JP6647813B2 - Advanced boring method - Google Patents
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Description
本発明は、先進ボーリング工法に係り、より詳しくは、ボーリングロッドを使い、ボーリング孔を曲げトンネルルートにほぼ沿ったボーリング孔軌跡を行うことで、高精度の調査結果と、有効な水抜き結果が得られる先進ボーリング工法に関する。 The present invention relates to an advanced boring method, and more specifically, by using a boring rod to bend a boring hole and perform a boring hole trajectory substantially along a tunnel route, a highly accurate survey result and an effective drainage result are obtained. It relates to the advanced boring method that can be obtained.
ボーリング（ｂｏｒｉｎｇ）とはトンネルや井戸など主に地中に円筒状の穴を掘削する作業を言う。日本語では試錐（しすい）もしくは鑿井（さくせい）とも表現され、地質調査、農業、水文学、土木工学、石油、天然ガスなど産業、学術のさまざまな分野において用いられている。
ボーリングには、大きな規模のボーリングと小さな規模のボーリングがある。
大きな規模のボーリングとしてとしては、シェールガスを求めるボーリンがあり、小さな規模のボーリングとして、下水のマンホールとマンホールを連結する比較的短い水平ボーリングなどがあり、推進工法ともいわれている。
近年、大きな規模のボーリング、小さな規模のボーリングともに、孔軌跡制御が求められているが、特にシェールガスを求めるボーリング技術は高い精度の孔軌跡制御を伴うものであり、シェールガス採掘はその技術にささえられている。
Boring refers to an operation of excavating a cylindrical hole mainly in the ground such as a tunnel or a well. In Japanese, it is also referred to as a borehole or a well, and is used in various industrial and academic fields such as geological survey, agriculture, hydrology, civil engineering, oil and natural gas.
There are two types of bowling: large and small.
As a large-scale boring, there is boring for shale gas, and as a small-scale boring, there is a relatively short horizontal boring connecting manholes to sewage, which is also called a propulsion method.
In recent years, hole trajectory control has been required for both large-scale boring and small-scale boring.In particular, boring technology for obtaining shale gas involves high-precision hole trajectory control. Supported.
ボーリングは、ボーリングロッドやケーシングに推進力、回転力、ときには、打撃力を加えて、掘り進む行為であり、いずれも、掘削には鉄パイプ（ボーリングロッドやケーシング）が用いられ、鉄パイプを繋ぎながら作業が行われる。
小さな規模の下水管埋設ボーリングである下水管は、下水管が計画より上向きになったり、下水管の中間部に上下の変形が出来ると、汚物が流れない等の障害が発生するため、高い精度の孔軌跡制御が求められる。
下水管埋設ボーリングに用いられる孔軌跡計測には、専用測量機器（トランシット等）の他、目視が多く用いられる。
専用測量機器（トランシット等）は、ボーリング鉄パイプ先端に置かれた先端目標物（見える発光物）を見て、孔軌跡を確認するものであり、目視はボーリング鉄パイプの中を肉眼で覗きボーリング先端がどこの位置にあるか確認する方法である。
これらの方法はボーリング鉄パイプ内径より曲がった場合、計測ができなくなる。
Boring is the act of digging by adding propulsion, rotational force, and sometimes striking force to a boring rod or casing. Work is performed.
Sewage pipes, which are small-scale buried sewer pipes, have high accuracy because if the sewer pipes face more upward than planned or if the middle part of the sewer pipes can be deformed up and down, obstacles such as filth not flowing will occur. Hole trajectory control is required.
For hole trajectory measurement used for burial of sewage pipes, visual observation is often used in addition to dedicated surveying equipment (such as transit).
Dedicated surveying equipment (transit, etc.) checks the hole trajectory by looking at the target object (visible luminescent material) placed at the tip of the boring iron pipe, and visually drills through the boring iron pipe with the naked eye. This is a method to check where the tip is.
When these methods are bent beyond the bore diameter of the boring iron pipe, measurement becomes impossible.
