JP6206895B1 - 小口径井戸の改修工法およびこれに用いる掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短尺の集水管を連設して長尺のストレーナ管を所望の傾斜角度に沿って精度良く埋設可能な小口径井戸の改修工法およびこれに用いる掘削装置を提供する。【解決手段】井戸の周面に形成される横孔が水平に対してなす第１の角の角度を決定するステップＳ１の角度決定工程と、横孔を掘削する埋設装置の位置を決定する位置決め治具を、井戸の内部に設置するステップＳ２の位置決め治具設置工程と、集水管を保持した埋設装置を、位置決め治具に固定するステップＳ３の固定工程と、埋設装置を駆動させて横孔を掘削するステップＳ４の掘削工程と、埋設装置から集水管を分離させ、この集水管を横孔に埋設するステップＳ５の埋設工程と、埋設装置を上昇させて地上に取り出すステップＳ６の取り出し工程と、ステップＳ３の固定工程乃至ステップＳ６の取り出し工程を、繰り返し行うステップＳ７の繰り返し工程を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、その内部に作業者が降下することができない小口径の井戸を改修するための改修工法およびこれに用いる掘削装置に係り、特に、井戸の周壁から複数の短尺の集水管を連設し、長尺の集水管として埋設することのできる小口径井戸の改修工法およびこれに用いる掘削装置に関する。

従来、地下水を取水する井戸においては、経年変化によって取水管に細砂が目詰まりするために、井戸の取水能力が次第に低下するという課題があった。
これを解決するため、本願出願人による「集水井の改修工法」（特許第２６１１８６２号公報）は、取水井内に穿孔機を沈水没して取水井の周壁に保持させ、この穿孔機により複数本の集水ストレーナーパイプを取水井の横放射状方向にボーリング設置し、このパイプより集水できるようにしたことを特徴とする。このような改修工法により、複数本の集水ストレーナーパイプが新たな取水口となり、取水井の取水能力を回復させることができるようになった。
しかし、集水ストレーナーパイプは、作業者が取水井の内部に降下し、掘削設置する必要があることから、その内部に作業者が降下することができない小口径の井戸に対しては、この改修工法を適用することができないという課題があった。
これに対し、小口径井戸の改修工法として、従来、その取水能力を回復させるための技術が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されている。

まず、特許文献１には「小口径鋼管製旧井戸の再生法」という名称で、小口径の井戸の再生法に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、小口径の鋼管製旧井筒の帯水層近傍に、穴あけ機を吊り下げて複数の穴をあけた後、この穴あけ機を地上に取出し、次いで、１本の短寸のストレーナ管を、地上にて水平状保持体に被せてから、該保持体と、保持体を進退可能とするネジ軸とを備えたストレーナ管挿入装置を地上より吊り下げ、保持体の前進によりストレーナ管を帯水層へ進入させた後、保持体を後退させ、ストレーナ管１本を帯水層へ残留させた後、ストレーナ管挿入装置を地上に取出し、次いで、他の穴へ同様にしてストレーナ管１本を残留させることを特徴とする。
このような特徴を有する井戸の再生法によれば、人の降りることができない小口径の井戸に、穴あけ機とストレーナ管挿入装置とを交互に吊り下げて、複数の穴毎に１本のストレーナ管を進入させることができる。このストレーナ管は、短寸であるため、小口径の井筒に好都合である。

次に、特許文献２には「小口径の放射状集水井の鑿井工法」という名称で、小口径の井筒を用いた放射状集水井の鑿井工法に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、複数の窓を有する小口径の井筒を地中に打込み、井筒内に、水平状にして複数個重積した、井筒口径より短尺のストレーナ管用短管を吊下げ、重積下端に位置する短管を窓を通してその尾端を発射装置の油圧シリンダーで押圧して帯水層へ１個ずつ押込み、これら短管を連設してストレーナ管を形成することを特徴とする。
このような特徴を有する集水井の鑿井工法によれば、複数のストレーナ管用短管を重積して吊下げ、その下端に位置する短管を１個ずつ押込むことにより、長尺のストレーナ管を形成することができるので、大口径の放射状集水井と同様に取水効率が向上する。また、短管が押込み途中で岩石等に当り、その押込みが不能となっても、その短管のみを放置して、次の窓から他の短管を押込むことができる。

特公平７−６８７１２号公報 特開平１−２１９２８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、複数の穴毎に１本のストレーナ管を進入させる。そのため、長尺のストレーナ管を埋設できないことから、井戸の取水効率はそれ程良好ではないものと考えられる。

次に、特許文献２に開示された発明においては、短管の尾部と油圧シリンダーのピストンが互いに連結されていないので、押込み不能により放置された短管を後退させることができない。そのため、短管が窓に引っ掛かった状態で放置されると、同じ深度で別の窓から新たな短管を押し込もうとするとき、放置された短管に発射装置が当たって新たな短管を押し込むことが困難な可能性がある。したがって、予定した埋設位置に、長尺のストレーナ管を埋設できないおそれがある。
さらに、複数の短管は水平に積み重ねられているため、長尺のストレーナ管の走行方向は水平方向に限定される。したがって、長尺のストレーナ管を水平に対して傾斜させて埋設したい場合には、本発明を適用することができない。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、複数の短尺の集水管を連設して長尺のストレーナ管を所望の傾斜角度に沿って埋設可能であって、しかも押し込み困難な集水管を後退させることが可能なために、予定する埋設位置に精度良く長尺のストレーナ管を埋設することのできる小口径井戸の改修工法およびこれに用いる掘削装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、小口径の井戸の周面へストレーナ管を埋設し、井戸の取水効率を向上させる小口径井戸の改修工法であって、周面に形成される横孔の長軸方向が水平に対してなす第１の角の角度を決定する角度決定工程と、横孔を掘削してストレーナ管を埋設する埋設装置の、井戸の内部における位置を決定する位置決め治具を、埋設装置が決定された第１の角の角度に沿って横孔を掘削可能に、内部に降下させて所望の深度に設置する位置決め治具設置工程と、ストレーナ管の先方部分を構成する集水管を保持した埋設装置を、位置決め治具に固定する固定工程と、埋設装置を駆動させて周面に横孔を掘削する掘削工程と、集水管を横孔へ進入させた後、埋設装置から集水管を分離させ、この集水管を横孔に埋設する埋設工程と、埋設装置を上昇させて地上に取り出す取り出し工程と、固定工程と、掘削工程と、埋設工程と、取り出し工程を、繰り返し行う繰り返し工程を備え、この繰り返し工程は、集水管に代えて、新規集水管が使用され、集水管は、先端に横孔を掘削する掘削治具が設けられ、新規集水管は、一端に掘削治具が設けられないことを特徴とする。

