JP5666823B2 - 曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置 - Google Patents

Description

本発明は、曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置に関するものであり、例えば、地上から建造物の下方に向かって斜めに削孔を行い、建造物の下方に薬液注入作業孔を形成する際に使用される工法及び装置に関するものである。

地震による液状化現象を防止するため、地上から建造物の下方に向かって斜めに削孔を行い、建造物の下方に薬液注入作業孔を形成するための工法として、曲がりボーリング工法が知られている。この曲がりボーリング工法では、削孔管による削孔軌跡を把握するために、削孔管内へジャイロスコープを挿入するのが一般的である。例えば、削孔管による削孔軌跡を把握するための方法として、削孔管内の先端部付近までジャイロスコープを挿入した後、ジャイロスコープからの信号を記録しながら、削孔管からジャイロスコープを引き抜いて、削孔軌跡を計測する方法が開示されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された技術は、ジャイロスコープの先端に、ジャイロスコープに対して回転自在に構成された捻れ検知装置の雄型あるいは雌型を設けると共に、削孔ロッドの先端部に、削孔方向決定部材に対して固定されている捻れ検知装置の雌型あるいは雄型を設ける。そして、ジャイロスコープ先端の雄型あるいは雌型を回転させて削孔ロッド先端部の雌型あるいは雄型と係合させ、その際に雄型あるいは雌型が回転した角度を検出する工程と、捻れ検知装置の雄型と雌型とが係合した地点から地上側の収納位置までジャイロスコープを引き込む工程と、その際にジャイロスコープからの信号を記録して削孔軌跡を計測する工程とを含んでいる。

特許第３７６３３９９号公報

ところで、曲がりボーリング工法において削孔精度を高めるためには、３ｍ程度（削孔管１本分）の削孔を行う毎に、削孔管内にジャイロスコープを送り込んだ後、引き抜きながら削孔軌跡を検出しなければならない。従来の曲がりボーリング工法では、ジャイロスコープの信号ケーブルが大型のリールに巻かれており、このリールを回転させることにより、信号ケーブルの先端に接続されたジャイロスコープを削孔管内へ送り込んだり、削孔管内から引き抜いたりしていた。このような作業には多大な時間を要するため、施工時間が長引くという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、施工時間に影響を与えるジャイロスコープを用いた削孔軌跡の計測時間を短縮することにより、全体の工期を短縮して工事費用を低減することが可能な曲がりボーリング工法及びこれに使用する削孔装置を提供することを目的とする。

本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置は、削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う工法及び装置であって、先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、削孔管及び先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、削孔管及び先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、先端ビットのテーパー部に作用する土圧により曲線推進し、削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測するようになっている。

そして、削孔管内へジャイロスコープを挿入する工程で、削孔管内へ圧縮空気を送出してジャイロスコープを削孔管の先端部へ向かって圧送するとともに、削孔管内へ送出した圧縮空気を削孔管と掘削孔との隙間を通して地表へ戻し、大気中へ放散することを特徴とするものである。このような曲がりボーリング工法に用いる削孔装置は、削孔管内へ圧縮空気を送出する圧縮空気送出機を備えている。

このような構成からなる曲がりボーリング工法及び削孔装置では、削孔軌跡を測定する際に、削孔管の基端側から削孔管内にジャイロスコープを挿入した後、削孔管の基端部において信号ケーブルの周囲にシール材を取り付けて、削孔管の基端部を密閉する。そして、圧縮空気送出機を用いて削孔管内へ圧縮空気を送出することにより、ジャイロスコープを削孔管の先端部へ向かって圧送する。また、ウインチでジャイロスコープに接続された信号ケーブルを巻き取ることにより、削孔管内からジャイロスコープを引き抜く。なお、圧縮空気送出機としては、例えばコンプレッサーを使用する。この際、削孔管内へ送出した圧縮空気は、削孔管と掘削孔との隙間を通って地表へ戻り、大気中へ放散される。

本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置では、圧縮空気の圧送力により、削孔管内へジャイロスコープを挿入している。したがって、従来の技術のように、ジャイロスコープに接続された信号ケーブルを繰り出すことにより、削孔管内へジャイロスコープを挿入する場合と比較して、ジャイロスコープを速やかに削孔管の先端部まで到達させることができる。このため、施工時間に影響を与えるジャイロスコープを用いた削孔軌跡の計測時間を短縮することができるので、全体の工期が短縮され、工事費用を低減することが可能となる。さらに、地盤中に注入された空気は削孔管と掘削孔との隙間を通って地表へ戻り大気中へ放散される。このため、圧縮空気の使用により廃棄物の排出量が増加することはない。

