JP6664967B2 - 地盤削孔における地下水圧計測方法及び削孔ロッド - Google Patents

Description

本発明は、地盤削孔における地下水圧計測方法及び削孔ロッドに関し、詳しくは、地盤削孔の過程で地下水圧を計測する技術に関する。

特許文献１には、湧水圧を測定する湧水圧測定部と、この湧水圧測定部と連結されるとともに湧水量を測定する湧水量測定部とからなり、パッカーによって本体パイプの外周面と孔の孔壁との隙間を塞いでから、本体パイプの流路に湧水を導き、開閉バルブによって流路を閉塞してから、この流路内の水圧を測定し、その後、鉛直に配置された鉛直パイプ内を通過する湧水の流量を測定する、湧水圧及び湧水流量の測定装置が開示されている。

特許文献２には、トンネル切羽の前方地盤の所定深さまで水平ボーリング孔を削孔し、水平ボーリング孔内に、管延長の所定位置に管内外を閉塞可能な管内パッカーと外周パッカーとからなるパッカーとパッカーの近傍に間隙水圧計とを有する水圧測定スクリーン管を挿入し、口元キャップで水平ボーリング孔の口元を閉塞するとともに、パッカーを膨張させてスクリーン管内及びスクリーン管外周とボーリング孔の孔壁との間を閉塞して、ボーリング孔内のパッカーで区画された区間内を横切る透水層から流入する地下水で満たし、各間隙水圧計位置での水圧測定を行うようにした、多点水圧測定方法が開示されている。

特開２０１０−０２４７８７号公報 特開２００２−２７６２７７号公報

例えばトンネル掘削中の地下水探査において、ボーリング削孔後に削孔ツールスを全て撤去した後に、ボーリング孔に地下水圧の測定に用いる装置を挿入して水圧を測定する場合、以下のような問題があった。
上記のような水圧測定方法では、地下水圧の測定のために、ボーリング削孔、削孔ツールス撤去、水圧測定装置の挿入、水圧測定、水圧測定装置の回収などの多くの作業工程を必要とするため、削孔長が長くなるほど作業手間、作業時間が増え、また、挿入・回収時に水圧測定装置などが破損する可能性があった。

また、地下水探査においてはケーシング無しの裸孔である必要があるため、孔荒れや孔崩れがあると、水圧測定装置をボーリング削孔内に挿入できずに水圧測定が不能になったり、或いは、孔内に挿入した水圧測定装置を回収できなくなるなどのトラブルが発生する可能性があった。
また、地下水が大量である場合、水圧測定装置をボーリング削孔内に挿入できずに水圧測定が不能になる場合がある。

更に、複数の深度で水圧測定を行う場合、削孔深度が所期の深度に到達する毎に水圧測定を行えば初期状態での地下水圧を測定できるが、所期の深度に到達する毎に、削孔ツールス撤去、水圧測定装置の挿入、水圧測定、水圧測定装置の回収などの作業工程を繰り返す必要が生じる。
一方、全長削孔後に水圧測定装置をボーリング削孔内に挿入し、圧力計測を行う所期深度まで水圧測定装置を移動させて水圧測定を行えば、水圧測定装置の挿入・回収などの一連の作業工程を繰り返す手間を省けるが、削孔後に時間が経過してから水圧を測定することになるため、初期状態（削孔深度が地下水帯に到達した時点）での地下水圧を測定できない。

そこで、本願発明は、削孔ツールス撤去、測定装置の挿入、測定、測定装置の回収などの作業工程を省略しつつ、初期状態での地下水圧を測定することが可能である、地盤削孔における地下水圧計測方法及び削孔ロッドを提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る地盤削孔における地下水圧計測方法は、その一態様として、削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドの内部に、区画された収納室を設け、
前記収納室と前記削孔ロッドの外周とを連通孔によって連通させ、前記収納室に水圧計を配置し、地盤の削孔過程で前記削孔ロッドの外周が地下水領域と連通するときに、前記水圧計により計測を行い、地下水圧の計測データを取得するようにした。
前記地盤削孔における地下水圧計測方法の好ましい態様において、前記削孔過程において削孔を停止して前記水圧計により計測を行い、地下水圧の計測データを取得するようにした。

さらに別の好ましい態様では、前記削孔ビットは、前記削孔ロッドの内部を通じて流れて外部に流れ出る高圧水を駆動源として削孔動作するものであって、前記削孔ロッドの内部に前記削孔ビット側から口元側への水の流れを阻止する逆止弁が配置されている。

一方、本発明に係る削孔ロッドは、その一態様として、削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドであって、前記削孔ビットは、前記削孔ロッドの内部を通って供給される高圧水を駆動源として削孔動作し、前記削孔ロッドは、内部に区画された収納室を有し、前記収納室は、前記削孔ロッドの外周と連通孔によって連通され、前記収納室に自記式水圧計を備えるようにした。
また、本発明に係る削孔ロッドは、その一態様として、削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドであって、前記削孔ロッドは、内部に区画された収納室を有し、前記収納室は、前記削孔ロッドの外周と連通孔によって連通され、前記収納室に水圧計を備えるようにした。
前記削孔ロッドの好ましい態様において、前記自記式水圧計又は前記水圧計は、前記収納室に複数のステーにより固定されている。
さらに別の好ましい態様では、前記自記式水圧計又は前記水圧計は、弾性支持部材によって両端が支持されて前記収納室に収納されている。
さらに別の好ましい態様では、前記削孔ロッドの内部に前記削孔ビット側から口元側への水の流れを阻止する逆止弁を備えるようにした。

