(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の掘削箇所にケーシング１３を地上から所要長さ突出するように貫入し、このケーシング１３内にボーリングマシン１２により回転圧入される掘削用の中空ロッド１１を同心状に挿入すると共に、ケーシング１３の上端開口部を封止して中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とし、而して中空ロッド１１により掘削された掘削土壌を前記泥水と共にケーシング１３上端部の排出口１３ａから排出させて篩装置１６に送り、該篩装置１６の篩網２４の長手方向中間所要部に上下振動手段２６を連動連結し、該振動手段２６により篩網２４を上下に振動させて掘削土壌と泥水とを篩い分けするようにし、上下振動手段２６は、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触する従動ローラー２８とからなり、該篩装置１６の篩網２４には、前記上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０が設けられ、該振動幅変更手段３０は、装置機枠２２側に軸受３１によって回転可能に片持ち支持された水平回転軸３２に、篩網２４の揺動上限位置を規制するストッパーアーム３３と、このストッパーアーム３３を上下方向に揺動させて篩網２４を所要の揺動上限位置に設定するように前記水平回転軸３２を回転操作する長尺状の回転軸操作レバー３４とをそれぞれ一体的に突設してなり、該回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下方向に回動して、偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置を変更することにより、篩網２４の上下振動幅を所望に変更できるようになっており、しかして掘削排土の土質に応じて上下振動幅を振動幅変更手段３０によって変更して、該篩装置１６によって掘削排土と泥水とに分離して、その泥水を揚上ポンプ１５により再び中空ロッド１１に送給するようにしたボーリング方法。
【請求項２】
掘削用の中空ロッド１１を軸方向に回転圧入するボーリングマシン１２と、地盤の掘削箇所に地上から所要長さ突出するように貫入されて、排出口１３ａを有するケーシング１３と、中空ロッド１１が同心状に挿入されたケーシング１３の上端開口部を封止して中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とするためのシール手段１と、泥水を溜める泥水タンク１４と、この泥水タンク１４内の泥水を中空ロッド１１に送給する揚上ポンプ１５と、中空ロッド１１により掘削されて前記泥水と共にケーシング１３の排出口１３ａから排出される掘削土壌を掘削排土と泥水とに分離する篩装置１６と、篩装置１６を上下振動する上下振動手段２６と、上下振動手段２６による上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０とを備え、該篩装置１６の篩網２４の長手方向中間所要部に前記上下振動手段２６を連動連結し、該振動手段２６により篩網２４を上下に振動させて掘削土壌と泥水とを篩い分けするようにし、上下振動手段２６は、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触する従動ローラー２８とからなり、該篩装置１６の篩網２４には、前記上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０が設けられ、該振動幅変更手段３０は、装置機枠２２側に軸受３１によって回転可能に片持ち支持された水平回転軸３２に、篩網２４の揺動上限位置を規制するストッパーアーム３３と、このストッパーアーム３３を上下方向に揺動させて篩網２４を所要の揺動上限位置に設定するように前記水平回転軸３２を回転操作する長尺状の回転軸操作レバー３４とをそれぞれ一体的に突設してなり、該回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下方向に回動して、偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置を変更することにより、篩網２４の上下振動幅を所望に変更できるようになっており、前記篩装置１６で分離された泥水は泥水タンク１４に戻されるようになっているボーリング装置。
【請求項３】
前記シール手段１は、前記中空ロッド１１の偏心回転による径方向の揺れを吸収するように構成されている請求項２に記載のボーリング装置。
【請求項４】
前記シール手段１はシールボックス２にユニットとして一体的に設けられ、このシールボックス２はケーシング１３の上端部に着脱可能に取り付けられている請求項３に記載のボーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水、天然ガス等の地下資源を採取するための井戸堀や、地質調査のための貫入試験等に利用されるボーリング方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボーリング施工においては、掘削用の中空状ボーリングロッド（以下、中空ロッドと言う）１１による地盤の掘削に先立ち、図１０に示すように、地盤表面の掘削箇所周辺に環状の溝７２を堀り、この環状溝７２の外側に比較的大きなピット７３を形成すると共に、環状溝７２とピット７３との間には環状溝７２に溜まった泥水等をピット７３に流し込み可能な排水路７４を設け、またピット７３の近くにポンプ７５を設置し、フィルター７６を介してピット７３内の泥水を吸引し、送給ホース７７によって中空ロッド１１に送給できるようにしておく。中空ロッド１１の上端には、送給ホース７７の先端部を接続するスイベルジョイント７８が取り付けてある。
