(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫入坑、該貫入坑から若干離隔した地点に発進坑並びに該発進坑から所定距離離隔した地点に到達坑を掘設し、先端にドリルヘッドを有する可撓性の連結用ロッドを備えた非開削式ボーリング機を用いて上記の貫入坑から斜め下方に且つ発進坑に向かって削孔を開始し、上記発進坑の近傍で上記ドリルヘッドの推進の向きを水平に転じて発進坑迄削孔し、次いで上記到達坑に向かって水平に削孔してパイロット孔を形成し、上記ボーリング機の上記ドリルヘッドをバックリーマーに換装し、該バックリーマーにより上記パイロット孔の出口側から上記発進坑に向かって且つパイロット孔の孔径を拡径することにより本孔を徐々に形成してゆくと共に小口径管を該本孔内に引き込み上記発進坑と到達坑とを連通するように上記小口径管を布設する、小口径管の非開削式布設方法において、土砂取り込み口を有する頭部と、該頭部に固定された筒状の胴部と、該胴部内に配置されて前部室と後部室とを遮断するゴム製のエアーバルブと、上記胴部の遊端付近に配置された仕切板とからなる土砂取り込み装置を使用し、該土砂取り込み装置の前部に接続されたバックリーマーの回転・推進によりパイロット孔の周壁を掘削して本孔を形成する際に生じる土砂を、土砂取り込み口から土砂取り込み装置に取り込み、該土砂の後部室への過剰取り込みをエアーバルブで阻止しつつ、土砂取り込み装置の後部に布設された小口径管内に配置された排土管を通じて上記到達坑側に土砂を吸引排出することを特徴とする、小口径管の非開削式布設方法。
【請求項２】
土砂取り込み口を有し、かつスイベルジョイントを介してバックリーマーの後部に接続される頭部と、該頭部に固定された筒状の胴部と、該胴部内に配置されて前部室と後部室とを遮断するゴム製のエアーバルブと、上記胴部の遊端付近に配置された仕切板とからなる土砂取り込み装置と、一端が該土砂取り込み装置に取り付けられ且つ他端がバキューム・ユニットに連通している排土管とを具備しており、バックリーマーの回転・推進によるパイロット孔の拡径に際して生じる土砂を取り込み吸引排出することを特徴とする、小口径管の非開削式布設用排土システム。
【請求項３】
土砂取り込み装置における頭部の一部が網体となっていることを特徴とする、請求項２に記載の小口径管の非開削式布設用排土システム。
【請求項４】
土砂取り込み装置における頭部の前方にスクレーパが配置されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の小口径管の非開削式布設用排土システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小口径管の布設方法、殊に非開削式布設方法及び該方法に使用される排土システムに係る。本明細書において「小口径管」とは、例えば管径が 150 -200mm 程度の合成樹脂製、主としてポリエチレン樹脂製であり、送電及び通信用ケーブルの保護管、ガス管、下水管等を指称する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小口径管の非開削式布設に際しては貫入坑、該貫入坑から若干離隔した地点に発進坑並びに該発進坑から所定距離離隔した地点に到達坑を掘設し、先端にドリルヘッドを有し且つ可撓性の連結用ロッドを備えた非開削式ボーリング機を用いて上記貫入坑から斜め下方に且つ上記発進坑に向かって削孔を開始し、発進坑の近傍で上記ドリルヘッドの推進の向きを水平に転じて発進坑迄削孔し、次いで上記到達坑に向かって水平に削孔して先ずパイロット孔を形成する。この場合に形成されるパイロット孔の孔径は 80mm 程度であり、布設すべき小口径管の口径よりも遥かに小さい。従って、上記ボーリング機の上記ドリルヘッドをバックリーマーに換装し、該バックリーマーを回転・推進させて上記到達坑側から上記発進坑に向かってパイロット孔を拡径することにより本孔を徐々に形成してゆくと共に小口径管を該本孔内に引き込み上記発進坑と到達坑とを連通するように上記小口径管を布設する。バックリーマーの回転・推進によりパイロット孔を本孔になす場合の拡径は土砂の圧密とロッドや小口径管の周辺の隙間からの排土により行っており、場合によりバックリーマーからパイロット孔の周壁に液状滑
