JP3872376B2 - Diameter expansion propulsion device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、径推進装置に関し、特に電気通信用管路、下水道管、ガス管等の管路を地中へ埋設する際に非開削で行う拡径推進装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、竃気通信用管路、下水道管、ガス管等の管路を地中へ非開削推進工法により埋設する場合、1工程方式と2工程方式の二つの方式に大きく分けて採用される。1工程方式としては、図6を参照するに、まず発進立坑101並びに到達立坑103が地盤に形成され、前記発進立坑101に推進ジャッキなどの元押装置105が設置され、この元押装置105から先導体107が管路を埋設する方向の地盤に推進される。上記の先導体107の直後に推進管109が連続的に追従し、この推進管109がそのまま埋設管として布設される。
【0003】
2工程方式としては、図7(A),(B)を参照するに、1工程方式と同様に、まず発進立坑101並びに到達立坑103が地盤に形成され、前記発進立坑101に元押装置105が設置される。第1工程として、図7(A)に示されているように前記元押装置105を用いて推進される先導体111の直後に一次推進管113が連続的に追従して到達立坑103までの埋設対象区間に埋設される。その後、第2工程として、図7(B)に示されているように前記元押装置105を用いて拡径推進装置115が前記一次推進管113を押し出しながら推進し、この拡径推進装置115に後続する埋設管117が前記一次推進管113と置き換えられていくものである。
【0004】
一方、上記の非開削推進工法における先導体の推進方式には、掘削方式と静的圧入方式と動的圧入方式の三つの方式に大きく分けられる。
【0005】
掘削方式としては、図8を参照するに、先導体119の先端に備えた掘削ビット121により前面の地盤を掘削し、この掘削された排土が排土管123または排土オーガを経て後方の発進立坑101より排出するものである。なお、埋設管117は先導体119に後続して追従される。
【0006】
静的圧入方式としては、図9を参照するに、先導体125の先端の土を排出せず、土中に先導体125の先端が単純に貫入されていき、先導体125に後続する埋設管117が埋設されていくものである。
【0007】
動的圧入方式としては、図10を参照するに、先導体127の先端に振動機構等の動的機構129が搭載され、先導体127の振動により軟らかくなった前面の土中に先導体127の先端を貫入していくもので、無排土圧入方式でありながら硬土質地盤にも適用可能である。
【0008】
したがって、口径がφ350mm程度以下の埋設管を推進する場合は、比較的柔らかい土質では静的圧入方式が採用され、比較的硬い土質では動的圧入方式が採用され、レキや玉石等の土質では掘削方式が採用される。このように土質条件に応じて様々な先導体の推進方式が選択される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の静的圧入方式においては、排土を伴わないために高速推進が可能であるが、先導体107が前面の抵抗をそのまま受けるため、粘性土等の軟らかい地盤にしか適用できず、適用される管口径もφ350mm程度以下に制限される。
【0010】
また、前述した従来の動的圧入方式においては、排土を伴わないために高速推進が可能であり、且つ硬土質の地盤での推進が可能であるので、土質適用性が高いが、静的圧入方式と比較すれば小さいものの先導体107が前面の抵抗をそのまま受けるため、硬土質地盤においては適用される管口径もφ350mm程度以下に制限される。
【0011】
したがって、管口径がφ350mm程度以上の埋設管を推進するためには掘削方式に頼らざるを得ない。その結果、図8に示されているように主に1工程掘削方式で直接埋設管117を推進する方法か、あるいは2工程掘削方式が用いられ、1工程目は図11(A)に示されているように静的圧入方式で先導体111に後続する細径の一次推進管113が推進され、この一次推進管113をガイドとして2工程目で図11(B)に示されているように図8と同様の掘削方式の拡径装置である掘削ビット121を備えた先導体119で口径を拡大する方法か、のいずれかの方法がとられる。
【0012】
上述した管口径φ350mm程度以上の埋設管117を推進する場合において、1工程掘削方式を用いる方法では、推進工程が1回で済むが、1回の推進で全てを完了しなければいけないために、掘削機能に加え位置検知機能や方向修正機能等を併せ持った高機能な先導体107が必要となるので、自ずと装置の価格が高くなってしまうという問題点があった。
【0013】
また、先導体119の直後に埋設管117が追従する方式であるために、埋設管を1本推進する毎に先導体107へ供給する動力ホース・ケーブル類の接続作業が発生すると共にこの接続作業は機械化が困難であることから作業の高速化は望めないので、工期全体で考えると必ずしも2工程方式よりスピードが早いわけではないという問題点があった。
【0014】
さらに、上述したφ350mm程度以上の埋設管117を推進する場合において、2工程掘削方式を用いる方法では、推進工程が2回必要であるが、1工程目と2工程目で機能を分担することができるために、それぞれシンプルな装置構成が可能である。また、1工程目は独自の一次推進管を開発可能であるため機械化が容易であるので、工期全体で考えると条件によっては1工程掘削方式よりスピードが早い場合も多い。
【0015】
しかし、1工程目に静的圧入方式が用いられているため、硬土質に対応するには先導体107および一次推進管がφ100mm未満の細径のものとならざるを得ないという問題点があった。そのために、先導体107に搭載する位置検知機能および方向修正機能は簡易なものに制限され、その結果曲線推進が不可能なものがほとんどであるという問題点があった。
【0016】
また、上記の1工程掘削方式、2工程掘削方式のいずれの方式であれ、掘削方式は掘削・排土工程があるために圧入方式と比較すると推進速度そのものが遅い。その結果、工期が長くなり、推進コストも高くなると同時に、産業廃棄物となる掘削土砂が大量に排出するので自然環境への負荷も大きいという問題点があった。
