(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
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手段とを備え、
前記先端部には、
送信および受信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を設け、この誘電体によって電磁波を屈折することを特徴とする地中推進工法における探査装置。
【請求項２】
土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナと、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動する手段と、
電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
受信アンテナからの受信信号を演算処理する手段とを備え、
前記先端部には、
送信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を設け、この誘電体によって電磁波を屈折することを特徴とする地中推進工法における探査装置。
【請求項３】
誘電体は、前記傾斜面の一部を形成す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探査装置。
【請求項４】
誘電体は、推進方向下流側になるにつれて大きくなる厚みを有し、
推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成ることを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の地中推進工法における探査装置。
【請求項５】
誘電体は、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有し、
推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成ることを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の地中推進工法における探査装置。
【請求項６】
土壌中を推進する推進体を準備し、
この推進体のドリルヘッドには、
推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
この先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
前記先端部には、
送信および受信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を設け、この誘電体によって電磁波を屈折し、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位し、
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ことによって、
埋設物またはドリルヘッド先端部の地表面からの深さを検出することを特徴とする地中推進工法における探査方法。
【請求項７】
土壌中を推進する推進体を準備し、
この推進体のドリルヘッドには、
推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
この先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナを設け、
前記先端部には、送信アンテナの前部に、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有し、かつ推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成る誘電体を設け、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位し、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動し、
地表面上で受信アンテナを移動して送信アンテナからの電磁波を受信し、
この受信した電磁波の最大強度が得られる位置を検出することを特徴とする地中推進工法における探査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、既に存在する地中埋設物の破損を予防して、その地中埋設物を検出して探査するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
或る提案された地中推進工法では、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部を形成し、推進体を、その基端部で推進方向に押込んで推進し、その推進体を軸線まわりに角変位することによって、推進方向を一直線状に、または湾曲するように変化させることができる。前記ドリルヘッド内には、前記傾斜面に臨んで送信および受信アンテナを設け、電磁波を発生して、地中埋設物による反射波を受信し、これによって地中埋設物を検出することができる。したがって地中埋設物を避けて推進体を地中で推進することができる。
【０００３】
