【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、天然ガスや石油等を輸送するのに、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプラインを埋設することが行われている。このパイプラインは、管肌の損傷・腐食防止や、寒冷地での輸送流体の凍結防止のために、管の外周面に合成テープが巻き付けられた状態で埋設されている。
【０００３】
ところで、この種パイプラインは、長年使用していると、外周面に巻き付けられたテープが損傷することにより管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。このように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を来たすだけでなく、その輸送流体の漏れによって思わぬ事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り返して地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテープを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換したりする補修作業が必要となってくる。
【０００４】
このパイプラインの補修のための既設管周りの土を掘削する従来装置として、本出願人の先願である特願２００２−２６６８４４号にて提案されたものがある。この先願で提案されたものにおいて、管下掘削装置は、既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに対し相対移動可能に支持され、下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、カッタ支持フレームと本体フレームとが移動手段により既設管の軸線方向に相互に移動可能な構成とされている。ここで、本体フレームには、カッタ支持フレームの移動時にその本体フレームを既設管に固定する第１の固定手段が設けられ、カッタ支持フレームには、本体フレームの移動時にそのカッタ支持フレームを既設管に固定する第２の固定手段が設けられている。また、本体フレームを既設管上に載置する際に、その既設管の頂面に接当する接当片が本体フレームの前部に、既設管の上面に接当する一対の接当片が本体フレームの後部にそれぞれ取着されている。
【０００５】
この従来装置においては、第１の固定手段により本体フレームを既設管に固定した状態で移動手段により本体フレームに対してカッタ支持フレームを推進させつつ回転カッタを回転させて掘削がなされ、１ストローク分の推進が終わると、第１の固定手段による固定を解いて第２の固定手段によりカッタ支持フレームを既設管に固定した状態で本体フレームを推進させ、この後、第１の固定手段にて本体フレームを既設管に固定して再度カッタ支持フレームを推進させて順次掘削が進められていく。
【０００６】
この掘削作業において、本体フレームを推進させる際には、前記各接当片と既設管との間に生じる摩擦力に抗して本体フレームが移動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置では、前記各接当片と既設管とが面接触ではなく厳密には線接触となっているため、大きな抵抗が生じてしまい、更に本体フレームの推進時にその本体フレームの前部に取着されている接当片が既設管の管肌に食い込むような形となって本体フレームが既設管に引っ掛かるような状態となるために、より大きな抵抗が生じてしまい、本体フレームをスムーズに推進させることができないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、推進動作をスムーズに行うことができ、これにより既設管の下方の土の掘削作業を効率的に行うことのできる管下掘削装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による管下掘削装置は、
地表近くの地中に埋設された既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに対し相対移動可能に支持され、下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記本体フレームおよびカッタ支持フレームを移動手段により前記既設管の軸線方向に交互に移動させつつ前記回転カッタを回転させることにより、前記既設管の下方の土を順次掘削していくように構成される管下掘削装置であって、
前記本体フレームの少なくとも前部に、前記既設管の頂面と接触しその本体フレームの移動に伴い転動するローラを設けることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１０】
本発明による管下掘削装置は、既設管の上方および側方の土が順次取り去られた後においてその既設管の下方の土を掘削する際に用いられる。本発明においては、カッタ支持フレームを支持する本体フレームが既設管上に降ろされ、一対の回転カッタが相互に近接されてそれら回転カッタを閉位置にした状態で、これら回転カッタを回転させることにより掘削が開始される。そして、本体フレームおよびカッタ支持フレームを交互に前進させつつ回転カッタが回転されることで、既設管の下方の土が進行方向の前部から順次掘削されていき掘削が進められていく。本発明によれば、本体フレームの少なくとも前部に、既設管の頂面と接触しその本体フレームの移動に伴い転動するローラが設けられるので、掘削作業において本体フレームを移動させる際の抵抗力を著しく低減することができるとともに、従来のように本体フレームが既設管に引っ掛かるような状態の発生を未然に防ぐことができる。したがって、推進動作をスムーズに行うことができ、掘削作業を効率的に行うことができる。また、本発明では、既設管の頂面にローラを接触させて転動させる構成とされるので、必要強度を担保すれば、ローラの数は例えば１個でも所望の効果を得ることが可能となる。したがって、装置構成の簡素化、並びに低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記ローラは、その転動面が回転双曲面形状とされるのが好ましい（第２発明）。こうすると、ローラの転動面が既設管の外表面における周方向に幅広く接触されるので、ローラの既設管に対する接触状態を安定に保つことができるとともに、ローラに案内機能を持たせることができる。また、前記ローラは、その転動面より側方に突出する鍔部を有するものであっても良い（第３発明）。このようにしても、ローラに設けられる鍔部によってローラに案内機能を持たせることができる。そして、いずれのものであっても、ローラを介して本体フレームを既設管に沿わせて確実に案内させることができ、これによって推進動作をよりスムーズに行うことができるという効果を奏する。
【００１２】
前記各発明において、前記ローラは、高さ調節可能に設けられるのが好ましい（第４発明）。このようにすれば、ローラが摩耗してもそのローラの取り付け位置を調整することで、既設管に対して本体フレームをスムーズに移動させるための適正な間隙を容易に確保することができる。
【００１３】
さらに、前記各発明において、前記本体フレームには、この本体フレームが前記既設管に対して移動する際にその既設管上の堆積物を除去するスクレーパが前記ローラを覆うように設けられるのが好ましい（第５発明）。このようにすれば、本体フレームが既設管に対して移動する際に、スクレーパによって既設管上に堆積した異物を排除することができ、堆積物がローラと既設管との間に噛み込むのを未然に防ぐことができる。これにより、よりスムーズな推進動作を安定に行わせることができるとともに、ローラの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１４】
ここで、前記スクレーパは、高さ調節可能に設けられるのが好ましい（第６発明）。こうすることで、スクレーパの先端が摩耗してもそのスクレーパの取り付け位置を調整して継続使用することができるとともに、スクレーパ機能を十全に発揮させるための既設管に対する適正な間隙を容易に確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による管下掘削装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１には、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で表す背面図が示され、図２には、同管下掘削装置を作業状態で表す背面図が示されている。また、図３（ａ）には図１の側面図が、図３（ｂ）には図２の側面図がそれぞれ示されている。
【００１７】
本実施形態において、既設管（埋設管）１は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表２から１ｍ程度の深さの位置に埋設されている。この既設管１の補修作業を実行するに際しては、主要機械として油圧ショベル３が用いられ、この油圧ショベル３を含む各重機等が既設管１に平行に進行していくようにされている。また、基本的にその進行方向に向かって既設管１の右方は重機および資材運搬車両等の進行スペースとされ、左方は掘削された土の盛土スペースとされている。ここで、掘削土（盛土）は、既設管１の上方の土（表土）とその下層土とに分離するために、前記盛土スペースのうち進行方向に向かって左側が表土スペース、右側が下層土スペースとされている。また、その補修工程は主として次の９工程からなっている。
（１）第１工程：表土剥ぎ
（２）第２工程：右側側溝掘削
（３）第３工程：左側側溝掘削
（４）第４工程：管下掘削
（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄
（６）第６工程：再テーピング
（７）第７工程：下層土埋め戻し
（８）第８工程：管下土締め固め
（９）第９工程：表土埋め戻し
【００１８】
本実施形態において用いられる管下掘削装置４は、前記第１工程（表土剥ぎ）、第２工程（右側側溝掘削）および第３工程（左側側溝掘削）における各作業が終了した後に、前記第４工程（管下掘削）において用いられる。
【００１９】
