JPH08218759A - 土の掘削方法および地中構造物造成法 - Google Patents

土の掘削方法および地中構造物造成法

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JPH08218759A
JPH08218759A JP7030694A JP3069495A JPH08218759A JP H08218759 A JPH08218759 A JP H08218759A JP 7030694 A JP7030694 A JP 7030694A JP 3069495 A JP3069495 A JP 3069495A JP H08218759 A JPH08218759 A JP H08218759A
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ground
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sand
pressure
earth
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Shinji Shimoda
真司 下田
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 地中の任意の箇所において隆起や沈下を防ぎ
つつ所定の土砂を掘削・排出し、空洞域を造成すると同
時にその坑壁を維持する。 【構成】 地中の構造体造成予定域に向けて地上より土
砂を掘削する機能、掘削した土砂を排出する機能、また
掘削時あるいは掘削後の坑壁保持のため、地盤内空間の
圧力を測定し調整する圧力調整機能、およびこれら各機
能の作動状況を地上に伝達する機能を有する先端装置3
を、各機能の作動に必要な動力、通信、搬出搬入の経路
となる多孔管1に連結挿入し、内部圧力の調整が容易な
ように多孔管の地上周辺部をエアパッカー10で密閉状
態として、掘削した土砂と地上より挿入する硬化材を噴
射混練させ、余剰のスラリーのみを排出することにより
任意の強度をもつ硬化構造物を遠隔操作により造成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】地上より地下の特定箇所を掘削・
排出しその空洞域を保持することは、地中障害物の探査
や地下構造部分の修理・検査などに有効である。また、
該空洞部分を別途の材質で置換し、あるいは混合充填な
どを行うことなどによって遠隔操作による構造物の造成
ができるとすれば、危険設計の工事や地下工事の事前安
全対策に大きな効果があるばかりでなく、地下空間への
発電用圧縮空気の備蓄や、ゴミに圧力をかけて無害化す
るなどの種々の近未来の計画にも対応できる。
【0002】本発明は、土の掘削方法および地中構造物
の造成法に関し、地中の任意の箇所において、隆起や沈
下を防ぎつつ、所定量の土砂を掘削・排出し、空洞域を
造成すると同時に、その坑壁を維持することに関するも
のである。
【0003】
【従来の技術】従来より、地中の任意箇所に空洞域を造
成するには、人為的に該箇所での掘削による方法が用い
られていた。この方法は、人身への危険が多いばかりで
なく、莫大な経費と工期、人手を要していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】地中の任意箇所に空洞
域を造成するのに、該箇所での掘削による方法以外の工
法の開発が待たれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
の事情に鑑み、地中の任意の箇所に隆起や沈下を防ぎつ
つ所定空間を造成する土の掘削方法であって、該箇所に
向けて地上より土砂を掘削する掘削機能、掘削した土砂
を排出する土砂排出機能、地盤内部の圧力を測定調整す
る圧力調整機能、掘削・排出・圧力調整の状況を地上に
伝達する伝達機能を有する先端装置を、これらの機能を
作動させるために必要な数の孔数を有する多孔管で連結
挿入し、挿入後、該多孔管の地上周辺部を密閉状態と
し、地中との連結は多孔管のみの状態とした土の掘削方
法を提案するものである。
【0006】そのためには、土砂の掘削と、その土砂の
地上への搬出を遠隔操作で行う必要があり、また、掘削
搬出後の坑壁崩壊を防ぐと共に、周辺地盤へ影響のない
よう適正な圧力下の施工および施工後管理が必要とな
る。
【0007】
【作用】本発明は、掘削・排土などの種々な機能を備え
た先端装置と、これらの経路となる多孔管を連結して地
中に挿入させ、挿入後、該多孔管は掘削中および掘削後
の地中の圧力調整が容易であるよう地上周辺部を密閉状
態とし、多孔管内の各孔を利用して遠隔操作により先端
装置の各機能を作動させ、所定空間の掘削・造成あるい
は地中構造物を造成するものである。
【0008】
【実施例】本発明を添付する図面に示す実施例に基づい
て以下詳細に説明する。図1において先端装置3内には
土砂を掘削する機能および土砂排出機能、地盤内部の圧
力を測定調整する圧力調整機能、掘削・排出・圧力測定
調整の状況を地上に伝達する伝達機能(図示せず)を備
えさせる。この先端装置はボーリングマシンなどにより
多孔管1の連結によって地中に挿入されており、多孔管
1の地上周辺部はエアーパッカー10などにより密閉状態
とする。したがって、掘削、排出、調整、通信などの機
