JPH1183995A - 地中推進工法における障害物の検出装置および方法 - Google Patents

地中推進工法における障害物の検出装置および方法

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JPH1183995A
JPH1183995A JP9244107A JP24410797A JPH1183995A JP H1183995 A JPH1183995 A JP H1183995A JP 9244107 A JP9244107 A JP 9244107A JP 24410797 A JP24410797 A JP 24410797A JP H1183995 A JPH1183995 A JP H1183995A
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propulsion
signal
tip
communication
antenna
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JP9244107A
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English (en)
Inventor
Hiromasa Nakauchi
啓雅 中内
Masaru Tsunasaki
勝 綱崎
Masaki Kishi
雅樹 岸
Hideki Hayakawa
秀樹 早川
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 推進体の先端部に、土壌中の障害物を検出す
る送信および受信アンテナを内蔵した構成において、推
進作業性を向上すること。 【解決手段】 推進体の先端部に、送信および受信アン
テナの出力によって搬送波を周波数変調して送信する通
信用送信手段を内蔵する。地上では、通信用送信手段か
ら土壌を介して伝播した電磁波を、通信用受信手段で受
信する。これによって推進体の先端部の近傍に存在する
障害物を検出する。したがって推進体を土壌中で、直進
させ、または湾曲させて推進し、推進体が障害物に接触
したり衝突したりしないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、いわゆる地中推進
工法を用いて地中にたとえば各種管路を敷設する際に、
既に存在する地中構造物などの障害物の破損を予防する
ことができるようにするためにその障害物を検出する地
中推進工法における障害物の検出装置に関し、さらにそ
の検出装置を用いる地中推進工法に関する。
【0002】
【従来の技術】或る提案された地中推進工法では、土壌
中を推進する複数の推進管を軸線方向に継ぎ足して構成
される推進体の先端部にアンテナを内蔵し、このアンテ
ナからの電波である電磁波を土壌中に放射し、障害物を
検出する。この障害物が検出されたとき、推進体が障害
物に衝突したり接触したりすることを防ぐために、障害
物を避けて、土壌内に推進体を挿入する。
【0003】この提案された技術では、推進体の先端部
に上述のようにアンテナが内蔵されており、さらにこの
アンテナの信号を増幅および処理する電気回路が内蔵さ
れ、推進体のほぼ全長にわたって挿通された導線である
ケーブルを介して、電気回路からの信号を、推進体の基
端部から外方に取出し、障害物の有無などを、画像で表
示する。
【0004】この提案された技術では、推進体の内部に
ケーブルが配置される。したがって推進体をその軸線ま
わりに角変位しつつ推進することを可能にするために、
スリップリングなどの複雑な構造が必要になる。また推
進体の推進する過程で、複数の推進管を継ぎ足しながら
土壌中に押し込んで推進し、また推進体を、推進完了後
に土壌中から引抜くために、推進管を基端部側で順次的
に取り外さなければならない。このような推進管の継ぎ
足し作業および取り外し作業を行うために、推進体の内
部に設けてあるケーブルの接続/離脱を繰返さなければ
ならず、作業性が劣る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、推進
体の推進する前方およびその付近に障害物があるかどう
かを検出しながら推進する作業を、良好な作業性で行う
ことができる地中推進工法における障害物の検出装置お
よび方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、土壌中を推進
する推進体の先端部に設けられ、土壌中に電磁波を発生
し、障害物によって反射された反射波を受信する送信お
よび受信アンテナと、推進体内に設けられ、送信および
受信アンテナに送信信号を与えて駆動するとともに、反
射波の受信信号を演算処理する先端部側電気回路と、先
端部側電気回路の出力によって変調された電磁波を送信
する通信用送信手段と、通信用送信手段からの電磁波を
受信して復調する通信用受信手段と、通信用受信手段の
出力に応答して、障害物の有無を表す信号を出力する探
査出力手段とを含むことを特徴とする地中推進工法にお
ける障害物の検出装置である。
【0007】本発明に従えば、推進体の先端部には、送
信および受信アンテナが設けられる。送信および受信ア
ンテナは、送信アンテナと受信アンテナとが個別的に構
成されていてもよく、または単一のアンテナが送信およ
び受信のためにスイッチング手段によって切換えて接続
される構成であってもよい。本件明細書中において、
「送信および受信アンテナ」、または「送信アンテナお
よび受信アンテナ」というのは、2つの個別的なアンテ
ナが用いられる構成だけでなく、このような単一のアン
テナがスイッチング手段によって切換えられて送信およ
び受信の各機能を達成する構成をも含む概念であると解
釈されなければならない。
【0008】送信アンテナからは、地中で電磁波が発生
される。受信アンテナに、土壌中の障害物による反射波
が受信されることによって、推進体の先端部の近傍に存
在する障害物を検出することができる。
【0009】障害物は、地中に埋設されたガスおよび水
などを輸送する管路であり、またはその他の地中構造物
などである。
【0010】本発明に従えば、地表面からの深度が大き
くても、推進体の先端部が、障害物の近傍に近付いたと
き、その障害物の存在を容易に検出することができる。
また地中構造物などの障害物の存在位置を知ることがで
きる。したがってその障害物を避けて、推進体を地中に
推進し、これによって障害物である地中構造物に推進体
が衝突し、または接触してその障害物が破損することを
防ぐことができる。
【0011】本発明に従えば、後述の図1〜図6ならび
