JPH1088953A - 穴掘削システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝を掘らずに、地中に長い横方向の穴を形成
させる簡単な方法およびそのための装置を提供する。 【解決手段】 端部同士を合わせて配置される一連のロ
ッド部材（７ｄ）からなるドリルロッドアセンブリによ
って掘削穴（１）を形成する。垂直な立坑（２）を地中
に、一定の水平断面の、また好ましくはそれの底部で人
が作業するには不十分な大きさで形成し、ロッドアセン
ブリを立坑の前壁に設けられた開口から穴の中へ移動さ
せる。ロッドアセンブリの部材（７）は、立坑の前壁の
前記開口を反対側の後壁から隔てる距離よりも短い軸方
向長さである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、穴を掘削する方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本主題に関する従来の技術の現在の状態
を考え、本発明の目的は以下を達成することである、す
なわち狭い限られた場所で、特に装置の全体寸法をでき
る限り小さくして、生じる不都合を最小限に抑える必要
がある都市環境で作業できること、ほぼどのような状態
の地面であっても、装置が破損する危険がない信頼でき
る装置作動を得られるようにすること、装置が構造及び
使用の面でできる限り機能的であると共に単純であるこ
と、製造及び作動コストを軽減できること、簡単である
と共に機能的に掘削を最適に制御及び案内できること、
本装置で穴を掘削中に生じる地盤の乱れをできる限り抑
えることである。

【０００３】今までに、地中にほぼ水平な穴を掘削する
場合、掘削軸線に沿って端部同士を合わせて配置された
一連のロッド部材からなり、掘削駆動装置によって地中
で前方へ押し進めることができるドリルロッドアセンブ
リを使用することが提案されている。このため、それぞ
れが数メートル長さである多数のドリルステムまたはロ
ッドを端部同士で螺着して構成されたロッドアセンブリ
を地表面から斜め経路に沿って地盤に打ち込むようにし
た掘削機がすでに使用されている。貫入方向（すなわ
ち、ロッドアセンブリの前端部にあるドリルヘッドの方
向）を比較的うまく調整することができるため、まず水
平に行ってから、必要深さに達するまで斜め下方に掘削
を行った後、やはりドリルヘッドの案内によってほぼ水
平方向に継続する。

【０００４】掘削を行うため、ロッドアセンブリに前部
を固定した掘削駆動装置によってロッドアセンブリを押
し進める。このロッドアセンブリは、多くの場合に回転
と、高圧でドリルヘッドから流出する水の作用の両方ま
たはいずれか一方によって駆動される。その場合、掘削
中に生じる土は、ほとんどの場合にロッドアセンブリに
貫設されている内部中空通路を通って排出される。この
方法は、特に長い部分、例えば１００メートル以上にわ
たって配管系を布設するのに使用される。そのような掘
削機は、とりわけロッドアセンブリを案内するために斜
め下方に向ける取り付け部を設ける必要がある。大型で
少なくとも２トンの重量があるが、それは、掘削機の重
量がロッドアセンブリの前方圧縮を行う力を受けるスト
ッパとして一部機能するからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】公知の掘削機は、その
典型例を以上に説明したが、少なくとも上記の本質的な
目的を適切に満しているとは考えられない。本発明は、
上記した本質的な目的を達成できるシステムを提供する
ことを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この欠点を解消し、目的
を達成するため、本発明は第１に、掘削軸線に沿って端
部同士を合わせて配置される一連のドリルロッドを有
し、掘削駆動装置によって地中で押し進めることができ
るドリルロッドアセンブリによって地中にほぼ水平な掘
削穴を形成するため、始点領域を、ほぼ垂直な軸線を中
心にして地中に開放立坑として形成して、その水平断面
が立坑の深さ全体にわたってほぼ一定である一方、その
底部近くで人が前記ドリルアセンブリで作業するには不
十分な大きさであるようにすることと、穴を掘削するた
め、ロッドアセンブリを各部材単位で立坑の前壁に設け
られた開口から穴の方向に穴の中へ移動させることと、
ロッドアセンブリの部材を、立坑の前壁の前記開口を反
対側の後壁から隔てる距離よりも軸方向長さが短くなる
ように選択することを提案している。

【０００７】これによって、互いに好都合に螺合される
非常に短いドリルロッド（約１０ないし３０ｃｍ）でロ
ッドアセンブリを構成できるようになる。その場合、個
々のドリルロッドは、その中央領域だけでたわむ、すな
わち隣接した２ロッドを螺合している端部領域ではたわ
まない。遊びを伴わないで螺合することが好ましく、遊
びがあると、ロッドアセンブリ全体の取り付け向きを調
節できなくなってしまうであろう。管からなるロッドア
センブリでは、遊びを伴わないで実際に螺合した領域
が、個々のロッドの中央領域よりも剛直になるので、ロ
ッドアセンブリの螺合領域は、ほぼ横移動できないと見
なすことができる。したがって、螺合領域が各ロッドの
全長の約２０％ないし２５％を占めるロッドで構成され
たアセンブリは、一般的に横方向にあまり弾性的ではな
いと見なされる。

【０００８】本発明の枠構造体内で実施される掘削作業
の大部分では、掘削の横方向偏差がほとんど必要ないの
で、多数の非常に短い個別ロッドで構成されたロッドア
センブリが適している。実際にこれによって、底部の断
面が地表面の所定の小さい断面よりさほど大きくない始
点立坑から開始して、個別ロッドをすでにはまっている
ロッドアセンブリの後端部に掘削軸線方向に連結してな
るロッドアセンブリで水平方向に前進することが可能で
ある。その時、個々のロッドの長さは、始点立坑の断面
の水平面上で測定した長さより明らかに短いであろう。
また、ロッドアセンブリを掘削穴内で移動させるため、
駆動装置を立坑の、穴の開口に向き合った壁に好都合に
押し付けて、駆動装置によって穴内の部材に前方スラス
トを加える。

