(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求めることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播速度推定方法。
【請求項２】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求め、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示する目視表示手段に、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の変化として表示させることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播距離表示方法。
【請求項３】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求め、
前記レーダ送信手段から送信された電磁波が地中埋設物によって反射されて第１レーダ受信手段によって受信されるまでの時間Ｔ２を測定し、前記伝播速度Ｖと前記時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３との積Ｖ・Ｔ３とを演算して、レーダ送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求めることを特徴とする地中推進工法における地中探査方法。
【請求項４】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段を備えることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播速度推定装置。
【請求項５】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段と、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示し、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の表示を変化させる目視表示手段とを備えることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播距離表示装置。
【請求項６】
地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段と、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示し、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の表示を変化させる目視表示手段とを備え、
前記演算手段は、前記伝播速度Ｖと、前記レーダ送信手段から送信された電磁波が地中埋設物によって反射されて第１レーダ受信手段によって受信されるまでの時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３との積Ｖ・Ｔ３を演算して、レーダ送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求め、この距離Ｌが予め定める値以下であると判断したとき、警報信号を出力し、
この警報信号に応答して警報を発生する警報手段が設けられることを特徴とする地中推進工法における地中探査装置。
【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、たとえば各種の管路を敷設する際に、すでに存在する地中構造物および地中埋設管などの地中埋設物を検出するために好適に実施することができる地中推進工法における電磁波伝播速度推定方法および装置、電磁波伝播距離表示方法および装置、ならびに地中探査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中で送信された電磁波の伝播速度を推定する技術として、地表走査型レーダ探査装置の探査画像をオフラインで処理し、地中での電磁波の伝播速度を推定するマイグレーション処理法が周知である。これは地中に存在する埋設管の直上を通り過ぎてから得られる双曲線状の反射信号に対して、一点に収斂するように地中伝播速度のパラメータを変化させて計算することによって、地中埋設物の埋設位置に関する地中伝播速度を得るものである。
【０００３】
このようにして地中での電磁波の伝播速度が推定できれば、その地中伝播速度に測定した反射信号の伝播時間を掛け合わせることによって、推進体の送信アンテナから地中埋設物までの距離をオペレータの技量により算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、地中推進工法において、土壌の土質ならびに地下水位および地表面からの浸透水の有無などによって変化する含水率の影響によって、地中における電磁波の伝播速度が異なるため、推進体から地中埋設物までの距離を正確に求められないという問題がある。また地中埋設物に推進体が衝突する前に埋設物までの距離を算出するにあたって、上記のマイグレーション処理法による地中探査装置によって得られた地中伝播速度と伝播時間との積をオフラインで求めているため、推進体が地中埋設物に衝突する前に地中埋設物までの距離をリアルタイムで算出し、表示することが不可能であり、推進体の推進作業と並行して事前に地中埋設物を認識することができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、地中での電磁波伝播速度を推進体が地中埋設物に達する前にリアルタイムで正確に推定することができるようにした地中推進工法における電磁波伝播速度推定方法および装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、地中での電磁波伝播距離を推進体が地中埋設物に達する前にリアルタイムで正確に表示することができるようにした地中推進工法における電磁波伝播距離表示方法および装置を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、推進体から地中埋設物までの距離を推進体が地中埋設物に達する前にリアルタイムで正確にかつ簡単な構成で検出することができるようにした地中推進工法における地中探査方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求めることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播速度推定方法である。
