JPS6327692A - 連続地下トンネル掘削方法および装置 - Google Patents
連続地下トンネル掘削方法および装置Info
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- JPS6327692A JPS6327692A JP62123589A JP12358987A JPS6327692A JP S6327692 A JPS6327692 A JP S6327692A JP 62123589 A JP62123589 A JP 62123589A JP 12358987 A JP12358987 A JP 12358987A JP S6327692 A JPS6327692 A JP S6327692A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
- H02G1/06—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/005—Below-ground automatic control systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は地中に孔を穿ける技術および地中にケーブルを
敷設する独特の方法に関し、特に、溝を掘削することな
くしてかつトンネルを掘削するための既存の地下ケーブ
ルと顧ることなくして、トンネルを掘削したり比較的長
い距離に亘ってトンネル内に新しいケーブルを敷設する
ための地下穿孔技術に関する。
敷設する独特の方法に関し、特に、溝を掘削することな
くしてかつトンネルを掘削するための既存の地下ケーブ
ルと顧ることなくして、トンネルを掘削したり比較的長
い距離に亘ってトンネル内に新しいケーブルを敷設する
ための地下穿孔技術に関する。
動カケープル、電話線、ガス管、水道管等の地下ケーブ
ルや導管、パイプ管を地中に敷設する従来の典型的な１
つの方法は、連続する溝を掘削することである。この方
法は野原などの地域では比較的容易に行なうことができ
る反面、都市部では地上に障害物があったりするので、
連続溝を掘削するのが困難であるか場合によっては不可
能にな ゛ってしまう。従って、新しい公共設備
を蓮造する場合においては、開放溝と、例えば車道や街
路の下に穿けることのできる短い坑道の穿孔技術とを組
み合わせて工事を行なうのが一般的である。障害物が巨
大で地下に穿孔できない場合において地下の利用を必要
とするときには、障害物の周囲に開放溝を掘削するか、
あるいは障害物を除去しなければならなかった。より最
近になって、既存の地下ケーブルを取換える必要がある
ときには、例えば米国特許第４，３８５．６６７号、第
４，４９３，３７９号および第４ 、５３４ 、４２５
号明細書に開示の方法により、地下ケーブル追従装置が
使用されている。これらの特許に見られるように、この
地下ケーブル追従装置は、既存の地下ケーブルと係合し
かつ該地下ケーブルの長さに沿って移動するようになっ
ている。
ルや導管、パイプ管を地中に敷設する従来の典型的な１
つの方法は、連続する溝を掘削することである。この方
法は野原などの地域では比較的容易に行なうことができ
る反面、都市部では地上に障害物があったりするので、
連続溝を掘削するのが困難であるか場合によっては不可
能にな ゛ってしまう。従って、新しい公共設備
を蓮造する場合においては、開放溝と、例えば車道や街
路の下に穿けることのできる短い坑道の穿孔技術とを組
み合わせて工事を行なうのが一般的である。障害物が巨
大で地下に穿孔できない場合において地下の利用を必要
とするときには、障害物の周囲に開放溝を掘削するか、
あるいは障害物を除去しなければならなかった。より最
近になって、既存の地下ケーブルを取換える必要がある
ときには、例えば米国特許第４，３８５．６６７号、第
４，４９３，３７９号および第４ 、５３４ 、４２５
号明細書に開示の方法により、地下ケーブル追従装置が
使用されている。これらの特許に見られるように、この
地下ケーブル追従装置は、既存の地下ケーブルと係合し
かつ該地下ケーブルの長さに沿って移動するようになっ
ている。
地下ケーブル追従装置がこのように作動するとき、該装
置は、後で取り除かれかつ新しいケーブルと交換される
既存のケーブルのまわりに、該ケーブルの長さと同じ長
さのトンネルを掘削する。この技術はきわめて有効な技
術ではあるが、既存のケーブルが存在しなければならな
いという問題がある。
置は、後で取り除かれかつ新しいケーブルと交換される
既存のケーブルのまわりに、該ケーブルの長さと同じ長
さのトンネルを掘削する。この技術はきわめて有効な技
術ではあるが、既存のケーブルが存在しなければならな
いという問題がある。
かような観点から本発明の目的は、電気、ガス等の公共
事業用ケーブル、電話線等の各種ケーブルを通すための
例えば２（１０〜５（１０フイート（約６０〜１５０ｍ
）の比較的長い距離に亘る連続地下ト・ンネルを掘削で
きる構造が簡単で信ｔｉ性が高くかつ経済的な技術を提
供することにある。
事業用ケーブル、電話線等の各種ケーブルを通すための
例えば２（１０〜５（１０フイート（約６０〜１５０ｍ
）の比較的長い距離に亘る連続地下ト・ンネルを掘削で
きる構造が簡単で信ｔｉ性が高くかつ経済的な技術を提
供することにある。
本発明の他の目的は、穿孔装置によって孔を穿けるとき
に、穿孔装置の後端部を押すことによってトンネルを掘
削する技術を提供することである。
に、穿孔装置の後端部を押すことによってトンネルを掘
削する技術を提供することである。
本発明の更に他の目的は、穿孔装置が押し出されて進む
土の固さの程度とは関わりなく、トンネルの全長に亘っ
て実質的に均一な直径をもつ地下トンネルを掘削できる
技術を提供することである。
土の固さの程度とは関わりなく、トンネルの全長に亘っ
て実質的に均一な直径をもつ地下トンネルを掘削できる
技術を提供することである。
本発明の更に他の目的は、全長に亘って連続して延びて
おりかつ前記穿孔装置を土中を通して前方に押し出すの
に充分な剛性と非直綿状の通路に沿って前記穿孔装置を
移動させるのに充分な可撓性とを備えた推進導管を用い
て、前記穿孔装置を土中を通して押し出す技術を提供す
ることにある。
おりかつ前記穿孔装置を土中を通して前方に押し出すの
に充分な剛性と非直綿状の通路に沿って前記穿孔装置を
移動させるのに充分な可撓性とを備えた推進導管を用い
て、前記穿孔装置を土中を通して押し出す技術を提供す
ることにある。
本発明の更に他の目的は、前記推進導管が穿孔装置を土
中を通して押し出すのに充分な剛性をもっていても、リ
ールから意図せずして巻き解かれることがないように、
前記穿孔Ｈｚが土中を通って移動するときに推進導管を
意図的にリールから巻き解きかつリール上に巻き上げる
ことのできる技術を提供することにある。
中を通して押し出すのに充分な剛性をもっていても、リ
ールから意図せずして巻き解かれることがないように、
前記穿孔Ｈｚが土中を通って移動するときに推進導管を
意図的にリールから巻き解きかつリール上に巻き上げる
ことのできる技術を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、いかなる外溝を掘ることなく
して、長いケーブル、パイプまたは導管を地中に敷設で
きる簡単で信顛性の高い技術を提供することにある。
して、長いケーブル、パイプまたは導管を地中に敷設で
きる簡単で信顛性の高い技術を提供することにある。
以下に詳細に説明するように、本発明は互に間隔を隔て
た第１の地点と第２の地点との間に連続地下トンネルを
掘削する技術に関し、この掘削作業は、（１）土に孔を
穿ける手段を備えた穿孔装置と、（２）所望のトンネル
を掘削するため、前記穿孔装置が土に孔を穿けるときに
該穿孔装置を前方に押し出すための推進導管を備えた駆
動組立体とによって行なわれる。本発明の１つの特徴に
よれば、前記推ｉ！８導管はその全長に亘って連続的に
延びていて、穿孔装置を地上の協働装置に連結する種々
の制御ライン（電線、パイプ）および動力線を収容して
いる。また、推進導管は、前記穿孔装置を土中を通して
前方に押出すのに充分な剛性と、非直線状通路を掘削す
る必要があるときにはこの非直線状通路に沿って前記穿
孔装置を移動させるのに充分な可撓性とを備えている。
た第１の地点と第２の地点との間に連続地下トンネルを
掘削する技術に関し、この掘削作業は、（１）土に孔を
穿ける手段を備えた穿孔装置と、（２）所望のトンネル
を掘削するため、前記穿孔装置が土に孔を穿けるときに
該穿孔装置を前方に押し出すための推進導管を備えた駆
動組立体とによって行なわれる。本発明の１つの特徴に
