JP3036330B2 - コアボーリング工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インナーロッドとアウ
ターロッドとを有するボーリング装置を用いたコアボー
リング工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等の構造物を地中に構築する際
に地山条件を調査するための地質調査の方法として、従
来より一般にコアボーリング工法によるサンプリングが
行われている。このコアボーリング工法は、地山を削孔
し、コアを採取して深部の地山の状況を直接観察し、こ
れによって地質の分布・岩質・地下水の状況等を確認す
るものである。

【０００３】そして、かかるコアボーリング工法は、従
来より、サンプラ等のコアの採取機構を備えた中空のボ
ーリングロッドを地山に削孔挿入することにより行われ
る。すなわち、従来のボーリング装置は、例えば先端外
周に削孔用ビットを設けたボーリングロッドと、該ロッ
ドの後部に接続してこのボーリングロッドに回転推進運
動を与えるドリルヘッドからなり、ボーリングロッドの
後端とドリルヘッドとの間に順次ロッドを継ぎ足して、
ボーリングロッドを地山の深部にまで削孔挿入する。な
お、ボーリングロッドの内側あるいは外側には例えばス
イベルジョイント等を介して圧力水や圧縮空気等の流体
が適宜給送され、これによってボーリングロッドとこれ
の周辺の地山との摩擦の低減及びコア採取の容易化が図
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボーリング装置によるコアボーリング工法では、特
に、例えばトンネル工事において前方の地山の調査を行
なうべく水平方向にボーリングを行なう場合であって当
該前方地山が破砕帯である場合には、破砕帯中を削孔前
進するボーリングロッドには削孔深度の増加とともに大
きな削孔トルクがかかって削孔速度が低下するとともに
ジャミングが生じてコアを採取することが不可能になる
場合があり、また、かかる削孔速度の低下を補うべくボ
ーリングロッドに打撃を加えることも考えられるがボー
リングロッドの先端の地山が乱されてコアを十分に採取
できなくなる惧れがある。

【０００５】また、ボーリングロッドをインナーロッド
とアウターロッドからなる二重管にすることも考えられ
るが、単に二重管にするだけでは、削孔径の増加により
削孔トルクが増大し、かえって削孔能率が低下する惧れ
がある。

【０００６】そこで本発明は、以上の問題を解決するも
のであって、破砕帯等のボーリングロッドに大きな削孔
トルクがかかる地山に対しても効率良くコアを採取でき
るようにしたコアボーリング工法を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、係る目的を達
成するためになされたものであって、その要旨は、コア
の採取機構を備えたインナーロッドと、該インナーロッ
ドの外周を覆って配置されるアウターロッドとを有する
ボーリング装置により、アウターロッドによって孔壁面
を保持しつつインナーロッドによってコアを採取するコ
アボーリング工法であって、コアの採取時には前記イン
ナーロッドの回転によってコアを採取するとともにアウ
ターロッドの先端より前方の地盤を先行削孔し、該コア
を採取した後には打撃を加えつつ前記アウターロッドを
前記インナーロッドに沿って前進させ、かかる作業を交
互に繰返すことを特徴とするコアボーリング工法にあ
る。

【０００８】

【作用】係る本発明のコアボーリング工法によれば、イ
ンナーロッドは削孔内においてアウターロッドによって
覆われ、その先端部のみがアウターロッドから突出して
外周地山と接触するので、アウターロッドによって孔壁
面が保持されるとともにインナーロッドの回転により削
孔する際の削孔トルクが大幅に低減される。また、アウ
ターロッドを前進させる際にはこれに打撃を加えること
により、削孔トルクを緩和することができるとともに、
回転によってコアを採取するインナーロッドには打撃が
加えられないので、インナーロッド先端の地山が乱され
ず、その結果、コアを十分に採取することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１０】図１は、破砕帯からなる地山に対してコア
ボーリングを行う本実施例に用いられるボーリング装置
２０を構成する削孔用のロッドを示すもので、１はイン
ナーロッド、２はインナーロッド１の外周に配置される
アウターロッドである。

【００１１】インナーロッド１はその先端にメタルある
いはダイアモンド等からなるコアビット３を固定した内
部中空のスターティングロッド５と、スターティングロ
ッド５の後部にその削孔深さに応じて順次直線状に継ぎ
足される複数の中継ロッド６を備えている。なお、一ス
パンの削孔毎に全スパンのロッドを回収してコアを取り
出すいわゆるロッド回収方式の場合には、スターティン
グロッド５の先端には前記コアビット３と一体となった
コアの採取機構としてのコアチューブ４が接続される。
また、コアチューブ４のみをワイヤー等を介して回収す
るいわゆるワイヤーライン回収方式の場合には、スター
ティングロッド５の内部にこれより径の小さいコアチュ
ーブ４がコアビット３とは独立して収装されるととも
に、これの後端にはワイヤーラインが接続し後方の回収
作業位置まで延長される。