本発明によると、削孔ロッドに設けた水圧計が地盤の削孔過程で地下水圧の計測を行うため、削孔途中で削孔ロッドを撤去し計測器を挿入するなどの作業工程を不要にでき、また、孔荒れや孔崩れなどによって測定不能になったり計測器が回収不能になったりすることを抑制でき、また、初期状態での地下水圧を計測することが可能になる。
更に、削孔ロッドの内部に区画された収納室を設け、前記収納室と前記削孔ロッドの外周とを連通孔によって連通させ、前記収納室に水圧計を配置するから、削孔ロッドの内部が何らかの異常によって高圧になっても、係る高圧によって水圧計が壊れることを抑制できる。
例えば、削孔ビットが、削孔ロッド内を通って供給される高圧水によって削孔動作する構成において、高圧水の排出経路のつまりなどによって削孔ロッド内の水圧が異常に高くなっても、水圧計の受圧部が係る高圧に晒されることが抑止され、水圧計を保護することができる。

本発明の実施形態における水圧式ロータリ削孔システムを構成する削孔ロッドの構造及び削孔中の水の流れを示す断面図である。 本発明の実施形態における自記式水圧計の収納室及び収納室における自記式水圧計の支持構造を示す断面図（図１のII−II断面図）である。 本発明の実施形態における水圧式ロータリ削孔システムを示す図である。 本発明の実施形態におけるトンネル掘削中の地下水探査の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態における地下水探査のための削孔工程を説明するための図である。 本発明の実施形態における水圧式ロータリ削孔システムを構成する削孔ロッドの構造及び削孔停止中の水の流れを示す断面図である。 本発明の実施形態における自記式水圧計の計測データ及び地下水圧の抽出処理を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態において自記式水圧計の収納室の別の形態を例示する断面図である。 本発明の実施形態において図８の収納ケースの支持構造を例示する断面図である。 本発明の実施形態における口元側で地下水流量を計測する構成を示す断面図である。

以下では、図面を参照して、本発明に係る地盤削孔における地下水圧計測方法及び削孔ロッドの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る削孔ロッド（ドリルロッド、ボーリングロッド、ケーシングロッド）の一態様を示す断面図であり、図２は、図１のII−II断面図である。

図１、図２に示した削孔ロッド１００は、高圧水を駆動源として削孔ビットを回転駆動して削孔する水圧式ロータリ削孔システム（ダウンホールモータによる削孔システム）を構成するツールである。
なお、高圧水を駆動源とする削孔システムは、水圧式ロータリパーカッション削孔システム（ダウンザホールハンマによる削孔システム）であってもよく、削孔ロッド１００は、高圧水を駆動源として削孔ビットを回転及び／又は打撃動作させる削孔システムに適用されるツールである。

削孔ロッド１００は、中空筒状の本体部１１０と、本体部１１０の先端に本体部１１０の軸回りに回転可能に支持される削孔ビット１２０と、本体部１１０内に配置され削孔ビット１２０を回転駆動するダウンホールモータ１３０と、本体部１１０内に配置され水圧を計測する自記式水圧計１４０と、本体部１１０内における水の逆流（削孔用高圧水の流れ方向と逆方向の流れ）を阻止する逆止弁１５０とを有して構成される。
削孔システムが、水圧式ロータリパーカッション削孔システム（ダウンザホールハンマによる削孔システム）の場合、上記のダウンホールモータ１３０は、ダウンザホールハンマに置き換えられ、ダウンザホールハンマは、削孔ビット１２０を回転及び打撃動作させる駆動力を付与する。

本体部１１０の内部には、先端側（削孔ビット１２０側）から順に、ダウンホールモータ１３０、自記式水圧計１４０、逆止弁１５０が配置される。
逆止弁１５０は、前後差圧に応じて動作し、口元側からダウンホールモータ１３０（削孔ビット１２０）に向かう水の流れを許容しダウンホールモータ１３０（削孔ビット１２０）から口元に向かう水の流れ（逆流）を阻止する。

自記式水圧計１４０は、電源（バッテリー）１４２及びフラッシュＲＯＭなどのメモリ１４３を棒状本体に内蔵し、メモリ１４３に水圧の計測結果を時系列に記録する機能を有する計測器であり、任意に変更可能な時間ピッチ毎にそのときの計測データをメモリ１４３に自動的に記録する。
自記式水圧計１４０は、メモリ１４３に記録されている計測データを読み出すためのケーブル端子（図示省略）を備え、パーソナルコンピュータなどとケーブルで接続することで、計測データの読み出しが行える。

本体部１１０内部のダウンホールモータ１３０と逆止弁１５０との間には、収納室１４５が区画形成され、この収納室１４５に自記式水圧計１４０が設置される。
収納室１４５は、箱状の壁部材１４４を、本体部１１０の内周壁に開口縁が密着するように固定することで、箱状の壁部材１４４と本体部１１０の内周壁とで囲まれる空間として形成される。削孔ビット１２０の駆動源としての高圧水は、収納室１４５の外側を通ってダウンホールモータ１３０に向けて送水される。

