JPH01235791A - 高精度水平掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地下に電気、水道、都市ガス等の配管を埋設
するための比較的小口径抗井の掘削に関し、特に、都市
部の住宅および建造物等の富集地域での地表に何らの影
響を与えることなく、かつ、いかなる種類の土壌、およ
び岩石条件において高精度を保ちつつ、計画された掘削
開始点から３０ｍないし３００ｍまでの長距離の水平の
掘削を可能とした水平掘削工法に関する。

（従来技術） 従来、この種の上下水道や都市ガス等の配管工事や電気
ケーブル、電線さらには、近時における光通信用オブヂ
カルファイバー線束等を地下に埋設する工法としては、
いわゆる、深溝開削工法が知られている。この工法は、
人力またはこれに代る工具によって、地表に深溝を開削
し、溝の底部分に配管を敷設して行うもので、都市部の
住宅密集地域では住宅の立ち退きを必要とし、また、交
通の頻繁な往来での埋設工事は、交通を遮断する必要が
あり、さらには、樹木が植えられている場所や特定の美
観を有する地域にあっては、地表の開削により樹木の成
長や景観が損なわれる等の弊害があり、施工が著しく制
限されることがあった。

そこで、この方法に代って、例えば第１０図に示すよう
なポーリング工法が知られている。

このポーリング工法においては、螺旋状の雌または回転
カッターヘッドを有する先端部１１１を回転動力源であ
る動力装置＋１２で回転させ、この回転力を前記先端部
ｉｌｌに伝達するドリルロッド１１３からなる装置を利
用して水平状に配管用抗井を掘削するというものである
。

（発明によって解決しようとする課題）しかしながら、
前記ポーリング工法にあっては、螺旋状の鉗または回転
カッターヘッドを有する掘削装置の全体を掘削しようと
する必要深度に位置せしめて、前記先端部１１１を回転
させながら前方向に押し出すことによって、水平坑を掘
削するものであるから、装置自体を掘削しようとする位
置に据え付ける必要があり、そのため機械装置を必要深
度に配置することや、機械装置据え付けの面積およびそ
の操作のための面積を掘り下げることが必要になる等の
欠点があった。

すなわち、この従来のポーリング工法では、動力装置１
１２等からなる装置全体を必要深度に設置しなければな
らないことから、装置を設置する面積およびこれを操作
するための面積を有した立坑を必要とする等の欠点を有
していたし、途中の地層条件の変化によって掘り進むこ
とができなくなることもあって、最大３０ｍ内外の道路
の地下横断等の極めて短距離の場合には使用されていた
が、比較的長距離の水平掘削は不可能に近かった。

（前記課題を解決するための手段） そこで、本発明は、掘削泥水タンク、泥水ポンプ、泥材
と水の混合装置、掘管に推力および回転力を発生させる
装置および油圧動力装置等掘削に必要な装置をトラック
等の移動可能な車両に載置せしめ、坑口に該車両を配置
して、掘削進入させた後は、地上において常時抗井内で
の抗井の方位、傾斜を監視しながら、この抗井の坑芯測
定情報と別途地上より電磁波等で抗井先端の掘具位置の
検出を行なう装置位置検出装置によりたえず装置の位置
を確認しながら、前記掘具を地上よりコントロールして
精度の高い小口径抗井の掘削を可能としたものである。

さらに、本発明においては、装置としてエアーハンマー
装置、マッドモータ掘具またはジェット偏曲掘削ヘッド
掘具を具え、掘削の途中に硬い地盤や岩石等の地層に遭
遇した場合にも、前記掘具を適宜取変えて掘削すること
により硬い地盤や岩石を掘り進みまたはこれらを迂回し
つつも計画軌跡を大ぎく外れることなく、小口径抗井の
掘削を可能ならしめようというものである。

（作　用〕 本発明は、掘削に必要な装置をトラック等の移動可能な
車両にコンパクトに載置せしめたので、都市部等の住宅
密集地域等の掘削スペースの少ない地域においても容易
に水平掘削を可能とするものであり、また、掘削に際し
ては、地上において常時、抗井内での抗井の方位、傾斜
の抗井内坑芯測定情報に基づいて掘削部先端の装置を地
上よりコントロールして精度の高い小口径抗井の掘削を
可能とするものであり、さらには、掘具としてエアーハ
ンマー装置、マッドモータ掘具またはジェット偏曲掘削
ヘッド装置を具え、適宜、地質に合せて掘削することを
可能とするので、掘削の途中に硬い地盤や岩石等の地層
に遭遇した場合にも、その硬い地盤や岩石を迂回するこ
となく掘り進むことができ、または、これらの硬い地盤
や岩石を迂回する場合にも、その抗井内坑芯位置が常時
地上から監視されるので、計画位置から大きく外れるこ
とない等の特徴を有する掘削を可能とする小口径水平掘
削工法である。

