(57)【要約】【課題】狭隘な敷地で拡径部を有する孔を掘削できる方法を提供する。【解決手段】部分的に拡径した拡径部２２を有する孔２０の掘削方法であって、高圧噴射ノズル６６を孔２０内に挿入して回転させながら高圧噴射ノズル６６から安定液を横方向に噴射させることにより、拡径部２２を掘削することを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に拡径した拡径部を有する孔の掘削方法であって、
噴射ノズルを孔内に挿入して回転させながら前記噴射ノズルから安定液を横方向に噴射させることにより、前記拡径部を掘削することを特徴とする拡径部を有する孔の掘削方法。
【請求項２】
集水又は注水する位置が部分的に拡径した拡径部を有する井戸の構築方法であって、
削孔する工程と、掘削した孔内にケーシングを挿入する工程と、前記ケーシングと孔壁との間にフィルター材を充填する工程とを備え、
前記削孔する工程では、噴射ノズルを孔内に挿入して回転させながら前記噴射ノズルから安定液を横方向に噴射させることにより、前記拡径部の位置を掘削することを特徴とする拡径部を有する井戸の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡径部を有する孔の掘削方法、及び拡径部を有する井戸の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削工事の現場では、掘削領域やその周囲に設けた揚水井により地下水を揚水して掘削領域の地下水位を低下させたり、揚水した地下水を復水井により地盤中に復水して地下水の処理コストの低減や現場周辺の地下水位の低下の抑制を図ったりすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
揚水井や復水井は、直径が大きいほど揚水能力や復水能力が高くなるが、大径の井戸を構築するには大径の孔を掘削しなければならず、削孔時の排土量が多くなり、その処理に要するコストが増大する。ここで、井戸を全長に亘って大径化するのではなく、揚水又は復水する深さのみを拡径することにより、揚水能力や復水能力を向上させると共に、削孔時の排土量を低減することができる。
【０００５】
ところで、上述の拡径部を有する井戸や拡底杭等を構築するには、拡径部を有する孔を掘削する必要がある。この拡径部を有する孔を掘削する方法として、拡底バケットを備えるアースドリル掘削機を用いた工法が知られているが、アースドリル掘削機は大型化の掘削機であることから、狭隘な敷地での施工には適していなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、狭隘な敷地で拡径部を有する孔を掘削できる方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、部分的に拡径した拡径部を有する孔の掘削方法であって、噴射ノズルを孔内に挿入して回転させながら前記噴射ノズルから安定液を横方向に噴射させることにより、前記拡径部を掘削することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、集水又は注水する位置が部分的に拡径した拡径部を有する井戸の構築方法であって、削孔する工程と、掘削した孔内にケーシングを挿入する工程と、前記ケーシングと孔壁との間にフィルター材を充填する工程とを備え、前記削孔する工程では、噴射ノズルを孔内に挿入して回転させながら前記噴射ノズルから安定液を横方向に噴射させることにより、前記拡径部の位置を掘削することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、狭隘な敷地で拡径部を有する孔を掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る井戸の構築方法により構築されたＤＷを示す立断面図である。
【図２】ＤＷを構築する敷地を示す平面図である。
【図３】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図４】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図５】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図６】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図７】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図８】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図９】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１０】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１１】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１２】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１３】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１４】ＤＷを構築する手順を示す立断面図である。
【図１５】孔の拡径部を掘削する方法の参考例を示す立断面図である。
【図１６】孔の拡径部を掘削する方法の参考例を示す立断面図である。
