JPH10500753A - トンネルをボーリングする装置及びボーリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ボーリング装置、特に既存の穴を再ボーリングする装置であって、ボーリングヘッドに、第１の改良部品として、再ボーリングすべき穴又はトンネルの直径よりも実質的に小さな直径を有し、元の穴又はパイプライン（３）の内部に嵌まるように寸法形状決めされた円筒状ユニット（４）があり、元の穴（３）の壁からのユニット操舵力によりボーリング装置全体を操舵するボーリング装置。

Description

【発明の詳細な説明】 トンネルをボーリングする装置及びボーリング方法 本発明は、既存のトンネル又は穴を再ボーリングする、請求の範囲の請求項１ による方法及び請求の範囲の請求項６によるボーリング装置に関する。 新しいパイプラインを古いパイプラインに引っ張り込む、古い下水系統の交換 方法が従来から知られている。ＥＰ−公開０４５５９４９号によれば、古い管（ パイプ）を破砕し、廃棄物をその包囲物(surroundings)に押しつけながら、新し い管を穴に引っ張り込むボーリング装置がまた知られている。 新しい管を引っ張り込むことの欠点は、管の直径寸法のかなりの減少であり、 新しい管を既に崩壊したパイプラインに引っ張り込むことが不可能であることで ある。古いパイプラインを破砕し、作られた廃棄物をトンネル（地下水道）壁に 押しつけることの欠点は、張力により穴に戻る鋭いチップによって隣接したパイ プラインが損傷されることであり、平滑に走る土は、新しい管の穴への引っ張り 込みを阻止する摩擦を引き起こしてしまうことがある。 本発明による方法及びボーリング装置によればこれらの欠点はなくされ、本発 明は請求の範囲に記載した事項を特徴とする。 本発明の利点は、パイプラインを崩壊させ、または、崩壊させず、パイプライ ンを同じ外径又はより大きな外径の新しいパイプラインと交換させることができ ることである。古い管及び生じうる土は穴から除去されるので、これらは包囲物 へのいかなる衝撃力をも持たない。 以下において、本発明を添付図面を参照して説明する。 第１図は、ボーリング装置の側断面である。 第２図は、ステアリングパイロットユニットを示す。 第３図は、パイロットユニットのパッキングを示す。 第４図は、任意のボーリング装置の断面である。 第５ａ図は、部分Ａ−Ａの断面である。 第６ａ図は、部分Ｂ−Ｂの断面である。 第１図は、流体圧衝撃ハンマーを備えたボーリング装置を示す。加圧空気がパ イプ２に沿って流れ、ボーリング装置に回転運動を伝える。パイロットユニット の前端には、ハンマー（槌打ち）運動及び回転運動の両方を作りだすパーカッシ ョン（衝撃式）ビットホルダ８がある。パイプライン３を壊すため、クラッシュ ビット５を備えたリングビット６がねじ山によってパーカッションビットホルダ の後端に取付けられている。パーカッションハンマー１を作動する加圧空気は、 今はもう既に非常に低い圧力であり、チャンネル９に沿ってリングビット６の前 側に進み、そこから破砕した廃棄物を管３からバックオーバー管７に運ぶ。管３ が閉鎖されたときには加圧空気は前方に流出しない。 パイロットユニット４が、必要なときにボーリング装置の前進移動を操舵する ため、ねじ山でビットホルダ８に取付けられる。パイロットユニット４に関して は、直径寸法は、パイロットユニット４が十分な隙間をもってパイプライン３に 嵌まるように選択される。ボーリング装置がパイプライン３の内壁に向かって逸 れそうなときには、パイロットユニット４がパイプラインの壁を把持し、これに よって与えられた力は、ボーリング装置全体に影響を与え始め、かかるボーリン グ装置を徐々にパイプラインの内部中心に近づけるように進行方向を変える。パ イロットユニットはビットホルダ８の頂端で自由に回ることができ、ビットホル ダに対するパイロットユニットの取付けはまた、ビットホルダの中心線に対する 僅かな揺動を可能にする。 第２図は、クラッシュビット５を備えたパイロットユニット１１を示す。少な くともこの実施形態では、このブレードの前側には、破砕中、掃除空気又は掃除 水が運ばれることになる。この目的で、構成部品１２には穴が作られる。掃除空 気又は掃除水の移動をリングビット６、又は、破砕にも使用されるパイロットユ ニットのビットのいずれかに向かわせることができる特別のバルブがビットホル ダ８に嵌められなければならない。次いで、穴の口からの圧力パイプライン又は 電線路のいずれかによってバルブを制御するか、或いは、構成部品１１が破砕状 態にあるか否かを検知するセンサがビットホルダ８又は構成部品１１にある。 第３図はパッキン部品１３が取付けられたパイロットユニットを示し、このパ ッキン部品１３は、最も有利にはゴムで作られ、交換される管又は以前のトンネ ルの壁から支持力を得え、これにより、リングビット６に運ばれた加圧空気又は 水がパイロットユニットを越えて前方に逃げないようにする。