(57)【要約】【課題】ボーリング孔などの孔壁を洗浄し、特に、亀裂に詰まった異物を効率的に除去することができる孔壁の洗浄装置を提供する。【解決手段】孔壁の洗浄装置１は、洗浄対象となる孔部Ｈに挿入されるロッド２を備える。ロッド２の下端部に形成された洗浄液排出口４からは、孔部Ｈに対して洗浄液が排出される。ロッド２の周囲には、洗浄液貯溜領域Ｒを形成するパッカ７、８が設けられている。ロッド２における洗浄液貯溜領域Ｒに対応する位置には、超音波振動体９が設けられている。洗浄液貯溜領域Ｒに貯溜された洗浄液に超音波振動体９で振動を付与することにより、孔壁Ｗに生じた亀裂Ｃ内に滞留した異物等Ｔを分解して洗浄する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に形成された洗浄対象となる孔部の孔壁を洗浄する孔壁の洗浄装置であって、
前記孔部を仕切ることによって洗浄液貯溜領域を形成する洗浄液貯溜領域形成手段を有し、
前記洗浄液貯溜領域に貯溜された洗浄液に対して、洗浄用振動を付与する振動発生手段が設けられていることを特徴とする孔壁の洗浄装置。
【請求項２】
前記孔部に挿入され、前記孔部に洗浄液を注水する注水管を備えており、
前記洗浄液貯溜領域形成手段が、前記注水管に取り付けられている請求項１に記載の孔壁の洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液貯溜領域形成手段がパッカからなり、前記パッカを前記孔壁に接触させて前記洗浄液貯溜領域内の洗浄液を止水し、前記洗浄液貯溜領域を形成する請求項１または請求項２に記載の孔壁の洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液貯溜領域形成手段が、前記孔部の深さ方向に離間して配設された第１洗浄液貯溜領域形成手段および第２洗浄液貯溜領域形成手段を備えており、
前記第１洗浄液貯溜領域形成手段と前記第２洗浄液貯溜領域形成手段との間に、前記洗浄液貯溜領域が形成されている請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の孔壁の洗浄装置。
【請求項５】
前記振動発生手段が、高周波振動を生じさせる高周波振動発生手段である請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の孔壁の洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液貯溜領域形成手段が、前記孔部に対して相対的に移動可能である請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の孔壁の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング孔などの孔壁や、孔壁部に存在する亀裂内部を洗浄する孔壁の洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤、岩盤、または人工地盤などの地中に形成されたボーリング孔などの孔における孔壁に付着物があったり、孔壁に開口部を有する亀裂などの間隙に異物が詰まったりしていると、孔の機能を阻害することがあるので、これらの付着物や異物（以下「異物等」という）は洗浄によって除去するようにしている。かかるボーリング孔の洗浄装置としては、図４に示すものがあった。
【０００３】
この洗浄装置５０は、孔壁Ｗを有する孔部Ｈに挿入される注水管５１と、この注水管５１の下端部に設けられ、上方に向けて洗浄液を噴射する噴射ノズル５２を備えている。注水管５１の上方には図示しないウォーターポンプが設けられており、このウォーターポンプから注水管５１を介して噴射ノズル５２に洗浄液が供給され、噴射ノズル５２から洗浄液が噴射される。噴射された洗浄液は、孔部Ｈの孔壁Ｗに沿って上昇し、この水流に伴って孔壁Ｗの付着物や、亀裂Ｃに詰まった異物を除去するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の洗浄装置では、噴射ノズル５２から噴射される洗浄液の水流に伴う、いわば正圧よって異物等が除去されている。このため、孔壁Ｗの付着物はある程度除去できるものの、亀裂Ｃに詰まった異物については除去能力低いものであった。
【０００５】
