(57)【要約】      （修正有）【課題】  玉石を含む砂礫層又は障害物等の埋設してある地盤を容易に掘削する事のできるボーリング工法とその装置を提供する。【解決手段】  ドリリングロッド１に二重鋼管式コアーチューブ７を連接し、掘進時に安定液をコアーチューブ先端に付設したビット９付近に吐出させるためコアーチューブの二重管隙間を安定液通路８とし、掘削によりコアーチューブ７の内側の底部に附設したラセン状のオーガービットの上面に１個以上のヒンジを開閉起伏自在に枢着して設置してなる開閉アームヒンジ付クラウンビット９を、ボーリングマシンによる掘進中に玉石又は障害物１７をコアーチューブ内にてアーム１１を開放状態となして下方より上方に安定液流と共に押し上げ、掘削終了後にアーム１１をほぼ水平に倒し閉鎖状態となして、掘削土中の玉石又は障害物１７を充填せしめた後、抜管してコアーチューブ内の障害物を取出して除去する。【選択図】      図１
2005097936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリングマシンを使用し、ドリリングロッドを通して安定液を循環させながら、先端にメタルクラウンビットを付設した掘削用コアーチューブを回転させて掘進するに際し、二重鋼管式としたコアーチューブの二重管隙間から圧送された安定液をコアーチューブの先端付近から吐出させながら削穴し、吐出された安定液をコアチューブ内に循環させたのちコアーチューブの上部から上昇返戻させることにより玉石又は砂礫をコアーチューブ内に滞留させることを特徴とする砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング施工法。
【請求項２】
掘削によりコアーチューブの底部に附設したラセン状のオーガービットに１個以上のアームまたは傾斜鉄板を起伏自在に枢着してなるクラウンビットを、ボーリングマシンによる掘進中に玉石又は障害物をコアーチューブ内に下方より上方に循環する安定液流と共に押し上げ、掘削終了後に前記アームまたは傾斜鉄板を下方に倒し閉鎖状態となして、コアーチューブ内に玉石又は障害物を保持させた後、抜管してコアーチューブ内の障害物を取出し除去することを特徴とする請求項１に記載のボーリング施工法。
【請求項３】
ドリリングロッドに二重鋼管式コアーチューブを連接し、掘進時に安定液をコアーチューブ先端に付設したタルクラウンビット付近に吐出させるためコアーチューブの二重管隙間を安定液通路とし、コアーチューブ下部内側のラセン状のオーガービットに傾斜鉄板又は可動アームを複数個設けて掘削土中の玉石又は障害物をコアーチューブ内に水流により捲き上げてコアーチューブ内に保有せしめるようにしたことを特徴とする砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング施工法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
場所打ち杭工法は、施工現場で特殊な掘削機械を用いて孔をあけて、鉄筋かご又は芯材を建込みコンクリート又はモルタルを打設する工法であり、ベノト工法、アースドリル工法、リバース工法などがある。ベノト工法は振動させながらケーシングチューブ（鋼管）を圧入し、ハンマグラブなどによりチューブ内の土砂を排土し所定の深さまで掘削したのち、鉄筋かごを建込んでコンクリートを打設するものであるが、機械設備が大規模な上に振動させながらケーシングチューブを圧入させるため都市部での施工に不向きな工法とされている。アースドリル工法は回転バケットに刃を付けて掘削し、排土はバケットを用いて地上に引き上げる。リバース工法はリバースサーキュレーションドリルで掘削し、産出したスライムを泥水と共にビット先端から吸い上げて排除する。
【０００３】
狭隘な施工場所や制限空間高さでの施工条件下では、ロータリーボーリング工法（ＢＨ工法）、リバース工法の改良としてトップドライブリバース工法（ＴＢＨ工法）が盛んに採用されている。
ロータリーボーリング工法は、ＢＨ（Ｂｏｒｉｎｇ  Ｈｏｌｅ）工法ともよばれ、２２ｋｗ級以上の動力を持つボーリングマシンを使用し、ボーリングロッドの先端に取り付けた掘削用ビットを回転させて掘削を行う。掘削は安定液をグラウトポンプによりビット先端へ送り、正循環による上昇水流によって掘削土砂を孔口に運び、孔口に設置したサイドポンプで排出する。掘削終了の後、スライム処理を行い、場所打ちコンクリート杭の造成は鉄筋電を建て込み、コンクリート打設して杭を築造する。またコンクリート杭や鋼管杭、Ｈ鋼を建て込み、モルタル注入を行って埋め込み杭を造成する。
この工法は施工機械が小型のため狭い敷地での施工が可能であることが大きな特徴であり、既存の杭掘削工法の中で最もコンパクトである。さらに、イ．狭い敷地での施工が可能。ロ．屋内等の作業高さが低い場合でも施工可能。ハ．機械が軽くて小型のため狭い道路でも搬入できる。ニ．機械の組立解体に大型重機を必要としない。ホ．施工時の騒音振動が非常に少ない、という利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