収納室１４５を囲む本体部１１０の周壁には、複数の連通孔１４６を貫通形成してあり、収納室１４５内の空間（自記式水圧計１４０の収納空間）と本体部１１０の外周（削孔ロッド１００の外周面と削孔された孔２９０との間隙空間）とは、連通孔１４６によって連通する。
一方、収納室１４５を囲む壁部材１４４は、収納室１４５内と本体部１１０内とを隔て、収納室１４５内と本体部１１０内との間では水が移動せず、本体部１１０内の圧力変化が収納室１４５内に直接的に伝わることがないように構成されている。
係る構成により、自記式水圧計１４０は、削孔ロッド１００の外周の水圧を受圧し、削孔ロッド１００の外周、換言すれば、削孔ロッド１００の外周と削孔された孔２９０との間隙における水圧を計測する。

自記式水圧計１４０は、収納室１４５内の中央付近に、自記式水圧計１４０の軸が本体部１１０の軸と略平行になるように複数のステー１４１によって固定される。
図２に示した支持構造の一態様では、一端が壁部材１４４又は収納室１４５を囲む本体部１１０の内周壁に固定され他端が自記式水圧計１４０に固定されるステー１４１を、自記式水圧計１４０の軸方向の前後二カ所において自記式水圧計１４０から放射状に３方に延設して、自記式水圧計１４０を収納室１４５内の中央付近に固定している。

ダウンホールモータ１３０は、螺旋状のステーター及びローターで構成されるタービン部、ローターの偏心運動を同心回転運動に変換して削孔ビット１２０に伝達する動力伝達装置などで構成される。
本体部１１０の内部を通じて口元側から削孔ビット１２０に向けて供給される高圧水は、ダウンホールモータ１３０のローターを回転させて削孔ビット１２０に回転力を付与し、その後、本体部１１０先端から外部に流出し、削孔ロッド１００の外周と削孔された孔２９０との間隙に流れ出て口元側に戻る。

図３は、上記の削孔ロッド１００を含む水圧式ロータリ削孔システム（ダウンホールモータによる削孔システム）の全体構成の一態様を示す。
削孔ロッド１００の基端側（削孔ビット１２０の反対側）には、図示省略したカップリングを介して中空筒状の延長用削孔ロッド２２０が継ぎ足され、削孔深度が深くなるにしたがって継ぎ足す延長用削孔ロッド２２０の数が増やされる。

複数連結される延長用削孔ロッド２２０のうちの最基端の延長用削孔ロッド２２０にはスイベル２３０が連結される。
スイベル２３０は、送水パイプ２７０を介してポンプ２４０の吐出口に接続されていて、ポンプ２４０は水槽２６０に貯留された水を吸い込んでスイベル２３０に向けて高圧水を供給する。

送水パイプ２７０の途中にはフィルターボックス２５０を設けてあり、ポンプ２４０から吐出された高圧水は、フィルターボックス２５０でろ過された後にスイベル２３０に供給される。
スイベル２３０に供給された高圧水は、延長用削孔ロッド２２０の内部を通って削孔ロッド１００に供給され、高圧水がダウンホールモータ１３０に流れ込むことで、ダウンホールモータ１３０のローターが高圧水の流れによって回転駆動され、ローターの回転が削孔ビット１２０に伝達されて削孔ビット１２０が回転し、削孔ビット１２０の回転により地盤を削孔する。

また、穿孔された孔２９０の口元付近には、孔崩れを防止するための筒状の口元保護管（ケーシング）３１０が嵌入され、この口元保護管３１０の内側に削孔ロッド１００、２２０が挿通され、口元保護管３１０が設けられる口元部分で２重管を形成する。
また、口元保護管３１０の内周面と延長用削孔ロッド２２０の外周面との間の環状隙間を開閉するバルブである口元プリベンターバルブ（Preventer Valve）３２０を設けてある。

上記構成の水圧式ロータリ削孔システムは、例えば、トンネル掘削中の地下水探査のための削孔に用いられる。
図４は、トンネル掘削中の地下水探査のための削孔の概念図である。
トンネル掘削中の地下水探査のための削孔としては、例えば、地盤（地山）における高圧水帯の存在・位置を把握するための超長尺削孔、トンネル掘削，水抜孔増設に伴う水圧観測モニタリングのための長尺削孔、切羽近傍の水圧観測のための短尺削孔などがある。
上記の削孔ロッド１００を含む水圧式ロータリ削孔システムは、地盤（地山）における高圧水帯の存在・位置を把握するための超長尺削孔に好適に用いることができる。

次に、削孔ロッド１００を含む水圧式ロータリ削孔システムによる、トンネル掘削中の地下水探査のための削孔の工程を、図５にしたがって説明する。
削孔を開始する前に、自記式水圧計１４０をオン状態にセットし、また、水圧の計測データをメモリ１４３に記憶させる時間間隔である時間ピッチの設定を行う（第１工程）。