他方、特開２００１−３２３４４７号公報においては、リチャージ井戸において、密閉構造にした井戸内の水を揚水管で揚水することによって負圧を発生させ目詰まりの原因となる井戸周辺地盤中の細粒分を強制除去する方法が開示されている。ところが、上記公報に開示された方法では、単に揚水管で揚水することにより負圧を発生させるのみであるので、除去効率が高いとはいえないものであった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ボーリング孔などの孔壁を洗浄し、特に、亀裂に詰まった異物を効率的に除去する孔壁の洗浄装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る孔壁の洗浄装置は、地中に形成された洗浄対象となる孔部の孔壁を洗浄する孔壁の洗浄装置であって、孔部を仕切ることによって洗浄液貯溜領域を形成する洗浄液貯溜領域形成手段を有し、洗浄液貯溜領域に貯溜された洗浄液に対して、洗浄用振動を付与する振動発生手段が設けられているものである。
【０００８】
本発明においては、洗浄液貯溜領域内に貯溜した洗浄液に対して、振動発生手段によって洗浄用振動を付与している。振動発生手段によって洗浄液に振動を付与すると、脈動により周期的に負圧が発生する。洗浄液は、孔壁および亀裂に接触しているので、洗浄液に負圧が生じることにより、孔壁に付着する異物等を除去するとともに、亀裂の目詰まりを防止することができる。
【０００９】
ここで、孔壁の洗浄装置は、孔部に挿入され、孔部に洗浄液を注水する注水管を備えており、洗浄液貯溜領域形成手段が、注水管に取り付けられている態様とするのが好適である。孔部に洗浄液を注水する際には、注水管が好適に用いられるが、この場合には、洗浄液貯溜領域形成手段は、この注水管に設けるのが好適である。
【００１０】
また、洗浄液貯溜領域形成手段はパッカからなり、パッカを孔壁に接触させて洗浄液貯溜領域内の洗浄液を止水し、洗浄液貯溜領域を形成するのが好適である。このようにパッカによって洗浄液貯溜領域を形成することにより、洗浄液貯溜領域と孔部における他の部分との止水性を高めることができる。この結果、洗浄用振動を付与する範囲を確実に区画することができるので、洗浄液を介して孔壁および孔壁に生じた亀裂に対して、確実に洗浄用振動を付与することができる。
【００１１】
さらに、洗浄液貯溜領域形成手段が、孔部の深さ方向に離間して配設された第１洗浄液貯溜領域形成手段および第２洗浄液貯溜領域形成手段を備えており、第１洗浄液貯溜領域形成手段と第２洗浄液貯溜領域形成手段との間に、洗浄液貯溜領域が形成されているのが好適である。
【００１２】
このように、第１洗浄液貯溜領域形成手段と第２洗浄液貯溜領域形成手段との間に洗浄液貯溜領域を形成することにより、洗浄用振動が伝達する範囲をより確実に区画することができる。そして、さらに確実に洗浄用振動を介して孔壁および亀裂に洗浄用振動を付与することができる。
【００１３】
また、振動発生手段が、高周波振動を生じさせる高周波振動発生手段であるのが好適である。高周波振動発生手段によって、可聴域を超える高周波の振動を発生させることにより、気泡が生まれる時の急速な圧力変化や気泡が消滅するときに衝撃音圧が生じる。これらの急激な圧力変化や衝撃音圧によって孔壁および亀裂内の異物等を分解することができる。それから、洗浄液を排出することにより、分解された異物等は除去され、孔壁の洗浄が行われる。
【００１４】
そして、洗浄液貯溜領域形成手段が、孔部に対して相対的に移動可能であるのが好適である。洗浄液貯溜領域形成手段が孔部に対して相対的に移動することにより、孔壁に生じた亀裂が複数ある場合に、それら多数の亀裂の近傍に幅狭流路を形成することができる。このため、各亀裂に滞留する異物等を確実に除去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る孔壁の洗浄装置が設けられた孔部の側断面図、図２はその要部側断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る洗浄装置１は、断面円形の注水管であるロッド２を備えている。ロッド２は、孔壁Ｗを有する孔部Ｈに挿入されるものであり、その上端部には洗浄液流入口３が形成されており、その下端部には、洗浄液排出口４が形成されている。このうちの洗浄液流入口３には、流体ポンプＰを備える洗浄液タンク５が配管６を介して接続されており、流体ポンプＰを作動することにより、洗浄液タンク５内における水などの洗浄液が洗浄液流入口３を経てロッド２に供給される。洗浄液流入口３から流入した洗浄液は、ロッド２を流通して洗浄液排出口４から排出され、孔部Ｈに対して洗浄液が供給される。また、孔部Ｈは孔壁Ｗを備えており、洗浄装置１によって孔部Ｈの孔壁Ｗが洗浄される。
【００１７】
