(57)【要約】 【課題】掘削当初から継続的に有害物質がガスの形で排出される場合であっても、掘削を中断することなく有害物質の排出拡散を防止する。【解決手段】本発明に係る地盤掘削システム１は、ボーリングロッド２との気密性及び液密性が保持されるように該ボーリングロッドに貫通配置されたロッドカバー９を備え、該ロッドカバーを掘削孔５の地表面開口７が覆われるように配置することで、その内部空間を環状間隙６に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間に貯留槽１０を連通接続し、さらに該貯留槽に貯水槽１１を連通接続してある。ロッドカバー９のうち、ボーリングロッド２との貫通部位にはシール機構２０を設けてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリングロッドを前進させながら材軸回りに回転させることで地盤を掘削して掘削孔を形成するとともに、該掘削で生じた切削屑を圧縮空気等の気体からなる掘削流体に乗せる形で前記ボーリングロッドと前記掘削孔の孔壁との環状間隙を介して前記掘削孔の地表面開口まで搬送するボーリングマシンを用いた地盤掘削システムにおいて、
前記ボーリングロッドとの気密性が保持されるように該ボーリングロッドが貫通配置されたロッドカバーを備え、該ロッドカバーを、前記掘削孔の地表面開口が覆われるように配置することで該ロッドカバーの内部空間を前記環状間隙に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間に気密性を有する貯留手段を連通接続し、該貯留手段に前記気体を排気する排気口を設けるとともに、該排気口に前記気体を通過させつつ有害物質を捕捉可能な捕捉手段を設置したことを特徴とするボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項２】
前記貯留手段の内部空間が負圧となるように前記排気口に強制排気手段を設けた請求項１記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項３】
前記ボーリングロッドとの液密性が保持されるように前記ロッドカバーを構成するとともに、前記環状間隙及び前記ロッドカバーの内部空間を介して搬送されてきた地下水を液密性が保持された状態で貯水できるように前記貯留手段を構成した請求項１又は請求項２記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項４】
前記貯留手段に地下水貯留手段を連通接続した請求項３記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項５】
前記ロッドカバーのうち、前記ボーリングロッドが貫通する部位にシール機構を設けるとともに、該シール機構を、前記ボーリングロッドが挿通されるように中空円筒状をなし材軸方向の圧縮載荷によって半径方向に膨張自在な栓体と、該栓体の下方外周縁を受ける肩部が形成された円筒状ケーシングと、該円筒状ケーシングの上方周縁に螺合され材軸回りの回転操作によって前記栓体に圧縮力を載荷可能な載荷部が突設された加圧部材とで構成した請求項１乃至請求項４のいずれか一記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項６】
前記栓体の上面と前記載荷部との間及び前記栓体の下面と前記肩部との間に転動機構又は摺動材を介在させるとともに、前記栓体の外周面及び前記円筒状ケーシングの内周面のうち、少なくともいずれかに摩擦低減材を設けた請求項５記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項７】
前記シール機構の近傍であって前記ロッドカバーの外側に放射線測定器を設置するとともに、前記加圧部材を回転可能な回転駆動手段を該加圧部材に連結した請求項５又は請求項６記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項８】
監視カメラ又は水位計を該監視カメラによる映像データ又は該水位計からの水位データが外部に伝達可能な形で前記貯留手段又は前記地下水貯留手段内に設置した請求項１乃至請求項４のいずれか一記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【請求項９】
前記回転駆動手段を遠隔操作で作動させる請求項７記載のボーリングマシンを用いた地盤掘削システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観測、モニタリング等を目的とした井戸を地盤に構築するにあたり、その地盤が有害物質で汚染されている場合に適用されるボーリングマシンを用いた地盤掘削システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤が汚染される原因はさまざまであり、例えば有害物質を貯留した地上タンクが何らかの原因で破損すると、該地上タンクから有害物質が漏洩し、地盤に浸透する。
【０００３】
このような状況においては、汚染された地盤への対処もさることながら、地盤に浸透した有害物質が地下水系に流入して環境に拡散する事態が最も懸念される。
【０００４】
かかる場合、周辺状況に配慮しながら、さまざまな拡散防止措置を計画検討する必要があるが、そのためには、地下水の汚染状況を適切に把握する必要があり、それゆえボーリングマシンによる観測井戸の構築が必要不可欠となる。
