JP2003247387A - 水平削孔の方向制御方法及びその削孔用ロッド - Google Patents
水平削孔の方向制御方法及びその削孔用ロッドInfo
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Abstract
孔方向の制御を行う方法を提供する。 【解決手段】 水平削孔の削孔方向を制御する方法が、
くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、先
端部の頂点近傍におけるロッド本体外周面上にオーバー
カットビットとを設け、真直方向からの逸れを感知しな
いときは、前進駆動させつつロッド本体の一定の方位を
第1の揺動角度中心として第1の揺動角度範囲で揺動さ
せることにより直進させ、逸れを感知すると、前進駆動
させつつ逸れの方向と反対側の方位を第2の揺動角度中
心として第2の揺動角度範囲で揺動させることにより削
孔用ロッドの削孔方向を修正する。
Description
への施工が可能な全方位型の高圧噴射地盤改良工法に関
し、特に水平削孔における削孔方向の制御方法に関す
る。
対して硬化材を高圧ジェット噴射することにより地盤改
良体を形成する高圧噴射地盤改良工法が広く利用されて
いる。例えば、特開平第7−3769号公報等に開示さ
れている。図5は、従来の工法の一例を模式的に示す構
成図である。当該工法は、垂直方向のみならず、水平方
向や斜方向への施工も可能であることが知られている。
このような全方向性の高圧噴射地盤改良工法において
は、例えば、先ず、掘削機能を具備した多孔管ロッド1
0により対象地盤に対して削孔を行い、所定深度に到達
した後、多孔管ロッド10を引き抜きつつ硬化材を噴射
して地盤改良体を造成する。
ロッド10による削孔の様子を模式的に示した図であ
る。この場合は、水平方向へ削孔を行っており、多孔管
ロッド10をその回転軸回りに正逆交互に回転させる揺
動動作を行わせると同時に、進行方向に対して推進力を
及ぼすことにより削孔を進める。このような全方位性の
地盤改良工法においては、削孔精度が地盤改良体の品質
を左右する重要な要素である。削孔精度とは、削孔に孔
曲がりがなく真直であることをいう。
破線矢印で示すように、対象地盤の状況により多孔管ロ
ッド10の先端の向きが真直方向(施工における計画
線)から逸れることがある。この結果、図5(B)に示
すように削孔50の途中で孔曲がりが発生する。孔曲が
りは、対象地盤60が軟弱地盤であるときに発生しやす
い。その要因としては次のようなものが考えられる。第
1に軟弱地盤の場合の下方への誤差、第2に急激な地層
の変化による誤差、第3に礫、玉石等によって生ずる誤
差、第4に回転トルク、又は揺動トルクによって生ずる
誤差である。
方法としては、対象地盤が土砂のような軟弱地盤の場
合、多孔管ロッドの先端をくさび形(図5(A)参照)
とする方式や先端部を強制的に首振りさせる方式があっ
た。しかしながら、センサからの信号により先端の位置
を把握して、削孔方向を制御しようとした場合、従来の
制御方法では、あらゆる地盤で確実に方向制御すること
は不可能であった。
も硬質地盤にも適用される高圧噴射地盤改良工法の一工
程である水平削孔において、多孔管ロッドの削孔精度を
リアルタイムで測定すると共に、測定結果に即座に応答
して削孔方向の制御を行う方法を提供することを目的と
する。
く本発明は、次の構成を提供する。 (1)削孔用ロッドを用いる地盤改良工における水平削
孔のためにその削孔方向を制御する方法の第1の実施形
態は、次の各工程を含む。 (a)くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体
と、前記くさび形の先端部の頂点近傍における該ロッド
本体外周面上にオーバーカットビットとを設ける工程。 (b)前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないと
きは、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記ロッド
本体の一定の方位を第1の揺動角度中心として第1の揺
動角度範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前記
削孔用ロッドを直進させる工程。 (c)前記先端部の真直方向からの逸れを感知したこと
に応答して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記