【0017】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、無排土圧入工法であるにもかかわらず、従来の掘削方式のみで可能であった大口径の埋設管に対して高速推進を可能とし、工期短縮および推進コストの削減を図り得る拡径推進装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1によるこの発明の拡径推進装置は、予め第1工程目で埋設管より小さな管口径で埋設された一次推進管に接続する第1接続部と、前記一次推進管に振動を与えることなく振動可能に前記第1接続部に備えた拡径部と、この拡径部を推進方向と平行な前後方向に振動する振動機構と、この振動機構に振動を発生せしめる振動発生装置と、後方に埋設される埋設管に接続する第2接続部と、前記拡径部を所定の振動加速度で振動すべく前記振動発生装置を制御する制御装置と、から構成してなることを特徴とするものである。
【0021】
したがって、拡径部は前記一次推進管に振動を与えることなく振動機構により推進方向と平行な前後方向に振動されるので、拡径部の前面の地盤が流動化され拡径推進時の前面抵抗が低減するため、拡径推進装置が容易に推進して口径を拡大しながら後続に埋設管が敷設される。
【0022】
上記請求項によるこの発明の拡径推進装置は、請求項記載の拡径推進装置において、前記振動機構が、前記拡径部を推進方向と平行な前後動せしめるピストン部であると共に、前記振動発生装置が、前記ピストン部を振動せしめる流体圧シリンダ、あるいは回転方向を前後往復運動に変換する回転方向変換装置を介して前記ピストン部を振動せしめる回転駆動手段、あるいは前記ピストン部を前後方向に揺動せしめる揺動手段に振動を与える偏心重りを備えた回転駆動手段、とからなることを特徴とするものである。
【0023】
したがって、流体圧シリンダに与えられる振動波によりピストン部が推進方向と平行に前後動して拡径ヘッドが推進方向に振動する。あるいは回転駆動手段の回転が回転方向変換装置を介して前後往復運動に変換され、ピストン部が推進方向と平行に前後動して拡径ヘッドが推進方向に振動する。あるいは回転駆動手段で偏心重りが回転することにより振動が発生し、この振動が揺動手段により推進方向に変換され、ピストン部が推進方向と平行に前後動して拡径ヘッドが推進方向に振動する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0025】
この実施の形態に係わる動的拡径推進工法は、動的圧入方式を用いてN値30程度までの硬土質の地盤において、口径φ350mm以上ないしは450mm程度までの埋設管に対して無排土推進で埋設可能とする2工程動的拡径推進工法である。
【0026】
図1(A),(B)を参照するに、この2工程動的拡径推進工法は、まず発進立坑1並びに到達立坑3が地盤に形成され、前記発進立坑に推進ジャッキなどからなる元押装置5が設置される。第1工程としては、図1(A)に示されているように前記元押装置5を用いて推進される先導体7が例えばφ350mm程度の外径を持つもので、先導体7の先端に振動機構等の動的機構9が搭載されている。この動的機構9により振動する動的圧入方式による先導体7の直後に一次推進管11が連続的に追従して到達立坑3までの埋設対象区間に埋設される。
【0027】
第2工程としては、図1(B)に示されているように前記元押装置5を用いてこの発明の実施の形態の主要部を構成する動的圧入方式を採用した拡径推進装置13が二次先導体として用いられ、上記の第1工程で埋設された一次推進管11を押し出しながら推進される。この拡径推進装置13に後続して埋設管15が推進され、前記一次推進管11と置き換えられる。
【0028】
本発明における拡径推進装置13は、動的方式として推進方向に平行な前後方向の振動を発生する振動機構が搭載されることを最大の特微とする。
【0029】
図2を参照するに、第1の実施の形態の拡径推進装置17としては、第1工程で埋設された一次推進管11に接続する第1接続部19が設けられ、この第1接続部19には拡径部としての例えば拡径ヘッド21(振動ヘッド)が振動機構により推進方向と平行な前後方向に振動するように備えられている。また、拡径推進装置17の後部には後方に埋設される埋設管15に接続する第2接続部23が設けられている。
【0030】
上記の振動機構としては、例えば拡径推進装置17の前部には一次推進管11を推進すべく押圧するための押出部25が前方向に延伸されており、この押出部25の周囲をガイドとして拡径ヘッド21が前後方向に振動可能に設けられている。したがって振動部分は拡径ヘッド21のみであって、前方の一次推進管11および後続の埋設管15に振動が伝わらない構造である。
【0031】
さらに、拡径推進装置17の内部には上記の拡径ヘッド21に振動を発生せしめる振動発生装置としての例えば油圧シリンダ27が設けられ、この油圧シリンダ27には推進方向と平行に配置されて前後動可能な複数のピストンロッド29を備えたピストン部31が設けられている。上記の複数のピストンロッド29の先端に前記拡径ヘッド21が剛結されている。また、油圧シリンダ27は油圧に振動波が与えられることにより油圧シリンダ27のピストン部31が推進方向に振動する機構となっている。
【0032】
また、拡径推進装置17には、上記の拡径ヘッド21を所定の振動加速度で振動すべく上記の油圧シリンダ27の油圧の振動波を制御する制御装置33としての例えば油圧制御装置35が設けられている。
【0033】
したがって、油圧シリンダ27の油圧に与えられた振動波により作動するピストン部31の複数のピストンロッド29を介して拡径ヘッド21が推進方向に振動することになる。
【0034】
図3を参照するに、第2の実施の形態の拡径推進装置37としては、第1接続部19、拡径ヘッド21、押出部25、第2接続部23は、前述した第1の実施の形態の拡径推進装置17と同様である。
【0035】
また、振動機構としては、拡径推進装置37の前部に推進方向と平行に配置されて前後動可能な複数のピストンロッド39を備えたピストン部41が設けられ、上記の複数のピストンロッド39の先端に前記拡径ヘッド21が剛結されている。また、回転駆動手段としての例えば電動モータ43(又は油圧モータ)が振動発生装置として設けられ、この電動モータ43の回転を推進方向に平行な前後往復運動に変換する回転方向変換装置としての例えばギヤ機構45が設けられ、このギヤ機構45により変換された前後往復運動を上記のピストン部41に伝達する振動伝達手段47が設けられている。
【0036】
したがって、電動モータ43(又は油圧モータ)の回転がギヤ機構45により前後往復運動に変換され、この前後往復運動が振動伝達手段47により伝達されピストン部41を介して拡径ヘッド21が推進方向に振動することになる。
【0037】