に図8および図9の実施の各形態に関連して説明される
ように、推進体内に、たとえば推進体の先端部内に、先
端部側電気回路が内蔵され、その出力によって変調され
た電磁波が通信用送信手段によって土壌中に、または推
進体内に伝送される。たとえば地上で、または推進体の
基端部で、通信用送信手段からの電磁波を受信して復調
し、障害物の有無を表す信号を探査出力手段によって出
力し、たとえば目視表示する。こうして先端部側電気回
路と探査出力手段とは、通信用送受信手段を介して電磁
波で信号が伝送されて結合されるので、推進体を構成す
る多数の推進管の継ぎ足しの接続および引抜き時の離脱
が容易であり、前述の提案された技術におけるように、
ケーブルを着脱する必要がなく、作業性が良好である。
【0012】また本発明は、土壌中を推進する推進体の
先端部に設けられ、土壌中に電磁波を発生する送信アン
テナと、推進体内に設けられ、送信アンテナに送信信号
を与えて駆動するとともに、その送信信号に関連する信
号を導出する先端部側電気回路と、地上で推進体の先端
部に沿って移動可能であり、電磁波を受信する受信アン
テナと、推進体内に設けられ、先端部側電気回路からの
出力によって変調された電磁波を送信する通信用送信手
段と、通信用送信手段からの電磁波を受信して復調する
通信用受信手段と、受信アンテナと通信用受信手段との
出力に応答して、障害物の有無を表す信号を出力する探
査出力手段とを含むことを特徴とする地中推進工法にお
ける障害物の検出装置である。
【0013】本発明に従えば、後述の図7および図10
の実施の形態に関連して説明されるように、地中にある
推進体の先端部に送信アンテナが設けられ、この送信ア
ンテナから電磁波を発生する。地上では、受信アンテナ
によって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信
する。送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波の経
路の途中に障害物が存在すると、受信アンテナで受信さ
れる電磁波の強度が変化し、これによって障害物を容易
に検出することができる。地上に到達する電磁波の強度
は低くてもよいので、電波障害などの問題を生じるおそ
れはない。これに対して、地上から送信アンテナによっ
て電磁波を土壌に向けて放射し、この送信アンテナから
放射された電磁波が、土壌および地中埋設物によって反
射され、地上に設けられた受信アンテナによって受信さ
れて、地上埋設物を探査する構成では、大きい深度内の
障害物を検出するためには、地上の送信アンテナ5から
大電力の電磁波を発生しなければならず、したがって地
上での電波障害を生じるおそれがある。本発明は、この
問題を解決する。
【0014】本発明に従えば、推進体の先端部内に、先
端部側電気回路を収納し、送信アンテナと電気回路を、
推進体内に設けられた電池によって駆動する。このよう
な構成にすることによって、電力供給用およびデータ通
信用のケーブルを、長い推進体内に収める必要がなくな
る。推進体の少なくとも先端部が回転する構造では、ス
リップリングなどの複雑な構造が必要となるけれども、
本発明に従えば、そのようなスリップリングなどの複雑
な構造がなくなる。さらに推進体を地中に推進する過程
で、土中内の推進体本体の基端部に、新たな推進体本体
となる推進管を継ぎ足してゆく作業があり、このような
作業においても、ケーブルの取外しなどを行う必要がな
く、作業性が良好である。
【0015】推進体内、たとえば推進体の先端部内に、
電磁波を送信する通信用送信手段を内蔵し、地上で、ま
たは推進体の基端部で、その通信用送信手段からの電磁
波を通信用受信手段によって受信する。これによって推
進体の先端部付近における障害物の有無を、たとえば表
示するなどして、出力することができる。
【0016】また本発明は、通信用送信手段は、土壌中
に電磁波を送信し、通信用受信手段は、地上に設けられ
ることを特徴とする。
【0017】本発明に従えば、通信用送信手段からの電
磁波は、土壌内を伝送され、地上に設けられた通信用受
信手段によって受信される。土壌を、電磁波の伝送媒体
として用いる地中推進工法における障害物の検出装置
は、従来では存在せず、本発明では、このような構成に
よって、作業性の向上が、前述のように図られる。すな
わち探査信号伝送用アンテナを有するレーダ送受信シス
テムとして、探査データに周波数変調を行い、たとえば
電磁誘導法を用いてデータ送信アンテナからデータ受信
アンテナまでの土壌中を電磁波が透過するようにし、探
査信号を伝送する地中推進工法における障害物の検出装
置を実現することができる。データの送受信のためのア
ンテナとしては、たとえばコイル状アンテナを用いるこ
とが望ましい。
【0018】また本発明は、推進体は、その軸線方向に
延びる中空の空間を有し、この空間を形成する少なくと
も内面が金属製であり、通信用送信手段は、前記空間に
電磁波を送信し、通信用受信手段は、推進体の基端部付
近に設けられることを特徴とする。
【0019】本発明に従えば、探査信号伝送用アンテナ
を有するデータ送受信システムとして、金属製推進体を
先端部から基端部まで電気的に接続された導波管として
用い、導波管内電磁波伝送法を用いて、推進体を構成す
る推進管内に電磁波を通過させ、探査信号を伝送するこ
とができる。このような請求項4の構成は、後述の図4
および図5の実施の形態に対応する。
【0020】また本発明は、推進体は、金属製であり、
通信用送信手段は、推進体に電磁波を送信し、通信用受
信手段は、推進体の基端部付近に設けられることを特徴
とする。
【0021】本発明に従えば、後述の図6のように、金
属製推進体に、電磁波を送信することができる。すなわ
ち探査信号伝送用アンテナを有するデータ送受信システ
ムとして、推進体を構成する推進管の内表面を伝わって
探査信号を伝送する。推進体は金属製であり、したがっ
てデータ伝送のための媒体として働かせることができ
る。推進体は、その先端部から基端部まで電気的に接続
された導体であり、したがって有線の伝送媒体として用
いることができる。
【0022】また本発明は、推進体の先端部は、推進体
の軸線に対して、傾斜した平坦面を有し、推進体を、先
端部よりも推進方向上流側で、軸線方向に押込むととも
に、軸線まわりに角変位する推進駆動手段が設けられる
ことを特徴とする。
【0023】本発明に従えば、推進体はたとえば可撓性
を有し、その推進体の少なくとも先端部、たとえば先端
部だけを、その先端部の軸線まわりに回転駆動し、また
は先端部とその先端部に後続する推進体本体との全体を
それらの軸線まわりに回転駆動し、先端部は、その先端
