JP2004293141A

JP2004293141A - 地盤孔明機のリーマ装置

Info

Publication number: JP2004293141A
Application number: JP2003086343A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Yoyasu; 豊彦養安
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: US7128168B2; US20050034897A1; JP4270493B2

Abstract

【課題】リーマの被埋設管に対する引き込み時の引込み抵抗が大となるのを抑制し、また屈曲性、回転性等を低下させることなく、被埋設管の引き込み作業を効率良く行うことができる地盤孔明機のリーマ装置を提供する。
【解決手段】引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体８と、リーマ本体８の細径端部に設けられてロッド３が接続されるロッド接続部２４とを有する。ロッド接続部２４と反対側に配設される連結構造体７を介して、リーマ本体８が被埋設管１に接続される。連結構造体７は、被埋設管１に対するリーマ本体８の回転を許容するスイベル継手３４を有し、スイベル継手３４の要部がリーマ本体８内にほぼ収納される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤孔明機のリーマ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道管、ガス管、下水管、信号ケーブル用鞘管、ファイバケーブル等の管（以下「被埋設管」とする）を地中に埋設する管埋設工法は、地表を開削して管埋設する開削工法と、地表を開削することなく管を埋設する非開削工法とに大別される。両工法はそれぞれ長所及び短所がある。すなわち、非開削工法は開削工法と比べ、鉄道軌道下や河川下等を横断して無理なく管を埋設でき、また市街地において環境を保全しつつ管を埋設でき、しかも短工期であるとの経済的利点を有する。さらに、開削工法ではいわゆるパワーショベル等を用いるが、非開削工法では水平ドリルを用いる。この水平ドリルは、パイロット掘削と、拡径、埋設管引込みとの２工程方式であり、この第２工程で使用する地盤孔明機におけるリーマ装置が本発明にかかるリーマ装置である。
【０００３】
水平ドリル施工にて被埋設管を埋設する場合、図９に示すように、まず地表に貫入立坑Ｐ１、発進立坑Ｐ２及び到達立坑Ｐ３を互いに所定距離だけ離間して設ける。貫入立坑Ｐ１の近傍には掘削液供給装置１０１とドリル駆動装置１０２（水平ドリルを構成する）とを配置する。そして到達立坑Ｐ３の近傍には発進立坑Ｐ２から到達立坑Ｐ３までの距離に略相当する長さの被埋設管１０４を配置する。以上が準備作業である。なお、ドリル駆動装置１０２は複数の中空ロッド１０５を継ぎ足しつつ地中を推進自在とし、また逆に中空ロッド１０５を継ぎ外しつつ地中から引き込み自在とする。掘削液供給装置１０１は清水、泥水、ベントナイト泥水等の掘削液を貯蔵し、かつ貯蔵した掘削液を、ホース１０７を介してドリル駆動装置１０２上に配置した中空ロッド１０５の中空内に圧送自在とされている。
【０００４】
そこで、ドリル駆動装置１０２上に最初の中空ロッド１０５を設置して支持する。この中空ロッド１０５の先端には例えば外径７０〜１００ｍｍ程度の先導体（パイロッドヘッド）１０５ａを予め装着しておく。なお、中空ロッド１０５の外径は例えば４０〜５０ｍｍ程度である。そしてドリル駆動装置１０２によって最初の中空ロッド１０５を、地面が略水平ならば貫入角β（≒１５°程度）で貫入立坑Ｐ１に対して斜めに貫入し、中空ロッド１０５を回転させつつ発進立坑Ｐ２に向けて矢印Ａ１方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑Ｐ２にパイロット孔１０８を明ける。さらに発進立坑Ｐ２を経て到達立坑Ｐ３へと中空ロッド１０５を継ぎ足しつつ地中を矢印Ａ２方向に推進させる。
【０００５】
すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、ドリル駆動装置１０２の回転モータ１３０により、ロッド１０５を介して、このロッド先端部に装着されている斜切り先導体１０５ａを回転させながら、フレーム１３１に沿って回転モータ１３０を推進させる。また、方向変換する場合（曲線の孔を掘削し、明ける場合）は、回転モータ１３０を回転させずに停止させ、この状態でフレーム１３１に沿って回転モータ１３０を推進させ（ロッド１０５を推進させ）、斜切り先導体１０５ａの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。このように、ロッド１０５を推進させて、斜切り先導体１０５ａが到達立坑Ｐ３まで達するように掘削する。なお、パイロッドヘッド１０５ａは、中空ロッド１０５の中空内に連通する噴口（図示省略）を複数個有する。そこで、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置１０１から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【０００６】
そして、先導体（パイロッドヘッド）１０５ａが到達立坑Ｐ３内に突出すると、パイロット孔１０８は完成する。そこでパイロッドヘッド１０５ａを外す。そして被埋設管１０４の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ（拡径具）を備えたリーマ装置を装着する。
【０００７】
このリーマ装置のリーマとしては従来には、小石、砂礫混じり土に対応した円錐体状のいわゆる紡錐型のものがあった（例えば特許文献１参照）。この場合、図１１に示すように、このリーマ装置のリーマ１０９はロッド１０５に螺着されることによって、このロッド１０５に接続され、さらにリーマ１０９は連結部材１１０を介して被埋設管１０４に接続される。すなわち、リーマ後端の連結片１１１に連結具１１２を接続して、このリーマ１０９と地中引き込み治具１１３とを連結し、溶接カップ１１４の先端に設けられた連結片１１５に連結具１１６を接続して、地中引き込み治具１１３と溶接カップ１１４とを連結し、溶接カップ１１４と被埋設管１０４とを溶接する。
