JP2609435B2 - 圧密式管推進埋設装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路や堤防、電鉄軌
道、水路等の在る地中に上下水道や通信等の管路を形成
する圧密式の管推進埋設装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に塩化ビニール管等の小口径の管を
埋設する一般的工法として、地中に円錐状の拡大ヘッド
をパイロット管で牽引推進させて、拡大ヘッドに連結さ
れた管を地中に牽引推進させる牽引式推進工法が知られ
ている。この牽引式推進工法は、拡大ヘッドを地中に押
込みながら圧密推進させる圧密式と、拡大ヘッドの前部
から土砂を取り入れて拡大ヘッド後方に排除しながら拡
大ヘッドを推進させる排土式がある。

【０００３】圧密式の牽引式推進工法を、図７を参照し
て説明する。先ず、道路下等の地中の管路埋設予定区間
の両端に作業用の発進立坑１と到達立坑２を形成する。
次に、図７（ａ）に示すように、発進立坑１に油圧式ジ
ャッキ４を設置し、ジャッキ４で発進立坑１から到達立
坑２に向けて地中にパイロットヘッド５を先頭にパイロ
ット管６を押込み推進させる。パイロットヘッド５が土
砂３の中をパイロット管６の一本の長さ分だけ前進する
毎に、新しいパイロット管６が継ぎ足されて、複数本の
パイロット管６が逐次推進する。

【０００４】パイロットヘッド５と先頭のパイロット管
６が到達立坑２に到達すると、ジャッキ４の管推進動作
が停止して、先頭のパイロット管６からパイロットヘッ
ド５が外され、代わりに図７（ｂ）に示すような拡大ヘ
ッド７が先頭のパイロット管６の先端に連結される。拡
大ヘッド７は円錐状で、その小径側の先端部がパイロッ
ト管６に連結され、大径側の後端部に略同一径の塩化ビ
ニール管等の埋設管８が接続される。この後、ジャッキ
４が管牽引動作を開始して、パイロット管６で拡大ヘッ
ド７と埋設管８が土砂３を押分けながら圧密牽引推進さ
れる。拡大ヘッド７が埋設管８の一本の長さ分だけ牽引
される毎に、新しい埋設管８が継ぎ足されて逐次推進さ
れ、先頭の埋設管８が発進立坑１に到達すると、ジャッ
キ４の牽引動作が停止して、地中に複数の埋設管８が一
直線状に埋設される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】地中におけるパイロッ
ト管６の牽引推進方向は、比較的一定で精度良く牽引推
進されるが、土砂３との摩擦抵抗の大きい拡大ヘッド７
の牽引推進方向が不安定となり易い。これは拡大ヘッド
７の通過経路の周囲の土砂３の硬さ、密度、種類等が均
一でない箇所があることによる。このような不均一箇所
では拡大ヘッド７の中心軸がパイロット管６による所定
の牽引推進方向に対して傾斜することがある。拡大ヘッ
ド７が牽引時に傾斜すると、その傾斜した方向に拡大ヘ
ッド７が圧密推進されて、埋設管８がパイロット管６の
牽引方向から反れていく不具合が生じる。

【０００６】そこで、拡大ヘッド７の傾きや進路ズレが
最後端の埋設管８から目視で確認できる光学式ターゲッ
ト（図示せず）を拡大ヘッド７と埋設管８の間に取付け
たり、拡大ヘッド７に内蔵させた電子式傾斜センサー
（図示せず）からの信号で拡大ヘッド７の傾斜角を地上
でモニターする等して、拡大ヘッド７の牽引時の傾斜角
が許容値を超えると、拡大ヘッド７の牽引を停止させ
て、管推進工法を圧密式から排土式に切換えるようにし
ている。しかし、このような工法切換えは時間、労力を
多く要して管埋設の作業コストを高くしており、、ま
た、圧密式と排土式の両方の管推進埋設設備を作業現場
に用意しなければならない不具合があった。

【０００７】本発明の目的とするところは、地中を圧密
牽引推進される拡大ヘッドが本来の牽引方向から傾いて
も、この圧密式拡大ヘッドによる管推進工法を排土式に
変更すること無く、拡大ヘッドの傾きを修正して管推進
を継続実行できる圧密式管推進埋設装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、地中を推進し
て到達立坑に到達したパイロット管の先端に円錐状の拡
大ヘッドを取付け、この拡大ヘッド後端に埋設管を連結
した状態で、パイロット管で拡大ヘッドを地中に圧密牽
引推進させ、この牽引推進に伴って埋設管を地中に推進
させるようにした管推進埋設装置であって、拡大ヘッド
の外周面の所定間隔の複数箇所に拡大ヘッド軸方向に延
在させて拡大ヘッド推進方向制御用の羽根を、拡大ヘッ
ド軸方向に対して所定の斜交角範囲内で回転可能に取付
けたことにより、上記目的を達成するものである。