このような構成の発明は、集水管を保持した埋設装置を井戸の内部へ吊下げて一の横孔を掘削して集水管をこの横孔に進入させ、次いで埋設装置を一旦地上へ上昇させてこれに新規集水管を保持させ、再び井戸の内部へ降下させて一の横孔へ新規集水管を進入させ、以降、埋設装置の上昇と降下を繰り返しながら一の横孔の中において、集水管に複数の新規集水管を連設することにより、長尺のストレーナ管を埋設して井戸の取水効率を向上させる改修工法である。
なお、小口径の井戸とは、作業員がその内部に降下して集水管及び新規集水管を井戸の周面に埋設することが困難な井戸を指し、例えば、その口径が約６００ｍｍ以下のものである。また、位置決め治具は、集水管及び複数の新規集水管を同じ一の横孔に挿入するために、井戸の内部へ繰り返し降下させた埋設装置の位置の再現性を確保するために用いられる。

上記構成の発明においては、まず、角度決定工程で決定された第１の角の角度に沿って埋設装置が横孔を掘削可能に、位置決め治具を設置することにより、埋設工程において、集水管及び新規集水管が決定された第１の角の角度に沿って横孔へ進入可能となる。
次に、位置決め治具設置工程で、位置決め治具を、予定する横孔の位置よりもやや下方の、例えば井戸の周面に設置する。次に、固定工程で、集水管を保持した埋設装置を位置決め治具に固定し、予定する位置に横孔を掘削可能な姿勢で設置する。なお、集水管は、先端に掘削治具が設けられるため、掘削工程で埋設装置が横孔を掘削すると同時に、この集水管が横孔へ進入する。
そして、埋設工程において、集水管を横孔へ進入させた後、埋設装置による集水管の保持を解除してこれを分離させ、この集水管を横孔に埋設する。続いて、取り出し工程で埋設装置を上昇させて地上に取り出し、これに新規集水管を保持させる。

その後、新規集水管を保持した埋設装置を位置決め治具に固定させる固定工程と、埋設装置を駆動させて周面に横孔を掘削する掘削工程と、新規集水管を集水管が埋設された同じ横孔に、新規集水管を集水管に連設させて埋設する埋設工程と、新規集水管と埋設装置を分離させて埋設装置を地上へ取り出す取り出し工程を、繰り返し行う。この固定工程と、掘削工程と、埋設工程と、取り出し工程を繰り返す工程が繰り返し工程であって、その繰り返しの回数は特に限定されず、埋設された新規集水管の本数が予定数に到達すると、繰り返し工程は終了する。これにより、一の横孔に集水管と少なくとも１本の新規集水管が連設されて長尺のストレーナ管が埋設され、取水可能となる。
なお、横孔は、最初に集水管を進入させる際と、複数の新規集水管を進入させる毎に、少しずつ掘削される。
また、位置決め治具は、繰り返し工程終了後に、埋設装置が他の横孔を掘削可能な位置に井戸の内部で移動して設置される他、井戸の改修工事自体が終了した際は、地上へ取り出される。

次に、第２の発明は、第１の小口径井戸の改修工法に用いる掘削装置であって、埋設装置と、位置決め治具と、集水管又は新規集水管を保持した埋設装置を、位置決め治具に固定する固定部材を備えることを特徴とする。

このような構成の発明において、固定部材は、埋設装置による横孔の掘削を妨げることのないように、埋設装置に取り付けられている。よって、固定部材が位置決め治具に固定されると、埋設装置自体は移動不能となる。したがって、繰り返し工程において、埋設装置を地上に取り出して再度井戸の内部に複数回降下させることによっても、固定部材と位置決め治具の固定とその解除が繰り返されるだけなので、集水管と複数本の新規集水管は、いずれも同じ横孔に進入可能な位置に配置される。よって、これらの集水管等が直線状に連設されることになり、長尺のストレーナ管が形成される。なお、集水管又は新規集水管を保持した埋設装置とは、集水管と新規集水管を同じタイミングで保持可能な埋設装置という意味ではなく、集水管と新規集水管を異なるタイミングでそれぞれ保持可能な埋設装置という意味である。

さらに、第３の発明は、第２の発明において、固定部材は、長尺のガイド体を備え、このガイド体は、第１の係合部が形成され、位置決め治具は、ガイド体と平行して周面に懸架されるフレームと、このフレームの長手方向が水平に対してなす第２の角の角度が、横孔の長軸方向が水平に対してなす第１の角の角度と等しくなるように調節する角度調節手段を備え、フレームは、第１の係合部と係合する第２の係合部が形成されることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第２の発明の作用に加えて、埋設装置が掘削する横孔の第１の角の角度は、ガイド体の長手方向が水平に対してなす角度と等しい。また、位置決め治具は、ガイド体と平行して周面に懸架されるフレームを備えるので、フレームの第２の角の角度が第１の角の角度と等しくなるように角度調節手段を調節すると、ガイド体が水平に対し第１の角の角度をなして井戸の周面に懸架される。すなわち、埋設装置が、第１の角の角度に沿って横孔を掘削可能となる。

