(57)【要約】【課題】大型設備を必要とすること無く、比較的小径のジャイロスコープを用いて大径管の位置を正確に計測することが出来る管敷設工法の提供。【解決手段】比較的大径の管（１、１Ｔ、１Ｓ）の内壁面には比較的細径のジャイロスコープ（４）が通過するための経路（計測管３等）が設けられており、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）の中心線及び口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（大径管１Ｓ）の中心線と前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）との相対位置関係が固定されており、前記ジャイロスコープ（４）を口元側（Ｈｓ）まで移動する際におけるジャイロスコープ（４）の位置座標を計測してジャイロスコープ（４）の移動軌跡（Ｒ１、Ｒ２）を決定し、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）における中心軸の座標を決定する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的大径の管の先端に設けた掘削手段により削孔する工程と、比較的大径の管を地中に押し込む工程と、新たな管を地中に押し込まれた管に接続する工程とを有し、比較的大径の管の内壁面には比較的細径のジャイロスコープが通過するための経路が設けられており、先端に掘削手段を設けた比較的大径の管の中心線及び口元部に設置された比較的大径の管の中心線と前記経路との相対位置関係が固定されており、前記ジャイロスコープを口元部から挿入して先端に掘削手段を設けた比較的大径の管に固定された前記経路まで到達させる挿入工程と、前記ジャイロスコープを口元側まで移動する移動工程と、該移動工程の際におけるジャイロスコープの位置座標を計測してジャイロスコープの移動軌跡を決定する軌跡決定工程と、口元部に設置された比較的大径の管に固定された前記経路内のジャイロスコープの位置座標及びジャイロスコープの移動軌跡に基づいて先端に掘削手段を設けた比較的大径の管に固定された前記経路内のジャイロスコープの位置座標を決定し、該ジャイロスコープの位置座標に基づいて、先端に掘削手段を設けた比較的大径の管における中心軸の座標を決定する工程、とを有することを特徴とする管敷設工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大径の管（例えば、φ８００ｍｍ程度の管）を地中に挿入し或いは押込んで敷設する工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図１８〜図２１で示す様に、障害物Ｏを避けて縦孔Ｈｖから開削部Ｃまでの湾曲経路に、比較的大径の管（例えば、φ８００ｍｍ）１で構成された管路Ｒを構築するべき場合がある。
係る場合には、縦孔Ｈｖ内に図示しない管挿入機構を構成し、該管挿入機構により大径管１を挿入する。大径管１の先端には図示しないビット等の掘削手段が取り付けられており、掘削手段で地盤Ｇを削孔しつつ、削孔された領域内に（前記管挿入機構により）大径管１が押し込まれる（或いは挿入される）。
掘削手段を設けた大径管１が所定量だけ地中に押し込まれたら、新たな大径管１を継ぎ足して、さらに押し込む。
以下、掘削、押込み、継足しを繰り返して、到達予定地点である開削部Ｃに到達するように構成されている。
【０００３】
ここで、図１８及び図１９で示す様に、開削部Ｃの幅寸法Ｗは大径管１と同程度という比較的狭い範囲である。その様な狭い範囲に大径管１を到達させるために、上述した管敷設工法では、比較的大径の管１が敷設される位置を正確に特定することが要求される。
地中に敷設された構造物の位置を特定するために、従来、ビーコン型やステアリング型の位置検出装置が使用されている。
【０００４】
ビーコン型位置検出装置は、先端部の発信機から双曲状に発信された電波または電磁波をその直上で受信することで先端位置、削孔方向、深度などが計測できる。通信の媒体として電波や電磁波を使っているので、自然界に存在する迷走電流や磁気により、通信が出来ない場合があり、誤差が発生する。また、発信機と受信機との間に存在する電気的な障害や、鉄筋コンクリート内の鉄筋などの吸収体によって計測できない場合も多い。また、躯体直下の位置計測はできない。
【０００５】
一方、ステアリング型は、先端部の位置検知センサからロッド内に挿入した通信ケーブルを介して位置情報を取得し、手元側でコンピューター処理によって削孔軌跡を計測するが、削孔方向は、方位計で地磁気を計測することで決定するので、前記検出方法と同様の理由で正確な地磁気を測定できない場合が多い。
そして、計測はリアルタイムで行われ、計測位置は計測値から算出された推定値であることや計測済みの点を固定点として累積計算するので精度が悪い。さらに、ロッド長と同じ長さのケーブルを１本ずつ接続して行くので能率も悪い。
【０００６】
