JP2003279452A - 土壌汚染調査方法、土壌汚染調査装置、掘削ツール及び掘管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地下空気などの地下流体を採取するための採取
管の挿入作業を不要とし、また掘削する全深度範囲に亘
って汚染物質の濃度をリアルタイムで把握することを可
能とする。 【解決手段】揮発性有機物質や油などの揮発性汚染物質
によって汚染された土壌を調査する方法であって、先端
部に吸引孔を有し、この吸引孔と連通する流路が内部に
形成された掘削ツール１を使用してボーリング孔１６を
掘削しながら、吸引孔から地下空気などの地下流体を吸
引して、流路を通して地上に吸引採取し、掘削と並行し
て、採取した地下流体に含まれる汚染物質を分析してそ
の濃度を測定し、ボーリング孔の深度と汚染物質の濃度
とから土壌汚染状況の深度分布を把握する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、土壌汚染調査方
法、土壌汚染調査装置、掘削ツール及び掘管に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、トリクロロエチレンやテトラク
ロロエチレン等の揮発性有機化合物（Volatile Organic
Compounds 以下、VOCsという）、油などの揮発性汚染
物質による土壌や地下水の汚染が社会問題となってお
り、その浄化対策が急務とされている。

【０００３】浄化対策の一環として、一般に、ボーリン
グ孔の掘削による土壌汚染調査が事前に行われ、その調
査方法として次のようなものが従来知られている。 (1) 地下空気や地下水などの地下流体を採取すべき深度
で掘削を中断して掘管を抜管し、ボーリング孔に採取管
を挿入して地上の吸引設備で地下流体を吸引採取して汚
染状況を把握する方法 (2) 地下流体を採取すべき深度で掘削を中断して、掘管
内に採取管を挿入して地上の吸引設備で地下流体を吸引
採取して汚染状況を把握する方法 (3) 油汚染調査の場合、センサを組み込んだ掘削ツール
を地盤に貫入しつつ、光学的手法で油汚染の状況を把握
する方法

【０００４】しかし、採取管により地下流体を吸引採取
する方法は、いずれも掘削を中断して採取管を挿入する
ため、調査作業に多くの時間を費やし、コストアップの
要因となる。このようなことから、試料を採取する深度
間隔は比較的長くならざるを得ない。したがって、特に
掘管を抜管する方法の場合は、全深度における濃度分布
を測定することは実質的に不可能である。

【０００５】ところで、VOCsは粘土層などの難透水性の
地層の上に溜まりやすく、いわゆるディナプル(DNAPL:D
ense Nonaqueous-Phase Liquid)プールを形成すること
が知られている。このようなディナプルプールに対して
不用意にボーリングを行うと、その下の難透水性層を突
き抜けたボーリング孔ができ、ボーリング孔を流路とし
てVOCsが拡散し、汚染が拡大してしまう。したがって、
比較的長い深度間隔ごとに試料採取して分析を行う従来
方法の場合、ディナプルプールの存在を見落として、正
しい深度でのVOCsの濃度分布が得られないばかりか、難
透水層が薄ければこれを貫通して汚染拡大の原因になる
こともある。

【０００６】光学的手法によるVOCsのセンシングは実用
技術としては普及していない。高額なセンサ類を掘削ツ
ールに組み込むことは破損による経済的なリスクが大き
く、また汚染機構の解明に重要な地質状態の確認は、光
学的手法では困難であるからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【０００８】この発明の目的は、地下空気などの地下流
体を採取するための採取管の挿入作業を不要とし、作業
時間の短縮化を図ることができる土壌汚染調査方法、調
査装置、掘削ツール及び掘管を提供することにある。

【０００９】この発明の別の目的は、掘削する全深度範
囲に亘って汚染物質の濃度をリアルタイムで把握するこ
とを可能とし、ディナプルプールの存在を見落とすこと
がない土壌汚染調査方法、調査装置、掘削ツール及び掘
管を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来技術において、
採取管を用いて地下空気などの地下流体を吸引採取し、
したがって、その都度掘削を中断せざるを得ないのは、
従来の掘削ツールを使用した場合、地下流体の吸引採取
が困難であるからである。すなわち、一般のボーリング
で汎用されている従来のビット及び掘管を含む掘削ツー
ルを使用し、ビットの送水孔を介して地下流体を吸引採
取しようとすると、送水孔から掘屑が侵入してしまい流
路の閉塞を招いてしまうからである。そこで、この発明
者は鋭意研究を重ねた結果、掘屑の侵入を防止し、掘削
ツールそれ自体によって地下流体を吸引して地上に吸引
採取することが可能なものを開発した。

【００１１】この発明は、上記のような技術的背景のも
とになされたもので、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、揮発性有機物質や油などの揮発
性汚染物質によって汚染された土壌を調査する方法であ
って、先端部に吸引孔を有し、この吸引孔と連通する流
路が内部に形成された掘削ツールを使用してボーリング
孔を掘削しながら、前記吸引孔から地下空気などの地下
流体を吸引して、前記流路を通して地上に吸引採取する
ことを特徴とする土壌汚染調査方法にある。

【００１２】ここで、「掘削しながら…地下流体を吸
引」とは、ボーリング孔を連続的に掘削し、これに伴っ
て地下流体を吸引採取する態様と、所定の深度間隔ごと
に断続的に掘削し、その深度間隔ごとに地下流体を吸引
採取する態様との双方を含む概念である。後者の態様の
場合、深度間隔ごとに掘削を中断することになるが、従
来のような採取管の挿入作業は不要であるので、その深
度間隔は短くてよい。

【００１３】この発明による調査方法は、さらに具体的
には、前記掘削と並行して、採取した地下流体に含まれ
る汚染物質を分析してその濃度を測定し、前記ボーリン
グ孔の深度と汚染物質の濃度とから土壌汚染状況の深度
分布を把握することにある。

【００１４】前記土壌汚染状況の深度分布と併せて、地
下流体の吸引時における吸引量、吸引圧力、湿度などの
地下流体の状態量データから、通気性、透水性、地下水
位などの地下流体の挙動に与える地質状態を把握するよ
うにしてもよい。

【００１５】また、前記土壌汚染状況の深度分布と併せ
て、ボーリング孔の掘削時における掘削機の電流、油圧
力、掘削速度などの掘削データから、地質の物性を把握
するようにしてもよい。

【００１６】測定した濃度から汚染物質の存在が想定さ
れるとき、掘削を中断して地下流体の吸引のみを継続
し、汚染物質の揮発を促進させて汚染浄化を行うように
してもよい。

【００１７】また、この発明は、揮発性有機物質や油な
どの揮発性汚染物質によって汚染された土壌を調査する
ための装置であって、先端部に地下空気などの地下流体
を吸引するための吸引孔を有し、この吸引孔と連通して
前記地下流体を通す流路が内部に形成された掘削ツール
と、この掘削ツールに回転力及び給進力を与える掘削機
と、前記掘削ツールの上部にスイベルジョイントを介し
て接続された吸引管と、この吸引管に接続された吸引装
置と、この吸引装置に前記吸引管を介して接続され、吸
引採取された地下流体中に含まれる汚染物質を分析して
その濃度を分析する分析装置とを備えてなる土壌汚染調
査装置にある。

【００１８】前記掘削機から出力される掘削深度データ
及び前記分析装置から出力される濃度データをそれぞれ
入力し、これらのデータから土壌汚染状況の深度分布を
演算し、表示する演算表示装置を備えるようにしてもよ
い。

【００１９】さらに、この発明は、揮発性有機物質や油
などの揮発性汚染物質によって汚染された土壌を調査す
るために使用される掘削ツールであって、先端部に地下
空気などの地下流体を吸引するための吸引孔を有し、こ
の吸引孔と連通して前記地下流体を通す流路が内部に形
成され、前記吸引孔に掘屑が侵入するのを防止する手段
が設けられていることを特徴とする掘削ツールにある。

【００２０】前記掘屑の侵入防止手段として、前記吸引
孔の外周に通気性を有するチューブを被覆配置するがで
きる。また、前記掘屑の侵入防止手段として、前記掘削
ツールの回転による前記吸引孔の回転軌跡の外側に位置
するように、掘屑遮断部材を設けることができる。これ
らの侵入防止手段は、各々単独でも侵入防止効果はある
が、双方設けることにより一層の効果を期待できる。

【００２１】さらに、この発明は、揮発性有機物質や油
などの揮発性汚染物質によって汚染された土壌を調査す
るために使用される掘削ツールを構成する掘管であっ
て、内周に前記揮発性汚染物質の非吸着材料からなるチ
ューブが密着して配置されていることを特徴とする掘管
にある。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図１は、この発明による土
壌汚染調査装置を示す全体図である。掘削ツール１は、
掘削深度の増加に伴って順次継ぎ足される掘管２と、掘
管２の先端部に接続されるビット３と、掘管２の上端部
に装着されるスイベルジョイント４などで構成されてい
る。ビット３には詳細は後述するが吸引孔が設けられ、
この吸引孔は掘管２の内部に形成された流路と連通して
いる。

