JPH11509282A - 水面下に導管を埋設する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 先端エッジ（２１）とそこから上方に延びる傾斜土壌接触面（Ｃ、Ｄ、Ｅ）とを有する掘削体を、微細孔の少なくとも一部が水で充填されている多孔質の土壌物質に貫入させるための物体（８）を貫入させる方法に関する。この方法は、前記掘削体に掘削方向の駆動力を付与するステップと、前記掘削体（８）から少なくとも一つの高圧ガス流を前記傾斜接触面に対して放出するステップとからなる。さらに、本発明は本発明において使用されえる掘削体（８）及びプラウ・アセンブリの両方に関する。この方法及び装置は排水管、パイプ、ケーブル、又は類似の物体を地中に１００ｃｍを越す比較的深い箇所に埋設するのに使用可能である。さらには、この埋設作業は比較的高速で、しかも比較的低いエネルギー消費で行われ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 水面下に導管を埋設する方法と装置 本発明は、多孔質の土壌物質に掘削体を貫入させる方法に関し、更には、この 方法に使用される掘削体とプラウ・アセンブリに関するものである。 排水管、ケーブル、パイプ等を地中に埋設するには、通常、土壌物質を切断又 は貫通するためのすき刃を有するプラウ等の掘削体を使用して、排水管、ケーブ ル又はパイプ等を受け入れるための溝や空所を形成する。 地中に設置されるべき排水管、ケーブル又はパイプは、通常はトラクタ等のプ ラウを牽引する駆動力源の後部に搭載されたガイド部材を介して、リールから溝 や空所内に連続的に埋設される。 土壌物質が軟らかいか固いかに無関係に、ケーブルプラウ等の掘削体は溝や空 所を形成して、その中に排水管、ケーブル又はパイプを設置することができる共 に、種々のタイプの地形や地表において、種々の深さで機能することができる。 ケーブルを地中に埋設するように構成されたプラウは、ＵＳ−Ａ−４，８９２ ，４４３及びＤＥ−Ｂ−１ ４８ ３８８等に開示されている。 ＵＳ−Ａ−４，８９２，４４３には、非常に軟らかい地層と非常に固い地層を 交互に含んでいる種々の地形や地表のために、適宜な設置深さを自動設定するこ とができるように構成されたケーブルプラウが記載され、このプラウの駆動力は 土壌物質の状態に応じて同時に自動的に変化する。設置深さは約８０cmに達する 。掘削深さは浅い方が適していると述べられている。 更に効率のよい埋設を行うために、液体を噴射する手段を有するプラウが、例 えば、ＵＳ ３，６３８，４３９、ＵＳ ４，１１４，３９０、ＵＳ ４，８１ ２，０７９、ＵＳ ３，５０５，８２６，ＤＥ２９ ３７ ４０６ Ｃ１及びＤ Ｅ ２９ ５３ ９００Ｃ２に開示されている。水を噴射するこの手段は、水の 噴射が貫入される土壌物質を液化させて埋設を容易にすることができることから 、効率のよい埋設を行うのに採用されるべきであると述べられている。 ＵＳ ３，６３８，４３９、ＵＳ ４，１１４，３９０、ＵＳ４，８１２，０ ７９には、水中にケーブル状部材を埋設するための装置が記載されている。この 装置は、充分に高い流量と充分に低い圧力で噴射流を発生させ、ケーブルの埋設 経路の水底の土壌を一時的に液化するように、加圧水源に接続されたジェットア センブリを具えている。 ＵＳ ３，５０５，８２６には、水底の土壌にパイプラインを埋設するための 方法と装置が記載されている。この装置、即ち牽引された噴射・吸引エレメント の列は、水を噴射して水圧でパイプラインの下の土壌を破壊する手段と、パイプ ラインのルートのそばに設けられ、パイプラインの下から土のスラッジを吸引除 去する吸引チューブとを具えている。 ＤＥ ２９ ３７ ４０６ Ｃ１及びＤＥ ２９ ５３ ９００ Ｃ２は、湿 地帯にケーブル又はパイプを設置するためのもぐらプラウについて述べている。 このプラウは、切断エッジの背後に垂直に装着されたジェットパイプを具えた先 回転鋸又は直線刃を有する。 しかし、上述のタイプのいずれかのプラウ等の掘削体を採用した、ケーブル等 を埋設するための公知の方法は、約１００cm以上の深 さに土壌や土壌物質を掘削するには、通常、適していない。排水管、ケーブル、 パイプ等をこうした掘削体を使用して埋設可能な深さは、用い得る掘削体の駆動 ・牽引力及び又は相対強度によって制限されることが多い。 土壌物質から掘削体が受ける抵抗のために比較的遅い掘削速度しか得られない ので、約１００cmもの深さに掘削体を土壌中に貫入させるには、通常、非常にコ ストの高いそして長時間にわたる作業を要し、更に、通常、駆動力を増加したり 掘削体の相対強度を増加することも不可能である。 排水管、ケーブル、パイプ等を、地下水位の僅かに上方、同じレベル又は下方 の地中に埋設する場合には、土壌物質の空所の少なくとも一部は水で満たされる ので、掘削体の掘削運動が更に阻害される。このような環境における作業のため に掘削体に加えられる駆動力は、ごく低速度の掘削を可能にするだけなので、こ うした状況下では排水管、ケーブル、チューブ等の埋設は、通常、困難であるか 又は不可能なこともある。 更に、本発明者は、土壌物質を十分に液化させて満足すべき掘削速度を得るに は、比較的大量の水及び又は比較的高い圧力を付与することが必要であることを 見出した。 本発明者は、土壌物質が少なくとも部分的に水を含んでいる沿岸領域における ２ｍの深さ及び約４ｍ／分の速度までは、プラウによる掘削には、約７バールの 圧力で少なくとも約４５０ｍ³／時間の水、又は約２０バールの圧力で約８０ｍ³ ／時間の水の噴射が必要であり、これはかなりの動力の供給を要するものと見積 もっている。このように、水の噴射を採用する場合にはエネルギー消費が莫大と なり、経済的に実施可能とは言えない。 