JPH06146253A - 掘削孔の孔壁保護工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地下水以深の掘削において、吸い出し現象が
生じた場合の対応法を確立することにより、地盤の種類
に対応して確実に試料を採取することのできる掘削法を
提供することである。 【構成】 自噴位置を正確に確認後、エアパッカーを挿
入し、適当な圧力（高圧）状態で水中セメント（ｗ／ｃ
＝１／２）等注入剤を掘削孔内に注入し、固化するまで
養生する。固化した後、自噴箇所の閉塞された孔内にサ
ンプラーを再度挿入し、掘削を行う。この時、孔内に充
填された注入剤及びグラウト剤もサンプリング方法と同
様に採取する。注入剤が加圧された状態で注入されるた
め、掘削孔壁表面を固定するだけではなく、地盤を形成
する粒子の間隙から侵出して、掘削孔周囲の地盤も固化
されるため、崩壊することは皆無となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤調査のための掘削
工法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤調査のための掘削作業は、泥
水を用いる送水方式が一般的であった。しかし、この方
法では、泥水と共に地盤のマトリックスを流失してしま
い、調査試料としての品質が低いものであった。

【０００３】これを解決するため、近年、地中に挿入さ
れたサンプラー先端に空気と共に気泡を送り込む空気掘
削方式が提供されている。しかし、上述の空気掘削方式
には、地下水以深の掘削において、次の様な問題があ
る。

【０００４】第１の問題は、地下水の静水圧により孔壁
が崩壊することである。即ち、従来の送水工法では、地
下水の静水圧対し、泥水や清水による静水圧が作用し、
また、泥壁が形成されることにより、孔壁は保護されて
いる。しかし、空気掘削方式では、気泡と共に孔内に発
生する水を孔外に排出してしまうため、孔壁面に対する
静水効果が無くなり、深度の増大に比例して孔壁面の土
圧が増加し、孔壁が迫り出して孔壁面を崩壊させてしま
う。

【０００５】第２の問題は、地下水の静水圧に急激な圧
力変動がある場合には、この圧力変動により気泡膜が破
損されたり、地下水と接触した際に気泡自体が破壊され
て、地下水に溶解されることになる。

【０００６】第３の問題は、比較的緩い砂礫層や極風化
層、風化亀裂層等の地層に対しての掘削では、先端のサ
ンプラーからの気泡噴射により生じるエア・リフター作
用（吸い出し現象）により、地下水が気泡と共に噴出す
ることになる。さらに、この現象により孔内が減圧状態
となり、地下水が吸引されて、噴出が続くことになる。
特に、掘削面付近が地下水の帯水層である場合、または
水脈付近が亀裂性岩盤である場合は、孔壁の崩壊により
地下水付近まで閉塞してしまうことになる。

【０００７】上述したように、従来の空気掘削方式で
は、地下水以深の掘削において掘削作業が極めて困難と
なることがあった。

【０００８】これを解決するために、出願人は、空気掘
削方式の改良したものとして、特願平０３−１０１０５
２号の気泡発生装置およびその方法を提案している。こ
の空気掘削方式（以下ＪＦＢ工法）では、高速で流れる
圧縮空気中に発泡剤を高速噴出させる。これにより活性
ミセル状態の均一で微粒な気泡（第１次発泡）となり、
圧縮空気と共にサンプラー先端まで供給される。ここ
で、サンプラーは外管と内管により構成され、その２種
の管の間をエアロゾルが層流状態で通過している。そし
て活性ミセル状態の発泡剤は、サンプラー先端のビット
口から高速噴射させると、細かい均一な気泡（第２次発
泡）となる。この気泡によって、掘削時に発生する岩粉
が円滑に孔外に搬出される。この時、内管に、掘削され
た地盤が試料として採取される。