次いで、自記式水圧計１４０を備えた削孔ロッド１００を含んで構成される削孔システムを削孔状態にセットし、削孔（高圧水の供給）を開始する（第２工程）。
図１に示すように、口元側から削孔ロッド１００に向けて送水される高圧水（ポンプ送水）は、延長用削孔ロッド２２０の内部を通過して削孔ロッド１００の内部に至り、逆止弁１５０を通過して削孔ロッド１００のダウンホールモータ１３０に流れて削孔ビット１２０を削孔動作させ、その後、削孔ビット１２０側から外部に流出し、削孔ロッド１００，２２０の外周面と孔２９０の壁面とで形成される横断面が環状の空間を通って口元側に戻される。

削孔を開始した後は削孔深度を監視し（第３工程）、削孔が所定深度まで進んだとき、例えば、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足しが必要な深度に達した時点で削孔（高圧水の供給、ポンプ送水）を一時的に停止し（第４工程）、継ぎ足しが必要な深度になって削孔を停止した場合には、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足し作業を行う（第５工程）。
削孔過程で高圧水の供給を停止したときに、削孔ビット１２０（切羽）が地下水帯３００に位置している場合、図６に示すように、削孔ロッド１００内に地下水が浸入して逆止弁１５０が閉じる一方、削孔ロッド１００の外周と孔２９０との間の隙間に地下水が流れ込んで口元に向けて流れる。

ここで、削孔ロッド１００の外周には、収納室１４５に連通する連通孔１４６が開口しているから、削孔ロッド１００の外周と孔２９０との間の隙間を流れる地下水の圧力と収納室１４５内の圧力とが同じになり、自記式水圧計１４０は地下水圧を計測してメモリ１４３に記憶することになる。
一方、削孔ビット１２０の駆動源である高圧水（削孔用作動流体）がポンプで送水される削孔中は、この高圧水が削孔ビット１２０側から削孔ロッド１００の外部に流出し、その後、削孔ロッド１００の外周と孔２９０との間の隙間を流れる。

このため、削孔中で、削孔ビット１２０（切羽）が地下水帯３００に位置していない場合、自記式水圧計１４０は、駆動源として供給された高圧水が口元に向けて戻るときの圧力を計測する。また、削孔中で、削孔ビット１２０（切羽）が地下水帯３００に位置している場合、自記式水圧計１４０は、駆動源として供給された高圧水と地下水とで形成される圧力を計測することになる。したがって、削孔中における自記式水圧計１４０の計測圧力値は、地下水圧を示す値にはならない。

係る削孔状態から高圧水の供給を遮断して削孔を停止すると、逆止弁１５０の上流側の圧力が下がって逆止弁１５０が閉じる。
そして、削孔を停止したときに削孔ビット１２０（切羽）が地下水帯３００に位置していると、図６に示すように、地下水は削孔ロッド１００の外周と孔２９０との間の隙間に流れ込み、削孔ロッド１００の外周と孔２９０との間の圧力は地下水で形成されることになり、削孔ロッド１００の外周と連通孔１４６で連通する収納室１４５に収納される自記式水圧計１４０の計測値は地下水圧を示すことになる。

換言すれば、削孔過程で駆動源である高圧水の供給を停止することは、自記式水圧計１４０によって地下水圧を計測できる状態に設定することになり、高圧水の供給を停止する毎（延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足しを行う毎）、つまり、異なる複数の深度毎に、自記式水圧計１４０は地下水圧を計測してメモリ１４３に記憶することになる。
このように、削孔用高圧水の供給を停止して延長用削孔ロッド２２０を継ぎ足す第４工程、第５工程では、並行して自記式水圧計１４０による地下水圧の計測が行われることになるが、自記式水圧計１４０は削孔用高圧水が供給されているか否かとは無関係に一定の時間ピッチでそのときの計測データをメモリ１４３に自動的に記憶するから、作業者は、地下水圧を測定するための作業を削孔過程で行う必要はない。

自記式水圧計１４０がメモリ１４３に記憶する計測データは時系列データであり、削孔ビット１２０による削孔（削孔用高圧水の供給）を停止した時刻及び削孔の再開時刻から、削孔中の計測データと削孔停止中の計測データとに区別できる。
そこで、後述する削孔完了後の計測データ解析のために、削孔過程において、削孔ビット１２０による削孔（削孔用高圧水の供給）を停止した時刻（削孔停止期間）及び削孔の再開時刻（削孔中期間）を記録しておく。削孔停止時刻、削孔再開時刻の記録は自動的に行われるよう構成でき、また、作業者が記録作業を行う構成とすることができる。

以上のようにして地盤削孔を行い、目標深度に達したか否かを監視し（第６工程）、目標深度に達するまでは、削孔用高圧水の供給停止、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足し、削孔用高圧水の供給再開を周期的に繰り返す。
そして、削孔が目標深度に達すると、削孔用高圧水の供給停止し（第７工程）、削孔ロッド１００及び延長用削孔ロッド２２０を含む削孔ツールスを、穿孔された孔２９０から回収する（第８工程）。

穿孔された孔２９０から削孔ロッド１００を回収すると、削孔ロッド１００の内部に配置された自記式水圧計１４０のメモリ１４３から、削孔過程で一定時間毎に計測され記憶されている水圧計測データを読み出す（第９工程）。
水圧データのメモリ１４３から読み出しは、例えば、自記式水圧計１４０とパーソナルコンピュータ４１０とをケーブル４２０で接続し、パーソナルコンピュータ４１０に計測データを転送させることで行われる。