（実施例） 本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る高精度水平掘削工法を可能なら
しめるための、掘削に必要な装置をトラック等の移動可
能な車両にコンパクトに載置せしめた可搬式傾斜掘削装
置の主要部分の一実施例の概要を示す図である。第１図
において、１は掘削に必要な装置−式を搭載たキャブオ
ーバ−型道路トラクタであり、２は道路走行用変速装置
や油圧ポンプを含む４５０馬力■−８デイーゼルエンジ
ンからなる動力装置である。３は圧力ｉ、ＯｏＯｐｓｊ
（７ｏＫｇ／ｃ％　）時で毎分１５０ガロン（約５６８
ｍ３）の油圧駆動容量を有する１００馬力３＠連動プラ
ンジヤー型泥水ポンプである。

また、４は容量１０バーレル（１５９０ｍ　３）の泥水
タンクであり、高速混合ホッパーおよび泥水循環用遠心
ポンプを有する。５は掘削員のための運転台、６は支持
装置、７は掘削櫓である。

なお、本実施例に係る可搬式傾斜掘削装置では、油圧用
油止めおよび油冷却装置は掘削櫓７下方のトラクタシャ
ーシの両レール間（いずれも図示外）に設置されていて
、木掘削装置は、いわゆる閉ループシステムを構成する
。また、本実施例装置への電力供給は、主動力源のディ
ーゼルエンジンとは無関係の別個の７．５Ｋｗの発電容
量を有する発電機（図示外）により行われる。

なお、用具編成にエアーハンマー型装置等を使用する場
合には、該エアーハンマー掘具に圧縮空気を供給するた
めの空気圧縮機（図示外）を適宜前記キャブオーバ−型
トラクタ１にｌ！載することができる。

上述の装置を駆動させて、実際に　削するには、前記動
力装置２に具えられた油圧装置によって予め掘管および
掘具を取り付けた掘削櫓７を地下入口の計画軌跡に沿っ
て地下入口に所定の角度で配置し、ついで、前記泥水ポ
ンプ３を駆動させて、泥水タンク４から泥水を堀削櫓７
に設けられた回転キャリッジの背後に設けられた泥水溜
から掘管を介して装置のダウンホールモータに供給し、
ビットを回転しながら掘進させることにより行なう。

第２図に、第１図に示した本実施例装置のうち、掘削櫓
７の主要部分を示す、第２図では、該掘削櫓７がトラク
タから取り外されてリモートユニットとして設置され、
掘削に使用せられる状態を示すものである。

第２図においては、前記堀削櫓７として、箱型フレーム
構造を有し、全長２０フイート（約６．９６ｍ）、幅３
フィート（約０．９ｍ）、平置時の高さ１８インチ（約
４６ｃｍ）、定格能力１００，０００ボンド（約４５３
トン）の推力または引っ張り力を持つ掘削櫓部（マスト
）を使用した。

９は、中空軸ラジアルピストン油圧モータを有し、毎分
０〜１５０回転数において、４．５００フイートボンド
（約６２２ｍ−Ｋｇ）の回転トルクを有する回転キャリ
ッジである。この回転キャリッジは、その背後に１００
．０００ボンド（約４５３トン）の荷重に耐え得る推力
軸受を装備して後述の掘管（トリルストリング）および
装置編成（カッティングアッセンブリ）の全荷重を支持
するように配置される。１０は掘削機の固有のｉ械的機
能を操作するための掘削員運転台であり、ここには、前
記機械的機能の操作のために必要な手動ハンドルおよび
計器盤が備えられており、また、この台１０は、掘削作
業員が機械操作をし易いように自在に８勅可能に設けら
れている。ＩＩは掘削櫓部７に隣接して組み立てられた
足場である作業員プラットフォームであり、本実施例で
は、作業員２名が機器の補助操作のため立ち回れるだけ
の充分な面積を有する。

なお第２図では地上に掘削櫓７を配置した例を示したが
予め掘削櫓７を収容できるビットを掘削しておいて、当
該ビット内に掘削櫓７を配置することにより、掘削当初
から水平に掘削することができる。