図4を参照するに、第3の実施の形態の拡径推進装置49としては、第1接続部19、拡径ヘッド21、押出部25、第2接続部23は、前述した第1の実施の形態の拡径推進装置17と同様である。
【0038】
また、振動機構としては、拡径推進装置49の前部に推進方向と平行に配置されて前後動可能な複数のピストンロッド51を備えたピストン部53が設けられ、上記の複数のピストンロッド51の先端に前記拡径ヘッド21が剛結されている。また、ピストン部53の後端面と拡径推進装置49の後部との間はピストン部53を前後方向に揺動せしめる揺動手段としての例えばスプリング55により連結されている。また、ピストン部53には回転駆動手段としての例えば電動モータ57(又は油圧モータ)が振動発生装置として設けられ、この電動モータ57の回転駆動軸に偏心重り59が取り付けられている。
【0039】
したがって、電動モータ57(又は油圧モータ)で偏心重り59が回転することにより振動が発生し、この振動がスプリング55により推進方向に変換されるので、ピストン部53を介して拡径ヘッド21が推進方向に振動することになる。
【0040】
図5を参照するに、制御装置33についてより詳しく説明する。
【0041】
本発明における動的圧入推進工法では、拡径推進装置13の中には拡径ヘッド21の後方に突出する検出部61が設けられ、検出部61の変位を計測する変位計63、検出部61の荷重を電気信号に変換する荷重変換器65、及び加速度計67等のセンサを内蔵しており、これらのセンサからの検出データは演算器69を通じて運転操作盤71に入力され、測定結果がモニタ73に表示される。また、拡径ヘッド21への制御信号もこの運転操作盤71から演算器69を介して拡径推進装置13に伝えられる。
【0042】
拡径推進装置13内に搭載したセンサからの情報により、拡径推進装置13の操作者は、拡径ヘッド21の前面抵抗力、振動力、振動数、加速度、振幅等をリアルタイムでモニタ73によって監視することができ、地盤の状況に応じて拡径ヘッド21の前面低抗力を最小にする最適振動制御を行うことが可能である。具体的には、操作者は地盤に応じた固有振動数による振動加速度を地盤に付与し、振動力を増加させて振幅を最大にする振動制御を行うことができる。
【0043】
上記構成により、拡径推進装置13が二次先導体として推進方向に平行な前後方向に振動することにより、拡径推進装置13の前面の地盤が流動化されるので拡径推進時の前面抵抗が低減する。より詳しくは、上記の前後方向の振動により前面の地盤に振動加速度が発生し、その結果として地盤のせん断抵抗が大幅に低減されるので、静的圧入方式と比較して30%程度の前面抵抗低減効果が得られる。したがって、拡径推進装置13が容易に推進して口径を拡大しながら後続に埋設管15が敷設される。
【0044】
具体的には、例えば、管口径がφ450mm程度の埋設管15を推進する場合、最大掘削外径はφ500mm程度となるが、第1工程目にφ350mm程度の先導体7を使用することにより、第1工程目と第2工程目の貫入面積、つまり前面抵抗がほぼ同等となり、振動機構の仕様もまた同等でよいものである。つまり、必要最小限の装備能力で効果的な推進が可能となる。
【0045】
また、第1工程目に、従来の2工程方式のような細径の簡易な先導体ではなく、管口径がφ350mm程度の高機能な先導体7による推進が行われることにより、曲線施工も容易となり、従来の2工程方式のように直線施工に限定されるような欠点も無くなる。
【0046】
さらに、第1工程、第2工程とも動的圧入方式であるため、掘削方式が介在する従来の方式と比較して非常に高速推進が可能となり、工期の短縮および推進コストの削減できる。さらに、掘削土砂を最小限に抑えられるので、自然環境の保護にも大いに貢献できる。
【0047】
以上のように、N値30程度までの硬土質地盤において、従来であれば掘削方式の介在無しには推進することが不可能だった管口径φ450mm程度の埋設管15については、無排土圧入工法である動的圧入方式で推進可能となる。したがって、無排土工法であるために非常に高速に施工できるので、工期の短縮および推進コストが削減できる。また、産業廃棄物である排土の発生を抑制できるので、自然環境の保護に大いに貢献できる。
【0048】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【0050】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項の発明によれば、前記一次推進管に振動を与えることなく振動機構により拡径部を推進方向と平行な前後方向に振動できるので、拡径部の前面の地盤を流動化せしめて拡径推進時の前面抵抗を低減できる。したがって、拡径推進装置を容易に推進せしめて口径を拡大しながら後続に埋設管を敷設できる。
【0051】
請求項の発明によれば、流体圧シリンダに与えられる振動波によりピストン部を推進方向と平行に前後動せしめて拡径ヘッドを推進方向に振動できる。あるいは回転駆動手段の回転を回転方向変換装置を介して前後往復運動に変換でき、ピストン部を推進方向と平行に前後動せしめて拡径ヘッドを推進方向に振動できる。あるいは回転駆動手段で偏心重りを回転せしめることにより振動を発生でき、この振動を揺動手段により推進方向に変換することによりピストン部を推進方向と平行に前後動せしめて拡径ヘッドを推進方向に振動できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の動的拡径推進工法を示すもので、(A)は第1工程の推進工法で、(B)は第2工程の推進工法の概略説明図である。
【図2】この発明の第1の実施の形態の拡径推進装置の概略説明図である。
【図3】この発明の第2の実施の形態の拡径推進装置の概略説明図である。
【図4】この発明の第3の実施の形態の拡径推進装置の概略説明図である。
【図5】この発明の実施の形態の制御装置の制御システム図である。
【図6】従来の1工程方式の推進工法の概略説明図である。
【図7】従来の2工程方式の推進工法を示すもので、(A)は第1工程の推進工法で、(B)は第2工程の推進工法の概略説明図である。
【図8】従来の先導体の推進方式を示すもので、掘削方式の概略説明図である。
【図9】従来の先導体の推進方式を示すもので、静的圧入方式の概略説明図である。
【図10】従来の先導体の推進方式を示すもので、動的圧入方式の概略説明図である。
【図11】従来の2工程方式の推進工法を示すもので、(A)は第1工程の静的圧入方式の推進工法で、(B)は第2工程の掘削方式の推進工法の概略説明図である。
【符号の説明】
7 先導体
9 動的機構