始めの場所では、 パッキング１３は、パイロットユニット１１が破砕していないとき、すなわち、 古いパイプラインが崩壊されておらず、封鎖されていないときに必要とされる。 ステアリングパイロットユニット４はブッシュでもあり、これにより、ビット ホルダはステアリングパイロットユニットに取付け、取り外しするための最前部 分であり、更に、ビットホルダの頂部には、別の先端ビットを使用するためのね じ山がある。これにより、先端ビットの直径はブッシュの外径と非常に近いのが 最も有利である。 勿論、リングビット６は対応した寸法のビットホルダエクステンジョンと交換 することができ、これによりこれら両方は同じビレットで作られ、ビットホルダ を１つのみの寸法の穴をあけるのに使用することができる。 新しい管は穴に引っ張り込まれ、リングビット６と新しい管１０との間の接合 部はカラーを備えたラップジョイント、又は、重ね接続部３９であり、これによ り、管は、その端のリングによってリングビット６に軸線方向に固定される。管 は回転しないけれどもリングビットは回る。 ボタン状破砕ビットの代わりに、ビットは鏨状ビットでも良い。いずれにして も、ビット及びビットホルダ並びにパイロットユニットは、利便性を高め、数多 くの直径を可能にし、製造を容易にし、作られる廃棄物の量を減ずるため、異な る組合せによって互いに接合される。 第４図は、外側シェル２９が円筒状であり、該外側シェル２９の前端に破砕ボ タン５があるパイロットユニットに圧力媒体を運ぶ方法、及び、媒体をボタン５ に運ぶのを可能にする方法の一例を示す。ビットホルダ１４は、媒体をパイロッ トユニットに形成されたバルブ組立体に伝えることができる中央穴１５を有する 。ビットホルダ１４には、パイロットビット１７と、該パイロットビット１７の まわり配置されたリングビット１８とがある。リングビットは、保護管１６によ って取り囲まれ、僅かに長手方向に移動することができ、支持保護管１６内で回 る。パイロットブレード１７とリングビットとの間にはプッシュプル式接合部が あり、このプッシュプル式接合部は、ビットホルダ１４を引っ張ることによって ボーリング頂部端からビットホルダ１４、パイロットブレード１７及びパイロッ トユニット全体を取り除きながら、保護管１６及びリングビットを適所に保持す ることを可能にする。 図面による状態では、パイロットユニットは破砕していない。穴１５への及び チャンネル３４を介してのパイロットユニットの前端への加圧空気のアクセスは 阻止されている。代わりに、空気は、チャンネル２４を介してパッキング２２へ 達し、パッキング２２を曲げて、破砕されている管に押しつける。同様に、空気 はチャンネル２０を介して管を破砕しているパイロットビットの前側及びリング ビットに達し、ボーリング廃棄物は空気によってチャンネル１９を介して後方に 運ばれる。この状態では、隙間により、パイロットユニットの外側シェルは、円 筒状部分３８に固定された支持リング２３で僅かに揺動し、円筒状部分３８は、 ２つのチャンネル２５、２４を有し、ビットホルダ１４を移動することができる 。外側シェル２９は、フランジ３２、２６間に配置されたばね２７によって前方 に押し進められる。フランジ２６は、ボルトによってビットホルダ１４の先端に 連結される。厚いゴムリング２１が、軸線方向弾性手段として機能する。外側シ ェル２９は、破砕されているパイプライン内のボーリング装置の移動を操舵し、 パイプラインの方向に一歩一歩ゆっくりとボーリング装置の進行方向を変える。 ビットホルダが槌打した(hammering)とき、パイロットホルダは、しかしながら 、全くほとんど槌打しない、というのは、パイロットユニットのシェル２９は、 ばね２７に抗してストロークの長さと同じだけ又はそれ以上後退することができ るからである。パイロットユニットは破砕されているパイプラインを破壊するの には資さず、例えば、弱い傾斜のカーブのパイプラインの中をそれ自体ボーリン グする。 パイロットユニットは、フロントボタン５が障害物に当たったときボーリング にシフトする。部品３２及び３５を固定した外側シェルは後退し、２つのチャン ネル２４、２５をもった部品３８及びゴムリング２１を後方に押しつづけ、つい にはばね２７の内側のブッシュ３６がフランジ２６に衝突する。ビットホルダ１ ４のストロークはボタン５にも伝え始め、外側シェル２９も作業し始める。この 状態では、圧縮空気もビットホルダ１４の中央穴１５からチャンネル２５に、そ してこのチャンネルから外側シェル２０の穴２８を通って破砕ボタン５に差し向 けられる。掘削廃棄物は圧縮空気によってシェルの外側からチャンネル１９に運 ばれ、或いはシェル２９の内側から弁３１及びフランジ２６の穴を通ってチャン ネル３７に運ばれ、フランジ２６と部品３８との間から穴がこのチャンネルに通 じている。隙間により、チャンネル２４は完全には塞がれておらず、チャンネル ２０も塞がれていない。