更に、水噴射の場合には、土壌物質中の巨大な石や岩を緩めて除 去することが難しいことが判明した。 その上、排水管を受け入れるべき溝に水が逆流して、土壌物質が溝を適宜に充 填することを妨げる。 本発明の方法によれば、掘削が容易にされることによって、掘削体の掘削深さ と掘削速度を増加することができるので、上述の問題点を大幅に減少させ、又は 解消することができる。 こうして、本発明は、先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面とを 有する掘削体を、微細孔の少なくとも一部が水で充填されている多孔質の土壌物 質に貫入させるための方法であって、前記掘削体に掘削方向の駆動力を付与し、 前記掘削体から少なくとも一つの高圧ガス流を前記傾斜接触面に対して放出する ステップを含む、物体を貫入させる方法を提供する。 本発明による前記方法は、管、パイプ、ケーブル等の物体を地中に任意の深さ 、又は１００cmを越す比較的深い箇所に埋設するのに使用可能である。更に、こ の埋設作業は比較的高速で、しかも比較的低いエネルギー消費で行われる。 一般に、本発明の方法は物体の地中に貫入させる作業を円滑化し、地下水位に 近い又はそれより低い位置であっても比較的高速での掘削を可能とする。その結 果、このような作業を行う際のコストを大幅に削減可能である。 前記傾斜土壌接触面は連続しているが、一つ以上の直線状又は湾曲部分に分断 されてもよく、各部分又は少なくともその一つは先端エッジから上方に延びてい る。前記直線状部分は切断平面とも呼ばれる。傾斜土壌接触面の直線状部分は、 意図する用途に適するように形成されている。直線状部分の数は土壌物質の性質 に応じて変えることができ、通常は１〜６の範囲、例えば１、２、３、４、５、 ６等である。 先端エッジから延びる下部平面と各直線状部分とのなす角度も、土壌物質の性 質と意図する放出ガスの流れの方向に応じて変えられる。この角度は０〜１８０ °の範囲、０〜９０°の範囲にあり、例えば２０、３０、４０、４５、５０、５ ５、６０、６５、７０、７５、８０°であってもよい。 各直線状部分の長さも、意図する用途と直線状部分の数に応じて変えることが できる。掘削体がプラウ体の場合には、直線状部分の寸法は通常受け入れ可能な 範囲にある。他の掘削体の場合にも同じことが当てはまる。傾斜土壌接触面の全 長は、通常、約５０mmから約１０００mmまでである。 傾斜土壌接触面又はその一部は、傾斜土壌接触面に設けられた溝又はチャンネ ル等のくぼみを介して放出されるガス流の出口の前面の土壌物質をうまく掘削す ることのできる予備切断部材を提供する（以下を参照のこと）。更に、傾斜土壌 接触面は、掘削体の磨耗安定性を改善する。 更に、傾斜土壌接触面の傾斜は、土壌物質の性質に応じてくぼみの面積を変え て放出ガス流の量を加減し、所望の掘削を可能にする可能性を提供する。例えば 、細かい粒子からなる土壌物質を掘削する場合には、図３に示されているような 三つの直線状部分を有する傾斜土壌接触面を使用することによって作業が円滑に 行われることが分かっている。 傾斜土壌接触面は、更に、ガスの出口例えばノズルが土、砂、その他の土壌物 質中の粒子によって閉塞されることを防ぐ働きも有する。 本発明の方法で使用される掘削体は、土壌物質を破壊し、掘削するためのすき 刃等の切断及び又は先端エッジを有するプラウ体を具えている。このプラウ体は 、通常、排水管、ケーブル、パイプを埋 設するのに使用される。 本明細書において「土壌」又は「土壌物質」と言う用語は、ユーロコード（Ｅ ｕｒｏｃｏｄｅ）７：地盤工学設計（Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ）の第１部：一般規則（Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｐｒｅｓｔａｎｄａｒｄ ＥＮＶ １９９７−１、１９９４年１０月１日発行）に規定された定義にしたがって使用 されており、土、砂、ピート、粘土、岩、海床、海底、湿地で生じる泥濘等、又 はそれらの組み合わせを含むものである。 高圧ガスは、通常、所望の圧力で必要量を供給可能な任意のタイプの空気圧縮 装置によって作られる圧縮又は加圧空気である。 ガスの放出は、本発明に関しては重要な特徴である。このガスは高圧ガス、圧 縮ガス、加圧ガス等であり、大気等も含む。 特定の理論に拘束されるものではないが、高圧ガス流が掘削体から放出されて 、少なくとも部分的に水で満たされている周囲の土壌に衝突すると、土壌物質を 破砕させ、これを掘削体の土壌接触面の周囲に持ち上げると考えられている。 放出された高圧ガスは、掘削体の貫入によって生じた土壌の一時的変位と同時 に膨張すると信じられている。 放出された高圧ガスは土壌中に居場所を作ると信じられている。この居場所は 、放出された高圧ガスに曝されない土壌物質よりも実質的に低い密度を持つ傾向 がある。こうして低密度となった土壌物質からなる居場所は流砂現象に似た性質 を有し、高圧ガスが放出されると掘削体の周囲で土壌物質の実質的に爆発的な浸 食が生じ、土壌物質の掘削が容易になるものと思われる。 高圧ガスの放出に暴露される土壌物質は土壌接触面から拭い去られることはな いが、低密度であるために簡単に持ち上げられて掘削体から離れ、掘削体が土壌 物質を貫通して駆動されると、再びその 上に沈降するのみである。掘削体の周囲に居場所を作ることによって、掘削体の 磨耗を減らすこともでき、土壌物質の舞い上がりによって、表面に堆積している 岩石を含んだ土壌物質が持ち上げられるので、大きな岩石を含む土壌物質であっ ても、掘削可能となることが判明した。 好適には、高圧ガスは、掘削体の傾斜土壌接触面に設けられた少なくとも一つ のくぼみに供給される。 