11 一次推進管
13 拡径推進装置
15 埋設管
17,37,49 拡径推進装置(第1,第2,第3の実施の形態の)
19 第1接続部
21 拡径ヘッド(拡径部)
23 第2接続部
27 油圧シリンダ(振動発生装置)
31,41,53 ピストン部(振動機構)
33 制御装置
43 電動モータ(回転駆動手段;振動発生装置)
45 ギヤ機構(回転方向変換装置)
55 スプリング(揺動手段;振動機構)
57 電動モータ(回転駆動手段;振動発生装置)
59 偏心重り(振動機構)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to a radially enlarged propulsion device, particularly telecommunications conduit, sewer pipes, to line power sale radially enlarged propulsion device trenchless when buried into the ground a pipe such as a gas pipe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when pipes such as aeration communication pipes, sewer pipes, gas pipes, etc. are buried in the ground by a non-cutting propulsion method, they are broadly divided into two methods, one-step method and two-step method. As a one-step method, referring to FIG. 6, first, a start shaft 101 and a reach shaft 103 are formed on the ground, and a main pushing device 105 such as a propulsion jack is installed on the start vertical shaft 101. The leading conductor 107 is propelled to the ground in the direction of burying the pipe line. The propulsion pipe 109 continuously follows immediately after the leading conductor 107, and the propulsion pipe 109 is laid as an embedded pipe as it is.
[0003]
As for the two-step method, referring to FIGS. 7A and 7B, as with the one-step method, first, the start shaft 101 and the reaching shaft 103 are formed on the ground, and the start push shaft 105 has a main pushing device 105. Is installed. As a first step, as shown in FIG. 7A, the primary propulsion pipe 113 continuously follows the leading conductor 111 propelled by using the main pushing device 105 to reach the reaching shaft 103. It is buried in the section to be buried. Thereafter, as a second step, as shown in FIG. 7B, the diameter expansion propulsion device 115 uses the main pushing device 105 to propel the primary propelling pipe 113 while propelling it. The buried pipe 117 that follows is replaced with the primary propulsion pipe 113.
[0004]
On the other hand, the leading conductor propulsion method in the above-described non-cutting propulsion method can be broadly divided into three methods: an excavation method, a static press-in method, and a dynamic press-in method.
[0005]
As the excavation method, referring to FIG. 8, the ground on the front surface is excavated by the excavation bit 121 provided at the tip of the leading conductor 119, and the excavated soil is moved backward through the excavation pipe 123 or the excavation auger. It is discharged from the shaft 101. The buried pipe 117 follows the leading conductor 119.
[0006]
As the static press-fitting method, referring to FIG. 9, the soil at the tip of the leading conductor 125 is not discharged, but the tip of the leading conductor 125 is simply inserted into the soil, and the buried pipe that follows the leading conductor 125. 117 is buried.