【０００９】
本発明に従えば、地中を推進する推進体にはレーダ送信手段、第１レーダ受信手段および磁界発生手段が搭載される。この推進体の先端部の直上となる地表には、第２レーダ受信手段および磁界検出手段が設けられる。地中には、ガスおよび水などを輸送する管路である地中埋設管またはその他の地中構造物などである地中埋設物が存在するため、このような地中埋設物の位置を推進体が到達する前に予期する必要がある。そのためにはまず、地中の推進体に搭載される磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出され、また地中のレーダ送信手段から送信された電磁波は地上の第２レーダ受信手段によって検出される。
【００１０】
演算手段は、磁界検出手段による出力に応答して地表から推進体の先端部までの深さＤ、およびレーダ送信手段からの電磁波が地上の第２レーダ受信手段によって受信されるまでの到達時間Ｔ１を計測する。この到達時間Ｔ１は、計測される受信信号波形の最大値（ピーク値）間の値として求められ、この値Ｔ１を所定のアルゴリズムにより検出することによって、言わば自動的に特定することができる。また深さＤに関しても前記磁界検出手段によって言わば自動的に検出することができ、これらの深さＤおよび到達時間Ｔ１を用いて、深さＤ／到達時間Ｔ１を演算することによって、伝播速度Ｖをリアルタイムで正確に求めることができる。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求め、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示する目視表示手段に、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の変化として表示させることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播距離表示方法である。
【００１２】
本発明に従えば、地中を推進する推進体にはレーダ送信手段、第１レーダ受信手段および磁界発生手段が搭載される。この推進体の先端部の直上となる地表には、第２レーダ受信手段および磁界検出手段が設けられる。地中には、ガスおよび水などを輸送する管路である地中埋設管またはその他の地中構造物などである地中埋設物が存在するため、このような地中埋設物の位置を推進体が到達する前に予期する必要がある。そのためにはまず、地中の推進体に搭載される磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出され、また地中のレーダ送信手段から送信された電磁波は地上の第２レーダ受信手段によって検出される。
【００１３】
演算手段は、磁界検出手段による出力に応答して地表から推進体の先端部までの深さＤ、およびレーダ送信手段からの電磁波が地上の第２レーダ受信手段によって受信されるまでの到達時間Ｔ１を計測する。この到達時間Ｔ１は、計測される受信信号波形の最大値（ピーク値）間の値として求められ、この値Ｔ１を所定のアルゴリズムにより検出することによって、言わば自動的に特定することができる。また深さＤに関しても前記磁界検出手段によって言わば自動的に検出することができ、これらの深さＤおよび到達時間Ｔ１を用いて、深さＤ／到達時間Ｔ１を演算することによって、伝播速度Ｖをリアルタイムで正確に求めることができる。
【００１４】
目視表示手段によって表示される探査画像は、推進距離ｘおよび電磁波の到達時間Ｔ１を入力データとして取込み、所定の演算処理を行って、推進距離を示す軸Ｘと電磁波の片道伝播距離を示す軸Ｙとによるグラフとして表示される。
【００１５】
この電磁波伝播距離軸Ｙは、上記のように伝播速度Ｖに基づいて変化させる。たとえば、到達時間Ｔ１軸のフルスケールが２０ｎｓｅｃである場合、前記所定の演算処理によって、電磁波伝播速度が０．５０×１０8 ｍ／ｓｅｃであると算出されたとき、表示されるＹ軸のフルスケールは、１ｍとなる。推進してゆく過程の各々の場所においては、前記伝播速度Ｖを算出して表示されるフルスケールを更新しながら表示することによって、より精度よく表示できるが、たとえば推進用ドリルヘッドの長さが３ｍ／本である場合、Ｙ軸のフルスケール表示を３ｍ推進する毎に更新させるようにしてもよい。
【００１６】
請求項３記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求め、
前記レーダ送信手段から送信された電磁波が地中埋設物によって反射されて第１レーダ受信手段によって受信されるまでの時間Ｔ２を測定し、前記伝播速度Ｖと前記時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３との積Ｖ・Ｔ３とを演算して、レーダ送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求めることを特徴とする地中推進工法における地中探査方法である。
【００１７】