１２は油圧モータとギヤボックスよりなり、前記油圧モ
ータの回転力をキャリッジ駆動スプロケットに伝達する
ためのキャリッジ駆動モータである。

なお、本実施例においては、油圧モータは１台使用して
いるが、これを２台に増加することにより前記キャリッ
ジ９の動力を倍加することができ、好ましくは、最大移
動速度毎分１２０フイート（約３６．５ｍ）および最大
推力または最大引張りカは、両方とも８．０００ボンド
（約３，６３０Ｋｇ）を可能とする。また、１３は前記
櫓部７の地表面との櫓部アンカーである。これは、通常
は短いパイリングを地中に打ち込むことで充分であるが
、大荷重の場合には、−時的に数枚の鋼矢板を櫓部前面
に打ち込んで櫓部７が前方に移動するのを防止するため
のものである。１４はホース接続部であり、本実施例に
おいては、油圧用および掘削流体用ホースは伸縮自在な
形粋によって櫓部７内側に保持され、ホースの湾曲が必
要な場合に使用するものである。このホース接続部１４
においては、電気的接続用の電線等の接続も、この部分
において行われる。

本実施例において、最大引張り力が必要な場合には、２
台の補助油圧シリンダを前記キャリッジ９に取り付けて
、櫓部７の頂部に取り付けられているケーブル鋼索を引
張らせて、引張り力を増加させる。櫓部７のシリンダが
５フイート（約１．５２ｍ）のストロークの端に達する
とケーブル鋼索は、切り離され次のストロークが準備出
来次第に再びケーブル鋼索と結合するように操作される
。このＡ程は、繰り返され、キャリッジ９が櫓部７の頂
部に達するまで続けられる。

次に、掘削機が載置されたトラクタ１の駐車スペースが
ないような場所での、水平掘削の工法について説明する
。

この場合には、第３図に示されるように、掘削機櫓部（
マスト）７を前記トラクタ１から積み下して、離れた場
所から遠隔操作によって水平掘削を行うというものであ
り、第３図は、この場合の一般的な配置例を示したもの
である。

なお、この配置例は、第３図に限られるというものでは
なく、その他の幾多の配置例も考え得るものである。

第３図において、１は前記第１図で説明したものと同様
のトラクタ１であり、このトラクタ１の上にトラクタ運
転席２２、トラクタエンジン２３、トランスミッション
２４、油圧ポンプ２５、混合ホッパー２６、泥水タンク
２７、櫓部（マスト）搭載部２８、油圧用油タンク２９
、ツールボックス３０、泥水ポンプ３１、燃料タンク３
２が搭載されている。

また、１６はホースであり、７は前記第２図で示したと
同様な掘削機櫓部（リグマスト）、１８は掘管運搬トレ
ーラおよびその挙げ下し起重機、１９は地下入口ビット
、２０は建造物等トラクタの進入を阻む障害物である。

２１は前記地下入口ビット１９に連なる計画軌跡であり
、掘削は、この軌跡の下を掘り進むことになる。

この実施例では、掘削の地下入口ビット１９付近にトラ
クタ１の進入を阻む建造物２０があるので、掘削機櫓部
（マスト）７をトラクタ１から取り外し、掘削の地下入
口ビット１９前に配置し、この掘削機櫓部（マスト）７
側に掘管運搬トレーラ１８を置き、前記トラクタ１から
この掘削櫓７までの間を泥水用ホース１６で結んで、掘
削に必要な油圧流体および泥水供給を実現するものであ
る。本実施例では、図示しないが、これらのホース１６
には、前記油圧流体供給と合せて戻りライン、泥水循環
ホース、電線その他の必要なワイヤーまたはホースが束
ねられて構成されており、取り扱いと運搬が容易なよう
にリール上に巻かれて配置される。掘管運搬トレーラ１
８は、グーズネック型の小型トレーラが使用され、これ
は、掘管（ドリルストリング）を引きずったり、取り扱
ったりするために軽負荷油圧起重機（クレーン）を装備
している。また、地下入口ビット１９は、掘削の地下入
口点に設けられ、抗井からの戻り泥水を貯め、また、こ
こから泥水を回収、浄化し、再び掘管を通して循環系に
流すためのもので、いわば、泥水循環のための貯留スペ
ースである。

次に、実際にこのトラクタ１に搭載された掘削機で比較
的小口径の水平掘削を行う場合の手順について説明する
。

最初に、第１図に示したような前記掘削櫓７を）６載し
たトラクタ１を、またはこのトラクタ１から取り外した
掘削櫓部７のみを第３図に示したように掘削の地下入口
とシト１９前に配置し、これ連なる計画軌跡２１に沿っ
て、この坑跡の下を水平に掘り進む。

