JP6084382B2 - 削孔装置及びこれを用いた注入管の敷設方法 - Google Patents

Description

本発明は、削孔装置及びこの装置を利用した注入管の敷設方法に関する。

地盤内に注入管を敷設し、この注入管から薬液などの地盤改良材を注入して地盤改良を行う工法が知られている。この工法の実施にあたっては、曲がり可能なロッドの先端に削孔ヘッドを固定し、これを用いて直線状及び曲線状に地盤を削孔し、形成された削孔部に注入管を敷設する。削孔工程では、計測器を用いて削孔ヘッドの位置を計測し、削孔方向を適宜修正しながら、計画線形に沿うように直線状及び曲線状に削孔する。削孔の過程で削孔難度の高い硬質地盤や砂礫地盤に突き当たった場合には、パーカッションを使用し、ロッドを通じてその先端の削孔ヘッドに打撃を加えて難所を突破する。

（位置検知手段）
地中にある削孔装置の位置を検知する手段としては、「ジャイロ方式」による位置検知置と、「ゾンデ・ロケータ方式」による位置検知が一般的に知られている。

「ジャイロ方式」の位置検知には次の２通りの方法がある。
一つ目は、絶対方位を測定する方法である（以下「方位ジャイロ方式」と称す）。方位ジャイロ方式では計測器をロッド先端の削孔ヘッドに固定して使用するため、計測時間が短くて済むという利点がある一方で、計測器が衝撃に弱いためにパーカッションの使用ができないという欠点がある。
二つ目は、計測器を動かした時に生じる加速度を測定する方法である（以下「ジャイロ方式」と称す）。このジャイロ方式では、計測の度に削孔を中断してジャイロを削孔ヘッドまで送り込み、引き抜くときに線形を計測する。削孔時には削孔ヘッドに計測器を設置しないので、この方式ではパーカッションの使用が可能である。しかし、削孔線形を計測する度に計測器の送り込みと引き抜きが必要となるので、その抜き差しの作業が煩わしく、計測に時間がかかるといった欠点がある。
さらに、上記「方位ジャイロ方式」及び「ジャイロ方式」のいずれの方式においても、測定誤差が累積されるため、計測距離が長くなると誤差が大きくなると云う計測方法としての欠点がある。

「ゾンデ・ロケータ方式」は、ロケータ（受信機）を用いてゾンデ（発信機）からの磁気信号を受信し、ロッド先端の削孔ヘッドの位置、深度、ロール角、ピッチ角を検知する方法である。削孔ヘッド側には位置情報発信装置が装着してあり、そのゾンデハウジング内には、削孔ヘッドのロール角・ピッチ角を計測する傾斜計と、その角度データを含む位置情報を磁気信号として発信するゾンデが格納されている。ロケータは地表側に設けられており、ゾンデからの磁気信号を受信することで、削孔ヘッド真上の地表位置、削孔ヘッドの深度、ロール角、ピッチ角を検知できる。

このゾンデ・ロケータ方式は、削孔が完了するまでの間、位置情報発信装置を削孔ヘッドに固定したままで位置検知が行える。すなわち、位置検知のたびに位置情報発信装置を出し入れする必要がないので、簡単かつ素早く計測が行え、削孔制御を細かく行えるという利点がある。さらに、方位ジャイロ方式及びジャイロ方式のように測定誤差が累積されないという利点がある。

したがって、削孔方向を精密に制御し、計画線形に沿って正確かつ迅速に削孔するためには、可能な限りゾンデ・ロケータ方式により削孔ヘッドの位置検知を行うのが好ましい。そのようなゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置を削孔ヘッドに固定するための構成が、特許文献１（特開2007-63782号公報）に開示されている。

（従来の削孔装置）
特許文献１に開示された削孔装置（削孔ヘッド）の概略構成を、図１７に示す。同図に示すように、特許文献１の削孔装置は、ロッド先端に連結されるアウターピース１０１と、該アウターピース内に回収可能に収容されたインナーピース１０３と、該インナーピースと一連一体のゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置１０５を有している。

インナーピース１０３には、該インナーピースをアウターピース１０１に対し固定するためのラッチ部１０７が設けられている。このラッチ部１０７は、開閉式の係合翼片１２１と、該係合翼片を開翼方向（外方向）に押し広げるバネ１２３を有している。アウターピース１０１の内壁には、係合翼片１２１と係合するラッチ溝１２５が形成されている。

位置情報発信装置１０５は、前方のインナーピース１０３と一連一体に構成されており、該インナーピースから分離することはできない。位置情報発信装置１０５は、そのゾンデハウジング内に、削孔装置のロール角・ピッチ角を計測する傾斜計と、その角度データを含む位置情報を磁気信号として発信するゾンデを格納している。位置情報発信装置１０５のゾンデハウジングとアウターピース１０１には、それぞれ、ゾンデからの磁気信号を通しやすくするための樹脂性の透過部１２７，１２９が設けられている。

位置情報発信装置１０５の両端にはそれぞれ、水密性を確保するためのＯリング１３１が設けられている。各Ｏリング１３１は、内側の位置情報発信装置１０５と外側のアウターピース１０１の双方に対し密着しているので、位置情報発信装置１０５とアウターピース１０１の間にある円筒状の隙間へ削孔水が浸入することはない。

アウターピース１０１の内壁側の前方と後方には、段差部１３３，１３５が形成されている。一方の段差部１３３の前方は縮径し、インナーピース１０３がアウターピース１０１から抜け出るのを防止している。他方の段差部１３５の後方は拡径しており、位置情報発信装置１０５を引き抜き易くしている。回収時に位置情報発信装置１０５を手前へ強く引っ張り続け、その両端にあるＯリング１３１が段差部１３５を越えて拡径領域に抜け出れば、該位置情報発信装置を一気に引き抜くことができる。

削孔の間、インナーピース１０３と位置情報発信装置１０５は、ラッチ部１０７の作用によってアウターピース１０１内に固定されている。ロッドを介して送水される削孔水は、（位置情報発信装置１０５の外周とアウターピース１０１の間の隙間に浸入することなく）削孔水バイパス１４１を通って前方へ送られ、さらに削孔水ライン１４３を介して削孔装置の前方へ吐出される。

なお、アウターピースと位置情報発信装置に設けられた透過部１２７，１２９の樹脂は、強度が小さいため、位置情報発信装置１０５とアウターピース１０１の間の隙間に削孔水を通すと、その高い水圧に耐えられずに透過部１２７，１２９が破壊する。そのため透過部１２７，１２９に削孔水が触れないように、削孔水は、バイパス１４１を介して前方へ送られる。

削孔完了後は、先端にオーバーショットを備えた回収用ロッドを送り込み、位置情報発信装置１０５の後方に延設されたスピア１５１に連結させる。続いて、その回収用ロッドを引っ張り、係合翼片１２１をバネ１２３の付勢力（押し広げるバネ力）に抗して閉翼させ、アウターピース１０１に対するラッチ部１０７の係合を解除させる。続いて回収用ロッドを引き戻して、一連一体の位置情報発信装置１０５とインナーピース１０３を地表側に回収する。

特開２００７−６３７８２号公報

上述のとおり、ゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置は、位置検知を簡単かつ速やかに行うことができ、また測定誤差が累積されないという点で、いずれのジャイロ方式よりも優れているが、ゾンデ・ロケータ方式を従来の削孔装置で利用するにあたっては次のような問題があった。

（削孔中の問題点）
削孔作業の途中で、削孔難度の高い硬質地盤や砂礫地盤に突き当たった場合には、パーカッションを使用し、ロッドを通じて削孔装置の先端に強力な打撃力を加える必要がある。しかし、ゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置を装着したままでパーカッションを使用した場合には、パーカッションによる衝撃や振動で、位置情報発信装置１０５内の計器類が損傷を受けるといった問題があった。

また、位置情報発信装置１０５を、装着させたままで打撃や振動から保護する防護策も種々提案されてきたが、いずれも、計器類の損傷を確実に防げるものではなかった。

なお、従来の削孔装置では、削孔完了後に位置情報発信装置１０５とインナーピース１０３を回収するように構成されているが、削孔作業の途中で位置情報発信装置１０５だけを取外し・再装着できるように構成されてはいない。すなわち、インナーピース１０３から位置情報発信装置１０５を切り離して、該位置情報発信装置だけを一時的に回収し再装着できるようには構成されていない。

したがって、従来の削孔装置でパーカッションを使用する場合には、ゾンデ・ロケータ方式の検知装置を確実に保護できないといった問題があった。そのため、従来の削孔でパーカッションを使用する場合には、計測に時間がかかるジャイロ方式の検知装置を利用するか、或いは、計器類の損傷を覚悟でゾンデ・ロケータ方式の検知装置を利用するほかなかった。

なお特許文献１の削孔装置において、削孔作業の途中で位置情報発信装置１０５を回収すると、これと一連一体のインナーピース１０３も一緒に抜け出てしまう。抜き出した位置情報発信装置１０５とインナーピース１０３を、ロッド内に挿入し元の位置へ戻そうとしても、Ｏリング１３１が障害となって手前の段差部１３５から先に位置情報発信装置１０５を押し込むことが困難である。また後述するように、インナーピース１０３の引き抜き時に前方から土砂を吸い込んでしまい、アウターピース１０１内が詰まってしまうため、インナーピースを元の位置まで押し戻すことができない。したがって、従来の削孔装置では、削孔作業の途中でひとたび位置情報発信装置とインナーピースを抜き出すと、元の位置に戻すことはできない。

