JP2003239668A - 立孔掘削工法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山とのクリアランスを高精度にて調節しつ
つ、立孔を掘削することを可能ならしめる立孔掘削工法
及び装置の提供。 【解決手段】 ケーシング端面（１ａ）に設けた垂直ノ
ズル（２）から噴射される高圧噴流（Ｊ１）により立孔
（３）を掘削する立孔掘削工法において、前記垂直ノズ
ル（２）は垂直方向に高圧流体噴流（Ｊ１）を噴出し、
垂直方向に噴射された高圧噴流（Ｊ１）は必要なクリア
ランス（δ）を確保出来る様に広がりながら土壌を掘削
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシングの端面
に設けたノズルから高圧水等の高圧流体ジェットを噴射
し、該高圧流体ジェットにより施工地盤に立孔を掘削す
る立孔掘削工法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の立孔掘削工法及び装置の実施に際
して、噴射した流体（例えば水）と流体により切削或い
は掘削された土壌との混合物であるスラリーを排出させ
る必要がある。

【０００３】スラリー排出用の流路をケーシング内に設
けた場合、スラリー自体により当該流路が閉塞してしま
う可能性があり、ケーシング外周部にスラリー排出用の
流路を形成することが望ましい。また、仮に掘削された
立孔の内径とケーシング外径とが一致している場合に
は、ケーシングの地中への挿入が困難となる可能性があ
る。

【０００４】以上の理由により、立孔掘削に際しては、
掘削孔（立孔）の内径がケーシング外径よりも若干大き
くなるように、必要量の「地山とのクリアランス」（以
下、「クリアランス」と表記する）を維持する様に行っ
ている。換言すれば、図１において符号「δ」で表現さ
れる寸法が、本明細書における「クリアランス」であ
る。ここで、「クリアランス」は非常に小さい（例えば
１０ｍｍ程度）ため、その数値を制御することは非常に
困難である。

【０００５】クリアランスが小さいと、上述した様にケ
ーシングの挿入が困難となってしまうと共に、ケーシン
グ外周部に形成されるスラリー排出路の流路断面積が小
さくなってしまい、スラリーの地上側への排出量が不十
分となる恐れがある。

【０００６】一方、クリアランスが大きいと、掘削され
た立孔の断面積がケーシング断面積より大きくなってし
まうため、ケーシングの挿入方向が、垂直軸に対して傾
斜してしまう可能性がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点を解消するために提案されたものであり、
クリアランスを高精度にて調節しつつ、立孔を掘削する
ことを可能ならしめる立孔掘削工法及び装置の提供を目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の立孔掘削工法
は、ケーシング端面（１ａ）に設けた垂直ノズル（２）
から噴射される高圧噴流（Ｊ１）により立孔（３）を掘
削する立孔掘削工法において、前記垂直ノズル（２）は
垂直方向に高圧流体噴流（Ｊ１）を噴出し、垂直方向に
噴射された高圧噴流（Ｊ１）は必要なクリアランス
（δ）を確保出来る様に広がりながら土壌を掘削するこ
とを特徴としている（請求項１）。

【０００９】係る立孔掘削工法を実施するため、本発明
の立孔掘削装置（Ａ）は、端面（１ａ）に垂直ノズル
（２）を設けたケーシング（１）を含み、前記垂直ノズ
ル（２）は垂直方向に高圧流体噴流（Ｊ１）を噴出する
様に構成されており、且つ、必要なクリアランス（δ）
を確保出来る位置に配置されていることを特徴としてい
る（請求項４）。

【００１０】ノズル（２）から噴射される高圧流体（例
えば高圧水）噴流（Ｊ１）は、ノズル（２）から離隔し
てもノズル内径と同一外径で同一断面積のまま噴出する
のではなく、ノズル（２）から離隔するに伴い断面積が
若干量ずつ増加する。

