JP3693286B2

JP3693286B2 - 小口径管掘進機

Info

Publication number: JP3693286B2
Application number: JP2000368385A
Authority: JP
Inventors: 秀樹森谷; 和弘遠藤; 茂呂　　隆; 正巳大木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP2002168083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端に掘削装置を有する先導体に埋設管を接続し、発進立抗内に設置された元押装置により前記埋設管を押圧して前記先導体と共に埋設管を掘進させて埋設する小口径管掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に水道管やケーブル埋設管などの管を埋設する工法として、管掘進工法と称する工法が従来から知られている。この工法は、発進立抗より掘削装置を有する先導体および該先導体に順次接続される埋設管を掘進させ、先導体が到達立抗に達したら、到達立抗で先導体を回収し、埋設管は地中に残す。従って、発進立抗は、先導体および元押装置を配置させるに足る寸法が必要となる。また、到達立抗は先導体を回収できる寸法が必要である。
【０００３】
前記先導体は、以下に述べる理由によって、掘進方向に複数個に分割された構造が採用される。掘進工法は、道路の下を施工するのが一般的であるが、施工時の交通渋滞の緩和や地域住民に迷惑をかけないように、できるだけ小さな立抗で作業できることが望まれる。また、立抗掘削コストを低減するためにはコンパクトな機械が望まれる。しかし、先導体外径は、埋設管径によって決定され、元押装置も幅は管径によって一定の幅が必要である。このため、コンパクト化はもっぱら長さを短くする方向で行われる。
【０００４】
先導体はコンパクト化が望まれるものの、一方では多様な土質に対応し、しかも高速、高精度で掘進させるため、できるだけ大容量の掘削装置、排土装置あるいは高精度の測量装置を先導体内に内蔵しなければならず、大幅な短尺化を実現することが困難である。従って、小型立抗用として、先導体は発進時と到達時の少なくともいずれかで分割できる構造が採用される。先導体を分割回収する例として、特開平１０−３７６７１号公報に記載のものがあり、また、発進時に分割した例として特開２０００−３８８９７に記載のものがある。
【０００５】
図７（Ａ）、（Ｂ）は従来の先導体の分割構造を示す図である。図７において、５０、５１は分割された先導体の前胴と後胴であり、これらは端部５２、５３において、外周のフランジでボルト５４により結合される。端部５２、５３には、掘削装置の駆動装置である油圧モータへの油圧配管や掘進方向調整用油圧シリンダへの油圧配管の継手５５と位置合わせのための案内部（ガイドピンとガイド孔）５６とが設けられる。図示例は到達立抗において、前胴５０を後胴５１から分割する例を示しており、前胴５０を地上からのクレーン５７で吊り、ボルト５４を外し、バール５８を端部５２、５３間に入れてこじりながら分割する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような結合、分割構造を有する先導体構造において、継手５５には結合により自動的に油路を連通させるクイックカプラを使用することにより、結合、分割作業は簡略化し得た。しかし、カプラ５５は、その構造上、許容偏心量が非常に小さいため、狭隘な発進立抗内で後胴５１をクレーンで吊って結合作業を行う場合、前胴５０と後胴５１とを適正な位置に合わせることが難しく、位置合わせに高い精度を要する。
【０００７】
また、発進立抗には既設埋設物や立抗壁の支保（Ｈ形鋼等）等、吊り作業の障害となるものが多く存在し、必ずしも吊り位置を重心位置に合わせられるとは限らない。吊り位置と重心位置がずれた状態では、分割された一方のクレーンに吊られた先導体が傾斜し、結合がさらに困難になる。また、図７のような分割作業の場合は、吊り位置が重心位置からずれると先導体が矢印Ｒで示すように回転しようとし、位置合わせのための案内部５６のガイドピンにせん断力が作用する。このため、ガイドピンとして、せん断力に耐え得る太いものが必要となり、機内配置に大きなスペースを要する。
【０００８】