【００１２】アウターロッド２は、インナーロッド１と
の間に所定の間隔を保ってこれを覆いうる内径に設定さ
れたもので、その先端にアウタービット７を固定した内
部中空のスターティングロッド８と、スターティングロ
ッド８の後部に同じくその削孔深さに応じて、順次直線
状に継ぎ足される複数の中継ロッド９をと備えており、
以上の各ロッド１，２の最後部は回収作業位置に設けら
れた、上記ボーリング装置２０を構成する削孔装置２１
（図２参照）に接続される。

【００１３】削孔装置２１は、図２に示すように、前記
各ロッド１，２に送水用のスイベルジョイント１０を介
して連結され、前記各ロッド１，２に回転力を与えるド
リルヘッド１１及びこれの後部に配置された打撃装置１
２と、これらを保持する支持台１４と、支持台１４をロ
ッド１，２の長手方向に沿って前後進ガイドするガイド
レール１６と、ガイドレール１６の後端に設けられた給
進装置１７と、ガイドレール１６前部側に配置され、各
ロッド１，２を把持固定するクランプ装置１８と、クラ
ンプ装置１８の後部側に配置され、各ロッド１，２を回
転を与えて着脱するための着脱装置１９とを備えてい
る。

【００１４】以上の構成を有するボーリング装置２０を
用いた本実施例のコアボーリング工法の作業手順は、イ
ンナーロッド１とアウターロッド２の各スターティング
ロッド５，８を、前記クランプ装置１８を用いて削孔し
ようとする地山に向けて固定するとともに、ドリルヘッ
ド１１をガイドレール１６の後部に位置させて、クラン
プ装置１８の近傍に位置するスターティングロッド５，
８の後端とドリルヘッド１１との間に、着脱装置１９を
用いてまずインナーロッド１の中継ロッド６を介装す
る。そして、ドリルヘッド１１によりインナーロッド１
に回転を与えながら、給進装置１７を駆動して前進させ
ることによりインナーロッド１による地山の削孔が行わ
れる。なお、このときは打撃装置１２は非駆動状態とし
ておく。

【００１５】ドリルヘッド１１がガイド１６の先端まで
前進したら駆動を停止し、着脱装置１９を用いてインナ
ーロッド１の後端をドリルヘッド１１から取り外すとと
もに、給進装置１７を逆側に駆動してドリルヘッド１１
を後退させ、次ぎにアウターロッド２のスターティング
ロッド８の後端とドリルヘッド１１との間に中継ロッド
９を連結する。そして、アウターロッド２にはドリルヘ
ッド１１による回転力と打撃装置１２による打撃力すな
わちパーカッション運動とを付与しつつアウターロッド
２による地山の削孔が行われる。

【００１６】その後は、各スパンの削孔が終了してクラ
ンプ装置１８の近傍に位置する中継ロッド６，９の後端
と、後退したドリルヘッド１１の間に順次おのおのの中
継ロッド６，９を交互に継ぎ足しつつ前述の削孔作業を
繰返すことにより、インナーロッド１が先行する状態を
保持しつつ各ロッド１，２による削孔が行われるととも
に、これに併行してインナーロッド１に設けたコアチュ
ーブ４によってコアが採取されることになる。

【００１７】図３（ａ）〜（ｄ）は削孔作業に伴ってコ
アを採取する手順を示すもので、まず（ａ）に示すよう
に、インナーロッド１をアウターロッド２の先端より突
出した状態で回転運動により地盤Ｅを削孔することで、
コアＥ1 がインナーロッド１すなわちコアチューブ４の
内部に取り入れられる。また、この先端部より後方に位
置するインナーロッド１はアウターロッド２によって覆
われ、このアウターロッド２によって破砕帯の孔壁面が
強固に防護されるとともに、インナーロッド１は外周の
地山と接触することがなく、またインナーロッド１とア
ウターロッド２との間には間隔が保持されるので、イン
ナーロッド１の削孔時における削孔トルクは大幅に低減
されるとともにジャミングを生ずる惧れもなくなる。な
お、インナーロッド１の先端の突出長さはアウターロッ
ド２の先端より先行して常時１．５〜２ｍ程度とするの
が好ましい。また、この削孔及びコアの採取作業時にお
いて前記スイベルジョイント１０を通じてインナーロッ
ド１の中空内部から供給される削孔水は、図中矢印に示
すようにインナーロッド１の先端から噴出した後アウタ
ーロッド２との間の隙間を通じて掘削ズリとともに地表
部側に返水される。