【００１１】一方、噴流（Ｊ１）の圧力はノズル（２）
から離隔すると共に急激に減衰し、噴流の圧力が掘削さ
れる土壌の一軸圧縮強度σ（例えば、σ＝１ｋｇ／ｃｍ
^２）以下になれば、当該土壌を掘削することが出来なく
なる。ここで、噴流の圧力は中心線が最も高く、半径方
向外方ほど低くなる。その結果、ノズル（２）から噴射
される高圧流体噴流（Ｊ１）は、ノズル（２）から離隔
するほど断面積が増加するが、ノズル（２）から一定の
距離以上まで離隔したならば、ノズル（２）から離隔す
るほど断面積が減少する。すなわち、ノズル（２）から
噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）の断面積は、当該一定
距離の地点で最大となる。

【００１２】そのため、本発明によれば、上述の「一定
の距離」における噴流断面積（すなわち、高圧流体噴流
Ｊ１の最大断面積）を予め解析することにより、最大断
面積時における高圧流体噴流（Ｊ１）の外周部が、ケー
シング（１）から必要なクリアランス（δ）だけ外方に
飛び出た位置に到達するように、ノズル（２）の配置及
び高圧流体噴流（Ｊ１）を調節している。これにより、
必要なクリアランス（δ）を確保しつつ、立孔（３）を
掘削することが可能となる。

【００１３】また本発明の立孔掘削工法は、ケーシング
端面（１ａ）に設けた垂直ノズル（２）及び内向けノズ
ル（４）から噴射される高圧流体噴流（Ｊ１、Ｊ２）に
より立孔（３）を掘削する立孔掘削工法において、前記
垂直ノズル（２）は垂直方向に高圧流体噴流（Ｊ１）を
噴出し、垂直方向に噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）は
必要なクリアランス（δ）を確保出来る様に広がりなが
ら圧力を減衰せしめ、前記内向けノズル（４）から噴射
された高圧流体噴流（Ｊ２）は、ケーシング（１）の中
心軸（ＣＬ）の延長線上を横切って垂直ノズル（２）か
ら噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）と衝突し、前記内向
けノズル（４）から噴射された高圧流体噴流（Ｊ２）と
垂直ノズル（２）から噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）
との衝突位置（Ｓ）は、垂直ノズル（２）から噴射され
た高圧流体噴流（Ｊ１）の圧力が土壌（Ｇ）の一軸圧縮
強度と等しくなった位置（Ｔ）よりも下方であることを
特徴としている（請求項２）。

【００１４】そして、係る立孔掘削工法を実施するた
め、本発明の立孔掘削装置（Ａ）は、端面（１ａ）に垂
直ノズル（２）及び内向けノズル（４）を設けたケーシ
ング（１）を含み、前記垂直ノズル（２）は垂直方向に
高圧流体噴流（Ｊ１）を噴出する様に構成されており、
必要なクリアランス（δ）を確保出来る位置に配置され
ており、前記内向けノズル（４）は、そこから噴射され
た高圧流体噴流（Ｊ２）がケーシング（１）の中心軸
（ＣＬ）の延長線上を横切り、垂直ノズル（２）から噴
射された高圧流体噴流（Ｊ１）の圧力が土壌（Ｇ）の一
軸圧縮強度と等しくなった位置（Ｔ）よりも下方で衝突
する様に配置されていることを特徴としている（請求項
５）。

【００１５】係る構成を具備するように構成すれば、垂
直ノズル（２）から噴射される高圧流体噴流（Ｊ１）
と、内向きノズル（４）から噴射される高圧流体噴流
（Ｊ２）は、所謂「交差噴流（クロスジェット）」を構
成する。そのため、高圧流体噴流（Ｊ１、Ｊ２）の衝突
地点よりも垂直方向下方及び半径方向外方に掘削される
ことは無い。