また、ロッド２における下方位置には、洗浄液貯溜領域形成手段である上パッカ７および下パッカ８が設けられている。これらのパッカ７、８は、いずれもロッド２の周囲に設けられているとともに、パッカ７、８の外周部が孔部Ｈの孔壁Ｗに接触している。そして、パッカ７、８に挟まれた領域が、洗浄液を貯溜する洗浄液貯溜領域Ｒとして形成されている。また、パッカ７、８内には、流体としてエアが封入されており、パッカ７、８には、それぞれ図示しないエアチューブが接続されている。これらの接続チューブは、やはり図示しないエアポンプに接続されており、エアポンプが作動することにより、パッカ７、８内にエアを供給し、またはパッカ７、８内のエアを排出することができるようになっている。図１には、パッカ７、８が膨張した状態が示されており、パッカ７、８は膨張した状態にあるときに孔壁Ｗと接触する。一方、パッカ７、８内のエアを排出すると、パッカ７、８は収縮した状態となって孔壁Ｗから離れる。なお、パッカ７、８の膨張・収縮が適切に行われるものであるならば、流体はエアに限定されず、液体等であってもよい。したがって、パッカ７、８のようなエアパッカでなく、水パッカなどを用いることもできる。他方、ゴムなどの可とう性材料を孔軸方向に圧縮することにより、半径を大きくする態様のパッカを用いることもできる。
【００１８】
さらに、ロッド２の内部における下方位置には高周波振動発生手段である振動媒体、たとえば超音波振動体９が配設されている。超音波振動体９は、導電線１０を介して地上に設けられた始動スイッチ１１に接続されており、可聴域を超える周波数で振動する。そして、始動スイッチ１１をＯＮすることによって振動を開始し、ＯＦＦすることによって振動が停止するようになっている。超音波振動体９が振動することにより、洗浄液貯溜領域Ｒにおける洗浄液が振動する。この振動が洗浄用振動となり、洗浄液を伝播して孔壁Ｗおよび亀裂Ｃに伝達し、洗浄を施すものである。
【００１９】
また、ロッド２は、図示しないクレーンなどの昇降手段によって引き上げることができるようになっている。このロッド２の昇降に伴い、パッカ７、８および超音波振動体９等は孔部Ｈの深さ方向に沿って、孔部Ｈに対して相対的に移動可能である。このため、パッカ７、８、超音波振動体９等が、孔壁Ｗに形成された複数の亀裂Ｃそれぞれの近傍に移動可能となっている。
【００２０】
上記の本実施形態の洗浄装置による孔部の洗浄方法について説明する。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、パッカ７、８にはこれらが膨張する程度のエアは封入されておらず、パッカ７、８が収縮した状態にあるロッド２を孔部Ｈの深い位置に挿入する。
【００２２】
ロッド２を孔部Ｈに挿入したら、図１に示す流体ポンプＰを作動させ、ロッド２に洗浄液を供給する。ロッド２に供給された洗浄液は、ロッド２の下端部に形成された洗浄液排出口４、４…を通じて孔部Ｈ内に排出される。そのまま洗浄液の供給を継続することにより、孔部Ｈ内に洗浄液を溜める。
【００２３】
それから、孔部Ｈ内において上パッカ７よりも上方にまで洗浄液が溜まったら図示しないエアポンプによってパッカ７、８にエアを供給し、図３（ｂ）に示すように、パッカ７、８を膨張させる。パッカ７、８が膨張すると、パッカ７、８はそれぞれ孔部Ｈの孔壁Ｗに接触する。これらのパッカ７、８と孔壁Ｗが接触している間の領域は密閉され、洗浄液貯溜領域Ｒが形成される。いま、孔部Ｈ内には洗浄液が溜められているので、洗浄液貯溜領域Ｒには洗浄液が密閉状態で貯溜されている。孔部Ｈ内に洗浄液が溜められているとき、洗浄液は、孔壁Ｗ生じている亀裂Ｃにも入り込んだ状態となっている。なお、まず下パッカ８を膨張させた後、洗浄液を供給し、下パッカ８の上方に洗浄液を溜めてから上パッカ７を膨張させる態様とすることもできる。
【００２４】
続いて、図１に示す始動スイッチ１１を操作して、超音波振動体９を振動させる。超音波振動体９を振動させると、その振動は洗浄液貯溜領域Ｒ内における洗浄液を伝播して孔壁Ｗおよび亀裂Ｃ内に伝達する。孔壁Ｗおよび亀裂Ｃ内に伝達された振動により、気泡が破裂し、キャビテーションなどが生じて孔壁Ｗおよび亀裂Ｃ内に付着する異物等Ｔを分解する。分解された異物等Ｔは、孔壁Ｗから剥がれ、また亀裂Ｃから排出されて洗浄液内に浮遊、沈殿する（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
