JPH0686794B2

JPH0686794B2 - 地中破砕方法

Info

Publication number: JPH0686794B2
Application number: JP3006911A
Authority: JP
Inventors: 太郎池田; 暉夫八尋; 宏吉田; 謙治西; 隆寿磯部; 英信浜野; 羊一久米
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH05321556A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中の一定深さの所の
土砂を破砕する地中破砕方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オイルサンドまた重質油槽から
オイルを汲上げる場合、オイルサンドは層状に地中に形
成されており、そのオイルサンド層が地表に出現してい
る所ではいわゆる手掘りによってオイルサンドを収集
し、そしてオイルを分離することができる。しかしなが
ら地中の比較的に深い所に位置しているオイルサンド層
からオイルを取り出すには、その地中のオイルサンド層
の一定部分を破砕して、その破砕した部分に塩水を入れ
て交流電流を通す電気予熱法や蒸気を圧入する蒸気加熱
法によってサンドとオイルとを分離し、分離したオイル
を汲上げている。したがってオイルの汲上げ作業を効率
化するためにはできる限り、オイルサンド層の部分を大
きく破砕するのが好ましい。特にオイルサンド層は上下
方向に比して横方向（巾方向）に拡がっているので、で
きるだけ横方向に大きく破砕するのが効果的である。

【０００３】他方、地盤を改良したり、地中にコンクリ
―ト杭を構築するために、地中に掘削した孔中にパイプ
を挿入し、そのパイプに設けたモニタの横方向に設けた
ノズルから水を高速噴射し、そのパイプを回転させなが
ら、引上げて、もって地中に円筒状の破砕部分を形成す
る技術は公知であり、例えば特公昭５４−４１００１号
公報、米国特許第４０４７５８号明細書、米国特許第４
０８４６４８号明細書、特公昭５７−３８７２８号公
報、特公昭５７−５５８９４号公報等に多数知られてい
る。しかしながら、かかる技術を例えばオイルサンド層
の破砕に適用しようとしても水噴射の飛走距離に制限が
あり、破砕された円筒部分の半径は大きくても１ｍ程度
である。そのために横方向に広く破砕部分を形成するた
めには、何本もの孔を地表から穿孔しなければならない
が、例えば地下５００ｍの所にオイルサンド層を破砕す
るために、地表から何本もの孔を穿孔することは不経済
である。

【０００４】また特開昭５０−１０７７１４号公報や特
開昭５７−５１３２７号公報には、半径方向に突出する
部材を設け、その部材の先端から高圧水を噴射し、もっ
て破砕領域を拡げる技術が開示されている。しかしなが
ら、前者においてはあらかじめ攪拌羽根を設けておくの
で、破砕しなくてもよい地表付近に不必要な比較的に大
きい孔が開けられてしまい、無駄であり、また攪拌羽根
自体半径方向外方にあまり突出していないので、破砕領
域は制限される。そして後者においては軟弱地盤に対し
て適用されるために、中空攪拌翼を拡げる場合に土砂に
よる影響が少ないが、例えばオイルサンド層のような地
盤では攪拌翼が土砂の影響で拡げる作業が困難であり、
使用に耐えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、オイルサンド層のような地盤でも所定の地下区域
に充分大きな破砕領域を形成でき、しかも地表にはモニ
タを挿入できるに足る大きさの孔を穿孔すればよい地中
破砕方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、地中に
孔を穿孔し、その孔の底部に半径方向外方に突出できる
攪拌ロッドを有する水力モニタをパイプを介して挿入
し、地中の一定深さの所の土砂を破砕する地中破砕方法
において、水力モニタの下端に設けた掘削用ビットおよ
び掘削用の流体噴射ノズルを設けて、水力モニタを回転
すると共に掘削用の流体噴射ノズルから水噴射しして孔
の底部を切削し、オイルサンドの層に達したならば水力
モニタから半径方向外方に空気で囲んだ水噴射を噴射し
ながら水力モニタを回転すると共に上動して円筒状の破
砕領域を形成し、次いで、水力モニタを可動して攪拌ロ
ッドを半径方向外方に突出させ、突出した攪拌ロッドの
先端から半径方向外方に水噴射を噴射させながら水力モ
ニタを回転して上動させ、大きい半径の破砕領域を形成
するようになっている。

