JP7027392B2

JP7027392B2 - 地質調査用ボーリング装置

Info

Publication number: JP7027392B2
Application number: JP2019223452A
Authority: JP
Inventors: 功鈴木
Original assignee: 東光電気工事株式会社
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: JP2021092078A

Description

本発明は、山岳地への搬入、組立・分解、搬出が容易で、掘進能力１０－１５ｍを有する地質調査用ボーリング装置に関する。

地質調査する際に用いられるボーリングの手法としては、主としてロータリーボーリングと簡易ボーリングとがある。

ロータリーボーリングは、ロータリー式のボーリングマシンを用い、チャックでボーリングロッドを固定し給圧を加えつつ回転させ、コアチューブで地盤を採取する方法である。簡易ボーリングは、エンジンの動力および人力によって地盤に打ち込むかまたは回転させてコアを採取する方法である。

特開２００１－２２０９８７号公報

ロータリーボーリングは、ボーリングマシンを用いるので掘削能力が大きいから、あらゆる土・岩の掘進が可能でコアが精度良く採取でき、様々な孔内試験を行うこともできる。しかし、ロータリーボーリングは、装置の総重量は１．５－２ｔもあり、ボーリングマシンだけでも３５０ｋｇ以上あり、山岳地への搬入出は非常に困難である。

簡易ボーリングは、重量が軽くて容易に搬入出できるが、掘進能力が劣るとともにエンジンの騒音問題があり、標準貫入試験ができないものであった。

本発明は、上述した点に鑑み案出されたもので、装置の総重量、装置本体の重量を山岳地への搬入出が容易な重量としかつ装置の大きさを狭小・低地上高用地内での調査を可能であるよう小型化を実現し、掘進能力も１０－１５ｍ有し、標準貫入試験も行うことができる地質調査用ボーリング装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、電動コアドリルを用いて挿入先端にサンプラーを備えたボーリングロッドを回転しつつ地中に圧下させてコアの採取および標準貫入試験を行う地質調査用ボーリング装置であって、地盤に固定される長方形状のベースと、前記ベース上の長手方向一端側の端位置に垂直に分解可能に立設された昇降用ポストと、前記昇降用ポストに昇降自在に取り付けられ前記ベースの前記長手方向一端側のさらに外方に張り出した昇降用ブロックと、前記昇降用ブロックの張出端に回転部を下向きにして取り付けられた電動コアドリルと、前記電動コアドリルの回転部に上端を分離可能に固定された挿入先端にサンプラーを備えたボーリングロッドと、前記昇降用ブロックに設けられ、前記電動コアドリルを回転して前記ボーリングロッドを地中に圧下させる際に、前記昇降用ポストに係止して前記昇降用ブロックを下降させる加圧レバーと、前記電動コアドリルの上方に位置するように配置される滑車を備えたベースを囲むように組み立てられたやぐらと、前記ベース上の長手方向他端側に固定され、巻胴から繰り出されるワイヤーが斜めに前記やぐらの上部に吊り下げられた前記滑車に掛架された電動ウインチと、前記ワイヤーの先端部に前記昇降用ブロックの上端部と連結する連結具と、前記ベースを地盤に固定するアンカーと、を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の地質調査用ボーリング装置において、前記ボーリングロッドが複数の分割子よりなる継ぎ足し構造とすることができる。

本発明の第４の態様は、上記第１－第３のいずれかの態様の地質調査用ボーリング装置において、前記ボーリングロッドの上端部に脱着自在に取り付けられた標準貫入試験用の所定重量のハンマーを備えたものとすることができる。

本発明の第５の態様は、上記第４の態様の地質調査用ボーリング装置において、前記ハンマーが複数に分割できる構造とすることができる。

本発明の第６の態様は、上記第１－第５のいずれかの態様の地質調査用ボーリング装置において、前記電動コアドリルの前記回転部の給水口に接続されたホースを介してボーリングロッド内に泥水を給水するポンプを備えたものとすることができる。