また、図７（Ｂ）のように分割部をバール５８でこじりながら分割する場合には、先導体をガイドピンの許容隙間分しか傾動できない。このように、ガイドピンの許容隙間分しか傾動できない構造ではカプラ５５の許容偏心量が小さいため、傾動角を大きくとれず、作業性が悪い。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、先導体の結合、分割時の作業性を向上させることができる構造の小口径管掘進機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段と作用、効果】
請求項１の小口径管掘進機は、先端に掘削装置を有する先導体に埋設管を接続し、発進立抗内に設置された元押装置により前記埋設管を押圧して前記先導体と共に埋設管を掘進させて埋設するものであって、
前記先導体は掘進方向に複数に分割可能に構成され、
分割された先導体どうしを結合する端板に、流体配管用継手と、該継手の位置合わせを行う案内部とを備えた小口径管掘進機において、
互いに結合される端板の一方に、掘進方向の垂直方向に可動でかつ傾動可能に台座を設け、
該台座に前記流体配管用継手と前記案内部とを設けた
ことを特徴とする。
【００１１】
このように、台座に継手と案内部を設け、これを掘進方向に垂直方向に可動とし、かつ傾動可能とすれば、結合の際に、分割された先導体間に多少の位置ずれがあっても、案内部の作用によって台座が動いて継手の雌雄の継手の位置合わせが行え、高精度の芯合わせを行う必要なく継手どうしの結合が行える。また、この位置合わせの際に、クレーン等により吊られた一方の先導体が傾いている場合、案内部のガイド作用によって台座も傾動するので、継手の結合が容易となる。このように、分割された先導体どうしの結合時に高精度の芯合わせが不要となるので、作業性が向上する。
【００１２】
また先導体分割時に、クレーン等により支持された分割先導体の重心ずれにより回転力が加わった場合、台座が傾動するため、案内部に荷重がかからず、案内部を構成する部材を小さな部材とすることができる。
【００１３】
また、分割部をバール等でこじりながら分割を行う場合、台座が傾動可能であるため、分割先導体どうしの傾動角を大きくとることができる。このため、分割が容易となり、分割時の作業性も向上する。
【００１４】
請求項２の小口径管掘進機は、請求項１において、
前記端板に、前記可動の台座を、該台座の相手側端板への突出を防ぐボルトと、該台座を相手側端板側へ押圧する圧縮ばねにより取付けた
ことを特徴とする。
【００１５】
このように、台座をボビンと圧縮ばねとにより端板に対して可動に取付ければ、分割先導体を結合する際、台座に結合される油圧ホース等の配管の曲がり等によって生じる台座の傾斜や移動を防ぎ、台座を有るべき箇所に留めておくことができるため、結合が容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の小口径管掘進機の一実施の形態を示す断面図である。図中、１は発進立抗、２は該発進立抗１に設置した元押装置、３は前胴３ａと後胴３ｂとからなる先導体である。前胴３ａは、円盤状の掘削具４およびその回転駆動用油圧モータ５を有する第１の胴６と、該第１の胴６を３本以上の油圧シリンダ７により傾動可能に結合した第２の胴８とからなる。
【００１７】
前胴３ａと後胴３ｂとは、分割部９において結合される。後胴３ｂ内には、胴体に設けた開口部１０から導入される掘削土砂を排土ホース１１を介して地上に排出する油圧式ピストンポンプ等でなる排土ポンプ１２が内蔵されている。後胴３ｂには埋設管１３が分離可能に結合される。本発明は埋設管１３として内径が８０ｍｍ以下のものを対象とする。
【００１８】
この小口径管掘進機は、まず前胴３ａを、油圧モータ５により掘削具４を回転させ、かつ元押装置２により押圧しながら掘進し、前胴３ａがほとんど地中に埋設されたら、後胴３ｂを分割部９において結合し、再度前記元押装置２により先導体３を押し込み、油圧モータ５により掘削具４を回転させて掘進する。この時、作泥剤（液体）をホース（図示せず）を通して掘削具４の先端より噴出し、掘削により生じた作泥剤と土砂との混合泥を、前胴３ａの外周面を通しかつ後胴３ｂの開口部１０から後胴３ｂ内に導入して排土ポンプ１２により、該排土ポンプ１２に接続される排土ホース１４を通して地上に排出しながら掘進する。その後、所定の長さの埋設管１３を順次継ぎ足し、前記同様に掘進する。
【００１９】