本発明に従えば、レーダ送信手段から送信された電磁波が地中埋設物によって反射されて第１レーダ受信手段によって受信されるまでの時間Ｔ２を測定し、この時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３と上記のようにして求めた伝播速度Ｖとの積Ｖ・Ｔ３を演算して、推進体のレーダ送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求める。前記到達時間Ｔ２は、計測しようとする時間の範囲内で所定の振幅値以上の振幅を有する反射信号の最大値（ピーク値）を、所定のアルゴリズムで検出することによって言わば自動的に特定するようにしてもよく、あるいはたとえばウインドウズなどの市販のコンピュータソフトウエアプログラムを用いて、その表示画面上に波形をリアルタイムで表示し、マウスを用いて到達時間Ｔ２に相当すると考えられる位置をオペレータがクリックするなどして特定するようにしてもよい。
【００１８】
請求項４記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段を備えることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播速度推定装置である。
【００１９】
本発明に従えば、地中を推進する推進体にはレーダ送信手段、第１レーダ受信手段および磁界発生手段が搭載される。この推進体の先端部の直上となる地表には、第２レーダ受信手段および磁界検出手段が設けられる。地中には、ガスおよび水などを輸送する管路である地中埋設管またはその他の地中構造物などである地中埋設物が存在するため、このような地中埋設物の位置を推進体が到達する前に予期する必要がある。そのためにはまず、地中の推進体に搭載される磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出され、また地中のレーダ送信手段から送信された電磁波は地上の第１レーダ受信手段によって検出される。
【００２０】
演算手段は、磁界検出手段による出力に応答して地表から推進体の先端部までの深さＤ、およびレーダ送信手段からの電磁波が地上の第２レーダ受信手段によって受信されるまでの到達時間Ｔ１を計測する。この到達時間Ｔ１は、計測される受信信号波形の最大値（ピーク値）間の値として求められ、この値Ｔ１を所定のアルゴリズムにより検出することによって、言わば自動的に特定することができる。また深さＤに関しても前記磁界検出手段によって言わば自動的に検出することができ、これらの深さＤおよび到達時間Ｔ１を用いて、深さＤ／到達時間Ｔ１を演算することによって、伝播速度Ｖをリアルタイムで正確に求めることができる。
【００２１】
請求項５記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段と、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示し、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の表示を変化させる目視表示手段とを備えることを特徴とする地中推進工法における電磁波伝播距離表示装置である。
【００２２】
本発明に従えば、地中を推進する推進体にはレーダ送信手段、第１レーダ受信手段および磁界発生手段が搭載される。この推進体の先端部の直上となる地表には、第２レーダ受信手段および磁界検出手段が設けられる。地中には、ガスおよび水などを輸送する管路である地中埋設管またはその他の地中構造物などである地中埋設物が存在するため、このような地中埋設物の位置を推進体が到達する前に予期する必要がある。そのためにはまず、地中の推進体に搭載される磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出され、また地中のレーダ送信手段から送信された電磁波は地上の第１レーダ受信手段によって検出される。
【００２３】
演算手段は、磁界検出手段による出力に応答して地表から推進体の先端部までの深さＤ、およびレーダ送信手段からの電磁波が地上の第２レーダ受信手段によって受信されるまでの到達時間Ｔ１を計測する。この到達時間Ｔ１は、計測される受信信号波形の最大値（ピーク値）間の値として求められ、この値Ｔ１を所定のアルゴリズムにより検出することによって、言わば自動的に特定することができる。また深さＤに関しても前記磁界検出手段によって言わば自動的に検出することができ、これらの深さＤおよび到達時間Ｔ１を用いて、深さＤ／到達時間Ｔ１を演算することによって、伝播速度Ｖをリアルタイムで正確に求めることができる。
【００２４】
目視表示手段によって表示される探査画像は、推進距離ｘおよび電磁波の到達時間Ｔ１を入力データとして取込み、所定の演算処理を行って、推進距離を示す軸Ｘと電磁波の片道伝播距離を示す軸Ｙとによるグラフとして表示される。
【００２５】
この電磁波伝播距離軸Ｙは、上記のように伝播速度Ｖに基づいて変化させる。たとえば、Ｙ軸のフルスケールが２０ｎｓｅｃである場合、前記所定の演算処理によって、電磁波伝播速度が０．５０×１０8 ｍ／ｓｅｃであると算出されたとき、表示されるＹ軸のフルスケールは、１ｍとなる。推進してゆく過程の各々の場所においては、前記伝播速度Ｖを算出して表示されるフルスケールを更新しながら表示することによって、より精度よく表示できるが、たとえば推進用ドリルヘッドの長さが３ｍ／本である場合、Ｙ軸のフルスケール表示を３ｍ推進する毎に更新させるようにしてもよい。
【００２６】
請求項６記載の本発明は、地中を推進する推進体に、電磁波を発生し送信するレーダ送信アンテナを有するレーダ送信手段と、このレーダ送信手段のレーダ送信アンテナから送信され、地中埋設物によって反射された反射波を受信するレーダ受信アンテナを有する第１レーダ受信手段と、磁界発生素子を有する磁界発生手段とを搭載し、
前記推進体の先端部の直上の地表に、前記レーダ送信手段によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナを有する第２レーダ受信手段と、前記磁界発生手段によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出手段とを設け、