【０００３】
而して、ボーリングマシン７９により中空ロッド１１を地盤中に回転圧入して掘削し、掘削された掘削土壌を、中空ロッド１１によって供給される泥水と共に上方へ流出させて、前記環状溝７２に排出し、この環状溝７２に排出された泥水と掘削土壌との混合流体を排水路７４を通じてピット７３に流し込み、そしてピット７３内の混合流体をフィルター７６で濾すか又は単体使用のマッドスクリーンを使用して濾し、ポンプ７５によって中空ロッド１１内に送給する。以降、上記の工程を繰り返して、所定深さまで掘削を行う。この間、一定深さ掘削するごとに中空ロッド１１を順次継ぎ足す。また、比較的軟質の掘削箇所には地表部側に、図示のようにケーシング１３を貫入することもある。ピット７３には予め泥水を供給しておき、また随時泥水を補給する。尚、このボーリングに使用される泥水は、水と比重の大きいベントナイトのような加泥材との混合物からなるもので、掘孔壁のふくれ上がりや崩壊を防止すると共に、掘削土壌を上方に運搬する機能を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のボーリング施工では、掘削箇所周辺に溝を掘り、またその外側に排水路及び泥水を溜めるピットを掘る必要があって、これら溝等の掘削作業に非常な手間がかかり、また上記溝に流出された流体、更にはピットに流し込まれた流体には粒の大きい掘削土壌が混入していて、それらを除去する必要があるため、その除去作業に何人もの人手を要していた。また、上記溝から溢れ出る泥水等により掘削現場周辺が広い範囲にわたり泥濘状態となって、足場が悪くなるなど作業環境を悪化していた。
【０００５】
本発明は、従来のように掘削箇所周辺に溝を掘る必要がなく、それにより作業の手間を少なくでき、作業をし易くするようにしたボーリング方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のボーリング方法は、図面に示される符号を付して説明すれば、地盤の掘削箇所にケーシング１３を地上から所要長さ突出するように貫入し、このケーシング１３内にボーリングマシン１２により回転圧入される掘削用の中空ロッド１１を同心状に挿入すると共に、ケーシング１３の上端開口部を封止して中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とし、而して中空ロッド１１により掘削された掘削土壌を前記泥水と共にケーシング１３上端部の排出口１３ａから排出させて篩装置１６に送り、該篩装置１６の篩網２４の長手方向中間所要部に上下振動手段２６を連動連結し、該振動手段２６により篩網２４を上下に振動させて掘削土壌と泥水とを篩い分けするようにし、上下振動手段２６は、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触する従動ローラー２８とからなり、該篩装置１６の篩網２４には、前記上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０が設けられ、該振動幅変更手段３０は、装置機枠２２側に軸受３１によって回転可能に片持ち支持された水平回転軸３２に、篩網２４の揺動上限位置を規制するストッパーアーム３３と、このストッパーアーム３３を上下方向に揺動させて篩網２４を所要の揺動上限位置に設定するように前記水平回転軸３２を回転操作する長尺状の回転軸操作レバー３４とをそれぞれ一体的に突設してなり、該回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下方向に回動して、偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置を変更することにより、篩網２４の上下振動幅を所望に変更できるようになっており、しかして掘削排土の土質に応じて上下振動幅を振動幅変更手段３０によって変更して、該篩装置１６によって掘削排土と泥水とに分離して、その泥水を揚上ポンプ１５により再び中空ロッド１１に送給するようにしたを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明のボーリング装置は、図面に示される符号を付して説明すれば、掘削用の中空ロッド１１を軸方向に回転圧入するボーリングマシン１２と、地盤の掘削箇所に地上から所要長さ突出するように貫入されて、排出口１３ａを有するケーシング１３と、中空ロッド１１が同心状に挿入されたケーシング１３の上端開口部を封止して中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とするためのシール手段１と、泥水を溜める泥水タンク１４と、この泥水タンク１４内の泥水を中空ロッド１１に送給する揚上ポンプ１５と、中空ロッド１１により掘削されて前記泥水と共にケーシング１３の排出口１３ａから排出される掘削土壌を掘削排土と泥水とに分離する篩装置１６と、篩装置１６を上下振動する上下振動手段２６と、上下振動手段２６による上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０とを備え、該篩装置１６の篩網２４の長手方向中間所要部に前記上下振動手段２６を連動連結し、該振動手段２６により篩網２４を上下に振動させて掘削土壌と