部の軸線に対して傾斜した傾斜面を有する。こうして少
なくとも先端部の回転駆動によって、推進体の先端部を
その軸線に沿って直線状に、土壌中で推進駆動すること
ができる。
【0024】さらに少なくとも先端部をその軸線まわり
に回転駆動することなく、推進体をその軸線方向に押し
込み駆動することによって、推進体の軸線を含む仮想平
面内でその軸線が、傾斜面が円弧状の軌跡の半径方向外
方に臨むようにして弯曲し推進体が進んで推進する。こ
うして傾斜面に作用する土壌の反力によって推進体の軌
跡を弯曲させることができる。
【0025】こうして少なくとも先端部の回転駆動と押
し込み駆動とを組合わせて、地中に存在する障害物を避
けて先端部を推進してゆくことが可能となる。
【0026】また本発明は、推進体は、前記先端部と、
この先端部に着脱可能に継ぎ足して連結される複数の推
進管から成る推進体本体とを含むことを特徴とする。
【0027】本発明に従えば、推進体は、先端部と、推
進体本体とを含み、この推進体本体は、複数の推進管
が、推進を行うにつれて継ぎ足されて構成される。推進
体を土壌中から取り出すには、複数の各推進管を基端部
から順次的に取り外す。
【0028】また本発明は、先端部側電気回路は、送信
アンテナから約束波形の送信信号を送波し、受信アンテ
ナからの約束波形を含む受信信号を被相関信号とし、受
信信号が得られる周期の各回毎に少量時間ずつ順次にず
らせた約束波形を相関信号として掛算し、その掛算した
値を積分する相関型探知回路であることを特徴とする。
【0029】本発明に従えば、図2および図7の相関型
探知回路において、約束波形を含む受信信号を被相関信
号とし、受信信号が得られる周期の各回毎に少量時間ず
つ順次にずらせた約束波形を相関信号として掛算し、そ
の掛算した値を積分することによって、相関検出処理と
パルス圧縮処理とを行って、目的とする探知信号または
相関検出信号を得る構成にしたので、SN比が向上さ
れ、精度の高い探知信号または相関検出信号が得られ
る。しかもこのような構成は、簡単な構成によって実現
されるので、推進体の先端部に内蔵することが容易であ
り、その先端部の口径が小さくても、本件相関型探知回
路を内蔵することが可能である。したがって推進体を小
径とすることができ、これによって推進体を推進駆動す
るための負荷を小さくすることができる。
【0030】また本発明は、先端側電気回路は、送信ア
ンテナに送信信号を発生して与える送信信号発生回路
と、受信アンテナからの受信信号に応答し、送信信号の
発生時から受信信号の受信時までの時間差ΔT1を演算
して求める手段とを含むことを特徴とする。
【0031】本発明に従えば、図8〜図10に示される
ように、送信アンテナに送信信号を発生する時点から、
受信アンテナで受信信号を受信する時点までの時間差Δ
T1に依存して、障害物の有無を探知することができ
る。
【0032】また本発明は、土壌中を推進する推進体を
準備し、この推進体は、前記先端部と、この先端部に着
脱可能に継ぎ足して連結される複数の推進管から成る推
進体本体とを有し、推進体の先端部は、推進体の軸線に
対して、傾斜した平坦面を有し、推進体は、先端部より
も推進方向上流側で、軸線方向に押し込むとともに、軸
線まわりに角変位する推進駆動手段を準備し、先端部に
設けた送信および受信アンテナによって土壌中に電磁波
を発生し、障害物によって反射された反射波を受信し、
反射波の受信信号を演算処理して変調された電磁波を、
通信用送信手段によって送信し、通信用送信手段からの
電磁波を、通信用受信手段によって受信して復調し、そ
の復調して得た信号によって障害物の有無を出力し、先
端部が障害物を回避して推進するように、推進駆動手段
によって推進体を角変位して押し込むことを特徴とする
地中推進工法である。
【0033】また本発明は、土壌中を推進する推進体を
準備し、この推進体は、前記先端部と、この先端部に着
脱可能に継ぎ足して連結される複数の推進管から成る推
進体本体とを有し、推進体の先端部は、推進体の軸線に
対して、傾斜した平坦面を有し、推進体は、先端部より
も推進方向上流側で、軸線方向に押し込むとともに、軸
線まわりに角変位する推進駆動手段を準備し、先端部に
設けた送信アンテナによって、土壌中に電磁波を発生
し、地上で推進体の先端部に沿って移動可能な受信アン
テナによって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を
受信し、推進体内では、送信アンテナに送信信号を与え
て駆動するとともに、その送信信号に関連する信号を導
出し、この送信信号に関連する信号によって変調された
電磁波を、通信用送信手段によって送信し、通信用送信
手段からの電磁波を、通信用受信手段によって受信して
復調し、受信アンテナ出力と前記復調して得た信号とに
よって、土壌中の送信アンテナと受信アンテナとの間に
存在する障害物の有無を出力し、先端部が障害物を回避
して推進するように、推進駆動手段によって推進体を角
変位して押し込むことを特徴とする地中推進工法であ
る。
【0034】本発明に従えば、土壌中に、推進管を継ぎ
足しながら推進しつつ、障害物に推進体が接触したり衝
突したりすることがないようにして、土壌中に推進する
ことができる。たとえば障害物を回避して推進すること
ができるようにするために、障害物側に推進体の先端部
の傾斜面を臨ませた状態とし、この状態で、推進体を回
転させずに土壌中に押し込むことによって、推進体の先
端部は、障害物から遠ざかる方向に弯曲した軌跡を辿
る。推進体の先端部を直進させるには、その推進体を軸
線まわりに回転しながら土壌中に押し込めばよい。
【0035】本発明に従えば、通信用送信手段および通
信用受信手段を用いることによって、前述の提案された
技術において述べたケーブルの離脱および再接続などの
作業を行う必要がなく、作業性が向上される。
【0036】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
地中推進工法を示す断面図である。土壌62内で、ガス
などを輸送する導管の敷設のために非開削でポリエチレ
ン管などの合成樹脂製可撓管を埋設する。土壌62に
は、発進立坑63から推進体64を土壌62中に推進す
る。この推進体64は、推進体本体65に連結される先
端部66とを含む。先端部66は、その先端部66の軸
線まわりに矢符57で示されるように回転駆動されるこ
とができる。駆動手段68は、発進立坑63内で、先端
部66を上述のようにその軸線まわりに回転駆動し、か
つ推進体64を土壌62中に押し込み駆動する。
【0037】先端部66を、立坑63から土壌62中に