よれば、前記推ｉ！８導管はその全長に亘って連続的に
延びていて、穿孔装置を地上の協働装置に連結する種々
の制御ライン（電線、パイプ）および動力線を収容して
いる。また、推進導管は、前記穿孔装置を土中を通して
前方に押出すのに充分な剛性と、非直線状通路を掘削す
る必要があるときにはこの非直線状通路に沿って前記穿
孔装置を移動させるのに充分な可撓性とを備えている。
本発明の他の特徴によれば、推進導管は、土中を通して
穿孔装置を押し出す推進導管に作用する推進組立体によ
って支持リールから最初に巻き解かれるようになってい
る。ｔ１進組立体と支持リールとは互に間隔を隔てて配
置されており、かつ、推進組立体と支持リールとの間に
ある推進導管の部分を常時ピンと張った状態に維持する
ように作動して、あたかも時計のスプリングがそうであ
るように、推進導管が意図せずしてリールから巻き解か
れることを防止するように構成されている。
穿孔装置を押し出す推進導管に作用する推進組立体によ
って支持リールから最初に巻き解かれるようになってい
る。ｔ１進組立体と支持リールとは互に間隔を隔てて配
置されており、かつ、推進組立体と支持リールとの間に
ある推進導管の部分を常時ピンと張った状態に維持する
ように作動して、あたかも時計のスプリングがそうであ
るように、推進導管が意図せずしてリールから巻き解か
れることを防止するように構成されている。
本発明の更に他の特徴によれば、穿孔装置が１つ以上の
流体掘削ジェットを備えており、本発明の装置は、トン
ネルを掘削すべく穿孔装置が移動する土の固さとは関係
なくして均一の直径をもつトンネルを掘削できるように
設計されている。このことは、土質条件の如何にかかわ
らず常に一定のトルクで推進導管を前方に押し出すモー
タ駆動の推進組立体を設けることにより達成される。
流体掘削ジェットを備えており、本発明の装置は、トン
ネルを掘削すべく穿孔装置が移動する土の固さとは関係
なくして均一の直径をもつトンネルを掘削できるように
設計されている。このことは、土質条件の如何にかかわ
らず常に一定のトルクで推進導管を前方に押し出すモー
タ駆動の推進組立体を設けることにより達成される。
本発明の更に他の特徴によれば、上記穿孔装置は、２つ
の地点の間に連続地下トンネルを掘削することができる
だけでなく、このトンネル内に新しいケーブル、導管ま
たはパイプを敷設することもできる。このことは、穿孔
装置によるトンネル掘削作業が完了して穿孔装置が掘削
完了地点に到達した後、敷設すべき新しいケーブル等の
一端を穿孔装置の前端部に連結することにより行なわれ
る。その後、推進導管によって穿孔装置をトンネルを通
して掘削開始点まで後方に引き出せば、新しいケーブル
等が穿孔装置と共にトンネル内に引き込まれて敷設され
る。
の地点の間に連続地下トンネルを掘削することができる
だけでなく、このトンネル内に新しいケーブル、導管ま
たはパイプを敷設することもできる。このことは、穿孔
装置によるトンネル掘削作業が完了して穿孔装置が掘削
完了地点に到達した後、敷設すべき新しいケーブル等の
一端を穿孔装置の前端部に連結することにより行なわれ
る。その後、推進導管によって穿孔装置をトンネルを通
して掘削開始点まで後方に引き出せば、新しいケーブル
等が穿孔装置と共にトンネル内に引き込まれて敷設され
る。
本発明の上記特徴および他の特徴は、添付図面を参照し
つつ以下に述べる詳細な説明により明らかになるであろ
う。
つつ以下に述べる詳細な説明により明らかになるであろ
う。
まず初めに、同じ構成部材については全図面を通して同
じ参照番号を使用したことを述べてお（。
じ参照番号を使用したことを述べてお（。
第１図は本発明に従って設計された装置の概略構成を示
すものであり、この装置は、第１の入口点と該入口点か
ら間隔をへたてた第２の出口点との間に連続地下トンネ
ルを掘削するように構成されている。本発明の装置の全
体を番号１０で示してあり、一部が完成しているトンネ
ルを番号１２で示しである。この’ＡＷは、ＣＩ）以下
に述べる土中に孔を穿ける手段を備えた穿孔装置１４と
、（２）推進導管１６と、（３１１Ｊ−ル支持組立体１
８と、（４）推進組立体２０とを備えている。リール支
持組立体１８および推進組立体２０の両者は、全体を番
号２２で示すトレーラ上に支持しておくのが望ましく、
トレーラ２２上には更に、作業者用の座席２４と手動制
御装置を備えた制御パネル（図示せず）とが支持されて
いる。
すものであり、この装置は、第１の入口点と該入口点か
ら間隔をへたてた第２の出口点との間に連続地下トンネ
ルを掘削するように構成されている。本発明の装置の全
体を番号１０で示してあり、一部が完成しているトンネ
ルを番号１２で示しである。この’ＡＷは、ＣＩ）以下
に述べる土中に孔を穿ける手段を備えた穿孔装置１４と
、（２）推進導管１６と、（３１１Ｊ−ル支持組立体１
８と、（４）推進組立体２０とを備えている。リール支
持組立体１８および推進組立体２０の両者は、全体を番
号２２で示すトレーラ上に支持しておくのが望ましく、
トレーラ２２上には更に、作業者用の座席２４と手動制
御装置を備えた制御パネル（図示せず）とが支持されて
いる。
引き続き第１図を参照しながら、トンネル１２を以下の
方法で形成することを説明する。まず、トレーラ２２を
トンネル１２の掘削開始点に比較的近接した位置におき
、弯曲した掘削始動チューブ２６を入れるための入口開
口を手で穿けておく。
方法で形成することを説明する。まず、トレーラ２２を
トンネル１２の掘削開始点に比較的近接した位置におき
、弯曲した掘削始動チューブ２６を入れるための入口開
口を手で穿けておく。
掘削始動チューブ２６は可撓性構造体、入れ子式構造体
あるいは他の適当な構造体で作ることができる。推進導
管１６は最初はリール２８のまわりに巻回されている。
あるいは他の適当な構造体で作ることができる。推進導
管１６は最初はリール２８のまわりに巻回されている。
リール２８は、以下に述べるように、リール支持組立体
１８の一部を構成している。推進導管１６の最先端部は
穿孔装置１４の後端部に連結されており、穿孔装置１４
は掘削始動チューブ２６の入口の中に手で入れられてい
る。
１８の一部を構成している。推進導管１６の最先端部は
穿孔装置１４の後端部に連結されており、穿孔装置１４
は掘削始動チューブ２６の入口の中に手で入れられてい
る。
その後、穿孔装置１４の一部を構成している花芽は手段
が始動され、同時に推進組立体２０が推進導管１６に作
用して、該推進導管１６をその軸線に沿って穿孔装置１
４の方向に推進していく。かくして、穿孔装置１４が土
中を通って孔を穿けていくとき、該穿孔装置１４がその
目的場所に到達する迄、推進導管１６により前方に向っ
て押し続けられる。
が始動され、同時に推進組立体２０が推進導管１６に作
用して、該推進導管１６をその軸線に沿って穿孔装置１
４の方向に推進していく。かくして、穿孔装置１４が土
中を通って孔を穿けていくとき、該穿孔装置１４がその
目的場所に到達する迄、推進導管１６により前方に向っ
て押し続けられる。
第１Ａ図には、穿孔装置１４をより詳細に示しである。
図示のように穿孔装置１４は、長い本体３０と、該本体
３０の軸線のまわりで回転できるように本体３０に取付
けられた穿孔ヘッド３２とを備えている。この穿孔へノ
ド３２を回転させるためのモータ（図示せず）が本体３
０内に収容されており、穿孔へノド３２には複数のノズ
ル３４が設けられている。該ノズル３４は前方に向けて
配置されているが、穿孔装置１４の中心軸線から外れた
位置に設けられている。中心から外れて噴射される掘削
ジェット３６を生じさせるため、例えば水と粘土粒子と
からなる高圧掘削流体が、高圧流体導管を通ってノズル
３４に導かれる。掘削流体の供給源を番号３８（第１図
）で示してあり、かつ、該供給源３８とノズル３４との
間の高圧流体ラインすなわち導管を番号４０で示しであ
る。
３０の軸線のまわりで回転できるように本体３０に取付
けられた穿孔ヘッド３２とを備えている。この穿孔へノ
ド３２を回転させるためのモータ（図示せず）が本体３
０内に収容されており、穿孔へノド３２には複数のノズ
ル３４が設けられている。該ノズル３４は前方に向けて
配置されているが、穿孔装置１４の中心軸線から外れた
位置に設けられている。中心から外れて噴射される掘削
ジェット３６を生じさせるため、例えば水と粘土粒子と
からなる高圧掘削流体が、高圧流体導管を通ってノズル
３４に導かれる。掘削流体の供給源を番号３８（第１図
）で示してあり、かつ、該供給源３８とノズル３４との
間の高圧流体ラインすなわち導管を番号４０で示しであ
る。
第８図に示すように、この高圧流体導管４０は、掘削流