この管下掘削工程においては、前記第３工程における左側側溝掘削が完了した後方部位において、左右の各側溝５，６の下部を既設管１の下方で相互に連結するように掘削するものである。この管下掘削は、通常タイプの油圧ショベル３を、既設管１の右方に設けられた重機等の進行スペースにその履帯が既設管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態にし、この油圧ショベル３のアーム３ａの先端に取り付けたフック７にてワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、後述するカッタドラム６１，６２を広げた状態で既設管１上にその管下掘削装置４が載置されてその作業を行うように構成されている。なお、ワイヤロープ８の下端部は後述する各ローラフレーム４２，４３に取着される。
【００２０】
前記管下掘削装置４は、後述するように自走機能を有しており、その作業時にワイヤロープ（命綱）９によって油圧ショベル３の作業機の所要部に結合されるとともに、油圧ショベル３側から多数本の油圧ホース１０を介して油圧動力が供給されるように構成されている。
【００２１】
次に、前記管下掘削装置４の詳細構造について説明する。図４には本実施形態の管下掘削装置の平面図が、図５には側面図が、図６には正面図がそれぞれ示されている。また、図７には図５のＺ矢視図が、図８には図５のＡ−Ａ断面図が、図９には図５のＢ−Ｂ断面図が、図１０には図５のＣ−Ｃ断面図が、図１１には図９のＤ−Ｄ断面図が、図１２（ａ）〜（ｃ）にはローラおよびスクレーパの取付構造説明図がそれぞれ示されている。
【００２２】
図示のように、本実施形態の管下掘削装置４は、既設管１上に載置される本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に支持され、下端部に後述するカッタドラム６１，６２を有するカッタ支持フレーム（以下、「ミドルサドル」と称する。）１２とを備えて構成されている。
【００２３】
前記本体フレーム１１は、進行方向の前端部に配され、既設管１を跨ぐ門型形状のフロントサドル１３と、このフロントサドル１３の後方に配され、やはり既設管１を跨ぐ門型形状のリヤサドル１４と、これらフロントサドル１３およびリヤサドル１４の各左右上端部同士を連結するように前後方向に延設されるＩ型断面の左レール１５および右レール１６とを備えて構成されている。
【００２４】
前記フロントサドル１３は、図７に示されているように、フロントサドル本体１７と、このフロントサドル本体１７に対し中間部をピン１８，１９にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー２０および右クランプレバー２１を備えている。そして、各クランプレバー２０，２１の下端部にはピン２２，２３によってフート（把持部）２４，２５が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー２０，２１の上端部間は開閉用油圧シリンダ２６にて連結され、この開閉用油圧シリンダ２６の伸縮により各フート２４，２５が既設管１に対して接離できるようにされている。
【００２５】
前記フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の曲率と略同曲率の円弧面に形成されている。また、このフロントサドル本体１７の中央上部前方には、図１２に示されるような、一対のブラケット７１，７１が突設され、各ブラケット７１の下面には、軸支持部材７２がボルト７３の締結により固定されている。そして、これら軸支持部材７２，７２に両端部を支持される支持軸７４にはローラ７５が装着され、本体フレーム１１が既設管１上に載置されたときには、このローラ７５が既設管１の頂面に接当されるとともに、本体フレーム１１の移動の際にはそのローラ７５が転動されるようになっている。
【００２６】
前記ローラ７５は、その転動面が既設管１の外表面に沿う回転双曲面形状とされている。こうして、ローラ７５の転動面を既設管１の外表面の周方向に幅広く接触させることにより、ローラ７５の既設管１に対する接触状態を安定に保つようにされるとともに、ローラ７５に案内機能を持たせるようにされている。
【００２７】
また、前記各ブラケット７１の下面と軸支持部材７２の取着面との間には所要枚数のシム（図示省略）が介挿されており、このシムの厚みや枚数を調整することにより、ローラ７５の取り付け高さの調整が行われるようになっている。こうして、本体フレーム１１を既設管１上に載置しその本体フレーム１１をその既設管１に対して移動させるに際に、フロントサドル本体１７の中央部下面と既設管１の頂面との間に適正な間隙が生じるように、ローラ７５の取り付け高さが設定される。また、ローラ７５が摩耗してもシム調整によって適正な間隙が容易に確保される。
【００２８】
こうして、開閉用油圧シリンダ２６を収縮状態にしてフロントサドル本体１７を既設管１上に載置すると、ローラ７５の転動面が既設管１の頂面に接当されることによりそのフロントサドル本体１７が既設管１に対して位置決めされる。この状態で開閉用油圧シリンダ２６を伸長させると、各クランプレバー２０，２１がピン１８，１９周りに回動されてそれらクランプレバー２０，２１先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押し付けられ、既設管１に対してフロントサドル１３が位置決めされることになる。
【００２９】
さらに、前記フロントサドル本体１７には、本体フレーム１１が既設管１に対して相対移動する際に、既設管１上に堆積した異物を除去するスクレーパ８１が前記ローラ７５を内包するように取り付けられている。このスクレーパ８１は、両側部が当該フロントサドル本体１７の前端面にボルト８２の締結により固定されるとともに、中央部分が前方に向けて嘴形状に突出するように屈曲形成されてなり、両側部のボルト８２締結部に長孔８１ａが形成されることによってその上下位置が調整できるようにされている。本実施形態においては、このスクレーパ８１の先端部における中央下端部が既設管１の外表面に沿って切り欠かれた形状とされ、当該スクレーパ８１の上下位置を調整することにより、その切欠き形状部位８１ｂの下面と既設管１の頂面との間に、スクレーパ機能を十全に発揮させるに最適な間隙が生じるように設定されている。このようなスクレーパ８１を設けることで、本体フレーム１１が前方に移動する際に、既設管１上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ７５と既設管１との間に噛み込むのを未然に防ぐことができる。こうして、よりスムーズな推進動作を安定に行わせるとともに、ローラ７５の寿命の延命化を図るようにされている。なお、使用に伴いスクレーパ８１の先端部が摩耗した場合でも、そのスクレーパ８１の取り付け位置を調整することで、継続して使用することが可能である。また、摩耗限界に達した場合でも、ボルト８２の脱着によって容易に新品のスクレーパ８１と交換できる。
【００３０】
一方、前記リヤサドル１４は、図１０に示されているように、リヤサドル本体２８と、このリヤサドル本体２８の下端部に中間部をピン２９，３０にて支持されて回動される略三角形形状の左クランプレバー３１および右クランプレバー３２を備えている。そして、各クランプレバー３１，３２の内端部にはピン３３，３４によってフート（把持部）３５，３６が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー３１，３２の外端部とリヤサドル本体２８上部との間は開閉用油圧シリンダ３７，３８にて連結され、これら開閉用油圧シリンダ３７，３８の伸縮により各フート３５，３６が既設管１に対して接離できるようにされている。また、前記リヤサドル本体２８は、下面側の内面が既設管１の外面に近接する形状に形成され、その左右の下面には既設管１の上面に接当する接当片３９，４０がそれぞれ取着されて構成されている。こうして、各開閉用油圧シリンダ３７，３８を収縮状態にしてリヤサドル本体２８を既設管１上に載置すると、接当片３９，４０が既設管１の上面に接当されることによりそのリヤサドル本体２８が既設管１に対して位置決めされる。この状態で各開閉用油圧シリンダ３７，３８を伸長させると、各クランプレバー３１，３２がピン２９，３０周りに回動されてそれらクランプレバー３１，３２先端のフート３５，３６が既設管１の左右下部側面に押し付けられて、既設管１に対してリヤサドル１４が位置決めされることになる。
【００３１】
また、前記ミドルサドル１２は、図８、図９に示されているように、ミドルサドル本体４１と、このミドルサドル本体４１に対しボルト締結により固着される左ローラフレーム４２および右ローラフレーム４３を備え、各ローラフレーム４２，４３に、左右のレール１５，１６を上下から挟み込むように複数のローラ４４が装着されて構成されている。そして、各ローラ４４にはそのローラ４４の転動面から側方に突出するように鍔部（フランジ部）４４ａが設けられ、この鍔部４４ａによってローラ４４の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。こうして、各ローラ４４がレール１５，１６に沿って転動することで、このローラ４４の鍔部４４ａがレール１５，１６の側面に接触して案内され、ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して前後方向に相対移動される。
【００３２】
図４、図５に示されるように、前記ローラフレーム４２，４３の前部および後部には、前記ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して相対移動する際に、レール１５，１６上に堆積した異物を除去するスクレーパ４２Ａ，４３Ａが取り付けられている。このスクレーパ４２Ａ，４３Ａは、上部が前記ローラフレーム４２，４３の端面にボルト締結されるとともに、下部がそのローラフレーム４２，４３の外方へ向けて側面視略くの字状に屈曲形成されてなり、上部のボルト締結部に長孔が形成されることによってその上下位置が調節できるようにされている。なお、このスクレーパ４２Ａ，４３Ａの左右方向の幅はレール１５，１６の幅よりも若干広めにされている。このようなスクレーパ４２Ａ，４３Ａを設けることで、ミドルサドル１２が前後方向に移動する際に、レール１５，１６上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ４４とレール１５，１６との間に噛み込むことによる不具合の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００３３】
