JP3776070B2 - 水平削孔の方向計測方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に対し水平方向への削孔を行うための削孔方向の計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平第７−３７６９号公報
【０００３】
地盤に対し水平方向に削孔する工程を含む工法として、例えば、地盤改良工法がある。一例を挙げると、対象地盤に対して硬化材を高圧ジェット噴射することにより地盤改良体を形成する高圧噴射地盤改良工法が広く利用されており、例えば特許文献１に開示されている。図５は、従来の工法例を模式的に示す構成図である。当該工法は、垂直方向のみならず、水平方向や斜方向への施工も可能であることが知られている。このような全方向性の高圧噴射地盤改良工法においては、例えば、先ず、掘削機能及び硬化材噴射機能を具備した多孔管の削孔用ロッド１０により対象地盤に対して削孔を行い、所定深度に到達した後、削孔用ロッド１０を引き抜きつつ硬化材を噴射して地盤改良体を造成する。
【０００４】
図５（Ａ）は、削孔用ロッド１０による削孔の様子を模式的に示した図である。この場合は、水平方向へ削孔を行っており、削孔用ロッド１０をその回転軸回りに正逆交互に回転させる揺動動作を行わせると同時に、進行方向に対して推進力を及ぼすことにより削孔を進める。このような全方位性の地盤改良工法においては、削孔精度が地盤改良体の品質を左右する重要な要素である。削孔精度とは、削孔に孔曲がりがなく真直であることをいう。
【０００５】
ところが、削孔過程において図５（Ａ）に破線矢印で示すように、対象地盤の状況により削孔用ロッド１０の先端の向きが真直方向（施工における計画線）から逸れることがある。この結果、図５（Ｂ）に示すように削孔９０の途中で孔曲がりが発生する。孔曲がりは、対象地盤８０が軟弱地盤であるときに発生しやすい。その要因としては次のようなものが考えられる。第１に軟弱地盤の場合の下方への誤差、第２に急激な地層の変化による誤差、第３に礫、玉石等によって生ずる誤差、第４に回転トルク、又は揺動トルクによって生ずる誤差である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の削孔精度計測方法は、施工予定の全長の削孔完了後に一旦削孔用ロッド１０を引き抜き、真直度を計測する装置を孔内に入れて先端まで前進させて全長に亘る計測を行う方法が一般的であった。従って、削孔工程の途中でリアルタイムに方向計測を行うことはできなかった。当然ながら、削孔工程の途中でリアルタイムに行われる方向計測に基づいて、リアルタイムに削孔方向の修正を行うこともできなかった。
【０００７】
以上の現状に鑑み、本発明は、軟弱地盤にも硬質地盤にも適用される水平削孔において、削孔用ロッドによる削孔精度をリアルタイムで計測する方法を提供することを目的とする。尚、本発明の適用可能な工法として前述の高圧噴射地盤改良工法があるが、本発明は、水平削孔を工程に含む工法であれば地盤改良工法に限定されず、種々の工法に適用可能である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく本発明は、次の構成を提供する。
（１）本発明による、地盤を水平に削孔するための方向計測方法の実施形態は、次の各ステップを含む。
（ａ）ロッド本体と、該ロッド本体に内蔵した方向感知センサとを具備する削孔用ロッドを設けるステップ。
（ｂ）前記水平削孔の全孔長を複数に分割した一工程の孔長を設定するステップ。
（ｃ）前記削孔用ロッドを前進駆動させつつ前記一工程の孔長だけ削孔した後、該削孔用ロッドを停止させるステップ。
（ｄ）続いて前記削孔用ロッドを前記一工程の孔長又はそれ以上後退させた後、再び該削孔用ロッドを削孔先端まで前進させつつ前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測するステップ。
【０００９】
（２）上記（１）の方向計測方法において、前記削孔用ロッドを停止させかつ前記一工程の孔長又はそれ以上後退させる際に、前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測しつつ後退させることが好適である。