体供給源３８から推進導管１６を通って穿孔へ・ノド３
２まで延在している。
体供給源３８から推進導管１６を通って穿孔へ・ノド３
２まで延在している。
穿孔装置１４により土中に孔を穿けてトンネル１２を形
成するため、穿孔へノド３２が穿孔装置１４の軸線のま
わりで充分な高速度で回転される間に掘削ジェット３６
が勢い付けられて、穿孔装置１４が推進ケーブルすなわ
ち推進導管１６により前進されるときに、穿孔装置１４
の直径よりも僅かに大きな孔を土中に形成する。このた
めには次の諸点が前提条件となる。すなわち、（１）穿
孔装置１４が直線状の通路に沿って移動するように意図
されていること、（２）各掘削ジェットの圧力が一定で
あること、（３）穿孔ヘッド３２が一定速度で回転され
ること、（４）穿孔装置１４が一定の速度で前進される
こと、および（５）土が均一の固さを有することである
。かような条件の下で、穿孔装置１４が一定直径のトン
ネル１２を形成することができる。トンネル１２の実際
の直径は多数のファクターにより影舌を受け、このファ
クターには、掘削ジェット３６の強さおよびオフセット
角度はどの程度であるか、穿孔装置１４はどの位速く又
は遅く土中を通って移動されるか、穿孔ヘッド３２の回
転速度はどの程度であるか、等が含まれている。
成するため、穿孔へノド３２が穿孔装置１４の軸線のま
わりで充分な高速度で回転される間に掘削ジェット３６
が勢い付けられて、穿孔装置１４が推進ケーブルすなわ
ち推進導管１６により前進されるときに、穿孔装置１４
の直径よりも僅かに大きな孔を土中に形成する。このた
めには次の諸点が前提条件となる。すなわち、（１）穿
孔装置１４が直線状の通路に沿って移動するように意図
されていること、（２）各掘削ジェットの圧力が一定で
あること、（３）穿孔ヘッド３２が一定速度で回転され
ること、（４）穿孔装置１４が一定の速度で前進される
こと、および（５）土が均一の固さを有することである
。かような条件の下で、穿孔装置１４が一定直径のトン
ネル１２を形成することができる。トンネル１２の実際
の直径は多数のファクターにより影舌を受け、このファ
クターには、掘削ジェット３６の強さおよびオフセット
角度はどの程度であるか、穿孔装置１４はどの位速く又
は遅く土中を通って移動されるか、穿孔ヘッド３２の回
転速度はどの程度であるか、等が含まれている。
掘削した土を穿孔装置１４に後方に押しやり、トンネル
の入口端から排出できるようにするためには、トンネル
の直径は穿孔装置１４の直径より充分に大きくするのが
よい、このため、第１図に示すように圧縮空気供給源４
２が設けてあり、該圧縮空気供給源４２は圧縮空気導管
４６を通って穿孔ヘッド３２の１つ以上の空気ノズル４
４に連結されていて、穿孔装置１４の前端部において１
つ以上の空気ジェット４８を生じさせるようになってい
る。実際に使用する装置では、穿孔装置１４の後方から
もこの空気ジェット４８が噴射されるように構成するこ
とができる。いずれの場合においても、掘削された土を
、空気ジェット４８によってトンネル１２の後方がら運
び出すことができる。圧縮空気導管４６と、穿孔ヘッド
３２を回転させるべく穿孔装置１４の本体３ｏ内に収容
されたモータに動力を供給するための動力導管５ｏとは
、前述の高圧流体導管４ｏおよび別の電気信号ケーブル
や気圧測定器用ケーブルと共に推進導管１６内に収容さ
れている。
の入口端から排出できるようにするためには、トンネル
の直径は穿孔装置１４の直径より充分に大きくするのが
よい、このため、第１図に示すように圧縮空気供給源４
２が設けてあり、該圧縮空気供給源４２は圧縮空気導管
４６を通って穿孔ヘッド３２の１つ以上の空気ノズル４
４に連結されていて、穿孔装置１４の前端部において１
つ以上の空気ジェット４８を生じさせるようになってい
る。実際に使用する装置では、穿孔装置１４の後方から
もこの空気ジェット４８が噴射されるように構成するこ
とができる。いずれの場合においても、掘削された土を
、空気ジェット４８によってトンネル１２の後方がら運
び出すことができる。圧縮空気導管４６と、穿孔ヘッド
３２を回転させるべく穿孔装置１４の本体３ｏ内に収容
されたモータに動力を供給するための動力導管５ｏとは
、前述の高圧流体導管４ｏおよび別の電気信号ケーブル
や気圧測定器用ケーブルと共に推進導管１６内に収容さ
れている。
穿孔装置１４は、前述の種々の前提条件の下で使用され
ることを説明した。第１Ｂ図から、穿孔装置１４が通さ
れる土質条件は均質ではなく、むしろ固さが様々に変化
していることが分るであろう。第１Ｂ図には、Ａ点とＢ
点との間の土は所期の固さを有し、Ｂ点と０点との間の
土は所期の固さより固く、０点とＤ点との間の土は再び
所期の固さと同じ固さになり、Ｄ点とＥ点との間の土は
所期の固さよりも軟らかく、Ｅ点とＦ点との間の土は再
び所期の固さと同じ固さになっている状態が示しである
。かような土質条件の変化だけではなく、前述の他の前
提条件を満たすことにより、穿孔装置１４がＡ点とＢ点
との間の区間を進むときに所望の直径りをもつトンネル
を掘削することが可能となる。穿孔装置１４がＢ点と０
点との間の区間に進入すると、この区間の土質は固いた
めに長時間をかけて掘削が行なわれる。従って、もしも
穿孔装置１４の前進速度が低下されないときには、穿孔
装置１４が推進導管１６により押し出されて、穿孔装置
１４の穿孔ヘッド３２がトンネル１２の前壁部に押し付
けられてしまうため、作業者は推進導管１６を引き出さ
なければならない。
ることを説明した。第１Ｂ図から、穿孔装置１４が通さ
れる土質条件は均質ではなく、むしろ固さが様々に変化
していることが分るであろう。第１Ｂ図には、Ａ点とＢ
点との間の土は所期の固さを有し、Ｂ点と０点との間の
土は所期の固さより固く、０点とＤ点との間の土は再び
所期の固さと同じ固さになり、Ｄ点とＥ点との間の土は
所期の固さよりも軟らかく、Ｅ点とＦ点との間の土は再
び所期の固さと同じ固さになっている状態が示しである
。かような土質条件の変化だけではなく、前述の他の前
提条件を満たすことにより、穿孔装置１４がＡ点とＢ点
との間の区間を進むときに所望の直径りをもつトンネル
を掘削することが可能となる。穿孔装置１４がＢ点と０
点との間の区間に進入すると、この区間の土質は固いた
めに長時間をかけて掘削が行なわれる。従って、もしも
穿孔装置１４の前進速度が低下されないときには、穿孔
装置１４が推進導管１６により押し出されて、穿孔装置
１４の穿孔ヘッド３２がトンネル１２の前壁部に押し付
けられてしまうため、作業者は推進導管１６を引き出さ
なければならない。
このため、もしもＢ点と０点との間の区間が少しでも掘
削されるものとすれば、トンネルの一部の直径にばらつ
きが生じる。このようにしてＢ点と０点との間の区間の
掘削が行なわれて穿孔装置１４が０点とＤ点との間の区
間に進入すると、直径りをもつトンネル部分が掘削され
る。しがしながら、穿孔装置１４がＤ点とＥ点との間の
区間に進入すると、この区間の土質は所期の固さよりも
軟らかいため、掘削ジェット３６によりこの区間は大き
な直径Ｄｔに拡径される。実際には、穿孔ｖｔ置１４が
孔から出てこれなくなる位の大きな直径になるまで、こ
の区間を掘削ジェット３６により拡径することができる
。しかしながら、それ程にまでこの区間を拡径しなけれ
ば、穿孔装置１４はＥ点とＦ点との間の区間を所期の方
法で前進することができる。以上述べたことは、掘削ジ
ェット３６の噴射圧力および穿孔へンド３２の回転速度
を一定に維持しておき、穿孔装置１４が直線状通路を一
定の速度で前進するように本発明の全体の装置１０を作
動させた場合に、異なる固さをもつ土中内で穿孔装置１
４がいかに機能するかについて説明したものである。本
発明の装置１ｏが掘削ジェット３６の噴射圧力を一定に
維持しがっ穿孔ヘッド３２を一定の回転速度で回転させ
るとき（穿孔装置１４を直線状に前進させる場合である
）には、本発明の１つの特徴によれば、穿孔装置１４を
一定の速度で前進させないようになっている。後で述べ
る筒車で信頼性の高い手段によって、本発明の装置１０
は推進導管１６に一定の前進推力を作用し、この推力に
よって、穿孔装置１４には土質の固さに関わりなく一定
の前進推力が作用される。従って、穿孔装置１４がＡ点
とＢ点との間の区間を通るとき、穿孔装置１４は一定の
速度で前進して所望の直径りを有するトンネル区間を掘
削する。次に穿孔装置１４が、Ｂ点とＣ点との間の区間
のように所期の固さよりも固い土質の部分に到達すると
き、穿孔装置１４がトンネルの前壁部にぶつかって停止
しないようにするため、穿孔装置１４の前進速度が低下
される（これは、前進推力が一定であることによって行
なわれる）。
削されるものとすれば、トンネルの一部の直径にばらつ
