JP3004436B2 - 水平掘削装置 - Google Patents

水平掘削装置

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JP3004436B2
JP3004436B2 JP3348202A JP34820291A JP3004436B2 JP 3004436 B2 JP3004436 B2 JP 3004436B2 JP 3348202 A JP3348202 A JP 3348202A JP 34820291 A JP34820291 A JP 34820291A JP 3004436 B2 JP3004436 B2 JP 3004436B2
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基之 古賀
徹 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力空気、真空吸引
力、回転する切削チップを用いて穴掘り掘削作業する空
気式土壌掘削方式を用いて、任意の長さの横穴を連続し
て掘る水平掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、住宅地や都市の地域環境の整備に
伴い、上下水道、ガスの設備以外に電気、通信等の設備
も地下配管される傾向にある。そしてこれらの地下配管
を土中に埋設する場合に、工事の迅速性、経済性、安全
性等を考慮して、土壌に直接横穴を掘って非開削で施工
する推進工法が各種開発されている。
【0003】従来この種の推進工法で使用される水平掘
削装置は、例えば推進機、貫孔機と称されている。この
うちの第1の従来例は、先端ジャッキと元押ジャッキを
有して、これらのジャッキの押圧力により先端ヘッドを
土中に圧入しながら進行して横穴を掘る。第2の従来例
は、圧縮空気をエアハンマに作用して先端ヘッドを打撃
し、これにより先端ヘッドを土中に同様に押込みながら
進行して横穴を掘る。第3の従来例は、作泥材を噴出し
ながら先端カッタを回転して掘削し、掘削された土砂を
スラリー化して後方に移送し、このスラリーを取込みな
がら進行して横穴を掘るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のジャッキやエアハンマによる押込み方式のものにあっ
ては、土質が軟らかい場合に限定され、先端ヘッド等の
押込みで周囲の土壌に悪影響を与えることがあり、直進
性に欠ける等の不具合がある。また、先端カッタを回転
して掘削する方式では、スラリー化した排土の処理が煩
雑であり、先端カッタにより土中の埋設物を損傷するお
それがあり、作泥材が周囲の土壌に悪影響を与えること
がある等の不具合がある。
【0005】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、正負の空気圧を利用して土壌を破砕すると共に破砕
土砂を排土する空気式土壌掘削方式を用いて、小口径の
横穴を安全、迅速、正確に掘ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、真空吸引用ブロワと、このブロワの吸引
経路に連通して設けられる土砂収集室と、この土砂収集
室や高圧空気源の排気側と連通して土壌の発進立坑の内
部に据付けられる駆動部と、この駆動部に水平に装着さ
れる掘削部とを有して、この掘削部は駆動部に装着され
るベース部に対して先端掘削部が、掘削の進行に応じて
中間部を継ぎ足して順次水平に伸びるように構成され、
この先端掘削部の先端の掘削ヘッドに、圧力空気を土壌
に高速噴射して破砕する噴気口、破砕された土砂を真空
吸引力により吸引排土する筒口、及び回転して土壌を切
削する切削チップが設けられるものである。
【0007】
【作用】上記構成に基づき、土壌の発進立坑に据付けら
れる駆動部の水平な掘削部において、先端掘削部の掘削
ヘッドで噴気口から噴気する高圧、高速の空気力により
土壌を突き崩し、且つ切削チップにより円形に切削して
土壌が破砕され、同時にその破砕された土砂を真空吸引
力により吸引排土して、小口径の横穴が効率良く掘られ
る。そして掘削部は駆動部により掘削に応じて土壌中を
前進し、中間部の継ぎ足しにより順次水平に伸びて更に
土壌中を推進するようになり、こうして小口径の長い横