続いて、第４の発明は、第２又は第３の発明において、埋設装置は、第１及び第２のモータが収容されるモータヘッドと、第１のモータの第１の回動軸に取り付けられ、集水管又は新規集水管を分離可能に接続するジョイントと、第２のモータを駆動源としてモータヘッドを前進及び後退させる進退機構を備え、この進退機構は、固定部材の上面に沿って配設されるラックと、第２のモータの第２の回動軸に取り付けられ、ラックに噛合するピニオンからなることを特徴とする。

このような構成の発明においては、第２又は第３の発明の作用に加えて、ジョイントに集水管が接続されている場合に、第１及び第２のモータを駆動させて第１及び第２の回動軸をそれぞれ正方向に回動させると、集水管と接続されたジョイントが正方向に回動するとともに、モータヘッドが前進する。モータヘッドの前進に伴ってジョイントも前進するので、横孔が掘削されると同時に、集水管が横孔に進入する。なお、集水管が前進可能な最大距離は、およそ、ラックの全長からモータヘッドの前後方向の長さを差し引いた距離である。
次いで、集水管を横孔に十分進入させた後は、再び第１及び第２のモータを駆動させて、第１及び第２の回動軸をそれぞれ逆方向に回動させると、ジョイントと集水管の接続が解除され、モータヘッドとジョイントが後退する。したがって、集水管が横孔の中に残留されることとなる。このような作用は、新規集水管についても同様である。
なお、集水管又は新規集水管を分離可能に接続するジョイントとは、集水管と新規集水管を同じタイミングで分離可能に接続するジョイントという意味ではなく、集水管と新規集水管を異なるタイミングでそれぞれ分離可能に接続するジョイントという意味である。

続いて、第５の発明は、第４の発明において、集水管は、後端にジョイントと連結可能な第１の連結部材を備え、新規集水管は、一端に第１の連結部材と連結可能な第２の連結部材を備えるとともに、他端に第１の連結部材を備えることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第４の発明の作用に加えて、まず、横孔を掘削して集水管をこの中に埋設する場合、集水管の掘削治具には第１の連絡部材を介してジョイントの回動運動及びモータヘッドの前進及び後退運動が伝達される。また、集水管が横孔に埋設された後に新規集水管を同じ横孔に進入させる場合、新規集水管の第２の連結部材には他端の第１の連絡部材を介してジョイントの回動運動及びモータヘッドの前進及び後退運動が伝達される。そして、新規集水管の第２の連結部材は、集水管の第１の連結部材と連結される。

したがって、前述の回動運動及び前進及び後退運動が新規集水管を介して集水管の掘削治具に伝達される。これにより、集水管は引き続き横孔を掘削することができるので、新規集水管は集水管とともにその中へ進入する。すなわち、横孔は、集水管を進入させる際と、複数の新規集水管を進入させる毎に、少しずつ掘削される。したがって、新規集水管と集水管は互いに連結された状態で連設されて長尺のストレーナ管を形成可能である。

第１の発明によれば、角度決定工程乃至繰り返し工程によって、集水管及び少なくとも１本の新規集水管を連設し、長尺のストレーナ管を水平に沿って、又は水平に対して傾斜させて埋設することができる。これにより、作業員がその内部に降下することが困難な小口径の井戸の取水効率を回復又は向上させることができる。特に、ストレーナ管を水平に対して傾斜させて埋設することによれば、集水管及び新規集水管の目詰まりの原因となる細砂を井戸の内部へ排出容易とすることができる。
また、各工程は、位置決め治具を井戸の内部に設置した後、埋設装置を下降及び上昇させるとともに駆動させる等の簡易な手順によって、実施可能である。
さらに、埋設された新規集水管の本数が予定数に到達すると、繰り返し工程を終了させることが可能であるため、所望の長さの通りに長尺のストレーナ管を埋設することができる。

第２の発明によれば、第１の発明の効果と同様の効果を発揮することができる。特に、固定部材と位置決め治具によって、集水管と少なくとも１本の新規集水管は、いずれも同じ横孔に進入可能な位置に配置される。そのため、埋設装置を地上に取り出して再度井戸の内部に複数回降下させることによっても、精度良く長尺のストレーナ管を形成することができる。よって、集水した水がこのストレーナ管の途中で周囲に漏れ出すことが無く、この水を確実に井戸の内部に導入させることができる。

第３の発明によれば、第２の発明の効果に加えて、角度調節手段を調節することにより、横孔の第１の角の角度を容易に実現することができる。

第４の発明によれば、第２又は第３の発明の効果に加えて、第１及び第２の回動軸をそれぞれ正方向又は逆方向に回動させることにより、横孔を掘削したり、集水管及び新規集水管を横孔に進入又は埋設させたりすることができる。すなわち、第１及び第２のモータを適切に駆動させることによって、集水管に対し、複数本の新規集水管を連設させることが可能である。

第５の発明によれば、第４の発明の効果に加えて、新規集水管の第２の連結部材は集水管の第１の連結部材と連結可能である。そのため、横孔は、集水管を進入させる際と、少なくとも１本の新規集水管を進入させる毎に少しずつ掘削されることから、掘削可能な横孔の長さがラックの長さによって制限されない。よって、所望の長さのストレーナ管を埋設することが可能であって、井戸の取水効率を一層向上させることができる。