好適には、掘削体の断面積が先端エッジに近い領域の断面積よりも実質的に大 きくなっている前記掘削体の先端エッジから隔たった土壌接触面の箇所に、前記 高圧ガスの少なくとも一部が放出される。 付与される駆動力は、トラクターや掘削機械等によって得られる適宜な駆動力 であればどのようなものでもよく、又、衝撃力及び又は振動力であってもよい。 高圧ガスの放出による効果は、こうした駆動力が使用された場合に増幅される 。 衝撃力が加えられた場合、掘削体がこの衝撃力による運動量によって地中に押 し込まれる応力状態と、掘削体が実質的に静止し衝撃によって印加された力を受 けない非応力状態との間での変化が起こる。 駆動力は、掘削体が地中に貫入する際に掘削体を振動させる振動力であっても よい。この振動力は連続的に印加されてもよいし、変化する一連の所定のパルス 列のような衝撃方法で付与されてもよい。 高圧ガスの流れは、通常、約１〜約１００バール、約１〜約５０バール、約５ 〜約５０バール、約１〜約１０バール、約５〜約１０バール、又は約３２バール 、又は約７〜約２０バールの範囲の圧力 で放出される（これらの値は周囲の環境の圧力に対して幾ら高いかによって決め られたものである）。 多くの状況において上に述べた圧力範囲が適当であって好ましいものと考えら れるが、約９〜約１５バールのような低い圧力範囲が特に適当である場合もある 。 高圧ガス発生装置は、約１〜約５００ｍ³／分の範囲、例えば約５〜約１００ ｍ³／分の範囲の供給速度で高圧ガス流を放出可能である。 この高圧ガスは変化パルスとして、及び制御され又は予め決められた一連の変 化パルスとして放出される。これによって掘削箇所における「エアハンマー」効 果が生じ、この効果は更に高圧ガス流の放出の衝撃を強め、その結果、掘削体を 土壌物質に高速で深く貫入させることが可能になる。 好適には、高圧ガスの圧力は変化及び又は脈動する。 例えば海床の上層等のように土壌物質が特に固い場合、高圧ガスの流量は一定 ではなく変化することが望ましい。 高圧ガスの圧力を変化させることによって、土壌に貫入した掘削体から放出さ れるガスの効果を増大させることが可能である。これが、約２〜約１０バールの 圧力を例えば０．１秒にわたって２バールに低下させるなどして、制御された所 定の方法で行われることができ、その結果、粘土の多い土壌物質等に掘削体を効 率よく貫入させることができる。 ガスの放出は掘削方向の制御にも用いることができる。一例として、掘削体が 高圧ガス流を放出するための一つ以上のノズル出口を有する場合には、高圧ガス 流の流量と圧力をノズル出口の一つずつについて制御することが望ましい。ノズ ル毎の流れの変化は連続して所定の制御可能なやり方で行われる。この特徴によ って、掘削体 が地中に押し込まれる場合に、その方向をよりよく制御することが可能になる。 上述のように、高圧ガス流を付与する種々の方法を掘削体に駆動力を付与する 任意の技術と組み合わせることが可能なことを理解しなければならない。 本発明によれば、更に、先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面と 、駆動力を受けて掘削を行う手段と、掘削体に設けられた空所に加圧ガスを供給 する手段と、加圧ガスを前記土壌接触面に形成された少なくとも一つの開口に放 出し、掘削体の周囲の土壌物質に吹き込んで掘削を円滑化する手段とを具えた、 多孔質土壌物質を掘削するための掘削体が提供される。 前記ガス放出手段は、掘削体の外側土壌接触面の実質的部分にわたってガスを 放出するように構成されていることが望ましい。 前記ガス放出手段は、掘削体の前記外側土壌接触面に形成された、掘削体の空 所に連通するチャンネルや溝等の少なくとも一つのくぼみを有することが好まれ る。 更に、掘削体は、掘削体の運動方向に実質的に平行に延びる二つ以上のくぼみ を具えたガス分配手段を具えていることが望ましい。 さらに本発明は、前述の掘削体を有するプラウを具えたプラウ・アセンブリに 関する。このプラウ・アセンブリは、更に、該プラウの後側に配置されたケーブ ル、排水管又はパイプのガイド手段を具えており、更に、アセンブリの運動方向 と実質的に反対方向及び又は垂直方向に加圧ガス流を放出して、プラウによって 形成された溝が潰れないようにし、及び又は該プラウ・アセンブリの背後に生じ た真空を少なくする手段を具えている。 プラウ・アセンブリは、更に、粒状材料を溝内に供給して、そこに設置される ケーブル、排水管、パイプに接触させる手段を具えて いる。 粒状材料は、沈降物、土、砂、その他の土壌物質が埋設材料の中に侵入するこ とを防止し、又は沈降物、土、砂、その他の土壌物質が埋設材料に悪影響を及ぼ すことを防止することのできる材料であり、埋設材料が排水管である場合には、 水性媒体即ち水の実質的に自由な流れが排水管内で生じ、沈降物によって妨害さ れることなく排水管を通って流れるようにすることが大切である。粒状材料は埋 設材料（例えば排水管又は繊維状材料と共に埋設された排水管）に接触し、埋設 材料の外表面を部分的に又は全面的に取り囲む。 この粒状材料は、繊維状材料の代替物として、及び又は繊維状材料の補助物と して適用される。 高圧ガスは、掘削体が土壌物質を掘削することによって形成された空所を維持 するように、掘削体の掘削方向に実質的に反対方向の成分を有する流れとして放 出されてもよい。 本発明を図面を参照して更に詳しく説明する。 図１は、本発明に関連して使用されるプラウによって、可撓性排水管がどのよ うにして海浜領域の地面に設置されるかを示している。 図２は、プラウ・アセンブリと土壌物質に貫入する掘削体を模式的に示す拡大 図である。このアセンブリ及び又は掘削体は、材料を地中に設置するための本発 明の方法に使用される。 図３は、先端エッジと傾斜した地面接触面とを有する、本発明の方法に使用す るための掘削体の部分断面図である。 