JP2011127291A

JP2011127291A - 小口径管泥水式曲線推進装置及び小口径管泥水式曲線推進工法

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Publication number: JP2011127291A
Application number: JP2009284598A
Authority: JP
Inventors: Naoto Tashiro; 直人田代
Original assignee: CHIKEN ENTERPRISE CO Ltd; CHIKEN ENTPR CO Ltd
Current assignee: CHIKEN ENTERPRISE CO Ltd; CHIKEN ENTPR CO Ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: JP5474519B2

Abstract

【課題】小口径管であっても、長距離の泥水式曲線推進を可能とする。
【解決手段】
小口径管泥水式曲線推進装置１は、ケーシング２と、ケーシング２の軸方向に固定された送泥管３及び排泥管4と、ケーシング２の端部に固定され、送泥管３及び排泥管４をそれぞれ取り付ける取付孔５０，５１を備えた接続ブロック５と、ケーシング２の軸方向に固定されたレール６と、ケーシング２に設けられ、小口径管７とケーシング２の間隔を保持する保持部材８０と、を有する接続体８を備え、推進の前後方向を撮像するカメラ９と、カメラ９の近傍に設けたターゲット１０と、カメラ９とターゲット１０とを一体に固定するカメラキャリア１１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業者が立ち入ることの困難な小口径の屈曲管路や、悪環境の屈曲管路のように、見通しの利かない区間の状況を計測する技術を用いた小口径泥水式推進装置及び小口径泥水式推進工法に関するものである。

泥水式推進工法において、泥水の送出・排出については排泥ホースと送泥ホースを用いることが一般的である。また、送泥管、排泥管を内管と外管とで構成される二重管とし、その接続は、掛け止めナット（特許文献１参照）、或いは、送泥管、排泥管を一重管とし、パッキンケースと接続用短管（特許文献２参照）とすることが提案されている。

また、見通しの利かない屈曲した管路であって、しかも、作業者が立ち入ることの困難な小口径管路や、悪環境の管路で埋設管を曲線推進させる発明が種々提供されている（特許文献３〜４）。また、計測器具により、埋設管の位置を正確に測量できる発明も提案されている（特許文献５）。さらに、推進測量器の管内設置装置により、容易に設置、撤去、回収が行える発明が提案されている（特許文献６）。

特開２００３−１７６６９０号公報特開２００４−７６５６５号公報特開平５−５２０９３号公報特開平７−９７８９５号公報特開平９−１７８４８０号公報特開平９−２２１９８５号公報

しかしながら、特許文献１〜２に示す継ぎ手部で屈曲が可能な従来の送排泥管では、接続部の構成が煩雑になる問題がある。また、特許文献３〜４に示す曲線推進工法でも送排泥管が二重管であることから、構成が煩雑になる問題がある。さらに、特許文献５、６でも測量精度等の問題がある。

そこで、前記課題を解決すべく、本発明がなされてものであり、ケーシング（２）と、該ケーシング（２）の軸方向に固定された送泥管（３）及び排泥管（４）と、前記ケーシング（２）の端部に固定され、前記送泥管（３）及び排泥管（４）をそれぞれ取り付ける取付孔（５０，５１）を備えた接続ブロック（５）と、前記ケーシング（２）の軸方向に固定されたレール（６）と、前記ケーシング（２）に設けられ、小口径管（７）とケーシング（２）の間隔を保持する保持部材（８０）と、を備えた接続体（８）と、
推進の前後方向を撮像するカメラ（９）と、前記カメラ（９）の近傍に設けたターゲット（１０）と、前記カメラ（９）と前記ターゲット（１０）とを一体に固定するカメラキャリア（１１）と、を備え、前記レール（６）上を走行する撮像部（１２）と、
を備え、
前記接続ブロック（５）にカプラ（１３）を取り付けるカプラ溝（１４）を設け前記カプラ（１３）で接続ブロック（５）同士を結合させるとともに、前記レール（６）同士をジョイント（１５）で結合させることにより、前記接続体（８）同士を接続させ、
連結部材（１６）で前記撮像部（１２）同士を連結させ、
さらに、外周方向に環状の凸部（１７）を備えた可撓性のジョイント管（１８）を前記取付孔（５０，５１）に挿入させることにより前記送泥管（３）同士及び排泥管（４）同士を結合させることを特徴とする小口径管泥水式曲線推進装置（１）である。

