(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に噴射用流体流路（２）とその噴射用流体流路（２）に連通する流路切換手段（５）とその流路切換手段（５）から先端の掘削用噴射口（１１）に連通する掘削流体流路（３）とその流路切換手段（５）から周方向に放射状に延び表面に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する横噴射用流路（４）とを有する掘削用ロッド（１）を準備し、掘削用ロッド（１）の先端の掘削用噴射口（１１）から掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに、掘削用ロッド（１）を回転させて削孔方向制御用噴射口（１２）を変更しようとする方向と反対側に位置させ、掘削用ロッド（１）の回転を停止させて削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させつつ掘削用ロッド（１）を押込み、掘削用ロッド（１）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して、掘削用ロッド（１）を回転させつつ掘削用噴射口（１１）より掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して掘削することを特徴とする削孔方向制御工法。
【請求項２】
軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に掘削用流体流路（２０）とその掘削用流体流路（２０）に平行な複数の方向制御用流体流路（４０）とその方向制御用流体流路（４０）と直交して周囲に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する複数の横噴射用流体流路（４）とが形成された掘削用ロッド（１Ａ）を準備し、掘削用流体流路（２０）から噴射される掘削用ジェット（Ｊ１）によって立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに変更しようとする方向と反対側に位置する削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させて、掘削用ロッド（１Ａ）を押込み、掘削用ロッド（１Ａ）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して掘削することを特徴とする削孔方向制御工法。
【請求項３】
軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に噴射用流体流路（２）とその噴射用流体流路（２）に連通し周方向に放射状に延び表面に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する横噴射用流体流路（４）と先端に設けた掘削ビット（７）を有する掘削用ロッド（１Ｂ）を準備し、掘削用ロッド（１Ｂ）の掘削ビット（７）で立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに、掘削用ロッド（１Ｂ）を回転させて削孔方向制御用噴射口（１２）を変更しようとする方向と反対側に位置させ、掘削用ロッド（１Ｂ）の回転を停止させて削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させつつ掘削用ロッド（１Ｂ）を押込み、掘削用ロッド（１Ｂ）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して、掘削用ロッド（１Ｂ）を回転させつつ掘削ビット（７）で掘削することを特徴とする削孔方向制御工法。
【請求項４】
掘削用ロッド（１Ｃ）の先端の掘削ビット（７）に掘削ビット駆動手段（８）を接続し、その掘削ビット駆動手段（８）に回転自在接手（９）を接続した請求項３に記載の削孔方向制御工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、折曲がった掘削孔を削孔する技術に関する。より詳細には、本発明は、軟弱な地盤において、掘削孔を削孔するに際して、削孔方向（或いは削孔進路）を自在に変更或いは制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、削孔方向を変更し或いは制御するためには、例えばベントサブと呼ばれる装置の様に、特殊な装置を別途用意しなければならない。