きが生じる。このようにしてＢ点と０点との間の区間の
掘削が行なわれて穿孔装置１４が０点とＤ点との間の区
間に進入すると、直径りをもつトンネル部分が掘削され
る。しがしながら、穿孔装置１４がＤ点とＥ点との間の
区間に進入すると、この区間の土質は所期の固さよりも
軟らかいため、掘削ジェット３６によりこの区間は大き
な直径Ｄｔに拡径される。実際には、穿孔ｖｔ置１４が
孔から出てこれなくなる位の大きな直径になるまで、こ
の区間を掘削ジェット３６により拡径することができる
。しかしながら、それ程にまでこの区間を拡径しなけれ
ば、穿孔装置１４はＥ点とＦ点との間の区間を所期の方
法で前進することができる。以上述べたことは、掘削ジ
ェット３６の噴射圧力および穿孔へンド３２の回転速度
を一定に維持しておき、穿孔装置１４が直線状通路を一
定の速度で前進するように本発明の全体の装置１０を作
動させた場合に、異なる固さをもつ土中内で穿孔装置１
４がいかに機能するかについて説明したものである。本
発明の装置１ｏが掘削ジェット３６の噴射圧力を一定に
維持しがっ穿孔ヘッド３２を一定の回転速度で回転させ
るとき（穿孔装置１４を直線状に前進させる場合である
）には、本発明の１つの特徴によれば、穿孔装置１４を
一定の速度で前進させないようになっている。後で述べ
る筒車で信頼性の高い手段によって、本発明の装置１０
は推進導管１６に一定の前進推力を作用し、この推力に
よって、穿孔装置１４には土質の固さに関わりなく一定
の前進推力が作用される。従って、穿孔装置１４がＡ点
とＢ点との間の区間を通るとき、穿孔装置１４は一定の
速度で前進して所望の直径りを有するトンネル区間を掘
削する。次に穿孔装置１４が、Ｂ点とＣ点との間の区間
のように所期の固さよりも固い土質の部分に到達すると
き、穿孔装置１４がトンネルの前壁部にぶつかって停止
しないようにするため、穿孔装置１４の前進速度が低下
される（これは、前進推力が一定であることによって行
なわれる）。
穿孔装置１４の前進速度が低下すると、固い土質を掘削
するのにより長い時間がかかり、従って、Ｂ点とＣ点と
の間の区間には所望の直径りあるいは少くともほぼ所望
の直径りに近い直径の孔が掘削される。次に穿孔装置１
４がＣ点とＤ点との間の区間に到達すると、穿孔装置１
４にはＡ点とＢ点との間の区間を通るときに付与された
最初の速度が与えられ、Ｃ点とＤ点との間の区間に所望
の直径りをもつ孔を掘削する。次に穿孔装置１４が所期
の固さよりも軟らかい固さをもつ土質の部分すなわちＤ
点とＥ点との間の区間に到達すると、この部分の土は容
易に穿孔できがっ穿孔装置１４に付与されている前進推
力が一定であるため、穿孔装置１４の前進速度は増大さ
れる。従って、短い時間で土に孔を穿けることができる
。しがしながら、土質が容易に穿孔できるものであるた
め、Ｄ点とＥ点との間の区間に形成されるトンネルの直
径はＤと同じかほぼＤに等しい直径になる。
するのにより長い時間がかかり、従って、Ｂ点とＣ点と
の間の区間には所望の直径りあるいは少くともほぼ所望
の直径りに近い直径の孔が掘削される。次に穿孔装置１
４がＣ点とＤ点との間の区間に到達すると、穿孔装置１
４にはＡ点とＢ点との間の区間を通るときに付与された
最初の速度が与えられ、Ｃ点とＤ点との間の区間に所望
の直径りをもつ孔を掘削する。次に穿孔装置１４が所期
の固さよりも軟らかい固さをもつ土質の部分すなわちＤ
点とＥ点との間の区間に到達すると、この部分の土は容
易に穿孔できがっ穿孔装置１４に付与されている前進推
力が一定であるため、穿孔装置１４の前進速度は増大さ
れる。従って、短い時間で土に孔を穿けることができる
。しがしながら、土質が容易に穿孔できるものであるた
め、Ｄ点とＥ点との間の区間に形成されるトンネルの直
径はＤと同じかほぼＤに等しい直径になる。
以上述べたものは、トンネル１２が直線状のものであっ
た。本発明の装置１ｏは、穿孔装置１４に該穿孔装Ｈ１
４を操縦する手段を設けることによって、非直線状のト
ンネルをも掘削できるものであることが理解されよう、
このための特別な操縦装置が、本件出願人を譲受人とす
る１９８６年５月２２日付米国特許出願第８６６．２４
１号明細書に記載されているが、この米国特許出願の内
容については、ここでは参考に留めておく。本願明細書
の記載目的としては、穿孔装置１４が、２５フイート（
約７．５ｍ）程度の小さな曲率半径で旋回でき、かつ、
推進導管１６がこのような旋回をするのに充分な可撓性
を存するものであることを述べておけば満足できるもの
である。
た。本発明の装置１ｏは、穿孔装置１４に該穿孔装Ｈ１
４を操縦する手段を設けることによって、非直線状のト
ンネルをも掘削できるものであることが理解されよう、
このための特別な操縦装置が、本件出願人を譲受人とす
る１９８６年５月２２日付米国特許出願第８６６．２４
１号明細書に記載されているが、この米国特許出願の内
容については、ここでは参考に留めておく。本願明細書
の記載目的としては、穿孔装置１４が、２５フイート（
約７．５ｍ）程度の小さな曲率半径で旋回でき、かつ、
推進導管１６がこのような旋回をするのに充分な可撓性
を存するものであることを述べておけば満足できるもの
である。
第２図に関連しつつ再び第１図を参照しながら、推進導
管１６には推進組立体２０が作用して、穿孔装置１４が
通される土の条件には関わりなく、推進導管１６および
穿孔装置１４を一定の推進力で前方に向って推進する方
法について説明する。
管１６には推進組立体２０が作用して、穿孔装置１４が
通される土の条件には関わりなく、推進導管１６および
穿孔装置１４を一定の推進力で前方に向って推進する方
法について説明する。
この点に関しては、実際に本発明の装置を作動させる場
合に、殆んどの土質条件の下でトンネル１２を掘削する
ためには２（１０〜２，（１００ポンド（約９１〜９１
０ｋｇ）の推進力を推進五管１６に作用しなければなら
ないと考えられる。これは、リール支持組立体１８によ
る逆向きの力が推進導管には殆んど作用していないと仮
定したものである。以下の説明から明らかになるであろ
うが、本発明の第２の特徴により、リール支持組立体１
８は実際には、推進導管１６を引っ張る形態の成る小さ
な逆向きの推進力を推進導管１６に作用しているのであ
る。この引張力を無視して、推進組立体２０を３つの空
気タイヤ５０Ａ、５０Ｂ、５゜Ｃ（第１図には、これら
のうち２つの空気タイヤ５０Ａ、５０Ｂのみを示しであ
る）を備えている。
合に、殆んどの土質条件の下でトンネル１２を掘削する
ためには２（１０〜２，（１００ポンド（約９１〜９１
０ｋｇ）の推進力を推進五管１６に作用しなければなら
ないと考えられる。これは、リール支持組立体１８によ
る逆向きの力が推進導管には殆んど作用していないと仮
定したものである。以下の説明から明らかになるであろ
うが、本発明の第２の特徴により、リール支持組立体１
８は実際には、推進導管１６を引っ張る形態の成る小さ
な逆向きの推進力を推進導管１６に作用しているのであ
る。この引張力を無視して、推進組立体２０を３つの空
気タイヤ５０Ａ、５０Ｂ、５゜Ｃ（第１図には、これら
のうち２つの空気タイヤ５０Ａ、５０Ｂのみを示しであ
る）を備えている。
これらの空気タイヤは、適当な手段（第１図および第２
図には図未せず）により回転自在に′取付けられていて
、推進導管１６のまわりで円周方向に等間隔で隔った３
つの点において推進導管１６と摩擦係合するようになっ
ている。これらの各空気タイヤは、ウオーム形ギアボッ
クスを介して連結された流体モータにより、各空気タイ
ヤの軸線のまわりで駆動される。第３図には、３つの流
体モータを符号５２Ａ、５２Ｂおよび５２Ｃで示してあ
り、かつ、該流体モータと協働するギアボックスを符号
５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｃで示しである。３つのすべ
ての空気タイヤ５０Ａ、５０Ｂ。
図には図未せず）により回転自在に′取付けられていて
、推進導管１６のまわりで円周方向に等間隔で隔った３
つの点において推進導管１６と摩擦係合するようになっ
ている。これらの各空気タイヤは、ウオーム形ギアボッ
クスを介して連結された流体モータにより、各空気タイ
ヤの軸線のまわりで駆動される。第３図には、３つの流
体モータを符号５２Ａ、５２Ｂおよび５２Ｃで示してあ
り、かつ、該流体モータと協働するギアボックスを符号
５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｃで示しである。３つのすべ
ての空気タイヤ５０Ａ、５０Ｂ。
５０Ｃを一定の方向に同じ速度で回転することにより、
推進導管１６に前進方向の推進力を与えて穿孔装置１４
