JP3803754B2

JP3803754B2 - 地中掘進装置

Info

Publication number: JP3803754B2
Application number: JP5092997A
Authority: JP
Inventors: 弘一郎中村
Original assignee: Kyowa Exeo Corp
Current assignee: Kyowa Exeo Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JPH10231686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小口径管の推進工法に係り、特に下水道用宅地内桝と下水本管とを結ぶ下水枝管や、電力、ガス、上水道、電話等の比較的短い区間の地中に管を布設するのに最適な地中掘進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭の宅内桝と下水道本管とを接続する下水枝管の配管工事は、本管の工事終了後、開削によって管を地中に埋設していた。すなわち、図１５に示したように、道路１０に沿って開削構を掘削して下水道本管１２を埋設するとともにマンホール１３を設置したのち、道路１０を埋め戻す。そして、例えばＡ宅１４の宅内桝１６または、Ｂ宅１８の宅内桝２０と下水道本管１２とを結ぶ下水枝管２２、２４を設置する場合、路上から開削工法によって埋設用の溝を掘削し、開削した溝に下水枝管２２、２４を配設したのち、開削した溝を埋め戻すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、開削工法による下水枝管２２、２４の埋設工事は、塀２６、２８等の外構物が支障となり、これらの外構物の一部を撤去する工事を伴うなど施工が困難となることが多い。また、溝を埋め戻して復旧する場合、撤去した路面のタイルと同じ色のものを設置することができず、所有者からの苦情も多い。しかも開削工法は道路の舗装復旧などを必要とし、工程が多くなるばかりではなく、費用が高くなる。そして、下水道本管１２の埋設後に下水枝管２２、２４の施工を行うため、工事期間も長くなる。
【０００４】
さらに、開削工事を避けるために地中掘進装置を使用することが考えられるが、従来の地中掘進装置は、配設するための長さと幅の広い立坑が必要であったり、装置の重量が重く、また下水道本管上およびマンホール内に設置することがむずかしかった。しかも、従来の地中掘進装置による管の地中推進は、管を継ぎ足して推進する場合に管継手部でしばしば曲った状態で接続され、推進力の増大や管の歪曲、破損を生じたり、布設した管の勾配不足等による品質不良が発生するなどの問題があった。
【０００５】
本発明は前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、地中をカッタ装置で掘削し同時に布設管を推進させて、管を地中布設できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、推進方向および推進線形、例えば上下、左右等の修正を容易に行える地中推進装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る地中掘進装置は、地中を推進する管の先端に装着した管を保護するガイドリングに正逆回転可能に支持させたカッタ装置と、発進坑に配設されて前記管と前記カッタ装置とを同時に推進可能な推進機構と、この推進機構と相対移動可能に設けられ、前記カッタ装置を所定の周期で前後方向に移動可能なスライド機構と、このスライド機構に設けられ、前記カッタ装置に地山を掘削する回転力を与える回転出力軸を備えた駆動源とを有し、前記カッタ装置は起伏自在な可動カッタビットを有し、前記スライド機構は任意回転位置に取り付け可能なカム機構を有し、このカム機構により前記カッタ装置を所定の周期で前後移動させ、カッタ装置の後退時に前記可動カッタビットを前記ガイドリングに接触させて倒し、前記カッタ装置による地山掘削口径を小さくして前記ガイドリングの方向修正および推進する前記管の推進線形を修正可能にした構成となっている。また、推進機構は、本体の前側と後側とのそれぞれに、複数段に伸縮可能なシリンダ機構を有し、前記管の所定推進長を前記シリンダ機構の一行程で行うことができるようにするとよい。さらに、推進機構には、前記管を推進する元押しスプレッダを有するとともに、元押しスプレッダの前方に、前記回転出力軸と同軸に前記管を固定可能な可動支持台が配設され、前記元押しスプレッダが前方に一定量推進した位置で一定間隔を保持しつつ前記可動支持台を同時に移動をするとともに、元押しスプレッダ部の初期位置への復帰にともなって、前記可動支持台を同時に復帰させる復帰機構を有するようにできる。
【０００８】
【作用】
上記のごとく構成した本発明は、地中に布設する管の先端に、管の先端部を保護するガイドリングを装着してカッタ装置を正逆回転可能に支持し、カッタ装置によって地山を掘削しつつ、カッタ装置と地中布設管とを同時に推進することにより削孔と地中布設管の推進とを同時に並行して行うことができ、塩化ビニール管のような管の地中布設作業の効率を大幅に向上でき、工期の短縮とコストの低減、また、作業環境の改善を図ることができる。そして、駆動源と推進機構とを旋回テーブルに設ければ、ベースの配置状態に関係なく掘削方向と推進勾配とを設定することができる。