しかしながら、ベントサブを設けた場合には、地盤を掘削するに際して、回転して掘削しなければならない場合がある。
その際に、削孔の径が大きくなってしまい、不必要な（地盤中の）領域まで掘削してしまう、という問題を有している。
【０００３】
一方、ベントサブを設けた場合における上述の欠点に対処するため、従来におけるその他の削孔方向を変更し或いは制御する技術では、（削孔方向を制御するため）掘削孔を曲げる必要がある場合には、地盤の反力を利用して、掘削装置の方向を変更し、以って、削孔方向の制御を行っている。
しかし、地盤からの反力が取れない軟弱地盤では、その様な削孔方向の制御技術は適用出来ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、削孔された掘削孔径が不必要に大きくなってしまうことが無く、地盤からの反力が取れない軟弱地盤でも削孔方向を自在に変更して制御することが出来る削孔方向制御工法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に噴射用流体流路（２）とその噴射用流体流路（２）に連通する流路切換手段（５）とその流路切換手段（５）から先端の掘削用噴射口（１１）に連通する掘削流体流路（３）とその流路切換手段（５）から周方向に放射状に延び表面に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する横噴射用流路（４）とを有する掘削用ロッド（１）を準備し、掘削用ロッド（１）の先端の掘削用噴射口（１１）から掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに、掘削用ロッド（１）を回転させて削孔方向制御用噴射口（１２）を変更しようとする方向と反対側に位置させ、掘削用ロッド（１）の回転を停止させて削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させつつ掘削用ロッド（１）を押込み、掘削用ロッド（１）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して、掘削用ロッド（１）を回転させつつ掘削用噴射口（１１）より掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して掘削するようになっている。
係る構成を具備する本発明の削孔方向制御工法によれば、削孔方向を変更するに際しては、掘削用ロッド（１）を軟弱地盤中に押し込みつつ、削孔方向制御用流体（Ｊ２）を変更しようとする削孔方向とは（掘削用ロッドの横断方向断面において）反対側の掘削用ロッド上の位置（１２ｂ）から噴射するので、削孔方向制御用流体（Ｊ２）を噴射する反力により、掘削用ロッド（１）全体が変更する削孔方向へ付勢される。
【０００６】
また、本発明によれば、軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に掘削用流体流路（２０）とその掘削用流体流路（２０）に平行な複数の方向制御用流体流路（４０）とその方向制御用流体流路（４０）と直交して周囲に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する複数の横噴射用流体流路（４）とが形成された掘削用ロッド（１Ａ）を準備し、掘削用流体流路（２０）から噴射される掘削用ジェット（Ｊ１）によって立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに変更しようとする方向と反対側に位置する削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させて、掘削用ロッド（１Ａ）を押込み、掘削用ロッド（１Ａ）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して掘削用噴射ジェット（Ｊ１）を噴射して掘削するようになっている。
係る構成を採用した場合には、削孔方向制御用流体（Ｊ２）を変更しようとする削孔方向とは（掘削用ロッドの横断方向断面において）反対側の掘削用ロッド上の位置（１２ｂ）から噴射する反力による付勢が為された状態のまま、掘削用ロッド（１）を押し込む（Ａ）ことにより、掘削用ロッド（１）全体は、所定の掘削（或いは削孔）方向となるのである。
ここで、掘削現場の土壌は軟弱地盤であれば、掘削用ロッドは掘削水を噴射したり、掘削ビットを回転したりすること無く、単に押し込むことにより、地盤中を進行出来るのである。
【０００７】