【０００９】この様なＪＦＢ工法では、掘削時にサンプ
ラーやこれを保持するロッド等の部材にほとんどブレが
生じないために、孔壁の乱れを最小限に抑えることが可
能となり、乱れの少ない良質の試料を採取することがで
き、地盤状態についての土質等各種試験も、高い精度で
測定することが可能となっている。したがって、孔壁自
体が自立していることから、孔壁の崩壊を抑えることが
できる。

【００１０】また、ＪＦＢ工法では、発泡剤が２段階に
より発泡されるため、急激な圧力変化に対しても気泡膜
が破壊されることがほとんど無い。また、活性ミセル状
態で噴射されて第２次発泡した気泡は、地下水に接触し
ても溶解することが無く、逆に、ある程度の水量であれ
ば地下水が気泡膜に付着されることになる。

【００１１】以上の様に、ＪＦＢ工法により、第１の問
題と第２の問題を解決することが可能となった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第３の問題に
関しては、以下の（１）及び（２）に示す様な解決方法
が一般的であるが、ＪＦＢ工法においては、これらにも
それぞれに問題がある。

【００１３】（１）ケーシングパイプ挿入方法 地下水以深の孔壁保護するための方法として最も一般的
な、ケーシングパイプ２１を挿入させる方法を、図４の
ケーシングパイプ２１挿入に伴うセン断モデルに基づき
説明する。

【００１４】この方法を使用する場合には、まず、孔壁
保護を必要とする地層までケーシングパイプより若干大
きな孔径で拡掘し、ケーシングパイプ２１を挿入する。
ケーシングパイプ２１により孔壁保護された後、その地
層下部についてサンプラー２２により掘削を行う。

【００１５】この様な方法は、孔壁を保護するには、最
も確実な工法である。

【００１６】しかし、ＪＦＢ工法のような気泡ボーリン
グでは、非常に不都合な工法である。すなわち、図４に
示すように、以下の問題が生じる。 地盤とケーシングパイプとの間に隙間を生じる。 ケーシングパイプ先端以深をサンプラーが通過する
際、吸引力と流入力が、セン断力として最大に作用す
る。

【００１７】結果として、ではケーシングパイプ内の
孔口方向に働いている噴出力に伴い、ケーシングパイプ
２１と地盤との隙間より地下水の流入作用を生じ、地盤
を崩壊させる。これは、拡掘時に、孔壁表面を相当乱し
ていることにも起因する。

【００１８】一方、では、地盤のセン断強度が、吸引
力と流入力によって生じるセン断力よりも十分に大きな
ものであれば問題無い。しかし、ケーシングパイプ２１
による孔壁保護を必要とする地盤性状であるため、同等
或いは若干大きい位となることが考えられ、この場合に
は地盤崩壊が生じる。また、不安定な地盤（砂礫、破砕
帯、極風化等）であれば、一見十分なセン断力を有する
地盤のようでも、微細な部分より少しずつ崩壊が進行し
て、一気に孔壁全体が崩壊することになる。

【００１９】以上の様に、ケーシングパイプによる方法
はＪＦＢ工法には不都合なものである。

【００２０】（２）セメンテーションによる方法 次に亀裂性岩盤の掘削作業において知られている、セメ
ンテーションにより孔壁を保護する方法に付いて説明す
る。

【００２１】この施工方法は、セメントミルクを送水ポ
ンプで送流可能なコンステンシーにして、ロッドを介し
孔内に注入させる。セメントが固結した後、再度掘削を
行う。

【００２２】この様な施工方法では、セメントミルク
は、送水ポンプの圧力とセメントミルクの自重により、
孔壁を圧している。この圧力では、裂け目の大きい亀裂
や孔壁が崩れて凹凸となっている箇所には、セメントは
注入される。しかし、微細な亀裂や崩壊が何等かの作用
でかろうじて免れている抗壁部分に、セメントを圧入す
ることは難しく、施工方法としてかなり困難な問題であ
る。

【００２３】また、セメントの特性として、化学反応が
活発な状態であるセメントの固結時に、セメントミルク
に地下水の昇降運動や流動運動等の外力が加わると、セ
メント自体に無数の亀裂が形成されることになる。

