JP7410812B2 - Drilling system and ground excavation method - Google Patents
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Description
本発明は、地盤を掘削する掘削システムおよび地盤の掘削方法に関するものである。 The present invention relates to an excavation system for excavating the ground and a method for excavating the ground.
従来、掘削機を用いて地盤を削孔する際には、ベントナイト等の粘土と水とを混ぜた密度が1.10以下の泥水を安定液として使用して、孔壁に不透水性の泥壁を造成して孔壁が崩れないように保護している。安定液は、孔底やビット付近から掘りくずを除去して清浄するとともに孔内を循環して掘りくずを地上まで運搬する役割、地層を砕く際の摩擦により発生するコアビットの熱を冷却する役割、粘土分の潤滑性を利用してケーシングパイプとボーリングロッドとの接触を防ぎパイプの摩耗を防ぐ役割などを担う。 Conventionally, when drilling holes in the ground using an excavator, mud with a density of 1.10 or less, which is a mixture of clay such as bentonite and water, is used as a stabilizing liquid to form an impermeable mud on the hole wall. A wall is built to protect the hole from collapsing. The stabilizing liquid removes and cleans the drilling debris from the bottom of the hole and around the bit, circulates inside the hole, and transports the drilling debris to the surface, and also cools the core bit's heat generated by friction when breaking the strata. It plays the role of preventing contact between the casing pipe and the boring rod by using the lubricity of the clay content, thereby preventing wear on the pipe.
削孔する地盤の地下水圧が高い場合などには、安定液の密度を大きくして地下に存在する石油、ガス、水などの流体が噴出しないように抑える必要がある。高密度の安定液としては、磁力によって吸着できる磁性体を混入した安定液(例えば、特許文献1参照)、カオリン鉱物の使用量を増やした安定液(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 If the underground water pressure in the ground where the hole is to be drilled is high, it is necessary to increase the density of the stabilizing liquid to prevent oil, gas, water, or other fluids that exist underground from gushing out. As high-density stabilizing liquids, stabilizing liquids containing magnetic substances that can be attracted by magnetic force (for example, see Patent Document 1) and stabilizing liquids containing an increased amount of kaolin mineral (see, for example, Patent Document 2) have been proposed. There is.
しかしながら、特許文献1では、安定液の粘度が大きいため削孔時に掘削機への負担が大きかった。また、磁性体を回収するためには、大がかりな設備が必要であった。また、特許文献2では、密度の調整幅が小さく、高密度化は困難であった。
However, in
また、特許文献1、2に記載された安定液は、いずれも、磁性体であるフェライトやカオリン鉱物などの固体の粒子を水に混濁させるため、分散安定性が低く、固体と水とが分離しやすいという問題点があった。固体と水とが分離しやすい場合、ボーリングロッドの継ぎ足しなどの目的で安定液の循環を一時的に停止したときに、掘りくずや添加材料が分離して泥水中のスライムが沈降し、孔壁の崩壊と同時にボーリングロッドが埋まってしまう可能性があった。また、孔壁保護のために造成された泥壁が厚すぎると、ボーリングロッドが泥壁に張り付いて掘削が不能となる場合があった。
In addition, the stabilizing liquids described in
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、密度の調整が容易で分離しない安定液を用いて効率的に地盤を掘削できる掘削システムおよび地盤の掘削方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an excavation system and a ground excavation system that can efficiently excavate the ground using a stabilizing liquid that does not separate and whose density can be easily adjusted. The purpose is to provide a method.
前述した目的を達成するために第1の発明は、地盤を掘削する掘削システムであって、地盤を掘削する掘削部と、前記掘削部の近傍から地盤へ安定液を供給するポンプと、前記安定液を回収する回収部と、を具備し、前記安定液には、ポリタングステン酸ナトリウムが含まれ、前記安定液の密度が2.7g/cm 3 以上3.1g/cm 3 以下であることを特徴とする掘削システムである。 In order to achieve the above-mentioned object, a first invention provides an excavation system for excavating the ground, comprising: an excavation section for excavating the ground; a pump for supplying a stabilizing liquid to the ground from the vicinity of the excavation section; a recovery unit for recovering the liquid, the stabilizing liquid contains sodium polytungstate , and the stabilizing liquid has a density of 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less. This is a unique excavation system.