【図１７】孔の拡径部を掘削する方法の参考例を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る井戸の構築方法により構築されたディープウェル（以下、ＤＷという）１０を示す立断面図である。この図に示すように、ＤＷ１０は、帯水層１に位置する部分（以下、拡径部１２という）が、その上の粘性土層２及び盛土層３に位置する部分に対して拡径された揚水井である。なお、帯水層１の上側の層は、難透水層であればよく、粘性土層、盛土層に限られるものではない。
【００１２】
ＤＷ１０は、孔２０内に設置されたケーシング３０と、ケーシング３０内の底部に設置された水中ポンプ４０と、ケーシング３０内にその底部から頭部まで延びるように設置された揚水管４２と、ケーシング３０の頭部に設置された井戸蓋４４と、ケーシング３０と孔２０との間に充填されたフィルター材５０とを備えている。
【００１３】
ケーシング３０は、その下部にスクリーン３２が設けられた集水管であり、スクリーン３２は、帯水層１に位置している。また、水中ポンプ４０は、スクリーン３２の下部に配され、この水中ポンプ４０には、揚水管４２の下端が接続されている。また、揚水管４２は、井戸蓋４４を貫通して地上まで延びている。フィルター材５０は、砂利等の透水性のある材料である。
【００１４】
ここで、孔２０は、帯水層１に位置する部分（以下、拡径部２２という）が、その上の粘性土層２及び盛土層３に位置する部分に対して拡径されており、この拡径部（拡底部）２２にスクリーン３２及び水中ポンプ４０が配されることにより、ＤＷ１０の拡径部（拡底部）１２が構成されている。この拡径部１２の底部１２Ｂは、下方にかけて次第に縮径する逆円錐形状に形成され、拡径部１２の頭部１２Ｈは、上方にかけて次第に縮径する円錐台形状に形成されている。
【００１５】
以上のような構成のＤＷ１０では、帯水層１の地下水がフィルター材５０とスクリーン３２を通してケーシング３０内に取り込まれ、その地下水を、水中ポンプ４０が揚水管４２を通して地上まで汲み上げる。ここで、ＤＷ１０では、帯水層１に位置する部分がそれよりも上側の部分に対して拡径された拡径部１２であることにより、帯水層１よりも上側の部分が細径であるにも関わらず、集水面積を広く確保することができ、高い揚水能力を確保することができる。
【００１６】
図２は、ＤＷ１０を構築する敷地を示す平面図である。この図に示すように、本実施形態に係るＤＷ１０は、掘削領域４を囲む山留壁５と隣地との間の敷地に構築されている。ここで、掘削領域４は、隣地との敷地境界線Ｌの近傍まで区画されており、山留壁５と隣地との間の敷地は狭隘になっている。なお、ＤＷ１０を掘削領域４を囲む山留壁５と隣地との間の敷地に構築することは必須ではなく、山留壁５で囲まれた領域の中に構築してもよい。
【００１７】
図３〜図１４は、ＤＷ１０を構築する手順を示す立断面図である。まず、図３に示すように、盛土層３に釜場６を構築して釜場６にサンドポンプ７を設置する。また、ＤＷ１０の構築位置を挟んで釜場６の反対側に敷鉄板１１を敷設する。なお、敷鉄板１１を敷設するのは必須ではなく、また、釜場６の反対側に敷設することも必須ではない。
【００１８】
次に、図４に示すように、敷鉄板１１の上にボーリングマシン６０を設置する。このボーリングマシン６０は、狭隘な敷地での使用に適した小型の掘削機械であり、先端に掘削翼６４が接続され該先端から安定液（例えば、泥水）を吐出するロッド６２を備えている。掘削翼６４は、ロッド６２から放射方向に延びる翼部に掘削ビットが設けられた構成である。そして、このボーリングマシン６０により粘性土層２まで削孔する。本工程での削孔は、後の工程でガイドパイプ８（図５参照）を建て込むために実施するため、削孔径は、ガイドパイプ８の直径（例えば、φ６５０ｍｍ）よりも僅かに大きい径（例えば、φ７００ｍｍ）とし、削孔深さは、ガイドパイプ８の長さよりも僅かに大きい深さ（例えば、６．０ｍ）とする。なお、上部軟弱層の削孔を行い、その上部軟弱層の崩壊防止のためにガイドパイプ８を挿入するところ、ボーリングマシーン６０により粘性土層２まで削孔することは必須ではない。
【００１９】
ここで、本工程での削孔は、泥水を使用した正循環方式の工法を用いる。つまり、ロッド６２を回転させて掘削翼６４で掘削した土砂を、ロッド６２の先端から吐出させた泥水を正循環させることにより生じる孔内の上昇流によって孔口まで運び、釜場６に設置されたサンドポンプ７によって孔外へ排出する。そして、排出した土砂はプラントへ送る。
【００２０】
次に、図５に示すように、クレーン９によりガイドパイプ８を孔内に建て込む。この工程では、ガイドパイプ８を先端が粘性土層２に達するように孔内に挿入する。なお、ガイドパイプ８を挿入する目的が上部軟弱層の崩壊を防止することであるところ、ガイドパイプ８を先端が粘性土層２に達するように孔内に挿入することは必須ではない。
【００２１】
次に、図６に示すように、帯水層１に達するようにガイドパイプ８を通して削孔する。ここで、本工程での削孔径は、後の工程で建て込むケーシング３０の直径（例えば、φ３５０ｍｍ）よりも大径（例えば、φ５５０ｍｍ）とし、削孔深さは、拡径部１２の上端までの深さとする。
【００２２】
次に、図７及び図８に示すように、拡径部２２を削孔する。本工程では、地盤改良工法の一種であるジェットグラウト工法（高圧噴射攪拌工法）の原理を用いて削孔する。すなわち、ジェットグラウト工法で用いる高圧噴射ノズル６６をロッド６２の先端に装着し、ロッド６２及び高圧噴射ノズル６６を軸心周り（鉛直軸周り）に回転させながら安定液とエアーとを水平方向へ高圧で噴射させることにより削孔する。なお、高圧噴射ノズル６６から安定液及び圧縮空気を噴射する圧力は、地盤の硬度や拡径部２２の直径等に応じて地盤を掘削するのに適した大きさに設定する。ここで、安定液（例えば、泥水）は、水よりも比重が大きく、粘性も高いことから、水を用いる場合に比して、土砂を孔口まで効果的に押し上げることができ、効率よく削孔することができる。
