓｂからなる削土の送出路が通水口
２６と連通しているため、その影響は受けることになる
が、通水口２６の形態により、通路面積を縮小したこと
による効果、すなわち直径のより大きい埋設管７に対応
できるという機能は有効に受けることができる。また、
ロッド８が回転すると補助管２７も回転することになる
ので、ロッド８が回転しないタイプに適用することが望
ましい。

【００１５】しかして、本発明によれば、以上のよう
に、削孔ビット１３の削孔作用の結果生じる削土を地上
に送出する送出路は、前記補助管２３の内周面とロッド
８の外周面との間の間隙Ｓａ、あるいは前記補助管２７
の外周面と埋設管７の内周面との間隙Ｓｂにより形成さ
れるので、その通路面積を、スムーズにかつ的確に削土
を地上に送出するために必要な流速が得られる流路面積
に縮小することにより、同じ容量のコンプレッサを使用
して直径が従来の上限より更に大きい埋設管の掘削作業
に簡便に対応することが可能になる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を得ることが
できる。（１）同じ容量のコンプレッサを使用して従来より直径
の大きい埋設管の埋設が可能になり、コンプレッサとし
ての適応範囲が拡大される。（２）小さい容量のコンプレッサで済むので、その分の
コストが削減できるとともに、現場への搬入や掘削位置
に応じた移動が容易である。（３）補助管を付加するだけであるから構成がきわめて
簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態例の掘削作業時における地中
部分の状態を示した概略説明図である。

【図２】本発明の他の形態例の掘削作業時における地
中部分の状態を示した概略説明図である。

【図３】従来の地上の掘削装置の要部を示した概略構
成図である。

【図４】従来の掘削方法における削孔作業時の地中部
分を示した概略説明図である。

【図５】図４を下から見た削孔ビット部の拡張状態時
の底面図である。

【図６】図４を下から見た削孔ビット部の縮小状態時
の底面図である。

【図７】削孔ビット部分の断面を示した横断面図であ
る。

【符号の説明】１…地上の掘削装置、２…ベース部、３…支柱部、４…
昇降ヘッド部、５…昇降ブロック、６…回転モータ、７
…埋設管、８…ロッド、９…回転チャック部、１０…エ
ア供給路、１１…エア接続口、１２…コンプレッサ、１
３…削孔ビット、１４，１５…刃部、１６…エア供給
路、１７，１８…縦溝部、１９…衝撃発生部、２０…出
力軸、２１…係止部材、２２…係止用カラー２２、２３
…補助管、２４…下部閉塞部、２５…掛止部材、２６…
通水口、２７…補助管、２８…下部閉塞部、２９…掛止
部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】埋設管の内方に先端部に削孔ビットを備
えた削孔用のロッドを挿通し、その削孔ビットの削孔作
用により生じる削土を前記ロッドに形成されたエア供給
路を介して該削孔ビットの近傍に供給される圧縮エアに
よって地上に送出しながら前記埋設管を順次、所定深さ
まで地中に埋設し、その埋設完了後、前記削孔用のロッ
ドをその埋設管から除去することにより、地中に所定深
さの井戸を掘削する井戸掘削方法において、前記埋設管
と削孔用のロッドとの間隙部に下端部が前記埋設管の内
周面又は前記ロッドの外周面に当接するとともに、前記
埋設管の埋設完了後に除去可能な状態に補助管を配設
し、該補助管と前記ロッド又は埋設管との間隙を前記削
土の送出路とすることにより、その流路面積を縮小した
形で送出することを特徴とする井戸掘削方法。
【請求項２】前記補助管をその下端外周部が前記埋設
管に形成された通水口部分より下方において該埋設管の
内周面に当接するように配設し、その補助管を介して該
補助管と前記削孔用のロッドとの間に形成される前記送
出路を埋設管に形成された前記通水口から分離したこと
を特徴とする請求項１記載の井戸掘削方法。
【請求項３】前記削孔用のロッドの先端部に衝撃発生
部を配設し、前記削孔ビット及び埋設管に衝撃力を付与
しながら掘削を行うことを特徴とする請求項１又は２記
載の井戸掘削方法。
【請求項４】前記削孔用のロッド自体の回転を介して
前記削孔ビットを回転させることにより削孔作用を行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の
井戸掘削方法。