第1の発明では、ポリタングステン酸ナトリウム(以下SPTとする)を用いることにより安定液の密度を容易に調整することができる。SPTは無害、無臭、不燃の固体であり、SPTを水に溶かしたSPT溶液も無害であるため、環境負荷を低減でき施工時の安全性が高い。また、固体のSPTは、SPT溶液から高い回収率で回収可能である。さらに、SPT溶液は水溶液であるため、地盤での安定液の循環を一時的に停止してもSPTと水とは分離しない。 In the first invention, the density of the stabilizing liquid can be easily adjusted by using sodium polytungstate (hereinafter referred to as SPT). SPT is a harmless, odorless, and nonflammable solid, and SPT solution, which is made by dissolving SPT in water, is also harmless, reducing environmental impact and providing high safety during construction. Moreover, solid SPT can be recovered from an SPT solution at a high recovery rate. Furthermore, since the SPT solution is an aqueous solution, SPT and water will not separate even if the circulation of the stabilizing liquid in the ground is temporarily stopped.
また前記安定液の密度が2.7g/cm3以上3.1g/cm3以下であることにより、地下水圧が大きい環境下でも孔の壁面を安定して保護することができる。また、SPTが含まれる安定液を地盤へ供給すると、安定液の密度が大きくなるにつれて掘削部の削孔負荷が低減されるので、掘削の効率化が可能である。 Further, since the density of the stabilizing liquid is 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less, the wall surface of the hole can be stably protected even in an environment with high groundwater pressure. Further, when a stabilizing liquid containing SPT is supplied to the ground, the drilling load on the excavation part is reduced as the density of the stabilizing liquid increases, so it is possible to improve the efficiency of excavation.
前記回収部で回収された前記安定液は、掘削土と分離された後、前記ポンプによって地盤へ循環可能であることが望ましい。
SPTは高価であるが、安定液を回収して再利用することにより施工費を低減できる。
It is preferable that the stabilizing liquid collected by the collecting section be separated from the excavated soil and then circulated to the ground by the pump.
Although SPT is expensive, construction costs can be reduced by collecting and reusing the stabilizing liquid.
前記回収部は、前記地盤の掘削位置に設置されたケーシングパイプ上部に設けられた分岐管から掘削後の前記安定液および掘削土が流れ込む回収ピットを具備し、前記回収ピット内で、前記安定液より密度が小さい掘削土が上方に浮遊し、前記安定液より密度が大きい掘削土が底に沈んで、前記安定液が掘削土と分離されてもよい。The recovery section includes a recovery pit into which the stabilizing liquid and excavated soil after excavation flow from a branch pipe provided at the top of a casing pipe installed at the excavation position of the ground, and the stabilizing liquid and excavated soil flow into the recovery pit. The excavated soil having a lower density may float upward, and the excavated soil having a higher density than the stabilizing liquid may sink to the bottom, thereby separating the stabilizing liquid from the excavated soil.
第2の発明は、地盤に対して安定液をポンプで供給しつつ、掘削部で地盤の掘削を行う地盤の掘削方法であって、前記安定液には、ポリタングステン酸ナトリウムが含まれており、前記安定液の密度が2.7g/cm 3 以上3.1g/cm 3 以下であり、掘削後の前記安定液を掘削土と分離して回収することを特徴とする地盤の掘削方法である。 A second invention is a ground excavation method in which the ground is excavated in an excavation section while a stabilizing liquid is supplied to the ground by a pump, and the stabilizing liquid contains sodium polytungstate. , a ground excavation method characterized in that the density of the stabilizing liquid is 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less, and the stabilizing liquid after excavation is separated from excavated soil and recovered. .
第2の発明では、SPTが含まれる安定液を用いることにより、重液分離の効果で掘削土を地上まで運搬しやすくなり、従来よりも掘削時の削孔負荷が低下し、掘削効率が向上する。また、安定液を掘削土と分離して回収して繰り返し再利用することにより、施工費を低減することができる。
また前記安定液の密度が2.7g/cm
3
以上3.1g/cm
3
以下であることにより、地下水圧が大きい環境下でも孔の壁面を安定して保護することができる。また、SPTが含まれる安定液を地盤へ供給すると、安定液の密度が大きくなるにつれて掘削部の削孔負荷が低減されるので、掘削の効率化が可能である。
In the second invention, by using a stable liquid containing SPT, it becomes easier to transport excavated soil to the surface due to the effect of heavy liquid separation, which reduces the drilling load during excavation and improves excavation efficiency. do. In addition, construction costs can be reduced by separating the stabilizing liquid from the excavated soil, collecting it, and repeatedly reusing it.