【０００５】
ボーリングマシンは、ボーリングロッドに給進力と回転トルクを与えつつ、該ボーリングロッドの下端に配置した切削ビットで地盤を切削するようになっているものが一般的で、ボーリングロッド内を流下する掘削流体を切削ビットに形成された孔から吐出させることにより、該掘削流体に切削屑を乗せ、その状態でボーリングロッドと孔壁との隙間を介して掘削流体に搬送させることにより、切削屑を地上に排出するようになっている。
【０００６】
このような掘削流体は、切削屑の搬送以外に孔壁の保護も兼ねているため、泥水や清水を用いることが多いが、地下水汚染が生じている状況では、掘削流体が地下水に流れ込んで地下水位が上昇し、さらなる有害物質の拡散を招きかねない。
【０００７】
そのため、上述した状況においては、泥水や清水に代えて、圧縮空気を掘削流体としたエアドリリングの採用が望ましい。
【０００８】
一方、エアドリリングにおいては、上述したように掘削流体である空気が切削屑や場合によってはさらに地下水を地上まで搬送するため、地下水汚染が生じている地盤に適用した場合、搬送媒体である空気にも有害物質が混入するおそれがあり、それゆえ、切削屑や地下水のみならず、空気についても環境への拡散が生じないような対策が必要になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「ボーリングポケットブック（第５版）」、株式会社オーム社発行、全国地質調査業協会連合会編、平成２５年９月２０日第５版発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、エアドリリングか否かにかかわらず、ボーリングによる掘削に伴って掘削孔から有害物質、特にガス状の有害物質が排出される事態は従来ほとんど想定されておらず、適切な対策を講じることができないのが現状である。
【００１１】
例えば、温泉ボーリングや地熱ボーリングにおいては、「温泉ボーリングを安全に施工するには、掘削中に噴出が予想される可燃性ガス対策が重要で、口元防噴装置（中略）が掘削時に求められる」（非特許文献１、第３７９頁）と記載され、「地熱ボーリングは高温・高圧の蒸気や熱水を対象とするため、ケーシング計画、掘削中の泥水管理と暴噴対策が不可欠である。（中略）また、地上設備として冷却用の大型ポンプや泥水冷却塔や口元防噴装置（ブローアウトプリベンダ）などを設置する」（同、第３８１頁）と記載されていることからもわかる通り、有害物質の噴出が生じた場合が想定されているものの、これらはいずれも掘削をすみやかに中断した上、口元防噴装置を作動させて掘削孔を塞ぐという措置を採るものであって、有害物質の噴出が常時ではないからこそ採り得る手段に過ぎない。
【００１２】
すなわち、掘削当初から継続的に有害物質がガスの形で排出される場合においては、掘削工事の中断が前提となる口元防噴装置を採用することが困難であり、あらたな排出防止策が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、掘削当初から継続的に有害物質がガスの形で排出される場合であっても、掘削を中断することなく有害物質の排出拡散を防止することが可能なボーリングマシンを用いた地盤掘削システムを提供することを目的とする。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは請求項１に記載したように、ボーリングロッドを前進させながら材軸回りに回転させることで地盤を掘削して掘削孔を形成するとともに、該掘削で生じた切削屑を圧縮空気等の気体からなる掘削流体に乗せる形で前記ボーリングロッドと前記掘削孔の孔壁との環状間隙を介して前記掘削孔の地表面開口まで搬送するボーリングマシンを用いた地盤掘削システムにおいて、
前記ボーリングロッドとの気密性が保持されるように該ボーリングロッドが貫通配置されたロッドカバーを備え、該ロッドカバーを、前記掘削孔の地表面開口が覆われるように配置することで該ロッドカバーの内部空間を前記環状間隙に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間に気密性を有する貯留手段を連通接続し、該貯留手段に前記気体を排気する排気口を設けるとともに、該排気口に前記気体を通過させつつ有害物質を捕捉可能な捕捉手段を設置したものである。
【００１５】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記貯留手段の内部空間が負圧となるように前記排気口に強制排気手段を設けたものである。
【００１６】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記ボーリングロッドとの液密性が保持されるように前記ロッドカバーを構成するとともに、前記環状間隙及び前記ロッドカバーの内部空間を介して搬送されてきた地下水を液密性が保持された状態で貯水できるように前記貯留手段を構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記貯留手段に地下水貯留手段を連通接続したものである。
【００１８】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記ロッドカバーのうち、前記ボーリングロッドが貫通する部位にシール機構を設けるとともに、該シール機構を、前記ボーリングロッドが挿通されるように中空円筒状をなし材軸方向の圧縮載荷によって半径方向に膨張自在な栓体と、該栓体の下方外周縁を受ける肩部が形成された円筒状ケーシングと、該円筒状ケーシングの上方周縁に螺合され材軸回りの回転操作によって前記栓体に圧縮力を載荷可能な載荷部が突設された加圧部材とで構成したものである。
