JP2006336263A - 先導管及びこの先導管の配管工法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中への圧入過程で障害物に当接した場合であっても、圧入することができる新規な先導管及びこの先導管の配管工法を提案する。
【解決手段】地中推進装置により地中に埋設管を設置する工程に先立ち地中に配管される先導管であって、円筒状に成形され徐々に後端に継ぎ足されて行く外管２と、円筒状に成形され上記外管２内に回動可能に挿通されてなるとともに徐々に後端に継ぎ足されて行く内管３と、この内管３の先端に着脱可能に配置されてなるとともに先端には上記外管２の先端よりも前方に位置してなる掘削ビット１６が設けられた掘削ヘッド４と、を備えてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中推進装置により地中に埋設管を設置する工程に先立ち地中に配管される先導管及びこの先導管を配管するために使用される先導管の配管工法に関するものである。

従来、例えば発進立坑等の発進位置から到達立坑等の到達位置に向かって多数の埋設管を順次上記発進位置から推進し、上記発進位置から到達位置に亘って埋設管を地中に設置する地中推進工法が知られており、こうした地中推進工法を行う装置として、地中推進装置が使用されている。そして、こうした地中推進装置により埋設管を設置する工程では、該工程に先立ち、予め地中に先導管を配管し、この先導管にガイドされながら上記地中推進装置を推進する工法も使用されている。

そして、これまで使用されている上記先導管５０は、図９に示すように、円筒状に成形されてなるとともに、先端には、傾斜した傾斜面５０ａを備えてなるものである。このように成形された先導管５０は、図示しない発進立坑内に設置した推進装置により回転させられながら前方（到達立坑方向）に押圧され、徐々に地中に配管されるものである。なお、この先導管５０は、予め長尺に成形されたものではなく、先端が上述した傾斜面５０ａを有する短尺のものの後端に、後続する図示しない先導管（パイプ）の先端を溶接することにより徐々に継ぎ足して行かれるものである。すなわち、推進機を使用することにより、図９に示す先導管５０を所定長さ地中に圧入すると、これに後続させる（上記傾斜面を有しない）先導管の先端を圧入された先導管５０の後端に溶接し、さらにこれを地中に圧入し、再び上記先導管を継ぎ足し圧入する、という要領で最終的に上記到達立坑まで圧入する。

しかしながら、上述した先導体又はこうした先導体の配管工法では、発進立坑から到達立坑までの間に礫やコンクリート等の障害物が存在する場合には、先導体の先端がこれらの障害物に当接し、それ以上前方に圧入できず、最終的には地中推進装置により埋設管の設置が不能となる場合がある。したがって、こうした場合には、地上から掘削して上記障害物を取り除く方法も存在するが、場所によってはこうした方法を採用できない場合も多い。特に、先導体の先端が上記障害物に当接した場合、既に配管した長さが長ければ長いほど、該先導管の外周面と地盤との抵抗が大きく、配管した長さが短ければそのまま圧入できるような障害物が存在する場合であっても、大きな抵抗となって配管不能となる場合も多い。

そこで、本発明は、上述した従来の先導体ないしはこの先導体の配管工程が有する課題を解決するために提案されたものであって、地中への圧入過程で障害物に当接した場合であっても、圧入することができる新規な先導管及びこの先導管の配管工法を提案することを目的とするものである。

本発明は、上述した目的を達成するために提案されたものであり、第１の発明（請求項１記載の発明）は、先導管に係るものであって、地中推進装置により地中に埋設管を設置する工程に先立ち地中に配管される先導管であって、円筒状に成形され徐々に後端に継ぎ足されて行く外管と、円筒状に成形され上記外管内に回動可能に挿通されてなるとともに徐々に後端に継ぎ足されて行く内管と、この内管の先端に着脱可能に配置されてなるとともに先端には上記外管の先端よりも前方に位置してなる掘削ビットが設けられた掘削ヘッドと、を備えてなることを特徴とするものである。

この第１の発明では、先導管は、外管と内管と掘削ヘッドとを備えており、この内管は外管内において回転自在とされている必要がある。また、上記掘削ヘッドは、内管の先端に配置されているものであり、内管の先端に対して着脱可能であるものであっても良いし、内管の先端と一体化されているものであっても良い。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記内管は、上記掘削ヘッドが装着される装着部と、この装着部の後方に形成され該内管内を閉塞する閉塞部と、を備え、上記閉塞部には、内管の後方から目視される複数の発光手段が配置されてなるとともに、前記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなることを特徴とするものである。