【０００９】
カッタ装置を掘削する地山の土質に応じて任意の周期で前後方向に移動させつつ掘進すると、カッタ装置がスタックするのを避けることができ、円滑な削孔が可能となる。また、カッタ装置が掘削した土砂を管内に保持させつつ到達坑まで掘進したのち、カッタ装置の発進坑への回収時に、管内に保持させた掘削土砂を発進坑内に排出するようにすると、排土作業の簡素化が図れる。さらに、管の内部に管の内面を保護する挿抜自在な保護筒を配置し、カッタ装置の後部に排土機構を設けて発進坑側に連続的に排土しつつ到達坑まで掘進したのち、カッタ装置の発進坑への回収時に、管内に配置した保護筒を発進坑側に移動させて回収するようにすると、管の内面を疵付けることなく連続的な排土が可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の地中掘進装置によれば、カッタ装置を所定の周期で前後方向移動させるカム機構を設けるとともに、カッタ装置に可動カッタビットを設け、カッタ装置が管内側に引き込まれたときに、可動カッタビットをガイドリングに接触して前側に倒れる機構とすることにより、掘削径を設定口径より小さくすることが可能となって掘削方向および推進管の推進線形等の修正を容易に行うことができる。また、可動支持台を設けて管を回転出力軸と同軸に固定することにより、推進管の振れ防止をしながら、推進力が正確に掘進方向に伝達され、管の接続時における曲りを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る地中推進装置の好ましい実施の形態を図面を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
図３は本発明の実施形態に係る地中掘進装置の本体を示す側面図であり、図４はその平面図、図５は一部拡大平面図である。
これらの図において、掘進装置本体３０は発進坑となる下水道本管１２を配置した掘削溝内に設置されるベース３２を有しており、このベース３２の上に旋回テーブル３４が旋回自在に取り付けてある。そして、ベース３２と旋回テーブル３４との間には、例えば固定ボルト３６などの固定機構が設けてあって、旋回テーブル３４を任意の旋回位置でベース３２に固定できるようにしてある。また、ベース３２の上面には、旋回テーブル３４の円弧周縁に沿って角度目盛３８が設けてある。そして、旋回テーブル３４には、直径方向の両側縁部に一対の指標４０、４０が付してあって、旋回テーブル３４の上面に固定したスライドレール４２の旋回角度すなわち、掘削方向を設定することができるようにしてある。このスライドレール４２は実施例の場合、全長が１ｍ以内に形成してあり、狭い掘削溝内にも容易に配置できるようになっていて、掘削溝内で容易、円滑に旋回できるようにしてある。
【００１３】
ベース３２の四隅には、ブラケット４３を介してレベルジャッキ４４が配置してある。これらのレベルジャッキ４４は、それぞれが単独で伸縮できるようになっていて、ベース３２の水平度、俯仰角度を調節できるようにしてある。また、ベース３２の四隅側面には固定ジャッキ４６が設けてあり、これらの固定ジャッキ４６の先端に設けた固定スプレッダ４８を掘削溝の地山部に圧接することにより、掘進装置本体３０を掘削溝内に固定できるようにしてある。
【００１４】
一方、旋回テーブル３４に固定したスライドレール４２は、旋回テーブル３４の両側に配設してある。これらのスライドレール４２の上部には、後部側（図３の右側）にスライド機構を構成している推進ジャッキ５０が設けてある。これらの推進ジャッキ５０は、図３に示してあるように、一対のジャッキ５０ａ、５０ｂからなっていて、ピストンロッドが反対方向に伸縮する長ストローク機構となっている。推進ジャッキ５０の下側ジャッキ５０ｂのロッド先端は、スライドレール４２の後端側の固定ブラケット５２にピン５４を介して枢着してある。また、推進ジャッキ５０の上側ジャッキ５０ａは、スライドレール４２に配設されたメインスライダ５５の前部に設けた元押しスプレッダ５６の両側に取り付けた固定ブラケット５８にピン６０を介して枢着してある。これらのジャッキ５０ａ、５０ｂは、図４に示したように、テレスコピックに伸縮する一段ロッド６２と二段ロッド６４とを有しており、構成シリンダ本体長に比較して大きなストローク長が得られるような構造にしてある。
【００１５】
メインスライダ５５は、図４の左右方向に滑動自在となっていて、前端部に、地中に布設する下水枝管である塩化ビニール管６６を推進するための元押しスプレッダ５６が取り付けてある。元押しスプレッダ５６は上部が開放されていて、塩化ビニール管６６の後端に嵌着したプレスリング６８の下側半分と係合し、推進ジャッキ５０の推力によりプレスリング６８を介して塩化ビニール管６６を推進するようになっている。すなわち、推進ジャッキ５０を作動することにより、推進ジャッキブラケット５８、元押しスプレッダ５６を介して、メインスライダ５５をスライドレール４２の長手方向に沿って往復移動できるようになっているとともに、元押しスプレッダ５６、プレスリング６８を介して塩化ビニール管６６を前進させることができるようになっている。また、元押しスプレッダ５６は、後端側に張出し部５７を有し、この張出し部５７間の隙間から後述するように掘削土砂を発進立坑内に排出できるようにしてある。