図８に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の前部には、このミドルサドル本体４１の下端部に中間部をピン４５，４６にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー４７および右クランプレバー４８が設けられている。そして、各クランプレバー４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート（把持部）５１，５２が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー４７，４８の上端部間は開閉用油圧シリンダ５３にて連結され、この開閉用油圧シリンダ５３の伸縮により各フート５１，５２が既設管１に対して接離できるようにされている。なお、前記フロントサドル１３およびリヤサドル１４が既設管１上に載置された状態では、ミドルサドル本体４１の円弧状の下面は既設管１の外周面には接当せず、その外周面に対して近接した位置にある。こうして、開閉用油圧シリンダ５３を収縮状態から伸長方向に作動させると、各クランプレバー４７，４８がピン４５，４６周りに回動されてそれらクランプレバー４７，４８先端のフート５１，５２が既設管１の左右側面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。
【００３４】
また、図９に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の後部には、このミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されて回動されるカッタ装置（回転カッタ）５６，５７が設けられている。そして、各カッタ装置５６，５７の上端部とミドルサドル本体４１とは開閉用油圧シリンダ５８，５９にて連結され、各カッタ装置５６，５７は各開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周りに回動されるようになっている。
【００３５】
各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ６０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケット）５６ａ，５７ａと、この支持ハウジング５６ａ，５７ａの下端部に装着され、前記油圧モータ６０の出力軸６０ａに駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動されるカッタドラム６１，６２を備えて構成されている。また、前記各カッタ装置５６，５７の既設管１に面する側には管保護部材６３，６４が配されており、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時にそれら管保護部材６３，６４が既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接する位置）まで移動するようにされている。ここで、これら管保護部材６３，６４は、図１１に示されるように、前記支持ハウジング５６ａ，５７ａの後面に一体に設けられて内方へ向けて張り出す平面視略Ｌ字形のアーム部６３ａ，６４ａと、このアーム部６３ａ，６４ａの先端に取着されて既設管１の外表面に沿う曲面形状の管保護片６３ｂ，６４ｂとにより構成されている。これら管保護部材６３，６４は、カッタドラム６１，６２が予期せぬ外力によって突き上げられた場合、もしくはクランプレバー２０，２１；３１，３２による既設管１の把持力の弛みが生じた場合等に、その管保護片６３ｂ，６４ｂが既設管１の外表面に接当することによって、カッタドラム６１，６２が既設管１に直接接当するのを防止する役目をする。こうして、掘削作業時に既設管１が不用意に損傷するのを防止するようにされている。
【００３６】
前記カッタドラム６１，６２は、外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビットが螺旋状に配されてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部を外方へ向けて突出させた形状にされている。より具体的には、カッタドラム６１，６２の軸心に沿う方向でそのカッタドラム６１，６２の上端縁から全長の約１／３の距離に至るまでは次第に大径になるようにされ、この最大径の位置からカッタドラム６１，６２の下端部に至るまでは次第に小径になるようにされている。また、前記最大径位置より上方側の径の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくなるようにされている。さらに、このカッタビット先端の包絡面形状は、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時に、言い換えればカッタ装置５６，５７の作動時に、カッタドラム６１，６２の中央部より上方部分の包絡面ｐが既設管１の外周面に沿うとともに、この中央部より下方部分の包絡面ｑが対向するカッタドラムの包絡面ｑに近接するようにその形状が設定されている。こうすることで、既設管１の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することが可能である。
【００３７】
また、図４、図５および図１０に示されているように、前記リヤサドル本体２８の左右下部位置には、筒状部材６５，６６が前部を開放するようにして配され、この筒状部材６５，６６の底部（後端部）と前記ミドルサドル本体４１の後端部との間には推進用油圧シリンダ（本発明における「移動手段」に相当する。）６７，６８がそのロッド６７ａ，６８ａを後方側にして配されている。こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させると、リヤサドル１４とミドルサドル１２との相互間の距離が離れ、推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させると、それら両者の相互間の距離が接近する。なお、前記筒状部材６３，６４は、推進用油圧シリンダ６５，６６のストロークを確保する役目をするとともに、それら推進用油圧シリンダ６５，６６のロッド６５ａ，６６ａの外面を覆う役目をする。
【００３８】
次に、この管下掘削装置４を用いる掘削作業について説明する。まず、作業に先立って、油圧ショベル３のアーム３ａの先端にフック７を取り付け、このフック７にワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、各開閉用油圧シリンダ２６，３７，３８，５３，５８，５９を収縮させた状態、言い換えればフロントサドル１３のフート２４，２５、リヤサドル１４のフート３５，３６およびミドルサドル１２のフート５１，５２を広げた状態にするとともに、カッタドラム６１，６２を広げた状態（図１参照）にし、更には推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させた状態（図５の二点鎖線参照）にし、この状態で管下掘削装置４を既設管１の上方からその既設管１上に載置する。なお、予め管下掘削装置４をセットする部分の管下部の土砂は排除されている。
【００３９】
こうして、管下掘削装置４を既設管１上に載置した後、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ３７，３８を伸長させて、各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定する。これと同時に、ミドルサドル１２における開閉用油圧シリンダ５８，５９を伸長させて、カッタドラム６１，６２を相互に接近させることによりそれらカッタドラム６１，６２およびガイド部材６３，６４を所定位置にセットする。
【００４０】
次いで、このセット状態でカッタドラム６１，６２をモータ６０により回転させることにより、既設管１の下方の土（下層土）を掘削するとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させて掘削作業が行われていく。このとき、ミドルサドル１２は左右のレール１５，１６に沿って案内されて既設管１に対して回転することなく推進されていく。なお、カッタドラム６１，６２の回転により掘削された土は、カッタドラム６１，６２の支持軸に略直交する方向である外側の斜め下方に排出される。
【００４１】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が伸びきって１ストローク分の推進が終わると、ミドルサドル１２における開閉用油圧シリンダ５３を伸長させて各フート５１，５２を既設管１の外面に押し付け、ミドルサドル１２を既設管１に固定する。これと同時に、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ３７，３８を収縮させて、既設管１を把持していた各フート２４，２５；３５，３６をフリーにする。この状態で推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させることで本体フレーム１１を前方へ移動させる。
【００４２】
こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８をストロークエンドまで縮めると、再度各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定するとともに、フート５１，５２の押し付け状態を解除する。そして、再度カッタドラム６１，６２を回転させるとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸張させて掘削作業を順次行っていく。なお、この掘削作業中ワイヤロープ９を緩めておくことにより作業が妨げられることはない。また、油圧ショベル３は掘削作業の進展に合わせて移動させていく。
【００４３】