なお、前記油圧ホース５や油圧シリンダ７に対する油圧ホース（図示せず）は、埋設管１３や先導体３内に収容される。そして油圧ホースの継手部分で圧力損失が生じるので、継手部分をできるだけ少なくするため、埋設管１３の数本あたり１本ずつ油圧ホースを継ぎ足すようにする。なお、これらの油圧ホースは、本数をできるだけ少なくするため、前胴３ａ内の複数本の油圧シリンダ７に対して往き戻り２本の油圧ホースを後胴３ｂおよび埋設管１３内に通し、前胴３ａ内に設けた電磁弁により、個々の油圧シリンダ７のうちの１つのみに選択的に２本の油圧ホースが連通させるようにする。
【００２０】
また、直進的に掘進が行われているかどうかをチェックするため、元押装置２側からレーザ光を先導体３側に照射し、先導体３側に設けた受光素子で受光して受光状態により直進度合を判定するが、この場合、受光信号を地上に送るためのケーブルや、第２の胴８に対する第１の胴６の傾斜度合を検出するセンサーの信号を送るためのケーブルが先導体３や埋設管１３に通されるが、これらは分割部９においては、端板９ａ、９ｂに設けられた開口部（図示せず）を通し、接続部で長さに余裕を持たせて接続される。
【００２１】
図２は前記分割部９の一実施の形態の基本構成を分割状態で示す断面図である。図２において、９ａ、９ｂは前記分割部９の構成部材として設けられた端板である。前胴３ａの後端に設けられる一方の端板９ａには、前記油圧モータ５あるいは油圧シリンダ７用の油圧ホース１５が接続されるクイックカプラの雌カプラ１６と、ガイドピン１７のガイド孔１８が設けられる。また、端板９ａの外周のフランジ部１９には、複数本（好ましくは８本〜１２本）のボルト２０を挿通する孔１９ａが設けられる。
【００２２】
後胴３ｂの前端に設けられる端板９ｂの端板９ａとの対向面には、凹部２１が設けられ、該凹部２１には、掘進方向に対して垂直をなす方向、すなわち上下左右に移動可能に、かつ傾動可能に台座２２に収容される。該台座２２には、前記ガイド孔１８に挿入する先端１７ａをテーパー形に形成したガイドピン１７が固定され、かつクイックカプラの雄カプラ２３が固定される。雄カプラ２３には、前記油圧モータ５あるいは油圧シリンダ７用の油圧ホース２４が接続される。後胴３ｂの端板９ｂの外周のフランジ部２５には、前記フランジ部１９の孔１９ａに対応する位置にボルト２０をねじ込むねじ孔２５ａが設けられている。
【００２３】
前記雌雄のカプラ１６、２３は、前記油圧モータ５用の２本の油圧ホースに対応するものと、前記油圧シリンダ７用に共用される２本の油圧ホースに対応するものの合計４対設けられるが、１対で代表させて表示している。
【００２４】
図３は前胴３ａと後胴３ｂとを結合した状態を示し、この状態では各カプラ１６、２３の弁体１６ａ、２３ａが圧縮ばね１６ｂ、２３ｂに抗して互いに圧接されることにより、両カプラの内空部どうしが連通する。雌カプラ１６の雄カプラ嵌合部の内壁には、結合状態で外部に流体を漏らさないようにシール１６ｃが設けられている。
【００２５】
ここで、カプラはシール性を確保するため、芯ずれのわすかな寸法（シールつぶし量以下）しか許容されない。カプラの位置合わせを行うために、下記の関係を満足する必要がある。
Ａ１＜Ａ２
Ｂ２＜Ｂ１＜シールつぶし量
ただし、Ａ１：カプラの挿入代、Ａ２：ガイドピン１７の先端テーパー部１７ａ以外の部分の挿入代、Ｂ１：雄カプラ２３と雌カプラ１６の嵌合部の隙間、Ｂ２：ガイドピン１７とガイド孔１８との隙間。
【００２６】
この先導体の分割部９における結合は次のように行われる。前胴３ａと後胴３ｂを粗位置決めし、近づけていくと、ガイドピン１７が前胴３ａの端板９ａに接触する。そして、図４に示すように、ガイドピン１７をガイド孔１８に挿入する。ここで、ガイドピン１７、雄カプラ２３は台座２２に固定されているため、ガイドピン１７とガイド孔１８との嵌合により、雌雄のカプラ１６、２３の芯合わせを行うことができる。また、台座２２は後胴３ｂ内に端板９ｂの面内方向に移動可能にかつ傾動可能に配置されているので、前胴３ａと後胴３ｂの位置がずれていても、図４のように、後胴３ｂの端板９ｂに対して台座２２のみが移動あるいは傾動し、カプラ１６、２３の芯合わせを、ガイドピン１７に大きな応力を加えることなく容易に行うことができる。
【００２７】
このようにしてカプラ１６、２３を合わせた後、図５に示すように、端板９ａ、９ｂを合わせ、ボルト２０を孔１９ａに挿通してフランジ部２５のねじ孔２５ａにねじ込んで締め付けることにより、前胴３ａと後胴３ｂとを結合する。
【００２８】
