Soil boring device and soil boring method

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌ボーリング装置及び土壌ボーリング方法に関し、特に押し引きユニットと、このユニットと駆動連結され、土壌穿孔もしくは配管を通って案内されるロッド（Gestaenge）とを有する、土壌穿孔（ボーリング）装置に関する。 この土壌ボーリング装置は、さらには土壌穿孔を形成し拡径しそして／又は古い配管を破壊する装置、並びに、新しい配管を敷設する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土壌穿孔を形成し拡径し、そして／又は古い配管を破壊し、更に新しい配管を敷設することは、動力を発生させるラム穿孔工具を前進させたり、静圧を発生させてロッドを前方に駆動したり、後退させたりするプレス又はウインチを用いたりして行うことができる。 動力を発生させるラム穿孔装置には、作動に際して大きな騒音を発生させ、振動によって、環境、特に、並行する外部配管もしくは交差する外部配管に損傷を及ぼし、環境を汚染させる含油排気を発生させるなどの欠陥がある。
【０００３】
静圧で作動するプレスやウインチは、取扱い難く、押込み剛性を有するロッドを単に押動においてのみ作動させるか、ワイヤを用いて引張作用によって作動させる。
【０００４】
押込み剛性のロッドは、送り装置が通常は凹所（溝）又は立て孔（シャフト）から作動されることから、長さの短い複数のロッド部分から成っていることが必要とされる。 凹所又は立て孔の直径に対応するロッド部分長が土壌中もしくは古い配管中に圧入されるにつれて、部分片によって、ロッドの長さを大きくすることが必要となる。 立て孔は通常は内径が１ｍであるため、個別のロッド長は、８０ｃｍよりも長くないことが屡々生じうる。
【０００５】
既設の土壌穿孔を経てワイヤを介して拡径装置を導くために、ワイヤウインチを使用する場合、最初にこのワイヤを土壌穿孔もしくは既設の配管に通さねばならないが、これは、曲げ脆性のワイヤの場合、困難に当面する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
押動装置を介してロッドを土壌中に圧入するには、この装置をロッドに直接に作用させる必要があり、そのために、ロッドの外面に作用する締付グリップが用いられる。
【０００７】
締付グリップによる力の適用は、機械連結によってなされるので、ロッドの平滑な表面に対して、土壌の抵抗が高くなると、不可避的にすべりを生じ、それによって磨耗と、更に強いすべりとを生ずる。
【０００８】
ロッドが古い配管を通して、それを破壊するために、引かれたり押されたりすると、ロッドに付着したごみが、締付グリップやロッドの磨耗を更に大きくするため、すべりが一層容易に発生する。
【０００９】
従来のロッドは、ねじ継手を備えているが、このねじ継手は、汚損に対する敏感性が特に高い。 これはピッチの粗いねじの場合も同様であり、引張り負荷が高く、曲げ半径が小さいと、ねじが破断し易くなる。 ねじ継手の別の欠陥は、約８０ｃｍおきにねじを締めたり弛めたりする必要があることであり、ねじのピッチが高い場合、少くとも７〜１０回の回動が必要とされる。 １００ｍの長さのロッドの場合、約１２５個の個別のロッドが必要となり、それに対応したねじ締め時間が必要となる。
【００１０】