本実施形態の管下掘削装置４によれば、この管下掘削装置４を既設管１上に載置すれば、既設管１の外表面に傷を付けることなく、この既設管１に沿って自走して管下掘削を効率的に行うことができる。しかも、掘削時においてカッタ装置５６，５７を支持する支持ハウジング５６ａ，５７ａが鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜するように配されているので、掘削中にカッタドラムが目詰まりを起すことなく、掘削土砂を重力の方向に沿うように斜め外下方へスムーズに排出することができる。また、カッタ装置の回転軸を鉛直向きに配置するものに比べて、カッタ径を小さくすることができるので、装置のコンパクト化と軽重量化とを図ることができる。さらに、油圧ショベルの動力源によって駆動されるので、これによっても装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４４】
また、本体フレーム１１の前部に既設管１の頂面と接触しその本体フレーム１１の移動に伴い転動するローラ７５が設けられるので、前述の掘削作業において、本体フレーム１１を移動させる際の抵抗力を著しく低減することができるとともに、従来発生していた本体フレーム１１が既設管１に引っ掛かるような不具合を未然に防ぐことができる。したがって、推進動作をスムーズに行うことができ、掘削作業を効率的に行うことができる。また、既設管１の頂面にローラ７５を接触させて転動させる構成とされるので、必要強度を担保することによって、ローラ７５の設置個数は本実施形態のように１個でも所望の効果を得ることができる。したがって、装置構成の簡素化、並びに低コスト化を図ることができるという利点がある。
【００４５】
本実施形態においては、既設管１の頂面上を転動するローラ７５が、その転動面が既設管１の外表面に沿う回転双曲面形状とされたものである例を示したが、これに限られず、図１３に示されるようなローラ８５であっても良い。このローラ８５は、略円柱曲面状の転動面を有するとともに、両端部から側方に突出するように鍔部（フランジ部）８５ａ，８５ａが設けられ、そしてその転動面の中心およびそれら鍔部８５ａ，８５ａの先端を含む包絡面の形状が既設管１の外表面に沿う形状とされ、それら鍔部８５ａ，８５ａによってローラ８５の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。このようなローラ８５であっても、そのローラ８５を介して本体フレーム１１を既設管１に沿わせて確実に案内させることができるので、推進動作をよりスムーズに行わせることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、カッタドラムに取着されるカッタビットの詳細構造について説明していないが、このカッタビットについては、掘削対象となる地盤が湿地もしくは普通土の場合と、硬岩の場合とで交換できるようにするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図である。
【図２】図２は、管下掘削装置を作業状態で示す背面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の側面図、図３（ｂ）は図２の側面図である。
【図４】図４は、管下掘削装置の平面図である。
【図５】図５は、管下掘削装置の側面図である。
【図６】図６は、管下掘削装置の正面図である。
【図７】図７は、図５のＺ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１２は、ローラおよびスクレーパの取付構造説明図である。
【図１３】図１３は、ローラの他の態様を説明する正面図である。
【符号の説明】
１ 既設管（埋設管）
２ 地表
３ 油圧ショベル
４ 管下掘削装置
１０ 油圧ホース
１１ 本体フレーム
１２ カッタ支持フレーム
１３ フロントサドル
１４ リヤサドル
１５，１６ レール
２０，２１，３１，３２，４７，４８ クランプレバー
２４，２５，３５，３６，５１，５２ フート（把持部）
２６，３７，３８，５３，５８，５９ 開閉用油圧シリンダ
４２，４３ ローラフレーム
４２Ａ，４３Ａ スクレーパ（レール側）
４４ ローラ（レール側）
５６，５７ カッタ装置（回転カッタ）
６１，６２ カッタドラム
６３，６４ 管保護部材
６７ 推進用油圧シリンダ
７５，８５ ローラ（既設管側）
８１ スクレーパ（既設管側）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underpipe excavator for excavating soil below an existing pipe after soil on the existing pipe buried in the ground near the ground surface is removed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, pipelines have been buried underground near the ground surface (for example, at a depth of about 1 m) for transporting natural gas, oil, and the like. This pipeline is embedded with a synthetic tape wound around the outer peripheral surface of the pipe in order to prevent damage and corrosion of the pipe skin and to prevent freezing of the transport fluid in a cold region.
[0003]
By the way, if this kind of pipeline has been used for many years, the tape wound around the outer peripheral surface may be damaged, causing damage or corrosion to the pipe skin. When the pipe skin is damaged in this way, not only does the fluid transport itself be hindered, but there is a risk that an unexpected accident may occur due to leakage of the transport fluid. For this reason, for a pipeline that has passed a predetermined period after burial, excavate the soil around it and expose it to the ground surface, replace the tape wound on the outer peripheral surface, or replace the corroded tube with a new tube Repair work is required.
[0004]
As a conventional apparatus for excavating soil around an existing pipe for repairing this pipeline, there is one proposed in Japanese Patent Application No. 2002-266844, which is a prior application of the present applicant. In the prior art proposed in this prior application, a drilling apparatus below a pipe is provided with a main body frame mounted on an existing pipe, and a cutter support having a pair of rotary cutters at a lower end portion movably supported with respect to the main body frame. A frame is provided, and the cutter supporting frame and the main body frame are configured to be mutually movable in the axial direction of the existing pipe by the moving means. Here, the main body frame is provided with first fixing means for fixing the main body frame to the existing pipe when the cutter supporting frame is moved, and the cutter supporting frame is provided with the cutter supporting frame when the main body frame is moved. The second fixing means for fixing the second fixing means is provided. When the main body frame is placed on the existing pipe, a contact piece that contacts the top surface of the existing pipe has a pair of contact pieces that contact the upper surface of the existing pipe at the front of the main body frame. Each is attached to the rear of the body frame.