この提案された技術では、アンテナの電磁波の指向方向が、前記傾斜面に垂直である。したがってたとえばドリルヘッドの軸線上で推進方向下流側（すなわち推進方向前方）にある地中埋設物に向けて放射される電磁波の強度は小さく、また反射波の強度は小さい。したがって推進方向前方の地中埋設物の検出が困難であるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、アンテナの指向性を広くすることが容易に考えられるけれども、そのように構成すると、地中埋設物の位置がドリルヘッドの軸線上またはその軸線の近傍に存在するのか、またはドリルヘッドの軸線から比較的遠くに離れた位置に存在するのかを検出することができなくなる。
【０００５】
他の提案された技術では、土壌中を推進する推進体のドリルヘッド内に、電磁波を発生するゾンデである発信器を設け、地表面上で発信器からの電磁波を受信するコイルから成る受信器を移動して発信器からの電磁波を受信する。これによって地中を推進するドリルヘッドの位置を検知することができる。この提案された技術でもまた、前述の技術と同様に、地中埋設物の位置を正確に探査することは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、地中埋設物の位置を正確に探査することができるようにした地中推進工法における探査装置および方法を提供することである。
【０００７】
【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ドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
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手段とを備え、
前記先端部には、
送信および受信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を設け、この誘電体によって電磁波を屈折することを特徴とする地中推進工法における探査装置である。
【０００８】
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。
【０００９】
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、土壌中の地中埋設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地中埋設物を検出することができる。
【００１０】
地中埋設物は、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。
【００１１】
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、地中埋設物の近傍に近付いたとき、その地中埋設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地中埋設物の存在位置を知ることができる。したがってその地中埋設物を避けて、推進体を地中に推進し、これによって地中埋設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。
【００１２】
さらに本発明に従えば、ドリルヘッドの傾斜面を有する先細状の先端部には、アンテナの前部を構成する誘電体を配置し、送信および受信アンテナのアンテナ本体からの電磁波は、この誘電体によって屈折されて土壌中に放射され、地中埋設物による反射波は、誘電体によって屈折されて前記アンテナによって受信される。
【００１３】
また本発明は、誘電体は、推進方向下流側になるにつれて大きくなる厚みを有し、
推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成ることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、後述の図３に明らかに示されるように、誘電体の厚みを、推進方向下流側である前方になるにつれて大きく構成し、さらにそれだけでなく、その誘電体の比誘電率ε１を、推進する土壌の比誘電率ε２を超える値に選ぶ（ε１＞ε２）。これによってアンテナから発生される電磁波は、ドリルヘッドの軸線に近い角度を成して、たとえばほぼ推進方向に放射させることができる。したがってドリルヘッドの推進方向６に存在する地中埋設物を正確に検出することができる。
【００１５】
また本発明は、誘電体は、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有し、
推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、後述の図６に明らかに示されるように、誘電体の厚みを、推進方向下流側である前方になるにつれて小さくなるように形成し、しかもその誘電体の比誘電率ε１を、推進する土壌の比誘電率ε２を超える値に選ぶ（ε１＞ε２）。これによってアンテナから発生される電磁波は、ドリルヘッドの軸線と大きな角度を成して、たとえばほぼ垂直に土壌中に放射されることができる。したがってドリルヘッドの先端部の地表面からの深さおよび位置を正確に検出することができるようになる。
【００１７】
また本発明は、土壌中を推進する推進体を準備し、
この推進体のドリルヘッドには、
推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