自記式水圧計１４０とパーソナルコンピュータ４１０とをケーブル４２０で接続するための構造の一態様として、自記式水圧計１４０が内蔵される部分を本体部１１０から分離できるように、本体部１１０を、逆止弁１５０を備える第１ユニットと、自記式水圧計１４０を備える第２ユニットと、ダウンホールモータ１３０を備える第３ユニットとの少なくとも３ユニットが着脱可能に連結される構造とし、更に、自記式水圧計１４０を収納室１４５から取り出すために、壁部材１４４に開閉可能な取り出し蓋を設けるなどの構成とすることができる。

そして、削孔時には上記の各ユニットを連結して用い、削孔後に自記式水圧計１４０のメモリ１４３から計測データを取り出すときには各ユニットの間の連結を外して、自記式水圧計１４０を備える第２ユニットを分離し、壁部材１４４などに設けた取り出し蓋を開けて自記式水圧計１４０を収納室１４５から取り出し、取り出した自記式水圧計１４０にケーブル４２０を接続する。

また、本体部１１０（又は第２ユニット）に取り付けられた状態のまま自記式水圧計１４０にケーブル４２０を接続できるよう構成することができる。
例えば、収納室１４５を構成する削孔ロッド１００の周壁に開閉可能な開口部を設け、削孔時には開口部を閉塞し、自記式水圧計１４０のメモリ１４３から計測データを読み出すときに開口部を開け、収納室１４５内の自記式水圧計１４０にケーブル４２０を接続することができるよう構成することができる。

また、保護蓋付の外部コネクタを本体部１１０の周壁に外部からケーブル接続できるように固定し、外部コネクタと内部の自記式水圧計１４０のコネクタとを内部ケーブルで接続し、削孔中は保護蓋で外部コネクタを保護し、削孔後に削孔ロッド１００を回収すると、保護蓋を開けて外部コネクタにアクセスできるようにし、一端がパーソナルコンピュータ４１０に接続されるケーブルを本体部１１０の周壁に固定された外部コネクタに接続する構成とすることができる。

また、自記式水圧計１４０のメモリ１４３をメモリカードなどの着脱可能な記憶媒体とし、削孔後に削孔ロッド１００を回収したときに自記式水圧計１４０からメモリ１４３を取り外して、パーソナルコンピュータ４１０などのデータ読み取り装置にセットし、水圧計測データの読み出しを行わせることができる。
上記のようにして、削孔ロッド１００（自記式水圧計１４０）を孔２９０から回収した後に、メモリ１４３から削孔過程での時系列の計測データを読み出すと、次いで、読み出した計測データを解析して地下水圧の計測データを抽出する（第１０工程）。

自記式水圧計１４０から読み出される計測データは、削孔開始から削孔完了までの期間（削孔開始から削孔ロッド１００が回収されるまでの期間）で一定時間ピッチ毎に計測された水圧データである。
一方、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足しのために削孔用高圧水の供給と供給停止とを繰り返して削孔が行われるから、自記式水圧計１４０から読み出される計測データは、削孔用高圧水が供給されている状態（削孔中）での計測データ（送水圧データ）と、削孔用高圧水の供給が停止されている状態（削孔停止中）での計測データとが含まれる。

ここで、削孔過程において削孔用高圧水の供給を停止したタイミング（削孔停止タイミング）及び削孔用高圧水の供給を再開したタイミング（削孔再開タイミング）、つまり、削孔実施期間及び削孔一時停止期間は既知である。
したがって、自記式水圧計１４０から読み出した複数の圧力計測データの中から、削孔過程において削孔用高圧水の供給を一時的に停止していた削孔一時停止期間における圧力計測データ群を抽出することができ、更に、抽出した削孔一時停止期間での圧力計測データ群を解析することで地下水圧を求めることができる。

削孔過程において削孔用高圧水の供給を一時的に停止している期間が長くなると、そのときに切羽が位置している地下水帯以外の影響を圧力計測データが受け易くなり、係る外乱の影響を受けた圧力計測データを地下水圧の計測データに含めると、地下水圧の計測精度が低下する。
そこで、例えば、図７に示すように、削孔用高圧水の供給を一時的に停止した後の圧力計測データが安定したときの計測データを地下水圧の計測データとして抽出し、その後の圧力計測データの変化を外乱による変化と見做して地下水圧の計測データから除外することができる。
また、削孔用高圧水の供給を一時的に停止したタイミングから一定時間内の圧力計測データを地下水圧の計測データとして抽出することができる。

上記のように自記式水圧計１４０から読み出した計測データを解析して地下水圧のデータを求める工程は、自記式水圧計１４０から読み出された計測データをパーソナルコンピュータの画面に表示させる工程と、この画面表示に基づき作業者が解析を行って地下水圧のデータなどを求める工程とで構成することができる。
また、パーソナルコンピュータに送水履歴のデータ（削孔用高圧水の供給を停止したタイミング及び供給を再開したタイミングのデータ）を格納させておくことで、自記式水圧計１４０から読み出した計測データを解析して地下水圧のデータを求める処理をパーソナルコンピュータがプログラム処理し、最終的な解析結果である地下水圧データを画面に表示して作業者に提供する構成とすることができる。