玉石を含む砂礫層又は障害物等の埋設してある地盤をボーリングマシンで掘削する際に、孔壁崩壊防止のためベントナイト粘土を混入した安定液を循環させながら、対象となる地質条件に応じてビットの種類を選定し、ビットに必要なビット荷重を与えて回転させながら掘進するが、この様な地質条件では作業が難行して掘進に長時間を要し、工事費も極めて高くなる。また場合によっては施工が不可能となり設計変更を余儀なくされることもあるため、砂礫層又は障害物層を容易に掘削することの出来るボーリング施工法とその装置の出現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１は、ボーリングマシンを使用し、ドリリングロッドを通して安定液を循環させながら、先端にメタルクラウンビットを付設した掘削用コアーチューブを回転させて掘進するに際し、二重鋼管式としたコアーチューブの二重管隙間から圧送された安定液をコアーチューブの先端付近から吐出させながら削穴し、吐出された安定液をコアチューブ内に循環させたのちコアーチューブの上部から上昇返戻させることにより玉石又は砂礫をコアーチューブ内に滞留させることを特徴とする砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング施工法である。
請求項２は、掘削によりコアーチューブの底部に附設したラセン状のオーガービットに１個以上のアームまたは傾斜鉄板を起伏自在に枢着してなるクラウンビットを、ボーリングマシンによる掘進中に玉石又は障害物をコアーチューブ内に下方より上方に循環する安定液流と共に押し上げ、掘削終了後に前記アームまたは傾斜鉄板を下方に倒し閉鎖状態となして、コアーチューブ内に玉石又は障害物を保持させた後、抜管してコアーチューブ内の障害物を取出し除去することを特徴とする。
請求項３は、ドリリングロッドに二重鋼管式コアーチューブを連接し、掘進時に安定液をコアーチューブ先端に付設したタルクラウンビット付近に吐出させるためコアーチューブの二重管隙間を安定液通路とし、コアーチューブ下部内側のラセン状のオーガービットに傾斜鉄板又は可動アームを複数個設けて掘削土中の玉石又は障害物をコアーチューブ内に水流により捲き上げてコアーチューブ内に保有せしめるようにしたことを特徴とする砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、特殊オーガー付（又は歯付きの傾斜鉄板）コアーチューブメタルクラウンビットを使用することにより、一般に使用されている大口径ボーリングマシンを使用しても安定液を循環させながら施工することにより、上記の様な過酷な地質条件でも小規模な設備で安全な施工が可能となる。
すなわち、本発明の利点を列挙すれば、次の通りである。
（１）小規模な設備にて施工が可能であるので狭い立地条件でも施工が可能である。
（２）安定液を正循環にて循環させながら特殊ビットを回転させながら掘進するので無振動、無騒音での施工が可能である。
（３）掘削孔を全面施工するのでなく筒状のメタルクラウンビットをその円周部分のみ最小限に掘進するので、掘進消耗材料が少なく、掘削能率は高く、超大型ボーリングが必要でないので工事費が他の施工方法と比較して極めて安価である。
（４）松杭、コンクリート等の障害物を埋設する多種多様な地質条件に対してもコアーチューブで採取できるので安易に掘削が可能である。
（５）ビットの形式がコアーチューブタイプなので過酷な地質条件に対しても孔曲りが少なく高精度の条件下にて施工が期待できる。
（６）掘進中に使用する安定液が多量に逸泥してもコアーチューブ内にて安定液が下から上方に押し上げられるのでコアーチューブ外側と孔壁との回転時の抵抗が小さく、スライムがコアーチューブ内にて採取可能となることから、上部の孔壁が崩壊しない限り掘進が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施する際には、ボーリングマシンを使用し、先端にメタルクラウンビッを付設したドリリングロッドを回転させて掘進するに際し、二重鋼管式ドリリングロッドとしたコアーチューブの二重管隙間から圧送された安定液をコアーチューブの先端付近で吐出させながら削穴することにより、吐出された安定液をコアチューブ内上方へ循環させて玉石又は砂礫をコアーチューブ内に滞留させるものである。
また、掘削によりコアーチューブの内側の底部に附設したラセン状のオーガービットの上面に１個以上のヒンジを開閉起伏自在に枢着して設置してなる開閉ヒンジ付クラウンビットを、ボーリングマシンによる掘進中に玉石又は障害物をコアーチューブ内にてヒンジを開放状態となして下方より上方に水流と共に押し上げ、掘削終了後にヒンジを下方に倒し閉鎖状態となし、コアーチューブ内に玉石又は障害物を充填せしめた後、抜管してコアーチューブ内の障害物を取出して除去するものである。