泥水とを篩い分けするようにし、上下振動手段２６は、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触する従動ローラー２８とからなり、該篩装置１６の篩網２４には、前記上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０が設けられ、該振動幅変更手段３０は、装置機枠２２側に軸受３１によって回転可能に片持ち支持された水平回転軸３２に、篩網２４の揺動上限位置を規制するストッパーアーム３３と、このストッパーアーム３３を上下方向に揺動させて篩網２４を所要の揺動上限位置に設定するように前記水平回転軸３２を回転操作する長尺状の回転軸操作レバー３４とをそれぞれ一体的に突設してなり、該回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下方向に回動して、偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置を変更することにより、篩網２４の上下振動幅を所望に変更できるようになっており、前記篩装置１６で分離された泥水は泥水タンク１４に戻されるようになっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３は、請求項２に記載のボーリング装置において、前記シール手段１は、前記中空ロッド１１の偏心回転による径方向の揺れを吸収するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４は、請求項３に記載のボーリング装置において、前記シール手段１はシールボックス２にユニットとして一体的に設けられ、このシールボックス２はケーシング１３の上端部に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るボーリング装置の全体を簡略して図示したものである。このボーリング装置は、掘削用の中空ロッド１１を軸方向に回転圧入するボーリングマシン１２と、地盤の掘削箇所に地上から所要長さ突出するように貫入され、上端部に排出口１３ａを有する円筒状のケーシング１３と、前記中空ロッド１１が同心状に挿入されたケーシング１３の上端開口部を封止して中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とするためのシール手段１と、泥水を溜める泥水タンク１４と、この泥水タンク１４内の泥水を中空ロッド１１に送給する揚上ポンプ１５と、前記中空ロッド１１により掘削されて前記泥水と共にケーシング１３の排出口１３ａから排出される掘削土壌を掘削排土と泥水とに分離する篩装置１６とからなるもので、前記篩装置１６によって分離された泥水は泥水タンク１４に戻されるようになっている。図１において１７は、水と加泥材とを混合して泥水を形成するミキサーで、このミキサー１７によって形成された泥水は泥水タンク１４に供給されるようになっている。
【００１１】
ボーリングマシン１２は、従来より周知のものであって、図２及び図３に示すように、ボーリングロッドである掘削用の中空ロッド１１が昇降及び回転可能に貫通する円筒状のスピンドル１８と、スピンドル１８の上端に設けられた中空ロッドクランプ用の開閉可能なチャック１９と、スピンドル１８を昇降駆動する昇降駆動ユニット２０と、スピンドル１８を回転駆動する回転駆動手段とを備えたスイベルヘッド２１を有する。そして、このボーリングマシン１２は、図２及び図３に示すように地上に設置された所定高さの装置機枠２２上に据え付けられている。このように所定高さの装置機枠２２を設置することによって、既製のボーリングマシン１２を装置機枠２２上にそのまま据え付けることができる。
【００１２】
ケーシング１３は、図１〜図３に示すように中空ロッド１１による地盤の掘削にあたってその掘削箇所に上端が地上から所要長さ突出するように貫入されるもので、このケーシング１３に中空ロッド１１が同心状に挿入された状態で当該ケーシング１３の上端開口部がシール手段１によって封止され、それによりケーシング１３の内部は中空ロッド１１の下端より供給される加圧泥水によって陽圧状態となる。この中空ロッド１１は、ボーリングマシン１２によって地盤中に回転圧入されるときに、偏心回転して径方向に振れることがあり、これがために前記シール手段１は、その偏心回転による径方向の振れを吸収するように構成されている。
【００１３】
上記シール手段１の具体的構成について図４を参照して説明すると、シール手段１は、シールボックス２内にユニットして一体的に設けられ、このシールボックス２は、中空ロッド１１に遊嵌状態に挿通されて、ケーシング１３の上端フランジ１３ｂに複数のトグル式クランプ５によるか又はボルト（図示せず）により着脱可能に取り付けられる取付基板３と、この取付基板３上に固着された円筒状のボックス本体４とからなるもので、シール手段１は、ボックス本体４内に配置されて中空ロッド１１を囲繞するスリーブ６と、このスリーブ６の中間フランジ部６ａとボックス本体４の上端フランジ部４ａとの間に介装されたスラスト軸受７と、前記スリーブ６の下端部内周と中空ロッド１１の外周との間に介装されたリップパッキン８と、前記スリーブ６の下端部に外嵌された回転リング１０Ａと前記リーブ６の中間フランジ部６ａとの間に介装されたコイルばね９と、前記取付基板３上に取り付けられていて、回転リング１０Ａの下端が回転可能に密接される固定リング１０Ｂとを備えている。
【００１４】