（削孔完了後の問題点）
従来の削孔装置では、ラッチ部の係合翼片１２１が、バネ１２３によって開翼方向（外方向）に常に付勢されている。したがって、ラッチ部１０７を解除する際には、バネ１２３による外向きの付勢力に抗して係合翼片１２１を閉翼する必要がある。
また、削孔時にインナーピース１０３に掛る力で、係合翼片１２１がラッチ溝１２５に強く噛み込んでしまうことが多くあり、引き抜きの際にこの噛み込みが大きな抵抗となるので、係合翼片１２１を閉翼させてラッチ溝１２５から外すために、より大きな力で引っ張る必要が生じる。
したがって従来装置では、位置情報発信装置とインナーピースを回収する際、ラッチ部を解除するために極めて強い力で引っ張る必要があり、回収し難いといった問題があった。

また従来の削孔装置では、位置情報発信装置１０５の両端にＯリング１３１が設けられ、各Ｏリングが押し潰れた状態でアウターピース１０１と位置情報発信装置１０５に密着している。したがって、位置情報発信装置１０５を抜き出すときにＯリング１３１が抵抗となるため、強い力で引っ張る必要があり、抜き出し難いという問題があった。
なお従来装置においてＯリング１３１を設けず、位置情報発信装置１０５とアウターピース１０１の間の隙間に削孔水を通すと、削孔水の圧力によって透過部１２７，１２９が破壊され、外部へ削孔水が漏出したり、また位置情報発信装置１０５の内部（ゾンデや計器類）に削孔水が浸入する。したがって、図１７に示す従来装置の構成で、Ｏリング１３１を省くことはできない。

また従来の削孔装置では、位置情報発信装置１０５とインナーピース１０３を引き抜いて回収する際に負圧が発生し、アウターピース１０１内に土砂を吸い込んでしまい、そのため、該アウターピースの先端が詰まって後工程で注入管を挿入できなくなるといった問題があった。

また従来の削孔装置は、先端側寄りで内径が細くなるように形成された段差部１３３，１３５を有している。アウターピース内にこのような段差部を形成すると、後工程で注入管を挿入するときに、その先端が段差部に引っかかって挿入を妨げるといった問題があった。また、このような段差部（先端側寄りで内径が細くなる段差部）を形成すると、建て込める注入管の径が細くなるといった問題があった。さらに、位置情報発信装置とインナーピースを回収するときに吸い込んだ土砂が段差部に溜まるので、後工程でロッドを回収する際に、注入管の共上がりを起こすといった問題もあった。
なお図１７に示す従来装置において、前方の段差部１３３を設けない場合には、削孔作業の途中で削孔水の圧力でインナーピース１０３と位置情報発信装置１０５が抜け出てしまう。また、後方の段差部１３５を設けない場合には、周囲に密着したＯリング１３１が障害となって位置情報発信装置１０５とインナーピース１０３を回収できなくなる。したがって、図１７に示す従来装置の構成で、段差部１３３，１３５を無くすことはできない。

（その他の問題）
また従来の削孔装置では、段差部１３３，１３５や削孔水バイパス１４１などを備える必要があるため構造が複雑で、製造コストが高くなるという問題があった。

（本発明の目的）
そこで上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、土質に左右されず計画線形に沿って正確に削孔することができ、しかも、位置情報発信装置の回収にかかる労力を軽減できる、簡易な構造の削孔装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、土質に左右されず計画線形に沿って正確に削孔することができ、地盤改良に必要な注入管を簡単かつ確実に建て込むことができる注入管敷設方法を提供することにある。

上述した目的は、ロッドの先端側に連結されるアウターピースと、前記アウターピースに前方へ押し出し可能に収容され、傾斜した土圧受け面を含み、削孔完了後に前方へ押し出すことによって撤去されるインナーピースと、前記ロッドを介して送水される削孔水を吐出するための送水孔と、前記アウターピース内に装着され、削孔作業の途中での取外しと再装着を可能にする着脱機構を具備し、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知に用いられる位置情報発信装置と、を有しており、前記位置情報発信装置は、前記インナーピースを前記アウターピース内に残したままで、該アウターピースから取外すことが可能であることによって達成される。

上記削孔装置において、位置情報発信装置の前記着脱機構は、前記アウターピースに対し解除可能に係合する係合部材と、前記係合部材を解除方向に付勢する付勢部材と、前記位置情報発信装置の装着状態を維持すべき間、前記係合部材の解除方向への動きを妨げる係合保持部材とを有することが好ましい。

また前記位置情報発信装置は、ロケータによって受信される信号を発信するゾンデと、前記ゾンデを格納し防水性のあるゾンデハウジングとを有しており、前記ロッドを介して送水される削孔水が、前記ゾンデハウジングと前記アウターピースの間を通って前記送水孔へ送られることが好ましい。

また前記インナーピースは、押し出して撤去できるように前記アウターピース内に収容されていることが好ましい。

また前記ゾンデハウジングは、前記ゾンデを囲う非磁性体ケースを含んで構成されていることが好ましい。

また前記ゾンデハウジングは、ゾンデを囲う金属製ケースと、ゾンデからの信号を通すように前記金属製ケースに形成されたスリットと、前記スリットに設けられた非磁性体のコーキング材とを有しており、前記スリットが、外壁側から内壁側へ向かって細くなる断面形状を有していることが好ましい。

また前記ゾンデハウジングは、ゾンデを囲う円筒状の内ケースと、該内ケースを覆う外ケースとを有し、前記ケースの一方が、スリットが形成された金属製ケースから構成され、前記ケースの他方が、非磁性体ケースから構成されていることが好ましい。

また前記アウターピースは、非磁性体の部材で構成されていることが好ましい。

また前記アウターピースは、隙間を隔てて前記位置情報発信装置を囲う円筒状非磁性体の内ケースを含んで構成されていることが好ましい。

また前記アウターピースは、内側にある前記位置情報発信装置からの信号を通すように形成されたスリットを有していることが好ましい。

また前記アウターピースは、内側にある前記位置情報発信装置からの信号を通すように形成されたスリットと、前記スリットに設けられた非磁性体のコーキング材とを有しており、前記スリットが、内壁側から外壁側へ向かって細くなる断面形状を有していることが好ましい。

また上述した目的は、先端に上記削孔装置を備えたロッドを押し込みつつ削孔水を送水しながら削孔する工程と、パーカッションが必要な場合に、インナーピースをアウターピース内に残したままで、位置情報発信装置を取外して一時的に回収する工程と、パーカッション完了後に前記位置情報発信装置を再装着する工程と、削孔完了後に前記位置情報発信装置を回収する工程と、ロッドを介して削孔部に注入管を挿入する工程と、を含む注入管の敷設方法によって達成される。

また上述した目的は、先端に上記削孔装置を備えたロッドを押し込みつつ削孔水を送水しながら削孔する工程と、パーカッションが必要な場合に、インナーピースをアウターピース内に残したままで、位置情報発信装置を取外して一時的に回収する工程と、パーカッション完了後に前記位置情報発信装置を再装着する工程と、削孔完了後に前記位置情報発信装置を回収する工程と、削孔が完了し前記位置情報発信装置を回収した後、先端側にパッカーを有する注入管をロッド内に挿入し、該パッカーを膨張させて送水孔を閉塞し、アウターピース内に流体を送り込んでその圧力によってインナーピースを前方へ押し出し撤去する工程と、を含む注入管の敷設方法によって達成される。

上記注入管の敷設方法では、インナーピースを押し出すための前記流体としてシール材を用いることが好ましい。

また上記注入管の敷設方法では、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知ができない場合に、ジャイロ方式による位置検知装置をロッド先端側へ送り込み測定可能にセットする工程を、更に含むことが好ましい。

本発明の削孔装置は、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知に用いられる位置情報発信装置を有し、該発信装置はアウターピース内に装着される。そして本発明によれば、この位置情報発信装置は、ロッドを介しての取外しと再装着を可能にする着脱機構を備えている。このような着脱機構を設けることにより、削孔完了後に位置情報発信装置を回収できるのは勿論のこと、削孔作業の途中であっても、必要に応じて一時的に取外し回収することができ、また再装着してゾンデ・ロケータ方式の位置検知を再開することもできる。
すなわち本発明によれば、削孔作業の途中でパーカッションを使用する場合には、位置情報発信装置を一時的に取外して回収できる。これにより、計器類を衝撃から確実に保護できる状態で、ロッド先端の削孔装置に打撃力を与えることができる。
また、パーカッションが終了すれば、再びロッド内に挿し込んで元の位置まで押し戻し、アウターピース内に再装着できる。これにより、パーカッションが終われば、ゾンデ・ロケータ方式による正確な位置検知を再開できる。
よって本発明によれば、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知とパーカッションを併用しても計器類の損傷を招くことがないので、削孔難度の高い硬質地盤や砂礫地盤があっても計画線形に沿う正確な削孔が可能である。
また、削孔作業の途中で位置情報発信装置の電池が消耗してゾンデ・ロケータ方式の位置検知が行えなくなっても、位置情報発信装置を取り外し電池を交換して再装着することで、ゾンデ・ロケータ方式の位置検知を再開できる。つまり長尺削孔で施工が複数日にわたるような場合でも容易に対応が可能である。

