(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル切羽前方の地山状況を探査するための方法であって、
切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、
前記ボーリング孔内に挿入した削孔用の中空ロッドの先端部からゲル状の充填材を供給しながら当該中空ロッドを引き抜くことにより、当該ボーリング孔内に透光性を有するゲル状の充填材を充填し、
ボアホールカメラを取り付けた中空状の支持ロッドを前記ゲル状の充填材を充填したボーリング孔内に挿入しながら、当該支持ロッドの中空部を介して、ボーリング孔内から充填材を吸引しつつ、支持ロッドをボーリング孔内に挿入して、前記ボアホールカメラを設置し、
前記ボアホールカメラを引き抜きながら、前記ボーリング孔の内壁面を撮影し、
前記ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。
【請求項２】
前記ボアホールカメラは、前記支持ロッドの先端部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽前方探査方法に関するものであり、特に、水平ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入してトンネル切羽前方の地山探査を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木作業を行う際には、予め地山状況を把握するために地山探査を行う必要がある。例えば、トンネル掘削を行う際には、安全で適切かつ迅速な工事を行うために、トンネル掘削に先立ちあるいはトンネル掘削の進行に合わせて地山の状況を把握しなければならない。従来、地山探査を行うための技術が種々提案されている。このような従来技術として、直接的手法ではボーリングによるもの（削孔検層法、先進ボーリング）がある。また、間接的手法では反射法による弾性波探査（ＨＳＰ法、ＴＳＰ法、反射トモグラフィー）等がある。
【０００３】
また、鉛直方向に削孔したボーリング孔内の状況を把握するために、ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する方法がある。鉛直方向に削孔したボーリング孔や鉛直方向に建て込んだ孔間継手の内面を、ボアホールカメラにより観察する技術が種々開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された管内撮像装置は、管内を撮影するためのボアホールカメラと、当該ボアホールカメラを水密に内包し、撮像方向の面が透明なカプセルとを備えている。この管内撮像装置は、ボアホールカメラを水密に内包する透明なカプセルを所定の深度まで継手管内に挿入し、継手管内に充満した泥水（濁水）をカプセルの幅分だけ排除して、継手管内を撮影することができるとしている。
【０００４】
また、トンネルの切羽前方の地山状況（地質構造等）を探査するために、略水平方向に削孔したボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する技術が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載されたトンネルの切羽前方の地山・地質構造の探査方法は、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて削孔を形成する。そして、当該透明な管部材内にボアホールカメラを挿入し、管部材を介して地山の状況を撮影するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０１７１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載された技術は、鉛直方向に設置した継手管内にボアホールカメラを挿入して、継手管内の映像を撮影するための技術であり、ボアホールカメラを鉛直方向に吊り下げて挿入することができるため、ボアホールカメラを挿入しあるいは抜去する際に、継手管の内面（孔壁）にボアホールカメラが引っ掛かる等の不都合が生じる可能性は極めて低い。
【０００７】
一方、水平方向に削孔したボーリング孔（裸孔）の場合には、孔壁に存在する亀裂や突起物等にボアホールカメラが引っ掛かるおそれがあり、挿入が困難な場合があるだけではなく、挿入できたとしても回収不能となるおそれがある。この点、特許文献２に記載された技術では、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて、管部材の内部にボアホールカメラを挿入して撮影を行うため、孔壁にボアホールカメラが引っ掛かる可能性は低い。
【０００８】
