(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞘管とこの鞘管に挿通された削孔用ロッドとこの削孔用ロッドの先端部に連結されて固定され上記削孔用ロッドの軸方向を中心とした回転にてその進行方向が制御可能な削孔ビットとが備えられた削孔装置と、上記削孔用ロッドをその軸方向を中心として回転させつつ押出しかつ鞘管をその軸方向に沿い推進する作業を行なう支援装置と、上記削孔用ロッドの先端部に備えた位置検出手段からのデータによって該削孔ビットの位置を計測する位置計測装置とを備えた水平削孔システムを使用し、
地中汚染調査予定域に予め水平削孔位置を設定するとともに、その設定された水平削孔に予定測定点を設定し、
上記水平削孔位置の設定に従って、上記支援装置により上記削孔用ロッドを押出しつつ鞘管を推進すると同時に、上記支援装置から上記削孔用ロッド内を通じて泥水を上記削孔ビットに供給してこの泥水を上記削孔ビットより噴出させることによって水平削孔させ、
上記各予定測定点の手前位置で上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを停止させて泥水を供給することにより泥水のみが上記鞘管を通して地上に戻るのを確認した後、上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを再開させることにより前記予定測定点の削土と前記泥水とが混合された削土混合泥水を、上記鞘管に設けた排水孔から上記鞘管内を通じて地上に戻し、該削土混合泥水内の汚染物質の含有の有無及び含有の程度を計測することを特徴としてなる地中汚染調査方法。
【請求項２】
上記地中汚染調査予定域に、所要本数の上記水平向削孔の位置を上下及び水平方向に間隔を隔てて立体的配置に設定し、上記設定された位置における各水平削孔の各予定測定点からの削土内の汚染物質含有の有無を計測することによって上記地中汚染調査予定域における汚染物質の分布を計測する請求項１に記載の地中汚染調査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中にいわゆる水平井戸を形成する水平削孔システムを用いて、地中内の汚染物質の存在位置を調査する地中汚染調査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地中への汚染物質の拡散が問題視され、汚染の蓋然性が高い汚染可能区域での汚染調査が実施されつつある。この汚染調査は、具体的には、中空削孔管を用いて地面に対し垂直方向（地面深さ方向）にボーリングを行いこのボーリングによって採取された中空削孔管内の試料を分析する方法があり、また、中空削孔管の先端部に吸引孔を設けて地中に存在する空気や流体を吸引しこの吸引された試料を分析する方法がある（例えば特許文献１）。
【０００３】
更に、汚染調査の別の方法として、地面に対し垂直方向に縦井戸を形成し、この縦井戸の異なる深さ数箇所からその縦井戸を中心に放射方向に複数の水平井戸を形成し調査用試料を採取する方法がある（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−２７９４５２号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の地面に対し垂直方向にボーリングを実施する方法は、汚染可能区域の面積から見れば地面の一点に孔を開ける調査となる。従って、汚染物質が地中を拡散する傾向にあることとも相俟って、汚染可能区域が広い面積を占める場合には、多数回のボーリングを実施する必要が生じてその作業が極めて煩雑になる。しかも、建物等にて覆われた区域では、ボーリングのための機械が設置できずボーリング調査は不可能であることが多い。
【０００５】
また、上述の縦井戸及び水平井戸を形成する場合には、これら井戸形成のための工事が面倒で時間がかかり上記ボーリングと比較していわゆる大工事となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みて発明されたものであって、従来のような多数回のボーリング調査を必要とせず少数回の調査で済み、建物等にて覆われた区域にも調査が可能となり、また従来のような縦井戸や水平井戸を掘ることなく簡便な削孔作業で済むようにした地中汚染調査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明の特徴は、鞘管とこの鞘管に挿通された削孔用ロッドとこの削孔用ロッドの先端部に連結されて固定され上記削孔用ロッドの軸方向を中心とした回転にてその進行方向が制御可能な削孔ビットとが備えられた削孔装置と、上記削孔用ロッドをその軸方向を中心として回転させつつ押出しかつ鞘管をその軸方向に沿い推進する作業を行なう支援装置と、上記削孔用ロッドの先端部に備えた位置検出手段からのデータによって該削孔ビットの位置を計測する位置計測装置とを備えた水平削孔システムを使用し、地中汚染調査予定域に予め水平削孔の位置を設定するとともに、その設定された水平削孔に予定測定点を設定し、上記水平削孔の位置の設定に従って、上記支援装置により上記削孔用ロッドを押出しつつ鞘管を推進すると同時に、上記支援装置から上記削孔用ロッド内を通じて泥水を上記削孔ビットに供給してこの泥水を上記削孔ビットより噴出させることによって水平削孔させ、上記各予定測定点の手前位置で上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを停止させて泥水を供給することにより泥水のみが上記鞘管を通して地上に戻るのを確認した後、上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを再開させることにより前記予定測定点の削土と前記泥水とが混合された削土混合泥水を、上記鞘管に設けた排水孔から上記鞘管内を通じて地上に戻し、該削土混合泥水内の汚染物質の含有の有無及び含有の程度を計測することことにある。
【０００８】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、上記地中汚染調査予定域に、所要本数の上記水平向削孔の位置を上下及び水平方向に間隔を隔てて立体的配置に設定し、上記設定された位置における各水平削孔の各予定測定点からの削土内の汚染物質含有の有無を計測することによって上記地中汚染調査予定域における汚染物質の分布を計測することにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鞘管とこの鞘管に挿通された削孔用ロッドとこの削孔用ロッドの先端部に連結されて固定され上記削孔用ロッドの軸方向を中心とした回転にてその進行方向が制御可能な削孔ビットとが備えられた削孔装置と、上記削孔用ロッドをその軸方向を中心として回転させつつ押出しかつ鞘管をその軸方向に沿い推進する作業を行なう支援装置と、上記削孔用ロッドの先端部に備えた位置検出手段からのデータによって該削孔ビットの位置を計測する位置計測装置とを備えた水平削孔システムを使用し、
【００１０】
上記支援装置の作業に伴い上記削孔用ロッドを押出しつつ鞘管を推進すると同時に、上記支援装置から上記削孔用ロッド内を通じて泥水を上記削孔ビットに供給してこの泥水を上記削孔ビットより噴出させることによって水平削孔させ、その削孔による削土と泥水とが混合された削土混合泥水を上記鞘管に設けた排水孔から上記鞘管内を通じて地上に戻し、該削土混合泥水内の汚染物質の含有の有無及び含有の程度を計測することによって地中の汚染物質存在位置を計測することとしたことにより、地面から直接いわゆる水平削孔する削孔装置及び支援装置を用いて削孔ロッドの進行と共に泥水の噴射にて削土を採取しこの削土と泥水を吸引して汚染物質検出装置に供給することになるので、１本の水平削孔からなる水平井戸の形成にて多くの面積の調査が可能となり、ボーリング調査のような多数回の調査と比べて少数回の調査で済み、また削孔装置は地中を水平に進行することになるので、建物等にて覆われた区域にも調査が可能となり、また従来のような縦井戸や水平井戸を掘ることがなく水平削孔で済むので、簡便な削孔作業となる。
【００１１】
また、本発明によれば、地中汚染調査予定域に上下及び水平方向に間隔を隔てて所要本数の水平方向削孔位置を立体的配置に設定し、上記各水平削孔毎に一定間隔毎の予定測定点を設定し、各予定測定点からの削土内の汚染物質含有の有無を計測することによって地中の汚染物質の分布を計測することにより、汚染物質の地中分布状態を容易に調査することができる。
【００１２】
更に、本発明によれば、上記予定測定点の手前位置で上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを停止させて泥水を供給することにより泥水のみが上記鞘管を通して地上に戻るのを確認した後、上記支援装置による削孔用ロッドの押出しを再開させる操作を繰り返して、上記予定測定点、即ちサンプリング予定位置の削土を判別することにより、測定点を決めれば、その位置での削土を他の削土と明確に区別して検査することができ、測定点での土壌の汚染状況の高精度に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明にかかる地中汚染調査方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。ここでは、本発明において使用する水平削孔システムについて説明する。