磁界検出手段からの出力に応答して、地表から推進体の先端部までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段の送信アンテナから送信された電磁波を地表の第２レーダ受信手段の受信アンテナによって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求める演算手段と、
前記第１レーダ受信手段によって受信して得られた情報を、推進距離を示す軸と電磁波の片道伝播距離を示す電磁波伝播距離軸とによるグラフとして表示し、前記伝播速度Ｖに基づいて電磁波伝播距離軸の表示を変化させる目視表示手段とを備え、
前記演算手段は、前記伝播速度Ｖと、前記レーダ送信手段から送信された電磁波が地中埋設物によって反射されて第１レーダ受信手段によって受信されるまでの時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３との積Ｖ・Ｔ３を演算して、レーダ送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求め、この距離Ｌが予め定める値以下であると判断したとき、警報信号を出力し、
この警報信号に応答して警報を発生する警報手段が設けられることを特徴とする地中推進工法における地中探査装置である。
【００２７】
本発明に従えば、地中の推進体の先端部からその直上の地表面までの電磁波の伝播速度Ｖおよび地中埋設物による反射波の到達時間Ｔ２を求め、これらの伝播速度Ｖおよび反射波の到達時間Ｔ２に基づいて、推進体の先端部から地中埋設物までの距離を計算して求めることができる。
【００２８】
前記反射波の到達時間Ｔ２は、推進体の先端部に搭載されるレーダ送信手段の送信アンテナから発信される電磁波が地中埋設物に反射して推進体の先端部に搭載される第１レーダ受信手段の受信アンテナによって受信されるまでの往復時間であるため、この時間Ｔ２×１／２によって求められる反射波の片道の到達時間Ｔ３に、前記伝播速度Ｖを掛け合わせることによって、推進体から地中埋設物までの距離、さらに詳しくは推進体に内蔵される送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求めることができる。
【００２９】
このような演算手段によって求められる伝播速度Ｖおよび時間Ｔ２は、プリンタなどの印字手段、陰極線管または液晶表示パネルなどの目視表示手段などの既存の出力手段を用いて出力表示させればよく、したがって演算手段から出力される前記伝播速度Ｖおよび時間Ｔ２を認識可能な状態で読出すことができる出力手段を予め準備しておき、この出力手段に演算手段を電気的に接続して、前記埋設物までの距離を求めるようにしてもよい。
【００３０】
前記磁界検出手段は、交流磁界を検出するには電磁誘導磁気探査を行うコイルが磁界検出素子として備えられてもよく、または直流磁界を検出するホール素子などの半導体素子によって実現されてもよい。このような磁界検出素子によって、地中埋設物による磁界の強さまたはその変化、すなわち直流磁界または交流磁界を検出し、さらにその磁界の強さの方向を検出することができる。このようなレーダ式探査によって検出した地中埋設物のうち、磁界検出探査によって検出した埋設物と、残余の埋設物とを識別することが可能である。磁界検出探査は、交流磁界を用いる電磁誘導式探査と、直流磁界を用いる探査とを含む。さらにレーダ送信手段に備えられる送信アンテナおよび第１レーダ受信手段に備えられる受信アンテナは、送信アンテナと受信アンテナとを２つの個別的なアンテナによって実現される構成だけではなく、単一個のアンテナをスイッチング手段によって電気的に切換えるなどして送信および受信の各機能を達成する構成であってもよい。
【００３１】
このようにして地中埋設物の存在を検出するレーダ式探査に必要なレーダ送信手段および第１レーダ受信手段のうちレーダ送信手段からの電磁波を地上で第２レーダ受信手段によって検出して推進体の先端部から地表への到達時間Ｔ１を計測するとともに、地中の磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出して深さＤを計測し、地中の電磁波伝播速度Ｖを求め、これらの伝播速度Ｖおよび到達時間Ｔ２に基づいて推進体の先端部から地中埋設物までの距離をリアルタイムで得ることができるようにして、推進体が地中埋設物に達する前に地中埋設物までの距離を得ることが可能となる。
【００３２】
このようにして演算手段によって送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌが求められるので、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認識することができる。したがって地中埋設物を避けて推進体を地中で推進し、推進体の推進作業を地中埋設物を確認するために長い時間にわたって中断することなく短時間で推進方向を決定し、あるいは推進方向を決定しながら推進し、効率よくガスなどを輸送するための導管を敷設することができ、推進体が地中埋設物に接触して、地中埋設物を破損することが確実に防がれる。
【００３３】
前記送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌが予め定める値以下であれば、演算手段は警報信号を出力し、警報手段は前記警報信号に応答して警報を発生する。前記警報手段としては、前記警報信号を入力したとき警報音を発生する、たとえばブザーなどの警報音発生手段によって実現されてもよく、また警報信号を入力したとき画像を点滅させまたは赤色表示することによって警報状態を目視表示することができる、たとえばプラズマディスプレイ、陰極線管および液晶表示パネルなどの目視表示手段によって実現されてもよい。