Further, since the density of the stabilizing liquid is 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less, the wall surface of the hole can be stably protected even in an environment with high groundwater pressure. Further, when a stabilizing liquid containing SPT is supplied to the ground, the drilling load on the excavation part is reduced as the density of the stabilizing liquid increases, so it is possible to improve the efficiency of excavation.
第2の発明では、例えば、前記地盤の掘削が、ボーリング削孔であり、前記掘削部によって前記地盤に対して略鉛直方向に削孔する。また、前記地盤の掘削位置に、上部に分岐管を有するケーシングパイプが設置され、前記分岐管から掘削後の安定液および掘削土が流れ込む回収ピットが設けられ、前記回収ピット内で、前記安定液より密度が小さい掘削土が上方に浮遊し、前記安定液より密度が大きい掘削土が底に沈んで、前記安定液が掘削土と分離されてもよい。また前記地盤が、水中の水底であり、前記掘削部の上方に配置した管体によって、掘削後の前記安定液と掘削土を回収してもよい。
これにより、地上や水底の地盤に略鉛直方向に孔を効率的に掘削できる。
In the second aspect of the invention, for example, the excavation of the ground is boring, and the excavation part drills a hole in the ground in a substantially vertical direction. Further, a casing pipe having a branch pipe at the upper part is installed at the excavation position of the ground, and a recovery pit is provided into which the stabilizing liquid and excavated soil after excavation flow from the branch pipe, and in the recovery pit, the stabilizing liquid The excavated soil having a lower density may float upward, and the excavated soil having a higher density than the stabilizing liquid may sink to the bottom, thereby separating the stabilizing liquid from the excavated soil. Further, the ground may be an underwater bottom, and the stabilizing liquid and excavated soil after excavation may be recovered by a pipe disposed above the excavation part.
This makes it possible to efficiently drill holes substantially vertically in the ground above ground or at the bottom of the water.
また、前記地盤の掘削が、シールド機による削孔であり、前記掘削部によって前記地盤に対して略水平方向に削孔してもよい。
これにより、地盤に略水平方向に孔を効率的に掘削できる。
Further, the excavation of the ground may be performed by drilling a hole using a shield machine, and the excavation unit may perform drilling in a substantially horizontal direction with respect to the ground.
This makes it possible to efficiently drill holes in the ground in a substantially horizontal direction.
本発明によれば、密度の調整が容易で分離しない安定液を用いて効率的に地盤を掘削できる掘削システムおよび地盤の掘削方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an excavation system and a method for excavating the ground that can efficiently excavate the ground using a stable liquid whose density can be easily adjusted and does not separate.
以下、図面に基づいて本発明の第1の実施形態について詳細に説明する。
図1は、掘削システム2を用いて孔23を掘削している状態を示す図である。図1に示すように、掘削システム2は、地盤1上のボーリングマシン9に保持されたロッド5の先端に設けられた掘削部3、地盤1に形成された回収ピット13、調整部14に内蔵された供給ポンプ11b等からなる。第1の実施形態では、掘削システム2を用いて地盤1に略鉛直方向に孔23を掘削する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a state in which a
図2は、孔23の掘削手順を示す図である。孔23を掘削するには、まずSPTが含まれる安定液15を作製する(S101)。S101では、調整部14において、水に固形のSPTを溶解させて安定液15を作製する。SPTは、無害、無臭の不燃の固体であり、SPTを水に溶かしたSPT溶液も無害である。安定液15の密度は掘削する地盤1の条件に合わせて決定するが、1.8g/cm3以上3.1g/cm3以下であることが望ましく、2.7g/cm3以上であることが特に望ましい。
FIG. 2 is a diagram showing the procedure for drilling the
次に、安定液15が所定の密度以上かを確認する(S102)。そして、所定の密度に満たなければ、S101に戻って安定液15の密度を調整する。 Next, it is confirmed whether the density of the stabilizing liquid 15 is equal to or higher than a predetermined density (S102). If the predetermined density is not reached, the process returns to S101 and the density of the stabilizing liquid 15 is adjusted.