を前向きに押し出し、あるいは推進導管１６に後退方向
の推進力を与えて穿孔装置１４をトレーラ２２に向って
後向きに引き出すことができる。このため、３つの流体
モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは、互に直列に流体連結
されている。このように構成することによって、３つの
流体モータを同一速度で回転できるだけでなく、推進導
管１６の太い部分で１つの流体モータがスリップしない
ようにすることができる。
推進導管１６に前進方向の推進力を与えて穿孔装置１４
を前向きに押し出し、あるいは推進導管１６に後退方向
の推進力を与えて穿孔装置１４をトレーラ２２に向って
後向きに引き出すことができる。このため、３つの流体
モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは、互に直列に流体連結
されている。このように構成することによって、３つの
流体モータを同一速度で回転できるだけでなく、推進導
管１６の太い部分で１つの流体モータがスリップしない
ようにすることができる。
第３図には、土質条件とは無関係に、推進組立体２０が
推進導管１６に対して一定の推進力を作用する方法が示
しである。これは、各流体モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２
Ｃを一定トルクで回転させることにより達成される。こ
のことは更に、各流体モータに供給される作動流体を制
御することにより達成される。まず作動流体は、作動流
体供給源５６からマニホルド５８に供給され、該マニホ
ルド５８から電磁バルブ５７を介して、直列に連結され
た流体モーフ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃに供給される。流
体モータへの流体圧力は、協働する圧力変換器（図示せ
ず）により監視され、該圧力変換器は、対応する信号を
制御プロセッサユニット６０（第１図）に出力する。次
いでこの情報は、流体モータを通る流体圧力が一定にな
るように電磁バルブ５７を制御するために用いられる。
推進導管１６に対して一定の推進力を作用する方法が示
しである。これは、各流体モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２
Ｃを一定トルクで回転させることにより達成される。こ
のことは更に、各流体モータに供給される作動流体を制
御することにより達成される。まず作動流体は、作動流
体供給源５６からマニホルド５８に供給され、該マニホ
ルド５８から電磁バルブ５７を介して、直列に連結され
た流体モーフ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃに供給される。流
体モータへの流体圧力は、協働する圧力変換器（図示せ
ず）により監視され、該圧力変換器は、対応する信号を
制御プロセッサユニット６０（第１図）に出力する。次
いでこの情報は、流体モータを通る流体圧力が一定にな
るように電磁バルブ５７を制御するために用いられる。
かくして、穿孔装置１４がより固い土質の土を通るとき
には、電磁バルブ５７により流星が絞られて、流体モー
タに作用していた最初の流体圧力が減圧される。これに
対し、流体モータに減圧された流体圧力が作用している
状態で、穿孔装置１４がより軟らかい土質の土を通ると
きには、電磁バルブ５７により流体モータに流れる作動
流体の流量が増大される。３つの流体モータ５２Ａ、５
２Ｂ、５２Ｃを通って流れる作動流体に一定の圧力降下
を生じさせることにより、流体モータは一定のトルクで
回転し、これにより土質条件の如何とは関わりなく、推
進導管１６に一定の推進力を付与することができる。電
動モータを用いてこれと同じ結果を得ることも可能であ
り、この場合には、個々の制御手段を用いて各電動モー
タを互に独立して制御することもできるが、電動モータ
に一定の電流が供給されるように構成すればよい。
には、電磁バルブ５７により流星が絞られて、流体モー
タに作用していた最初の流体圧力が減圧される。これに
対し、流体モータに減圧された流体圧力が作用している
状態で、穿孔装置１４がより軟らかい土質の土を通ると
きには、電磁バルブ５７により流体モータに流れる作動
流体の流量が増大される。３つの流体モータ５２Ａ、５
２Ｂ、５２Ｃを通って流れる作動流体に一定の圧力降下
を生じさせることにより、流体モータは一定のトルクで
回転し、これにより土質条件の如何とは関わりなく、推
進導管１６に一定の推進力を付与することができる。電
動モータを用いてこれと同じ結果を得ることも可能であ
り、この場合には、個々の制御手段を用いて各電動モー
タを互に独立して制御することもできるが、電動モータ
に一定の電流が供給されるように構成すればよい。
以上推進組立体２０について述べたが、次にリール支持
組立体１８について述べる。前述のようにこのリール支
持組立体１８はリール２８を備えている。第１図に示す
ように、リール２８は、全体を番号６２で示す適当な支
持手段によって、推進組立体２０から後方に間隔を隔て
た所に位置する軸線のまわりで回転自在に支持されてい
る。実際に使用する装置においては、推進導管１６の長
さは約５（１０フイート（約１５０ｍ）、外径は２３八
インチ（約６ｃｍ）である。最初、推進導管１６の全体
は、３６インチ（約９１ｃｍ）の最小外径をもつドラム
のまわりに巻回されている。前述のように、推進導管１
６は比較的長い範囲に亘ってきわめて可ＩＱ性に冨む構
成になっているので、１８インチ（約４６ｃｍ）の曲率
半径をもつドラムのまわりに巻回することができるが、
推進導管１６は比較的短い長さ範囲に亘って幾分剛性を
もたせて構成しである。従って、推進導管１６がリール
に巻回されたとき、推進４管１６は、時計のスプリング
がそうであるように、意図せずして巻き解かれようとす
る傾向を有する。このことを防止するため、ドラムと推
進組立体２ｏとの間の推進導管１６の部分を、常時ピン
と張られた状態に維持することが重要である。このこと
を達成する方法は、推進導管１６が推進組立体２ｏによ
り前方向の推力を受けるとき、推進導管１６を巻き解く
のにリール２８を積極的に駆動する必要性により大きな
影響を受ける。リール支持組立体１８の一部にそのよう
な積極的な作用を行なわないとするならば、穿孔装置１
４を所望の方法でｆ多動させるべく推進導管１６に充分
大きな推進力を付与するためには、流体モータ５２Ａ、
５２Ｂ、５２Ｃをきわめて大型なものにしなければなら
ない。推進組立体２０とは独立してリール２８を駆動す
ることにより、リール２８による引っ張り力を完全に無
くすことができる。しかしながら、以下の説明から明ら
かになるように、リール支持組立体１８と推進組立体２
０との間の推進導管１６の部分がビンと張られるように
維持するためには、リール支持組立体１８は微小の引張
り力が作用するように作動される。
組立体１８について述べる。前述のようにこのリール支
持組立体１８はリール２８を備えている。第１図に示す
ように、リール２８は、全体を番号６２で示す適当な支
持手段によって、推進組立体２０から後方に間隔を隔て
た所に位置する軸線のまわりで回転自在に支持されてい
る。実際に使用する装置においては、推進導管１６の長
さは約５（１０フイート（約１５０ｍ）、外径は２３八
インチ（約６ｃｍ）である。最初、推進導管１６の全体
は、３６インチ（約９１ｃｍ）の最小外径をもつドラム
のまわりに巻回されている。前述のように、推進導管１
６は比較的長い範囲に亘ってきわめて可ＩＱ性に冨む構
成になっているので、１８インチ（約４６ｃｍ）の曲率
半径をもつドラムのまわりに巻回することができるが、
推進導管１６は比較的短い長さ範囲に亘って幾分剛性を
もたせて構成しである。従って、推進導管１６がリール
に巻回されたとき、推進４管１６は、時計のスプリング
がそうであるように、意図せずして巻き解かれようとす
る傾向を有する。このことを防止するため、ドラムと推
進組立体２ｏとの間の推進導管１６の部分を、常時ピン
と張られた状態に維持することが重要である。このこと
を達成する方法は、推進導管１６が推進組立体２ｏによ
り前方向の推力を受けるとき、推進導管１６を巻き解く
のにリール２８を積極的に駆動する必要性により大きな
影響を受ける。リール支持組立体１８の一部にそのよう
な積極的な作用を行なわないとするならば、穿孔装置１
４を所望の方法でｆ多動させるべく推進導管１６に充分
大きな推進力を付与するためには、流体モータ５２Ａ、
５２Ｂ、５２Ｃをきわめて大型なものにしなければなら
ない。推進組立体２０とは独立してリール２８を駆動す