【０００８】
このように、中空ロッド１０５と被埋設管１０４との間にリーマ装置を介装した後に、ドリル駆動装置１０２によって中空ロッド１０５を回転させつつ中空ロッド１０５を図１０の矢印Ｂ２方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔１０８とロッド外径の間の空間より排出（排土）する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管１０４に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ１０９の回転と引き込みとによってリーマ１０９の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔１０８が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管１０４が矢印Ｂ１方向に沿って引き込まれる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体（パイロットヘッド）１０５ａ又はリーマ１０９の潤滑、冷却、ロッド１０５の滑らかな推進のために用いられ、さらにベントナイト液は土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【０００９】
そして、被埋設管１０４の先端が発進立坑Ｐ２内に突出するまで中空ロッド１０５を引き込むと、発進立坑Ｐ２内において被埋設管１０４と中空ロッド１０５とからリーマ装置を外せば、到達立坑Ｐ３〜発進立坑Ｐ２間に被埋設管１０４が設置できる。そして貫入立坑Ｐ１から中空ロッド５を引き抜く。また、埋設距離が長いときは、上記一連の工程の管埋設作業を繰り返えす。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１９５６７８号公報（第３−５頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１のリーマ装置では、リーマ１０９は連結部材１１０を介して被埋設管１０４に接続され、リーマ１０９の後方側において、地中引き込み治具１１３との間に隙間部（周方向凹部）１１７が形成される。このため、ロッド側に排出できない土砂や孔内壁に押し込まれない土砂がこの隙間部１１７に侵入する場合があり、侵入すれば、被埋設管１０４の引き込み時の引込み抵抗が大となって、大きな引き込み力が必要となる。また、隙間部１１７への土砂の侵入のため、通常の被埋設管１０４に対する引込み力以上の引力が必要となったり、リーマ１０９の屈曲性が低下して、被埋設管１０４の引き込みの操縦性が低下して安定した埋設作業を行えないおそれがあった。さらに、スイベルジョイント部に土砂が侵入して損傷させるおそれがあると共に、長寸の地中引き込み治具１１３を使用しており、連結部材１１０の長さ寸法が大となって、これによっても屈曲性を低下させている。また、連結部材１１０の長さ寸法が大となることによって、地上開口孔Ｐ２（リーマ接続孔）の長さ寸法が大となって、いわゆる余掘りが増加し、その分施工時間（作業時間）が伸びる原因となっていた。
【００１２】
また、上記図１１においては、地中引き込み治具１１３の被埋設管側にカバー部材１１８を設け、このカバー部材１１８にて、地中引き込み治具１１３と被埋設管１０４とを接続する連結具１１６を包囲するようにしており、このようなカバー部材１２０を地中引き込み治具１１３のリーマ１０９側に設け、これによって、地中引き込み治具１１３とリーマ１０９とを接続する連結具１１２を包囲するようにしてもよい。しかしながら、地中引き込み治具１１３はリーマ１０９に対して屈曲する必要があるので、このカバー部材１２０とリーマ１０９との間に隙間を設ける必要がある。この際、推進方向はロッド１０５側方向であるため、この隙間から土砂が侵入することになり、しかも、一旦侵入すれば、排出しにくく、スイベルジョイント部が損傷するおそれもあった。
【００１３】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、リーマの被埋設管に対する引き込み時の引込み抵抗が大となるのを抑制し、また屈曲性、回転性等を低下させることなく、被埋設管の引き込み作業を効率良く行うことができる地盤孔明機のリーマ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の地盤孔明機のリーマ装置は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体８と、このリーマ本体８の細径端部に設けられてロッド３が接続されるロッド接続部２４とを有し、このロッド接続部２４と反対側に配設される連結構造体７を介して、上記リーマ本体８が被埋設管１に接続されると共に、上記連結構造体７は、上記被埋設管１に対するリーマ本体８の回転を許容するスイベル継手２４を有し、このスイベル継手２４の要部が上記リーマ本体８内にほぼ収納されることを特徴としている。
【００１５】