従って、パッキング２２は必要なときに機能することが できる。その場合、掘削廃棄物はシェル２９の内側からチャンネル１９に完全に 運ばれる。 図５ａに示す断面図はビットホルダ１４の回転運動がビットホルダの前に固定 されたフランジから伝達されて外側シェル２９を回転運動させる仕方を示す。外 側シェル内には、３つの幅広い溝を有するフランジ３５があり、ボタンは回転運 動を伝達しながら溝の中を長さ方向に摺動することができる。 図５ｂは、リングビット１８が適所に止まっている間ビットホルダ１４及びパ イロットブレード１７をどのようにして引き出すことができるかを示す。パイロ ットビットには、３つの方向に大きな溝があり、溝が旋回シリンダに設けられる とき、保護管１６内の３つの周囲位置に、ドリルビットを進める周知の旋回シリ ンダが同様に置かれたとしても、ビットを引っ張りだすことができる。 ボーリング装置によって、形成されたトンネルの口から新しいパイプランイン を押しながら、リングビットに固定された新しいパイプラインをトンネルの中へ 引き込むことも可能である。新しいパイプラインが引っ張るのに適していない場 合には、新しいパイプラインを動力ユニットでトンネルの口から押すだけで新し いパイプラインを組み立てることも可能である。 この方法によって、更新可能な管をプラスチック管とでも交換することができ る。と言うのは、新しい穴の面が平滑であり、プラスチック表面を損傷させるい かなる尖った縁も有していないからである。例えば、パイロットユニットに固定 されたロールを利用し、交換可能な管の内面に沿って移動させる際に交換可能な 管からステアリングを取ることが出来る。掘削廃棄物は清掃機、スクリューコン ベヤによって、或いはポンプ作用によってボーリング方向か後方のいずれかに取 り出すことができる。交換管の表面の起こりうる損傷は、穴の中に置かれ、内側 を掘削廃棄物が移動する別のパイプラインを使用して回避することができる。こ のパイプラインによって、掘削廃棄物はまた前方に運ぶこともできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月５日 【補正内容】 請求の範囲 １．地下物、特に下水系統パイプライン（３）を更新する方法であって、パイプ ラインの交換を、パイプライン（３）中を前方に移動し、交換用パイプライン（ １０、１６）を穴に嵌め入れるボーリング装置によって行う方法において、ボー リング装置が、交換されるパイプラインの内面から、ボーリング装置の操舵性を 獲得し、新しいパイプライン（１０、１６）用の穴をボーリングし、交換される パイプライン（３）を破砕し、生じた掘削廃棄物をボーリング装置によりパイプ ラインから運び出すことを特徴とする方法。 ２．ボーリング装置のリングビット（６）が回転し、カラー付きラップジョイン ト（３９）によって非回転交換用パイプライン（１０、１６）を引っ張ることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．掘削廃棄物を、回転スクリューコンベアによって、ボーリング方向に、又は 、ボーリング装置の後方に除去することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２ 項に記載の方法。 ４．掘削廃棄物をフラッシング媒体又は別のパイプによって、ボーリング方向又 はボーリング装置の後方のいずれかに除去することを特徴とする請求の範囲第１ 項又は第２項に記載の方法。 ５．交換されるパイプライン（３）内の物質が、ボーリング装置を操舵する部品 （１１）、（２９）に固定されたビット５によりボーリングされることを特徴と する請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の方法。 ６．交換されるパイプ（３）内の障害物によりビット５がビットホルダ（１４） に対して後方位置に戻されることによってビット（５）により前記障害物のボー リングが開始することを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に 記載の方法。 ７．ビット５が後方位置に戻ることによって掃除水のビット５への進入が開始す ることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の方法。 ８．請求の範囲第１項に記載の方法を実施するためのボーリング装置において、 前方にパイロットユニット（４）、（２９）を有し、該ユニットの後方に、該パ イロットユニットよりも大きい直径を有するリングビット（６）、（８）を 有し、該リングビットにより、交換されるパイプはボーリングにより除去され、 前記リングビットは、該ビットを通して後方に掘削廃棄物を運ぶためのチャンネ ル（７）、（１９）を有することを特徴とするボーリング装置。 ９．