説明

曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置

【課題】 施工時間に影響を与えるジャイロスコープを用いた削孔軌跡の計測時間を短縮することにより、全体の工期を短縮して工事費用を低減する。
【解決手段】 削孔管20の先端に先端ビット40を取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う曲がりボーリング工法に用いる削孔装置10において、削孔管20内へジャイロスコープ30を挿入する工程で、高圧流体送出機(例えば、圧縮空気送出機50)により、削孔管20内へ高圧流体(例えば、圧縮空気)を送出してジャイロスコープ30を削孔管20の先端部へ向かって圧送する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置に関するものであり、例えば、地上から建造物の下方に向かって斜めに削孔を行い、建造物の下方に薬液注入作業孔を形成する際に使用される工法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
地震による液状化現象を防止するため、地上から建造物の下方に向かって斜めに削孔を行い、建造物の下方に薬液注入作業孔を形成するための工法として、曲がりボーリング工法が知られている。この曲がりボーリング工法では、削孔管による削孔軌跡を把握するために、削孔管内へジャイロスコープを挿入するのが一般的である。例えば、削孔管による削孔軌跡を把握するための方法として、削孔管内の先端部付近までジャイロスコープを挿入した後、ジャイロスコープからの信号を記録しながら、削孔管からジャイロスコープを引き抜いて、削孔軌跡を計測する方法が開示されている(特許文献1参照)。
【0003】
この特許文献1に記載された技術は、ジャイロスコープの先端に、ジャイロスコープに対して回転自在に構成された捻れ検知装置の雄型あるいは雌型を設けると共に、削孔ロッドの先端部に、削孔方向決定部材に対して固定されている捻れ検知装置の雌型あるいは雄型を設ける。そして、ジャイロスコープ先端の雄型あるいは雌型を回転させて削孔ロッド先端部の雌型あるいは雄型と係合させ、その際に雄型あるいは雌型が回転した角度を検出する工程と、捻れ検知装置の雄型と雌型とが係合した地点から地上側の収納位置までジャイロスコープを引き込む工程と、その際にジャイロスコープからの信号を記録して削孔軌跡を計測する工程とを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3763399号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、曲がりボーリング工法において削孔精度を高めるためには、3m程度(削孔管1本分)の削孔を行う毎に、削孔管内にジャイロスコープを送り込んだ後、引き抜きながら削孔軌跡を検出しなければならない。従来の曲がりボーリング工法では、ジャイロスコープの信号ケーブルが大型のリールに巻かれており、このリールを回転させることにより、信号ケーブルの先端に接続されたジャイロスコープを削孔管内へ送り込んだり、削孔管内から引き抜いたりしていた。このような作業には多大な時間を要するため、施工時間が長引くという問題があった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、施工時間に影響を与えるジャイロスコープを用いた削孔軌跡の計測時間を短縮することにより、全体の工期を短縮して工事費用を低減することが可能な曲がりボーリング工法及びこれに使用する削孔装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置は、削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う工法及び装置であって、先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、削孔管及び先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、削孔管及び先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、先端ビットのテーパー部に作用する土圧により曲線推進し、削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測するようになっている。
【0008】
そして、削孔管内へジャイロスコープを挿入する工程で、削孔管内へ高圧流体を送出してジャイロスコープを削孔管の先端部へ向かって圧送することを特徴とするものである。このような曲がりボーリング工法に用いる削孔装置は、削孔管内へ高圧流体を送出する高圧流体送出機を備えている。
【0009】
