JP6542316B2 - 掘削装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る掘削装置1の全体構成を示す概略図である。掘削装置1は、例えば、排水管、水道管、ガス管、通信線や電力線などのケーブルを通す地中管、薬液注入管などを地盤G中に設置するために使用される。
図2に示すように、掘削管2は内部が中空の本体管23を有し、本体管23の先端部に軸方向に対して傾斜した受圧面21aを有するテーパ―ビッド21が設けられている。本体管23の長さ方向の中央部には広径部24が形成されている。広径部24は外管23aと内管23bとからなり、本体管23の内径と、内管23bの内径とは等しく、本体管23の内周面と内管23bの内周面とが揃っている。外管23aと内管23bとの間に、掘削管2の地中内の位置を検出するためのセンサ25が設けられている。センサ25は、例えば加速度センサ、ジャイロスコープ等であり、掘削管2のピッチ角、ヨー角、ロール角を測定するものである。センサ25によるこれらの角度の検出信号を以下、「位置検出信号」という。センサ25は、内管23bの外周面に固定された図示しない制御基板に組み込まれている。
図3は中空管3の長さ方向に沿う断面図である。図3においては、中空管3の前端及び後端に中継管4が接続されている。中空管3は、中空部内が第1の通信機28からの信号を無線により送信するための信号伝送路を構成している。図3に示すように、中空管3は、前端部に、掘削管2、前側の中空管3、中継管4のいずれかの後端接続部22、32、42の内部に嵌め込まれる前端接続部31を備えている。前端接続部31の外周面には、掘削管2、前側の中空管3、中継管4のいずれかの後端接続部22のネジ部と螺合するネジ部(図示せず)が形成されている。さらに、前端接続部31の外周面には、掘削管2、前側の中空管3、中継管4の後端接続部22、32、42との接続時に、この後端接続部22、32、42の後端22b、32b、42bが突き当たる段部31aが形成されている。
図4は中継管4の長さ方向に沿う断面図である。図4においては、中継管4の前端及び後端に中空管3が接続されている。中継管4は、内部が中空の第1及び第2の各管45、46からなる。第1の管45は、前端部に前端接続部41、後端部に後端接続部43を備えている。前端接続部41は前側の掘削管2又は中空管3の後端接続部22、32の内部に嵌め込まれ、後端接続部43は内部に第2の管46の前端接続部44が嵌め込まれる。前端接続部41の外周面には、前側の掘削管2又は中空管3の後端接続部22、32のネジ部と螺合するネジ部(図示せず)が形成されている。さらに、前端接続部41の外周面には、前側の掘削管2又は中空管3の後端接続部22、32との接続時に、この後端接続部22、32の後端22b、32bと突き当たる段部41aが形成されている。
外側から視認できる中継管4の長さは、本実施形態では約50cmであるが、この長さに限定されるものではない。中継管4は全ての中空管3の後端に接続してもよいが、第1の通信機28と第2の通信機71との間の通信状況に応じて所定の数の中空管3毎に接続してもよく、所定の中空管3と後続の中空管3との間にのみ接続してもよい。
図5は、連結管5の長さ方向に沿う断面図である。連結管5は、前端部に中空管3の内部に嵌め込まれる前端接続部51と、後端部にボーリングマシン6の回転推進機構62の接続部61が嵌め込まれる後端接続部52とを備えている。連結管5の内周面には段部5aが形成され、段部5aとボーリングマシン6の接続部61の先端61bとの間に、リング形状の合成樹脂成形体57が保持されている。その他の連結管5の構成は中継管4の第1の管45の構成と同様であり、連結管5の前端接続部51、段部51a、後端接続部52、先端52b、段部5a、合成樹脂成形体57、中継装置58、アンテナ59の構成は、中継管4の第1の管45の前端接続部41、段部41a、後端接続部43、先端43a、段部45a、合成樹脂成形体47、中継装置48、アンテナ49の構成に対応するため、説明を省略する。
連結管5の後端にボーリングマシン6の接続部61が接続された状態で、連結管5の前端接続部51の内周面、合成樹脂成形体57の内周面、接続部61の内周面が揃っている。
外側から視認できる連結管5の長さは、本実施形態では約350cmであるが、この長さに限定されるものではない。また、連結管5は必ずしも用いられなくてもよく、中空管3が直接ボーリングマシン6の接続部61に接続されていてもよい。
ボーリングマシン6は、例えば、図1に示すようにベースマシンに回転推進機構62が設けられており、回転推進機構62は、回転駆動モータ64と、回転駆動モータ64を昇降させる昇降装置63とを備えている。回転駆動モータ64は、接続部61を介して連結管5に同軸に連結されており、回転駆動モータ64の昇降、回転により、掘削管2、中空管3、中継管4、連結管5を回転させ、地中に進入させる。図5に示すように、接続部61の外周面には、ネジ部(図示せず)が形成されているとともに、連結管5の後端接続部52の後端52bが突き当たる段部61aが形成されている。