【００１９】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記栓体の上面と前記載荷部との間及び前記栓体の下面と前記肩部との間に転動機構又は摺動材を介在させるとともに、前記栓体の外周面及び前記円筒状ケーシングの内周面のうち、少なくともいずれかに摩擦低減材を設けたものである。
【００２０】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記シール機構の近傍であって前記ロッドカバーの外側に放射線測定器を設置するとともに、前記加圧部材を回転可能な回転駆動手段を該加圧部材に連結したものである。
【００２１】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、監視カメラ又は水位計を該監視カメラによる映像データ又は該水位計からの水位データが外部に伝達可能な形で前記貯留手段又は前記地下水貯留手段内に設置したものである。
【００２２】
また、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムは、前記回転駆動手段を遠隔操作で作動させるものである。
【００２３】
本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムにおいては、従来のエアドリリングと同様、ボーリングロッドを前進させつつ材軸回りに回転させることで地盤を掘削するとともに、該掘削で生じる切削屑を圧縮空気等の気体からなる掘削流体に乗せる形でボーリングロッドと掘削孔の孔壁との環状間隙を介して該掘削孔の地表面開口まで圧送するが、掘削流体をそのまま大気に放出する従来のエアドリリングとは異なり、本発明では、ボーリングロッドとの気密性が保持されるように該ボーリングロッドに貫通配置されたロッドカバーを備え、該ロッドカバーを掘削孔の地表面開口が覆われるように配置することでその内部空間を環状間隙に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間を貯留手段に連通接続する。
【００２４】
このようにすると、環状間隙を介して掘削孔の地表面開口まで圧送されてきた気体は、切削屑とともに貯留手段に移送され、貯留手段の排気口に設置された捕捉手段で有害物質が捕捉された後、該排気口を介して大気に放出される。
【００２５】
一方、切削屑は、貯留手段内にそのまま貯留される。
【００２６】
そのため、掘削対象となる地盤が有害物質、特に放射性物質で汚染されていて、放射性物質が掘削流体や切削屑に含まれた状態で掘削孔の地表面開口から吐出される場合であっても、掘削作業を中断することなく、放射性物質等の有害物質の排出や大気への拡散を未然に防止することが可能となる。
【００２７】
なお、予定量の切削屑が貯留された貯留手段は、排気口を適宜密閉してから適当な保管場所に移設するとともに、新しい貯留手段をあらたに設置し、これをロッドカバーに連通接続すればよい。
【００２８】
本発明によって地盤掘削された掘削孔は、地下水の汚染状況をモニタリングするための観測井戸として用いることが主として想定されるが、その用途は任意であり、観測井戸に代えて、例えば止水壁の構築に用いるようにしてもかまわない。
【００２９】
ボーリングマシンは、エアドリリングが可能なものから適宜選択すればよく、例えばダウンザホールハンマーを搭載したボーリングマシンを用いることができる。なお、エアドリリングの場合、孔壁の保護ができないため、必要であれば、保孔用のケーシングを適宜用いればよい。
【００３０】
掘削流体は、典型的には圧縮空気で構成されるが、場合によっては化学的に安定で反応性が低い窒素ガスで構成してもかまわない。
【００３１】
ここで、掘削流体は、所定の圧力で切削ビットから吐出されるため、掘削孔の地表面開口から吐出された後、ロッドカバーの内部空間を経て貯留手段内に圧送され、さらに貯留手段の排気口からスムーズに排出されることも期待できるが、貯留手段の内部空間が負圧となるように排気口に強制排気手段を設けた場合には、上述の経路に沿った掘削流体の流れがスムーズとなり、掘削流体やそれに搬送される切削屑に含まれる有害物質がロッドカバーや貯留手段の内面に付着残留する懸念がなくなる。
【００３２】
捕捉手段は、有害物質の種類に応じて適宜選択すればよいが、有害物質が放射性物質の場合、ゼオライト、ＨＥＰＡフィルタ、バグフィルタ、活性炭、セシウム吸着材(Cs-HOM)、プルシアンブルー粒子吸着材、ＷＡＣフィルタなどから選択することが可能である。
【００３３】
ボーリングマシンを用いた地盤掘削を行うにあたり、地下水位低下工法を併用することで、掘削時に地下水が揚水されないようにしてもよいが、切削屑とともに地下水が掘削孔の地表面開口から吐出する場合には、該地下水にも有害物質が含まれる可能性が高い。
【００３４】
その場合には、ボーリングロッドとの液密性が保持されるようにロッドカバーを構成するとともに、環状間隙及びロッドカバーの内部空間を介して搬送されてきた地下水を液密性が保持された状態で貯水できるように貯留手段を構成すればよい。
【００３５】