この第２の発明において、閉塞部に配置された発光手段は、例えばＬＥＤを用いることができ、また、こうした複数の発光手段はそれぞれ異なる色とし、さらにそれぞれ縦方向又は横方向に一列に並列されていることが望ましい。このように、複数の発光手段が並列された状態で配置されることにより、後述するように、内管の後方である発進位置から目視すると、真っ直ぐ圧入されている場合には、上記複数の発光手段から発光される光の全てを目視することができるが、何れかの方向に曲がって圧入された場合には、幾つかの光が目視できず、このことによって先導管全体が曲がって配管されたことが確認できる。そして、この第２の発明では、上記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなることが必要である。但し、この偏芯している外管は、最も先端に位置している外管のみであり、この最も先端に位置している外管の後端に先端が溶接される（或いは、溶接された）外管は、上述したように偏芯している必要性はない。こうした構成、すなわち、上記発光手段と外管の偏芯により、発進位置からこの第２の発明に係る先導管を地中に圧入すると、徐々に偏芯した方向に曲がって圧入され、このことは上記発光手段により発光された光を発進位置にて作業者が把握することができ、後述するように、外管のみを、例えば１８０度回転させ、更に圧入して行くと、徐々にそれまで目視できなかった発光手段からの光を目視することができ、（土質にもよるが）やがて再び幾つかの光を目視することができなくなり、再度外管を回転させることにより、先導管全体の方向を修正することができる。こうした修正を繰り返すことにより、最終的には真っ直ぐな状態で先導管を配管することができる。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、先導管の配管工法に係るものであり、前記請求項１記載の（第１の発明に係る）先導管を構成する外管内に挿通された内管を回転させながら外管と該内管とを前方に押圧することを特徴とするものである。

また、第４の発明（請求項１記載の発明）は、上記第３の発明において、前記先導管を構成する内管は、前記掘削ヘッドが装着される装着部と、この装着部の後方に形成され管内を閉塞する閉塞部と、を備え、上記閉塞部には、内管の後方から目視される複数の発光手段が配置されてなるとともに、前記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなり、上記発光手段から発光される光を目視することにより、圧入される方向がずれた場合には、上記外管を所定角度回転させる工程と、を有してなることを特徴とするものである。

この第４の発明では、上述したように、発光手段からの光を発進位置から目視しながら先導管を到達位置方向に圧入させると、徐々に偏芯した方向に曲がって圧入され、このことは発進位置で発光手段からの光を目視している作業者に把握にされる。例えば、３つの発光手段からそれぞれ放出されている場合には、当初は全ての光を目視することができるが、やがて先導体全体が曲がって圧入された場合には、上記３つの光のうち１つ又は２つ若しくは全てが目視できない。このとき、作業者が上記最も先端に位置する外管に連続した外管全体を、例えば１８０度回転させ、その後再び先導管全体を圧入させて行くと、それまで目視できなかった発光手段からの光の一部又は全てが目視できるようになり、方向がやや又は全部修正されたことが確認できる。そして、この状態で更に圧入されると、それまで目視できていた発光手段から光の一部が目視できなくなり、再び曲がって配管されている（圧入されている）ことが把握される。したがって、この場合には、再び上述した要領で外管のみを回転させ、再度圧入して行く。こうした作業により、最終的には真っ直ぐに先導体を配管することができる。

上記第１の発明（請求項１記載の発明）では、内管の先端に掘削ビットを備えた掘削ヘッドが配置されていることから、この第１の発明及び第３の発明（請求項３記載の発明）によれば、地中への圧入過程で障害物に当接した場合であっても、その障害物を掘削し又は破壊することができ、上記障害物の存在により先導管の配管作業が不能となる事態を有効に防止することができる。また、この第１の発明によれば、従来の先導体のように、全体を回転させながら圧入するのではなく、回転するのは内管のみであり、この内管が回転する際に摩擦抵抗を受ける部位は、専ら先端に配置された掘削ヘッドの先端であり、また、圧入される外管の外周面と地中との摩擦抵抗は、予め掘削ヘッドにより掘削された後の土砂であることから、先導体全体で受ける摩擦抵抗は、従来のものに比べて極めて減少し、ひいては長距離に亘って先導体を配管することができる。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、内管に形成された閉塞部には、内管の後方から目視される複数の発光手段が配置されてなるとともに、前記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなることから、この第２の発明及び第４の発明（請求項４記載の発明）によれば、上記発光手段から発光した光を目視しながら曲がって圧入された先導管の方向を、外管の回転により、順次修正しながら最終的には真っ直ぐに配管することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る先導管を、図面を参照しながら工程順に詳細に説明するとともに、この先導管の配管工法に付いて詳細に説明する。