また、本発明は、発進立坑（２２）から元押装置（３０）により先導体（２１）を推進させる先導体推進ステップと、
小口径管（７）内に接続体（８）を設置した状態で先導体（２１）と接続させ、接続体（８）に設けた送泥管（３）と排泥管（４）とを介して前記先導体（２１）にスラリーを給排しながら小口径管（７）を推進させ、別の小口径管（７）に収容した接続体（８）を前記推進済みの接続体（８）に接続させ、接続体（８）に設けた送泥管（３）と排泥管（４）とを介して前記先導体（２１）にスラリーを給排しながら小口径管（７）を推進させる接続体推進ステップと、を備えた小口径管泥水式曲線推進工法において、
前記接続体（８）がケーシング（２）と該ケーシング（２）の端部に固定された接続ブロック（５）とを備え、前記接続ブロック（５）にカプラ（１３）を取り付けるカプラ溝（１４）を設け前記カプラ（１３）で接続ブロック（５）同士を結合させ、前記ケーシング（２）にレール（６）を設け前記レール（６）同士をジョイント（１５）で結合させ、外周方向に環状の凸部（１７）を備えた可撓性のジョイント管（１８）を前記接続ブロック（５）の取付孔（５０，５１）に挿入させ前記送泥管（３）同士及び排泥管（１４）同士を結合させることにより、前記接続体（８）同士を接続させる接続ステップと、
前記レール（６）にカメラキャリア（１１）を備えた撮像部（１２）を載せる搭載ステップと、
を備えたことを特徴とする小口径管泥水式曲線推進工法とするものである。

さらに本発明は、推進の途中でトラブルが発生したときには、撮像装置（１２）を発進立坑（２２）側に退避させてから、先導体（２１）と接続体（８）とを元押装置（３０）で駆動して発進立坑（２２）側に引き戻しする退避ステップを備えたことを特徴とする小口径管泥水式曲線推進工法である。

本発明によれば、小口径管泥水式曲線推進装置の構成を簡素化することができる。

本発明実施形態の小口径管泥水式曲線推進装置の斜視図である（小口径管は図示を略す）。同装置の部分拡大斜視図である。同装置のケーシングの斜視図である。同装置のケーシングの連結構造を示す斜視図である。同装置の撮像部の斜視図である。同装置のカメラキャリアの斜視図である。同装置のラバージョイントの中央縦断面図である。本発明実施形態の小口径管泥水式曲線推進工法を示す説明図である。

以下、本発明における好適な実施の形態である小口径管泥水式曲線推進装置１について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。

小口径管泥水式曲線推進装置１は、図１〜図６に示す通り、ケーシング２と、ケーシング２の軸方向に固定された送泥管３及び排泥管4と、ケーシング２の端部に固定され、送泥管３及び排泥管４をそれぞれ取り付ける取付孔５０，５１を備えた接続ブロック５と、ケーシング２の軸方向に固定されたレール６と、ケーシング２に設けられ、小口径管７（図８参照）とケーシング２の間隔を保持する保持部材８０と、を有する接続体８を備えている。また、小口径管泥水式曲線推進装置１は、推進の前後方向を撮像するカメラ９と、カメラ９の近傍に設けたターゲット１０と、カメラ９とターゲット１０とを一体に固定するカメラキャリア１１と、を備え、レール６上を走行する撮像部１２を備えている。