逸れの方向と反対側の方位を前記ロッド本体の第2の揺
動角度中心として前記第1の揺動角度範囲よりも狭い第
2の揺動角度範囲で該ロッド本体を揺動させることによ
り前記削孔用ロッドの削孔方向を修正する工程。
おける水平削孔のためにその削孔方向を制御する方法の
第2の実施形態は、次の各工程を含む。 (a)くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体
と、前記くさび形の先端部の頂点近傍における該ロッド
本体外周面上にオーバーカットビットとを設ける工程。 (b)前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないと
きは、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記ロッド
本体の一定の方位を揺動角度中心として所定の揺動角度
範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前記削孔用
ロッドを直進させる工程。 (c)前記先端部の真直方向からの逸れを感知したこと
に応答して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記
くさび形の先端部の先端面に対して前記逸れの方向から
の地山反力が作用する向きに該先端面を設定することに
より前記削孔用ロッドの削孔方向を修正する工程。
おける水平削孔のためにその削孔方向を制御する方法の
第3の実施形態は、次の各工程を含む。 (a)くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体
と、該くさび形の先端部の中央から該ロッド体本体の軸
に平行に高圧ジェット水を噴射可能な第1高圧ジェット
水噴射ノズルと、該先端部の頂点近傍から該軸に対して
斜め外方に高圧ジェット水を噴射可能な第2高圧ジェッ
ト水噴射ノズルとを設ける工程。 (b)前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないと
きは、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記第1高
圧ジェット水噴射ノズルから高圧ジェット水を噴射して
該ロッド本体の一定の方位を揺動角度中心として所定の
揺動角度範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前
記削孔用ロッドを直進させる工程。 (c)前記先端部の真直方向からの逸れを感知したこと
に応答して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記
第2高圧ジェット噴射ノズルから前記逸れの方向と反対
方向へ高圧ジェット水を噴射することにより前記削孔用
ロッドの削孔方向を修正する工程。
削孔のための方向制御方法に用いられる削孔用ロッドの
実施形態は、次の構成要素を有する。 (a)くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本
体。 (b)前記くさび形の先端部の頂点近傍において該ロッ
ド本体外周面上に設けたオーバーカットビット。 (c)前記先端部の真直方向からの逸れを感知するセン
サ装置。
の方向制御方法に用いられる削孔用ロッドの実施形態
は、次の構成要素を有する。 (a)くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本
体。 (b)前記くさび形の先端部の中央から前記ロッド体本
体の軸に平行に高圧ジェット水を噴射可能なジェット水
噴射ノズル。 (c)前記くさび形の先端部の頂点近傍から前記ロッド
体本体の軸に対して斜め外方に高圧ジェット水を噴射可
能な第2高圧ジェット水噴射ノズル。 (d)前記先端部の真直方向からの逸れを感知するセン
サ装置。
実施の形態を説明する。図1は、本発明の水平削孔の方
向制御方法に用いる多孔管ロッド10の一実施例を示す
概略的構成図である。多孔管ロッド10は、削孔機能を
具備する削孔用ロッドであるが、同時に地盤改良体造成
工程においては硬化剤等を噴射する硬化剤等噴射ロッド
としても機能する。図1(A)は、多孔管ロッド10の
先端部13近傍の斜視図である。多孔管ロッド10は、
円筒状のロッド本体11を有する。ロッド本体11は、
その基端側に接続される図示しない駆動装置により駆動
され、その軸回りに正逆いずれの方向にも回転可能であ
