JP3078658B2 - 軟質ダクト支持用エアーバッグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、堀進機により掘削され
たトンネルに軟質ダクトを推進埋設するにあたり、堀進
機に取り付けられて軟質ダクトの推進時に軟質ダクトを
内周面より支持する軟質ダクト支持用エアーバッグに関
する。

【０００２】

【従来の技術】オーガースクリューの如き堀進機にて地
中を掘削し、素堀りのトンネルを形成し、その堀進機の
進行と共に素堀りトンネルに合成樹脂等により形成され
た軟質ダクトを堀進機の元押しと同時に押すことによ
り、素堀りトンネルに軟質ダクトを埋設する工法が、実
開平１−１８０５９１号、実開平２−２６６９６号等に
開示されている。

【０００３】これは、堀進機であるオーガースクリュー
のケーシングである鋼管の外周にエアーバッグを設け、
このエアーバッグに流体を圧入して、鋼管に外嵌されて
いる軟質ダクトを内側よりその膨張により支持し、軟質
ダクトを推進するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、軟質ダクト
には、その外周面と素堀りトンネルとの間に摩擦抵抗が
働くため、エアーバッグの軟質ダクトとの接触面にその
推進方向とは反対方向に３きな荷重が作用し、ゴムだけ
からなるエアーバッグでは変形量が大きく、また、その
荷重に耐えられずにパンクするということがあった。

【０００５】本発明は上記事実を考慮し、軟質ダクトを
その内側から強力に支持し、しかもパンク、座屈等の不
具合を防止することのできる軟質ダクト支持用エアーバ
ッグを提供することが目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の軟質ダクト支持
用エアーバッグは、元押しジャッキ推力を先端刃口に伝
達するオーガースクリューのケーシングの外周に設けら
れ内部に拡縮可能な環状の空気室を有する筒状のエアー
バッグの膨張によって、前記エアーバッグに遊嵌された
軟質ダクトを内側から支持して前記軟質ダクトを推進埋
設する工法に用いられ、前記軟質ダクトの推進側に埋設
された補強リングと、前記補強リング及び前記空気室を
取り囲む補強層と、前記空気室に連通するエアー供給用
の口金と、を備えたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明の軟質ダクト支持用エアーバッグの空気
室に、口金を介してエアーを供給すると、空気室が拡大
して軟質ダクト支持用エアーバッグは膨らみ、外周面が
軟質ダクトの内周面に押圧されて密着し、軟質ダクトは
オーガースクリューのケーシングに軟質ダクト支持用エ
アーバッグを介して支持される。軟質ダクトは、軟質ダ
クト支持用エアーバッグによってケーシングに支持され
るので、軟質ダクトを直接押圧して推進させる力と、ケ
ーシングを推進させるための元押しジャッキ推力との両
方の力を受け、先端刃口によって掘削されたトンネルを
確実に推進することができる。

【０００８】さらに、軟質ダクトが推進する際に、軟質
ダクト支持用エアーバッグには推進方向とは反対方向の
大きな摩擦力が作用するが、本発明の軟質ダクト支持用
エアーバッグは、軟質ダクトの推進側に補強リングが埋
設され、補強リング及び空気室が補強層によって取り囲
まれているため、外形の変形が抑えられ、また、パンク
等の発生を防止することができる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図３にしたがっ
て説明する。

【００１０】図２には、本発明の適用された堀進機１０
の概略構成が示されている。図２に示すように、堀進機
１０には、円筒形状のケーシング１２が備えられてお
り、ケーシング１２は、掘削するトンネルの長さに応じ
て複数個つなぎ合わされる。掘削方向先端側（矢印Ａ方
向側）のケーシング１２には地中を掘削するカッタ１４
が取り付けられている。ケーシング１２の内部には、カ
ッタ１４によって掘削された掘削土をカッタ１４とは反
対側の図示しない立坑側へ搬送するスクリュー１６が設
けられている。

【００１１】なお、ケーシング１２の外側には、掘削し
たトンネルの内面を支持する軟質ダクト１７が配設され
るようになっている。なお、本実施例では、軟質ダクト
１７の内径Ｄ１はφ６００mmである（図１参照）。

