JP2620969B2 - 小口径管埋設装置及び小口径管埋設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は二工程方式による小口径管埋設工法におい
て、埋設管を先導するパイロット管に、布設誤差が生じ
た場合の軌道修正機構を備えた小口径管埋設装置及び小
口径管埋設方法に関するものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題） 近年、環境保全等の観点から道路を開削することな
く、各種公共設備用小口径管（100mm〜800mm程度の外径
を有する管）を埋設する推進工法によって、多くの小口
径管埋設工事が行われている。

この小口径管埋設における推進工法は、先端推進装置
の後に設備本管を直接推進していく一工程方式と、先端
推進装置の後に先ずパイロット管を推進し、これをガイ
ドとして設備本管を推進する二工程方式とに大別するこ
とができる。これら推進工法にとって一般的に共通して
いえる課題は、設備本管の布設精度確保であり、この布
設精度確保にあたっては、位置検知，方向修正機構を搭
載した先端装置により目標とする計画線に追従すべく推
進方向を制御しながら推進することが最も肝要である。
しかし、推進途上において、推進土質の変化、その他人
為的，外部的要因により、布設精度が確保できず所期の
目標精度から逸脱する場合があり、その対処方法として
従来、幾つかの方法があり、二工程方式が前提となる場
合の代表的な方式として再推進方式と先導パイロット管
布設替方式とがある。

第８図及び第９図は再推進方式を示している。図に示
した再推進方式は、発進坑10より先端推進装置20とその
後に先導パイロット管21を接続し、計画線Ｏに追従すべ
く到達坑11で推進するうえで、計画線Ｏと推進軌道Ｏ′
とにΔの誤差が生じた場合、管相互が索引可能に接続さ
れた先導パイロット管21を発進坑内の後部推進ジャッキ
22で、計画線Ｏに追従していた地点Ａまで引戻すととも
に、先端推進装置20並びに先導パイロット管21が引抜か
れるにしたがって形成された地盤内の空洞23に地表の注
入機24により土砂あるいは薬液25等を注入して、この空
洞を充填することによって、先端推進装置が前記の引抜
かれた軌道に戻らないようにし、本来の計画線Ｏに沿う
べく再推進する方法である。

しかし、この方法によれば、先導パイロット管21が引
抜かれた軌道及びその周辺地盤の引抜き長ｌにわたり、
土砂並びに薬液25を注入し、充填施工していたので注入
機24の移動及び設置等地上において広い作業範囲を要す
るため、交通支障を招き、また、多量の薬液使用による
費用の増大等の不都合があった。また一法、第１回目の
先導パイロット管引抜き作業、第２回目の再推進作業の
２重工程が必要で、工期が自ずと長期化する欠点があっ
た。

第10図（ａ）なし（ｄ）は、先導パイロット管布設替
方式を示している。これによれば、発進坑10より到達坑
11に最初の主パイロット管21′を貫通し、その時に到達
坑側で生じたΔの軌道誤差を主パイロット管21′の先端
に軌道調整用の調整具26を装着するとともに、その接続
具27を介して、副パイロット管28を連結せしめ、主パイ
ロット管21′をガイドとして、今度は、発進坑側に向
け、後部推進ジャッキ22で牽引して、この牽引の時に、
順次副パイロット管28を調整具26を以って軌道修正し、
正常な軌道位置に主パイロット管21′を布設替えし再度
布設替えされた副パイロット管28を先導管として設備本
管を精度良く布設する方法である。

しかしこの方法によれば、主パイロット管21′を到達
坑11側まで貫通しなければ、軌道調整用の調整具26を装
着することが不可能であり、推進スパン全長に渡りこの
調整具26を以って、主パイロット管21′を布設替えする
ことから、工期の長期化、それに伴う推進工事費用の増
大を招く欠点がある。