本発明の第７の態様は、上記第１－第６のいずれかの態様の地質調査用ボーリング装置において、電動コアドリルおよび電動ウインチに給電する分離独立した発電機を備えたものとすることができる。

本発明によれば、装置の総重量、装置本体の重量を山岳地への搬入出が容易な重量としかつ装置の大きさを狭小・低地上高用地内での調査を可能であるよう小型化を実現し、掘進能力も１０－１５ｍ有し、標準貫入試験も行うことができる地質調査用ボーリング装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るボーリング装置の正面図である。

以下、本発明に係る地質調査用ボーリング装置の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は実施の形態の地質調査用ボーリング装置の正面図である。地質調査用ボーリング装置１００は、ベース１と、昇降用ポスト２と、昇降用ブロック３と、電動コアドリル５と、サンプラー７を備えたボーリングロッド６と、加圧レバー４と、やぐら１３と、電動ウインチ９と、連結具１２とを備え、電動コアドリル５を用いて挿入先端にサンプラー７を備えたボーリングロッド６を回転しつつ地中に圧下させて削孔Ｓを設け、コアの採取および標準貫入試験を行う。

ベース１は、掘進時の反力不足でズレないよう四隅にアンカー１７を備え、水平な地盤Ｇに固定される。ベース１は例えば１．３ｍ×０．３ｍの寸法である。

昇降用ポスト２は、ベース１上に端位置に垂直に分解可能に立設されている。昇降用ブロック３は、昇降用ポスト２に昇降自在に取り付けられ、かつ昇降用ポスト２を押圧するねじ締め付け式の加圧部材１８を備え加圧部材１８で適宜の高さに締め付け固定できる。
昇降用ブロック３は、ベース１の外方に張り出している。昇降用ポスト２には、縦方向にラック２ａが刻設されており、加圧部材１８を緩めて加圧レバー４の回転で図示しないギヤがラック２ａと歯合しながら昇降用ブロック３を昇降できる。

電動コアドリル５は、昇降用ブロック３の張出端（ベース１から外れた位置）に回転部５ａを下向きにして取り付けられている。電動コアドリル５は１５０／２００ｒｐｍおよび４５０／９５０ｒｐｍの切換式で回転部５にポンプ８から給水するホース１５を接続している。

ボーリングロッド６は、電動コアドリル５の回転部５ａに上端を分離可能に固定された挿入先端にサンプラー７を備えている。ボーリングロッド６は運搬し易いよう複数の分割子よりなる継ぎ足し構造である。

加圧レバー４は、昇降用ブロック３に設けられている。昇降用ポスト２には、縦方向に図示しないラックが刻設されており、電動コアドリル５を回転してボーリングロッド６を地中に圧下させ、昇降用ポスト２に係止して昇降用ブロック３を下降させる際に、加圧レバー４の回転で図示しないギヤが図示しないラックと歯合しながら昇降できる。

やぐら１３は、滑車１０を備えたベース１を囲むように組み立てられている。やぐら１３は分割可能な三脚パイプを束ねた頂部から吊下した滑車１０にウインチ９の巻取部からのワイヤー１１を巻架して構成され、サンプラー７の引き上げ時および標準貫入試験時に用いられる。

電動ウインチ９は、ベース１上に固定され、巻胴９ａから繰り出されるワイヤー１１がやぐら１３の上部に吊り下げられた滑車１０に掛架されている。

連結具１２は、ワイヤー１１の先端部に昇降用ブロック３の上端部と連結する。連結具１２とワイヤー１１の先端部との間に、標準貫入試験用の所定重量のハンマー１４を備えている。ハンマー１４が複数に分割できる構造である。標準貫入試験に用いるハンマー１４は重量が６３．５ｋｇあり、例えば輪切り上の３分割とするのがよい。ボーリングロッド６は例えば５０ｃｍおよび１００ｃｍに複数分割できる構造である。