【００３４】
このような警報手段によって、オペレータに確実に推進体が地中埋設物に接近したことを認識させることができ、推進体が地中埋設物に接触しまたは衝突する前に事前に推進方向の変更を促し、または推進動作の停止を促して地中埋設物の破損を防ぐことができる。前記予め定める値は、地中埋設物の大きさ、地中埋設物の材質、推進体によって敷設されるべき可撓管の屈曲可能な度合い、などに応じて適宜定められる。またこの予め定める値は、１つの値だけでなく複数の値が選ばれてもよい。このように予め定める値として複数の値が設定されることによって、推進体が地中埋設物に接近したことを警報手段によって多段階で警報表示させ、推進体の地中埋設物への接近の程度を即座に、かつ容易に認識させることが可能となる。さらに予め定める値として、１または複数の範囲を設定するようにしてもよく、この場合もまた、警報手段によって各範囲に応じて音または画像による表示形態を異ならせてオペレータに認識されるように構成されてもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示す地中推進工法における地中推進設備１に備えられる地中探査装置２の電気的構成を示すブロック図であり、図２は地中推進設備１の全体の概略的構成を示す断面図である。地中推進設備１では、地表面３から土壌４中に推進する可撓性を有する推進体５と、推進体５を経てその軸線方向に推進方向６で示されるように押込み、かつ推進体２の基端部を前記軸線まわりに角変位して回転駆動する推進駆動手段７とを含む。推進体５は、可撓性を有する推進体本体８と、この推進体本体８の先端部９に取外し可能に連結される剛性のドリルヘッド１０とを含む。
【００３６】
推進体５を土壌４内に推進するに当たっては、ドリルヘッド１０を土壌４中に貫入し、推進体本体８の一部を構成する最も推進方向６上流側の推進管を基端部で順次的に継ぎ足しながら土壌４中へ圧入し、掘削を進める。推進体５は、土壌４に形成された到達立坑または地表面３上でドリルヘッド１０を取外し、敷設すべきポリエチレンなどの熱可塑性合成樹脂製管の端部を接続した後、推進体５を引戻し、発進立坑１１または地表面３まで合成樹脂製管を引込んで作業を終了する。
【００３７】
前記地中探査装置２は、土壌４中を推進する推進体５に、電磁波を発生し送信する送信アンテナ１７を有するレーダ送信手段１８と、このレーダ送信手段１８の送信アンテナ１７から送信され地中埋設物１９によって反射された反射波を受信する受信アンテナ２０を有する第１レーダ受信手段２１と、磁界発生素子２２を有する磁界発生手段２３とが搭載され、推進体５の先端部であるドリルヘッド１０の直上の地表面３に前記レーダ送信手段１８によって地中で送信される電磁波を受信する受信アンテナ２４を有する第２レーダ受信手段２５と、前記磁界発生手段２３によって地中で発生される磁界の強さまたはその変化を検出する磁界検出素子３２を有する磁界検出手段２６とが設けられる。
【００３８】
前記地中探査装置２はまた、磁界検出手段２６からの出力に応答して、地表面３から推進体５のドリルヘッド１０までの深さＤを計測するとともに、レーダ送信手段１８の送信アンテナ１７から電磁波を送信し、かつ電磁波を地表面３の第２レーダ受信手段２５の受信アンテナ２４によって受信してその到達時間Ｔ１を計測し、前記深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、地中における電磁波の伝播速度Ｖを求め、かつレーダ送信手段１８から電磁波を送信してその電磁波が地中埋設物１９によって反射されて第１レーダ受信手段２１によって受信されるまでの時間Ｔ２を求める演算手段２７を備える。
【００３９】
この演算手段２７は、伝播速度Ｖと、レーダ送信手段１８から電磁波が送信されてから第１レーダ受信手段２１によって受信されるまでの時間Ｔ２の１／２の時間Ｔ３との積Ｖ・Ｔ３を演算して、送信アンテナ１７から地中埋設物１９までの距離Ｌを求める。この演算手段２７はまた、送信アンテナ１７から地中埋設物１９までの距離Ｌが、入力手段３１によって入力設定された予め定める値以下であるか否かを判断し、前記距離Ｌが予め定める値以下であると判断したとき、警報信号を出力し、この警報信号に応答して警報手段としての目視表示手段２８の表示画面２９によって警報を目視表示する。
【００４０】
図３は、推進体５のドリルヘッド１０付近の断面図である。推進体５の軸線に垂直な断面は軸線に沿って一様な円形であり、そのドリルヘッド１０の先端部分３５には、平坦な傾斜面３６が形成され、この先端部分３５は先細状に形成される。傾斜面３６は、推進体５、したがってドリルヘッド１０の軸線３７に対して交差する方向に傾斜している。
【００４１】
ドリルヘッド１０の先端部分３５には、上記のように傾斜面３６が形成されるので、推進体５の少なくともドリルヘッド１０を軸線３７まわりに回転しながら押込むことによって直進させることができる。また前記推進体５の少なくともドリルヘッド１０を軸線３７のまわりに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８を湾曲させ、土壌４中を掘進することができる。推進体本体８を上記のように湾曲させることによって、土壌４中に地中埋設物１９が存在しても、推進体５はその地中埋設物１９を回避して、推進することができる。前記傾斜面３６は、平板状の合成樹脂などの誘電体から成る端板３８によって実現される。
【００４２】
ドリルヘッド１０の先端部分３５内には、前記レーダ送信手段１８の送信アンテナ１７と第１レーダ受信手段２１の受信アンテナ２０とが設けられる。端板３８は送信アンテナ１７および受信アンテナ２０の前部を構成する。傾斜面３６は、軸線３７に対して角度αを成し、この角度αは５〜２５゜の範囲に選ばれ、好ましくは１５°に選ばれる。送信アンテナ１７および受信アンテナ２０は、たとえばボータイアンテナによって実現される。これらの送信アンテナ１７および受信アンテナ２０は、本発明の実施の他の形態では、１つのアンテナをスイッチング回路によって電気的に切換えるなどして送信アンテナおよび受信アンテナとして用いるようにしてもよい。