[0007]
As the dynamic press-fitting method, referring to FIG. 10, a dynamic mechanism 129 such as a vibration mechanism is mounted on the tip of the leading conductor 127, and the leading conductor 127 of the leading conductor 127 is softened by the vibration of the leading conductor 127. It penetrates the tip, and can be applied to hard soil ground even though it is a non-draining press-fitting method.
[0008]
Therefore, when propelling buried pipes with a diameter of about 350 mm or less, the static press-in method is used for relatively soft soil, the dynamic press-in method is used for relatively hard soil, and excavation is used for soil such as reki and cobblestone. The method is adopted. As described above, various leading conductor propulsion methods are selected according to the soil conditions.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional static press-fitting method, high-speed propulsion is possible because there is no earth removal, but since the leading conductor 107 receives the resistance of the front surface as it is, it can be applied only to soft ground such as clay soil. In addition, the applied pipe diameter is also limited to about φ350 mm or less.
[0010]
In addition, in the conventional dynamic press-fitting method described above, high-speed propulsion is possible because there is no earth removal, and propulsion on hard soil is possible. Although smaller than the press-fitting method, the leading conductor 107 receives the resistance of the front surface as it is, so that the pipe diameter applied in hard soil ground is also limited to about φ350 mm or less.
[0011]
Therefore, in order to promote a buried pipe having a pipe diameter of about 350 mm or more, it is necessary to rely on an excavation method. As a result, as shown in FIG. 8, a method of directly propelling the buried pipe 117 by a one-step excavation method or a two-step excavation method is used, and the first step is shown in FIG. As shown in FIG. 11B, the primary propulsion pipe 113 having a small diameter following the leading conductor 111 is propelled by the static press-fitting method, and this primary propulsion pipe 113 serves as a guide in the second step. Either the method of enlarging the diameter with the leading conductor 119 provided with the excavation bit 121 which is a diameter expansion device of the excavation method similar to FIG. 8 is taken.
[0012]
In the case of propelling the buried pipe 117 having a pipe diameter of about 350 mm or more as described above, the method using the one-step excavation method requires only one propulsion step, but all must be completed in one propulsion. In addition to the excavation function, a highly functional leading conductor 107 having a position detection function, a direction correction function, and the like is required, which raises a problem that the price of the apparatus naturally increases.
[0013]
Further, since the buried pipe 117 follows immediately after the leading conductor 119, every time one buried pipe is propelled, connection work of power hoses and cables to be supplied to the leading conductor 107 occurs. However, since it is difficult to mechanize, it is impossible to speed up the work. Therefore, considering the entire construction period, there is a problem that the speed is not necessarily faster than the two-step method.
[0014]
Further, in the case of propelling the above-mentioned buried pipe 117 having a diameter of about 350 mm or more, the method using the two-step excavation method requires two propulsion steps, but the functions can be shared between the first step and the second step. In order to do so, a simple device configuration is possible for each. In addition, the first process can be easily mechanized because it is possible to develop a unique primary propulsion pipe, and therefore the speed is often faster than the one-process excavation method depending on the conditions when considering the entire construction period.
[0015]
However, since the static press-fitting method is used in the first process, there is a problem that the leading conductor 107 and the primary propulsion pipe must be of a small diameter of less than φ100 mm in order to cope with hard soil. It was. For this reason, the position detection function and the direction correction function mounted on the leading conductor 107 are limited to simple ones. As a result, there is a problem that most of the curves cannot be promoted.
[0016]
Further, in any one of the above-described one-step excavation method and two-step excavation method, since the excavation method includes the excavation and soil removal process, the propulsion speed itself is slower than the press-fitting method. As a result, the construction period becomes longer and the propulsion cost becomes higher, and at the same time, a large amount of excavated earth and sand, which is industrial waste, is discharged.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a large-diameter buried pipe that is possible only by the conventional excavation method, despite the non-exhaust soil press-in method. It enables fast and promotion and to provide a radially enlarged propulsion device obtained Ru aims to reduce construction time and propulsion costs.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the diameter expansion propulsion device of the present invention according to claim 1 includes a first connection portion connected to a primary propulsion pipe embedded in advance in a first step with a smaller pipe diameter than the buried pipe, and the primary A diameter-enlarged portion provided in the first connecting portion that can vibrate without giving vibration to the propulsion tube, a vibration mechanism that vibrates the diameter-expanded portion in the front-rear direction parallel to the propulsion direction, and generates vibration in the vibration mechanism A vibration generating device, a second connecting portion connected to a buried pipe buried behind, and a control device for controlling the vibration generating device to vibrate the enlarged diameter portion with a predetermined vibration acceleration. It is characterized by.
[0021]
Therefore, the enlarged diameter portion is vibrated in the front-rear direction parallel to the propulsion direction by the vibration mechanism without giving vibration to the primary propulsion pipe, so that the ground on the front surface of the enlarged diameter portion is fluidized and the front resistance during diameter expansion propulsion is increased. Therefore, the buried pipe is laid down while the diameter expansion propulsion device easily promotes and the diameter is increased.