本発明の課題は、第１の視点において、前述した欠陥を大幅に改善し、ロッドの押しに対しても引きに対しても適合し、押し引きユニットのすべりによるロッドの摩損を避けうるようにした、冒頭に述べた形式の土壌穿孔装置及び土壌ボーリング方法を提供することにある。 また、本発明の第２の視点において、少い操作で個々のロッドを連結することを可能とする、引張り及び押込みに剛性のロッド継手を、実現することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の第１の視点により、 押し引きユニット（４）と、該押し引きユニットと駆動結合されるロッド（ないしロッドアセンブリ１４、３４、４８、５７）であって、前記ロッドは、複数のロッド部分を含み、前記複数のロッド部分同士は、（相互）回転、傾動ないし揺動されることにより結合手段を介して押込みに対して剛体状になるよう結合され、前記結合された前記ロッド部分同士はある角度で結合が解除され、前記角度は前記ロッド部分の長軸同士間の角度である、前記ロッドと、前記ロッドに設けられた少なくとも一つの突起（１５、３５）又は切欠（３６、６０）と、前記ロッド上の前記少なくとも一つの前記突起（１５、３５）又は前記切欠（３６、６０）と確実に係合する、前記押し引きユニット（４）に設けられた係合手段（１１、１２）と、を有する土壌ボーリング装置が提供される。
【００１２】
本発明の第２の視点において、 押し引きユニット（４）と、該押し引きユニットと駆動結合されるロッド（ないしロッドアセンブリ１４、３４、４８、５７）であって、前記ロッドは、複数のロッド部分を含み、前記複数のロッド部分同士は、（相互）回転、傾動ないし揺動されることにより結合手段を介して押込みに対して剛体状になるよう結合され、前記結合された前記ロッド部分同士はある角度で結合が解除され、前記角度は前記ロッド部分の長軸同士間の角度又は前記ロッド部分同士の相対的な回転角度である、前記ロッドと、前記ロッドに設けられた少なくとも一つの突起（１５、３５）又は切欠（３６、６０）と、前記ロッド上の前記少なくとも一つの前記突起（１５、３５）又は前記切欠（３６、６０）と非回転な方式で確実に係合する、前記押し引きユニット（４）に設けられた係合手段（１１、１２）と、を有する土壌ボーリング装置が提供される。
本発明は、第３の視点において、 土壌ボーリング方法であって、地中を押し引きユニットと共に第１のロッド部分を送り、前記押し引きユニットは前記第１のロッド部分の少なくとも一つの突起又は切欠と係合する確実な係合手段を有し、第２のロッド部分を回動させて前記第１のロッド部分と押し込まれた際に剛体となるよう結合（ロッドアセンブリを形成）し、前記結合は２つの前記ロッド部分に設けられた結合手段同士の結合によって行われ、前記ロッド部分同士は、（相互）回転、傾動ないし揺動されることにより前記結合手段を介して押込みに対して剛体状になるよう結合され、前記結合された前記ロッド部分同士はある角度で結合が解除され、前記角度は前記ロッド部分の長軸同士間の角度であり、前記係合手段が前記第２のロッド部分の少なくとも一つの突起又は切欠と係合することによって、第２のロッド部分を地中を前進させることを特徴とする土壌ボーリング方法が提供される。
【００１３】
なお各請求項に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図しない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
形状連結（即ち、部材間の形状輪部を介しての係合方式、formschluessig）の係合手段は、ロッドを押したり引いたりする際のすべりをなくするので、押し引き（駆動）装置の全能力が利用され、ロッド及び係合手段に余分な磨耗が生じなくなる。 ロッドは、ねじロッドとして、又は横方向壁（以下「横壁」とも略称する）を備えたはしご状に形成してよく、環状溝もしくはらせん溝を備えていてもよい。 係合手段は、歯車として、ねじロッドと係合させても、はしご状のロッドの横壁に係合させても、環状溝もしくはらせん溝に係合させてもよく、ねじロッド又は環状溝もしくはらせん溝に係合されるか又は横壁もしくは突起に作用する係止要素から成るようにしてもよい。
【００１５】