実施例１に係る掘削装置の使用状態を示す側面図である。 実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置の側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ方向矢視図及びＢ方向矢視図である。 （ａ）は、実施例１に係る掘削装置を構成する固定部材の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＣ方向矢視図である。 図４（ａ）におけるＤ方向矢視図である。 （ａ）は、実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置のジョイントと、新規集水管と、集水管の側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図である。 実施例１に係る掘削装置を用いて埋設された長尺のストレーナ管の側面図である。 実施例２に係る小口径井戸の改修工法の工程図である。

本発明の第１の実施の形態に係る掘削装置について、図１乃至図７を用いて説明する。図１は、実施例１に係る掘削装置の使用状態を示す側面図である。
図１に示すように、実施例１に係る掘削装置１は、実施例２に係る小口径井戸の改修工法に用いる掘削装置である。
掘削装置１は、井戸５０の周面５０ａに横孔５１を掘削してストレーナ管２１（図７参照）を埋設する埋設装置２と、この埋設装置２の、井戸５０の内部５２における位置を決定する位置決め治具３と、ストレーナ管２１の先方部分２１ａ（図７参照）を構成する集水管３０又は新規集水管４０（図６，７参照）を保持した埋設装置２を、位置決め治具３に固定する固定部材４を備える。

このうち、埋設装置２は、集水管３０と新規集水管４０を、異なるタイミングでそれぞれ保持可能である。なお、集水管３０は、短尺ストレーナ管３０ｃを備え、先端３０ａに横孔５１を掘削する掘削治具３１が設けられる。この掘削治具３１は、具体的には、複数のチップ状の歯先を備える円環状のビットである。なお、短尺ストレーナ管３０ｃとは、その長さがストレーナ管２１の長さよりも十分に短いという意味である。
また、固定部材４は、周面５０ａに懸架される長尺のガイド体６を備える。ガイド体６は、端部６ａ，６ｂ寄りの下面に、それぞれ第１の係合部７ａ，７ｂが形成される。この第１の係合部７ａ，７ｂは、いずれも側面視で略台形状をなして下方に突出する突出体である。なお、ガイド体６が周面５０ａに懸架される場合は、端部６ａ，６ｂと周面５０ａとの間にそれぞれ挟みこまれる滑り止め８ａ，８ｂが使用される。ただし、この滑り止め８ａ，８ｂは、省略されても良い。また、ガイド体６は、その長さが、図示しない伸縮手段によって伸縮可能に構成される。

次に、実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置の側面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ方向矢視図及びＢ方向矢視図である。なお、図１で示した構成要素については、図２及び図３においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図２及び図３に示すように、実施例１に係る掘削装置１を構成する埋設装置２は、第１のモータ９及び第２のモータ１０がそれぞれ収容されるモータヘッド１１ａ，１１ｂと、第１のモータ９の第１の回動軸９ａに取り付けられ、集水管３０及び新規集水管４０を分離可能に接続するジョイント１２と、第２のモータ１０を駆動源としてモータヘッド１１ａ，１１ｂを前進（Ｘ_１方向）及び後退（Ｘ_２方向）させる進退機構１３を備える。

進退機構１３は、固定部材４であるガイド体６の上面に沿って配設されるラック１４と、第２のモータ１０の第２の回動軸１０ａに取り付けられ、ラック１４に噛合するピニオン１５からなる。ガイド体６とラック１４は、モータヘッド１１ａとモータヘッド１１ｂの間に介在するハウジング５によって保持される。
この構成により、ジョイント１２は、第１の回動軸９ａを中心に回動するとともに、埋設装置２がラック１４に沿って前進可能である。したがって、横孔５１は、埋設装置２の前進方向（Ｘ_１方向）に沿って形成されることになる。

続いて、実施例１に係る掘削装置を構成する固定部材について、図４及び図５を用いて説明する。図４（ａ）は、実施例１に係る掘削装置を構成する固定部材の側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ方向矢視図である。なお、図１乃至図３で示した構成要素については、図４及び図５においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４及び図５に示すように、位置決め治具３は、ガイド体６（図１参照）と平行して周面５０ａに懸架されるフレーム１６と、このフレーム１６の長手方向が水平方向Ｈに対してなす第２の角βの角度Ｄ_βが、横孔５１（図１参照）の長軸方向が水平方向Ｈに対してなす第１の角αの角度Ｄ_αと等しくなるように調節する角度調節手段１８，１８と、角度調節手段１８，１８を介してフレーム１６と連結され、このフレーム１６を支持する細長い円筒状の支柱１９，１９を備える。

図４（ｂ）に示すように、フレーム１６は、平面視で長方形状をなすように組み合わされてなる枠体１６ａ〜１６ｄと、長尺の枠体１６ａ，１６ｂに一端が固着される斜材１６ｅ，１６ｆからなる。斜材１６ｅ，１６ｆの長手方向は、側面視でフレーム１６の長手方向と平行する（図４（ａ）参照）。枠体１６ａ，１６ｂの一端には、滑り止め８ｂと同様の滑り止め１６ｇ，１６ｈがそれぞれ設けられる。
また、長尺の枠体１６ａ，１６ｂは、それぞれの長さが図示しない伸縮部材によって、伸縮可能に構成される。さらに、短尺の枠体１６ｃ，１６ｄには、それぞれ第１の係合部７ａ，７ｂと係合する凹状の第２の係合部１７ａ，１７ｂが形成される。なお、短尺の枠体１６ｃ，１６ｄは、長尺の枠体１６ａ，１６ｂに対してそれぞれ着脱自在である。また、第２の係合部１７ｂは、長尺の枠体１６ａ，１６ｂに沿ってスライド可能に構成されるため、第２の係合部１７ａ，１７ｂに対する第１の係合部７ａ，７ｂの係合が容易である。

