JP2008274618A - 非開削掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カバー体に関連してリーマ体を引き込んで拡径掘削する際の抵抗を少なくすることができる非開削掘削装置を提供すること。
【解決手段】 先端に向けて縮径するリーマ体２０と、リーマ体２０の先端部に接続されるロッド部材６と、ロッド部材６を引き込むためのロッド駆動手段と、リーマ体２０の基部に連結機構２２を介して連結される筒状部材２４と具備する非開削掘削装置。筒状部材２４の先端部にはカバー部材７６が設けられ、このカバー部材７６はリーマ体２０の基部に向けて延びて連結機構２２を覆う。また、このカバー部材７６の先端部には補強リング７８が設けられている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、地盤を開削することなく筒状部材を埋設することができる非開削掘削装置に関する。

地盤を非開削で掘削する非開削掘削装置として、地盤を掘削するドリルヘッドと、このドリルヘッドに接続されるロッド部材と、ロッド部材を駆動するためのロッド駆動手段と、掘削した掘削孔を拡径掘削するためのリーマ体と、このリーマ体の基部に連結機構を介して接続される筒状部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような非開削掘削装置では、埋設孔を掘削する際には、ドリルヘッドが用いられ、このドリルヘッドがロッド部材の先端部に装着される。そして、ロッド駆動手段はロッド部材及びドリルヘッドを回動させながら推進し、このようにして掘削孔が形成される。その後、この掘削孔に例えば鞘管としての筒状部材を埋設するときには、ドリルヘッドに代えてリーマ体が用いられ、このリーマ体の先端部がロッド部材に装着され、またリーマ体の基部に連結機構を介して筒状部材が連結される。そして、ロッド駆動手段はロッド部材及びリーマ体を回転させながら引き込み、このようにしてリーマ体により掘削孔が拡径掘削されるとともに、拡径された掘削孔に筒状部材が埋設される。

この非開削掘削装置では、リーマ体を引き込む際に、リーマ体と筒状部材との間に土砂が侵入し、侵入した土砂が抵抗となって筒状部材に大きな負荷が作用するおそれがあり、このような不都合を解消するために、リーマ体の基部にカバー部材が設けられ、このカバー部材が筒状部材に向けて延びている。

また、このような非開削掘削装置では、ロッド駆動装置に関連して掘削液供給手段が設けられ、ドリルヘッドにより掘削するときには、掘削液供給手段からの掘削液がロッド部材及びドリルヘッドを通して掘削域に噴射され、またリーマ体により拡径掘削するときには、掘削液供給手段からの掘削液がロッド部材及びリーマ体を通して拡径掘削域に噴射されるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。この非開削掘削装置では、リーマ体により拡径掘削するときには、拡径掘削域に掘削液が噴射されるので、掘削抵抗が小さくなり、掘削孔を拡径掘削することができる。

特開２００４−２９３１４１号公報 特開２００１−１１５７７６号公報

しかしながら、従来の非開削掘削装置では、次の通りの問題がある。第１に、カバー部材がリーマ体に設けられているので、拡径掘削する際に、このカバー部材がリーマ体と一体的に回動され、このカバー部材が拡径された掘削孔の内周面に接触しながら回動されようになり、従って、リーマ体を引き込む際の抵抗が大きくなる。

第２に、リーマ体には複数の噴射ノズルが設けられ、これら噴出ノズルは径方向外方（詳しくは、引き込み方向に対して垂直な方向）に延び、掘削液はこれら噴射ノズルから径方向外方に噴射されるので、掘削液は噴射ノズル及びその近傍に噴出されるが、リーマ体の外周面のほぼ全域に噴射されず、このことに関連して、リーマ体の外周面と拡径掘削される掘削孔の内周面との間の抵抗を充分に低減することができない。