【００１６】ここで、「垂直ノズル（２）から噴射され
た高圧流体噴流（Ｊ１）の圧力が土壌（Ｇ）の一軸圧縮
強度と等しくなった位置（Ｔ）」は、垂直ノズル（２）
から噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）の断面積が最大と
なる位置に他ならない。それよりも垂直方向下方の領域
では、当該高圧噴流（Ｊ１）の断面積は減少している。
従って、「垂直ノズル（２）から噴射された高圧流体噴
流（Ｊ１）の圧力が土壌（Ｇ）の一軸圧縮強度と等しく
なった位置（Ｔ）よりも下方で衝突する」様に構成され
た本発明によれば、垂直ノズル（２）から噴射された高
圧流体噴流（Ｊ１）の最大断面積よりも半径方向外方の
土壌（Ｇ）は掘削されない。

【００１７】さらに、上述した構成によれば、内向きノ
ズル（４）から噴射される高圧流体噴流（Ｊ２）によ
り、ケーシング（１）の投影面積に対応する領域が全て
掘削されるので、ケーシング（１）挿入に際して、垂直
ノズル（２）及び内向きノズル（４）が土壌（Ｇ）と接
触して破損してしまう不都合が防止される。

【００１８】これに加えて本発明の立孔掘削工法は、ケ
ーシング端面（１ｂ）に設けた垂直ノズル（２−Ａ、２
−Ｂ）及び内向けノズル（４−Ａ、４−Ｂ）から噴射さ
れる高圧噴流（Ｊ１−Ａ、Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ａ、Ｊ２−
Ｂ）により立孔（３）を掘削する立孔掘削工法におい
て、前記垂直ノズル（２−Ａ、２−Ｂ）は垂直方向に高
圧流体噴流（Ｊ１−Ａ、Ｊ１−Ｂ）を噴出し、前記内向
けノズル（４−Ａ、４−Ｂ）から噴射された高圧流体噴
流（Ｊ２−Ａ、Ｊ２−Ｂ）は、ケーシング（１ｂ）の中
心軸の延長線上を横切って垂直ノズル（２−Ａ、２−
Ｂ）から噴射された高圧流体噴流（Ｊ１−Ａ、Ｊ１−
Ｂ）と衝突し、衝突後、高圧流体噴流（Ｊ２−Ａ、Ｊ２
−Ｂ：但し、衝突角度が比較的小さい場合は噴流Ｊ１−
Ａ、Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ａ、Ｊ２−Ｂの合成噴流）に残存
しているエネルギにより必要なクリアランス（δ）を確
保している（請求項３）。

【００１９】そして本発明の立孔掘削装置は、ケーシン
グ端面（１ｂ）に高圧噴流を噴射する垂直ノズル（２−
Ａ、２−Ｂ）及び内向けノズル（４−Ａ、４−Ｂ）を設
け、前記垂直ノズル（２−Ａ、２−Ｂ）は垂直方向に高
圧流体噴流（Ｊ１−Ａ、Ｊ１−Ｂ）を噴出し、前記内向
けノズル（４−Ａ、４−Ｂ）は、そこ（内向けノズル４
−Ａ、４−Ｂ）から噴射された高圧流体噴流（Ｊ２−
Ａ、Ｊ２−Ｂ）が、ケーシング（１ｂ）の中心軸の延長
線上を横切って垂直ノズル（２−Ａ、２−Ｂ）から噴射
された高圧流体噴流（Ｊ１−Ａ、Ｊ１−Ｂ）と衝突し、
衝突後、高圧流体噴流（Ｊ２：但し、衝突角度が比較的
小さい場合は噴流Ｊ１−Ａ、Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ａ、Ｊ２
−Ｂの合成噴流）に残存しているエネルギにより必要な
クリアランス（δ）を掘削する様に構成されている（請
求項６）。