SPT溶液が所定の密度以上であれば、安定液15を供給しつつ地盤1を掘削する(S103)。S103では、地盤1の掘削位置に設置したケーシングパイプ7の内側から、ロッド5の先端の掘削部3をボーリングマシン9で回転させつつ下降させて、地盤1に略鉛直方向の孔23を削孔していく。孔23の削孔中は、供給ポンプ11bを稼働させて、調整部14から供給管21を介して安定液15を掘削部3に送り、掘削部3の近傍から地盤1に安定液15を供給する。安定液15は、孔23の底部や掘削部3付近から掘削土17を除去して清浄するとともに、掘削土17を地上付近まで運搬する。また、孔23内に満たされて孔壁25の崩壊を防止する。
If the SPT solution has a predetermined density or higher, the
SPTが含まれる安定液15はベントナイト溶液等の泥水よりも密度が大きい重液である。そのため、安定液15内では重液分離の効果により掘削土17が浮遊しやすい。掘削土17は安定液15が満たされた孔23内を上昇し、安定液15とともにケーシングパイプ7の分岐管71から回収ピット13に流れ込む。回収ピット13では、安定液15より密度の小さい掘削土17aが安定液15から分離して上方に浮遊する。安定液15より密度の大きい掘削土17bが混ざっている場合は回収ピット13の底に沈む。
The stabilizing liquid 15 containing SPT is a heavy liquid having a higher density than muddy water such as a bentonite solution. Therefore, the excavated soil 17 tends to float in the stabilizing liquid 15 due to the effect of heavy liquid separation. The excavated soil 17 rises in the
なお、図1に示す例では、ケーシングパイプ7に設けた分岐管71から回収ピット13に安定液15および掘削土17を回収したが、回収方法はこれに限らない。ポンプを用いてケーシングパイプ7内から回収ピット13に安定液15および掘削土17を回収してもよい。 In the example shown in FIG. 1, the stabilizing liquid 15 and the excavated soil 17 are collected from the branch pipe 71 provided in the casing pipe 7 to the collection pit 13, but the collection method is not limited to this. The stabilizing liquid 15 and the excavated soil 17 may be recovered from the inside of the casing pipe 7 into the recovery pit 13 using a pump.
ここで、安定液15の密度と掘削部3での削孔負荷について述べる。図3は、安定液15の密度とトルク値との関係を示す図である。図3の点線27は砂単体を直接掘削した場合のトルク値であり、点線28は一般的に用いられるベントナイト泥水と砂を混合した場合のトルク値を示す。黒丸は、SPTが含まれる安定液15と砂礫土とを混合したものについて安定液15の密度を変化させて室内ベーンせん断試験を実施したときの、安定液15の密度とベーンせん断強さから算出した削孔時のトルク値との関係を示す。
Here, the density of the stabilizing liquid 15 and the drilling load in the
図3から、SPTが含まれる安定液15を用いた場合、安定液15の密度が大きくなるにつれてトルク値が小さくなって削孔負荷が低減することが確認できる。安定液15の密度を上記の望ましい値である1.8g/cm3以上とすれば一般的なベントナイト泥水を用いた場合よりもトルク値を低減することができる。また、特に望ましい値である2.7g/cm3以上とすればトルク値を大きく低減することができる。これは密度の大きい安定液15を用いると、密度が2.7g/cm3程度の砂も上方に浮遊しやすくなるためと考えられる。 From FIG. 3, it can be confirmed that when the stabilizing liquid 15 containing SPT is used, as the density of the stabilizing liquid 15 increases, the torque value becomes smaller and the drilling load is reduced. If the density of the stabilizing liquid 15 is set to the above-mentioned desirable value of 1.8 g/cm 3 or more, the torque value can be reduced more than when a general bentonite slurry is used. Moreover, if the torque value is set to 2.7 g/cm 3 or more, which is a particularly desirable value, the torque value can be significantly reduced. This is thought to be due to the fact that when the stabilizing liquid 15 with a high density is used, even sand with a density of about 2.7 g/cm 3 becomes easier to float upward.