本発明の目的は、カバー体に関連してリーマ本体を引き込んで拡径掘削する際の抵抗を少なくすることができる非開削掘削装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、掘削液の噴射に関連してリーマ本体による拡径掘削の際の抵抗を低減することができる非開削掘削装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載の非開削掘削装置は、先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材と具備する非開削掘削装置であって、
前記筒状部材の先端部には、前記連結機構を覆うように前記リーマ体の前記基部に向けて延びるカバー部材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の非開削掘削装置では、前記カバー部材の先端部には、強度を増すための補強リングが設けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の非開削掘削装置は、先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記ロッド部材を通して前記リーマ体に掘削液を供給するための掘削液供給手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材とを具備し、前記リーマ体には、前記掘削液供給手段から供給される掘削液を噴射する掘削液噴射手段が設けられている非開削掘削装置であって、
前記掘削液噴射手段は、前記ロッド部材からの掘削液が流れる掘削液流路と、前記掘削液流路から放射状に分岐する複数の噴射ノズルとを有し、前記リーマ体の先端側に配設される噴射ノズルは、前記リーマ体の径方向外方に向けて前記先端側に傾斜して設けられ、前記リーマ体の基部側に配設される噴射ノズルは、前記リーマ体の径方向外方に向けて前記基部側に傾斜して設けられていることを特徴とする。

更に、本発明の請求項４に記載の非開削掘削装置では、前記複数の噴射ノズルには、前記掘削液流路に向けて逆流するのを防止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の非開削掘削装置によれば、筒状部材の先端部には、リーマ体に向けて延びるカバー部材が設けられ、このカバー部材が筒状部材とリーマ体とを連結する連結機構を覆うので、周囲の土砂などが筒状部材とリーマ体との間の空間に侵入するのを防止し、侵入した土砂などによる抵抗上昇を抑えることができる。また、カバー部材が筒状部材に設けられているので、ロッド駆動手段によりリーマ体を回動させながら引き込んでもカバー体が回動することがなく、引き込む際のカバー部材による抵抗を小さくすることができる。

また、本発明の請求項２に記載の非開削掘削装置によれば、カバー部材の先端部に補強リングが設けられているので、カバー部材の先端部の強度を高めることができ、その先端部の土砂などによる破損を防止することができる。

また、本発明の請求項３に記載の非開削掘削装置によれば、リーマ体の先端側に配設される噴射ノズルは、リーマ体の径方向外方に向けてその先端側に傾斜して設けられ、リーマ体の基部側に配設される噴射ノズルは、リーマ体の径方向外方に向けて基部側に傾斜して設けられているので、先端側の噴射ノズルからの掘削液は先端側に向けて噴射され、また基部側の噴射ノズルからの掘削液は基部側に向けて噴射され、かくして、リーマ体の外周面のほぼ全体にわたって掘削液を行き渡らせることができる。

更に、本発明の請求項４に記載の非開削掘削装置によれば、複数の噴射ノズルには逆止弁が設けられ、これら逆止弁は、掘削液流路に向けて逆流するのを防止するので、外部からの泥水などが噴射ノズルを通して内部に逆流するのを防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う非開削掘削装置の一実施形態について説明する。図１は、一実施形態の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図であり、図２は、図１の非開削掘削装置による拡径掘削作業を説明するための簡略図であり、図３は、図１の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図であり、図４は、図１の非開削掘削装置による掘削作業が終了した状態を示す簡略図であり、図５は、図２の非開削掘削装置による拡径掘削作業（及び引込み作業）を説明するための簡略図であり、図６は、図２の非開削掘削装置のリーマ体及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図であり、図７は、図６のリーマ体を中心線より上側を断面で示す半断面図である。

図１及び図２において、図示の非開削掘削装置２は、地中を非開削で掘削するためのドリルヘッド４と、このドリルヘッド４の推進に伴って順次に接続されるロッド部材６とから構成され、ドリルヘッド４の推進によって掘削孔を形成するときには、先端側のロッド部材６にドリルヘッド４が取り付けられる。