剤、例えばベントナイト含有水溶液を噴射しながら行う方式が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記の従来の布設法において採用されている圧密によるパイロット孔の拡径は排土効率が不確定で非効率的であり、又動力コストも高く、更に地盤変状等のトラブルや布設不能を生じ易く、従って 1 スパン乃至 サイクル当りの布設距離は50m 程度が限界とされてきた。尚、滑剤を噴射する 場合には施工後に泥水を吸 引除去する必要性があり、該泥水の処分に課題がある。
【０００４】
従って、本発明の主たる目的は、地盤変状等のトラブルがなく、1 スパン当りの小口径管の布設可能距離を著しく長く、例えば 2 倍程度、即ち 100m 又はそ れ以上に延長し得る非開削式布設方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の付随的な目的は、パイロット孔の拡径方法を圧密ではなく掘削に変じるものであり、このための排土システムを提供することにあり、これにより布設不能の事態を回避し、又本孔形成の動力コストを低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための手段である小口径管の非開削式布設方法は、貫入坑、該貫入坑から若干離隔した地点に発進坑並びに該発進坑から所定距離離隔した地点に到達坑を掘設し、先端にドリルヘッドを有する可撓性の連結用ロッドを備えた非開削式ボーリング機を用いて上記の貫入坑から斜め下方に且つ発進坑に向かって削孔を開始し、上記発進坑の近傍で上記ドリルヘッドの推進の向きを水平に転じて発進坑迄削孔し、次いで上記到達坑に向かって水平に削孔してパイロット孔を形成し、上記ボーリング機の上記ドリルヘッドをバックリーマーに換装し、該バックリーマーにより上記パイロット孔の出口側から上記発進坑に向かって且つパイロット孔の孔径を拡径することにより本孔を徐々に形成してゆくと共に小口径管を該本孔内に引き込み上記発進坑と到達坑とを連通するように上記小口径管を布設する、小口径管の非開削式布設方法において、土砂取り込み口を有する頭部と、該頭部に固定された筒状の胴部と、該胴部内に配置されて前部室と後部室とを遮断するゴム製のエアーバルブと、上記胴部の遊端付近に配置された仕切板とからなる土砂取り込み装置を使用し、該土砂取り込み装置の前部に接続されたバックリーマーの回転・推進によりパイロット孔の周壁を掘削して本孔を形成する際に生じる土砂を、土砂取り込み口から土砂取り込み装置に取り込み、該土砂の後部室への過剰取り込みをエアーバルブで阻止しつつ、土砂取り込み装置の後部に布設された小口径管内に配置された排土管を通じて上記到達坑側に土砂を吸引排出することを特徴とする。
【０００７】
また、小口径管の非開削式布設用排土システムは、土砂取り込み口を有し、かつスイベルジョイントを介してバックリーマーの後部に接続される頭部と、該頭部に固定された筒状の胴部と、該胴部内に配置されて前部室と後部室とを遮断するゴム製のエアーバルブと、上記胴部の遊端付近に配置された仕切板とからなる土砂取り込み装置と、一端が該土砂取り込み装置に取り付けられ且つ他端がバキューム・ユニットに連通している排土管とを具備しており、バックリーマーの回転・推進によるパイロット孔の拡径に際して生じる土砂を取り込み吸引排出することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の土砂取り込み装置における頭部の一部が網体となっていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の土砂取り込み装置における頭部の前方にスクレーパが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による小口径管の非開削式土中布設システムにおいてパイロット孔の削孔に使用される非開削式ボーリング機としては、英国ノザンプトンシャー州、コービー在の FlowMole Ltd. 及び 米国ワシントン州、サウス ケント在の UTILX Corporation から市販されているボーリング機を例示することができる。このボーリング機における可撓性ロッドの先端に取り付けられたドリルヘッドは回転しながら推進する場合には直線的に削孔し、回転させずに推進させる場合にはドリルヘッド先端の斜めにカットされた面で土圧を受けて向きが変化するようになされている。尚、ドリルヘッドには発信器が内蔵されているので、その位置を確認することができ、従ってドリルヘッドの向き及び進行方向を制御することができる。