図４は、図３のプラウに装着される掘削体の斜視図である。 図５は、ガイドチューブ機構とフィルタ砂容器にガス放出手段を具えた、本発 明のプラウ・アセンブリを模式的に示している。 図６は、本発明の方法を採用することで得られる埋設海岸排水シ ステムのレイアウトを模式的に描いたものである。 図１は、海浜ラインに沿って地中に排水管又はパイプ１を埋設する方法を模式 的に示すものである。図１に示されているように、排水管１は、土壌８の掘削の ための駆動力を与えるトラクタ３の後端に回転可能に搭載されたリール２に巻か れている。この排水管１はリール２からガイドチューブ４を経て、後方に湾曲し た下端部５を通ってガイドチューブ４から外に出る。この端部５は切断部材を具 えたプラウ体６上に取付けられている。図１では、切断部材として先端エッジを 有するすき刃が採用されている。このプラウ体６とすき刃は、排水管１を土壌８ に受け入れるための溝を形成する。この溝はその中に設置された排水管１の周囲 に潰れる。すき刃その他の切断部材を具えたプラウ体６は、ガイドチューブ４と 一対のワイヤ７（図にはその一方だけを示している）によって吊り下げられ、所 望の深さまで垂直に動き得るようになっている。一本以上の排水管１が一度に埋 設されてもよく、切断部材を具えた一つのプラウ体６がトラクタ３の後端に装着 されて排水管を埋設するのに採用されてもよい。 図１に示すプラウ体が本発明の方法に使用される場合、プラウ体は先端エッジ と、そこから上方に延びる（図示されていない）傾斜土壌接触面と、少なくとも 一つの流れる高圧ガス（図示されていない）をプラウ体から前記傾斜面へ放出す る手段とを有する。この傾斜土壌接触面は図１には示されていない。 図２は、プラウ・アセンブリと土壌物質に貫入する掘削体を模式的に示す拡大 図である。このアセンブリ及び又は掘削体は、材料を地中に設置するための本発 明の方法に使用される。材料は、パイプ、排水管、ケーブル等の巻かれた即ちリ ール状の材料である。図２は、排水管１を地中に埋設する状態を示している。 図２の掘削体は、先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面を有する すき刃１７と高圧ガスの少なくとも一つの流れをプラウ体から前記傾斜面に向か って放出する手段とを具えたプラウ体６である。 圧縮ガス源（図示されていない）からの高圧ガス流が高圧パイプ１１を通じて ノズル（図示されていない）から空気溜１２に向かい、そこから外に放出される 。空気溜１２は傾斜土壌接触面においてすき刃１７上に位置している。図２に示 された実施例では、ガスの放出はプラウ体６の基部で生じるが、ガスの出口は傾 斜土壌接触面のいずれの位置にも設けられ得る（掘削体の一実施例の傾斜土壌接 触面を拡大スケールで示している図３を参照のこと）。空気溜１２の開口は掘削 方向に面して示されている。 駆動力はトラクタ３によって付与され、トラクタ３はフルトラック・トラクタ （full track tractor）であり、プラウ体６を土壌８を貫通して牽引し、プラウ 体６は土壌８を掘削して排水管１を受け入れる溝を形成する。本発明のプラウ・ アセンブリは、プラウ体６と、該プラウ体６の後側に配置されたケーブル、排水 管又はパイプガイド手段とを具えている。図２において、排水管ガイド手段はガ イドチューブ４である。この排水管１は、図示される実施例においては、リール １３から供給される繊維状材料１６の層と共にガイドチューブ４を通過する。繊 維状材料１６は必ずしも使用されなくてもよいが、埋設される材料の底部から沈 降物が侵入しがちな場合には有利である。この繊維状材料１６は地盤用シート等 である。この地盤用シート１６は、必要に応じて埋設材料の直下に設置されるこ とが望ましい。 粒状材料の層を、埋設材料が下に設置される又は設置された溝の中に設けても よい。この粒状材料は、沈降物、土、砂その他の土壌 物質の埋設材料への侵入を防止したり、沈降物、土、砂その他の土壌物質の埋設 材料への好ましくない影響を防止するのに役立ち、埋設材料が排水管である場合 には、排水管内での沈降物等による妨害のない、実質的に自由な水性媒体即ち水 の流れが生じるようにすることが重要である。埋設される粒状材料は、前記埋設 材料（排水管や繊維状材料と共に埋設される排水管等）の外表面を部分的又は実 質的に取り囲んで、これに接触する。 粒状材料は、繊維状材料の代替物として、又は補助物としても適用される。 図２に示すプラウ・アセンブリは、粒状材料を溝内に供給する手段を具えてい る。この粒状材料は濾過用砂等の砂である。 この濾過用砂１５はプラウ体６の後端（後側）に装着された濾過用砂容器１４ から放出される。この場合、濾過用砂１５は、繊維状材料１６の層の上面の溝（ 図示されていない）に設置された排水管１の周囲に放出される。この濾過用砂容 器１４は漏斗を具え、それを通じて濾過用砂１５は出口の方に流れ、地中に出て いく。この漏斗は掘削体の幅に実質的に対応する幅を有している。いずれにして も、溝に設置される排水管に接触するのに必要な量の濾過用砂を供給するのに充 分な幅を持つ必要がある。 図３は、本発明の方法に使用される、先端エッジと傾斜土壌接触面とを有する 掘削体の一部の部分断面図である。この掘削体は、図２に示されるものであって もよい。 傾斜土壌接触面は連続しているが、一つ以上の直線状又は湾曲状部分に別れて いてもよく、その中の少なくとも一つは先端エッジから上方に延びている。直線 状部分は切断平面とも呼ばれる。傾斜土壌接触面の直線状部分は、意図している 用途に適するように形成されている。直線状部分の数は土壌物質の性質に応じて 変わり、通常 は１から６までの範囲にあり、即ち１、２、３、４、５、６のいずれかである。 先端エッジから延びる下部平面と各直線状部分とのなす角度も、土壌物質の性 質と放出ガスの流れの方向に応じて変化する。