【０００７】

【作用効果の説明】したがって、まずアースオーガを用
いるか、又は水力モニタの下端に設けた掘削ビットおよ
び／又は水噴射ノズルにより地中に孔を穿孔し、水中モ
ニタが孔の底部まで挿入されたならば水力モニタから半
径方向外方に水を噴射して地盤を円筒状に破砕するよう
に水力モニタを回転させながら引き上げる。このように
して、まず所定区域内に半径の小さい破砕領域が形成さ
れる。次いで水力モニタを下降させて攪拌ロッドを突出
させるが、その際に攪拌ロッドはすでに破砕された地盤
中で突出するので、その突出作業は容易に行うことがで
きる。次いで攪拌ロッドの先端から水を噴射させなが
ら、水中モニタを回転させ引き上げて、半径の大きい破
砕領域を形成する。このように地盤破砕時には常に水力
モニタが上動しているので、破砕時にスラリーが下部に
溜ることなく、地表に上昇して排除できる。また破砕作
業時に破砕された土砂が水の噴射エネルギを減少させる
ことがない。

【０００８】特にオイルサンドからオイルを分離する場
合、２回目の水力モニタの上動に際して１回目の破砕領
域を充分に撹拌するので、オイルサンドからオイルの分
離が好適に行われる。

【０００９】このように本発明によれば、地表には水力
モニタの挿入できる孔を穿孔すればよく、地盤中に充分
に広い範囲に渡って破砕領域を作ることができる。また
破砕時に水力モニタは常に上動させるので、スライムの
排出が容易にでき破砕効率も向上できる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】第１図は本発明を実施した装置が地表Ｅか
ら孔Ｈを穿孔している所を示している。全体を符号１で
示す作業機は俯仰自在のポスト２を備え、そのポスト２
は図示の如く立設されている。そしてポスト２に沿って
ワイヤ３から吊下げられ、そのワイヤ３は吊り具４をポ
スト２に沿って上下動できるように構成されている。こ
の吊り具４の下部にはスイベルジョイント５はポスト２
に設けたガイド６と係合し、ポスト２に沿って上下動可
能に設けられている。このスイベルジョイント５には中
空ロッドすなわちパイプＰが取付けられ、そしてそのパ
イプＰの上端はポスト２の下端付近に設けた回転装置６
で回転自在に把持されている。パイプＰの下端には後述
する水力モニタＭが取付けられている。

【００１２】他方、地表には、後述する水力モニタＭの
撹拌ロッド１０を作動するためのシリンダユニットに圧
油を供給するための油圧ポンプ装置１１と、前記公知技
術に示されているように破砕用の水噴射の周囲をつつむ
空気ジェット用のコンプレッサ装置１２と、水噴射用の
高圧ポンプ装置１３とが設けられており、これらの各装
置１１、１２、１３からの油圧ラインＬ１、空気ライン
Ｌ２および高圧水ラインＬ３はそれぞれスイベルジョイ
ント５を介してパイプＰ内に設けた図示しないラインに
接続され、そして水力モニタＭに接続されている。

【００１３】作動に際し、後述する水力モニタ１０の下
端には掘削用のビットおよび掘削用の流体噴射ノズルが
設けられており、回転装置６でパイプＰを回転させるこ
とによって水力モニタＭの下方が掘削され、パイプＰは
ワイヤ３を下動することによって孔Ｈを穿孔しながら下
方に移動する。パイプＰの上端が図示の如く、回転装置
６の付近に達したならば、スイベルジョイント５とパイ
プＰとの連結をはずし、ワイヤ３を巻上げてパイプＰの
上端に他のパイプの下端を連結し、そしてその他のパイ
プの上端をスイベルジョイント５に連結し、前記と同じ
作業により順次深い孔Ｈを穿孔する。このようにして所
定区域例えばオイルサンドの層Ｓ（第２図）まで穿孔す
る。