このような構成からなる曲がりボーリング工法及び削孔装置では、削孔軌跡を測定する際に、削孔管の基端側から削孔管内にジャイロスコープを挿入した後、削孔管の基端部において信号ケーブルの周囲にシール材を取り付けて、削孔管の基端部を密閉する。そして、高圧流体送出機を用いて削孔管内へ高圧流体を送出することにより、ジャイロスコープを削孔管の先端部へ向かって圧送する。また、ウインチでジャイロスコープに接続された信号ケーブルを巻き取ることにより、削孔管内からジャイロスコープを引き抜く。なお、高圧流体とは、例えば、圧縮空気や高圧水のことであり、圧縮空気を送出する場合には、高圧流体送出機としてコンプレッサーを使用し、高圧水を送出する場合には、高圧流体送出機としてポンプを使用する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置では、圧縮空気や高圧水等の高圧流体の圧送力により、削孔管内へジャイロスコープを挿入している。したがって、従来の技術のように、ジャイロスコープに接続された信号ケーブルを繰り出すことにより、削孔管内へジャイロスコープを挿入する場合と比較して、ジャイロスコープを速やかに削孔管の先端部まで到達させることができる。このため、施工時間に影響を与えるジャイロスコープを用いた削孔軌跡の計測時間を短縮することができるので、全体の工期が短縮され、工事費用を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る削孔装置及び付属装置の全体構成を示す概略図。
【図2】先端ビットの断面図。
【図3】ジャイロスコープを挿入した状態の先端ビットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明の曲がりボーリング工法及びこれに用いる削孔装置の実施形態を説明する。図1〜図3は曲がりボーリング工法に用いる削孔装置を説明するもので、図1は削孔装置及び付属装置の全体構成を示す概略図、図2は先端ビットの断面図、図3はジャイロスコープを挿入した状態の先端ビットの断面図である。
【0013】
<削孔装置>
本発明で使用する削孔装置10としては、従来から公知の水平削孔装置を利用することができる。この削孔装置10は、図1に示すように、基台11と、基台11上に載置され、削孔管20を接続及び切断するための接続切断装置12と、削孔管20の挿入角度を調整するための角度調整装置13と、削孔管20を推進するための推進駆動装置14と、を備えている。また、削孔装置10の後方には、ジャイロスコープ30に接続された信号ケーブル31を巻き取るためのウインチ15が配置されている。
【0014】
本発明で使用するジャイロスコープ30の信号ケーブル31は、ジャイロスコープ30からの信号を受信するためと、ジャイロスコープ30を削孔管20内から引き抜くために使用される。これに対して、従来の曲がりボーリング工法における信号ケーブルは、これらの機能だけではなく、ジャイロスコープ30を削孔管20内へ送り込むためにも使用される。したがって、本実施形態における信号ケーブル31は、従来の信号ケーブルと比較して細いものとなっている。このため、本実施形態のウインチ15は、従来の曲がりボーリング工法で使用するリールと比較して小型化することができる。
【0015】
<先端ビット>
削孔管20の先端部には、先端ビット40が取り付けられている。この先端ビット40は、図2及び図3に示すように、先端部が先細状となるようなテーパー部44を有しており、直線削孔時には、削孔管20及び先端ビット40を回転させながら削孔し、曲線削孔時には、削孔管20及び先端ビット40を回転させない状態で地盤中に圧入して、先端ビット40のテーパー部44に作用する土圧により曲線推進するようになっている。なお、図2及び図3中、符号41は先端治具を示している。また、先端ビット40の先端部には、削孔管20を介して送出されるベントナイト泥水等の掘削補助液を噴出させるための噴出口42と、削孔管20の内部と噴出口42とを連通するための送出管43とが設けられている。
【0016】
<圧縮空気送出機>
圧縮空気送出機50は、高圧流体送出機として機能する装置であり、例えば公知のコンプレッサーからなる。この圧縮空気送出機50を用いて、削孔管20の先端部へ向かってジャイロスコープ30を圧送するには、まず、削孔管20の基端側から削孔管20内にジャイロスコープ30を挿入した後、削孔管20の基端部において信号ケーブル31の周囲にシール材(図示せず)を取り付けて、削孔管20の基端部を密閉する。そして、圧縮空気送出機50を用いて削孔管20内へ圧縮空気を送出すると、ジャイロスコープ30を削孔管20の先端部へ向かって圧送することができる。
【0017】
<高圧流体/他の実施形態>
削孔管20内へ送出する高圧流体は圧縮空気に限られず、高圧水を利用し、あるいは圧縮空気及び高圧水の双方を併用することができる。高圧水を利用する場合には、高圧流体送出機として公知のポンプを使用すればよい。ジャイロスコープ30を圧送ための高圧流体として圧縮空気を利用した場合には、地盤中に注入された空気は削孔管20と掘削孔との隙間を通って地表へ戻り大気中へ放散される。このため、圧縮空気の使用により廃棄物の排出量が増加することはない。一方、ジャイロスコープ30を圧送ための高圧流体として高圧水を利用した場合には、地盤中に注入された水は削孔管20と掘削孔との隙間を通って地表へ戻るため排水処理が必要となるが、高圧水は圧縮空気と比較してジャイロスコープ30の圧送能力が高いため、この点では圧縮空気と比較して有利となる。したがって、削孔管20の内径、屈曲度合い等、ジャイロスコープ30の圧送に影響を与える種々の要因に応じて、圧縮空気を利用したり、高圧水を利用したり、圧縮空気と高圧水とを併用したりすることにより、適切な工事を行うことが可能となる。なお、削孔管20内へ送出する圧縮空気及び高圧水の圧力は、削孔管20の内径、屈曲度合い、ジャイロスコープ30の大きさ及び重さ等に応じて、適宜設定すればよい。例えば、圧縮空気の圧力は10kgf/cm2程度とすることができ、高圧水の圧力は30kgf/cm2程度とすることができる。
