JP2002168087A - 掘進機前方の探査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、地中に推進管等を布設する推進工法
において、地中に存在する磁性体である障害物等を掘進
機の前方で磁気検知器によって正確に探査できる前方探
査方法を提供するものである。 【構成】本発明は、磁気検知器で掘進機前方の磁気反応
を測定して、磁気異常の有無によって掘進機前方の障害
物を探査する方法において、隔壁から後方に向けて延長
した案内筒の先端を隔壁に固着し、前記案内筒の後方に
対向するように水平穿孔機を設置し、前記水平穿孔機に
よって案内筒から掘削面板に設けた挿通孔もしくは掘削
腕間の取込口を通して掘進機前方の地盤内に探査筒を所
定の長さだけ挿入し、次に前記探査筒の後端より前方の
探査筒内へ磁気検知器を挿入して設置し、探査筒周辺の
磁気反応を測定して、磁気異常の有無によって掘進機前
方の障害物を探査する掘進機の前方探査方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に推進管等を
布設する推進工法において、掘進機前方の磁性体である
障害物を探査する方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】推進工法は、掘進機の先端に設けた掘削面
板や掘削腕を回転させて地盤を掘削しながら、掘進機の
後方に接続した推進管を押圧することにより推進管を地
中に構築していく方法であるが、地盤中にＨ型鋼や鋼矢
板等の障害物がある場合には障害物にビットや掘削面板
もしくは掘削腕が当たり破損して、推進施工を中断しな
ければならなくなる。また、障害物が不発爆弾であった
りすると、掘削面板もしくは掘削腕との接触により大惨
事が発生する恐れがあり、推進工法では施工が困難とな
る。

【０００３】そのため、地中の障害物を探査するために
電磁波を用いた電磁波探査方法が採用されている。その
探査方法としては、掘進機の掘削面板もしくは掘削腕に
装備した送信アンテナから地中にパルス電波を発射す
る。電波は地中を伝搬し、空洞や障害物となる物体に当
たると、その土質の電気的特性の差にそうした反射波を
生じる。その反射波を掘削面板部もしくは掘削腕部に装
備した受信アンテナで受信して電波の受信時間からその
位置を検出する方法である。また、掘進機の掘削面板部
もしくは掘削腕部に磁気センサを装備し、地中に埋没す
るＨ型鋼や鋼矢板等である障害物等の磁気量を計測して
磁性体の有無によって判断する探査方法も採用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した電磁波を用い
る探査方法は、乾燥した均一な土質では１０ｍ程度まで
の探査が可能であるが、通常の土質では３ｍ程度が限界
であり、地下水を含んだ場合には、水分による電磁波の
減衰が大きく探査はほとんど不可能な状態となる。特に
泥水推進工法のように、掘進機の掘削面板もしくは掘削
腕全面に泥水が充満されている状態では、探査は不可能
となる。また、掘進機の掘削面板もしくは掘削腕に磁気
センサを装備して、障害物である磁性体を探査する方法
は、土質中に地下水か含まれていても、地下水の影響を
受けることなく２〜３ｍ程度まで探査可能であるが、し
かし、掘進機外殻及び掘削面板もしくは掘削腕が鋼材で
製作された磁性体であるため、掘削面板部もしくは掘削
腕部に設けた磁気センサが掘削面板もしくは掘削腕等の
磁性体の影響を受けて精度のよい探査ができないという
問題がある。

【０００５】このため、本発明は、推進工法において掘
進機前方の磁性体である障害物や不発爆等の位置を正確
に探査できる掘進機前方の磁気探査方法を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、磁気
検知器で掘進機前方の磁気反応を測定して、磁気異常の
有無によって掘進機前方の障害物を探査する方法におい
て、隔壁から後方に向けて延長した案内筒の先端を隔壁
に固着し、前記案内筒の後方に対向するように水平穿孔
機を設置し、前記水平穿孔機によって案内筒から掘削面
板に設けた挿通孔もしくは掘削腕間の取込口を通して掘
進機前方の地盤内に探査筒を所定の長さだけ挿入し、次
に前記探査筒の後端より前方の探査筒内へ磁気検知器を
挿入して設置し、探査筒周辺の磁気反応を測定して、磁
気異常の有無によって障害物を検知する掘進機前方の探
査方法である。

