JP3788970B2

JP3788970B2 - 孔壁洗浄装置および孔壁洗浄方法

Info

Publication number: JP3788970B2
Application number: JP2002346237A
Authority: JP
Inventors: 拓治山本; 健介伊達; 道裕稲生; 正義山崎; 康信大場
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004176477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング孔などの孔壁や、孔壁に存在する亀裂内部（以下、これらを纏めて孔壁ということがある。）を洗浄する孔壁洗浄装置および孔壁洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤や岩盤などに形成されたボーリング孔などにおける孔壁の付着物や、孔壁に存在する亀裂などの間隙に詰まった物質など（以下、これらを纏めて孔壁の付着物ということがある。）を洗浄によって除去する場合は、ウォータージェットの噴射を利用する方法が一般的に広く行われている。また、薬品などを孔内に投入し、化学反応により亀裂の間隙に詰まった物質を分解して除去する方法も行われている（例えば、特許文献１参照。）。更に、孔内に満たされた洗浄液を吸引して急激な負圧状態とすることで、亀裂の間隙に詰まった物質を除去する方法もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−１８２３２７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２３４４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウォータージェットの場合は、噴射力によって孔壁の付着物を除去することはできるが、孔壁に存在する亀裂などの間隙に詰まった物質を吸引して除去することは困難である。また、薬品を用いる方法では、孔壁の付着物や亀裂に詰まった物質が特定されない場合や、特定できても分解困難なものである場合、環境面などの理由によって孔内に薬品投入が不可能な場合などについては実施することができない。更に、孔内に満たされた洗浄液を揚水して急激な負圧状態とする方法は、孔が深い場合、揚水に大きな力が必要となるため、装置が大がかりになってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、簡易な構造で孔壁の付着物を効率的に除去することができる孔壁洗浄装置および孔壁洗浄方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地中に形成された孔の孔壁を洗浄する孔壁洗浄装置であって、孔壁と孔内に挿入された揚水管との間に洗浄液を注入する際、その洗浄液を脈動させて正圧状態と負圧状態を繰り返させる注入手段と、孔の下部にエアを供給し、揚水管を通じてエアを上昇させるエア供給手段とを備えることを特徴とするものである。ここで、脈動とは、洗浄液の圧力を周期的に変化させて洗浄液が周期的に移動することを意味する。
【０００７】
このような孔壁洗浄装置は、洗浄液を脈動させることにより、洗浄液が正圧と負圧の状態を繰り返す。洗浄液は、正圧の状態のとき孔壁に沿って流れるため孔壁の付着物を除去することができる。一方、洗浄液が負圧のときは、孔壁に存在する亀裂内の洗浄液が吸い出される。このとき、吸い出される洗浄液によって亀裂内の物質（以下、付着物という。）が好適に排出される。これにより、孔壁に形成された亀裂内の付着物を効率的に除去しながら孔壁を洗浄することができる。また、除去された孔壁の付着物は、エア供給装置によるエアの上昇力によって揚水管中を上昇し、孔の上方へと運搬される。これにより、孔が深い場合であっても、除去した付着物を効率的に孔の上方へと排出することができる。
【０００８】
本発明は、地中に形成された孔における孔壁洗浄方法において、孔壁と孔内に挿入された揚水管との間に洗浄液を注入しつつ、その洗浄液を脈動させて正圧状態と負圧状態を繰り返させ、孔の下部にエアを供給し、揚水管を通じてエアを上昇させることを特徴とするものである。
【０００９】