【００２４】さらに、セメントミルク注入の際、通常拡
掘は行わず、そのままの径で施工される。セメントが固
結した後、掘削径と同径で再度掘削する。したがって、
孔壁を確実に保護することが困難となる。

【００２５】なお、セメントミルクの固結時間の短縮の
ため、現在は塩化カリウム等を添加しているが、このこ
とは、環境に与える影響が大きいため、環境保護の面に
おいて問題となっている。

【００２６】以上の様に、現在一般的である孔壁保護の
ための方法では、ＪＦＢ工法において第３の問題を解決
することはできなかった。これは、ＪＦＢ工法により起
因する吸い出し現象によるものと考えられる。

【００２７】この吸い出し現象について考えられるメカ
ニズムを、以下に示す。すなわち、図５の状態の地盤に
おいて、ＪＦＢ工法により起因する吸い出し現象のメカ
ニズム解明のため、吸い出しエネルギーと吸引力を圧力
に換算して算出してみる。

【００２８】ＪＦＢ工法による気泡の高速気流の流速
は、約２００ｋｍ／ｈであり、サンプラー先端に開口す
るビット２３口より噴出され、孔壁とサンプラー外管２
２ａ外面とのクリアランスを通り、孔口へ噴出気泡２６
として噴出されている。この時、サンプラー外管２２ａ
と内管２２ｂとの間を通過している高速気流（第１次気
泡）２４と、ビット２３口より噴出される高速気流（第
２次気泡）２５は、共に層流状態となっているので、こ
の高速気流も約２００ｋｍ／ｈと想定される。なお、孔
壁とサンプラー外管２２ａ外面とのクリアランスは、サ
ンプラー外管よりも外径の大きいオーバーサイズビット
を使用することにより形成される。

【００２９】この様な設定条件下で、ギブソンの実験式
を用いてバキュームエネルギー（水頭損出）を算出して
みる。

【００３０】ギブソンの式より水頭損出を求めると、 ｈｓｅ ＝ ｆｅｓ・（υ₁ ² ／２ｇ） ｆｅｓはＤ₁ ／Ｄ₂ より求まる損失係数であり、Ｄ₁ ／
Ｄ₂ ＝０．１の時は、ｆｅｓ＝０．９８である。また、
υ＝２００ｋｍ／ｈ＝５．５６×１０³ （ｃｍ／ｓｅ
ｃ）である。

【００３１】したがって、 ｈｓｅ＝０．９８×［（５．５６×１０³ ）² ］／（２×９８０） ＝（３０．９×１０³ ）／２ ＝１５．５×１０³ （ｃｍ） しかし、この数値は、完全流体で孔壁面の粗度係数が全
く無い場合に相当するものであり、なるべく実際に近い
数値に修正する必要がある。この事を考慮して、一般的
なマンニングの公式を使用して修正してみる。

【００３２】 υ＝（１／η）・Ｒｅ^2/3 ・Ｉ^1/2 （ｍ／ｓｅｃ） ここで、 Ｒｅ：レイノルズ数、Ｒｅ＝（ν・Ｄ）／νより求めら
れる ν：動粘性係数 ここではＪＦＢ工法におれる気泡性状を考慮すると、ν
が極めて大きいため、空気のν（動粘性係数）を使用 Ｄ：管径 Ｉ ：動水勾配、Ｉ＝ｈｆ／Ｌで示すＬはコアチューブ
長でＪＦＢ工法で使用しているものは、セジメントチュ
ーブを加えたものである。よって、Ｌ＝２．３ｍ ｈｆ：流体の摩擦損失係数である。

【００３３】ｈｆを求めると、ｈｆ＝０．１６となるの
で、 Ｉ＝０．１６／２．３＝０．０７ η ：マンニング粗度係数 以上の数値を代入し解を求めると、 υ＝１９２．６ となり、約１９３ｋｍ／ｈであることが判る。