計画軌跡をｍ進するための装置編成（アンセンブリ）に
は、装置（ドリリング）中に設けられたベント・サブお
よび抗井内坑芯測定装置（ダウンホールステアリングツ
ール）が組み込まれ、さらには同装置からの信号を地上
に送信する送信装置が組み込まれている。

次に、掘削ビットを使用する掘具編成の場合について図
面に基づいて説明する。

第４図は、小口径水平掘削を行うための泥水堀りを行う
際の掘具編成についての一実施例の概要を示したもので
ある。

第４図において、４１は掘削ビットであり、また、４２
は偏曲バッド、４３は非磁性ドリリングモータ、４４は
電子式坑芯測定装置、４５は非磁性ドリルカラー、４６
は掘管、４７はベントサブである。

前記掘削ビットには、例えば多刃ドラッグ型、多結晶ダ
イヤモンドカッター型またはタングステンカーバイドイ
ンサート型の掘削ビットが適宜使用される。これらの数
種のビットのうち、多刃ドラッグ型の掘削ビットは、軟
質地層を掘削するのに適するものであり、多結晶ダイヤ
モンドカッター型の掘削ビットは、中質地層を掘削する
のに通するものであり、さらに、タングステンカーバイ
ドインサート型の掘削ビットは、硬質地層を掘削するの
に適するものである。

前記１曲バッド４２は非６ｎ性の金属から成るブロック
形状のものである。これは、前記非磁性ドリリングモー
タ４３の外筒先端付近に取り付けられ、当該装置編成の
舵取り機能を高めるためのものである。すなわち、モー
タ４３の外筒上先端付近にバッド４２を取り付けること
により、ビット４１が抗井の指定される側に押し付けら
れ、これによって、抗井の方向制御が容易となるもので
ある。そして、このバッド４１の抗井に対する相対位置
は、前記電子式坑芯測定装置４４からの方位傾余４信号
に基づき、掘管および装置編成の全体を地上において回
転させることにより、決定される。

また、前記非磁性ドリリングモータ４３は、泥水駆動用
モータであって、ポジティブディスプレースメント型か
タービン型のいづれかが使用される。そして、その材質
は、アルミニュウムのような非磁性物質によって構成さ
れており、ポンプのように作動する。

本実施例においては、地上のポンプ（図示外）から掘削
泥水が該モータ４３に所定の圧力で送り込まれ、この泥
水の流動作用によって、先端のビット４１を回転させる
ための必要なエネルギーを発生させる。したがって、通
常このそ一タ４３として、外径２−７／８インチ（約７
．３ｃ＋ａ）のモータを使用した場合の最大泥水流量は
毎分９０ガロン（約３４１１Ｌ）であって、この場合、
モータ４３に毎分１０８０回転時に２５馬力の動力と１
２５フイート・ボンド（約１７．２８Ｋｇ−ｍ）の回転
力を発生させる。

前記電子式坑芯測定装置４４は、６１１気タイプのの三
軸加速度計と６１力計とからなる抗井の傾斜、方位を計
測する測定装置が内蔵されており、この加速度計および
ｂＢ磁力計によフて得られ傾斜角と方位角とによって、
抗井の位置が正確に把握される。すなわち、抗井の先端
が建築物、樹木等の下にある場合であっても、抗井の先
端位置を正確に把握して、これと計画軌跡とを比較して
調整することによって、計画軌跡に沿った水平掘削が可
能となるのである。このため、本実施例における掘削装
置にあっては、この電子式坑芯測定装置４４に特定の周
波数で地上にデータを送信できるように発信機を内蔵し
ている。このデータは、地上の受信機（図示外）によっ
て受信され、抗井の先端位置が常時観測される。殊に、
抗井の深度とその進むべき方向が耐えず監視下におかれ
、少しでも計画軌跡を外れたら、直ちにベントサブの向
きを修正して計画軌跡に沿った水平掘削が可能となるの
である。

なお、本実施例においては、掘具中に電子式坑芯測定装
置として、三軸加速度計と磁力計とからなる抗井の傾斜
、方位を計測する測定袋Ｍを内蔵して使用したが、これ
に加え地上で堀具先端を検出する装置、例えば、地上か
らラジオ波、可聴周波帯域の電ｔｎ彼を発信する地上検
出装置を使用することにより、より高精度の水平掘削を
可能にする。

