接地極を埋設するための掘削方法ならびに大地抵抗低減技術

背景

柱上変圧器等を備える電柱を設置する場合、保安の確保のため、接地極を地中に埋設し、所定の抵抗基準値を満たす必要がある。粘性土・ローム・砂質土等の地盤では、打込工法により簡便かつ安価に設置できる。一方、砂礫・玉石・岩盤等の地盤では大地抵抗率が高いため、特殊掘削工法で4 m～120 mまで深く掘ることで接地抵抗を大幅に低減する必要があり、工法が大掛かりとなり、工費もかさむ。

特殊掘削工法による接地工事は、工費が打込工法一般の数十～数百倍かかり、その工事頻度は比較的高く、年間約3,000箇所のため、安価な手法の確立が求められている。接地極の埋設以外の用途に適用されている掘削工法を広くみれば、依頼主にとって未知の有望技術が存在する可能性はある。地盤の抵抗を下げる材料については水面下で技術革新が進んでいる可能性もある。そのため、依頼主は、性能･コスト両面で従来工法を上回る技術の確立をめざし、本募集に踏み切った。

求める技術

大地抵抗の高い地盤に電柱の接地極を埋設する手法として、これまでの特殊機器を用いたボーリング工法を代替できる革新的な掘削方法ならびに大地抵抗低減技術を求めている。

具体的には、既存の掘削方法の簡便化・多能工化、小型掘削ロボット、大地抵抗率を劇的に低減する抵抗低減剤・新規接地極などに期待している。

前提条件

• 掘削すべき地盤：砂礫･玉石･岩盤からなる大地抵抗の高い地盤
• 現行の使用電極：
  • 材質：溶融亜鉛鍍金鋼棒
  • 形状：棒状
  • サイズ：φ28×1300mm（継足し）～ φ10×2000mm（継足し）

期待する技術

以下いずれか、もしくは、それらの組み合わせ

• 電極埋設のための穴を、深度4m以上、簡便かつ安価に掘削できる方法
  • 穴の直径：都市部では10cm以下、山間部では20cm以下がめやす
• 埋設すべき電極と接する地盤の電気抵抗を下げることで掘削深度を低減できる方法

従来の特殊接地工法

• 掘削方法：ノンコア式ボーリング工法
  • 掘削に水を利用
• 掘削深度：4 m～120 m
  • 深度に応じて3種のボーリング工法を使い分けている（4～20m, 20～70m, ～120m）
  • 特に4～20m, ～120mの掘削方法改善案の提案を求めている
• 作業工程：重機の設営→掘削→ロッドの引抜→接地極の挿入→低減剤の投入
• 接地後の抵抗基準値：最小で10 Ω 以下のケースから、最大で300 Ω以下のケースまで様々