【０００９】さらに、本発明による装置は、所望の掘削
穴を形成するため、少なくとも一部が立坑内へ降下する
ようにした枠構造体と、各々が所定長さを有する、端部
同士を合わせて配置されるドリルロッドと、枠構造体内
で前方及び後方の２位置間を移動することによって、ド
リルロッドを駆動し、前進中にロッド部材のアセンブリ
を形成することができる掘削駆動手段とを備えており、
このアセンブリは、ほぼ水平掘削軸線に沿って比較的剛
直であり、ロッド部材の前記アセンブリを構成する部材
の前記長さは、枠構造体のロッドアセンブリの軸線方向
の幅より短くなっている。

【００１０】掘削駆動装置は、ドリルロッドアセンブリ
を構成している最後尾のロッド部材を個別に締め付ける
クランプ手段と、ロッドアセンブリをそれの軸線に沿っ
て掘削方向に圧縮することによって前進させるスラスト
手段と、枠構造体内で上方位置及び下方位置間を移動す
ることによって、一方向では掘削駆動装置へ追加のロッ
ド部材を送ってロッドアセンブリを延長し、反対方向で
はロッドアセンブリから部材を取り外してそれを短くす
る打ち込み／引き抜き手段とを備えていることが望まし
い。

【００１１】特に中実材料のロッドか、少なくとも壁が
相当に厚い管からなる非常に安定したロッドアセンブリ
を使用することによって、実質的に（必要ならば専ら）
ロッドアセンブリを圧縮で前進させることによって掘削
を実施することができるであろう。この作動方法では、
ロッドアセンブリを圧縮によって前進させる駆動装置を
立坑の対向壁に当てて容易に支えることができるので、
これは始点立坑から開始して行われる作業に特に適して
いる。掘削駆動装置はさらに、ロッドアセンブリの通過
用開口を設けているので、従来のもとのは異なって、掘
削駆動装置はロッドアセンブリの後端部に正面から作用
するのではなく、ロッドアセンブリの外周を把持して、
それを長手方向軸線の周囲で専ら動的接続によって軸方
向及び角位置の両方で位置固定を行い、これによってロ
ッドアセンブリを前進、回転または後退させることがで
きる。

【００１２】このように、ドリルロッドアセンブリを穴
内で移動させるため、立坑内にある前記アセンブリの後
部の部材の外周を掘削駆動装置で把持し、この部材をロ
ッドアセンブリの軸線に沿って掘削穴の方へ、その部材
の長さにほぼ対応した長さ分だけ前進させ、すでに掘削
穴内にはめ込まれているロッドアセンブリを保持してそ
の後退を防止しながら、ロッドアセンブリの後部の別の
部材を把持する作業を各部材毎に順次行うことが望まし
い。

【００１３】ロッドアセンブリを回転させて、ドリルヘ
ッドの前方の土のかき取りまたは「粉砕」を行うこと
は、特定の場合に限って好都合である。しかし、ロッド
アセンブリの先端部にある非対称的斜面及び掘削軸線に
対するその角位置によって掘削の前進方向が影響を受け
る可能性があるため、ロッドアセンブリは３６０゜より
小さい角度で回転できることが必要である。

【００１４】ドリルロッドをほぼ水平な掘削軸線に沿っ
た所定位置に配置することによって、始点立坑内へ挿入
すべき新しいロッドをマガジンからこの水平位置で始点
立坑内へ導入するか、取り除くべきロッドを取り出すこ
ともできる。ロッドを供給する時のロッドの方向転換に
伴った問題、例えば詰まり等は、これによってほぼ完全
に回避されるであろう。

【００１５】専用のモータを備えた（好ましくは「打ち
込み／引き抜き装置」と呼ばれる）ドリルロッド交換器
によって、追加するロッドを個別にロッドアセンブリの
後端部に螺着することができる。好ましくは、打ち込み
／引き抜き装置のモータ及びそれに固定されたねじ付き
スリーブによって、ロッドをまず上方に位置するロッド
マガジンから引き出す。

【００１６】掘削駆動装置は、始点立坑内で掘削軸線に
平行に少なくとも１つのロッドの長さ分だけ長手方向に
往復平行移動することができる。好ましくは、これによ
って掘削駆動装置は、始点立坑内の掘削穴のまさに始点
にある前進位置と、反対側の壁に当てて配置されている
打ち込み／引き抜き装置付近の後退位置との間を往復移
動することができる。打ち込み／引き抜き装置及び掘削
駆動装置は共に、好ましくは掘削タワーまたは枠構造体
内に設置され、これは金属管からなる格子構造であっ
て、一部を固定し、別の部分を垂直方向に移動可能にす
ることができる。好ましくは枠構造体の周囲壁をプレー
トで覆って、始点立坑内へ土が落下しないようにする。
この掘削タワー（または少なくともその可動部分）は、
例えば手巻ウィンチで始点立坑の上部から降下される。

【００１７】掘削ロッドマガジンは、ドリルロッドを水
平にして上下に積み重ねている垂直または傾斜シュート
によって構成することができる。最下位置では、シュー
トの前部が開いて、最下層のロッドをマガジンから取り
出すことができる。この取り出し位置では、ドリルロッ
ドは掘削軸線に直角に配置されているため、それをロッ
ド打ち込み／引き抜き装置によって取り上げることがで
き、これは掘削タワーに対して垂直に移動することがで
きる。