本発明の実施形態に係る削孔装置及び付属装置の全体構成を示す概略図。 先端ビットの断面図。 ジャイロスコープを挿入した状態の先端ビットの断面図。

以下、図面を参照して、本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置の実施形態を説明する。図１〜図３は曲がりボーリング工法に用いる削孔装置を説明するもので、図１は削孔装置及び付属装置の全体構成を示す概略図、図２は先端ビットの断面図、図３はジャイロスコープを挿入した状態の先端ビットの断面図である。

＜削孔装置＞
本発明で使用する削孔装置１０としては、従来から公知の水平削孔装置を利用することができる。この削孔装置１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１上に載置され、削孔管２０を接続及び切断するための接続切断装置１２と、削孔管２０の挿入角度を調整するための角度調整装置１３と、削孔管２０を推進するための推進駆動装置１４と、を備えている。また、削孔装置１０の後方には、ジャイロスコープ３０に接続された信号ケーブル３１を巻き取るためのウインチ１５が配置されている。

本発明で使用するジャイロスコープ３０の信号ケーブル３１は、ジャイロスコープ３０からの信号を受信するためと、ジャイロスコープ３０を削孔管２０内から引き抜くために使用される。これに対して、従来の曲がりボーリング工法における信号ケーブルは、これらの機能だけではなく、ジャイロスコープ３０を削孔管２０内へ送り込むためにも使用される。したがって、本実施形態における信号ケーブル３１は、従来の信号ケーブルと比較して細いものとなっている。このため、本実施形態のウインチ１５は、従来の曲がりボーリング工法で使用するリールと比較して小型化することができる。

＜先端ビット＞
削孔管２０の先端部には、先端ビット４０が取り付けられている。この先端ビット４０は、図２及び図３に示すように、先端部が先細状となるようなテーパー部４４を有しており、直線削孔時には、削孔管２０及び先端ビット４０を回転させながら削孔し、曲線削孔時には、削孔管２０及び先端ビット４０を回転させない状態で地盤中に圧入して、先端ビット４０のテーパー部４４に作用する土圧により曲線推進するようになっている。なお、図２及び図３中、符号４１は先端治具を示している。また、先端ビット４０の先端部には、削孔管２０を介して送出されるベントナイト泥水等の掘削補助液を噴出させるための噴出口４２と、削孔管２０の内部と噴出口４２とを連通するための送出管４３とが設けられている。

＜圧縮空気送出機＞
圧縮空気送出機５０は、高圧流体送出機として機能する装置であり、例えば公知のコンプレッサーからなる。この圧縮空気送出機５０を用いて、削孔管２０の先端部へ向かってジャイロスコープ３０を圧送するには、まず、削孔管２０の基端側から削孔管２０内にジャイロスコープ３０を挿入した後、削孔管２０の基端部において信号ケーブル３１の周囲にシール材（図示せず）を取り付けて、削孔管２０の基端部を密閉する。そして、圧縮空気送出機５０を用いて削孔管２０内へ圧縮空気を送出すると、ジャイロスコープ３０を削孔管２０の先端部へ向かって圧送することができる。

＜高圧流体／他の実施形態＞
削孔管２０内へ送出する高圧流体は圧縮空気に限られず、圧縮空気及び高圧水の双方を併用することができる。ジャイロスコープ３０を圧送するための高圧流体として圧縮空気を利用した場合には、地盤中に注入された空気は削孔管２０と掘削孔との隙間を通って地表へ戻り大気中へ放散される。このため、圧縮空気の使用により廃棄物の排出量が増加することはない。一方、ジャイロスコープ３０を圧送するための高圧流体として高圧水を利用した場合には、地盤中に注入された水は削孔管２０と掘削孔との隙間を通って地表へ戻るため排水処理が必要となるが、高圧水は圧縮空気と比較してジャイロスコープ３０の圧送能力が高いため、この点では圧縮空気と比較して有利となる。したがって、削孔管２０の内径、屈曲度合い等、ジャイロスコープ３０の圧送に影響を与える種々の要因に応じて、圧縮空気を利用したり、圧縮空気と高圧水とを併用したりすることにより、適切な工事を行うことが可能となる。なお、削孔管２０内へ送出する圧縮空気及び高圧水の圧力は、削孔管２０の内径、屈曲度合い、ジャイロスコープ３０の大きさ及び重さ等に応じて、適宜設定すればよい。例えば、圧縮空気の圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ²程度とすることができ、高圧水の圧力は３０ｋｇｆ／ｃｍ²程度とすることができる。