【００１１】
本発明による小口径管の非開削式布設方法は、上記ボーリング機のドリルヘッドにより貫入坑及び発進坑を経て到達坑に至るパイロット孔を削孔し、到達坑においてドリルヘッドをバックリーマーに換装し、該バックリーマーを上記パイロット孔内に導くと共にパイロット孔の孔径を拡径して本孔を形成しつつ該本孔内に小口径管を引き込む形式のものであり、この場合に本孔の形成を従来の圧密方式ではなく、バックリーマーによるパイロット孔の周壁掘削により行うものであり、該掘削により生じた土砂は土砂取り込み装置と、排土管と、バキューム・ユニットにより構成される排土システムにより到達坑側に導かれる。この場合に、土砂取り込み装置の後部に先端が取り付けられ且つ内部に排土管を収容している小口径管は、土砂の吸引除去により地盤内に形成された空洞である本孔内に導かれるので布設抵抗が減少し、1 スパン当りの布設距離を 100m 又はそれ以上に設定することができる。更に、本孔の形成が掘削方式であるために従来の圧密方式と比較する場合に動力コストが低減する。
【００１２】
【実施例】
次に本発明による布設方法について図面を参照しつつ説明する。
図 1 は本発明による、小口径管の非開削式布設方法におけるパイロット孔削 孔迄の工程の概要を示しており、このパイロット孔削孔迄の工程は自体周知である。該図において 10 は目的とする小口径管 (図示せず) を布設すべき領域の地盤であり、12、14 及び 16 は施工に先立ち予め掘削される貫入坑、発進坑及び 到達坑をそれぞれ示している。パイロット孔 (図示せず) を削孔するためには、ボーリング機 20 に可撓性の高い鋼製のロッド 22 を取り付け、該ロッドの遊端にドリルヘッド 24 を装着し、該ドリルヘッドを先端が上記発進坑 14 に向かって且つ斜め下方に向くように上記貫入坑 12 中にセットしてパイロット孔の削孔を開始する。このパイロット孔の形成は無排土形式 (圧密方式) で行われ、上記のロッドを継ぎ足し連結しながらドリルヘッドの推進によりパイロット孔の削孔を継続する。ドリルヘッド 24 の先端が発進坑 14 の近傍に達したならば、向きを水平に転じ直進して発進坑 14 に至り、更に該発進坑から直進して到達坑 16 に達し、斯くてパイロット孔の削孔を完了する。このようにして形成されるパイロット孔の孔径は約 80mm である。
【００１３】
図 2 にはドリルヘッド 24 の先端部分が示されており、このドリルヘッドは 回転しながら推進する場合に直線的に削孔し、回転を止めて推進させる場合には斜めにカットされた面 242 で土圧を受けて向きが変化するようになされている。パイロット孔を形成するドリルヘッドの推進の向きは、該ドリルヘッドが内蔵している発信器からの信号をボーリング機側で作業員が受信してドリルヘッドの現在位置を常時監視し、必要に応じて修正される。尚、ロッド 22 はパイロット孔の最小曲率半径 30m に追随し得る可撓性を有しているのでドリルヘッド 24の推進により形成されるパイロット孔の入口から出口 (実際には発進坑 14 から到達坑 16 の間に形成された孔腔がパイロット孔である) 迄の道程が上下方向及び左右方向において若干変化する場合にも対応することができ、従ってパイロット孔の削孔予定軸線上に障害物が存在する場合には該障害物を避けてパイロット孔を削孔するようにドリルヘッドの推進の向きを修正するようにボーリング機20 の作業員は操作することができる。更に、パイロット孔の削孔に際してはド リルヘッドから自体周知の滑剤を噴射し、これにより削孔効率を向上させることもできる。
【００１４】
上記ドリルヘッド 24 の後端に接続されている可撓性のロッド 22 の先端が到達坑 16 に出現したならば、ドリルヘッドの推進を停止させ、取り外して地上に回収し、これに代えてロッド 22 の遊端には後述のバックリーマーが装着される。
【００１５】
図 3 には既述のドリルヘッドに代えてロッド 22 の遊端に装着されるバック リーマー 26 及びスイベルジョイント 28 を介してバックリーマーの後部に装着される土砂取り込み装置 30 が示されている。バックリーマーの先端は到達坑16 側におけるパイロット孔の出口に挿入され、ボーリング機からの指令により 回転駆動すると共に、発進坑 14 側に向かって牽引される。この場合に、バックリーマー 26 はパイロット孔の周壁を掘削して本孔 (図示せず) を形成する。この本孔の孔径は該本孔内に布設されるべき小口径管 (後述する) の管径に依存する。