【００２３】掘管２の上端部は掘削機５のドリルヘッド
６にチャック７を介して固定される。掘削機５としては
例えば、実願２００１−００５７３４号に開示された簡
易型のポータブルドリルロッドを使用することができ
る。ドリルヘッド６は図示しない駆動部材の駆動によっ
て昇降し、下降時に掘削ツール１に給進力を与える。ま
た、ドリルヘッド６は、これに内蔵された駆動部材の駆
動によって掘削ツール１に回転力（さらには打撃力）を
与える。

【００２４】スイベルジョイント４を介して掘削ツール
１の上端部に吸引管８が接続されている。スイベルジョ
イント４は掘削ツール１に対して相対回転自在であっ
て、掘削ツール１の内部流路と吸引管８とを連通する継
手である。吸引管８には真空ポンプなどの吸引装置９が
接続されている。さらに、この吸引装置９に吸引管８を
介してガスクロマトグラフィなどの分析装置１０が接続
されている。コンピュータ１１は、土壌汚染分布を演算
するためのものであり、ディスプレイ１２は演算結果を
表示するためのものである。

【００２５】次に、土壌汚染の調査方法を説明する。ド
リルヘッド６を作動させることにより、掘削ツール１を
回転させながら地盤に押し込み（給進させ）、通常のボ
ーリングと同様にしてボーリング孔１６を掘削する。掘
削開始からあるいはそれ以前から、吸引装置９は常時作
動しており、したがって掘削しながらビット３に設けら
れた吸引孔から地下空気などの地下流体が常時吸引さ
れ、この地下流体は掘削ツール１の内部の流路を通り、
さらに吸引管８を通って分析装置１０に送られる。

【００２６】なお、掘削は連続掘削であってもよいし、
あるいは所定深度間隔ごとの断続掘削であってもよい。
また、断続掘削の場合、その深度間隔を掘削するごとに
吸引装置を作動させ、地下流体を採取するようにしても
よい。

【００２７】分析装置１０は吸引採取した地下流体に含
まれる揮発性汚染物質を分析してその濃度を測定し、そ
の濃度データはコンピュータ１１に伝送される。他方、
掘削中、掘削機５ではボーリング孔の深度が測定され
る。深度はドリルヘッド６を昇降駆動する部材にロータ
リーエンコーダなどのセンサを設けることによって測定
することができる。この深度データはコンピュータ１１
に伝送され、コンピュータ１１は深度データと濃度デー
タとから土壌汚染の深度分布を演算し、その結果がディ
スプレイ１２に表示される。

【００２８】図２は表示例を示し、この例では予めコン
ピュータに地質柱状図を記憶させておき、この地質柱状
図とともに土壌汚染の深度分布を表示させた例である。
これにより、土壌汚染状況の深度分布を現地で把握する
ことができ、汚染状況を把握しながら調査を遂行するこ
とができるので、ディナプルプールの存在の見落しを防
止することができる。

【００２９】土壌汚染状況の深度分布と併せて、通気
性、透水性、地下水位などの地下流体の挙動に与える地
質状態を把握することもできる。地層の通気性、透水性
は、図１に示すように、吸引管８に流量計１３や圧力計
を設け、あるいはそれらの双方を設け、地下流体の吸引
時における吸引量や吸引圧力を測定することにより把握
することができる。すなわち、通気性、透水性が大きい
と、吸引量が大、吸引圧力が小となることから、地層の
通気性、透水性の違いを判別することができる。図２に
おいてイ、ロで示す地層（砂層）が通気性、透水性が大
きい地層である。また、ハで示す地層（薄いシルト層）
が難透水層であり、このような地層の上ににVOCsが溜ま
りやすく、ディナプルプールを形成する。

【００３０】また、地下水位の存在は、吸引管８に湿度
計１４を設けて地下流体の吸引時における湿度を測定す
ることにより、あるいは吸引管８にドレーン１５を設け
て地下流体に含まれる水分を捕捉し、その量を測定する
ことにより判別することができる。

【００３１】このように、土壌汚染状況の深度分布と併
せて、通気性、透水性、地下水位などの地質状態を把握
しながら掘削することにより、ディナプルプール下の難
透水層を突き抜けるような事故が発生するのを未然に防
止できる。