この先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナを設け、前記先端部には、送信アンテナの前部に、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有し、かつ推進する土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する材料から成る誘電体を設け、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位し、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動し、
地表面上で受信アンテナを移動して送信アンテナからの電磁波を受信し、
この受信した電磁波の最大強度が得られる位置を検出することを特徴とする地中推進工法における探査方法である。
【００１８】
本発明に従えば、ドリルヘッドの先端部の傾斜面に臨んで送信アンテナを設け、この送信アンテナの前部に、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有しかつ土壌の比誘電率を超える比誘電率を有する誘電体を配置することによって、送信アンテナから発生される電磁波を、ドリルヘッドの軸線に対して大きな角度で、たとえばほぼ垂直で土壌中に放射することができる。したがって地上の受信アンテナによって、土壌を介する送信アンテナの電磁波を受信し、その地表面上で受信アンテナから得られる電磁波の最大強度に依存するドリルヘッドの先端部の地表面からの深さを正確に検出することができる。この受信アンテナで受信した電磁波の最大強度が得られる地表面上の位置の直下に、送信アンテナ、したがってドリルヘッドの先端部が存在するものと検出することができる。
【００１９】
【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１内で可撓性を有する推進体２を地表面３上から、土壌１中に推進する。推進体２は、可撓性を有する推進体本体４と、その推進体本体４に連結されるドリルヘッド５とを含む。推進駆動手段４６は、推進体２を、ドリルヘッド５よりも推進方向上流側で、この実施の形態では基端部で、推進体２の軸線方向に推進方向６で示されるように押込み、さらに推進体２の基端部を、軸線まわりに角変位して回転駆動することができる。
【００２０】
推進体２を土壌１内に推進するにあたっては、ドリルヘッド５を土壌１中に貫入し、推進体本体４の一部を構成する推進管を順次的に継ぎ足しながら土壌１中に圧入し、掘削を進める。推進体２が、土壌１に形成された到達立坑７で、または地表面３上で、ドリルヘッド５を取外し、敷設すべきポリエチレン管の端部を接続し、推進体２を引戻し、発進立坑８または地上までポリエチレン管を引込んで作業を終了する。
【００２１】
図２は、推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。推進体２の軸線に直角な断面は円形であり、そのドリルヘッド５の先端部９には、平坦な傾斜面１０が形成される。この先端部９は、先細状に形成される。傾斜面１０は、推進体２、したがってドリルヘッド５の軸線１１に対して傾斜している。ドリルヘッド５の先端部９にはまた、傾斜面１０の推進方向６下流側（図２の左方）に臨んで噴出孔１２が形成される。この噴出孔１２には、推進体２内に挿通された可撓管を介して、供給源１３からベントナイト水を圧送して噴射する。このベントナイト水によって、ドリルヘッド５による土壌１の掘削が容易になるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化される。
【００２２】
ドリルヘッド５の先端部９に、上述のように傾斜面１０が形成されているので、推進体２の少なくともドリルヘッド５を回転駆動しつつ押込むことによって直進させることができ、またその少なくともドリルヘッド５を回転駆動することなく押込むことによって、可撓性を有する推進体本体４を湾曲させ、土壌１中を掘進することができる。推進体本体４を湾曲させることによって、土壌１中に地中埋設物１４が存在しても、推進体２は、その地中埋設物１４を避けて、推進することができる。
【００２３】
ドリルヘッド５の先端部９における傾斜面１０は、平板状の誘電体１５から成る。この先端部９内には、誘電体１５、したがって傾斜面１０に臨んで送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとが設けられる。参照符の添字ａ，ｂを省略して数字だけで総括的に示すことがある。図２において誘電体１５は、傾斜面１０を形成する。
【００２４】
アンテナ１６は、たとえばボータイアンテナなどによって実現される。これらのアンテナ１６は、ドリルヘッド５内の電気回路１７に接続される。電気回路１７は、地表面３に設けられた他の電気回路に接続される。
【００２５】
図３は、誘電体１５付近の拡大断面図である。誘電体１５は、この実施の形態では、三角柱であって、その軸線に垂直な図２および図３の紙面内で直角三角形を有する。誘電体１５の斜辺を成す面３２には、送信アンテナ１６ａのアンテナ本体５３および受信アンテナ１６ｂのアンテナ本体５４が配置される。この図ではアンテナ１６ａ，１６ｂは紙面に平行に配置されているか、垂直に配置されてもよい。これらのアンテナ１６ａ，１６ｂのアンテナ本体５３，５４の電磁波の指向方向は、面３２に垂直である。誘電体１５の傾斜面１０と、もう１つの平面３３とは、直角である。こうして誘電体１５は、推進方向下流側（図３の左方、すなわち前方）になるにつれて大きくなる厚みを有する。誘電体１５は、アンテナ１６ａ，１６ｂの前部を構成する。アンテナ１６ａ，１６ｂは、誘電体１５とアンテナ本体５３，５４とによって構成される。