また本発明の削孔装置によれば、アウターピースに対し係合する係合部材は、付勢部材によって「解除方向」に付勢されている（これに対し図１７の従来装置は「係合方向」に付勢されている）。そして、位置情報発信装置の装着状態を維持すべき間は、係合保持部材が係合部材の動き（解除方向への移動）を阻止して、係合状態を保持している。このような構成によれば、単に保持部材を係合部材から引き離すだけで、付勢されている係合部材が自動的に解除方向に動く。したがって係合を解除させる際に、従来装置のように、付勢力に抗して係合部材を押し戻す必要がない。すなわち本発明によれば、軽い操作で確実に着脱機構の係合を解除できるので、位置情報発信装置を抜き出す際の解除操作が容易になる。
また、位置情報発信装置の解除操作に要する力が小さくなることで、ゾンデハウジングに要求される強度を従来に比べて緩和できる。その結果、ゾンデハウジングの構成部材として、金属製ケースのみならず、樹脂などからなる非磁性体ケースを用いることも可能になる。

また本発明の削孔装置によれば、ロッドを介して送水される削孔水は、防水性のあるゾンデハウジングとアウターピースの間の隙間を通って送水孔へ送られるようになっている。すなわち本発明では、従来装置の如く、水密性確保のためのＯリングを位置情報発信装置の外周に設ける必要がない。したがって、位置情報発信装置を取外し・再装着する際に、Ｏリングによる抵抗が無く、該発信装置を軽い操作で自在に抜き差しすることが可能になる。
すなわち、着脱機構の解除に続いて位置情報発信装置を引き抜く際には、はじめから軽い引っ張り力で容易に引き抜くことができる。同様に、位置情報発信装置を再装着する際に、アウターピース内のもとの位置へ軽い操作で簡単かつ確実に押し戻すことができる。
また、位置情報発信装置の取外し・再装着のための操作が軽くなり、弱い力で抜き差しできるので、位置情報発信装置のゾンデハウジングに、後述する非磁性体ケース（例えば樹脂製ケース）を用いることが可能になる。
さらに、本発明では位置情報発信装置の外周にＯリングが不要なので、従来装置に見られるような段差部（図１７の段差部１３５）を設ける必要がない。また、位置情報発信装置の周囲に削孔水を通すようになっているので、削孔水バイパスも不要になる。したがって構造が簡単になり、その分低コストでの製造が可能になる。また、削孔水の送水経路が従来よりも大きくなり、目詰まりが発生しにくくなる。

また本発明の削孔装置によれば、インナーピースは、注入管や押し棒などの先端で押し出して撤去できるようにアウターピース内に収容されている。したがって、インナーピースを手前に回収する従来装置では、インナーピース抜け止め用の段差部（先端側寄りで縮径する段差部）を必要としていたのに対し、本発明ではそのような段差部が不要である。よって本発明によれば、従来装置に見られる「先端側寄りで内径が縮径する段差部」（図１７の段差部１３３，１３５）をすべて無くすことができる。その結果、削孔が完了して注入管を建て込むときに、段差部に注入管が引っかかるといった事態を確実に回避できる。
また、「先端側寄りで内径が縮径する段差部」が無くなる結果、これまでは注入管挿入の後工程でロッドを回収する際にロッドと注入管の隙間のシール材の多くが、ロッドと注入管に付着して地上に排出されていたことが無くなり、シール材が孔壁に確実に残るようになる。
また、「先端側寄りで内径が縮径する段差部」を無くすことにより、建て込み可能な注入管の径が広がるので、従来装置では使えなかったより太い径の注入管も建て込むことが可能になる。
また、インナーピースとして押し出し撤去タイプのものを用いることにより、インナーピースを撤去する際に、アウターピース内への土砂の吸い込みを防止できる。その結果、詰まった土砂により注入管の挿入が妨げられることがなく、また、後工程でロッドを回収する際に、注入管の共上がりを防止できる。

また本発明の削孔装置によれば、ゾンデハウジングに非磁性体ケースが用いることができる。このように、非磁性材料製ケースを用いてゾンデハウジングを構成することにより、該ゾンデハウジングに磁気透過用スリットを形成する必要がなくなるので、削孔水に対する耐圧性の確保が容易になる。さらに、後述する金属製ケースにスリットを設けこれにコーキングしたゾンデハウジングと比較して、磁気をより多く通すことができるため、より深い深度までの計測が可能になり、その結果、削孔装置の適用可能深度を広げることができるとともに、計測精度も向上する。
なお実施例で述べるように、非磁性体ケース（樹脂製ケース）の方が、スリットを有する金属製ケースに比べて、測定可能距離の点で優れていることが確認された。

上記のゾンデハウジングを用いる場合には、アウターピースとして、例えば、隙間を隔てて位置情報発信装置を囲う円筒状非磁性体の内ケースと、該内ケースを覆う外ケースとを含んでなるアウターピースを用いる。このように、アウターピースの構成部材として非磁性体の内ケースを用いることにより、外ケースに形成した磁気透過用スリットの機能を妨げることなく、削孔水に対する防水性・耐圧性を容易に確保できる。
また、非磁性体である樹脂製の内ケースであれば金属製のものより表面が滑りやすく、位置情報発信装置の取り外し再装着時に掛る力が小さくなり作業をより容易に行うことができる。
また、ゾンデハウジング、アウターピースの一方又は両方に樹脂を用いることで削孔時に金属同士の接触が無くなり位置情報発信機に与える衝撃を減らすことができる。

一方、本発明で金属製ケースを用いてゾンデハウジングを構成する場合には、該ハウジングにスリットを形成するとともに、このスリットに非磁性体のコーキング材を設ける。ゾンデハウジングのスリットは、外壁側から内壁側へ向かって細くなる断面形状を有している。このようなスリット断面形状によれば、充填されたコーキング材は、ゾンデハウジング周囲を流れる削孔水の水圧を受けてもスリットから容易に抜け出ることがない。しかも、周囲を流れる削孔水の圧力が増すほど、コーキング材がスリットのテーパー面により強く密着するとともに、コーキング材が密になって強固になる。したがってスリットを塞ぐコーキング材に、防水性のみならず強い耐圧性を持たせることができるので、削孔水の水圧によってコーキング材が破壊するのを確実に防止し、ゾンデハウジング内への削孔水の浸入を確実に阻止できる。

上記のゾンデハウジングを用いる場合には、アウターピースとして、例えば、位置情報発信装置からの信号を通すように形成されたスリットと、該スリットに設けられた非磁性体のコーキング材とを有するアウターピースを用いる。アウターピースのスリットは、内壁側から外壁側へ向かって細くなる断面形状を有している。このようなスリット断面形状であれば、充填されたコーキング材は、内側を流れる削孔水の水圧を受けてもスリットから容易に抜け出ることがない。しかも、内側を流れる削孔水の圧力が増すほど、コーキング材がスリットのテーパー面により強く密着するとともに、密になって強固になる。したがってスリットを塞ぐコーキング材に、防水性のみならず強い耐圧性を持たせることができるので、削孔水の水圧によってコーキング材が破壊するのを確実に防止し、削孔水の漏出を確実に阻止できる。
また、内壁側から外壁側へ向かって細くなる断面形状を有しているアウターピースのスリットでは、削孔時に地盤と接触するスリットの面積が小さくなるためスリットに設けられたコーキング材の削孔による摩耗が少なくスリットを補修する回数を減らすことができる。

またゾンデハウジングとしては、ゾンデを囲う円筒状の内ケースと、該内ケースを覆う外ケースとを有するゾンデハウジングを用いることもできる。この場合、一方のケースは、スリットが形成された金属製ケースから構成され、他方は非磁性体ケース（例えば樹脂製ケース）から構成されている。このように、金属製ケースと非磁性体ケースの組み合わせでゾンデハウジングを構成することで、樹脂製ケース単体で構成する場合よりも、部材としての強度や剛性が高くすることができる。

また本発明の注入管敷設方法によれば、削孔作業の途中でパーカッションを使用する場合には、位置情報発信装置を取外して一時的に回収するようになっている。これにより、衝撃による計器類の損傷を確実に回避しつつ、ロッド先端の削孔装置に打撃力を与えることができる。
また、パーカッションが終了すれば、ロッド内に挿し込んで元の位置まで押し戻し、アウターピース内に再装着するようになっている。これにより、パーカッションが終われば、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知を再開して、計画線形に沿った正確な削孔を継続できる。

また本発明の注入管敷設方法によれば、削孔が完了して位置情報発信装置を回収した後、先端側にパッカーを備えた注入管をロッド内に挿入し、該パッカーを膨張させて送水孔を閉塞し、続いてロッド内に送り込んだ流体の圧力によってアウターピースからインナーピースを押し出すようになっている。これにより、わずかな手間と時間でインナーピースを撤去できるので、注入管敷設作業の効率化を図ることが可能になる。