【００３４】したがって、サンプラーの長さに生じるｈ
ｆによる速度低下は、 （２００−１９３）ｋｍ／ｈ＝７ｋｍ／ｈ であり、これは、３．５％の低下となっている（この数
値は空気によるもので、ＪＦＢ工法の気泡では、実際は
これ以上と思われる）。

【００３５】これから、修正したｈｓｅ´を求めると、 ｈｓｅ´＝１４．３×１０³ （ｃｍ）＝１４３（ｍ） となる。

【００３６】以上の結果より、吸い出し現象を図６に示
す。この図に示すように、ＪＦＢ工法において、サンプ
ラー２２と孔壁とのクリアランスを高速気流として通過
する気泡流は、（Ａ）点を境界にクリアランスが急激に
拡大されるため、一気に噴出されることになる。したが
って、（Ａ）点通過後は、拡大部に渦流を生じるので、
大きな水頭損失を生じ、高速気流内に存在していた圧力
も大気圧とほぽ同じとなり、解放されてしまう。すなわ
ち、気流の停止部分が存在することになる。また、孔壁
面の粘性・粗度等により、ビット２３口より時速約２０
０ｋｍで噴出された高速気流もサンプラー長の僅かな距
離（２．３０ｍ）を通過するだけで、７ｋｍ／ｈ以上減
少してしまう。（スライムが混入するため気流の質量で
ある密度も増加していることも加味する。）この様なこ
とより、水頭損失は、ビット口より（Ａ）点までと、
（Ａ）点より拡大部の２箇所で生じている。よって、全
水頭損失は、［（ｈｆ）＋（ｈｓｅ）］でるから、 Σｈ＝１４３．１６（ｍ） となる。この全水頭損失が、サンプラー外周面に接する
孔壁周面に吸い出し現象を生じる。

【００３７】すなわち、吸い出しエネルギーは、 Ｅｖ＝Σｈ×ρ×孔壁周面積 ＝ 1/2［（ｈｓｅ・φ・ρ）＋（Σｈ・φ・ρ）］・Ｌ・π ＝ 1/2［（14.3×10³ ・12.2・ 2.0×10^-3） ＋（14.316×10³ ・12.2・ 2.0×10^-3）］×２３０・π ＝１／２（１６０．５９×10³ ）π ＝１／２（５０４．５×10³ ） ＝２５２．３×10³ （ｇ） ＝２５２．３ （ｋｇ） したがって、吸い出しエネルギーは、２５２（ｋｇ）と
なる。

【００３８】以上より、サンプラー外周面の孔壁が安定
した地盤である場合に、吸い出しエネルギーは、（Ａ）
点に全て作用していることを意味する。（Ａ）点付近で
は、ほぼ真空状態となり、１．０ｋｇｆ／ｃｍ² の吸引
力が働いているので、孔壁のセン断力がこれ以下である
場合は、孔壁が崩壊してしまうことになる。なお、孔底
付近では、２８．６×１０^-3（ｋｇｆ／ｃｍ² ）となる
が、実際には、この吸引力によりビット口から２００ｋ
ｍ／ｈの高速気流が圧力１．５（ｋｇｆ／ｃｍ² ）で噴
出され、この圧力の方が遥かに大きいため、ほとんど問
題は無いと考えられる。

【００３９】また、サンプラー２２中央付近に弱層（亀
裂・破砕帯等）が存在し、この部分から地下水が流出し
ている場合には、吸引力で多量の地下水が流入する。こ
のことは、地下水自体が大きな水頭差を持っているとす
れば、１／２［流速（吸引力と水頭差）］² ×［（地下
水の質量）＋（地下水内に含有する物質量）］がセン断
力となってこの部分の孔壁を崩壊させる。ある程度崩壊
が進行して孔を閉塞すると、ビット２３口より高速気流
２５と共に噴出している気泡の圧力が上昇し、一気に
（Ａ）点まで吹き飛ばしてしまう。この現象が繰り返し
生じるので、高速気流２５はもはや層流状態ではなく、
乱流状態となってしまう。この現象は、（Ａ）点よりも
上部のサンプリング深度以浅でも同様に生じてしまうの
で、良質なサンプリングが不可能となるばかりか、ジャ
ーミングを引き起こす結果となってしまう。