上述の削孔ロッド１００を用いて地下水圧を計測する方法によると、削孔過程において地下水圧を測定しない場合と同じ作業を行うことで、同時並行で地下水圧の計測データの収集が自動的に行われるから、削孔作業と地下水圧の測定作業とを個別に行う場合に比べて作業手間を削減できるとともに作業時間を短縮することができ、しかも、削孔長が長くなっても地下水圧を測定するための手間及び時間が増えない。

更に、削孔ロッド１００の内部に自記式水圧計１４０を配置した構成では、自記式水圧計１４０が直接孔壁などに触れることがないため破損の可能性が低く、また、孔荒れ、孔崩れがあったり地下水が大量の場合でも、地下水圧を計測しかつ計測後に自記式水圧計１４０を回収することができる。
更に、削孔深度が地下水帯に到達した時点で地下水圧を計測するから、初期状態での地下水圧（湧水圧）を計測することができる。
また、削孔用高圧水の供給を一時的に停止したタイミングで（延長用削孔ロッド２２０が継ぎ足される毎に）地下水圧が測定されるので、削孔過程で複数の深度毎に初期状態での地下水圧を検出できる。

なお、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足しタイミング間の任意のタイミングで、地下水測定のために削孔用高圧水の供給（削孔）を一時的に停止し、自記式水圧計１４０が地下水圧を計測する状態にすることができる。この場合、延長用削孔ロッド２２０の継ぎ足しタイミング毎（継ぎ足しが行われる一定深度毎）に地下水圧が計測され、更に、任意の深度で地下水圧の計測を行わせることができる。
また、削孔用高圧水の供給を一時的に停止し、自記式水圧計１４０が地下水圧を計測する状態にするときに、口元プリベンターバルブ（遮水パッカー）３２０を閉じ口元保護管３１０の内周面と延長用削孔ロッド２２０の外周面との間の環状隙間を介して地下水が口元から漏れ出すことを抑制することができる。

削孔用高圧水の供給を一時的に停止するときに口元プリベンターバルブ３２０を閉じれば、削孔ロッド１００の外周面と孔壁との隙間を介して口元に向けて流れた地下水が口元から漏れ出すことが抑制され、一方で、逆止弁１５０により削孔ロッド１００内部が閉塞されるから、穿孔された孔２９０を介した地下水圧の漏れ出しが防がれ、地下水圧の計測精度を向上させることができる場合がある。

但し、孔２９０が複数の地下水帯を相互に連通させるように穿孔された場合、削孔用高圧水の供給（削孔）を一時的に停止したときに口元プリベンターバルブ３２０を開けておけば、口元に近い側の地下水帯の圧力を口元側から逃がして自記式水圧計１４０に作用することを抑制し、切羽に近い地下水帯の水圧を自記式水圧計１４０によって計測させることができる場合がある。

また、自記式水圧計１４０は、削孔ロッド１００内で削孔用高圧水の供給経路から隔てられている収納室１４５内に設置されるから、削孔ロッド１００からの削孔用高圧水の排出経路が削孔クズなどによって詰まって削孔ロッド１００内の圧力が高くなっても、係る高圧が自記式水圧計１４０（の受圧部）に加わることが抑止され、自記式水圧計１４０が高圧によって壊れることを回避できる。

なお、自記式水圧計１４０を収納する収納室１４５と削孔ロッド１００の外周とを連通させる連通孔１４６が削孔クズなどによって詰まると、地下水圧の計測精度が低下するので、連通孔１４６の詰まりを抑制するために、スポンジなどのろ過材料で連通孔１４６を塞ぐ構成とすることができる。
係る構成とすれば、連通孔１４６が削孔クズなどによって詰まることを抑止でき、以って、地下水圧を安定して高精度に計測できる。

図１に示した自記式水圧計１４０の収納室１４５は、箱状の壁部材１４４と本体部１１０の内周壁とで囲まれる空間であって、本体部１１０の中空部の中心軸から径方向外側に偏った位置に設けられるが、図８及び図９に示すような支持構造によって、本体部１１０の中空部の中心軸付近に収納室１４５を配置することができる。
図８及び図９において、金属製の筒状の収納ケース１６１が本体部１１０の中空部に設置され、この収納ケース１６１内の区画された収納室１４５に自記式水圧計１４０が収納される。

自記式水圧計１４０は、収納ケース１６１内の収納室１４５に、自記式水圧計１４０の中心軸が収納ケース１６１の軸心に略一致するように、スポンジ、ゴム、バネなどの弾性支持部材１６５によって両端が弾性的に支持されて収納される。
収納ケース１６１は、有底筒状の本体１６１ａと、本体１６１ａの一方端の開放部を閉塞する脱着可能な蓋部材１６１ｂとから構成される。自記式水圧計１４０は、本体１６１ａの底部に設けた弾性支持部材１６５と、蓋部材１６１ｂの裏側に設けた弾性支持部材１６５とで挟み込まれるようにして、収納ケース１６１内に弾性的に支持される。そして、蓋部材１６１ｂを本体１６１ａから取り外すことで、本体１６１ａの開放部から自記式水圧計１４０を外部に取り出せるよう構成されている。