【０００７】案内筒は、内側に挿通される探査筒がスム
ーズに通過できるように探査筒外径に余裕を持った口径
を有し、先端を隔壁に固着されている。案内筒の後端に
は、チャンバー内から土砂や地下水が噴発しないように
バルブ等の止水装置が接続されている。案内筒の設置本
数は、推進管径や施工条件等によって、１本から複数本
に変化させることができる。複数本に設置する場合は、
掘進機の中心点からの距離が一定となる円周上に設置す
ると有効である。

【０００８】水平穿孔機は、従来用いられている水平ボ
ーリングマシンが用いられ、前方の案内筒に対向するよ
うに近接して設置されている。案内筒の設置が１本だけ
の場合は、水平穿孔機は掘削面板等の回転軸受や掘進機
の外殻内面等に支持固定させればよい。案内筒が複数本
設置されている場合は、複数本の水平穿孔機を掘進機内
に設置することは困難であるとともに不経済であり、１
台の水平穿孔機を回転させて各案内筒位置と合致できる
ようにするため、掘進機中心にある掘削面板等の回転軸
の軸受外周に、回転可能に移動できる旋回装置に水平穿
孔機を装着する方法を用いると有効である。

【０００９】水平穿孔機及び案内筒内を通り掘進機前方
の地盤内に挿入される探査筒は、磁気センサに悪影響を
及ぼさない非磁性体であるステンレス等で製作されてい
る。探査筒の長さは、掘進機内での狭い空間での挿入作
業となるため、比較的短くした探査筒を継ぎ足すことに
よって、作業効率を向上させることができる。先端の探
査筒には、地盤を切削するメタルクラウンが装着されて
いる。メタルクラウンの後方には、前方から土砂や地下
水が探査筒内に侵入しないように逆止弁が設けられてい
る。

【００１０】掘削面板に設けられる挿通孔は、案内筒内
から押し出される探査筒が挿通できる径を有している円
形でもよいが、探査筒の挿通が容易に行えるように円周
方向に楕円形とするのが有効である。挿通孔の位置は、
掘削面板の回転軸の中心から案内筒の中心までの距離に
合わせて開孔される。掘削腕の場合は、掘削腕間に設け
られた空間である取込口が利用される。案内筒が複数本
の場合、推進施工中に案内筒の位置と挿通孔もしくは取
込口の位置を合わる方法としては、事前に地上において
案内筒位置と挿通孔もしくは取込口位置を合わせた状態
で、掘進機内の掘削面板もしくは掘削腕の回転軸と外周
の軸受後端にマーキングしておき、その都度マーキング
を合致させることにより行える。

【００１１】磁気検知器には、通常用いられている磁気
センサーが使用され、地中の磁気反応を測定して磁性体
の地中の存在を探査する。

【００１２】掘進機前方の探査方法は、案内筒と水平穿
孔機位置を合致させ、水平穿孔機の後端から探査筒を挿
入し、水平穿孔機により探査筒を掴み回転を与えて、案
内筒を経て掘削面板の挿通孔もしくは掘削腕の取込口を
通り前方の地盤内に探査筒を挿入する。所定の長さだけ
の探査筒の挿入が完了すると、探査筒内を洗浄し、押込
ロッドにより磁気検知器を探査筒の先端に挿入する。そ
して、所定の速度で押込ロッドを引き抜きながら、探査
筒周辺の磁気反応を測定し、地中の磁性体の有無を確認
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
基に説明する。図１は、本発明を説明する掘進機の縦断
面図である。掘進機１の構造としては、ビットと呼ばれ
る掘削刃３を複数取り付けた掘削面板２を、後方に備え
た駆動機５等で回転駆動して地盤を掘削する。掘削面板
２と掘削面板２の後方に設けた隔壁６とにより構成され
るチャンバー７内には、掘削面板２で掘削されて取り込
まれた土砂が、掘進機１の後方で推進埋設される推進管
列の内部を通して設置された流体輸送装置や真空輸送装
置等によって、推進管列の後端から地表へと搬送され
る。隔壁６には掘進機１内に設置された回転軸４や駆動
機５等の機器の支障とならない位置に固着されている。
案内筒１０の後端には、推進施工中にチャンバー７内か
らの土砂や地下水が侵入して掘進機１内に噴発するのを
防止するために、バルブ等による止水装置９が接続され
ている。止水装置９は、探査中は開放されているため、
案内筒１０の内径と探査筒１８の外径との差による隙間
より土砂や地下水が掘進機１内に侵入するため、止水装
置９の後端に探査筒１８外径よりもやや小さな径の孔を
有するゴムリングを装着した止水筒１３を接続すること
によって、探査中に掘進機１内に土砂等が噴き出すのを
防止する。そして止水筒１３の後端面に対向するように
水平穿孔機８が、掘削面板２の回転軸受１１外周に回転
可能に移動できる旋回装置１２に装着されている。