【００１８】このため、打ち込み／引き抜き装置のモー
タも載置されている交換器キャリッジを取り出し位置の
高さまで上昇させる。このモータの軸に取り付けられた
ねじ付きスリーブを、ロッドマガジンから取り出す位置
に入っているドリルロッドにねじ込む。このロッドは、
その上に載置されている他のロッド、あるいは追加質量
体によって、回転できないようになっていることに注意
されたい。掘削軸線まで降下させた後、マガジンから取
り出されたドリルロッドを伴った上記モータの逆回転及
び前方スラストによって、掘削穴内に入っているロッド
アセンブリの後端部にロッドが螺着される。好ましく
は、ロッドマガジンの末端部は地表面の下方で掘削タワ
ー内に入っているが、それの入口は底表面より上方にあ
って、さらに斜めにロッドアセンブリを越えて掘削タワ
ーから突出して、追加ロッドを手作業で装填しやすくし
ている。タワーの下部分は、水平方向に作用するクラン
プ油圧シリンダによって始点立坑内で好都合に固定され
て、水平面上だけでなく垂直面上でも正確に保持されて
いる。次に、添付の図面を参照しながら本発明をさらに
詳細に説明する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１〜４において、図１及び図３
は、それぞれ始点立坑２内に配置された掘削機の下部分
を示しているのに対して、図２及び図４は、それぞれ地
表面５から部分的に突出している上部分を示している。
装置の部材は、タワーすなわち枠構造体１１の内部に配
置され、金属製の異形材部分で形成されて、好ましくは
図示しない方法でその外表面が金属プレートで被覆され
ている。掘削タワー１１は、例えば図示しない手巻ウィ
ンチで始点立坑２内へ降下されており、これのため、例
えば始点立坑の上方に配置された補助フレーム内でガイ
ドローラやスライダ等によって垂直方向に案内してもよ
い。

【００２０】図１の下部分に、水平方向に延びた掘削軸
線３及び図面上での左側壁２ａ（前壁）に形成された掘
削穴１が示されている。タワー１１は、底部に開放した
リセスが設けられている。本実施形態による装置の主要
部材はすべて、掘削タワー１１に当接させるか、その内
部に配置されており、以下の通りである。すなわち、ロ
ッドアセンブリ６を掘削軸線３の方向で左向きに押し進
めるか、ロッドアセンブリを掘削穴１から引き抜く時に
このロッドアセンブリを後退させる掘削駆動機構９と、
穴１内に入っているロッドアセンブリ６の後端部で追加
のロッド部材７を追加または除去することによって、そ
のロッドアセンブリの長さを部材単位で調節できるよう
にするロッド打ち込み／引き抜き装置１２と、ロッドア
センブリ６に接続しようとするロッド７を収容している
ロッドマガジン１９と、ロッドアセンブリ６から取り外
されたロッドを落下させて、作業員が清掃して劣化状態
を調べ、再利用する場合は潤滑油を塗り直すことができ
るようにする傾斜シュート２４である。

【００２１】図面をわかりやすくするため、図１及び図
２には掘削軸線３上にロッドアセンブリ６が含まれてい
ないが、図５には含ませてある。それから、ロッドアセ
ンブリ６が、ロッド部材７を前後に並べて端部を螺合し
て構成されていることがわかる。各ロッド部材７の軸方
向長さＬ１（図１及び図５）は、掘削機を設置している
立坑の前壁２ａと後壁２ｂとの間の距離ｄより短く、ま
た図１に１１ａ及び１１ｂで示されている枠構造体１１
（または少なくとも立坑内へ降下される部分）の垂直な
前側支柱と後側支柱との間の（ロッド７の軸線に平行に
測定した）長さＬ２より短い。

【００２２】図１では、これらのロッドの１つ７ｄが、
打ち込み／引き抜き装置１２の一部であるモータ１３の
ねじ付きスリーブ３４に螺着されている。各ねじ付きロ
ッド７の外周に、検出手段として作用する環状溝１８が
設けられている。

【００２３】図１からわかるように、打ち込み／引き抜
き装置１２はほぼ垂直方向に移動する。それにより、ド
リルロッド７ｄはほぼ垂直な搬送ギャップ１０内を移動
する。掘削駆動装置９は、油圧ピストン３０でガイド２
９に沿って掘削軸線３上を摺動することができる。ロッ
ド列６を押し付け、それによって掘削を進めるため、掘
削アセンブリ駆動装置９で最後尾のロッド７（すなわち
掘削タワー１１の領域内にまだ存在しているロッド）を
把持してから、その掘削駆動装置９全体を図１に示され
ている位置を通過して左方向へ移動させる。このよう
に、掘削駆動装置９は、前壁２ａと対向の後壁２ｂ付近
との間を交互に移動する。

【００２４】駆動装置９はさらに、この掘削軸線３に沿
った軸方向移動に加えて、線形移動中か、それから独立
的に、ロッドアセンブリ６を回転させることもできる。
これのため、ロッドアセンブリを把持することができる
回転ジョー３３が、掘削軸線３と同軸的にケーシング３
５に対して回転または回動することができる。この作動
方法は、ロッドアセンブリの先端部付近に非対称に配置
された公知の形式の斜面と協働して取り付け向きを調節
することができる。

