JP3400091B2 - 埋設管の地中引込み工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス管や上下水道管及
びそれらを収容する鞘管等の大径管を地中に埋設する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、埋設管の地中敷設工法は各種
のものが開発され、実用化されている。このなかで地中
の埋設管路の方向を直線又は曲線状にコントロールしな
がら小孔径のパイロット孔をドリルパイプで掘進した
後、このドリルパイプに拡孔装置を取付けて、順次拡孔
して最後に本管を引込む埋設管敷設工法がある。この工
法は大規模な立孔を必要とせず、１０００ｍ以上の長径
間に渡って弧状に埋設管を敷設できるため、河川横断等
に適した優れた工法で多くの実績がある。この工法の概
要は、例えば特開昭５６−５５６９９号公報に開示され
ているものがある。これは、図１１に示すようにドリル
パイプ２の前端に小径孔掘進用回転式ビット３４を設
け、前記ドリルパイプ２を地上に設置された掘進機２３
により掘進して弧状のわん曲小径孔１を掘削し、次に図
１２に示すように前記ドリルパイプ２のビット３４を外
して拡孔用カッター３１、リーマー３２、回転自在装置
５を直列に連結すると共にその回転自在装置５の後端部
に鋼管からなる埋設管３３を連結し、地上の掘進機２３
でドリルパイプ２を回転させながら引込むことにより、
拡孔用カッター３１に推力と回転力を伝達し、わん曲小
径孔１を拡孔すると共に回転自在装置５により埋設管３
３を回転させずに、引込むという地盤拡孔と埋設管３３
の引込みを同時に行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本工法は、引込まれる
埋設管の管径が比較的小さいものを対象とする場合は、
あまり問題ないが、この工法を外径７００ｍｍ程度以上
の大径埋設管の敷設に適用した場合、大径の拡孔時の地
盤の掘削抵抗力の増加と、埋設管の管径が大きくなるこ
とによる引込時における埋設管の摩擦抵抗力の増大か
ら、ドリルパイプを回転しながら埋設管を引込む際、ド
リルパイプに大きな引張力と回転力を要するため、過大
な引張応力とねじり応力が同時に生じ、ドリルパイプの
破損を招く恐れがある。この場合、掘進速度を下げてド
リルパイプの回転力を低下させる等の対策による拡孔・
引込みを行う手段もあるが能率が悪くなり、また拡孔・
引込みの制御が難しくなり、前述のドリルパイプの破損
防止を抜本的に回避することはできない。もし、ドリル
パイプが地中で破損した場合、この回収作業は極めて困
難な作業となる大きな課題があった。本発明は、このよ
うな従来技術の課題を解消し、先行掘削した小径孔を拡
孔しながら大径の埋設管を敷設する工法において、ドリ
ルパイプの破損等のトラブルを防止できる埋設管の地中
敷設工法を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を有利に解決
するための第１発明の手段の要旨は以下の通りである。
先行掘削した小径孔１内に挿入されているドリルパイプ
２の後端に、埋設管１０の外径より大きい大径孔１１を
掘削する拡孔装置３と、埋設管１０の前端部に設けた引
込ジャッキ装置９と、前記拡孔装置３と引込ジャッキ装
置９間に設けた回転自在装置５と、拡孔装置３の後部に
埋設管前端部外周を摺動自在に覆うように設けた孔壁保
護管１２で構成する埋設管地中引込装置を接続し、ドリ
ルパイプ２の前端に設置した掘進機２３によりドリルパ
イプ２に引張力と回転力を同時に加えて、拡孔装置３を
回転させながら埋設管前部を所定長拡孔する拡孔工程を
行った後、ドリルパイプ２を反力として引込ジャッキ装
置９を作動させ、埋設管１０を１ストローク分非回転で
引込む埋設管引込工程を交互に繰り返しながら、埋設管
１０を地中に引込む。また、第２発明は前記拡孔装置２
５に回転駆動装置２５ａを備えたものを用い、これを回
転自在装置２６を介してドリルパイプ２に接続すること
により、拡孔工程においてはドリルパイプ２に引張力の
みしか作用させないようにしたものである。さらに、第
３発明では拡孔装置２５を中径拡孔ヘッド２７と大径拡
孔ヘッド２５ｄに分け、中径拡孔ヘッド２７はドリルパ
イプ２で回転させ、大径拡孔ヘッド２５ｄは拡孔装置２
５に備えた回転駆動装置２５ａで回転させるようにして
拡孔工程におけるドリルパイプ２の応力を軽減させると
ともに、大径拡孔装置の負荷を軽減したものである。