[0022]
The diameter expansion propulsion device of the present invention according to claim 2 is the diameter expansion propulsion device according to claim 1 , wherein the vibration mechanism is a piston portion that moves the diameter expansion portion back and forth parallel to the propulsion direction, and A vibration generator is a fluid pressure cylinder that vibrates the piston part, or a rotational drive means that vibrates the piston part via a rotational direction converter that converts the rotational direction into a back-and-forth reciprocating motion, or the piston part in the longitudinal direction. And a rotation driving means provided with an eccentric weight for applying vibration to the swinging means for swinging.
[0023]
Accordingly, the piston portion moves back and forth in parallel with the propulsion direction by the vibration wave applied to the fluid pressure cylinder, and the diameter expanding head vibrates in the propulsion direction. Alternatively, the rotation of the rotation driving means is converted into a back-and-forth reciprocating motion through a rotation direction conversion device, and the piston portion moves back and forth in parallel with the propulsion direction, and the diameter expanding head vibrates in the propulsion direction. Alternatively, vibration is generated when the eccentric weight is rotated by the rotation driving means, and this vibration is converted into the propulsion direction by the swinging means, and the piston portion is moved back and forth in parallel with the propulsion direction, and the diameter expanding head vibrates in the propulsion direction. To do.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
The dynamic diameter expansion propulsion method according to this embodiment is a non-exhaust soil propulsion method for a buried pipe having a diameter of 350 mm or more or about 450 mm in a hard soil ground having an N value of about 30 using a dynamic press-fitting method. It is a two-step dynamic diameter expansion propulsion method that can be embedded in
[0026]
Referring to FIGS. 1A and 1B, in this two-step dynamic diameter expansion propulsion method, a start shaft 1 and a reaching shaft 3 are first formed on the ground, and the start shaft 1 is composed of a propulsion jack or the like. A pushing device 5 is installed. As the first step, as shown in FIG. 1A, the tip conductor 7 propelled by using the main pushing device 5 has an outer diameter of about φ350 mm, for example. A dynamic mechanism 9 such as a vibration mechanism is mounted. Immediately after the leading conductor 7 by the dynamic press-fitting method that vibrates by the dynamic mechanism 9, the primary propulsion pipe 11 continuously follows and is buried in a section to be buried up to the reaching shaft 3.
[0027]
As the second step, as shown in FIG. 1 (B), the diameter expansion propulsion device 13 adopting the dynamic press-fitting method that constitutes the main part of the embodiment of the present invention using the main pushing device 5. Is used as the secondary leading conductor, and is propelled while pushing out the primary propulsion pipe 11 embedded in the first step. Following this diameter expansion propulsion device 13, the buried pipe 15 is propelled and replaced with the primary propulsion pipe 11.
[0028]
The diameter expansion propulsion device 13 according to the present invention is characterized in that a vibration mechanism that generates vibration in the front-rear direction parallel to the propulsion direction is mounted as a dynamic method.
[0029]
Referring to FIG. 2, as the diameter expansion propulsion device 17 of the first embodiment, a first connection portion 19 connected to the primary propulsion pipe 11 embedded in the first step is provided, and this first connection portion. In FIG. 19, for example, a diameter expansion head 21 (vibration head) as a diameter expansion portion is provided so as to vibrate in the front-rear direction parallel to the propulsion direction by a vibration mechanism. Further, a second connection portion 23 is provided at the rear portion of the diameter expansion propulsion device 17 so as to connect to the buried pipe 15 buried behind.
[0030]
As the vibration mechanism, for example, a push portion 25 for pressing the primary propulsion pipe 11 to be pushed forward is extended in the front portion of the diameter expansion propulsion device 17, and the periphery of the push portion 25 is guided. The diameter expanding head 21 is provided so as to vibrate in the front-rear direction. Therefore, the vibration portion is only the diameter expansion head 21 and has a structure in which vibration is not transmitted to the front primary propulsion pipe 11 and the subsequent buried pipe 15.
[0031]
Further, for example, a hydraulic cylinder 27 as a vibration generating device for generating vibration in the above-mentioned diameter expansion head 21 is provided inside the diameter expansion propulsion device 17, and this hydraulic cylinder 27 is arranged in parallel with the propulsion direction and is A piston portion 31 including a plurality of piston rods 29 that can move is provided. The diameter expanding head 21 is rigidly connected to the tips of the plurality of piston rods 29. The hydraulic cylinder 27 has a mechanism in which the piston portion 31 of the hydraulic cylinder 27 vibrates in the propulsion direction when a vibration wave is applied to the hydraulic pressure.
[0032]
Further, the diameter expansion propulsion device 17 is provided with, for example, a hydraulic control device 35 as a control device 33 for controlling the vibration wave of the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 27 so as to vibrate the diameter expansion head 21 with a predetermined vibration acceleration. It has been.
[0033]
Therefore, the diameter expansion head 21 vibrates in the propulsion direction via the plurality of piston rods 29 of the piston portion 31 that is actuated by the vibration wave applied to the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 27.
[0034]
Referring to FIG. 3, as the diameter expansion propulsion device 37 of the second embodiment, the first connection part 19, the diameter expansion head 21, the pushing part 25, and the second connection part 23 are the same as those in the first embodiment. This is the same as the diameter expansion propulsion device 17 of the form.
