JPH02276987A - 地中掘進機前方の地中探査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少くとも地中掘進機が通過する削孔範囲内の
地中状況を掘進前に探査する方法と、該方法に有用な装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば推進工法のようなトンネル工法によれば、地中掘
進機前方の掘削範囲内に既設バイブ・岩石・流木等の障
害物があると、掘進効率が低下したり、場合によっては
掘進できなくなってしまうことかある。このような不都
合を回避するため、従来から地中掘進機による掘削に先
立ってレーダを用いた地中障害物の探査が行なわれてい
る。

第１２図及び第１３図は、前述した障害物の探査に用い
られている従来の代表的な方法を例示する図であり、レ
ーダによる従来の地中探査方法を示している。第１２図
に示す方法は、送信部と受信部を兼ねた単相向性のアン
テナ１を地表面２に設けて地中の掘削範囲内にパルス電
波を放射し、地中の障害物３による反射波を地表面２の
アンテナ１で捕えて、障害物の有無乃至その位置を知ろ
うとするものである。また、第１３図に示す方法は、地
中の掘削範囲４を挟むようにポーリング孔５．５を地表
面２から削孔し、こわらポーリング孔５内に送信部と受
信部を兼ねた無指向性のアンテナ６を挿入して両アンテ
ナ６．６の間にある障害物３を探査しようとするもので
ある。

（発明が解決しようとする課題〕 第１２図に示す地表面２からの探査方法によれば、地表
面２に極めて近い位置についてしか探査できず、また上
下方向に並んだ障害物の識別ができないという問題かあ
った。このため、トンネル掘進機のようにかなりの深度
を通過する地中掘進工事の場合には、その掘進範囲を地
表面から探査することは事実上不可能であった。そこで
、深い位置を調査する場合には、前述した第１３図に示
す探査方法がとられていたが、この方法によれば、地中
掘進機の通過コースをはさんで施工区域の全域にわたっ
て多数のポーリング孔５を削孔しなければならず、しか
もポーリング孔５を削孔するために障害物の有無を調査
しなければならないという煩わしさがあった。また、こ
の方法によっても、上下又は左右に重複する目標の判定
は困難であった。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、地中掘進機が通過する前に前方の障害物を確実
に探査できる地中探査方法及び同方法に有用な地中探査
装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に係る地中掘進機前方の地中探査方法は、地中
掘進機の掘進方向に沿って所定長さの小口径孔を削孔し
、直配小口径孔にガイド管を挿入し、直配ガイド管の内
部にパルスレーダの無指向性アンテナ部を設けてガイド
管の全周方向にパルスを放射し、少なくとも地中掘進機
が通過する範囲内の地中状況を探査することを特徴とし
ている。

また、請求項２の地中探査装置は、地中掘進機の掘進方
向に沿って所定長さの小口径孔を削孔する削孔装置と、
前記小口径孔内に挿入されるガイド”Ｌでと、前記ガイ
ド管内に移動自在に設けられる無指向性のアンテナ部を
備えたパルスレーダとを有することを特徴としている。

また、請求項３の地中探査方法によれば、非金属製の推
進管を地中に圧入して地中推進機の掘削方向に沿って所
定長さの小口径孔を削孔し、前記小口径孔内の前記推進
管内にパルスレーダの無指向性アンテナ部を挿入し、該
アンテナ部から推進管の全周方向にパルスを放射して少
なくとも地中掘進機が通過する掘削範囲内の地中状況を
探査することを特徴としている。

また、請求項４の地中探査装置によれば、非金属製の推
進管を地中に圧入して地中推進機の掘削方向に沿って所
定長さの小口径孔を削孔する削孔装置と、小口径孔を削
孔した前記推進管の内部に移動自在に設けられる無指向
性のアンテナ部を備えたパルスレーダとを有することを
特徴としている。