また、本実施例においては、該電子式拉芯測定装置４４
は、地上の掘削機との間が電気ケーブル等で接続されて
おり、この電気ケーブル等を通じて電力が供給されるも
のを使用したが、電気ケーブルで接続されるものに限ら
ない、すなわち、例えば、乾電池式の電力供給タイプの
ものや、充電式電池による電力供給タイプのものを利用
しても何の支障がないものである。

前記非磁性ドリルカラー４５は、鋼鉄！８１掘管により
発生する磁気干渉を除去するために使用されるもので、
非磁性材質からなる磁気遮閉構造のものである。

本実施例に使用される非磁性ドリルカラー４５に関して
は、外径２−７７８インチ（約７．３ｃ＋ａ）、内径２
−１７２インチ（約５４ｃｍ）の中空管構造を有し、材
質はアルミニュウムもしくはモネルメタルが使用される
。なお、この実施例における非磁性ドリルカラー４５は
、中空管構造のものを使用したが、これに限定されるも
のではなく、二重管構造のものであってもよい。

本実施例に使用される掘管４６は、外径２−７７．１１
インチ（約７．３ｃｉ）の中空Ｐ１０５鋼管が使用され
、地上より、泥水または、時には空気が装置編成先端ま
で送出されるものである。したがつて、掘管と掘管との
継手は、外側にアップセットされた特殊な接合部を有し
、先端部と地上の掘削機との間は略密接状態で接続され
る。

本実施例に使用されるベントサブ４７は、抗井の軌道を
修正せしめるために使用されるもので、電子式坑芯測定
装置４４と非磁性ドリルカラー４５の間に設けられ、所
定の角度だけ一方向に屈曲した状態に形成された、いわ
ゆる、偏位構造を有するものである。すなわち、装具編
成が最初から所定角度だけ曲がった構造を有することを
特徴とするものである。

このように最初から所定の角度だけ先端が曲がった泥臭
編成を使用することによって、計画軌跡から外れた場合
、地上でその装置編成全体を回転させることにより、掘
削の軌道を修正せしめようとするものである。

もつとも、掘削の軌道が最初のベントサブの角度の範囲
内では修復不可能である場合には、−旦前記装置編成全
体を引き上げて、改めてベントサブの角度を変更した後
、再び抗井内にその装置編成全体を挿入して、大きな角
度で掘り進むようにして、新たな軌道修正作業を行う必
要がある。

本実施例においては、上記のようなベントサブを使用し
て、泥水モータ４３と掘削ビット４１の中心軸を掘管の
中心軸より偏位させることかでき、この両中心軸間にお
ける偏位により、掘削ビット４１と非磁性ドリルカラー
４５との間に一定の角度が形成され、この角度によって
、掘削する方向の傾斜角および方位角をコントロールす
ることができ、それによって、計画軌跡に沿った掘削が
可能となるのである。

なお、この場合、掘削方向の傾斜角とは、掘削点におけ
る垂線との間で為す角度を言い、また、方位角とは、同
掘削点における磁北からの角度を言う。

第４図に示した実施例では、普通の円筒形掘管４６を使
用したが、掘管４６は、これに限られるものではなく、
その他同芯二重管型掘管を使用する実施例も可能である
。かかる場合は、前方と後方の螺子部の径が異なること
になるので、その中間には、段違いサブ（クロスオーバ
ーサブ）と称されるサブを設ける必要がある。また、こ
の段違いサブには、還流泥水を前記二重前型掘管の内管
部へ流入させる必要から、いわゆる戻り孔と称される孔
が設けられている以外は、前記の実施例と略同じ構成の
ものである。

この変形実施例では、外径３インチ（約７．６ｃｍ）の
段違いサブが使用され、このサブによって、掘り屑を抗
井内壁に押し込み、内壁を崩壊から防止する内壁バック
スタビライザとしての機能が果される。

また、本変形実施例に使用される同芯二重管型掘管は、
第５図に示されるように、外径２−３７８インチ（約５
．１ｃ厘）、内径１−１／４インチ（約３．１７ｃｍ）
の同芯二重管型掘管が使用される。同二瓜管型掘管は、
第５図に示すように、両端に同じサイズの雌螺子部５１
と雄螺子部５２とを有し、両方から接続可能なように構
成されている。

内管５４は、両端部で長さ方向の数箇所で固定部５３に
より外管部５５に固定され、外管５５への螺子の締め付
けトルク、締め戻しトルクが内管５４にも加えられるよ
うに構成される。

内外管５４．５５間の円管部所面積は、０．７１１７平
方インチ（約４．５９ｃｍ２）で、戻り掘り屑を含んだ
戻り泥水の通過に支障がなく、かつ、内管５４の内部に
閉塞が生じたとぎにも洗浄用の小径ストリングを挿入す
るのに充分な断面積を有する。