S103でボーリング削孔を行ったら、安定液15を回収し掘削土17を、例えば濾過や分離装置等によって分離する(S104)。S104では、調整部14に内蔵された回収ポンプ11aを稼働させて、回収ピット13から回収管19を介して安定液15を回収する。これにより、回収ピット13内で掘削土17a、17bと分離された安定液15が調整部14に貯留される。調整部14では、安定液15から掘削土17をより確実に分離するために、回収した安定液15をさらに濾過してもよい。なお、回収ピット13内の掘削土17a、掘削土17bは適宜掬い出して処理する。 After boring is performed in S103, the stabilizing liquid 15 is collected and the excavated soil 17 is separated by, for example, a filter or a separator (S104). In S104, the recovery pump 11a built in the adjustment unit 14 is operated to recover the stable liquid 15 from the recovery pit 13 via the recovery pipe 19. As a result, the stabilizing liquid 15 separated from the excavated soil 17a and 17b in the recovery pit 13 is stored in the adjustment section 14. In the adjusting section 14, the recovered stabilizing liquid 15 may be further filtered in order to more reliably separate the excavated soil 17 from the stabilizing liquid 15. Incidentally, the excavated soil 17a and the excavated soil 17b in the recovery pit 13 are appropriately scooped out and disposed of.
次に、孔23を所定の深さまで削孔したかを確認する(S105)。所定の深さまで削孔したことを確認したら、削孔を終了する。
Next, it is confirmed whether the
所定の深さまで削孔していない場合は、SPTが含まれる安定液15を作製する(S101)。なお、S101の前に、回収した安定液15からSPTを抽出してもよい(S106)。S106を実施する場合は、調整部14において安定液15を蒸留して固形のSPTを抽出する。 If the hole has not been drilled to a predetermined depth, a stabilizing liquid 15 containing SPT is prepared (S101). Note that before S101, SPT may be extracted from the recovered stabilizing liquid 15 (S106). When performing S106, the stabilizing liquid 15 is distilled in the adjustment unit 14 to extract solid SPT.
2度目以降のS101では、調整部14において、回収した安定液15から水分を蒸発させて濃縮し、新たに安定液15を作製する。あるいは、S106で抽出した固形のSPTを再度溶液化して新たに安定液15を作製してもよい。また、2度目以降は、掘削土を分離した安定液の密度調整を行うのみで、安定液15をそのまま循環させてもよい。 In S101 for the second and subsequent times, the adjustment unit 14 evaporates and concentrates water from the collected stabilizer liquid 15 to prepare a new stabilizer liquid 15. Alternatively, the solid SPT extracted in S106 may be made into a solution again to prepare a new stable liquid 15. Further, from the second time onward, the stabilizing liquid 15 may be circulated as it is by simply adjusting the density of the stabilizing liquid from which the excavated soil has been separated.
孔23の削孔時には、図2に示す各ステップを並行して実施する。すなわち、地盤1に対して安定液15を供給しつつ掘削部3で孔23を削孔し、同時に地盤1に供給した安定液15を回収して掘削土17と分離し、安定液15の密度を再調整する。
When drilling the
第1の実施形態では、SPTを用いることにより安定液15の密度を容易に調整することができる。SPTは高価であるが溶液からの回収効率が良いので、安定液15を掘削土17と分離して回収し再利用することにより、掘削のコストを低減することができる。また、SPTが含まれる安定液15は密度が大きいため、地下水圧が大きい環境下でも孔壁25を安定して保護することができる。さらに、SPTが含まれる安定液15を用いると、安定液15の密度が大きくなるにつれて削孔負荷が低減され、掘削の効率化が可能である。 In the first embodiment, the density of the stabilizing liquid 15 can be easily adjusted by using SPT. Although SPT is expensive, recovery efficiency from the solution is good, so by separating the stabilizing liquid 15 from the excavated soil 17, recovering and reusing it, the cost of excavation can be reduced. Further, since the stabilizing liquid 15 containing SPT has a high density, the hole wall 25 can be stably protected even in an environment with high groundwater pressure. Furthermore, when the stabilizing liquid 15 containing SPT is used, as the density of the stabilizing liquid 15 increases, the drilling load is reduced, making it possible to improve the efficiency of drilling.
