特開 2024-165770 調査ボーリング工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024165770

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】調査ボーリング工法

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/00 20060101AFI20241121BHJP

【ＦＩ】

E02D1/00

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082254

(22)【出願日】2023-05-18

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000170646

【氏名又は名称】国土防災技術株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(71)【出願人】

【識別番号】591140813

【氏名又は名称】株式会社カテックス

(72)【発明者】

【氏名】山本 浩之

(72)【発明者】

【氏名】田中 賢治

(72)【発明者】

【氏名】武藤 光

【テーマコード（参考）】

2D043

【Ｆターム（参考）】

2D043AA00

2D043BA10

(57)【要約】

【課題】地盤の空洞・空隙の存在を低コストで精度よく調査できる調査ボーリング工法を提供する。
【解決手段】調査目的とする地盤１に第１口径Ｄ１の第１孔１１をボーリング削孔し、調整された時間で硬化する注入材料２を前記第１孔１１に無圧で注入し、前記第１孔１１と同芯で、前記第１口径Ｄ１より大きい第２口径Ｄ２で、前記第１孔１１の周囲をコアボーリング削孔し、前記コアボーリング削孔したコアを第１サンプルＳ１として採取する。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

調査目的とする地盤に第１口径の第１孔をボーリング削孔し、
調整された時間で硬化する注入材料を前記第１孔に無圧で注入し、
前記第１孔と同芯で、前記第１口径より大きい第２口径で、前記第１孔の周囲をコアボーリング削孔し、
前記コアボーリング削孔したコアを第１サンプルとして採取する調査ボーリング工法。

【請求項2】

前記コアを取り出した第２孔に、当該第２孔の口径に応じた口径の筒状ケーシングを挿入して設置し、
前記筒状ケーシングに、ボーリングロッドをガイドするセンターライザーを挿入して設置し、
前記センターライザーによりガイドされた前記ボーリングロッドを用いて、前記第２孔の底面に前記第１口径の第３孔をボーリング削孔し、
前記注入材料を前記第３孔に無圧で注入し、
前記第３孔と同芯で、前記第１口径より大きい第２口径で、前記第３孔の周囲をコアボーリング削孔し、
前記コアボーリング削孔したコアを第２サンプルとして採取する請求項１に記載の調査ボーリング工法。

【請求項3】

前記調整された時間で硬化する注入材料に代えて又は加えて、水分により発泡する発泡ウレタン系の注入材料を前記第１孔に注入する請求項１又は２に記載の調査ボーリング工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、調査ボーリング工法に関し、特に地盤の空洞・空隙を可視化する調査ボーリング工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤に存在する自然由来又は人工的な空洞や空隙を調査する方法として、（１）コアボーリングを実施し、コアレスの区間やボーリングの回転トルクの掘削データから空洞・空隙の存在を類推する方法、（２）電磁波探査（浅層の場合）又は電気探査（深層の場合）による比抵抗値から空洞・空隙の存在を類推する方法（たとえば、特許文献１参照）、（３）凍結コアサンプリング工法により地盤を凍結させ、コアサンプリングすることにより空洞・空隙の存在を目視確認する方法などが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－３２４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の調査方法（１）及び（２）は、空洞・空隙の存在を回転トルクや比抵抗値から類推するので、正確性に欠けるという問題がある。また、上記従来の調査方法（３）は非常に高価になるという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、地盤の空洞・空隙の存在を低コストで精度よく可視化し、調査できる調査ボーリング工法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、調査目的とする地盤に第１口径の第１孔をボーリング削孔し、
調整された時間で硬化する注入材料を前記第１孔に無圧で注入し、
前記第１孔と同芯で、前記第１口径より大きい第２口径で、前記第１孔の周囲をコアボーリング削孔し、
前記コアボーリング削孔したコアを第１サンプルとして採取することによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第１孔を削孔し、注入材料を注入したのち第２孔を削孔してサンプルを採取するだけなので、地盤の空洞・空隙の存在を低コストで精度よく可視化し、調査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その１）である。