そして、本発明によれば、軟弱な地盤に掘削孔を削孔する際に削孔方向を自在に制御する削孔方向制御工法において、軸芯に噴射用流体流路（２）とその噴射用流体流路（２）に連通し周方向に放射状に延び表面に設けられた削孔方向制御用噴射口（１２）に連通する横噴射用流体流路（４）と先端に設けた掘削ビット（７）を有する掘削用ロッド（１Ｂ）を準備し、掘削用ロッド（１Ｂ）の掘削ビット（７）で立坑（Ｈ）を掘削し、所定深度に達したときに、掘削用ロッド（１Ｂ）を回転させて削孔方向制御用噴射口（１２）を変更しようとする方向と反対側に位置させ、掘削用ロッド（１Ｂ）の回転を停止させて削孔方向制御用噴射口（１２）から削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を噴射させつつ掘削用ロッド（１Ｂ）を押込み、掘削用ロッド（１Ｂ）が所定の傾斜角になれば、削孔方向制御用噴射ジェット（Ｊ２）を停止して、掘削用ロッド（１Ｂ）を回転させつつ掘削ビット（７）で掘削するようになっている。
【０００８】
さらに本発明によれば、掘削用ロッド（１Ｃ）の先端の掘削ビット（７）に掘削ビット駆動手段（８）を接続し、その掘削ビット駆動手段（８）に回転自在接手（９）を接続してある。
このように、先端の掘削箇所（７）のみを回転して、削孔方向制御用噴射口（１２）を取り付ける箇所は回転しない様にすれば、方向制御をしつつ、回転掘削可能である。
【００１１】
本発明は、立坑掘削のみならず、水平方向坑掘削に適用することも可能である。
【００１２】
本発明の実施に際して、前記掘削工程を、掘削用ロッド（１）先端に設けられた掘削ビット（７）を回転させることにより行う場合には、拡径ビットを設ければ、削孔方向の変化或いは制御が容易となる（掘削孔を曲げ易い）。
【００１３】
これに加えて、掘削用ロッド（１）を単位長さ（例えば１ｍ）押し込む毎に、削孔方向を一定角度ずつ偏位させれば、押し込み長さを調整することにより、所定の角度だけ削孔方向を変化或いは制御することが出来る。
ただし、掘削用ロッド（１）に可撓性が無いので、急激な曲げは不適当である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図１４において同様の構成部品には同一の符号を付し、重複説明を避ける。
【００１５】
図１〜図６は第１実施形態を示しており、図１〜図４は掘削用ロッドを使用して、軟弱地盤を最初垂直方向に削孔し、途中から掘削進路を斜めに変更する場合の工程の説明を、図５は該掘削用ロッドの主要構成を、図６は掘削用ロッド先端の詳細断面を示すものである。
【００１６】
図１において、先ず、掘削用ロッド１先端の掘削用噴射口１１から噴射される掘削用噴射ジェットＪ１によって立坑Ｈを所定深度に達するまで掘削する。
図２では、所定深度に達し、掘削方向を破線で示す希望する方向に変更するため、変更しようとする方向と反対側に削孔方向制御用噴射口１２を位置させる。即ち、削孔方向制御用噴射口１２を所定位置（図２における破線位置「１２ａ」から実線位置「１２ｂ」）に配置させるため、掘削用ロッド１を回転させる。
図３では、一旦、掘削用ロッド１の回転を停止させ、横噴射、即ち、削孔方向制御用噴射口１２から削孔方向制御用噴射ジェットＪ２を噴射させつつ、Ａ矢印方向に向けて掘削用ロッド１を押込む。
ここで、一旦、掘削用ロッド１の回転を停止させるのは、掘削用ロッドを回転してしまうと横方向ジェットによる方向変更が制御不能となり、所定方向に進行或いは掘削することが不可能となってしまうからである。
図４では、前記掘削用ロッド１に所定の傾斜角が得られたならば、横噴射を停止して、再び掘削用ロッド１を回転しつつ掘削用噴射口１１より掘削用噴射ジェットＪ１を噴射する。
【００１７】
図５の全体を符号１で示す掘削用ロッドは、掘削用ロッド１先端近傍中央に設けられた流路切換手段５と、羽口側（図中右方向）から該流路切換手段５に連通する噴射用流体流路２と、流路切換手段５から掘削用ロッド１先端の掘削用噴射口１１に連通する掘削流体流路３と、前記流路切換手段５から周方向に放射状に延び円柱表面に設けられた削孔方向制御用噴射口１２に連通する横噴射用流路４とにより構成されている。
【００１８】
前記流路切換手段５は噴射用流体流路２を流過する噴射用流体（例えば、高圧水）の流れを掘削流体流路３と、横噴射用流路４との何れかの流路に切り換えるように構成されている。
ここで、前記高圧水は、例えば、圧力が１４７１０ｋＰａ（１５０ｋｇｆ／ｃｍ２）、流量が３００Ｌ／ｍｉｎにおいて反力が８８３Ｎ（９０ｋｇｆ）である。
【００１９】
前記掘削用ロッド１の先端の詳細を図６を参照して説明する。
