JP2007009425A - 二重管方式の管削進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 土砂の取込み量を土質に関係なく一定にコントロールして道路の陥没等を確実に防止できるようにした二重管方式の管削進装置を提供する。
【解決手段】 二重管方式の削進装置において、ケーシングロッド(120)内壁面の先端側に第１のピンチ弁(200)を、その後方に第２のピンチ弁(210)を設け、制御手段(220,221)によって第１、第２のピンチ弁を改正する。掘削時には第１のピンチ弁を開き、第２のピンチ弁を閉じ、ケーシングロッド内に一定量の掘削土砂類を取込んだ後、第１のピンチ弁を閉じ、第２のピンチ弁を開き、取込んだ掘削土砂類の後方に排土する。
【選択図】 図４

Description

本発明は二重管方式の管削進装置に関し、特に土質に関係なく一定量の掘削土砂類を取り込むことができるようにした装置に関する。

例えば、地中に上下水道管等の管を敷設する場合、開削工法に代え、地中に管を推進して敷設する管推進工法が採用される傾向にあり、小口径管を敷設する場合には二重管方式の管削進装置が採用されている（特許文献１、特許文献２）。

上述の二重管方式の管削進装置ではスライドベースに推進機本体をスライド自在に搭載するとともに推進ジャッキを設け、推進ジャッキによって推進機本体を前進させ、推進機本体に推進管（鋼管）を取付け、推進管内にケーシングロッド（内管）を回転自在に組込み、ケーシングロッド先端に掘削カッターを設け、駆動モータでケーシングロッドを回転させ、掘削カッターによって前方を掘削する一方、推進管の推進が完了すると、ケーシングロッドを抜き取り、塩化ビニル管等を推進管内にセットし、推進管と塩化ビニル管等との間に充填剤等を充填し、二重構造の管を敷設するようになっている。

この二重管削進方式は普通土から、玉石、転石混り土、岩盤まで、適用できる土質の範囲が広く、しかも既設マンホールや既設シールドトンネル等へ直接到達させることができ、更には２重管構造であるので漏水がない、などの特徴を有する。

しかし、砂地など、土質の軟弱な場所で推進作業を行うと、推進管廻りの土砂が大きく崩れてケーシングロッド内に取り込まれてしまい、道路の陥没等が懸念される。

これに対し、ケーシングロッド内にバルーン部材を設け、バルーン部材を膨張・収縮させてケーシングロッドの取込み面積を増減し、土砂の取込み量をコントロールするようにした方式（特許文献３）、ケーシングロッド内にスパイラル帯鋼を固定し、ケーシングロッドの回転時にスパイラル帯鋼も回転させて土砂をケーシングロッドから押し出し、土砂の取込み量を抑制するようにした方式（特許文献４）、が提案されている。

特開平０６−２５７３９６号公報 特開平１１−１５３２５７号公報 特開２００３−９７１８３号公報 特開２００３−２３９６８５号公報

しかし、上記特許文献３記載の方式ではバルーン部材によって土砂の取込み量を制限できるものの、推進管周囲の土質が判明せず、どの適度の量の土砂が取り込まれるのかが分かり難く、誤って大量の土砂を取り込んでしまうおそれがある。

他方、特許文献４記載の方式では推進管を１スパン削進した後、ケーシングロッドを逆回転させて土砂を取り込んで排土する必要があり、作業工程が多くなってしまうという問題があった。

本発明はかかる点に鑑み、土砂の取込み量を土質に関係なく一定にコントロールして道路の陥没等を確実に防止できるようにした二重管削進方式の管削進装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る二重管方式の管削進装置は、先端に掘削カッターを有するケーシングロッドを推進管内に回転自在に組込み、上記ケーシングロッドを回転させ、上記掘削カッターによって前方土砂類を掘削しながら上記推進管を推進するようにした二重管方式の管削進装置において、上記ケーシングロッド内壁面の先端側に取付けられ、上記ケーシングロッドの内部空間を開閉し、その開放時に上記ケーシングロッド内への掘削土砂類の取込みを許容する一方、その閉鎖時に上記ケーシングロッド内への掘削土砂類の取込みを制限する第１のピンチ弁と、上記ケーシングロッド内壁面の第１のピンチ弁の後方に取付けられ、上記ケーシングロッドの内部空間を開閉し、その開放時に上記取込んだ掘削土砂類の後方への排土を許容する一方、その閉鎖時に上記取込んだ掘削土砂類の後方への排土を制限する第２のピンチ弁と、上記第１、第２のピンチ弁を開閉する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つはケーシングロッド内に第１、第２のピンチ弁を前後に設けてケーシングロッド内を開閉するようにした点にある。

これにより、ケーシングロッドを回転させて推進管を推進する際に、第１のピンチ弁を開放して第２のピンチ弁を閉鎖し、掘削土砂類をケーシングロッド内に取り込んだ後、第１のピンチ弁を閉鎖して第２のピンチ弁を開放し、取込んだ掘削土砂類をケーシングロッドから後方に排土すると、掘削土砂類を一定量ずつ取り込んで排土することができる。その結果、推進管廻りの土砂類が大きく崩れてしまうことがなく、道路面の陥没を確実に防止できる。