なお、本変形実施例においては、多結晶ダイヤモンドカ
ッターを有する外径３インチ（約７．６ｃｍ）のドリル
ビットを使用した。

以上の説明は、掘削ビットを使用した装置編成により、
小口径水平掘削を行うための一実施例およびその変形実
施例の概要を示したものであるが、以下、前記掘削ビッ
トの代りに、それぞれ、エアーハンマー型ドリルを使用
する場合、ジェット偏曲掘削ヘッドを使用する第二、第
三の実施例について図面に基づいて説明す第６図は、エ
アーハンマー型ドリルを使用した装置編成による第二の
実施例のＷ４要を示す図であって、その（１）は組立図
を（２）は部品図を示すものである。

第６図において、５６は大容量ビット、５７はフート弁
、５８はドライバーサブ、５９は第一の円形リング、６
０はビット除去リング、６１はピストン除去リング、６
２はピストン、６３はケース、６４は第二の円形リング
１．６５は固定弁、６６はチョーク、６７は組み立て用
リング、６８は弁案内、６９はバネ、７０は逆止弁、７
１はトップサブを示すものである。

この第二の実施例においては、大容量ビット５６は鋼鉄
製マトリクス中に鋳込まれたタングステンカーバイド製
インサートから構成され、地上よりの圧縮空気によって
駆動され、噴露状油によって潤滑冷却されるよう構成さ
れる。すなわち、地上からの圧縮空気によって、前記ピ
ストン６２が上下動をし、これによって抗井内先端の地
層が圧縮破壊され、これにより掘削が可能となるという
ものである。本実す孤例装置は、花崗岩、玄武岩、コン
クリート等極度に硬い地層の掘削に遇する。

この実施例に使用されるエアーハンマーＳ分の寸法は、
長さ閉止時３９−１７４インチ（約９９ｃ＋ｎ）延伸時
４０−１７２インチ（約１０２ｃｍ）、外径３インチ（
約７．６ｃｍ）、坑径３−５７８〜４インチ（約９．２
〜＋ｏ、＋ｃｍｌものを使用した。

本実施例においては、地上よりの圧空空気によるピスト
ンが上下動して花崗岩、玄武岩、コンクリート等の硬い
地層を圧１ｉ！破砕して掘削し、抗井を掘り進んで行く
。なお、坑芯測定情報を下にベントサブを使用して方位
傾斜を変更する方法は、前記第４図に示した第一の実施
例と同じようにして行うものである。

次に、ジェット偏曲掘削ヘッドを使用する第三の実施例
について図面に基づいて説明する。

第７図は、ジェット偏曲掘削ヘッドを使用した堀具編成
による第三の実施例の概要を示す図であって、そのうち
（１）は正面図、（２）は側面図、（３）は平面図を示
すものである。

第７図において、７５は掘削ヘッド、７６は該ヘッドの
中心から外れた位置に設けられたジェットノズル、７７
は該ヘッドのテーバ部、７８は粉砕された掘削屑を地上
に戻すための戻り孔、７ｇは、このジェット偏曲掘削ヘ
ッド７５を使用する掘削編成に使用される同芯二重管型
掘管であり、内管部８０と内管部８０と外管との円環部
８１とから構成される。この二重管壁掘管は、第５図に
示した前記第一の実施例の変形実施例において使用され
た同志二重円筒型掘管と同じものである。

この第三の実施例に示された装置編成は、掘進地層内で
地層の裂開が生じ易い非常に軟かい地層を掘削する場合
に使用されるものである。

地上から高圧に圧縮された掘削流体は、同志二重円筒型
掘管７９の外側の円管部８１からヘッド７５のジェット
ノズル７６から噴出する。この時、掘削流体は、非常な
高速で噴出するので、地層に高衝軍力を与えて、ノズル
７６正面の地層を破砕して掘削する。破砕された地層の
掘り屑は、噴出後の掘削流体と共に前記へラド７５の戻
り孔７８から前記同芯二重管型掘管の内管部８０を通っ
て地上の掘削機に還流される。この場合、同芯二重管型
掘管の内管部８０は、内管部８０の中での詰りと掘削中
の地層内での裂開を引きおこすおそれのある圧力のビル
ドアップを除去するため、地上よりの吸引によって負圧
がかけられる。すなわち、泥水等の掘削流体の流れは、
地上に９習されたポンプ等によって、第７図に示した矢
印の方向に流れる。すなわち、前記同芯二重管型掘管７
９の外側の円環部８１内を流れてジェットノズル７６か
ら噴出し、地層を粉砕した後、ヘッド７５の戻り孔７８
から前記同芯二重管型掘管の内管部８０を通って、地上
に循還される。

