JPH04306393A

JPH04306393A - 地盤削孔工法

Info

Publication number: JPH04306393A
Application number: JP9634291A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Yamashita; 山　下　雅　道
Original assignee: TOKYO OOKURA SANGYO KK
Current assignee: TOKYO OOKURA SANGYO KK
Priority date: 1991-04-02
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1992-10-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削工具を用い地盤や
土砂を掘削し、その結果形成された孔の周囲を孔壁崩壊
防止用のパイプで補強し、集水性に優れた井戸を作成す
る地盤削孔工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】井戸を作成するための地盤削孔工法とし
ては、従来より例えば以下のようなものが知られている
。（１）　図１０に示すように、超硬合金製のチップ等を
刃体とするアースオーガー１６を図中矢印Ｐ方向に押圧
し、アースオーガー１６のヘッド１７を所定の地盤１１
上に圧接させつつ、アースオーガー１６を図中Ｑ方向に
回転させて掘削を行う。掘削により生じた土砂は、オー
ガースクリュー１８により上方に排除される。また、特
に、崩壊性の高い地層における掘削孔１２孔壁の崩壊を
防止するため、掘削中、掘削孔１２内にベントナイト等
の溶液を注入して土止めを行う。（２）　図１１に示すように、一般的なダウンザホール
ビット１５を用い、ハンマーの打撃力により地盤１１に
局部的な圧潰と剪断破壊を生じさせて掘削を行う。掘削
により生じた土砂は、前記ハンマーの駆動源である圧縮
空気により、掘削工具側面に設けられた排出溝（図示せ
ず）を経て上方に排出される。なお、上記の各工法にお
いては、いずれも所定範囲の掘削終了とともに掘削工具
を掘削孔１２より引き上げ、その後、井戸の外壁をなす
パイプ（図示せず）を掘削孔１２内に挿入し、井戸を完
成させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の井戸を作成するための地盤削孔工法のうち、アース
オーガー１６を用いる工法は、掘削速度が遅く、また、
Ｎ値が５０以上である砂礫層に対しては掘削が困難であ
った。更に、ベントナイト溶液を用いるため、ベントナ
イトが地下水に浸み込み地下水を汚染することがある他
、ベントナイトを含む多量のスライムが孔底に沈殿し、
その除去に非常な手間を要していた。なお、掘削後に排
出される泥水の処理も問題であった。一方、ダウンザホ
ールビット１５を用いる工法においては、掘削に際し生
じる土砂を圧縮空気により排出しているため、掘削中は
掘削孔１２孔壁の土止めができず、その結果、掘削工具
を掘削孔１２から引き上げる際、前記孔壁に砂礫層等が
あると、その部分から前記孔壁が崩壊し、パイプの挿入
が困難となることがあった。

【０００４】また、上記従来の井戸を作成するための地
盤削孔工法においては、いずれの場合も、掘削中、目的
とする水脈のある地層へと到達する以前に、途中の地層
から浸出した水により、その部分から孔壁が崩壊し、ま
た、掘削孔１２が浸水することがあった。この問題を解
決するため、ケーシングチューブ１９を用いた井戸掘り
工法が開発されている。これは、図１２に示すように、
円筒状のケーシングチューブ１９内に掘削工具（図の場
合はアースオーガー１６）を摺動可能に挿通し、掘削と
同時に、ケーシングチューブ１９を掘削孔１２孔壁に沿
って上下動させることにより、前記孔壁の土砂を削り落
としながらケーシングチューブ１９を掘削孔１２内に挿
入するものである。この工法においては、掘削中孔壁が
ケーシングチューブ１９で覆われるため、崩壊性の高い
地層や水脈等を貫通した場合でも、その部分から前記孔
壁が崩壊することはない。