ここで、切削屑と地下水を混合状態で貯留手段に貯留するようにしてもかまわないが、貯留手段に地下水貯留手段を連通接続したならば、切削屑と地下水を別々に貯留することが可能となり、その後の取り扱いが容易になる。
【００３６】
なお、地下水貯留手段も上述した貯留手段と同様、予定量の地下水が貯水された後、適当な保管場所に移設するとともに、新しい地下水貯留手段をあらたに設置し、これを貯留手段に連通接続すればよい。
【００３７】
ロッドカバーにボーリングロッドを貫通させるにあたり、貫通部位における気密性又はそれに加えて液密性（以下、シール機能とも呼ぶ）をどのように保持するかは任意であって、Ｏリング等を用いた公知のシール技術を用いて適宜構成することが可能であるが、上述の貫通部位にシール機構を設けるとともに、該シール機構を、ボーリングロッドが挿通されるように中空円筒状をなし材軸方向の圧縮載荷によって半径方向に膨張自在な栓体と、該栓体の下方外周縁を受ける肩部が形成された円筒状ケーシングと、該円筒状ケーシングの上方周縁に螺合され材軸回りの回転操作によって栓体に圧縮力を載荷可能な載荷部が突設された加圧部材とで構成したならば、圧縮載荷によって栓体を膨張させることにより、栓体の外周面を円筒状ケーシングの内周面に、栓体の内周面をボーリングロッドの外周面にそれぞれ当接させることができるので、ロッドカバーとボーリングロッドとの貫通部位において確実にシール機能を発揮させることができる。
【００３８】
ここで、ボーリングロッドが材軸方向に沿って前進するとともに材軸回りに回転することから、上述した当接箇所では、栓体がボーリングロッドと共回りする場合、栓体の外周面が円筒状ケーシングの内周面に対して摺動するとともに栓体の内周面がボーリングロッドの外周面に対して材軸方向に摺動し、栓体がボーリングロッドと共回りしない場合、栓体の内周面がボーリングロッドの外周面に対し材軸方向及び材軸回りに摺動する。
【００３９】
したがって、上述した摺動状態でシール機能が確保されるように、栓体の材質を適宜決定すればよいが、ボーリングロッドの外周面には、繰り返し転用されるために凹凸が生じている場合が多く、ボーリングロッド同士の継ぎ目箇所ではやはり凹凸が形成されているため、摺動による摩耗劣化やそれに起因するシール機能の低下が懸念される。
【００４０】
かかる場合には、栓体の上面と載荷部との間及び栓体の下面と肩部との間に転動機構又は摺動材を介在させるとともに、栓体の外周面及び円筒状ケーシングの内周面のうち、少なくともいずれかに摩擦低減材を設けるのがよい。
【００４１】
このようにすれば、栓体がボーリングロッドと共回りするため、栓体とボーリングロッドとが材軸回りに摺動するのを防止することが可能となり、かくして栓体とボーリングロッドとの摩耗劣化を抑制し、ひいてはシール機能を維持しやすくなる。
【００４２】
シール機構を構成する加圧部材は、上述した当接箇所における接触圧が過大になってボーリングロッドの回転や前進に支障が生じたり、逆に過小になってシール機能が低下したりといったことがないよう、栓体の摩耗度に応じて適宜回転操作すればよいが、前記シール機構の近傍であって前記ロッドカバーの外側に放射線測定器を設置するとともに、前記加圧部材を回転可能な回転駆動手段を該加圧部材に連結したならば、シール機能の低下による放射性物質の漏洩が検出された場合、加圧部材をすみやかに回転させて当接箇所の接触圧を高めることにより、シール機能を迅速に回復させることが可能となる。
【００４３】
回転駆動手段は例えば油圧モータで構成すればよい。
【００４４】
上述したように、貯留手段や地下水貯留手段は、予定量の切削屑や地下水が貯留貯水された後、適当な保管場所に移設されるが、監視カメラ又は水位計を該監視カメラによる映像データ又は該水位計からの水位データが外部に伝達可能な形で前記貯留手段又は前記地下水貯留手段内に設置したならば、予定量に達したタイミングを遅滞なく知ることができる。
【００４５】
貯留手段内での切削屑は、単体であればもちろん、地下水と混合貯留される場合であっても、投入箇所の直下で高く積み上げられ、予定量になるまで貯留できない場合が生じるが、前記貯留手段内に振動付与手段を設置しておけば、監視カメラによる映像データを用いて該貯留手段内における切削屑の積み上がり高さを監視できるので、振動付与手段を適宜作動させることにより、切削屑の天端が均一な状態で該切削屑を貯留することが可能となり、かくして予定貯留量で切削屑の貯留を完了することが可能となる。
【００４６】
振動付与手段は、コンクリート打設工事に用いるバイブレータで構成することが可能である。
【００４７】
本発明は、掘削対象となる地盤が有害物質、特に放射性物質で汚染されている場合が想定されており、被爆線量との関係で掘削場所に作業員がとどまることができる時間には制約がある。
【００４８】
そのため、ボーリングマシンが自走式移動体である場合の運転操作、ボーリングマシンの掘削制御操作、ボーリングロッドの継ぎ足し操作その他地盤掘削に必要な操作を、可能な限り、遠隔で行うのが望ましい。
【００４９】
ここで、上述した回転駆動手段又は振動付与手段を遠隔操作で作動させるようにしたならば、シール機能の低下による不測の健康被害を未然に防止し、あるいは作業員に健康上のリスクを負わせることなく、切削屑の貯留効率を最大限に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１の全体図。
【図２】地盤掘削システム１のロッドカバー９を示した縦断面詳細図。
【図３】地盤掘削システム１のシール機構２０を示した分解斜視図。