ここで、比較的小径のジャイロスコープを用いて掘削経路を正確に計測する従来技術が、存在する（例えば特許文献１）。
係る従来技術は有効であるが、上述した工法（大径管を地盤中に押し込んで敷設する工法）においては、挿入するべき（或いは押し込むべき）大径管とジャイロスコープの半径方向寸法が相違するため、大径管を地中に敷設する工法にそのまま適用することは出来ない。
大径管の位置計測に際して、ジャイロスコープを口元側に引っ張ると、比較的小径なジャイロスコープは大径管内部を自由に移動してしまうので、当該ジャイロスコープの経路が一定せず、当該ジャイロスコープの移動軌跡（経路）が正確に定まらないからである。
【０００７】
この様な問題を解消するためには、敷設する管とジャイロ計測器の中心位置とを一致させる必要がある。センタリングを確実にするためには、例えばばね定数の大きなばねを利用し、管内径とジャイロスコープを一致させる必要があるが、あまり強く密着させるとジャイロスコープ計測に振動等を与えたり、ジャイロ計測器の挿入・回収に対し大きな力が要るため、設備が大型となる。
【特許文献１】特開２００２−２４２５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、大型設備を必要とすること無く、比較的小径のジャイロスコープを用いて大径管の位置を正確に計測することが出来る管敷設工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の管敷設工法は、比較的大径の管（大径管１）の先端に設けた掘削手段（２）により削孔する工程と、比較的大径の管（大径管１）を地中に押し込む工程と、新たな管（１）を地中に押し込まれた管（１）に接続する工程とを有し、比較的大径の管（１、１Ｔ、１Ｓ）の内壁面には比較的細径のジャイロスコープ（４）が通過するための経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）が設けられており、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（最先端の大径管１Ｔ）の中心線及び口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（大径管１Ｓ）の中心線と前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）との相対位置関係が固定されており、前記ジャイロスコープ（４）を口元部（Ｈｓ）から挿入（図３の矢印Ｉ）して先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（最先端の大径管１Ｔ）に固定された前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）まで到達させる挿入工程と、前記ジャイロスコープ（４）を口元側（Ｈｓ）まで移動する移動工程と、該移動工程の際におけるジャイロスコープ（４）の位置座標を計測してジャイロスコープ（４）の移動軌跡（Ｒ１、Ｒ２）を決定する軌跡決定工程と、口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（１Ｓ）に固定された前記経路（３ａ、レール１１，１３等）内のジャイロスコープ（４）の位置座標及びジャイロスコープ（４）の移動軌跡に基いて先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）に固定された前記経路（３ａ、レール１１，１３等）内のジャイロスコープ（４）の位置座標を決定し、該ジャイロスコープ（４）の位置座標に基いて、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）における中心軸の座標を決定する工程、とを有することを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
ここで、前記経路（３ａ、レール１１，１３等）は、口元部（Ｈｓ）から先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）に至るまで連続しており、ジャイロスコープ（４）が適正な姿勢で移動可能に構成されている必要が有る。
【００１１】
本発明において、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（１Ｔ）と口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（１Ｓ）とを除く比較的大径（１）の管にも、前記経路（３ａ、レール１１，１３等）が設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