安定液15は重液効果により掘削土17を浮遊させやすく、水溶性のSPTは安定液15中で水と分離しにくい。そのため、従来のように、固体を混濁させた安定液と比較して、ロッド5の継ぎ足しなどのために安定液15の循環を一時的に停止しても、安定液15中の掘削土17やSPTが沈降して孔壁25が崩壊したり掘削部3が埋まったりすることはない。また、孔壁25に厚い泥壁が造成されてロッド5が張り付いたり、掘削部3が摩耗したりすることもない。
Stabilizing liquid 15 easily suspends excavated soil 17 due to the heavy liquid effect, and water-soluble SPT is difficult to separate from water in stabilizing liquid 15. Therefore, compared to the conventional stabilizing liquid in which solids are turbid, even if the circulation of the stabilizing liquid 15 is temporarily stopped for adding rods 5, etc., the excavated soil 17 in the stabilizing liquid 15 and SPT will not settle and the hole wall 25 will not collapse or the excavated
なお、安定液15は、ベントナイト溶液などの泥水にSPTを溶解させて作製してもよい。これにより安定液15の密度を大きくする際の材料費を低減できる。 Note that the stabilizing liquid 15 may be prepared by dissolving SPT in muddy water such as a bentonite solution. This makes it possible to reduce the material cost when increasing the density of the stabilizing liquid 15.
また、図2に示すS102では安定液15の管理基準として密度を使用したが、密度の代わりに粘度を用いて安定液15を管理してもよい。この場合、例えばあらかじめ密度と粘度との関係を取得しておけばよい。 Further, in S102 shown in FIG. 2, the density is used as a control standard for the stabilizing liquid 15, but the stabilizing liquid 15 may be managed using viscosity instead of density. In this case, for example, the relationship between density and viscosity may be obtained in advance.
以下、本発明の別の例について、第2、第3の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第1の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることができる。 Hereinafter, other examples of the present invention will be described as second and third embodiments. In each embodiment, points different from the embodiments described up to that point will be explained, and similar configurations will be denoted by the same reference numerals in the figures, etc., and the explanation will be omitted. Furthermore, the configurations described in each embodiment, including the first embodiment, can be combined as necessary.
まず、第2の実施形態について説明する。図4は、掘削システム2aを用いて孔23を掘削している状態を示す図である。第2の実施形態は、孔23を水底の地盤1に掘削する点で第1の実施形態と主に異なる。第2の実施形態は、例えば、洋上風力発電の支持基礎(モノパイル式、ジャケット式、トライポッド式、トリパイル式)等の削孔に適用可能である。
First, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a state in which a
掘削システム2aでは、回収ピット13および調整部14が設けられず、回収調整部16が設けられる。回収調整部16は、回収管19が接続された回収ポンプ11a、供給管21が接続された供給ポンプ11bなどが内蔵される。 In the excavation system 2a, the recovery pit 13 and the adjustment section 14 are not provided, but a recovery adjustment section 16 is provided. The recovery adjustment unit 16 incorporates a recovery pump 11a to which a recovery pipe 19 is connected, a supply pump 11b to which a supply pipe 21 is connected, and the like.
第2の実施形態においても、図2に示す手順で地盤1に孔23を掘削する。第2の実施形態では、S101で、水上の作業台37上に設置された回収調整部16において、水に固形のSPTを溶解させて安定液15を作製する。
In the second embodiment as well, a
S103では、ロッド5の先端の掘削部3を作業台37上のボーリングマシン9で回転させつつ下降させて、水底の地盤1に略鉛直方向に孔23を削孔していく。孔23の削孔中は、供給ポンプ11bを稼働させて、回収調整部16から供給管21を介して掘削部3に安定液15を送り、掘削部3の近傍から地盤1に安定液15を供給する。掘削土は孔23に満たされた安定液15中を上昇する。安定液15は海水等よりも密度が大きいため、孔23内の安定液15は容易に海水等と置換されることなく孔壁25を保護する。
In S103, the excavating
S104では、回収ポンプ11aを稼働させて、掘削部3の上方に端部が配置された回収管19を介して、安定液15を回収調整部16に回収する。回収した安定液15は掘削土を含むので、回収調整部16において濾過するなどして安定液15から掘削土17を分離する。
In S104, the recovery pump 11a is operated to recover the stabilizing liquid 15 to the recovery adjustment section 16 via the recovery pipe 19 whose end is disposed above the
2度目以降のS101では、回収調整部16において、回収した安定液15から水分を蒸発させて濃縮し、新たに安定液15を作製する。あるいは、S106で抽出した固形のSPTを再度溶液化して新たに安定液15を作製してもよい。また、掘削土を分離して、密度調整にのみを行ってそのまま循環させてもよい。 In S101 from the second time onwards, the recovery adjustment unit 16 evaporates and concentrates water from the recovered stable liquid 15 to prepare a new stable liquid 15. Alternatively, the solid SPT extracted in S106 may be made into a solution again to prepare a new stable liquid 15. Alternatively, the excavated soil may be separated, only subjected to density adjustment, and then circulated as is.