貫入し、推進体64の一部を構成する推進管67を継ぎ
足しながら圧入し、掘削を進める。先端部66からは、
たとえばベンナイト泥水を噴射し、掘削を容易にすると
ともに、形成された掘進孔の孔壁を安定化させる。推進
体64の先端部66に後述のように傾斜面が形成される
ので、推進体64の少なくとも先端部66を、回転駆動
しつつ押し込むことによって直進させ、またその少なく
とも先端部66を回転駆動することなく押し込むことに
よって、可撓性を有する推進体本体65を弯曲させ、こ
うして推進体64は、管路などの障害物69を避けて、
土壌62を掘進することができる。
【0038】こうして土壌62中に推進体64によって
掘進を行い、土壌62に形成された到達立坑で、または
地表面70上で、推進体64を取外し、敷設するガス導
管の口径に対応した拡孔リーマを取付け、その後に、敷
設するポリエチレン管を接続し、拡孔リーマからベンナ
イト泥水を再噴射しながら所要の口径に拡げつつ、推進
体64を引き戻し、発進立坑63または地上までポリエ
チレン管を引き込んで作業を終了する。
【0039】推進体64の先端部66内には、障害物6
9を検出するために、電波である電磁波を発生する送信
アンテナ33aが設けられ、電磁波を受信する受信アン
テナ33bが設けられる。以下の説明では、参照符33
a,33bを総括的に数字33のみで示し、添え字a,
bを省略することがあり、このことは、他の参照符でも
同様である。図1では、障害物69を検出することがで
きる範囲は、参照符199で示される。アンテナによっ
て得られる探査データは、通信用送信手段181によっ
て電波である電磁波が土壌62内に放射され、地上で
は、通信用受信手段182によって受信される。こうし
て地上で、先端部66の付近に障害物69が存在するか
どうかを知ることができる。したがって推進時に、先端
部66に、推進体本体65を構成する複数の推進管67
を1本ずつ継ぎ足しながら推進する際に、その推進体6
4内にケーブルがほぼ全長にわたって設けられることは
ないので、推進管67の継ぎ足し時にケーブルを離脱/
再接続する必要がなく、作業性が向上される。このこと
は推進体64を土壌62から抜き出す際にも同様であっ
て、本発明によれば、作業性が向上される。たとえば通
信用送信アンテナ186と送信アンテナ33aは、兼用
してもかまわない。
【0040】図2は、本発明の実施の一形態の地中推進
工法における障害物の検出装置を構成する相関型探知回
路55のブロック図である。この相関型探知回路55か
らの送信信号が送信アンテナ33aに与えられることに
よって、電磁波が発生され、これによって受信アンテナ
33bから受信信号が得られる。この相関型探知回路5
5と通信用送信手段181とには、電力を供給するため
の電池56が、先端部66内に収納される。送信アンテ
ナ33aおよび受信アンテナ33bを総括的に参照符3
3で示すことがある。
【0041】図3を参照して、相関型探知回路55の構
成と、その動作を説明する。可変周期回路31は、電圧
制御発振回路(略称VCO)を含み、最初の周期、つま
り、初期周期Tに、各回毎に少量時間Δtずつ順次に伸
長した可変周期TEをもつパルス信号による図17に示
される可変周期信号31XAを固定遅延回路42と相関
信号発生器43とに与える。
【0042】可変周期回路31は、たとえば、少量時間
である周期Δtのクロック回路とそのクロックを計数す
る計数回路とを組合わせたパルス発生回路である。T=
Δt×nに設定したときは、nを固定量とし、n+1,
n+2,n+3,…,n+r,n(r+1),n+(r
+2),…,n+(n−2),n+(n−1),n+n
まで計数して、各回の周期を得ることによりT〜(T+
Δt×n)の期間内で少量時間Δtずつ順次に伸長する
可変周期のパルス信号31XAを発生する。Δtは、送
信回路32で発生する約束波形、つまり、送信信号32
XAと相関信号43XAとの時間長TPXの1/m、た
とえば1/10に選定する。
【0043】相関信号回路43は、可変周期信号31X
A毎に時間長TPXのモノサイクル波形による約束波形
の信号を相関信号43XAとして発生する回路であり、
発生した相関信号43XAを掛算回路41の一方の掛算
入力に与える。
【0044】固定遅延回路42は、可変周期信号31X
Aを所定の固定遅延量FDだけ遅延させる回路であり、
たとえば、単安定形マルチバイブレータであり、遅延し
た固定遅延信号42XAを送信回路32に与える。
【0045】図2の実施の形態の場合、固定遅延回路4
2の固定遅延量は、初期周期Tの1周期分に相当する固
定遅延量FDに設定してある。したがって送信回路32
に与えられる固定遅延信号42XAは、各可変周期TE
毎に、可変周期信号31XAの時点から、常に、初期周
期Tと同じ固定遅延量FDだけ遅延させた約束波形、つ
まり、モノサイクルの信号になって現れる。
【0046】また、掛算回路41の一方の入力に与えて
いる相関信号43XAは、可変周期TE毎に約束波形、
つまり、モノサイクルの信号になって現れる。送信信号
32XAは各回毎に探知周期をΔtずつ順次に伸長しな
がら初期周期Tと同じ固定遅延量FDだけ遅延させた約
束波形の信号を送信アンテナ33aに与えるので、受波
信号39XAにより得られる受信信号40XA(雑音信
号は省略してある)は、同様に、各回毎にΔtずつ遅れ
た信号になって現れるが、相関信号43XAに対して
は、常に、初期周期Tだけ遅れていることになる。
【0047】したがって掛算回路41の一方の入力側に
与えている約束波形信号、つまり、相関信号43XAか
ら見ると、他方の掛算入力に被相関信号として与えてい
る受信信号40XAは、可変周期TE毎に初期周期Tに
相当する時間だけ遅れた信号になるので、可変周期TE
の2回目以後の相関信号43XAが先に遅れることにな
り、受信信号40XAの方が可変周期TEの各回毎にΔ
tずつ順次に繰り上げられた時間に受信されていること
になる。したがって相関信号43XAの約束波形に対し
て、地中に埋設された障害物69が深さ方向にたとえば
3個存在することによる信号40a,40b,40cは
Δtずつ順次に繰り上げられた時間に現れることにな
る。
【0048】このため掛算信号41XAは、受信信号4
0XAに対して相関信号43XAが可変周期TE、つま
り、探知周期毎にΔtずつ後方へずらされながら、各信
号の振幅値を掛算した振幅値の信号になって得られる。
結局、掛算信号41XA、積分信号44XA、探知信号
45XAによって、相関検出処理とパルス圧縮処理とを
行った探知信号が得られることになる。
【0049】可変周期TEが最初の固定周期Tの2倍の