このような構成のシール手段１において、中空ロッド１１がボーリングマシン１２によって回転しつつ下動するとき、スリーブ６は、リップパッキン８によって中空ロッド１１に対し軸方向に相対移動しつつ回転する。この際、スリーブ６の上部側はスラスト軸受７によってボックス本体４に回転自在に支持され、また下部側はコイルばね９で下向きに付勢された回転リング１０Ａによって固定リング１０Ｂ上に回転自在で密接状態に支持される。
【００１５】
そして、中空ロッド１１が偏心回転して径方向に振れを生ずるときには、その振れに応じてリップパッキン８が径方向に伸縮変形し、これに伴いスリーブ６がコイルばね９及び回転リング１０Ａと共に当該スリーブ６の軸芯周りに揺動して、中空ロッド１１の径方向の振れを吸収し、それによって中空ロッド１１をスムーズに回転下動させることができる。尚、シール手段としては、図４に示した構造のものに限定されるものではなく、回転しながら軸方向に移動する中空ロッド１１の外周面とケーシング１３の上端部との間を封止できるものであればよいし、更には中空ロッド１１の偏心回転による径方向の揺れを吸収できる構造のものであればよい。
【００１６】
次に、篩装置１６について図２、図３、図５〜図８を参照して説明すると、この篩装置１６は、断面円弧状のチャンネル材からなる樋状の網受け２３をその長手方向一端部側から他端部側へ下り傾斜状となるように装置機枠２２（固定枠）に取り付け、この下り傾斜状網受け２３内に、断面円弧状に形成された樋状の篩網２４を網受け２３とほぼ平行に配置して、この篩網２４の上流側端部を水平ヒンジ２５によって装置機枠２２に枢着すると共に、その下流側端部を上下揺動可能に支持し、この篩網２４の長手方向中間所要部に上下振動手段２６を連動連結し、この振動手段２６により篩網２４を上下に振動させて掘削土壌と泥水とを篩い分けするようにしたものである。上下振動手段２６は、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触する従動ローラー２８とからなる。
【００１７】
この篩装置１６の篩網２４には、前記上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する振動幅変更手段３０が設けられている。この振動幅変更手段３０は、装置機枠２２（固定枠）側に軸受３１によって回転可能に片持ち支持された水平回転軸３２に、篩網２４の揺動上限位置を規制するストッパーアーム３３と、このストッパーアーム３３を上下方向に揺動させて篩網２４を所要の揺動上限位置に設定するように前記水平回転軸３２を回転操作する長尺状の回転軸操作レバー３４とをそれぞれ一体的に突設し、この回転軸操作レバー３４を所要の回転操作位置に係止固定するための係止孔ａ〜ｅを、装置機枠２２に取り付けられた固定プレート３５に上下複数段階に設けてなるものである。
【００１８】
上記篩装置１６及び振動幅変更手段３０について更に詳細に説明する。篩装置１６の網受け２３は、図５及び図６に示すように、その上流側端部が水平支軸３６によって装置機枠２２に枢着され、下流側端部が、装置機枠２２に設けてある横バー３７上に支持され、それにより所定の傾斜姿勢に支持されている。また、網受け２３の下流側端部には、篩網２４を通過した泥水を受容する泥水受容管３８が網受け２３を横切るように配設され、この泥水受容管３８の一端部には受容した泥水を泥水タンク１４に導入する泥水導入管３９が連設されている。泥水受容管３８は、図５及び図７に示すように、円弧状網受け２３の底面部を貫通し、その貫通部に形成された開口部３８ａから泥水を受容するようになっている。
【００１９】
篩網２４は、横断面円弧状で上流側端面が閉塞され且つ下流側端面が開口された形状の網本体２４ａと、この網本体２４ａを支持する平面視略Ｕ字状の支持枠２４ｂとからなり、この支持枠２４ｂの上流側端部が水平ヒンジ２５によって装置機枠２２に枢着されている。この水平ヒンジ２５は、両側一対の取付部材２５ａ，２５ａにより前記支持枠２４ｂに取り付けられた中空軸２５ｂと、装置機枠２２側に取り付けられて片持ち状態で水平に突出し、上記中空軸２５ｂに挿通される枢支軸２５ｃとからなる。
【００２０】
図５及び図６に示すように、前記篩網２４の支持枠２４ｂにはその下流側端部に、両側一対のブラケット４０，４０を介して水平支軸４１が横架されている。この水平支軸４１には、図６から分かるように、両側一対の立ち上げロッド４２，４２の下端部が枢着され、両立ち上げロッド４２，４２には、台板４３の両端部がスライド可能に挿通支持されると共に、この台板４３を両ロッド４２，４２に沿って下向き付勢する圧縮コイルばね２９，２９が配設され、各コイルばね２９は、各立ち上げロッド４２，４２の上端部に螺合されたナット４４に係止される上部スリーブ４５ａと、台板４３のロッド挿通孔（図示せず）に係嵌された下部スリーブ４５ｂとの間に介装されている。そして、上記台板４３の下面に突設された両側一対のブラケット４６，４６にストッパー杆４７が横架され、このストッパー杆４７には、前記振動幅変更手段３０のストッパーアーム３３の先端二股部３３ａが係合されている。
【００２１】
図９に示すように、上下振動手段２６の偏心カムローラー２７は、装置機枠２２側に軸受４８によって支承された駆動主軸４９の先端部に所定の偏心量をもって固定され、従動ローラー２８は、篩網２４の支持枠２４ｂに取り付けられた取付台５０上にブラケット５１によって軸支されている。
【００２２】