【００２０】係る構成を具備する本発明によれば、必要
なクリアランス（δ）を掘削する作用を奏する（内向け
ノズル４から噴射された）高圧流体噴流（Ｊ２）は、ケ
ーシング（１ｂ）の投影領域の概略全域を掘削し且つ垂
直ノズル（２）から噴射された高圧流体噴流（Ｊ１）と
衝突しているので、衝突後に残存しているエネルギは極
めて小さくなる。従って、当該残存するエネルギにより
掘削されるクリアランス（δ）が大きくなり過ぎて、掘
削ケーシングの直進性を妨げる恐れが無い。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して、本
発明の実施形態について説明する。図１及び図４におい
て、全体を符号Ａで示す掘削機、例えばジェットボーリ
ングのケーシング１には、ケーシング端面１ａに垂直下
向きに、垂直ノズル２が取り付けられている。そして、
垂直ノズル２は、土壌Ｇを掘削するための高圧流体噴流
Ｊ１を噴射する。

【００２２】該垂直ノズル２の詳細な取り付け位置の詳
細例としては、例えば直径１３９．８ｍｍ（５．５ｉ
ｎ）のケーシング１の端面（下面）１ａの外周から、所
定量Ｂだけ中心寄りの位置に、高圧流体噴流Ｊ１の中心
が来るように（垂直ノズル２は）取り付けられている。
なお、所定量Ｂの値は、後述する様にクリアランスδ
と、ノズル２の噴射角度θによって決定される。

【００２３】前記高圧流体噴流Ｊ１のノズル２は、例え
ば直径３．５ｍｍの噴孔径を有しており、噴孔位置にお
ける噴射圧力Ｐ０は、例えば１００ｋｇ／ｃｍ^２であ
り、噴射広がり角θは垂直線に対して６．５度である。
厳密には噴射広がり角θは、土壌Ｇを切削可能な土壌Ｇ
の一軸圧縮強度σ＝１ｋｇ／ｃｍ^２と等しい圧力の円錐
面を成す角度であり、図４においてｂ線で示す。

【００２４】ここで、前記高圧流体噴流Ｊ１は、噴射距
離（実施例では垂直下向きの距離）に対して、図２に示
すような圧力減衰特性を有している。図２は横軸に噴射
距離を、縦軸に圧力を対数目盛で示しており、例えば、
噴孔での噴射圧力Ｐ０が２５１ｋｇ／ｃｍ^２の場合に
は、掘削限界圧力（即ち一軸圧縮強度である）σ＝１ｋ
ｇ／ｃｍ２までに減衰する距離は３２．７ｃｍ（３２７
ｍｍ）であることを示している。同様に、噴孔での噴射
圧力Ｐ０が本実施形態と同じ１００ｋｇ／ｃｍ^２の場合
には一軸圧縮強度のσ＝１ｋｇ／ｃｍ^２までに減衰する
距離は２６．３ｃｍ（２ ６３ｍｍ）である。

【００２５】尚、図２は八尋暉夫氏の「高速機水による
地盤切削とその応用に関する研究」より、水中における
水噴流の中心軸上の圧力（Ｐｍ）とノズル出口からの距
離（Ｘ）の関係を示すグラフである。八尋氏の実験では
Ｐ０＝２５１ｋｇ／ｃｍ^２として設定しており、当該圧
力Ｐ０＝２５１ｋｇ／ｃｍ^２における噴射軸上の圧力減
衰の特性を表している。本実施形態の設定であるＰ０＝
１００ｋｇ／ｃｍ ^２ については、同グラフ上に示すＰ
０＝２５１ｋｇ／ｃｍ^２の場合における特性曲 線から
類推して求めている。

【００２６】前記高圧流体噴流Ｊ１における各水平断面
の、噴射中心からの離隔距離の増加と圧力減衰との関係
が、図３の圧力分布図に示されている。図３で明確に示
されているように、高圧流体噴流Ｊ１の噴射中心からの
離隔距離に対して、噴流Ｊ１の圧力は正規分布的に減衰
している。尚、図３では横軸は中央に指数０で示す噴射
中心位置に対する左右の離隔距離を示しており、縦軸は
噴射中心の圧力Ｐｍに対する当該距離での圧力Ｐの比Ｐ
／Ｐｍを無次元量として表している。