穴を連続して形成するように掘削される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1において、運転席を有する低床型トラックに
空気式土壌掘削装置を装備した形態の全体の構成につい
て説明する。符号1はトラック、2は運転席、3は車台
であり、車台3上にエンジン4、エンジン4により駆動
される真空吸引用ブロワ5、ブロワ5の吸引経路上に設
置される箱形のフィルタ室6と土砂収集室7が装備され
ている。
【0009】上記真空吸引用ブロワ5は、連通管8を介
してフィルタ室6の上部の排気室6aに連通されてい
る。フィルタ室6は仕切板6cにより上部の排気室6a
と、下部の吸引室6bに区画される。仕切板6cから下
部の吸引室6b内には、複数個の蛇腹状ホースのように
形成されるフィルタバッグ9が吊設され、このフィルタ
バッグ9はその下端が支持板10に固着され、支持板1
0はコイルスプリング11を介してフィルタ室6の底部
に弾性的に支持されている。そして、フィルタ室6内の
吸入気流が支持板10の入口開口部からフィルタバッグ
9の内部に入り、フィルタバッグ9の筒壁を透過して仕
切板6cの出口開口部から排気室6aに流れ、この過程
において気流中に混入する土砂の細塵をフィルタ作用で
除去するように構成され、フィルタ室6の底部が連通路
12を介して土砂収集室7の上部に連通されている。
【0010】土砂収集室7は、後部の高位置に土砂の流
入口7aが開口され、この流入口7aの外に蛇腹状のバ
キュームダクト15が接続されている。土砂収集室7の
内部において流入口7aと対向する位置には、斜めに配
置される衝突板13が一端を支点に上下動可能に設置さ
れ、流入口7aから吸引投入される土砂を衝突板13に
衝突して、比重の大きい土砂は下方の収集室7に落下し
て溜め、軽い空気流は衝突板13を迂回して連通路12
を介しフィルタ室6の底部に流入するように構成され
る。尚、土砂収集室7の底部には開閉操作される扉14
を有し、この扉14を開くことで底部の収集土砂を外部
に排出可能になっている。
【0011】一方、土壌には所定の大きさの発進立坑D
が設けられ、この立坑D内部に駆動部21と掘削部30
を備えた推進装置20が装着される。駆動部21は立坑
Dの底に水平に固定される支持架台22を有し、この支
持架台22のレール23に元押し台車24が油圧モータ
25により往復移動可能に設置され、この元押し台車2
4に掘削部30が装着されている。掘削部30は元押し
台車24に装着されるベース部31と先端掘削部40に
分割され、掘削の進行に応じて両者の間に連結部50を
順次継ぎ足して連結するように構成される。
【0012】図2において、掘削部30について説明す
る。ベース部31は、元押し台車24に中空筒32が水
平に固着され、この中空筒32の内部の土砂吸引通路3
2aがバキュームダクト15に吸引排土することが可能
に接続される。中空筒32の肉厚部には空気通路32b
が形成されて、この空気通路32bに真空吸引用ブロワ
5の排気系からの空気ホース16が、ブロワ排気を圧力
空気として導入するように接続される。また中空筒32
の外側には掘削筒33が回動可能に嵌合され、元押し台
車24にはトルクリミッタ34を備えた油圧モータ35
が装着され、このトルクリミッタ34の出力軸36がギ
ヤ37,38を介して掘削筒33に連結されて、油圧モ
ータ35により掘削筒33を所定の速度で回転し、土中
の埋設物等により過大な負荷がかかった場合には回転停
止するようになっている。
【0013】先端掘削部40は、上述と同様に土砂吸引
通路42a、空気通路42bを有する中空筒42に掘削
筒43が回動可能に嵌合されている。掘削筒43は先端
に大径の掘削ヘッド41が形成され、この掘削ヘッド4
1の内部に先広がり状に開口する筒口44が、破砕され
た土砂を土砂吸引通路42aに円滑に導くように設けら
れる。また掘削ヘッド41の先端周縁には、空気通路4
2bと連通する例えば4つの圧力空気の噴気口45が開
口され、この噴気口45から圧力空気を土壌に高速加圧
して噴射し、この空気力により土壌を破砕する。更に掘
削ヘッド41の先端外周には、例えば4つの切削チップ
46が、噴気口45と位相をずらして突設され、この切
削チップ46の回転により土壌を円形に掘って空気式の
土壌破砕機能を補助するように構成される。
【0014】中間部50は、例えば先端掘削部40と同
一の長さであって、上述と同様に土砂吸引通路52a、
空気通路52bを有する中空筒52に掘削筒53が回動