【０００９】本発明における拡大ヘッドの羽根は、少な
くとも拡大ヘッドの両側に一対が設置され、この一対の
羽根の略中央部が共通の回転軸に連結されて一体的に回
転するようにすることが望ましい。

【００１０】また、本発明における拡大ヘッドの羽根を
回転させる駆動源に油圧シリンダを使用し、この油圧シ
リンダを拡大ヘッドに内蔵させる構造にすることが、羽
根の回転を確実にする上で望ましい。

【００１１】

【作用】地中にパイロット管で圧密牽引される拡大ヘッ
ドの外周面の羽根は、拡大ヘッドの軸方向に平行な位置
に在る時に拡大ヘッドを軸方向に積極的に圧密推進させ
る舵取りの作用を発揮して、拡大ヘッドがパイロット管
による所定の牽引推進方向から傾斜するのを抑制する。
また、拡大ヘッドが所定の牽引推進方向に対して傾斜し
た場合、この傾斜方向と反対方向に羽根を回転させる
と、羽根の舵作用でもって拡大ヘッドの推進方向が羽根
の方向に軌道修正されて、結果的に拡大ヘッドの推進方
向を所定の牽引推進方向に軌道修正することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について図１乃至図６を参
照して説明すると、本発明は、円錐状の拡大ヘッド１０
の外周面に複数のヘッド推進方向制御用の羽根１１を回
転可能に取付けたことを特徴とする。例えば、図１の拡
大ヘッド１０の側面図と図２の正面図に示すように、拡
大ヘッド１０の円錐状外周面の左右両側に一対の羽根１
１を回転可能に取付ける。また、必要に応じて拡大ヘッ
ド１０の外周面の上下両側にヘッド直進ガイド用固定羽
根１２を取付ける。

【００１３】拡大ヘッド１０は、円錐筒状のヘッド本体
１０ｂと、ヘッド本体１０ｂの小径側先端から突出した
円筒状の先端部１０ａと、ヘッド本体１０ｂの大径側後
端から後方に延在する円筒状の後端部１０ｃを備える。
先端部１０ａの外周にパイロット管６が離脱可能に螺装
結合され、後端部１０ｃ内に塩化ビニール管等の埋設管
８が嵌挿されて接続される。

【００１４】拡大ヘッド１０の両側一対の羽根１１は、
土砂３の中を推進し易い流線形をなし、拡大ヘッド１０
の軸方向に沿って円錐状外周面に取付けられる。羽根１
１は、例えば図３に示すように、平坦な頂面１１ａと傾
斜した底面１１ｂと面対称な流線形の側面１１ｃ、１１
ｄを有し、頂面１１ａの略中央の幅広部分に取付用凹部
１３が形成され、底面１１ｂの略中央に円筒状の取付座
部１１ｅが一体に突設される。取付座部１１ｅの内面は
六角穴で、この六角穴は凹部１３の底中央に連通する。
一対の羽根１１は拡大ヘッド１０に、例えば図４に示す
ように、一本の六角棒状の回転軸１４とナット１５で取
付けられる。

【００１５】即ち、拡大ヘッド１０の円錐状外周面の両
側の略中央に形成された一対の円形の取付穴１６に羽根
１１の取付座部１１ｅを防水パッキング１７を介して嵌
挿し、取付座部１１ｅの六角穴に六角棒の回転軸１４を
嵌挿して、一対の羽根１１の凹部１３に突出した回転軸
１４の両端部をナット１５で羽根１１に固定すること
で、一対の羽根１１が一体的にヘッド本体１０ｂに取付
けられる。羽根１１は、底面１１ｂがヘッド本体１０ｂ
の円錐状外周面に摺接可能に接し、頂面１１ａはヘッド
本体１０ｂの軸方向とほぼ平行をなす。回転軸１４を回
転させることで、一対の羽根１１が一体となって上下方
向に回転する。

【００１６】回転軸１４を回転駆動させる駆動系の具体
例を、図４と図５に示すと、回転軸１４は一対の油圧シ
リンダ１８ａ、１８ｂで往復回転駆動する。例えば、水
平な回転軸１４の中央部に上下方向に延びる揺動ブロッ
ク１９を固定し、この揺動ブロック１９の上部と下部の
後方定位置に一対の油圧シリンダ１８ａ、１８ｂをヘッ
ド本体１０ｂの軸方向と平行に固定配置する。各油圧シ
リンダ１８ａ、１８ｂに油圧切換え用ダブルパイロット
チェック２０を介して油圧ホース２１を連結する。油圧
ホース２１は、ヘッド本体１０ｂ内を迂回して先端部１
０ａからパイロット管６内を通って、パイロット管６を
牽引する地上の油圧系に連結される。