第１、第２のピンチ弁の間隔はケーシングロッドの内面の大きさ及び掘削土砂類の取込み量に応じて適宜設定する。また、第１、第２のピンチ弁はケーシングロッドの内部空間を開閉できればどのような方式や構造でもよい。例えば、光学機器の絞りに類似した構造のシャッターを採用することもできるが、掘削土砂類の取込み及び排土を考慮すると、バルーン部材を採用するのがよい。

即ち、第１、第２のピンチ弁が流体の供給によって膨張し流体の排出によって収縮するバルーン部材によって構成されるのがよい。

バルーン部材は袋状であればよく、その材質は流体の供給によって膨張し得るものであれば特に限定されず、例えばゴムを用いることができる。しかし、取込まれた掘削土砂類には鋭角な岩石が含まれ、バルーン部材が破裂すると、掘削土砂類の取込み量をコントロールするという作用効果を奏し得なくなるので、高強度の素材を用いるのがよい。

バルーン部材は取込まれる掘削土砂類によって損傷を受けない高強度ゴムを用いて製作されているのが好ましい。

ここで、掘削土砂類とは二重管削進方式が適用しえる土質、即ち普通土だけでなく、玉石、転石混り土、岩盤をも含むことを意味する。また、バルーン部材に供給される流体はバルーン部材に供給できてバルーン部材を膨張できるものであればどのようなものでもよく、例えばオイル等を用いることができるが、取り扱いが容易な、エアー又は水を用いるのがよい。

ピンチ弁の制御手段は第１、第２のピンチ弁を開閉できればどのようなものでもよく、例えば第１、第２のピンチ弁にバルーン部材を用いる場合には流体供給通路を採用することができる。この流体供給通路はバルーン部材に流体を供給できればどのようなものでもよく、例えばパイプ、ホースあるいはチューブをケーシングロッド内面に固定して構成することができる。

但し、ケーシングロッドの回転動作を考慮すると、パイプ、ホースあるいはチューブの基部側のジョイント及び流体の供給方法を工夫する必要がある。また、この種の公知の管削進装置では推進管とケーシングロッドとの間に水を加圧供給して先端ピットの後方から噴出させ、切削土砂類によるケーシングロッドの閉塞を防止することが行われているが、推進機本体側の水供給構造を利用してバルーン部材に水を供給することもできる。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図４は本発明に係る二重管削進方式の管削進装置の好ましい実施形態を示す。図において、管削進装置１０のスライドベース１００上には推進機本体１１０が前後スライド自在に搭載され、該推進機本体１１０は推進ジャッキ１５０によってスライドベース１００上を前進駆動され後退されるようになっている。

また、推進機本体１１０には駆動モータ１１１が搭載されるとともに、スピンドルロッド（図示せず）が設けられ、該スピンドルロッドと駆動モータ１１１との間にはギア伝達機構が設けられ、又スピンドルロッドにはケーシングロッド１２０の基部が取付けられ、ケーシングロッド１２０を回転させるようになっている。

さらに、推進機本体１１０には押金１１２が設けられ、押金１１２には推進管１３０の基部が嵌め込まれるようになっている。この推進管１３０内にはケーシングロッド１２０が組み込まれ、両者の間には周方向の延びるローラベアリング（図示せず）が介設されてケーシングロッド１２０の円滑な回転及び真直推進性を保証するようになっている。

ケーシングロッド１２０の先端には掘削カッター１４０が取付けられ、掘削カッター１４０には複数のビット１４１が周方向に所定の等角度間隔をあけて取付けられ、又ケーシングロッド１２０の内壁面にはスパイラル帯鋼１２１が螺旋状に取付けられており、ケーシングロッド１２０内は掘削土砂類の取込み通路となっている。

また、ケーシングロッド１２０内には先端側に第１のピッチ弁２００が、その後方に第２のピッチ弁２１０が配置され、帯状の取付け板２００Ａ、２１０Ａと取付けねじとによってケーシングロッド１２０の内壁面に気密的又は水密的に固定されている。

第１、第２のピッチ弁２００、２１０は 強度ゴム製のバルーン部材によって製作され、必要に応じてその外表面が補強シート、例えば布製シートや樹脂製シート、あるいは繊維補強樹脂シートによって被覆されている。

この第１、第２のピンチ弁２００、２１０はエアー又は水の供給によって自由に膨張させ収縮させることができ、完全に膨張させると図４の(a)(b)に示されるように、ケーシングロッド１２０の内部を閉塞し、完全に収縮させるとケーシングロッド１２０の内壁面にほぼ沿った形態となるようになっている。

また、ケーシングロッド１２０の内壁面にはホース（制御手段）２２０、２２１が長手方向に延びて取付けられ、ホース２２０、２２１の先端は第１、第２のピンチ弁２００、２１０に接続され、後端側はジョイントが設けられて推進機本体１１０を経てエアーポンフ又は給水ポンプ（図示せず）に取外し可能に接続できるように構成され、接続を外した時にホース２２０、２２１の後端は全閉されるようになっている。