また本発明の注入管敷設方法によれば、インナーピースを前方に押し出し撤去するための流体にシール材を使用するようになっている。これにより、注入管周りへのシール材注入の手間が省ける。また、地山の崩壊による開放されたアウターピース内への土砂の流入を防止し、ロッドの引き抜き時、注入管の共上がりもなくスムーズに入れ替ることができる。

また本発明の注入管敷設方法によれば、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知ができない場合には、ジャイロ方式による位置検知装置をロッドの先端側へ送り込み測定可能にセットするようになっている。これにより、磁気・電波障害のある場所や、ゾンデからの磁気信号の受信が困難な既設構造物直下の地盤においても、削孔線形を測定することが可能になる。

曲線ボーリング（自在ボーリング）の概要を例示する図である。 本発明の削孔装置を示す全体図である。 第１実施形態のアウターピースを示す図である。 第１実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 着脱機構を示す図である。 位置情報発信装置を取外す際の様子と、取外した後の様子を示す図である。 着脱機構の動作を示す図である。 削孔が完了して注入管を建て込む際のプロセスを示す図である。 第２実施形態のアウターピースを示す図である。 第２実施形態のアウターピースを示す図である。 第２実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 第２実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 第３実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 第４実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 第５実施形態のゾンデハウジングを示す図である。 削孔工程における位置検知方法の他の実施形態を示す図である。 従来の削孔装置を示す図である。

はじめに、図１及び図２に基づいて、本発明の削孔装置の構成・作用の概略を説明する。

本発明の削孔装置１は、図１に示すような曲線ボーリング（自在ボーリング）に用いられる削孔ヘッドであって、曲がり可能なロッド２の先端に連結して用いられる。
この削孔装置１は図２に示すように、主として、ロッド先端に連結される筒状のアウターピース３と、このアウターピースに押し出し可能に収容されるインナーピース５と、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知に用いられる位置情報発信装置７と、この位置情報発信装置の取外しと再装着を可能にする着脱機構９を有している。

アウターピース３は、内側に通路を有するロッド２（ケーシングパイプ）に連結されている。連通するロッド２とアウターピース３内の通路は、削孔時には削孔水の送水などに利用され、削孔完了後の次工程では注入管の建込みに利用される。

インナーピース５は、ピンなどで抜け止めされた状態でアウターピース３の先端側に収容されており、削孔の間はコア詰まりを防止する。「コア詰まり」とは、地盤や切削ズリがロッド内に入り込み、コア状に詰まることをいう。削孔が完了してインナーピース５が不要になったら、前方へ押し出して撤去する。

位置情報発信装置７は、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知に用いられる装置であり、アウターピース３内に取り外し可能に装着されている。「ゾンデ・ロケータ方式」とは、削孔装置側に設けたゾンデ（発信機）からの磁気信号を、地表側のロケータ（受信機）を用いて受信し、この受信信号に基づいて削孔装置の位置、深度、ロール角、ピッチ角を検知する方法である。

着脱機構９は位置情報発信装置７のゾンデハウジング７３に対し連結されており、アウターピース３の内壁に対し解除可能に係合するラッチ９３（係合部材）を備えている。位置情報発信装置７をアウターピース３内の所定位置に固定すべきときは、図２に示すように着脱機構のラッチ９３を開いてアウターピース３の内壁に係合させる。一方、位置情報発信装置７を取外して回収するときは、ラッチ９３を閉じてアウターピース３に対する係合を解除する。

上記構成の削孔装置１を用いた削孔作業の途中でパーカッションが必要になった場合には、ラッチ９３を解除し、位置情報発信装置７を抜き出して一時的に回収する。これにより、ゾンデや計器類を衝撃や振動から確実に保護できる状態で、ロッド先端の削孔装置１に打撃力を与えることができる。

パーカッションが終了したら、位置情報発信装置７を再びロッド２内に挿し込んで元の位置まで押し戻し、図２に示すようにラッチ９３を係合させてアウターピース３に再装着し、そのまま削孔を続ける。したがってパーカッションが終われば、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知を再開し、計画線形に沿った正確な削孔を続行できる。

削孔が完了したら、位置情報発信装置７を取外して地表側に回収し、続いてインナーピース５をアウターピース３の前方へ押し出して撤去する。地盤に貫入させたロッド２とその先端のアウターピース３は、注入管の建込みに利用される。

以下、削孔装置１の各部の構成について詳細に説明する。

（アウターピース）
図２に、筒状のアウターピース３をロッド２の先端に連結した状態を示す。
図３に、位置情報発信装置７を囲う部位におけるアウターピース３の構造を示す。

アウターピース３は、図２に示すように、先端がとがった竹槍形状を有している。
このアウターピースは、図示するように、基端側の外周に形成されたネジ部３３と、通路として機能するとともに位置情報発信装置７やインナーピース５の収容空間として機能する内空部３５と、着脱機構のラッチ９３が嵌合するラッチ溝３７と、収容されたインナーピース５の陥没を阻止する段差部３９と、削孔時に土圧を受ける傾斜した土圧受け面４１と、削孔装置１の前方へ削孔水を送水するための送水孔４３と、土圧受け面４１に植設された図示しない複数のビットとを有している。さらにアウターピース３は、図３に示すように、位置情報発信装置７からの磁気信号を透過させるための透過部４５を有している。

図２に示すネジ部３３は外ネジとして形成され、ロッド２の先端のネジ部（内ネジ）と螺合する。ロッド２にアウターピース３を連結する際には、アウターピースのネジ部３３をロッド２のネジ部の内側にねじ込む。

アウターピースの内空部３５は、基端から段差部３９までの小径領域と、段差部３９から先端までの大径領域とを含んでおり、段差部３９から先が拡径している。小径領域および大径領域のいずれも、均一な内径であって、凹凸のない滑らかな内壁面を有している。

基端から段差部３９までの小径領域は、ロッド２と等しい内径を有している。したがって、アウターピース３をロッド２に連結した状態では、図２に示すように両者の内壁側の継ぎ目に段差はなく、基端から段差部３９に至るまで均一な内径を有している。

段差部３９から先の大径領域は、小径領域よりも大きな内径寸法を有し、かつ、インナーピース５を自在に挿脱可能な寸法を有している。

ラッチ溝３７（係合部）は、アウターピース３の内壁に形成されている。このラッチ溝３７には、位置情報発信装置７の装着状態を維持すべき間、着脱機構のラッチ９３が嵌り込む。その結果、ラッチ９３がアウターピース３と係合し、アウターピース内での位置情報発信装置７の移動が規制される。

段差部３９は、削孔装置１の組み立て時にはインナーピース５の位置決め手段として機能し、削孔時にはインナーピース５の陥没阻止手段として機能する。
組み立て時に、インナーピース５をアウターピース３の先端開口部から挿し込むと、インナーピースとアウターピースの先端面が面一状に揃ったところで（両者の先端に段差がなくなった位置で）、図２に示すようにインナーピース５が段差部３９に引っかかって位置決めされる。
削孔時には、インナーピース５が土圧を受けて基端側（反掘進方向）へ押し込まれても、段差部３９にインナーピース５が引っかかるので、該インナーピースが段差部３９を超えてアウターピース３内に陥没することはなく、また、装着状態の位置情報発信装置７を後方へ押し込むこともない。

送水孔４３は、アウターピースの内空部３５を介して、ロッド２内の通路と連通している。削孔時にロッド２を介して送水された削孔水は、アウターピース３と位置情報発信装置７との間にある円筒状の隙間を通り、送水孔４３を介して土圧受け面４１の前方へ吐出される。

図３に示すように、本実施形態のアウターピース３は、主として、隙間を隔てて位置情報発信装置を囲う円筒状非磁性体の内ケース３０と、この内ケースを覆う円筒状鋼製の外ケース３１とから構成されている。内ケース３０を構成する非磁性材料の具体例としては、例えば、樹脂、ステンレス、アルミ、真鍮などが挙げられる。内ケース３０と外ケース３１の間は、接着剤等でシールされている。削孔中は、内ケース３０とゾンデハウジング７３との間にある隙間を通って、削孔水が前方の送水孔へ送られる。

鋼製の外ケース３１には、透過部４５が設けられている。この透過部４５は、図３に示すように、鋼製の外ケース３１に形成されたスリット４６と、該スリットを塞ぐ非磁性体のコーキング材４７から構成されている。

スリット４６は、図３（Ａ）に示すように、外ケース３１の軸方向に対して平行に設けられ、また図３（Ｂ）に示すように、等間隔で複数本形成されている。
コーキング材４７は高強度補修材から形成され、スリット４６を塞ぐように充填されている。

位置情報発信装置７内のゾンデから発信された磁気信号は、非磁性体の内ケース３０を透過し、さらに、鋼製の外ケース３１の透過部４５を透過する。したがって、ゾンデからの磁気信号は、アウターピース３を透過して、地表側のロケータによって受信される。