前記接続ブロック５にカプラ１３を取り付けるカプラ溝１４を設けカプラ１３で接続ブロック５同士を結合させるとともに、レール６同士をジョイント１５で結合させることにより、接続体８同士を接続させ、連結部材１６で撮像部１２同士を連結させ、さらに、外周方向に環状の凸部１７を備えた可撓性のジョイント管１８を取付孔５０，５１に挿入させることにより送泥管３同士及び排泥管４同士を結合させることを特徴とする。以下、詳細に説明する。

ケーシング２は断面Ｕ字形状に形成され、上方が開放された構造である。

送泥管３及び排泥管４は、スラリーを送給及び排出するものであり、ケーシング２の軸方向に横並びで所定間隔で配置されたものである。送泥管３及び排泥管4は鋼管が好ましい。

接続ブロック５は板状体であり、ケーシング２の両端部の開口部に、軸方向と直交する方向に固定されたものである。この接続ブロック５が送泥管３及び排泥管4の両端部に同軸上にそれぞれ固定されている。接続ブロック５の下面には左右一対の湾曲面が形成され、その直下に送泥管３及び排泥管４が固定されている。

一対のレール６がケーシング２の側面の上部に固定され、また、接続ブロック５の上面に配置されている。

図１に示す通り、小口径管泥水式曲線推進装置１は、複数の接続体８同士が軸方向に接続される構造である。また接続体８は保持部材８０を備えている。この保持部材８０は、ケーシング２が円滑に小口径管７の中に入るように案内する車輪と、車輪を回転可能に保持する保持部とを備えている。この保持部がケーシングの内側に設けてあるが、ケーシングの外側に設けても良い。この保持部材８０は、カメラ９が小口径管７の中心に位置するようにするためのスペーサーを兼ねた車輪である。

図５に示すように、撮像部１２は、先導体２１の位置と方向を計測するものである。前方を撮像する前方カメラ９ａと、後方を撮像する後方カメラ９ｂと、左右両側部に突設された一対のターゲット１０と、カメラ９ａ，９ｂとターゲット１０と電気的な接続を中継するための制御ボックス１２ａを固定するとともに先導体２１の後方に敷設されるレール６上を走行可能に構成されるカメラキャリア１１と、を備えている。

制御ボックス１２ａは電源端子１２ｂと信号端子１２ｃとを軸方向両端部に備えている。カメラキャリア１１には複数のキャスター１１ａと、軸方向の前後にそれぞれ突当１１ｂと、中央部にカメラ９、ターゲット１０を固定するための貫通孔１１ｃと、を備えている（図６参照）。

前方カメラ９ａの光軸と、後方カメラ９ｂの光軸とは、前後方向に同じ直線上にあるように、即ち同軸と見なせるように設定されている。また、前方カメラ９ａの光軸方向から見て、ターゲット１０が左右対称の位置に配設されている。より具体的には、ターゲット１０を結ぶ線分の中点を中心点としたとき、ターゲット１０を結ぶ線分と、前方カメラ９ａの対物レンズの中心と後方カメラ９ｂの対物レンズの中心とを結ぶ線分とが、中心点で互いに他を垂直に二等分するような位置にセットされる。先導体２１に小口径曲線推進の終点（ターゲット）が設けてある。カメラ９が相互にターゲット１０を映すことによってお互いのズレを計算して、小口径曲線推進の終点の位置を測量することで、先導体２１の推進距離、水平ずれ、垂直ずれを計測することができる。