【００１４】図２は、本発明の掘進機内を説明する背面
図である。後方に止水装置９及び止水筒１３を接続した
案内筒１０は、掘進機１の回転軸４や駆動機５等の支障
とならない位置に４箇所設置されている。この時、止水
筒１３の位置は、掘進機１の中心から一定の距離となる
円周方向に設置されている。水平穿孔機８は、止水筒１
３の位置に対向するように、掘進機１の中心部にある回
転軸４の軸受１１に回転可能に取り付けられた旋回装置
１２に装着されている。旋回装置１２を回転移動させる
ことによって、４箇所ある止水筒１３のどの位置にも水
平穿孔機８を合致させることができる。

【００１５】本実施形態では、案内筒１０の設置本数を
４箇所で例示したが、推進管径や施工条件及び障害物の
種類等によって、１本から複数本と変化させることがで
きる。

【００１６】図３は、本発明の掘進機の掘削面板を説明
する正面図である。掘進機１の先端には、地山の崩壊を
防止するために、比較的強度のある鋼材等で製作された
掘削面板２が設置されている。掘削面板２前面には、複
数個の掘削刃３が固設され、掘削面板２の回転によって
地盤を掘削し、掘削面板２上に設けられた取込口１４か
ら掘進機１内に土砂を取り込む。さらに、掘削面板２上
の４箇所には、前記した案内筒１０位置に合致するよう
に、楕円形の挿通孔１５が設けられている。挿通孔１５
の大きさは、案内筒１０内を通して地盤に挿入される探
査筒１７が通過できる大きさで設けられている。

【００１７】本実施形態では、掘進機１先端の掘削機構
を掘削面板２で例示したが、土質条件等によってビット
を装備した掘削腕の形式とすることができる。掘削腕の
形式では、掘削腕間の隙間である取込口が大きく、掘削
面板２形式のように挿通孔１５を設けることはなく、取
込口が利用できる。

【００１８】図４及び図５は、本発明の探査方法を説明
する縦断面図である。発進立坑Ｅから掘進機１を地中に
発進するに当たって、発進立坑Ｅの土留壁１６背面から
の障害物探査が必要となる。掘進機１先端からいきなり
探査筒１７を地盤内に挿入する方法もあるが、障害物が
不発爆弾の場合は、探査筒１７を地盤に挿入中に障害物
に接触する恐れがあり非常に危険である。また、発進立
坑Ｅ付近では、土留壁１６である鋼矢板等の影響を受け
て精度のよい磁気探査ができない。そのため、発進立坑
Ｅの前方土留壁１６から磁性体の影響のでない探査区間
Ｘ１までは、地上より所定の深さづつ穿孔し、磁気探査
を行う方法を採用する。地上よりの探査が終了すると、
掘進機１を土留壁１６に当設して停止する。この状態で
水平穿孔機８によって探査筒１７を掘進機１先端から地
中のＸ１まで挿入する。探査筒１７の穿孔が完了する
と、探査筒１７内を洗浄し、磁気センサーを装備した磁
気検知器１９を押込ロッド２０により探査筒１７内の先
端まで挿入し、探査筒１７の先端周辺の磁気反応を測定
して地中の磁性体の有無を確認する。探査有効範囲１８
は、土質条件や障害物の磁気量によって異なるため、事
前に調査データを得て十分に余裕をもった範囲を設定す
ることが重要であり、通常は球状の範囲で設定される。

