JP3142243B2

JP3142243B2 - 推進方法

Info

Publication number: JP3142243B2
Application number: JP08256206A
Authority: JP
Inventors: 輝夫壁内; 正也服部; 孝志十川; 幸重山田; 司郎杉山; 真佐夫中川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JPH10102984A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、水道管や
電線管やガス管等の管を地中に敷設するために、地中に
推進管を押し込んで直進させたり曲進させたりしながら
推進する推進方法に関し、さらに詳しくは、屈曲自在に
連結してある複数の推進管に後方から押込力を作用させ
て、前記推進管を地中に押し込む推進方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】推進対象の推進管群は、上述のように複
数の推進管を、所定角度内（例えば数度程度の少ない角
度）で屈曲自在に連結する連結部を介して長尺に構成し
てあるから、後方からの押込力の作用に伴って、連結部
で折れ曲がる方向に変位しやすい。上述の推進管連結部
での折れ曲がり傾向は、推進管周囲の地盤の支持力と関
係が深く、例えば、周囲地盤が硬ければ、推進管外周部
はしっかり支持されるので折れ曲がり難いのに対して、
周囲地盤が軟らかければ、推進管外周部の地盤支持力が
低く、推進管連結部での屈曲を容易に許容する結果とな
り、折れ曲がりやすくなる。そして、推進管連結部の屈
曲角度が限度まで達した状態で更に押込力を作用させる
と、推進管及び連結部に過負荷が作用して座屈し易くな
り、推進管及び連結部の破損によってそれ以後の推進が
不可能になりかねない。従って、推進管に作用させる押
込力をうまくコントロールすることが重要となる。

【０００３】従来、この種の推進方法としては、前記押
込力のコントロールは、オペレータの経験と勘とに頼っ
て実施されており、許容最大押込力を決める手段はなか
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の推進方
法によれば、推進オペレータの個人差によって、押込力
の掛け方が異なり、推進管や連結部が限度を超えて折れ
曲がってしまうことによって座屈し、それ以後の推進が
不可能となってしまう危険性がある。その結果、作業の
遅延を招いたり、座屈破壊した部品の交換が必要にな
り、推進作業全体とした工期遅延、及び、コストアップ
を引き起こし易いという問題点がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、推進管や連結部が過度に屈曲することで破壊する
のを防止し、スムースに推進施工を進めることができる
推進方法を提供するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕本発明の特徴構成は、屈曲自在に連結してある
複数の推進管に対する押込力と、前記押込力を解除した
時に前記推進管が押込方向とは逆方向に戻る長さである
バックリング量とを、経時的に測定しておき、前記押込
力が急激に増加した押込力変化点を検出し、前記押込力
変化点における前記バックリング量と推進長とから、前
記バックリング量を推進長で割った座屈度を導き、前記
座屈度が大きいほど、許容最大押込力を低く設定して推
進するところにある。