【００４３】
再び図１を参照して、送信アンテナ１７は、電波である電磁波を発生する。受信アンテナ２０は、その電磁波を受信する。送信アンテナ１７および受信アンテナ２０による電磁波によって、地中埋設物１９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５に挿通されたケーブル３９を介して地上で、前記演算手段２７によって受信される。演算手段２７は、先端部分３５付近に地中埋設物１９が存在するか否かなどを目視表示する目視表示手段２８を備える。この目視表示手段２８は、たとえば液晶表示素子または陰極線管などによって実現される表示画面２９を有する。演算手段２７には、磁界検出手段２６からの出力が、増幅回路４６によって増幅され、処理回路４７によって信号処理された後、入力される。また第２レーダ受信手段２５の出力は、増幅回路４５によって前記処理回路４７によって信号処理された後、入力される。
【００４４】
パルサであるパルス発生回路４１は、送信アンテナ１７に、駆動回路４２からの駆動信号に応答してインパルス状または矩形波の送信信号を与える。送信アンテナ１７によって放射される電磁波は、傾斜面３６に垂直な方向に放射される。送信アンテナ１７から放射される電磁波はまた、地中埋設物１９によって反射され、また地表面３によって反射され、これらの反射波は受信アンテナ２０によって受信され、増幅回路４３によって増幅される。増幅回路４３の出力は、処理回路４４に与えられる。
【００４５】
処理回路４４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４１からのインパルス状または矩形波の送信信号に同期した駆動回路４２の出力と、増幅回路４３からの受信信号とに応答し、受信アンテナ２０の増幅回路４３を介する出力である受信信号をサンプリングし、さらにデジタル化し、地中埋設物１９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３９を介して導出し、演算手段２７によってさらに演算処理し、目視表示手段２８の表示画面２９に目視表示させる。
【００４６】
図４は、推進体５によって地中を推進している状態を示す断面図である。ドリルヘッド１０内にはゾンデと呼ばれる前記磁界発生手段２３が収納されるま。また地表面３上には、前記磁界検出手段２６が設けられる。ドリルヘッド１０は、強磁性材料から成る。この強磁性材料としては、たとえばステンレス鋼が用いられる。このドリルヘッド１０には、周方向に等間隔をあけて軸線３７方向に延びる複数（本実施の形態では周方向に６０°毎に合計６）のスリット４９が形成され、各スリット４９には、土砂および水などのドリルヘッド１０内への侵入を防ぐために、非磁性材料から成るたとえば合成樹脂が埋込まれて、閉塞される。
【００４７】
このような磁界検出手段２６の磁界を検出するための前記磁界検出素子３２は、本実施の形態では、検出コイルが用いられる。本発明の実施の他の形態では、前記磁界発生素子３２として半導体素子を用いるようにしてもよい。
【００４８】
図５（１）は、レーダ送信手段１８の送信アンテナ１７から送信される送信信号の波形を示し、図５（２）は第２レーダ受信手段２５の受信アンテナ２４によって受信される受信信号の波形を示す。送信信号ｐ１が発生された時刻ｔ１から受信信号ｐ２が得られる時刻ｔ２までの時間差Ｗ１は、送信および受信アンテナ１７，２０とその電磁波が反射した地中埋設物１９までの距離に対応する。したがってこの時間差Ｗ１によってドリルヘッド１０の先端部分３５から地中埋設物１９との間の距離Ｌを想定することが可能であるが、ドリルヘッド１０の先端部分３５と地中埋設物１９との間に存在する土壌４の土質ならびに地下水位および地表面３からの浸透水の有無によって変化する含水率の影響によって、送信アンテナ１７からの電磁波の送信時刻ｔ１から受信アンテナ２０によって受信される時刻ｔ２までの時間差Ｗ１に影響を及ぼし、したがってドリルヘッド１０の先端部分３５から地中埋設物１９までの距離Ｌの検出精度が必ずしも充分ではない場合が生じる。
【００４９】
そのため本実施の形態では、地中のレーダ送信手段１８の送信アンテナ１７から送信された電磁波を、地上の第２レーダ受信手段２５の受信アンテナ２４によって検出してその到達時間Ｔ１を計測するとともに、前記磁界発生手段２３の磁界発生素子２２から発進された磁界を地上の磁界検出手段２６によって検出してドリルヘッド１０の鉛直上方、すなわち直上の地表面からの深さＤを計測する。
【００５０】
これらの到達時間Ｔ１および深さＤに基づいて、前記演算手段２７は深さＤ／到達時間Ｔ１を演算して、ドリルヘッド１０および地表面３間の土壌４における電磁波の伝播速度Ｖを求める。次に上記の伝播速度Ｖと地中で求めた時間Ｔ２との積を演算して、ドリルヘッド１０の先端部分３５を、さらに詳しくは送信アンテナ１７および受信アンテナ２０と地中埋設物１９との間の距離Ｌが求められる。
【００５１】
このようにして常にドリルヘッド１０による推進位置における土壌４の伝播速度Ｖに基づいてドリルヘッド１０の先端部分３５と地中埋設物１９との間の距離Ｌが求められるので、上述の含水率などの影響による伝播速度の相異に起因する誤差を格段に少なくすることができ、高精度で地中埋設物１９までの距離Ｌをリアルタイムで得ることができる。
【００５２】
このようにして演算手段２７において演算して得られた距離Ｌは、目視表示手段２８に導出され、表示画面２９にたとえば数値で表示される。このような距離Ｌが、予め定める値であるたとえば３０ｃｍ以下である場合には、演算手段２７は警報信号を前記目視表示手段２８に出力して表示画面に２９に警報表示、たとえば点滅表示させるとともに、図示しないブザーなどを間欠的に鳴動させてドリルヘッド１０が許容範囲を超えて地中埋設物１９に接近したことをオペレータに認識させるようにしてもよい。