【００１６】
メインスライダ５５には、図５に示したように、サブスライダ７０が配設してある。このサブスライダ７０は、メインスライダ５５と相対移動可能となっていて、メインスライダ５５に内接したスライドレールに沿って移動できる構造にしてある。そして、サブスライダ７０の上部には、減速機７２を介して、駆動源である駆動モータ７４が配設してある。また、減速機７２には、図５に示してあるように、メインスライダ５５に搭載した一対のスライドジャッキ７６のヘッド部が固着してある。このスライドジャッキ７６は、ロッド先端のクレビス部がメインスライダ５５に固定したブラケット７８に枢着してあって、ブラケット７８、減速機７２を介してサブスライダ７０を図４の左右方向に往復移動できるようになっている。
【００１７】
減速機７２には、正逆回転可能な回転出力軸８０が突出して設けてある。この回転出力軸８０は、詳細を後述するように、掘進装置の先端掘削機構を構成しているカッタ装置を回転させるためのもので、図１に示した先端カッタ装置８２に連結できるようになっている。また、回転出力軸８０は、スライドジャッキ７６によって軸方向に移動ができるようになっていて、回転出力軸８０の回転駆動力をカッタ装置８２に伝動する中継排土軸８４の後端ネジ部との螺合可能となっているとともに、後述する継ぎ足す中継排土軸間の着脱にも用いられる。
【００１８】
なお、掘進装置本体３０は、本体上部側と本体下部側とを容易に分解、組立ができる構成になっている。すなわち、推進ジャッキ５０のロッドは、ピン５４を引き抜くことによって容易にブラケット５２から着脱することができる。そして、推進ジャッキ５０をブラケット５２から取り外すことにより、スライドレール４２、旋回テーブル３４、ベース３２および本体固定用ジャッキ４４、４６などからなる本体下部と、推進ジャキ５０、メインスライダ５５、駆動モータ７４などを含む本体上部とを容易に分離することができる。また、本体上部と本体下部とを組立てる場合には、ピン５４によって推進ジャキ５０のロッド先端部をブラケット５２に連結することによって、容易に行えるようにしてある。したがって、推進装置本体３０を分解することにより、人力によって運搬することができ、現場への搬入や保管等が容易に行える。
【００１９】
先端カッタ装置８２は、図１に示すように、カッタ前部８６とカッタ後部８８および中継排土軸８４とによって構成されている。カッタ前部８６には、センタカッタ９０と中間カッタ９２が円柱状のカッタ軸９４に配備してある。また、カッタ後部８８には、中継排土軸８４に固着した円筒状カッタ軸９６の基端部に可動カッタビット９８が配備されている。カッタ前部８６とカッタ後部８８とは、カッタ軸９４、９６を螺合することによって一体化してある。そして、カッタ軸９４、９６の周囲には、後述するように、可動カッタビット９８を図１の状態に復元し、固定するためのスライドスリーブ１００が設けられている。先端側のカッタ軸９４の後端面と、スライドスリーブ１００の後端側の内面との間には、ばね１０２が配設してある。このばね１０２は、スライドスリーブ１００を図１の右方向に付勢し、図２のように前方に倒れた可動カッタビット９８を図１のように復帰させる。また、必要に応じてスライドスリーブ１００の内部に圧縮空気または高圧水を注入し、可動カッタビット９８を確実に復元させることができるようになっている。
【００２０】
すなわち、カッタ軸９６の中心部には貫通孔１０４が設けてあって、この貫通孔１０４に中空の中継排土軸８４（図６参照）を介して圧縮空気または高圧水が供給されるようになっている。また、先端側のカッタ軸９４の中心部にも流路１０６が形成してある。さらに、後部側カッタ軸９６の先端部には、先端を流路１０６に挿入した側面視Ｔ字状のチェック弁１０８が軸方向移動自在に配置してある。このチェック弁１０８は、流路１０６内に配置したばね１１０によって後方側に付勢されていて、貫通孔１０４の先端部を閉鎖できるようになっている。そして、貫通孔１０４に供給された圧縮空気または高圧水が供給は、チェック弁１０８を前方に移動し、カッタ軸９４、９６の間からスライドスリーブ１００の内部に供給され、スライドスリーブ１００を後方に移動させて可動カッタビット９８を復元させる。また、カッタ軸９４には、中間カッタ９２の前方に吐出孔１１２が半径方向に形成してあって、地山の土質に応じて圧縮空気または高圧水を地山に噴射できるようになっている。すなわち、カッタ軸９４の内周面とチェック弁１０８の外周面との間には、図示しない通路が形成してあって、この通路を介して貫通孔１０４から流路１０６に供給された圧縮空気または高圧水を吐出孔１１２から地山に噴射し、中間カッタ９２、可動カッタ９８による地山の掘削を容易に行えるようにしている。
【００２１】
また、中継排土軸８４の後部には、図６に示したように、継手部１１４が設けてあり、この継手部１１４に回転出力軸８０を螺着するようになっている。さらに、継手部１１４には、図７に示した継ぎ足される中継排土軸１１６の先端継手部１１８を螺合によって連結できるようになっている。この中継排土軸１１６の後端部にも後端継手部１１４が設けてあって、複数の中継排土軸１１６を順次連結できるようになっている。そして、中継排土軸８４、１１６の外周面には、排土機構である排土羽根１２０が螺旋状に設けてある。また、それぞれのカッタなどの取付け角度は互に直交した直径方向に設けてある。ただし、可動カッタビット９８は、布設する管の推進線形を修正できるようにするため、１つしか設けられていない。