ることにより、リール２８による引っ張り力を完全に無
くすことができる。しかしながら、以下の説明から明ら
かになるように、リール支持組立体１８と推進組立体２
０との間の推進導管１６の部分がビンと張られるように
維持するためには、リール支持組立体１８は微小の引張
り力が作用するように作動される。
第１図と関連して第３図を参照すれば、リール支持組立
体１８が流体モータ６４を備えており、該流体モークロ
４はリール２８をその軸線のまわりで回転させるべく、
ギアボックス６６を介してリール２８に連結されている
。流体モータ６４には、マニホルド５８から電磁バルブ
６８およびカウンタバランスチェックバルブ６９を介し
て作動流体が供給される。カウンタバランスチェックバ
ルブ６９は、以下に述べるリールの自由状態での引っ張
り力を調節するためのものである。流体モータ６４は、
流体モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃと同様に一定のトル
クで回転するように構成することができ、このため、流
体モータ６４には、該流体モータを通る圧力を検出する
圧力変換器（図示せず）および電磁バルブ番操作するた
めの手段を設けることができる。リール２８を駆動する
定トルクモータを使用することにより、リール２８は該
リール上に残っている推進導管１６の量に応じてスピー
ドを変えることができ、これにより、推進導管１６が巻
回されるときにリール２８と推進組立体２０との間にあ
る推進導管１６に対し微小ではあるが成る程度の大きさ
の引っ張り力を付与して、推進導管１６をビンと張られ
た状態に維持することが可能となる。しかしながら、推
進組立体２０が推進導管１６を前方に押し出すとき、リ
ール２８は流体モータ６４により駆動されることなく自
由に回転することができる。推進ｎ管１６の張力は、マ
ニホルド５８に取付けられたカウンタバランスチェック
バルブ６９を備えたリール支持組立体の流体モータ６４
を通る作動流体の流量を制限することによって維持され
る。
体１８が流体モータ６４を備えており、該流体モークロ
４はリール２８をその軸線のまわりで回転させるべく、
ギアボックス６６を介してリール２８に連結されている
。流体モータ６４には、マニホルド５８から電磁バルブ
６８およびカウンタバランスチェックバルブ６９を介し
て作動流体が供給される。カウンタバランスチェックバ
ルブ６９は、以下に述べるリールの自由状態での引っ張
り力を調節するためのものである。流体モータ６４は、
流体モータ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃと同様に一定のトル
クで回転するように構成することができ、このため、流
体モータ６４には、該流体モータを通る圧力を検出する
圧力変換器（図示せず）および電磁バルブ番操作するた
めの手段を設けることができる。リール２８を駆動する
定トルクモータを使用することにより、リール２８は該
リール上に残っている推進導管１６の量に応じてスピー
ドを変えることができ、これにより、推進導管１６が巻
回されるときにリール２８と推進組立体２０との間にあ
る推進導管１６に対し微小ではあるが成る程度の大きさ
の引っ張り力を付与して、推進導管１６をビンと張られ
た状態に維持することが可能となる。しかしながら、推
進組立体２０が推進導管１６を前方に押し出すとき、リ
ール２８は流体モータ６４により駆動されることなく自
由に回転することができる。推進ｎ管１６の張力は、マ
ニホルド５８に取付けられたカウンタバランスチェック
バルブ６９を備えたリール支持組立体の流体モータ６４
を通る作動流体の流量を制限することによって維持され
る。
以上、本発明の全体の装置１０、特に該装置１０により
トンネル１２を掘削する方法について説明したが、次に
第４図に基き、本発明の装置によりトンネル１２内に新
しいケーブル、回前またはパイプ等を敷設する方法につ
いて説明する。新しいケーブル等の敷設作業は、穿孔装
置１４に新しいケーブル等の一端を連結するための適当
なカップリング部材７０を穿孔装置１４の前端部に取付
けることにより行なわれる。この取付は作業が完了した
ならば、第４図に示すように、推進組立体２０（第１図
）を逆回転させて推進導管１６をリール支持組立体１８
の方向に引き出し、これにより穿孔装置１４を最初の掘
削開始点に向ってトンネル１２を通して引き出す。この
とき、例えば適当なり−ル７１に巻回された新しいケー
ブルが、穿孔装置１４によってリール７１からトンネル
１２内に引き込まれる。最初に掘削したトンネル１２が
新しいケーブル等を通すのに充分大きな直径をもつもの
である限り、掘削ジェット３６を噴射する必要はない。
トンネル１２を掘削する方法について説明したが、次に
第４図に基き、本発明の装置によりトンネル１２内に新
しいケーブル、回前またはパイプ等を敷設する方法につ
いて説明する。新しいケーブル等の敷設作業は、穿孔装
置１４に新しいケーブル等の一端を連結するための適当
なカップリング部材７０を穿孔装置１４の前端部に取付
けることにより行なわれる。この取付は作業が完了した
ならば、第４図に示すように、推進組立体２０（第１図
）を逆回転させて推進導管１６をリール支持組立体１８
の方向に引き出し、これにより穿孔装置１４を最初の掘
削開始点に向ってトンネル１２を通して引き出す。この
とき、例えば適当なり−ル７１に巻回された新しいケー
ブルが、穿孔装置１４によってリール７１からトンネル
１２内に引き込まれる。最初に掘削したトンネル１２が
新しいケーブル等を通すのに充分大きな直径をもつもの
である限り、掘削ジェット３６を噴射する必要はない。
しかしながら、新しいケーブル等を通すのにトンネル１
２の直径を拡径する必要があるときは、穿孔装置１４が
トンネル１２を通って引き出されるときに掘削ジェット
３６を噴射して、トンネル１２を拡径することができる
。
２の直径を拡径する必要があるときは、穿孔装置１４が
トンネル１２を通って引き出されるときに掘削ジェット
３６を噴射して、トンネル１２を拡径することができる
。
新しいトンネルを掘削すべく穿孔装置１４を前進させる
場合であっても、あるいは新しいケーブルを敷設するた
め穿孔装置１４を後方に引き出す場合であっても、リー
ル支持組立体１８と推進組立体２０との間にある推進導
管１６の部分はビンと張られた状態に維持されねばなら
ない。従って、本発明の装置１０を、地中に新しいケー
ブル等を敷設するのに使用する場合には、リール７１が
僅かに大きなトルクで回転される間、リール支持組立体
１８が推進組立体２０に引っ張り力を付与するのではな
く、推進組立体２０がリール組立体１８に引っ張り力を
付与するように、両組立体１８．２０を作動させること
が重要である。また、本発明の装置１０には、穿孔装置
１４を高速度でトンネルを通して後方に引き出せるよう
にするため、リール支持組立体１８および推進組立体２
０の双方に付加的な作動流体を供給すべく、マニホルド
５８（第３図）の外部に付加的な制御バルブ（図示せず
）を設けることができる。この場合には、供給される付
加的な作動流体の量は、２つの組立体１８．２０の間の
引っ張り関係を変えない程度の量である。
場合であっても、あるいは新しいケーブルを敷設するた
め穿孔装置１４を後方に引き出す場合であっても、リー
ル支持組立体１８と推進組立体２０との間にある推進導
管１６の部分はビンと張られた状態に維持されねばなら
ない。従って、本発明の装置１０を、地中に新しいケー
ブル等を敷設するのに使用する場合には、リール７１が
僅かに大きなトルクで回転される間、リール支持組立体
１８が推進組立体２０に引っ張り力を付与するのではな
く、推進組立体２０がリール組立体１８に引っ張り力を
付与するように、両組立体１８．２０を作動させること
が重要である。また、本発明の装置１０には、穿孔装置
１４を高速度でトンネルを通して後方に引き出せるよう
にするため、リール支持組立体１８および推進組立体２
０の双方に付加的な作動流体を供給すべく、マニホルド
５８（第３図）の外部に付加的な制御バルブ（図示せず
）を設けることができる。この場合には、供給される付
加的な作動流体の量は、２つの組立体１８．２０の間の
引っ張り関係を変えない程度の量である。
以上、本発明の全体的装置ｌＯとその作動方法について
説明したが、次に、特に推進導管１６、リール支持組立
体１８、推進組立体２０およびトレーラ２２を備えた実
際に作動する装置の実施例について説明する。実際に作
動する装置の実施例によれば、トレーラ２２自体は第５
図〜第７図に示されており、リール支持組立体１８、推
進組立体２０および作業者の座席２４を支持している。
説明したが、次に、特に推進導管１６、リール支持組立