この実施の形態に係る先導管１は、図１に示すように、外管２と、内管３と、この内管３の先端に取り付けられた掘削ヘッド４を備えている。上記外管２は、前側外管５と、この前側外管５の後端に前端が溶接されてなる後側外管６とから構成されている。上記後側外管６は、後端にパイプが順次溶接される部材であり、これらのパイプと後側外管６とは、同一の内径及び外径とされている。また、この後側外管６の先端に溶接された上記前側外管５は、図２に示すように、内側には断面円柱状の空洞５ａが形成されており、上記後端部材６の内側に形成されている円柱状の空洞６ａの中心よりも、図２中Ｌ_１の長さだけ上方に偏芯している。また、この外管２を構成する前側外管５の内径は、先端側から後端側にかけて均一とされてなる一方、外径は、先端側から後端側にかけて徐々に肉厚とされてなるとともに、こうした肉厚の変化の程度は、図２及び図３に示すように、最も下側が大きく、この肉厚となる程度が大きな部分を中心に時計回り方向及び反時計回り方向につれて徐々にその程度が低くされている。したがって、図１に示すように、側断面で示した場合、この先端部材５の下部は、後端側から前端側にかけてθ度上向きに傾斜している。なお、上記後側外管６の後端には、後述するように、該後側外管６と同一の内径及び外径に成形されたパイプ（鋼管）が順次継ぎ足される。

また、上記内管３は、図１に示すように、前側内管７と、この前側内管７の後端に順次溶接される後側内管８とから構成されている。上記前側内管７は、円柱状の鋼鉄を掘削してなるものであり、先端面には、掘削ヘッド４の装着部である前側凹部７ａが形成されている。なお、この前側凹部７ａは、先端側から後端側にかけて徐々に縮径されてなるとともに内周面には、図示しない一方のネジが螺刻されている。また、上記前側内管７後端面には、内径が均一とされた後側凹部７ｂが形成され、筒状部７ｃとされている。この筒状部７ｃは、上記後側内管８の内径及び外径と同一とされてなるものである。そして、上記前側凹部７ａと後側凹部７ｂとの間には、この前側内管７内を閉塞してなる閉塞部７ｄが形成され、この閉塞部７ｄの背面には、第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２が配置されている。上記第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２は、それぞれ本発明を構成する発光手段であり、それぞれのＬＥＤ１０，１１，１２の発色は異なるものとされている。また、上記前側内管７の先端側外周面には、上記前側外管５の内周との間をシールするリング状のシール部材１５が配置されている。

そして、上記前側凹部７ａには、掘削ヘッド４が螺着されている。この掘削ヘッド４は、略円盤状に成形されたベース部材４ａと、このベース部材４ａの背面に形成された凸部４ｂを備えている。上記凸部４ｂは、基端側から外径が徐々に縮径されてなり、外周面には、一方のネジに螺着される図示しない他方のネジが螺刻されている。また、上記ベース部材４ａの正面には、複数のアーム４ｃが形成され、これらのアーム４ｃには、それぞれ掘削ビット１６が地山により転動可能に配置されている。

以下、上述した先導体１を用いて地中に配管する工法について詳細に説明する。この工法は、発進位置である発進立坑と、この発進立坑から離間した到達位置である到達立坑を形成し、上記発進立坑内に推進機２０を設置する。この推進機２０は、図４，図５又は図６に示すように、左右二本のレール２１，２２上に配置されてなるものである。これら二本のレール２１，２２は、上記発進立坑から到達立坑方向に向けて配置されてなるものであり、この推進機２０をガイドするものである。また、上記二本のレール２１，２２のそれぞれの後端側上面には、左右の当接部材２３，２４（図６参照）が固定されている。そして、この発進機２０は、上記二本のレール２１，２２の長さ方向にスライド可能に支持されたスライド部材２５と、このスライド部材２５に固定された左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７とを備えている。上記左油圧シリンダ２６の図示しないシリンダロッドは、上記左の当接部材２３に固定され、上記右油圧シリンダ２７のシリンダロッド２７ａは、上記右の当接部材２４に固定されている。したがって、上記左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７の駆動により、この推進機２０は、前進及び後退する。また、上記スライド部材２５の中心には、円盤状に成形された内側回動盤３０が正回転及び逆回転自在に配置されている。この内側回動盤３０は、後述する先導管を回転させる際及びスクリュー４を回転させる場合に使用される部位であり、該内側回動盤３０の中心には、貫通穴３０ａが形成されてなり、また、該回動盤３０の正面には、上記貫通穴３０ａと同径の内径を有するリング状の内側位置決め部３０ｂが、該回動盤３０の正面から突出している（図５参照）。また、上記スライド部材２５の正面には、上記内側位置決め部３０ｂの径よりも大径とされた外側位置決め部２５ａが突出しており、この外側位置決め部２５ａの内側には、外側回動盤２９が回転自在に配置されている。この外側回動盤２９は、ドーナツ状に成形されてなるものであり、後述する内筒体３を回動させる際に使用される部材である。なお、上記内側位置決め部３０ｂは、後述する先導管内管を位置決めする部位であり、上記外側位置決め部２５ａは、上記内筒体３を位置決めする部位である。また、上記スライド部材２５の背面には、図６に示すように、上記回動盤３０を正回転及び逆回転させる６つの駆動モータ３１が配置されている。