【００１４】
このシステムは、図１に示すように水平井戸を形成する削孔装置Ｂ、この削孔装置Ｂを地中内に押出す支援装置Ｓを備えて構成されている。削孔装置Ｂは、屈曲可能な鞘管１と、鞘管１の中心に挿通された同じく屈曲可能な削孔用ロッド２と、削孔用ロッド２の先端部に連結され、鞘管１の先端部外に突出させた可撓性先端ロッド２ａと、可撓性先端ロッド２ａの先端部に固定された削孔ビット３とを備えている。
【００１５】
支援装置Ｓは、地上にあって削孔用ロッド２及び可撓性先端ロッド２ａを回転させながら押出す作業を行なうことにより掘り進み、これに追随させて鞘管１を推進させる作業を行なうものである。
【００１６】
また、この削孔装置Ｂには、削孔用ロッド２の先端部にこの削孔用ロッド２と一体に回転できるように位置検出手段である方位傾斜角検知装置Ｄが設置され、この方位傾斜角検知装置Ｄによる検出データをもとにして地上に備えたコンピュータＣにより掘削ビット３の位置を計測するようになっている。
【００１７】
方位傾斜角検知装置Ｄは削孔用ロッド２の先端部と共に動作し、削孔用ロッド２の先端部と同じ方位角及び傾斜角を検出するようになっている。そして、この方位傾斜角検知装置ＤコンピュータＣからなる位置計測装置により計測された位置情報を、支援装置Ｓの次の作業を進行させるための情報として送出している。
【００１８】
更に、コンピュータＣには、支援装置Ｓの作業に伴う削孔用ロッド２の回転及び押出し量、支援装置Ｓの基準点Ｐがそれぞれ入力されており、演算部（図示省略）によるこの入力情報の演算結果がコンピュータＣの表示装置ｄに表示され、削孔用ロッド２の進行経路として反映させている。
【００１９】
図２、図３は、地中汚染調査方法を説明するための図であるが、この図を用いて地中汚染調査装置を更に説明する。図２は、削孔装置Ｂの先端部分を示している。削孔用ロッド２及び可撓性先端ロッド２ａは、支援装置Ｓから泥水が供給されるように中空となっている。この可撓性先端ロッド２ａの先端に固定された削孔ビット３は、図２の拡大図に示すように軸心方向に対して傾斜した受圧面３ａが形成されており、この受圧面３ａと同じく傾斜して泥水の噴射ノズル３ｂが形成されている。
【００２０】
このため、削孔用ロッド２が支援装置Ｓによって押出されると、削孔ビット３の傾斜した受圧面３ａに土圧が加わり、土圧が作用する方向（図２の拡大図では下方向）に削孔ビット３ひいては削孔用ロッド２が曲がるようになる。そしてこのとき、噴射ノズル３ｂからの泥水は傾斜して噴射されることになる。
【００２１】
また、削孔用ロッド２が支援装置Ｓによって回転させられた場合、支援装置Ｓによる削孔用ロッド２の押出にて削孔ビット３の受圧面３ａに土圧が一様に加わるようになるので削孔ビット３及び削孔用ロッド２は直進することになる。このとき、噴射ノズル３ｂから傾斜して噴射される泥水は回転に伴い一様に作用して直進方向に削土することになる。
【００２２】
削孔用ロッド２の先端部に連結された方位傾斜角検知装置Ｄは、図２の拡大図に示すように、装置の外殻をなす筒状の計測用ケース４と、計測用ケース４内に配置されたセンサ支持台５と、センサ支持台５に回転台６を介して支持され、計測用ケース４の中心軸ｙ及び中心軸と直交しセンサ支持台５と平行配置にある軸ｘを入力軸とするチューンドドライジャイロ７と、センサ支持台５にそれぞれ回転台８，９を介して支持され、計測用ケース４の中心軸ｙ方向の加速度を検知する加速度計１０及び中心軸と直交しセンサ支持台５と平行配置にある軸ｘ方向の加速度を検知する加速度計１１と、回転台６，８，９を同期的に回転させる回転制御手段１２と、回転台９の回転角を検知する回転角検知手段１３と、チューンドドライジャイロ７、加速度計１０，１１及び回転角検知手段１３からの出力に基づいてセンサ支持台５ひいては削孔用ロッド２の傾斜及び方位を算出する算出手段１４とを備えている。尚、図中符号１５は、ｚ軸方向の加速度を測定する加速度計である。
【００２３】
この方位傾斜角検知装置Ｄは、必要に応じて、加速度計１１からの出力をフィードバックして、センサ支持台５が中心軸回りで水平な状態となるようにセンサ支持台５の位置を調整することができるようになっている。