上述する構成を具備する本発明の管敷設工法によれば、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（最先端の大径管１Ｔ）の内部から口元部（Ｈｓ）まで、ジャイロスコープ（４）を引っ張って移動する際に、当該ジャイロスコープ（４）の移動軌跡（Ｒ１，Ｒ２）を正確に求めることができる。そして、先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（最先端の大径管１Ｔ）の中心線及び口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（大径管１Ｓ）の中心線と前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）との相対位置関係が固定されているため、口元部（Ｈｓ）における経路（３ａ、１１、１３）の座標と、ジャイロスコープ（４）の移動軌跡（Ｒ１，Ｒ２）とから、最先端の大径管（１Ｔ）の経路（３ａ、１１、１３）内部におけるジャイロスコープ（４）の座標を求めることが出来る。
ここで、途中の大径管（１：口元部の大径管１Ｓと最先端の大径管１Ｔ以外の大径管）内部において、前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）がどの様な配置となっていても、口元部（Ｈｓ）に設置された比較的大径の管（大径管１Ｓ）の中心線と前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）との相対位置関係が固定されているため、最先端の大径管１Ｔの経路（３ａ、１１、１３）内部におけるジャイロスコープ（４）の座標を正確に求めることが出来る。
先端に掘削手段（２）を設けた比較的大径の管（最先端の大径管１Ｔ）の中心線と前記経路（計測管３の内部空間３ａ、レール１１，１３等）との相対位置関係も固定されているので、最先端の大径管（１Ｔ）内に存在するジャイロスコープ（４）の位置座標から最先端の大径管（１Ｔ）の中心軸の正確な位置が容易に求められるのである。
【００１３】
その結果、最先端の大径管（１Ｔ）の位置或いは敷設状況を正確に把握することができるので、到達予定値点側から向掘りを行って、確実に貫通或いは連通させることが出来るのである。
【００１４】
したがって、ジャイロスコープ（４）の移動軌跡（Ｒ１、Ｒ２）の最適化が不要となり、その分だけ制御や作業が簡略化され、管敷設工法施工コストを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
先ず、図１〜図１２を参照して第１実施形態を説明する。
【００１７】
図１の全体構成図は、当該工法で施工が完了した管路Ｈの横断面と、工事に用いる装置全体を示したものである。
図１において、管路Ｈの口元部Ｈｓ近傍には施工に用いる管挿入機構である管挿入・回収装置１０が据え付けられている。
【００１８】
管路Ｈの到達側２０の床舗装部２２には、向掘りの後処理２２が施されている。
又、掘削開始側３０の近傍の地上にはケーブルリール７が設置され、そのケーブルリール７はケーブル５が巻き取られるように構成されている。ケーブルリール７によるケーブル５の繰り出し及び巻き取りは、ケーブルリール７の傍らに設置されたコントロールユニット８によって制御される。
そのコントロールユニット８ではケーブル５を介して後述のジャイロスコープ４からの測定信号の受信および処理をも行っている。
【００１９】
次に、施工手順フロー（図１２）をも参照しつつ、図２〜図１１を用いて第１実施形態の各工程を説明する。
【００２０】
先ず、図２では、先端に掘削ビット２を備えた大径管（比較的大径、例えば直径８００ｍｍの管）を、管挿入・回収装置１０に設置する。先端に掘削ビット２を備えた大径管が最先端の大径管１Ｔ（特に先頭の大径管と言うことで符号を変えている）となる。
ここで、最先端の大径管（以降、先端に掘削ビット２を設けた大径管を単に「先端管」と略記する）１Ｔには計測管３が固定されており、該計測管３の内部空間３ａには、比較的細径のジャイロスコープ４（図２では図示せず、図３以降で図示）がスライド可能に収納出来る様に構成されている。
【００２１】
施工に際しては、先ず、掘削ビット２で地盤Ｇを掘削しつつ、管挿入・回収装置１０により先端管１Ｔを地盤Ｇ中に押し込む（図１２のステップＳ１：図３においてジャイロスコープ４を挿入していない状態）。
【００２２】
所定量だけ押し込んだら、新たな大径管１（先端に掘削手段は有していない）を継ぎ足す。
コントロールユニット８（図１参照）は、これ以上継ぎ足しは必要か否かを判断しており（図１２のステップＳ２）、まだ、継ぎ足しが必要であれば（図１２のステップＳ２のＹＥＳ）大径管１を継ぎ足し（図１２のステップＳ３）、次のステップＳ４（図１２）に進む。
一方、継ぎ足しの必要が無ければ（図１２のステップＳ２がＮＯ）、そのまま次のステップＳ４（図１２）に進む。
【００２３】
図１２のステップＳ４の段階では、コントロールユニット８は先端管１Ｔが目標地点に到達したか否かを判断しており、到達するまでは図１２のステップＳ４が「ＮＯ」のループ（ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返すループ）を実行する。すなわち、ステップＳ１に戻り再び図１２のステップＳ４までの工程を繰り返す。