請求項１の地盤孔明機のリーマ装置では、連結構造体７のスイベル３４の要部がリーマ本体８内にほぼ収納されるので、孔内壁に押し込まれない土砂があっても、この土砂のスイベル継手３４への侵入を防止できる。すなわち、このリーマ装置にて被埋設管１を埋設する場合、地中に予め形成されたパイロット孔５に被埋設管１を引き込むものであり、この際、ロッド接続部２４にロッド３が接続され、このロッド３をパイロット孔５から引き抜くことになり、リーマ本体８はその細径側が進行方向となる。このため、土砂はリーマ本体８に対してその小径（細径）側から大径側に流れる、つまり後方へ流れることになって、リーマ本体８内に要部がほぼ収納されているスイベル継手２４側への土砂の侵入を防止することができる。これによって、スイベル継手２４の損傷を防止でき、リーマ本体８は滑らかに回転してこのリーマ本体８の拡径作業は安定して行うことができる。また、リーマ本体８内にスイベル継手３４の要部がほぼ収納されるので、被埋設管１とリーマ本体８との間寸法を小さくでき、リーマ本体８の被埋設管１に対する屈曲性の向上を達成できて、被埋設管１の引き込み性を向上させることができる。さらに、被埋設管１とリーマ本体８との間寸法が小となれば、地上に開口した余掘り（リーマ接続孔）を少なくでき、その分施工時間の短縮を図ることができると共に、引込み抵抗の増加を防止することができる。
【００１６】
請求項２の地盤孔明機のリーマ装置は、上記スイベル継手３４において、リーマ本体８側の回転側と、上記被埋設管１側の非回転側とをフローティングシール５７にて密封したことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項２の地盤孔明機のリーマ装置では、リーマ本体８側の回転側と、上記被埋設管１側の非回転側とすきまをフローティングシール５７にて密封したので、長期にわたって信頼性及び耐久性に優れた土砂侵入防止機構を構成することができる。このため、メンテナンス間隔の延長を図ることができる。
【００１８】
請求項３の地盤孔明機のリーマ装置は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体８と、このリーマ本体８の細径端部に設けられてロッド３が接続されるロッド接続部２４とを有し、このロッド接続部２４と反対側に配設される連結構造体７を介して、上記リーマ本体８が被埋設管１に接続されると共に、上記リーマ本体８と上記被埋設管１との間からの土砂の連結構造体７側への侵入を防止する土砂侵入防止カバー７４を、リーマ本体８に取付けて、この土砂侵入防止カバー７４にて、上記連結構造体７の外周側を包囲すると共に、この土砂侵入防止カバー７４の反リーマ本体側の端部と上記被埋設管１との間に隙間７９を設けたことを特徴としている。
【００１９】
上記請求項３の地盤孔明機のリーマ装置では、リーマ本体８と被埋設管１との間に、リーマ本体８に取付けられる土砂侵入防止カバー７４を設けたので、このリーマ本体８と被埋設管１との間への土砂の侵入を防止して、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管１の引込み抵抗の増大を回避することができる。これにより、被埋設管１の引き込み作業を過大な引き込み力にて行うことなく軽快に行うことができる。また、土砂侵入による連結構造体７の損傷を防止することができ、拡径作業を安定して行うことができる。さらに、反リーマ本体側の端部と被埋設管１との間に隙間７９を設けたので、被埋設管１に対するリーマ６の屈曲性を確保することができる。また、引き込み作業時には、このリーマ装置に対して土砂が被埋設管１側に流れることになるので、土砂侵入防止カバ７４と被埋設管１との間の隙間７９からの土砂侵入を防止できる。
【００２０】
請求項４の地盤孔明機のリーマ装置は、上記土砂侵入防止カバー７４は、上記リーマ本体８側の端部をこのリーマ本体８内に突入させたことを特徴としている。
【００２１】
上記請求項４の地盤孔明機のリーマ装置では、土砂侵入防止カバー７４は、そのリーマ本体８側の端部がこのリーマ本体８内に突入するので、土砂侵入防止カバー７４のリーマ本体８側の端部からの連結構造体７側への土砂の侵入をさらに防止できる。
【００２２】
請求項５の地盤孔明機のリーマ装置は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体８を有し、上記リーマ本体８の被埋設管１側の開口部近傍に仕切部材２２を配設して、このリーマ本体８の内部に、掘削液が供給されて吐出口１５からこの掘削液を被掘削部に噴出するための通路を形成すると共に、上記仕切部材２２に、この通路に入った掘削液を上記被埋設管１側へ排出する噴射口３６を設けたことを特徴としている。
【００２３】
上記請求項５の地盤孔明機のリーマ装置では、リーマ本体８の被埋設管１側の開口部近傍に仕切部材２２を配設したので、リーマ本体８はこの仕切部材２２にて補強され、強度的に優れ、パイロット孔５の拡径作業を安定して行うことができる。また、仕切部材２２に、通路に入った掘削液を被埋設管１側へ排出する噴射口３６を設けたので、この噴射口３６から噴射された掘削液にて、リーマ本体８の後方側に土砂が溜まるのを防止でき、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管の引込み抵抗の増大を回避することができる。また、埋設作業終了後に、噴射口３６や吐出口１５から洗浄水を注入して、この通路内の洗浄が可能である。このため、上記埋設作業時に噴射口３６や吐出口１５に目詰まりが生じたとしても、この目詰まりを解消することができ、このリーマ装置を使用した次回の埋設作業において、土壌の切り崩し作用を有効に発揮することができる。なお、この請求項５のリーマ装置において、上記請求項３のリーマ装置のような土砂侵入防止カバー７４を設けた場合に、上記噴射口３６をカバー７４の外径（外）側に設けても、内径（内）側に設けてもよい。噴射口３６をカバーの外径側に設ければ、通路から排出される掘削液が、カバーに入ることなく後方へ排出され、カバー外部の土砂を後方へ流すことができる。また、噴射口３６をカバーの内径側に設ければ、カバー内で掘削液の後方への流れが生じ、カバー７４内に入った土砂を後方の隙間７９から排出することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の地盤孔明機のリーマ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこのリーマ装置の断面図を示し、このリーマ装置は、上記した水平ドリル施工に用いる地盤孔明機に使用される。この地盤孔明機は、ドリル駆動装置２と掘削液供給装置４とで構成することができる。