【０００５】しかしながら、同工法においても、掘削終
了とともに掘削工具とケーシングチューブ１９を掘削孔
１２から引き上げ、その後、掘削孔１２内に井戸の外壁
をなすパイプを挿入しているため、上記従来の方法にお
いては、いずれも、掘削孔１２へのパイプの挿入が可能
となるよう、掘削孔１２の内径をパイプの外径に対して
十分大きくする必要があり、過剰な掘削を行わざるを得
ないという問題があった。また、隙間が大きいので、挿
入されたパイプと、掘削孔１２との間にコンクリート等
を充填する等の作業が必要となり、作業性および資材の
節約という点で問題となっていた。

【０００６】更に、油性や温泉用の井戸のような大深度
の掘削を行う場合、一定量の掘削を行う毎に土止め用の
パイプを挿入して地盤の崩壊を防止する必要があり、か
つ、その都度掘削孔の径を狭めざるを得ないという欠点
があり、上記問題が更に顕著になっていた。一方、上記
従来の井戸に用いられるパイプにおいては、水脈からの
集水は専らその先端の開口部からなされていた。従って
、集水を行うためには開口部を水脈内に位置させる必要
があり、また、集水効率も低かった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状で、そ
の壁面の一部に、前記壁面を貫通する流路を有するスト
レーナーを設けたパイプと、当該パイプ内に挿通された
掘削工具と、当該掘削工具の先端に装着され、前記パイ
プの外径以上に拡径可能なビットと、前記掘削工具の前
記パイプ先端方向への移動を規制する規制部材からなる
掘削設備を有し、

【０００８】前記掘削工具を前記パイプ先端から突出さ
せ、かつ拡径させた状態で掘削を行うとともに前記パイ
プを地中に挿入し、掘削終了後、前記ビットを縮径して
前記掘削工具のみを前記パイプより引き上げ、掘削孔内
に前記パイプを残留させて井戸の外壁とする地盤削孔工
法である。

【０００９】

【作用】本発明においては、掘削により形成された掘削
孔の内径が前記掘削孔に挿入されたパイプの外径以上で
、かつ前記内径と、前記外径との差が極めて小さくなっ
ているので、前記掘削孔内における前記パイプの安定性
が向上する。そのため、掘削時に掘削孔に挿入されたパ
イプを直接井戸の外壁として使用することができる。従って、作井の工程が簡略化され、かつ迅速に行われる
他、地盤削孔に要する資材を節約することが可能である
。また、集水がパイプ先端の開口部およびストレーナー
の双方から行われるため、集水効率が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の実施例を
詳細に説明する。本発明に用いられる掘削工具の例を図
１〜図３に示す。この掘削工具は、圧縮空気を駆動源と
するハンマ（図示せず）の衝撃力およびハンマシリンダ
１の回転力を受けるデバイス２の底面に、当該デバイス
２の中心に対して点対称に２個の軸穴２Ａ，２Ｂを形成
し、各々の軸穴２Ａ，２Ｂに、ビット軸３Ａ，３Ｂを軸
回りに回転自在にかつ抜け止めして嵌入し、各々のビッ
ト軸３Ａ，３Ｂの先端部に、デバイス２の径とほぼ同径
の略半円形状をなし、かつ先端面に多数のチップ４が植
設されたビット５Ａ，５Ｂを互いの直状端面６Ａ，６Ｂ
を対向した状態で設け、ビット軸３Ａ，３Ｂの位置を、
デバイス２が掘削方向に回転した際に、ビット５Ａ，５
Ｂの各々一方の端部が共にデバイス２の外周面より所定
の掘削量だけ突出し、かつその際に両ビットの直状端面
６Ａ，６Ｂが互いに当接するようデバイス２の中心から
偏心させてなるものである。

【００１１】上記掘削工具は、上記切削工具とほぼ同径
のパイプ７内に摺動可能に挿通されているが、パイプ７
の一部には、必要に応じ、パイプ７の壁面を貫通する流
路８Ａを有するストレーナー８が設けられている。この
ストレーナー８は、パイプ７壁面からの集水を可能とす
るためのもので、流路８Ａの形状は、集水を行う水脈の
地質や集水の程度に合わせて任意に設定可能である。流
路８Ａの形状の例を、図４〜図６に各々示した。図４は
パイプ７の軸線方向に沿ってスリット状の長穴を設けた
例、図５は丸穴を設けた例、また、図６は流路８にパイ
プ７内への土壌の流入を防止するメッシュ状の金網を取
り付けた例である。更に、パイプ７先端部内周には、デ
バイス２の外周面に形成された拡径部９に係合する縮径
管１０が、溶接等の方法で一体に固着されている。