【００１７】油圧ホース２１からの高圧作動油は、ダブ
ルパイロットチェック２０で切換えられて一対の油圧シ
リンダ１８ａ、１８ｂのいずれかに供給され、供給され
た油圧シリンダ１８ａ、１８ｂが作動して水平な回転軸
１４を上向き或いは下向きに回転させる。例えば、図５
に示される上部の油圧シリンダ１８ａを作動させると、
そのピストンが水平方向に突出して揺動ブロック１９の
上部をローラ２２を介して押圧し、回転軸１４が図５の
下向き矢印の方向に回転して、一対の羽根１１が下向き
回転する。逆に図５の下部の油圧シリンダ１８ｂを作動
させると、そのピストンが揺動ブロック１９の下部をロ
ーラ２２を介して押圧して、回転軸１４が図５の上向き
矢印の方向に回転して、一対の羽根１１が上向き回転す
る。

【００１８】拡大ヘッド１０の上下位置の固定羽根１２
は、拡大ヘッド１０がその軸方向に直進し易いようにす
るもので、図１及び図２に示すような三角形の平板が使
用される。

【００１９】また、拡大ヘッド１０の後端と埋設管８に
は従来同様な光学式ターゲット（図示せず）が設置され
て、このターゲットで地中を牽引される拡大ヘッド１０
の傾きや位置ズレが目視確認される。更に、拡大ヘッド
１０の中には必要に応じて図５に示すピッチングローリ
ングセンサー２３とストロークセンサー２４が装備され
る。ピッチングローリングセンサー２３は、拡大ヘッド
１０の上下の傾斜角を検出する水準器内蔵の傾斜センサ
ーである。ストロークセンサー２４は、回転軸１４の揺
動ブロック１９の前方に一対が設置され、一対のストロ
ークセンサー２４で揺動ブロック１９の上下部の移動ス
トロークを検出することで、羽根１１の拡大ヘッド軸方
向に対する傾斜角を検出する。これらセンサー２３、２
４とダブルパイロットチェック２０の配線ケーブル（図
示せず）は、拡大ヘッド１０の後端から埋設管８の中を
通って地上の操作盤等に配線される。

【００２０】図６（ａ）〜（ｃ）はパイロット管６で地
中を圧密牽引される拡大ヘッド１０の各状態が示され
る。拡大ヘッド１０は、図７の管推進工法と同様にして
到達立坑２から土砂３の中に圧密牽引推進される。この
牽引される始めの段階で拡大ヘッド１０の両側の羽根１
１は、図６（ａ）に示すように、拡大ヘッド軸方向に平
行な傾斜角０の定位置に保持される。この拡大ヘッド１
０をパイロット管６で牽引すると、パイロット管６の軸
方向である所定の牽引推進方向Ｚに平行な羽根１１と固
定羽根１２が、拡大ヘッド１０を牽引推進方向Ｚに直進
させる舵作用を発揮して、拡大ヘッド１０の傾きが抑制
される。

【００２１】拡大ヘッド１０が埋設管８と共に地中を圧
密牽引推進され、この推進の途中で拡大ヘッド１０が、
例えば図６（ｂ）に示すように所定の牽引推進方向Ｚに
対して上向きに傾斜すると、この傾斜発生を拡大ヘッド
１０と埋設管８に設置されたターゲットの目視確認や、
拡大ヘッド１０内のピッチングローリングセンサー２３
による地上での傾斜角モニター情報で検知し、この検知
情報に基づいて羽根１１を拡大ヘッド軸方向に対して下
向き方向に傾斜させる。この羽根１１の回転角は、拡大
ヘッド１０の傾斜角に応じて制御される。羽根１１を下
向き方向に回転させたまま拡大ヘッド１０をパイロット
管６で牽引すると、羽根１１の上向き側面１１ｃの土砂
３の摩擦抵抗が下向き側面１１ｄの摩擦抵抗より大きく
なって、羽根１１が拡大ヘッド１０の推進方向を下向き
に軌道修正する。この軌道修正で拡大ヘッド１０の軸方
向が所定の牽引推進方向Ｚへと修正されると、羽根１１
を元の拡大ヘッド軸方向の傾斜角０の定位置に戻す。

【００２２】図６（ａ）の状態から拡大ヘッド１０が下
向きに傾斜すると、羽根１１を上向きに回転させれば、
同様の原理で拡大ヘッド１０の軌道が修正される。ま
た、拡大ヘッド１０が地中を長い距離推進すると、図６
（ｃ）に示すように、拡大ヘッド１０が傾斜角０の状態
のまま拡大ヘッド１０の中心軸が所定の牽引推進方向Ｚ
から上下に位置ズレすることがある。このような位置ズ
レは、ピッチングローリングセンサー２３では検知し難
いが、ターゲットによる目視確認で容易に検知される。
従って、例えば図６（ｃ）のように、拡大ヘッド１０が
所定の牽引推進方向Ｚに対して下方に位置ズレしておれ
ば、羽根１１を上向きに回転させて拡大ヘッド１０を上
向きに軌道修正すれば、拡大ヘッド１０の上下の位置ズ
レによる軌道修正が可能となる。