ロッドないし棒材即ち押込み棒状部材（Gestaenge）は、個々のロッド部分から組み立てられても、またリンクチェーンとして形成されていてもよい。 また係合手段は、少くとも１つの突起もしくは切欠に係合し、押し引きユニットによって直線上に駆動されて係止又は離脱されうる係止要素から成っていてもよく、ロッドがそれによって、押し引きユニットにより回転駆動される歯車を介して連続的に移動されたり、押し引きユニットによって間欠的に直線移動されたりするようにしてもよい。
【００１６】
少くともロッドの、押し引きユニットに形状連結によって結合されうる先端に、ねじを備え、このねじに係合手段が係止されるようにしても、ロッドとの形状連結が実現される。
【００１７】
ロッド又はリンクチェーンが押し引きユニットによって押し又は引き運動を行いうるようにするには、ロッドが互に形状連結によって押込み剛性に互に結合されうる複数のロッド部分から成るか、又は、リンクチェーンが、引きに対してリンク結合されると共に押込み剛性をもつように形成されるようにする。
【００１８】
ロッドが個々の互に結合されるロッド部分から成る場合、各々のロッド部分は、有利には、一端に、横壁によって画定された横孔を有し、他端に、連結ヘッドを有し、この連結ヘッドが、連結しようとする相手のロッド部分の横孔に係合すると共に一方の横壁を掴むノーズ端と、他方の横壁を掴む切欠と、送り（押込み）作動に際して該他方の横壁の外面を掴むノーズ端とをもつようにする。
【００１９】
このような運動継手ヘッドによれば、個別のロッド部分は、土壌中に十分に進入したり、土壌から引出されたりした時に、互に結合されたり、相互から切離されたりし、そのために時間や労力を多く必要とすることがなく、また送り作動が長時間中断されることがない。
【００２０】
有利には、各横壁は、それに係合するノーズ端に適合された形状の切欠（ないし凹部）を備えている。
【００２１】
各々のロッド部分がはしご状に形成される場合、横孔は、横壁を形成する、最後から２番目の横壁と最後の横壁との間に位置されてもよく、また横壁は、ノーズ端のための切欠を備えていてもよい。 他方では、ロッド部分が、少くとも一側の規則的な間隔をもった、係合手段のための切欠と共に、中実に形成されていれば、横孔は１つのロッド部分の一端に配設され、他端には、継手ヘッドが配設される。
【００２２】
ロッド部分を互に連結する別の形態によれば、有利には、ロッド部分は、その両端に、相補形状のバヨネット継手ヘッドを備え、該継手ヘッドは、前方外側端に、ロッド部分のほぼ半幅に対応する長目の継目板を備えると共に更に継目板と平行に相補形状のノーズ端をロッド部分に備え、ロッド部分の縦目板に横ピンを備えると共に、別の（相手の）ロッド部分の継目板に（横ピンに対し）相補形状の横孔を備える。 穿孔の大きさは、１つのロッド部分の横ピンが、２つのロッド部分の傾動した位置において横孔中に相互に差込み係合され延在した面一（合一係合）の位置において、切欠に係合するノーズ端によってロックされるように定められる。
【００２３】
これにより、１つのロッド部分が穿孔中にか又は配管中に十分に押込まれた時に、傾斜角をなして第２のロッド部分が当接し、他のロッド部分と面一（直線状）となる延在位置に揺動することによってロックされる。 ロッドを後退させる場合も同様であり、十分に引かれたロッド部分は、傾動によって、他のロッド部分に対するロックから解除される。
【００２４】
横ピンが横孔中においてロッド部分の長手軸線の方向に摺動可能になっていると、バヨネット継手ヘッドは、押し作用によって互に係合し、各ロッド部分は形状連結によって、押込み剛性を示すように互いに結合される。
【００２５】
押し引きユニットが、直線上を移動可能な駆動要素を有し、ロッドが、押し引きユニットに形状連結によって結合されうる先端に、ねじ部を有している場合、係合（連結）手段は、径方向に可動で該ねじ部と噛合う少くとも２つの掴みグリップから成っていてもよい。
【００２６】