【００２５】掘削駆動装置には「分離」または「ロック
解除」ジョーと呼ばれる別のジョー３２が設けられてお
り、これは回転ジョー３３の前方に配置されて、ロッド
アセンブリを掘削駆動装置９のケーシング３５に対して
回転しないように固定保持することができる。さらなる
クランプジョー２１が、ロッドアセンブリ６に対して掘
削穴３のすぐ近くの位置で掘削タワー１１に一体的に設
けられている。このクランプジョー２１も、図３にわか
りやすく示されているように、ロッドアセンブリに当た
るように横方向に案内される２つのジョーによって構成
されている。これらのジョーは一端部が掘削タワー１１
に対して固定位置に保持されている油圧ジャッキ２１’
によって駆動される。

【００２６】タワーの下端部で掘削駆動装置９の下方
に、掘削軸線３の方向に延在するクランプシリンダ２２
ａ、２２ｂが、掘削タワー１１に接して固定配置されて
いる。シリンダ２２ａ、２２ｂは、ピストンロッドの自
由端部の位置にそれぞれの圧力プレート２５を備えてい
る。掘削タワー１１のこの部分には外部カバーが設けら
れていないため、（必要ならば油圧装置で駆動される）
これらのクランプシリンダ２２のピストンロッドの伸張
によって、それらの圧力プレート２５が始点立坑２の対
向壁に、従って掘削タワー１１が立坑２の側壁に押し付
けられる。これにより、掘削タワー１１全体が始点立坑
２内に固定され、これは、掘削駆動装置９によって掘削
タワー１１に対して定められる掘削軸線３を開始時の掘
削穴１に整合させるために重要である。

【００２７】打ち込み／引き抜き装置１２は、実質的に
モータ１３と、好ましくはモータの出力軸上に直接配置
されたねじ付きスリーブ３４によって構成されている。
このスリーブ３４には、ロッド７の後ねじにはめ付けて
それらを端部同士で組み合わせることができるようにす
るねじが付けられている。従って、図１からわかるよう
に、そのねじはドリルロッド７の円錐表面に沿って付け
られたおねじであることが好ましく、その場合、好まし
くは円形のねじを使用する。従って、ねじ付きスリーブ
３４には逆向きのめねじが付けられ、モータ１３は、そ
の回転軸線が軸線３に平行になる向きに取り付けられて
いる。これにより、モータ１３は掘削軸線３の方向と、
この方向と直角を成す方向（枠構造体１１に沿った垂直
方向）の両方へ移動することができる。

【００２８】モータ１３はモータフレーム１６に固定さ
れている。フレーム１６は、それぞれ外周に環状溝を備
えたローラ３６によって、好ましくは垂直方向に離間し
てモータのフレーム用のガイド１７として機能する２本
のバーに沿って掘削軸線３の方向へ移動することができ
る。これらのガイド１７は、キャリッジ１４に固定され
ており、このキャリッジ１４は好ましくはローラ３９に
よって、掘削タワー１１内の側部２ｂ付近で掘削軸線３
の方向に所定の間隔をおいて配置されたバーの形のキャ
リッジガイド１５に沿って垂直方向に移動可能である。

【００２９】モータ１３は、打ち込み／引き抜き昇降キ
ャリッジ１４によって垂直方向に移動することによっ
て、最下位位置で掘削軸線３と整合するか、最上位置
（図４）で掘削タワー１１の上部内に配置されたグリッ
パ装置２３と整合することができる。このグリッパ装置
は、好ましくは複動ジャッキである油圧ジャッキ２３’
によって作動する。モータ１３の軌道上には、これらの
２つの端部位置（これらは共に地表面５の高さより下方
に位置していることが好ましい）間に、新しいドリルロ
ッド７ａ、７ｂ、７ｃが準備されているマガジン１９か
らの取り出しを行う位置がある。このマガジンは、実質
的に傾斜状態に配置された異形材ケース２０によって構
成されており、傾斜は最大で垂直位置まで大きくなる。
ドリルロッド７は、上部から入れられる。

【００３０】ケース２０の下端部に、最下層ドリルロッ
ド７ａ用のストッパが設けられており、このロッドの、
モータ１３に向き合った後側で開放している。そして、
マガジン１９を好ましくは地表面５より上方に突出さ
せ、掘削タワー１１の外側または横側へ出させることに
よって、作業員がそれにドリルロッド７を充填しやすく
なる。モータ１３がマガジン１９からの取り出しを行う
位置に入っているドリルロッド７ａと整合した時、モー
タ１３をその回転軸線に沿って長手方向移動させてか
ら、ねじ付きスリーブ３４を回転させることによって、
モータ１３をドリルロッド７ａ上に螺合させることがで
きる。上に載ったドリルロッドの重みで、また任意であ
るがやはりマガジン１９内に配置された質量体４２の重
みでもドリルロッド７ａの回転が防止される。モータ１
３がドリルロッド７ａと共に駆動装置９に向かって降下
することによって、このロッドがロッドアセンブリ６へ
移送されて接続が行われる。

【００３１】このように搬送されるドリルロッドの垂直
軌道上においてマガジン１９の上方でグリッパ装置２３
の下方の位置に傾斜シュート２４が、その上端部もグリ
ッパ装置２３より下側になるように配置されている。ド
リルロッド７が打ち込み／引き抜き装置１２によって上
からグリッパ装置内へ押し進められて、傾斜シュート２
４を押しのけると、シュートは回動軸線回りに外向きに
傾斜してこの軌道から外れることができる。その後、傾
斜シュート２４は重力で戻って、図４に示されている作
動位置まで傾斜する。この作動位置にある時、まずグリ
ッパ装置２３で保持されているドリルロッド７ｋが、解
放後に傾斜シュート２４内へ落下し、転動して掘削タワ
ー１１の側部から出たところを作業員が受け取って、点
検及び保管することができる。