【図2】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その２）である。

【図3】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その３）である。

【図4】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その４）である。

【図5】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その５）である。

【図6】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その６）である。

【図7】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その７）である。

【図8】本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図（その８）である。

【図9】図１のIX-IX線に沿う断面図である。

【図10】図５のX-X線に沿う断面図である。

【図11】図４のXI-XI線に沿う断面図である。

【図12】図６のXII-XII線に沿う断面図である。

【図13】図６のXIII-XIII線に沿う断面図である。

【図14】図８のXIV-XIV線に沿う断面図である。

【図15】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その１）である。

【図16】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その２）である。

【図17】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その３）である。

【図18】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その４）である。

【図19】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その５）である。

【図20】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その６）である。

【図21】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その７）である。

【図22】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その８）である。

【図23】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その９）である。

【図24】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その１０）である。

【図25】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その１１）である。

【図26】本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図（その１２）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

《第１実施形態》
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態例を説明する。図１～図８は、本発明に係る調査ボーリング工法の一実施の形態を示す断面図、図９は、図１のIX-IX線に沿う断面図、図１０は、図５のX-X線に沿う断面図、図１１は、図４のXI-XI線に沿う断面図、図１２は、図６のXII-XII線に沿う断面図、図１３は、図６のXIII-XIII線に沿う断面図、図１４は、図８のXIV-XIV線に沿う断面図である。

【0010】

本実施形態の調査ボーリング工法は、図１及び図２に示すように、調査目的とする地盤１に第１口径Ｄ１の第１孔１１をボーリング削孔し（以下、第１工程ともいう。）、次いで、図３及び図４に示すように、調整された時間で硬化する注入材料２を第１孔１１に無圧で注入し（以下、第２工程ともいう。）、次いで、図５及び図６に示すように、第１孔１１と同芯で、且つ第１口径Ｄ１より大きい第２口径Ｄ２で、第１孔１１の周囲をコアボーリング削孔し（以下、第３工程ともいう。）、最後に図７及び図８に示すように、コアボーリング削孔したコアを第１サンプルＳ１として採取する（以下、第４工程ともいう。）。そして、このようにして採取した第１サンプルＳ１を目視で観察することにより、調査目的の地盤に空洞や空隙が存在するか否かを精査する。以下、各工程について詳述する。

【0011】

図１及び図２に示す第１工程においては、調査目的とする地盤１に第１口径Ｄ１の第１孔１１をボーリング削孔する。特に限定はされないが、外径φが４６ｍｍの第１ダブルコアチューブ３を図示しないボーリング機に装着し、当該ボーリング機を用いて、図１及び図２に示すように、たとえば削孔径（＝第１口径Ｄ１）が４６ｍｍ，第１削孔深度ＤＰ１が１ｍの第１孔１１を削孔する。地盤１に第１孔１１が削孔された状態を図３に示す。図１～図７において、符号Ｌは空洞又は空隙が存在する地層（空洞層）を示す。なお、削孔深度は特に限定されず、所望の深さで削孔すればよいが、地盤の地下水位が高く、孔壁が自立しない場合には、削孔深度を短くすることが好ましい。

【0012】

第１孔１１の削孔に用いた第１ダブルコアチューブ３は、図９の断面図に示すように、筒状のインナコアチューブ３１と、同じく筒状のアウタコアチューブ３２とを有し、これらインナコアチューブ３１とアウタコアチューブ３２との間に削孔水（本実施形態では水など）が循環し、先端に削孔ビットが設けられたボーリング工具である。

【0013】

続く図３及び図４に示す第２工程においては、上述した第１工程で削孔された第１孔１１に、調整された時間で硬化する注入材料２を無圧で注入する。ここで用いられる注入材料２は、所望の時間で硬化する液体状、ゼリー状又はゲル状の、無機材料又は有機材料を例示することができる。調査目的とする地盤１の内部に注入するため、有害物質を含まないことが好ましい。また、注入材料２を注入した後に更なる第３工程があるので、硬化時間が柔軟に調整可能である材料が好ましい。