他方では、ロッド部分がねじロッドとして、はしご状に又は環状溝もしくはらせん溝と共に形成されている場合、係止要素は、駆動方向において押し引きユニットをロッド部分又はリンクチェーンと結合させる、少くとも１つの横方向に可動の爪片（ストッパ突起）から成っていてもよい。
【００２７】
この場合、直線上において可動の押し引きユニットは、仕事行程の後に戻り行程を行わねばならないが、その場合ロッドは移動すべきではないので、押し引きユニットの非可動部分に、この非可動部分を駆動方向と反対の方向においてロッド部分又はリンクチェーンと連結するか又は締付ける横方向に可動の爪片を配設することが望ましい。
【００２８】
次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて一層詳細に説明する。
【００２９】
【実施例】
本発明の装置によれば、凹所（溝）３から始めて、穿孔２を土壌中に堀さくする。 この目的のために凹所３中に押し引きユニット４を配設する。 このユニットの固定台架５は、土壌１の壁に押圧板６を介して支持され、１以上の土壌アンカー７を介して保持されている。 台架５に油圧ピストンシリンダユニット８が配設してあり、キャリッジ（可動体）９を直線上において往復動させることができる。 キャリッジ９中の複数対の案内ボルト１０は、ボーリングロッドのロッド部分１５を案内するために用いられる。 別のロッド部分１４は、キャリッジ９中に保持されたロッド部分１４に結合されている。 複数のロッド部分１４から成るロッドを介してボーリング端１３を土壌中に圧入することによって、穿孔２が形成される。
【００３０】
ロッド部分１４は、横壁（ないし横バー）１５及び平行桁在１８とによって、はしご状に形成されている。
【００３１】
各々のロッド部分１４の一端に連結ヘッド１９が配設してあり、この連結ヘッド１９は、隣接したロッド部分１４の最後から２番目の横壁及び最後の横壁１７と共働する。 連結ヘッド１９は最後の横壁１７を掴むための切欠２０を備えている。 連結ヘッド１９のノーズ端（係合突部）２１は、最後から２番目の横壁１６の切欠２４に係合し、ノーズ端（係合突部）２２は、最後の横壁１７の切欠２５に係合する。
【００３２】
複数のロッド部分１４から成る、ボーリング端１３を備えたロッドを土壌中に圧入することによって、穿孔２を、図１に示すように形成するには、キャリッジ９の押し込み運動に際して、横壁１５の後部を掴む（当接押圧する）ことによって、複数のロッド部分１４から成るロッドを土壌中に圧入するように、キャリッジ９に連結された爪片（下部ストッパ）１１を配設する。 この圧入運動の間に、前記ノーズ端２１、２２は、ロッド部分１４の間に、押込み剛性を示す結合が確保されるように、切欠２４、２５中に配される。
【００３３】
図２において、押し引きユニット４は、その前方への送り（圧入）行程の終端において図示されている。 キャリッジが油圧ピストンシリンダユニット８を介して、図１に示した位置まで後退すると、押し引きユニット４の台架に配設された爪片（上部ストッパ）１２は、継手ヘッド１９の上部先端に係合して複数のロッド部分１４から成るロッドを台架５と共に後退せしめる。
【００３４】
爪片１１、１２は弾性ばね作用の下に、図１、２に示した位置に保持することができ、横壁１５、１６、１７又は連結ヘッド１９が通過する際（台架５が後退する際）にのみ後退することによって、図示した位置を後に（台架の前進運動時に）再び占めうるようになっている。 爪片１１、１２を機械的、電気的又は液圧式に作動させることもできる。 これによって最後から２番目の横壁１６が、図１に示した位置において、押圧板６の少し前方に位置されるまで、ロッド部分１４が土壌２中に圧入された時、上部の案内ボルト１０を台架９から取除き、別のロッド部分１４を、図４に示すように、先行するロッド部分１４と連結する。 そのためには、連結しようとするロッド部分１４の連結ヘッド１９のノーズ端２１を、傾斜した状態で、最後から２番目の横壁１６と最後の横壁１７との間の横孔２６に通した後、図１、２に示した位置まで、先行するロッド部分１４と面一（一直線の整列位置）になるように回動させる。 次に、上部案内ボルト１０を再びキャリッジ９に挿通し、このロッド部分１４も再び土壌２中にほぼ挿入するまで、押し引きユニット４による間欠的な送り（圧入）操作を継続する。