電動コアドリル５の回転部４ｂの給水口に接続されたホース１５を介してボーリングロッド６内に泥水を給水するポンプ８を備えている。

電動コアドリル５および電動ウインチ９に給電する分離独立した発電機１６ａ，１６ｂを備えている。電動コアドリルや電動ウインチへ給電する発電機は大型を１機用いるより小型を２機並設して用いるのが効率的でよい。

上記構成のボーリング装置１００によれば、電動コアドリル５を用いてサンプラー７を備えたボーリングロッド６を地中に圧下させてコアの採取および標準貫入試験を行う。作業範囲はコアを採取する作業性を考慮して２．０ｍ×２．０ｍとする。

サンプラー７としては、シングルコアチューブ・ダブルコアチューブを使用し、主にダイヤビットを使用する（回転が速いため、きれいに礫を切る能力に優れている）。基本的には送水掘りで綺麗なコアを採取し、この際、掘進能力を向上するよう、送水はスライム排除・孔壁保護という面から泥水（界面活性剤）を使用する。また、量水計・圧力計を取り付け、地層にあった水量で掘進を行う。孔壁の崩壊が激しい場合は、口径８３ｍｍのチューブをケーシング材として使用する。

本実施の形態の地質調査用ボーリング装置１００の組み立ては、ベース１の四隅をアンカー１７で地盤Ｇに固定し、ベース１上に垂直の昇降用ポスト２をベース１に設けた孔に嵌合しかつ昇降用ポスト２に設けたフランジ２ａをボルトでベース１に固定し、昇降用ポスト２に昇降用ブロック３に昇降自在に取り付け、昇降用ブロック３に電動コアドリル５を取り付け、電動コアドリル５の下側に回転部５ａにサンプラー７を備えたボーリングロッド６の上端を接続支持し、電動コアドリル５を回転してボーリングロッド６を地中に加圧する加圧レバー４を昇降用ブロック３に設け、ベース１を囲むように滑車１０を備えたやぐら１３を配設し、やぐら１３の滑車１０にベース１上に設けた電動ウインチ９のワイヤー１１を斜めに掛架し、ワイヤー１１の先端部にハンマー１４を取り付けさらにボーリングロッド６の上端部と連結する連結具１２を取り付け、ポンプ１６と電動コアドリル５の回転部４ｂの給水口とにホース１５を接続してボーリングロッド５内に泥水を給水できるようにし、発電機１６ａ，１６ｂを電動コアドリル５および電動ウインチ９に給電できるようにした。

本実施の形態の地質調査用ボーリング装置によれば、ベース１を広い面積の剛性板で構成できて地盤Ｇにしっかり固着することができ、削孔Ｓを設ける位置はベース１を貫通する真下ではないので、ボーリングロッド６の繋ぎ足しが容易になるとともに、やぐら１３の滑車１０にベース１上に設けた電動ウインチ９のワイヤー１１を斜めに掛架するので、ワイヤー１１の巻揚げ時にベース１の浮揚力がちいさくなる。さらに、昇降用ポスト２と昇降用ブロック３を簡素な形状に形成することができて、かつ昇降用ポスト２と昇降用ブロック３をベース１に十分な合成を有して容易に組み立てることができる。

これらの主な部品の製作例の重量は、ベース１が１０ｋｇ、昇降用ポスト２が１８ｋｇ、昇降用ブロック３を含む電動コアドリル５が２０．０ｋｇ、ボーリングロッド６が２．５－５ｋｇ、ウインチ９は１３ｋｇ、やぐら１３は１５ｋｇ、発電機１６ａ，１６ｂは合計で２０ｋｇ前後である。

これらは全て脱着自在または分割自在の部品で構成されているから、総重量は３００ｋｇ程になるものの単体の重量が最大でも２０ｋｇ以下で人肩運搬が可能となり、山岳地への搬入出が容易である。