【００１８】ここで、削孔作業によりコアＥ1 を採取し
たインナーロッド１からコアＥ1 を回収する方法として
は、（ａ）のごとくロッド１の先端にコアチューブ４を
配置した上記ロッド回収方式のものの場合には、（ｂ）
に示すように、インナーロッド１自体を後退させてコア
チューブ４を取り外すことによりコアＥ1 を回収し、再
び削孔を行うにはコアチューブ４をセットした後再び元
の位置までインナーロッド１を押込む。また、スターテ
ィングロッド５の内部にコアチューブ４を収装した上記
ワイヤーライン回収方式の場合には、（ｃ）に示すよう
に、コアチューブ４のみをワイヤラインｗを介して引き
上げることにより、インナーロッド１をそのままの状態
としつつコアＥ1 を回収することがでる。この場合コア
チューブ４を元の位置に戻すにはインナーロッド１内に
給送される圧力水などを利用することもできる。

【００１９】なお、前者の場合、削孔深さが浅い場合に
は簡易に実施できるが、削孔深さが深くなるにつれ回収
作業が面倒となるので、後者のコアチューブ４のみを回
収する方法を用いることが好ましい。

【００２０】以上の回収作業終了後、（ｄ）に示すよう
にアウターロッド２が前進する。この際には、前述のド
リルヘッド１１及び打撃装置１２を駆動してアウターロ
ッド２に回転力とともに打撃力を加えることによって削
孔トルクを緩和し、ジャミングを防止するとともに迅速
かつ効率的な削孔作業を行うことができる。なお、この
時の掘削ズリは、矢印に示すように、インナーロッド１
とアウターロッド２との隙間を流れる返送水とともに地
表側に排出される。

【００２１】そして、アウターロッド２が最も前進した
位置において、インナーロッド１の先端は常時アウター
ロッド２の先端より突出した状態にあり、したがってコ
アを採取しようとする地山が乱されることなく保持さ
れ、アウターロッド２による削孔停止後、再び（ａ）に
示すようにインナーロッド１を回転駆動すればインナー
ロッド１の先端にコアＥ1 を容易に取り込むことができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るコアボーリング工法は、インナーロッドとアウターロ
ッドとを有するボーリング装置を用い、インナーロッド
の回転によるコアの採取時にはアウターロッドの先端よ
り前方の地盤を当該インナーロッドによって先行削孔す
るとともに、コアを採取した後には打撃を加えつつアウ
ターロッドを前進させるので、アウターロッドによって
孔壁面が強固に防護されるとともに、コアを採取すべく
インナーロッドにより削孔する際の削孔トルクが大幅に
低減され、かつアウターロッドを前進させる際にはこれ
に打撃を加えることにより削孔トルクが緩和され、イン
ナーロッドには打撃が加えられずインナーロッド先端の
地山は乱されないので、破砕帯等のボーリングロッドに
大きな削孔トルクがかかる地山に対しても効率良くコア
を採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いるボーリング装置を構
成するインナーロッド及びアウターロッドの斜視図であ
る。

【図２】同ボーリング装置を構成する削孔装置の側面図
である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は同ボーリング装置を用いた削
孔及びコア採取手順を示す説明用断面図である。

【符号の説明】

１ インナーロッド ２ アウターロッド ３ コアビット ４ コアチューブ ７ アウタービット １１ ドリルヘッド １２ 打撃装置 ２０ ボーリング装置 ２１ 削孔装置 Ｅ 地盤 Ｅ1 コア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤沢 薫 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株式会社大林組東京本社内 (56)参考文献 特開 平４−124395（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 25/00 - 25/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアの採取機構を備えたインナーロッド
   と、該インナーロッドの外周を覆って配置されるアウタ
   ーロッドとを有するボーリング装置により、アウターロ
   ッドによって孔壁面を保持しつつインナーロッドによっ
   てコアを採取するコアボーリング工法であって、 コアの採取時には前記インナーロッドの回転によってコ
   アを採取するとともにアウターロッドの先端より前方の
   地盤を先行削孔し、該コアを採取した後には打撃を加え
   つつ前記アウターロッドを前記インナーロッドに沿って
   前進させ、かかる作業を交互に繰返すことを特徴とする
   コアボーリング工法。