【０００５】従来の地中に設けた小径孔に埋設管を引込
む方法は、前記小径孔を拡孔しながら同時に埋設管を引
込むこととしているが、第１発明では、小径孔１の拡孔
工程と埋設管１０の引込み工程を別々に行い、それぞれ
の工程に必要な力を別々にドリルパイプ２に負担させる
ことにより、ドリルパイプ２に発生する応力を軽減して
地中に大径埋設管を敷設することとしたものである。即
ち、拡孔工程においては、ドリルパイプ２には拡孔装置
３の回転力と拡孔装置３および埋設管前端を覆う孔壁保
護管１２の引込力しか作用せず、大径埋設管時の大きな
引込み力は作用しないため、ドリルパイプ２に発生する
引張応力の値は小さい。また、埋設管１０の引込み工程
においては、地上の掘進機２３にドリルパイプ２の前端
を固定し、これを反力としてドリルパイプ後端部に設置
した引込ジャッキ装置９を作動させ、埋設管１０を１ス
トローク分非回転で引込むこととしているため、ドリル
パイプ２に回転力に伴うねじり応力は生じないで、地盤
と埋設管１０との周面摩擦抵抗力による引張応力しか発
生しないため、単純引張強度程度までの大きな引張力を
ドリルパイプに加えることができ、大径の埋設管１０を
長距離に渡って引込むことができる。なお、ドリルパイ
プ２を介した回転駆動によらず、油圧モーター等の回転
駆動装置にて拡孔ヘッドを回転させる拡孔装置を使用
し、ドリルパイプ２と回転自在装置５で接続するように
した第２発明では、拡孔工程においてもドリルパイプ２
を回転させる必要がないためドリルパイプ２に与える応
力をより軽減することができる。さらに、第３発明で
は、拡孔工程において、ドリルパイプ２には中径拡孔ヘ
ッド２７の回転力によるねじり応力が加わるが、この値
は小さく、また、先行して中径拡孔した後、大径拡孔す
るため大径拡孔装置の負担を軽減させることができると
共に、第２発明と同様の作用効果がある。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１ないし図３は本発明に係わる埋設管地中引込み
装置構成の１実施例を示すもので、図４は本発明による
埋設管敷設の全体状況を示す。指向性ドリルを用いて、
所定形状の軌道に沿って先行掘削された小径孔１に挿入
されているドリルパイプ２の後端には、埋設管１０より
大きい径の掘削孔に拡孔する複数段の拡孔ヘッド３ａに
固定された短管３ｂで構成された拡孔装置３が、ネジ継
手により接続されており、ドリルパイプ前端の掘進機２
３により回転駆動力を拡孔ヘッド３ａに伝達するように
されている。拡孔ヘッド３ａは硬質地盤ではビットタイ
プ、軟質地盤ではブレードタイプとし、またウォーター
ジェット方式を採用してもよい。拡孔ヘッド３ａを固定
した短管３ｂは、埋設管１０の前端部を覆う円筒状の孔
壁保護管１２の前端に設けられた前部フランジ１３と後
方に間隔を隔てて設けられた後部フランジ１７により軸
受１４を介して回転自在に軸支されている。また、孔壁
保護管１２の外周には、適宜間隔毎に共回り防止のため
の回転防止板１６が突設されている。

【０００７】また、孔壁保護管１２の前部フランジ１３
と後部フランジ１７間には短管３ｂに固定された攪拌翼
４が設けられており、これによって拡孔掘削によって生
じた土砂を、後述の泥水と混合して排泥する。拡孔装置
３の短管の後端には、回転自在装置（スイベルジョイン
ト）５が接続され、シャックル６を介して埋設管１０前
端部の管内に設けられた引込ジャッキ装置９に連結され
ており、ドリルパイプの回転を回転自在装置５の以後の
引込ジャッキ装置９および埋設管１０に伝達しないよう
にされている。

【０００８】引込ジャッキ装置９と埋設管１０の連結
は、埋設管の管端に固定された支承フランジ１９の中心
部を貫通するシャフト７の後端に反力板８が固定され、
この反力板８と前記支承フランジ１９間に、油圧ジャッ
キの基端および可動端が固定されており、ジャッキシリ
ンダーを伸ばした際にシャフト７およびドリルパイプ２
等を反力として埋設管１０の前端支承フランジ１９に推
力を作用させて埋設管１０を引込むようにされている。
反力板８は埋設管１０の内面を軸方向に摺動するように
し、ジャッキシリンダーの伸退作動時において偏心しな
いようにされている。