例えば、地中に管を敷設する場合、通常の作業通り、発進立坑と到達立坑とを掘削し、発進立坑内に推進機本体１１０及びスライドベース１００を設置し、推進機本体１１０の押金に推進管１３０の基部を取付け、推進管１３０内にケーシングロッド１２０を組み込み、ケーシングロッド１２０の基部をスピンドルロッドに取付け、駆動モータ１１１を駆動してケーシングロッド１２０を回転させるとともに、推進ジャッキ１５０で推進機本体１１０を前進駆動すると、掘削カッター１４０が前方の土砂類を掘削し、掘削された土砂類はケーシングロッド１２０内に取込まれる。

地盤が軟弱な場合には推進管１３０の周囲の土砂が大きく崩れてケーシンクロッド１２０内に取り込まれてしまい、道路の陥没等が懸念される。

本例の管削進装置においては、地盤が軟弱で道路の陥没等が懸念される場合には管の推進作業時に第４の(a)に示されるように、第１のピッチ弁２００を開き、第２のピッチ弁２１０を閉じておく。すると、掘削された土砂類はケーシングロッド１２０内の第２のピッチ弁２１０の前方空間の容積に対応した一定の量だけケーシングロッド１２０内に取込まれる。

ケーシングロッド１２０内の第２のピッチ弁２１０の前方空間が取込んだ掘削土砂類で満杯になると、第４の(b)に示されるように、第２のピッチ弁２１０を開き、第１のピッチ弁２００を閉じる。すると、取込まれた掘削土砂類がスパイラル帯鋼１２１によって後方に送られて排土される。

その結果、掘削カッター１４０前方の土砂類がむやみにケーシングロッド１２０内に取込まれることはなく、推進管１３０廻りの土砂が大きく崩れることもなく、道路の陥没等が発生するおそれもない。

さらに、第１、第２のピッチ弁２００、２１０を高強度のゴムで製作しているので、第１、第２のピッチ弁２００、２１０が土砂に含まれる鋭角な岩石によって損傷を受けて破裂することもなく、推進作業を円滑に進行させることができる。

発進立坑と到達立坑との間に距離がある場合にはケーシングロッド１２０及び推進管１３０を残して推進機本体１１０を後退させ、次のケーシングロッド１２０及び推進管１３０を前方のケーシングロッド１２０及び推進管１３０に接続するとともに、推進機本体１１０にセットし、同様にして推進を継続する。

推進管１３０の推進が済むと、ケーシングロッド１２０を推進管１３０から抜き取り、スライドベース１００及び推進機本体１１０を発進縦坑から引き上げ、残った推進管１３０内に塩化ビニルパイプ等を挿入し、中込め作業を行うと、管を地中に敷設することができる。

推進管１３０廻りの土砂が崩れるおそれがない場合には第１、第２のピッチ弁２００、２１０を開放したまま推進を行うことができる。

本発明に係る二重管削進方式の管削進装置の好ましい実施形態を示す概略側面構成図である。 図１の一部切欠き側面図である。 上記実施形態における要部を示す一部切開斜視図である。 上記実施形態における第１、第２のピッチ弁の動きを模式的に示す図である。

符号の説明

１００ スライドベース
１１０ 推進機本体
１２０ ケーシングロッド
１３０ 推進管
１４０ 掘削ビット
２００ 第１のピンチ弁
２１０ 第２のピンチ弁
２２０，２２１ ホース（制御手段）

Claims (4)

1. 先端に掘削カッターを有するケーシングロッドを推進管内に回転自在に組込み、上記ケーシングロッドを回転させ、上記掘削カッターによって前方土砂類を掘削しながら上記推進管を推進するようにした二重管方式の管削進装置において、
   上記ケーシングロッド内壁面の先端側に取付けられ、上記ケーシングロッドの内部空間を開閉し、その開放時に上記ケーシングロッド内への掘削土砂類の取込みを許容する一方、その閉鎖時に上記ケーシングロッド内への掘削土砂類の取込みを制限する第１のピンチ弁と、
   上記ケーシングロッド内壁面の第１のピンチ弁の後方に取付けられ、上記ケーシングロッドの内部空間を開閉し、その開放時に上記取込んだ掘削土砂類の後方への排土を許容する一方、その閉鎖時に上記取込んだ掘削土砂類の後方への排土を制限する第２のピンチ弁と、
   上記第１、第２のピンチ弁を開閉する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする二重管削進方式の管削進装置。
2. 上記第１、第２のピンチ弁が流体の供給によって膨張し流体の排出によって収縮するバルーン部材によって構成されている請求項１記載の二重管削進方式の管削進装置。
3. 上記バルーン部材が取込まれる掘削土砂類によって損傷を受けない高強度ゴムを用いて製作されている請求項２記載の二重管削進方式の管削進装置。
4. 上記バルーン部材に供給される流体がエアー又は水である請求項２記載の二重管削進方式の管削進装置。
   

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