ところで、この地盤孔明機を使用して被埋設管１を埋設する作業は、上記図９と図１０に示した作業にて行うが、その作業を図２と図３を使用して簡単に説明すると、まず図２に示すように、地表に貫入立坑Ｐ１、発進立坑Ｐ２及び到達立坑Ｐ３を互いに所定距離だけ離間して設ける。そして、ドリル駆動装置２上に、その先端に先導体（パイロットヘッド）３ａが装着されたロッド（中空ロッド）３を設置して支持する。そして掘削液供給装置４から圧送された掘削液（清水、泥水、ベントナイト泥水等）を先導体３ａから噴出させつつドリル駆動装置２によってこのロッド３を、地面が略水平ならば貫入角β（例えば、１５°程度）で貫入立坑Ｐ１に対して斜めに貫入し、中空ロッド３を回転させつつ発進立坑Ｐ２に向けて矢印Ａ１方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑Ｐ２にパイロット孔５を明ける。さらに発進立坑Ｐ２を経て到達立坑Ｐ３へと中空ロッド３を継ぎ足しつつ地中を矢印Ａ２方向に推進させる。すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、このドリル駆動装置２の回転モータ８１により、ロッド３を介して、このロッド先端部に装着されている先導体（斜切り先導体）３ａを回転させながら、フレーム８２に沿って回転モータ８１を推進させる。また、方向変換する場合（曲線の孔を掘削し、明ける場合）は、回転モータ８１を回転させずに停止させ、この状態でフレーム８２に沿って回転モータを推進させ（ロッド５を推進させ）、斜切り先導体３ａの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。なお、パイロッドヘッド３ａは先端面に中空ロッド３の中空内に連通する噴口（図示省略）を複数個有する。そこで、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置４から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【００２５】
そして、先導体（パイロッドヘッド）３ａが到達立坑Ｐ３内に突出すると、パイロット孔５は完成する。そこでパイロッドヘッド３ａを外す。そして被埋設管１の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ６（拡径具）を備えたリーマ装置を装着する。リーマ装置を装着した後は、ドリル駆動装置２によって中空ロッド３を回転させつつ中空ロッド３を図３の矢印Ｂ２方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔５とロッド外径の間の空間よリ排出（排土）する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管１に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ６の回転と引き込みとによってリーマ６の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔５が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管１が矢印Ｂ１方向に沿って引き込まれる。
【００２６】
次にこのリーマ装置について説明する。リーマ装置は、図１と図４と図５とに示すように、上記リーマ６を備え、このリーマ６が連結構造体７を介して被埋設管１に接続される。リーマ６は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体８と、このリーマ本体８の外面に固着される複数の板状部材９・・とを備える。この場合、正確な円錐形状はもちろんのこと、図１等に示すように、短円筒体の基端胴部８ａと、先端テーパ部８ｂとからなる場合であっても、さらには、先端部に後述するロッド接続部２４が突設されていても、内部に内蔵物（後述するスイベル継手３４等）が収容されていても、リーマ本体８として、略中空円錐形状と呼ぶものとする。この板状部材９は、図７に示すように、板状部材本体９ａと、この板状部材本体９ａの外面に設けられる硬化処理部９ｂとからなる。そして、リーマ本体８の軸心に対して所定角度で傾斜するように、この板状部材９はリーマ本体８に先端部から基端部まで配置されている。この場合、板状部材９は溶接にてリーマ本体８に固着されてスパイラル状に配置される。
【００２７】
硬化処理部９ｂは超硬粒分散にて形成する。なお、超硬粒としては、例えば、高融点金属の炭化タングステン等を主成分とした焼結物を使用することができる。この場合、硬化処理部９ｂとしては、板状部材９が掘削部を構成するので、図７のように、板状部材本体９ａの切り刃１０側及び板状部材本体９ａの外面１１側に設けているが、切り刃１０側にのみに設けても、外面１１側に設けてもよい。また、外面１１側の硬化処理部９ｂには、図４等に示すように、板状部材９の長手方向に沿って所定ピッチで周方向の欠損部１２・・を設けている。この欠損部１２・・が掘削時に土砂逃げ用の溝（空間）となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。また、掘削部としては、リーマ本体８の外面から突出していればよいので、板状部材本体９ａを有さないものであってもよい。すなわち、リーマ本体８の外面に超硬チップ等を埋設することによって、硬化処理部９ｂのみでこの掘削部を形成するようにしてもよい。なお、図４と図５等において、Ｗは溶接部を示し、切り刃１０と反対側に設けられる。
【００２８】
このように、複数の板状部材９をリーマ本体８に固着することによって、各板状部材９、９間に凹溝１３・・が形成されることになる。この凹溝１３は掘削土の排出溝となる。また、リーマ本体８の周壁には、凹溝１３の後端縁部に切欠部１４が設けられている。この切欠部１４は凹溝１３に入った土砂を後方へ排出する機能を有する。
【００２９】
