JP2531513B2 - 掘進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は掘進装置に関するものである。

〈従来の技術〉 上下水道管等の埋設技術として、地上開削が不可能で
ある場合に地中にほぼ水平方向に管を推進させて埋設す
る小口径管推進工法が存在する。

この工法は、発進立坑内にセットした推進機で推進し
てパイロット管を到達立坑まで到達させ、その後パイロ
ット管の先端に大径掘削用のビット装置を取り付け、こ
のビット装置の後部に埋設管を順次接続しながら到達立
坑にセットしたジャッキで推進して掘削直後の拡大孔内
に埋設管を敷設していく工法である。

すなわち、この推進工法は、所定の埋設管を敷設する
までに発進立坑と到達立坑との間を一往復する間に口径
の異なる二つの孔を掘削することになる。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 前記した推進工法には次のようないくつかの問題点が
存在する。

（イ） パイロット管の推進装置および大径掘削用のビ
ット装置は、方向修正機能を持たないため、推進方向が
ずれると、推進作業のやり直し等の後処理に多くの時間
と労力を要する。

（ロ） 推進地盤に硬質の岩盤やれき層が存在すると、
軟質方向に推進方向がずれ易い。

（ハ） 埋設管を敷設するまでに二回の掘削作業を必要
とするから、掘削時間が長くなる。

（ニ） 敷設地盤が岩盤等の硬質地盤であると、ビット
装置の掘削能率が著しく低下する。

ビット装置のビットが摩滅または欠損すると掘削が不
可能になる。

（ホ） 従来の推進工法では岩盤を対象としたものが存
在しない。だからオーバーカットができる機構は存在し
ない。

しかし岩盤における掘削ではオーバーカットが不可欠
である。

岩盤や転石の地盤では、土砂のような柔軟性がなく、
したがって掘削装置と掘削後の壁面との間にクリアラン
スを介在させないと精密とスライドするピストンとシリ
ンダーのような関係になり、掘削作動が不可能となって
しまう。

〈本発明の目的〉 本発明は以上の問題点に鑑みなされたもので、硬質の
岩盤であっても、掘削回数を少なくでき、しかも高精度
で効率良く推進できる、掘進装置を提供することを目的
とする。

〈本発明の構成〉 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について
説明するが、本推進工法に使用する主要な機材について
説明する。

〈イ〉 掘進装置（第１、２図） 掘進装置は、埋設管の先端に位置させる掘削具であ
り、先導管１とこの先導管１内に装備する掘削手段、排
土手段、方向修正手段とからなる。

［先導管］ 先導管１は両端開放型の筒体であり、先端筒11と後続
筒12の二つの筒体からなる。

先端筒11内には、傾斜計13、測量用の受光盤14を取り
付け、推進時の変位計測に使用する。

後続筒12の尾端には、埋設管５を接続する。

［掘削手段］ 先端筒11内には、ダウンザホールドリル21を複数組み
込んだマルチドリル２を収容する。

このマルチドリル２は、後続するスクリューオーガ３
の回転または前後方向のスライド操作によって、先端筒
11内に回転自在およびスライド自在に収納する。

マルチドリル２をセットする際、第２図に示すように
ダウンザホールドリル21群の配置位置のセンタC₁を先導
管１のセンタC₂から変位させる。

これは、マルチドリル２を回転させたとき各ダウンザ
ホールドリル21に先導管１の外径よりわずかに大きくオ
ーバーカットさせるためであり、特に岩盤や転石等を破
砕して掘進するのに有効である。

なお従来の装置としてたとえば特開昭58-120987、特
公昭59-40996のようにドリルが外筒の中心からの変位し
ている装置も存在する。

しかしこれらの装置はドリルが外筒と一体化している
点で本発明の装置と相違する。

これらの従来の装置は、ドリルあるいはビットと外筒
が一体化しているために、ビットの位置だけを移動する
ことはできない。ビットの掘進位置を変更しようとすれ
ば、外筒を回転しなければならない。

なぜなら、そのような従来の装置の目的は小さい直径
のビットで広い範囲を掘削することにあるから、外筒と
一体の移動でも十分なのである。

しかし本発明の装置はドリル２は先導管の内部で回転
が自在でありスライドも自在である。

その結果、ジャッキによる筒体の折り曲げの構造と相
俟って、強力な方向修正が可能となったものである。

また、マルチドリル２を駆動させる圧縮空気は、スク
リューオーガ３の中空軸31内を圧縮空気の供給路として
供給する。

［方向修正手段］ 前後二つの先端筒11および後続筒12の間には方向修正
用ジャッキ４を１本あるいは複数本配置して連結する。

なお、本実施例では複数の方向修正用ジャッキ４で連
結した場合について説明する。

各方向修正用ジャッキ４の伸縮を遠隔操作することに
より、先端筒11を修正方向に折曲させて推進方向を修正
する方式である。

［排土手段］ マルチドリル２の尾端には、ケーシング32に内挿され
たスクリューオーガ３を接続し、掘削土砂をスクリュー
オーガ３で移送して発進立坑Ａ側に排土する。

〈ロ〉 推進機 推進機６は発進立坑内にセットされ、先導管１に接続
する埋設管５と、スクリューオーガ３にそれぞれ独立し
て推進方向への推力と回転力を与える目的の装置であ
る。