能を持つ先端装置3との連絡は多孔管1を通じてのみ行
うこととなる。
【0009】図2に具体的な実施例を示す。多孔管1に
連結した先端装置3に吸入口12を開口させ、多孔管1お
よび先端装置3内に設けてある排出路13を前記吸入口12
に連通させる。この排出路13の吸入口12寄り近傍に給水
管14の下端を開口させ、エアー供給管15の下端を前記給
水管14の先端を取り囲むようにして排出路13に連結させ
る。給水管14より圧力水を噴射させ、空気をエアー供給
管15より供給すると、気液ジェットとなって吸入口12は
負圧となり土砂を吸入する。
【0010】この吸入口12の寄りに圧力調整バルブ16を
設ける。この圧力調整バルブ16は空気圧により排水路13
の流路断面積を変化させて多孔管1内への地盤内の圧力
を調整できる。また、吸入口12には、吸入口12を開閉す
る蓋兼入口掃除板17をエアーシリンダ18で駆動する。エ
アーシリンダ18に圧気供給管19から空気圧が供給され
る。蓋兼入口掃除板17を駆動することにより吸入口12を
開いたりあるいは閉じたりし、吸入口12の清掃を行うこ
ともできる。
【0011】この際、多孔管1の地上入口周辺はエアー
パッカー10などにより密閉状態とし、地中との連絡は多
孔管1のみとする。土の掘削を行う機構はウォータージ
ェットにより切削し、スラリー状となった土砂を吸入口
12により吸入排出する。この場合、先端装置3は地上よ
り多孔管1を通じて回転あるいは揺動、上下動およびそ
れらの複合の動きが地上から伝えられ、周辺土砂は順次
掘削され、吸入口12より地上へ排出される。切削用ウォ
ータージェットは200kgf/cm2程度以上とし、硬質地盤で
は 1000kgf/cm2以上の圧力となることもある。
【0012】ウォータージェットによる掘削では、エア
ーの随伴、また破壊力増加のための特殊材の混入噴射を
行う場合もあり、さらには水圧、油圧あるいは電力を利
用して機械的にアームを出して切削、掘削することもあ
る。排出は先端装置3の必要箇所に吸入口12を開口さ
せ、排出路13を先端装置3内に設けて、前記吸入口12に
連通させる。この排出路13の吸入口12寄り近傍に給水管
14の下端を開口させ、エアー供給管15の下側を前記給水
管14の先端を取り囲むようにして排出路13に連結させ
る。給水管14より圧力水を噴射させ、空気をエアー供給
管15より供給すると、気液ジェットとなって吸入口12は
負圧となり土砂を吸入する。
【0013】この吸入口12寄りに圧力調整バルブ16を設
ける。この圧力調整バルブ16は空気圧により吸入口12よ
りの流入路断面積を変化させて地盤内への圧力を調整で
きる。また、吸入口12には、吸入口12を開閉する蓋兼入
口掃除板17を (エアー、水、油) シリンダ18で駆動す
る。シリンダ18に供給管19から空気あるいは水、油が供
給される。蓋兼入口掃除板17を駆動することにより吸入
口12を開いたりあるいは閉じたりし、吸入口12の清掃を
行うこともできる。
【0014】土砂が排出され、空洞域となった箇所の坑
壁は、エアーまたは水あるいはベントナイトなどの坑壁
保持材などよって加圧保持されるか、セメントモルタル
あるいは高分子硬化剤の吹付けによる坑壁保持を行う。
吹付けは掘削用ジェット孔を利用してもよいし、別途設
けてもよい。先端装置3各機能の作動状況を地上に伝達
する方法であるが、まず先端装置3に取付けた圧力セン
サーにより先端装置3周辺の圧力を検知する。さらに位
置センサーにより掘削が行われている方位を検知する。
また、超音波センサーあるいはレーザーなどにより切削
状況の計測を行い、必要に応じて監視カメラによる坑壁
の状況を確認する。
【0015】以上のような各情報を、そのつど有線また
は無線方式により地上に連絡し、受信機、受像機により
地中のデータの捕捉観測を行い、施工管理を行うと共に
各データを集録する。図3に他の実施例を示す。多孔管
1内に硬化材圧送路21と給気管22とを設け、先端装置3
下端の周壁に開口させ、その開口に給気管22の下端の噴
気口24を臨ませ、噴気口24の中央に硬化材圧送路21下端
の噴射ノズル25を位置させる。
【0016】この先端装置3はボーリングマシンあるい
はアースオーガーなどの適宜手段によって対象地盤に多
孔管1の連結により連結挿入され、所定箇所において噴
射ノズル25から地盤硬化材200kgf/cm2程度以上の高圧
力、流量50L/min 前後以上で噴射し、噴気口24からエア
ーを0〜40kgf/cm2 程度まで適宜状況に併せて噴射しな
がら、先端装置3を前進あるいは回転前進あるいは揺動
前進させると、ジェットの噴射による破壊力により周辺
土砂が掘削される。噴射による破砕力を失った泥水スラ
イムは、排出路13に開口する給水管14・エアー供給管15
からの気液ジェットの排出力により加速され、排出路13
を通じて地上に搬出される。
【0017】この場合、気液ジェットの代わりに水ジェ
ット又は高圧エアーあるいは地上よりの吸引搬送でもよ
い。この多孔管1の地上入口周辺はエアーパッカー10な
どにより密閉状態とし、地中との連絡は多孔管1を通じ
てのみ行われる。このようにして造成された所定空間
は、泥水圧あるいはエアー圧で坑壁崩壊を防止しなが
ら、所定の深度まで掘削を行う。掘削が終了し、超音波
センサーあるいはレーザーなどによる計測が完了し、所
定構造物の造成寸法を確認したら所定の硬化材で空洞域
を充填し構造体を造成する。この際、坑壁保持のため使