抗井の掘進方向は、ヘッド７５の中心より偏心して設け
られているジェットノズル７６の掘進面内での相対位置
を掘管全体を回転させることによって変更し１掘進を希
望する方向に誘導するようにして行われる。そして、掘
進は、地層に与えるジェット力による掘削と掘管を前方
に押し出す推進力によって行われる。

本実施例に使用されるヘッド７５のノズル径は、掘進地
層内で地層の裂開が生じ易い非常に軟かい地層を掘削す
る場合に使用されるものであるので、その掘削条件によ
って、種々に変える必要があり、掘削条件によっては、
１−１／１６インチ（約２．７ｃｍ）から１／４インチ
（約０．６３ｃｍ）まで数段階に亘って変更する必要が
ある。また、掘削流体の加圧圧力は、通常１５００ｐｓ
ｉ（約１０５ｋｇ／ｃａ２）の圧力で加圧し、流量は毎
分約２５ガロン（約９５Ｉｌｌ　である。

本実施例に使用されるジェット偏曲掘削ヘッドを利用し
た装置編成における掘削では、前記掘管を前進させると
、掘削へラド７５の側面にはテーバ７７がついているの
で、抗井をヘッド７５の最大径まで拡大させる一方、抗
井内を正確に仕上げ、さらには、抗井内壁に掘り屑を押
し込み、坑壁の崩壊が生しないようにする効果がある。

さらに、このジェット偏曲掘削ヘッドを使用して、水平
直線井を掘削する場合には、掘管を回転させつつ、堀進
距！！１２〜３フィート（ｉｉθ〜９０ｃｍ）毎に上下
が逆になるようにヘッドの抗井内での相対位置を変化さ
せると水平直線を保つ上で大きな効果があり、水平掘削
を高精度に仕上げることが可能となる。

なお、本実施例においても、坑芯位置の傾斜角と方位角
の計測を、第一の実施例で行われるように常時監視する
ことにより、そして、計画軌跡を外れた場合には、−旦
掘削を停止し、偏曲掘削へラドの向きを修正方向に向け
た後再び掘削を行うことにより、掘削の軌道を修正させ
ることができ、高い精度で水平掘削を行うことが可能で
ある。

このように第一ないし第三の実施例に基づいて、実際に
水平掘削を行う場合の概要を図面に基づいて説明する。

第８図は、途中に家屋、樹木等の障害物があり、その下
を上記の掘削装具櫓７によって、水平に比較的長距離を
掘削する場合を示したものである。

第８図において、地下入口９１に前記掘削櫓７を設置し
て、第一ないし第三の実施例に示した載置編成ｇ３を用
いて地上の障害物、例えば建築物９４、樹木９５の下を
掘管９６を連ねて掘進して行く。この場合、載置編成９
３の先端の位置を電子式坑芯測定装置および地上検出装
置により常時監視して、計画軌跡から外れることのない
ようにして、最終的に出口立て坑９７に辿り付くまで掘
り進む、途中で硬い地層につき当ったときは、エアーハ
ンマー型ドリルを使用した載置編成に取り換え、また、
極めて軟かな地層に遭遇したときには、ジェット偏曲掘
削ヘッドを使用した泥臭編成に取り換える等、地質条件
に適した載置編成で掘り進むのである。そして、装置９
３が出口立て坑９７に辿りついたら、第９図に示すよう
なプルバック作業を行う。

第９図は、電気ケーブルまたは小口径バイブ埋設のため
のプルバック作業を示している。

第９図に示したプルバック作業おいては、前記泥臭編成
９３が出口立て坑９７に辿りついたら、との載置編成９
３を立て坑９７で取り外し、この代りにケーブルリール
１００から延びた電気ケーブル１０１を、スイーベル１
０２およびリーマ１０３を介して、前記掘管９６にしっ
かりと接続する。そして、前記掘削櫓７では、これをプ
ルバックさせて前記電気ケーブルｌｏｌを抗井内を通し
てケーブル等の埋設が完了する。

第一ないし第三の実施例によって、小口径水平掘削を実
際に試みた場合に、抗井径６−１７２インチ（約１６Ｃ
Ｉ１１）、抗井深度２０フイート（約６ｍ）の水平坑の
掘削において、最大長１０００フィー１−　Ｈｕ　ｍ）
の掘削に成功し、その場合、その精度を測定したら、１
０００フイート（３ｏｏｍ）の掘削に対し、計画軌跡よ
り横方向に１フイート（約３０ｃｍ）外れた位置に掘削
することができた。