【００１４】第２図に示すように所定位置まで孔Ｈを穿
孔したならば、高圧水ポンプ装置１３およびコンプレッ
サ装置１２を作動して水力モニタＭから半径方向外方に
空気で囲んだ水噴射Ｊ１を噴射しながら回転装置６を作
動して水力モニタＭを回転すると共に、ワイヤ３で水力
モニタＭを上動させる。その結果水噴射Ｊ１によってそ
の飛走距離に対応する半径Ｒ１を有する円筒状の破砕領
域Ｅ１が形成される。水力モニタＭを所定の施工距離Ｄ
（オイルサンド層Ｓの厚みにほぼ対応する距離が好まし
い）だけ上動させる。

【００１５】このようにして高さＤ、半径Ｒ１の円筒状
の破砕領域Ｅ１が形成されたならば、第３図に示す如
く、水力モニタＭを下動して孔Ｈの下端まで動かし、次
いで油圧ポンプ装置１１を作動して撹拌ロッド１０を図
示の如く半径方向外方に突出させる。この撹拌ロッド１
０の突出長さは水噴射Ｊ１の飛走距離すなわち半径Ｒ１
とほぼ同じか又は若干短い長さになっている。この撹拌
ロッド１０の突出した端部にはノズルが設けられてい
る。

【００１６】そして第２図に関して説明したように水力
モニタＭを回転させながら上動させるが、今度は第４図
に示すように撹拌ロッド１０の先端から水噴射Ｊ２を噴
射させる。その結果、大きい半径Ｒ２の円筒状の破砕領
域Ｅ２が形成されると共に、撹拌ロッド１０により破砕
した部分例えばオイルサンドが撹拌される。

【００１７】このようにして第５図に示すように半径の
大きい円筒状の破砕領域Ｅ２が形成されたならば、撹拌
ロッド１０を第１図に示す位置に収納して水力モニタＭ
を引き上げて作業が完了する。

【００１８】第６図および第７図は第１図に示した水力
モニタＭの拡大側面図である。水力モニタＭの下端には
掘削用のビット１６を有し、このビット１６には水噴射
用のノズルが設けられ、もって孔Ｈの掘削作業に資する
ようになっている。したがって水力モニタＭの回転によ
りビット１６が孔Ｈの底を切削すると共に、水噴射Ｊ３
が、その切削作業を助けるようになっている。水力モニ
タＭの中間部分の直径方向に相い対する位置に第１のノ
ズルＮ１が設けられ、また回転駆動部１５を介して撹拌
ロッド１０が第６図に示す収納位置と第７図に示す突出
位置との間を回動できるように取付けられており、この
撹拌ロッド１０の先端には第２のノズルＮ２が設けられ
ている。この回動作業は図示しないシリンダ装置によっ
て油圧ポンプ装置１１からの圧油で行うようになってい
る。そして図示しない切換弁によって撹拌ロッド１０が
第６図に示す収納位置にあるときは、高圧水は第１のノ
ズルＮ１に供給され、第７図に示す突出位置にあるとき
は第２のノズルＮ２に供給されるようになっている。し
たがってこの切換弁は回転駆動部１５と連動させるのが
好ましい。

【００１９】第８図および第９図は水力モニタＭの攪拌
ロッドの他の実施例を示している。この実施例では油圧
ポンプ装置１１からの圧油で作動する油圧シリンダ２０
を備え、そのピストン２１の先端はリング状のブロック
２２に連結されている。このブロット２２には枢点２３
を介して第１のリンク２４の一端が枢着され、その第１
のリンク２４の他端は枢点２５で第２のリンク２６の一
端に枢着され、その第２のリンク２６の他端は水力モニ
タＭの本体に固着したブロック２７に枢点２８で枢着さ
れている。したがって第１および第２のリンク２４、２
６で構成されるリンク装置は油圧シリンダ２０に圧油を
供給し、また排除することによって第８図に示す収納位
置と第９図に示す突出位置との間を動くことができる。
したがって、第１および第２のリンク２４、２５よりな
るリンク装置は攪拌ロッドを構成している。このリンク
装置は例えば図示の如く角度的に９０度離れて４組設け
られ、その各々の枢点２５の所にノズル３０が取付けら
れている。