また、角度調節手段１８は、斜材１６ｅ，１６ｆの一端と、支柱１９，１９の上端をそれぞれ連結するヒンジ１８ａ，１８ｂと、斜材１６ｅ，１６ｆの他端にそれぞれ設けられるヒンジ１８ｃ，１８ｄと、このヒンジ１８ｃ，１８ｄに取り付けられ、周面５０ａに圧接される湾曲面２０ａをそれぞれ有する板状体２０，２０からなる。
ヒンジ１８ａ，１８ｂは、それぞれ留めネジＮ_１が設けられ、この留めネジＮ_１を中心として支柱１９，１９の長手方向に対して斜材１６ｅ，１６ｆの長手方向がなす第３の角γの角度Ｄ_γが調節される。角度Ｄ_γを予定の大きさにした後、留めネジＮ_１を締め付けて支柱１９，１９に対する斜材１６ｅ，１６ｆの配置を固定する。より詳細には、支柱１９，１９は鉛直方向Ｖに沿って設置されるため、角度Ｄ_γは、９０度から斜材１６ｅ，１６ｆの長手方向が水平に対してなす第４の角δの角度Ｄ_δを差し引いた値である。

なお、斜材１６ｅ，１６ｆの長手方向は、側面視でフレーム１６の長手方向と平行することから、角度Ｄ_δは、フレーム１６の長手方向が水平方向Ｈに対してなす第２の角βの角度Ｄ_βと等しいことになる。また、フレーム１６は、ガイド体６と平行し、ラック１４はガイド体６の上面に沿って配設されるため、埋設装置２が前進及び後退する方向の水平方向Ｈに対する角度、すなわち横孔５１の長軸方向が水平方向Ｈに対してなす第１の角αの角度Ｄ_αは、角度Ｄ_βと等しいことになる。
また、ヒンジ１８ｃ，１８ｄも、それぞれ留めネジＮ_２が設けられ、この留めネジＮ_２を中心として斜材１６ｅ，１６ｆに対する湾曲面２０ａ，２０ａの振り角度が調節される。湾曲面２０ａ，２０ａ全体が周面５０ａに圧接するように、振り角度を調整した後、留めネジＮ_２を締め付けて湾曲面２０ａ，２０ａの斜材１６ｅ，１６ｆに対する角度を固定する。

さらに、支柱１９は、その上端を含む上部柱１９ａと、井戸底部に配置される下端を含む下部柱１９ｂと、上部柱１９ａと上部柱１９ａを接続する接続部１９ｃからなる。そして、上部柱１９ａと下部柱１９ｂは、ネジ部１９ｄを介して入れ子式に連結されることによって、支柱１９の全長が伸縮可能となっている。

そして、実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置のジョイントと、このジョイントに連結される集水管及び新規集水管について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、実施例１に係る掘削装置を構成する埋設装置のジョイントと、新規集水管と、集水管の側面図であり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、それぞれ図６（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図である。なお、図１乃至図５で示した構成要素については、図６においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６（ａ）に示すように、集水管３０は、後端３０ｂにジョイント１２と連結可能な第１の連結部材３２を備える。
また、新規集水管４０は、一端４０ａに掘削治具３１の代わりに、第１の連結部材３２と連結可能な第２の連結部材４１を備えるとともに、他端４０ｂに第１の連結部材３２を備える。

具体的には、第１の連結部材３２は、円環部材３２ａと、円環部材３２ａの表面に設けられ、外方へ向かって突出する突出ピン３２ｂを備える。また、ジョイント１２は、第１の回動軸９ａ(図２，３参照)が延設されるロッド９ｂに、その底部が固定される円筒状の側壁を有する箱状部材である。ジョイント１２の内径の大きさは円環部材３２ａの外径の大きさと同等であって、ジョイント１２の内周面には、突出ピン３２ｂを案内可能な溝３３が刻まれている。この溝３３は、ジョイント１２の開口端から底部の順に、３本の溝３３ａ〜３３ｃが平面視で略階段状に配列されてなる。
また、第２の連結部材４１は、集水した水を通過させるための貫通孔４１ａがジョイント１２の底面に穿通された構成である。すなわち、第２の連結部材４１の内径の大きさは円環部材３２ａの外径の大きさと同等であって、第２の連結部材４１の内周面には、突出ピン３２ｂを案内可能な溝３３が刻まれている。新規集水管４０のこれ以外の構成は、集水管３０の構成と同様である。

したがって、地上にてジョイント１２と第１の連結部材３２を連結させるには、図６（ｂ）に示すように、作業員が突出ピン３２ｂをまず溝３３ａに沿って押し込む。その後集水管３０全体をその長軸を中心としてＲ方向に回動させて、突出ピン３２ｂを溝３３ｂに沿って移動させる。
さらに、図６（ｃ）に示すように、作業員が集水管３０全体をジョイント１２に近づける方向へわずかに移動させて突出ピン３２ｂを溝３３ｃに嵌入させる。これにより、集水管３０はジョイント１２と連結される。すなわち、集水管３０は埋設装置２によって保持された状態となる。
したがって、この状態で井戸５０の内部５２に埋設装置２を降下させた場合に、ジョイント１２を正方向（Ｆ方向）に回動させ、かつ埋設装置２を前進させると、ジョイント１２の回動運動等が集水管３０の掘削治具３１に伝達される。その結果、この掘削治具３１によって、横孔５１が掘削される。