【００２６】
誘電体１５の比誘電率ε１は、推進する土壌１の比誘電率ε２を超える値に選ばれる（ε１＞ε２）。誘電率１５の材料は、たとえばセラミックスなどであってもよい。
【００２７】
誘電体１５内の電磁波の速度をＶ１とし、土壌１内の電磁波の速度をＶ２とし、誘電体１５の土壌１に接する傾斜面１０の法線３４と成す入射角θ１と出射角θ２とに関して、次の式１が成立する。
【００２８】
0003809009.tif 000002
たとえば誘電体１５の比誘電率ε１＝９０、土壌１の比誘電率ε２＝４０、入射角θ１＝１０°であるとき、出射角θ２＝約１５°である。誘電体１５の厚みが一定である平板状である構成では、θ２＝約８°である。本発明の構成によれば、平板状誘電体を用いたときにおける傾斜面１０の軸線１１となす角度θ０を約２３°（＝８°＋１５°）とした構成と等価に電磁波を屈折することができることになる。こうして本発明によれば、送信アンテナ１６ａからの主な電磁波の進行方向３５は、推進方向６に近い角度となり、前方にある地中埋設物１４からの反射波の受信信号強度を大きくすることができる。したがって推進方向６の前方に存在する地中埋設物１４の検出を正確に行うことができる。
【００２９】
図４は、図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。送信アンテナ１６ａは、電波である電磁波を発生する。受信アンテナ１６ｂは、その電磁波を受信する。アンテナ１６による電磁波によって地中埋設物１４を検出することができ、こうして得られる探査データは、たとえば推進体２に挿通されたケーブル１８を介して地上で、出力手段１９によって受信される。出力手段１９は、先端部９付近に地中埋設物１４が存在するかどうかなどを目視表示する。この出力手段１９は、たとえば液晶または陰極線管などによって実現される表示手段などであってもよく、または数値などを表示する手段などであってもよい。
【００３０】
電気回路１７の一例として、たとえばサンプラ方式地中探査レーダであってもよい。パルス発生回路２０は、送信アンテナ１６ａのアンテナ本体５３に、駆動手段２１によってパルス状の送信信号を与える。送信アンテナ１６ａからの電磁波は、土壌１に向けて放射される。この送信アンテナ１６ａからの電磁波は、地中埋設物１４によって反射され、または地表面３によって反射され、その反射波は受信アンテナ１６ｂによって受信され、アンテナ本体５４の出力は増幅回路２２で増幅される。処理回路２３は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現され、パルス発生回路２０からのパルス状の送信信号に同期した出力と、増幅回路２２からの受信信号とに応答し、その受信信号をサンプリングしてデジタル化し、地中埋設物１４の画像信号および地表面３からの反射波の信号を、ケーブル１８を介して導出し、出力手段１９によって前述のように表示させる。電気回路１７はまた、そのほかの構成を有していてもよい。
【００３１】
送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとは、図２〜図４に示されるように別々の構成であってもよいけれども、本発明の実施の他の形態では、単一のアンテナをスイッチングして切換えて用いるようにしてもよい。
【００３２】
傾斜面１０の軸線１１となす角度θ０は、たとえば８°または１５°であってもよく、５〜２５°の範囲で選ばれてもよい。パルス発生回路２０から送信アンテナ１６に駆動手段２１によって与えられるパルス状の送信波形は、たとえば０．５〜１．５ＧＨｚの周波数範囲であってもよい。
【００３３】
図５は、推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。図５（１）に示されるように、傾斜面１０が土壌１の地表面３に向けた状態であっても、あるいはまた図５（２）に示されるように、傾斜面１０が土壌１の地表面３とは反対側である下方に向けられた状態であっても、推進方向６の前方にある地中埋設物１４の検出を正確に行うことができる。
【００３４】
図６は、本発明の実施の他の形態の一部の断面図である。この実施の形態は、前述の図１〜図５に関連して述べた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、誘電体１５ａに関連する構成には、対応する参照符に添字ａを付して示す。誘電体１５ａは、前述の実施の形態と同様に三角柱状であり、推進方向６下流側（図６の左方である前方）になるにつれて小さくなる厚みを有する。この誘電体１５ａの比誘電率ε１は、土壌１の比誘電率ε２を超える材料から成る（ε１＞ε２）。このような材料としては、たとえばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、そのほかの合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）である。誘電体１５ａとアンテナ本体５３ａ，５４ａとによって送給アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとがそれぞれ構成される。
【００３５】