【０００９】また、埋設管１０の前端部外周を覆う円筒
状の孔壁保護管１２の端部の内面には、埋設管外周面に
摺接するゴム製等の土砂流出防止リング１８が設けられ
ており、埋設管１０の外周部の土砂が管内に入らないよ
うにされている。なお、前記孔壁保護管１２は前記引込
ジャッキ装置９のジャッキストロークが最大ストローク
伸ばした状態においても埋設管１０の前端部を覆うよう
な長さにする必要がある。

【００１０】埋設管１０の前端部管内の引込ジャッキ装
置９の後端には排泥ポンプ２１が配置され、前記拡孔装
置部で掘削した土砂をドリルパイプ２内を通じて送られ
る泥水と前記攪拌翼４で混合してスラリー状にし、サク
ションパイプ２２で吸込み、埋設管１０の外部に排出さ
れる。このため前記孔壁保護管１２の前部フランジ１
３、後部フランジ１７には穴が設けられ、一方、埋設管
１０端部の支承フランジ１９のシャフト軸支部には止水
材２０が設けられている。

【００１１】以上のように構成した埋設管地中引込装置
を用いて埋設管１０を地中に敷設する手順は、図５ない
し図７に示すように、まず引込ジャッキ装置９のジャッ
キシリンダーを最大に伸ばして、ストロークをフリーに
した状態（図５）で、ドリルパイプ２の前端を地上の掘
進機２３でクランプし、ドリルパイプ２に回転力と引込
力を同時に加えて、拡孔装置３を回転させながら埋設管
１０の前部を所定長さ（ジャッキの１ストローク分）拡
孔する拡孔工程を行う。この際、回転自在装置５より、
後方の引込ジャッキ装置９、埋設管１０および孔壁保護
管１２は回転せず、埋設管１０は移動せずに、引込ジャ
ッキ装置９のシリンダーのみが１ストローク分縮まると
ともに、孔壁保護管１２が１ストローク分だけ前進する
（図６参照）。

【００１２】次に、ドリルパイプ２の前端をクランプし
た状態で、掘進機２３の回転および引込みを停止し、ド
リルパイプ２を反力として引込ジャッキ装置９のジャッ
キシリンダーを１ストロークを伸ばして、埋設管１０を
前進させる埋設管引込工程を行う（図７参照）。以下、
同様に拡孔工程と埋設管引込工程を交互に繰り返すこと
により、埋設管の地中引込みを行う。

【００１３】図８は第２発明に係わる装置構成の実施例
を示したものである。この実施例は前記実施例のように
地上の掘進機２３の駆動によるドリルパイプ２の回転に
よらず、地中の拡孔装置部に回転駆動部を設けて拡孔を
行うものである。先行掘削した小径孔１に挿入されてい
るドリルパイプ２の後端には、回転自在装置５、シャッ
クル６、拡孔装置２５が接続されており、拡孔装置２５
の大径拡孔ヘッド２５ｄの回転をドリルパイプ２に伝達
しないようにされている。拡孔装置２５は、前記実施例
と同様の円筒状の孔壁保護管１２の前部内側に固定され
たフランジ２４に、油圧モーターや水中モーター等の回
転駆動装置２５ａが支持され、シャフト２５ｃにより歯
車２５ｂを介して孔壁保護管１２の前端から突出する大
径拡孔ヘッド２５ｄに、回転力を伝達するようにされて
いる。拡孔装置２５のシャフト２５ｃの後部には、後続
するシャフト７、引込ジャッキ装置９および埋設管１０
に回転を伝達しないような機構を有する回転自在装置２
６が設けられている。排泥のためのサクションパイプ２
２の口元は、回転駆動装置２５ａ部を浸水させないよう
に、大径拡孔ヘッド２５ｄの直後に設置されている。そ
の他の構成は前記実施例と同様である。

【００１４】このように拡孔装置２５に回転駆動装置２
５ａを設ければ、拡孔工程においてドリルパイプ２に回
転力を与える必要がなく、引込力だけ加えればよいた
め、ねじり応力が生じない。この実施例による埋設管１
０の地中引込み手順は拡孔工程において掘進機２３の駆
動を引込力のみとする以外は、前記実施例と同様とすれ
ばよいため説明を省く。