【００２７】図３の正規分布グラフ及び図示しない換算
表に従って、本実施形態での各ポイントでの圧力ＰがＰ
＝１ｋｇ／ｃｍ^２となる噴射軸からの距離を求めると、
使用するノズルの噴射広がり角θが６．５度の本実施形
態では、土壌の最大掘削幅は１４．７５ｍｍとなる。従
って、設定のクリアランス「δ」１０ｍｍを保ちながら
掘削するために必要な垂直ノズル２の取付位置は、ノズ
ル中心が、ケーシング外周から４．７５（＝１４．７５
−１０）ｍｍの位置となるのが良いことが理解される。

【００２８】噴射圧力が１００ｋｇ／ｃｍ^２の本実施形
態の場合には、切削される土壌は、横線を施した概略三
角形を垂直ノズル２からの高圧流体噴流の中心線ＶＬ
（図５参照）を回転軸として回転させて生じる回転体の
部分である。

【００２９】即ち、垂直ノズル２から噴射される高圧流
体噴流Ｊ１は、ノズル２から離隔してもノズル内径と同
一外径で同一断面積のまま噴出するのではなく、ノズル
２から離隔するに伴い断面積が若干ずつ増加する（噴射
広がり角を有している）。一方、噴流Ｊ１の圧力は離隔
すると共に急激に減衰し、噴流の圧力が掘削される土壌
の一軸圧縮強度以下になれば、当該土壌を掘削すること
が出来なくなる。

【００３０】ここで、噴流の圧力は噴射中心線ＬＶ上が
最も高く、半径方向外方ほど低くなる。その結果、ノズ
ル２から噴射される高圧流体噴流Ｊ１は、ノズル２から
離隔するほど断面積が増加するが、ノズル２から一定の
距離以上に到達すると、離隔するほど断面積が減少する
こととなる。換言すれば、ノズル２から噴射された高圧
流体噴流Ｊ１の断面積は、当該一定距離の地点が最大と
なる。

【００３１】そのため、本実施形態によれば、上述の
「一定の距離」における噴流断面積、すなわち、高圧流
体噴流Ｊ１の最大断面積を、前述の様に予め解析するこ
とにより、最大断面積時における高圧流体噴流Ｊ１の外
周部が、ケーシング１から必要なクリアランスδだけ外
方に飛び出た位置に到達するように、ノズル２の配置及
び高圧流体噴流Ｊ１を調節することが出来る。これによ
り、必要なクリアランスδを確保しつつ、立孔３を掘削
することが可能となる。

【００３２】図５は、本発明の第２実施形態を示してい
る。上述の垂直ノズル２のみで立孔を掘削しようとした
場合には、ケーシング下端１ａの中心部の下方が掘削出
来ない、所謂堀残し部が生じてしまう。そこで図５の第
２実施形態では、図１及び図４で示した垂直ノズル２に
加えて、ケーシング下端１ａに内向きノズル４を設け、
内向きノズル４から噴射される高圧流体噴流Ｊ２によっ
て、垂直ノズル２での掘り残し部を掘削する様に構成し
ている。

【００３３】即ち、前記内向けノズル４から噴射された
高圧流体噴流Ｊ２は、ケーシング１の中心軸ＣＬの延長
線上を横切って垂直ノズル２から噴射された高圧流体噴
流Ｊ１と衝突し、内向けノズル４から噴射された高圧流
体噴流Ｊ２と垂直ノズル２から噴射された高圧流体噴流
Ｊ１との衝突位置Ｓは、垂直ノズル２から噴射された高
圧流体噴流Ｊ１の圧力が土壌Ｇの一軸圧縮強度と等しく
なった位置Ｔよりも下方である。

【００３４】このように構成された第２実施形態に係る
立孔掘削工法及び装置によれば、垂直ノズル２から噴射
される高圧流体噴流Ｊ１と、内向きノズル４から噴射さ
れる高圧流体噴流Ｊ２は、所謂「交差噴流（クロスジェ
ット）」を構成する。そのため、高圧流体噴流Ｊ１、Ｊ
２の衝突地点Ｓよりも垂直方向下方及び半径方向外方に
掘削されることは無い。