（インナーピース）
インナーピース５は、図２に示すように、略円柱状ブロックの先端をとがらせた形状を有し、傾斜した土圧受け面５３と、位置情報発信装置７の装着時に該発信装置を所定姿勢にガイドするガイドロッド５５と、アウターピース３の段差部３９に突き当たる段差部を有している。

インナーピース５の土圧受け面５３は、アウターピース３の土圧受け面４１と傾斜角度が同一であり、インナーピース５を収容した状態で面一の斜面を形成するように位置決めされる。

ガイドロッド５５は、インナーピース５の後方側端面に延設されている。このガイドロッド５５にはキー５７が突設され、このキーは、位置情報発信装置のミールシュー７５のキー溝８３に差し込まれている。

インナーピース５は、ピンなどで抜け止め・回転止めされた状態でアウターピース３内に収容され、削孔の間、アウターピースの先端開口部を塞いでいる。このインナーピース５により、ロッド内に掘削土が詰まる、いわゆるコア詰まりを防止する。削孔が完了したら、インナーピース５を前方へ押し出して撤去し、アウターピース３を貫通させる。

（位置情報発信装置）
本発明で用いる位置情報発信装置７は、図２に示すように、傾斜計やゾンデを格納する防水性のゾンデハウジング７３と、位置情報発信装置７の取外しと再装着を可能にする着脱機構９と、位置情報発信装置７を装着・再装着する際のローリングを検出するミールシュー７５と、位置情報発信装置７の引き抜きに利用するスピア７７とを有している。

ゾンデハウジング７３内には、主として、削孔装置１のロール角・ピッチ角を計測する傾斜計と、該傾斜計から得た角度データを磁気信号に変換して送信するゾンデ（送信機）が格納されている。ゾンデから送信される磁気信号は、削孔工程において地表側にあるロケータによって受信される。

これらの計器類やゾンデを囲うゾンデハウジング７３は、図４に示すように、本実施形態では円筒状ケースから構成されている。この円筒状ケースは、内部にあるゾンデからの磁気信号を透過できるように非磁性体で構成され、例えば、ＭＣナイロンや塩化ビニルなどの樹脂、或いは、ステンレス、アルミ、真鍮などから形成されている。非磁性体ケースを用いることで、後述する第２実施形態のゾンデハウジング（図１１）の場合ようにスリットを設ける必要がないので、低コストで簡単に製造できるといったメリットがある。

ゾンデハウジング７３の両端開口部にはそれぞれ、図４に示すように、スピア７７と一体の軸部７８と、着脱機構のプランジャー９７と一体の軸部７９が差し込まれている。軸部７８，７９はそれぞれ、ゾンデハウジング７３に対し皿ネジ７１でネジ留めされており、筒状のゾンデハウジング７３の両端開口部を塞いでいる。軸部７８，７９とゾンデハウジング７３との間には、水密性を確保するためのＯリング７２が介在させてある。

ロッド２を介して送水される削孔水は、ゾンデハウジング７３の外周とアウターピース３の内壁の間の円筒状空間を通って、前方の送水孔４３へ送られる。なお、非磁性体のゾンデハウジング７３は防水性を有し、また円筒状ケースで構成したことにより高い耐圧性も有するので、ゾンデハウジング７３の周囲を通る削孔水がその内部へ浸入することはない。

ミールシュー７５は図２に示すように、着脱機構９に対し一体的に設けられ、竹槍状の円筒形状に形成されている。このミールシュー７５は、その先端の傾斜面８１と、インナーピースのガイドロッド５５を挿脱可能な内空部と、ガイドロッド５５のキー５７が差し込まれるキー溝８３を有している。傾斜面８１は、位置情報発信装置７を装着する際に、該発信装置を回転させつつキー５７をキー溝８３にガイドする役割を担っている。キー５７が傾斜面８１にガイドされ該傾斜面上をスライドし、キー溝８３に進入することで、位置情報発信装置７の姿勢（ローリング角度）が修正され、インナーピース５に対する位置情報発信装置７の姿勢（相対角度）は常に一定になる。

スピア７７は、ゾンデハウジング７３の端を塞ぐ軸部７８と一体的に構成され（図４参照）、その先端に係合頭部を有している。位置情報発信装置７を取外すときには、先端にオーバーショットを備えたケーブルをロッドを介して送り込み、そのオーバーショットをスピア７７の係合頭部に係合させて、位置情報発信装置を引っ張る（図６（Ａ）参照）。

位置情報発信装置７が装備する着脱機構９の構成について、以下詳述する。

（着脱機構）
位置情報発信装置７が備える着脱機構９は、図５に示すように、主として、アウターピース３に対し解除可能に係合する開閉式のラッチ９３（係合部材）と、該ラッチを閉じる方向に付勢するバネ９５（付勢部材）と、位置情報発信装置７の装着状態を維持すべき間、ラッチ９３の解除方向への動きを妨げるプランジャー９７（係合保持部材）と、該プランジャーをスライド可能に保持するプランジャーケース９９とを有している。

ラッチ９３は、開閉翼のように開閉自在にプランジャーケース９９に設けられている。位置情報発信装置７をアウターピース３に対し装着するときには、ラッチ９３を押し広げてその先端側をアウターピースのラッチ溝３７に進入させることで、ラッチ９３をラッチ溝３７に係合させる。一方、位置情報発信装置７を取り外すべきときはラッチ９３を閉じて、ラッチ９３とラッチ溝３７との係合を解除する。

バネ９５は、閉じる方向（解除方向）にラッチ９３を常に付勢する役割を担っている。なお図１７に示す従来装置では、バネ１２３は開く方向（係合方向）に係合翼片１２１を付勢しているので、バネの機能作用は従来装置のものとは異なる。

プランジャー９７は、位置情報発信装置７の装着・再装着の際に、バネ９５の付勢力に抗してラッチ９３を押し広げる役割を担っている。また削孔中では、位置情報発信装置７がアウターピース３から外れないように、押し広げたラッチ９３，９３の間に介在してその解除動作（閉じる方向の動作）を阻止する役割を担っている。

このプランジャー９７には、プランジャーケース９９のガイド溝１１に沿ってスライドするガイドピン１３が突設されている。またプランジャー９７には、プランジャーケース側に設けた鋼球１９が嵌合する鋼球溝１５，１６が刻設されている。

プランジャー９７の基端側には、ゾンデハウジング７３の端を塞ぐ軸部７９が一体的に設けられている（図４参照）。一方、プランジャー９７の先端寄りは、プランジャーケース９９内にスライド可能に収容されている。したがって、プランジャー９７に繋がっている位置情報発信装置７を押し引きすることで、プランジャー９７をケース９９に対し前進・後退させることができる。ただしプランジャー９７が進退動できる範囲は、ガイド溝１１に沿ってガイドピン１３がスライドできる範囲に制限される。

プランジャーケース９９は、プランジャーのガイドピン１３を案内するガイド溝１１と、進退動可能なプランジャー９７を所定位置に保持するプランジャー保持手段１７を有している。プランジャーケース９９の端には、前述したミールシュー７５が延設されている。

プランジャー保持手段１７は、スプリング１８と鋼球１９から構成されている。スプリング１８は、プランジャーケース９９に穿設した収容孔に収容されており、鋼球１９を常にプランジャー方向に付勢している。鋼球１９は、収容孔からプランジャー方向へ突出するようにスプリング１８によって常に付勢されている。

プランジャー９７を押し引きして、鋼球１９が鋼球溝１５，１６の一方を臨む位置に達すると、付勢される鋼球１９が収容孔から突き出て該鋼球溝に嵌合する。これにより、更なる外力（押し又は引き）が作用しない限り、鋼球と鋼球溝の嵌合状態が維持され、プランジャー９７の位置が保持される。
一方上記の保持状態において、力を加えてプランジャー９７を押し又は引っ張ると、スプリング１８の付勢力に抗して鋼球１９が鋼球溝１５又は１６から外れ、プランジャー９７を自在に押し引きできる。

（位置情報発信装置を取外す際の動作）
上記構成の削孔装置１を用いた削孔において、その途中でパーカッションの使用が必要になった場合には、位置情報発信装置７を取外し一時的に回収する。また、削孔が完了したら、位置情報発信装置７を取外して回収する。
位置情報発信装置７を取外す際の手順を、図６に（Ａ）→（Ｂ）の順序で図示する。またその際の着脱機構９の動作を、図７に（Ａ）→（Ｂ）の順序で図示する。

位置情報発信装置７を取外すにあたっては、はじめに図６（Ａ）に示すように、先端にオーバーショット８７を備えたケーブル８９を、ロッド２を介してその先端の削孔装置１へ向けて送り込む。オーバーショット８７が位置情報発信装置７の手前に達したら、更にケーブル８９を押し込んで、位置情報発信装置７の後方に延出したスピア７７にオーバーショット８７を連結させる。この状態では図７（Ａ）に示すように、プランジャー９７の先端部がラッチ９３を押し広げ、該ラッチの係合状態が保持されている。

続いて、スピア７７に連結させたケーブル８９を手前に引っ張って、ゾンデハウジングの前方に繋がるプランジャー９７を後退させる。ケーブル８９を引っ張ることで、スプリングの付勢力に抗して鋼球１９が鋼球溝１５から外れると同時に、プランジャー９７がガイド溝１１に沿って後退し始める。