掘削用ロッド１の先端部は、円柱体１０と、該円柱体１０の先端に設けたアタッチメント６と、円柱体１０の中心に形成された噴射用流体流路２（後述）と、該流路２に嵌合しスライドする前記流路切換手段５と、該流路切換手段５を駆動する図示しない流路切換駆動手段とにより構成される。
【００２０】
前記流路切換手段５と図示せぬ流路切換駆動手段の軸芯には、羽口側の噴射流体流路２Ａに連通する噴射用流体流路２が形成されている。
【００２１】
前記円柱体１０の切羽側端面と段付穴部３２との間には、流体の流過・滞留する空間部３２が画成されている。
【００２２】
尚、図６の下半分（符号６Ｄで示す領域）の掘削用流路を選択した場合は、流路切換手段５が地上側（或いは羽口側：図６中右側）に移動する。そして、掘削用流路（図５において符号３に相当）は、掘削用制御連通孔３１を介して、噴射流体流路２Ａに連通する。しかし、横噴射用流路４２は、流路切換手段５により閉鎖された状態となる。
【００２３】
一方、図６の上半分（符号６Ｕで示す領域）の横噴射用流路４２を選択した場合は、流路切換手段５が地下側（或いは切羽側：図６中左側）に移動する。そして横噴射用流路４２は、削孔方向制御用噴射連通孔４１を介して、噴射流体流路２Ａに連通する。しかし、掘削用流路（図５において符号３に相当）は、流路切換手段５により閉鎖された状態となる。
【００２４】
より詳細に述べると、流路切換手段５が掘削用噴射位置（中心線ＣＬよりも下方に示される）となった場合は、上記掘削用噴射連通孔３１は、円柱体１０の空間部３２と連通する位置へ移動する。
【００２５】
即ち、掘削用流路を選択した場合は、流路切換手段５に設けた掘削用噴射連通孔３１と、空間部３２と、掘削用流路３３と、噴射口１１とが連通して、図５に符号３で示した掘削流体流路３が形成される。その結果、高圧水は、噴射用流体流路２Ａ、流路２、掘削用噴射連通孔３１、空間部３２、掘削流体用流路３３を経て掘削用噴射口１１から高圧水ジェットＪ１となって噴射される。
【００２６】
他方、流路切換手段５が削孔方向制御用噴射位置（中心線ＣＬよりも上方に示される）となった場合は、上記削孔方向制御用噴射連通孔４１は円柱体１０に設けた前記横噴射用流路４２に連通する位置となる。
そして、流路切換手段５に設けた削孔方向制御用噴射連通孔４１と、横噴射用流路４２とが連通して、図５に符号４で示した横噴射用流路４が形成される。
換言すれば、横噴射用流路を選択した場合は、高圧水は、流路２Ａ、流路２、削孔方向制御用噴射連通孔４１、横噴射用流路４２を経て削孔方向制御用噴射口１２から削孔方向制御用噴射ジェットＪ２となって噴射される。
【００２７】
従って、削孔方向を変更するに際しては、掘削用ロッド１を軟弱地盤中に押込みつつ削孔方向制御流体（高圧水）を変更しようとする削孔方向とは反対側の掘削用ロッド上の位置から噴射することにより、掘削対象が軟弱地盤であっても、削孔方向制御流体を噴射する反力により、掘削用ロッド１全体が変更する削孔方向へ付勢される。
そして、係る反力による付勢が為された状態のまま、掘削用ロッド１を押込むことにより、掘削用ロッド１全体は所定の掘削（或いは削孔）方向となるのである。
【００２８】
図７、図８を用いて第２実施形態を示す。
第２実施形態は、図７、図８において、掘削用ロッド１Ａの軸芯に掘削用流体流路２０と、該掘削用流体流路２０に平行で且軸芯から同じ距離に設けられた複数の方向制御用流体流路４０、及び、該制御用流体流路４０と直交し、掘削用ロッド１の周囲に設けられた削孔制御用噴射口１２に連通する複数の横噴射用流体流路４、とを別個に形成したものである。
【００２９】
係る構成を具備した本実施形態によれば、工程説明の図１の掘削時には掘削用ロッド１の中央に設けた掘削用流体流路２０のみに高圧水を流過させ、第１の実施形態における工程説明の図３の方向転換時（掘削用ロッド押し込み時）には掘削用ロッド１周縁部の方向制御用流体流路４０にのみに高圧水を流過させればよい。
尚、方向転換するべき方向を微調整するために、第１の実施形態における工程説明の図２で示した様な工程も必要である。
【００３０】
図９〜図１２を用いて第３実施形態を説明する。
図９〜図１２に示す第３実施形態は図１〜図６に示す第１実施形態に対して以下の点が異なる。
即ち、掘削用ロッド１Ｂの先端に掘削用噴射ジェットＪ１に代えて、掘削ビット７を用いて掘削する点である。
その他については、第１実施形態と同様であり構成の説明は省略する。
【００３１】
係る構成を具備した本実施形態によれば、例えば最初に立坑Ｈを掘削し、途中で掘削方向を斜め下方に変更する削孔方向変更工程は、先ず図９において、掘削ビット７を用いて立坑を所定深度に達するまで掘削し、図１０において、所定深度に達し、掘削方向を変更するため、変更しようとする方向と反対側に削孔方向制御用噴射口１２を位置させる。即ち、削孔方向制御用噴射口１２を所定位置  （図１０における実線の位置）に配置するため、掘削用ロッド１Ｂを回転させる。