【０００７】〔作用及び効果〕推進のための押込力は、
一般的に、対象地盤の種別や硬さ、及び、推進長さに関
係して変化するという考え方があるが、現実的にこの様
な諸条件を正確に且つリアルタイムに把握しながら適切
な押込力を割り出して推進することは非常に困難とな
る。しかし、推進管が折れ曲がる事についての評価とし
ては、地中に押し込まれた推進管が、周囲地盤によって
どれだけ支持（推進管の径方向に沿った支持）されてい
るのかをつかむことによって認識することが可能とな
る。本発明の特徴構成によれば、推進管に対する周囲地
盤の支持傾向を、前記バックリング量と推進長とから求
められる前記座屈度によって評価することが可能とな
り、その座屈度の大小に応じて、許容最大押込力を設定
することによって、推進管や連結部に過負荷が作用する
のを防止しながら推進することが可能となる。即ち、推
進管の周囲地盤が硬くて支持力が大きい場合には、推進
管の押込力に対して地盤の変位が少ないことから、押込
力を加えている時と解除した時との推進管の変位も少な
くなり、前記バックリング量が小さくなる。この状態に
おいては、押込力は、主に、推進方向への圧縮応力とし
て作用することになり、不用意に折れ曲がることは少な
い。従って、前記バックリング量と推進長とから求めら
れた座屈度が小さな値になり、許容最大押込力を大きく
設定することができる。一方、推進管の周囲地盤が軟ら
かくて支持力が小さい場合には、推進管の押込力に対し
て地盤の変位が大きいことから、押込力を加えている時
と解除した時との推進管の変位も大きくなり、前記バッ
クリング量が大きくなる。この状態においては、押込力
は、推進管に対して曲げ力として作用しやすい事から、
折れ曲がり易く、前記座屈度も大きな値となる。従っ
て、前記座屈度が大きな値になり、許容最大押込力を小
さく設定することで、推進管の座屈が生じ難い状態で推
進することが可能となる。従って、従来のように、人の
勘だけに頼って推進するのに比べて、定量的に押込力を
設定し易くなり、誰が推進操作をしても、スムースに推
進施工を進めることが可能となる。そして、その結果と
して、推進管の座屈防止を図ることができ、推進作業全
体とした工期短縮、及び、コストダウンを叶えることが
可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【０００９】本実施形態は、図２に示すように、長尺の
推進体Ｓに後方から押込装置Ｍによって押込力を作用さ
せて地中に押し込んだ後、例えば、ガス管や水道管や電
線管等になる埋設用管を、到達側で前記推進体Ｓに連結
して推進穴に引き込んで敷設する工法を一例として説明
する。推進用の設備は、上述の押込装置Ｍ及び推進体Ｓ
の他、地上部で、前記長尺の推進体Ｓを巻取保持してお
き推進に伴ってその推進体Ｓを繰り出す巻取ドラムＤ
や、推進体Ｓに係わる計測制御（位置や姿勢、及び、推
進距離や推力等の検知データを集中管理）を行うコンピ
ュータＣや、前記推進装置２に対して駆動油の供給を行
う油圧ユニットＹを設けて構成してある。

【００１０】推進体Ｓは、図４〜図８（複数の推進管の
連結状態を示す図面）に示すように、外面略円筒面状の
推進ヘッド１と、その推進ヘッド１の後方に連設した複
数の推進管２とを設けた推進本体３で構成し、前記推進
本体３に、その長手方向に間隔をあけて複数の屈曲連結
部Ｒ１と複数の非屈曲連結部Ｒ２とをそれぞれ設けてあ
る。

【００１１】前記推進ヘッド１は、図４に示すように、
金属製の筒状体で形成してあると共に、先端部の閉塞部
分には、ヘッド軸芯Ｐに対して傾斜した受圧面部Ｆを一
体に形成してある。そして、推進に伴って受圧面部Ｆが
土圧を受けることによって、推進ヘッド１が受圧面部Ｆ
が向く方向とは反対側に誘導され、方向転換していくよ
うになっている。また、推進ヘッド１の中間部には、前
記屈曲連結部Ｒ１の一つが設けてある。そして、この屈
曲連結部Ｒ１は、前記推進本体３の径方向に沿う横軸芯
（屈曲軸芯の一例）Ｘ周りにのみ屈曲自在に形成してあ
る。また、前記受圧面部Ｆは、前記横軸芯Ｘに直交する
方向に向けて形成してある。推進ヘッド１の基端部に
は、前記非屈曲連結部Ｒ２の一方の分割部４ａが設けて
ある。

【００１２】前記推進管２は、例えば、口径が６０ｍｍ
程度又はそれ以下の極小径金属筒で構成してあり、その
先端部（推進方向での前方端部）には、前記非屈曲部連
結部Ｒ２の一方の分割部４ａと着脱自在な他方の分割部
４ｂを設けてある。また、推進管２の基端部（推進方向
での後方端部）には、前記推進ヘッド１と同様に一方の
分割部４ａを設けてある。尚、前記一方の分割部４ａと
他方の分割部４ｂとを連結させることで、連結状態の非
屈曲連結部Ｒ２が構成される。また、推進管２の中間部
には、図に示すように、二つの屈曲連結部Ｒ１を各別に
設けてある。

【００１３】前記屈曲連結部Ｒ１を、更に詳しく説明す
ると、図５〜図７に示すように、球状嵌合部７と、前記
球状嵌合部７を内嵌係合自在な球面嵌合部８とを、前記
横軸芯Ｘ周りの屈曲揺動が可能なようにピン９で連結し
たものである。尚、前記ピン９の一端部は、前記球状嵌
合部７の外面の一部（相対向する２箇所）に深さ方向が
前記横軸芯Ｘに沿う状態で形成された凹部７ａに殆ど隙
間なく挿入され、且つ、前記ピン９の他端部は、前記球
面嵌合部８の一部（前記凹部７ａに対応する位置２箇
所）に貫通方向が前記横軸芯Ｘに沿う状態で形成された
貫通ネジ孔８ａに螺合挿入されるようになっており、そ
のピン９の両端部挿入に基づく係合により、前記屈曲連
結部Ｒ１の前記横軸芯Ｘ周りの屈曲揺動が図７に示すよ
うに可能な構成となっている。そして、球面嵌合部８の
端部の内周部８ｂと、球状嵌合部７の胴部の外周部７ｂ
とが接当することによって最大屈曲角度が規制される。
尚、一本の推進管２に形成してある二つの屈曲連結部Ｒ
１は、それぞれの横軸芯Ｘどうしが平行になるように構
成してある。