すなわち、本発明の地質調査用ボーリング装置は、装置の総重量、装置本体の重量を山岳地への搬入出が容易な重量としかつ装置の大きさを狭小・低地上高用地内での調査を可能であるよう小型化を実現し、掘進能力も１０－１５ｍ有し、標準貫入試験も行うことができる。本発明によれば、装置を構成する部品を現場で組み立てることで、部品単体が人肩運搬が可能な重量となり、山岳地への搬入出が容易となる。また、装置本体から分離独立した発電機を使用することに加え、電動コアドリルの採用，ベース固定用のアンカーを使用することにより、最小幅２．０ｍ×２．０ｍ，全高３．０ｍ程度の狭小・低地上高用地での作業が可能となる。また、標準貫入試験も可能となる。特に、本発明によれば、ベース１に対してラック２ａの向きを任意に変えて昇降用ポスト２を立設することができるから、ベース１と削孔Ｓとの位置および角度関係の自由度が増し、山岳地での狭小な場所での設置が容易になる。

本発明の地質調査用ボーリング装置は、山岳地だけでなく、その他人肩運搬でないと搬入出し難い地域の地質調査に好ましく利用できる。

１…ベース、２…昇降用ポスト、２ａ…フランジ、３…昇降用ブロック、４…加圧レバー、５…電動コアドリル、５ａ…回転部、６…ボーリングロッド、７…サンプラー、８…ポンプ、９…電動ウインチ、９ａ…巻胴、１０…滑車、１１…ワイヤー、１２…連結具、１３…やぐら、１４…ハンマー、１５…ホース、１６ａ，１６ｂ…発電機、１７…アンカー、１８…加圧部材。

Claims

電動コアドリルを用いて挿入先端にサンプラーを備えたボーリングロッドを回転しつつ地中に圧下させてコアの採取および標準貫入試験を行う地質調査用ボーリング装置であって、
地盤に固定される長方形状のベースと、
前記ベース上の長手方向一端側の端位置に垂直に分解可能に立設された昇降用ポストと、
前記昇降用ポストに昇降自在に取り付けられ前記ベースの前記長手方向一端側のさらに外方に張り出した昇降用ブロックと、
前記昇降用ブロックの張出端に回転部を下向きにして取り付けられた電動コアドリルと、
前記電動コアドリルの回転部に上端を分離可能に固定された挿入先端にサンプラーを備えたボーリングロッドと、
前記昇降用ブロックに設けられ、前記電動コアドリルを回転して前記ボーリングロッドを地中に圧下させる際に、前記昇降用ポストに係止して前記昇降用ブロックを下降させる加圧レバーと、
前記電動コアドリルの上方に位置するように配置される滑車を備えたベースを囲むように組み立てられたやぐらと、
前記ベース上の長手方向他端側に固定され、巻胴から繰り出されるワイヤーが斜めに前記やぐらの上部に吊り下げられた前記滑車に掛架された電動ウインチと、
前記ワイヤーの先端部に前記昇降用ブロックの上端部と連結する連結具と、
前記ベースを地盤に固定するアンカーと、
を備えたことを特徴とする地質調査用ボーリング装置。
前記ボーリングロッドは複数の分割子よりなる継ぎ足し構造である請求項１記載の地質調査用ボーリング装置。
前記ボーリングロッドの上端部に脱着自在に取り付けられた標準貫入試験用の所定重量のハンマーを備えた請求項１－２いずれか記載の地質調査用ボーリング装置。
前記ハンマーが複数に分割できる構造である請求項３記載の地質調査用ボーリング装置。
前記電動コアドリルの前記回転部の給水口に接続されたホースを介してボーリングロッド内に泥水を給水するポンプを備えた請求項１－４いずれか記載の地質調査用ボーリング装置。
電動コアドリルおよび電動ウインチに給電する分離独立した発電機を備えた請求項１－５いずれか記載の地質調査用ボーリング装置。