【００３２】次に、特に図６ないし図８を参照しなが
ら、本実施形態による装置の作動を説明する。すでに開
始されており、これから続けようとする掘削作業から説
明を始める。この場合、打ち込み／引き抜き装置１２の
キャリッジ１４を上方位置へ移動させて（ステップ４
ａ）、新しいロッド部材７ｃをマガジンから取り出す。
この時、モータフレーム１６は、モータ１３と共に、掘
削穴から水平方向に最も離れた、すなわち図１の始点立
坑２の右縁部２ｂの方へ後退した後方位置にある。

【００３３】次に、マガジン１９から取り出される位置
にあるロッド７ｃのねじにねじ付きスリーブ３４が整合
するまで、キャリッジ１４をガイド１５に沿って上昇さ
せる。次に、ねじ付きスリーブ３４をその回転軸線上で
左へ、すなわち前方へ移動させてドリルロッド７ｃに当
接させ、モータ１３で回転駆動することによって、ねじ
付きスリーブ３４をドリルロッドに螺着する（ステップ
４ｂ）。この螺着作業は、打ち込み機モータ１３に連結
されたタイミング機構によって数秒間の一定時間に限定
されている。

【００３４】ねじ付きスリーブ３４及びドリルロッド７
ｃのねじを係合させるためには、軸方向の圧力が必要で
ある。そのため、モータフレーム１６がキャリッジ１４
に対してモータフレーム１７ａ、１７ｂに沿ってほぼ水
平方向に移動することによって、モータ１３がねじ付き
スリーブ３４を軸方向に水平移動させる。油圧ピストン
３７がこの作業を行う。

【００３５】この油圧ピストン３７の伸縮は、完全に規
定された回転速度でねじを回転させる時の軸方向前進に
匹敵するほどの正確度で制御することができないため、
油圧ピストン３７とモータフレーム１６との間にばね３
８を介在させて、モータフレームの作用で移動するよう
にしており、また各移動方向に対してばね３８ａ、３８
ｂを設けることが好ましい。これによって、掘削軸線３
の方向に必要な長さ調整が行われる。さらに、ねじ付き
スリーブ３４の回転軸線とマガジンに入っているドリル
ロッド７ｃとの整合の誤差を補償するため、ねじ付きス
リーブ３４をモータ１３の出力軸に固定状態で取り付け
ることが好ましい。しかし、モータ１３はモータフレー
ム１６に対して固定状態で配置されていない。それはゴ
ム支持体によって移動可能であることによって、それの
回転軸線がモータフレーム１６に対してわずかに横方向
移動及び角変化できるようになっている。以上に記載し
た調整機能は、ドリルロッドをマガジンから取り除く場
合だけでなく、とりわけロッドアセンブリ６に対してド
リルロッドを取り付けたり、取り外す場合にも必要であ
る。

【００３６】次に、モータフレームをキャリッジ１４に
対して掘削軸線３の方向に再び戻して、現在はねじ付き
スリーブ３４上に支持されているドリルロッド７ｃをマ
ガジンから取り出す。次に、（図１にロッド７ｄとして
この搬送位置に示されている）ドリルロッドを掘削軸線
３の位置まで降下させる。モータフレーム１６がキャリ
ッジ１４に対して前方へ（すなわちステップ４ｃにおい
て図１の左方向に）移動することによって、このロッド
の前端部２７が、図５に示されているように、掘削穴内
にすでに入っているアセンブリ６の最後尾のドリルロッ
ドの後端部と接触する。モータ１３を同時に回転させる
ことによって、この新しいドリルロッドがロッドアセン
ブリの後部に螺着されるため、それが長くなる。

【００３７】螺着作業は、モータ１３に取り付けられた
トルク検出器が十分なトルク量を表示するまで、実施さ
れる。螺着作業中、アセンブリ６の最後尾のロッドは、
回転ジョー３３によって締め付けられて回転しないよう
に固定されており（ステップ４ｃ）、この時、このジョ
ー３３は比較的左方向へ押し付けられた位置に、好まし
くは先の最後尾の部材（ステップ４ｃの７ｂ）の後端部
にある。モータ１３の回転が終了してから、回転ジョー
３３の締め付けを解除し（ステップ４ｄ）、掘削駆動装
置９を２本のガイド２９に沿って右方向へ戻して、回転
ジョー３３を連結された新しい最後尾ロッド７付近に配
置して、そのロッドをジョー３３で締め付けて、モータ
１３の逆回転によってねじ付きスリーブ３４をそれに連
結されていたドリルロッド７から離脱させる（図６
ｅ）。

【００３８】このようにジョー３３の締め付けを解除
し、掘削駆動装置９を戻す間、掘削穴付近で掘削タワー
１１に当てて固定されたジョー２１がロッドアセンブリ
６を締め付けるので、ロッドアセンブリ６は、掘削穴１
に対して軸方向及び回転方向の両方において今まであっ
た位置に維持される（ステップ４ａないし４ｅ）。ねじ
付きスリーブ３４を緩める間、モータフレーム１６は油
圧ピストン３７によってキャリッジ１４に対して再び水
平に後方移動する。