収納ケース１６１は、前側（削孔ビット１２０側）と後側（口元側）との２か所で、削孔ロッド１００の内周壁と本体１６１ａの外周壁とを連結する複数のステー１６２によって削孔ロッド１００内部に支持される。
ステー１６２は、収納ケース１６１の本体１６１ａの外周壁から放射状に３方に向けて延設されて削孔ロッド１００の内周壁と本体１６１ａの外周壁との間に架設され、収納ケース１６１の軸心が本体部１１０の中空部の中心軸に略一致するように、収納ケース１６１を本体１６１ａの中空部内に支持する。

ステー１６２には、延設方向に沿って連通孔１６２ａが貫通形成され、ステー１６２が連結される削孔ロッド１００の周壁には、連通孔１６２ａに連通するように連通孔１１０ａを貫通してあり、更に、ステー１６２が連結される収納ケース１６１の周壁には、連通孔１６２ａに連通するように連通孔１６１ｃを貫通形成してある。
そして、連通孔１６１ｃ、１６２ａ、１１０ａによって、収納ケース１６１内の収納室１４５と削孔ロッド１００の外周とが連通されて、削孔ロッド１００の外周の水圧を自記式水圧計１４０が受圧するよう構成されている。

係る構成において、削孔用の高圧水が送水される削孔中は、削孔ロッド１００の内周壁と収納ケース１６１の外周壁とで挟まれる環状空間を通過して、削孔用の高圧水がダウンホールモータ１３０に供給され、削孔ビット１２０側から外部に排出された高圧水は、削孔ロッド１００の内周壁と削孔された孔２９０との間隙に流れ出て口元側に戻る。
一方、削孔用の高圧水が送水される削孔停止中であって、削孔ビット１２０（切羽）が地下水帯３００に位置している場合、地下水は削孔ロッド１００の内周壁と削孔された孔２９０との間隙に流れ込んで削孔ロッド１００の外周は地下水圧になり、係る地下水圧が連通孔１６１ｃ、１６２ａ、１１０ａを介して収納ケース１６１内の自記式水圧計１４０に受圧され、自記式水圧計１４０は地下水圧を計測することになる。

図８及び図９に示した自記式水圧計１４０の設置構造では、削孔ロッド１００の軸心付近に収納室１４５が区画形成され、この収納室１４５内と削孔ロッド１００の外周とが放射状に複数個所で連通されるため、削孔ロッド１００の外周の広範囲の圧力を自記式水圧計１４０が受圧でき、また、削孔用高圧水の流れが削孔ロッド１００内で偏ることを抑制できる。
また、本体部１１０を、逆止弁１５０を備える第１ユニットと、収納ケース１６１が設けられる第２ユニットと、ダウンホールモータ１３０を備える第３ユニットとの少なくとも３ユニットが着脱可能に連結される構造とすれば、削孔完了後にこれらのユニットを分離した後に、収納ケース１６１の着脱可能な蓋部材１６１ｂを取り外すことで、自記式水圧計１４０を容易に取り出すことができ、自記式水圧計１４０からの計測データの読み出しを簡便に行える。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
図１に示した削孔ロッド１００は、高圧水の供給によって削孔ビット１２０を回転駆動する水圧式ロータリードリルであるが、高圧水によって削孔ビットを打撃動作させる水圧式パーカッションドリルにおいても、自記式水圧計１４０及び逆止弁１５０を図１と同様に配置することで、地下水圧の計測を行わせることができる。
つまり、図１のダウンホールモータ１３０を打撃発生機構に置き換えることで、水圧式パーカッションドリルとしての削孔ロッドを構成でき、係る水圧式パーカッションドリルにおいても、水圧式ロータリードリルである削孔ロッド１００と同様に地下水圧の計測を行え、同様の効果を得ることができる。

また、図１に示す削孔ロッド１００は、高圧水の送水によって削孔ビットを削孔動作させる構成であるが、油圧によるトップハンマ式の削孔ロッドにおいても、削孔ロッドの外周の水圧を受圧するように自記式水圧計を削孔ロッド内に配置して、削孔過程で逐次水圧の計測を行わせ、削孔完了後に計測データを読み出す構成とすることができる。
また、図１に示した高圧水の送水によって削孔ビットを削孔動作させる削孔ロッド１００において、逆止弁１５０を省くことができる。更に、油圧によるトップハンマ式の削孔ロッドであって、削孔ロッド外周の水圧を受圧する自記式水圧計を内部に配置した削孔ロッドにおいて、削孔ビット側から口元側への水の流れを阻止する逆止弁を削孔ロッド内に備えた構成とすることができ、また、前記逆止弁を省いた構成とすることができる。
また、削孔ロッド外周の水圧を受圧する自記式水圧計及び逆止弁を内部に備える削孔ロッドにおいて、自記式水圧計は、削孔ビットと逆止弁との間に配置される構成に限定されず、例えば、自記式水圧計と逆止弁とを並列に配置したり、削孔ビットと自記式水圧計との間に逆止弁を配置したりすることができる。