この実施の形態によれば、送信アンテナ１６ａからの主な電磁波の進行方向３６は、推進方向６に対してほぼ垂直に近い角度となり、地表面３との境界面から返ってくる反射波の受信信号強度が大きくなる。これによって地表面３までを伝搬する電磁波の時間を高精度で検出することができ、したがってドリルヘッド５の先端部９の地表面３までの距離である深さを正確に検出することができる。
【００３６】
図７（１）は、アンテナの傾斜面１０を地表面にほぼ平行な状態にして推進しながら得られた実験結果である。
【００３７】
前述の図６に示される構成を有し、その他の構成は前述の実施の形態と同様である探査装置を用い、前述の図５（１）に示されるように傾斜面１０が地表面３に臨んで上向きとなるとき、本件発明者の実験によれば、図７（１）に示される画像と同等の画像が、出力手段１９から得られると考えられる。地表面３とドリルヘッド５の軸線１１の間の距離である深さＬ１は、図７（１）において得られた画像における直接波の像２５と、地表面３による反射像２６との間の時間差Ｗ１に対応する。
【００３８】
推進体２の少なくともドリルヘッド５を軸線１１まわりに角変位して図５（１）の状態から１８０°回転した状態は、図５（２）に示されている。傾斜面１０は下向きである。このとき得られる出力手段１９による画像は、図７（２）に示されるとおりであり、地中埋設物１４が存在しないとき、それらの地中埋設物１４および土壌１の地表面３の画像は得られない。
【００３９】
図７（１）および図７（２）において、たとえば横軸であるＸ軸は時間を示し、たとえば縦のＹ軸は地表面３の推進方向６に沿う方向を示している。深さＬ１は、時間差Ｗ１および土壌１の比誘電率ε１を用いて式２のように示される。
【００４０】
Ｌ１ ＝ Ｗ１・ｃ／√ε１                                …（２）
ここでｃは、電磁波の伝搬速度であって、３×１０8ｃｍである。本件発明者の実験結果によれば、距離Ｌ１が比較的高精度で検出できることが確認された。
【００４１】
図５に示されるように、推進体２の軸線１１が水平であって地表面３と平行である状態で、その軸線１１まわりに少なくともドリルヘッド５を角変位すると、図７（１）に示される受信アンテナ１６ｂによる反射波の受信信号のレベルが図７（１）の大きいレベルから図７（２）の零のレベルまで変化する。したがってこの反射像２６が得られる受信信号の最大値に対する最大値未満のレベルの比をレベル弁別することによって、ドリルヘッド５の軸線１１まわりの回転角度を検出することができる。出力手段１９は、このような受信信号のレベルの比を演算してレベル弁別する手段を備える。
【００４２】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態の一部の断面図である。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。注目すべきはこの実施の形態では、図１〜図５に関連して説明した誘電体１５と、さらに図６および図７に関連して述べた誘電体１５ａとが、ドリルヘッド５の先端部９の共通な一平面内にある傾斜面１０，１０ａを成すように配置される。これによって推進方向６にほぼ平行な電磁波の方向３５を得ることができるとともに、垂直な電磁波の方向３６を得ることができる。各誘電体１５，１５ａ毎に、前述の図４の電気回路１７がそれぞれ設けられる。
【００４３】
図８の実施の形態によれば、ドリルヘッド５の推進方向６の前方の地中埋設物１４などの検出を正確に行うことができるとともに、地表面３までの深さを正確に検出して、ドリルヘッド５の先端部９の位置を正確に検出することができる。
【００４４】
本発明の実施のさらに他の形態では、誘電体１５または１５ａに関連して送信アンテナ１６ａだけが設けられ、受信アンテナ１６ｂは、前述の図１における参照符１６ｃで示されるようにして地表面３上で移動可能に設けられてもよい。
【００４５】
地表面３上の受信アンテナ１６ｃは、操作者２７が手で持って移動してもよく、または台車などによって移動するようにしてもよい。この受信アンテナ１６ｃからの信号は、図４の電気回路１７において前述の受信アンテナ１６ｂと同様にして増幅回路２２に与えられ、同様に演算処理が行われるようにしてもよい。受信アンテナ１６ｃからの受信信号によって、送信アンテナ１６ａへの送信信号を与えた時刻から受信アンテナ１６ｃの受信信号が得られるまでの時間差は、前記深さＷ１に対応している。受信アンテナ１６ｃによって得られる受信信号の最大レベルが得られる地表面３上の位置は、土壌１中の送信アンテナ１６ａまでの最短距離であり、これによってその受信アンテナ１６ｃの直下にドリルヘッド５が存在するものと判断することができる。さらにこの受信アンテナ１６ｃの受信強度の前記最大強度に対する比を演算手段によって演算し、その比に対応して、傾斜面１０の軸線１１まわりの回転角度を検出することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、推進体のドリルヘッドの傾斜面を有する先細状の先端部には、送信および受信アンテナを設け、そのアンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を配置して電磁波を屈折するようにしたので、アンテナの指向性を狭くして、希望する方向に電磁波を発生し、また受信することができるようになる。これによって地中埋設物の探査を正確に行うことができ、またドリルヘッドの先端部の地表面からの深さを正確に検出することもまた可能になる。