【００３５】
ノーズ端２１、２２は、その時々の最後のロッド部分１４に作用する送り作動の結果として、最後から２番目の横壁１６及び最後の横壁１７の切欠２４、２５中に進入することによって、押込み剛性を示す結合がロッド部分１４の間に確実に実現される。
【００３６】
図３に示すように、古い配管２８を新しい配管３１に代えるには、最初に、１つのロッドを形成するように順次互に結合されるロッド部分１４を、１つの立て孔（シャフト、マンホール）２７から、古い配管２８を経て、図示しない隣接した導孔まで押込む。 次に、押し引きユニット４の領域中において立て孔２７中に存在するロッド部分１４が、キャリッジに送りをかけるための油圧ピストンシリンダユニット８によって立て孔２７中に引込まれる間に、最後のロッド部分１４の連結ヘッド１９に破壊ヘッド２９が連結される。 このようにして古い配管２８は破壊ヘッド２９によって破壊される。 それと同時に、拡開された穿孔３０が形成され、破壊ヘッド２９に連結された引張り導入ロール３１（新しい配管となる）が、穿孔３０中に導入される。
【００３７】
複数のロッド部分１４から成るロッドの引込みを可能とするために、爪片１１、１２は、図１の状態に対して１８０°回転させて（逆向きに）配置される。 即ち、台架の前進時には斜面を介して後退可能であるが、台架の後進時には爪片１１、１２はストッパとして機能し、ロッドを後方へ引張り出すよう作用する。
【００３８】
破壊ヘッド２９には、古い配管２８の破壊を支援するため、圧力媒体によって駆動される穿孔ラム装置３２を配設してもよい。 この穿孔ラム装置３２には圧力媒体が引張り導入ロール３１中の圧力媒体配管３３を介して供給される。 穿孔ラム装置３２の打撃によって古い配管２８のすみやかな破壊が達せられる。
【００３９】
穿孔ラム装置３２に代えて、又はそれと共働するように、破壊ヘッド２９に取付けうる切刃を用いることができる。 これらの切刃は、径方向運動によって、局所的に強化された大きな力を古い配管２８に作用させてこれを破断させる。
【００４０】
図５、６に示したロッド部分３４は、はしご状にでなく、中実に形成された横方向の突起３５を備えている。 これらの突起には、図１〜４の爪片１１、１２と同様の爪片（突部）が送り作用を与えるために係合することができる。
【００４１】
各々のロッド部分３４の一端には、切欠４３及びノーズ端４４、４５を備えた連結ヘッド４２が配設されている。 ロッド部分３４の他端には、横壁（横バー）３８、３９によって画定された横孔３７があるので、連結ヘッド４２は、この横孔３７により傾動して、別の連結ヘッド３４に連結されることができる。
【００４２】
ノーズ端４４、４５は、次に切欠４０、４１に係合するので、この実施例においても、押込み耐性を示す連結が達せられる。
【００４３】
図７〜９には、ロッド部分４８の間の、押込み耐性を示す結合が図示されている。 これらのロッド部分は、はしご状に形成されているが、互に平行な縦桁材と、隣接した切欠５０のバヨネット継手ヘッド５１、５２とのみが図示されている。 バヨネット継手ヘッド５１は、ロッド部分４８の長手方向に延びる継目板として形成される。 この継目板の厚みは、ロッド部分４８の半幅にほぼ等しい。 バヨネット継手ヘッド５１の先端には、ロッド部分４８の相補形状のノーズ端（突起部）５４と共働する切欠５３が形成されている。 バヨネット継手ヘッド５１は、横ピン５５を有し、この横ピン５５は、バヨネット継手ヘッド５２の横孔５６と共働する。
【００４４】
図７に示すように、バヨネット継手ヘッド５１、５２は、互いに相補形状に形成されているので、図８に示した状態において、横ピン５５は、横孔５６に挿通され、ロッド部分４８は、揺動して、延在位置即ち面一（直線整列位置）の状態にもたらされ、そこでロックされる。