【００１２】次に、上記掘削工具を用いた、本発明にお
ける地盤削孔工法について説明する。図７は、上記例に
おける掘削の状況を示すものである。この場合ビット５
Ａ，５Ｂをパイプ７先端から突出させ、デバイス２をハ
ンマシリンダ１により掘削方向（図３中央矢印Ｘ）に回
転させると、ビット５Ａ，５Ｂが、図２に示すような状
態から掘削抵抗によりビット軸３Ａ，３Ｂを軸として自
転し、その結果、図３に示すようにビット５Ａ，５Ｂの
直状端面６Ａ，６Ｂの一端部がデバイス２の外周面より
所定量だけ突出するとともに、直状端面６Ａ，６Ｂの一
部が互いに当接し、ビット５Ａ，５Ｂの自転が停止する
。この状態でビット５Ａ，５Ｂにデバイス２の回転力お
よびハンマの衝撃力を与えると、ビット５Ａ，５Ｂが上
下動し、チップ４による地盤の局部的な圧潰と剪断破壊
が起こり、掘削が行われる。

【００１３】一方、前記上下動に伴う拡径部９と縮径管
１０との接触により、ハンマの衝撃力が掘削と同時にパ
イプ７に伝達され、その衝撃力とパイプ７の自重により
、パイプ７先端を地盤１１に食い込ませる。ここで、縮
径管１０が拡径部９の下方に位置するため、前記衝撃力
はパイプ７を地盤１１中に押し込む方向にのみ伝わり、
その結果、掘削孔１２孔壁より浸出する水等による前記
孔壁の崩壊が有効に防止される。

【００１４】また、掘削した土砂等は、ハンマシリンダ
１内をハンマピストン（図示せず）が落下する際に吐き
出される圧縮空気が、デバイス２の底面に設けた空気孔
１３Ａ，１３Ｂから吹き出されることにより当該掘削工
具先端から離間され、その後デバイス２に設けた排出溝
１４を経由してパイプ７内に移り、そこから更に上方に
排出される。

【００１５】図８は、上記例における掘削終了時の状況
を示すものである。この場合、ハンマシリンダ１を前記
掘削方向とは逆方向に回転させ、ビット５Ａ，５Ｂを図
２の位置へと戻すことにより、掘削工具がパイプ７内を
摺動可能となるので、ハンマシリンダ１を上方に引けば
、図９に示すように、前記掘削工具のみをパイプ７から
引き出すことができる。

【００１６】ここで、本発明においては、ビット５Ａ，
５Ｂの拡径時の外径とパイプ７の外径がほぼ同径とされ
ているので、掘削により形成された掘削孔１２の内径と
、掘削孔１２に挿入されたパイプ７の外径との間の隙間
αは極めて小さく、そのため、掘削孔１２内におけるパ
イプ７の安定性は非常に高くなっている。従って、パイ
プ７の交換や、掘削孔１２とパイプ７との間に生じた隙
間に充填材を流入する等、掘削孔１２内にパイプ７を安
定に保持させるための操作を行う必要はなく、パイプ７
を井戸の外壁として直接使用可能である。また、掘削孔
１２に挿入するパイプ７のうち、ストレーナー８の部分
を集水の対象となる水脈内に配置することにより、パイ
プ７からの集水効率を大きく向上させることができる。なお、パイプ７をその軸線方向に沿って複数に分割可能
としておけば、必要に応じて掘削孔１２内でパイプ７を
分割し、掘削孔１２からパイプ７を引き上げることも可
能である。従って、パイプ７を施工時の仮の内壁材とし
て用い、掘削終了後、正規の内壁材（パイプ）に取り替
えることも容易である。