【図４】地盤掘削システム１の貯留槽１０及び貯水槽１１を示した概略図。
【図５】変形例に係るシール機構２０ｂとその加圧部材３８ｂを回転操作する機構を示した図であり、(a)は縦断面詳細図、(b)は遠隔操作を行う場合のブロック図。
【図６】貯留槽１０内における切削屑５６の天端管理をバイブレータ６４で遠隔操作する場合のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００５２】
図１は、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システムを示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１は、ボーリングロッド２を前進させながら材軸回りに回転させることで、該ボーリングロッドの先端に装着したダウンザホールハンマー３で地盤４を掘削して掘削孔５を形成するとともに、該掘削で生じた切削屑を圧縮空気からなる掘削流体に乗せる形でボーリングロッド２と掘削孔５の孔壁との環状間隙６を介して掘削孔５の地表面開口７まで搬送するようになっているボーリングマシン８に適用してある。
【００５３】
地盤掘削システム１は、ボーリングロッド２との気密性及び液密性が保持されるように該ボーリングロッドに貫通配置されたロッドカバー９を備え、該ロッドカバーを掘削孔５の地表面開口７が覆われるように配置することで、その内部空間を環状間隙６に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間に貯留手段としての貯留槽１０を連通接続し、さらに該貯留槽に地下水貯留手段としての貯水槽１１を連通接続してある。
【００５４】
ロッドカバー９は図２でよくわかるように、ボーリングロッド２を取り囲むように形成された円筒状胴部２１とボーリングロッド２が貫通された状態で該円筒状胴部の上方に設置されたシール機構２０とで構成してあり、円筒状胴部２１の鍔状底板２２を掘削孔５の地表面開口７に嵌め込まれたスリーブ２３の鍔状フランジ２４に重ねてボルト止めすることにより、掘削孔５の地表面開口７が覆われるように構成してあるとともに、円筒状胴部２１の内側に拡がる内部空間２５をボーリングロッド２と掘削孔５の孔壁との環状間隙６に連通させてある。
【００５５】
円筒状胴部２１には、開閉バルブ２６を介してサクションホース２７を接続してあるとともに、該サクションホースの他端を貯留槽１０に接続してあり、ロッドカバー９の内部空間２５が貯留槽１０の内部空間に連通するようになっている。
【００５６】
シール機構２０は図３の分解斜視図でよくわかるように、ボーリングロッド２が挿通されるように中空円筒状に形成された栓体３１と、該栓体の上面側及び下面側にそれぞれ配置された転動機構としての環状のスラストベアリング３２ａ，３２ｂと、円筒状胴部２１から延設されスラストベアリング３２ｂを介して栓体３１の下方外周縁を受ける肩部３３が形成された円筒状ケーシング３４と、該円筒状ケーシングの上端が挿入される環状スリット３９が形成してあるとともに該環状スリットの内面に円筒状ケーシング３４の上方外周縁に形成された雄ネジ３５が螺合される雌ネジ３６が形成されてなる加圧部材３８とで構成してある。
【００５７】
栓体３１は、材軸方向の圧縮載荷によって半径方向に膨張するように構成してあり、例えばニトリルゴムや、「アイアンラバー（登録商標）」の商品名でＮＯＫ株式会社から販売されているポリウレタンゴムで形成することができる。
【００５８】
加圧部材３８には、該加圧部材を材軸回りに回転させるためのハンドル４０，４０をその外周面に突設してあるとともに、スラストベアリング３２ａに当接される載荷部３７を環状スリット３９の内方に突設してあり、ハンドル４０，４０で加圧部材３８を材軸回りに回したとき、加圧部材３８に形成された雌ネジ３６と円筒状ケーシング３４に形成された雄ネジ３５との螺合作用で加圧部材３８が円筒状ケーシング３４に引き寄せられることにより、スラストベアリング３２ａを介して載荷部３７から栓体３１の上面に圧縮力が、スラストベアリング３２ｂを介して円筒状ケーシング３４の肩部３３から栓体３１の下面に圧縮力がそれぞれ作用するとともに、該圧縮力によって栓体３１が半径方向に膨張し、該栓体の外周面４１が円筒状ケーシング３４の内周面４２に、栓体３１の内周面４３がボーリングロッド２の外周面にそれぞれ当接することで、ボーリングロッド２が貫通するロッドカバー９の貫通部位と該ボーリングロッドとの気密性及び液密性が保持されるようになっている。
【００５９】
ここで、栓体３１の外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２には、摩擦低減材、例えば「テフロン（登録商標）」の商品名でデュポン株式会社から販売されている材料をそれぞれ被膜形成してあり、スラストベアリング３２ａ，３２ｂとの協働作用により、すなわち栓体３１の上面、下面、外周面４１及び内周面４３のうち、内周面４３を除く３つの面を摺動しやすくすることにより、栓体３１の内周面４３がボーリングロッド２の外周面に対して摺動するのを防止するようになっている。
【００６０】
貯留槽１０は図４に示すように、サクションホース２７を介して圧送されてきた掘削流体である空気を、排気口５２から排出する一方、該掘削流体である空気に乗って搬送されてきた切削屑５６を貯留するとともに、同じく地下水５７を一時貯水できるようになっている。
【００６１】