【００１０】
（３）本発明による、地盤を水平に削孔するための方向計測方法の別の実施形態は、次のステップを含む。
（ａ）ロッド本体と、該ロッド本体に内蔵した方向感知センサとを具備する削孔用ロッドを設けるステップ。
（ｂ）前記水平削孔の全孔長を複数に分割した一工程の孔長を設定するステップ。
（ｃ）前記削孔用ロッドを前進駆動させつつ前記一工程の孔長だけ削孔した後、該削孔用ロッドを停止させるステップ。
（ｄ）続いて前記削孔用ロッドを前記一工程の孔長又はそれ以上後退させつつ前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測した後、再び該削孔用ロッドを削孔先端まで前進させるステップ。
【００１１】
（４）上記（１）の方向計測方法において、前記方向感知センサが、水平方向の逸れを感知するセンサと、垂直方向の逸れを感知するセンサとを含むことが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、地盤に対する水平削孔のための方向計測方法の好適な実施例を示すことにより、本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施例は地盤改良工への適用例であるが、前述の通り、本発明は、地盤に対する水平削孔を行う他の種々の施工（例えば、ガス管敷設等）に対しても適用可能である。図１は、地盤改良体造成工に用いられる多孔管の削孔用ロッド１０のロッド本体の先端近傍１１ａを示す図である。削孔用ロッド１０は、「削孔用」と称しているが、一般的に削孔機能と硬化材噴射機能の双方を具備する。尚、図１〜図３に示す例では、ロッド本体の先端近傍１１ａを特に「モニター」と称することとする。
【００１３】
図１（Ａ）はモニター１１ａの概略平面図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）の１−１断面を概略的に示した図である。モニター１１ａは、水平方向（すなわち右左方向）の逸れを感知する水平方向感知センサ４２と、垂直方向（すなわち上下方向）の逸れを感知する垂直方向感知センサ４３とを内蔵する。水平方向感知センサ４２としては、機械式ジャイロや磁気コンパス等があるが、具体例では２軸スピンモータジャイロが好適である。垂直方向感知センサ４３としては、傾斜計や液圧差計等があるが、具体例ではローリングフリー傾斜計が好適である。これらの方向感知センサは、モニター１１ａが一定速度で移動するときには信号を発しないが、孔曲がりがありモニター１１ａの方向が曲げられると、そのときに生じる加速度に対応する信号を発生する。
【００１４】
モニター１１ａの好適例では、くさび形先端部を具備し、くさび形先端部の頂点位置にオーバーカットビット１２を具備する。さらに、削孔用に用いられる高圧ジェット水を噴射する第１高圧ジェット噴射ノズル１４、及び方向修正用に用いられる高圧ジェット水を噴射する第２高圧ジェット噴射ノズル１６を具備する。その他に、削孔完了後に行われる硬化材噴射工程で用いられる圧力センサ４１、硬化材ノズル５１及び硬化材管５２、エアノズル４９及びエア管５０、排泥口４４、排泥専用管４５及び排泥用ジェット水管４６、硬化調整剤ノズル４７及び硬化調整剤管４８等が設けられる。
【００１５】
図２は、図１（Ｂ）の２−２拡大断面の概略図であり、図３は、図１（Ｂ）の３−３拡大断面の概略図である。図２の２−２拡大断面には、図１（Ａ）の圧力センサ等からの信号伝送線を通すための圧力・温度信号線管５３が示され、図３の３−３拡大断面には、図１の水平方向感知センサ４２及び垂直方向感知センサ４３を含む各センサからの信号伝送線を通すための信号ケーブル専用管５４が示されている。モニターに設けられた種々のセンサからの信号は、これらの信号伝送線を介して削孔用ロッド１０の制御装置（図示せず）へと伝送される。制御装置は、各センサからの信号を受信し、受信した信号に応じて削孔用ロッド１０の駆動装置を制御し、各ノズルへ送出する液体の圧力・流量等を制御する。