（作　　用〕 地中掘進に先立ち、地中掘進機の前方において、地中掘
進機の掘進方向に沿って所定長さの小口径孔を削孔装置
によって削孔する。この小口径孔にガイド管を挿入し、
ガイド管の内部に無指向性パルスレーダのアンテナ部を
設ける。そして、ガイド管の全周方向にパルスを放射し
て、少くとも地中掘進機の掘削範囲内の地中状況を探査
する。

または、地中掘進に先立ち、地中掘進機の掘削方向に沿
って、非金属製の推進管を圧入して小口径孔を削孔し、
該小口径孔内にある推進管の内部に無指向性パルスレー
ダのアンテナ部を挿入する。そして、推進管の全周方向
にパルスを放射して、少くとも地中掘進機の掘削範囲内
の地中状況を探査する。

〔実施例〕

本発明の第１実施例である地中探査方法及び装置につい
て第１図〜第７図によって説明する。

これらの図において、ｌＯは地中掘進機としてのトンネ
ル掘進機である。このトンネル掘進機１０はシールドの
先端に設けられたカッタービットの駆動によって地中を
掘削していく装置であり、相当の深度において大口径（
例えば直径２ｍ以上）のトンネルを掘削するのに広く用
いられている。

■　第１図に示すように、地中掘進に先立ち、小口径の
削孔装置１１によってトンネル掘進機１０の先端から前
方の土中に小口径孔１２を削孔していく。この削孔装置
１１は、両端が開放されたホーリングバイブ１３の前端
にカッター１４を設けたものであり、ポーリングバイブ
１３を適宜継ぎ足しながら回転駆動して前方に掘進し、
ポーリングバイブ１３の後端から排土を行なうように構
成されている。

■　第２図に示すように、トンネル掘進機１０の前方に
ある掘削範囲内において、トンネル掘進機１０の掘進方
向に沿って所望長さの小口径孔１２を削孔する。

■　第３図に示すように、前記削孔装置１１のポーリン
グパイプ１３内にガイド管１５を挿入する。ガイド管１
５は塩化ビニール製で、先端が閉止、後端が開放されて
おり、小口径孔１２の全長よりも若干長く、後端はトン
ネル掘進機１０の内部に突出している。

■　第４図に示すように、地中にガイド管１５を残して
ポーリングバイブ１３を引き抜く。

■　第５図に示すように、ガイド管１５の内部にレーダ
装置２０の棒状のアンテナ部２１を挿入する。

このレーダ装置２０は、幅の狭い立ち上がりの鋭いパル
ス波を放射するパルスレーダであり、第７図に示すよう
に操作部２２とアンテナ部２１と表示部２３と録画部２
４を有している。アンテナ部２１は、棒状の半波長広帯
域ダイポールアンテナ２５（アンテナ２５）と送受信部
２６を有している。このアンテナ２５は無指向性であり
、前記ガイド管１５の長手方向と直交する全周方向にパ
ルス信号を放射できるものである。また、送受信部２６
においては、操作部２２から供給されるトリガパルスに
よってパルス発生回路２７が幅の狭いパルス信号を発生
するようになっており、このパルスはＴＲ回路２８を介
して前記アンテナ２５のみに選択的に与えられるように
なっている。また、前記アンテナ２５が受信した反射エ
ネルギはＴＲ回路２８を経てサンプリング回路２９に入
るようになっており、同サンプリング回路２９は操作部
２２から供給される走査信号によって送信パルスと同期
した掃引を行なうように構成されている。次に、録画部
２４は例えばテープレコーダによって構成されており、
受信した信号出力をテープに記録することができる。ま
た表示部２３は例えばグラフィックレコーダによって構
成されており、受信した信号出力に基づいて地中の状況
を画像表示することができる。