【００２２】
カッタ後部８８と排土羽根１２０の先端部に可動カッタビットブラケット１２２が取付けられ、このブラケット１２２の基端部にピン１２４によって可動カッタビット９８が取け付けられている。そして、可動カッタビット９８は、塩化ビニール管６６を通された中継排土軸８４と一体に塩化ビニール管６６に対して軸方向に相対移動可能となっていて、カッタ装置８２が塩化ビニール管６６内に引き込まれたとき、可動カッタビット９８の背面が塩化ビニール管６６の先端に装着したガイドリング１２６の曲面部１２８と接触し、ピン１２４を中心に図１の反時計方向に回動し、図２に示したように、先端部が前方に倒れるようになっていて、掘削方向および推進管の推進線形の修正を行うときに掘削外径を変えることができるようにしてある。そして、塩化ビニール管６６は実施例の場合、下水道本管部の開削幅に最適な長さである約５８０ｍｍに形成してあって、小規模立坑からでも容易に掘進できるようにしてある。
【００２３】
先端カッタ装置８２の周囲に配置される塩化ビニール管６６には、円筒状のガイドリング１２６が先端に取付けてある。このガイドリング１２６は、内リング１３０と外リング１３２とを螺着した構造となっていて、先端側内周部が曲面１２８に加工されているとともに、後端面にはリング状挿入溝１３４が形成してあって、この挿入溝１３４に塩化ビニール管６６の先端部が挿入されるようになっている。そして、ガイドリング１２６は、塩化ビニール管６６の先端部を推進による地山からの損傷を防護するとともに、内周面に排土羽根１２０の外径部が摺接し、排土羽根１２を介してカッタ装置８２を回転可能に支持してカッタ装置８２の振れ防止が図られているとともに、内周面が中継排土軸８４の軸方向移動を案内するガイド面となっている。
【００２４】
また、先導中継排土軸８４の後端継手部１１４と連結する前記中継排土軸１１６は図７のようになっている。すなわち中継排土軸１１６は、中継シャフト本体１３６と排土羽根１２０と先端継手部１１８および後端継手部１１４より構成されている。さらに、中継シャフト本体１３６は、中空軸を用いて地山への注水孔として利用するとともに軽量化を図っている。先端継手部１１８、後端継手部１１４には、他の中継排土軸１１６を連結するためにねじが設けてあり、各中継排土軸１１６を相互に螺着できるようにしている。
【００２５】
なお、図７に示した符号１３８は、前記した先端の塩化ビニール管６６に接続する後続の塩化ビニール管を示す。この塩化ビニール管１３８は、塩化ビニール管６６と同様に長さが５８０ｍｍ程度に形成してあって、中継排土軸１１６が通されており、先端部が継手１４０の後部側に挿入されて接着固定されるようになっている。そして、継手１４０は、前部側を推進を完了した塩化ビニール管後部が挿入されて接着固定される。また、中継排土軸１１６は、中継排土軸８４と同様に円筒状をないしていて、回転出力軸８０に形成した貫通孔１４１（図６参照）を介して圧縮空気または高圧水が供給されるようになっている。さらに、減速機７２の背面には、図８に示したように、回転出力軸８０と同軸に管継手１４３が取り付けてあって、この管継手１４３に圧縮空気または高圧水の供給パイプを接続することにより、圧縮空気または高圧水を先端カッタ装置８２に供給できるようになっている。
【００２６】
また、次順に連結される塩化ビニール管１３８の連結と、塩化ビニール管１３８内に配置された中継排土軸１１６の連結とを容易にするために、図３に示したように、管サポート１４２をメインスライダ５５の前方に配置し、メインスライダ５５の先端部の元押しブラケット５６の軸芯、すなわち回転出力軸８０の軸芯と管サポート１４２の軸芯が同一軸芯になるように配設してある。管サポート１４２は、塩化ビニール管１３８を配置、固定する可動支持台１４４がスライドレール４２に摺動自在に配置してある。また、可動支持台１４４の先端部には、管押え１４６が設けてある。この管押え１４６は、可動支持台１４４の一側に固定したブラケット１４８にピン１５０を介して枢着してあり、図３の紙面と直交した方向に回動できるようになっている。そして、管押え１４６は、ピン１５０を中心に回動させることにより、可動支持台１４４上に配置された塩化ビニール管１３８の上部を跨ぐように配置され、塩化ビニール管１３８を上方から可動支持台１４４に押圧し、先行させた塩化ビニール管６６または塩化ビニール管１３８および回転出力軸８０と同軸に固定する。これにより、中継用の塩化ビニール管１３８を管サポート１４２と元押しスプレッダ５６部に配置することで、連結塩化ビニール管１３８の接合と連結作業がより容易に行うことができる。また、推進ジャッキ５０の伸長にしたがって、メインスライダ５５前端部の元押しスプレッダ５６が管押え１４６に近接し、元押しスプレッダ５６が一定量の推進をしたときに、スペーサなどによって元押しスプレッダ５６と管押え１４６との距離を一定間隔を保持して地山方向に同時移動するようにしてある。さらに、管サポート１４２は、推進ジャッキ５０が初期位置に後退すると、ばねなどによって構成した復帰機構により、当初位置に復帰するようになっている。
【００２７】