プランジャー９７が後退し始めると、押し広げていたラッチ９３からプランジャー９７の先端部が離れ始め、同時に、ラッチ９３自身が備えるバネ９５の付勢力によって該ラッチが徐々に閉まり始める。なおラッチ９３の閉動作は、プランジャー９７の引っ張り力によって行われるのではなく、ラッチ自身が備えるバネ９５の付勢力によって行われる。したがって、プランジャー９７を引っ張ってラッチ９３を閉じる際、該ラッチがラッチ溝３７に強く噛み込むのを防止できる。

そして、ガイドピン１３がガイド溝１１の端に至るまでプランジャー９７が後退すると、図７（Ｂ）に示すように、プランジャー先端部がラッチ９３から離脱すると同時に、ラッチ９３がラッチ溝３７から離脱して閉じきった状態に至る。このとき同時に、スプリングにより付勢された鋼球１９が、プランジャー前方の鋼球溝１６に嵌り込む。

以上の操作によりラッチ９３が外れ、位置情報発信装置７の装着状態が解除される。
以後は、図６（Ａ）に示すケーブル８９を軽く引っ張り続けることで、図６（Ｂ）に示すように位置情報発信装置７がアウターピース３から抜け出て、ロッド２を通じて地表側に回収することができる。

（位置情報発信装置を再装着する際の動作）
削孔作業の途中でのパーカッションが終了したら、一時的に回収していた位置情報発信装置７をアウターピース３に再装着する。
位置情報発信装置７を取外す際の着脱機構９の動作を、図７に（Ｃ）→（Ｂ）→（Ａ）の順序で図示する。

位置情報発信装置７の再装着にあたっては、はじめに該発信装置をロッド２内に入れ、押し棒などを用いて元の位置へ押し戻す。位置情報発信装置７がインナーピース５の手前に達し、図７（Ｃ）のような姿勢でミールシュー先端の傾斜面８１がガイドロッド５５のキー５７に当ると、発信装置７全体がミールシュー先端の傾斜面８１（楕円状の滑らかな曲線になっている）に沿って回転する。

すなわち、傾斜面８１にキー５７が当たって相対的にスライドすることで位置情報発信装置７の全体が回転し始め、同時に、キー５７がミールシューのキー溝８３へガイドされる。したがって、位置情報発信装置７がローリングした状態で押し込まれても、インナーピースのキー５７は、必ずミールシューのキー溝８３に入り込む。このようにミールシュー７５は、押し戻された位置情報発信装置７のローリングを検出するとともに、ローリング角度を修正し、常に同じ相対角度になるように位置決めする作用を奏する。

続いて位置情報発信装置７を押し戻すと、図７（Ｂ）に示すように、ミールシュー７５の基端側の奥にガイドロッド５５の先端が当り、着脱機構９がこれ以上前方に移動できない状態に至る。この状態ではまだラッチ９３が閉じきっているので、位置情報発信装置７はアウターピース３に対し装着されてはいない。すなわち、位置情報発信装置７はアウターピース３内の所定位置に位置決めされているが、アウターピースに対し固定されてはいない（つまり装着直前の状態）。

図７（Ｂ）に示す状態では、ラッチ９３はバネ９５の付勢力で閉じており、鋼球１９はプランジャー前方の鋼球溝１６に嵌り込みスプリングで押さえ付けられている。鋼球１９に対するスプリングの押し付け力は、プランジャー９７が前進してラッチ９３を押し広げることを妨げている。したがって、押込み方向の外力が続いて作用しない限り、図７（Ｂ）に示す状態が保持される。

図７（Ｂ）に示す状態から位置情報発信装置７を更に押し込んでプランジャー９７が前進すると、スプリングの付勢力に抗して鋼球１９が鋼球溝１６から外れる。同時に、プランジャー９７の先端部が、ラッチ９３の間に入り込み、バネ９５の付勢力に抗して該ラッチを押し広げる。

そして、ガイドピン１３がガイド溝１１の端に至るまでプランジャー９７が前進すると、図７（Ａ）に示すように、開いたラッチ９３の先端側がラッチ溝３７に嵌り込み、同時に、付勢された鋼球１９が後方の鋼球溝１５に嵌り込む。これによりプランジャー９７の後退が阻止されるので、再び位置情報発信装置７の取外し操作を行うまでラッチ９３が閉じることはなく、図７（Ａ）に示す係合状態が保持される。

ラッチ９３がラッチ溝３７に係合するとともに鋼球１９が鋼球溝１５に嵌合した状態で、位置情報発信装置７の再装着が完了する。
なお上述した再装着が完了したとき、ガイドピン１３がガイド溝１１の端に「カチッ」と当った振動（感触）が、プランジャー９７や押し込み部材を通じて作業者の手元に伝わるので、この振動によって再装着の完了を確認できる。

（注入管の敷設方法）
次に、上述した削孔装置を用いた注入管敷設方法について説明する。

はじめに、アウターピース３の先端開口部からインナーピース５を挿し込んで、削孔作業の途中で該インナーピースが抜け出ないように且つ回動しないように、ピンなどで仮止めする。次に図２に示すように、組み立てた削孔装置１をロッド２の先端に連結する。

削孔装置に連結するロッド２としては、凹凸のない滑らかな内壁面を有し、内径が均一であって、連結部に段差が生じることのないロッドを用いるようにする。これにより、注入管の挿入作業およびロッドの引抜き作業において、注入管がロッド内壁に引っかかることがない。

続いて、削孔装置１を先端に備えたロッド２をボーリングマシンにセットして地盤に貫入させ、図１に示すようにロッドを継ぎ足しながら削孔装置１を計画線形に沿って掘進させる。削孔工程では、ロッド２を回転させながら押し込み、同時に、ロッド内の通路を介して削孔水を送水する。ボーリングマシンからの推進力・打撃力・回転力は、ロッド２を介してその先端の削孔装置１へと伝達される。また、ロッド２を介して送られた削孔水は、アウターピース３と位置情報発信装置７の間の隙間を通り、送水孔４３を介して削孔装置１の前方へ吐出される。

直線削孔を行うときには、ロッド２を連続回転させて、削孔装置１の先端面（アウターピースとインナーピースの傾斜した土圧受け面４１，５３）を特定の回転角に固定させないようにする。一方、曲線削孔を行うときには、ロッド２を回転させることなく押し込む。これにより、傾斜した土圧受け面４１，５３が、同一方向の土圧を継続的に受けて掘進方向が変化するので、この押し込み操作をそのまま継続することによって、曲線削孔がなされる。

削孔中は、削孔装置側に装着した位置情報発信装置７と地表側のロケータを用いて、必要に応じてゾンデ・ロケータ方式による位置検知を行う。位置情報発信装置７内のゾンデから発信された磁気信号は地表側のロケータによって受信され、この受信信号に基づいて、削孔装置１の真上の地表位置、削孔装置１の深度、ロール角、ピッチ角を検知する。これらの位置情報に基づいて削孔方向を細かく修正しながら、計画線形に沿って削孔装置を推進させる。

削孔作業の途中で、削孔難度の高い硬質地盤や砂礫地盤に突き当たった場合には、ロータリーパーカッションを使用し、ロッド２を通じて削孔装置１の先端に強力な打撃力を加える。ただしロータリーパーカッションを使用する場合には、その前に図７（Ａ）→（Ｂ）に示す手順でラッチ９３を解除し、位置情報発信装置７を取外して一時的に回収しておく。パーカッションが終了したら、回収していた位置情報発信装置７をロッド２内に挿し込み、押込み部材を用いて元の位置まで押し戻し、図７（Ｃ）→（Ｂ）→（Ａ）に示す手順でラッチ９３をラッチ溝３７に係合させて再装着する。

続いてゾンデ・ロケータ方式による位置検知を再開し、位置情報発信装置７を装着したままで計画線形に沿って削孔を続ける。削孔装置１が目標位置に達して削孔が完了したら、位置情報発信装置７を上記手順で回収し、続いて図８に示す注入管建込み工程に移る。

注入管の建込み工程では、はじめに図８（Ａ）に示すように、先端側にパッカー２３を有する注入管２１をロッド内に挿入する。本実施形態で用いる注入管２１は、削孔装置の送水孔４３を塞ぐ特殊パッカー２３と、該パッカーを膨張させるためのエアチューブ２５を有している。

ロッド２内に挿し込んだ注入管２１の先端が、図８（Ｂ）に示すようにインナーピース５の手前に到達し、パッカー２３が送水孔４３の入り口を臨む位置にセットされたら、エアチューブ２５を介してエアを送り込みパッカー２３を膨張させる。これにより、膨張したパッカー２３が、アウターピース３の内壁に密着すると同時に、送水孔４３を閉塞する。

続いて、注入管２１を介してアウターピース３内に流体を圧送して、その流体圧力によって、図８（Ｃ）に示すようにインナーピース５を前方へ押し出し撤去する。インナーピース５が前方へ押し出されたら、図８（Ｄ）に示すように、ロッドとアウターピース３だけを引き抜いて、注入管２１を地盤中に残置させる。