【００２０】したがって前記の実施例と同様な作動をす
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の如く、本発明は下記のすぐれた効
果を奏するものである。

【００２２】（１）水力モニタを上動させるときに破
砕作業が行われるので、スラリを地表へ排出する作業が
容易であり、破砕した地盤が水噴射エネルギをあまり低
下せしめない。

【００２３】（２）２回の破砕作業により、破砕領域
の攪拌が充分に行われ、オイルサンドとオイルとの分離
効率がよい。

【００２４】（３）攪拌ロッドを突出位置に容易に突
出できる。

【００２５】（４）オイルサンドのように比較的に軽
くない地盤に好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した装置が孔を掘削している所を
示す側面図。

【図２】撹拌ロッドが収納位置にあって水噴射により破
砕作業を行っている所を示す側面図。

【図３】撹拌ロッドを突出位置に突出させた所を示す側
面図。

【図４】撹拌ロッドが突出位置にあって水噴射により破
砕作業を行っている所を示す側面図。

【図５】最終破砕領域を示す側面図。

【図６】本発明を実施する水力モニタの一実施例を示
し、撹拌ロッドが収納位置にあるところの側面図。

【図７】図６の水力モニタの撹拌ロッドが突出位置にあ
るところを示す側面図。

【図８】撹拌ロッドが収納位置にあるところを示す水力
モニタの他の実施例を示す側面図。

【図９】図８の撹拌ロッドが突出位置にあるところを示
す側面図。

【符号の説明】

１・・・作業機２・・・ポスト３・・・ワイヤ４・・・吊り具５・・・スイベルジョイント６・・・回転装置１０・・・攪拌ロッド１１・・・油圧ポンプ装置１２・・・コンプレッサ装置１３・・・高圧ポンプ装置１５・・・回転駆動部１６・・・掘削用のビット２０・・・油圧シリンダ２１・・・ピストン２２・・・ブロック２３・・・枢点２４・・・第１のリンク２５・・・枢点２６・・・第２のリンク２７・・・ブロック２８・・・枢点３０・・・ノズルＰ・・・パイプＨ・・・孔Ｍ・・・水力モニタＥ・・・地表Ｅ１、Ｅ２・・・破砕領域Ｎ１、Ｎ２・・・ノズルＪ１、Ｊ２、Ｊ３・・・水噴射Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・ラインＳ・・・オイルサンド層Ｄ・・・施工距離Ｒ１、Ｒ２・・・半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田宏東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者西謙治東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者磯部隆寿東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者浜野英信東京都港区赤坂二丁目17番22号カナダオイルサンド株式会社内 (72)発明者久米羊一東京都港区赤坂二丁目17番22号カナダオイルサンド株式会社内 (56)参考文献特開昭54−3302（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−107714（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に孔を穿孔し、その孔の底部に半径
方向外方に突出できる攪拌ロッドを有する水力モニタを
パイプを介して挿入し、地中の一定深さの所の土砂を破
砕する地中破砕方法において、水力モニタの下端に設け
た掘削用ビットおよび掘削用の流体噴射ノズルを設け
て、水力モニタを回転すると共に掘削用の流体噴射ノズ
ルから水噴射して孔の底部を切削し、オイルサンドの層
に達したならば水力モニタから半径方向外方に空気で囲
んだ水噴射を噴射しながら水力モニタを回転すると共に
上動して円筒状の破砕領域を形成し、次いで、水力モニ
タを可動して攪拌ロッドを半径方向外方に突出させ、突
出した攪拌ロッドの先端から半径方向外方に水噴射を噴
射させながら水力モニタを回転して上動させ、大きい半
径の破砕領域を形成することを特徴とする地中破砕方
法。