また、図示はしないが、前記アンテナ部２１には移動手
段が設けられており、ガイド管１５内の任意の位置にア
ンテナ部２１を設定できるようになっている。

■　アンテナ部２１をガイド管１５の先端まで押込む。

そして第６図に示すように、アンテナ部２１をトンネル
掘進機１０の方に引き寄せながらガイド管１５の全周方
向にパルス信号を放射し、トンネル掘進機１０が通過す
る領域を中心とした円柱形状の領域を３６０°の範囲に
わたって探査する。掘進時の障害物等を探査するために
は、少くともトンネル掘進機１０が通過する領域につい
て探査すればよいのであるが、本実施例のようにトンネ
ル掘進機１０の外径よりも大きい直径の領域内を探査す
る方がよい。

■　上記探査結果から、小口径孔１２の長手方向の区間
について、トンネル掘進機１０の断力の地中状況を把握
でき、掘削する前に障害物等の位置を知ることができる
。

以上説明した第１実施例は、トンネル掘進機による工事
に通用されるものであったが、本発明の方法及び装置は
小口径の推進工法に通用することもできる。また、本発
明で用いるパルスレーダは３６０°の範囲にわたってパ
ルス信号を放射する無指向性のアンテナを有するもので
あればよく、レーダ装置の構成は実施例のものに限定さ
れるものではない。例えば、特公昭５５−４４９１６号
公報に記載された広帯域装置としてのアンテナを有する
レーダ装置を用いることもできる。

次に、本発明の第２実施例を第８図及び第９図によって
説明する。第１実施例と同様の構成部分には同一の符号
を付す。

この実施例は、地中に埋設されている既設の下水管３０
に取付管を接続し、地上の排水溝３１と下水管３０とを
連通させる工事に関するものであり、首記取付管の布設
位置における障害物の有無を確認するために有用である
。

まず、第８図に示すように、地中探査装置の削孔装置で
あるボーリングマシン３２を地上に設置する。このボー
リングマシン３２は、鋼製の推進管３３の先端に掘削ビ
ット３４を有しており、所望の角度で地中を推進するこ
とができる。そして、図中−点鎖線で示す取付管の布設
位置及び方向に合せて前記ボーリングマシン３２で削孔
を行う。

次に、第９図に示すように、形成された小口径孔として
のポーリング孔３５に非金属管であるガイド管３６を挿
入し、鋼製の推進管３３を引抜く。そして、前記ガイド
管３６の内部にレーダ装置２０のアンテナ部２１を挿入
し、前記第１実施例と同様にガイド管３６の全周方向に
パルスを放射して、取付管を布設する範囲について障害
物の探査を行う。

上記の推進管３３は鋼管であったが、非金属管からなる
推進管でポーリング孔３５を掘削すれば、該ポーリング
孔３５にあらためてガイド管３６を挿入する必要はなく
、直接アンテナ部２１を挿入して探査することができる
。

この種の工事は、従来は開削によって確認する方法をと
っていたため、調査にあたっては交通規制による制限を
受けたり、交通障害等の問題を生じたりしていた。しか
しながら、本実施例による方法によれば、道路を開削す
る必要もなく、調査工事によって交通障害が発生するこ
ともないので、極めて有効かつ安全に調査を行うことが
できる。

次に、本発明の第３実施例を第１Ｏ図及び第１１図によ
って説明する。第１実施例と同様の構成部分には同一の
符号を付す。

この実施例は、立坑４０と立坑４１の間を地中掘進機で
掘進する工事に先立ち、地中掘進機の通過範囲内での障
害物の有無を探査するのに有用な方法及び装置を示すも
のである。

まず、第１０図に示すように、地中探査装置の削孔装置
であるボーリングマシン４２を発進側の立坑４０内に設
置する。このボーリングマシン４２は、地中に圧入され
る推進管４３と、該推進管４３に内挿されて回転するこ
とにより先端の掘削ビット４４で掘削を行う内管４５と
を有している。このボーリングマシン４２によって先行
ポーリングを行い、小口径孔のポーリング孔４６を立坑
４０と立坑４１の間で貫通させる。