【００４０】以上の様に、吸い出し現象がＪＦＢ工法に
より起因されることにより、ケーシングパイプ挿入方法
やセメンテーションによる方法を用いても孔壁崩壊を防
止することが困難であった。

【００４１】なお、掘削深度以浅に地下水（水脈層）が
存在する地層についての地盤パターンを表にして示す。

【００４２】

【表１】 ここで、出願人は、上述した従来技術の欠点を解決する
ために、以下のような基礎実験を行った。

【００４３】この基礎実験は、ＪＦＢ工法におけるサン
プリング孔、保孔及び止水のためのセメンテイション硬
化の確認を行うための実験である。実験モデルは、図７
に示す様に、容器３０に洗い砂３１と水３２を１：４の
割合で加えたものを用意し、これに後述の様に調整した
セメント３３を添加し、その固結状態を観察した。

【００４４】なお、水中セメント混和剤の配合比は、標
準添加量を基に以下の通りとした。 （セメント）：（混和剤・主剤）：（混和剤・助剤）＝
３７６：２：１５ また、ベントナイトは、体積比で７０倍溶液を、実験を
行う約２時間前に予製した。

【００４５】（Ｉ）ベントナイトセメントのみ（混和剤
は使用しない）の実験例

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】 （II）水中セメント混和剤を使用した実験例

【表７】

【表８】

【表９】

【表１０】

【表１１】

【表１２】 (III) 水中セメント混和剤を使用したアルミナ（超速
硬）セメントの実験例

【表１３】 （IV）水中セメント混和剤を使用したセメントと、おが
屑分離の確認

【表１４】 （Ｖ）亀裂性岩盤及び破砕帯岩盤でのセメンテイション
の最適配合例

【表１５】

【表１６】

【表１７】

【表１８】

【表１９】 本発明は、上記の基礎実験を基にして従来技術の欠点を
解決するために提案されたもので、その目的は、地下水
以深の掘削において、吸い出し現象が生じた場合の対応
法を確立することにより、孔壁を安定化させて地盤の種
類に対応して確実に試料を採取することのできる掘削法
を提供することである。

【００４６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
掘削予定の深度以浅に水脈層を有して、自噴している地
盤に形成された掘削孔の孔壁保護工法において、水中拡
散度の低い注入剤を掘削孔に高圧圧入し、注入剤固化後
掘削を行うことにより孔壁を形成することを特徴とす
る。

【００４７】請求項２記載の発明は、掘削予定の深度以
浅に亀裂性岩盤または破砕帯を有する地盤に形成された
掘削孔の孔壁保護工法において、拡掘した後、水中拡散
度の低い注入剤を掘削孔に低圧圧入し、注入剤固化後掘
削を行うことにより孔壁を形成することを特徴とする請
求項３記載の発明は、掘削予定の深度以浅に砂礫層を有
する地盤に形成された掘削孔の孔壁保護工法において、
拡掘した後、水中拡散度の低い注入剤を掘削孔に注入
し、掘削孔より小径の部材を挿入して回転させ、注入剤
固化後掘削を行うことにより孔壁を形成することを特徴
とする。

【００４８】

【作用】上記のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。

【００４９】即ち、請求項１記載の発明は、掘削予定の
深度以浅に水脈層を有して、自噴している地盤に形成さ
れた掘削孔に、水中拡散度の低い注入剤を掘削孔に高圧
圧入し、注入剤固化後掘削を行うことにより、地盤を安
定化させて孔壁を保護する。これにより、地下水の流入
を防止する。

【００５０】請求項２記載の発明は、掘削予定の深度以
浅に亀裂性岩盤または破砕帯を有する地盤に、拡掘した
後、水中拡散度の低い注入剤を低圧圧入し、注入剤固化
後掘削を行うことにより孔壁が形成されることにより、
孔内に地下水の流入を確実に防止されると共に、掘削孔
に充分な強度が提供される。