[0005]
In this conventional apparatus, excavation is performed by rotating the rotary cutter while propelling the cutter supporting frame with respect to the main body frame by the moving means in a state where the main body frame is fixed to the existing pipe by the first fixing means. Is completed, the fixing by the first fixing means is released, and the main body frame is propelled in a state in which the cutter supporting frame is fixed to the existing pipe by the second fixing means. The frame is fixed to the existing pipe, and the cutter supporting frame is propelled again, so that the excavation proceeds sequentially.
[0006]
In this excavation operation, when the main body frame is propelled, the main body frame is moved against the frictional force generated between the contact pieces and the existing pipe.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional device, since each of the contact pieces and the existing pipe are not in surface contact but strictly in line contact, a large resistance is generated. Since the contact piece attached to the part is shaped to bite into the skin of the existing pipe and the main body frame is hooked on the existing pipe, greater resistance is generated, and the main body frame is There is a problem that it cannot be promoted smoothly.
[0008]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and a propulsion operation can be performed smoothly, thereby making it possible to efficiently perform excavation work on soil below an existing pipe. It is an object to provide a drilling rig.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to achieve the above object, an underpipe drilling device according to the present invention comprises
A main body frame mounted on an existing pipe buried in the ground near the ground surface, and a cutter support frame supported movably relative to the main body frame and having a pair of rotary cutters at a lower end portion, By rotating the rotary cutter while moving a frame and a cutter support frame alternately in the axial direction of the existing pipe by moving means, a pipe bottom configured to sequentially excavate soil below the existing pipe. A drilling rig,
A roller is provided on at least a front portion of the main body frame, the roller being in contact with the top surface of the existing pipe and rolling with the movement of the main body frame (first invention).
[0010]
The below-pipe excavator according to the present invention is used for excavating soil below an existing pipe after soil above and below an existing pipe is sequentially removed. In the present invention, the main body frame supporting the cutter supporting frame is lowered onto the existing pipe, and a pair of rotary cutters are brought close to each other, and these rotary cutters are in a closed position, and by rotating these rotary cutters, Excavation is started. Then, by rotating the rotary cutter while the main body frame and the cutter supporting frame are alternately advanced, soil under the existing pipe is excavated sequentially from the front in the traveling direction, and excavation is advanced. According to the present invention, at least the front portion of the main body frame is provided with a roller that comes into contact with the top surface of the existing pipe and rolls with the movement of the main body frame. Can be significantly reduced, and the occurrence of a state in which the main body frame is caught on the existing pipe as in the related art can be prevented. Therefore, the propulsion operation can be performed smoothly, and the excavation work can be performed efficiently. Also, in the present invention, since the roller is brought into contact with the top surface of the existing pipe to be rolled, if the required strength is secured, the desired effect can be obtained even with one roller, for example. Become. Therefore, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced.
[0011]
In the present invention, the rolling surface of the roller is preferably a hyperboloid of revolution (second invention). In this case, since the rolling surface of the roller is widely contacted with the outer surface of the existing pipe in the circumferential direction, the contact state of the roller with the existing pipe can be stably maintained, and the roller can have a guiding function. . Further, the roller may have a flange protruding laterally from its rolling surface (third invention). Even in this case, the roller can have a guiding function by the flange provided on the roller. In either case, the main body frame can be reliably guided along the existing pipe via the roller, and thereby the propulsion operation can be performed more smoothly.
[0012]
In each of the above inventions, the roller is preferably provided so as to be adjustable in height (a fourth invention). In this case, even if the roller is worn, by adjusting the mounting position of the roller, an appropriate gap for smoothly moving the main body frame with respect to the existing pipe can be easily secured.
[0013]
Further, in each of the above inventions, it is preferable that a scraper that removes deposits on the existing pipe when the main body frame moves relative to the existing pipe is provided on the main body frame so as to cover the rollers. (Fifth invention). In this way, when the main body frame moves with respect to the existing pipe, foreign substances accumulated on the existing pipe by the scraper can be removed, and the deposit is prevented from being caught between the roller and the existing pipe. It can be prevented beforehand. As a result, smoother propulsion operation can be stably performed, and the life of the roller can be extended.
[0014]
Here, it is preferable that the scraper is provided so as to be adjustable in height (a sixth invention). By doing so, even if the tip of the scraper is worn, it can be used continuously by adjusting the mounting position of the scraper, and it is easy to secure an appropriate gap to the existing pipe to make full use of the scraper function can do.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a specific embodiment of the underpipe excavator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a rear view of the underpipe digging apparatus according to an embodiment of the present invention before or after work, and FIG. 2 shows a rear view of the underpipe digging apparatus in a work state. It is shown. FIG. 3A is a side view of FIG. 1, and FIG. 3B is a side view of FIG.
[0017]
In the present embodiment, the existing pipe (buried pipe) 1 is buried at a depth of about 1 m from the ground surface 2 with a tape wound around its outer peripheral surface. When performing the repair work on the existing pipe 1, a hydraulic shovel 3 is used as a main machine, and each heavy machine including the hydraulic shovel 3 advances in parallel with the existing pipe 1. Basically, the right side of the existing pipe 1 in the traveling direction is a traveling space for heavy equipment and a material transporting vehicle, and the left side is an embankment space for excavated soil. Here, the excavated soil (embankment) is separated into the soil (topsoil) above the existing pipe 1 and the subsoil thereof, so that the left of the embankment space in the traveling direction is a topsoil space, and the right side is a subsoil. Space. The repair process mainly includes the following nine processes.
(1) First step: Topsoil stripping (2) Second step: Right side ditch excavation (3) Third step: Left side ditch excavation (4) Fourth step: Down pipe excavation (5) Fifth step: Tape removal, pipe Skin washing (6) Sixth step: Re-taping (7) Seventh step: Backfilling of subsoil (8) Eighth step: Compaction under pipe soil (9) Ninth step: Backfilling of topsoil
After the respective operations in the first step (excavation of the top soil), the second step (excavation of the right-side ditch) and the third step (excavation of the left-side ditch) are completed, the under-hole excavator 4 used in the present embodiment is configured to carry out the fourth excavation. Used in the process (under pipe excavation).
[0019]
In the below-pipe excavation step, excavation is performed so that the lower portions of the left and right side grooves 5 and 6 are connected to each other below the existing pipe 1 at the rear portion where the left-side groove excavation in the third step is completed. . In this excavation under the pipe, a normal type hydraulic excavator 3 is installed in a traveling space of a heavy machine or the like provided to the right of the existing pipe 1 so that its crawler track is substantially parallel to the existing pipe 1 and the upper revolving superstructure is mounted. The excavator 3 is turned about 90 ° in the left turning direction with respect to the traveling direction, and the excavator 4 is suspended via the wire rope 8 by the hook 7 attached to the tip of the arm 3 a of the excavator 3. With the cutter drums 61 and 62 being spread, the under-tube excavator 4 is mounted on the existing pipe 1 to perform the work. The lower end of the wire rope 8 is attached to each of roller frames 42 and 43 described later.