【００２３】
まず、図７に示すように、小径（例えば、φ９０ｍｍ）の孔２４を拡径部２２の底部まで掘削する。次に、図８に示すように、該孔２４をガイドにして高圧噴射ノズル６６を下降若しくは上昇又は上下動させつつロッド６２及び高圧噴射ノズル６６を軸心周り（鉛直軸周り）に回転させながら安定液と圧縮空気とを水平方向へ高圧で噴射させることにより、孔２４を、ケーシング３０の直径の２倍以上（例えば、φ７００ｍｍ〜２０００ｍｍ）に拡径して拡径部２２を形成する。
【００２４】
ここで、拡径部２２の頭部２２Ｈを、下側にかけて次第に拡径するように、即ち、円錐台形状に形成する。また、拡径部２２の底部２２Ｂを、下側にかけて次第に縮径するように、即ち、逆円錐形状に形成する。
【００２５】
次に、図９に示すように、スライム処理を実施する。本工程では、底浚い用のバケット（ベーラー）６６を用いて拡径部２２に溜まったスライムＳを除去する。ここで、拡径部２２の底部２２Ｂが逆円錐形状に形成されているため、バケット６６を底部２２Ｂの中央部に配してスライムＳを除去し続けると、底部２２ＢにおいてスライムＳは自重で中央部（先端部）に集まる。これにより、拡径杭用の特殊のバケット等を用いることなく、拡径部２２に溜まったスライムＳを除去できる。
【００２６】
次に、図１０に示すように、ケーシング３０をクレーン９により孔２０内に建て込む。本工程では、ケーシング３１を継ぎ足してケーシング３０を延長していく。なお、本実施形態では、アーク溶接によりケーシング３１同士を接合する。
【００２７】
次に、図１１に示すように、ケーシング３０と孔壁との間にフィルター材５０を充填する。その後、図１２に示すように、孔内洗浄を実施する。本工程では、ボーリングマシン６０を敷鉄板１１の上に設置し、ロッド６２の先端に洗浄用ポンプ７０を接続し、該洗浄用ポンプ７０をケーシング３０の底部に設置する。そして、該洗浄用ポンプ７０により地下水を汲み上げることにより、孔壁に存する造壁膜を孔外へ排出する。
【００２８】
次に、図１３に示すように、水中ポンプ４０、揚水管４２及び井戸蓋４４をケーシング３０に設置する。また、ガイドパイプ８とサンドポンプ７とを撤去する。そして最後に、図１４に示すように、仕上げ工程を実施する。本工程では、ＤＷ１０の頭部に養生７２を設置する。また、釜場６を埋め戻す。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係る井戸の構築方法及び削孔方法では、高圧噴射ノズル６６を孔２０内に挿入して回転させながら高圧噴射ノズル６６から安定液を横方向に噴射させることにより、拡径部２２を掘削する。この方法によれば、本実施形態のように、拡径部２２よりも小径の部分をボーリングマシン６０で掘削し、該ボーリングマシン６０のロッド６２の先端に高圧噴射ノズル６６を装着して拡径部２２を掘削することが可能である。即ち、アースドリル掘削機等の大型の掘削機を使用することなく、ボーリングマシン６０のように小型で狭隘な敷地での使用に適した掘削機を使用して、拡径部２２を有する孔２０を掘削できる。
【００３０】
図１５〜図１７は、孔２０の拡径部２２を掘削する方法の参考例を示す立断面図である。まず、図１５に示すように、アースドリル掘削機８０により帯水層１に達するようにガイドパイプ８を通して削孔する。ここで、本工程での削孔径は、後の工程で建て込むケーシング３０の直径（例えば、φ３５０ｍｍ）よりも大径（例えば、φ５５０ｍｍ）とし、削孔深さは、拡径部１２の下端までの深さとする。次に、図１６に示すように、拡底バケット８０を孔２０の底部に設置し、図１７に示すように、拡底バケット８２を展開して拡径部２２を掘削する。
【００３１】
本参考例に係る掘削方法によっても、上述の実施形態に係る掘削方法と同様、拡径部２２を有する孔２０を良好に掘削できる。
【００３２】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、集水部が拡径された揚水井を構築する例に挙げて本発明を説明したが、本発明は注水部が拡径された復水井を構築するのにも適用できる。また、上述の実施形態では、井戸の構築方法を例に挙げて本発明を説明したが、拡径杭等の拡径部を有する孔の掘削を要する他の例にも適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  帯水層、２  粘性土層、３  盛土層、４  掘削領域、５  山留壁、６  釜場、７  サンドポンプ、８  ガイドパイプ、９  クレーン、１０  ＤＷ、１１  敷鉄板、１２  拡径部、１２Ｂ  底部、１２Ｈ  頭部、２０  孔、２２  拡径部、２２Ｂ  底部、２２Ｈ  頭部、２４  孔、３０  ケーシング、３１  ケーシング、３２  スクリーン、４０  水中ポンプ、４２  揚水管、４４  井戸蓋、５０  フィルター材、６０  ボーリングマシン、６２  ロッド、６４  掘削翼、６６  高圧噴射ノズル、６８  バケット、７０  洗浄用ポンプ、７２  養生、８０  アースドリル掘削機、８２  拡底バケット
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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