カメラ９は、例えば、ケーシング２の４台〜５台おきに設置され、カーブの見通し角によってカメラ９の設置台数は変更される。

接続ブロック５は図３、図４に示す通り、軸方向の内側に突出する突出部５２を備え、この突出部５２にカプラ溝１４が形成されている。取付孔５０，５１の間にカプラ溝１４が形成されている。カプラ１３は、軸方向に延び出す板状体である。カプラ１３はＵ字形状の取手が形成され、この取手を引き出すことにより、カプラ溝１４から容易に取り外すことができる。また、軸方向の両端部の幅が中央部よりも大きく設定されている。その設定に対応して、カプラ溝１４の溝幅は、開放端側の軸方向端部よりもケーシング２の中央部に近い（奥側）の軸方向端部が拡径されている。軸方向の両端部の形状は、略円形などの湾曲した形状も適宜取りうる。隣り合う二つのケーシング２において、隣り合う接続ブロック５のカプラ溝１４が合わさった溝にカプラ１３を遊嵌して、二つのケーシング２を連結するものである。この遊嵌によりケーシング２同士の連結部の角度変化を一定程度許容し、屈折推進や曲線推進に対応することができる。

小口径管７を曲線推進させるため、レール６はジョイント１５で遊嵌する。ジョイント１５は棒部材に軸方向に突出する凸部と、この凸部と系合する凹部とを備えたものである。このジョイント１５は、レール６が互いに反対方向にねじれるローリング現象を防止するものである。

撮像装置１２同士は、長さが既知であって剛性を備えた連結部材１６で互いに連結されている（図１、２参照）。連結部材１６の連結の遊びはカメラ９同士の間隔に影響しない。屈折推進の場合も曲線推進の場合にも通常の想定範囲内であれば問題ない。小口径管７内に複数の撮像装置１２を設置する場合には、連結部材１６で各撮像装置１２を順次押し込むことで容易に設置できる。また、推進途中で支障が生じた場合には、ケーシング２をそのままにした状態で、最も基点（元押装置３０）に近い連結部材１６を引くことによって、互いに連結された複数の撮像装置１２を発進立坑２２内で手繰り寄せると、キャスター１１ａがレール６に沿って移動し、高価な撮像部１２を損傷させることなく退避させることができる。撮像部１２の退避状態において、元押装置３０でケーシング２のみに大きなトルクを加えることができる。つまり、カメラキャリア１１とレール６とジョイント１５とで退避並びに再セットが可能な機構を構成する。

カメラキャリア１１に設けた突当１１ｂに、連結部材１６の端部に形成したバネクリップ１６ａ（図２参照）が突き当てられて、クリップ１６ａで突当１１ｂを挟んで同軸状に連結する構造が挙げられる。これによりカメラ９と他のカメラ９のピッチが変更しないように連結する。カメラ９のピッチを保つのはこの突当１１ｂの長さで調整する。ここでは、突当１１ｂがオスで、連結部材１６のバネクリップ１６ａがメスである。外すときはバネクリップ１６ａを開くと取り外すことができる。クリップの挟持片に位置決めピンを設け、突当１１ｂにピン穴を設けて連結部の精度を高めてもよい。連結部材１６の棒材の途中には撮像用の信号線や電源線のケーブルを保持する保持部材１６ｂを設けてある（図２参照）。

カプラ１３でケーシング２を連結し後述のジョイント管１８に加えて連結を確実とした。すなわち、接続ブロック５に形成された溝状のカプラ溝１４にカプラ１３を遊嵌させ、屈折推進や曲線推進に対応させたものである。なお、連結に強度をもたせるため、カプラ１３はゴムではなく、金属が好ましい。従来、ケーシング２の引き抜きには、引き抜き鋼棒で引っ張ることが考えられたが、曲線推進では進路が左右に曲がるので、それを引き抜くことによってケーシング２などが破損する可能性があるので、かかる不都合を回避できる。