[0020]
The below-bottom excavator 4 has a self-propelled function as will be described later, and is connected to a required part of the working machine of the excavator 3 by a wire rope (lifeline) 9 at the time of the work, and the excavator 3 side The hydraulic power is supplied from a plurality of hydraulic hoses 10 via a plurality of hydraulic hoses 10.
[0021]
Next, the detailed structure of the below-pipe excavator 4 will be described. FIG. 4 is a plan view of the under-drilling apparatus of the present embodiment, FIG. 5 is a side view, and FIG. 6 is a front view. 7 is a view taken in the direction of the arrow Z in FIG. 5, FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 5, FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line CC, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 9, and FIGS.
[0022]
As shown in the drawing, the below-pipe excavator 4 of the present embodiment has a main body frame 11 mounted on the existing pipe 1 and a cutter drum 61, 62 supported by the main body frame 11 and described below at a lower end. And a cutter supporting frame (hereinafter referred to as “middle saddle”) 12.
[0023]
The main body frame 11 is disposed at the front end in the traveling direction and has a gate-shaped front saddle 13 that straddles the existing pipe 1, and is disposed behind the front saddle 13 and also has a gate-shaped rear saddle that straddles the existing pipe 1. 14 and a left rail 15 and a right rail 16 each having an I-shaped cross-section and extending in the front-rear direction so as to connect the left and right upper ends of the front saddle 13 and the rear saddle 14 to each other.
[0024]
As shown in FIG. 7, the front saddle 13 has a front saddle main body 17 and a substantially U-shape which is pivotally supported on the intermediate portion of the front saddle main body 17 by pins 18 and 19. The right and left clamp levers 20 and 21 are provided. A foot (grip) 24, 25 is rotatably attached to the lower end of each of the clamp levers 20, 21 by pins 22, 23, and a hydraulic cylinder for opening and closing is provided between the upper ends of the clamp levers 20, 21. The foots 24 and 25 can be connected to and separated from the existing pipe 1 by expansion and contraction of the opening / closing hydraulic cylinder 26.
[0025]
The front saddle main body 17 has an inner surface on the lower surface side formed in an arc surface having substantially the same curvature as the curvature of the existing pipe 1. As shown in FIG. 12, a pair of brackets 71, 71 project from the center upper front of the front saddle body 17, and a shaft support member 72 is fastened with bolts 73 on the lower surface of each bracket 71. It is fixed by. A roller 75 is mounted on the support shaft 74, both ends of which are supported by the shaft support members 72, 72. When the main body frame 11 is mounted on the existing pipe 1, the roller 75 is attached to the existing pipe 1. The roller 75 is rolled when the main body frame 11 is moved while being in contact with the top surface.
[0026]
The rolling surface of the roller 75 is a hyperboloid of revolution along the outer surface of the existing pipe 1. In this way, by making the rolling surface of the roller 75 come into wide contact with the outer surface of the existing pipe 1 in the circumferential direction, the contact state of the roller 75 with the existing pipe 1 is kept stable, and the roller 75 has a guiding function. It is made to have.
[0027]
A required number of shims (not shown) are interposed between the lower surface of each bracket 71 and the mounting surface of the shaft support member 72. By adjusting the thickness and the number of the shims, a roller is provided. Adjustment of the mounting height of 75 is performed. Thus, when the main body frame 11 is placed on the existing pipe 1 and the main body frame 11 is moved with respect to the existing pipe 1, the gap between the lower surface of the central portion of the front saddle main body 17 and the top face of the existing pipe 1 is changed. The mounting height of the roller 75 is set so that an appropriate gap is generated. Even if the roller 75 is worn, an appropriate gap can be easily secured by shim adjustment.
[0028]
When the front saddle main body 17 is placed on the existing pipe 1 with the opening / closing hydraulic cylinder 26 contracted in this manner, the rolling surface of the roller 75 comes into contact with the top surface of the existing pipe 1 so that the front saddle main body 17 is positioned with respect to the existing pipe 1. When the opening / closing hydraulic cylinder 26 is extended in this state, the clamp levers 20 and 21 are rotated around the pins 18 and 19, and the feet 24 and 25 at the tips of the clamp levers 20 and 21 are attached to both side surfaces of the existing pipe 1. The front saddle 13 is pressed against the existing pipe 1 and positioned.
[0029]
Further, a scraper 81 that removes foreign matter accumulated on the existing pipe 1 when the main body frame 11 relatively moves with respect to the existing pipe 1 is attached to the front saddle main body 17 so as to include the roller 75. ing. The scraper 81 has both sides fixed to the front end surface of the front saddle body 17 by fastening bolts 82, and has a central portion bent and formed so as to protrude forward in a beak shape. By forming a long hole 81a in the fastening portion of the bolt 82, the vertical position thereof can be adjusted. In the present embodiment, the lower end of the center at the tip of the scraper 81 is cut out along the outer surface of the existing pipe 1, and by adjusting the vertical position of the scraper 81, its notch shape is adjusted. The gap is set so as to be optimal between the lower surface of the portion 81b and the top surface of the existing pipe 1 so that the scraper function can be fully exhibited. By providing such a scraper 81, when the main body frame 11 moves forward, soil or the like deposited on the existing pipe 1 can be eliminated, and the deposited material can be removed between the roller 75 and the existing pipe 1. Can be prevented from being bitten. In this way, a smoother propulsion operation is performed stably, and the life of the roller 75 is extended. In addition, even when the tip of the scraper 81 is worn due to use, the scraper 81 can be continuously used by adjusting the mounting position of the scraper 81. Even when the wear limit is reached, the scraper 81 can be easily replaced with a new scraper 81 by attaching and detaching the bolt 82.
[0030]
On the other hand, as shown in FIG. 10, the rear saddle 14 has a rear saddle main body 28 and a substantially triangular shape which is rotated at the lower end portion of the rear saddle main body 28 with its intermediate portion supported by pins 29 and 30. A left clamp lever 31 and a right clamp lever 32 are provided. Foots (gripping portions) 35, 36 are rotatably attached to the inner ends of the clamp levers 31, 32 by pins 33, 34, and the outer ends of the clamp levers 31, 32 and the rear saddle body 28 The upper and lower portions are connected by opening / closing hydraulic cylinders 37, 38, and the feet 35, 36 can be moved toward and away from the existing pipe 1 by expansion and contraction of the opening / closing hydraulic cylinders 37, 38. The rear saddle main body 28 is formed such that an inner surface on the lower surface side is close to the outer surface of the existing pipe 1, and contact pieces 39, 40 for contacting the upper surface of the existing pipe 1 are provided on left and right lower surfaces, respectively. It is worn and configured. When the opening / closing hydraulic cylinders 37 and 38 are contracted and the rear saddle body 28 is placed on the existing pipe 1, the contact pieces 39 and 40 are brought into contact with the upper surface of the existing pipe 1 so that the rear saddle body 28 is positioned with respect to the existing pipe 1. When the opening and closing hydraulic cylinders 37 and 38 are extended in this state, the clamp levers 31 and 32 are rotated around the pins 29 and 30, and the feet 35 and 36 at the tips of the clamp levers 31 and 32 are connected to the existing pipe 1. The rear saddle 14 is pressed against the left and right lower side surfaces and positioned with respect to the existing pipe 1.