【００３５】ここで、垂直ノズル２から噴射された高圧
流体噴流Ｊ１の圧力が土壌Ｇの一軸圧縮強度と等しくな
った位置Ｔは、垂直ノズル２から噴射された高圧流体噴
流Ｊ１の断面積が最大となる位置に他ならない。それよ
りも垂直方向下方の領域では、当該高圧噴流Ｊ１の断面
積は減少している。従って、垂直ノズル２から噴射され
た高圧流体噴流Ｊ１の圧力が土壌Ｇの一軸圧縮強度と等
しくなった位置Ｔよりも下方で衝突する様に構成された
本実施形態によれば、垂直ノズル２から噴射された高圧
流体噴流Ｊ１の最大断面積よりも半径方向外方の土壌
（Ｇ）は掘削されない。

【００３６】さらに、上述した構成によれば、内向きノ
ズル４から噴射される高圧流体噴流Ｊ２により、ケーシ
ング１の投影面積に対応する領域が全て掘削されるの
で、ケーシング１の挿入に際して、垂直ノズル２及び内
向きノズル４が土壌Ｇと接触して破損してしまう不都合
が防止される。

【００３７】図６、図７は、本発明の第３実施形態を示
している。図６において、ケーシング１の端面１ｂに
は、２対のノズル２−Ａ、４−Ａ、２−Ｂ、４−Ｂが設
けられている。各対のノズルのうち、ノズル２−Ａ、２
−Ｂは垂直方向に噴射するノズルであり、ノズル４−
Ａ、４−Ｂは半径方向内側へ噴射するノズルである。

【００３８】ノズル２−Ａからは高圧流体噴流Ｊ１−Ａ
が噴射し、ノズル４−Ａからは高圧流体噴流Ｊ２−Ａが
噴射しており、噴流Ｊ１−Ａ、Ｊ２−Ａは衝突地点ＳＡ
で衝突（或いは交差）する交差噴流を構成している。同
様に、ノズル２−Ｂからは高圧流体噴流Ｊ１−Ｂが噴射
し、ノズル４−Ｂからは高圧流体噴流Ｊ２−Ｂが噴射し
ており、噴流Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ｂは衝突地点ＳＢで衝突
する交差噴流を構成している。

【００３９】ノズル２Ａ、４Ａ、２Ｂ、４Ｂの配置、噴
流Ｊ１−Ａ、Ｊ２−Ａ、Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ｂの位置につ
いては、図７で示されている。なお、噴流Ｊ１−Ａ、Ｊ
１−Ｂは、（ノズル２Ａ、２Ｂから）図７の紙面と垂直
な方向に噴射されているため、図７では明示されていな
い。

【００４０】図６において、簡略化のため、噴流Ｊ１−
Ａ、Ｊ２−Ａから成る交差噴流に関して説明する。噴流
Ｊ１−Ａ、Ｊ２−Ａは、衝突点ＳＡで衝突（交差）した
際に、その大部分の運動エネルギを喪失する。衝突後に
存在する噴流が符号Ｊｅ−Ａで示されているが、係る噴
流Ｊｅ−Ａが保有するエネルギは、比較的小さい。

【００４１】噴流Ｊｅ−Ａにより、掘削するべき地盤は
衝突点ＳＡよりも水平方向について距離ＪＨだけ余計に
掘削される。上述した通り、噴流Ｊｅ−Ａが保有するエ
ネルギは比較的小さいので、衝突後の水平方向掘削距離
ＪＨは大きな数値とはならない。但し、必要なクリアラ
ンスδよりは大きい。すなわち、図６、図７の第３実施
形態では、交差噴流の衝突後に残存しているエネルギに
より、必要なクリアランスδが掘削されるのである。

【００４２】ノズル２−Ｂ、４−Ｂからの噴流Ｊ１−
Ｂ、Ｊ２−Ｂについても、上述したのと同様である。但
し、噴流Ｊ１−Ｂ、Ｊ２−Ｂの衝突後の噴流は、符号Ｊ
ｅ−Ｂで示されている。