第2の実施形態においても、SPTを用いて安定液15を作製すること、SPTが含まれる安定液15を用いて孔23を掘削することにより、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained by preparing the stabilizing liquid 15 using SPT and drilling the
なお、第2の実施形態では、回収管19の端部を孔23の深い位置(掘削部3に近い位置)に配置したが、回収管19の端部は掘削部3の上方に且つ地盤1の表層付近よりある程度深い位置に配置されればよい。このような位置に回収管19の端部を配置すれば、回収した安定液15への海水等の混入を防ぐことができる。
In the second embodiment, the end of the recovery pipe 19 is placed deep in the hole 23 (close to the excavation part 3), but the end of the recovery pipe 19 is located above the
次に、第3の実施形態について説明する。図5は、掘削システム2bを用いて孔23aを掘削している状態を示す図である。第3の実施形態は、孔23aを地盤1に略水平方向に掘削する点で第1の実施形態と主に異なる。
Next, a third embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing a state in which a hole 23a is being excavated using the excavation system 2b. The third embodiment differs from the first embodiment mainly in that the hole 23a is excavated in the
掘削システム2bでは、回収ピット13および調整部14が設けられず、回収調整部16が設けられる。回収調整部16の回収ポンプ11aには排泥管19aが接続され、供給ポンプ11bには供給管21aが接続される。また、掘削システム2bでは、ボーリングマシン9に保持されたロッド5の先端に設けられた掘削部3が設けられず、シールド機29の先端に掘削部3aが設けられる。
In the excavation system 2b, the recovery pit 13 and the adjustment section 14 are not provided, but the recovery adjustment section 16 is provided. A sludge pipe 19a is connected to the recovery pump 11a of the recovery adjustment section 16, and a supply pipe 21a is connected to the supply pump 11b. Further, in the excavation system 2b, the
第3の実施形態においても、図2に示す手順で地盤1に孔23aを掘削する。第3の実施形態では、S101で、地盤1上に設置された回収調整部16において、水に固形のSPTを溶解させて安定液15を作製する。
In the third embodiment as well, a hole 23a is excavated in the
S103では、地盤1に構築した立坑30内からシールド機29を発進させて、シールド機29の先端の掘削部3aで地盤1に略水平方向に孔23aを削孔していく。シールド機29は、本体33内で孔23aの覆工セグメントを組み立ててシールドトンネル35を構築する。孔23aの削孔中は、供給ポンプ11bを稼働させて、回収調整部16から供給管21aを介してシールド機29のチャンバ31に安定液15を送る。チャンバ31内の安定液15は、従来使用されている泥水と同様に機能する。
In S103, the shield machine 29 is started from within the shaft 30 built in the
S104では、回収ポンプ11aを稼働させて、チャンバ31内に端部が配置された排泥管19aを介して、安定液15と掘削土とを回収調整部16に回収する。そして、回収調整部16において濾過するなどして安定液15から掘削土を分離する。 In S104, the recovery pump 11a is operated to recover the stabilizing liquid 15 and the excavated soil to the recovery adjustment section 16 via the mud removal pipe 19a whose end is disposed within the chamber 31. Then, the excavated soil is separated from the stabilizing liquid 15 by filtration or the like in the recovery adjustment section 16 .
2度目以降のS101では、回収調整部16において、回収した安定液15から水分を蒸発させて濃縮し、新たに安定液15を作製する。あるいは、S106で抽出した固形のSPTを再度溶液化して新たに安定液15を作製してもよい。また、掘削土を分離して密度調整のみをおこなって、そのまま循環させてもよい。 In S101 from the second time onwards, the recovery adjustment unit 16 evaporates and concentrates water from the recovered stable liquid 15 to prepare a new stable liquid 15. Alternatively, the solid SPT extracted in S106 may be made into a solution again to prepare a new stable liquid 15. Alternatively, the excavated soil may be separated and only the density adjusted, and the soil may be circulated as it is.