[0031]
As shown in FIGS. 8 and 9, the middle saddle 12 includes a middle saddle body 41, and a left roller frame 42 and a right roller frame 43 fixed to the middle saddle body 41 by bolts. A plurality of rollers 44 are mounted on each of the roller frames 42 and 43 so as to sandwich the left and right rails 15 and 16 from above and below. Each roller 44 is provided with a flange portion (flange portion) 44a so as to protrude laterally from the rolling surface of the roller 44, and the rolling direction (front-rear direction) and right and left It is configured to have a direction guiding function. In this way, each roller 44 rolls along the rails 15 and 16 so that the flange 44 a of the roller 44 comes into contact with and is guided by the side surfaces of the rails 15 and 16, and the middle saddle 12 moves relative to the main body frame 11. It is relatively moved in the front-back direction.
[0032]
As shown in FIGS. 4 and 5, the middle saddle 12 is deposited on the rails 15 and 16 at the front and rear portions of the roller frames 42 and 43 when the middle saddle 12 moves relative to the main body frame 11. Scrapers 42A and 43A for removing foreign matter are attached. The scrapers 42A, 43A have upper portions bolted to the end faces of the roller frames 42, 43, and lower portions bent outwardly outwardly from the roller frames 42, 43 in a substantially V-shape in side view. By forming a long hole in the upper bolt fastening portion, the vertical position thereof can be adjusted. The width of the scrapers 42A, 43A in the left-right direction is slightly larger than the width of the rails 15, 16. By providing such scrapers 42A and 43A, when the middle saddle 12 moves in the front-rear direction, soil or the like accumulated on the rails 15 and 16 can be removed. , 16 can be prevented beforehand.
[0033]
As shown in FIG. 8, in the front part of the middle saddle main body 41, an intermediate portion is supported at the lower end of the middle saddle main body 41 by pins 45 and 46, and is rotated in a substantially rectangular shape. A left clamp lever 47 and a right clamp lever 48 are provided. Footes (gripping portions) 51, 52 are rotatably attached to the lower ends of the clamp levers 47, 48 by pins 49, 50, and a hydraulic cylinder for opening and closing is provided between the upper ends of the clamp levers 47, 48. Each foot 51, 52 is connected to and separated from the existing pipe 1 by expansion and contraction of the hydraulic cylinder 53 for opening and closing. In a state where the front saddle 13 and the rear saddle 14 are placed on the existing pipe 1, the arc-shaped lower surface of the middle saddle body 41 does not contact the outer peripheral surface of the existing pipe 1. In close proximity. When the opening / closing hydraulic cylinder 53 is operated in the extending direction from the contracted state, the clamp levers 47, 48 are rotated around the pins 45, 46, and the feet 51, 52 at the ends of the clamp levers 47, 48 are connected to the existing pipe. 1, the middle saddle 12 is fixed to the existing pipe 1.
[0034]
As shown in FIG. 9, a cutter device (rotary cutter) is provided at the rear portion of the middle saddle body 41, the lower end portion of the middle saddle body 41 being supported at its upper end by pins 54 and 55 and rotated. ) 56, 57 are provided. The upper ends of the cutter devices 56, 57 and the middle saddle body 41 are connected by opening / closing hydraulic cylinders 58, 59, and the cutter devices 56, 57 are pinned by the expansion / contraction of the opening / closing hydraulic cylinders 58, 59. It is adapted to be pivoted around 54, 55.
[0035]
Each of the cutter devices 56 and 57 is mounted on a cylindrical support housing (cutter bracket) 56a, 57a having a built-in hydraulic motor 60 and a lower end of the support housing 56a, 57a. The cutter drums 61 and 62 are connected via a drive transmission mechanism and driven to rotate. Further, pipe protection members 63 and 64 are disposed on the cutter devices 56 and 57 on the side facing the existing pipe 1, and the pipe protection members 63 and 64 are provided when the opening / closing hydraulic cylinders 58 and 59 are extended. It is configured to move to a position close to (or abutting against) the outer peripheral surface of the tube 1. Here, as shown in FIG. 11, the pipe protecting members 63 and 64 are provided integrally with the rear surfaces of the support housings 56a and 57a and are substantially L-shaped arms 63a in plan view that project inward. , 64a, and pipe protection pieces 63b, 64b attached to the distal ends of the arm portions 63a, 64a and having a curved shape along the outer surface of the existing pipe 1. These pipe protection members 63 and 64 are used when the cutter drums 61 and 62 are pushed up by an unexpected external force, or when the clamping force of the existing pipe 1 is loosened by the clamp levers 20, 21; The pipe protection pieces 63b and 64b abut on the outer surface of the existing pipe 1 to prevent the cutter drums 61 and 62 from directly abutting on the existing pipe 1. Thus, the existing pipe 1 is prevented from being inadvertently damaged during excavation work.
[0036]
In the cutter drums 61 and 62, a number of cutter bits made of cemented carbide are spirally arranged on the outer peripheral surface, and the shape of the envelope surface at the tip of the cutter bits protrudes the center part outward. It is shaped. More specifically, the diameter of the cutter drums 61 and 62 is gradually increased from the upper end edges of the cutter drums 61 and 62 to a distance of about 1/3 of the entire length in the direction along the axis of the cutter drums 61 and 62. The diameter is gradually reduced from the position of the maximum diameter to the lower end of the cutter drums 61 and 62. Further, the reduction ratio of the diameter on the upper side from the maximum diameter position is set to be larger than the reduction ratio of the diameter on the lower side. Further, the shape of the envelope surface at the tip of the cutter bit is such that when the hydraulic cylinders for opening / closing 58, 59 are extended, in other words, when the cutter devices 56, 57 are operated, the envelope surface p above the central portion of the cutter drums 61, 62 is formed. The shape is set along the outer peripheral surface of the existing pipe 1 such that the envelope surface q of the lower portion from the center portion is closer to the envelope surface q of the cutter drum facing the same. In this way, it is possible to effectively excavate the earth and sand below the existing pipe 1 without leaving any excavation.
[0037]
As shown in FIGS. 4, 5, and 10, cylindrical members 65 and 66 are disposed at lower left and right positions of the rear saddle main body 28 so as to open a front portion. Hydraulic cylinders for propulsion (corresponding to “moving means” in the present invention) 67, 68 are provided between rods 67 a between the bottoms (rear ends) of the members 65, 66 and the rear end of the middle saddle body 41. , 68a on the rear side. When the propulsion hydraulic cylinders 67 and 68 are extended in this way, the distance between the rear saddle 14 and the middle saddle 12 is increased, and when the propulsion hydraulic cylinders 67 and 68 are contracted, the distance between the two is reduced. I do. The tubular members 63 and 64 serve to secure the strokes of the propulsion hydraulic cylinders 65 and 66, and also cover the outer surfaces of the rods 65a and 66a of the propulsion hydraulic cylinders 65 and 66.