図９、図１０は、推進ジャッキ５０の具体例を示したもので、図９は作動油の流路を示しており、図１０が下側ジャッキ５０ｂの断面図であって、上側ジャッキ５０ａも同様に構成してある。これらの図において、推進ジャッキ５０は、上側ジャッキ５０ａと下側ジャッキ５０ｂとのシリンダチューブとなるジャッキ本体１５０が一体に形成してある。そして、上側ジャッキ５０ａには、ヘッド側部にヘッド側ポート１５２ａが形成してある。このヘッド側ポート１５２ａは、流路１５４を介して下側ジャッキ５０ｂのヘッド側ポート１５２ｂに連通していて、推進ジャッキ５０を伸長するときに、矢印１５４に示したように、ヘッド側ポート１５２ａに作動油を供給するようになっている。また、下側ジャッキ５０ｂの二段ロッド６４ｂの端面には、ロッド側ポート１５８ｂが形成してあり（図１０参照）、一段ロッド６２、二段ロッド６４をジャッキ本体１５０内に引き込むときに、図９の矢印１６０に示したように、ロッド側ポート１５８ｂに作動油を供給するようになっている。また、ロッド側ポート１５８ｂに供給された作動油は、図示しない流路を介して上側ジャッキ５０ａの二段ロッド６４ａ内に流入するようになっている。さらに、ジャッキ本体１５０には、下側ジャッキ５０ｂのロッド先端側に一段ロッド６２ｂの外周面に形成した圧油室１６２ｂ（図１０参照）に通じるポート１６４ｂが設けてある。このポート１６４ｂは、流路１６６を介して上側ジャッキ５０ａの圧油室１６２ａに作動油を供給するポート１６４ａに連通している。
【００２８】
一段ロッド６２（６２ａ、６２ｂ）は、図１０に示したように円筒状となっていて、その内部に円筒状の二段ロッド６４が挿入してある。そして、一段ロッド６２のピストン部１７０には、流路１７２が軸方向に貫通して設けてあって、ポート１５２から流入した作動油を一段ロッド６２の内部に流入させ、二段ロッド６４のピストン部１７４後端面に油圧を作用させることができるようになっている。また、一段ロッド６２の内周面と二段ロッド６４の外周面との間には、二段ロッド６４を引き込むための圧油室１７６が形成してある。この圧油室１７６は、二段ロッド６４に形成した半径方向のポート１７８を介して二段ロッド６４の中心孔１８０に連通している。さらに、中心孔１８０には、ジャッキ本体１５０のヘッド側に固定したロッド１８２が挿入してある。このロッド１８２は、中心部に流路１８４を有していて、一段ロッド６２が伸長したときに、半径方向のポート１８６を介して流路１８４がヘッド側ポート１５２と連通するようになっている。
【００２９】
上記のごとく構成した実施の形態による塩化ビニール管の地中布設は次のようにして行う。
まず、掘進装置本体３０のスライドレール４２を含む本体下部を下水道本管１２を配置した発進立坑となる開削溝内に搬入する。そして、到達立坑となる宅内桝を設置するための穴に到達できるようにベース３２の仰角と推進方向をレベルジャッキ４４と旋回テーブル３４をそれぞれ調整し、本体固定用ジャッキ４６によって推進装置本体３０の本体下部を掘削溝内に固定する。このとき、掘削方向が開削溝の長手方向と大きく斜交するような場合、旋回テーブル３４を旋回させて、スライドレール４２を目的の方向に再調整し、旋回テーブル３４の固定用ボルト３６によって旋回テーブル３４をベース３２に固定する。
【００３０】
次に、推進ジャッキ５０のロッド先端クレビス部をピン５４を介してブラケット５２に取り付けて、本体上部を本体下部に組み付ける。その後、元押しスプレッダ５６の前側に塩化ビニール管６６に通した先端カッタ装置８２を配置するとともに、塩化ビニール管６６の後端にプレスリング６８を装着し、塩化ビニール管６６を管サポート１４２に固定する。また、スライドジャッキ７６を作動させて推進装置本体３０の回転出力軸８０を元押しスプレッダ５６の前方に突出させ、先端カッタ装置８２に接合した中継排土軸８４の後端継手部１１４に螺着させ、両者を連結する。そして、両者を連結したならば、駆動モータ７４を駆動させてカッタ装置８２を回転駆動するとともに、推進ジャッキ５０のヘッド側ポート１５２に作動油を供給して作動させ、カッタ装置８２によって地山を削孔しながら、元押しスプレッダ５６を前進させる。これにより、メインスライダ５５が前進して元押しスプレッダ５６がプレスリング６８を介して塩化ビニール管６６を推進し、カッタ装置８２と塩化ビニール管６６とが同時に掘進される。
【００３１】
推進ジャッキ５０のヘッド側ポート１５２ａに供給された作動油は、一段ロッド６２のピストン部１７０に形成した流路１７２を介して二段ロッド６４のピストン部１７４の後端面に作用し、二段ロッド６４をジャッキ本体１５０から押し出して伸長する。そして、二段ロッド６４のピストン部１７４が一段ロッド６２の先端部まで伸長すると、ピストン部１７４が一段ロッド６２をジャッキ本体１５０から引き出す。また、一段ロッド６２のピストン部１７０がポート１８６より前方に移動してポート１８６を開放するとともに、二段ロッド６４のピストン部１７４がロッド１８２の前方に移動すると、流路１７２を介して一段ロッド６２内に流入した作動油が流路１８４、ポート１８６を介してピストン部１７０の後端面側に戻され、一段ロッド６２をさらに伸長する。
【００３２】
塩化ビニール管６６を所定量前進させたならば、推進ジャッキ５０のロッド部を引き込んで先端カッタ装置８２をやや後退させ、ネジ付回転出力軸８０と中継排土軸８４との連結を解除する。また、スライドジャッキ７６を併用させて連結を解除してもよい。その後、推進ジャッキ５０のロッド側ポート１５８とポート１６４とに作動油を供給してロッド６２、６４をさらに引き込み、先端カッタ装置８２と塩化ビニール管６６とを地山に置いたまま、推進装置本体３０を初期位置まで後退させる。