【００５１】請求項３記載の発明は、掘削予定の深度以
浅に砂礫層を有する地盤に形成された掘削孔の孔壁保護
工法において、注入剤により孔壁を形成することによ
り、孔壁を崩壊させることなく確実に孔壁が保護され
る。

【００５２】

【実施例】以下、本発明の掘削孔の孔壁保護工法の実施
例を、図面に基づき説明する。なお、基礎実験に基づ
き、表１の地盤パターンに対応した水セメント比（ｗ／
ｃ）、及びその打設方法についての一例を表２０に示
す。

【００５３】

【表２０】 （１）第１実施例［地盤パターンＩ（地下水が自噴状態
の場合）］ … 図１ 表１の地盤パターンＩの場合、掘削予定の深度以浅に水
脈層を有して、掘削により水頭差のバランスを崩して自
噴現象を生じている状態である。特に、砂質層の場合、
サンプリングの実施を試みると、ほとんどのサンプルが
流出してしまう。さらに、圧縮空気を送っているコンプ
レッサの駆動を停止すると、これと同時にボイリング現
象が発生し、孔内を閉塞することになる。

【００５４】この様な地盤の場合は、まず図１の（１−
１）に示す様に、掘削中のサンプラー１位置が、砂質層
等の地下水が自噴するような被圧された地盤２となった
場合、その自噴位置を正確に確認する。

【００５５】次に（１−２）に示す様に、一旦サンプラ
ー１を掘削孔外に出しておく。そして、掘削孔内には、
掘削孔とほぼ同径となるエアパッカー３を挿入する。こ
のエアパッカー３は、被圧された地盤上部の比較的孔壁
状態の安定した地盤４を選び、設置する。このエアパッ
カー３は、コンプレッサ（図示せず）を使用して、適当
な圧力（高圧）状態で薬液を掘削孔内に注入することが
できるように構成されている。

【００５６】この様なエアパッカー３により、まず、グ
ラウト剤を圧入し、加圧状態を維持したまま、数分から
数時間養生し、自噴箇所を仮止めする。次に、表２０に
示す様な地盤パターンＩに対応して調整された水中セメ
ント（ｗ／ｃ＝１／２）等注入剤５を高圧（約１０〜２
０ｋｇｆ／ｃｍ² ）で圧入し、加圧状態を維持したま
ま、固化するまで数時間養生する。この時間は、基礎実
験より、約１０時間程度である。

【００５７】約１０時間経過後、自噴箇所の閉塞された
孔内にサンプラー１を再度挿入し、掘削を行う。この
時、孔内に充填された注入剤５及びグラウト剤もサンプ
リング方法と同様に採取する。

【００５８】ここで、自噴箇所以深のサンプリングが円
滑に行える場合は、その状態で、作業を続行する。しか
し、サンプラー１と前述の方法により自噴箇所に施工し
た改良孔壁とのクリアランスが充分でない場合には、任
意の径で拡掘可能なリーマー６（以下特殊リーマーとす
る）を使用して、サンプラー用オーバーサイズビットよ
り若干大きめ（１〜２ｍｍ）に拡掘を行う。

【００５９】以上の様な施工では、グラウト剤が予め注
入されて仮止めされるため、注入剤が確実に固化するこ
とができる。また、注入剤が圧入され、また、固化する
まで高圧加圧状態が維持されるため、掘削孔壁表面を固
定するだけではなく、地盤を形成する粒子の間隙から侵
出して、掘削孔周囲の地盤も固化され、固定される。こ
れは、注入剤で閉塞された箇所を再度掘削を行っても、
崩壊することは皆無となる。

【００６０】したがって、掘削により水頭差のバランス
を崩して自噴現象を生じてしまい、地盤内に水路を形成
した場合でも、本実施例の様な施工を行うことにより、
この水路を確実に閉塞することができ、孔内に地下水が
流入することを防止できる。これにより、地下水以深の
地盤に関して、精度の高いサンプルを採取することがで
きる。