本発明の目的は、このような問題に鑑み創案されたも
ので、従来技術の欠点を解決することができ、道路交通
に支障を与える地上作業の撤廃，推進工事費用の削減，
引戻し再推進作業並びに、布設替え作業を不要とするこ
とによる推進工期の短縮化が可能となる小口径管埋設装
置及び小口径管埋設方法を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は従来技術の問題点に着目し、地上作業の撤
廃，工事費用の削減，推進工期の短縮を図ったもので、
その目的達成のため、 先導パイロットの後端に接続される軌道修正装置と、
この軌道修正装置の後端に連接される管埋設装置と、こ
の管埋設装置を埋設管と共に到達坑側に推進する後部推
進ジャッキとを具備した小口径管埋設装置において、前
記軌道修正装置は、その前端部に球軸受を有し、中間部
に内壁から突設した球面壁を有し、かつ後端部が前記管
埋設装置に可動支承された円筒状の本体と、この本体内
に配設され、前記球軸受を支点として内部が排土通路と
なったロットが傾動自在に支持され、前記球面壁により
推進力のスラストを受けられるようにし、かつ前記球面
壁に沿って傾動し、後端部は前記管埋設装置とヒンジ結
合され、中央外周上に上下２面の楔面からなる受動楔を
有する推力伝達ロットと本体内壁と推力伝達ロットとの
間に前記推力伝達ロットの受動楔の各楔面に圧接し得る
主動楔を先端に取り付けて伸縮操作を行わせることによ
り、受動楔の楔面への主動楔の圧入位置を調節して前記
本体に対する推力伝達ロットの角度ならびに管埋設装置
との相対位置に任意に選定，固定するための修正ジャッ
キとを具備したことを特徴とする小口径管埋設装置を第
１の発明の要旨とし、 先導パイロット管を到達坑側に推進した後、この先導
パイロット管をガイドとして埋設管を埋設する小口径管
埋設方法において、後端の先導パイロット管と管埋設装
置との間に軌道修正装置を装着し、さらに管埋設装置に
埋設管を接続して管埋設装置と埋設管を後部推進ジャッ
キで到達側に推進する際、先導パイロット管軌道と計画
線に誤差が生じている場合、誤差量に応じて軌道修正装
置により先導パイロット管と管埋設装置との相対位置を
変化させながら推進することにより、先導パイロット管
軌道に制約されることなく管埋設装置を推進して埋設管
を計画線に順次埋設することを特徴とする小口径管埋設
方法を第２の発明の要旨とする。

すなわち、第１の発明は先導パイロット管の軌道と計
画線とに誤差があっても軌道修正装置により推力伝達ロ
ットの軌道を修正可能としたことに特徴を有する。

また、第２の発明は第１の発明の装置を用いて一工程
で軌道を修正しながら小口径管を埋設することに特徴を
有する。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例について説明す
る。なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神
を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうる
ことは言うまでもない。

まず、本発明の小口径管埋設装置の一実施例を第１図
ないし第３図を用いて説明する。第１図は小口径管埋設
装置の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図の
Ａ−Ａ及びＢ−Ｂの横断面図である。

これらの図において、30は軌道修正装置、31は円筒状
の本体であって、その前端部には、内壁から突設した円
環壁32の内周と推力伝達ロッド33に挿嵌された球軸34と
で球軸受35を形成し、この球軸受358を支点として、推
力伝達ロット33を任意の方向に傾斜運動させることがで
きる。36は本体31の中央部の内壁から突設され、前後面
共球面を成し、かつ、上下方向のみ摺動し得る球状の球
面壁であって、この前面の凹球面36aには垂直伝達ロッ
ト33の後部外周上に配設した上下２面を楔37aとする円
錐状の受動楔37の段部に形成した凸球面37bと密接し
て、摺動接触し得るようになっており、また、後面の凸
球面36bは、推力伝達ロット33に嵌合固着された段付筒3
8の前端面の凹球面38aと密接に摺動接触し得るようにな
っており、推力伝達ロット33の方向を任意の方向に変え
得るとともに、この球面壁36は推進力のスラストを受け
る。球面壁36,段付筒38及び受動楔37とで球面座を形成
している。推力伝達ロッド33に嵌合固着された段付筒38
の後端部は、管埋設装置60よりの推進力を伝達する円筒
61の前端部と突合せ、円環継手39によりヒンジ接続され
ている。前記円筒61,段付筒38及び、推力伝達ロッド33
には管埋設装置60により拡孔掘削された土砂を前方の先
導パイロット管21（第４図参照）へ排出するため、内部
に排土通路62が設けられている。40,41は修正ジャッキ
であって、本体31内で推力伝達ロッド33の受動楔37前部
に配設され、これら拡修正ジャッキ40,41のスピンドル
先端部には受動楔37の上下の２つの楔面37aにそれぞれ
対応し、楔面42a,43aが曲面をなす主動楔42,43が固定さ
れている。この主動楔42,43はそれぞれ修正ジャッキ40,
41により案内座44,45に案内されて移動する。修正ジャ
ッキ40,41はその端部が本体31前面の円環壁32にピン結
合されており、トンネル外から操作されるようになって
いる。46,47は修正ジャッキ40,41の側部に取付けられ、
これら修正ジャッキ40,41のストロークを検知するスト
ロークセンサであって、ストローク量をトンネル外で計
測し得るようになっている。また、本体31の後端は管埋
設装置60の円筒61と嵌合接続されておらず、ビニル製の
土砂流入防止シール48で可動支承されている。