可能に嵌合され、圧力空気、真空吸引力及び回転を先端
掘削部40に伝えるように構成される。
【0015】更に上述のベース部31、先端掘削部4
0、中間部50の連結部60について説明する。外側の
掘削筒33,43,53は端部にフランジ61が形成さ
れ、このフランジ61同志を接合して締結具62により
連結する。内側の中空筒32,42,52は、端部の一
方の内周にスプライン63が形成され、その他方には継
手64により同様のスプライン65が形成され、両スプ
ライン63,65により空気通路32b,42b,52
bを連通するように位置決めして連結するように構成さ
れる。
【0016】次にこの実施例の作用を、図3を用いて説
明する。先ず発進立坑Dの付近にトラック1を走行して
停車し、その立坑Dの底に推進装置20における駆動部
21の支持架台22を水平固定するように据付ける。ま
たバキュームダクト15、空気ホース16、油圧モータ
25,35を接続して、駆動可能にセットする。そこで
最初の横穴掘りでは、(a)のように立坑D内部で駆動
部21の元押し台車24を最も後退位置し、その元押し
台車24のベース部31に直接掘削部30の先端掘削部
40を連結部60により連結して、掘削ヘッド41を土
壌に水平に押付ける。そして真空吸引式ブロワ5を作動
し、同時に油圧モータ35の作動によりベース部31と
先端掘削部40の掘削筒33,43を所定の速度で回転
して掘削作業を開始する。
【0017】すると、例えば真空吸引用ブロワ5からの
排気による圧力空気Aが、ホース16を介してベース部
31と先端掘削部40の空気通路32b,42bに導入
され、この圧力空気Aが図2のように、掘削ヘッド41
で噴気口45から土壌Bに向かって高速で噴射される。
そこで、この高圧、高速の空気力により、土壌面の崩れ
易い土砂が効果的に突き崩され、これに伴い固い石土も
分離される。このとき掘削ヘッド41の先端外周の切削
チップ46が、掘削筒33,43の回転に伴い土壌Bを
切削し且つ岩石等を動かすのであり、このため上述の空
気圧による土壌Bの突き崩しが更に促進して略円形に掘
削される。
【0018】この掘削時に、真空吸引用ブロワ5からの
真空吸引力Fが、連通管8、フィルタ室6、土砂収集室
7、バキュームダクト15、ベース部31と先端掘削部
40の土砂吸引通路32a,42a、掘削ヘッド41の
筒口44を介して土壌Bに強力に作用する。このため掘
削ヘッド41により破砕された土砂Cは、この真空吸引
力Fにより直ちに吸引される。そこでその土砂Cは、容
易に浮動して土砂吸引通路32a,42aからバキュー
ムダクト15を介し土砂収集室7に順次連続して搬送さ
れ、その土砂収集室7内に自動的に排土される。
【0019】こうして、掘削ヘッド41において、圧力
空気Aによる土壌面の突き崩し作用と真空吸引力Fによ
る破砕土砂Cの排土作用とが同時に進行されることで、
図3(b)のように掘削ヘッド41の形状に応じた小口
径の横穴Eが効率良く掘られる。またこのとき、掘削状
態に応じて油圧モータ25により元押し台車24と共に
掘削部30が順次前進移動され、これにより先端掘削部
40が所定の速度で土壌B中を掘削しながら前進して横
穴堀りが推進される。
【0020】その後、先端掘削部40の略全長が土壌B
中に入ると一旦掘削作業を中断し、掘削部30のベース
部31と先端掘削部40の連結部60を外し、元押し台
車24を再び最も後退位置する。そして図3(c)のよ
うにベース部31と先端掘削部40との間に、中間部5
0の中空筒52と掘削筒53を連結して継ぎ足し、この
状態で作業を再開する。すると先端掘削部40の掘削ヘ
ッド41は、上述と同様に中間部50の空気通路52b
を介して圧力空気Aが導入し、土砂吸引通路52aを介
して真空吸引力Fが作用し、掘削筒53を介して切削チ
ップ46が回転し、更に前進移動される。そこで掘削ヘ
ッド41は、土壌Bを破砕すると共にその土砂Cを吸引
排土しながら更に土壌B中を水平に進んで、横穴掘りが
継続して推進される。そしてこれ以降は、中間部50の
全長が送られる毎に他の中間部50を連結して継ぎ足す
ことにより、横穴掘りが更に推進して小口径の長い横穴
Eが掘られる。
【0021】上述の横穴掘りの作業中において、先端の
掘削ヘッド41の切削チップ46が既設の埋設物等に当
たると、この場合の過大な負荷が掘削筒33,43等を
介してトルクリミッタ34に作用して掘削筒33,43
の回転が停止する。そこで掘削部30の推進が自動的に