【００４３】ここで、ノズル２−Ａ、４−Ａ、２−Ｂ、
４−Ｂは、２対の交差噴流同士が干渉しない様に、図７
で示す様に配置されている。図７から明らかなように、
ノズル２−Ａ、４−Ａ、２−Ｂ、４−Ｂは、半径方向内
方に向かう噴流Ｊ２−Ａ、Ｊ２−Ｂが、掘削領域の中心
部分で干渉してしまうことが無いように配置されている
のである。しかし、半径方向内方に向かう噴流Ｊ２−
Ａ、Ｊ２−Ｂが干渉しない様に配置した、中央部分に噴
流Ｊ２−Ａ、Ｊ２−Ｂで掘削されない領域ＲＡが存在し
てしまう。ノズル数及び交差本流の対数を増加しても同
様である。しかし、係る領域ＲＡは、噴流で掘削されな
くても崩壊してしまうため、掘削作業には悪影響を与え
ることはない。

【００４４】図６において、交差噴流Ｊ１−Ａ、Ｊ２−
Ａの交差角度θが小さい場合には、交差噴流Ｊ１−Ａ、
Ｊ２−Ａが保有するエネルギは衝突点ＳＡでは消滅せ
ず、噴流Ｊ１−Ａ、Ｊ２−Ａとの合成噴流が発生する。
ここで、噴流Ｊ２−Ａが地盤を掘削する長さは噴流Ｊ１
−Ａに比較して長いため、衝突点ＳＡに到達する以前の
エネルギ減衰が大きい。従って、合成噴流Ｊｅ−Ａの半
径方向外側に向かう成分は小さく、交差角度θが小さい
場合においても、クリアランスδを必要以上に大きくし
てしまうことは無い。

【００４５】クリアランスδが適切な数値とならない場
合には、ノズル４−Ａ、４−Ｂを調節して、半径方向内
方に向かう噴流Ｊ２−Ａの噴射角を制御すればよい。

【００４６】図示の第３実施形態では、噴流Ｊ１、Ｊ２
は２対（Ｊ１−ＡとＪ２−Ａ、Ｊ２−ＡとＪ２−Ｂ）が
交差しているが、１対の噴流Ｊ１、Ｊ２が交差していて
も良い。そして、３対以上の噴流が交差していても良
い。但し、掘削装置に作用する水平方向の力が平衡する
様に、交差噴流は２対以上が交差しており、各交差噴流
（対となった噴流）は円周方向について等間隔に配置さ
れているのが好ましい。

【００４７】図示の実施形態及びそれに関して説明され
た寸法等諸数値は、あくまでも例示であり、本発明の技
術的範囲を何ら限定する趣旨の記述ではない旨を付記す
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 （１） 一定の距離における噴流断面積を予め解析する
ことにより、最大断面積時における高圧流体噴流の外周
部が、ケーシングから必要なクリアランスだけ外方に飛
び出た位置に到達するように、ノズルの配置及び高圧流
体噴流を調節することが出来、これにより必要なクリア
ランスを確保しつつ、立孔を掘削することが可能とな
る。 （２） 垂直ノズルから噴射される高圧流体噴流と、内
向きノズルから噴射される高圧流体噴流は、所謂「交差
噴流（クロスジェット）」を構成し、そのため、高圧流
体噴流の衝突地点よりも垂直方向下方及び半径方向外方
に掘削されることは無い。 （３） 内向きノズルから噴射される高圧流体噴流によ
り、ケーシングの投影面積に対応する領域が全て掘削さ
れるので、ケーシング挿入に際して、垂直ノズル及び内
向きノズルが土壌と接触して破損してしまう不都合が防
止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における垂直ノズルの噴
射状態を示す縦孔掘削断面図。