【0014】

さらに、調査にて採取されるのはごく限られた範囲（たとえば後述する第２口径のφ８６ｍｍ程度）であるため、地盤１に浸透し過ぎない粘性であることが好ましい。特に限定されないが、地盤１の接地抵抗低減剤として広く用いられ、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等を添加した水ガラスに酸を反応させて生成した膠化性のシリカゲルに増量剤を加えた商品名チコーゲル（日本地工株式会社製）などを例示することができる。

【0015】

上記注入材料２は、図３に示すように、注入材料２が収容された容器２１を用いて自然落下させるなど、注入圧力をゼロ又はゼロに近づけて注入する。これにより、第１孔１１に注入された注入材料２が、空洞又は空隙が存在する空洞層Ｌ以外の地層に浸入することが抑制されるので、空洞層Ｌとそれ以外の地層とを簡単に視認することができる。また、注入材料２を無圧で注入することにより、材料の使用量を必要最小限に抑えることもできる。

【0016】

また、注入材料２としては、上述した調整された時間で硬化する注入材料２に代えて又は加えて、水分により発泡する発泡ウレタン系の注入材料２を用いてもよい。この種の注入材料２は、地盤の地下水位が高く、第１孔１１の孔壁が自立しない場合に用いると、地盤に含まれる水分によって注入材料２が発泡し、第１孔１１の孔壁を硬化させることができるので好ましい。

【0017】

第１孔１１に注入材料２が充填された状態を図４及び図１１に示す。図４に示すように第１孔１１に注入材料２が充填されたら、注入材料２が硬化して充分な強度を発現するまで待機する。

【0018】

続く図５及び図６に示す第３工程においては、第１孔１１と同芯で、且つ第１口径Ｄ１より大きい第２口径Ｄ２で、第１孔１１の周囲をコアボーリング削孔する。特に限定はされないが、外径φが８６ｍｍの第２ダブルコアチューブ４を図示しないボーリング機に装着し、当該ボーリング機を用いて、図５及び図６に示すように、たとえば削孔径（＝第２口径Ｄ２）が８６ｍｍ，第１削孔深度ＤＰ１が１ｍの第２孔１２を削孔する。なお、第１サンプルＳ１としてのコアが採取された後の第２孔１２を図７に示す。

【0019】

第２孔１２の削孔に用いた第２ダブルコアチューブ４は、図１０の断面図に示すように、筒状のインナコアチューブ４１と、同じく筒状のアウタコアチューブ４２とを有し、これらインナコアチューブ４１とアウタコアチューブ４２との間に削孔水（本実施形態では水など）が循環し、先端に削孔ビットが設けられたボーリング工具である。インナコアチューブ４１に第１サンプルＳ１となるコアが抱え持たれる。

【0020】

図６のXII-XII線に沿う断面を図１２に示し、同じく図６のXIII-XIII線に沿う断面を図１３に示す。図１２に示す空洞層Ｌが存在しない削孔深度においては、中心の注入材料２と外周の第２ダブルコアチューブ４との間には、地盤１と同じ地層が存在する。これに対し、図１３に示す空洞層Ｌが存在する削孔深度においては、中心の注入材料２と外周の第２ダブルコアチューブ４との間には、注入材料２が浸入した地層２ａが存在する。

【0021】

最後の図７及び図８に示す第４工程においては、第２ダブルコアチューブ４を引き上げ、インナコアチューブ４１に抱え持たれたコアを第１サンプルＳ１として採取する。図８に採取された第１サンプルＳ１の断面を示し、図７に第１サンプルＳ１が採取された後の第２孔１２を示す。採取した第１サンプルＳ１は、直径がインナコアチューブ４１の内径で、長さが第１削孔深度ＤＰ１の円筒形状の塊状物であり、調査目的の地盤に空洞や空隙が存在するか否かの調査に供され、目視による観察が行われる。