さらに、図示してないが、管埋設装置の後端には埋設
管を介して後部推進ジャッキが配設されている。

次に、上記小口径管埋設装置を使用して、本発明の小
口径管埋設方法の一実施例を第４図ないし第７図を用い
て説明する。第４図は小口径管埋設を説明する断面図、
第５図は軌道修正を説明する図で管埋設装置先端の推進
状態を示し、第６図は第５図のＡ−A,B−Ｂ及びＣ−Ｃ
の断面を示している。また、第７図は軌道修正装置の修
正ジャッキを駆動した状態を示している。

まず、発進坑10から到達坑11にかけて、小口径推進機
（図示せず）により、推進に応じて連結した複数本の先
導パイロット管21を推進して貫通させ、その先端部21a
を到達坑11内に突出させる。その後、発進坑10側におい
て、先導パイロット管21の後端部21bに軌道修正装置30
の選択部30a嵌合して接続し、次いで、軌道修正装置30
の推力伝達ロッド33後端部に嵌合固着された段付筒38後
部に、管埋設装置60の円筒61の先端部を円環継手39によ
りヒンジ結合し、さらに、後端部側62に埋設管63を接続
しつつ、後部推進ジャッキ22により軌道修正装置30,管
埋設装置60ならびに配設管63を到達坑11側に推進する。

ここで、管埋設装置60は、駆動用電動機64により掘削
ヘッド65を回転し、先導パイロット管21と埋設管63との
外径の差に相当する部分の土砂を掘削して、チャンバ66
内に取り込み、土砂圧送装置67で先導パイロット管21内
に布設された排土管68により到達坑11側に土砂を排出す
る装置である。

この小口径管埋設方法において、先導パイロット管21
は計画線Ｏに対してずれを生じている。このずれはすで
に測量されていて、その修正を行いながら埋設管を埋設
する。

第５図及び第６図において、先導パイロット管21の軌
道Ｏ′と計画線ＯにΔの誤差が生じている場合、この推
進によって布設される埋設管63の軌道は、軌道修正装置
30の本体31の中心軸と、推力伝達ロッド33の外周上に配
設された受動楔37と主動楔42,43との楔面37aと42a,43a
とが圧接状態で、かつ各修正ジャッキ40,41のジャッキ
ストローク量を同一とすると推力伝達ロッド33の中立軸
とが一致して、先導パイロット管21の軌道Ｏ′に追従
し、埋設管63の布設軌道にも計画線とΔの誤差を生じ
る。次に、第５図なにし第７図によって軌道修正につい
て説明する。

そこで、計画線Ｏに対して、先導パイロット管21の軌
道Ｏ′が下方にわん曲している場合、後部推進ジャッキ
22により押し込まれる管埋設装置60の先端地点ａにおけ
る計画線Ｏと先導パイロット管21の軌道Ｏ′との誤差量
Δに対応した変位量δに応じて第７図に示すように軌道
修正装置30内の推力伝達ロッド33後方の段付筒38と管埋
設装置60の円筒61との接合中心位置70と軌道修正装置30
の本体31の中心軸（先導パイロット管21の軌道Ｏ′）位
置との差に対して修正ジャッキ40のストロークより修正
ジャッキ41のストロークを大とし、受動楔37と主動楔4
2,43のそれぞれとの位置を変えることにより、管埋設装
置60に続く埋設管63の布設軌道を先導パイロッド管軌道
Ｏ′に追従させることなく、計画線Ｏに順次修正するこ
とができる。