【００１６】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示した削孔用ロッド１０を用いた地盤改良体造成工の水平削孔工程を時系列に沿って示した図である。好適な実施例では、先ず、目的とする水平削孔の全孔長を複数の区間に分割し、例えば１．５〜３．０ｍ程度の一区間の孔長を、一工程の対象区間と設定する。そして、一工程毎に削孔と計測を繰り返し、その計測結果に基づいて、必要であれば任意の方法を用いて削孔用ロッド１０の方向修正を実行する。
【００１７】
図４（Ａ）は、縦坑８５の壁面から水平距離Ｄの地点まで削孔を終えた状態を示している。削孔の一工程の孔長をＬで表す。
【００１８】
先ず、図４（Ｂ）のように削孔用ロッド１０を揺動させつつ前進させて一工程の孔長Ｌだけ削孔する。これによりモニター１１ａの先端は、水平距離Ｄの地点からＤ＋Ｌの地点まで進む。一工程の削孔を行ったならば揺動及び前進を停止させる。
【００１９】
次に、図４（Ｃ）のように削孔用ロッド１０を揺動させずに一工程の孔長Ｌだけ後退させる。すなわち水平距離Ｄの地点まで戻す。
【００２０】
続いて、図４（Ｄ）のように削孔用ロッド１０を再び一工程の孔長Ｌだけ（すなわち現時点での削孔先端であるＤ＋Ｌの地点まで）前進させつつモニター１１ａの方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測する。このとき、削孔用ロッド１０を揺動させず一定速度で前進させる。これにより、一工程の区間における左右及び上下へのモニター１１ａの変位を計測することができる。
【００２１】
計測の結果、真直方向からの逸れが感知されたならば、水平距離Ｄ＋Ｌの地点から、任意の方法を用いて削孔用ロッド１０の方向修正を実行する。
【００２２】
方向修正を実行した後は、再びモニター１１ａを揺動させつつ前進させ、一工程だけ（すなわちＤ＋２Ｌの地点まで）削孔する。そして、水平距離Ｄ＋２Ｌの地点まで進んだならば削孔用ロッド１０の前進及び揺動を停止させ、水平距離Ｄ＋Ｌの地点まで後退させた後、真直方向からの逸れを計測しつつ一工程の孔長だけ（すなわち現時点での削孔先端であるＤ＋２Ｌの地点まで）前進させる。そして、計測の結果に基づいて、必要であれば水平距離Ｄ＋２Ｌの地点から、任意の方法を用いて削孔用ロッド１０の方向修正を実行する。
【００２３】
以上を繰り返すことにより削孔を進める。このように、好適例においては一工程毎に削孔を終えるといったん後退して削孔精度を計測する。計測結果に異常がなければ方向修正は行わず、削孔用ロッド１０を揺動させつつ前進させて次の一工程の削孔を行う。
【００２４】
図４に示した地盤改良体造成工の水平削孔工程の変形例を挙げる。例えば、図４（Ｃ）で削孔用ロッド１０を一工程の孔長Ｌだけ後退させる際に、真直方向からの逸れを計測しつつ後退させる。これにより、図４（Ｃ）の後退時の計測とそれに続く図４（Ｄ）の前進時の計測が同じ区間について重複して行われることとなる。そして、同一区間についての複数の計測結果を併せて真直性を判定することにより、測定精度が向上する。また、前進と後退の逆方向における計測結果を併せて判定することによっても、測定精度が向上する。
【００２５】
さらに、別の変形例としては、図４（Ｃ）で削孔用ロッド１０を後退させる際に、一工程の孔長Ｌ以上の距離を後退させてもよい。一工程の孔長Ｌ以上の距離（例えば、１．０Ｌより長く２Ｌ以下の距離）を後退させ、続いて計測しつつ削孔先端まで前進させることにより、一工程の孔長Ｌを超えて後退した区間については、重複して真直性を計測されることになり、これによっても測定精度が向上する。尚、この場合にも、後退時に計測しつつ後退させ、前進時の計測結果を併せ判定することにより、さらに良好な測定精度が得られる。
【００２６】