【0022】

図１４は、第１サンプルＳ１の一部であるXIV-XIV線に沿う断面図である。同図に示す空洞層Ｌが存在する削孔深度においては、第１サンプルＳ１の外周層には、注入材料２が浸入した地層２ａが存在することになる。したがって、採取した第１サンプルＳ１をそのまま目視観察するだけで、どの第１削孔深度ＤＰ１に空洞層Ｌが存在するかを簡単に確認することができる。このような目視観察による確認は、ボーリング熟練者などの技量を必要としない。また、電磁波探査、電気探査又は地中レーダー探査などの間接的調査と組み合わせることで、短時間、低コストで、精度よく調査することができる。

【0023】

《第２実施形態》
上述した第１実施形態は、第１削孔深度ＤＰ１の第１サンプルＳ１を採取した例であるが、これに続けて、第２孔１２を利用して第１削孔深度ＤＰ１より深い地層の第２サンプルＳ２を採取することもできる。図１５～図２６は、本発明に係る調査ボーリング工法の他の実施の形態を示す断面図である。

【0024】

本実施形態の調査ボーリング工法では、上述した第１実施形態と同様の第１工程～第４工程を実施することで、第１削孔深度ＤＰ１から第２削孔深度ＤＰ２までの第２サンプルＳ２を採取する。このとき、図７に示す第２孔１２にボーリング工具を支持する手段を設けると、より一層正確に削孔することができる。そのため、本実施形態では、図１５及び図１６に示すように、第１サンプルＳ１を取り出した第２孔１２に、当該第２孔１２の口径に応じた口径の筒状ケーシング５を挿入して設置し（第５工程）、次いで、図１７及び図１８に示すように、筒状ケーシング５に、ボーリングロッドをガイドするセンターライザー６を挿入して設置し（第６工程）、次いで、図１９及び図２０に示すように、センターライザー６によりガイドされたボーリングロッドを用いて、第２孔１２の底面に第１口径Ｄ１の第３孔１３をボーリング削孔し（第７工程）、次いで、図２１及び図２２に示すように、注入材料２を第３孔１３に無圧で注入し（第８工程）、次いで、図２３及び図２４に示すように、第３孔１３と同芯で、第１口径Ｄ１より大きい第２口径Ｄ２で、第３孔１３の周囲をコアボーリング削孔し（第９工程）、最後に、図２５及び図２６に示すように、コアボーリング削孔したコアを第２サンプルＳ２として採取する（第１０工程）。以下、各工程について詳述する。

【0025】

まず、図１５及び図１６に示す第５工程においては、図５～図６に示す第３工程にて削孔した第２孔１２を補強するため、当該第２孔１２の第２口径Ｄ２に応じた口径の筒状ケーシング５を第２孔１２に挿入する。特に限定されないが、第２口径Ｄ２がφ８６ｍｍである場合に、内径がφ９０．２ｍｍ，外径がφ１０１．６ｍｍ，板厚ｔが５．７ｍｍの鋼製の筒状ケーシング５を用いることができる。図１６に示すように、第２孔１２の第２口径Ｄ２よりわずかに大きい口径の筒状ケーシング５を挿入することで、第２孔１２の孔壁が強固に補強される。

【0026】

続く図１７及び図１８に示す第６工程においては、筒状ケーシング５に、第１ダブルコアチューブ３などのボーリングロッドをガイドするセンターライザー６を挿入して設置する。本実施形態のセンターライザー６は、第１ダブルコアチューブ３により第３孔１３を削孔する際の当該第１ダブルコアチューブ３の芯出しを行うものである。そのため、センターライザーは、第１ダブルコアチューブ３の外径に応じた内径とされると共に、図１７に示すように筒状ケーシング５の内面に離散的に当接する凸部６１が円周方向に等配で設けられている。図１８に示すように、センターライザー６が筒状ケーシング５に挿入され、その凸部６１が筒状ケーシング５の内面に当接することにより、センターライザー６が筒状ケーシング５と同心円上に配置される。