【００２４】
また、図２に示す鞘管１の先端部には、削孔ビット３の噴射ノズル３ｂから噴射された泥水及びこの泥水によって採取された削土を、鞘管１内を通じて支援装置Ｓに向かって戻すための排水孔１ａが形成されている。
【００２５】
支援装置Ｓにあって鞘管１の基端部は、図３に示すようにスイベルジョイント１ｂが設けられ、このスイベルジョイント１ｂの排水口１ｃを通じて吸引ポンプ２０に排水管２１が連通される構造となっている。尚、図３中２２は、排水管２１の途中に備えた汚染物質検出装置である。
【００２６】
次に、本実施形態の地中汚染調査方法につき説明する。
【００２７】
先ず、地中汚染調査予定域Ｗに図６に示すように水平方向に間隔を隔てて所要本数の水平削孔４０，４０......の位置を設定するとともに、図７に示すように上下方向にも同様にして数段配置の水平削孔４０，４０の位置を設定しておく。この設定は建物下の場合には、杭等の障害物を避けて行う。そして各水平削孔４０毎に予定測定点Ｍを一定間隔毎に設定する。尚、図中４３は地中汚染調査予定域Ｗに存在している建物である。 
【００２８】
次いで、この設定に従って削孔を行い、水平削孔４０毎の予定測定点Ｍの削土について汚染物質の含有率を計測し、各予定測定点Ｍの汚染物質の有無及び検出される濃度によって、図６及び図７に示すように立体的な汚染範囲４１、更にはその中の高濃度汚染域４２などの汚染物質分布を判別する。尚、図6、図７において×印は予定測定点Ｍを示し、汚染物質が検出された予定測定点Ｍに一重丸印、高濃度に検出された測定点に二重丸印を付している。
【００２９】
各水平削孔４０においては、図１に示す支援装置Ｓによって削孔用ロッド２を地中に押出すと、削孔ビット３及び削孔用ロッド２は、削孔ビット３の受圧面３ａの向きに応じて地中を上、下、左、右に曲がる。また、削孔用ロッド２を地中に押出すと共に回転させることによって、削孔ビット３及び削孔用ロッド２は、地中を直進することになる。そして、この削孔用ロッド３の押出しと共に鞘管１を推進している。この結果、削孔装置Ｂは、地中を進行する。 
【００３０】
この削孔装置Ｂの地中内への進行と共に支援装置Ｓから削孔用ロッド２を通じて泥水が供給される。そして、この泥水は削孔ビット３の噴射ノズル３ｂから噴射される。この泥水は地中の土壌を削り、削土は泥水と混じりあう。そして、吸引ポンプ２０による吸引に伴い削土と泥水は、可撓性先端ロッド２ａ外部を戻り鞘管１の先端の排水孔１ａに吸引される。排水孔１ａ内に吸引された削土と泥水は、鞘管１の内部を通って支援装置Ｓに向かい排水口１ｂから排水管２１を通って汚染物質検出装置２２に送られる。削土内に汚染物質が存在する場合には、この汚染物質検出装置２２にてその濃度が検出される。
【００３１】
ここで、検出する汚染物質には、例えば揮発性有機化合物や油が挙げられ、具体的にはジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シスー１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、等が挙げられる。そしてこの汚染物質の検出装置としては、ＰＩＤセンサー、プロセスガスクロマトグラフやスパージング槽がある。
【００３２】
また、本実施形態にて使用される泥水は、地下水の浸入を防止し、形成した削孔の崩れを防止するため、地下水が透過しにくくしかも比表面積が大きな性質を備えている例えばベントナイトを溶かしたものである。
【００３３】
本実施形態では、更に泥水を有効利用するために、図４に示すように泥水を循環させる方式を採る。削土を含んだ泥水は、吸引ポンプ２０にて吸引され、その後サイクロン付き振動部２３に送られ、泥水中から土砂を分離する。分離された土砂は、汚染物質処理システム２７に送られ汚染処理が施される。残った泥水には、汚染物質が含まれるので、沈殿槽２４にて汚染物質を沈澱処理する。
【００３４】
沈殿が行われた後の泥水は、汚染物質濃度調整槽２５に送られると共に汚染物質除去装置２８に送られる。この汚染物質除去装置では泥水から汚染物質が除去され、泥水タンク２６に貯水される。なお、汚染物質濃度調整槽２５では、泥水タンク２６内の泥水の一部を戻して濃度の調整を行なっている。そしてこの泥水タンク２６内に貯められた泥水が支援装置Ｓに送られて、削孔用ロッド２内に供給される。こうして、泥水を循環させることにより、泥水の無駄をなくし泥水の有効利用が図れる。
【００３５】