そして、この凹溝１３内に、掘削液が噴出される複数の吐出口１５・・が板状部材９に沿って配置されている。この場合、リーマ本体８の周壁にねじ孔１６が設けられ、このねじ孔１６にノズル部材１７が嵌着されている。ノズル部材１７の貫通孔（リーマ本体８の周壁に対して略直交する方向の貫通孔）が吐出口１５となる。
【００３０】
ところで、リーマ本体８は、上記したように、基端胴部８ａと、先端テーパ部８ｂとからなり、上記切欠部１４が基端胴部８ａに形成され、上記吐出口１５・・が先端テーパ部８ｂに形成されている。そして、先端テーパ部８ｂの基端胴部８ａ側には、斜め後方へ掘削液を排出するための排出口１８が設けられている。この場合、リーマ本体８の周壁に貫孔１９を設け、この貫孔１９にノズル部材２０を嵌着している。そして、ノズル部材２０は、ブロック体２０ａと、このブロック体２０ａに螺合されるノズル２０ｂとからなる。
【００３１】
上記各吐出口１５・・・及び排出口１８の近傍には、掘削された土砂のこれらへの侵入を防止する突起部材２１・・を配置している。この場合、突起部材２１は、リーマ６の回転方向Ｃ（図５参照）の前方側とされる。この突起部材２１は、その表面に超硬粒分散にて形成される硬化処理部を形成するのが好ましい。すなわち、上記板状部材９の硬化処理部９ｂと同様、硬化がされていない突起部材本体をリーマ本体８に固着（溶接）し、この本体の表面に硬化処理部を施すようにすればよい。なお、このような本体を使用することなく、超硬粒のいわゆる肉盛りや超硬チップの埋設等でもって突起部材２１を形成するようにしてもよい。
【００３２】
そして、リーマ本体８の大径の開口部側に、図１に示すように、円板状の仕切部材２２が装着されている。これによって、リーマ本体８に、掘削液が供給される通路としての中空室２３が形成される。また、仕切部材２２には、ロッド３が接続されるロッド接続部２４（リーマ本体８の細径端部に設けられる）を構成する軸部材２５が固着されている。軸部材２５は、仕切部材２２から突設される筒部２５ａと、この筒部２５ａから突設される軸部２５ｂとからなり、軸部２５ｂの端面にねじ孔２６が設けられ、このねじ孔２６から筒部２５ａに開口する貫通孔２７が貫設されている。また、筒部２５ａには複数の貫孔２８・・が設けられている。この場合、仕切部材２２は、その軸心部において被埋設管側に凹部２９を有する中央部２２ａと、この中央部２２ａから外径方向へ伸びる鍔部２２ｂとからなり、中央部２２ａのロッド側から上記筒部２５ａが突設されている。
【００３３】
このため、ロッド３の先端のねじ部（図示省略）が軸部２５ｂのねじ孔２６に螺着され、このリーマ６がロッド３に装着される。そして、上記掘削液供給装置４からロッド３に供給された掘削液は、軸部２５ｂの貫通孔２７を介して筒部２５ａに入り、この筒部２５ａから貫孔２８を介して中空室２３に供給される。この中空室２３に入った掘削液は各吐出口１５・・・及び排出口１８から外部へ排出される。なお、中空室２３は、各吐出口１５・・・及び排出口１８に掘削液を供給するための通路であるので、配管でもってこのような通路を形成するようにしてもよい。また、ロッド接続部２４として、上記実施形態では、リーマ本体８の細径端部から突出した軸部２５ｂにて構成したが、リーマ本体８の細径端部から突出しないものであってもよい。すなわち、リーマ本体８の細径端部内に、ロッド３の端部が螺合するねじ孔部を設ければよい。
【００３４】
上記仕切部材２２には、図８に示すように、上記中空室２３に入った掘削液を埋設管側（後方側）へ排出する噴射口３６が設けられている。この場合、仕切部材２２にねじ孔３０が設けられ、このねじ孔３０にノズル部材３１が嵌着されている。このノズル部材３１の貫通孔が噴射口３６となる。さらに、仕切部材２２には、このリーマ６の使用後等に、中空室２３内を洗浄するための清掃用孔３２が設けられている。この場合、清掃用孔３２はねじ孔からなり、通常の使用状態では、栓部材３３（図１参照）が装着されている。なお、噴射口３６及び清掃用孔３２はこの実施の形態ではそれぞれ２個設けているが、これに限らない。
【００３５】
リーマ６と被埋設管１とを連結する連結構造体７は、図１に示すように、スイベル継手３４と、このスイベル継手３４と被埋設管１とを接続する接続具３５とを備える。スイベル継手３４は、図６に示すように、非回転側部材Ｓと、回転側部材Ｒとからなり、非回転側部材Ｓは、軸部３９と、この軸部３９に固着される押え板４０とを有し、回転側部材Ｒは、仕切部材２２に固着される基部３７と、この基部３７に固着されるブロック体３８とを有する。
【００３６】
上記基部３７は、凹部４１を有する本体部３７ａと、この本体部３７ａから外径方向に伸びる鍔部３７ｂとからなり、本体部３７ａが、仕切部材２２の凹部２９に嵌合した状態で、鍔部３７ｂが仕切部材２２の鍔部２２ｂの嵌合用凹所２９ａに嵌合する。そして、ブロック体３８は、リング体からなり、貫通孔４２と、ねじ孔４３とが設けられている。また、このブロック体３８には、基部３７側へ突出する突起部４４が設けられ、この突起部４４が基部３７の周方向切欠４５に嵌合し、この状態で、貫通孔４２に挿通されるボルト部材４６が基部３７の貫通孔４７に挿通されて、仕切部材２２の鍔部２２ｂのねじ孔４８に螺着され、また、基部３７の貫孔４９に挿入されるボルト部材５０がブロック体３８のねじ孔４３に螺着される。これによって、基部３７とブロック体３８とが仕切部材２２に固着される。なお、ブロック体３８の突起部４４の外周側にはＯリング等のシール部材５１が嵌合されている。
【００３７】
上記軸部３９は、その後端側に一対の突出片５２、５２が設けられ、その先端面にねじ孔５３が設けられ、押え板４０が先端面に当接した状態で、押え板４０の貫孔に挿通されるボルト部材５４がねじ孔５３に螺着される。そして、軸部３９の押え板４０側に、軸受を構成するブッシュ５５が外嵌されている。なお、ブッシュ５５は、筒状本体部５５ａと、この筒状本体部５５ａから外径側に突出する外鍔部５５ｂとからなり、外鍔部５５ｂがブロック体３８の切欠き部５６に嵌合している。
【００３８】