上記のような構成の篩装置１６及び振動幅変更手段３０において、図５に示すように、回転軸操作レバー３４の把手３４ａ側を下向きに回動操作すると、水平回転軸３２を中心としてストッパーアーム３３が上向きに回動し、それによりストッパー杆４７、台板４３、両立ち上げロッド４２，４２及び水平支軸４１を介して篩網２４の下流側端部が上方へ揺動し、上下振動手段２６の従動ローラー２８が偏心カムローラー２７の中心へ近づく方向に移動し、また回転軸操作レバー３４を上向きに回動操作すると、ストッパーアーム３３が下向きに回動して、篩網２４の下流側端部が下方へ揺動し、従動ローラー２８が偏心カムローラー２７の中心から離れる方向に移動する。即ち、回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下に適宜回動させることによって、篩網２４の下流側端部の揺動上限位置を設定し、それにより偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置を設定して、篩網２４の上下振動幅を変更するようにしたものである。
【００２３】
この場合、図８に示すように、偏心カムローラー２７の回転中心軸心Ｏａからの最小半径をＲ１、最大半径をＲ２とし、従動ローラー２８の軸心Ｏｂからの半径をｒとし、また両ローラー２７の軸心Ｏａ，Ｏｂ間の最小接近距離をｈ（図５にも示す）としたとき、装置機枠２２側の定位置で回転駆動する偏心カムローラー２７と、この偏心カムローラー２７に接触して上下動する従動ローラー２８とによって篩網２４を振動させるようにするためには、Ｒ１＋ｒ≦ｈ＜Ｒ２＋ｒであることが必要であり、而してＲ１＋ｒ＝ｈのとき、従動ローラー２８の上下動移動幅、即ち篩網２４の上下振動幅は最大となり、またｈを（Ｒ１＋ｒ）より大きくしてゆくと、偏心カムローラー２７の周面には従動ローラー２８と接触しない部分が生じ、このため従動ローラー２８の上下移動幅、即ち篩網２４の上下振動幅が小さくなってゆく。
【００２４】
振動幅変更手段３０は、回転軸操作レバー３４によりストッパーアーム３３を上下方向に回動して、偏心カムローラー２７に対する従動ローラー２８の最短接近位置、つまり上記ｈ（両ローラー２７，２８の軸心Ｏａ，Ｏｂ間の最小接近距離）を変更することにより、篩網２４の上下振動幅を所望に変更できるようにしたものである。この振動幅変更手段３０の回転軸操作レバー３４は、その把手３４ａ側の端部が、図５に示すように装置機枠２２の固定プレート３５に上下複数段階に設けられた係止孔ａ〜ｅの何れかに係止され、それによって篩網２４の下流側端部が所要の揺動上限位置に保持され、従動ローラー２８は偏心カムローラー２７に対して所要の最短接近位置に保持される。
【００２５】
この篩装置１６の使用にあたって、篩網２４の振動幅を最大にする場合は、回転軸操作レバー３４を、図５（Ｂ）に示す固定プレート３５の最下段の係止孔ｅに係止させて、ストッパーアーム３３により篩網２４の揺動上限位置を最上位に設定し、而して前述のＲ１＋ｒ＝ｈの関係により従動ローラー２８の上下動幅が最大となるようにする。この状態で偏心カムローラー２７を回転駆動すると、従動ローラー２８が偏心カムローラー２７に対してその最小半径Ｒ１位置で接するとき、篩網２４は上下振動幅（ストローク）の上限位置にあり、而して偏心カムローラー２７の回転によりその回転半径が大きくなって、従動ローラー２８が下動してゆくと、篩網２４に下向きの荷重がかかることにより、台板４３に保持されている両立ち上げロッド４２，４２が圧縮コイルばね２９，２９の付勢力に抗して下降し、それによって篩網２４は、従動ローラー２８と接する偏心カムローラー２７がその最大半径Ｒ２位置に達するまで下向きに揺動し、その後は偏心カムローラー２７がその最小半径Ｒ１位置に達するまで上向きに揺動する。この篩網２４は、上記のような上下揺動を短い周期で繰り返すことによって、最大振動幅の上下振動を行う。
【００２６】
また、篩網２４の振動幅を上記最大振動幅より小さくする場合は、回転軸操作レバー３４を係止孔ａ〜ｅのうちの上段側に係止させればよく、最上段の係止孔ａに係止した場合に振動幅が最小となる。而して、回転軸操作レバー３４を上段側の係止孔に係止させると、ストッパーアーム３３によって篩網２４の揺動上限位置が前記最大振動幅の場合よりも低位置に設定されることになる。最大振動幅の場合には、前記のＲ１＋ｒ＝ｈの関係で、両ローラー２７，２８の軸心Ｏａ，Ｏｂ間の最小距離ｈが最も短くなって、従動ローラー２８が偏心カムローラー２７の全周にわたり接触するが、振動幅を小さくする場合には、その最小接近距離ｈが最大振動幅の場合より長くなることから、偏心カムローラー２７の周面には従動ローラー２８と接触しない部分が生じ、それによって従動ローラー２８の上下動幅、即ち篩網２４の上下振動幅が小さくなる。
【００２７】
さて、図１及び図２に示されるボーリング装置において、水と加泥材とを混合して泥水を形成するミキサー１７は、図２に概略示すように、装置機枠２２上に設置された混合槽５２と内に回転軸５３を挿入配備し、この回転軸５３に攪拌翼５４を取り付けてなるもので、その回転軸５３は、装置機枠２２に軸架された前記駆動主軸４９に一対の傘歯車５６を介して連動連結されている。このミキサー１７の使用にあたって、混合槽５２内に水と加泥材とを所定の比率で投入し、両者を攪拌翼５４の回転により攪拌混合して泥水を形成し、その泥水はパイプ５７を通じて泥水タンク１４に供給される。上記加泥材は、ベントナイト等の粘土からなるもので、水と混合されて泥水となり、この泥水は、掘削された孔壁の膨れ上がりや崩壊を防ぐと共に、掘削土壌を地表に運搬させる機能を有する。
【００２８】