地盤８の表面の所定個所には貫入立坑１０が設けられ、ドリルヘッド４及びロッド部材６は、地盤８の表面から貫入立坑１０を通して地中（土壌中）を推進する。地上にはロッド部材６を介してドリルヘッド４を駆動するためのロッド駆動手段１４が設置され、このロッド駆動手段１４はロッド部材６を所要の通りに駆動し、ロッド部材６及びドリルヘッド４を所定の推進方向に押し込むとともに、軸線方向を中心として所定方向に回動する。このような非開削掘削装置２では、ドリルヘッド４が進むにつれてその基部側、即ちロッド駆動手段１４側に新しいロッド部材６が着脱自在に継ぎ足され、このようにロッド部材６を継ぎ足しながらドリルヘッド４が所定方向に推進し、このようにして掘削孔が形成される。また、ロッド駆動手段１４に関連して、掘削液を供給するための掘削液供給手段１６が設けられ、掘削液供給手段１６からの掘削液（例えば、泥水など）が接続されたロッド部材６を通してドリルヘッド４に供給され、かく供給された掘削液がドリルヘッド４の噴射ノズル（図示せず）から掘削域に噴射される。

また、形成した掘削孔を拡径掘削するときには、図２に示すように、ドリルヘッド４に代えてリーマ体２０が用いられ、接続されたロッド部材６の先端部にリーマ体２０が取り付けられ、このリーマ体２０の基部に連結機構２２（図６参照）を介して筒状部材２４の先端部が連結される。そして、鞘管として機能する筒状部材２４を引き込むときにもロッド駆動手段１４はロッド部材６を所要の通りに駆動し、ロッド部材６及びリーマ体２０を所定の引込み方向に引き込むとともに、軸線方向を中心として所定方向に回動する。そして、筒状部材２４を引き込むにつれてその基部側、即ちロッド駆動手段１４側にてロッド部材６が取り外され、このようにロッド部材６を取り外しながらリーマ体２０が所定方向に引き込まれ、このようにしてリーマ体２０による拡径掘削が行われるとともに、筒状部材２４の引込みが行われる。この拡径掘削のときにも、掘削液供給手段１６からの掘削液が接続されたロッド部材６を通してリーマ体２０に供給され、かく供給された掘削液が、後述するように、リーマ体２０の噴射ノズル２６（図７参照）から拡径掘削域に噴射される。

次に、図１及び図２とともに、図３〜図５を参照して、上述した非開削掘削装置２を用いて電気防食用電極体（図示せず）を埋設する非開削工法について説明する。
建造物３０は建造物本体３２を備え、この建造物本体３２の底部が地中に埋設された多数の埋設鋼材３４上に建造され、これら埋設鋼材３４は建造物本体３２を支持する。このような建造物３０の埋設鋼材３４に電気防食を施すには、図３〜図５に示すようにして電気防食用電極体が設置される。尚、ロッド駆動手段１４及び掘削液供給手段１６は、例えば、自走可能な走行車両３８，４０に搭載され、掘削を行う作業現場まで走行して設置される。

電気防食用電極体を埋設するには、まず、図１及び図３に示すように、建造物３０の周囲近傍にロッド駆動手段１４及び掘削液供給手段１６を設置し、このロッド駆動手段１４によって回転させながらからロッド部材６及びドリルヘッド４を矢印４２で示す方向に推進させ、かかる推進によって掘削孔４４を掘削する。そして、図４に示すように、地中に埋設された埋設鋼材３４の間を通り、建造物本体３２の下側を水平に建造物３０の片側から他側に（図３及び図４において左から右に）ロッド部材６及びドリルヘッド４を推進させ、ドリルヘッド４を地盤８の表面に突出させる。このようにして建造物本体３２の下側を実質上水平に貫通する掘削孔４４を非開削で掘削する。

次に、ドリルヘッド４に代えてリーマ体２０を用い、接続されたロッド部材６の先端部にリーマ体２０を取り付け、このリーマ体２０に連結機構２２（図７参照）を介して筒状部材２４の先端部を連結する。そして、矢印４６で示すように、ロッド駆動手段１４によって回転させながらロッド部材６及びリーマ体２０を引き込み、かかる引き込みの際に形成された掘削孔４４をリーマ体２０によって拡径掘削するとともに、連結機構２２を介して筒状部材２４を拡径掘削された掘削孔内に引き込む。この引込みは、接続したロッド部材６を取り外しながらロッド駆動手段１４側に露出するまで行われ、このように引込むと、引き込まれた筒状部材２４は、拡径掘削孔４８に埋設される。その後、電気防食用電極体を埋設した筒状部材２４内に矢印５０で示すように押込むようにして挿入し、このようにして電気防食用電極体を非開削でもって地盤８に埋設することができる。