次に、横孔５１の掘削を終えた場合においては、集水管３０は横孔５１との摩擦により容易に回動しないため、ジョイント１２をそれぞれわずかに後退、逆方向（Ｒ方向）に回動後、再度後退させると、突出ピン３２ｂが溝３３ｃ〜溝３３ａの順で溝３３から抜き出される。その結果、集水管３０がジョイント１２から分離され、横孔５１に埋設される。
一方、岩盤等により、掘削治具３１が横孔５１を掘削困難な場合は、ジョイント１２を、掘削治具３１が横孔５１の先端から離れるまで逆方向（Ｒ方向）に回動する。このとき、突出ピン３２ｂは溝３３ｃに嵌入されたままであるから、ジョイント１２を後退させるに伴い、集水管３０も横孔５１から引き出される。
上記のような作用は、新規集水管４０の他端４０ｂに第１の連結部材３２を備えることから、新規集水管４０においても、同様である。

次に、横孔に埋設された長尺のストレーナ管について、図７を用いて説明する。図７は、実施例１に係る掘削装置を用いて埋設された長尺のストレーナ管の側面図である。なお、図１乃至図６で示した構成要素については、図７においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図７に示すように、長尺のストレーナ管２１は、第２の連結部材４０が第１の連結部材３２に連結された状態となって、１本の集水管３０と２本の新規集水管４０が連設されて形成される。このようなストレーナ管２１は、後述する実施例２に係る小口径井戸の改修工法６０によって、横孔５１に埋設される。

このストレーナ管２１は、その先方部分２１ａが後方部分２１ｂよりも鉛直方向Ｖに上昇する姿勢で埋設されている。これは、図４を用いて説明したように、角度調節手段１８において、支柱１９，１９の長手方向に対して斜材１６ｅ，１６ｆの長手方向がなす第３の角γの角度Ｄ_γを調節することにより、実現される。同様に、ストレーナ管２１は、水平方向Ｈに沿って埋設される他、先方部分２１ａが後方部分２１ｂよりも鉛直方向Ｖに下降する姿勢で埋設されても良い。
なお、実際には、ストレーナ管２１の内部へ集水された水が漏れ出すことを防止するため、集水管３０と新規集水管４０の境界、及び新規集水管４０と新規集水管４０の境界にパッキンが設けられるが、本願においては、このパッキンの表示を省略する。

このような構成の新規集水管４０においては、集水管３０が横孔５１に埋設された後に、地上で第１の連結部材３２とジョイント１２を介して埋設装置２に新たに１本目の新規集水管４０が保持される。そして、第１のモータ９及び第２のモータ１０を駆動することにより、埋設された集水管３０の第１の連結部材３２の突出ピン３２ｂに、１本目の新規集水管４０の第２の連結部材４１の溝３３ａ〜３３ｃが順に嵌め込まれて、集水管３０と新規集水管４０が連結される。そのため、ジョイント１２の回動運動及びモータヘッド１１ａ，１１ｂの前進及び後退運動が１本目の新規集水管４０を介して集水管３０に伝達され、集水管３０の掘削治具３１が横孔５１を堀り進めると同時に、集水管３０と１本目の新規集水管４０が横孔５１に進入する。
その後、１本目の新規集水管４０の第１の連結部材３２は、図６（ｂ）及び図６（ｃ）を用いて説明したように、ジョイント１２から分離される。

続いて、地上で同様に埋設装置２に保持された２本目の新規集水管４０についても、埋設された１本目の新規集水管４０の第１の連結部材３２の突出ピン３２ｂに、２本目の新規集水管４０の第２の連結部材４１の溝３３ａ〜３３ｃが順に嵌め込まれて、１本目の新規集水管４０と２本目の新規集水管４０が連結される。そのため、ジョイント１２の回動運動等が１本目及び２本目の新規集水管４０を介して集水管３０に伝達され、集水管３０の掘削治具３１が横孔５１を堀り進めると同時に、集水管３０と１本目及び２本目の新規集水管４０が、図７に示すように、横孔５１に進入する。

図７に示すように、長尺のストレーナ管２１は、１本の集水管３０と２本の新規集水管４０が連設されて形成される。
このストレーナ管２１は、その先方部分２１ａが後方部分２１ｂよりも鉛直上方Ｖに上昇する姿勢で埋設されている。したがって、ストレーナ管２１が集水した水が容易に内部５２へ導入されるとともに、ストレーナ管２１の内部に侵入して目詰まりの原因となる細砂が容易に排出される。また、横孔５１を掘削することによってストレーナ管２１の外部に発生する砂や泥も、傾斜した横孔５１に沿って容易に排出される。
なお、このような姿勢にストレーナ管２１を設置することは、従来、困難であるという課題があった。しかし、掘削装置１によれば、角度調節手段１８を有する位置決め治具３を備えることで、この課題を十分に解決することができた。

以上、説明したように、掘削装置１によれば、角度調節手段１８において、第３の角γの角度Ｄ_γを調節することにより、短尺の集水管３０及び新規集水管４０を連設して長尺のストレーナ管２１を所望の傾斜角度に沿って埋設可能である。しかも、ジョイント１２の溝３３と第１の第１の連結部材３２を備えることにより、押し込み困難な集水管３０及び新規集水管４０を後退させることが可能である。したがって、予定する埋設位置に精度良く長尺のストレーナ管２１を埋設することができる。
また、集水管３０及び新規集水管４０を使用することによれば、ラック１４の長さに制限されずに、より長尺のストレーナ管２１を埋設することができる。したがって、井戸５０の取水効率を格段に向上させることが可能である。