【0018】
<削孔方法>
次に、本発明の曲がりボーリング工法について説明する。
本発明の曲がりボーリング工法は、地上に設置した削孔装置10の接続切断装置12により削孔管20を接続しながら、推進駆動装置14により削孔管20を地盤中に貫入して、先端ビット40により削孔を行う。
【0019】
そして、削孔の進行に伴って随時、削孔管20内へジャイロスコープ30を挿入する。この際、圧縮空気送出機50により、削孔管20内へ圧縮空気を送出してジャイロスコープ30を先端ビット40へ向かって圧送する。ジャイロスコープ30が先端ビット40の位置まで到達すると、回転角度計測機構(図示せず)により先端ビット40の向きを検出する。
【0020】
なお、回転角度計測機構は、どのような機構であってもよく、例えば、先端ビット40の基端部に固定磁石部を取り付けると共に、ジャイロスコープ30の先端部に回転磁石部を回転可能に取り付けて、回転磁石部を固定磁石部に近接させ、パルスエンコーダ等からなる回転角度計測器により回転磁石部の回転角度を検出する機構とすることができる。また、先行技術文献として挙げた特許第3763399号公報に記載された回転角度計測機構を使用することもできる。
【0021】
この状態から、ウインチ15により信号ケーブル31を巻き取って、ジャイロスコープ30を引き込みながら、ジャイロスコープ30の引き込み軌跡(削孔軌跡)を計測する。ジャイロスコープ30の信号ケーブル31及び回転角度計測機構の信号ケーブル(図示せず)は、コンピュータ(図示せず)に接続されており、コンピュータにより先端ビット40の向き及びジャイロスコープ30の引き込み軌跡(削孔軌跡)を演算し、ディスプレイ装置等に表示する。
【0022】
そして、計測された先端ビット40の向きに基づいて、以降の削孔方向を予測して、ディスプレイ装置等に表示する。このようにして予測された先端ビット40の方向が、予定の計画線と異なる場合には、削孔管20及び先端ビット40を回転させて先端ビット40の向きを制御し、削孔方向を決定すればよい。この際、削孔管20及び先端ビット40の回転に伴い、ディスプレイ装置に表示される予定計画線も変化させる。このように、削孔の進行に伴って随時、削孔軌跡を計測しながら削孔方向を修正することにより、精度の高い削孔を行うことができる。
【符号の説明】
【0023】
10 削孔装置
11 基台
12 接続切断装置
13 角度調整装置
14 推進駆動装置
15 ウインチ
20 削孔管
30 ジャイロスコープ
31 信号ケーブル
40 先端ビット
41 先端治具
42 噴出口
43 送出管
44 テーパー部
50 圧縮空気送出機


【特許請求の範囲】
【請求項1】
削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う削孔方法であって、前記先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、前記先端ビットの前記テーパー部に作用する土圧により曲線推進し、前記削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測する曲がりボーリング工法において、
前記削孔管内へ前記ジャイロスコープを挿入する工程で、前記削孔管内へ高圧流体を送出して前記ジャイロスコープを前記削孔管の先端部へ向かって圧送することを特徴とする曲がりボーリング工法。
【請求項2】
削孔管の先端に先端ビットを取り付けて地盤中に挿入して削孔を行う削孔装置であって、前記先端ビットは先細状のテーパー部を有しており、直線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させながら削孔し、曲線削孔時には、前記削孔管及び前記先端ビットを回転させない状態で地盤中に圧入して、前記先端ビットの前記テーパー部に作用する土圧により曲線推進し、前記削孔管内へジャイロスコープを挿入した後、当該ジャイロスコープを引き抜きながら削孔軌跡を計測する曲がりボーリング工法に用いる削孔装置において、
前記削孔管内へ高圧流体を送出する高圧流体送出機を備え、
前記削孔管内へ前記ジャイロスコープを挿入する工程で、前記高圧流体送出機により、前記削孔管内へ高圧流体を送出して前記ジャイロスコープを前記削孔管の先端部へ向かって圧送することを特徴とする曲がりボーリング工法に用いる削孔装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−226059(P2011−226059A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−93622(P2010−93622)
【出願日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【出願人】(000201478)前田建設工業株式会社 (358)
【Fターム(参考)】