【００３３】
ロッド側ポート１５８に供給された作動油は、二段ロッド６４の中心孔１８０とポート１７８を介して圧油室１７６に流入し、ピストン部１７４の前面側に圧力を作用させて二段ロッド６４をジャッキ本体１５０内に押し込む。また、ポート１６４を介して圧油室１６２に供給された作動油は、ピストン部１７０の前面側に圧力を作用させて一段ロッド６２をジャッキ本体１５０内に押し込む。そして、継ぎ足す塩化ビニール管１３８に通した中継排土軸１１６の前端継手部１１８を先端カッタ装置８２の中継排土軸８４の後端継手部１１４に結合するとともに、塩化ビニール管１３８を管サポート１４２に固定し、塩化ビニール管１３８の先端を地山に残した塩化ビニール管６６の継手１４０に挿入して接着固定する。さらに、推進装置本体３０の回転出力軸８０を中継排土軸１１６の後端継手部１１４と連結し、前記と同様にして削孔を行いながら塩化ビニール管６６、１３８をカッタ装置８２とともに掘進させる。また、カッタ装置８２によって掘削された土砂は、中継排土軸８４、１１６に設けた排土羽根１２０によって順次後方に送られ、塩化ビニール管１３８の後端から発進立坑内に連続的に排出される。
【００３４】
以下、上記と同様にして、中継排土軸１１６と塩化ビニール管１３８とを順次継ぎ足して到達立坑となる穴まで削孔を行う。そして先頭の塩化ビニール管６６が穴に達したならば、中継排土軸８４と先端カッタ装置８２とを掘削溝内側に引戻し、推進布設した塩化ビニール管から継ぎ足した中継排土軸１１６の本数分をそれぞれの継手部１１４、１１８部で解螺して順次抜き取る。また、先端カッタ装置８２を取り出したならば、塩化ビニール管６６、１３８の中を清掃し、後端の塩化ビニール管１３８と下水道本管１２を取付けパイプによって連結する。さらに、穴に宅内桝を配置し、塩化ビニール管６６の先端を宅内桝に接続する。
【００３５】
なお、中継排土軸を開削溝側に回収するときに先端カッタ装置８２のカッタ前部８６を取り外し、塩化ビニール管内の清掃用バフ等を取り付けてバフ等による清掃も行うこともできる。また、掘進を進めて行くうちに、推進中の塩化ビニール管に曲がりを生じたりして、掘削方向を修正する必要が生じた場合には、次のようにして掘削方向の修正を行う。
【００３６】
カッタ装置８２の回転方向において、曲げたい方向、例えば鉛直上方に曲げて掘削したい場合、この鉛直上方を含むその前後（左右両側）を上記と同様にして削孔するそして、曲げたい方向と反対側の鉛直下方を含むその前後を掘削する場合、スライドジャッキ７６のロッドをやや引き込み、図２に示したようにカッタ装置８２を後退させ、カッタ後部８８を先端部ガイドリング１２６と接触させ、可動カッタビット９８を前側に倒して掘削口径を小さくする。また、これらの中間を掘削する場合には、状況に応じてカッタ装置８２の突出量を調整し、可動カッタビット９８の角度を適宜に調整する。これにより、上側の掘削径が下側の掘削径より大きくなるとともに、塩化ビニール管６６に作用する地山からの抵抗が下側より上側が小さくなって掘削方向が次第に曲がる。なお塩化ビニール管６６に引き込んだカッタ装置８２を塩化ビニール管６６から押し出すと、可動カッタビット９８は地山を掘削する際の反力とスライドスリーブ１００によって引き起こされ、図１に示した状態に自動的に復帰させることができる。この際、ばね１０２のばね力によって可動カッタビット９８を復帰させることができない場合には、カッタ装置８２に圧縮空気または押圧水を供給し、スライドスリーブ１００により大きな力を与えて可動カッタビット９８を引き起こすことができる。
【００３７】
なお、掘削する地山の土質によりカッタ装置８２がスタックするような場合、スライドジャッキ７６によりカッタ装置８２を任意の周期で前後方向に移動させることにより、カッタ装置８２のスタックを防止でき、円滑な削孔を行うことができる。また、土質によっては、前部カッタ８６に設けた吐出孔１１２から高圧水や圧縮空気を噴射して掘削の円滑化を図ることができる。
【００３８】
このように、実施の形態を用いた管の地中布設は、軟質な管を削孔と並行して推進することができ、塩化ビニール管の布設作業の効率を大幅に向上でき、布設工事の期間の短縮とコストの低減と建設公害に対する住民の苦情（騒音、振動、交通障害、地盤変状等）の解消等を図ることができる。しかも、下水道本管１２を埋設する狭い掘削溝内に掘進装置本体３０を配置し、中継排土軸１１６と塩化ビニール管１３８とを順次継ぎ足して地中を掘進して行くことで塀などの外構物があっても下水枝管の地中布設に支障をきたすことがない。また、埋め戻しなどの復旧作業が不要となり、工期を短縮することができるとともに、工費を低減させることができる。
【００３９】
そして、下水枝管を地中布設するために開削を必要としないため、地元住民に与える影響を少なくすることができ、苦情などを減少させることができる。さらに、実施例においては、推進装置本体３０がピン５４の脱着により、推進ジャッキ５０を含む本体上部とスライドレール４２を含む本体下部とに容易に分解、組立が可能となっているため、人力による運搬が可能で現場への搬入などが容易となる。また、実施例においては、スライドレール４２を旋回テーブル３４に取り付けて、水平面内で旋回できるようにしてあるとともに、その旋回角度量をベース３２上の目盛３８から読み取れるため、推進装置本体３０を目的の掘削方向に容易に設置することができる。さらに、実施例においては、塩化ビニール管６６の先端にガイドリング１２６を装着してカッタ装置３０の振れ止めとしているため、安定した削孔を行うことができ、曲がりなどの発生を抑制することができる。