りかつ軸方向に前進後退可能である。ロッド本体11の
先端部13は、軸に対して斜方向に切り落とされたくさ
び形に形成されている。さらに、くさび形先端部13の
頂点13a近傍におけるロッド本体11の外周面上にオ
ーバーカットビット12が設けられる。オーバーカット
ビット12は、例えば、ロッド本体11の外周面に沿っ
て取り付けられた板状部材であり、外周面からその厚み
だけ突出している。
中央には、ロッド本体11内を貫通する流路の開口であ
って、ロッド本体11の軸に対して平行に高圧ジェット
水を噴射可能な第1高圧ジェット水噴射ノズル14が設
けられる。くさび形先端部13の頂点13aの近傍であ
ってオーバーカットビット12の先端部分には、同様に
ロッド本体11内を貫通する流路の開口であって、ロッ
ド本体11の軸に対して斜め外方に高圧ジェット水を噴
射可能な第2高圧ジェット水噴射ノズル16が設けられ
る。従って、第2高圧ジェット水噴射ノズル16の向き
は、ロッド本体11の軸に対して斜め外向きである。
上述した削孔精度測定用のセンサ装置19が設けられ
る。センサ装置19は、削孔時にはリアルタイムで削孔
精度に関する情報を含む信号を出力し続ける。このセン
サ装置19からの出力信号に基づいて、後述する水平削
孔の方向制御方法が実行される。尚、方向制御方法の実
行は、センサ装置19が真直方向(施工の計画線)から
逸れる傾向を感知した時点で、即座に開始されなければ
ならない。
る多孔管ロッド10の側面図である。くさび形先端部1
3の先端面の周囲には掘削ビット15が設けられてい
る。また、第1高圧ジェット水噴射ノズル14に連通す
るロッド本体11内の高圧ジェット水管24と、第2高
圧ジェット水噴射ノズル16に連通するロッド本体11
内の高圧ジェット水管16が破線で示されている。
先端側から見た拡大図である。ロッド本体11内には、
軸方向に複数の流路が貫通して設けられており、これら
の流路はくさび形先端部の先端面13b上にて開口して
いる。高圧ジェット水噴射ノズル14、16は、適宜ポ
ンプ装置により送出される高圧ジェット水管の開口であ
る。その他、硬化材や調整剤の送出や排泥液の回収のた
めの他の流路、開口、ノズル等が設けられる場合もある
が、ここでは説明を省略する。
大図であり、ロッド本体11の内部には、少なくとも高
圧ジェット水管24、26が貫通して設けられる。
する多孔管ロッド10を用いた水平削孔の方向制御方法
として、幾つかの手法が考えられる。第1は、くさび形
の角度による制御である。第2は、軸回りの揺動角度に
よる制御である。通常、揺動角度は、中心から左右方向
へ各30°〜120°の範囲で調整される。揺動角度の
調整には、揺動角度範囲の調整と、角度範囲の中心を軸
に対してどの方位へ設定するかという揺動角度中心の調
整とが含まれる。第3は、高圧ジェット水の利用による
制御である。くさび形先端部13に設けた高圧ジェット
水噴射ノズルのいずれかを選択して高圧ジェット水を噴
射する。第4は、多孔管ロッド10を前進させる推力に
よる制御である。
方法の第1の実施形態を示し、多孔管ロッド10を先端
側から見た概略図であり、揺動角度範囲及び揺動角度中
心を示している。噴射ノズル等は省略している。揺動角
度中心は、オーバーカットビット12の中央すなわちく
さび形先端部の頂点13aの位置である。図2(A)
は、多孔管ロッド10の削孔精度が良好なとき、すなわ
ち直進時の方向制御方法である。オーバーカットビット
12の中央を、例えば図示の通り12時の方位に設定
し、その設定方位を中心に左右120°の角度範囲でオ
ーバーカットビット12を揺動させる。図示しないが、
このとき、多孔管ロッド10を前進駆動する推進力も作
用させる。これにより、オーバーカットビット12が地
盤を掘削する。
度が低下したとき、すなわち先端の向きが真直方向から
逸れ(破線矢印)、多孔管ロッド10が傾斜したことが
感知され、それに対して修正を行う修正時の方向制御方
法である。例えば、オーバーカットビット12の中央
を、図示の通り2時の方位に設定し、その設定方位を中
心に左右45°の角度範囲でオーバーカットビット12
を揺動させる。これにより逸れた方向と反対側の2時の
方位の地盤が集中的に掘削されて緩み、多孔管ロッド1
0が修正方向(実線矢印)へ曲がろうとし、結果的に多
孔管ロッド10が真直方向に修正される。このときも、
多孔管ロッド10を前進駆動する推進力が同時に作用し
ている。尚、修正時の揺動角度範囲は、集中的な掘削を
行うために直進時の揺動角度範囲よりも狭い範囲とす
る。