しかし、特許文献２に記載された技術は、ボーリング孔内に透明な管部材を設置することによりボーリング孔の内面（孔壁）を撮影している。したがって、孔壁が管部材により保護されているため、撮影した映像からは実際の地質を把握できない場合がある。また、管部材は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等を使用しているため、その外面に傷が付き、最悪の場合には管部材が破損するおそれがある。管部材の外面に傷が付いたり破損したりした場合には、映像が不鮮明となり、あるいは撮影不能となるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネル切羽前方の地山状況を探査する際に、略水平方向に削孔したボーリング孔の内面（孔壁）を裸孔の状態で直接撮影することにより、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能な切羽前方探査方法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】
【００１０】
本発明の切羽前方探査方法は、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、本発明の切羽前方探査方法は、トンネル切羽前方の地山状況を探査するための方法であって、切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、ボーリング孔内に挿入した削孔用の中空ロッドの先端部からゲル状の充填材を供給しながら当該中空ロッドを引き抜くことにより、当該ボーリング孔内に透光性を有するゲル状の充填材を充填し、ボアホールカメラを取り付けた中空状の支持ロッドをゲル状の充填材を充填したボーリング孔内に挿入しながら、当該支持ロッドの中空部を介して、ボーリング孔内から充填材を吸引しつつ、支持ロッドをボーリング孔内に挿入して、ボアホールカメラを設置し、ボアホールカメラを引き抜きながら、ボーリング孔の内壁面を撮影し、ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上述した構成に加えて、ボアホールカメラは、中空管の先端部に設置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る切羽前方探査方法では、切羽前方の地山に向かって削孔した水平ボーリング孔内に充填材（例えば、ゲル状の物質）を充填することにより、保孔管等を用いなくとも裸孔の状態を保持することができ、この状態でボーリング孔の内面（孔壁）を直接撮影することができる。
【００１４】
したがって、保孔管等を介した撮影と比較して、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能となる。また、水平ボーリング孔内に充填する充填材（例えば、ゲル状の物質）は水と比較して粘性が高いため、適切な漏れ止めを行うことにより水平ボーリング孔の孔口から漏れ出すことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置で使用するボアホールカメラの構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置の設置状態を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る切羽前方探査方法の手順を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る切羽前方探査方法の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る切羽前方探査方法を説明するもので、図１は切羽前方探査方法で使用する切羽前方探査装置の構成を示すブロック図、図２は切羽前方探査装置の設置状態を示す模式図、図３は切羽前方探査方法の手順を示す説明図である。
【００１７】
＜切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法の概要＞
本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法は、図２に示すように、ボアホールカメラ３０を用いて、切羽前方の地山状況を直接に探査するための技術であり、切羽前方の地山内に略水平なボーリング孔１０を削孔して、当該ボーリング孔１０内に透光性を有する充填材２０を充填するとともにボアホールカメラ３０を挿入してボーリング孔１０の内面（孔壁）を直接撮影することにより、地山の状況（地質等）を探査する。本発明の切羽前方探査装置は、ボーリング孔１０及びこれに充填する透光性を有する充填材２０と、ボーリング孔１０内に挿入可能なボアホールカメラ３０と、ボアホールカメラ３０で撮影した映像を表示する表示装置５０とを備えている。
【００１８】
＜ボアホールカメラ＞
ボアホールカメラ３０は、図１に示すように、ボーリング孔１０や中空の杭等の内部映像を撮影するためのカメラであり、一般に市販されているものを使用することができる。ボアホールカメラ３０は、図１に示すように、基本的な構成として、筐体３１、撮像レンズ系３２、撮像素子３３、照明装置３４を備えている。さらに、横方向の撮影を行うために、撮像面からの撮像光を屈曲させるためのミラー３５を備えていてもよく、ミラー３５は筐体３１に対する着脱可能なアタッチメント部材としてもよい。さらに、ズーミング機構、フォーカス機構、パン・チルト機構等を備えていてもよい。