貯留槽１０は、切削屑５６、地下水５７又はそれらを搬送する空気に含有されている有害物質としての放射性物質が外部に漏れることがないよう、排気口５２を除いて気密性及び液密性が保持されるように構成しておく。
【００６２】
排気口５２には、掘削流体である空気を通過させつつ、該空気に含まれる放射性物質を捕捉可能な捕捉手段としてのフィルタ５３を設置してあるとともに、その外側には、強制排気手段としての排気ファン５４を設けてあり、該排気ファンを作動させることによって貯留槽１０の内部空間５１を負圧にするとともに、サクションホース２７を介して、切削屑５６、地下水５７及びそれらを搬送する空気を吸引できるようになっている。
【００６３】
フィルタ５３は、ゼオライト、ＨＥＰＡフィルタ、バグフィルタ、活性炭、セシウム吸着材(Cs-HOM)、プルシアンブルー粒子吸着材、ＷＡＣフィルタなどから適宜選択して構成すればよい。
【００６４】
貯留槽１０の側壁下方には排水口５９を設けてあるとともに、該排水口に対向する位置に越流壁５８を立設してあり、該越流壁を越えて排水口５９の側に流れ込んだ地下水を、排水口５９に接続された排水ホース６０及び排水ポンプ６１を介して貯水槽１１に移送できるようになっている。
【００６５】
貯留槽１０には、監視カメラ６２ａを天板下面に、振動付与手段としてのバイブレータ６４を側壁内面にそれぞれ設置してあり、監視カメラ６２ａによる映像データを用いて貯留槽１０内における切削屑５６の積み上がり高さを監視し、バイブレータ６４を随時作動させることにより、切削屑５６の天端が均一な状態で該切削屑を貯留できるようになっているとともに、上述の映像データを用いて予定貯留量に到達したかどうかを判断できるようになっている。
【００６６】
また、貯留槽１０には、水位計６３ａを天板下面に設置してあり、該水位計で得られた水位データを用いて貯留槽１０内における地下水５７の水位を監視し、排水ポンプ６１を随時作動させることにより、該地下水を貯水槽１１に移送できるようになっている。
【００６７】
貯水槽１１には、貯留槽１０と同様、監視カメラ６２ｂ及び水位計６３ｂを天板下面に設置してあり、監視カメラ６２ｂによる映像データや水位計６３ｂで得られた水位データを用いて水位を監視し、予定貯水量に到達したかどうかを判断できるようになっている。
【００６８】
本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１においては、従来のエアドリリングと同様、ボーリングロッド２を介して前進駆動（給進力）と材軸回りの回転駆動（回転トルク）をダウンザホールハンマー３に作用させつつ、図示しないエアコンプレッサーからの高圧空気によってダウンザホールハンマー３から衝撃力を発生させることで地盤４を掘削する。
【００６９】
ここで、ダウンザホールハンマー３の先端に設けられた切削ビットからは、エアコンプレッサーからの高圧空気が掘削流体として吐出されており、掘削で生じた切削屑は、地下水位以下の深度であれば地下水とともに掘削流体に乗る形で、ボーリングロッド２と掘削孔５の孔壁との環状間隙６を流れ、該掘削孔の地表面開口７からロッドカバー９の内部空間２５へと圧送される。
【００７０】
ここで、シール機構２０は、貫通配置されたボーリングロッド２との間で気密性及び液密性が保持されるようになっている、すなわちシール機構２０を構成する栓体３１の外周面４１が円筒状ケーシング３４の内周面４２に、栓体３１の内周面４３がボーリングロッド２にそれぞれ当接することで、ボーリングロッド２が貫通する部位での気密性及び液密性が保持されるようになっている。
【００７１】
ちなみに、栓体３１は、その上面側及び下面側にそれぞれスラストベアリング３２ａ，３２ｂを配置してあるとともに、その外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２には摩擦低減材を設けてあるので、栓体３１は、その内周面をボーリングロッド２に対して材軸回りに摺動させることなく、該ボーリングロッドと共回りする。
【００７２】
なお、栓体３１における上述した当接箇所での接触圧が過大になってボーリングロッド２の回転や前進に支障が生じたり、逆に過小になって栓体３１によるシール機能が低下したりすることがないよう、栓体３１の摩耗度に応じて加圧部材３８を適宜回転操作し、栓体３１の膨張度合いを適宜調節する。
【００７３】
このようにボーリングロッド２が貫通する部位においてロッドカバー９の気密性及び液密性が確実に発揮されるので、該ロッドカバーの内部空間２５へと圧送されてきた切削屑、地下水及びそれらを搬送する空気は、貯留槽１０に設けられた排気ファン５４による吸引作用とも相俟って、ロッドカバー９の外部に漏出することなく、該ロッドカバーに接続されたサクションホース２７を介して貯留槽１０に圧送される。
【００７４】
貯留槽１０に圧送されてきた切削屑、地下水及びそれらを搬送する空気のうち、切削屑５６は、貯留槽１０にそのまま貯留されるとともに、地下水も貯留槽１０に一次貯水されるが、それらを搬送してきた空気は、該空気に含まれている放射性物質がフィルタ５３で捕捉された後、排気口５２から排気される。
【００７５】
ここで、貯留槽１０内における切削屑５６の積み上がり高さを監視カメラ６２ａで監視しつつ、バイブレータ６４を適宜作動させることで切削屑５６の天端を均一に維持するとともに、貯留槽１０内における地下水５７の水位を水位計６３ａで監視しつつ、排水ポンプ６１を適宜作動させることで該地下水を貯水槽１１に移送し、貯水槽１１の側でも監視カメラ６２ｂで得られた映像データや水位計６３ｂで得られた水位データを用いて水位を監視する。