【００１４】前記非屈曲連結部Ｒ２を、更に詳しく説明
すると、図８に示すように、噛み合わせ一体化部１２に
よって分離自在に連結されており、必要に応じて（その
必要性は、例えば、前記推進本体３をできるだけコンパ
クトに巻き取っておきたい場合等に生じる）分離できる
ようになっている。尚、前記噛み合わせ一体化部１２に
おいては、前記一方の分割部４ａに形成してある凸部１
２ａと、前記他方の分割部４ｂに形成してある凹部１２
ｂとの噛み合わせ状態が、雄ネジ部（前記他方の分割部
４ｂに形成してある）１２ｄへの雌ネジ体（前記一方の
分割部４ａに形成してある）１２ｅの螺合固定により、
前記分離自在な連結が実行されるようになっている。ま
た、前記凸部１２ａと凹部１２ｂとは、互いの嵌合状態
が、推進管軸芯周りに１８０度のみ位相ずれ可能な状態
に形成してある。従って、当該非屈曲連結部Ｒ２で連結
された推進管２の前記横軸芯Ｘは、互いに平行な状態に
なる。前記凸部１２ａと凹部１２ｂとで、位置決め機構
１３は構成してある。

【００１５】前記押込装置Ｍは、前記推進体Ｓを握持し
つつ土中に向けて押圧して推進させることができるよう
に構成してあり、発進ピットＴ内に設置してある。更に
詳しく説明すると、図２に示すように、油圧駆動によっ
て前記推進体Ｓを挟持可能な挟持機構１４を設け、その
挟持機構１４を、挟持した推進管２の長手方向に沿って
前後駆動自在な推進駆動機構１５を設け、前記推進駆動
機構１５の前後動を検知するストロークセンサー１６を
設けて構成してある。また、押込装置Ｍには、前記推進
体Ｓに対する押込力を解除した時に前記推進管Ｓが押込
方向とは逆方向に戻る（地盤反力で押し戻される）長さ
であるバックリング量Ｂを測定自在なバックリングセン
サー１７、及び、押込力ｎを経時的に測定自在な推力セ
ンサー１８も備えてある。前記挟持機構１４及び推進駆
動機構１５は、ともに油圧シリンダを有し、その油圧シ
リンダへの駆動油の供給によって、挟持機構１４におい
ては推進管２の挟持を実施でき、推進駆動機構１５にお
いては、挟持機構１４を前後に移動駆動させることがで
きる。従って、前記挟持機構１４で推進管２を握持した
状態で、前記推進駆動機構１５によって推進管２ごと挟
持機構１４を前方へ移動させることにより、推進体Ｓを
地中に押し込むことができる。そして、所定のストロー
クの押し込み後に、挟持機構１４の握持を解除すると共
に挟持機構１４を後退させ、次の推進管２を後方に連結
し、以下、上述と同様の作業サイクルの繰り返しによっ
て一連の推進作業を実施することができる。また、前記
挟持機構１４の握持を解除する前後のバックリングセン
サー１７の測定値の差を求めることによって前記バック
リング量Ｂがわかる。そして、ストロークセンサー１６
の累積押込ストローク延長からバックリング量の累計を
引くことによって推進体Ｓの推進長Ｌが求められる。因
に、上述の各センサーは、前記コンピュータＣによって
制御されている。そして、各センサーの測定値はコンピ
ュータＣにリアルタイムに取り込まれて、演算・解析さ
れ、許容最大押込力Ｎが算定される。更には、押込装置
Ｍの押込力がその許容最大押込力Ｎを越えないように油
圧系のリリーフ弁の設定も、コンピュータＣの制御命令
で実施される。