また図２において、５８はボーリングマシン１２の駆動源であるディーゼルエンジンで、このディーゼルエンジン５８から取り出した駆動力によって前記駆動主軸４９が回転駆動される。即ち、駆動主軸４９は、例えばベルト伝動手段５９によって上記ディーゼルエンジン５８の出力軸５８ａに連動連結されている。また、この駆動主軸５５によって、前記篩装置１６の上下振動手段２６及び前記ミキサー１７の回転軸５３がそれぞれ駆動されることは既に述べたが、更にこの駆動主軸４９は、図２に示すように揚上ポンプ１５の駆動軸１５ａに例えばベルト伝動手段６０を介して連動連結され、このポンプ１５を駆動するようになっている。このように、このボーリング装置では、揚上ポンプ１５、篩装置１６及びミキサー１７の何れもが、ボーリングマシン１２の駆動源たるディーゼルエンジン５８から取り出した駆動力によって駆動されるようになっているから、駆動源が１つで済み、従って設備が簡単でコンパクトになると共に、設備コストを安くできる。
【００２９】
前記実施形態では、ボーリングマシン１２の駆動源であるディーゼルエンジン５８の駆動力を利用して、これを揚上ポンプ１５、篩装置１６及びミキサー１７の駆動源としてものであるが、勿論、この実施形態に限定されることはなく、例えば図２に二点鎖線で示すように独立したディーゼルエンジン７０を装置機枠２２又は他の機枠上あるいは地面上に設置し、このディーゼルエンジン７０の出力軸７１にベルト伝動手段５９を介して駆動主軸４９を駆動し、前記一連の装置１５，１６，１７を駆動させるようにしてもよい。更にまた、前記一連の装置の一つ又は二つごとにそれぞれに別々の駆動源につながれてもよいことは勿論である。また前記実施形態にあっては、ボーリングマシン１２は装置機枠２２上に設置されるが、勿論、別個の機枠に設置されても、あるいは地面上に直接に設置されるようにしてもよい。
【００３０】
図１〜図３、図５において６１は、篩装置１６に使用に際して篩網２４に残った掘削土壌を流下排出するための排土タンクである。６２は泥水タンク１４と揚上ポンプ１５とを連通連結するホースで、泥水タンク１４内の泥水は、このホース６２により揚上ポンプ１５に吸引され、ホース６３によってボーリングマシン１２におけるスイベルヘッド２１のスイベルジョイント６４に接続され、中空ロッド１１に泥水が供給されるようになっている。６５は、ケーシング１３の排出口１３ａに接続されたホースで、中空ロッド１１の先端より掘孔内に供給される加圧泥水と共に排出口１３ａから排出される掘削土壌を篩装置１６の篩網２４上に供給するようになっており、このホース６５の先端部は、篩網２４の上流側端部に配置されている。
【００３１】
上述のように構成されるボーリング装置の使用によるボーリング施工においては、ボーリングマシン１２によって中空ロッド１１を地盤中に回転圧入するに先立ち、スピンドル１８下端部の連結具１８ａにケーシング１３の上端部を連結し、このケーシング１３を図１〜図３に示すように掘削箇所に地上から所要長さ突出するように貫入する。その後、上記連結具１８ａをケーシング１３から切り離して、スピンドル１８に中空ロッド１１を挿着し、この中空ロッド１１をケーシング１３内に同心状に挿入する。この際、中空ロッド１１にはシールボックス２とこれに内装されたシール手段１とを取り付けておいて、ケーシング１３の貫入後にシールボックス２をケーシング１３の上端部にクランプ５又はボルトで取り付け、図４に示すようにケーシング１３の上端開口部を封止する。
【００３２】
それから、中空ロッド１１をボーリングマシン１２によって地盤中に回転圧入しながら、中空ロッド１１先端のビット１１ａで地盤を掘削し、この掘削中に泥水タンク１４内の泥水をポンプ１５により吸引揚上して、スイベルヘッド２１を通じて中空ロッド１１に加圧供給し、この中空ロッド１１の先端より噴出させる。このとき、ケーシング１３の内部は、中空ロッド１１より噴出される加圧泥水によって陽圧状態とされる。またこの場合、中空ロッド１１は、一定深さ掘削するごとに順次継ぎ足してゆく。
【００３３】
而して、中空ロッド１により地盤を掘削しながら、あるいは一定深さ掘削した後に中空ロッド１１の回転圧入を一時停止している間に、中空ロッド１により掘孔底部に噴射供給される加圧泥水によって、掘削土壌（岩石の切屑、土砂等からなる）を図４に示すようにケーシング１３上端部の排出口１３ａから排出させると共に、この掘削土壌と泥水との混合物を排出口１３ａに接続されたホース６５によって篩装置１６に送給し、この篩網２４によって掘削排土と泥水とに分離する。この際、掘削排土の土質に応じて篩網２４の上下振動幅を振動幅変更手段３０により適当に変更する。例えば、掘削排土が粘土質であったり、その粒径度が大きい場合には篩網２４の振動幅を大きくするとよい。
【００３４】
篩装置１６の篩網２４に流入された掘削土壌と泥水の混合物のうち、泥水は、網本体２４ａの網目を通過して網受け２３に流入し、その下流側端部の泥水受容管３８から泥水導入管３９を経て泥水タンク１４に回収され、上記網目を通らずに篩網２４上に残った掘削排土は、篩網２４の振動作用によりその傾斜面に沿って流下し、排土タンクへ排出される。泥水タンク１４内の泥水は、揚上ポンプ１５によって揚上され、スイベルジョイント６４を介して中空ロッド１１に加圧導入される。この泥水タンク１４には、ミキサー１７によって形成される新しい泥水を適宜に補給し、それによってタンク１４に常に一定量の泥水を貯留しておくことができると共に、泥水の質の低下を防止することができる。
【００３５】