このような孔壁洗浄方法は、脈動させることで繰り返し正圧と負圧の状態となる洗浄液を孔壁と孔内に備えられた揚水管との間に注入する。これにより、洗浄液が正圧のとき孔壁に沿って流れるため孔壁の付着物を除去し、負圧のとき孔壁に存在する亀裂内の付着物を除去することができる。そして、孔の下部にエアを供給することで、除去した付着物をエアの上昇力を利用して孔の上方へと運搬することができる。以上により、孔壁の洗浄と除去した付着物の排出とを効率よく行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る孔壁洗浄装置が設けられた孔の側断面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。孔壁洗浄装置１は、地中に形成された孔２に挿入された揚水管３とエア供給管５を備えている。揚水管３は、一端が孔２の下部に位置し、孔２の上方に位置した他端が排水管４に接続されている。また、エア供給管５は、一端が孔２の下部に位置し、他端が孔２の上方に位置したエア供給装置６に接続されており、孔２の下部にエアを供給するようになっている。エア供給装置６は、例えばコンプレッサを用い、孔２の下部に圧縮空気を供給してもよい。このようなエア供給管５と揚水管３とは、揚水管３の内側にエア供給管５を備えた二重管構造とするのが望ましく（図２参照）、これにより、エア供給管５から供給されたエア２２を効率よく揚水管３内に流入させることができる。
【００１２】
また、孔壁洗浄装置１は、注入装置７を備えている。この注入装置７は、孔壁２ａと揚水管３との間に洗浄液を脈動させながら注入する注入手段として機能する。尚、洗浄液としては、水や、用途に応じて洗剤等が混入された液体等が用いられる。
【００１３】
注入装置７は、洗浄液タンク１０、調整器１１、脈動発生装置１２、及び制御管理部１３から構成されている。洗浄液タンク１０は、中に洗浄液を貯蔵しており、この洗浄液を孔２に向けて送入する流体ポンプ９を備えている。調整器１１は、制御管理部１３に制御され、洗浄液タンク１０から送入された洗浄液を所定の圧力と流量とに調整する。脈動発生装置１２は、同じく制御管理部１３に制御され、調整器１１で圧力と流量とが調整された洗浄液に周期的な脈動を発生させる。脈動された洗浄液は、周期的に正圧と負圧の状態を繰り返す。負圧とは、地圧、水圧より低い圧力のことを意味する。
【００１４】
脈動発生装置１２によって脈動された洗浄液は、注入管８を介して孔壁２ａと揚水管３との間へ注入される。孔２は、開口部が封止された密閉構造となっており、注入装置７から注入管８を介して注入された洗浄液が孔２の外部に流出しないようになっている。尚、図１において、実線の矢印Ａは洗浄液の流れを示し、点線の矢印Ｂは気体（エア）の流れを示している。
【００１５】
図３は、脈動による洗浄液の圧力変化を示す図である。同図において、縦軸Ｐは洗浄液の圧力を、横軸Ｔは時間を示している。脈動発生装置１２は、調整器１１から送入される洗浄液の圧力を送入圧Ｐ₁とすると、この送入圧Ｐ₁よりも高い圧力と低い圧力とを周期的に洗浄液に発生させる。この周期的に変動する洗浄液の圧力を注入圧Ｐ₂とする。
【００１６】
注入圧Ｐ₂において、送入圧Ｐ₁よりも低い圧力では、「地圧・水圧」Ｐ₀より低い圧力、即ち負圧が周期的に発生する（洗浄液の負圧部分を斜線部Ｐ₃で示す。）。
【００１７】
このような圧力変化をさせる脈動発生装置１２としては、例えば配管ラインに振動媒体を取り付けたものや、シリンダーのピストン運動によって脈動を与えるものが用いられる。
【００１８】
次に、孔壁洗浄装置１を用いた孔壁の洗浄方法について図４を参照して説明する。
【００１９】
図４（ａ）は、孔壁の洗浄前を示す図である。孔壁２ａ面上及び孔壁２ａに存在する亀裂には、多数の付着物２１が存在している。この孔壁２ａの洗浄を行う場合は、注入装置７によって洗浄液を脈動させながら揚水管３と孔壁２ａとの間に注入する。その際、エア供給装置６によって、孔２の下部にエア２２を供給する。
【００２０】
図４（ｂ）に示すように、注入した洗浄液は、正圧のとき孔壁２ａに沿って流れるため、孔壁２ａの付着物２１が除去される。除去された付着物２１は、揚水管３の下方へ流され、エア供給装置６によるエア２２の上昇力によって揚水管３中を上昇し、孔２の上方へと運搬される。
【００２１】
一方、洗浄液が負圧になったときは、図４（ｃ）に示すように、孔壁２ａに存在する亀裂２０内の洗浄液が矢印Ｃの方向へ吸い出され、それに伴って、亀裂２０内の付着物２１が排出される。
【００２２】