図１１において、一旦掘削用ロッドの回転を停止させ、横噴射、即ち削孔方向制御噴射口１２から例えば高圧水を噴射させつつ、掘削用ロッド１ＢをＡ矢印方向に押込む。
図１２において、掘削用ロッド１Ｂに所定の傾斜各が得られたならば、横噴射を停止して、再び掘削ビット７による掘削を行う。
【００３２】
前記掘削ビット７に拡径ビットを用いることにより削孔方向の変化或いは制御が容易となる（掘削孔を曲げ易い）。
【００３３】
図１３、１４を用いて第４実施形態を説明する。
図１３、１４に示す第４実施形態は図９〜図１２に示す第３実施形態に対して以下の点に関して異なる。
即ち、掘削用ロッド１Ｃの先端の掘削ビット７に掘削ビット駆動手段（モータ或いはダウンザホールハンマ）８を接続し、該掘削ビット駆動手段８に回転自在接手（スウィベルジョイント）９を接続したものである。
その他については、第３実施形態と同様であり構成の説明は省略する。
【００３４】
係る構成を具備した本実施形態によれば、図１４で示す方向転換時（第１実施形態の図３の段階に相当）であっても、先端の掘削ビット７を回転し、或いは、当該ビットに打撃を与えることが可能である。
即ち、先端ビット７が回転しても、回転自在接手９により当該回転が削孔方向制御噴射ジェットの削孔方向制御に悪影響を与えることは防止される。
【００３５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態は立坑のみならず、水平方向坑の掘削における削孔方向制御にも適用出来る。水平方向坑の掘削において、削孔方向制御用流体の噴射（立坑掘削では「横噴射」と表記されている）の方向は、概略鉛直方向となる。
また、地盤の掘削の際における高圧水ジェット噴射と、削孔方向制御用（横方向ジェット）噴射ジェットとの切り換えも、図示の機構以外を用いることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以下に本発明の効果を列挙する。
（ａ）  軟弱地盤であっても、削孔方向制御用流体を噴射する反力による付勢が為されたまま掘削ロッドを押込むことによりロッド全体が所定の方向を向き易く掘削方向の制御が容易となる。
（ｂ）  掘削用ロッドの先端に拡径ビットを用いることにより、掘削方向の変化或いは制御が容易となる。即ち、所定の角度だけ、掘削進路を変化することが出来る。
（ｃ）  回転自在接手を介して掘削ビット駆動手段によって駆動される掘削ビットを備えることにより、掘削ビットを稼動したままで方向制御噴射ジェットによる削孔方向制御に悪影響を及ぼされない。
（ｄ）  直進性に拘る必要が無くなる。
（ｅ）  削孔方向変更に流体を用いているため、立坑のみならず、水平方向坑の掘削における削孔方向制御にも適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における工程を示す第１工程図。
【図２】本発明の第１実施形態における工程を示す第２工程図。
【図３】本発明の第１実施形態における工程を示す第３工程図。
【図４】本発明の第１実施形態における工程を示す第４工程図。
【図５】本発明の第１実施形態の掘削用ロッドの概略構成を示す模式図。
【図６】本発明の第１実施形態の掘削用ロッド先端の詳細図。
【図７】本発明の第２実施形態の部分構造を示す縦断面図。
【図８】図７のＸ-Ｘ断面図。
【図９】本発明の第３実施形態の概略構成と工程を示す第１工程図。
【図１０】本発明の第３実施形態の概略構成と工程を示す第２工程図。
【図１１】本発明の第３実施形態の工程を示す第３工程図。
【図１２】本発明の第３実施形態の工程を示す第４工程図。
【図１３】本発明の第４実施形態の概略構成と工程を示す第１工程図。
【図１４】本発明の第４実施形態の工程を示す第２工程図。
【符号の説明】
１・・・掘削用ロッド
２・・・噴射用流体流路
３・・・掘削用流体流路
４・・・横噴射用流路
５・・・流路切換手段
６・・・アタッチメント
７・・・掘削ビット
８・・・掘削ビット駆動手段
９・・・回転自在接手
１０・・・円柱体
１１・・・掘削用噴射口
１２・・・削孔方向制御用噴射口
Ｊ１・・・掘削用噴射ジェット
Ｊ２・・・削孔方向制御用噴射ジェット
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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