ジョイント管１８は可撓性のある接続パイプとして機能する。その材質はエラストマー（ゴムと熱可塑性エラストマー）が好ましい。ここではラバージョイントを採用する。ラバージョイントの中央縦断面図である図７を参照する。ジョイント管１８の凸部１７は一対が間隔を置いて半径方向に膨出し輪状に周設されていて、凸部１７の間に凹部１７ａが輪状に周設されている。凹部１７ａは水平部を含む。また、それぞれの凸部１７の外側にそれぞれ凹部１７ｂが形成されている。凸部１７の幅は、凹部１７ａの幅よりも小さく設定され、凹部１７ｂより大きく設定されている。凸部１７は中央部よりも端部に近い位置に配置されている。ラバージョイント１８は可撓性を備えており、凸部１７が取付孔５０，５１に挿入されて嵌まり込んでおり、曲線推進に対応して進路が屈曲しても弾性変形することで取付孔５０，５１との間に隙間ができないので、スラリーの漏れがない。また、ジョイント管１８は嵌め込んだ反発力で取付孔５０，５１から抜け出ることはない。

図１、２に示すように、小口径管泥水式曲線推進装置１はケーブルトレー１９を備えている。このケーブルトレー１９は、水平に配置された方形板状のトレー１９ａと、トレー１９ａの両端部とケーシング２の上部とを連結する複数（図では４本）の支持脚１９ｂと、を備えている。ケーブルトレー１９は先導体２１に動力を供給する動力線、先導体２１を制御する操作線、先導体２１から吐出する滑剤を供給するホース類などを収容するものである。

図３に示される補強ブロック２０は送泥管３と排泥管４との間隔を保持するための補強材である。

さらに、図８に示す通り、小口径管泥水式曲線推進装置１の先頭部は先導体２１に接続されている。先導体２１は掘進機とも呼ばれており、周知の構成である。また発進立坑２２、到達立坑２３、元押装置３０も公知である。詳細は特許第３９３０１５６号公報等を参照されたい。さらに小口径管泥水式曲線推進装置１には、撮像装置１２との間で信号を送受信する計測装置６０が設置されている。

つぎに本実施形態の小口径管泥水式曲線推進方法について説明する。なお、詳細は特許第３９３０１５６号公報を参照されたい。図８中の番号と説明は同公報を援用する。また曲線推進の詳細例については特開２００９-２５２６４号公報、特開２００７-２１２２２２号公報、特開２００８−１１６３８４号公報等を参照されたい。

まず、発進立坑２２から最初推進するときは、元押装置３０により先導体２１を推進させ、次に小口径管７内に接続体８を収容した状態で先導体２１と接続させて推進させ、さらに、別の小口径管７に収容した接続体８を推進済みの接続体８に接続させ、ケーシング２と小口径管７とでセットで推進させて行く。このときカプラ１３がカプラ溝１４に遊嵌されるとともに、送泥管３と排泥管４がジョイント管１８で連結してゆく。また、レール６をレールジョイント１５で連結してゆく。最終的に先導体２１が到達立坑２３に到達しきったときに、この先導体２１を外して回収し、撮像装置１２を発進立坑２２側に回収し、残りのケーシング２などは元押装置３０により発進立坑２２の方から引張り回収する。そのとき保持部材８０の回転によりケーシング２の回収は容易である。本実施形態では許容範囲が最小曲率半径３０メートル〜５０メートル程度が例示され、ケーシング２同士の接続の目開きが、３ミリ〜５ミリのオーダーが例示される。

推進の途中でトラブルが発生したときには、一旦、連結部材１６により連結された撮像装置１２を発進立坑２２側に回収して退避させ高価な撮像装置１２の破損を防止する。そして、ケーシング２と小口径管７を回収して推進し直すことがある。あるいは、元押装置３０を駆動させることによりカプラ１３で連結された接続体８と小口径管７とを後退させ、撮像装置１２を入れ直して、再発進させて軌道修正を行う場合もある。

なお、撮像装置１２及び計測装置６０による計測方法の詳細例は特開２００９−２５２６４号公報等を参照されたい。

以上説明した実施形態から、次の効果が生じる。
（１）カプラ１３と、ジョイント管１８とにより、ケーシング２が接続されるので、簡素な構成により、曲線推進に伴う送泥管３と排泥管４の連結部からスラリーの漏れを確実に防止できる。
（２）小口径管７を推進作業中でも撮像部１２を退避させることができるので、撮像部１２の衝撃による故障を解決することができ、コスト削減に効果を発揮する。