【００１５】図９は第３発明に係わる実施例で、ドリル
パイプ２の後端に中径拡孔ヘッド２７を接続し、この後
部に回転自在装置５を介して回転駆動装置２５ａで回転
する大径拡孔ヘッド２５ｄを備えた拡孔装置２５を連結
するようにしたものである。その他の構成は前記実施例
と同様である。

【００１６】このような装置の構成にすれば、拡孔工程
において掘進機２３でドリルパイプ２に引張力と回転力
を加えながら、中径拡孔ヘッド２７で中径孔２８の拡孔
を先行させ、大径拡孔ヘッド２５ｄで大径孔１１を拡孔
することにより、大径拡孔時の回転駆動装置２５ａの負
荷を軽減することができる。この実施例による埋設管１
０の地中引込み手順は、第１発明に係わる実施例と同様
のためその説明を省略する。なお、以上述べた３つの実
施例は指向性ドリルを用いて、円弧状に設けた小径孔１
に埋設管１０を敷設するものであるが、もちろん小径孔
は直線形状であっても本発明は適用できる。

【００１７】また、引込ジャッキ装置９のジャッキはセ
ンターホール式のジャッキを用い、シャフトに外嵌する
ようにしたり、引張ジャッキを用いてもよい。引張ジャ
ッキを用いた場合は、図１０に示すように埋設管１０の
前端に固定した支承フランジ１９に固定したアイプレー
トと拡孔装置の後部のシャックル６間に引張ジャッキ２
９を配置連結する。この場合は、拡孔工程の開始時には
ジャッキシリンダーを縮めてストロークフリーにしてお
き、拡孔工程で伸びたシリンダーストロークを埋設管引
込工程時に１ストローク縮める動作となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、小径孔１の拡孔工程と
埋設管１０の引込工程を別々に行い、それぞれの工程に
必要な力を別々にドリルパイプ２に負担させることによ
りドリルパイプ２に発生する応力を軽減させることがで
きる。即ち、第１発明では拡孔工程において、ドリルパ
イプ２には拡孔装置３の回転力によりねじり応力と、短
尺の孔壁保護管１２の引込力による小さな引張応力しか
作用せず、また埋設管の引込工程では、反力となるドリ
ルパイプ２には拡孔中にある敷設管と地盤との周面摩擦
抵抗力による引張応力しか生じない。また、第２発明で
は拡孔工程においてドリルパイプ２を回転させる必要が
ないため、ねじり応力が加わらずドリルパイプ２の応力
をより軽減できる。さらに、第３発明では拡孔工程を中
径と大径に２分割し、中径拡孔はドリルパイプ２の回転
により行い、大径拡孔は拡孔装置部の回転駆動装置２５
ａで行うため、ドリルパイプ２のねじり応力は小さく、
また大径拡孔装置の負荷を軽減でき、ドリルパイプ２の
破損等のトラブルなく大径の埋設管を長距離に渡って地
中に敷設できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る埋設管地中引込装置
の縦断側面図である。

【図２】図１の左側部分を拡大して示す縦断側面図であ
る。

【図３】図１の右側部分を拡大して示す縦断側面図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例において大径管の引込みを
行っている状態を示す概略縦断側面図である。

【図５】大径管の引込み掘削を行なう場合の他の例を示
す縦断側面図である。

【図６】大径管の引込み掘削を行なう場合のもう一つの
例を示す縦断側面図である。

【図７】大径管の引込み掘削を行なう場合のさらに他の
例を示す縦断側面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係る回転駆動装置を備え
た拡孔装置を持つ埋設管地中引込み装置の縦断側面図で
ある。