【図２】噴射軸上の圧力の減衰を表すグラフ。

【図３】各断面での圧力の分布を示す正規分布図。

【図４】垂直ノズルによる掘削可能領域を組合せて示し
た図。

【図５】本発明の第２実施形態を示す断面図。

【図６】本発明の第３実施形態を示す縦断面図。

【図７】図６のＡ７−Ａ７矢視断面図。

【符号の説明】

１・・・ケーシング ２・・・垂直ノズル ３・・・立孔 ４・・・内向きノズル Ａ・・・掘削機 Ｂ・・・所定量 Ｇ・・・土壌 Ｊ１、Ｊ２・・・高圧流体噴流 δ・・・クリアランス（地山とのクリアランス）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング端面に設けた垂直ノズルから
   噴射される高圧噴流により立孔を掘削する立孔掘削工法
   において、前記垂直ノズルは垂直方向に高圧流体噴流を
   噴出し、垂直方向に噴射された高圧噴流は必要なクリア
   ランスを確保出来る様に広がりながら土壌を掘削するこ
   とを特徴とする立孔掘削工法。
2. 【請求項２】 ケーシング端面に設けた垂直ノズル及び
   内向けノズルから噴射される高圧噴流により立孔を掘削
   する立孔掘削工法において、前記垂直ノズルは垂直方向
   に高圧流体噴流を噴出し、垂直方向に噴射された高圧噴
   流は必要なクリアランスを確保出来る様に広がりながら
   圧力を減衰せしめ、前記内向けノズルから噴射された高
   圧流体噴流は、ケーシングの中心軸の延長線上を横切っ
   て垂直ノズルから噴射された高圧流体噴流と衝突し、前
   記内向けノズルから噴射された高圧流体噴流と垂直ノズ
   ルから噴射された高圧流体噴流との衝突位置は、垂直ノ
   ズルから噴射された高圧流体噴流の圧力が土壌の一軸圧
   縮強度と等しくなった位置よりも下方であることを特徴
   とする立孔掘削工法。
3. 【請求項３】 ケーシング端面に設けた垂直ノズル及び
   内向けノズルから噴射される高圧噴流により立孔を掘削
   する立孔掘削工法において、前記垂直ノズルは垂直方向
   に高圧流体噴流を噴出し、前記内向けノズルから噴射さ
   れた高圧流体噴流は、ケーシングの中心軸の延長線上を
   横切って垂直ノズルから噴射された高圧流体噴流と衝突
   し、衝突後、高圧流体噴流に残存しているエネルギによ
   り必要なクリアランスを確保していることを特徴とする
   立孔掘削工法。
4. 【請求項４】 端面に垂直ノズルを設けたケーシングを
   含み、前記垂直ノズルは垂直方向に高圧流体噴流を噴出
   する様に構成されており、且つ、必要なクリアランスを
   確保出来る位置に配置されていることを特徴とする立孔
   掘削装置。
5. 【請求項５】 端面に垂直ノズル及び内向けノズルを設
   けたケーシングを含み、前記垂直ノズルは垂直方向に高
   圧流体噴流を噴出する様に構成されており、必要なクリ
   アランスを確保出来る位置に配置されており、前記内向
   けノズルは、そこから噴射された高圧流体噴流がケーシ
   ングの中心軸の延長線上を横切り、垂直ノズルから噴射
   された高圧流体噴流の圧力が土壌の一軸圧縮強度と等し
   くなった位置よりも下方で衝突する様に配置されている
   ことを特徴とする立孔掘削装置。
6. 【請求項６】 ケーシング端面に高圧噴流を噴射する垂
   直ノズル及び内向けノズルを設け、前記垂直ノズルは垂
   直方向に高圧流体噴流を噴出し、前記内向けノズルは、
   そこから噴射された高圧流体噴流が、ケーシングの中心
   軸の延長線上を横切って垂直ノズルから噴射された高圧
   流体噴流と衝突し、衝突後、高圧流体噴流に残存してい
   るエネルギにより必要なクリアランスを掘削する様に構
   成されていることを特徴とする立孔掘削装置。