この誤差量Δは、推進の進行に従って変化するもので
あり、これに対応した変位量δも連続的に変化させてい
くものである。

つぎに、上記の推力伝達ロッド33後方の段付筒38と管
埋設装置60の円筒61との接合中心70を、軌道修正装置30
の本体31の中心軸位置に対して変位させる動作を第７図
によってさらに説明する。このようなときは、前記の受
動楔37と主動楔42,43との楔面37aと42a,43aとが圧接
し、かつ、各修正ジャッキ40,41のジャッキストローク
量が同一の変位量零の状態から誤差量Δに対応した変位
量δを得るため、球軸受35を支点に振子運動をする推力
伝達ロッド33の中心軸と本体31の中心軸とに交角（傾動
角）θを発生させることによって修正する。これには先
ず、上部の修正ジャッキ40を縮み作動させ、受動楔37の
上部楔面37a上に圧接している主動楔42を後方に後退さ
せると同時に、下部の修正ジャッキ41を作動させ、その
ときのストロークをストロークセンサ46で（第１図参
照）で監視しつつ、主動楔43を受動楔37の下部楔面37a
上に圧入して、推力伝達ロッド33を球軸35を介して傾
け、傾動角θに対応するストロークまで圧入された時に
停止する。この傾動角θは、推進に従って先導パイロッ
ト管21の推進軌道Ｏ′に応じ変化していくものであり、
管埋設装置60の進行に対応して変化させる必要がある。

したがって、誤差が発生した段階から最大誤差量Δma
xに達するまでは、上記の修正ジャッキ40,41の作動を継
続し傾動角θを漸増させ、最大誤差量Δmaxから徐々
に、誤差が収束してくる状態においては、上の修正ジャ
ッキ40,41の作動は逆に下部の修正ジャッキ41を縮み作
動させ、上部の修正ジャッキ40を伸び作動し、傾動角θ
を連続的に漸少させ、誤差が零の地点で修正を終了す
る。このように、先導パイロット管軌道に誤差が生じた
場合でも、二工程目の埋設管推進と併行して、埋設管63
を本来の計画線に順次埋設することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、第１の発明は先導パイロットの
後端に接続される軌道修正装置と、この軌道修正装置の
後端に連接される管埋設装置と、この管埋設装置を埋設
管と共に到達坑側に推進する後部推進ジャッキとを具備
した小口径管埋設装置において、前記軌道修正装置は、
その前端部に球軸受を有し、中間部に内壁から突設した
球面壁を有し、かつ後端部が前記管埋設装置に可動支承
された円筒状の本体と、この本体内に配設され、前記球
軸受を支点として内部が排土通路となったロットが傾動
自在に支持され、前記球面壁により推進力のスラストを
受けられるようにし、かつ前記球面壁に沿って傾動し、
後端部は前記管埋設装置とヒンジ結合され、中央外周上
に上下２面の楔面からなる受動楔を有する推進伝達ロッ
トと本体内壁と推力伝達ロットとの間に前記推力伝達ロ
ットの受動楔の各楔面に圧接し得る主動楔を先端に取り
付けて伸縮操作を行わせることにより、受動楔の楔面へ
の主動楔の圧入位置を調節して前記本体に対する推力伝
達ロットの角度ならびに管埋設装置との相対位置に任意
に選定，固定するための修正ジャッキとを具備したこと
をにより、軌道修正のための推力伝達ロッドの方向修正
を、本体内に設けた修正ジャッキにより極めて容易に操
作することを可能とし、それに続く埋設管，管埋設装置
の方向を修正し、地上作業の撤廃による作業性の改善が
可能となる効果が得られる。