【００１９】
撮像レンズ系３２に入光した撮像光は撮像素子３３上で結像し、撮影対象面の映像信号として、信号ケーブル３６を介してパーソナルコンピュータ（図示せず）等に取り込まれる。そして、図示しないが、撮像対象面（本発明ではボーリング孔１０の内面（孔壁））の映像は、パーソナルコンピュータに接続した表示装置５０により表示される。
【００２０】
＜ボーリング孔＞
ボーリング孔１０は、切羽前方に向かって略水平に削孔する。なお、略水平とは、完全な水平状態だけではなく、若干の傾斜を許容する状態である。ボーリング孔１０の削孔本数は特に限定されないが、トンネル断面の大きさ、トンネルの屈曲状態、予め分かっている地山の状況等に応じて、適宜の本数を削孔する。ボーリング孔１０を形成するには、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、中空ロッドの先端部から水を供給しながら、当該中空ロッドを地山内に挿入すればよい。
【００２１】
＜充填材＞
充填材２０は、透光性を有しており、ボーリング孔１０内に充填することにより、孔壁の安定性を保つとともに、ボアホールカメラ３０と孔壁との間における潤滑材やボアホールカメラ３０の推進材としての役目を果たす。また、充填材２０は透光性を有しているため、ボアホールカメラ３０と孔壁との間に存在していても、孔壁の撮影に支障を来すことはない。この充填材２０としては、ゲル状の物質を用いることが好ましい。
【００２２】
＜表示装置＞
表示装置５０は、ボアホールカメラ３０で撮影した映像を表示するための装置であり、液晶表示装置（モニタ）等からなる。なお、ボアホールカメラ３０で撮影した映像を印刷する場合には、プリンタが表示装置５０として機能する。すなわち、映像を表示するための装置とは、映像を可視化して示すことが可能な装置であり、モニタ、投影装置、プリンタ等を含む概念である。
【００２３】
＜他の探査方法との併用＞
本実施形態の切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法では、ボアホールカメラ３０により撮影した映像を地質解析の主な要素とするが、これに加えて、水平ボーリング孔１０の削孔時に得られる削孔検層データ、比抵抗分布データ、弾性波速度分布データ等を併用することにより、同地点で２種類以上の情報を総合的に評価することができ、より一層、精度の高い切羽前方の地質予測が可能となる。
【００２４】
＜探査方法の手順＞
次に、図３を参照して、本発明の切羽前方探査方法の一例について説明する。本発明の切羽前方探査方法では、トンネル掘削に際して、上述した構成からなる切羽前方探査装置を用いて、切羽前方の地山状況（地質）を探査する。
【００２５】
本発明の切羽前方探査方法では、まず、切羽前方の地山内に略水平方向のボーリング孔１０を削孔する。ボーリング孔１０は、例えば、中空ロッド６０を地山に設置するとともに、中空ロッド６０の先端部から水を供給することにより形成する（ａ）。所定長までボーリング孔１０を削孔したら、水の供給を停止する。この状態で、ボーリング孔１０内に存在する水が岩盤亀裂や中空ロッド６０の口元から逸水する（ｂ）。
【００２６】
続いて、中空ロッド６０の先端部から、ボーリング孔１０内に充填材２０を供給し（ｃ）、充填材２０の供給を継続しながら中空ロッド６０を引き抜く（ｄ）。中空ロッド６０の引き抜きが完了すると、ボーリング孔１０内が充填材２０で充填された状態となる（ｅ）。
【００２７】
また、中空状の塩ビ管等からなる支持ロッド４０の先端部に、ボアホールカメラ３０を取り付けておく。そして、ボアホールカメラ３０を取り付けた支持ロッド４０の先端部をボーリング孔１０内に挿入し（ｆ）、支持ロッド４０の中空部を介して、ボーリング孔１０内から充填材２０を吸引しつつ、支持ロッド４０をボーリング孔１０内に挿入して設置する（ｇ）。この際、充填材２０を吸引することによりボーリング孔１０内に負圧が生じるとともに、充填材２０による摩擦低減効果により、ボアホールカメラ３０を取り付けた支持ロッド４０をボーリング孔１０内に推進させることができる（ｈ）。ボーリング孔１０の奥側の所定位置まで支持ロッド４０を挿入した後（ｉ）、支持ロッド４０をボーリング孔１０から引き抜きながら、ボアホールカメラ３０により孔壁を撮影する（ｊ）。そして、表示装置５０に表示された映像により、切羽前方地山の地質を分析する。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ボーリング孔
２０  充填材
３０  ボアホールカメラ
３１  筐体
３２  撮像レンズ系
３３  撮像素子
３４  照明装置
３５  ミラー
３６  信号ケーブル
４０  支持ロッド
５０  表示装置
６０  中空ロッド
【図１】
0006688606.tif 000002
【図２】
0006688606.tif 000003
【図３】
0006688606.tif 000004