JP3996462B2 - 孔壁の洗浄装置 - Google Patents

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、孔壁部に存在する亀裂内部を洗浄する孔壁の洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤、岩盤、または人工地盤などの地中に形成されたボーリング孔などの孔における孔壁に付着物があったり、孔壁に開口部を有する亀裂などの間隙に異物が詰まったりしていると、孔の機能を阻害することがあるので、これらの付着物や異物（以下「異物等」という）は洗浄によって除去するようにしている。かかるボーリング孔の洗浄装置としては、図５に示すものがあった。この洗浄装置５０は、孔壁Ｗを有する孔部Ｈに挿入される注水管５１と、この注水管５１の下端部に設けられ、上方に向けて洗浄液を噴射する噴射ノズル５２を備えている。注水管５１の上方には図示しないウォーターポンプが設けられており、このウォーターポンプから注水管５１を介して噴射ノズル５２に洗浄液が供給され、噴射ノズル５２から洗浄液が噴射される。噴射された洗浄液は、孔部Ｈの孔壁Ｗに沿って上昇し、この水流に伴って孔壁Ｗの付着物や、亀裂Ｃに詰まった異物を除去するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の洗浄装置では、噴射ノズル５２から噴射される洗浄液の水流に伴う、いわば正圧よって異物等が除去されている。このため、孔壁Ｗの付着物はある程度除去できるものの、亀裂Ｃに詰まった異物に対しては除去能力が低いものであった。
【０００４】
他方、特開２００１−３２３４４７号公報においては、リチャージ井戸において、密閉構造にした井戸内の水を揚水管で揚水することによって負圧を発生させ目詰まりの原因となる井戸周辺地盤中の細粒分を強制除去する方法が開示されている。ところが、上記公報に開示された方法では、単に揚水管で揚水することにより負圧を発生させるのみであるので、除去効率が高いとはいえないものであった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、ボーリング孔などの孔壁を洗浄し、特に、亀裂に詰まった異物を効率的に除去する孔壁の洗浄装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る孔壁の洗浄装置は、地中に形成された洗浄対象となる孔部に挿入され、孔部に洗浄液を供給する洗浄液排出口が形成された注水部材を備え、注水部材と孔部との間の流路を狭めて幅狭流路を形成する突起部が、注水部材の外周における全周にわたって形成されており、注水部材における洗浄液排出口から供給され、注水部材と孔部との間を流通する洗浄液が、突起部と孔部との間に形成された幅狭流路を流通する際に、洗浄液に負圧を発生させるものである。ここで、負圧とは、洗浄位置の地圧・水圧より低い圧力であることを意味する。
【０００７】
本発明に係る洗浄装置においては、孔部に洗浄液を供給する注水部材、たとえば注水管と、注水管と孔部との間の流路を狭める幅狭流路を形成するための突起部とを備えている。この突起部が存在することにより、狭められた流路では、孔部の孔壁と注水管との間で負圧が生じる。さらには、その圧力が蒸気圧以下となるようにすることによってキャビテーションが生じる。この負圧やキャビテーションに伴って、孔壁に生じた亀裂内に滞留する異物等を亀裂から引きずり出して除去することができる。
【０００８】
このように、突起部が設けられている位置に負圧やキャビテーションを発生させて異物等の除去をすることができるので、突起部が設けられている位置近傍における異物等を高い効率をもって除去することができる。
【０００９】
また、突起部が、注水部材の外周面に形成されているのが好適である。このように、突起部が注水部材の外周面に形成されていることにより、注水部材と孔部との間に別途突起部材を配設するなどの手間を要することがなくなる。
【００１０】
さらに、突起部が孔部に対して相対的に移動可能である態様とするのが好適である。突起部が孔部に対して相対的に移動することにより、孔壁に生じた亀裂が複数ある場合に、それら多数の亀裂の近傍に幅狭流路を形成することができる。このため、各亀裂に滞留する異物等を確実に除去することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、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。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る孔壁の洗浄装置が設けられた孔部の側断面図、図２はその要部側断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る洗浄装置１は、断面円形の注水管からなる注水部材であるロッド２を備えている。ロッド２は、地中に形成された洗浄対象となる孔部Ｈに挿入されるものであり、その上端部には洗浄液流入口３が形成され、その下端部には、洗浄液排出口４が形成されている。このうちの洗浄液流入口３には、流体ポンプＰを備える洗浄液タンク５が配管６を介して接続されており、流体ポンプＰを作動することにより、洗浄液タンク５内における水などの洗浄液が洗浄液流入口３を経てロッド２に供給される。洗浄液流入口３から流入した洗浄液は、ロッド２を流通して洗浄液排出口４から排出され、孔部Ｈに対して洗浄液が供給される。また、孔部Ｈは孔壁Ｗを備えており、洗浄装置１によって孔部Ｈの孔壁Ｗが洗浄される。