また、自記式水圧計１４０に内蔵されるマイクロコンピュータが、計測の時間間隔（サンプリング間隔）を自動調整する機能を有することができ、例えば、計測結果の変動が少ないときに計測間隔を延ばし、計測結果の変動が大きくなると計測の時間間隔を短縮することができる。
また、計測開始、計測停止を制御するタイマー機能を自記式水圧計が備えるようにし、削孔作業を中断させる夜間などにおいて水圧計測を自動的に停止させることができる。

また、削孔長さが無線通信可能な距離の場合、自記式水圧計１４０に代えて、計測データを無線で送信できる機能を有した水圧計を収納室１４５に収納させ、水圧計測データを定期的に地上のパソコンなどに無線伝送させる構成とすることができる。この場合、水圧計は、圧力センサ、無線発信器、無線伝送装置、バッテリーなどを含んで構成される。
つまり、水圧計１４０は自記式に限定されず、無線伝送式の水圧計を用いることができる。

また、図１０に示すように、口元プリベンターバルブ３２０よりも上流側で、口元保護管３１０の内周面と延長用削孔ロッド２２０の外周面との間の環状空間と流量計８１０の入口とを連通させる分岐路８２０を設ける構成とすることができる。
係る構成によると、削孔中は、ポンプ送水流量と流量計８１０の計測流量の差から地下水の流量を計測し、また、削孔停止中（ポンプ送水停止により逆止弁１５０が閉じ、かつ、口元プリベンターバルブ３２０を閉じている場合）は、流量計８１０の計測結果を地下水流量として検出することができる。

そして、図１０に示す流量計測システムと、自記式水圧計１４０を備えた削孔ロッド１００とを組み合わせることで、地下水圧と地下水流量との双方を計測できることになる。
なお、図１０の構成において、分岐路８２０にはバルブ８５０を設けてあり、このバルブ８５０を開くと水が流量計８１０に流れ込むように構成されている。

また、図１０に示すように、口元保護管３１０の内周面と延長用削孔ロッド２２０の外周面との間の環状空間と水圧計８３０の入口とを連通させる分岐路８４０を設ければ、削孔停止中（ポンプ送水停止により逆止弁１５０が閉じ、かつ、口元プリベンターバルブ３２０を閉じている場合）に、水圧計８３０は地下水圧を計測することになる。
但し、水圧計８３０は口元での水圧を計測するため、削孔深度が１００ｍを超えるような場合は、切羽付近での地下水圧に対して口元で計測される水圧は圧力損失が大きくなり、計測精度が低下する。
これに対し、前述の実施形態のように、削孔ロッド１００に自記式水圧計１４０を設ける場合には、圧力損失が十分に小さくなり地下水圧を高精度に計測できる。

１００…削孔ロッド、１１０…本体部、１２０…削孔ビット、１３０…ダウンホールモータ、１４０…自記式水圧計、１４１…ステー、１４２…電源（バッテリー）、１４３…メモリ、１４４…壁部材、１４５…収納室、１４６…連通孔、１５０…逆止弁、３２０…口元プリベンターバルブ、１６１…収納ケース、１６２…ステー、１６２ａ…連通孔

Claims (8)

1. 削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドの内部に、区画された収納室を設け、
   前記収納室と前記削孔ロッドの外周とを連通孔によって連通させ、
   前記収納室に水圧計を配置し、
   地盤の削孔過程で前記削孔ロッドの外周が地下水領域と連通するときに、前記水圧計により計測を行い、
   地下水圧の計測データを取得する、
   地盤削孔における地下水圧計測方法。
2. 前記削孔過程において削孔を停止して前記水圧計により計測を行い、
   地下水圧の計測データを取得する、
   請求項１に記載の地盤削孔における地下水圧計測方法。
3. 前記削孔ビットは、前記削孔ロッドの内部を通じて流れて外部に流れ出る高圧水を駆動源として削孔動作するものであって、
   前記削孔ロッドの内部に前記削孔ビット側から口元側への水の流れを阻止する逆止弁が配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の地盤削孔における地下水圧計測方法。
4. 削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドであって、
   前記削孔ビットは、前記削孔ロッドの内部を通って供給される高圧水を駆動源として削孔動作し、
   前記削孔ロッドは、内部に区画された収納室を有し、
   前記収納室は、前記削孔ロッドの外周と連通孔によって連通され、
   前記収納室に自記式水圧計を備えた、
   削孔ロッド。
5. 削孔ビットを先端に備えた中空筒状の削孔ロッドであって、
   前記削孔ロッドは、内部に区画された収納室を有し、
   前記収納室は、前記削孔ロッドの外周と連通孔によって連通され、
   前記収納室に水圧計を備えた、
   削孔ロッド。
6. 前記自記式水圧計又は前記水圧計は、前記収納室に複数のステーにより固定されている、
   請求項４又は請求項５に記載の削孔ロッド。
7. 前記自記式水圧計又は前記水圧計は、弾性支持部材によって両端が支持されて前記収納室に収納されている、
   請求項４又は請求項５に記載の削孔ロッド
8. 前記削孔ロッドの内部に前記削孔ビット側から口元側への水の流れを阻止する逆止弁を備えた、
   請求項４から請求項７のいずれか１つに記載の削孔ロッド。