【００４５】
横孔５６を長孔として形成した場合、ロッド部分４８に対する送り作用によって、僅かな相対的なずれを生ずることがあり、このずれによって、バヨネット継手ヘッド５１、５２の垂直面が互に突当るため、双方のロッド部分４８が互に対し押込み剛性をもって結合される。
【００４６】
図１０、１１に示したロッド部分５７は、円形又は正方形の断面形状を有し、一端側には、円錐形の雄ねじ５８が形成され、他端側には、円錐形の雌ねじを備えた内孔５９が形成されている。 ロッド部分５７は、これにより、簡単な仕方で互に螺合され、押込み剛性を示す１つのロッドを形成する。 押し引きユニットのロッド駆動用係合（連結）手段（爪片等）は、環状溝として形成された切欠６０に係合することができる。 環状溝の代りに、ロッド部分５７の外面にらせん溝を形成してもよい。
【００４７】
形状連結による係合要素が図１２に示すように少くとも２つの径方向に可動の掴みグリップとして形成され、これらのグリップが押し引きユニットのロッドの先端の雄ねじ５８と共働するようにした場合には、円錐形のねじによって互に結合されるロッド部分を完全に平滑に形成することができる。
【００４８】
ロッドが個々のロッド部分から成るのでなく、１つのリンクチェーンから成る場合には、ドラムからそのチェーンを凹所（溝）３中もしくは立て孔２７中又はその外側に展開させたり、その上に巻付けたりし、各々のロッド部分の取付けに要する作業の中断を不要とする。 リンクチェーンの場合の送りは、直線上の駆動によっても、回転駆動によっても行いうる。 個々のチェーンリンクの間の押込み剛性の連結は、チェーンリンクの結節（リンク）部分に軸方向の可動性がある場合に達せられ、互に隣接するチェーンリンクの相補形状の面は、圧入力が作用した場合に互に突当り、押込み剛性の結合が実現される。
【００４９】
【発明の効果】
本願発明の第１の視点として、ロッドに対する形状連結による係合手段を備えた押し引きユニットを有することにより（請求項１の基本構成）、改良された土壌ボーリング装置が提供される。 これにより、ロッドの押しに対しても引きに対しても適合し、押し引きユニットのすべりによるロッドの摩損を避けることができる。
【００５０】
本発明の第２の視点として、ロッド部材間の引張り及び押込み剛性を有するロッド継手を介して互いに着脱自在に結合組立て可能なロッドが提供され、ロッドの押込み、引張りのいずれの操作にも適合可能なロッド手段が提供される。 その実施形態としては、第１の視点における押し引きユニットに適合するロッドを提供するという利点がある。 各従属請求項に記載の特徴は上記本発明の有利な具体的展開形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】押し引きユニットと、このユニットと駆動結合されたロッドとから成る、土壌穿孔形成用の装置を示す。
【図２】押し引きユニットと、このユニットと駆動結合されたロッドとを示す詳細な側面図である。
【図３】押し引きユニットと、このユニットと駆動結合されたロッドとから成る、古い配管を破壊するための装置を示す。
【図４】結合過程の間のロッド部分を示す。
【図５】互いに結合された別のロッド部分を示す上面図である。
【図６】図５によるロッド部分の側面図である。
【図７】互に結合される前の、更に別のロッド部分の上面図である。
【図８】図７によるロッド部分の、結合の間の状態を示す側面図である。
【図９】図７によるロッド部分の結合状態を示す。
【図１０】更に別の実施例によるロッド部分の非結合状態を示す。
【図１１】図１０によるロッド部分の結合状態を示す。
【図１２】ねじ部と共働する係合手段の詳図である。
【符号の説明】
４ 押し引きユニット１４、３４、４８、５７ ロッド部分（ロッド）
３６、６０ 切欠１１、１２ 爪片（係合手段）