【００４７】
請求項２の本発明によれば、推進体のドリルヘッドの先端部に設けられた送信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を配置し、送信アンテナからの電磁波を屈折するようにしたので、送信アンテナの指向性を狭くして希望する方向に、たとえばドリルヘッドの軸線にほぼ垂直方向に電磁波を発生して、地表面に移動可能に設けられた受信アンテナで電磁波を受信することによって、地中埋設物を正確に検出することができ、またドリルヘッドの先端部の地表面からの深さを正確に検出することができるようになる。
【００４８】
さらに本発明によれば、ドリルヘッドの先端部の傾斜面に臨んで送信アンテナが設けられ、この送信アンテナから電磁波が発生されて地表面上で受信アンテナで電磁波が受信されるので、前述の請求項１における土壌中を往復伝搬する電磁波の経路に比べて、請求項２の構成では、約１／２であって、その伝搬経路はいわば片道だけであるので、送信アンテナから発生された電磁波が地表面上で受信アンテナに受信されるまでの減衰量が、約半分になる。したがってドリルヘッド先端部の検出を正確に行うことができる。また送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波伝搬可能距離が長くなるので、ドリルヘッド先端部が土壌中で深い位置にあっても、その位置を検出することができる。
【００４９】
請求項３の本発明によれば、誘電体自体によって前記傾斜面の一部を形成するようにしたので、構成の簡略化を図ることができるとともに、電磁波の方向を正確に設定することができるようになる。
【００５０】
請求項４の本発明によれば、前述の図３に示されるように、誘電体の厚みを、推進方向下流側になるにつれて大きく形成するとともに、その誘電体の比誘電率を、土壌の比誘電率を超える値に選ぶことによって、推進方向下流側である前方に電磁波を屈折して土壌中に発射し、推進時の地中埋設物の検出を正確に行うことができる。これによって推進体が地中埋設物を避けて推進させることができる。
【００５１】
請求項５の本発明によれば、前述の図６に明らかに示されるように、誘電体の厚みを、推進方向下流側である前方になるにつれて小さくなるように形成し、しかもその比誘電率を土壌の比誘電率を超える値に選ぶことによって、電磁波の方向をドリルヘッドの軸線に、たとえばほぼ垂直に屈折させることができ、これによってドリルヘッドの側方に存在する地中埋設物の検出を正確に行うことができ、またドリルヘッドの先端部の地表面からの深さを正確に検出することができるようになる。
【００５２】
請求項６の本発明によれば、ドリルヘッドの傾斜面を有する先端部に設けられた送信および受信アンテナの前部に、推進方向に沿って厚みが変化する誘電体を設けて電磁波をドリルヘッドの軸線にたとえばほぼ平行に、またはほぼ垂直に屈折することができるようになるので、地中埋設物を正確に検出することができ、またドリルヘッドの軸線にほぼ垂直に電磁波を放射してドリルヘッド先端部の地表面からの深さを正確に検出することができる。
【００５３】
請求項７の本発明によれば、ドリルヘッドの傾斜面を有する先端部に設けられた送信アンテナの前部に、推進方向下流側になるにつれて小さくなる厚みを有しかつ土壌の比誘電率未満である誘電体を設けることによって、送信アンテナからの電磁波を、ドリルヘッドの軸線にたとえばほぼ垂直に土壌中に放射することができるので、地表面で受信アンテナを用いて電磁波を受信することによって、その送信アンテナからの電磁波を受信アンテナで受信するまでの時間に対応した深さを正確に検出することができ、また受信アンテナによって受信した電磁波の最大強度が得られる位置がドリルヘッドの先端部の直上にあるものとしてその位置を正確に検出することができるようになる。
【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】推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。
【図３】誘電体１５付近の拡大断面図である。
【図４】図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。
【図５】推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。
【図６】本発明の実施の他の形態の一部の誘電体１５付近の断面図である。
【図７】本件発明者の実験結果を示す土壌１の断面画像を示す図である。
【図８】本発明の実施のさらに他の形態の一部の断面図である。
【符号の説明】
１  土壌
２  推進体
３  地表面
４  推進体本体
５  ドリルヘッド
６  推進方向
７  到達立坑
８  発進立坑
９  先端部
１０  傾斜面
１１  軸線
１２  噴射孔
１３  供給源
１４  地中埋設物
１５，１５ａ  誘電体
１６ａ  送信アンテナ
１６ｂ，１６ｃ  受信アンテナ
１７  電気回路
１９  出力手段
２０  パルス発生回路
２１  駆動手段
２２  増幅回路
２３  処理回路
４６  推進駆動手段
５３，５４  アンテナ本体
【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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