【００６１】なお、砂質層以外では、グラウト剤単独の
高圧による圧入でも地盤内に形成された水路の閉塞は可
能である。しかし、砂質層の場合には、グラウト剤単独
の高圧圧入では、水路の閉塞が困難であるばかりか、孔
壁自体の自立も難しいので、注入剤によるセメンテイシ
ョンの施工が必要となる。注入剤に水中セメントを使用
した理由は、地下水の流動が激しい地層のため、水中拡
散を防止するためである。

【００６２】（２）第２実施例［地盤パターンII（亀裂
性岩盤及び破砕帯）］ … 図２ 表１の地盤パターンIIの、掘削予定の深度以浅に亀裂性
岩盤または破砕帯を有する地盤では、吸引力と地下水の
流入がセン断力となり、地盤を崩壊させてしまう。この
様な地盤の場合は、まず図２の（２−１）に示す様に、
サンプリング終了後、特殊リーマー６を最大拡掘サイズ
にして、崩壊区間を高濃度の泥水を使用して拡掘を行
う。拡掘完了後、清水により孔内の洗浄を行う。

【００６３】次に、トレミー管７を孔底付近まで降下さ
せ、この管７を介して孔内に、表２０に示す様な地盤パ
ターンIIに対応して調整された水中セメント（ｗ／ｃ＝
１．０／１．５）等注入剤８を注入する。

【００６４】さらに、破砕帯等崩壊区間上部の比較的孔
壁状態の安定した地盤９を選び、エアパッカー３を配設
する。このエアパッカー３により、約５ｋｇｆ／ｃｍ²
程度の低圧状態で再度注入剤８を圧入する。さらに、加
圧状態で固化するまで養生する。この時間は、基礎実験
より約５時間程度である。

【００６５】５時間経過後、閉塞された孔内にサンプラ
ー１を再度挿入し、充填された注入剤８を採取する。

【００６６】以上の様な施工では、注入剤を一旦孔壁に
充分に馴染ませた後、低圧によりじっくり圧入するた
め、孔壁周辺の亀裂部のより深い位置まで侵入すること
ができる。これにより、破砕帯等崩壊区間に孔壁が確実
に形成されるため、地盤に形成された水路を完全に遮断
して、孔壁の崩壊を防止することができる。

【００６７】また、注入剤の注入前に拡掘を行っている
ため、孔内閉塞後に再度掘削を行うことにより、任意の
厚さのコンクリートパイプを施工したと同様の状態とす
ることができる。したがって、孔内に地下水の流入する
ことを防止すると共に、掘削孔に充分な強度を持たせる
ことになる。これにより、セン断力により孔壁崩壊の心
配がなくなる。

【００６８】（３）第３実施例［地盤パターンIII （砂
礫層）］ … 図３ 表１の地盤パターンIII の掘削予定の深度以浅に砂礫層
を有する地盤では、サンプリング中の孔壁の崩壊はほと
んどないが、一度水路が形成されてしまうと、吸引力と
流入がセン断力となり、堰を切った様に地下水が多量に
流入して孔壁を崩壊してしまう。

【００６９】この様な地盤の場合、まず図３の（３−
１）に示す様に、サンプリング終了後に、特殊リーマー
６を適当な拡掘サイズにし、高濃度の泥水を使用して拡
掘を行う。拡掘完了後、清水により孔内の洗浄を行う。
次に、トレミー管７を孔底付近まで降下させ、この管７
を介して孔内に、表２０に示す様な地盤パターンIII に
対応して調整された水中セメント（ｗ／ｃ＝１．０／
１．０）等注入剤１０を注入する。さらに、サンプラー
１の径より約１０〜２０％程度小さい径のコアチューブ
１１等を回転挿入する。注入剤１０が固化したのち、サ
ンプラー１により、孔内に充填された注入剤１０を採取
する。