図５は、削土を含んだ泥水を循環させつつこの泥水のサンプリングを行なう装置を例示している。ここでは、削土を含む泥水を通す管３０の途中にバルブ３１を備えており、このバルブ３１の上流及び下流にてそれぞれバルブ３２、３３を備えた管を分岐させている。この二本の分岐管は、タンク３４に連通されている。タンク３４は試料取り出し口３５が設けられ、この試料取り出し口３５を介してサンプル容器３６に泥水がサンプリングされることになる。なお、３７は、タンク３４内の泥水量を外部から観察する透視レベル計である。
【００３６】
この装置では、バルブ３１を開け、バルブ３２、３３を閉じることにより泥水は管３０を通過してゆく。バルブ３１を閉じ、バルブ３２、３３を開けることによりタンク３４内に泥水が導かれて貯水され、泥水がタンク３４に溢れるようになれば泥水はバルブ３３を介して管３０に戻る。このようにしてタンク３４から泥水のサンプルを容易に取り出すことができる。
【００３７】
図１に示す支援装置Ｓに接続されているコンピュータＣは、予め汚染可能調査区域の削孔路線情報が入力され、図６に示すような平面図、及び図７に示すような縦断面図が表示装置ｄに表示させる。この表示には、予め建物の位置あるいはその基礎杭や配管等地中の障害物の様子も示させる。そして、この障害物の位置を避けるようにして削孔装置Ｂの進行経路が入力され表示される。
【００３８】
更に、このコンピュータＣには、基準点Ｐの座票位置が入力され、その表示装置ｄ表示される。そして、この水平井戸の形成に際しては、図１に示す支援装置Ｓの基準点Ｐと表示装置ｄの基準点Ｐ座票位置をあわせ、削孔用ロッド２の押出しを開始する。削孔用ロッド２の押出し量は支援装置Ｓから得られ、また、削孔用ロッド２の方位及び傾斜角は方位傾斜角検知装置Ｄから得られる。従って、コンピュータによる演算処理により削孔用ロッド２の押出し量と方位及び傾斜角とから削孔用ロッド２先端部の現在位置が判明し、表示装置ｄに表示された進行経路上に削孔用ロッド２先端部の現在位置をプロットすることができる。
【００３９】
更に、コンピュータＣには、表示装置ｄに表示されるような進行経路上の予定測定点Ｍが入力され、表示される。この予定測定点Ｍは、その位置での削土の確実な採取を行なうための座票位置である。支援装置Ｓにより削孔用ロッド２が押出され、削孔用ロッド２の先端位置が予定測定点Ｍに到達したことを上記コンピュータによりモニタリングされた状態で支援装置Ｓによる削孔用ロッド２の押出しを停止させる。この状態では、削孔装置Ｂの進行はなく泥水のみ循環する。すなわち削孔用ロッド２内に泥水を供給し削孔ビット３の噴射ノズル３ｂから泥水が吐出されるが、土は削られないで鞘管１の排水孔１ａから支援装置Ｓに泥水のみが戻る。この状態で支援装置Ｓによる削孔用ロッド２の押出しを再開すれば、最初に検出される削土は、予定測定点Ｍの削土である。予定測定点Ｍの確実な削土が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明方法に使用する削孔装置の概略全体構成を示す側面図である。
【図２】同削孔装置の先端部の構成図である。
【図３】同削孔装置の先端部を示す断面図である。
【図４】本発明方法に使用する泥水循環システムを示す簡略系統図である。
【図５】同泥水サンプリング装置の簡略構成図である。
【図６】予定水平削孔及び測定点の配置を示す平面図である。
【図７】同縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｂ 削孔装置
Ｓ 支援装置
Ｃ コンピュータ
Ｄ 方位傾斜角検知装置
Ｐ 基準点
ｄ 表示装置
Ｍ 測定点
Ｗ 地中汚染調査予定域
１ 鞘管
１ａ 排水孔
１ｂ 排水口
２ 削孔用ロッド
３ 削孔ビット
３ａ 受圧面
３ｂ 噴射ノズル
７ チューンドドライジャイロ
１０，１１，１５ 加速度計
２０ 吸引ポンプ
２２ 汚染物質検出装置
２４ 沈殿槽
２５ 汚染物質濃度調整槽
２６ 泥水タンク
２７ 汚染物質処理システム
２８ 汚染物質除去装置
３０ 管
３１，３２，３３ バルブ
３４ タンク
３５ 試料取り出し口
３６ サンプル容器
３７ 透視レベル計
４０ 水平削孔
４１ 汚染範囲
４２ 高濃度汚染域
【図１】
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【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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