次に、上述した非開削掘削装置２により筒状部材２４を引き込む際に用いるリーマ体２０及びそれに関連する構成要素について説明する。図６及び図７において、リーマ体２０は略円錐状のリーマ本体５２を有し、その先端（矢印５５で示す引込み側）に向けて縮径され、その先端部に接続部５４が設けられ、この接続部５４に一点鎖線で示すようにロッド部材６の先端部が接続される。従って、上述したようにロッド部材６を引き込むと、これと一体的にリーマ本体５２も引き込まれる。

このリーマ本体５２の外周面には、周方向に間隔をおいて複数のブレード５６が設けられ、これらブレード５６はリーマ本体５２の一端部から他端部に向けて径方向外方に拡がっており、かかるブレード５６によって、ドリルヘッド４によって掘削された掘削孔４４が拡径掘削される。

この実施形態では、次のようにして掘削域（ブレード５６により拡径掘削される領域）に掘削液が供給される。即ち、リーマ本体５２には、その先端から基部側に向けて軸線に沿って直線状に延びる掘削液流路５８が設けられ、複数の噴射ノズル２６は、この掘削液流路５８から分岐して放射状に延び、掘削液流路５８及び噴射ノズル２６は掘削液を噴射するための掘削液噴射手段を構成する。リーマ本体５２の先端側に設けられた複数の噴射ノズル２６（図８において二つ示す左側の噴射ノズル）は、リーマ本体５２の径方向外方に向けてその先端側（図８において左側）に直線状に傾斜して延び、またリーマ本体５２の基部側に設けられた複数の噴射ノズル２６（図８において一つ示す右側の噴射ノズル）は、リーマ本体５２の径方向外方に向けてその基部側（図８において右側）に直線状に傾斜して延びている。

リーマ本体５２に掘削液噴射手段がこのように設けられているので、先端側の噴射ノズル２６から噴射される掘削液は、リーマ本体５４の先端側に向けて噴射され、また基部側の噴射ノズル２６から噴射される掘削液は、リーマ本体５４の基部側に向けて噴射され、かくして、掘削域のほぼ全域にわたって掘削液を供給することができ、ブレード５６による掘削抵抗を低減することができる。

このような掘削液噴射手段では、各噴射ノズル２６に逆止弁６０を設けるのが好ましい。逆止弁６０は、掘削液流路５８から噴射ノズル２６を通しての噴射を許容するが、外部周囲から噴射ノズル２６を通して掘削液流路５８への流れを阻止する。このような逆止弁６０を設けることによって、外部周囲からの泥水の流入が防止され、噴射ノズル２６の泥水などによる詰まりを防止することができる。

このリーマ体２０の基部と筒状部材２４の先端部とを連結する連結機構２２は、略Ｕ字状の第１及び第２連結部材６２，６４を備えている。リーマ体２０の基部には第１接続部材６６が設けられ、この第１接続部材６６は、例えばスイベル継手（図示せず）を介してリーマ本体５２に対して相対的に回転自在に装着されている。この第１接続部材には連結孔６８（図８参照）が設けられ、第１連結部材６２は、その両端部及び第１接続部材６６の連結孔６８を通してピン部材７０を装着することによって第１接続部材６６に連結される。また、筒状部材２４の先端部には第２接続部材７２が取り付けられ、この第２接続部材７２に連結孔（図示せず）が設けられている。第１連結部材６２と第２連結部材６４とは、それらのＵ字状部が相互に係合するように連結され、かく連結された第２連結部材６４は、その両端部及び第２接続部材７２の連結孔を通してピン部材７４を装着することによって第２接続部材７２に連結される。