用し不要となったエアーまたは泥水は排出口12より排出
される。
【0018】図4に作動状況の伝達方法の一例を示す。
先端装置3には掘削・排出・圧力調整の状況を地上に伝
達する伝達機能を備えている。多孔管1の圧力センサー
42からの圧力信号を受ける無線送信機49と無線受信機43
とはアンテナケーブル44で接続する。アンテナケーブル
44は例えば同軸ケーブルなどのもので、芯線を絶縁材で
覆い、その絶縁材を絶縁線で覆ってシールドしているた
め、使用する76〜90Hz程度の高周波の電送に適する。
【0019】なお、アンテナケーブル44はカップラー45
で接続する。符号46は固結体を示す。以上のように、本
発明をまとめると、図5に示すように、先端に先端装置
3を連結し、削孔機51で回転下降する。多孔管1内には
土砂排出口、吸入清掃エアー孔、掘削ジェット、掘削エ
アー排出孔、排出ジェット、通信孔、削孔ジェット、内
圧調整孔、予備孔などが設けられている。
【0020】この多孔管1の地上入口をエアーパッカー
10などにより密閉状態とし、地中との連絡は、多孔管1
による。さらに、本発明の先端装置3の実施例を図6に
示す。
【0021】
【発明の効果】本発明は、上述のように、地中の任意箇
所に所定空間を造成する土の掘削方法であって、該空間
に向けて地上より土砂を掘削する掘削機能、掘削した土
砂を排出する土砂排出機能、地盤内部の圧力を測定し調
整する圧力調整機能、掘削・排出圧力調整機能の状況を
地上に伝達する伝達機能を有する先端装置と、これを作
動させるに必要な数の孔数を有する多孔管を連結して地
中に挿入させ、挿入後、該多孔管の地上入口周辺を密閉
状態とした土の掘削方法であり、地中との連絡は多孔管
のみの状態としたので、管周辺からの圧力放散がなく、
地中のスラリーや空気圧の調整が容易である。したがっ
て、隆起や沈下、坑壁の崩壊を防ぎながら容易に掘削す
ることができる。
【0022】また、本発明は、所定強度の任意の構造物
を造成することや、地上から送入される硬化材と土砂を
混練し構造物を造成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の土の掘削方法の概略を示す縦断面図で
ある。
【図2】本発明の具体的な実施例の縦断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の縦断面図である。
【図4】本発明のさらに別の実施例の縦断面図である。
【図5】本発明の他の実施例の概要を示す縦断面図であ
る。
【図6】本発明の他の詳細な実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
1…多孔管 3…先端装置 10…エアーパッカー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E21B 47/16 47/18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中の任意箇所に崩壊や隆起や沈下を防
    ぎつつ所定空間を造成する土の掘削方法であって、該空
    間に向けて地上より土砂を掘削する機能、掘削した土砂
    を排出する機能、また掘削時あるいは掘削後の坑壁保持
    のため、地盤内空間の圧力を測定し調整する圧力調整機
    能、およびこれら各機能の作動状況を地上に伝達する機
    能を有する先端装置を、各機能の作動に必要な動力、通
    信、土砂搬出構造体原料等の搬入の経路となる多孔管に
    連結挿入し、内部圧力の調整が容易なように該多孔管の
    地上周辺部を密閉状態とした土の掘削方法。
  2. 【請求項2】 地中の構造体造成予定域に向けて地上よ
    り土砂を掘削する機能、掘削した土砂を排出する機能、
    また掘削時あるいは掘削後の坑壁保持のため、地盤内空
    間の圧力を測定し調整する圧力調整機能、およびこれら
    各機能の作動状況を地上に伝達する機能を有する先端装
    置を、各機能の作動に必要な動力、通信、搬出搬入の経
    路となる多孔管に連結挿入し、内部圧力の調整が容易な
    ように該多孔管の地上周辺部を密閉状態として、掘削し
    た土砂と地上より挿入する硬化材を噴射混練させ、余剰
    のスラリーのみを排出することにより任意の強度をもつ
    硬化構造物を遠隔操作により造成する地中構造物造成
    法。
  3. 【請求項3】 地中の構造体造成予定域に向けて地上よ
    り土砂を掘削する機能、掘削した土砂を排出する機能、
    また掘削時あるいは掘削後の坑壁保持のため、地盤内空
    間の圧力を測定し調整する圧力調整機能、およびこれら
    各機能の作動状況を地上に伝達する機能を有する先端装
    置を、各機能の作動に必要な動力、通信、搬出搬入の経
    路となる多孔管に連結挿入し、内部圧力の調整が容易な
    ように該多孔管の地上周辺部を密閉状態とし、造成した
    空洞域に指定強度を持つ硬化材を充填することにより硬
    化構造物を遠隔操作により造成する地中構造物造成法。
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Cited By (5)

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