上記のように、中空ロッド１１によって掘削された掘削土壌を、この中空ロッド１先端より掘孔底部に噴射供給される加圧泥水によって陽圧状態となったケーシング１３の排出口１３ａから泥水と共に流動排出させ、この排出口１３ａに接続されたホース６５により篩装置１６に送給して、掘削排土と泥水とに分離し、その泥水を泥水タンク１４に回収し、このタンク１４内の泥水を揚上ポンプ１５により再び中空ロッド１１に送給すると云う一連の工程を、所定の掘削深度に達するまで繰り返し行うから、従来のように掘削箇所周辺に溝を掘る必要がなく、従って作業の手間が省け、人手が少なくて済む上に、掘削現場周辺の作業環境が良くなり、作業性の向上を図ることができる。
【００３６】
特に、この方法では、ケーシング１３の上端開口部をシール手段１により封止して、中空ロッド１１より加圧供給される泥水によってケーシング１３内部を陽圧状態とし、このケーシング１３内部の陽圧を利用して掘削土壌を泥水と共にケーシング１３の排出口１３ａから排出させて篩装置１６に送給するから、排出口１３ａの位置レベルを篩装置１６より低く設定しても、その排出口１３ａから篩装置１６への掘削土壌及び泥水の送給が可能となる。これにより、ケーシング１３の地上からの突出長さを短くでき、即ちその突出高さを低くでき、このため中空ロッド１１を回転圧入するボーリングマシン１２を極力低い位置に設置することができ、現場状況等によってボーリングマシン１２の設置高さが制限されるような場合にきわめて有効である。
【００３７】
因みに、ケーシング１３の上端開口部を大気に開放した状態とした場合には、ケーシング１３の地上からの突出長さを十分長く、即ちその突出高さを十分高くしなければ、ケーシング１３上端から泥水が溢出てしまうから、排出口１３ａも必然的に高位置でしかも少なくとも篩装置１６と同レベルに設定する必要があって、結局ケーシング１３のケーシング１３の地上からの突出高さを相当高くしなければならない。
【００３８】
このボーリング施工に使用する篩装置としては、上述した実施形態の篩装置１６以外のものを使用することができるが、この篩装置１６のように、樋状の網受け２３をその長手方向一端部側から他端部側へ下り傾斜状となるように装置機枠２２を取り付け、この下り傾斜状網受け２３内に樋状の篩網２４を網受け２３とほぼ平行に配置して、この篩網２４の上流側端部を装置機枠２２に枢着すると共に下流側端部を上下揺動可能に支持し、この篩網２４に上下振動手段２６を連動連結してなるものを採用すれば、篩装置の構造が簡単で小型にできて、設置が容易になると共に、掘削排土と泥水との篩い分けを効果的に行える。
【００３９】
また、篩装置１６の上下振動手段２６として、この実施形態に示したように、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、このローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触係合する従動ローラー２８とからなるものを採用すれば、振動手段の構造を小型にできて、設置が容易であると共に、そのコストを安くできる。また、この上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する手段としては、種々のものが考えられるが、この実施形態に示したような機械的な振動幅変更手段３０を使用すれば、構造が簡単で製作コストを安くできる利点がある。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のボーリング方法によれば、中空ロッドによって掘削された掘削土壌を、この中空ロッド先端より噴射供給される加圧泥水と共にケーシングの排出口から泥水と共に流動排出させ、この排出口に接続されたホースにより篩装置に送給して、掘削排土と泥水とに分離し、その泥水を泥水タンクに回収し、このタンク内の泥水を揚上ポンプにより再び中空ロッドに送給するようにしてんるから、従来のボーリング施工のように掘削箇所周辺に溝やピット等を掘る必要がなく、従ってそれらの作業の手間が省け、人手が少なくて済む上に、掘削現場周辺の作業環境が良くなり、作業性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、この方法では、ケーシングの上端開口部をシール手段により封止して、中空ロッドより加圧供給される泥水によってケーシング内部を陽圧状態とし、このケーシング内部の陽圧を利用して掘削土壌を泥水と共にケーシングの排出口から排出させて篩装置に送給するから、排出口の位置レベルを篩装置より低く設定しても、その排出口から篩装置への掘削土壌及び泥水の送給が可能となる。これによって、ケーシングの地上からの突出長さを短くでき、即ちその突出高さを低くでき、このためボーリングマシンを極力低い位置に設置することができ、現場状況等によってボーリングマシンの設置高さが制限されるような場合にきわめて有効である。そして、この際、掘削排土の土質に応じて篩装置の上下振動幅を振動幅変更手段により適当に変更することができる。たとえば、掘削排土が粘土質であったり、その粒径度が大きい場合には篩装置の振動幅を大きくするなどして、掘削排土と泥水との分離作用を良好に維持することができる。
また、この篩装置１６を使用したボーリング方法のように、樋状の網受け２３をその長手方向一端部側から他端部側へ下り傾斜状となるように装置機枠２２を取り付け、この下り傾斜状網受け２３内に樋状の篩網２４を網受け２３とほぼ平行に配置して、この篩網２４の上流側端部を装置機枠２２に枢着すると共に下流側端部を上下揺動可能に支持し、この篩網２４に上下振動手段２６を連動連結してなるものを採用することによって、篩装置の構造が簡単で小型にできて、設置が容易になると共に、掘削排土と泥水との篩い分けを効果的に行える。