方法の第2の実施形態を示し、多孔管ロッド10の先端
部13近傍の側面図である。図3(A)は、多孔管ロッ
ド10の削孔精度が良好なとき、すなわち直進時の方向
制御方法である。この場合、通常通り、軸回りの揺動
と、前進駆動する推進力により直進させる。揺動をかけ
ながら推進することで地山反力を相殺することができ
る。
矢印)が感知され、それに対して修正を行う修正時の方
向制御方法である。この場合は、揺動を停止して前進駆
動する推進力のみで駆動する。すると、地山の反力が多
孔管ロッド10のくさび形先端部の先端面13bに作用
し、多孔管ロッド10が修正方向(実線矢印)に曲がろ
うとする。これにより、多孔管ロッド10の方向が真直
方向に修正される。従って、多孔管ロッドが真直方向か
ら逸れたときその揺動を停止する際、逸れた方向から地
山の反力が作用するようにくさび形先端部の先端面13
bの向きを設定しなければならない。
方法の第3の実施形態を示し、多孔管ロッド10の先端
部近傍の側面図である。図4(A)は、多孔管ロッド1
0の削孔精度が良好なとき、すなわち直進時の方向制御
方法である。この場合、先端面に開口する第1高圧ジェ
ット噴射ノズル14から高圧ジェット水を噴射しつつか
つ前進駆動する推進力も利用して前進する。尚、別の実
施形態として、噴射ノズルからの噴射を停止し、前進駆
動する推進力のみにより前進させることもできる。
矢印)が感知され、それに対して修正を行う修正時の方
向制御方法である。この場合は、第2高圧ジェット水噴
射ノズル16を、逸れた方向に対して反対側の方位に設
定した上で高圧ジェット水噴射を行う。これにより斜め
外方へ高圧ジェット水が噴射され、この噴射された側の
地盤が緩むことにより、多孔管ロッド10が修正方向へ
曲がろうとする。これにより、多孔管ロッド10が真直
方向に修正される。尚、多孔管ロッド10を前進駆動す
る推進力も同時に作用している。
ける各制御方法を、施工を行うにあたり適宜組み合わせ
てあるいは適宜互いに切り替えて実施することもでき
る。
方法によれば、センサ装置により多孔管ロッドの先端部
の逸れが感知された場合、逸れた方向と反対側へ先端部
が向くように地盤反力を受けるようにすることにより、
あるいは、逸れた方向と反対側の地盤を集中的に掘削し
て緩くすることにより、先端部を真直方向へ復帰させる
ように制御することができる。加えて、制御後の直進性
の維持に優れている。
低下が感知されると、直ちに多孔管ロッドの方位制御、
揺動制御若しくは高圧ジェット水噴射制御又はこれらを
組み合わせた制御を行うことができる。
状況に急激な変化があっても対応することができる。す
なわち、軟弱地盤にも硬質地盤にも適用可能である。ま
た、高価な制御装置や制御システムを必要とせず低コス
トで実行できる。
管ロッドの一実施例を示す概略的構成図である。(A)
は多孔管ロッド先端部近傍の斜視図であり、(B)は側
面図であり、(C)は先端側から見た拡大図であり、
(D)は(B)のX−X拡大断面図である。
実施形態を示し、多孔管ロッドを先端側から見た概略図
であり、(A)は直進時の制御方法、(B)は修正時の
制御方法である。
実施形態を示し、多孔管ロッドの先端部近傍の側面図で
あり、(A)は直進時の制御方法、(B)は修正時の制
御方法である。
実施形態を示し、多孔管ロッドの先端部近傍の側面図で
あり、(A)は直進時の制御方法、(B)は修正時の制
御方法である。
り、(A)は多孔管ロッドによる削孔の様子を模式的に
示した図、(B)は孔曲がりの発生した削孔を示す図で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 削孔用ロッドを用いる地盤改良工におけ
る水平削孔のためにその削孔方向を制御する方法におい
て、 くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、前
記くさび形の先端部の頂点近傍における該ロッド本体外
周面上にオーバーカットビットとを設け、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないときは、
前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記ロッド本体の
一定の方位を第1の揺動角度中心として第1の揺動角度
範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前記削孔用
ロッドを直進させ、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知したことに応答