この角度は０〜１８０°の間にあ り、例えば２０、３０、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８ ０°である。 各直線状部分の長さも、意図する用途と直線状部分の数に応じて変化する。掘 削体がプラウ体の場合には、直線状部分の寸法は、通常受け入れ可能な範囲にあ る。他の掘削体の場合に対しても同じことが言える。 図３において、Ｃ，Ｄ，Ｅが傾斜土壌接触面を構成し、２１が先端エッジであ る。この傾斜土壌接触面の全長は、通常、約５０mmから約１０００mmの間にある 。掘削体６は、切断部材としてすき刃と本体２７を具え、両者は交換可能である 。切断部材及び掘削体は硬質鋼、硬質合金等の適宜な金属で作られる。適宜な金 属にはチタン等も含まれる。 本体２７は高圧パイプ（図示されていない）に接続された少なくとも一つの空 気ダクト開口２６を有し、これを通じて高圧ガスが空気ダクト２０に供給される 。この空気ダクト２０は、本実施例では少なくとも一つのノズル２２に連通する 円形チャンバである空気分配器２３に連通している。空気ダクト、空気分配器、 及びノズルは種々の外観を有することができ、いずれも本発明の範囲のものであ る。 高圧ガスは空気ダクト２０を経て空気分配器２３に達し、更に空気溜１２のベ ースに位置するノズル２２まで流れる。このノズル２２は空気溜１２に設けられ たノズル出口２５を有する。このノズル出口２５は、該出口２５が直接に土壌物 質に露出されないように、 空気溜１２内に位置決めされることが望ましい。したがって、空気溜１２はノズ ル出口の位置決めに適する空所を持っている。この空気溜１２はくぼみであり、 本実施例の場合には、傾斜土壌接触面に溝又はチャンネル状の形状に設けられて いる。 高圧ガスの少なくとも一部は、その箇所での本体の断面積が先端エッジに隣接 する断面積より実質的に大きくなるように本体の先端エッジから隔たっている土 壌接触面の箇所に放出される。すなわち、Ｆで示された平面の断面積は、Ｇで示 された平面の断面積より大きい。 ノズル出口２５は部分的に空気溜１２に包み込まれ、プラウ体６と本体２７が 土壌に貫入した場合にノズル２２とノズル出口２５が閉塞しないように、且つ高 圧ガスが自由に通過できるように保護している。 空気溜１２は、切断部材が土壌８に貫入したことによって比較的コンパクト化 された土壌８の一領域に、高圧ガスを分配供給するチャンネル又は溝である。前 記コンパクト化は、先端エッジ２１から空気溜１２までの領域で主として発生す る。空気溜１２から放出される高圧ガスは土壌物質の密度を減少させて、コンパ クト化された土壌の摩擦抵抗を減少させ、プラウ体６と本体２７の土壌８内への 押し込みを円滑化する。 図３に示される実施例では、本体２７は、Ａで示すベースにおいて約２７０mm の長さと、Ｂで示すラインにおいて約２００mmの高さとを有する。 更に、図３に示される実施例では、本体２７は三つの直線部分、即ち傾斜土壌 接触面を構成するＣ，Ｄ，Ｅで示された前部切断平面を有し、それぞれの切断平 面は上に定義されたように異なる角度に設定されている。 本体２７の前端において、掘削方向から見て、Ｃで示された平面（本体２７の 切断平面Ｃを示す）とＡで示されたベースとのなす角度は、図３の実施例では約 ６０°である。 更に図３に示される実施例において、Ｄで示された平面（本体２７の切断平面 Ｄを示す）とＡで示されたベースとのなす角度は約４５°であり、Ｅで示された 平面（本体２７の切断平面Ｅを示す）とＡで示されたベースとのなす角度は約３ ０°である。 図３に示される実施例では、空気ダクト２０は約２２mmの直径を有し、ベース Ａに向かって約３０°傾いており、開口２６から空気分配器２３の外周までの空 気ダクト２０の長さは約１３２mmである。 図３に示される実施例では、ノズル２２は約９mmの直径を有し、ベースに対し て約６０°傾いている。その結果、空気分配器２３の外周からノズル出口２５ま でのノズル２２の長さは、約３２mmである。 空気溜１２は、本体２７において実質的に開放されたチャンネル又は溝の形を している。切断平面ＣとＤに続く空気溜１２の開口の少なくとも一部は、実質的 に掘削方向に対面している。空気溜１２の構成は、高圧ガス流を本体２７の先端 エッジすなわち切断エッジ２１の直ぐ後ろの土壌８の中に放出可能であれば、ど のような種類のものであってもよく、この空気溜１２の構成によって、ノズル２ ２とノズル出口２５とは土、砂その他の土壌中の粒子によって閉塞されないよう に保護される。 プラウ部材及び各部品の寸法と形状、及びプラウ部材の特徴はこれ以外のもの でも使用可能であり、いずれも本発明の範囲を逸脱するものではない。 一例として、本体２７は約５００〜６００mmまでの幅を有し、そ してノズル２２は交換可能となっている。本体２７は、高圧ガスを掘削方向と反 対方向に放出する出口を有するノズルを具えてもよく、これによってプラウ体６ によって形成された溝を開放状態に保つことができる。 更に、本体２７を改変して切断平面又はその他の面を交換可能にすることも、 本発明の範囲に含まれる。 図４は、図３に示されるプラウ体に装着される本体の斜視図である。 図４は、プラウ体６に装着される図３に示される本体２７を斜めにから見た図 である。本体２７は掘削運動の方向に実質的に平行に延びる三つのくぼみを構成 する三つの空気溜１２、１２’、１２”を具えている。空気溜１２には、好まし くは各空気溜１２のベースには、ノズル（図示されていない）とノズル出口（図 示されていない）が含まれ、そこから高圧ガス流が放出される。 ラインＩは、図３の側断面図のために本体２７が切断されたラインを示す。 