【００７０】以上の様な施工では、コアチューブ１１等
を回転挿入することにより、注入剤１０を孔壁にすり付
けることにより、砂礫層内部に圧入し、地層内部に注入
剤を侵入することができる。したがって、確実に孔壁を
保護することにより、孔壁の崩壊を未然に防止し、地下
水の流入を遮断することができる。したがって、河川敷
等の砂礫地盤においても、高い精度の試料を容易に採取
することができる。

【００７１】なお、本発明の掘削孔の孔壁保護工法は上
述した実施例に限定されるものではなく、例えば注入剤
の組成比や補助剤等の混合比や掘削のための装置の具体
的な各部材の形状は適宜変更可能である。また、掘削方
法はＪＦＢ工法に限定されず、従来の送水工法や空気掘
削法に使用した場合も、十分な効果が得られる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明で
は、掘削予定の深度以浅に水脈層を有して、掘削により
水頭差のバランスを崩して自噴現象を生じた地盤の場合
でも、確実に孔内に地下水が流入することを防止でき
る。これにより、地下水以深の地盤に関して、精度の高
いサンプルを採取することができる。

【００７３】また、請求項２記載の発明では、掘削予定
の深度以浅に亀裂性岩盤または破砕帯を有する地盤の掘
削において、任意の厚さのコンクリートパイプを施工し
たと同様の状態となるため、孔内に地下水の流入を確実
に防止すると共に、掘削孔に充分な強度を有し、セン断
力により孔壁崩壊の心配がなくなる。

【００７４】請求項３記載の発明では、掘削予定の深度
以浅に砂礫層を有する地盤において、孔壁を崩壊させる
ことなく確実に孔壁を保護することにより、地下水を遮
断することができ、河川敷等の砂礫地盤においても、高
い精度の試料を容易に採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削孔の孔壁保護工法の第１実施例を
示す説明図。

【図２】第２実施例の工法を示す説明図。

【図３】第３実施例の工法を示す説明図。

【図４】ケーシングパイプ挿入に伴うセン断力を示す説
明図。

【図５】極風化亀裂層及び破砕帯を有する地盤の掘削状
態を示す説明図。

【図６】急拡による水頭損失を示す説明図。

【図７】基礎実験に使用した実験モデルの説明図。

【符号の説明】

１ … サンプラー ２ … 被圧された地盤 ３ … エアパッカー ４，９ … 安定した地盤 ５，８，１０ … 注入剤 ６ … 特殊リーマー ７ … トレミー管 １１ … コアチューブ ２１ … ケーシングパイプ ２２ … サンプラー ２３ … ビット ２４ … 高速気流（第１次気泡） ２５ … 高速気流（第２次気泡） ２６ … 噴出気泡 ３０ … 容器 ３１ … 洗い砂 ３２ … 水 ３３ … 調整したセメント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削予定の深度以浅に水脈層を有して、
   自噴している地盤に形成された掘削孔の孔壁保護工法に
   おいて、 水中拡散度の低い注入剤を掘削孔に高圧圧入し、注入剤
   固化後掘削を行うことにより孔壁を形成することを特徴
   とする掘削孔の孔壁保護工法。
2. 【請求項２】 掘削予定の深度以浅に亀裂性岩盤または
   破砕帯を有する地盤に形成された掘削孔の孔壁保護工法
   において、 拡掘した後、水中拡散度の低い注入剤を掘削孔に低圧圧
   入し、注入剤固化後掘削を行うことにより孔壁を形成す
   ることを特徴とする掘削孔の孔壁保護工法。
3. 【請求項３】 掘削予定の深度以浅に砂礫層を有する地
   盤に形成された掘削孔の孔壁保護工法において、 拡掘した後、水中拡散度の低い注入剤を掘削孔に注入
   し、掘削孔より小径の部材を挿入して回転させ、注入剤
   固化後掘削を行うことにより孔壁を形成することを特徴
   とする掘削孔の孔壁保護工法。