そして、この埋設管の敷設工法においては、先ず、図７に示すように、発進立坑Ｈ_１内に、上記推進機２０を設置するとともに、上記回動盤３０に先導管１の基端を取り付け、上記推進機２０のスライド部材２５を前進させるとともに、該回動盤３０を回転させることにより、上記内管３のみを回転させる。すると、上記回転しない外管２とともに先導管１全体が圧入される。そして、所定の長さの先導管１が圧入されると、上記スライド部材２５を後退させ、上記図１に示す内管３を構成する後側内管８の後端に新たな内管（鋼管）を溶接することにより継ぎ足すとともに、上記外管２を構成する後側外管６の後端にも新たなパイプ（外管：鋼管）を溶接し継ぎ足す。こうした作業の後に、再び上記推進機２０を用いて到達立坑Ｈ_２方向に上記要領にて圧入する。なお、こうした作業では、先導管１の先端に配置した掘削ヘッド４を構成する掘削ビット１６の回転により、上記外管２の外径よりも大きな径で地中が掘削されることから、外管２は、上述したようにパイプを継ぎ足し長尺となった場合であっても、圧入の際に大きな抵抗を受けない。また、上記推進機２０により回転させられる内管３全体も外管２内において回転するものであることから、従来の先導管５０に比べ大きな抵抗を受けることがない。そして、こうした作業中に、上記掘削ヘッド４の先端が礫やコンクリート等の障害物に当接した場合であっても、上記掘削ビット１６により掘削されることから、この先導管１の配管が不能となる事態を有効に防止することができる。

また、上記要領にて先導管１全体を上記推進機２０により圧入して行くと、前述したように、外管２の先端に形成された上記前側外管５の外周形状が図１に示す形状とされていることから、徐々に上方に向かって圧入される。すなわち、上方に曲がって圧入される。ところで、上記推進機２０を構成する内側回動盤３０の中心には、貫通穴３０ａが形成されており、作業者は、この貫通穴３０ａから上記第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２からの光を目視することができ、こうした光を目視しながら先導管１を圧入することにより、上記曲がって圧入されたことを確認することができる。このことを更に説明すれば、上記縦方向に並ぶ第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２からの光が全て目視できる場合には、水平に圧入されており、第１のＬＥＤ１０からの光（又は第２のＬＥＤ１１からの光、更には第３のＬＥＤ１２からの光）が目視できない状態となった場合には、上方に曲がって圧入されたことが確認される。こうした場合には、上記外管２のみを例えば１８０度回転させ、その上で上記要領にて先導管１全体を圧入して行く。すると、上記外管２を構成する前側外管５の形状により、それまで上方に曲がって圧入された先導管１全体は、下方に向かって曲がりながら圧入される。このことは、それまで目視できなかった第１のＬＥＤ（又は第２のＬＥＤ１１からの光、更には第３のＬＥＤ１２からの光）が目視できるようになることで確認される。そして、さらに、この状態で先導管１を圧入すると、今度は、上記第３のＬＥＤ１２（又は第２のＬＥＤ１１からの光、更には第１のＬＥＤ１０らの光）が目視できない状態となり、こうした場合には、再び上記外管２のみを１８０度回転させる。すなわち、この工法においては、上述した要領により、上下交互に曲がって圧入しながらその都度外管２を回転させて方向を修正することにより、最終的には真っ直ぐに配管する。

そして、上述した要領で先導管１全体を地中に圧入する作業を継続し、やがて上記到達立坑Ｈ_２に到達すると、上記掘削用ビット４を前側内管７の先端から取り外し、内管３を構成する該前側内管７の先端を、図８に示すように、固定金具４４により到達立坑Ｈ_２の内壁に固定する。次いで、上記推進機２０を利用して、上記外管２のみを発進立坑Ｈ_１方向に引き抜く。そして、こうした外管２を全て引き抜いた後には、２工程目の作業として、図示しない地中推進装置を使用して、埋設管を順次埋設する。

このように、上記先導管１やこの先導管１の配管工法によれば、内管２の先端に掘削ビット１６を備えた掘削ヘッド４が配置されていることから、地中への圧入過程で障害物に当接した場合であっても、その障害物を掘削し又は破壊することができ、上記障害物の存在により先導管１の配管作業が不能となる事態を有効に防止することができる。また、従来の先導体のように、全体を回転させながら圧入するのではなく、回転するのは内管３のみであり、この内管３が回転する際に摩擦抵抗を受ける部位は、専ら先端に配置された掘削ヘッド４の先端であり、また、圧入される外管２の外周面と地中との摩擦抵抗は、予め掘削ヘッド４により掘削された後の土砂であることから、先導体１全体で受ける摩擦抵抗は、従来のものに比べて極めて減少し、ひいては長距離に亘って先導体１を配管することができる。さらに、この実施の形態に係る先導管１では、内管３に形成された閉塞部７ｄには、内管３の後方から目視される第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２が配置され、前記外管２の先端側の外径の中心は、前記内管３の中心よりも偏芯してなることから、上記第１ないし第３のＬＥＤ１０，１１，１２からの光を目視しながら曲がって圧入された先導管１の方向を、外管２の回転により、順次修正しながら最終的には真っ直ぐに配管することができる。

なお、上記実施の形態に係る先導管１では、本発明を構成する発光手段として、第１ないし第３のＬＥＤを用いたが、本発明では、このように必ずしも３つの発光手段を構成要素とすることなく、２つの発光手段を構成要素としても良い。また、上記掘削ヘッド４の先端には、複数の掘削ビット１６を配置したが、単一の掘削ビットを配置しても良いし、また、各掘削ビットが必ずしも回動可能である必要性はない。

実施の形態に係る先導管の要部を示す側断面図である。 最先端に固定される外管を示す断面図である。 図２に示す外管の正面図である。 推進機を示す正面図である。 推進機を示す右側面図である。 推進機を示す背面図である。 先導管を敷設する工程を模式的に示す側面図である。 先導管を構成する外管を除去する工程を模式的に示す側面図である。 従来の先導管を示す斜視図である。

符号の説明

１ 先導管
２ 外管
３ 内管
４ 掘削ヘッド
１０ 第１のＬＥＤ
１１ 第２のＬＥＤ
１２ 第３のＬＥＤ
１６ 掘削ビット
Ｈ_１ 発進立坑
Ｈ_２ 到達立坑

Claims (4)

1. 地中推進装置により地中に埋設管を設置する工程に先立ち地中に配管される先導管であって、円筒状に成形され徐々に後端に継ぎ足されて行く外管と、円筒状に成形され上記外管内に回動可能に挿通されてなるとともに徐々に後端に継ぎ足されて行く内管と、この内管の先端に着脱可能に配置されてなるとともに先端には上記外管の先端よりも前方に位置してなる掘削ビットが設けられた掘削ヘッドと、を備えてなることを特徴とする先導管。
2. 前記内管は、上記掘削ヘッドが装着される装着部と、この装着部の後方に形成され該内管内を閉塞する閉塞部と、を備え、上記閉塞部には、内管の後方から目視される複数の発光手段が配置されてなるとともに、前記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなることを特徴とする請求項１記載の先導管。
3. 前記請求項１記載の先導管を構成する外管内に挿通された内管を回転させながら外管と該内管とを前方に押圧することを特徴とする先導管の配管工法。
4. 前記先導管を構成する内管は、前記掘削ヘッドが装着される装着部と、この装着部の後方に形成され管内を閉塞する閉塞部と、を備え、上記閉塞部には、内管の後方から目視される複数の発光手段が配置されてなるとともに、前記外管の先端側の外径の中心は、前記内管の中心よりも偏芯してなり、
   上記発光手段から発光される光を目視することにより、圧入される方向がずれた場合には、上記外管を所定角度回転させる工程と、
   を有してなることを特徴とする請求項３記載の先導管の配管工法。