演算装置7は、信号伝送路を送られてくる位置検出信号を受信する第2の通信機71と、第2の通信機71で受信した位置検出信号から掘削管2の現在位置を求める演算を実行する演算部を備えている。また、演算結果を表示する表示部を備えていてもよい。第2の通信機71は、連結管5の中継装置と無線通信を行うためのアンテナ、送受信部、制御部、メモリ等を備えている。演算部は、例えば制御部を構成するCPUや記憶部を構成するメモリを備えたパソコン等の計算機である。パソコンのCPUやメモリが第2の通信機71の制御部、メモリを兼ねていてもよい。演算装置7は地上のボーリングマシン6の近傍に配置される。本実施形態では、第2の通信機71は、連結管5の中継装置と無線で接続されているが、有線で接続されていてもよい。第2の通信機71は、演算部とともにケースに収容されていてもよく、演算部から離れた位置に配置されていてもよい。また、演算装置7がボーリングマシン6と一体に設けられていてもよい。
次に、本実施形態の掘削装置1を用いたボーリング工法について説明する。まず、地盤G上の掘削位置の近傍にボーリングマシン6を配置する。そして、ボーリングマシン6の回転推進機構62の接続部61に連結管5を連結し、連結管5の前端接続部51に掘削管2の後端接続部22を接続する。次に、掘削管2を回転推進により地盤Gに挿入する。この推進は、ボーリングマシン6の回転駆動モータ64の下降により行う。掘削管2を途中まで地盤Gに挿入すると、掘削管2と連結管5との間に中空管3を接続し、掘削管2及び中空管3を地盤Gに挿入する。中空管3を途中まで地盤Gに挿入すると、掘削管2と連結管5との間に中継管4を接続し、掘削管2、中空管3、中継管4を地盤Gに挿入していく。以降、順次中空管3及び中継管4を接続して地盤Gに推進させる。本実施形態では、中空管3毎に中空管3の後端に中継管4を接続しているが、必ずしも全ての中空管3の後端に中継管4を接続する必要はない。
2 掘削管
21 テーパ―ビッド
22 後端接続部
25 センサ
27、47、57 合成樹脂成形体
28 第1の通信機
29 アンテナ
3 中空管
31 前端接続部
32 後端接続部
4 中継管
45 第1の管
41 第1の管の前端接続部
43 第1の管の後端接続部
46 第2の管
44 第2の管の前端接続部
42 第2の管の後端接続部
48、58 中継装置
49、59 アンテナ
5 連結管
51 前端接続部
6 ボーリングマシン
61 接続部
62 回転推進機構
7 演算装置
71 第2の通信機
Claims (6)
- 先端に掘削刃を有する掘削管により地盤を掘削して前記掘削管を地中に進入させる掘削装置において、
前記掘削管に設けられ前記掘削管の地中内の位置を検出するためのセンサと、
前記掘削管に設けられ前記センサによる位置検出信号を無線送信する第1の通信機と、
前記掘削管の後端部に前記掘削管の地中への進入深さに応じた本数だけ接続され、中空部内が前記位置検出信号を無線送信する信号伝送路を構成する複数の中空管と、
前記信号伝送路を送られてくる位置検出信号を受信する第2の通信機を有し、前記第2の通信機で受信した位置検出信号から前記掘削管の現在位置を求める演算を実行する演算装置と、
前記掘削管と後続の前記中空管の間、及び、前記中空管と後続の中空管との間の少なくとも1箇所に接続される中継管とを備え、
前記中継管には、前記信号伝送路を前記第2の通信機に向けて送られてくる位置検出信号を中継する中継装置が設けられており、
前記中空管には、前記中継装置が設けられていない掘削装置。 - 前記第1の通信機と前記第2の通信機とは、所定の近距離無線通信規格に準拠した無線方式で無線通信を行う請求項1に記載の掘削装置。
- 前記中継管は、内部が中空の第1及び第2の管からなり、
前記第1の管は、前端部に前記掘削管又は前記中空管が嵌め合わされる前端接続部と、後端部に第2の管の前端部が嵌め合わされる後端接続部とを備え、
前記第2の管は、前端部に前記第1の管の前記後端接続部が嵌め合わされる前端接続部と、後端部に後続の前記中空管の前端部が嵌め合わされる後端接続部とを備え、
前記第1の管の内部に形成された段部と前記第2の管の前端接続部との間に前記中継装置が保持されている請求項1に記載の掘削装置。 - 前記中継装置は、リング形状の合成樹脂成形体に埋設されている請求項1または3に記載の掘削装置。
- 前記中継装置は、前記合成樹脂成形体より外部へ突出するアンテナを備えている請求項4に記載の掘削装置。
- 最後尾の前記中空管の後端に接続される連結管をさらに備え、
前記連結管は、前端部に前記中空管が嵌め合わされる前端接続部と、後端部に前記掘削管を地中に進入させるボーリングマシンの回転推進機構の接続部が嵌め合わされる後端接続部とを備え、
前記連結管の内部に形成された段部と前記ボーリングマシンの接続部との間に前記中継装置が保持されている請求項1に記載の掘削装置。
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