【００１７】更に、拡径可能なビットの分割個数を３個
以上としてもよい。なお、本発明は、作井のみならず、
油性の作成、あるいは温泉や地熱発電のための大深度の
作井工事の一部にも適用可能である。この場合、上記例
のように、駆動源として圧縮空気を使用した掘削工具に
おいては、使用可能な空気圧と掘削された孔内の背圧と
の関係から定まる掘削深度の限界まで掘削を行った際、
前記掘削工具を縮径してパイプ７から抜き取り、更に、
トリコンビットのような機械的に駆動される回転掘削工
具に代えて以降の掘削を行う。

【００１８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては、
地盤削孔とパイプ嵌入を同時施工し、パイプを削孔内に
残置して掘削工具のみを引き上げるので、掘削により形
成された掘削孔の内径が前記掘削孔に挿入されたパイプ
の外径以上で、かつ前記内径と、前記外径との差が極め
て小さくなっており、前記掘削孔内における前記パイプ
の安定性が向上する。そのため、掘削時に掘削孔に挿入
されたパイプをそのまま直接井戸等の外周部として使用
することができる。従って、地盤削孔のためにこの方法
を使用すると工程が簡略化され、かつ迅速に行われる他
、地盤削孔に要する資材を節約することが可能となる。また、パイプの壁面をストレーナーとした場合は、集水
がパイプ先端の開口部およびストレーナーの双方から行
われるため、集水効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いられる掘削工具の側断
面図である。

【図２】本発明の一実施例に用いられる掘削工具におけ
る、ビットを縮径した状態を示す平面図である。

【図３】本発明の一実施例に用いられる掘削工具におけ
る、ビットを拡径した状態を示す平面図である。

【図４】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図５】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図６】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図７】本発明の一実施例における、掘削作業の状況を
示す側断面図である。

【図８】本発明の一実施例における、掘削終了時の状況
を示す側断面図である。

【図９】本発明の一実施例における、掘削工具の引き上
げ作業の状況を示す側断面図である。

【図１０】アースオーガーを用いた、従来の掘削作業の
状況を示す側断面図である。

【図１１】ダウンザホールビットを用いた、従来の掘削
作業の状況を示す側断面図である。

【図１２】ケーシングチューブを用いた、従来の掘削作
業の状況を示す側断面図である。

【符号の説明】

１　　ハンマシリンダ２　　デバイス２Ａ，２Ｂ　　軸穴３Ａ，３Ｂ　　ビット軸４　　チップ５Ａ，５Ｂ　　ビット６Ａ，６Ｂ　　直状端面７　　パイプ８　　ストレーナー８Ａ　　流路９　　拡径部１０　　縮径管１１　　地盤１２　　掘削孔１３Ａ，１３Ｂ　　空気孔１４　　排出溝１５　　ダウンザホールビット１６　　アースオーガー１７　　ヘッド１８　　オーガースクリュー１９　　ケーシングチューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　掘削工具を用い掘削を行い、掘削によ
り形成された掘削孔の周囲を孔壁崩壊防止用のパイプで
補強してなる地盤削孔工法において、円筒状のパイプと
、当該パイプ内に挿通された掘削工具と、当該掘削工具
の先端に装着され、前記パイプの外径以上に拡径可能な
ビットと、前記掘削工具の前記パイプ先端方向への移動
を規制する規制部材からなる掘削設備を有し、前記掘削
工具を前記パイプ先端から突出させ、かつ拡径させた状
態で掘削を行うとともに前記パイプを地中に挿入し、掘
削終了後、前記ビットを縮径して前記掘削工具のみを前
記パイプより引き上げ、前記掘削孔内に前記パイプを残
留させたことを特徴とする地盤削孔工法。
【請求項２】　　パイプの一部に、当該パイプの壁面を
貫通する流路を有するストレーナーを設けたことを特徴
とする、請求項１記載の地盤削孔工法。
【請求項３】　　前記掘削工具を前記パイプより引き上
げた後、該パイプ中に、他の掘削工具を挿入し、更に下
方への掘削を行うことを特徴とする請求項１記載の地盤
削孔工法。