小さな規模のボーリングの１つに集・排水ボーリングがある。
これは、集水井で集めた地下水を自然排水するためのもので予定位置に高い精度が要求される。
精度低下、即ち孔曲がりの発生原因は、種々有り、地質及び地質構造など自然的要因によるもの、使用機械の種類、出力、穿孔経によるもの、機械操作、測量誤差などの人為的要因によるものなどに分けられるが、自然的要因によるものが約半数を占めている。
しかし、排水ボーリングは孔曲がりし易く、従来はこれを予定の位置に近付けるのは操作者の技量によるとされていた。
Collection and drainage boring is one of the small-scale boring.
This is for natural drainage of groundwater collected at the catchment well, and high accuracy is required at the scheduled position.
There are various causes of deterioration of accuracy, that is, the cause of hole bending, natural factors such as geology and geological structure, types of machine used, output, drilling holes, machine operation, artificial errors such as survey errors, etc. However, natural factors account for about half.
However, drainage boring is easy to bend, and it has conventionally been said that it is dependent on the skill of the operator to bring this to a predetermined position.
地すべり排水ボーリング以外に、トンネル工事においては、まだ施工されていないトンネル前方地質に対する調査、即ち、先進調査ボーリングが行われる。
通常、一回当たり１００ｍほどボーリングを行うが、この程度では孔軌跡はトンネルルートと大幅にずれることはなく、余り問題にはならないため、孔軌跡制御は行われていなかった。
しかし、１００ｍ級トンネル先進ボーリングで、孔軌跡制御を行う方が良い場合がある。
トンネル切羽から、トンネルルートに沿い、トンネル計画断面内にトンネル先進ボーリングを行うと、地下水が湧出した場合、トンネル施工が常に水をかぶり、トンネル施工が困難をきたすことになる。
そのようなことが予想される場合には、トンネル断面から外す先進ボーリングが行われる。
In addition to landslide drainage boring, in tunnel construction, a survey of the geology in front of the tunnel that has not yet been constructed, that is, advanced survey boring is performed.
Normally, boring is performed about 100 m per time. However, since the hole trajectory does not significantly deviate from the tunnel route at this level and does not cause much problem, the hole trajectory control has not been performed.
However, there is a case where it is better to perform the hole trajectory control in the advanced boring of the 100 m class tunnel.
If tunnel boring is performed from the tunnel face to the tunnel section along the tunnel route, the tunnel construction will always be covered with water if the groundwater flows out, making tunnel construction difficult.
If such is anticipated, advanced drilling will be performed to remove from the tunnel section.
本発明の目的とするところは、ボーリングロッドを使い、ボーリング孔を曲げトンネルルートにほぼ沿ったボーリング孔軌跡を行うことで、高精度の調査結果と、有効な水抜き結果を得ることにある。 An object of the present invention is to obtain a highly accurate survey result and an effective drainage result by using a boring rod and bending a boring hole to trace a boring hole locus substantially along a tunnel route.
本発明による先進ボーリング工法は、トンネル掘削方向においてトンネル断面から外れる方向にトンネル掘削方向と傾斜した角度でボーリング孔を掘り進める段階と、前記傾斜した角度で所定の距離だけ掘り進めた後、孔を掘り進める方向をトンネル掘削方向に平行な方向に変更する段階と、前記トンネル掘削方向に平行な方向に掘削を継続する段階と、を含み、単位ボーリングロッドの両端部の標識が単位ボーリングロッド外周上の同じ位置となるように単位ボーリングロッドを連結し、連結したボーリングロッドの最先端部に軌道修正ビットを取り付け、口元地上部の標識の位置を目で確認して前記孔を掘り進める変更方向に前記軌道修正ビットを合わせて掘削することを特徴とする。
The advanced boring method according to the present invention includes a step of digging a boring hole at an angle inclined with respect to the tunnel digging direction in a direction deviating from a tunnel cross section in a tunnel digging direction, and after digging a predetermined distance at the inclined angle, forming a hole at the inclined angle. Changing the direction of digging in a direction parallel to the tunnel digging direction, and continuing digging in a direction parallel to the tunnel digging direction, wherein the signs at both ends of the unit boring rod are on the outer periphery of the unit boring rod. Connect the unit boring rod so that it is at the same position, attach a trajectory correction bit to the foremost part of the connected boring rod, visually check the position of the sign on the mouth above the ground, and dig the hole in the change direction It is characterized in that excavation is performed together with the trajectory correction bit .