図４の実施例では、Ｃで示された平面の寸法はは約４６mm×２５０mmであり、 Ｄで示された平面の寸法は約１４６mm×２５０mmであり、Ｅで示された平面の寸 法は約１３５mm×２５０mmである。これらの寸法は例示に過ぎず、各平面Ｃ，Ｄ ，Ｅは本体２７の形状及び意図する用途に応じてその寸法と角度を変更可能であ る。 図５は、ガイドチューブ機構にガス放出手段を具えた本発明の別のプラウ・ア センブリを模式的に示したものである。更に、このプラウ・アセンブリは濾過用 砂容器機構にガス放出手段を具えている。 本実施例の掘削体は、排水管、ケーブル、パイプ等を埋設するためのすき刃を 具えたプラウ体６（図２参照）としても示されている 。更に、このプラウ体は、先端エッジと傾斜土壌接触面と該傾斜面に高圧ガスを 放出する手段とを具え、本体の掘削作業を円滑にしている。この傾斜土壌接触面 の構成は、図３と４に示されるものと同じである。 この実施例では、ガイドチューブ４は、図３と４の本体２７の土壌接触面に示 されたもの（空気溜１２）と同じ性質を有する空気溜１２ａを具えている。この 空気溜１２ａのノズル（図示されていない）には、一つ以上の高圧パイプ１１ａ を通じて高圧ガスが供給される。排水管等を埋設するのに必要な適宜な時間だけ 、プラウ体６によって形成された溝を維持することのできるガス流を提供しさえ すれば、ガスの放出、空気ダクト、ノズル、空気溜の構成はどんな種類のもので もよい。すなわち、ガスは高圧ガス、圧縮ガス、加圧ガス、又は大気でもよい。 空気溜１２ａから高圧空気を放出すると、プラウ体６によって形成された溝は 長時間にわたって閉塞されずに維持され、排水管１の効率的な埋設を可能にする 。プラウによって形成された溝が潰れないように、及び又はプラウ・アセンブリ の背後に形成された真空を減少させるようにするために、空気溜１２ａから放出 される高圧ガス流は、プラウ・アセンブリの移動方向に対して実質的に反対及び 又は実質的に垂直に放出される。 図２に関して説明されたように、プラウ・アセンブリは、粒状材料を溝内に供 給してそこに設置される排水管やケーブルと接触させる手段を具えている。図５ では、プラウ・アセンブリは、砂を溝に供給する容器１４の形のかかる手段を具 えている。（必須ではないが）図５に示されるように、濾過用砂容器１４は空気 をノズル（図示されていない）に供給する高圧パイプ等の一つ以上のパイプ１１ ｂを具えている。これらのノズル（図示されていない）は、高圧ガ ス、加圧ガス又は圧縮ガス等のガスを濾過用砂容器内に放出し、濾過用砂１５が 溝内及びそこに設置される排水管１の周囲にうまく流れるようにしている。図３ に関して説明されたように、空気溜にガス出口を設けてもよい。 図１−図５に示される実施例の他にも本発明の範囲に入る実施例がある。すな わち、図２に示されるプラウ体、プラウ体の後側に設けられた排水管、ケーブル 、パイプのガイド手段及び図５に示されるような加圧ガス流放出手段（繊維状材 料供給手段及び粒状材料供給手段の有る場合と無い場合を含む）を具えたプラウ ・アセンブリも、勿論、本発明の範囲のものである。 図６は、本発明の方法を採用することによって得られた、埋設海岸排水システ ムのレイアウトを模式的に示したものである。 図６は、排水管を埋設するための、及び海岸線４１の浸食を防止するための沿 岸領域の現場の状況を示している。この場所は典型的な砂浜のリゾート地域であ る。 海４０は砂浜ライン４１を浸食している。多数の排水管１が海岸線に埋設され ているのが判る。これらの排水管１は、それぞれが集水溜４２を介して集水パイ プ４３に接続された搬送パイプ４４に接続されている。海岸線４１から汲み上げ られた水を排出パイプ４６を介して内陸部に排出するポンプステーション４５か ら、集水パイプ４３が延びている。 本発明方法、上述の掘削体及びプラウ・アセンブリは種々に改変可能であり、 いずれも本発明の範囲に入ることを理解すべきである。 例えば、掘削体としてプラウを使用するこの掘削方法は、ケーブルを海床その 他の水の地盤に埋設する場合にも使用される。 実施例１ 本発明の方法の効果を次の実施例によって示す。使用された装置は、図２に示 されている。 図１と図２に示されるように、１２６mmの直径を有する可撓性の排水管が、図 ２に示されるプラウを使用して海岸領域に海岸面と地下水位から約２．２ｍの深 さに埋設された。土壌の地下水位は地表であった。使用された方法は、図３に示 されるように先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面とを有する掘削 体を有するプラウ体を使用するものであった。 高圧ガスを掘削体の傾斜土壌接触面に放出する手段を具えたプラウによって得 られた掘削速度は約４ｍ／分であり、これは、図３と図４に示された空気溜とノ ズルを通じて約１２ｍ³／分の供給速度で約１０〜約１２バールの圧力の加圧ガ スを排出することによって可能となった。 図２に示されるように、プラウに与えられる駆動力は、地下水位の上方に、約 １５０cm以下の深さにケーブルを埋設する場合に普通に使用されている、図１に 示される従来型のフルトラック式トラクタから得られた。 使用された方法と装置によって、所望の深さに排水管を確実に埋設することが できた。本発明の方法と装置によって得られた速度と深さは、従来の方法と装置 を使用して得られるものよりもはるかに改善されたものであった。 実施例２ 本発明の方法と装置を使用した沿岸領域への排水管の埋設 嵐の際に海岸線等が過度に浸食されないようにするには、排水管を海岸に埋設 することによって、海水に運ばれてきた沈降性土壌物質を沈降させることが重要 である。海岸排水システムの概念は、例 えばヨーロッパ特許第０ １０８ ２６１ Ｂ１号に開示されている。 