【００１３】
また、ロッド２における下方位置には、ロッド２の外周面に沿って突起部７が設けられている。突起部７は、ロッド２の周方向の全周にわたって連続して形成された突条である。また、突起部７の断面形状は、上側に位置する辺と、下側に位置する辺が同一である二等辺三角形状をなしている。したがって、突起部７におけるロッド２との取付位置のうち、上側端部の角度と下側端部の角度は同一である。さらに、ロッド２の径は、孔部Ｈの径よりも小さく、また、突起部７の径は孔部Ｈよりもわずかに小さい程度に設定されている。このため、図２に示すように、ロッド２と孔部Ｈとの間には比較的幅が広く、断面積の大きい幅広流路８Ａが形成され、突起部７と孔部Ｈとの間には、幅が狭く、断面積が小さい幅狭流路８Ｂが形成されている。突起部７が形成されていることにより、幅狭流路８Ｂの断面積は非常に小さくなっており、この幅狭流路８Ｂを洗浄液が流通する際に、その流速が非常に大きくなり、洗浄液には負圧が生じ、その圧力が蒸気圧以下となることによりキャビテーションが生じる。これらの負圧やキャビテ−ションにより、図２に示すように、亀裂Ｃ内に滞留した異物等Ｔを孔部Ｈ内に引きずり出し、洗浄液によって異物等Ｔを上方に運搬して除去することができるようになっている。
【００１４】
さらに、ロッド２は、図示しないクレーンなどの昇降手段によって引き上げることができるようになっている。このロッド２の昇降に伴い、突起部７は、孔部Ｈの深さ方向に沿って、孔部Ｈに対して相対的に移動可能である。このため、突起部７は、孔壁Ｗに形成された複数の亀裂Ｃそれぞれの近傍に移動させることができる。
【００１５】
上記の本実施形態の洗浄装置による孔部の洗浄方法について説明する。
【００１６】
まず、図１に示すロッド２を孔部Ｈの深い位置に挿入する。このとき、洗浄位置は、突起部７が設けられている位置よりもわずかに高い位置となる。次に、洗浄液タンク５における流体ポンプＰを駆動して、配管６を介して洗浄液タンク５からロッド２に洗浄液を導入する。ロッド２に導入された洗浄液は、図３（ａ）に示すように、ロッド２の下方位置における洗浄液排出口４から排出され、排出された洗浄液は孔部Ｈに対して供給される。このように、孔部Ｈに洗浄液を供給することにより、まず孔部Ｈに洗浄液を満たす。孔部Ｈに洗浄液を満たすことにより、洗浄液は、孔壁Ｗに生じた亀裂Ｃの間にも流入する。
【００１７】
続いて、ロッド２の洗浄液排出口４からさらに洗浄液を排出すると、洗浄液は、孔部Ｈ内で上方に移動する。洗浄液は、幅広流路８Ａを流通して上方に移動するが、やがて突起部７と孔壁Ｗとの間に形成された幅狭流路８Ｂに差し掛かる。幅狭流路８Ｂは、他の幅広流路８Ａよりもその流路の断面積が非常に狭くなっている。このため、幅狭流路８Ｂを流れる洗浄液では、局所的かつ劇的に流速が大きくなり、その結果として負圧が生じる。この負圧により、幅狭流路８Ｂには吸引作用が生じる。さらに、幅狭流路８Ｂを流通する洗浄液の流速が蒸気圧以下になるように、流体ポンプＰの圧力を高く設定することにより、幅狭流路８Ｂにおいてキャビテーションを発生させることができる。このキャビテーションによってさらに高い洗浄効果を得ることができる。したがって、図３（ａ）に示すように、幅狭流路８Ｂによって生じている負圧およびキャビテーションにより、幅狭流路８Ｂの近傍に位置する亀裂Ｃの内部に滞留している異物等Ｔが亀裂Ｃから排出され、孔部Ｈの内部に流出してくる。このとき、洗浄液は、孔壁Ｗに沿って流れているので、同時に孔壁Ｗの表面に付着した異物等Ｔを除去することもできる。亀裂Ｃから排出された異物等Ｔや、孔壁Ｗに付着していた異物等Ｔは、洗浄液内に滞留するが、その後は、洗浄液の水圧によって上方に搬送され、図示しない吸引ポンプなどで吸引され除去される。
【００１８】
こうして、亀裂Ｃ内に滞留する異物等Ｔを除去することにより、孔部Ｈの下方位置にある孔壁Ｗにおける異物等Ｔを除去することができる。
【００１９】
続いて、洗浄液の供給を一度停止した後、図３（ｂ）に示すように、図示しないクレーンなどの昇降手段を用いて、ロッド２を引き上げて上方に移動させる。ロッド２が上方に移動すると、突起部７も上方に移動する。突起部７が上方に移動することにより、幅狭流路８Ｂが上方に形成され、幅狭流路８Ｂの作用によって生じる負圧が影響する範囲が上方に移動する。この状態で再びロッド２に洗浄液を導入し、孔部Ｈに洗浄液を供給すると、今度は、上方位置における幅狭流路８Ｂの近傍に位置する亀裂Ｃ内に滞留している異物等Ｔが亀裂Ｃから排出され、孔部Ｈの内部に流出してくる。こうして上方位置における亀裂Ｃ内の異物等Ｔを除去することができる。
【００２０】