【００４０】
前記実施例においては、塩化ビニール管からなる下水枝管の地中推進布設工事について説明したが、上水道管やガス管、電気、電話等の地中布設、鋼管等の地中布設にも適用することができる。また、前記実施例においては、下水道本管１２の埋設時に下水道枝管を地中布設する場合について説明したが、下水道本管１２の埋設終了後であっても、枝管と本管との接続部に小規模の立坑を掘削して、推進装置本体３０を配置、固定することにより、上記と同様に枝管を容易に地中布設することができる。そして、前記実施例においては、推進装置本体３０が推進ジャッキ５０より上側と、スライドレール４２より下側との２分割にできる場合について説明したが、必要に応じてさらに旋回テーブル３４とベース３２とを分解、組立が自在に構成し、運搬、保管の容易化を図ることもできる。
【００４１】
図１１は他の実施の形態の要部を示したものである。この実施の形態においては、推進装置本体３０の元押しスプレッダ５６の背面に端面カム１９０が設けてある。このカム１９０は凸部１９２と凹部１９４とを有しているとともに、中心部に駆動モータ７４によって回転駆動させられる回転出力軸８０を貫通させる穴を有するリング状に形成してある。そして、カム１９０は、取付け部１９６にボルトなどによって、元押しスプレッダ５６に固定されており、取付け位置、すなわち、軸芯に対する凸部１９２の位置を任意に変えることができるようになっている。
【００４２】
一方、回転出力軸８０には、カムローラ取付け板１９８が固定してある。このカムローラ取り付け板１９８のカム１９０と対面する前面には、カム１９０の端面上を転動するローラ２００が回転自在に取り付けてある。また、回転出力軸８０の先端部近くにはカム１９０と元押しスプレッダ５６とを先端カッタ装置８２または中継排土軸８４、１１６の継手部１１４と連結するためにねじ部が形成してある。そして、ローラ取付け板１９８は回転出力軸８０にボルトなどで取り付けるようになっている。
【００４３】
このように構成した本実施の形態においては、ローラ取付け板１９８に取り付けたカムローラ２００が図１２に示したようにカム１９０の凸部１９２を転動するとき、カッタ装置８２が塩化ビニール管６６内に引き込まれて可動カッタビット９８が前側に倒れて掘削径が小さくなる。したがって、掘削方向をカム１９０の凸部１９２が配置してある側に曲げることができる。また、カム１９０の凹部１９４をカムローラ２００が転動するときは、カッタ装置８２が押し出されて初期設定の掘削径になるようになっている。さらに、カム凹部１９４をカムローラ２００が転動するときに、設定掘削外径よりも大きく掘削することもできる。
【００４４】
図１３は、他のカム機構を示したものである。この実施形態においては、元押しスプレッダ５６の背面に円筒カム２０２が着脱可能に取り付けてある。そして、回転出力軸８０に設けたローラ取付け板１９８に取り付けたカムローラ２０４は、円筒カム２０２の周面に形成したカム溝２０６を転動するようになっている。
【００４５】
図１４は、他の実施の形態を示したものである。本実施の形態は、同図（１）に示したように、塩化ビニール管６６の内側に保護筒２１０が配置してある。この保護筒２１０は、例えば金属やプラスチックなどの弾性を有する部材によって構成してあって、同図（２）に示してあるように、軸線に沿ったスリット２１２が設けてある。そして、保護筒２１０は、スリット２１２の幅を縮めることにより、塩化ビニール管６６内に容易に挿入でき、その内面に密着させることができるようになっている。この保護筒２１０は、順次継ぎ足す塩化ビニール管１３８の内部にも配置してある。なお、保護筒２１０は、塩化ビニール管に疵を付けないように端部やスリット２１２の縁部などを面取りしておくことが望ましい。
【００４６】
このように構成した本実施の形態においては、排土羽根１２０や、排土羽根１２０によって後方に移送されて連続的に排土される掘削土砂などによって塩化ビニール管６６、１３８の内面に疵が付くのを防止することができる。そして、塩化ビニール管６６の先端が到達立坑まで達したならば、カッタ装置８２のカッタ前部８６とガイドリング１２６とを取り外たのち、保護筒２１０を回収するためのリングや円板等をカッタ後部８８に装着し、前記したように中継排土軸８４を発進立坑側に引き抜くことによって保護筒２１０を回収する。
【００４７】
なお、排土羽根１２０を、先端カッタ装置８２を有する中継排土軸８４にのみ設け、順次継ぎ足す中継排土軸１１６を図７（２）に示したように排土羽根１２０を有しないものとし、カッタ装置８２の掘削した土砂を塩化ビニール管６６、１３８内に保持させた状態で到達立坑まで掘削し、その後、カッタ装置８２のカッタ前部８６を取り外して排土用のブラシや円板などをカッタ装置８２に取り付け、中継排土軸１１６、８４を発進立坑に回収する際に、塩化ビニール管１３８、６６内の掘削土砂を発進立坑内に排出するようにしてもよい。これにより、排土作業を容易に行うことができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、地中に布設する管の先端に、管の先端部を保護するガイドリングを装着してカッタ装置を正逆回転可能に支持し、カッタ装置によって地山を掘削しつつ、カッタ装置と地中布設管とを同時に推進することにより削孔と地中布設管の推進とを同時に並行して行うため、塩化ビニール管のような管の地中布設作業の効率を大幅に向上でき、工期の短縮とコストの低減、また、作業環境の改善を図ることができる。