[0035]
Further, as the vibration mechanism, a piston portion 41 including a plurality of piston rods 39 arranged in parallel to the propulsion direction and capable of moving back and forth is provided at the front portion of the diameter expansion propulsion device 37, and the plurality of piston rods 39 described above. The diameter-expanding head 21 is rigidly connected to the tip of the head. Further, for example, an electric motor 43 (or a hydraulic motor) as a rotation driving means is provided as a vibration generating device, and for example, a gear as a rotation direction conversion device that converts the rotation of the electric motor 43 into a back-and-forth reciprocating motion parallel to the propulsion direction. A mechanism 45 is provided, and vibration transmission means 47 for transmitting the back-and-forth reciprocating motion converted by the gear mechanism 45 to the piston portion 41 is provided.
[0036]
Therefore, the rotation of the electric motor 43 (or hydraulic motor) is converted into a back-and-forth reciprocating motion by the gear mechanism 45, and this back-and-forth reciprocating motion is transmitted by the vibration transmitting means 47 and the diameter expanding head 21 is moved in the propulsion direction via the piston portion 41. It will vibrate.
[0037]
Referring to FIG. 4, as the diameter expansion propulsion device 49 of the third embodiment, the first connection part 19, the diameter expansion head 21, the pushing part 25, and the second connection part 23 are the same as those in the first embodiment described above. This is the same as the diameter expansion propulsion device 17 of the form.
[0038]
Moreover, as a vibration mechanism, the piston part 53 provided with the some piston rod 51 which is arrange | positioned in parallel with the propulsion direction and can move back and forth is provided in the front part of the diameter expansion propulsion device 49, and the plurality of piston rods 51 described above. The diameter-expanding head 21 is rigidly connected to the tip of the head. Further, the rear end surface of the piston portion 53 and the rear portion of the diameter expansion propulsion device 49 are connected by, for example, a spring 55 as swinging means for swinging the piston portion 53 in the front-rear direction. Further, the piston portion 53 is provided with, for example, an electric motor 57 (or a hydraulic motor) as a rotational drive means as a vibration generating device, and an eccentric weight 59 is attached to the rotational drive shaft of the electric motor 57.
[0039]
Accordingly, the eccentric weight 59 is rotated by the electric motor 57 (or hydraulic motor), and vibration is generated. This vibration is converted into the propulsion direction by the spring 55, so that the diameter expansion head 21 is propelled through the piston portion 53. Will vibrate in the direction.
[0040]
Referring to FIG. 5, the control device 33 will be described in more detail.
[0041]
In the dynamic press-fitting propulsion method according to the present invention, the diameter expansion propulsion device 13 is provided with a detection unit 61 projecting rearward of the diameter expansion head 21, and a displacement meter 63 for measuring the displacement of the detection unit 61 and the detection unit 61. Sensors such as an accelerometer 67 and a load converter 65 that converts the load of the motor into an electric signal are built in. The detection data from these sensors is input to the operation panel 71 through the calculator 69 and the measurement result is monitored. 73. Further, a control signal for the diameter expansion head 21 is also transmitted from the operation operation panel 71 to the diameter expansion propulsion device 13 via the calculator 69.
[0042]
Based on information from the sensor mounted in the diameter expansion propulsion device 13, the operator of the diameter expansion propulsion device 13 can monitor the front resistance force, vibration force, vibration frequency, acceleration, amplitude, etc. of the diameter expansion head 21 on the monitor 73 in real time. It is possible to monitor, and it is possible to perform optimum vibration control that minimizes the front low drag of the diameter-expanding head 21 according to the ground condition. Specifically, the operator can perform vibration control that gives vibration acceleration at a natural frequency corresponding to the ground to the ground and increases the vibration force to maximize the amplitude.
[0043]
With the above configuration, the front surface resistance of the diameter expansion propulsion device 13 is fluidized when the diameter expansion propulsion device 13 vibrates in the front-rear direction parallel to the propulsion direction as a secondary leading conductor. Is reduced. More specifically, vibration acceleration occurs in the front ground due to the vibration in the front-rear direction described above, and as a result, the shear resistance of the ground is greatly reduced, so the front resistance is about 30% compared to the static press-fitting method. A reduction effect is obtained. Therefore, the buried pipe 15 is laid afterward while the diameter expansion propulsion device 13 easily promotes and enlarges the diameter.
[0044]
Specifically, for example, when a buried pipe 15 having a pipe diameter of about φ450 mm is propelled, the maximum excavation outer diameter is about φ500 mm, but by using a leading conductor 7 of about φ350 mm in the first step, The penetration area of the first step and the second step, that is, the front resistance is almost the same, and the specifications of the vibration mechanism may be the same. In other words, effective propulsion is possible with the minimum necessary equipment capacity.
[0045]
Also, in the first step, curve construction is easy because propulsion is performed with a high-performance tip conductor 7 having a diameter of about 350 mm instead of a simple tip conductor having a small diameter as in the conventional two-step method. Thus, there are no drawbacks that are limited to linear construction as in the conventional two-step method.
[0046]
Furthermore, since both the first process and the second process are dynamic press-fitting methods, propulsion can be performed at a very high speed as compared with the conventional method in which the excavation method is interposed, and the construction period can be shortened and the propulsion cost can be reduced. Furthermore, the excavated sediment can be minimized, which can greatly contribute to the protection of the natural environment.