【００７６】
そして、監視カメラ６２ａによる映像で貯留槽１０内の切削屑５６が予定貯留量に達したと判断できる場合には、掘削作業を一時停止し、排気口５２を蓋５５で密閉した上で適当な保管場所に移設するとともに、新しい貯留槽１０をあらたに設置し、これをロッドカバー９に連通接続する。
【００７７】
同様に、監視カメラ６２ｂによる映像や水位計６３ｂで得られた水位データから地下水が予定の貯水量に達したと判断できる場合には、掘削作業を一時停止してから適当な保管場所に移設するとともに、新しい貯水槽１１をあらたに設置し、これを貯留槽１０に連通接続する。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、ボーリングロッド２との気密性が保持されるように該ボーリングロッドに貫通配置されたロッドカバー９を備え、該ロッドカバーを掘削孔５の地表面開口７が覆われるように配置することでその内部空間２５を環状間隙６に連通させるとともに、該ロッドカバーの内部空間２５を貯留槽１０に連通接続するようにしたので、環状間隙６を介して掘削孔５の地表面開口７まで圧送されてきた空気は、切削屑や地下水とともに貯留槽１０に移送され、該貯留槽の排気口５２に設置されたフィルタ５３で放射性物質が捕捉された後、該排気口を介して大気に放出される。
【００７９】
そのため、放射性物質が含まれた空気や切削屑あるいは地下水が掘削孔５の地表面開口７から吐出される場合であっても、掘削作業を中断することなく、放射性物質の排出や大気への拡散を未然に防止することが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、貯留槽１０の排気口５２に排気ファン５４を設けるようにしたので、貯留槽１０内では負圧が形成されるとともに、サクションホース２７を介した吸引作用が発揮されることとなり、かくして切削屑、地下水及びそれらを搬送する空気を貯留槽１０にスムーズに流入させることができるとともに、放射性物質がロッドカバー９や貯留槽１０から漏出したり、それらの内面に付着して残留したりするのを防止することができる。
【００８１】
また、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、貯留槽１０に貯水槽１１を連通接続するようにしたので、切削屑と地下水を別々に貯留することが可能となり、その後の取り扱いが容易になる。
【００８２】
また、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、シール機構２０を設けてその栓体３１を圧縮載荷で膨張させるようにしたので、栓体３１の外周面４１を円筒状ケーシング３４の内周面４２に、栓体３１の内周面４３をボーリングロッド２の外周面にそれぞれ当接させることが可能となり、かくしてロッドカバー９とボーリングロッド２との貫通部位において確実にシール機能を発揮させることができる。
【００８３】
特に、栓体３１の上面側及び下面側にそれぞれスラストベアリング３２ａ，３２ｂを配置するとともに、その外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２に摩擦低減材を設けるようにしたので、ボーリングロッド２に対する栓体３１の材軸回りの摺動が防止されることとなり、かくしてボーリングロッド２の外周面に凹凸が生じている場合であっても、栓体３１の内周面４３の摩耗劣化を抑制するとともに、それに起因するシール機能の低下を未然に防止することができる。
【００８４】
また、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、貯留槽１０に監視カメラ６２ａを、貯水槽１１に監視カメラ６２ｂや水位計６３ｂを設置するようにしたので、それぞれ予定量に達したタイミングを遅滞なく知ることが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態に係るボーリングマシンを用いた地盤掘削システム１によれば、貯留槽１０にバイブレータ６４を設置するようにしたので、切削屑の天端が均一な状態で該切削屑を貯留することが可能となり、かくして予定貯留量で切削屑の貯留を完了することが可能となる。
【００８６】
本実施形態では、切削屑とともに地下水が掘削孔５の環状間隙６から圧送されてくることを前提としたが、地下水が揚水されない状況であれば、ロッドカバー９、シール機構２０及び貯留槽１０を液密性が保持されるように構成する必要はないし、貯水槽１１も不要である。
【００８７】
また、地下水が揚水される状況であっても、切削屑と地下水を必ずしも分離貯留する必要はなく、貯水槽１１を省略し、それらを貯留槽１０に混合貯留するようにしてもかまわない。
【００８８】
また、本実施形態では、貯留槽１０の排気口５２に排気ファン５４を設けるようにしたが、エアコンプレッサーが十分な吐出能力を有するために、切削屑、地下水及びそれらを搬送する空気を十分な圧力で貯留槽１０に圧入することができるのであれば、強制排気手段としての排気ファン５４を省略してもかまわない。
【００８９】
また、本実施形態では、ロッドカバー９のうち、ボーリングロッド２が貫通する部位にシール機構２０を設けることで、ロッドカバー９とボーリングロッド２との気密性及び液密性を確保するようにしたが、ボーリングロッド２が貫通する部位に設けるシール機構は、シール機構２０である必要はなく、例えばボーリングロッド２の外周面における凹凸がシール機能に影響を与えないのであれば、例えばＯリングを用いたシール機構でもかまわない。