以後、順次ロッド２を引き上げることにより、突起部７を上方に移動させ、幅狭流路８Ｂが形成される位置を順次上方に移動させる。そして、ロッド２を介して孔部Ｈに洗浄液を供給することにより、孔壁Ｗの高さ方向のいろいろな位置に形成された亀裂Ｃ内における異物等Ｔを順次除去することができる。こうして、孔壁Ｗの全体の洗浄を行うことができる。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のほか、種々の変形例とすることができる。たとえば、上記実施形態では、突起部の断面形状が、突起部７におけるロッド２との取付位置のうち、上側端部の角度と下側端部の角度は同一であるものを用いたが、図４（ａ）に示す突起部１１のように、断面楕円形状としたり、図示はしないが断面半円形状としたりすることもできる。また、図４（ｂ）に示す突起部１２のように、下面がロッド２に対して直交する直角三角形状の断面形状を有するものとすることもできる。さらには、図４（ｃ）に示す突起部１３のように、断面が長方形となるようにすることもできる。
【００２２】
また、上記実施形態における突起部は、好適な態様としてロッド２の周方向の全周にわたって連続して形成されたものとしたが、たとえばその一部が切り欠かれていたり、あるいは周方向に断続的に形成されていたりするものでもよい。さらには、突起部は、製造が容易となるようにロッド２の外周に直接設けているが、たとえばロッド２を孔部Ｈ内に配置した後、別途突起部を備える突起部材をロッド２の外周に沿って孔部Ｈ内に挿入することによって形成することもできる。また、上記実施形態では、突起部を簡易に製造するために、ロッド２を上昇させることにより、突起部も上方に移動させているが、突起部をロッド２から独立して移動できるようにして、突起部のみを上下動させる態様とすることもできる。もちろん、突起部をロッド２から独立して挿入する場合には、突起部はロッドから独立して移動できるようにすればよい。
【００２３】
さらに、上記の実施形態では、ロッド２を孔部Ｈの深い位置に挿入し、順次引き上げることによって孔壁Ｗの全域を洗浄するようにしているが、まずロッド２を孔部Ｈの浅い位置に挿入し、順次下降させることによって孔壁Ｗの全域を洗浄する態様とすることもできる。
【００２４】
また、上記の実施形態では突起部を１箇所にのみ設けているが、たとえばロッド２の長手方向に離間した複数の突起部を設ける態様とすることもできる。さらに、上記の実施形態では孔部Ｈは下方に向けて形成されたものであるが、たとえばトンネル工事などの際に用いられる、側方や斜め下方に向けて形成された孔部についても上記の孔壁の洗浄装置を用いることができる。さらに、上記の実施形態では幅狭流路８Ｂにキャビテーションが生じる圧力で洗浄液を流すようにして洗浄効果を高めるようにしているが、キャビテーションが生じない圧力で洗浄液を供給して洗浄することもできる。
【００２５】
他方、上記の実施形態では注水部材としてロッド２を用いているが、孔部に水などの洗浄液を導入できるものであればよく、たとえば図５に示す従来のウォーターノズルを注水部材として利用することもできる。また、上記実施形態では、ロッド２を断続的に移動させながら、洗浄液による洗浄を行っていたが、洗浄時間の短縮化を図るために、洗浄液の供給を停止せず、洗浄を連続的に行う態様とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、ボーリング孔などの孔壁を洗浄し、特に、亀裂に詰まった異物を効率的に除去する孔壁の洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る孔壁の洗浄装置が設けられた孔部の側断面図である。
【図２】図１に示す孔壁の洗浄装置の要部側断面図である。
【図３】図１に示す孔壁の洗浄装置で孔壁の洗浄を行う工程を示す工程図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）とも、突起部の変形例を示す側断面図である。
【図５】従来の孔壁の洗浄装置の側断面図である。
【符号の説明】
１…洗浄装置、２…ロッド、３…洗浄液流入口、４…洗浄液排出口、５…洗浄液タンク、６…配管、７…突起部、８Ａ…幅広流路、８Ｂ…幅狭流路、１１〜１３…突起部、Ｃ…亀裂、Ｈ…孔部、Ｐ…流体ポンプ、Ｔ…異物等、Ｗ…孔壁

Claims (3)

1. 地中に形成された洗浄対象となる孔部に挿入され、前記孔部に洗浄液を供給する洗浄液排出口が形成された注水部材を備え、
   前記注水部材と前記孔部との間の流路を狭めて幅狭流路を形成する突起部が、前記注水部材の外周における全周にわたって形成されており、
   前記注水部材における前記洗浄液排出口から供給され、前記注水部材と前記孔部との間を流通する洗浄液が、前記突起部と前記孔部との間に形成された前記幅狭流路を流通する際に、前記洗浄液に負圧を発生させることを特徴とする孔壁の洗浄装置。
2. 前記突起部が、前記注水部材の外周面に形成されている請求項１に記載の孔壁の洗浄装置。
3. 前記突起部が、前記孔部に対して相対的に移動可能である請求項１または請求項２に記載の孔壁の洗浄装置。

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