体１８、推進組立体２０およびトレーラ２２を備えた実
際に作動する装置の実施例について説明する。実際に作
動する装置の実施例によれば、トレーラ２２自体は第５
図〜第７図に示されており、リール支持組立体１８、推
進組立体２０および作業者の座席２４を支持している。
実際の推進導管１６自体は第８図に示しである。
最後に、実際に作動する推進組立体２０を第９図および
第１０図に示しである。但し、本発明の範囲は、これら
の特別な実際に作動する実施例に限定されるものではな
い。
第１０図に示しである。但し、本発明の範囲は、これら
の特別な実際に作動する実施例に限定されるものではな
い。
第１図は、互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点と
の間に連続地下トンネルを掘削するための、本発明に従
って設計された装置の全体を示す概略斜視図である。 第１Ａ図は、第１図に示す全体装置の一部を構成する穿
孔装置の斜視図である。 第１Ｂ図は、固さが変化する土の中で第１図に示す装置
がいかに機能するかを説明する誰明図である。 第２図は、第１図の装置の一つの特徴を示す側面図であ
る。 第３図は、第１図の装置の特別な作動的特徴を示すブロ
ック図である。 第４図は、第１図の装置を新しい地下ケーブルの敷設作
業に使用する方法を示す概略図である。 第５図は、実際に作動する実施例として構成されており
かつ第１図に示した全体装置の一部を構成する多数の構
成部品を支持するトレーラの側面図である。 第６図は、第５図のトレーラの後面図である。 第７図は、第５図のトレーラの平面図である。 第８図は、第１図に示した全体装置の一部を構成する、
実際に作動する推進導管の実施例を示す縦断面図である
。 第９は、第１図に示した全体装置の一部を構成する、実
際に作動する推進組立体の実施例を示す側面図である。 第１０図は、第９図に示した推進組立体の前面図である
。 １４・・・穿孔装置、 １６・・・推進装置
、１８・・・リール支持組立体、 ２０・・・推進組立
体、２２・・・トレーラ、 ２８・・・リー
ル、３２・・・穿孔ヘッド、 ３４・・・ノズ
ル。
の間に連続地下トンネルを掘削するための、本発明に従
って設計された装置の全体を示す概略斜視図である。 第１Ａ図は、第１図に示す全体装置の一部を構成する穿
孔装置の斜視図である。 第１Ｂ図は、固さが変化する土の中で第１図に示す装置
がいかに機能するかを説明する誰明図である。 第２図は、第１図の装置の一つの特徴を示す側面図であ
る。 第３図は、第１図の装置の特別な作動的特徴を示すブロ
ック図である。 第４図は、第１図の装置を新しい地下ケーブルの敷設作
業に使用する方法を示す概略図である。 第５図は、実際に作動する実施例として構成されており
かつ第１図に示した全体装置の一部を構成する多数の構
成部品を支持するトレーラの側面図である。 第６図は、第５図のトレーラの後面図である。 第７図は、第５図のトレーラの平面図である。 第８図は、第１図に示した全体装置の一部を構成する、
実際に作動する推進導管の実施例を示す縦断面図である
。 第９は、第１図に示した全体装置の一部を構成する、実
際に作動する推進組立体の実施例を示す側面図である。 第１０図は、第９図に示した推進組立体の前面図である
。 １４・・・穿孔装置、 １６・・・推進装置
、１８・・・リール支持組立体、 ２０・・・推進組立
体、２２・・・トレーラ、 ２８・・・リー
ル、３２・・・穿孔ヘッド、 ３４・・・ノズ
ル。
Claims (19)
- （１）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との間
に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）土中に穿孔する手段を備えた穿孔装置と、（ｂ）
該穿孔装置が地中に穿孔して前記第１の地点と第２の地
点との間にトンネルを形成するとき、前記穿孔装置を第
１の地点から第２の地点まで土中を通して駆動する手段
とを有し、該駆動手段が、 （ｉ）一端から他端まで連続的に延びていて、一端が前
記穿孔装置に連結されている推進導管と、（ｉｉ）前記
穿孔装置が土中に穿孔するとき前記推進導管に直接作用
し、該推進導管を、該推進導管の軸線に沿って前記穿孔
装置の方向に前向きに推進して前記穿孔装置を土中を通
って押し出す手段とを備えており、前記推進導管は、前
記穿孔装置を土中を通して前方に押し出すのに充分な剛
性を有し、かつ、前記穿孔装置を非直線的に前記第１の
地点から第２の地点まで移動させるのに充分な可撓性を
有していることを特徴とする連続地下トンネル掘削装置
。 - （２）前記推進導管が連続中空チューブで作られている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の連続地
下トンネル掘削装置。 - （３）前記穿孔装置に設けた第１の制御手段と、地上の
第２の制御手段と、前記第１および第２の制御手段の間
で前記中空の推進導管を通って延びている制御ラインと
を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
の連続地下トンネル掘削装置。 - （４）前記穿孔装置が、高圧流体ジェットと、地上の高
圧流体源と、該高圧流体源から前記高圧流体ジェットま
で前記中空の推進導管を通って延びている高圧流体導管
とを有することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
載の連続地下トンネル掘削装置。 - （５）前記駆動手段が、巻回された状態の推進導管を最
初に支持すべく前記推進手段から間隔を隔てて配置され
たリールであって、推進導管が前記推進手段によって前
記穿孔装置の方向の推力を付与されるときに推進導管を
巻き解くリールと、前記推進導管が前記リールから意図
せずして巻き解かれることを防止すべく前記リールと推
進手段との間の推進導管の部分を常時ピンと張られた状
態に維持する手段とを有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の連続地下トンネル掘削装置。 - （６）前記推進手段が、前記推進導管と係合する回転自
在の手段と該回転自在の手段を回転させるための第１の
モータ手段とを有し、前記駆動手段が、前記推進手段に
より推進導管が前記リールから意図的に巻き解かれると
きに、前記リールを回転させる第２のモータ手段を有し
、推進導管の前記部分をピンと張られた状態に維持する
前記手段が、前記第２のモータ手段よりも第１のモータ
手段に常時大きなトルクを維持する手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の連続地下トン
ネル掘削装置。 - （７）前記トルク維持手段が、前記穿孔装置が押し通さ
れる土の固さの程度とは関係なく、前記第１のモータに
一定のトルクを維持する手段を有することを特徴とする
特許請求の範囲第６項に記載の連続地下トンネル掘削装
置。 - （８）前記トルク維持手段が、前記リールのまわりに巻
回された推進導管の量とは関係なく、前記第２のモータ
に一定のトルクを維持する手段を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第７項に記載の連続地下トンネル掘削
装置。 - （９）前記第１および第２のモータ手段が流体モータを
有し、前記トルク維持手段が、前記流体モータを流体駆
動する手段と、前記流体モータの流体駆動圧力を検出す
る手段と、各流体モータ手段のトルクを一定に維持すべ
く流体モータ手段の流体駆動圧力を調節する手段とを有
することを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の連
続地下トンネル掘削装置。 - （１０）前記推進手段が、前記推進導管と係合する回転
自在な手段と、該回転自在な手段を回転させるモータ手
段と、前記穿孔装置が押し通される土の固さの程度とは
関係なく、前記モータ手段のトルクを一定に維持する手
段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の連続地下トンネル掘削装置。 - （１１）前記モータ手段が少くとも１つの流体モータを
有し、前記トルク維持手段が、前記流体モータを流体駆
動する手段と、前記流体モータの流体駆動圧力を検出す
る手段と、前記流体モータに一定のトルクを維持すべく
流体モータの流体駆動圧力を調節する手段とを有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の連続地