本発明によれば、ボーリング孔を曲げトンネルルートにほぼ沿ったボーリング孔軌跡を行うことにより、高い精度の調査結果が得られるとともに、効果的な水抜き結果が得られる。
さらに、インバートの下にボーリング孔を設置すれば、ポンプアップや集水ピットに地下水を集めることで、インバート施工が楽になる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while drilling a boring hole and performing a boring hole locus | trajectory substantially along the tunnel route, a highly accurate investigation result is obtained and an effective drainage result is obtained.
Furthermore, if a borehole is installed under the invert, pumping up and collecting groundwater in the water collection pit will make the invert construction easier.
先進ボーリングは、トンネル工事において、トンネル前方の地質の事前確認を行い、トンネル掘削工事が安全に行えるようにするのを目的とするものである。
トンネル前方に可燃性ガスの存在が想定される場合は、事前にガス抜きを行いトンネル工事の安全をはかるものである。
また、先進ボーリングを行うに当たり、トンネル切羽から、トンネルルートに沿ってトンネル計画断面内にトンネル先進ボーリングを行うと、地下水が湧出した場合、トンネル施工が常に水をかぶり、トンネル施工が困難となる。
地下水の湧出等が予想される場合には、トンネル断面から外れた所で先進ボーリングを行なう。
The purpose of advanced drilling is to confirm the geology ahead of the tunnel in tunnel construction and to make tunnel excavation work safe.
If the presence of flammable gas is assumed in front of the tunnel, the gas is vented in advance to ensure the safety of tunnel construction.
In performing advanced boring, if tunnel advanced boring is performed from the tunnel face to the section of the tunnel plan along the tunnel route, if the groundwater flows, the tunnel construction will always be covered with water, making tunnel construction difficult.
If the groundwater is expected to spring out, perform advanced drilling outside the tunnel section.
しかしこの方法では、ボーリングが進むに従って先進ボーリングがトンネル断面から次第に離れて行き、調査精度が落ち、水抜き効果が薄れる等の問題が生じる。
図１は、トンネル予定断面と先進ボーリングの関係を示したものである。
トンネル予定断面から外れた先進ボーリングでは、(2)のように進行するに従ってトンネル予定断面からの距離が(3)のように大きくなり、高精度の調査結果と、有効な水抜き結果を得ることが困難となる。
However, according to this method, as the drilling progresses, the advanced drilling gradually moves away from the tunnel cross section, which causes problems such as a decrease in inspection accuracy and a decrease in drainage effect.
FIG. 1 shows the relationship between the planned tunnel section and advanced boring.
In advanced drilling that deviates from the planned tunnel cross section, the distance from the planned tunnel cross section increases as shown in (3) as it progresses as in (2), and high-precision survey results and effective drainage results are obtained. Becomes difficult.
本発明は、(4)のようにボーリング孔を曲げトンネルルートにほぼ沿ったボーリング孔軌跡を行うことにより、高い精度の調査結果が得られるとともに、効果的な水抜き結果が得られるようにするもので、トンネル掘削方向においてトンネル断面から外れる方向にトンネル掘削方向と傾斜した角度でボーリング孔を掘り進める段階と、前記傾斜した角度で所定の距離だけ掘り進めた後、孔を掘り進める方向をトンネル掘削方向に平行な方向に変更する段階と、前記トンネル掘削方向に平行な方向に掘削を継続する段階と、 からなることを特徴とする。
そして、前記孔を掘り進める方向の変更は、連結したロッドの１端の最先端部に設けた軌道修正ビットによって行う。
The present invention makes it possible to obtain a high-precision inspection result and obtain an effective drainage result by bending a boring hole and performing a boring hole trajectory substantially along a tunnel route as in (4). In the tunnel excavation direction, a step of digging a boring hole at an angle inclined with respect to the tunnel excavation direction in a direction deviating from the tunnel cross section, and after digging a predetermined distance at the inclined angle, a direction of digging the hole is referred to as a tunnel. Changing a direction parallel to the digging direction, and continuing digging in a direction parallel to the tunnel digging direction.