して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記逸れの
方向と反対側の方位を前記ロッド本体の第2の揺動角度
中心として前記第1の揺動角度範囲よりも狭い第2の揺
動角度範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前記
削孔用ロッドの削孔方向を修正することを特徴とする水
平削孔のための方向制御方法。 - 【請求項2】 削孔用ロッドを用いる地盤改良工におけ
る水平削孔のためにその削孔方向を制御する方法におい
て、 くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、前
記くさび形の先端部の頂点近傍における該ロッド本体外
周面上にオーバーカットビットとを設け、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないときは、
前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記ロッド本体の
一定の方位を揺動角度中心として所定の揺動角度範囲で
該ロッド本体を揺動させることにより前記削孔用ロッド
を直進させ、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知したことに応答
して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記くさび
形の先端部の先端面に対して前記逸れの方向からの地山
反力が作用する向きに該先端面を設定することにより前
記削孔用ロッドの削孔方向を修正することを特徴とする
水平削孔のための方向制御方法。 - 【請求項3】 削孔用ロッドを用いる地盤改良工におけ
る水平削孔のためにその削孔方向を制御する方法におい
て、 くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、該
くさび形の先端部の中央から該ロッド体本体の軸に平行
に高圧ジェット水を噴射可能な第1高圧ジェット水噴射
ノズルと、該先端部の頂点近傍から該軸に対して斜め外
方に高圧ジェット水を噴射可能な第2高圧ジェット水噴
射ノズルとを設け、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知しないときは、
前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記第1高圧ジェ
ット水噴射ノズルから高圧ジェット水を噴射して該ロッ
ド本体の一定の方位を揺動角度中心として所定の揺動角
度範囲で該ロッド本体を揺動させることにより前記削孔
用ロッドを直進させ、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知したことに応答
して、前記ロッド本体を前進駆動させつつ、前記第2高
圧ジェット噴射ノズルから前記逸れの方向と反対方向へ
高圧ジェット水を噴射することにより前記削孔用ロッド
の削孔方向を修正することを特徴とする水平削孔のため
の方向制御方法。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載の水平削孔のため
の方向制御方法に用いられる削孔用ロッドであってくさ
び形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、 前記くさび形の先端部の頂点近傍において該ロッド本体
外周面上に設けたオーバーカットビットと、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知するセンサ装置
とを有することを特徴とする削孔用ロッド。 - 【請求項5】 請求項3に記載の水平削孔のための方向
制御方法に用いられる削孔用ロッドであって、 くさび形の先端部を具備する円筒状のロッド本体と、 前記くさび形の先端部の中央から前記ロッド体本体の軸
に平行に高圧ジェット水を噴射可能な第1高圧ジェット
水噴射ノズルと、 前記くさび形の先端部の頂点近傍から前記ロッド体本体
の軸に対して斜め外方に高圧ジェット水を噴射可能な第
2高圧ジェット水噴射ノズルと、 前記先端部の真直方向からの逸れを感知するセンサ装置
とを有することを特徴とする削孔用ロッド。
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