第3の実施形態においても、SPTを用いて安定液15を作製することにより、第1の実施形態と同様の効果が得られる。水溶性のSPTは安定液15中で水と分離しにくいので、シールド機29の掘進を一時的に停止してもチャンバ31内で安定液15が分離することがない。 In the third embodiment as well, the same effects as in the first embodiment can be obtained by producing the stabilizing liquid 15 using SPT. Since water-soluble SPT is difficult to separate from water in the stabilizing liquid 15, the stabilizing liquid 15 does not separate in the chamber 31 even if the shielding machine 29 temporarily stops digging.
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea disclosed in this application, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. Understood.
1………地盤
3、3a………掘削部
5………ロッド
7………ケーシングパイプ
9………ボーリングマシン
11a………回収ポンプ
11b………供給ポンプ
13………回収ピット
14………調整部
15………安定液
16………回収調整部
17、17a、17b………掘削土
19………回収管
19a………排泥管
21、21a………供給管
23、23a………孔
25………孔壁
27、28………点線
29………シールド機
30………立坑
31………チャンバ
33………本体
35………シールドトンネル
37………作業台
71………分岐管
1...
Claims (8)
地盤を掘削する掘削部と、
前記掘削部の近傍から地盤へ安定液を供給するポンプと、
前記安定液を回収する回収部と、
を具備し、
前記安定液には、ポリタングステン酸ナトリウムが含まれ、前記安定液の密度が2.7g/cm 3 以上3.1g/cm 3 以下であることを特徴とする掘削システム。 An excavation system for excavating the ground,
an excavation section that excavates the ground;
a pump that supplies a stabilizing liquid from the vicinity of the excavation part to the ground;
a recovery unit that recovers the stabilizing liquid;
Equipped with
An excavation system characterized in that the stabilizing liquid contains sodium polytungstate , and the density of the stabilizing liquid is 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less .
前記回収ピット内で、前記安定液より密度が小さい掘削土が上方に浮遊し、前記安定液より密度が大きい掘削土が底に沈んで、前記安定液が掘削土と分離されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の掘削システム。In the recovery pit, excavated soil having a lower density than the stabilizing liquid floats upward, and excavated soil having a higher density than the stabilizing liquid sinks to the bottom, so that the stabilizing liquid is separated from the excavated soil. The excavation system according to claim 1 or claim 2.
前記安定液には、ポリタングステン酸ナトリウムが含まれており、前記安定液の密度が2.7g/cm 3 以上3.1g/cm 3 以下であり、
掘削後の前記安定液を掘削土と分離して回収することを特徴とする地盤の掘削方法。 A ground excavation method in which the ground is excavated in an excavation section while supplying a stabilizing liquid to the ground with a pump,
The stabilizing liquid contains sodium polytungstate, and the stabilizing liquid has a density of 2.7 g/cm 3 or more and 3.1 g/cm 3 or less,
A method for excavating ground, characterized in that the stable liquid after excavation is separated from excavated soil and recovered.
前記掘削部によって前記地盤に対して略鉛直方向に削孔することを特徴とする請求項4記載の地盤の掘削方法。 The excavation of the ground is boring,
5. The ground excavation method according to claim 4 , wherein the hole is drilled in a substantially vertical direction with respect to the ground by the excavation part.
前記分岐管から掘削後の安定液および掘削土が流れ込む回収ピットが設けられ、A recovery pit is provided into which stabilizing liquid and excavated soil after excavation flow from the branch pipe,
前記回収ピット内で、前記安定液より密度が小さい掘削土が上方に浮遊し、前記安定液より密度が大きい掘削土が底に沈んで、前記安定液が掘削土と分離されることを特徴とする請求項5記載の地盤の掘削方法。In the recovery pit, excavated soil having a lower density than the stabilizing liquid floats upward, and excavated soil having a higher density than the stabilizing liquid sinks to the bottom, so that the stabilizing liquid is separated from the excavated soil. The ground excavation method according to claim 5.
前記掘削部の上方に配置した管体によって、掘削後の前記安定液と掘削土を回収することを特徴とする請求項5記載の地盤の掘削方法。 the ground is an underwater bottom;
6. The ground excavation method according to claim 5 , wherein the stabilizing liquid and excavated soil are recovered after excavation by a pipe arranged above the excavation part.
前記掘削部によって前記地盤に対して略水平方向に削孔することを特徴とする請求項4記載の地盤の掘削方法。 The excavation of the ground is drilling with a shield machine,
5. The ground excavation method according to claim 4 , wherein the hole is drilled in a substantially horizontal direction with respect to the ground by the excavation part.
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