【００２３】以上のように拡大ヘッド１０の圧密牽引推
進時の軌道修正を行う羽根１１は、その中央の回転軸１
４から前方と後方でバランス良く先細となった流線形が
望ましい。即ち、羽根１１の回転軸１４から後方部分を
短くすると、圧密推進時に回転軸１４に羽根から大きな
捻り応力が加わって回転軸１４に無理な力が作用する可
能性が高くなり、また、羽根後方の地中に空洞が生じ、
この空洞が塩化ビニール管等の埋設管８に座屈変形を起
こす可能性が高くなる。このような不都合は、回転軸１
４の前後で流線形とした羽根１１においては、起こり難
い。

【００２４】また、羽根１１を回転させる油圧ホース２
１を拡大ヘッド１０からパイロット管６に通して、図７
の発進立坑１側の油圧系で羽根１１の回転駆動を制御す
るが、油圧ホース２１を埋設管８に通して到達立坑２側
から羽根１１の回転駆動を制御するようにしてもよい。

【００２５】また、本発明は上記実施例に限らず、拡大
ヘッドの種類や使用される地中の土質によっては、拡大
ヘッドの左右と上下に一対ずつの回転式羽根を取付ける
ことも可能である。例えば、上記実施例においては拡大
ヘッド１０の上下の固定羽根１２の代わりに左右の羽根
１１と同じ流線形の羽根を回転可能に取付けて、これを
油圧系で回転制御するようにすれば、地中を圧密牽引推
進される拡大ヘッドの軌道修正が上下左右の全方向で可
能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、拡大ヘッドの羽根を拡
大ヘッド軸方向に平行な位置に固定しておけば、この羽
根が拡大ヘッドをその軸方向に積極的に圧密推進させる
舵取り作用を発揮して、拡大ヘッドがパイロット管によ
る所定の牽引推進方向から傾くのを抑制して、拡大ヘッ
ドの正確な圧密推進が容易となる。また、拡大ヘッドが
所定の牽引推進方向から反れて傾斜した場合は、この傾
斜方向と反対方向に羽根を回転させることで、羽根が拡
大ヘッドの推進方向を正常な方向に軌道修正する。その
結果、拡大ヘッドの圧密牽引推進時の位置変動によるト
ラブルが未然に防止されて、管推進方式を圧密式から排
土式に切換えるといった作業的、設備的に大変な処置を
採る必要の無い、従って、圧密式の管推進埋設作業を最
後まで継続して行うことのできる作業的、設備的に有利
な管推進埋設装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す拡大ヘッドの側面図。

【図２】図１Ａ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】図１の拡大ヘッドにおける羽根の拡大斜視図。

【図４】図１の拡大ヘッドの部分断面を含む平面図。

【図５】図４Ｂ−Ｂ線に沿う拡大断面図。

【図６】図１の拡大ヘッドの圧密牽引推進時における羽
根の働きを説明するための各状態での部分側面図。

【図７】従来の圧密式管推進埋設装置を説明するための
地中断面図で、（ａ）がパイロット管推進時、（ｂ）が
拡大ヘッド牽引時の断面図。

【符号の説明】

２ 到達立坑 ３ 土砂 ６ パイロット管 ８ 埋設管 １０ 拡大ヘッド １１ 羽根 １４ 回転軸 １８ａ 油圧シリンダ １８ｂ 油圧シリンダ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中を推進して到達立坑に到達したパイ
   ロット管の先端に円錐状の拡大ヘッドを取付け、この拡
   大ヘッド後端に埋設管を連結した状態で、パイロット管
   で拡大ヘッドを地中に圧密牽引推進させ、この牽引推進
   に伴って埋設管を地中に推進埋設させるようにした管推
   進埋設装置において、 前記拡大ヘッドの外周面の所定間隔の複数箇所に拡大ヘ
   ッド軸方向に延在させて拡大ヘッド推進方向制御用の羽
   根を、拡大ヘッド軸方向に対して所定の斜交角範囲内で
   回転可能に取付けたことを特徴とする圧密式管推進埋設
   装置。
2. 【請求項２】 前記羽根は、少なくとも拡大ヘッドの両
   側に一対が設置され、この一対の羽根の略中央部が共通
   の回転軸に連結されて一体的に回転駆動する請求項１記
   載の圧密式管推進埋設装置。
3. 【請求項３】 前記羽根を回転させる油圧シリンダを拡
   大ヘッドに内蔵させた請求項１記載の圧密式管推進埋設
   装置。