そして、非回転側部材Ｓと、回転側部材Ｒとは、フローティングシール５７にて密封される。このフローティングシール５７は、回転側の第１部５７ａと非回転側の第２部５７ｂとからなる。第１部５７ａは、ブロック体３８の嵌合用切欠き部５８に嵌合し、第２部５７ｂは、軸部３９に外嵌固着されたリング状支持体５９の嵌合用切欠き部６０に嵌合している。なお、第１部５７ａと、第２部５７ｂとは、それぞれ、シールリング６１ａ、６１ｂと、Ｏリング６２ａ、６２ｂとからなる。また、軸部３９には、フローティングシール５７にオイルを供給するための供給路６３が設けられており、その供給口には栓部材６４が装着されている。このように、スイベル継手３４がリーマ本体８の仕切部材２２に装着された状態では、図１に示すように、その要部（具体的には、突出片５２、５２を省いた部分）はほぼリーマ本体８内に収納された状態となる。
【００３９】
また、上記接続具３５は、図１に示すように、被埋設管１の端部に取付けられる管継手６５と、この管継手６５とスイベル継手３４とを接続するジョイント６６とを有する。管継手６５は、被埋設管１の端部に固着されるキャップ部６７と、リング部６８とからなる。すなわち、キャップ部６７は、本体部６７ａとコーン部６７ｂとからなり、このコーン部６７ｂの端部からリング部６８が突設されている。ジョイント６６は、スイベル継手３４の一対の突出片５２、５２間に挿入される突片６９と、管継手６５のリング部６８が挿入される一対の突出片７０、７０とを有する。すなわち、突出片５２、５２に軸部７１が装着され、この突出片５２、５２間に挿入される突片６９に、この軸部７１が挿通されている。また、管継手６５のリング部６８に挿通される軸部７２が、一対の突出片７０、７０に装着される。
【００４０】
このため、スイベル継手３４は、被埋設管１に対して、軸部７２を中心として矢印Ｘ方向に揺動し、軸部７１を中心として矢印Ｘ方向と直交する方向に揺動することができる。従って、これらの揺動の組み合わせによってリーマ６は被埋設管１に対して屈曲することができる。もちろん、スイベル継手３４によって、リーマ６は軸部材２５の軸心廻りに回転することができる。
【００４１】
また、上記連結構造体７の外周は円筒状の土砂侵入防止カバー７４にて包囲されている。この場合、カバー７４はその外径寸法（被埋設管１の外径寸法と略同等）がリーマ本体８の基端胴部８ａの内径寸法よりも小さく設定されている。そして、仕切部材２２に複数の支持片７５・・が被埋設管１側に設けられ、カバー７４の一端部（先端部）７４ａが支持片７５を外嵌するように、リーマ本体８内に突入される。この際、カバー７４の一端部７４ａと支持片７５とが重なっている部分において、外径方向からボルト部材７６を螺着して、このカバー７４を仕切部材２２に取付ける。なお、この場合、ボルト部材７６はリーマ本体８の切欠部１４に対応し、このボルト部材７６の外径方向からの螺着を可能としている。
【００４２】
そして、カバー７４が仕切部材２２に取付けられた状態では、カバー７４の一端部７４ａと、リーマ本体８の基端胴部８ａとの間に円環状の空間７８が形成され、この空間７８に上記噴射口３６が開口している。このため、リーマ本体８の中空室２３から掘削液が噴射口３６を介して排出された場合に、カバー７４内に入ることなく後方へ排出され、カバー外部の土砂を後方へ流すことができる。また、カバー７４の他端部７４ｂ（反リーマ本体側の端部）と被埋設管１との間に隙間７９が設けられる。この場合、隙間７９は、管継手６５のキャップ部６７のコーン部６７ｂとの間に設けられる。これによって、カバー７４を有しても、リーマ６は被埋設管１に対する屈曲性が損なわれない。
【００４３】
上記のように構成されたリーマ装置は、図１に示すように、スイベル継手３４を有する連結構造体７を介してリーマ６と被埋設管１とを接続した状態として、その先端のロッド接続部２４に、パイロット孔５を形成したロッド３を接続して、このロッド３の引き抜き作業を行うことになる。すなわち、ドリル駆動装置２によってロッド３を回転させつつロッド３を図３の矢印Ｂ２方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔５とロッド外径の間の空間よリ排出（排土）する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管１に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ６の回転と引き込みとによってリーマ６の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔５が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管１が矢印Ｂ１方向に沿って引き込まれる。そして、被埋設管１の先端が発進立坑Ｐ２内に突出するまでロッド３を引き込むと、被埋設管１の引き込み作業が終了する。
【００４４】
この際、リーマ６は被埋設管１に対して屈曲性を有するので、安定した操縦性にて被埋設管１を引き込んでいくことができる。なお、この引き込み作業が終了すれば、被埋設管１からこのリーマ装置を外して、そして貫入立坑Ｐ１からロッド３を引き抜いて、各立坑Ｐ１〜Ｐ３を埋め戻せば、管埋設作業が終了する。また、埋設距離が長いときは、パイロット孔形成作業及び被埋設管１の引き込み作業を繰返せばよい。
【００４５】
ところで、排出口１８も吐出口１５と同様、掘削液が噴出されて被埋設管１の引き込み用滑剤としても作用し、その一部は拡孔とパイロット孔５との壁中に浸透し、残部はパイロット孔５を経て発進立坑Ｐ２内に戻って溜まることになる。この溜まった掘削液は図示省略の吸引装置で吸引して、掘削液供給装置４に戻して再利用することができる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体（パイロットヘッド）又はリーマ６の潤滑、冷却、ロッド３の滑らかな推進、ベントナイト液で土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【００４６】