〔発明の効果） 本発明は、掘削に必要な装置をトラクタ等の移動可能な
車両にコンパクトに載置せしめたので、都市部等の住宅
密集地域等の掘削スペースの少ない地域においても容易
に水平掘削を可能とする。

また、掘削に際しては、地上において常時、抗井内での
抗井の方位、傾斜に基づく抗井内抗芯泗定情報を地上に
て常時監視し、掘削部先端をこの情報に基づいてコント
ロールするので、高精度に小口径抗井の掘削を可能とす
る。すなわち、本発明によって、最大長１．０００フィ
ート（約：＋ｏｏｍ）　、抗井径６−１７２インチ（約
１６ｃｍ）、抗井深度３〜２０フイート（約１〜６ｍｌ
の水平坑の掘削が可能であり、最大長１０００フィート
（３（ｌＱｍ）の掘削の場合にもその精度を±１フィー
ト（士約３０ｃｃＡ）の誤差範囲内（±０．１％）に留
めることができ、従来の水平掘削に比し、格段に長距離
で、かつ、高精度な小口径水平掘削が可能となった。そ
して、この場合、地上に障害物があっても、それを取り
壊すことなく掘削で跨るので、安価に、また、重要文化
財等を損なうことなく掘削の工事が可能となり、従来工
法には、見られない優れた効果を有する。

また、この発明に係る水平工法は、載置編成として、エ
アーハンマー載置、マッドモータ掘具またはジェット偏
曲掘削ヘッド載置を具え、適宜、地質に合せて掘削する
ことを可能としたので、掘削の途中に硬い地盤や岩石等
の地層に遭遇した場合にも、その硬い地盤や岩石を迂回
することなく掘り進むことができ、また、軟かい地質の
場合には、ジェット偏曲掘削ヘッド載置によって掘り進
むことができる等掘削の効率が驚く程改善されたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、掘削に必要な装置を移動可能な車両に載置せ
しめた可搬式傾斜掘削装置の一実施例図、 第２図は、第１図に示した実施例装置のうち、掘削櫓７
の主要部図、 第３図は、トラクタ１の駐車スペースがないような場所
で水平掘削する場合の工法概要図、第４図は、小口径水
平掘削を行うための泥水掘りの際の載置編成の第一の実
施例図、第５図は、この実施例の変形実施例に使用され
る同芯二重管型掘管の概要図、 第６図は、エアハンマー型ドリルを使用した泥臭編成に
よる第二の実施例図、 第７図は、ジェット変曲掘削ヘッドを使用した泥臭編成
による第三の実施例図、 第８図は、本発明に係る装置を用いた水平掘削の工法概
要図、 第９図は、同プルバック作業の概要図、第１θ図は、従
来水平工法を示したポーリング工法図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも油圧ポンプ、混合ホッパー、泥水タン
   ク、掘管が取り付け可能な掘削櫓 部、油圧用油タンク、泥水ポンプを具える 可搬式傾斜掘削装置を移動可能な車両に搭 載し、前記車両の掘削櫓部を計画坑跡に 沿って地下入口に配置し、先端に掘具を有 する掘管を前記櫓部に取り付けて前記掘管 および掘具を地下入口から地下に掘削進入 させ、掘削進入させた後は、地上におい て、抗井内での掘具の方位および傾斜を常 時監視して坑芯測定情報を得、前記坑芯測 定情報に基づいて、前記掘具を地上よりコ ントロールすることによって、高精度の小 口径掘削を可能としたことを特徴とする高 精度水平掘削工法。
2. （２）前記掘具として、エアーハンマー掘具、マッドモ
   ータ掘具またはジェット偏曲掘削 ヘッド掘具が用意され、前記掘具を適宜取 り換えて掘進することにより、掘削の途中 に硬い地盤や岩石などの地層に遭遇した場 合にも、その硬い地盤や岩石を掘り進み、 またはこれらを迂回しつつも計画坑跡を大 きく外れることのない高精度の小口径掘削 を可能としたことを特徴とする請求項第 １項記載の工法。
3. （３）前記精度は、深さ１〜６ｍ、口径７．５〜１６．
   ５ｃｍの抗井を水平に３０ｍない し３００ｍの掘削する場合において、計画 坑跡に対して誤差０．１％の精度で掘削を 可能としたことを特徴とする請求項第１項 または第２項記載の工法。