以上の操作で、注入管の敷設が完了する。敷設された注入管は、地盤への薬液注入に用いられる。

なお、削孔完了後の注入管建込み手順は上述したものに限定されず、例えば、インナーピース５を押し出すための流体としてシール材を用いてもよい。
また、上述した実施形態では、注入管２１を通して流体を圧送し、その流体圧力でインナーピース５を押し出すようにしているが、はじめに押し棒などでインナーピース５を突いて前方へ押し出し、インナーピースが撤去されたら続いて注入管をロッドに挿通させるようにしてもよい。

次に、アウターピース、ゾンデハウジング、及び位置検知方法の他の実施形態について説明する。

（アウターピースの第２実施形態）
第２実施形態に係るアウターピース３ａを図９及び図１０に示す。
このアウターピース３ａは、例えば、図１１及び図１２に示す第２実施形態のゾンデハウジングとの組み合わせで用いられる。

透過部４５は、図９に示すように、鋼製アウターピースに形成されたスリット４６と、該スリットを塞ぐ非磁性体のコーキング材４７から構成されている。この透過部４５は、位置情報発信装置７内のゾンデからの磁気信号を透過させる役割を担っている。

スリット４６は、図９（Ａ）に示すように、鋼製アウターピース３ａの軸方向に対して平行に設けられ、また図９（Ｂ）に示すように、等間隔で複数本形成されている。各スリットは、図９（Ｂ）に示すように、内壁側から外壁側へ向かって断面形状が細くなるテーパー面を有している。

コーキング材４７は、樹脂製ピースや高強度補修材から形成され、スリット４６を塞ぐように充填されている。スリット４６に嵌合した状態のコーキング材４７の断面は、削孔水の水圧が掛る側（内壁側）でより厚い寸法を有し、また、その反対側（外壁側）でより薄い寸法を有している。
なおコーキング材４７は、図９に示すように１種の材料から構成されてもよく、あるいは図１０に示すように、外側寄りに充填した樹脂性ピースと、内側寄りに充填した止水材との組み合わせから構成されてもよい。

また、アウターピースの他の実施形態として、アウターピースを非磁性体の部材で構成してもよい。この場合、アウターピースには、図９及び図１０に示すような透過部４５を設けてもよい。また、図３に示すような、非磁性体の円筒状内ケースを含んで構成してもよい。このようなアウターピースを構成する非磁性材料の具体例としては、例えば、樹脂、ステンレス、アルミ、真鍮などが挙げられる。アウターピースを、これらのいずれか１種の非磁性材料からなる部材で構成してもよく、或いは、異なる非磁性材料からなる複数部材で構成してもよい。

（ゾンデハウジングの第２実施形態）
第２実施形態に係るゾンデハウジング７３ａを図１１及び図１２示す。

ゾンデハウジング７３ａは、計器類やゾンデを囲う円筒状の金属製ケース６１と、ゾンデからの信号を通すように金属製ケース６１に形成された複数のスリット６２と、各スリットを塞ぐ非磁性体のコーキング材６３とを有している。削孔中は、このゾンデハウジングの外周とアウターピースの内壁の間の隙間を通って、削孔水が前方の送水孔へ送られる。

金属製ケース６１は、ステンレス鋼（SUS304）、アルミ、真鍮などの非磁性体の金属から形成されている。各スリット６２は、図１１（Ｂ）に示すように、外壁側から内壁側へ向かって断面形状が細くなるテーパー面を有している。

コーキング材６３は、樹脂製ピースや高強度補修材から形成され、各スリット６２を塞ぐように充填されている。スリット６２に嵌合した状態のコーキング材６３の断面は、削孔水の水圧が掛る側（外壁側）でより厚い寸法を有し、また、その反対側（内壁側）でより薄い寸法を有している。

コーキング材６３は、図１１に示すように１種の材料から構成されてもよく、あるいは図１２に示すように、内側寄りに充填した樹脂性ピースと、外側寄りに充填した止水材との組み合わせから構成されてもよい。

（ゾンデハウジングの第３実施形態）
第３実施形態に係るゾンデハウジング７３ｂを図１３に示す。

ゾンデハウジング７３ｂは、計器類やゾンデを囲う円筒状の金属製ケース６１と、ゾンデからの信号を通すように金属製ケースに形成された複数のスリット６２と、各スリットを塞ぐ非磁性体のコーキング材６３とを有している。削孔中は、このゾンデハウジングの外周とアウターピースの内壁の間の隙間を通って、削孔水が前方の送水孔へ送られる。

金属製ケース６１は、ステンレス鋼（SUS304）、アルミ、真鍮などの非磁性体の金属から形成されている。各スリット６２は、断面形状がより細くなっている点で、図１１に示す第２実施形態のゾンデハウジングと異なる。

図示する細いスリット６２は、圧力が掛る面積（スリットの巾：Ｘ）に対して付着長（肉厚：Ｙ）が遥かに大きいので、コーキング材の強度に大きく依存しないですみ、広い巾のスリットよりコーキングし易い。コーキング材６３は、高強度補修材から形成される。高強度補修材は樹脂より強度が高いので、部材としての安全率が高いといったメリットがある。

（ゾンデハウジングの第４実施形態）
第４実施形態に係るゾンデハウジング７３ｃを図１４に示す。

ゾンデハウジング７３ｃは、計器類やゾンデを囲う円筒状の内ケース６６（非磁性体の金属製ケース）と、この内ケースを覆う外ケース６７（樹脂製ケース）とを有している。内ケース６６と外ケース６７の間は、接着剤等でシールされている。削孔中は、外ケース６７の外周とアウターピースの内壁の間の隙間を通って、削孔水が前方の送水孔へ送られる。

内ケース６６は、ステンレス鋼（SUS304）、アルミ、真鍮などの非磁性体の金属から形成され、ゾンデからの信号を通すように複数のスリット６２が設けられている。各スリット６２には、第２実施形態のゾンデハウジングと異なりコーキング材を設けず、その代わりに、内ケース６６の周囲に非磁性体の樹脂製外ケース６７を被せてある。なお、本実施形態では外ケース６７を構成する非磁性材料の代表例として樹脂を用いているが、ステンレス、アルミ、真鍮などの非磁性材料を用いてもよい。

このような構成によれば、各スリットをコーキングする場合に比べて、簡単かつ確実に水密性を確保できる。また本実施形態では、金属製ケースと樹脂製ケースの組み合わせでゾンデハウジングを構成するので、図４に示す単体ケースだけの実施形態よりも、部材としての強度や剛性が高くなる。なお、削孔水に対する耐圧性は樹脂製外ケース６７の肉厚で決まるので、必要な肉厚を確保することで十分な耐圧性を得ることができる。

（ゾンデハウジングの第５実施形態）
第５実施形態に係るゾンデハウジング７３ｄを図１５に示す。

ゾンデハウジング７３ｄは、計器類やゾンデを囲う円筒状の内ケース６８と、この内ケースを覆う外ケース６９を有している。内ケース６８および外ケース６９は、いずれも非磁性体で構成されている。内ケース６８と外ケース６９の間は、接着剤等でシールされている。削孔中は、外ケース６９の外周とアウターピースの内壁の間の隙間を通って、削孔水が前方の送水孔へ送られる。

内ケース６８は、非磁性材料である樹脂から形成されている。樹脂のほか、ステンレス、アルミ、真鍮などの非磁性材料で構成してもよい。
外ケース６９は、ステンレス鋼（SUS304）、アルミ、真鍮などの非磁性体の金属から形成され、ゾンデからの信号を通すようにスリット６２が複数設けられている。各スリット６２には、樹脂製ピースや高強度補修材からなる非磁性体のコーキング材６３が設けられている。

（削孔時における位置検知方法の他の実施形態）
図２に示す実施形態では、位置検知手段としてゾンデ・ロケータ方式の検知装置のみを用いる場合について説明したが、必要に応じてジャイロ方式の計測装置を併用してもよい。

例えば、磁気・電波障害のある場所や、ゾンデからの磁気信号の受信が困難な既設構造物直下の地盤では、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知が困難となる。また、測定可能深度を超えて削孔した場合にも、位置検知が困難となる。このような場合には、図１６（Ａ）に示すように、ゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置を回収し、その代わりに、ジャイロ方式の計測装置をアウターピース内へ送り込んで測定可能にセットするようにしてもよい。

或いは、図１６（Ｂ）に示すように、ゾンデ・ロケータ方式の位置情報発信装置を装着したまま、ジャイロ方式の計測装置を送り込んで測定可能にセットするようにしてもよい。この場合には、位置情報発信装置７の後方に、ジャイロ方式の計測装置用のガイドロッド８４を固設するとともに、このガイドロッドに位置情報発信装置を引き抜くためのスピアとしての機能を持たせるようにする。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、上述した実施形態は例示であって、特許請求の範囲の範囲内で種々の変形例を採用することが可能である。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。