なお、上記実施例は、本発明の態様を実施するに当たって、本発明者により採用された技術の代表例である。これら技術は本発明を実施するための好ましい実施例の例示である。また、本技術分野に属する者は、本発明の開示に鑑みて、本発明の精神及び意図された要旨から離れることなく多数の改変・追加等が可能である。例えば、泥水式推進工法は一工程式、二工程式のいずれでもかまわない。

長距離の小口径管泥水式曲線推進に適用される。

１・・・小口径管推進装置２・・・ケーシング３・・・送泥管
４・・・排泥管５・・・接続ブロック６・・・レール
７・・・小口径管８・・・接続体９・・・カメラ１０・・・ターゲット
１１・・・カメラキャリア１２・・・撮像部１３・・・カプラ
１４・・・カプラ溝１５・・・ジョイント１６・・・連結部材
１７・・・突出部１８・・・ジョイント管１９・・・ケーブルトレー
１９ａ・・・トレー１９ｂ・・・支持脚２０・・・補強ブロック
２１・・・先導体２２・・・発進立坑２３・・・到達立坑
３０・・・元押装置

Claims

ケーシングと、該ケーシングの軸方向に固定された送泥管及び排泥管と、前記ケーシングの端部に固定され、前記送泥管及び排泥管をそれぞれ取り付ける取付孔を備えた接続ブロックと、前記ケーシングの軸方向に固定されたレールと、前記ケーシングに設けられ、小口径管とケーシングの間隔を保持する保持部材と、を備えた接続体と、
推進の前後方向を撮像するカメラと、前記カメラの近傍に設けたターゲットと、前記カメラと前記ターゲットとを一体に固定するカメラキャリアと、を備え、前記レール上を走行する撮像部と、
を備え、
前記接続ブロックにカプラを取り付けるカプラ溝を設け前記カプラで接続ブロック同士を結合させるとともに、前記レール同士をジョイントで結合させることにより、前記接続体同士を接続させ、
連結部材で前記撮像部同士を連結させ、
さらに、外周方向に環状の凸部を備えた可撓性のジョイント管を前記取付孔に挿入させることにより前記送泥管同士及び排泥管同士を結合させることを特徴とする小口径管泥水式曲線推進装置。
発進立坑から元押装置により先導体を推進させる先導体推進ステップと、
小口径管内に接続体を設置した状態で先導体と接続させ、接続体に設けた送泥管と排泥管とを介して前記先導体にスラリーを給排しながら小口径管を推進させ、別の小口径管に収容した接続体を前記推進済みの接続体に接続させ、接続体に設けた送泥管と排泥管とを介して前記先導体にスラリーを給排しながら小口径管を推進させる接続体推進ステップと、
を備えた小口径管泥水式曲線推進工法において、
前記接続体がケーシングと該ケーシングの端部に固定された接続ブロックとを備え、前記接続ブロックにカプラを取り付けるカプラ溝を設け前記カプラで接続ブロック同士を結合させ、前記ケーシングにレールを設け前記レール同士をジョイントで結合させ、外周方向に環状の凸部を備えた可撓性のジョイント管を前記接続ブロックの取付孔に挿入させ前記送泥管同士及び排泥管同士を結合させることにより、前記接続体同士を接続させる接続ステップと、
前記レールにカメラキャリアを備えた撮像部を載せる搭載ステップと、
を備えたことを特徴とする小口径管泥水式曲線推進工法。
推進の途中でトラブルが発生したときには、撮像装置を発進立坑側に退避させてから、先導体と接続体とを元押装置で駆動して発進立坑側に引き戻しする退避ステップを備えたことを特徴とする請求項２の小口径管泥水式曲線推進工法。