Ａ）エノ ストランド（Ｅｎｏ Ｓｔｒａｎｄ）における比較テスト デンマークのジーランド（Ｚｅａｌａｎｄ）島の南西海岸のカーレバクスマイ ンデ（Ｋａｒｒｅｂａｋｓｍｉｎｄｅ）の入口港の潮の下流側に位置する砂地の 海岸リゾート地域であるエノ ストランドに海岸排水システムが設けられ、約６ ００ｍの海岸排水システムがこの場所に埋設される必要があった。この砂浜海岸 領域は、少なくとも部分的に水で満たされた微細孔を有する土壌物質で構成され ている。 この排水システムに使用された排水管は、１１３mmの外径を有する可撓性の波 型ＰＶＣで作られていた。設置深さは、水面から２ｍに固定され、最小で４０mm の粗い濾過用砂の層が排水管の周囲にこれに接触して設置された。 エノ ストランドの立地は、図６に模式的に示された海岸領域と同じである。 ｉ）エノ ストランドにおける掘削機械の使用 高圧ガスを放出する手段を持たない掘削体を具えた２６トンの掘削機械に、所 望の深さまで到達することができると共に、排水管を受け入れるのに必要な幅を 有する溝を形成することのできる掘削体として、油圧傾動型のチェーンソード（ ｃｈａｉｎ ｓｗｏｒｄ）が取付けられ、この装置がテストに使用された。 しかし、上述の掘削体を具えたこの掘削機械の使用は、水面下からの砂と地中 の岩が掘削体の作業、特にチェーン自体の駆動を妨害したので、失敗であった。 更に、排水管を受け入れるための溝がうまく形成されなかったた めに、この場所で必要と判断された濾過用砂を排水管の周囲に正しく設置するこ とができなかった。本発明の手段を採用するなどしてこの掘削機械を改善し、排 水管を埋設できるようにすることが可能であると判断されたとしても、予想され るコストが余りにも高価なので、この掘削機械による引き続くテストと改修は断 念された。 ｉｉ）エノ ストランドにおけるプラウ体の使用 上の結果に基づいて、（例えば図１に模式的に示された）自己推進型プラウ体 が使用され、砂地の海岸領域における排水管の埋設が行われた。 プラウ体は、濾過用砂容器と、排水管及び繊維状材料をそれぞれ供給するガイ ドシステムとを具えていた。しかし、このプラウ体は高圧ガス等のガスを放出す る手段を持たないので、本発明によるものではなかった。掘削体は先端エッジを 有するすき刃の形をしていた。この掘削体の幅は、濾過用砂の出口で測った場合 に濾過用砂容器の漏斗の幅にほぼ対応する約２２０mmであった。 このプラウは、排水管が濾過用砂によって充分に被覆されていない場合に、底 からの沈降物の侵入を防ぐために排水管の直下に設置される地盤用シートである 繊維状材料を設置するためのガイドシステムを具えていた。 ２２トンの全重量と約３００馬力（約２２０ｋＷ）の出力を有するトラクタが 、このプラウ体を土壌を掘削しながら牽引するのに用いられた。しかし、供給さ れる動力はプラウ体を牽引して２ｍの所望の深さに排水管を埋設するには充分で なかった。 ２２０馬力（約１６１ｋＷ）の掘削機械と３００馬力（約２２０ｋＷ）のトラ クタによって提供される追加の牽引力を用いて、更なる動力を加えることにより 、プラウ体を所望の深さまで貫入させ、このアセンブリを約０．８ｍ／分の速度 で進行させることができた 。こうして、加えられた全牽引力は約８２０馬力（約６０２ｋＷ）に達した。 しかし、三台のトラクタの牽引力を協調させることは困難であり、直線に沿っ て埋設を行うことも同様に困難なことが判った。 土壌物質（砂）の粒径分布のデータが提供され、エノ ストランドにおける深 さ１．５ｍでの砂の重量の５０％は０．３３９mmの粒径を有し、深さ２．５ｍで は０．３８８４mmの粒径を有することが判った。粒径は約０．０６５mm−約４mm の範囲で変化していた。 結論として、従来の方法と装置を用いた場合には、海岸排水システムの排水管 を適正に埋設することは不可能であるか、少なくとも非常に困難で且つ不適当で あることが証明された。 Ｂ）本発明の方法と装置を使用したオクスボル ストランド（Ｏｋｓｂｏｌ Ｓ ｔｒａｎｄ）でのテスト エノ ストランドで得られた結果に基づいて、本発明の方法と装置を採用して 、オクスボル ストランドにおいて海岸排水システムが埋設された。オクスボル ストランドはエノ ストランドと同様な砂浜海岸のリゾート地域である（図６ 参照）。 オクスボル ストランドでの排水管の埋設に使用された装置は図２に模式的に 示されたものであり、この掘削体とプラウ・アセンブリは本発明によるものであ った。採用された掘削体は図３と図４に示されたものと同じであった。 土壌物質（砂）の粒径分布のデータが提供され、オクスボル ストランドにお ける砂の重量の５０％は、深さ１．０ｍで０．２０１mmの粒径を有し、深さ１． ６ｍで０．１９９７mmの粒径を有することが判った。粒径は約０．０６５mm−約 ２mmの範囲で変化していた。 すなわち、オクスボル ストランドの砂はエノ ストランドの砂 よりかなり細かく、通常は高密度に固く詰まって掘削が困難になり、排水管をそ こに維持することが難しいとされているものであった。 駆動力として使用されるトラクタは、２２トンの全重量を有し、約３００馬力 （約２２０ｋＷ）の出力を有するものであった。このトラククタは、それぞれが 約０．７６ｍの幅と５．６０ｍの長さを有する二つの無限軌道を有していた。 図３と４に示すようなすき刃を有するプラウ体が、掘削体として使用された。 この掘削体は３２０mmの幅を有し、１６０mmの排水管を埋設するのに適している と考えられる溝を形成し得るものであった。 この掘削体の先端エッジから延びる傾斜土壌接触面は、それぞれが約８．５mm の直径の二つのノズルを有する空気溜として役立つ三つの溝型くぼみを具えてい た。高圧ガス源（アトラス コプコ コンプレッサ（Ａｔｌａｓ Ｃｏｐｃｏ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）社のタイプＸＡ １７５ Ｄｄ）が、掘削体の傾斜土壌 接触面に設けられた空気溜とノズルに連通した高圧パイプに接続されていた。 