【００１６】次に、前述の各センサーの測定値を用いた
推進制御を説明すると、前記推力センサー１８の経時的
な測定結果から、例えば図３に示すような、推進長Ｌと
押込力ｎとの関係をつかみ、前記押込力ｎが急激に増加
する場合には、その押込力変化点ｊを検出する。そし
て、前記押込力変化点ｊにおける前記バックリング量Ｂ
と推進長Ｌとから、前記バックリング量Ｂを推進長Ｌで
割った座屈度Ｋを導き、前記座屈度Ｋが大きいほど、許
容最大押込力Ｎを低く設定して推進する。因に、図３
（イ）は、座屈度Ｋが大きい場合を示し、図３（ロ）
は、座屈度Ｋが小さい場合を示す。そして、何れの場合
においても、押込力ｎが許容最大押込力Ｎに達した場合
は、それ以上の押込力が掛けられなくなることによって
推進は中止される。その後の対処としては、ある程度、
推進体Ｓを引き戻した後、迂回推進することにより、推
進体Ｓが限度を超えて折れ曲がるのを防止した状態で推
進を実施することが可能となる。具体的な例を示すと、
許容最大押込力Ｎは、前記押込力変化点ｊでの押込力ｎ
に定数αを加算した値に設定し、その定数αは、座屈度Ｋが、２．０×１０^-3未満の場合には、α＝１．
０座屈度Ｋが、２．０×１０^-3〜３．０×１０^-3の場合に
は、α＝０．５座屈度Ｋが、３．０×１０^-3を越える場合には、α＝０にして推進は実施される。但し、これらの関係は、推進
体Ｓの仕様（強度特性）によって変更する必要があると
共に、前記許容最大押込力は、推進体の強度を基にして
その上限値を設定しておく必要がある。

【００１７】〔別実施形態〕以下に他の実施の形態を説
明する。〈１〉推進管部どうしの屈曲軸芯は、先の実施形態で
説明した横軸芯に限るものではなく、例えば、縦軸芯で
あってもよく、この場合は、水平面内で右カーブや左カ
ーブの曲線推進を実施することができるし、更には、ど
の方向にも屈曲できるように屈曲連結部を構成（例え
ば、ボールジョイント）する事も可能で、この場合に
は、縦・横・斜め方向何れの方向にも屈曲推進すること
が可能となる。具体的には、前記ピン９と連結内嵌部７
の凹部７ｄとの嵌合を遊嵌状態にすることによって叶え
ることが可能となる。〈２〉推進管は、先の実施形態で説明したように二つ
の屈曲連結部Ｒ１を設けてあるものに限るものではな
く、例えば、三つ以上、又は、一つの屈曲連結部Ｒ１を
設けてあるものであってもよい。〈３〉連結内嵌部７と連結筒部８との嵌合は、先の実
施形態で説明したように球面嵌合に限るものではなく、
両推進管どうしを単なる軸体で枢支したものであっても
よい。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックリング量の説明図

【図２】推進状況を示す側面図

【図３】座屈度と許容最大押込力との関係を示す図

【図４】推進体の要部を示す下面視切欠断面図

【図５】屈曲連結部の縦断面図

【図６】屈曲連結部の横断面図

【図７】屈曲連結部の作用説明図

【図８】非屈曲連結部を示す分解斜視図

【符号の説明】

２推進管Ｂバックリング量ｊ押込力変化点Ｋ座屈度Ｌ推進長Ｎ許容最大押込力ｎ押込力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田幸重兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ技術開発研究所内 (72)発明者杉山司郎大阪府堺市石津北町64番地株式会社クボタ堺製造所内 (72)発明者中川真佐夫大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47 号株式会社クボタ内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】屈曲自在に連結してある複数の推進管
（２）に後方から押込力（ｎ）を作用させて、前記推進
管（２）を地中に押し込む推進方法であって、前記推進管（２）に対する前記押込力（ｎ）と、前記押
込力（ｎ）を解除した時に前記推進管（２）が押込方向
とは逆方向に戻る長さであるバックリング量（Ｂ）と
を、経時的に測定しておき、前記押込力（ｎ）が急激に
増加した押込力変化点（ｊ）を検出し、前記押込力変化
点（ｊ）における前記バックリング量（Ｂ）と推進長
（Ｌ）とから、前記バックリング量（Ｂ）を推進長
（Ｌ）で割った座屈度（Ｋ）を導き、前記座屈度（Ｋ）
が大きいほど、許容最大押込力（Ｎ）を低く設定して推
進する推進方法。