また、第２の発明は先導パイロット管を到達坑側に推
進した後、この先導パイロット管をガイドとして埋設管
を埋設する小口径管埋設方法において、後端の先導パイ
ロット管と管埋設装置との間に軌道修正装置を装着し、
さらに管埋設装置に埋設管を接続して管埋設装置と埋設
管を後部推進ジャッキで到達側に推進する際、先導パイ
ロット管軌道と計画線に誤差が生じている場合、誤差量
に応じて軌道修正装置により先導パイロット管と管埋設
装置との相対位置を変化させながら推進することによ
り、先導パイロット管軌道に制約されることなく管埋設
装置を推進して埋設管を計画線に順次埋設することによ
り、推力伝達ロッドを任意の角度に傾動し得る機構、か
つ、それにより先導パイロット管軌道と管埋設装置、さ
らに後続する埋設管との相対位置を順次変更でき、二工
程目の埋設管推進と併行して、一工程で軌道の修正がで
きるようにしているので、地上作業の撤廃による道路占
有の解消、推進工事費用の削減ならびに工期の短縮が可
能となる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図は縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図の
Ａ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図、第４図ないし第７図は本発明
の小口径管埋設方法を説明する図で、第４図は埋設方法
を説明する断面図、第５図及び第６図は軌道修正を説明
する図、第７図は軌道修正装置の動作を説明する断面
図、第８図及び第９図は従来の管埋設方法を説明する
図、第10図は従来の他の管埋設方法を説明する図であ
る。 10……推進坑 11……到達坑 21……先導パイロット管 30……軌道修正装置 31……円筒状の本体 32……円環壁 33……推力伝達ロッド 34……球軸 35……球軸受 36……球面壁 37……円錐状の受動楔 38……段付筒 39……円環継手 40,41……修正ジャッキ 42,43……主動楔 44,45……案内座 46,47……ストロークセンサ 48……土砂流入防止シール 60……管埋設装置 61……円筒 62……排土通路 63……埋設管 64……駆動用電動機 65……掘削ヘッド 66……チャンバ 67……土砂圧送装置 68……排土管 70……接合中心位置 Ｏ……計画線 Ｏ′……先導パイロット管軌道 Δ……誤差 δ……誤差Δに対する変化量 θ……傾動角

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先導パイロットの後端に接続される軌道修
   正装置と、この軌道修正装置の後端に連接される管埋設
   装置と、この管埋設装置を埋設管と共に到達坑側に推進
   する後部推進ジャッキとを具備した小口径管埋設装置に
   おいて、前記軌道修正装置は、その前端部に球軸受を有
   し、中間部に内壁から突設した球面壁を有し、かつ後端
   部が前記管埋設装置に可動支承された円筒状の本体と、
   この本体内に配設され、前記球軸受を支点として内部が
   排土通路となったロットが傾動自在に支持され、前記球
   面壁により推進力のスラストを受けられるようにし、か
   つ前記球面壁に沿って傾動し、後端部は前記管埋設装置
   とヒンジ結合され、中央外周上に上下２面の楔面からな
   る受動楔を有する推力伝達ロットと本体内壁と推力伝達
   ロットとの間に前記推力伝達ロットの受動楔の各楔面に
   圧接し得る主動楔を先端に取り付けて伸縮操作を行わせ
   ることにより、受動楔の楔面への主動楔の圧入位置を調
   節して前記本体に対する推力伝達ロットの角度ならびに
   管埋設装置との相対位置に任意に選定，固定するための
   修正ジャッキとを具備したことを特徴とする小口径管埋
   設装置。
2. 【請求項２】先導パイロット管を到達坑側に推進した
   後、この先導パイロット管をガイドとして埋設管を埋設
   する小口径管埋設方法において、後端の先導パイロット
   管と管埋設装置との間に軌道修正装置を装着し、さらに
   管埋設装置に埋設管を接続して管埋設装置と埋設管を後
   部推進ジャッキで到達側に推進する際、先導パイロット
   管軌道と計画線に誤差が生じている場合、誤差量に応じ
   て軌道修正装置により先導パイロット管と管埋設装置と
   の相対位置を変化させながら推進することにより、先導
   パイロット管軌道に制約されることなく管埋設装置を推
   進して埋設管を計画線に順次埋設することを特徴とする
   小口径管埋設方法。