次に、第１１図に示すように、前記ポーリング孔４６に
非金属製のガイド管４７を挿入して館記准進管４３及び
内管４５を引抜く。そして、前記ガイド管４７の内部に
レーダ装置２０のアンテナ部２１を挿入し、前記第１及
び第２実施例と同様に探査を行う。この場合にも、第２
実施例と同しく、推進管を非金属管とすれば、ガイド管
４７を用いる必要がなくなり、掘削ビット４４及び内管
４５を引抜いて推進管内に直接アンテナ部２１を挿入し
て直ちに探査を行うことができる。

探査に用いる先行のポーリング孔４６を′ｉｔ電波の探
査範囲を考慮して数箇所に形成し、番孔ごとに探査を行
えば、探査の範囲を拡大することかできる。また、先行
のポーリング孔は、必ずしも掘削範囲内だけでなく、同
範囲の近傍であって掘削方向に沿った領域に形成しても
よい。

〔発明の効果〕

本発明の方法及び装置によれば５地中掘進機による掘進
に先立って地中掘進機の掘削方向に沿って設けた小口径
孔に無指向性のレーダアンテナを挿入し、３６０°の範
囲で地中探査を行なうことができる。従って、掘進機が
通過する前に障害物の有無乃至位置を確認できるので、
掘進機か主要既設管路に損傷を与えるのを未然に防止す
ることかでき、障害物による掘進機のトラブルや故障を
防ぐことができる。また、掘進機の通過位置にある空洞
や切羽面のゆるみを探査することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はトンネル掘進機及び第１実施例の地中
探査装置の概略断面図であって、第１実施例に係る地中
探査方法を示す工程図、第７図は同実施例の装置が有す
るパルスレーダの構成を示すブロック図、第８図及び第
９図は第２実施例の地中探査方法及び装置を示す概略断
面図、第１０図及び第１１図は第３実施例の地中探査方
法及び装置を示す概略断面図、第１２図及び第１３図は
レーダを用いた従来の地中探査方法を示す概念図である
。 １０−・・地中掘進機としてのトンネル掘進機、１１・
・・削孔装置、　　　１２・・・小口径孔、１５・・・
ガイド管、 ２０・・・パルスレーダとしてのレーダ装置、２１・・
・無指向性アンテナ部としてのアンテナ部、 ３２．４２・・・削孔装置としてのボーリングマシン、 ３５．４６・・・小口径孔としてのポーリング孔、３６
．４７・・・ガイド管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地中掘進機の掘削方向に沿って所定長さの小口径孔
   を削孔し、前記小口径孔にガイド管を挿入し、前記ガイ
   ド管の内部にパルスレーダの無指向性アンテナ部を設け
   てガイド管の全周方向にパルスを放射し、少くとも地中
   掘進機が通過する掘削範囲内の地中状況を探査すること
   を特徴とする地中掘進機前方の地中探査方法。 ２、地中掘進機の掘削方向に沿って所定長さの小口径孔
   を削孔する削孔装置と、前記小口径孔内に挿入されるガ
   イド管と、前記ガイド管内に移動自在に設けられる無指
   向性のアンテナ部を備えたパルスレーダとを有する地中
   掘進機前方の地中探査装置。 ３、非金属製の推進管を地中に圧入して地中推進機の掘
   削方向に沿って所定長さの小口径孔を削孔し、前記小口
   径孔内の前記推進管内にパルスレーダの無指向性アンテ
   ナ部を挿入し、該アンテナ部から推進管の全周方向にパ
   ルスを放射して少くとも地中掘削機が通過する掘削範囲
   内の地中状況を探査することを特徴とする地中掘進機前
   方の地中探査方法。 ４、非金属製の推進管を地中に圧入して地中推進機の掘
   削方向に沿って所定長さの小口径孔を削孔する削孔装置
   と、小口径孔を削孔した前記推進管の内部に移動自在に
   設けられる無指向性のアンテナ部を備えたパルスレーダ
   とを有する地中掘進機前方の地中探査装置。