＜削孔方法＞
次に、本発明の曲がりボーリング工法について説明する。
本発明の曲がりボーリング工法は、地上に設置した削孔装置１０の接続切断装置１２により削孔管２０を接続しながら、推進駆動装置１４により削孔管２０を地盤中に貫入して、先端ビット４０により削孔を行う。

そして、削孔の進行に伴って随時、削孔管２０内へジャイロスコープ３０を挿入する。この際、圧縮空気送出機５０により、削孔管２０内へ圧縮空気を送出してジャイロスコープ３０を先端ビット４０へ向かって圧送する。ジャイロスコープ３０が先端ビット４０の位置まで到達すると、回転角度計測機構（図示せず）により先端ビット４０の向きを検出する。

なお、回転角度計測機構は、どのような機構であってもよく、例えば、先端ビット４０の基端部に固定磁石部を取り付けると共に、ジャイロスコープ３０の先端部に回転磁石部を回転可能に取り付けて、回転磁石部を固定磁石部に近接させ、パルスエンコーダ等からなる回転角度計測器により回転磁石部の回転角度を検出する機構とすることができる。また、先行技術文献として挙げた特許第３７６３３９９号公報に記載された回転角度計測機構を使用することもできる。

この状態から、ウインチ１５により信号ケーブル３１を巻き取って、ジャイロスコープ３０を引き込みながら、ジャイロスコープ３０の引き込み軌跡（削孔軌跡）を計測する。ジャイロスコープ３０の信号ケーブル３１及び回転角度計測機構の信号ケーブル（図示せず）は、コンピュータ（図示せず）に接続されており、コンピュータにより先端ビット４０の向き及びジャイロスコープ３０の引き込み軌跡（削孔軌跡）を演算し、ディスプレイ装置等に表示する。

そして、計測された先端ビット４０の向きに基づいて、以降の削孔方向を予測して、ディスプレイ装置等に表示する。このようにして予測された先端ビット４０の方向が、予定の計画線と異なる場合には、削孔管２０及び先端ビット４０を回転させて先端ビット４０の向きを制御し、削孔方向を決定すればよい。この際、削孔管２０及び先端ビット４０の回転に伴い、ディスプレイ装置に表示される予定計画線も変化させる。このように、削孔の進行に伴って随時、削孔軌跡を計測しながら削孔方向を修正することにより、精度の高い削孔を行うことができる。

１０ 削孔装置
１１ 基台
１２ 接続切断装置
１３ 角度調整装置
１４ 推進駆動装置
１５ ウインチ
２０ 削孔管
３０ ジャイロスコープ
３１ 信号ケーブル
４０ 先端ビット
４１ 先端治具
４２ 噴出口
４３ 送出管
４４ テーパー部
５０ 圧縮空気送出機

Claims (2)

1. 削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う削孔方法であって、前記先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、前記先端ビットの前記テーパー部に作用する土圧により曲線推進し、前記削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測する曲がりボーリング工法において、
   前記削孔管内へ前記ジャイロスコープを挿入する工程で、前記削孔管内へ圧縮空気を送出して前記ジャイロスコープを前記削孔管の先端部へ向かって圧送するとともに、前記削孔管内へ送出した圧縮空気を前記削孔管と掘削孔との隙間を通して地表へ戻し、大気中へ放散することを特徴とする曲がりボーリング工法。
2. 削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う削孔装置であって、前記先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、前記先端ビットの前記テーパー部に作用する土圧により曲線推進し、前記削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測する曲がりボーリング工法に用いる削孔装置において、
   前記削孔管内へ圧縮空気を送出する圧縮空気送出機を備え、
   前記削孔管内へ前記ジャイロスコープを挿入する工程で、前記圧縮空気送出機により、前記削孔管内へ圧縮空気を送出して前記ジャイロスコープを前記削孔管の先端部へ向かって圧送するとともに、前記削孔管内へ送出した圧縮空気を前記削孔管と掘削孔との隙間を通して地表へ戻し、大気中へ放散することを特徴とする曲がりボーリング工法に用いる削孔装置。

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