さらに、ドリリングロッドを二重鋼管式コアーチューブとし掘進時に安定液をコアーチューブ先端に付設したタルクラウンビット付近に吐出させる二重管隙間を形成させ、コアーチューブの下部内側にはラセン状のオーガービット又は傾斜鉄板による可動ヒンジを複数個設けて掘削土中の玉石又は障害物をコアーチューブ内に水流により捲き上げてコアーチューブ内に保有せしめるようにしたことを特徴とする砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング装置である。
【０００８】
次に、本発明の玉石を含む砂礫層、若しくは、障害物を含む地盤をボーリングマシンで掘削する施工法、並びに、その装置を具体的に説明する。
安定液供給路２を備えたドリリングロッド１の下に掘削用コアーチューブ７を接続する。コアーチューブ７は外管７ａと内管７ｂの二重管で、その間に安定液通路８を形成させ最下端に吐水口７ｃを形成させている。コアーチューブ７の上部のカップリングは、上板３と下板４を有し、その間に安定液供給路２に通じる連通路５を設けている。また上板３と下板４を貫いて数個の吐水戻り穴６を備えている。  
コアーチューブ７の下部に螺旋状オーガービット９と数個のメタルクラウンビット（メタルチップ）１０を固着する。コアーチューブ７の内部数箇所には、図１、図２に示すように、ブラケット１３を設け。これに長穴１４にヒンジ（軸）１２を通して傾斜鉄板または可動アーム１１を回動自在に取付け、さらにアームの回動端にるゴムクッション１５を設ける。また、可動アーム１１、１１の間に三角カッター１６、１６を配置しておく。
図１に示す如きオーガービット付メタルクラウンビットを使用し、コアーチューブ７の先端にはメタルクラウンビット１０を装着し、コアーチューブの下部の内側にはラセン状のオーガービット（歯付傾斜鉄板）の２個以上を対象となる位置にて複数列にて取り付け、そのコアーチューブ１の下段に設置したオーガービットの上面の中央部にて上下に開閉自在に可動するように枢支せしめた可動アーム１１を取り付けておく。
【０００９】
ドリリングロッド７の先端に取り付けてあるコアーチューブクラウンビット９により、本発明は掘進中に次の如き作用効果を奏する。
（１）配管により安定液はメタルクラウンビット及びオーガービットの附近から吐出されて、コアーチューブ内に下から上へと押し上げる方向にて安定液が循環されることにより（図１）、玉石又は障害物１７が粘性及び比重を有する安定液の循環作用によって上方に押し上げられてコアーチューブ７内に容易に流入する状態となっている。
（２）コアーチューブ７の内側の下部にラセン状のオーガービットを取り付ける事により、機械的な回転力の作用によって玉石又は障害物が掘り起こされ、しかも捲き上げられてコアーチューブ７内に押し込められ易くする。
（３）コアーチューブ内に掘削して入り込んだ玉石又は障害物を確実に採取するためには、ラセン状のオーガービットの下段上面に取り付けてある可動アーム１１によって掘進中は礫が下から上へ押し上げられるので、コアーチューブ内に一杯に詰ったならば掘進を中止する。
掘進中は可動アームは開放状態（図１）となっており、掘進を中止して抜管する際には安定液循環とボーリングマシンとの回転を停止するとコアーチューブ内の礫や障害物が下に落ちようとするので、閉鎖状態となりコアーチューブ内に充填して一杯に詰った物体が確実に採取される。このようにして、掘削用コアーチューブ１内に詰った物を引き上げ、取出すものである。同様にして再度ボーリングマシンを使用し、オーガー付コアチューブメタルクラウンビットを回転させ、安定液を正循環方式にて循環させながら掘進する、
【００１０】
上記のように本発明のBＨ・Ｒビット使用玉石採取用オーガー付コアチューブメタルクラウンビットは、大口径用ボーリングマシンを使用し、コアチューブ先端にメタルチップの上にコンポジットメタルを溶着したクラウンビットを取り付け、コアチューブ先端の内側にはオーガービット状の羽根を取り付け、又、掘進が完了し抜管時にコアチューブ内に詰まった玉石のごとき大きな礫を採取可能な様にヒンジが取り付けてあり、削孔方法は一般のＢＨ工法と同じ原理である。深度が比較的浅ければ、ある程度の玉石が混入する砂礫層の掘進が可能である。ただし、削孔不可能な硬質な地層や、玉石が大きすぎてコアチューブに入らない様な過酷な玉石を含む砂礫層には適用できない。メタルクラウンビットにコンポジットメタルを溶着する事により過酷な地質条件でも削孔が可能である。
【００１１】
本発明玉石採取用オーガー付コアーチューブメタルクラウンビットの特長としては、