本発明の第２の実施の形態に係る小口径井戸の改修工法について、図８を用いて説明する。図８は、実施例２に係る小口径井戸の改修工法の工程図である。なお、図１乃至図７で示した構成要素については、図８においても同一の符号を付して、その説明を省略する。また、各段落に記載の符号は、図１乃至図７で示した構成要素の符号と一致するため、その説明を省略する。
図８に示すように、第２の実施の形態に係る小口径井戸の改修工法６０は、小口径の井戸５０の周面へ長尺のストレーナ管２１を埋設し、井戸５０の取水効率を向上させる小口径井戸の改修工法である。

小口径井戸の改修工法６０は、周面５０ａに形成される横孔５１の長軸方向が水平方向Ｈに対してなす第１の角αの角度Ｄ_αを決定するステップＳ１の角度決定工程と、横孔５１を掘削してストレーナ管２１を埋設する掘削装置１の、井戸５０の内部５２における位置を決定する位置決め治具３を、埋設装置２が決定された第１の角αの角度Ｄ_αに沿って横孔５１を掘削可能に、内部５２に降下させて所望の深度に設置するステップＳ２の位置決め治具設置工程と、ストレーナ管２１の先方部分２１ａを構成する集水管３０を保持した埋設装置２を、位置決め治具３に固定するステップＳ３の固定工程と、埋設装置２を駆動させて周面５０ａに横孔５１を掘削するステップＳ４の掘削工程と、集水管３０を横孔５１へ進入させた後、埋設装置２から集水管３０を分離させ、この集水管３０を横孔５１に埋設するステップＳ５の埋設工程と、埋設装置２を上昇させて地上に取り出すステップＳ６の取り出し工程と、ステップＳ３の固定工程と、ステップＳ４の掘削工程と、ステップＳ５の埋設工程と、ステップＳ６の取り出し工程を、繰り返し行うステップＳ７の繰り返し工程を備える。
このステップＳ７の繰り返し工程は、集水管３０に代えて、新規集水管４０が使用される。以下に、それぞれの工程について、説明する。

まず、ステップＳ１の角度決定工程においては、第１の角αの角度Ｄ_αが決定されるため、これに対応する第３の角γの角度Ｄ_γが求められる。

ステップＳ２の位置決め治具設置工程においては、図１，４，５で説明したように、求められた角度Ｄ_γとなるように角度調節手段１８のヒンジ１８ａ，１８ｂを調節した後、位置決め治具３を内部５２に設置する。この設置は、まず、井戸５０の底部に長さを調節した支柱１９，１９の下端を設置し、フレーム１６の枠体１６ａ，１６ｂを周面５０ａに懸架する。

ステップＳ３の固定工程においては、設置した位置決め治具３の第２の係合部１７ａ，１７ｂに、ガイド体６の第１の係合部７ａ，７ｂを係合させる。これにより、埋設装置２を一旦上昇させた後、再度下降させても、埋設装置２は内部５２において同じ位置に配置される。

ステップＳ４の掘削工程においては、第１のモータ９と、第２のモータ１０を駆動させることにより、ジョイント１２が正方向（Ｆ方向）に回動するとともに、埋設装置２がラック１４に沿って前進する。これにより、集水管３０の掘削治具３１によって、横孔５１が掘削され、この中に集水管３０が進入する。

ステップＳ５の埋設工程においては、図６を用いて説明したように、ジョイント１２の溝３３から突出ピン３２ｂを抜き出すことにより、集水管３０がジョイント１２から分離され、横孔５１の中に埋設される。

ステップＳ６の取り出し工程においては、埋設装置２を吊り上げて地上に取り出し、図６を用いて説明したように、ジョイント１２に新規集水管４０を保持させる。

ステップＳ７の繰り返し工程においては、新規集水管４０を保持した埋設装置２を井戸５０の内部５２に降下させ、位置決め治具３に固定する（ステップＳ３の固定工程）。そして、ステップＳ４の掘削工程と、ステップＳ５の埋設工程と、ステップＳ６の取り出し工程を実行する。このようなステップＳ７の繰り返し工程を、所望の回数繰り返すことにより、新規集水管４２を埋設しようとする毎に、横孔５１が掘削される。その結果、長尺のストレーナ管２１が、その長手方向が水平方向Ｈに対して第１の角αの角度Ｄ_αをなして埋設される（図７参照）。その後、新たな横孔５１にストレーナ管２１を埋設する場合は、ステップＳ２の位置決め治具設置工程に戻り、位置決め治具３を井戸５０の内部５２の新たな位置に設置し、以降各工程を繰り返す。そうした後、予定した本数のストレーナ管２１を埋設すると、小口径井戸の改修工法６０は、終了する。

以上、説明したように、小口径井戸の改修工法６０によれば、作業員がその内部に降下することが困難な小口径の井戸５０に、長尺のストレーナ管２１を埋設することができる。これにより、井戸５０の取水効率を回復又は向上させることができる。
また、ステップＳ２の位置決め治具設置工程において位置決め治具３を設置したことにより、ステップＳ７の取り出し工程を繰り返すことによっても、新規集水管４０を最初に掘削が完了した横孔５１へ、正確に進入させることができる。
さらに、集水管３０と新規集水管４０を埋設しようとする毎に、横孔５１が掘削されるため、ラック１４の長さに制限されることなく長尺のストレーナ管２１を埋設することができる。
また、ジョイント１２と突出ピン３２によって、進入困難な集水管３０及び新規集水管４０を後退させることができるので、精度良くストレーナ管２１を形成可能であるとともに、集水管３０や新規集水管４０が無駄にならない。

以上、説明したように、小口径井戸の改修工法６１によれば、集水管３４と新規集水管４２を埋設しようとする毎に、横孔５１が掘削されるため、ラック１４の長さに制限されることなく長尺のストレーナ管２１を埋設することができる。