周期になったとき、最初の固定周期Tに相当する探知距
離範囲に対する相関検出処理とパルス圧縮処理とを完了
する。
【0050】図2の実施の形態では、固定遅延回路42
を可変周期回路31Xと送信回路32との間に設けて固
定遅延するように構成しているが、実施の他の形態で
は、(1)この固定遅延回路42を取り除き、固定遅延
回路42を、受信アンテナ33bと増幅回路40との
間、または、(2)増幅回路40と掛算回路41との間
に設けることによって、受波信号39XAまたは受信信
号40XAを固定遅延するように構成してもよい。この
構成でも、被相関信号、つまり掛算回路41に与える受
信信号40XAと相関信号43XAとの時間関係は、図
1の実施の形態の場合と同一になり、同様の相関検出処
理とパルス圧縮処理とを行った探知信号が得られること
になる。
【0051】増幅回路45からの前記探知信号45XA
は、データ通信のために、通信用送信手段181に備え
られる変調回路183に与えられる。変調回路183に
は、予め定める一定周波数の搬送波184が与えられ
る。変調回路183は、搬送波184を、探知信号45
XAによって周波数変調し、その変調された信号を送信
回路185に与える。送信回路185は、変調回路18
3の出力を電力増幅し、データ通信のための送信アンテ
ナ186に与える。この送信アンテナ186からの電波
である電磁波は、土壌62に、参照符187aで示され
るようにして推進体64から放射される。
【0052】地上では、データ通信のための受信手段1
82が設けられる。この受信手段182は、電磁波18
7aを受信するデータ通信のための受信アンテナ187
を備える。受信アンテナ187によって受信されたデー
タ信号は、受信回路188で増幅され、復調回路189
に与えられて周波数弁別され、障害物69の有無を表す
信号を導出し、表示手段46に与える。これによって表
示手段46は、障害物69の有無を表す信号を目視表示
する。操作者は、この表示手段46の出力を見て、推進
体64をその軸線まわりに角変位し、または角変位する
ことなく土壌62内に押し込み、これによって先端部6
6は障害物69を回避しながら、推進することができ
る。
【0053】図2に示される探査データ通信用の送信ア
ンテナ186および受信アンテナ187は、たとえばコ
イル状アンテナであってもよく、その他の構成を有する
アンテナであってもよい。
【0054】相関型探知回路55は、先端部側電気回路
を構成する。表示手段46は、探査出力手段を構成す
る。先端部側電気回路は、電池56によって電力付勢さ
れる(配線は図示していない)。
【0055】図4は、本発明の実施の他の形態の地中推
進工法を説明するための断面図である。この実施の形態
は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一
の参照符を付す。推進体64の推進管67内には、通信
用送信手段191が内蔵される。推進体64の基端部に
設けられた駆動手段68付近には、通信用受信手段19
2が設けられる。推進体64は、そのほぼ全体にわたり
ステンレス鋼などの金属製であり、軸線方向に延びる中
空の空間を有し、この空間を形成する少なくとも内面が
金属製である。推進体64はたとえば電気絶縁性セラミ
ックなどの材料から成るときには、その推進体64の内
面には金属層が形成される。こうして推進体64の軸線
方向に沿って、導波管が形成されることになる。
【0056】図5は、推進管64の一部を簡単に示す断
面図である。通信用送信手段191からの電磁波は、導
波管内電磁波伝送法を用い、推進管67内を通過しなが
ら探査データを伝送することができ、その電磁波は、通
信用受信手段192によって受信される。その他の構成
は、図1〜図3に示される前述の実施の形態と同様であ
る。
【0057】図6は、本発明の実施のさらに他の形態の
地中推進工法を示す断面図である。推進体64内には通
信用送信手段193が内蔵され、その推進体64の基端
部付近で駆動手段68には通信用受信手段194が設け
られる。推進体64はそのほぼ全体がステンレス鋼など
の金属製であり、または少なくともその一部が軸線方向
に電気的に接続された導電体を有し、たとえば内周面に
金属層が形成される。探査データによって変調された搬
送波は、通信用送信手段193から推進管67の表面を
伝わって、伝送され、通信用受信手段194によって受
信される。その他の構成は、前述の図1〜図5に関連し
て述べた実施の形態と同様である。
【0058】図7は、本発明の実施の他の形態における
相関型探知回路55aの全体の構成を示すブロック図で
ある。この実施の形態は、前述の図2に示される相関型
探知回路55に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。注目すべきはこの実施の形態では、可変周期回
路31の出力信号31XAによって、搬送波発振回路1
84からの搬送波が、変調回路183で変調され、送信
回路185で電力増幅され、通信用の送信アンテナ18
6から電磁波として放射される。この通信用送信アンテ
ナ186からの電磁波は、通信用受信手段182aにお
ける受信アンテナ187で受信され、受信回路188で
増幅され、復調回路189で復調される。こうして得ら
れた前記出力信号31XAは、相関信号発生器43に与
えられる。その他の構成は、前述の実施の形態と同様で
ある。
【0059】図8は、本発明の実施の他の形態における
前述の相関型探知回路55に代えて用いることができる
サンプラ方式地中探査レーダの電気回路175を示すブ
ロック図である。前述の図1に示される埋設物69の探
知を行うために、土壌62内における断面画像を形成
し、陰極線管または液晶などの目視表示手段3に表示す
ることができる。パルス発生回路4は送信アンテナ33
aに図9(1)に示されるパルス状の送信信号を与え
る。これによって送信アンテナ33aからは、電波であ
る電磁波を図9(2)のように土壌62に向けて放射す
る。この送信アンテナ33aから放射された電磁波は、
障害物69によって反射され、その反射波は、受信アン
テナ33bによって受信され、その受信アンテナ33b
の出力はライン7を介して高周波増幅回路8に与えられ
て増幅される。受信アンテナ33bの出力は、ライン7
から導出される。送信アンテナ33aに図9(1)で示
される送信信号が与えられてから、受信アンテナ33b
によって図9(3)の受信出力波形が得られるまでの時
間差ΔT1は、アンテナ33と障害物69との距離に対
応している。送信アンテナ33aと受信アンテナ33b
とを一体的に固定して、先端部66が土壌62中を移動