【００３２】さらに、土壌汚染状況の深度分布と併せ
て、地層の硬さ、強度などの物性を把握することもでき
る。地層の硬さ、強度は、ボーリング孔の掘削時におけ
る掘削機の電流、油圧力、掘削速度などを測定し、これ
らの掘削データから判別することができる。

【００３３】なお、汚染調査と兼ねて、必要に応じて汚
染浄化を行うようにしてもよい。すなわち、調査中に、
測定した濃度から汚染物質の存在が想定される場合、掘
削を中断して地下流体の吸引のみを継続し、汚染物質の
揮発を促進させて汚染浄化を行う。

【００３４】図３は吸引孔が設けられるビットを示し、
（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は側面図である。ビット
３はビット本体２０と、このビット本体２０よりも径が
小さくなっているシャンク部２１とからなっている。ビ
ット本体２０は板状切削部２２を有し、この板状切削部
２２の先端に切削刃２３が設けられている。

【００３５】シャンク部２１には吸引した地下流体の流
路となる孔２４が形成され、孔２４の上端部内周には掘
管２を接続するための雌ねじ２６が形成されている。孔
２４の周壁には、当該孔２４に開口する吸引孔２５が設
けられている。この吸引孔２５の外周は通気性を有する
チューブ２７で被覆されている。チューブ２７はゴムな
どの軟質の弾性材料からなり、多数の微細な孔が設けら
れることにより通気性が確保されている。また、吸引孔
２５が開口する部分を含む孔２４の内部にはフィルタ３
２が充填されている。

【００３６】シャンク部２１にはその外周と僅かな隙間
を置いて掘屑遮断部材２８が設けられている。この掘屑
遮断部材２８は軸方向に沿って延びるプレートからな
り、掘削ツール１の回転による吸引孔２５の回転軌跡の
外側に位置するように配置されている。

【００３７】上記ビット３によれば、地下空気などの地
下流体は吸引孔２５から流路を形成する孔２４に吸引さ
れる。その際、吸引孔２５の外周は通気性を有するチュ
ーブ２７で被覆されているので、掘屑が侵入することが
ない。また、ビット３の回転に伴う掘屑遮断部材２８の
回転により、吸引孔２５の外周には筒状空間が形成され
るので、吸引孔２５から掘屑を隔絶することができる。

【００３８】図４は掘管を示す断面図である。掘管２は
上下端部に掘管どうしを接続するための雌ねじ２９及び
雄ねじ３０がそれぞれ形成されている。掘管２の内周に
は揮発性汚染物質の非吸着性材料からなるチューブ３１
が密着して配置されている。チューブ３１を構成する材
料としては四フッ化エチレン樹脂（商品名「テフロン」
（登録商標））などを使用することができる。掘管２の
内周が錆などで覆われていると、VOCsとの化学反応やそ
の吸着があって、化学物質を含む流体の流路としては不
適切である。これに対し、掘管２の内周に上記のような
材料からなるチューブを配置することにより、化学反応
や吸着が起きるのを防止することができる。チューブ３
１は着脱自在であり、取り替えることが可能である。

【００３９】上記実施形態は例示にすぎず、この発明は
種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態
では吸引孔がビットに設けられているが、吸引孔の位置
は掘削ツールの先端部であればよく、ビットに限らず該
ビットと掘管を接続するビットアダプタや先端の掘管に
設けるようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、地下
空気などの地下流体を採取するための採取管の挿入作業
が不要となり、作業時間の短縮化を図ることができ、調
査コストの低減を図ることができる。また、掘削する全
深度範囲に亘って汚染物質の濃度をリアルタイムで把握
することが可能となり、ディナプルプールの存在を見落
とすことがなく、難透水層の貫通による汚染拡大などの
事故を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による土壌汚染調査装置を示す全体図
である。

【図２】土壌汚染状況の深度分布の表示例を示す図であ
る。

【図３】吸引孔が設けられたビットを示す図であり、
（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】掘管を示す軸方向断面図である。

【符号の説明】

１：掘削ツール ２：掘管 ３：ビット ４：スイベルジョイント ５：掘削機 ６：ドリルヘッド ８：吸引管 ９：吸引装置 １０：分析装置 １１：コンピュータ １６：ボーリング孔 ２０：ビット本体 ２１：シャンク部 ２２：板状切削部 ２３：切削刃 ２５：吸引孔 ２７：チューブ ２８：掘屑遮断部材 ３１：チューブ