前胴３ａと後胴３ｂとを、前胴３ａまたは後胴３ｂをクレーンで吊って分割するときは、まず両者を締結しているボルト２０を取外す。この時、まだ前胴３ａと後胴３ｂとのフランジ部１９、２５は接触した状態であり、前胴３ａまたは後胴３ｂの吊り位置が重心位置とずれている場合は、前胴３ａまたは後胴３ｂが回転しようとする。このため、従来の構成であれば、ガイドピンにせん断力がかかっていた。しかし本願発明による構成では、ガイドピン１７、雌雄のカプラ１６、２３は台座２２に取付けられ、前記回転に追従して台座２２が動くため、ガイドピン１７にせん断力がかかることはない。従ってガイドピン１７を小さい部材で構成できる。
【００２９】
また、分割部９にバールを入れてこじる場合、ガイドピン１７、雌雄のカプラ１６、２３は台座２２に取付けられ。台座２２は傾動が可能であるため、ガイドピン１７に無理な力がかかることはなく、分割が容易となり、作業性が向上する。台座２２の傾動角は必要に応じて大きくとれる。
【００３０】
図６は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態は、端板９ｂの凹部２１に収容する台座２２を、該台座２２の相手側分割部への突出を防ぐためのボルト２６と、該台座２２を相手側端板９ａ側へ押圧する圧縮ばね２７により取付けたものである。ボルト２６の頭部２６ａは、該頭部２６ａより大きな台座２２の凹部２２ａには嵌め込み、ボルト２６の軸部は、台座２２のばか孔２２ｂに挿通することにより、台座２２はボルト２６の軸心方向、すなわち掘進方向の垂直方向に可動であり、また端板９ｂと台座２２との間に間隙ｇが形成されることにより、台座２２は端板９ｂに対して傾動可能である。
【００３１】
このように、台座２２をボルト２６と圧縮ばね２７とにより端板９ｂに対して可動に取付ければ、ボルト２６の頭部２６ａが凹部２２ａに圧接して台座の姿勢、位置が保持され、分割先導体（前胴９ａ、後胴９ｂ）を結合する際、台座のカプラ２３に結合される油圧ホース２５等の配管の曲がり等によって生じる台座の傾斜や移動を防ぎ、台座を有るべき箇所に留めておくことができるため、結合が容易となる。このため、結合時の作業性が向上する。
【００３２】
本発明を実施する場合、前胴３ａにガイドピン１７を設け、後胴３ｂの台座２２にガイド孔１８を設けた構成にしてもよい。また、台座２２を前胴３ａに設けた構成にしてもよい。また、先導体３の分割位置やカプラやガイドピンの数量には制約を受けない。また、本発明は、地中に傾斜して管を掘進して埋設する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による小口径管掘進機の一実施の形態を作業状態で示す断面図である。
【図２】本発明による先導体の分割部の一実施の形態を示す分割状態で示す断面図である。
【図３】図２の実施の形態の分割部の結合状態を示す拡大断面図である。
【図４】本実施の形態の分割部の結合前の状態を示す断面図である。
【図５】図４の状態からさらに結合を進めた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す分割部の断面図である。
【図７】（Ａ）は従来の先導体の分割部を示す側面図、（Ｂ）はその分割時の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１：発進立抗、２：元押装置、３：先導体、３ａ：前胴、３：後胴、４：掘削具、５；油圧モータ、６、第１の胴、７：油圧シリンダ、８：第２の胴、９：分割部、９ａ、９ｂ：端板、１０：開口部、１１：排土管、１２：排土ポンプ、１３：埋設管、１４：排土ホース、１５：油圧ホース、１６：雌カプラ、１７：ガイドピン、１８：ガイド孔、１９：フランジ部、２０：ボルト、２１：凹部、２２：台座、２３：雄カプラ、２４：油圧ホース、２５：フランジ部、２５ａ：ねじ孔、２６：ボルト、２７：圧縮ばね

Claims

先端に掘削装置を有する先導体に埋設管を接続し、発進立抗内に設置された元押装置により前記埋設管を押圧して前記先導体と共に埋設管を掘進させて埋設するものであって、
前記先導体は掘進方向に複数に分割可能に構成され、
分割された先導体どうしを結合する端板に、流体配管用継手と、該継手の位置合わせを行う案内部とを備えた小口径管掘進機において、
互いに結合される端板の一方に、掘進方向の垂直方向に可動でかつ傾動可能に台座を設け、
該台座に前記流体配管用継手と前記案内部とを設けた
ことを特徴とする小口径管掘進機。
請求項１において、
前記端板に、前記可動の台座を、該台座の相手側端板への突出を防ぐボルトと、該台座を相手側端板側へ押圧する圧縮ばねにより取付けた
ことを特徴とする小口径管掘進機。