【００５３】
図６は、表示画面２９による表示状態の一例を示す図である。同図において横軸は推進体５の推進距離を示し、縦軸は電磁波の反射時間を示す。表示画面２９の横軸（推進距離）が２００ピクセル、縦軸（反射時間）が２５０ピクセルで構成されている。推進距離については、実際の移動距離、すなわちドリルヘッド１０の現在位置よりも推進方向下流側では反射信号を受信していないため、反射信号強度は０として２次元画像データが生成されている。また反射時間は、実際には電磁波反射時間を０ｎｓｅｃとする電磁波が地中埋設物１９を往復する伝播時間のサンプリング時刻を表しており、反射時間の計測が０ｎｓｅｃから２０ｎｓｅｃまで行われ、各移動距離ｘ毎に反射時間のサンプリング点での受信反射信号の２５６の量子化が行われる。
【００５４】
所定ビット数で量子化された反射信号強度は、目視表示手段２８の表示画面２９においては、強度０を中間輝度で表示し、信号強度の極性が正の場合に高輝度で表示し、負の場合は低輝度で表示している。表示輝度の階調数が前記量子化ビット数で決定される。図６には表示画面２９による表示状態の一例を示し、参照符５１は埋設管による反射波信号像を示す。
【００５５】
図７は、本件発明者による地中の電磁波伝播速度の相異を確認するための実験の条件を示す図である。送信器５３および受信器５４に介在される土砂５５の比誘電率が１３であり、送信器５３から送信される電磁波の周波数は１ＧＨｚである。また送信器５３および受信器５４の間隔ΔＬ１は３０ｃｍであり、このときの受信器５４による受信信号の波形が図８（１）に参照符ｐ３で示される。
【００５６】
また送信器５３および受信器５４間の間隔ΔＬ２を５０ｃｍにしたときの受信器５４による受信信号の波形は、図８（２）の参照符ｐ４で示される。送信開始時刻Ｗ０からこれらの波形ｐ３，ｐ４のピークまでの時間差Ｗ３，Ｗ４はそれぞれ５．１６ｎｓｅｃ，８．６１ｎｓｅｃであり、このときの電磁波伝播速度Ｖは、いずれもＶ＝０．５８×１０8 ｍ／ｓｅｃであることが確認された。なお、送信器５３および受信器５４間の間隔が大きくなれば、受信信号ｐ３，ｐ４の振幅も減衰することが確認されている。
【００５７】
本件発明者は、さらに実験を行った結果、比較的水位の低い土質では、電磁波の土中伝播速度はほぼ同じ程度であり、地中埋設物までの距離を補正する必要はないが、河川、湖沼および海などの付近で土壌中の水分が多い場所では、地表面３およびドリルヘッド１０間の深さ方向に伝播速度Ｖが分布をもつため、前記伝播速度を用いて得られた地中埋設物までの距離に対して最大でも２０％を減じることによって、より高精度に地中埋設物までの距離が得られることが確認されている。
【００５８】
土壌４の土質がはっきり判るところでは、上述のようにして求めた地中埋設物までの伝播速度Ｖの補正値（Δｎ％）を経験的に、または実験的に確認して変更してもよいが、地中の状況が把握できない場所では、上記のようにして得られた地中埋設物までの伝播速度ＶをΔｎ＝２０％程度減じる処理を行えばよい。これによって遠くにあるはずの地中埋設物、たとえば５０ｃｍ程度前方に存在する地中埋設物が４０ｃｍ程度前方に存在するものとして換算されるので、推進中にドリルヘッド１０によって地中埋設物１９を破損するという不具合を少なくとも回避することができる。またこのような伝播速度Ｖと到達時間Ｔ３によって求めた地中埋設物までの距離Ｌの補正値は、土質試験などによって求めた比誘電率を利用して予め決定するようにしてもよい。
【００５９】
本発明の実施の他の形態として、前記土質および地下水による補正値は、演算手段２７の図示しないメモリに記憶させ、補正後の換算値として地中埋設物までの距離を目視表示手段２８の表示画面２９に表示するようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１および請求項４記載の各本発明によれば、磁界検出手段による出力に応答して地表から推進体の先端部までの深さＤ、およびレーダ送信手段からの電磁波が地上の第２レーダ受信手段によって受信されるまでの到達時間Ｔ１を計測し、これらの深さＤおよび到達時間Ｔ１を用いて、深さＤ／到達時間Ｔ１を演算することによって、伝播速度Ｖをリアルタイムで正確に求めることができる。
【００６１】
請求項２および請求項５記載の各本発明によれば、目視表示手段によって表示される電磁波伝播距離軸は、伝播速度Ｖに基づいて変化させるので、推進してゆく過程の各々の場所においては、前記伝播速度Ｖを算出して表示されるフルスケールを更新しながら表示することによって、より精度よく表示できる。
【００６２】
請求項３記載の本発明によれば、地中の推進体の先端部からその直上の地表面までの電磁波の伝播速度Ｖおよび地中埋設物による反射波の到達時間Ｔ２を求め、これらの伝播速度Ｖおよび反射波の到達時間Ｔ２に基づいて、推進体の先端部から地中埋設物までの距離を計算して求めることができる。
【００６３】
前記反射波の到達時間Ｔ２は、推進体の先端部に搭載されるレーダ送信手段の送信アンテナから発信される電磁波が地中埋設物に反射して推進体の先端部に搭載される第１レーダ受信手段の受信アンテナによって受信されるまでの往復時間であるため、この時間Ｔ２×１／２によって求められる反射波の片道の到達時間Ｔ３に、前記伝播速度Ｖを掛け合わせることによって、推進体から地中埋設物までの距離、さらに詳しくは推進体に内蔵される送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌを求めることができる。
【００６４】
このような演算手段によって求められる伝播速度Ｖおよび時間Ｔ２は、プリンタなどの印字手段、陰極線管または液晶表示パネルなどの目視表示手段などの既存の出力手段を用いて出力表示させればよく、したがって演算手段から出力される前記伝播速度Ｖおよび時間Ｔ２を認識可能な状態で読出すことができる出力手段を予め準備しておき、この出力手段に演算手段を電気的に接続して、前記埋設物までの距離を求めるようにしてもよい。