The direction in which the hole is dug is changed by a trajectory correction bit provided at the tip end of one end of the connected rod.
図２に示す通り、本発明で使用するボーリングロッド１は、ボーリングロッド１の両端部２，３に連結部４が設けられ、ボーリングロッド両端部２，３の連結部４に隣接して標識５が設けられている。
そして、連結部４は、ねじ６で構成され、ねじ６は、連結のためにボーリングロッド１をねじ留めした場合、図２に示す通り、ねじ留めされたボーリングロッドの標識５の円周方向の位置が同じ位置となるようになっている。
この標識５はボーリングロッド１の円周上に設けられた円形または多角形の孔で、ボーリングロッド１両端部２，３の連結部４に隣接して設けられ、ボーリングロッド１の強度には影響しない大きさになっている。
As shown in FIG. 2, the
The connecting
The
先進ボーリングは、図３に示す通り、ボーリングロッド１をボーリングマシンに装着して行う。
１００ｍクラスの先進ボーリングは、主にロータリーパーカッション式が、１０００ｍクラスの場合は、コントロールボーリングマシンが使用される。
ロータリーパーカッション式ボーリングマシンは、ドリルヘッドが打撃部と回転部が一体となった構造となっている。ドリルヘッド内部のハンマースプールを油圧で前後に振動させて打撃力を発生させる。回転力は、ドリルヘッドに装着されたオイルモーターにより与えられ、その回転力がハンマーサブに伝えられて駆動される構造となっている。このドリルヘッドが油圧によりガイドセル上を前後に移動することで給進力が得られる。
The advanced boring is performed by mounting the
In the advanced boring of the 100 m class, a rotary percussion type is mainly used, and in the case of the 1000 m class, a control boring machine is used.
The rotary percussion boring machine has a structure in which a drill head has an integrated hitting portion and rotating portion. The hammer spool inside the drill head is vibrated back and forth hydraulically to generate a striking force. The rotational force is provided by an oil motor mounted on the drill head, and the rotational force is transmitted to the hammer sub and driven. The drill head moves back and forth on the guide cell by hydraulic pressure, whereby a feeding force is obtained.
先進ボーリングの掘削は、トンネル掘削方向においてトンネル断面から外れる方向にトンネル掘削方向と傾斜した角度でボーリング孔を掘り進める段階と、前記傾斜した角度で所定の距離だけ掘り進めた後、孔を掘り進める方向をトンネル掘削方向に平行な方向に変更する段階と、前記トンネル掘削方向に平行な方向に掘削を継続する段階とを含むもので、前記孔を掘り進める方向の変更は、連結したロッドの１端の最先端部に設けた軌道修正ビットによる。 In the excavation of advanced boring, a step of digging a boring hole at an angle inclined with respect to the tunnel excavation direction in a direction deviating from a tunnel cross section in a tunnel excavation direction, and a step of digging a predetermined distance at the inclined angle and then digging a hole Changing the direction to a direction parallel to the tunnel excavation direction, and continuing the excavation in a direction parallel to the tunnel excavation direction, wherein the change in the direction of digging the hole is one of the connected rods. It depends on the orbit correction bit provided at the tip of the end.
以下、孔を掘り進める方向の変更法について説明する。
先ず、設けた標識５が単位ボーリングロッド１を連結した場合に円周上の同じ位置になるよう揃えて連結する。
単位ボーリングロッド１の両端部２，３には、単位ボーリングロッド１を連結した場合に円周上に設けられた標識５が各単位ボーリングロッド１の円周上の同じ位置になるように単位ボーリングロッド連結用の連結部４が設けられている。
連結したボーリングロッド１の１端の最先端部に軌道修正ビットを取り付け、軌道修正方向に軌道修正ビットが配列されるように、連結したボーリングロッド１の他端で調整する。
即ち、目で確認できる口元地上部の標識５の位置をみて修正方向に孔底の修正ビットを合わせ掘削する。
通常ボーリングビットは回転しながら真っ直ぐ掘れるようにビット先端は図６に示す通り、円周上で均一に配置される。修正ビットでは、ビット先端の円周上の一部にビットを配置して円周上の一部で掘削できるようにすれば、その方向にボーリング孔が掘られる。
Hereinafter, a method of changing the direction of digging a hole will be described.