することによって、土壌62中の障害物69を検出する
ことができる。増幅回路8において増幅度が変化されて
得られた信号は、サンプラ10によって、サンプリング
され、デジタル化されて、マイクロコンピュータなどに
よって実現される処理回路11に与えられ、こうして表
示手段3には、土壌62中の障害物69の画像が得られ
る。この画像内には、障害物69に対応した画像が表示
される。この画像信号はメモリ14にストアされる。
【0060】このようなサンプラ方式の地中探査レーダ
の電気回路175を用いて、地中に埋設されている障害
物69を検出し、この障害物69を避けて、土壌62内
に推進体64を挿入して土壌中を推進する。
【0061】処理回路11からの障害物69の有無を表
す信号は、通信用送信手段181bにおける変調回路1
83に与えられ、これによって搬送波発振回路184か
ら与えられる搬送波を周波数変調する。この変調回路1
83の出力は送信回路185で電力増幅され、通信用の
送信アンテナ186から、前述の図1、図4および図5
ならびに図6のように放射される。通信用受信手段18
2bでは、前述の通信用送信アンテナ186からの電磁
波を受信アンテナ187で受信し、受信回路188で増
幅し、復調回路189で周波数弁別して復調する。こう
して得られた障害物69の画像は、表示手段3において
目視出力される。
【0062】図10は、本発明の実施の他の形態におけ
るサンプラ方式の地中探査レーダの電気回路175を示
すブロック図である。この実施の形態は、前述の図8お
よび図9の実施の形態に類似し、対応する部分には同一
の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、制
御回路19の出力は、通信用送信手段181cの変調回
路183に与えられ、搬送波発振回路184からの搬送
波を周波数変調する。その他の構成は、前述の実施の形
態と同様である。通信用受信手段182cでは、復調回
路189から、制御回路19の出力が得られ、サンプラ
10に与えられる。
【0063】図11は、推進体64の先端部66付近の
断面図であり、図12はその推進体64の構成を簡略化
した断面図である。複数の推進管67は、個別的に67
a,67bで示されている。推進管67は、その軸線方
向両端部で相互に取外し可能に接続され、土壌中への推
進時に1本ずつ継ぎ足しが可能であり、また土壌中から
取出すときに各推進管67を1本ずつ取外すことができ
る。推進管67のうちの推進方向98の最下流側(図1
2の左方)の推進管67aには、先端部66が取付けら
れる。この推進方向98の最下流側の推進管67内に
は、電気回路99が収納される。ケーブル58の一端部
58aは、コネクタ37によって取外し可能に送信アン
テナ33aに接続される。ケーブル59の一端部59a
は、もう1つのコネクタ38によって受信アンテナ33
bに取外し可能に接続される。これらのケーブル58,
59の他端部58b,59bは、電気回路99に接続さ
れる。ケーブル58,59の前記他端部58b,59b
は、電気回路99にコネクタ147,148によって着
脱可能に接続されている。電気回路99は、推進方向9
8の最下流側の推進管67aに推進方向98の上流側
(図12の右方)に取出し可能に収納される。
【0064】先端部66は、ステンレス鋼製であり、直
円筒部100と、傾斜板101とを有する。この傾斜板
101は、推進方向98上流側の端部からその軸線73
に対して推進方向98下流側になるにつれて軸線73に
近づくように傾斜している。すなわち、傾斜板101の
外表面は平坦で軸線73に対して傾斜している。
【0065】
【発明の効果】請求項1の本発明によれば、地中の送信
アンテナから電磁波が発生され、土壌中の障害物による
反射波を受信することによって、推進体の先端部の近傍
に存在する障害物を検出することができるので、その地
中埋設物などの障害物の破損を予防しながら、地中推進
工法を実施することができる。
【0066】本発明によれば、推進体の先端部から電磁
波を発生するようにしたので、電磁波が減衰しやすい土
壌中において、その先端部の近傍における障害物を、大
きな送信電力を必要とすることなく、容易にかつ確実に
検出することができる。
【0067】また本発明によれば、推進体内に先端部側
電気回路が内蔵され、その出力によって変調された電磁
波が通信用送信手段によって土壌中に、または推進体内
に伝送される。たとえば地上で、または推進体の基端部
で、通信用送信手段からの電磁波を受信して復調し、障
害物の有無を表す信号を探査出力手段によって出力し、
たとえば目視表示する。こうして先端部側電気回路と探
査出力手段とは、通信用送受信手段を介して電磁波で信
号が伝送されて結合されるので、推進体を構成する多数
の推進管の継ぎ足しの接続および引抜き時の離脱が容易
であり、ケーブルを着脱する必要がなく、作業性が良好
である。
【0068】請求項2の本発明によれば、地中にある推
進体の先端部に送信アンテナが設けられ、この送信アン
テナから電磁波を発生する。地上では、受信アンテナに
よって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信す
る。送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波の経路
の途中に障害物が存在すると、受信アンテナで受信され
る電磁波の強度が変化し、これによって障害物を容易に
検出することができる。しかも、地上に到達する電磁波
の強度は低くてもよいので、電波障害などの問題を予防
することができる。
【0069】本発明によれば、推進体の先端部内に、先
端部側電気回路を収納し、送信アンテナと電気回路を、
推進体内に設けられた電池によって駆動する。このよう
な構成にすることによって、電力供給用およびデータ通
信用のケーブルを、長い推進体内に収める必要がなくな
る。さらに、スリップリングなどの複雑な構造も必要な
く、かつ土中内の推進体本体の基端部に、新たな推進体
本体となる推進管を継ぎ足してゆく作業において、ケー
ブルの取外しなどを行う必要がなく、作業性が良好であ
る。
【0070】また本発明によれば、推進体内、たとえば
推進体の先端部内に、電磁波を送信する通信用送信手段
を内蔵し、地上で、または推進体の基端部で、その通信
用送信手段からの電磁波を通信用受信手段によって受信
する。これによって推進体の先端部付近における障害物
の有無を、たとえば表示するなどして、出力することが
できる。
【0071】請求項3の本発明によれば、通信用送信手
段からの電磁波は、土壌内を伝送され、地上に設けられ
た通信用受信手段によって受信される。このような構成