[0038]
Next, an excavation operation using the below-pipe excavator 4 will be described. First, prior to the operation, a hook 7 is attached to the tip of the arm 3a of the excavator 3, and the down-hole excavating device 4 is suspended from the hook 7 via a wire rope 8, and each of the opening and closing hydraulic cylinders 26, 37, 38 is opened. , 53, 58, 59 are contracted, in other words, the feet 24, 25 of the front saddle 13, the feet 35, 36 of the rear saddle 14, and the feet 51, 52 of the middle saddle 12 are expanded, and the cutter drum 61 is opened. , 62 in an expanded state (see FIG. 1), and furthermore, in a state in which the propulsion hydraulic cylinders 67, 68 are contracted (see a two-dot chain line in FIG. 5). Is placed on the existing pipe 1 from above. In addition, the earth and sand at the lower part of the pipe where the below-pipe excavator 4 is set is removed in advance.
[0039]
In this way, after placing the below-pipe excavator 4 on the existing pipe 1, the opening / closing hydraulic cylinder 26 in the front saddle 13 and the opening / closing hydraulic cylinders 37, 38 in the rear saddle 14 are extended, and each foot 24, 25; , 36 are pressed against the outer surface of the existing pipe 1 to fix the body frame 11 including the front saddle 13, the rear saddle 14, the left rail 15 and the right rail 16 to the existing pipe 1. At the same time, the opening / closing hydraulic cylinders 58, 59 of the middle saddle 12 are extended to bring the cutter drums 61, 62 closer to each other, thereby setting the cutter drums 61, 62 and the guide members 63, 64 at predetermined positions. .
[0040]
Next, in this set state, the cutter drums 61 and 62 are rotated by the motor 60 to excavate the soil (lower soil) below the existing pipe 1 and extend the propulsion hydraulic cylinders 67 and 68 to perform excavation work. Will be done. At this time, the middle saddle 12 is guided along the left and right rails 15 and 16 and is propelled without rotating with respect to the existing pipe 1. The soil excavated by the rotation of the cutter drums 61 and 62 is discharged diagonally downward on the outer side in a direction substantially perpendicular to the support shafts of the cutter drums 61 and 62.
[0041]
After that, when the propulsion hydraulic cylinders 67 and 68 are fully extended and the propulsion for one stroke is completed, the opening and closing hydraulic cylinder 53 of the middle saddle 12 is extended to press the feet 51 and 52 against the outer surface of the existing pipe 1, The middle saddle 12 is fixed to the existing pipe 1. At the same time, the opening / closing hydraulic cylinders 26 in the front saddle 13 and the opening / closing hydraulic cylinders 37, 38 in the rear saddle 14 are contracted to free the feet 24, 25; 35, 36 holding the existing pipe 1. . In this state, the main frame 11 is moved forward by contracting the hydraulic cylinders 67 and 68 for propulsion.
[0042]
When the propulsion hydraulic cylinders 67, 68 are contracted to the stroke end in this way, the feet 24, 25; 35, 36 are again pressed against the outer surface of the existing pipe 1, and the front saddle 13, the rear saddle 14, the left rail 15, and the right rail 16 The main body frame 11 is fixed to the existing pipe 1 and the pressing state of the foots 51 and 52 is released. Then, the cutter drums 61 and 62 are rotated again, and the propulsion hydraulic cylinders 67 and 68 are extended to perform excavation work sequentially. The work is not hindered by loosening the wire rope 9 during the excavation work. The excavator 3 is moved in accordance with the progress of the excavation work.
[0043]
According to the underpipe excavator 4 of the present embodiment, when the underpipe excavator 4 is placed on the existing pipe 1, the underpipe excavator 4 extends along the existing pipe 1 without damaging the outer surface of the existing pipe 1. It can be self-propelled for efficient downhole excavation. In addition, since the support housings 56a and 57a for supporting the cutter devices 56 and 57 during excavation are arranged such that the distal ends are inclined inward with respect to the vertical axis, the cutter drum may be clogged during excavation. In addition, the excavated earth and sand can be smoothly discharged obliquely outward and downward along the direction of gravity. Further, since the cutter diameter can be reduced as compared with the cutter device in which the rotation axis is arranged vertically, the device can be made compact and lightweight. Further, since the apparatus is driven by the power source of the hydraulic excavator, the size of the apparatus can be reduced.
[0044]
In addition, since a roller 75 that contacts the top surface of the existing pipe 1 and rolls with the movement of the main body frame 11 is provided at the front part of the main body frame 11, when the main body frame 11 is moved in the above-described excavation work, The resistance can be significantly reduced, and the problem that the main body frame 11 is caught on the existing pipe 1 can be prevented. Therefore, the propulsion operation can be performed smoothly, and the excavation work can be performed efficiently. In addition, since the roller 75 is brought into contact with the top surface of the existing pipe 1 to be rolled, the required strength can be ensured. Can be obtained. Therefore, there is an advantage that the device configuration can be simplified and the cost can be reduced.
[0045]
In the present embodiment, an example is shown in which the roller 75 that rolls on the top surface of the existing pipe 1 has a rolling surface formed into a hyperboloid of revolution along the outer surface of the existing pipe 1. The present invention is not limited to this, and may be a roller 85 as shown in FIG. The roller 85 has a substantially cylindrical curved rolling surface, and is provided with flanges (flanges) 85a, 85a so as to protrude laterally from both ends, and the center of the rolling surface and the flanges are provided. The shape of the envelope including the ends of the portions 85a, 85a is formed along the outer surface of the existing pipe 1. The flanges 85a, 85a have a function of guiding the roller 85 in the rolling direction (front-back direction) and in the left-right direction. It is configured to be. Even with such a roller 85, the main body frame 11 can be reliably guided along the existing pipe 1 via the roller 85, so that the propulsion operation can be performed more smoothly.
[0046]
In the present embodiment, the detailed structure of the cutter bit attached to the cutter drum is not described. However, regarding the cutter bit, the case where the ground to be excavated is wetland or ordinary soil, It is preferable to be able to exchange with the case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a rear view showing an underpipe excavator according to an embodiment of the present invention before or after work.
FIG. 2 is a rear view showing the pipe excavating apparatus in a working state.
3 (a) is a side view of FIG. 1, and FIG. 3 (b) is a side view of FIG.
FIG. 4 is a plan view of the underpipe excavator.
FIG. 5 is a side view of the below-pipe excavator.
FIG. 6 is a front view of the pipe excavator.
FIG. 7 is a view as viewed in the direction of the arrow Z in FIG. 5;
FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 5;
FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 5;
FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 5;
FIG. 11 is a sectional view taken along line DD of FIG. 9;
FIG. 12 is an explanatory diagram of a mounting structure of a roller and a scraper.
FIG. 13 is a front view illustrating another mode of the roller.
[Explanation of symbols]
1 Existing pipes (buried pipes)
2 Ground surface 3 Hydraulic excavator 4 Down pipe excavator 10 Hydraulic hose 11 Main frame 12 Cutter support frame 13 Front saddle 14 Rear saddle 15, 16 Rail 20, 21, 31, 32, 47, 48 Clamp lever 24, 25, 35, 36, 51, 52 Foot (grip)
26, 37, 38, 53, 58, 59 Opening / closing hydraulic cylinders 42, 43 Roller frames 42A, 43A Scraper (rail side)
44 Roller (rail side)
56,57 cutter device (rotary cutter)
61, 62 Cutter drum 63, 64 Pipe protection member 67 Hydraulic cylinder 75, 85 for propulsion Roller (existing pipe side)
81 Scraper (existing pipe side)