【００３９】ジョー２１の締め付けを解除した後、好ま
しくは掘削タワー１１の２側部に配置された油圧ピスト
ン３０によって（約２トンの力で）掘削駆動装置９全体
がガイド２９に沿って前方に押し出され、装置９全体の
前方への移動によって、ロッドアセンブリ６を新しいド
リルロッド７の長さ分だけ前方へ移動させることができ
る。方向を調節するため、前進の前か前進中に、ロッド
アセンブリを回転ジョー３３によって選択的に掘削軸線
３の回りにわずかに回転させる（ステップ４ｆ）。装置
９のこの移動前か、移動中か、移動後に、ロッド打ち込
み／引き抜き装置１２が再び上方へ移動して、マガジン
１９内の次のドリルロッド７の位置へ行く（ステップ４
ｇ）。この作業を繰り返すことによって、ロッドアセン
ブリ６は必要長さになり、掘削穴１が最終点まで制御さ
れながら前進する。

【００４０】ロッドアセンブリ６は掘削駆動装置９によ
って動的連結だけで維持されているので、軸方向移動及
び回転方向移動の両方において、ロッドアセンブリ６が
ジョー３３または２１に対して不都合に滑る可能性があ
る。位置を検出して補正できるようにするため、少なく
とも１つのセンサ２８が、しかし好ましくは３つのセン
サ（第１、第３及び第４検出手段と呼ぶ）２８ａ、２８
ｂ、２８ｃが掘削駆動装置９に、好ましくはそのハウジ
ング３５に当てて配置されている。これらのセンサ２８
は、好ましくは誘導性センサとして構成されており、掘
削駆動装置９の領域内にあるドリルロッド７の相対軸方
向位置を監視して、この螺着ロッド７の環状溝１８（第
２検出手段と呼ぶ）が１つのセンサ２８ａのまさしく前
に位置する時、このセンサが反応する。ロッドアセンブ
リが掘削駆動装置９に対して掘削軸線３の方向に滑って
いる場合、環状溝１８がこのセンサ２８ａの領域から離
れるため、そのセンサがエラー信号を発生する。

【００４１】これらの様々な状況が図７にわかりやすく
示されており、３ステップの５ａ〜５ｃが示されてい
る。「前」及び「後」は、部材のそれぞれの前端部及び
後端部を示している。ステップ５ａでは、部材７ｂの溝
１８が検出手段２８ａを通り過ぎて、検出手段２８ｂと
整合していることから、ドリルロッドアセンブリが掘削
穴内へ進み過ぎていることがわかる。ステップ５ｂで
は、検出手段２８ａが部材７ｂの溝１８に向き合った位
置にあることから、ドリルロッドアセンブリが適正位置
にあることがわかる。最後に、ステップ５ｃでは、部材
７ｂの溝１８が検出手段２８ａの後方にあって、検出手
段２８ｃと整合していることから、ドリルロッドアセン
ブリが掘削駆動装置に対して後方過ぎる位置にあること
がわかる。

【００４２】ステップ５ａ及び５ｃのそれぞれにおい
て、ドリルロッドアセンブリをステップ５ｂに示されて
いる適正位置へ移動させるためには、掘削駆動装置９を
掘削軸線に沿って後退または前進させて、検出手段２８
ａが部材７ｂの位置合わせ手段１８（溝）と向き合うよ
うにドリルロッドアセンブリを穴内で前進または後退さ
せるだけでよい。

【００４３】他の２つのセンサ２８ｂ及び２８ｃは掘削
軸線３の方向でセンサ２８ａの両側に互いに近接させて
配置されているので、環状溝１８は２つのセンサ２８
ｂ、２８ｃの一方を通過しているはずであるから、それ
が対応の信号を発生する。その結果、掘削駆動装置９に
対するロッドアセンブリ６の変位方向がわかり、好まし
くは掘削タワーに当てて固定状態に取り付けられている
クランプジョー２１によってロッドアセンブリ６を掘削
穴１内に固定した後、掘削駆動装置９を再び掘削軸線３
の方向へ移動させて、センサ２８ａを環状溝１８に向き
合わせる、すなわち所定位置を再確認する。

【００４４】図８のステップ６ａないし６ｈに記載され
ている引き離しによってロッドアセンブリ６を掘削穴１
から取り除く手順を以下に説明する。まず、掘削駆動装
置９内に図示しないスクレーパが設けられており、これ
はほとんど場合に１つまたは複数のゴムリップか、ゴム
ブッシュで構成されて、掘削穴１から引き出されたロッ
ドアセンブリ６を大ざっぱに清掃する。戻し作業の最初
に、掘削駆動装置９のクランプジョー３３がロッドアセ
ンブリ６の最後尾のドリルロッド（ステップ６ａの部材
７ｃ）を保持するが、この場合は掘削駆動装置９が掘削
穴１に対して前方位置に、すなわち図１の始点立坑１の
左縁部にある。この位置から、掘削駆動装置９をドリル
ロッド７の長さ分だけ右へ移動させてから（ステップ６
ｂ）、ドリルタワー１１に当てて配置されているクラン
プジョー２１がロッドアセンブリ６の、現在最後から２
番目のロッドか、さらに前方に配置されているロッドを
固定することによって、ロッドアセンブリ６を掘削穴１
内に固定する（ステップ６ｃ）。次に、ロッドアセンブ
リ６の最後から２番目のロッドを分離／解除ジョー３２
で固定する（ステップ６ｃ）。次に、ねじ付きスリーブ
３４を掘削軸線３と整合する位置へ移動させて、アセン
ブリの後端部に当接する位置へ移動させる一方で、正方
向に、すなわち一般的に時計回り方向に回転させて、ス
リーブ及び最後尾のドリルロッド７を十分に緊密に螺合
させることによって、ねじ付きスリーブ３４をロッドア
センブリの後端部に螺着する（ステップ６ｃ）。これ
は、トルクを監視することによって確認される。