によって、作業性の向上が、前述のように図られる。す
なわち探査信号伝送用アンテナを有するレーダ送受信シ
ステムとして、探査データに周波数変調を行い、電磁誘
導法を用いてデータ送信アンテナからデータ受信アンテ
ナまでの土壌中を電磁波が透過するようにし、探査信号
を伝送する地中推進工法における障害物の検出装置を実
現することができる。
【0072】請求項4の本発明によれば、金属製推進体
を先端部から基端部まで電気的に接続された導波管とし
て用い、導波管内電磁波伝送法を用いて、推進体を構成
する推進管内に電磁波を通過させ、探査信号を伝送する
ことができる。
【0073】請求項5の本発明によれば、推進体は金属
製であり、したがってその先端部から基端部まで電気的
に接続された導体であるので、有線の伝送媒体として用
いることができる。
【0074】請求項6の本発明によれば、推進体はたと
えば可撓性を有し、その推進体の少なくとも先端部、た
とえば先端部だけを、その先端部の軸線まわりに回転駆
動し、または先端部とその先端部に後続する推進体本体
との全体をそれらの軸線まわりに回転駆動し、先端部
は、その先端部の軸線に対して傾斜した傾斜面を有す
る。こうして少なくとも先端部の回転駆動によって、推
進体の先端部をその軸線に沿って直線状に、土壌中で推
進駆動することができる。
【0075】さらに少なくとも先端部をその軸線まわり
に回転駆動することなく、推進体をその軸線方向に押し
込み駆動することによって、推進体の軸線を含み、先端
部の傾斜面に垂直な仮想平面内でその軸線が、傾斜面が
円弧状の軌跡の半径方向外方に臨むようにして弯曲し推
進体が進んで推進する。こうして傾斜面に作用する土壌
の反力によって推進体の軌跡を弯曲させることができ
る。
【0076】こうして少なくとも先端部の回転駆動と押
し込み駆動とを組合わせて、地中に存在する障害物を避
けて先端部を推進してゆくことが可能となる。
【0077】請求項7の本発明によれば、推進体は、先
端部と、推進体本体とを含み、この推進体本体は、複数
の推進管が、推進を行うにつれて継ぎ足されて構成され
るので、複数の各推進管を基端部から順次的に取り外す
ことによって、推進体を土壌中から取り出すことができ
る。
【0078】請求項8の本発明によれば、相関型探知回
路において、約束波形を含む受信信号を被相関信号と
し、受信信号が得られる周期の各回毎に少量時間ずつ順
次にずらせた約束波形を相関信号として掛算し、その掛
算した値を積分することによって、相関検出処理とパル
ス圧縮処理とを行って、目的とする探知信号または相関
検出信号を得る構成にしたので、SN比が向上され、精
度の高い探知信号または相関検出信号が得られる。しか
もこのような構成は、簡単な構成によって実現されるの
で、推進体の先端部に内蔵することが容易であり、その
先端部の口径が小さくても、本件相関型探知回路を内蔵
することが可能である。したがって推進体を小径とする
ことができ、これによって推進体を推進駆動するための
負荷を小さくすることができる。
【0079】請求項9の本発明によれば、送信アンテナ
に送信信号を発生する時点から、受信アンテナで受信信
号を受信する時点までの時間差ΔT1に依存して、障害
物の有無を探知することができる。
【0080】請求項10の本発明によれば、土壌中に、
推進管を継ぎ足しながら推進しつつ、障害物に推進体が
接触したり衝突したりすることがないようにして、土壌
中に推進することができる。たとえば障害物を回避して
推進することができるようにするために、障害物側に推
進体の先端部の傾斜面を臨ませた状態とし、この状態
で、推進体を土壌中に押し込むことによって、推進体の
先端部は、障害物から遠ざかる方向に弯曲した軌跡を辿
る。また、推進体を軸線まわりに回転しながら土壌中に
押し込むことによって、推進体の先端部を直進させるこ
とができる。
【0081】本発明によれば、通信用送信手段および通
信用受信手段を用いることによって、前述の提案された
技術において述べたケーブルの離脱および再接続などの
作業を行う必要がなく、作業性が向上される。
【0082】請求項11の本発明によれば、前述のよう
に地上の受信アンテナによって電磁波を受信するので、
作業性がさらに向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断
面図である。
【図2】本発明の実施の一形態の地中推進工法における
障害物の検出装置を構成する相関型探知回路55のブロ
ック図である。
【図3】相関型探知回路55の構成と、その動作を説明
する。
【図4】本発明の実施の他の形態の地中推進工法を説明
するための断面図である。
【図5】推進管64の一部を簡単に示す断面図である。
【図6】本発明の実施のさらに他の形態の地中推進工法
を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の他の形態における相関型探知回
路55aの全体の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の実施の他の形態における相関型探知回
路55に代えて用いることができるサンプラ方式地中探
査レーダの電気回路175を示すブロック図である。
【図9】図18に示されるサンプラ方式地中探査レーダ
の動作を説明するための波形図である。
【図10】本発明の実施の他の形態におけるサンプラ方
式の地中探査レーダの電気回路175を示すブロック図
である。
【図11】推進体64の先端部66付近の断面図であ
る。
【図12】推進体64の構成を簡略化した断面図であ
る。
【符号の説明】
29 シールドケース 31 可変変調回路 32 送信回路 33a 送信アンテナ 33b 受信アンテナ 62 土壌 63 発進立坑 64 推進体 65 推進管本体 66 先端部 67,67a,67b 推進管 68 駆動手段 69 障害物 70 地表面 82 電気絶縁性基板 98 推進方向 99 電気回路 101 傾斜板 107 取付け座 108 シールドケース本体 110 フランジ 111 収納空間 181,192,191 通信用送信手段 182,194 通信用受信手段 183 変調回路 184 搬送波発振回路 185 送信回路 186 送信アンテナ 187a 電磁波 188 受信回路 189 復調回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01Q 1/04 H01Q 1/04 1/22 1/22 Z (72)発明者 早川 秀樹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 土壌中を推進する推進体の先端部に設け