【００４９】
さらに、カッタ装置を掘削する地山の土質に応じて任意の周期で前後方向に移動させつつ掘進するようにしたことにより、カッタ装置がスタックするのを避けることができ、円滑な削孔が可能となる。また、カッタ装置が掘削した土砂を管内に保持させつつ到達坑まで掘進したのち、カッタ装置の発進坑への回収時に、管内に保持させた掘削土砂を発進坑内に排出するようにしたことにより、排土作業の簡素化が図れる。さらに、管の内部に管の内面を保護する挿抜自在な保護筒を配置し、カッタ装置の後部に排土機構を設けて発進坑側に連続的に排土しつつ到達坑まで掘進したのち、カッタ装置の発進坑への回収時に、管内に配置した保護筒を発進坑側に移動させて回収するようにしているため、管の内面を疵付けることなく連続的な排土が可能となる。
【００５０】
さらに、本発明の地中掘進装置によれば、カッタ装置を所定の周期で前後方向移動させるカム機構を設けるとともに、カッタ装置に可動カッタビットを設け、カッタ装置が管内側に引き込まれたときに、可動カッタビットをガイドリングに接触して前側に倒れる機構とすることにより、掘削径を設定口径より小さくすることが可能となって掘削方向および推進管の推進線形等の修正を容易に行うことができる。また、可動支持台を設けて管を回転出力軸と同軸に固定することにより、推進管の振れ防止をしながら、推進力が正確に掘進方向に伝達され、管の接続時における曲りを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る地中掘進装置の先端カッタ装置の説明図である。
【図２】実施の形態に係るカッタ装置の作用を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る地中掘進装置の本体部の側面図である。
【図４】実施の形態に係る地中掘進装置の本体部の平面図である。
【図５】実施の形態に係る地中掘進装置の一部拡大平面図である。
【図６】実施の形態に係るカッタ装置の中継排土軸の断面図である。
【図７】実施の形態に係る継ぎ足す塩化ビニール管の断面図と継ぎ足す中継排土軸の断面図である。
【図８】実施の形態に係る減速機部の断面図である。
【図９】実施の形態に係る推進ジャッキの作動油の流路を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る推進ジャッキの下側ジャッキの一部断面図である。
【図１１】実施の形態に係るカム機構の断面図である。
【図１２】実施の形態に係るカム機構の作用を説明する図である。
【図１３】実施の形態に係る他のカム機構の断面図である。
【図１４】他の実施の形態の断面図と保護筒の説明図である。
【図１５】従来の下水道枝管の布設方法を説明する図である。
【符号の説明】
１２下水道本管
３０掘進装置本体
３２旋回テーブル
４２、５０、５５、５６推進機構（スライドレール、推進ジャッキ、
メインスライダ、元押しスプレッダ）
６６、１３８塩化ビニール管
６８プレスリング
７０、７６スライド機構（サブスライダ、スライドジャッキ）
７４駆動モータ
８０回転出力軸
８２カッタ装置
９８可動カッタビット
８４、１１６中継排土軸
１９０端面カム
２００、２０４カムローラ
２１０保護筒
２０２円筒カム

Claims

地中を推進する管の先端に装着した管を保護するガイドリングに正逆回転可能に支持させたカッタ装置と、発進坑に配設されて前記管と前記カッタ装置とを同時に推進可能な推進機構と、この推進機構と相対移動可能に設けられ、前記カッタ装置を所定の周期で前後方向に移動可能なスライド機構と、このスライド機構に設けられ、前記カッタ装置に地山を掘削する回転力を与える回転出力軸を備えた駆動源とを有し、前記カッタ装置は起伏自在な可動カッタビットを有し、前記スライド機構は任意回転位置に取り付け可能なカム機構を有し、このカム機構により前記カッタ装置を所定の周期で前後移動させ、カッタ装置の後退時に前記可動カッタビットを前記ガイドリングに接触させて倒し、前記カッタ装置による地山掘削口径を小さくして前記ガイドリングの方向修正および推進する前記管の推進線形を修正可能にしたことを特徴とする地中掘進装置。
前記推進機構は、本体の前側と後側とのそれぞれに、複数段に伸縮可能なシリンダ機構を有し、前記管の所定推進長を前記シリンダ機構の一行程で行うことができることを特徴とする請求項１に記載の地中掘進装置。
前記推進機構は、前記管を推進する元押しスプレッダを有するとともに、元押しスプレッダの前方に、前記回転出力軸と同軸に前記管を固定可能な可動支持台が配設され、前記元押しスプレッダが前方に一定量推進した位置で一定間隔を保持しつつ前記可動支持台を同時に移動をするとともに、前記元押しスプレッダ部の初期位置への復帰にともなって、前記可動支持台を同時に復帰させる復帰機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の地中掘進装置。