また、さらに別の変形例では、図４（Ｃ）で削孔用ロッド１０を一工程の孔長Ｌ（又はそれ以上）後退させる際にのみ真直方向からの逸れを計測し、それに続く図４（Ｄ）の前進時には真直方向からの逸れを計測しないようにしてもよい。この例では、後退時の計測結果のみに基づいて、削孔精度すなわち真直性が判断される。そして、削孔先端まで再前進した後に、必要であれば任意の方法を用いて方向修正が行われる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による好適な水平削孔の方向計測方法では、削孔の全長を複数の区間に分割した一工程の孔長を設定し、一工程毎に削孔、後退及び孔曲がりの計測を行う。これにより、計測結果に基づき真直方向からの逸れの発生にリアルタイムに対応して方向修正することが可能となり、目的とする削孔精度が実現される。
【００２８】
本発明による方向計測方法は、対象地盤の状況に急激な変化があっても対応することができる。すなわち、軟弱地盤にも硬質地盤にも適用可能である。また、高価な制御装置や制御システムを必要とせず低コストで実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明による水平削孔の方向制御方法を利用した地盤改良体造成工に用いられる削孔用ロッドのモニターの概略平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１断面を概略的に示した図である。
【図２】図１（Ｂ）の２−２拡大断面の概略図である。
【図３】図１（Ｂ）の３−３拡大断面の概略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示した削孔用ロッド１０を用いた地盤改良体造成工の水平削孔工程を時系列に沿って示した図である。
【図５】従来の工法の一例を模式的に示す構成図であり、（Ａ）は削孔用ロッドによる削孔の様子を模式的に示した図、（Ｂ）は孔曲がりの発生した削孔を示す図である。
【符号の説明】
１０ 削孔用ロッド
１１ａ モニター
１２ オーバーカットビット
１４ 第１高圧ジェット水噴射ノズル
１６ 第２高圧ジェット水噴射ノズル
２４、２６ 高圧ジェット水管
４１ 圧力センサ
４２ 水平方向感知センサ
４３ 垂直方向感知センサ
４４ 排泥口
４５ 排泥専用管
４６ 排泥用ジェット水管
４７ 硬化調整剤ノズル
４８ 硬化調整剤管
４９ エアノズル
５０ エア管
５１ 硬化材ノズル
５２ 硬化材管
５３ 圧力・温度信号線管
５４ 信号ケーブル専用管

Claims (4)

1. 地盤を水平に削孔するための方向計測方法において、
   ロッド本体と、該ロッド本体に内蔵した方向感知センサとを具備する削孔用ロッドを設け、
   前記水平削孔の全孔長を複数に分割した一工程の孔長を設定し、
   前記削孔用ロッドを前進駆動させつつ前記一工程の孔長だけ削孔した後、該削孔用ロッドを停止させ、
   続いて前記削孔用ロッドを前記一工程の孔長又はそれ以上後退させた後、再び該削孔用ロッドを削孔先端まで前進させつつ前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測することを特徴とする
   水平削孔の方向計測方法。
2. 前記削孔用ロッドを停止させかつ前記一工程の孔長又はそれ以上後退させる際に、前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測しつつ後退させることを特徴とする請求項１に記載の水平削孔の方向計測方法。
3. 地盤を水平に削孔するための方向計測方法において、
   ロッド本体と、該ロッド本体に内蔵した方向感知センサとを具備する削孔用ロッドを設け、
   前記水平削孔の全孔長を複数に分割した一工程の孔長を設定し、
   前記削孔用ロッドを前進駆動させつつ前記一工程の孔長だけ削孔した後、該削孔用ロッドを停止させ、
   続いて前記削孔用ロッドを前記一工程の孔長又はそれ以上後退させつつ前記方向感知センサにより真直方向からの逸れを計測した後、再び該削孔用ロッドを削孔先端まで前進させることを特徴とする
   水平削孔の方向計測方法。
4. 前記方向感知センサが、水平方向の逸れを感知するセンサと、垂直方向の逸れを感知するセンサとを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水平削孔の方向計測方法。

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