本実施例では、埋設管５には推力と往復する揺動を与
え、スクリューオーガ３には推力と回転力の両方を与え
られるよう構成する。

ここでいう揺動運動とは、先導管１及び後続筒12を軸
線を中心に繰り返し大きく正逆回転（ねじ込むように回
転）させることである。

このように揺動させることにより、推進時に発生する
先導管１及び後続筒12の外周面と周囲地山面との摩擦抵
抗を効果的に減衰できる。

勿論、埋設管５を溶接して接続する際には、埋設管５
に完全な回転運動を与え得るよう構成する。

次に埋設管の推進方法について説明する。（第３、４
図） （１） 諸機材のセット 発進立坑Ａ内に推進機６をセットし、推進機６に先導
管１およびスクリューオーガ３を内挿したケーシング32
を接続する。

（２） 推進開始 中空軸31の基端から圧縮空気の供給を開始すると同時
に推進機６の運転を開始してマルチドリル２による掘削
と推進を開始する。

先導管１の直進時は、先端筒11のセンタC₃と後続筒12
のセンタC₂が同一線上に位置するよう各方向修正用ジャ
ッキ４を調節しておく。

先導管１の推進がある程度進行したら、先導管１の尾
端には短形の鋼管等の埋設管５を接続し、またクリュー
オーガ３を内挿したケーシング32にもそれぞれ延長用の
部材を接続する。

掘削した土砂はスクリューオーガ３によって発進立坑
へ排土する。

［玉石層を推進する場合］ 河原下面等の玉石層を掘削する場合には、マルチドリ
ル２の先端を先導管１の刃口に接近させた状態で掘削を
行う。

従って、玉石の転落や崩壊を防止しながら、掘進する
ことができる。

［硬質地盤を推進する場合］ 崩壊し難い岩盤や転石を掘り抜く場合には、第１、２
図に示すようにマルチドリル２の先端を先導管１の刃口
位置より突出させた状態で掘削を行う。

この場合、マルチドリル２が先導管１の外径より外側
まで掘削することになる。

その結果、硬質地盤であっても先導管１は先導管１の
外径より大径の孔内を容易に推進することができる。

（３） 方向修正（第４図） 適時発進立坑Ａ側から測量して先導管１の推進方向の
変位を測量する。

先導管１の推進位置が計画線から変位しているとき
は、方向修正用ジャッキ４を操作して先端筒11のセンタ
C₃を後続管12のセンタC₂に対して修正方向に向けて一定
角θだけ傾斜させながら掘進を進める。

その結果、先導管１の先端筒11のみが傾斜方向に折曲
され、マルチドリル２が修正方向に位置する地盤を掘削
して先導管１を設計線に近付けていく。

先導管１が設計線に到達したら、方向修正用ジャッキ
４を操作して先端筒11と後続筒12の軸心を同一線上に揃
えて推進作業を続行して、到達立坑Ｂまで推進する。

（４） 敷設終了 先導管１が到達立坑まで到達したら、先導管１、スク
リューオーガ３、ケーシング32をそれぞれ撤去し、埋設
管５の敷設を終了する。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるから、次のような効
果を得ることができる。

（イ） 先導管に方向修正機能を持たせたので、計画線
に沿って正確に埋設管を敷設できる。

（ロ） 従来は発進立坑と到達立坑の間を往復二度の推
進作業を行っていたが、本発明では同径の埋設管を敷設
するのに発進立坑から到達立坑へ向けて一回の推進作業
で敷設できる。

また、掘削手段としてダウンザホールドリルを採用し
たことにより掘削性が向上した。

従って、工期の短縮および工費の低減を図ることがで
きる。

（ハ） ダウンザホールドリルと先導管のセンタを偏心
させたことにより、先導管の外径より大径の孔を確実に
掘削できる。

従って、硬質の地盤であっても先導管の圧入抵抗を低
減でき、効率良く推進作業をおこなうこができる。

また、先導管の圧入抵抗の低減により、先導管と推進
機の間に位置する埋設管の推進力の負担荷重が小さくて
済み、埋設管の損傷も防止できる。

（ニ） 受光盤を常圧下の先導管内に設置した。

従って、測量時に受光盤が曇らない。

（ホ） 従来技術には、埋設管に小刻みな正逆回転を与
えて捩り振動を発生させ、その振動により周囲の土の組
織をせん断で乱し、土の抵抗力を低下させて（地山を緩
めて）埋設管を推進させるものがある。

この方法は、地表に表れる地盤振動を小さくできるこ
とが特徴であるが、あくまで振動を小さくできるだけ
で、無くすことはできない。

それに対して本発明は、先導管及び後続管を大きく正
逆回転させながらねじ込むように推進させるのであり、
地山を緩める必要がない。

従って、振動を利用しないため、地表に地盤振動を発
生させずに、効果的に埋設管を推進できる優れた効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図：掘進装置の説明図 第２図：掘進装置の正面図図 第３図：掘進時の説明図 第４図：推進方向の修正時の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−122394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−55698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−120987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−199997（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−27923（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−40996（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭50−21767（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ水平方向に推進管を推進させる装置に
   おいて、 複数のダウンザホールドリルを使用した掘削手段を装備
   した先端筒と、 オーガの回転を利用した排土手段を装備し、かつ前記先
   端筒に後続する後続筒とより構成し、 ダウンザホールドリル群の配置の中心を、先端筒の中心
   から変位させて構成し、 ドリルビットが先端筒内部で自由に回転、移動できるよ
   うに構成し、 先端筒と後続筒との間を複数のジャッキで連結し、各ジ
   ャッキの伸縮操作によって先端筒を修正方向に折曲させ
   るように構成する共に、 先端筒及び後続筒に繰り返し正逆回転させることによる
   揺動運動を与え、 推進時に発生する先端筒及び後続筒の外周面と周囲地山
   面との摩擦抵抗を減少させる得るように構成した、 掘進装置