換言すれば、到達予定地点Ｘ近傍の領域まで到達したと判断されるまで（図３において、ジャイロスコープ４を挿入しない状態）、先端の掘削ビット２による「掘削」、及び管挿入・回収装置１０による「押込み」を行い、その間所定量だけ押込んだら新たな大径管１の「継ぎ足し」、を繰り返す。大径管１を継ぎ足すに際しては、計測管３が滑らかに連続するように留意する必要がある。計測管３が不連続であると、その内部をジャイロスコープ４が、所定の計測作用を実行しつつ移動することができなくなるからである。
先端管１Ｔが到達予定地点Ｘ近傍の領域まで到達した状態では、すなわち最終的には、口元部Ｈｓには大径管１Ｓ（口元管１Ｓ）が継ぎ足される。
【００２４】
先端管１Ｔが到達予定地点Ｘ近傍の領域まで到達したと判断されれば（図１２のステップＳ４においてＹＥＳ）、図３の矢印Ｉで示す様に、ジャイロスコープ４を、大径管１（１Ｓ）内の経路３へ挿入する（図１２のステップＳ５）。
係るジャイロスコープ４の挿入は、従来・公知の技術を用いて実行される。
なお、ジャイロスコープ４には、引き抜き用及び信号伝達用のケーブル５が接続されている。
【００２５】
ジャイロスコープ４が、先端管１Ｔの経路３内の空間に挿入されたならば、図４〜図６で示す様に、ケーブル５を口元Ｈｓ側（図中左側）から引張り、以ってジャイロスコープ４を口元Ｈｓ側に向かって移動させる（図１２のステップＳ６）。
ここで図６はジャイロスコープ４を口元Ｈｓ側まで移動させた状態を示している。
【００２６】
図４〜図６で示す「ケーブル５及びジャイロスコープ４を口元Ｈｓ側（図中左側）へ引張り、移動させる」工程に際して、計測管３と大径管１の中心線（中心軸）との相対位置関係が、例えば「計測管３は常に大径管１内壁面の垂直方向上端に配置される」という様に固定されているのであれば、ジャイロスコープ４の移動軌跡は、理想的には図７の経路Ｒ１で示す様に、シンプルで且つ最短距離の曲線となる。
【００２７】
しかし、最先端の先端管１Ｔと、口元部Ｈｓに配置された大径管１Ｓ（口元部に設置された比較的大径の管）とを除いて、大径管１の中心線（中心軸）と計測管３との相対位置関係は固定されていない。すなわち、上述の例で述べれば、「計測管３は常に大径管１内壁面の垂直方向上端に配置されているとは限らない」のである。
そのため、１Ｔ、１Ｓを除く大径管１の内部では、ジャイロスコープ４の位置は特定されず、その結果、ジャイロスコープ４の移動軌跡は、図８の経路Ｒ２で示す様に、図７で示す最適な経路Ｒ１に比較して湾曲した冗長な曲線となってしまう可能性が高い。すなわち、経路Ｒ２は、接続された複数の大径管１、１Ｓ、１Ｔが形成する曲率と異なる曲率を有する湾曲線となり、経路Ｒ１に比較して、距離が長くなってしまう。
【００２８】
しかしながら、経路Ｒ２が冗長な湾曲線であっても、口元部Ｈｓの大径管１Ｓと最先端の大径管１Ｔにおいては、ジャイロスコープ４が収容される計測管３の位置と、大径管１Ｓ、１Ｔの中心線（中心軸）の位置との相対関係は、常に、「計測管３は大径管１内壁面の垂直方向上端に配置される」という様に固定されている。
そのため、口元部Ｈｓの大径管１Ｓの座標及び冗長な湾曲線である経路Ｒ２とから最先端の大径管（先端管）１Ｔの計測管３内におけるジャイロスコープ４の位置座標を求めれば、最先端の大径管（先端管）１Ｔの中心線（中心軸）の座標を正確に決定することが出来る。
【００２９】
掘削ビット２は、いわゆる「ローリング」と呼ばれる挙動を防止する作用を奏する。掘削ビット２の係る作用により、大径管１と計測管３との相対位置関係が大幅に変化してしまうことはない。従って、先端管１Ｔの計測管３内におけるジャイロスコープ４の位置座標を正確に決定することが出来れば、先端管１Ｔの位置を特定できるのである。
【００３０】
係る原理に基いて、図１２のステップＳ７では、（冗長な湾曲線である）ジャイロスコープ４の経路Ｒ２を演算する。
図１２のステップＳ８では、口元部ＨＳの座標及びジャイロスコープ４の経路から、引込み開始時のジャイロスコープ４の座標、即ち、先端管１Ｔの実際の中心線の位置（到達位置）を決定（特定）する。
【００３１】
図９に示すように、先端管１Ｔ（図４参照）の位置が特定されれば、到達地点Ｘから向掘りを行うべき領域ＸＣを決定（特定）する（図１２のステップＳ９）ことが出来る。
【００３２】
図１０では、図９の符号ＸＣで示す領域（向掘りを行うべき領域）を掘削する（符号ＸＣＤ）。
【００３３】
図１１では、口元部（管挿入・回収装置１０を配置した地点）Ｈｓと到達地点Ｘとの間を、大径管１を接続して形成した管路Ｈで連通する（以上、図１２のステップＳ１０）。
【００３４】
上述したように第１実施形態によれば、先端管１Ｔ、口元管１Ｓを除く大径管１の中心線（中心軸）と、計測管３との相対位置を固定せず、経路３及びジャイロスコープ４の引き込み移動軌跡を、図７で示す最適経路Ｒ１にしていない。そのため、ジャイロスコープ４の移動軌跡は、経路Ｒ２（図８参照）で示す様に、最適経路Ｒ１よりも長い冗長な湾曲線となってしまうが、先端管１Ｔの正確な位置を決定することが出来るのである。