    られ、土壌中に電磁波を発生し、障害物によって反射さ
    れた反射波を受信する送信および受信アンテナと、 推進体内に設けられ、送信および受信アンテナに送信信
    号を与えて駆動するとともに、反射波の受信信号を演算
    処理する先端部側電気回路と、 先端部側電気回路の出力によって変調された電磁波を送
    信する通信用送信手段と、 通信用送信手段からの電磁波を受信して復調する通信用
    受信手段と、 通信用受信手段の出力に応答して、障害物の有無を表す
    信号を出力する探査出力手段とを含むことを特徴とする
    地中推進工法における障害物の検出装置。
  2. 【請求項2】 土壌中を推進する推進体の先端部に設け
    られ、土壌中に電磁波を発生する送信アンテナと、 推進体内に設けられ、送信アンテナに送信信号を与えて
    駆動するとともに、その送信信号に関連する信号を導出
    する先端部側電気回路と、 地上で推進体の先端部に沿って移動可能であり、電磁波
    を受信する受信アンテナと、 推進体内に設けられ、先端部側電気回路からの出力によ
    って変調された電磁波を送信する通信用送信手段と、 通信用送信手段からの電磁波を受信して復調する通信用
    受信手段と、 受信アンテナと通信用受信手段との出力に応答して、障
    害物の有無を表す信号を出力する探査出力手段とを含む
    ことを特徴とする地中推進工法における障害物の検出装
    置。
  3. 【請求項3】 通信用送信手段は、土壌中に電磁波を送
    信し、 通信用受信手段は、地上に設けられることを特徴とする
    請求項1または2記載の地中推進工法における障害物の
    検出装置。
  4. 【請求項4】 推進体は、その軸線方向に延びる中空の
    空間を有し、この空間を形成する少なくとも内面が金属
    製であり、 通信用送信手段は、前記空間に電磁波を送信し、 通信用受信手段は、推進体の基端部付近に設けられるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の地中推進工法に
    おける障害物の検出装置。
  5. 【請求項5】 推進体は、金属製であり、 通信用送信手段は、推進体に電磁波を送信し、 通信用受信手段は、推進体の基端部付近に設けられるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の地中推進工法に
    おける障害物の検出装置。
  6. 【請求項6】 推進体の先端部は、推進体の軸線に対し
    て傾斜した平坦面を有し、 推進体を、先端部よりも推進方向上流側で、軸線方向に
    押込むとともに、軸線まわりに角変位する推進駆動手段
    が設けられることを特徴とする請求項1〜5のうちの1
    つに記載の地中推進工法における障害物の検出装置。
  7. 【請求項7】 推進体は、前記先端部と、この先端部に
    着脱可能に継ぎ足して連結される複数の推進管から成る
    推進体本体とを含むことを特徴とする請求項1〜6のう
    ちの1つに記載の地中推進工法における障害物の検出装
    置。
  8. 【請求項8】 先端部側電気回路は、 送信アンテナから約束波形の送信信号を送波し、受信ア
    ンテナからの約束波形を含む受信信号を被相関信号と
    し、受信信号が得られる周期の各回毎に少量時間ずつ順
    次にずらせた約束波形を相関信号として掛算し、その掛
    算した値を積分する相関型探知回路であることを特徴と
    する請求項1〜7のうちの1つに記載の地中推進工法に
    おける障害物の検出装置。
  9. 【請求項9】 先端側電気回路は、 送信アンテナに送信信号を発生して与える送信信号発生
    回路と、 受信アンテナからの受信信号に応答し、送信信号の発生
    時から受信信号の受信時までの時間差ΔT1を演算して
    求める手段とを含むことを特徴とする請求項1〜7のう
    ちの1つに記載の地中推進工法における障害物の検出装
    置。
  10. 【請求項10】 土壌中を推進する推進体を準備し、 この推進体は、前記先端部と、この先端部に着脱可能に
    継ぎ足して連結される複数の推進管から成る推進体本体
    とを有し、 推進体の先端部は、推進体の軸線に対して傾斜した平坦
    面を有し、 推進体は、先端部よりも推進方向上流側で、軸線方向に
    押し込むとともに、軸線まわりに角変位する推進駆動手
    段を準備し、 先端部に設けた送信および受信アンテナによって土壌中
    に電磁波を発生し、障害物によって反射された反射波を
    受信し、 反射波の受信信号を演算処理して変調された電磁波を、
    通信用送信手段によって送信し、 通信用送信手段からの電磁波を、通信用受信手段によっ
    て受信して復調し、 その復調して得た信号によって障害物の有無を出力し、 先端部が障害物を回避して推進するように、推進駆動手
    段によって推進体を角変位して押し込むことを特徴とす
    る地中推進工法。
  11. 【請求項11】 土壌中を推進する推進体を準備し、 この推進体は、前記先端部と、この先端部に着脱可能に
    継ぎ足して連結される複数の推進管から成る推進体本体
    とを有し、 推進体の先端部は、推進体の軸線に対して傾斜した平坦
    面を有し、 推進体は、先端部よりも推進方向上流側で、軸線方向に
    押し込むとともに、軸線まわりに角変位する推進駆動手
    段を準備し、 先端部に設けた送信アンテナによって、土壌中に電磁波
    を発生し、 地上で推進体の先端部に沿って移動可能な受信アンテナ
    によって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信
    し、 推進体内では、送信アンテナに送信信号を与えて駆動す
    るとともに、その送信信号に関連する信号を導出し、 この送信信号に関連する信号によって変調された電磁波
    を、通信用送信手段によって送信し、 通信用送信手段からの電磁波を、通信用受信手段によっ
    て受信して復調し、 受信アンテナ出力と前記復調して得た信号とによって、
    土壌中の送信アンテナと受信アンテナとの間に存在する
    障害物の有無を出力し、 先端部が障害物を回避して推進するように、推進駆動手
    段によって推進体を角変位して押し込むことを特徴とす
    る地中推進工法。
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