表１に示す仕様のゾンデハウジングとアウターピースを用いて、金属製ゾンデハウジングと樹脂製（塩化ビニル製）ゾンデハウジングの性能を比較した。

（参考例）
参考例の実験では、表１に示す金属製ゾンデハウジングの内部にゾンデをセットした位置情報発信装置を用意した。この位置情報発信装置をアウターピースに装着することなく、そのまま用いて測定可能距離を確認した。

（実施例１）
実施例１の実験では、表１に示す金属製ゾンデハウジングの内部にゾンデをセットした位置情報発信装置を用いた。ゾンデ及びゾンデハウジングは、上記参考例で用いたものをそのまま使用した。この位置情報発信装置を、表１に示す金属製アウターピースに装着して、測定可能距離を確認した。
なお、実施例１で用いたゾンデハウジングは、図１１に示す第２実施形態のゾンデハウジングに相当する。

（実施例２）
実施例２の実験では、表１に示す塩化ビニル製ゾンデハウジングの内部にゾンデをセットした位置情報発信装置を用いた。ゾンデは、参考例及び実施例１で用いたものをそのまま使用した。この位置情報発信装置を、表１に示す金属製アウターピース（実施例１で使用したもの）に装着して、測定可能距離を確認した。
なお、実施例２で用いたゾンデハウジングは、図４に示す第１実施形態のゾンデハウジングに相当する。

参考例、実施例１及び実施例２の各測定結果を表２に示す。

表２においてイタリック体で示す数値は、ゾンデからの距離を実際に計測した時のロケ―タが表示した測定距離（単位：ｍ）である。

参考例においてゾンデからの距離1.0ｍ地点でキャリブレーション（表２の太枠部分）を行った。参考例の計測結果は、実距離と計測距離に差が少なく、測定可能距離は8.5ｍであった。

実施例１における計測距離は、実距離より大きく出ていて、磁気が参考例より弱まっていることを示した。測定可能距離は7.0ｍであった。

実施例２では、実距離と計測距離の差は参考例と実施例１の間であり、透過する磁気が実施例１より強いことを示した。測定可能距離は、参考例と同じく8.5ｍであった。

以上の実験結果より、スリットを設けた金属製ゾンデハウジングと比較して、スリットの無い非磁性体ゾンデハウジングの計測可能距離は、約20％長くなることが確認された。したがって測定可能距離の観点からは、図１１に示す第２実施形態のゾンデハウジングに比べて、図４に示す第１実施形態のゾンデハウジングがより好ましいことが分かった。

１ 削孔装置（削孔ヘッド）
２ ロッド（ケーシングパイプ）
３ アウターピース（第１実施形態）
３ａ アウターピース（第２実施形態）
５ インナーピース
７ 位置情報発信装置
９ 着脱機構
１１ ガイド溝
１３ ガイドピン
１５ 鋼球溝
１６ 鋼球溝
１７ プランジャー保持手段
１８ スプリング
１９ 鋼球
２１ 注入管
２３ パッカー
２５ エアチューブ
３０ 内ケース（非磁性体ケース）
３１ 外ケース（鋼製ケース）
３３ ネジ部
３５ 内空部
３７ ラッチ溝
３９ 段差部
４１ 土圧受け面
４３ 送水孔
４５ 透過部
４６ スリット
４７ コーキング材
５３ 土圧受け面
５５ ガイドロッド
５７ キー
６１ 金属製ケース
６２ スリット
６３ コーキング材
６６ 内ケース（非磁性体の金属製ケース）
６７ 外ケース（非磁性体の樹脂製ケース）
６８ 内ケース（非磁性体の樹脂製ケース）
６９ 外ケース（非磁性体の金属製ケース）
７１ 皿ネジ
７２ Ｏリング
７３ ゾンデハウジング（第１実施形態）
７３ａ ゾンデハウジング（第２実施形態）
７３ｂ ゾンデハウジング（第３実施形態）
７３ｃ ゾンデハウジング（第４実施形態）
７３ｄ ゾンデハウジング（第５実施形態）
７５ ミールシュー（ローリング検出手段）
７７ スピア
７８ 軸部
７９ 軸部
８１ 傾斜面
８３ キー溝
８４ ガイドロッド
８７ オーバーショット
８９ ケーブル
９３ ラッチ（係合部材）
９５ バネ（付勢部材）
９７ プランジャー（係合保持部材）
９９ プランジャーケース
１０１ アウターピース
１０３ インナーピース
１０５ 位置情報発信装置
１０７ ラッチ部
１２１ 係合翼片
１２３ バネ
１２５ ラッチ溝
１２７ 透過部
１２９ 透過部
１３１ Ｏリング
１３３ 段差部
１３５ 段差部
１４１ 削孔水バイパス
１４３ 削孔水ライン
１５１ スピア

Claims (14)

1. ロッドの先端側に連結されるアウターピースと、
   前記アウターピースに前方へ押し出し可能に収容され、傾斜した土圧受け面を含み、削孔完了後に前方へ押し出すことによって撤去されるインナーピースと、
   前記ロッドを介して送水される削孔水を吐出するための送水孔と、
   前記アウターピース内に装着され、削孔作業の途中での取外しと再装着を可能にする着脱機構を具備し、ゾンデ・ロケータ方式による位置検知に用いられる位置情報発信装置と、を有しており、
   前記位置情報発信装置は、前記インナーピースを前記アウターピース内に残したままで、該アウターピースから取外すことが可能である、ことを特徴とする削孔装置。
2. 位置情報発信装置の前記着脱機構は、
   前記アウターピースに対し解除可能に係合する係合部材と、
   前記係合部材を解除方向に付勢する付勢部材と、
   前記位置情報発信装置の装着状態を維持すべき間、前記係合部材の解除方向への動きを妨げる係合保持部材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の削孔装置。
3. 前記位置情報発信装置は、
   ロケータによって受信される信号を発信するゾンデと、
   前記ゾンデを格納するゾンデハウジングと、を有しており、
   前記ロッドを介して送水される削孔水は、前記ゾンデハウジングと前記アウターピースの間を通って前記送水孔へ送られることを特徴とする請求項１又は２に記載の削孔装置。
4. 前記ゾンデハウジングは、前記ゾンデを囲う非磁性体ケースを含んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の削孔装置。
5. 前記ゾンデハウジングは、
   ゾンデを囲う金属製ケースと、
   ゾンデからの信号を通すように前記金属製ケースに形成されたスリットと、
   前記スリットに設けられた非磁性体のコーキング材と、を有しており、
   前記スリットは、外壁側から内壁側へ向かって細くなる断面形状を有している
   ことを特徴とする請求項３に記載の削孔装置。
6. 前記ゾンデハウジングは、
   ゾンデを囲う円筒状の内ケースと、該内ケースを覆う外ケースと、を有し、
   前記ケースの一方が、スリットが形成された金属製ケースから構成され、
   前記ケースの他方が、非磁性体ケースから構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の削孔装置。
7. 前記アウターピースは、非磁性体の部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の削孔装置。
8. 前記アウターピースは、隙間を隔てて前記位置情報発信装置を囲う円筒状非磁性体の内ケースを含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の削孔装置。
9. 前記アウターピースは、
   内側にある前記位置情報発信装置からの信号を通すように形成されたスリットを有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の削孔装置。
10. 前記アウターピースは、
    内側にある前記位置情報発信装置からの信号を通すように形成されたスリットと、
    前記スリットに設けられた非磁性体のコーキング材と、を有しており、
    前記スリットは、内壁側から外壁側へ向かって細くなる断面形状を有している
    ことを特徴とする請求項９に記載の削孔装置。
11. 請求項１に記載の削孔装置を用いた注入管の敷設方法であって、
    先端に削孔装置を備えたロッドを押し込みつつ削孔水を送水しながら削孔する工程と、
    パーカッションが必要な場合に、インナーピースをアウターピース内に残したままで、位置情報発信装置を取外して一時的に回収する工程と、
    パーカッション完了後に前記位置情報発信装置を再装着する工程と、
    削孔完了後に前記位置情報発信装置を回収する工程と、
    ロッドを介して削孔部に注入管を挿入する工程と、
    を含むことを特徴とする注入管の敷設方法。
12. 請求項１に記載の削孔装置を用いた注入管の敷設方法であって、
    先端に削孔装置を備えたロッドを押し込みつつ削孔水を送水しながら削孔する工程と、
    パーカッションが必要な場合に、インナーピースをアウターピース内に残したままで、位置情報発信装置を取外して一時的に回収する工程と、
    パーカッション完了後に前記位置情報発信装置を再装着する工程と、
    削孔完了後に前記位置情報発信装置を回収する工程と、
    削孔が完了し前記位置情報発信装置を回収した後、先端側にパッカーを有する注入管をロッド内に挿入し、該パッカーを膨張させて送水孔を閉塞し、アウターピース内に流体を送り込んでその圧力によってインナーピースを前方へ押し出し撤去する工程と、
    を含むことを特徴とする注入管の敷設方法。
13. インナーピースを押し出すための前記流体としてシール材を用いることを特徴とする請求項１２に記載の注入管の敷設方法。
14. ゾンデ・ロケータ方式による位置検知ができない場合に、ジャイロ方式による位置検知装置をロッド先端側へ送り込み測定可能にセットする工程を、更に含むことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の注入管の敷設方法。