【００１２】本実施例のケーシング１２は、外側パイプ
１２Ａと、外側パイプ１２Ａの内側に配置される内側パ
イプ１２Ｂとを有する２重構造とされ、内側パイプ１２
Ｂの内部に前述したスクリュー１６が配設されている。
なお、本実施例では、外側パイプ１２Ａの外径Ｄ２はφ
５３２mmであり（図１参照）。また、内側パイプ１２Ｂ
は、図示しないスペーサーを介して外側パイプ１２Ａに
固着されている。

【００１３】複数個つなぎあわされたケーシング１２の
うち、所定のケーシング１２の外側パイプ１２Ａの外周
には、軸方向に所定間隔をおいて一対のストッパーリン
グ１８が設けられている。これらのストッパーリング１
８は、断面がＬ字状とされ、外側パイプ１２Ａの外周面
に垂直とされた縦部分１８Ａが互いに対向するように配
設され、外側パイプ１２Ａの外周面に平行とされた取付
部分１８Ｂを貫通するボルト２０によって外側パイプ１
２Ａに取り付けられている。

【００１４】外側パイプ１２Ａの外周には、これらのス
トッパーリング１８の間に、筒状のエアーバッグ２２が
密着して設けられている。

【００１５】図２に示すように、エアーバッグ２２は、
中心部に環帯状の第１内面ゴム２４を備えている。第１
内面ゴム２４は、軸線に沿った断面が軸方向に長い矩形
状とされ、厚さ方向中央部には、剥離シート２６が周方
向に沿って連続して埋設されている。この剥離シート２
６は、ゴムが接着しない材料で形成されており、本実施
例では、強化ポリエチレン製のシートが用いられてい
る。剥離シート２６の幅方向両端部は、第１内面ゴム２
４の幅方向両端部よりも幅方向内側に位置している。図
３に示すように、この剥離シート２６は、第１内面ゴム
２４内に空気室２５を形成するためのものであり、剥離
シート２６と第１内面ゴム２４との間にエアーを供給す
ると、剥離シート２６と第１内面ゴム２４とが離間し
て、第１内面ゴム２４内の空気室２５の容積が拡大す
る。なお、本実施例では、第１内面ゴム２４の厚さが約
２mmとされている。

【００１６】図１に示すように、この第１内面ゴム２４
は、第２内面ゴム２８によって全周が被覆されている。
第２内面ゴム２８は、第１内面ゴム２４と加硫接着され
ているが、第１内面ゴム２４の幅方向両端部のみは、断
面コ字状とされたシート状の剥離部材３０が配されて第
２内面ゴム２８とは接着されていない。なお、この剥離
部材３０も、前記剥離シート２６と同様にゴムが接着し
ない材料で形成されており、本実施例では、剥離シート
２６と同様に強化ポリエチレン製のシートが用いられて
いる。

【００１７】第２内面ゴム２８には、幅方向両端部のケ
ーシング１２側に、軸方向に延びる延長部２８Ａが一体
的に延設されている。なお、本実施例では、第１内面ゴ
ム２４の厚さが約２mmとされている。

【００１８】延長部２８Ａの外周には、第２内面ゴム２
８の側壁部２８Ｂと接する補強リング３１が配設されて
いる。この補強リング３１は、断面が矩形形状とされ、
第２内面ゴム２８の延長部２８Ａ及び側壁部２８Ｂに加
硫接着されている。なお、本実施例の補強リング３１
は、鋼材から形成されており、本実施例では外径が５７
４mm、肉厚が１２mmとされ、幅が４０mmとされている。

【００１９】これら第２内面ゴム２８及び補強リング３
１の外周面には、第３内面ゴム３２が加硫接着されてい
る。なお、本実施例では、第３内面ゴム３２の厚さは約
２mmとされている。

【００２０】この第３内面ゴム３２の外周面には、補強
層４０、４２が加硫接着されている。これらの補強層４
０、４２は、レーヨン、ナイロン、スチール、ケブラー
等のコードを平行に並べて簾状とし、これをゴムで被覆
したシート部材から形成され、シート部材の一方側の端
部と他方側の端部とは重合わされて、その重合わせ寸
法、即ちオーバーラップ寸法は、本実施例では１００mm
とされている。

【００２１】補強層４０、４２のコードは、長手方向が
ケーシング１２の軸方向に対して傾斜しており、補強層
４０のコードの長手方向と、補強層４２のコードの長手
方向とは、ケーシング１２の軸方向に対する傾斜方向が
反対方向とされ、コード同士が交差している。なお、コ
ードのケーシング１２の軸方向に対する傾斜角度は、本
実施例では５５°に設定されている。