そして、図４（ｄ）に示すように、洗浄液は、再び正圧になると孔壁２ａに沿って流通し、除去された付着物２１を揚水管３の下方に運搬する。その後、付着物２１は、エア供給装置６によるエア２２の上昇力によって揚水管３中を上昇し、孔２の上方へと運搬される。
【００２３】
このように、脈動した洗浄液を注入すると共に、孔２の下部へエア２２を供給することで、孔壁２ａの付着物２１の除去及び除去された付着物２１の排出を効率的に行うことができる。
【００２４】
次に、一般に広く行われているウォータージェットによる洗浄と、本発明に係る孔壁洗浄装置による洗浄との洗浄効果を比較した実施例について説明する。
【００２５】
本実施例では、付着物により目詰まりが生じているボーリング孔の上部２ｍの位置に容積５０リットルのポリタンクを設置し、上記各方法によって洗浄を行う前後において、ポリタンクからボーリング孔内に水を注入した。これを複数回行い、それぞれについて平均注入量を測定し洗浄効果の指標とした。
【００２６】
その結果、図５に示すように、ウォータージェットの場合では、洗浄前の平均注入量が０．０９（リットル／分）であり、洗浄後の平均注入量が０．１０（リットル／分）であった。一方、本発明に係る孔壁洗浄装置の場合は、洗浄前の平均注入量が０．１０（リットル／分）であり、洗浄後の平均注入量が２．８６（リットル／分）であった。
【００２７】
即ち、ウォータージェットでは、注入量が０．０１（リットル／分）しか回復しなかったのに対し、本発明に係る孔壁洗浄装置は、２．７６（リットル／分）の注入量の回復が見られた。これにより、本発明に係る孔壁洗浄装置は、従来一般的に行われていたウォータージェットよりも高い洗浄効果を発揮することが確かめられた。
【００２８】
以上のような本実施形態に係る孔壁洗浄装置１は、洗浄液を脈動させることで、孔壁２ａに形成された亀裂２０内の付着物２１を効率的に除去しながら孔壁２ａを洗浄することができる。また、エア２２の上昇力を利用することで、孔２が深い場合であっても、除去した付着物２１を効率的に孔２の外部へと排出することができる。従って、装置の構造を簡易にしながら、孔壁の付着物の除去及び排出を効率的に行うことができる。
【００２９】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、脈動した洗浄液を孔内全体に渡って流通させて洗浄しているが、洗浄効果をより向上させるためにパッカで仕切った空間に脈動した洗浄液を注入し部分的に洗浄するようにしてもよい。また、上記実施形態では、図３に示すように、洗浄液の脈動を連続的に行わせているが、瞬間的な負圧の発生を不定期に繰り返す脈動を行わせてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、孔壁に存在する亀裂内の付着物を除去しながら孔壁を洗浄できると共に、除去した孔壁の付着物をエアの上昇力を利用して孔の下部から上方へと運搬することができる。これにより、孔壁の洗浄と除去した付着物の排出とを簡易な構造で効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る孔壁洗浄装置が設けられた孔の側断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【図３】図１に示す孔壁洗浄装置における脈動による洗浄液の圧力変化を示す図である。
【図４】図１に示す孔壁洗浄装置を用いた孔壁洗浄の過程を示す図である。
【図５】図１に示す孔壁洗浄装置とウォータージェットとの洗浄効果を比較した実施例の結果を示す図である。
【符号の説明】
１…孔壁洗浄装置
２…孔
２ａ…孔壁
３…揚水管
５…エア供給管
６…エア供給装置
７…注入装置（注入手段）
１２…脈動発生装置
２０…亀裂
２１…付着物
２２…エア

Claims

地中に形成された孔の孔壁を洗浄する孔壁洗浄装置であって、
前記孔壁と前記孔内に挿入された揚水管との間に洗浄液を注入する際、その洗浄液を脈動させて正圧状態と負圧状態を繰り返させる注入手段と、
前記孔の下部にエアを供給し、前記揚水管を通じて前記エアを上昇させるエア供給手段と、
を備えることを特徴とする孔壁洗浄装置。
地中に形成された孔における孔壁洗浄方法において、
前記孔壁と前記孔内に挿入された揚水管との間に洗浄液を注入しつつ、その洗浄液を脈動させて正圧状態と負圧状態を繰り返させ、
前記孔の下部にエアを供給し、前記揚水管を通じて前記エアを上昇させること、
を特徴とする孔壁洗浄方法。