【００４５】次に、回転ジョー３３を掘削軸線３回りに
左方向へ（ねじの緩む方向に）半回転させることによっ
て、ロッドアセンブリ６の最後尾のロッド及び最後から
２番目のロッドのねじが部分的に緩む。次に、回転ジョ
ー３３はこの最後尾のロッドを離して、掘削穴１に当接
する位置へ前方移動することによって、アセンブリ６の
現在の最後尾であるロッドを把持して、再びそれを掘削
穴から引き出して、上記のようにしてそれをロッドアセ
ンブリ６から取り外すことができる。同時に、または少
し遅れて、逆方向へのねじの回転（左方向への回転）に
よって、また同時にロッド交換器が後方へ移動する間に
ロッドアセンブリから離れることによって、そこにある
（最初に最後尾であった）ねじ付きロッドについて、ね
じを緩める作業がねじ付きスリーブ３４及びモータ１３
によって継続、完了される（ステップ６ｄ）。その前
に、または同時に、キャリッジ１４が上昇し、選択的で
あるがモータフレーム１６がキャリッジ１４に対して左
方向へ同時に移動することによって、ねじ付きスリーブ
３４上にあるドリルロッドが、ドリルタワー１１の上部
に配置されているグリッパ装置２３の把持部分内に支持
される（ステップ６ｅ）。そのために、マガジン１９は
昇降によってドリルロッドの垂直軌道から後退しなけれ
ばならない。いずれにしても、グリッパ装置２３に達す
る前に、このように搬送されたドリルロッドは回動シュ
ート２４に当たって、それをそれの軌道から押しのけ
る。

【００４６】グリッパ装置２３がそのピストン２３’で
閉じた後は（ステップ６ｆ）、図４からわかるように、
ドリルロッド７ｋはグリッパ装置２３によって保持され
る。次に、モータ１３を逆回転させる（ステップ６ｇ）
と同時に、モータフレーム１６をキャリッジ１４に対し
て後方移動させることによって、ねじ付きスリーブ３４
を外すことができる。

【００４７】グリッパ装置が開放すると、ドリルロッド
７ｋは傾斜シュート２４内へ落下し、これは重力の作用
で、図４の後部に残っており、このシュートに沿って転
動して、ドリルタワー１１から側方へ出た後、作業員が
処理することができる（図８ｈ）。同時に、または後
に、打ち込み／引き抜き装置１２を下方へ移動させて、
ロッドアセンブリ６の次のロッドを取り上げることがで
きるようにする（ステップ６ｇ）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態よる掘削装置の側面図である。

【図２】本実施形態よる掘削装置の側面図である。

【図３】本実施形態よる装置の掘削軸線を中心に見た前
面図である。

【図４】本実施形態よる装置の掘削軸線を中心に見た前
面図である。

【図５】掘削装置の拡大上面図である。

【図６】本実施形態よる装置を使用して掘削作業を行う
作動をステップ４ａないし４ｇに分割して示すブロック
図である。

【図７】掘削駆動装置に対するロッドアセンブリの軸方
向位置及び考えられる滑りを検出する手段を特に詳細に
示している、本実施形態の装置の作動のブロック図であ
る。

【図８】本実施形態よる装置を使用してドリルロッドを
取り除く作業を行う作動をステップ６ａないし６ｈに分
割して示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 立坑、 ３ 掘削軸線、 ７ ドリルロッド、 ９
掘削駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルベルト・ハアス ドイツ連邦共和国・77704・オーベルキル ヒ・アルム・34 (72)発明者 ノルベール・プリンツ フランス国・68000・コルマー・リュ ス タニスラ・18 (72)発明者 クリスチャン・ワーテル フランス国・75020・パリ・リュ デ プ レリーズ・28 (72)発明者 ドミニク・ファイファー フランス国・60950・アルムノンヴィー ユ・プレリー スースヴィーユ・14