【００２２】この補強層４０、４２の外周には、外周ゴ
ム４４が加硫接着されている。この外周ゴム４４の厚さ
は、本実施例では、約２mmとされている。

【００２３】掘削方向側（矢印Ａ方向側）の補強リング
３１には、雌ねじ４６が周方向に沿って所定間隔で複数
個形成されている。一方、ケーシング１２には、雌ねじ
４６に対向した位置に丸孔４８が形成されている。丸孔
４８には、ケーシング１２の内周側から外側へ向かって
ボルト４９が貫通しており、このボルト４９は、さらに
外周ゴム４４、補強層４０、４２第３内面ゴム３２及び
第２内面ゴム２８を貫通して補強リング３１の雌ねじ４
６に螺合している。

【００２４】また、エアーバッグ２２には、エアー供給
用の口金５０が取り付けられている。この口金５０は、
円筒形状に形成され、一端にフランジ部５０Ａが形成さ
れている。口金５０は、フランジ部５０Ａが第１内面ゴ
ム２４内に埋設され、軸方向端部が剥離シート２６に接
している。また、口金５０は、フランジ部５０Ａとは反
対側が、第２内面ゴム２８、第３内面ゴム３２、補強層
４０、４２及び外周ゴム４４を貫通しており、端部が第
３内面ゴム３２の外面と同一面にされている。

【００２５】口金５０の内周には、管用テーパーねじ
（雌ねじ）５２が形成されており、この管用テーパーね
じ５２には、ケーシング１２を内周側から貫通する管用
継手５４の一方の雄ねじが螺合している。管用継手５４
の他方には、図示されないエアコンプレッサーによって
エアーが供給されるホース５６が連結されている。

【００２６】なお、本実施例のエアーバッグ２２は、軸
方向寸法Ｌが８００mmとされ、厚さＴが２８mmとされて
いる。

【００２７】次に、本実施例の作用を説明する。堀進機
１０は、先ず最初に図示しない立抗内に設置される。立
抗内に堀進機１０を設置した後に、ケーシング１２の外
側に軟質ダクト１７を配置する。

【００２８】その後、図示されないコンプレッサーを作
動させ、圧縮エアーをエアーバッグ２２の空気室２５に
供給する。空気室２５に圧縮エアーが供給されると、図
３に示すように、第１内面ゴム２４の内周面、即ち空気
室２５の内壁面が剥離シート２６から離間し、第１内面
ゴム２４０は剥離シート２６の軸方向外側に位置する部
分が軟質ダクト１７側に凸に膨張して、エアーバッグ２
２外周面が軟質ダクト１７の内周面に密着して軟質ダク
ト１７がケーシング１２に支持されることとなる。

【００２９】次に、カッタ１４を図示しない駆動装置に
よって回転させると共にケーシング１２の後端及び軟質
ダクト１７の後端を図示しない元押ジャッキによって押
圧して堀進機１０を地中へ推進させる。この際、軟質ダ
クト１７は、エアーバッグ２２によってケーシング１２
に支持されているため、軟質ダクト１７は、軟質ダクト
１７の後端を押圧する力と、ケーシング１２の推進力と
の両方を受けて、堀削されたトンネル内を推進する。

【００３０】ケーシング１２の推進終了毎に、次のケー
シング１２及び軟質ダクト１７が接続され、順次堀進機
１０を地中へ推進させる。この際、エアーバッグ２２
は、全てのケーシング１２に取り付けてもよく、図２に
示すように、所定の個数毎に取り付けてもよい。

【００３１】図２に示すように、ケーシング１２の所定
の個数毎にエアーバッグ２２を取り付けた場合には、軟
質ダクト１７に加わる推進力ＦＰは、エアーバッグ２２
に接した部分が一番大きく、推進方向へ行くにしたがっ
て、トンネルの内面との摩擦力によって推進力が減少す
る。このため、エアーバッグ２２の取付間隔は、軟質ダ
クト１７の推進力ＦＰが零にならないように設定されて
いる。

【００３２】また、トンネル長が長い場合であっても、
軟質ダクト１７は、ケーシング１２の推進力ＦＯを受け
て推進することができるので、後部の軟質ダクト１７に
付与する推進力ＦＰをむやみに大きくする必要がなく、
軟質ダクト１７を変形させたり、破損させたりすること
がない。