下トンネル掘削装置。 - （１２）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）孔を穿けるときの固さが変化する土に穿孔する手
段を備えた穿孔装置と、 （ｂ）（ｉ）前記穿孔装置が前記土に孔を穿けて前記第
１の地点と第２の地点との間にトンネルを形成するとき
、前記第１の地点から第２の地点まで前記土を通して前
記穿孔装置を押し出すための少くとも１つの駆動モータ
、および、 （ｉｉ）前記穿孔装置により孔を穿けられる土の固さと
は関係なく、前記モータのトルクを一定に維持する手段
からなる手段とを有することを特徴とする連続地下トン
ネル掘削装置。 - （１３）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）孔を穿けるときの固さが変化する土に穿孔するた
めの、ほぼ一定圧力の高圧流体ジェットを備えた穿孔装
置と、 （ｂ）前記穿孔装置が前記土に孔を穿けて前記第１の地
点と第２の地点との間にトンネルを形成するとき、前記
第１の地点から第２の地点まで前記土を通して前記穿孔
装置を駆動する手段とを有し、該駆動手段は、前記穿孔
装置が土に孔を穿けるときに土の固さに応じて穿孔装置
の速度を変える手段を備えていて、穿孔装置により孔を
穿けられる土の固さの程度とは関係なく、実質的に均一
の直径をもつトンネルを掘削することを特徴とする連続
地下トンネル掘削装置。 - （１４）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）土に孔を穿ける手段を備えた穿孔装置と、（ｂ）
該穿孔装置が土に孔を穿けて前記第１の地点と第２の地
点との間にトンネルを形成するとき、第１の地点から第
２の地点まで土を通して前記穿孔装置を駆動する手段と
を有し、該駆動手段が、 （ｉ）一端から他端まで連続して延びていて、一端が前
記穿孔装置に連結されている中空の管状推進導管と、 （ｉｉ）該推進導管を巻回した状態で最初に支持するた
めのリールおよびモータ手段を備えたリール支持組立体
と、 （ｉｉｉ）複数の膨張自在なタイヤを備えた推進組立体
であって、前記穿孔装置が土に孔を穿けるときに前記推
進導管を、該推進導管の軸線に沿って前記穿孔装置の方
向に前向きに推進して前記穿孔装置を土中を通って押し
出すべく前記タイヤを回転させるために、前記タイヤが
、前記リールおよびモータ手段から前記推進導管に沿っ
て間隔を隔てた位置において前記推進導管の外表面の円
周方向に間隔を隔てた部分と摩擦係合するように構成さ
れた推進組立体と、 （ｉｖ）前記穿孔装置が駆動されて通される土の固さの
程度とは関係なく前記推進導管に一定の駆動力を付与す
べく、前記推進組立体のモータ手段に第１の一定トルク
荷重を維持し、かつ、前記推進導管が意図せずしてリー
ルから巻き解かれることを防止するため前記リールと推
進組立体との間にあるぜ推進導管の部分をピンと張った
状態に維持するのに充分な一定の回転力を前記リールに
付与すべく、前記リールのモータ手段に第２の僅かに小
さなトルク荷重を維持する手段とを有することを特徴と
する連続地下トンネル掘削装置。 - （１５）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する方法において、 （ａ）土に孔を穿ける手段を備えた穿孔装置を設置する
工程と、 （ｂ）前記穿孔装置が土に孔を穿けて前記第１の地点と
第２の地点との間にトンネルを形成するとき、一端から
他端まで連続して延びる推進導管によって前記穿孔装置
を土中を通して第１の地点から第２の地点まで押し出す
工程とを有し、前記推進導管は、土中を通して前記穿孔
装置を前方に押し出すのに充分な剛性と前記穿孔装置を
第１の地点から第２の地点まで非直線状に移動させるの
に充分な可撓性とを備えていることを特徴とする連続地
下トンネル掘削方法。 - （１６）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する方法において、 （ａ）孔を穿けるときの固さが変化する土に孔を穿ける
手段を備えた穿孔装置を設置する工程と、 （ｂ）該穿孔装置が土中に孔を穿けるとき、前記第１の
地点から第２の地点まで実質的に一定の大きさの力で穿
孔装置を押し出し、穿孔が困難な土中においてはゆっく
りと、穿孔が容易な土中においては速く前記穿孔装置を
押し出す工程とからなることを特徴とする連続地下トン
ネル掘削方法。 - （１７）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）孔を穿けるときの固さが変化する土に穿孔するた
め、実質的に一定の圧力をもつ高圧流体ジェットを備え
た穿孔装置を設置する工程と、 （ｂ）該穿孔装置が土に孔を穿けるとき、前記第１の地
点から第２の地点まで土の固さに応じて速度を変えて、
前記穿孔装置を土中を通して駆動し、穿孔装置により穿
孔される土の固さの程度とは関わりなく実質的に均一な
直径をもつトンネルを掘削する工程とからなることを特
徴とする連続地下トンネル掘削方法。 - （１８）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削して、該トンネル中にケー
ブル、パイプまたは導管を敷設する方法において、 （ａ）土に孔を穿ける手段を備えた穿孔装置を設置する
工程と、 （ｂ）前記穿孔装置の後端部に連結された推進導管によ
って、前記第１の地点から第２の地点まで土中を通して
前記穿孔装置を押し出して、第１の地点と第２の地点と
の間にトンネルを形成する工程と、 （ｃ）前記第２の地点において、トンネル内に敷設すべ
きケーブル、パイプ又は導管の一端を前記穿孔装置の前
端部に取付ける工程と、 （ｄ）前記推進導管により、前記第２の地点から第１の
地点まで前記トンネルを通して前記穿孔装置を引っ張り
、穿孔装置の前端部に取付けられたケーブル、パイプま
たは導管を前記トンネル内に引き込んで敷設する工程と
からなることを特徴とする連続地下トンネル内にケーブ
ル、パイプまたは導管を敷設する方法。 - （１９）互に間隔を隔てた第１の地点と第２の地点との
間に連続地下トンネルを掘削する装置において、 （ａ）孔を穿けるときの固さが変化する土に穿孔する手
段を備えた穿孔装置と、 （ｂ）該穿孔装置が前記土に孔を穿けるとき、穿孔装置
により孔を穿けられる土の固さの程度とは関わりなく実
質的に均一の力で、前記第１の地点から第２の地点まで
土中を通して前記穿孔装置を押し出す手段とを有するこ
とを特徴とする連続地下トンネル掘削装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/866,240 US4821815A (en) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Technique for providing an underground tunnel utilizing a powered boring device |
| US866240 | 1986-05-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327692A true JPS6327692A (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=25347213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123589A Pending JPS6327692A (ja) | 1986-05-22 | 1987-05-20 | 連続地下トンネル掘削方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4821815A (ja) |
| EP (1) | EP0246865A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6327692A (ja) |
| AU (1) | AU600726B2 (ja) |
| DK (1) | DK262487A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112374304A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-02-19 | 中铁隧道局集团有限公司 | 大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法 |
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