【００３５】
次に、図１３を参照し第２実施形態を説明する。
図２〜図１１の第１実施形態では、計測管３は大径管１の内部空間の上方に配置されているが、図１３で示す第２実施形態では、計測管３Ａを大径管１の内部空間の下方に配置している。
その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様である。
【００３６】
また、図１で示す場合の管敷設のみならず、図１８〜図２１で示す状況での管敷設に際しても、本発明を利用することが可能である。
【００３７】
次に、図１４および図１５を参照して第３実施形態を説明する。
図２〜図１１の第１実施形態では、ジャイロスコープ４は計測管３内を移動しているが、図１４および図１５の第３実施形態では、大径管１の天井部（大径管１の内壁における上下方向の最上端部）１ａにレール１１を設置し、当該レール１１上をスライド移動可能なホルダ１２が設けられており、該ホルダ１２にジャイロスコープ４が取り付けられている。
【００３８】
図２〜図１１の第１実施形態の場合は前記「経路」に相当するのは「計測管３の内部空間３ａ」であったが、図１４および図１５の第３実施形態の場合、前記「経路」に相当するのは「レール１１」であり、当該レール１１が、大径管１Ｔ（先端に掘削ビット２を設けた比較的大径の管：図８参照）と大径管１Ｓ（口元部Ｈｓに設置された比較的大径の管：図８参照）と、その他の比較的大径の管１に設けられている。
その他の構成及び作用効果については、第１実施形態と同様である。
【００３９】
次に、図１６および図１７を参照して第４実施形態を説明する。
図１４および図１５の第３実施形態では、レール１１は大径管１の内壁における上下方向の最上端部（天井部）１ａに設けられているが、図１６および図１７の第４実施形態では、レール１３は大径管１の内壁における上下方向の下端部（床部）１ｂに設けられており、該レール１３上を走行可能に構成された台車１４にジャイロスコープ４が取り付けられている。
【００４０】
図１６および図１７の第４実施形態の場合においても、前記「経路」に相当するレール１３（第１実施形態の場合は「計測管３の内部空間３ａ」が相当）が、大径管１Ｔ（先端に掘削ビット２を設けた比較的大径の管：図８参照）と大径管１Ｓ（口元部Ｈｓに設置された比較的大径の管：図８参照）と、その他の比較的大径の管１に設けられている。
【００４１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態の装置全体の構成及び施工状態を示す側面図。
【図２】本発明の第１実施形態に関わる管挿入・回収装置の先端部の構成図。
【図３】本発明の第１実施形態の挿入工程を示す工程図。
【図４】本発明の第１実施形態でジャイロスコープが先端箇所まで挿入された状態を示す工程図。
【図５】本発明の第１実施形態の移動工程を示す工程図。
【図６】図５の移動工程が完了した状態を示す工程図。
【図７】本発明の第１実施形態において、ジャイロスコープの移動軌跡が理想的な場合を想定した図。
【図８】本発明の第１実施形態において、ジャイロスコープの移動軌跡が理想的ではない状態の想定図。
【図９】本発明の第１実施形態の図６以降の１工程を示す工程図。
【図１０】本発明の第１実施形態の図７以降の工程を示す工程図。
【図１１】本発明の第１実施形態の最終工程を示す工程図。
【図１２】本発明の施工手順を示したフローチャート。
【図１３】本発明の第２実施形態における先端管の断面図。
【図１４】本発明の第３実施形態の構成を説明する要部側面図。
【図１５】本発明の第３実施形態の構成を説明する要部断面図。
【図１６】本発明の第３実施形態の構成を説明する要部側面図。
【図１７】本発明の第３実施形態の構成を説明する要部断面図。
【図１８】従来工法による施工状体の１例で、施工途中を示した平面図。
【図１９】図１８に対応する側断面図。
【図２０】従来工法による施工状態の１例で、施工完了時を示した平面図。
【図２１】図２０に対応する側断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・比較的大径の管
１ａ・・・最上端部／天井部
１ｂ・・・下端部／床部
１Ｔ・・・先端管
１Ｓ・・・口元管
２・・・掘削ビット
３・・・計測管
４・・・ジャイロスコープ  
５・・・ケーブル
７・・・ケーブルリール
８・・・コントロールユニット
１０・・・管挿入・回収装置／管挿入機構
１１、１３・・・レール
１２・・・ホルダ
１４・・・台車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005139823.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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