【００１６】
上記の土砂取り込み装置 30 は既述のスイベルジョイント 28 を介してバックリーマー 26 に接続用のロッド 302A を備え且つ土砂取り込み口 302B を有する頭部 302 と、該頭部に固定された筒状の胴部 304 と、該胴部内に配置されたゴム製のエアーバルブ 306 と、上記胴部の遊端付近に配置された仕切板 308 とを有している。頭部 302 の一部は網体 302C であり、その網目はバックリーマー 26 による本孔の削孔に際して場合により本孔内に存在する大きな礫が土砂取り 込み装置 30 内に侵入しないようにする役目を果たす。更に、バックリーマーの後部ロッドにはスクレーパ 262 が取り付けられている。図示されているエアー バルブ 306 は 2 分割方式のものであるが、3 分割方式を採用することもできる。該エアーバルブの両エアーバッグ内に後述のように高圧空気 (0.2MPa 程度)を送ると図示されているような閉状態になり、土砂取り込み装置 30 の前部室と後部室とを遮断し、高圧空気の送気を中止して排気すれば開状態となって該前部室と後部室とが連通する。このエアーバルブは土砂の過剰取り込みにより後部室が閉塞状態になるのを阻止するために設けられている。尚、バックリーマーによる掘削径は敷設する小口径管の直径よりも若干大きく、従ってバックリーマーと土砂取り込み装置の間は外気と通じており、真空状態にはならない構造となっている。
【００１７】
上記の土砂取り込み装置 30 の後端には本孔内に布設されるべき小口径管 40 の先端が取り付けられる。土砂取り込み装置の後端付近に固定された仕切板 308には複数個の開口が形成されており、これらの開口にはエアーバルブ 306 への 送気用配管 42、排気用配管 44、排土管 46 及び高圧水噴射用配管 48 がそれぞれ嵌装されており、これらの内で送気用配管 42 は送気用ホース 422 と、排気 用配管 44 は排気用ホース 442 と、高圧水噴射用配管 48 は高圧水 (0.2MPa 程度) 送水用ポンプ (図示せず) と接続された配管 482 とそれぞれジョイント424、444 及び 484 を介して接続されており、上記の送気用ホース 422、排気用ホース 442、排土管 46 及び高圧水送水用配管 482 は、上記の小口径管 40 の 内部を経て到達坑 16 側から導かれている。上記高圧水噴射用配管48 の先端部は排土管 46 の開口部側に曲げられている。
【００１８】
上記排土管 46 は図 4 に示されているように地盤 10 に形成された到達坑 16付近の地上に配置された運搬車 50 上に載置された排土タンク 52 と連通しており、該排土タンクは配管 54 を介してバキューム・ユニット 56 に接続されている。このバキューム・ユニットは真空ポンプであり、最大吸引圧力は 1MPa である。
【００１９】
次に、既述のボーリング機 20、バックリーマー 26、土砂取り込み装置 30、 排土管 46、バキューム・ユニット 56 等を用いて行われるパイロット孔の周壁 掘削による本孔の形成、該本孔形成に伴い生じる土砂の排出及び上記本孔内への小口径管 40 の布設について説明する。
【００２０】
本孔の削孔開始前には送気用ホース 422 に高圧空気が送られていないので、 土砂取り込み装置 30 のエアーバルブ 306 は完全な解放状態を呈しており、従 ってその前部室と後部室とは連通している。ボーリング機 20 の操作員がバックリーマー 26 を回転駆動させると共に到達坑 16 側から発進坑 14 側に向かって牽引して本孔を形成し始めると、バックリーマーの後端と土砂取り込み装置との間の空間部 (形成され始めた本孔) には掘削された土砂が堆積する。この時点で到達坑側の地上にいる作業員がバキューム・ユニット 56 を作動させれば、上記の堆積土砂は土砂取り込み装置を経て排土管 46 内に吸引され、最終的には排土タンク 52 に導かれることになる。バックリーマーは上記のように到達坑側から発進坑側に向かって牽引されながら本孔の掘削を継続するので、土砂取り込み装置内には過剰の土砂が取り込まれ、その結果バキューム・ユニットによる吸引・排土能力を上廻ってしまう可能性がある。