（１）大口径用ボーリングマシンを使用し、ドリリングロッドを通し安定液を孔底まで圧送し、循環させながらドリリングロッド先端に取り付けてあるビットを回転させて掘進する。その場合にドリリングロッドから圧送された安定液をコアーチューブ内に配管して、メタルクラウンビットの先端で吐出させる。また、他の工夫として、コアーチューブの頭部には穴をあけて先端より吐出された安定液を、外管ではなくコアーチューブ内を通過して下から上へと循環させ、玉石がコアーチューブ内に浮き上がりやすい様になっている。
（２）コアーチューブ先端には、メタルクラウンビットを取り付けてあるが、そのコアーチューブ内側の下部にはラセン状のオーガービットが２個対象の位置に取り付けてある。それにより機械的に玉石がコアーチューブ内に巻き込まれるように工夫されている。
（３）ビットを回転し掘削してコアーチューブ内に玉石等が充填されたならば、ボーリングマシンの回転を停止し、安定液の循環を止め、ドリリングロッドを抜管しコアーチューブ内の玉石を採取するのであるが、筒状のコアーチューブ内の玉石がコアーチューブ内から落下しない様、ヒンジが取り付けてある。このヒンジは、削孔時は玉石がコアーチューブ内に入り込みやすくなるよう解放状態であり、抜管時はコアーチューブ内の玉石が落下しないよう閉鎖状態になる。
（４）過酷な地質条件である玉石混りの砂礫層を掘進するので、玉石を削孔するメタルクラウンビットの歯先には、特殊な工夫がされている。メタルクラウンビットの上面にコンポジットメタルを溶着させ、歯を二層に重複してある。それにより、玉石等の削孔に耐えて効果的に掘進できる且つビットライフが長くなる。
【００１２】
掘進時には可動アーム１１が図１に示すようにほぼ水平の開放状態にある。安定液がコアーチューブ下端の吐水口７ｃから吐水されて押し上がり、同時に玉石や礫１７がコアーチューブ内のオーガービットで捲き上げられ、コアーチューブ内に入り込み易くなる。
ドリリングロッド１を通して圧送された安定液は、コアーチューブの通路８内を通り、メタルクラウンビット９の先端から吐出され、玉石を含む掘削土はコアーチューブ内で下から上へ押し上げられる。先端に装着したメタルクラウンビット１０と内蔵されたオーガービットの回転によって、礫や障害物が容易にコアーチューブ内に捲き込まれ、採取される。掘進終了後の抜管時に、安定液の循環を停止すると、コアーチューブ内の可動アーム１１が下方（ほぼ水平）に倒れ閉鎖状態となるから、コアーチューブの引き上げによって玉石等１７の異物が採取除去される。
【００１３】
掘進作業は、安定液を正循環方式により循環させながら適度なビット荷重を与え、ビットを回転させて掘進する。最初に安定液槽中に貯えられた安定液はスラッシュポンプによってデリバリーホースを通って、ロッドを通過しビット先端まで圧送され吐出する。ビットの回転により産出されたスライムは、粘性及び適度な比重を有する安定液の管外流速によって孔外に搬出される。スライムを含んだ安定液は孔口に据え付けてあるサンドポンプによって安定液プラント中のマッドスクリーンまで圧送される。そのマッドスクリーンによって、粗粒スライムは分離される。金網を通過した細粒スライムは安定液槽にて沈殿し、分離される。スライムを含まない良質な安定液は再びスラッシュポンプによって孔内に圧送され同じ経路を循環する。
【００１４】
安定液管理の1例を示すと下記のとおりである。
安定液作泥時      ベントナイト濃度  １２〜１５％
（１５％の場合は逸泥が生じたとき）
管理目標          作泥時  比重  １．０６〜１．０８
掘進時  比重  １．３０〜１．５０
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の砂礫層又は障害物層を掘削するボーリング施工法を示す断面図。
【図２】図１の底面図。
【図３】可動アームの拡大側面図。
【符号の説明】
【００１６】
１  ドリリングロッド                ２  安定液供給路
３  上板                            ４  下板
５  連通路                          ６  吐水戻り穴
７  掘削用コアーチューブ            ７ａ  外管
７ｂ  内管                          ７ｃ  吐水口
８  安定液通路                      ９  螺旋状オーガービット
１０  メタルチップ                  １１  傾斜鉄板（可動アーム）
１２  ヒンジ                        １３  ブラケット
１４  長穴                          １５  ゴムクッション
１６  三角カッター                  １７  玉石
【図１】
2005097936.tif 000003
【図２】
2005097936.tif 000004
【図３】
2005097936.tif 000005