[0047]
As described above, in the hard soil ground up to N value of about 30, the buried pipe 15 with a pipe diameter of about 450 mm, which could not be promoted without the use of the excavation method in the past, is injected without drainage. It can be propelled by the dynamic press-fitting method. Therefore, since it is an earth-free construction method, construction can be carried out at a very high speed, so that the construction period can be reduced and the propulsion cost can be reduced. In addition, the generation of soil, which is industrial waste, can be suppressed, which can greatly contribute to the protection of the natural environment.
[0048]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement in another aspect by making an appropriate change.
[0050]
【The invention's effect】
As can be understood from the description of the embodiments of the invention as described above, according to the invention of claim 1 , the enlarged diameter portion is made parallel to the propulsion direction by the vibration mechanism without applying vibration to the primary propulsion pipe. Therefore, it is possible to reduce the front resistance during diameter expansion propulsion by fluidizing the ground on the front surface of the diameter expansion portion. Therefore, it is possible to lay the buried pipe after the diameter expansion propulsion device while easily propelling the diameter expansion propulsion device.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, the piston head can be moved back and forth in parallel with the propulsion direction by the vibration wave applied to the fluid pressure cylinder to vibrate the diameter expansion head in the propulsion direction. Alternatively, the rotation of the rotation driving means can be converted into a back-and-forth reciprocating motion via a rotation direction conversion device, and the piston portion can be moved back and forth in parallel with the propulsion direction to vibrate the diameter expanding head in the propulsion direction. Alternatively, vibration can be generated by rotating the eccentric weight with the rotation drive means, and by converting this vibration into the propulsion direction by the swing means, the piston portion can be moved back and forth in parallel with the propulsion direction to move the enlarged head in the propulsion direction. Can vibrate.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show a dynamic diameter expansion propulsion method according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a first step propulsion method and FIG. 1B is a schematic explanatory diagram of a second step propulsion method. .
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a diameter expansion propulsion device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory view of a diameter expansion propulsion device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a diameter expansion propulsion device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control system diagram of the control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a conventional one-step propulsion method.
FIGS. 7A and 7B show a conventional two-step propulsion method, in which FIG. 7A is a schematic diagram of the first step and FIG. 7B is a schematic explanatory diagram of the second step.
FIG. 8 is a schematic explanatory view of a conventional excavation method, showing a conventional propellant propulsion method.
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a static press-fitting method, showing a conventional propellant propulsion method.
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram of a dynamic press-fitting method, showing a conventional propellant propulsion method.
11A and 11B show a conventional two-step propulsion method, where FIG. 11A is a static press-fitting propulsion method in the first step, and FIG. 11B is a schematic explanation of a second-step excavation method. FIG.
[Explanation of symbols]
7 Lead conductor 9 Dynamic mechanism 11 Primary propulsion pipe 13 Diameter expansion propulsion apparatus 15 Embedded pipe 17, 37, 49 Diameter expansion propulsion apparatus (of the first, second and third embodiments)
19 1st connection part 21 Diameter expansion head (diameter expansion part)
23 2nd connection part 27 Hydraulic cylinder (vibration generator)
31, 41, 53 Piston part (vibration mechanism)
33 Controller 43 Electric motor (rotation drive means; vibration generator)
45 Gear mechanism (rotation direction converter)
55 Spring (oscillating means; vibration mechanism)
57 Electric motor (rotation drive means; vibration generator)
59 Eccentric weight (vibration mechanism)

Claims (2)

予め第1工程目で埋設管より小さな管口径で埋設された一次推進管に接続する第1接続部と、前記一次推進管に振動を与えることなく振動可能に前記第1接続部に備えた拡径部と、この拡径部を推進方向と平行な前後方向に振動する振動機構と、この振動機構に振動を発生せしめる振動発生装置と、後方に埋設される埋設管に接続する第2接続部と、前記拡径部を所定の振動加速度で振動すべく前記振動発生装置を制御する制御装置と、から構成してなることを特徴とする拡径推進装置。  A first connection portion connected to the primary propulsion pipe embedded in the first step with a pipe diameter smaller than that of the buried pipe in advance, and an expansion provided in the first connection portion so as to be able to vibrate without giving vibration to the primary propulsion pipe. A diameter portion, a vibration mechanism that vibrates the enlarged diameter portion in the front-rear direction parallel to the propulsion direction, a vibration generator that generates vibration in the vibration mechanism, and a second connection portion that is connected to a buried pipe that is buried behind And a control device for controlling the vibration generating device to vibrate the enlarged diameter portion at a predetermined vibration acceleration. 前記振動機構が、前記拡径部を推進方向と平行な前後動せしめるピストン部であると共に、前記振動発生装置が、前記ピストン部を振動せしめる流体圧シリンダ、あるいは回転方向を前後往復運動に変換する回転方向変換装置を介して前記ピストン部を振動せしめる回転駆動手段、あるいは前記ピストン部を前後方向に揺動せしめる揺動手段に振動を与える偏心重りを備えた回転駆動手段、とからなることを特徴とする請求項記載の拡径推進装置。The vibration mechanism is a piston part that moves the enlarged diameter part back and forth in parallel with the propulsion direction, and the vibration generator converts a fluid pressure cylinder that vibrates the piston part or a rotational direction into a back and forth reciprocating motion. Rotation drive means that vibrates the piston part via a rotation direction conversion device, or rotation drive means that includes an eccentric weight that applies vibration to the rocking means that rocks the piston part in the front-rear direction. The diameter expansion propulsion device according to claim 1 .
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