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 哲哉 東京都中野区中央１丁目29番15号 鉱研工 業株式会社内 (72)発明者 小川 正行 東京都中野区中央１丁目29番15号 鉱研工 業株式会社内 (72)発明者 万里 武司 東京都中野区中央１丁目29番15号 鉱研工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D043 AA05 AA06 AA07 BA10 BB00 2G052 AA19 AB11 AC04 AD03 AD23 AD42 BA02 BA14 BA29 CA03 CA04 CA11 EA03 GA27 HA12 HA15 HA19 JA07 JA23 4D004 AA41 AB02 AB06 AC07 CA50 CB50 DA01 DA04 DA10 DA16 DA20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】揮発性有機物質や油などの揮発性汚染物質
   によって汚染された土壌を調査する方法であって、 先端部に吸引孔を有し、この吸引孔と連通する流路が内
   部に形成された掘削ツールを使用してボーリング孔を掘
   削しながら、 前記吸引孔から地下空気などの地下流体を吸引して、前
   記流路を通して地上に吸引採取することを特徴とする土
   壌汚染調査方法。
2. 【請求項２】前記掘削と並行して、採取した地下流体に
   含まれる汚染物質を分析してその濃度を測定し、 前記ボーリング孔の深度と汚染物質の濃度とから土壌汚
   染状況の深度分布を把握することを特徴とする請求項１
   記載の土壌汚染調査方法。
3. 【請求項３】前記土壌汚染状況の深度分布と併せて、地
   下流体の吸引時における吸引量、吸引圧力、湿度などの
   地下流体の状態量データから、通気性、透水性、地下水
   位などの地下流体の挙動に与える地質状態を把握するす
   ることを特徴とする請求項２記載の土壌汚染調査方法。
4. 【請求項４】前記土壌汚染状況の深度分布と併せて、掘
   削機の電流、油圧力、掘削速度などの掘削データから地
   質の物性を把握することを特徴とする請求項２又は３記
   載の土壌汚染調査方法。
5. 【請求項５】測定した濃度から汚染物質の存在が想定さ
   れるとき、掘削を中断して地下流体の吸引のみを継続
   し、汚染物質の揮発を促進させて汚染浄化を行うことを
   特徴とする請求項２，３又は４記載の土壌汚染調査方
   法。
6. 【請求項６】揮発性有機物質や油などの揮発性汚染物質
   によって汚染された土壌を調査するための装置であっ
   て、 先端部に地下空気などの地下流体を吸引するための吸引
   孔を有し、この吸引孔と連通して前記地下流体を通す流
   路が内部に形成された掘削ツールと、 この掘削ツールに回転力及び給進力を与える掘削機と、 前記掘削ツールの上部にスイベルジョイントを介して接
   続された吸引管と、 この吸引管に接続された吸引装置と、 この吸引装置に前記吸引管を介して接続され、吸引採取
   された地下流体中に含まれる汚染物質を分析してその濃
   度を分析する分析装置とを備えてなる土壌汚染調査装
   置。
7. 【請求項７】前記掘削機から出力される掘削深度データ
   及び前記分析装置から出力される濃度データをそれぞれ
   入力し、これらのデータから土壌汚染状況の深度分布を
   演算し、表示する演算表示装置とを備えてなる請求項６
   記載の土壌汚染調査装置。
8. 【請求項８】揮発性有機物質や油などの揮発性汚染物質
   によって汚染された土壌を調査するために使用される掘
   削ツールであって、 先端部に地下空気などの地下流体を吸引するための吸引
   孔を有し、この吸引孔と連通して前記地下流体を通す流
   路が内部に形成され、 前記吸引孔に掘屑が侵入するのを防止する手段が設けら
   れていることを特徴とする掘削ツール。
9. 【請求項９】前記掘屑の侵入防止手段は、前記吸引孔の
   外周に被覆された通気性を有するチューブを含むことを
   特徴とする請求項８記載の掘削ツール。
10. 【請求項１０】前記掘屑の侵入防止手段は、前記掘削ツ
    ールの回転による前記吸引孔の回転軌跡の外側に位置す
    るように設けられた掘屑遮断部材を含むことを特徴とす
    る請求項８又は９記載の掘削ツール。
11. 【請求項１１】揮発性有機物質や油などの揮発性汚染物
    質によって汚染された土壌を調査するために使用される
    掘削ツールを構成する掘管であって、 内周に前記揮発性汚染物質の非吸着材料からなるチュー
    ブが密着して配置されていることを特徴とする掘管。