超音波振動体９を振動させることによる洗浄液の吸引（負圧発生）が済んだら、エアポンプを駆動して、パッカ７、８内のエアを排出させ、洗浄液貯溜領域Ｒを密閉状態から開放する。それから、ロッド２を図示しないクレーン等で引き上げる。その後、洗浄液貯溜領域Ｒを上方に移動させながら、孔壁Ｗの洗浄を行うべく、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程を繰り返す。こうして、孔部Ｈの種々の深さ位置で洗浄液貯溜領域Ｒを形成した状態で孔壁Ｗの洗浄を行うことにより、孔壁Ｗや亀裂Ｃ内の異物等Ｔを取り除くことができる。その後、孔部Ｈ内には亀裂Ｃ内から引きずり出された異物等Ｔが残存した状態となる。これらの異物等Ｔを排除するため、パッカ７、８を取り除き、ウォータージェットなどを用いて孔部Ｈ内の洗浄を行う。ウォータージェットによって孔部Ｈの洗浄を行うことにより、孔部Ｈ内に浮遊、沈殿する異物等Ｔを孔部Ｈの外に排出することができる。
【００２６】
こうして、孔部Ｈ内の洗浄を行うことができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に種々の変形例とすることができる。たとえば、上記の実施形態では、洗浄液貯溜領域形成手段として、膨張、収縮が可能なパッカ７、８を用いているが、たとえばロッドの周囲に固定状態で設けられたフランジなどとすることもできる。このようなフランジを設け、フランジと孔壁の間にオリフィスまたはチョークと同様の効果を生じさせることにより、パッカに代えることができる。この場合にはたとえば洗浄液として粘性の高いものを用いるのが好適となる。粘性の高い洗浄液を用いることにより、洗浄液貯溜領域からの洗浄液の流出を防止する止水効果を得るとともに、洗浄液貯溜領域内における洗浄液を振動が伝達する際の減衰を少ないものとすることができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、上下にパッカ７、８を配設して洗浄液貯溜領域Ｒを形成しているが、たとえば上パッカのみを配設して孔部における底部と上パッカとの間に洗浄液貯溜領域Ｒを形成することもできる。
【００２９】
さらに、上記実施形態では振動発生手段のうち、高周波振動発生手段として超音波振動体を用いているが、振動発生手段は、これに限られるものではなく、たとえば水中スピーカー、バイブレーター、パーカッションなどを用いることができる。また、上記の実施形態では、ロッド２を孔部Ｈの深い位置に挿入し、順次引き上げることによって孔壁Ｗの全域を洗浄するようにしているが、まずロッド２を孔部Ｈの浅い位置に挿入し、順次下降させることによって孔壁Ｗの全域を洗浄する態様とすることもできる。
【００３０】
他方、上記の実施形態では注水管としてロッド２を用いているが、孔部Ｈに水などの洗浄液を導入できるものであればよく、たとえば図４に示す従来のウォーターノズルを注水管として利用することもできる。また、ロッドは、剛性のものに限らず、ゴムホース様の可とう性のあるものでもよい。さらに、注水管を設けるのは必須ではなく、たとえば孔部Ｈの上方入口から直接洗浄液を孔部に注水することができる。あるいは、孔部Ｈにたまり水がある場合には、このたまり水を洗浄液として利用することができる。これらの場合、パッカや超音波振動体などを棒状の支持部材に設け、これを孔部に挿入して洗浄作業を行うようにすることができる。
【００３１】
さらに、上記の実施形態では孔部Ｈは下方に向けて形成されたものであるが、たとえばトンネル工事などの際に用いられる、側方や斜め下方に向けて形成された孔部についても上記の孔壁の洗浄装置を用いることができる。また、洗浄液としては水のほか、たとえば孔部における異物等の性状等がわかる場合には、化学薬品を含んだ洗浄液等を使用することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、ボーリング孔などの孔壁を洗浄し、特に、亀裂に詰まった異物を効率的に除去する孔壁の洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る孔壁の洗浄装置が設けられた孔部の側断面図である。
【図２】図１に示す孔壁の洗浄装置の要部側断面図である。
【図３】図１に示す孔壁の洗浄装置で孔壁の洗浄を行う工程を示す工程図である。
【図４】従来の孔壁の洗浄装置の側断面図である。
【符号の説明】
１…洗浄装置、２…ロッド、３…洗浄液流入口、４…洗浄液排出口、５…洗浄液タンク、６…配管、７…上パッカ、８…下パッカ、９…超音波振動体、１０…導電線、１１…始動スイッチ、Ｃ…亀裂、Ｈ…孔部、Ｐ…流体ポンプ、Ｒ…洗浄液貯溜領域、Ｔ…異物等、Ｗ…孔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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