【００９０】
また、本実施形態では、栓体３１の上面側及び下面側にそれぞれスラストベアリング３２ａ，３２ｂを配置するとともに、その外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２に摩擦低減材を設けるようにしたが、摺動状態であっても、栓体３１がその膨張性によってボーリングロッド２の外周面に生じている凹凸になじみ、その結果、必要なシール機能を発揮し得るのであれば、スラストベアリング３２ａ，３２ｂを省略するとともに、栓体３１の外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２に摩擦低減材を設ける必要もない。
【００９１】
また、本実施形態では、貯留槽１０にバイブレータ６４を設置するようにしたが、切削屑が貯留槽１０内で積み上がる懸念がないのであれば、振動付与手段であるバイブレータ６４を省略してもかまわない。
【００９２】
また、本実施形態では言及しなかったが、ハンドル４０，４０を設けた加圧部材３８に代えて、図５(a)に示すように、ハンドルを省略するとともに周面にギア７６を巻き付けた加圧部材３８ｂを採用するとともに、回転駆動手段としての油圧モータ７２及びその回転軸に連結された減速機７３をハウジング７１に内蔵して該ハウジングを円筒状ケーシング３４の外周面に取り付け、減速機７３から延びる回転軸７４の先端に取り付けられたギア７５をギア７６に噛合させるように構成してもよい。
【００９３】
かかる構成においては、作業員による手動の回転操作ではなく、油圧モータ７２による操作となる。
【００９４】
ここで、図５(a)に示すように、加圧部材３８に代えて加圧部材３８ｂとしたシール機構２０ｂの近傍位置として、加圧部材３８ｂの上に放射線測定器７７を設置してもよい。
【００９５】
かかる構成においては、放射線測定器７７の計測値を読むことでシール機構２０ｂからの放射性物質の漏出を検出し、その原因が栓体３１の摩耗によるシール機能の低下と判断できる場合には、油圧モータ７２を操作して加圧部材３８ｂを回転させることにより、栓体３１を圧縮載荷して半径方向に膨張させ、栓体３１の外周面４１と円筒状ケーシング３４の内周面４２、及び栓体３１の内周面４３とボーリングロッド２の外周面とを確実に当接させ、シール機能を回復させる。
【００９６】
図５(b)は、上述の操作を遠隔で行う場合のブロック図であり、放射線測定器７７から無線送信された計測データを、例えば工事事務所側で受信するとともに、該受信データを、工事事務所に設置したパソコン８１のディスプレイ８３に必要に応じて表示しながら、該パソコンで構成した演算処理部８２で演算処理することでしきい値と比較判定し、計測値がしきい値を上回っている場合には、演算処理部８２を介して油圧モータ７２を無線で駆動制御することで加圧部材３８ｂを回転させる。
【００９７】
かかる構成によれば、シール機能の低下による不測の健康被害を未然に防止しつつ、シール機構２０ｂのシール機能を安全に回復させることが可能となる。
【００９８】
同様な遠隔操作は、バイブレータ６４による切削屑５６の天端管理に対して行うことが可能であり、図６に示したように、監視カメラ６２ａによる映像データを工事事務所側で受信するとともに、該受信データを工事事務所に設置したパソコン８１の演算処理部８２で画像解析することで、切削屑５６の積み上がり高さを求めるとともに、該積み上がり高さをしきい値と比較し、しきい値を上回っている場合には、演算処理部８２を介してバイブレータ６４を無線で駆動制御することで、切削屑５６の天端を均一にする。
【００９９】
かかる構成によれば、作業員に健康上のリスクを負わせることなく、切削屑の貯留効率を最大限に高めることが可能となる。
【符号の説明】
【０１００】
１            ボーリングマシンを用いた地盤掘削システム
２            ボーリングロッド
４            地盤
５            掘削孔
６            環状間隙
７            地表面開口
８            ボーリングマシン
９            ロッドカバー
１０            貯留槽（貯留手段）
１１            貯水槽（地下水貯留手段）
２０，２０ｂ    シール機構
２５            ロッドカバーの内部空間
３１            栓体
３２ａ，３２ｂ  スラストベアリング（転動機構）
３３            肩部
３４            円筒状ケーシング
３７            載荷部
３８，３８ｂ    加圧部材
５２            排気口
５３            フィルタ（捕捉手段）
５４            排気ファン（強制排気手段）
６２ａ，６２ｂ  監視カメラ
６３ａ，６３ｂ  水位計
６４            バイブレータ（振動付与手段）
７２            油圧モータ（回転駆動手段）
７７            放射線計測器
【図１】
2015078584.tif 000003
【図２】
2015078584.tif 000004
【図３】
2015078584.tif 000005
【図４】
2015078584.tif 000006
【図５】
2015078584.tif 000007
【図６】
2015078584.tif 000008