上記リーマ装置では、連結構造体７のスイベル継手３４の要部がリーマ本体８内にほぼ収納されるので、孔内壁に押し込まれない土砂があっても、この土砂のスイベル継手３４への侵入を防止できる。すなわち、被埋設管１をパイロット孔５に引き込むときには、リーマ６のロッド接続部２４にロッド３が接続され、このロッド３をパイロット孔５から引き抜くことになり、リーマ本体８はその細径側が進行方向となる。このため、土砂はリーマ本体８に対してその小径（細径）側から大径側に流れる、つまり後方へ流れることになって、リーマ本体８内に要部がほぼ収納されているスイベル継手３４側への土砂の侵入を防止することができる。これによって、スイベル継手３４の損傷を防止でき、リーマ本体８は滑らかに回転して拡径作業が安定する。また、リーマ本体８内にスイベル継手３４がほぼ収納されるので、被埋設管１とリーマ本体８との間寸法を小さくでき、リーマ６の被埋設管１に対する屈曲性の向上を達成できて、被埋設管１の引き込み性を向上させることができる。さらに、被埋設管とリーマ本体との間寸法が小となれば、地上に開口した余掘り（リーマ接続孔）を少なくでき、その分施工時間の短縮を図ることができると共に、引込み抵抗の増加を防止することができる。
【００４７】
また、リーマ本体８と被埋設管１との間に、リーマ本体８に取付けられる土砂侵入防止カバー７４を設けたので、このリーマ本体８と被埋設管１との間への土砂の侵入をさらに防止して、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管１の引込み抵抗の増大を回避することができる。これにより、被埋設管１の引き込み作業を過大な引き込み力にて行うことなく軽快に行うことができる。また、土砂侵入による連結構造体７の損傷を防止することができ、リーマ６による拡径作業を安定して行うことができる。しかも、スイベル継手３４において、リーマ本体８側の回転側と、上記被埋設管１側の非回転側とをフローティングシール５７にて密封したので、長期にわたって信頼性及び耐久性に優れた土砂侵入防止機構を構成することができる。このため、メンテナンス間隔の延長を図ることができる。さらに、土砂侵入防止カバー７４は、そのリーマ本体８側の端部がこのリーマ本体８内に突入するので、土砂侵入防止カバ−７４のリーマ本体８側の端部からの連結構造体１側への土砂の侵入を一層有効に防止できる。また、反リーマ本体８側の端部と被埋設管１との間に隙間７９を設けたので、被埋設管１に対するリーマ本体８の屈曲性を確保することができ、しかも、引き込み作業時には、このリーマ装置に対して土砂が被埋設管１側に流れることになるので、土砂侵入防止７４と被埋設管１との間からの土砂侵入を防止できる。
【００４８】
さらに、リーマ本体８の被埋設管１側の開口部近傍に仕切部材２２を配設したので、リーマ本体８はこの仕切部材２２にて補強され、強度的に優れ、パイロット孔５の拡径作業を安定して行うことができる。また、仕切部材２２に、リーマ本体８の中空室２３（掘削液の通路）に入った掘削液を被埋設管１側へ排出する噴射口３６を設けたので、この噴射口３６から噴射された掘削液にて、リーマ本体８の後方側に土砂が溜まるのを防止でき、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管１の引込み抵抗の増大を回避することができる。しかも、埋設作業終了後に、この噴射口３６や吐出口１５から洗浄水を注入して、この中空室２３内の洗浄が可能である。特に、仕切部材２２に２個の比較的大径の清掃用孔３２を設けたので、一方の清掃用孔３２から洗浄水を中空室２３内へ注入して、他方の清掃用孔３２から洗浄水を排出することによって、中空室２３内に入った土砂等を排出することができ、中空室２３内の洗浄を確実に行うことができる。このため、中空室２３内に入った土砂等による噴射口３６や吐出口１５の目詰まりを生じさせず、このリーマ装置を使用した次回の埋設作業において、土壌の切り崩し作用を有効に発揮することができる。なお、吐出口１５は、リーマ本体８に設けられたねじ孔１６に螺着されるノズル部材１７にて構成しているので、この吐出口１５に目詰まりが生じても、ノズル部材１７を外すことにより、目詰まりを簡単に解消することができる。
【００４９】
そして、リーマ６を形成する場合、略中空円錐形状のリーマ本体８の外面に、複数の板状部材９を固着（例えば溶接）することによって、掘削部を構成することができるので、溝加工のための切削加工を省略することができ、製造コストの低減及び加工性の向上を図ることができる。また、溝加工を行わないため、略中空円錐形状のリーマ本体８の肉厚を薄くすることができ、リーマ全体の軽量化を図ることができる。このため、ロッド３に対する立坑内でのリーマ装置の脱着作業の容易化を図ることができる。また、リーマ６の板状部材９は、板状部材本体９ａとその表面の硬化処理部９ｂとからなるので、耐摩耗性に優れ、長期に渡って優れた拡径具の機能を発揮する。しかも、上記硬化処理部９ｂを、超硬粒分散にて形成しているので、高硬度となる硬化処理部を簡単に形成することができる。この硬化処理部９ｂに、上記実施形態のように、欠損部１２・・を設ければ、欠損部１２・・が掘削時に土砂逃げ用の溝（空間）となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。
【００５０】
さらに、板状部材９をスパイラル状に配置したので、リーマ本体８は滑らかに回転して、パイロット孔５を確実に拡径する。これにより、被埋設管１がこの拡径孔に滑らかに引き込まれる。また、板状部材９、９間において凹溝１３が形成され、この凹溝１３が掘削土の排出溝となる。しかも、この凹溝１３に掘削液を噴出する複数の吐出口１５を設けたので、吐出口１５とパイロット孔５の内周壁との間に隙間ができ、この吐出口１５から掘削液が噴出し易く、しかも、凹溝１３には、切欠部１４が形成され、凹溝１３に入った土砂をこの切欠部１４から後方へ排出することが可能であり、掘削土の排出をより効果的に行うことができる。このため、このリーマ装置での掘削性の向上を図ることができる。
【００５１】