ボーリング装置の前方において、異なる直径寸法を有するパイロットユニッ ト（４）、（１１）、（２９）が交換可能であり、パイロットユニットおよびビ ットホルダ（１４）は、リングビット（１８）および保護パイプ（１６）を通し てボーリングヘッドから引き離すことができることを特徴とする請求の範囲第７ 項に記載のボーリング装置。 10．パイロットユニット（１１）、（２９）の前面に破砕ビット（５）を備えて いることを特徴とする請求の範囲第７項又は第８項に記載のボーリング装置。 11．掘削廃棄物を運び出す圧力媒体を、パイロットユニット（１１）、（２９） の前方側に導くことができることを特徴とする請求の範囲第７項〜第９項のいず れか１項に記載のボーリング装置。 12．パイロットユニット（１１）、（２９）の前方に、掃除空気が再ボーリング 中のパイプラインに逃げないようにするためのパッキング（１３）、（２２）が 固定されていることを特徴とする請求の範囲第７項〜第１０項のいずれか１項に 記載のボーリング装置。 13．前記ボーリング装置は弁を備え、該弁を通して掃除空気をボーリングパイロ ットユニット（１１）、（２９）の前方側に導くことができることを特徴とする 請求の範囲第７項〜第１１項のいずれか１項に記載のボーリング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地下物、特に下水系統パイプライン（３）を更新する方法であって、パイプ ラインの交換を、パイプライン（３）中を前方に移動し、交換用パイプライン（ １０、１６）を穴に嵌め入れるボーリング装置によって行う方法において、ボー リング装置は交換されるパイプラインの内面からその操舵性を獲得し、新しいパ イプライン（１０、１６）のために対応する穴を掘り、交換されるパイプライン （３）を破砕し、生じた掘削廃棄物をボーリング装置によりパイプラインから運 び出すことを特徴とする方法。 ２．ボーリング装置のリングビット（６）がスピンし、カラー付きラップジョイ ント（３９）によりスピンしない交換用パイプライン（１０、１６）を引くこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．掘削廃棄物が、掘削方向又は後方に別のパイプ上を運ばれることを特徴とす る請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４．交換されるパイプライン（３）内の物質が、ボーリング装置を推進させる部 品（１１）、（２９）に固定されたビット５により掘削されることを特徴とする 請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の方法。 ５．交換されるパイプ（３）内の障害物によりビット５がビットホルダ（１４） に対して後方位置に戻されることによってビット（５）による前記障害物の掘削 が開始することを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の 方法。 ６．ビット５が後方位置に戻ることによって掃除水のビット５への進入が開始す ることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の方法。 ７．請求の範囲第１項に記載の方法を実施するためのボーリング装置において、 該ボーリング装置は、その前方にパイロットユニット（４）、（２９）を有し、 また、このユニットの後方に、このパイロットユニットよりも大きい直径を有す るリングビット（６）、（８）を有し、前記リングビットにより、交換されるパ イプは掘削により除去され、前記リングビットは、該ビットを通して後方に掘削 廃棄物を運ぶためのチャンネル（７）、（１９）を有することを特徴とするボー リング装置。 ８．ボーリング装置の前方において、異なる直径寸法を有するパイロットユニッ ト（４）、（１１）、（２９）が交換可能であり、パイロットユニットおよびビ ットホルダ（１４）は、リングビット（１８）および保護パイプ（１６）を通し て掘削ヘッドから引き離すことができることを特徴とする請求の範囲第７項に記 載のボーリング装置。 ９．パイロットユニット（１１）、（２９）の前面に破砕ビット（５）を備えて いることを特徴とする請求の範囲第７項又は第８項に記載のボーリング装置。 10．掘削廃棄物を運び出す圧力媒体を、パイロットユニット（１１）、（２９） の前方側に導くことができることを特徴とする請求の範囲第７項〜第９項のいず れか１項に記載のボーリング装置。 11．パイロットユニット（１１）、（２９）の前方に、掃除空気が再掘削中のパ イプラインに逃げないようにするためのパッキン（１３）、（２２）が固定され ていることを特徴とする請求の範囲第７項〜第１０項のいずれか１項に記載のボ ーリング装置。 12．前記ボーリング装置は弁を備え、該弁を通して掃除空気を掘削パイロットユ ニット（１１）、（２９）の前方側に導くことができることを特徴とする請求の 範囲第７項〜第１１項のいずれか１項に記載のボーリング装置。