【００１９】前回の磁気探査で、地上よりの探査区間Ｘ
１から探査有効範囲１８の半径分Ｘ２を前進した位置ま
での障害物が無いことが判断されると、水平穿孔機８の
後方で探査筒１７が継ぎ足され、磁気探査の確認済み区
間である半径分Ｘ２だけさらに穿孔して、再度その地点
で磁気探査を行うことによって、前方の半径分Ｘ２の障
害物の有無を確認する。上記方法を繰り返すことによっ
て、地中の障害物の有無を確認しながら、掘進機１の掘
進が行われる。１回に行われる探査筒１７の穿孔距離
は、穿孔作業や探査作業の煩雑さを考慮して、１日〜２
日分の推進延長分を同時に行うことにより、効率の良い
推進施工が行える。ただし、水平穿孔の精度も考慮して
行うことが必要である。

【００２０】図６は、本発明の探査方法を詳細に説明す
る断面図である。探査筒１７は、磁気センサーに悪影響
を及ぼさないように非磁性体であるステンレス等で製作
されている。探査筒１７の長さは、掘進機１内での狭い
空間での作業となるため、比較的短い探査筒１７を継ぎ
足すことによって、作業効率を向上させる。探査筒１７
の先端には、地盤を切削するメタルクラウン２１が装着
され、その後方には前方からの土砂や地下水が探査筒１
７内に侵入しないように、逆止弁２２が設けられてい
る。所定の位置まで探査筒１７の穿孔が完了すると、探
査筒１７内を洗浄して押込ロッド２０により磁気検知器
１９を先端の探査筒１７内に挿入する。挿入した磁気検
知器１９によって、探査筒１７先端周辺の磁気量を測定
して、地中の障害物である磁性体の存在を探査する。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の掘進機の前方探
査方法は、掘進機本体や面板等の磁性体の影響を受けな
いように、掘進機先端から前方へ所定の距離だけ移動し
た位置で探査する方法を採用しており、地中の磁性体で
ある障害物の位置を正確に把握することが可能となり、
掘進機を破損させたりすることなく、事前に障害物の撤
去等の対策が行えるようになった。また、障害物が不発
爆弾の場合にも、障害物位置が正確に確認できるので、
掘進機との接触は皆無となり、爆発等による惨事はな
く、安全な推進施工が行えるようになった。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する掘進機の縦断面図である。

【図２】本発明の掘進機内を説明する背面図である。

【図３】本発明の掘進機の掘削面板を説明する正面図で
ある。

【図４】本発明の探査方法を説明する縦断面図である。

【図５】本発明の探査方法を説明する縦断面図である。

【図６】本発明の探査方法を詳細に説明する断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 掘進機 ２ 掘削面板 ３ 掘削刃 ４ 回転軸 ５ 駆動機 ６ 隔壁 ７ チャンバー ８ 水平穿孔機 ９ 止水装置 １０ 案内筒 １１ 回転軸受 １２ 旋回装置 １３ 止水筒 １４ 取込口 １５ 挿通孔 １６ 土留壁 １７ 探査筒 １８ 探査有効範囲 １９ 磁気検知器 ２０ 押込ロッド ２１ メタルクラウン ２２ 逆止弁 Ｘ１ 地上よりの探査区間 Ｘ２ 探査有効範囲の半径分 Ｅ 発進立坑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気検知器で掘進機前方の磁気反応を測定
   して、磁気異常の有無によって掘進機前方の障害物を探
   査する方法において、隔壁から後方に向けて延長した案
   内筒の先端を隔壁に固着し、前記案内筒の後方に対向す
   るように水平穿孔機を設置し、前記水平穿孔機によって
   案内筒から掘削面板に設けた挿通孔もしくは掘削腕間の
   取込口を通して掘進機前方の地盤内に探査筒を所定の長
   さだけ挿入し、次に前記探査筒の後端より前方の探査筒
   内へ磁気検知器を挿入して設置し、探査筒周辺の磁気傾
   度を測定して、磁気異常の有無によって障害物を検知す
   ることを特徴とする掘進機前方の探査方法。