【００３３】なお、堀進機１０の推進中に、エアーバッ
グ２２は軟質ダクト１７に接している部分が、摩擦力に
よってケーシング１２の推進方向とは反対方向に引っ張
られるが、エアーバッグ２２の内部には、補強リング３
１が配置されているため、エアーバッグ２２が座屈して
推進側端部が大きく変形することはなく、また、補強層
４０、４２によって、耐引き裂き性が強化されているた
め、エアーバッグ２２は容易にパンクすることはない。
また、本実施例のエアーバッグ２２には、補強層４０、
４２が設けられているため、高圧のエアーを充填するこ
とができ、軟質ダクト１７を強力に支持することができ
る。

【００３４】また、図３に示すように、第１内面ゴム２
４が膨張すると、第１内面ゴム２４の軸方向両端部が矢
印Ｂ方向に引っ張られるが、第１内面ゴム２４の軸方向
両端部には剥離部材３０が設けられているために、第１
内面ゴム２４の軸方向両端部は剥離部材３０から離間す
る。このため、第１内面ゴム２４の剥離シート２６の端
部近傍に応力が集中することはなく、耐久性が良い。

【００３５】なお、カッタ１４によって掘削された掘削
土は、スクリュー１６によって内側パイプ１２Ｂ内を搬
送され、立抗側へ排出される。

【００３６】所定の位置まで推進した後には、ホースを
介して空気室２５内の圧縮空気を外気へ開放して、エア
ーバッグ２２の外径を縮径させる。その後、ケーシング
１２と共にエアーバッグ２２を立抗側へ後退させること
によって軟質ダクト１７は掘削されたトンネル内にセッ
トされる。

【００３７】なお、本実施例では、鋼材から形成した補
強リング３１をエアーバッグ２２の内部に２個設ける構
成としたが、本発明はこれに限らず、鋼材から形成した
補強リング３１は少なくとも推進側に１個配置すればよ
く、推進側とは反対側の補強リング３１は場合によって
は省いてもよい。この場合においても、推進時にエアー
バッグ２２の変形を抑えることができる。

【００３８】また、本実施例の補強リング３１は、断面
が矩形の鋼材から形成したが、本発明はこれに限らず、
補強リング３１は図４に示すように、スチールコード或
いはケブラーコードを複数層（本実施例では、８層）巻
回して断面矩形状としたものであってもよい。なお、補
強リング３１をスチールコード或いはケブラーコード等
を巻回した場合には、補強リング３１はエアーバッグ２
２の内部の推進側と反対側とに設けることが好ましい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の軟質ダクト支持用エアーバッグ
は、上記構成としたので、軟質ダクトをその内側から強
力に支持することができ、しかもパンク、座屈等の不具
合が防止できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエアーバッグの断面図
である。

【図２】本発明の一実施例に係るエアーバッグが用いら
れた掘削機を示す断面図である。

【図３】膨張した状態を示すエアーバッグの断面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例に係るエアーバッグの断面
図である。

【符号の説明】

１２ ケーシング １４ カッタ（先端刃口） １６ スクリュー（オーガースクリュー） １７ 軟質ダクト ２２ エアーバッグ（軟質ダクト支持用エアーバッ
グ） ２５ 空気室 ３１ 補強リング ４０ 補強層 ４２ 補強層 ５０ 口金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 猛 神奈川県茅ヶ崎市室田２−８−33 (72)発明者 岡崎 康郎 神奈川県横浜市栄区本郷台１−１−38 (56)参考文献 特開 平３−47396（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−180591（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−26696（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 元押しジャッキ推力を先端刃口に伝達す
   るオーガースクリューのケーシングの外周に設けられ内
   部に拡縮可能な環状の空気室を有する筒状のエアーバッ
   グの膨張によって、前記エアーバッグに遊嵌された軟質
   ダクトを内側から支持して前記軟質ダクトを推進埋設す
   る工法に用いられ、 前記軟質ダクトの推進側に埋設された補強リングと、前
   記補強リング及び前記空気室を取り囲む補強層と、前記
   空気室に連通するエアー供給用の口金と、を備えたこと
   を特徴とする軟質ダクト支持用エアーバッグ。