パイロット孔の孔径を 80mm とし且つ本孔の孔径を 150mm 又は 200mm とすると、本孔の掘削距離 1m 当りの掘削土砂量は 0.0177 又は 0.0314m3 となるので、これら及び土砂取り込み装置の容積を考慮に入れて、送気用ホース 422 を介して送気用配管 42 に高圧空気を送って 上記のエアーバルブを閉状態になし、これによりその前部室と後部室との連通を断つ。尚、排土管の前端部が土砂により閉塞した場合には、配管 482 を介して 高圧水噴射用配管 48 から高圧水 (0.2MPa) を噴射して目詰まりを解消する。
【００２１】
バックリーマーの後部に土砂取り込み装置が固定され、該土砂取り込み装置の後部に布設されるべき小口径管が取り付けられ、排土管は土砂取り込み装置の後部に取り付けられていて該小口径管内に配置され且つ排土タンクを介してバキュウム・ユニットに接続されている。従って、バックリーマーにより形成されてゆく本孔内を且つ本孔の形成に伴い生じる土砂を、土砂取り込み装置と排土管とバキューム・ユニットにて構成される排土システムにより連続的に又は断続的に排土タンクに導きながら、上記の小口径管はバックリーマーにより牽引される形で本孔内を到達坑から発進坑に向かって導かれることになる。
【００２２】
上記小口径管の先端が発進坑内に出現した時点でボーリング機及びバキューム・ユニットの運転を停止し、土砂取り込み装置 30 及びバックリーマー 26 を地上に回収し、一方排土管 46、送気用ホース 422、排気用ホース 442 及び送水用配管 482 については到達坑側から回収することにより、1 サイクルの小口径管 布設作業の要部を終了する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による小口径管の非開削式布設方法は、上記ボーリング機のドリルヘッドにより貫入坑及び発進坑を経て到達坑に至るパイロット孔を削孔し、到達坑においてドリルヘッドをバックリーマーに換装し、該バックリーマーを上記パイロット孔内に導くと共にパイロット孔の孔径を拡径して本孔を形成しつつ該本孔内に小口径管を引き込む形式のものであり、この場合に本孔の形成を従来の圧密方式ではなく、バックリーマーによるパイロット孔の周壁掘削により行うものであり、該掘削により生じた土砂は土砂取り込み装置と排土管とバキューム・ユニットにより構成される排土システムにより到達坑側の地上に配置された排土タンクに導かれる。従って、土砂の吸引除去により地盤内に形成された空洞である本孔内を小口径管は導かれるので 1 サイクル当りの敷設距離を 100m 又はそれ以上 に延長することができる。更に、本孔の形成が掘削方式であるために従来の圧密方式と比較する場合に動力コストが低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による小口径管の非開削式布設方法におけるパイロット孔の削孔工程を示す概略図である。
【図２】パイロット孔の削孔に使用されるドリルヘッドの先端部を示す斜視図である。
【図３】本発明による小口径管の非開削式布設方法に使用されるバックリーマーと、土砂取り込み装置と、敷設されるべき小口径管の先端部と、該小口径管内に配置される排土管との関係を示す部分破断側面図である。
【図４】排土管、排土タンク及びバキューム・ユニットを示す概略的側面図である。
【符号の説明】
10   : 地盤
12   : 貫入坑 (ドリルヘッドの)
14   : 発進坑
20   : ボーリング機
22   : (連結用の) ロッド
24   : ドリルヘッド
242 : (ドリルヘッドの) 斜めにカットされた面
26   : バックリーマー
28   : スイベルジョイント
30   : 土砂取り込み装置
302 : 頭部
304 : 胴部
306 : エアーバルブ
308 : 仕切板
40   : (地盤内に布設されるべき) 小口径管
42   : 送気用配管 (エアーバルブ 306 用)
46   : 排気用配管
50   : 運搬車
52   : 排土タンク
56   : バキューム・ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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