なお、本発明に係る掘削装置１及び小口径井戸の改修工法６０は、本実施例に示すものに限定されない。例えば、フレーム１６に設けられる第２の係合部１７ａ，１７ｂを上方に突出する突出体とし、かつガイド体６に設けられる第１の係合部７ａ，７ｂを第２の係合部１７ａ，１７ｂが係合する凹状としても良い。また、ジョイント１２の溝３３の代わりに、切り欠きが設けられても良い。さらに、突出ピン３２ｂと溝３３の組み合わせの代わりに、切り欠きと突出ピンがそれぞれ第１の連結部材３２及びジョイント１２に形成されても良い。
このほか、土質と水理環境により、円環部材３２ａの周面に沿って突出ピン３２ｂが複数個設けられ、これに対応して溝３３がジョイント１２や第２の連結部材４１の内周面に複数個所に設けられても良い。

本発明は、作業者が降下することができない小口径の井戸を改修するための改修工法およびこれに用いる掘削装置として利用可能である。

１…掘削装置 ２…埋設装置 ３…位置決め治具 ４…固定部材 ５…ハウジング ６…ガイド体 ６ａ，６ｂ…端部 ７ａ，７ｂ…第１の係合部 ８ａ，８ｂ…滑り止め ９…第１のモータ ９ａ…第１の回動軸 ９ｂ…ロッド １０…第２のモータ １０ａ…第２の回動軸 １１ａ，１１ｂ…モータヘッド １２…ジョイント １３…進退機構 １４…ラック １５…ピニオン １６…フレーム １６ａ〜１６ｄ…枠体 １６ｅ，１６ｆ…斜材 １６ｇ，１６ｈ…滑り止め １７ａ，１７ｂ…第２の係合部 １８…角度調節手段 １８ａ〜１８ｄ…ヒンジ １９…支柱 １９ａ…上部柱 １９ｂ…下部柱 １９ｃ…接続部 １９ｄ…ネジ部 ２０…板状体 ２０ａ…湾曲面 ２１…ストレーナ管 ２１ａ…先方部分 ２１ｂ…後方部分 ３０…集水管 ３０ａ…先端 ３０ｂ…後端 ３０ｃ…短尺ストレーナ管 ３１…掘削治具 ３２…第１の連結部材 ３２ａ…円環部材 ３２ｂ…突出ピン ３３，３３ａ〜３３ｃ…溝 ４０…新規集水管 ４０ａ…一端 ４０ｂ…他端 ４１…第２の連結部材 ４１ａ…貫通孔 ５０…井戸 ５０ａ…周面 ５１…横孔 ５２…内部 ６０…小口径井戸の改修工法 Ｎ_１，Ｎ_２…留めネジ

Claims (5)

1. 小口径の井戸の周面へストレーナ管を埋設し、前記井戸の取水効率を向上させる小口径井戸の改修工法であって、
   前記周面に形成される横孔の長軸方向が水平に対してなす第１の角の角度を決定する角度決定工程と、
   前記横孔を掘削して前記ストレーナ管を埋設する埋設装置の、前記井戸の内部における位置を決定する位置決め治具を、前記埋設装置が決定された前記第１の角の前記角度に沿って前記横孔を掘削可能に、前記内部に降下させて所望の深度に設置する位置決め治具設置工程と、
   前記ストレーナ管の先方部分を構成する集水管を保持した前記埋設装置を、前記位置決め治具に固定する固定工程と、
   前記埋設装置を駆動させて前記周面に前記横孔を掘削する掘削工程と、
   前記集水管を前記横孔へ進入させた後、前記埋設装置から前記集水管を分離させ、この集水管を前記横孔に埋設する埋設工程と、
   前記埋設装置を上昇させて地上に取り出す取り出し工程と、
   前記固定工程と、前記掘削工程と、前記埋設工程と、前記取り出し工程を、繰り返し行う繰り返し工程を備え、
   この繰り返し工程は、前記集水管に代えて、新規集水管が使用され、
   前記集水管は、先端に前記横孔を掘削する掘削治具が設けられ、
   前記新規集水管は、一端に前記掘削治具が設けられないことを特徴とする小口径井戸の改修工法。
2. 請求項１に記載の小口径井戸の改修工法に用いる掘削装置であって、
   前記埋設装置と、前記位置決め治具と、前記集水管又は前記新規集水管を保持した前記埋設装置を、前記位置決め治具に固定する固定部材を備えることを特徴とする掘削装置。
3. 前記固定部材は、長尺のガイド体を備え、
   このガイド体は、第１の係合部が形成され、
   前記位置決め治具は、前記ガイド体と平行して前記周面に懸架されるフレームと、このフレームの長手方向が水平に対してなす第２の角の角度が、前記横孔の長軸方向が水平に対してなす前記第１の角の前記角度と等しくなるように調節する角度調節手段を備え、
   前記フレームは、前記第１の係合部と係合する第２の係合部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の掘削装置。
4. 前記埋設装置は、第１及び第２のモータが収容されるモータヘッドと、前記第１のモータの第１の回動軸に取り付けられ、前記集水管又は前記新規集水管を分離可能に接続するジョイントと、前記第２のモータを駆動源として前記モータヘッドを前進及び後退させる進退機構を備え、
   この進退機構は、前記固定部材の上面に沿って配設されるラックと、前記第２のモータの第２の回動軸に取り付けられ、前記ラックに噛合するピニオンからなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の掘削装置。
5. 前記集水管は、後端に前記ジョイントと連結可能な第１の連結部材を備え、
   前記新規集水管は、前記一端に前記第１の連結部材と連結可能な第２の連結部材を備えるとともに、他端に前記第１の連結部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の掘削装置。

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