【図９】本発明の第３実施例に係る中拡孔ヘッドと回転
駆動装置を備えた拡孔装置を持つ埋設管地中引込み装置
の縦断側面図である。

【図１０】埋設管引込み工程時の埋設管地中引込み装置
の縦断側面図である。

【図１１】従来の小径孔を敷設する方法を示す縦断側面
図である。

【図１２】従来の装置により大径孔をけん引しながら掘
削している状態を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 小径孔 ２ ドリルパイプ ３ 拡孔装置 ３ａ 拡孔ヘッド ３ｂ 短管 ４ 攪拌翼 ５ 回転自在装置 ６ シャックル ７ シャフト ８ 反力板 ９ 引込ジャッキ装置 １０ 埋設管 １１ 大径孔 １２ 孔壁保護管 １３ 前部フランジ １４ 軸受 １５ 前部フランジ １６ 回転防止板 １７ 後部フランジ １８ 土砂流出防止リング １９ 支承フランジ ２０ 止水材 ２１ 排泥ポンプ ２２ サクションパイプ ２３ 掘進機 ２４ フランジ ２５ 拡孔装置 ２５ａ 回転駆動装置 ２５ｂ 歯車 ２５ｃ シャフト ２５ｄ 大径拡孔ヘッド ２６ 回転自在装置 ２７ 中径拡孔ヘッド ２８ 中径孔 ２９ 引張ジャッキ ３１ 拡孔用カッター ３２ リーマー ３３ 埋設管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−29998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200296（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 1/024 E21D 9/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行掘削した小径孔１内に挿入されてい
   るドリルパイプ２の後端に、埋設管１０の外径より大き
   い大径孔１１を掘削する拡孔装置３と、埋設管１０の前
   端部に設けた引込ジャッキ装置９と、前記拡孔装置３と
   引込ジャッキ装置９間に設けた回転自在装置５と、拡孔
   装置３の後部に埋設管前端部外周を摺動自在に覆うよう
   に設けた孔壁保護管１２で構成する埋設管地中引込装置
   を接続し、ドリルパイプ２の前端に設置した掘進機２３
   によりドリルパイプ２に引張力と回転力を同時に加え
   て、拡孔装置３を回転させながら埋設管前部を所定長拡
   孔する拡孔工程を行った後、ドリルパイプ２を反力とし
   て引込ジャッキ装置９を作動させ、埋設管１０を１スト
   ローク分非回転で引込む埋設管引込工程を交互に繰り返
   しながら、埋設管１０を地中に引込むことを特徴とする
   埋設管の地中引込み工法。
2. 【請求項２】 先行掘削した小径孔１内に挿入されてい
   るドリルパイプ２の後端に、回転自在装置５と、埋設管
   １０の外径より大きい大径孔１１を掘削する大径拡孔ヘ
   ッド２５ｄと、その回転駆動装置２５ａを備えた拡孔装
   置２５と、埋設管１０の前端部に設けた引込ジャッキ装
   置９と、大径拡孔ヘッド２５ｄの後部に埋設管前端部外
   周を摺動自在に覆うように設けた孔壁保護管１２で構成
   する埋設管地中引込装置を接続し、ドリルパイプ２の前
   端に設置した掘進機２３によりドリルパイプ２に引張力
   を加えながら、回転駆動装置２５ａで拡孔装置２５を回
   転させて、埋設管前部を所定長拡孔する拡孔工程を行っ
   た後、ドリルパイプ２を反力として引込ジャッキ装置９
   を作動させ、埋設管１０を１ストローク分非回転で引込
   む埋設管引込工程を交互に繰り返しながら、埋設管１０
   を地中に引込むことを特徴とする埋設管の地中引込み工
   法。
3. 【請求項３】 先行掘削した小径孔１内に挿入されてい
   るドリルパイプ２の後端に、中径拡孔ヘッド２７と、そ
   の後部に回転自在装置５を介して埋設管１０の外径より
   大きい大径孔１１を掘削する大径拡孔ヘッド２５ｄと回
   転駆動装置２５ａを備えた拡孔装置２５を設け、更に埋
   設管１０の前端部に設けた引込ジャッキ装置９と、大径
   拡孔ヘッド２５ｄの後部に埋設管前端部外周を摺動自在
   に覆うように設けた孔壁保護管１２で構成する埋設管地
   中引込装置を接続し、ドリルパイプ２の前端に設置した
   掘進機２３によりドリルパイプ２に引張力と回転力を同
   時に加えて中径拡孔ヘッド２７を回転させ、同時に大径
   拡孔ヘッド２５ｄを回転駆動装置２５ａで回転させて、
   拡孔装置２５を引込みながら埋設管前部を所定長拡孔す
   る拡孔工程を行った後、ドリルパイプ２を反力として引
   込ジャッキ装置９を作動させ、埋設管１０を１ストロー
   ク分非回転で引込む埋設管引込工程を交互に繰り返しな
   がら、埋設管１０を地中に引込むことを特徴とする埋設
   管の地中引込み工法。