止まって、埋設物の破壊や損傷が防止されることにな
る。
【0022】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空気式の土壌掘削方式を用いて小口径の横穴を効率良く
掘ることができるので、種々の地下管路の埋設作業に適
したものになる。圧力空気と切削チップにより土壌を破
砕し、この破砕された土砂を真空吸引力により排土しな
がら推進する構成であるから、騒音を発生したり、周囲
の土壌に悪影響を与えること無く迅速且つ確実に横穴を
掘削することができ、排土処理も確実、且つ円滑に行う
ことができる。このため横穴の推進が良くて、作業効率
を向上することができる。圧力空気と切削チップにより
土壌を積極的に破砕する構成であるから、土質が硬い場
合にも適応することができる。切削チップの駆動系には
トルクリミッタが装着されているので、既設の埋設物の
損傷を防止することができて、安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水平掘削装置の実施例を一部断面
して示す側面図である。
【図2】掘削部の構成を示す断面図である。
【図3】横穴の掘削推進状態を示す説明図である。
【符号の説明】
5 真空吸引用ブロワ 7 土砂収集室 20 推進装置 21 駆動部 30 掘削部 31 ベース部 40 先端掘削部 41 掘削ヘッド 44 筒口 45 噴気口 50 中間部 60 連結部 32,42,52 中空筒 33,43,53 掘削筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−39696(JP,A) 特開 平5−39695(JP,A) 特開 平4−327689(JP,A) 特開 平4−327687(JP,A) 特開 平4−327685(JP,A) 特開 昭55−26365(JP,A) 特開 昭63−7488(JP,A) 実開 平1−124896(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/04 E21B 7/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空吸引用ブロワと、このブロワの吸引
    経路に連通して設けられる土砂収集室と、この土砂収集
    室や高圧空気源の排気側と連通して土壌の発進立坑の内
    部に据付けられる駆動部と、この駆動部に水平に装着さ
    れる掘削部とを有して、この掘削部は駆動部に装着され
    るベース部に対して先端掘削部が、掘削の進行に応じて
    中間部を継ぎ足して順次水平に伸びるように構成され、
    この先端掘削部の先端の掘削ヘッドに、圧力空気を土壌
    に高速噴射して破砕する噴気口、破砕された土砂を真空
    吸引力により吸引排土する筒口、及び回転して土壌を切
    削する切削チップが設けられることを特徴とする水平掘
    削装置。
  2. 【請求項2】 上記駆動部は、発進立坑の内部に水平に
    固定される支持架台に元押し台車が、掘削部を掘削の進
    行に応じて順次前進させ、且つ中間部を継ぎ足すために
    後退するように装着されることを特徴とする請求項1記
    載の水平掘削装置。
  3. 【請求項3】 上記掘削部は、ベース部が中空筒を駆動
    部に水平に固着し、この中空筒の土砂吸引通路を土砂収
    集室に連通し、空気通路をブロワ排気側に連通し、中空
    筒に掘削筒を回転可能に嵌合して構成され、先端掘削部
    が土砂吸引通路と空気通路を有する中空筒に掘削筒を回
    転可能に嵌合し、この掘削筒の先端の掘削ヘッドに噴気
    口、筒口、切削チップを設けて構成され、中間部が土砂
    吸引通路と空気通路を有する中空筒に掘削筒を回転可能
    に嵌合して構成され、これらの中空筒と掘削筒が連結部
    により一直線上に連結されることを特徴とする請求項1
    記載の水平掘削装置。
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KR101481459B1 (ko) * 2014-03-07 2015-01-13 한국지질자원연구원 생물학적 처리법에 의한 오일샌드의 비투멘 채굴 방법

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