さらにまた、この篩装置１６を使用したボーリング方法のように、篩装置１６の上下振動手段２６として、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、このローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触係合する従動ローラー２８とからなるものを採用することによって、振動手段の構造を小型にできて、設置が容易であると共に、そのコストを安くできる。
さらにまた、この上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する手段としては、種々のものが考えられるが、本発明のような機械的な振動幅変更手段３０を使用すれば、構造が簡単で製作コストを安くできる利点がある。
【００４２】
請求項２に係る発明のボーリング装置によれば、中空ロッドを回転圧入するボーリングマシンと、地盤の掘削箇所に地上から所要長さ突出するように貫入され、排出口を有するケーシングと、中空ロッドが挿入されたケーシングの上端開口部を封止して中空ロッドより加圧供給される泥水によってケーシング内部を陽圧状態とするためのシール手段と、泥水を溜める泥水タンクと、このタンク内の泥水を中空ロッドに送給する揚上ポンプと、中空ロッドにより掘削されて泥水と共にケーシングの排出口から排出される掘削土壌を掘削排土と泥水とに分離する篩装置とを備えているから、請求項１に係る発明のボーリング方法を有効に実施することができる。そして、この際、掘削排土の土質に応じて篩装置の上下振動幅を振動幅変更手段により適当に変更することができる。たとえば、掘削排土が粘土質であったり、その粒径度が大きい場合には篩装置の振動幅を大きくするなどして、掘削排土と泥水との分離作用を良好に維持することができる。
また、この篩装置１６のように、樋状の網受け２３をその長手方向一端部側から他端部側へ下り傾斜状となるように装置機枠２２を取り付け、この下り傾斜状網受け２３内に樋状の篩網２４を網受け２３とほぼ平行に配置して、この篩網２４の上流側端部を装置機枠２２に枢着すると共に下流側端部を上下揺動可能に支持し、この篩網２４に上下振動手段２６を連動連結してなるものを採用することによって、篩装置の構造が簡単で小型にできて、設置が容易になると共に、掘削排土と泥水との篩い分けを効果的に行える。
さらにまた、篩装置１６の上下振動手段２６として、装置機枠２２側に設けられて回転駆動する偏心カムローラー２７と、このローラー２７の下側で篩網２４側に軸支されて偏心カムローラー２７と接触係合する従動ローラー２８とからなるものを採用することによって、振動手段の構造を小型にできて、設置が容易であると共に、そのコストを安くできる。
さらにまた、この上下振動手段２６によって振動する篩網２４の上下振動幅を変更する手段としては、種々のものが考えられるが、本発明のような機械的な振動幅変更手段３０を使用すれば、構造が簡単で製作コストを安くできる利点がある。
【００４３】
請求項３に係る発明のボーリング装置によれば、シール手段が中空ロッドの偏心回転による径方向の揺れを吸収するように構成されているから、地盤の掘削中に中空ロッドが偏心回転して径方向に振れを生じても、その振れをシール手段により吸収できて、中空ロッドをスムーズに回転下降させることができる。
【００４４】
請求項４に係る発明のボーリング装置によれば、シール手段はシールボックスにユニットとして一体的に設けられ、このシールボックスはケーシングの上端部に着脱可能に取り付けられているから、シールボックスへのシール手段の組み込み、及びケーシングへのシールボックスの取付け・取外しが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るボーリング装置の全体概略説明図である。
【図２】  同上のボーリング装置の側面図である。
【図３】  同上のボーリング装置の正面図である。
【図４】  ケーシングの上端部に設けられたシール手段の詳細構造を示す縦断面図である。
【図５】  （Ａ）は同上のボーリング装置における篩装置の拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】  図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図７】  図４のＷ−Ｗ線断面図である。
【図８】  篩装置の上下振動手段部分を示す拡大側面図である。
【図９】  図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１０】  従来のボーリング装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１              シール手段
２              シールボックス
１１            掘削用中空ロッド（ボーリングロッド）
１２            ボーリングマシン
１３            ケーシング
１３ａ          排出口
１４            泥水タンク
１５            揚上ポンプ
１６            篩装置
１７            ミキサー
【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】
0004040760.tif 000008
【図８】
0004040760.tif 000009
【図９】
0004040760.tif 000010
【図１０】
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