【００６５】
前記磁界検出手段は、交流磁界を検出するには電磁誘導磁気探査を行うコイルが磁界検出素子として備えられてもよく、または直流磁界を検出するホール素子などの半導体素子によって実現されてもよい。このような磁界検出素子によって、地中埋設物による磁界の強さまたはその変化、すなわち直流磁界または交流磁界を検出し、さらにその磁界の強さの方向を検出することができる。このようなレーダ式探査によって検出した地中埋設物のうち、磁界検出探査によって検出した埋設物と、残余の埋設物とを識別することが可能である。磁界検出探査は、交流磁界を用いる電磁誘導式探査と、直流磁界を用いる探査とを含む。さらにレーダ送信手段に備えられる送信アンテナおよび第１レーダ受信手段に備えられる受信アンテナは、送信アンテナと受信アンテナとを２つの個別的なアンテナによって実現される構成だけではなく、単一個のアンテナをスイッチング手段によって電気的に切換えるなどして送信および受信の各機能を達成する構成であってもよい。
【００６６】
このようにして地中埋設物の存在を検出するレーダ式探査に必要なレーダ送信手段および第１レーダ受信手段のうちレーダ送信手段からの電磁波を地上で第２レーダ受信手段によって検出して推進体の先端部から地表への到達時間Ｔ１を計測するとともに、地中の磁界発生手段からの磁界を地上の磁界検出手段によって検出して深さＤを計測し、地中の電磁波伝播速度Ｖを求め、これらの伝播速度Ｖおよび到達時間Ｔ２に基づいて推進体の先端部から地中埋設物までの距離をリアルタイムで得ることができるようにして、推進体が地中埋設物に達する前に地中埋設物までの距離を得ることが可能となる。
【００６７】
このようにして演算手段によって送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌが求められるので、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認識することができる。したがって地中埋設物を避けて推進体を地中で推進し、推進体の推進作業を地中埋設物を確認するために長い時間にわたって中断することなく短時間で推進方向を決定し、あるいは推進方向を決定しながら推進し、効率よくガスなどを輸送するための導管を敷設することができ、推進体が地中埋設物に接触して、地中埋設物を破損することが確実に防がれる。
【００６８】
請求項６記載の本発明によれば、前記送信アンテナから地中埋設物までの距離Ｌが予め定める値以下であれば、演算手段は警報信号を出力し、警報手段は前記警報信号に応答して警報を発生する。前記警報手段としては、前記警報信号を入力したとき警報音を発生する、たとえばブザーなどの警報音発生手段によって実現されてもよく、また警報信号を入力したとき画像を点滅させまたは赤色表示することによって警報状態を目視表示することができる、たとえばプラズマディスプレイ、陰極線管および液晶表示パネルなどの目視表示手段によって実現されてもよい。
【００６９】
このような警報手段によって、オペレータに確実に推進体が地中埋設物に接近したことを認識させることができ、推進体が地中埋設物に接触しまたは衝突する前に事前に推進方向の変更を促し、または推進動作の停止を促して地中埋設物の破損を防ぐことができる。前記予め定める値は、地中埋設物の大きさ、地中埋設物の材質、推進体によって敷設されるべき可撓管の屈曲可能な度合い、などに応じて適宜定められる。またこの予め定める値は、１つの値だけでなく複数の値が選ばれてもよい。このように予め定める値として複数の値が設定されることによって、推進体が地中埋設物に接近したことを警報手段によって多段階で警報表示させ、推進体の地中埋設物への接近の程度を即座に、かつ容易に認識させることが可能となる。さらに予め定める値として、１または複数の範囲を設定するようにしてもよく、この場合もまた、警報手段によって各範囲に応じて音または画像による表示形態を異ならせてオペレータに認識されるように構成されてもよい。
【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における地中推進設備１に備えられる地中探査装置２の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】地中推進設備１の全体の概略的構成を示す断面図である。
【図３】推進体５のドリルヘッド１０付近の断面図である。
【図４】推進体５によって地中を推進している状態を示す断面図である。
【図５】図５（１）はレーダ送信手段１８の送信アンテナ１７から送信される送信信号の波形を示し、図５（２）は第２レーダ受信手段２５の受信アンテナ２４によって受信される受信信号の波形を示す。
【図６】表示画面２９による表示状態の一例を示す図である。
【図７】本件発明者による図中の電磁波伝播速度の相異を確認するための実験条件を示す図である。
【図８】図８（１）は送信器５３および受信器５４間の間隔ΔＬ１を３０ｃｍにしたときの受信器５４からの受信信号ｐ３の波形を示し、図８（２）は送信器５３および受信器５４間の間隔ΔＬ２を５０ｃｍにしたときの受信器５４による受信信号ｐ４の波形を示す。
【符号の説明】
１  地中推進設備
２  地中探査装置
３  地表面
４  土壌
５  推進体
６  推進方向
８  推進体本体
１０  ドリルヘッド
１７  送信アンテナ
１８  レーダ送信手段
１９  地中埋設物
２０  受信アンテナ
２１  第１レーダ受信手段
２２  磁界発生素子
２３  磁界発生手段
２４  受信アンテナ
２５  第２レーダ受信手段
２６  磁界検出手段
２７  演算手段
２８  目視表示手段
２９  表示画面
【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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