このように連結機構２２を介して連結されているので、リーマ体２０が矢印５５で示す方向に引き込まれると、これに伴って筒状部材２４も一体的に拡散掘削孔４８内に引き込まれる。また、この引込みのときにリーマ体２０が回転されるが、この回動力は連結機構２２を介して筒状部材２４に伝達されず、従って、筒状部材２４は回動することなく矢印５５で示す方向に引き込まれ、これによって、引込みの際の抵抗を少なくすることができる。

この実施形態では、更に、筒状部材２４の先端部に中空円筒状のカバー部材７６が取り付けられている。このカバー部材７６は、筒状部材２４の先端部からリーマ体２０の基部に向けて延び、連結機構２２を覆っている。また、このカバー部材７６の先端部には補強リング７８が設けられ、補強リング７８がその先端部全周に設けられている。このようにカバー部材７６を設けることによって、リーマ体２０と筒状部材２４との間の間隙（即ち、連結機構２２が配設された空間）に土砂などが侵入するのを防止することができ、またカバー部材７６に補強リング７８を設けることによって、カバー部材７６の強度アップを図ることができる。また、カバー部材７６が筒状部材２４側に設けられているので、引込み時にリーマ体２０が回動してもカバー部材７６が回動することがなく、このカバー部材７６による抵抗を少なくすることができる。

以上、本発明に従う非開削掘削装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、リーマ体２０に第１接続部材６６を相対的に回転自在に装着しているが、これとは反対に、筒状部材２４の先端部に第２接続部材７２を相対的に回転自在に装着するようにしてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、リーマ体２０に掘削液噴射手段を設けるとともに、筒状部材２４にカバー部材７６を装着しているが、これら双方の構成を採用する必要はなく、上述した構成の掘削液噴射手段及びカバー部材７６のいずれか一方を採用するようにしてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、非開削掘削装置を電気防食用電極体の埋設に適用して説明したが、これに限定されず、埋設管の如き筒状部材の埋設、また電気防食用電極体の如き筒状部材の埋設などにも適用することができる。

一実施形態の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図。 図１の非開削掘削装置による拡径掘削作業を説明するための簡略図。 図１の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図。 図１の非開削掘削装置による掘削作業が終了した状態を示す簡略図。 図２の非開削掘削装置による拡径掘削作業（及び引込み作業）を説明するための簡略図。 図２の非開削掘削装置のリーマ体及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図。 図６のリーマ体を中心線より上側を断面で示す半断面図。

符号の説明

２ 非開削掘削装置
４ ドリルヘッド
６ ロッド部材
１４ ロッド駆動手段
１６ 掘削液供給手段
２０ リーマ体
２２ 連結機構
２４ 筒状部材
２６ 噴射ノズル
３０ 建造物
５８ 掘削液流路
６０ 逆止弁
７６ カバー部材
７８ 補強リング

Claims (4)

1. 先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材と具備する非開削掘削装置であって、
   前記筒状部材の先端部には、前記連結機構を覆うように前記リーマ体の前記基部に向けて延びるカバー部材が設けられていることを特徴とする非開削掘削装置。
2. 前記カバー部材の先端部には、強度を増すための補強リングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非開削掘削装置。
3. 先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記ロッド部材を通して前記リーマ体に掘削液を供給するための掘削液供給手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材とを具備し、前記リーマ体には、前記掘削液供給手段から供給される掘削液を噴射する掘削液噴射手段が設けられている非開削掘削装置であって、
   前記掘削液噴射手段は、前記ロッド部材からの掘削液が流れる掘削液流路と、前記掘削液流路から放射状に分岐する複数の噴射ノズルとを有し、前記リーマ体の先端側に配設される噴射ノズルは、前記リーマ体の径方向外方に向けて前記先端側に傾斜して設けられ、前記リーマ体の基部側に配設される噴射ノズルは、前記リーマ体の径方向外方に向けて前記基部側に傾斜して設けられていることを特徴とする非開削掘削装置。
4. 前記複数の噴射ノズルには、前記掘削液流路に向けて逆流するのを防止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の非開削掘削装置。

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