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削軸線（３）に沿って端部同士を突き
   合わせて配置される一連のドリルロッド（７）からな
   り、掘削駆動装置（９）によって地中で前方移動させる
   ことができるドリルロッドアセンブリ（６）によって、
   始点領域から始めて地中にほぼ水平な掘削穴（１）を形
   成する方法であって、 前記始点領域を、ほぼ垂直な軸線を中心にして地中に開
   放立坑として形成して、その水平断面が立坑の深さ全体
   にわたってほぼ一定であると共に、その底部で人が作業
   するには不十分な大きさであるようにするステップと、 穴を掘削するため、ロッドアセンブリ（６）を各部材
   （７）単位で立坑（２）の前壁に設けられた開口から穴
   の方向に沿って穴の中へ移動させるステップと、 ロッドアセンブリ（６）の部材（７）を、立坑の前壁の
   前記開口を反対側の後壁から隔てる距離（ｄ）よりも軸
   方向長さが短くなるように選択するステップとを有する
   ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 掘削穴（１）内でのドリルロッドのアセ
   ンブリ（６）の移動は、部材の外側を締め付ける手段
   （３３）によって立坑（２）内に配置された部材（７）
   の少なくとも１つを押し付けることによって行われ、そ
   の締め付け手段（３３）はドリルロッドアセンブリ
   （６）の側方に配置されていることを特徴とする請求項
   １記載の方法。
3. 【請求項３】 ドリルロッドアセンブリ（６）の移動
   は、部材の後端部の外周を締め付けるクランプ手段（３
   ３）によって掘削穴（１）の入口より最も後方に位置し
   ているロッドアセンブリ部材（７）を押し付けることに
   よって行われることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 ドリルロッドアセンブリ（６）の軸方向
   移動中に、掘削駆動装置（９）に対する相対的軸方向位
   置を、各部材（７）に設けられた位置合わせ手段（１
   ８）と協働する第１検出手段（２８ａ）によって検出す
   ることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項
   記載の方法。
5. 【請求項５】 ドリルロッドアセンブリ（６）の軸方向
   移動中に、掘削駆動装置（９）に対する滑り方向を、各
   部材（７）の位置合わせ手段（１８）と協働するさらな
   る検出手段（２８ｂ、２８ｃ）によって決定し、この相
   対滑りを、第１検出手段（２８ａ）が位置合わせ手段
   （１８）と向き合うように掘削駆動装置（９）を移動さ
   せることによって補正するようにしたことを特徴とする
   請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 ドリルロッドアセンブリ（６）を掘削穴
   内で移動させるため、駆動装置（９）の一部を立坑
   （２）の前記後壁に押し付けて、掘削駆動装置（９）の
   前記外側クランプ手段（３３）によって穴内の部材
   （７）に前方スラストを加えることを特徴とする請求項
   １から５のいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 ドリルロッドアセンブリ（６）を穴内で
   前方移動させることによって掘削するため、 立坑内にある前記アセンブリの後端にあるドリルロッド
   （７）の外周を掘削駆動装置（９）で把持して固定し、 このドリルロッドをロッドアセンブリの軸線に沿って掘
   削穴（１）の方へ、そのドリルロッド（７）の長さにほ
   ぼ対応した長さ分だけ前進させ、 すでに掘削穴内にはめ込まれているロッドアセンブリを
   別の外側クランプ手段（２１）によって保持することに
   よってその後退を防止しながら、ロッドアセンブリの後
   部の別のドリルロッド（７）を把持する作業を各部材毎
   に順次行うことを特徴とする先行請求項のいずれか１項
   記載の方法。
8. 【請求項８】 ロッドアセンブリに追加しようとする
   か、穴の掘削後にそれから離脱させようとするドリルロ
   ッド（７）をほぼ水平状態で掘削軸線（３）に平行に立
   坑内で移動させて、始点立坑（２）内でほぼ掘削軸線
   （３）に沿ってロッドアセンブリに対して接続または離
   脱させることを特徴とする先行請求項のいずれか１項記
   載の方法。
9. 【請求項９】 掘削穴から最も後方に離れたドリル部材
   （７）を離脱させるため、それに隣接した部材（７）の
   外側を別の締め付け／解除手段（３２）によって固定す
   ることを特徴とする先行請求項のいずれか１項記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 地中に掘られた立坑から穴を掘削する
    装置であって、 ロッドアセンブリの軸線に沿った長さを有する、少なく
    とも一部が立坑内へ降下するようにした枠構造体と、 各々が所定長さを有する、端部同士を合わせて配置され
    るドリルロッドと、 枠構造体内で前方位置及び後方位置間を移動することに
    よって、ドリルロッドを駆動し、前進中にドリルロッド
    のアセンブリを形成することができる掘削駆動手段とを
    備えており、このアセンブリは、後部材及び前部材を備
    えると共に、ほぼ水平掘削軸線に沿って比較的剛直であ
    り、 ドリルロッドのアセンブリを形成する各部材の前記所定
    長さは、枠構造体の前記長さより短いことを特徴とする
    装置。
11. 【請求項１１】 掘削駆動装置は、立坑内に入っている
    部材の少なくとも１つを外側から締め付けるクランプ手
    段を備えており、該クランプ手段はドリルロッドアセン
    ブリの軸線の側方に配置されていることを特徴とする請
    求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 クランプ手段は、後部ドリルロッドの
    外周を締め付けることによって、ドリルロッドアセンブ
    リを掘削軸線に沿って前進させることを特徴とする請求
    項１０記載の装置。
13. 【請求項１３】 さらに、第１検出手段を枠構造体内に
    固定して、ドリルロッドに設けられた一連の第２検出手
    段と協働させることによって、ドリルロッドアセンブリ
    の軸方向移動中の掘削駆動装置に対するドリルロッドア
    センブリの相対軸方向位置を決定することができるよう
    にした検出手段を備えていることを特徴とする請求項１
    ０から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 【請求項１４】 検出手段はさらに、枠構造体に固定さ
    れた第３及び第４検出手段を含み、これらが一連の第２
    検出手段と協働することによって、ドリルロッドアセン
    ブリの軸方向移動中に考えられる掘削駆動装置に対する
    ドリルロッドアセンブリの滑り方向を決定することがで
    きるようにしたことを特徴とする請求項１３記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 掘削駆動装置は、 ドリルロッドアセンブリの後部ドリルロッドを締め付け
    るクランプ手段と、 ロッドアセンブリを掘削軸線に沿って圧縮することによ
    って前進させるスラスト手段と、 枠構造体内で上方位置及び下方位置間を移動することに
    よって、穴を掘削する際には、掘削駆動装置へ追加のロ
    ッド部材を送ってロッドアセンブリを延長し、穴が掘削
    されている時には、ロッドアセンブリから部材を取り外
    す打ち込み／引き抜き手段とを備えていることを特徴と
    する請求項１０から１４までのいずれか１項記載の装
    置。
16. 【請求項１６】 上方位置にある時、打ち込み／引き抜
    き手段は、ロッド部材をほぼ水平に配置しているロッド
    部材マガジンから前記部材を１つ受け取ることを特徴と
    する請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 さらに、後部ドリルロッドに隣接した
    ドリルロッドの締め付け及び解除を行ってそれらを互い
    に切り離すことができるようにするクランプ／解除手段
    を備えていることを特徴とする請求項１０から１６まで
    のいずれか１項記載の装置。