このコンプレッサの作業圧力は約７バールであり、コンプレッサは、毎分約１ ０．４ｍ³の圧縮空気を供給した。この容積と圧力の圧縮空気を発生するのに必 要な動力は、約１１０馬力（約８０ｋＷ）であった。 本発明の方法と装置を使用して全部で５回のテストが行われ、その結果が下表 に示されている。 上の表１に示した結果から、空気溜を通じて圧縮空気の放出を行わない掘削体 を有するプラウ・アセンブリの場合には、付与された駆動力が不充分であって進 行できないことは明らかである（テスト２ａの結果）。 しかし、掘削体の空気溜に圧縮空気が供給されると、駆動力がその能力の約半 分であったとしても、前述のエノ ストランドにおけるテストで使用された掘削 体に加えられたものよりもかなり低い動力消費レベルでプラウ・アセンブリは進 行した。 該アセンブリにフルに駆動力を付与した場合には、無限軌道はプラウ・アセン ブリの掘削速度よりも僅かに速く移動し、得られる駆動力が高速度掘削を行うの に充分すぎるほど大きいことを示した。 オクスボル ストランドでのテストにおいて約４ｍ／分までの掘削速度を得る のに必要な駆動力は、約１５０馬力（約１１０ｋＷ）であると推定された。すな わち、全動力消費（駆動力と圧縮空気を発生するのに用いた動力）は約２６０馬 力（約１９１ｋＷ）であった。 上述のテスト１−５に基づいて、本発明の方法と装置を用いた場 合には、項目Ａで述べた方法で使用された動力と比較して、所要動力を少なくと も１／４に減少させるものと推定される。 本発明の方法と装置を使用した場合の動力消費の減少と掘削速度の増加によっ て、エネルギー消費は、項目Ａで述べた方法で消費されたエネルギーに比べて、 少なくとも１／１０に減少するものと推定される（消費動力×消費時間に基づく 計算）。 排水管は直線状に埋設され、濾過用砂は排水管の上に１００mm、側面に５０mm 、地盤シートの下に５０mmの層をなして排水管を完全に覆った。 この結果、本発明の方法と装置によれば、海岸排水システム用の排水管の埋設 を、経済的に且つ環境にやさしく、そして改善されたやり方で行うことができる ことが証明された。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面とを有する掘削体を、 微細孔の少なくとも一部が水で充填されている多孔質の土壌物質に貫入させるた めの方法であって、前記掘削体に掘削方向の駆動力を付与し、前記掘削体から少 なくとも一つの高圧ガス流を前記傾斜接触面に対して放出するステップを含む、 物体を貫入させる方法。 ２．前記掘削体が、排水管、ケーブル、パイプを埋設するためのすき刃を具え ている、請求項１に記載の物体を貫入させる方法。 ３．前記土壌物質が、土、砂、ピート、粘土、岩、海床、海底地盤及び又は泥 濘である、請求項１又は請求項２に記載の物体を貫入させる方法。 ４．前記土壌接触面に設けられた少なくとも一つのくぼみに高圧ガスを供給す る、前記請求項のいずれか一つに記載の物体を貫入させる方法。 ５．掘削体の断面積が先端エッジに近い領域の断面積よりも実質的に大きくな っている前記掘削体の先端エッジから隔たった土壌接触面の箇所に、前記高圧ガ スの少なくとも一部が放出される、前記請求項のいずれか一つに記載の物体を貫 入させる方法。 ６．駆動力が衝撃力である、前記請求項のいずれか一つに記載の物体を貫入さ せる方法。 ７．駆動力が振動力である、前記請求項のいずれか一つに記載の物体を貫入さ せる方法。 ８．放出されるガスの圧力が約１−１００バールの範囲にある、前記請求項の いずれか一つに記載の物体を貫入させる方法。 ９．放出されるガスの圧力が約５−５０バールの範囲にある、請 求項８に記載の物体を貫入させる方法。 10．放出されるガスの圧力が約５−３０バールの範囲にあり、例えば約７バー ルである、請求項９に記載の物体を貫入させる方法。 11．高圧ガス流がパルス状に排出される、前記請求項のいずれか一つに記載の 物体を貫入させる方法。 12．高圧ガスが変化する一連の所定のパルス列にしたがって放出される、請求 項１１に記載の物体を貫入させる方法。 13．３圧ガスの圧力が変化している、前記請求項のいずれか一つに記載の物体 を貫入させる方法。 14．先端エッジとそこから上方に延びる傾斜土壌接触面と、駆動力を受けて掘 削を行う手段と、掘削体に設けられた空所に加圧ガスを供給する手段と、加圧ガ スを前記土壌接触面に形成された少なくとも一つの開口に放出し、掘削体の周囲 の土壌物質に吹き込んで掘削を円滑化する手段とを具えた、多孔質土壌物質を掘 削するための掘削体。 15．前記ガス放出手段が、掘削体の外側土壌接触面の実質的部分にわたってガ スを分配するように構成されている、請求項１４に記載の多孔質土壌物質を掘削 するための掘削体。 16．前記ガス放出手段が、掘削体の前記外側土壌接触面に形成された、掘削体 の空所に連通するチャンネルや溝等の少なくとも一つのくぼみを有する、請求項 １５に記載の多孔質土壌物質を掘削するための掘削体。 17．掘削体の運動方向に実質的に平行に延びる二つ以上のくぼみを具えている 、請求項１６に記載の多孔質土壌物質を掘削するための掘削体。 18．請求項１４−請求項１７のいずれか一つに記載の掘削体を有するプラウを 具えたプラウ・アセンブリであって、更に、該プラウ の後側に配置されたケーブル、排水管又はパイプのガイド手段を具えているプラ ウ・アセンブリ。 19．更に、アセンブリの運動方向と実質的に反対方向に加圧ガス流を放出して 、プラウによって形成された溝が潰れないようにするための手段を具えている、 請求項１８に記載のプラウ・アセンブリ。 20．更に、粒状材料を溝内に供給して、そこに設置されるケーブル、排水管、 パイプに接触させる手段を具えている、請求項１８又は請求項１９に記載のプラ ウ・アセンブリ。