【0027】

続く図１９及び図２０に示す第７工程においては、上述した第１工程と同様に、第２孔１２の底面に、第１口径Ｄ１の第１孔１１をボーリング削孔する。特に限定はされないが、外径φが４６ｍｍの第１ダブルコアチューブ３を図示しないボーリング機に装着し、センターライザー６にてガイドしつつ、当該ボーリング機を用いて、たとえば削孔径（＝第１口径Ｄ１）が４６ｍｍ，第２削孔深度ＤＰ２が１ｍの第３孔１３を削孔する。地盤１の第２孔１２の下に第３孔１３が削孔された状態を図２０に示す。

【0028】

続く図２１及び図２２に示す第８工程においては、上述した第７工程で削孔された第３孔１３に、調整された時間で硬化する注入材料２を無圧で注入する。ここで用いられる注入材料２は、上述した第１実施形態で用いられる注入材料２と同じである。第３孔１３に注入材料２が充填された状態を図２２に示す。図２２に示すように第３孔１３に注入材料２が充填されたら、注入材料２が硬化して充分な強度を発現するまで待機する。

【0029】

続く図２３及び図２４に示す第９工程においては、第３孔１３と同芯で、且つ第１口径Ｄ１より大きい第２口径Ｄ２で、第３孔１３の周囲をコアボーリング削孔する。特に限定はされないが、センターライザー６を取り外したのち、外径φが８６ｍｍの第２ダブルコアチューブ４を図示しないボーリング機に装着し、当該ボーリング機を用いて、図２３及び図２４に示すように、たとえば削孔径（＝第２口径Ｄ２）が８６ｍｍ，第２削孔深度ＤＰ２が１ｍの第４孔１４を削孔する。なお、第２サンプルＳ２としてのコアが採取された後の第４孔１４を図２５に示す。

【0030】

最後の図２５及び図２６に示す第１０工程においては、第２ダブルコアチューブ４を引き上げ、インナコアチューブ４１に抱え持たれたコアを第２サンプルＳ２として採取する。図２６に採取された第２サンプルＳ２の断面を示し、図２５に第２サンプルＳ２が採取された後の第４孔１４を示す。採取した第２サンプルＳ２は、直径がインナコアチューブ４１の内径で、長さが第２削孔深度ＤＰ２の円筒形状の塊状物であり、調査目的の地盤に空洞や空隙が存在するか否かの調査に供され、目視による観察が行われる。

【0031】

なお、図２５に示す第４孔１４の底面からさらに深い部分のサンプルを採取する場合は、以上の第５工程から第１０工程を繰り返す。

【符号の説明】

【0032】

１…地盤
１１…第１孔
１２…第２孔
１３…第３孔
１４…第４孔
２…注入材料
２１…容器
２ａ…注入材料が浸入した地層
３…第１ダブルコアチューブ
３１…インナコアチューブ
３２…アウタコアチューブ
４…第２ダブルコアチューブ
４１…インナコアチューブ
４２…アウタコアチューブ
５…筒状ケーシング
６…センターライザー
Ｓ１…第１サンプル
Ｓ２…第２サンプル
Ｄ１…第１口径
Ｄ２…第２口径
ＤＰ１…第１削孔深度
ＤＰ２…第２削孔深度
Ｌ…空洞層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

調査目的とする地盤に第１口径の第１孔をボーリング削孔し、
調整された時間で硬化する注入材料を前記第１孔に無圧で注入して無圧の状態で硬化させ、
前記第１孔と同芯で、前記第１口径より大きい第２口径で、前記第１孔の周囲をコアボーリング削孔し、
前記コアボーリング削孔したコアを第１サンプルとして採取する調査ボーリング工法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本発明は、調査目的とする地盤に第１口径の第１孔をボーリング削孔し、
調整された時間で硬化する注入材料を前記第１孔に無圧で注入して無圧の状態で硬化させ、
前記第１孔と同芯で、前記第１口径より大きい第２口径で、前記第１孔の周囲をコアボーリング削孔し、
前記コアボーリング削孔したコアを第１サンプルとして採取することによって上記課題を解決する。