First, when the provided
Unit boring is performed on both
A trajectory correction bit is attached to the foremost end of one end of the connected
That is, the excavation is performed by adjusting the correction bit at the bottom of the hole in the correction direction while observing the position of the
Normally, the tip of the boring bit is uniformly arranged on the circumference as shown in FIG. 6 so that the boring bit can be dug straight while rotating. In the modified bit, if the bit is arranged on a part of the circumference of the tip of the bit so that it can be excavated on a part of the circumference, a boring hole is dug in that direction.
本発明の実施例では、１１５ｍｍφの管を使用した。
本実施例による先進ボーリングの削孔長さは、１００ｍであった。削孔長が長くなるに従って、大きな回転トルクと給進力が必要となり、さらにスライム排出に長時間を要することになるため長さには限界がある。
本発明によれば、ボーリングロッド１を繋いだ時、各ボーリングロッド外周上のポンチマーク即ち標識５がボーリングロッド外周上の同一位置に位置するとともに、 ボーリングロッド先端に孔軌跡修正ビットが取付けられ、標識５をボーリング口元で確認でき、修正したい方向にビットを向けることにより排水ボーリングにおいてボーリング孔軌跡修正が可能となる。
In the embodiment of the present invention, a 115 mmφ tube was used.
The drilling length of the advanced boring according to the present example was 100 m. As the drilling length becomes longer, a larger rotating torque and a feeding force are required, and furthermore, a longer time is required for slime discharge, so that the length is limited.
According to the present invention, when the
本発明によれば、図１の(4)に示す通り、ボーリング孔を曲げトンネルルートにほぼ沿ったボーリング孔軌跡とすることが可能であり、これにより高い精度の調査結果が得られるとともに、効果的な水抜き結果が得られる。
さらに、図１の(6)に示すインバートの下にボーリング孔(7)を設置すれば、ポンプアップや集水ピットに地下水を集めることで、インバート施工が楽になる。
ここで、インバートとは、上部トンネル掘削後路盤から下を掘削しトンネルを準円形構造をして強固なものにすることを言う、
According to the present invention, as shown in FIG. 1 (4), it is possible to make the boring hole a boring hole trajectory substantially along the bending tunnel route, thereby obtaining a highly accurate investigation result and improving the effect. Water draining results are obtained.
Furthermore, if a borehole (7) is installed under the invert shown in (6) of FIG. 1, pumping up and collecting groundwater in the water collection pit facilitates the invert construction.
Here, inverting refers to excavating the lower part of the roadbed after excavating the upper tunnel and making the tunnel a quasi-circular structure to make it stronger.
１ ボーリングロッド
２，３ 両端部
４ 連結部
５ 標識
６ ねじ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記傾斜した角度で所定の距離だけ掘り進めた後、孔を掘り進める方向をトンネル掘削方向に平行な方向に変更する段階と、
前記トンネル掘削方向に平行な方向に掘削を継続する段階と、を含み、
単位ボーリングロッドの両端部の標識が単位ボーリングロッド外周上の同じ位置となるように単位ボーリングロッドを連結し、連結したボーリングロッドの最先端部に軌道修正ビットを取り付け、口元地上部の標識の位置を目で確認して前記孔を掘り進める変更方向に前記軌道修正ビットを合わせて掘削することを特徴とする先進ボーリング工法。
Digging a borehole at an angle inclined to the tunnel excavation direction in a direction away from the tunnel cross section in the tunnel excavation direction,
After digging a predetermined distance at the inclined angle, changing the direction of digging the hole to a direction parallel to the tunnel digging direction,
Continuing the excavation in a direction parallel to the tunnel excavation direction ,
Connect the unit boring rods so that the signs at both ends of the unit boring rods are at the same position on the outer periphery of the unit boring rod, attach the trajectory correction bit to the foremost part of the connected boring rod, and position the sign at the mouth above the ground The drilling method is characterized in that the drilling is performed by visually confirming that the drill bit is aligned with the trajectory correction bit in a change direction in which the hole is dug .
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