また、リーマ本体８の吐出口１５近傍の回転方向Ｃの前方側に、この吐出口１５への土砂侵入防止用の突起部材２１を設けたので、この突起部材２１にて、吐出口１５への土砂の侵入を防止することができる。すなわち、リーマ６が回転しつつパイロット孔５を拡径する際に、突起部材２１は、吐出口１５に流入しようとする土砂に対する防護壁となって、この吐出口１５の目詰まりを回避することができる。これによって、各吐出口１５からの掘削液の噴出を確実に行うことができ、土壌の切り崩し作用を安定して発揮することができる。
【００５２】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、リーマ本体８内にスイベル継手３４全体を収納するようにしてもよく、また、上記実施形態のように、スイベル継手３４の要部をリーマ本体８内に収納すると共に、土砂侵入防止カバー３４を設けるようにするのが、スイベル継手３４側への土砂等の侵入を防止する上で好ましいが、スイベル継手３４の要部をリーマ本体８内に収納するか、土砂侵入防止カバー３４を設けるのかのどちらか一方の採用であってもよい。さらに、吐出口１５、排出口１８、及び噴射口３６の数の増減や孔径の変更も可能である。上記実施形態では、上記噴射口３６をカバー７４の外径（外）側に設けているが、支持片７５よりも内径（内）側に設けて、カバー７４内に開口するようにしてもよい。噴射口３６をカバー７４の外径側に設ければ、中空室２３から排出される掘削液が、カバー７４に入ることなく外部へ排出され、カバー７４内への中空室２３内の土砂等の侵入を防止することができる。また、噴射口３６をカバー７４内に開口するようにすれば、カバー７４内で掘削液の後方への流れが生じ、カバー７４内に入った土砂等を隙間７９から排出することができ、しかも、作業終了後に、分解することなく、噴射口３６を使用したカバー７４内の洗浄も可能となる。このため、噴射口３６をカバー７４の外側と内側のどちらかに一方に設けても、両側に設けてもよい。なお、管埋設場所によっては、傾斜面にロッド３を貫入させ、傾斜面からロッド３を突出させる場合もあるので、埋設作業時に、貫入立坑Ｐ１、発進立坑Ｐ２、到達立坑Ｐ３等を省略できることもある。また、地盤孔明機としては、上記実施形態では、ドリル駆動装置２と掘削液供給装置４とを別体として構成したが、これらが一体で構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の地盤孔明機のリーマ装置の実施形態を示す断面図である。
【図２】上記地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図３】上記地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図４】上記リーマ装置のリーマを示す側面図である。
【図５】上記リーマ装置のリーマを示す正面図である。
【図６】上記リーマ装置の要部拡大断面図である。
【図７】上記リーマ装置のリーマの要部拡大断面図である。
【図８】上記リーマ装置のリーマ本体の背面図である。
【図９】地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図１０】地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図１１】従来の地盤孔明機のリーマ装置を示す簡略図である。
【符号の説明】
１・・被埋設管、３・・ロッド、６・・リーマ、８・・リーマ本体、２２・・仕切部材、２３・・中空室、２４・・ロッド接続部、３４・・スイベル継手、３６・・噴出孔、５７・・フローティングシール、７４・・土砂侵入防止カバー

Claims

引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体（８）と、このリーマ本体（８）の細径端部に設けられてロッド（３）が接続されるロッド接続部（２４）とを有し、このロッド接続部（２４）と反対側に配設される連結構造体（７）を介して、上記リーマ本体（８）が被埋設管（１）に接続されると共に、上記連結構造体（７）は、上記被埋設管（１）に対するリーマ本体（８）の回転を許容するスイベル継手（３４）を有し、このスイベル継手（３４）の要部が上記リーマ本体（８）内にほぼ収納されることを特徴とする地盤孔明機のリーマ装置。
上記スイベル継手（３４）において、リーマ本体（８）側の回転側と、上記被埋設管（１）側の非回転側とをフローティングシール（５７）にて密封したことを特徴とする請求項１の地盤孔明機のリーマ装置。
引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体（８）と、このリーマ本体（８）の細径端部に設けられてロッド（３）が接続されるロッド接続部（２４）とを有し、このロッド接続部（２４）と反対側に配設される連結構造体（７）を介して、上記リーマ本体（８）が被埋設管（１）に接続されると共に、上記リーマ本体（８）と上記被埋設管（１）との間からの土砂の連結構造体（７）側への侵入を防止する土砂侵入防止カバー（７４）を、リーマ本体（８）に取付けて、この土砂侵入防止カバー（７４）にて、上記連結構造体（７）の外周側を包囲すると共に、この土砂侵入防止カバー（７４）の反リーマ本体側の端部と上記被埋設管（１）との間に隙間を設けたことを特徴とする地盤孔明機のリーマ装置。
上記土砂侵入防止カバー（７４）は、上記リーマ本体（８）側の端部をこのリーマ本体（８）内に突入させたことを特徴とする請求項２の地盤孔明機のリーマ装置。
引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体（８）を有し、上記リーマ本体（８）の被埋設管側の開口部近傍に仕切部材（２２）を配設して、このリーマ本体（８）の内部に、掘削液が供給されて吐出口（１５）からこの掘削液を被掘削部に噴出するための通路を形成すると共に、上記仕切部材（２２）に、この通路に入った掘削液を上記被埋設管側へ排出する噴射口（３６）を設けたことを特徴とする地盤孔明機のリーマ装置。