JP3884589B2 - 小口径管推進装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、泥水を還流させながら発進立坑から到達立坑までエンビ管やヒューム管等の埋設管を地中に圧入推進させる掘進機に適用される泥水加圧推進用接続体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、泥水加圧式推進工法等において、下水管路を築造するため、まず発進立坑及び到達立坑を設け、発進立坑を形成するライナープレート内に架台を設置し、精度を要求される工事においては、先導体の中に、カッタ部、モータ部、機内バイパス部、カメラ部を備え、モータにより掘削カッタを回転させ、土砂を先導体内に取り込み推進を実行している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、機内バイパス部は大型であり、また、モータ部、カメラ部が設置されていることから必然的に先導体(堀進機本体)が大型化、重量化し、小さな発進立坑(例えば、概ね、Φ1,500〜2,010mm程度)に適用される小口径管における限られたスペースの条件下では、従来の手法で泥水加圧推進用装置を設計するのは理論上なりたたない。無理に適用しようとすれば、小型立坑推進(小口径管)工事において、先導体を分割せざるをえず、発進立坑からの分割発進を余儀なくされ先導体の発進作業がきわめて煩雑となることは明らかである。また、先導体中にモータ等が設置されていることから、先導体内部のスペースが著しく限定され、モータ等や送排泥管の設置がきわめて困難となる。そして、水没事故発生時には推進工事は不可能となる場合が有り得るので、本管の引抜きまたは中間立坑を掘削して対処せざるをえず、莫大な経費と期間がかかる場合があり得る。また、土砂の閉塞等を生じ易く滞水砂層での施工も不可能である。さらに面整備工事に不可欠な低耐荷管、例えば塩ビ管での長距離推進には強度の観点から適用できないと考えられる。また、従来、この工法における送排泥管の接続においては、ストラスカップリング、ビクトリックジョイント等を使うことが多いが、それらジョイントが団子状態に膨らみスペースを取り、接続作業が大変煩雑なものであり、小口径管における限られたスペースの条件下では、従来の手法で泥水加圧推進用装置を設計するのはやはり理論上なりたたない。
以上の通り、小口径管推進工事における中間接続媒体には解決すべき様々な難問があったのである。
【0004】
そこで、請求項1及び2記載の発明は、小口径管に適用可能な泥水加圧式推進装置を実現させ、小型立坑からの発進、軟弱土質での推進、低耐荷管での長距離推進を可能とし、中間接続媒体の接続作業を容易化することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、請求項1記載の発明は、泥水加圧推進用の元押装置に取りつけられ、該元押装置の回転動力を推進用の接続体の中心回転軸に伝達させる雄スプライン部である駆動軸を備え、該駆動軸は、円筒形状のケーシングと、該ケーシング内に収容された中心軸と、該中心軸が挿通され前記ケーシング内に収容されたコイルスプリングと、後部が前記中心軸の前部に固定され、前端部にロケートピンと該ロケートピンに続いて外周面に雄スプラインが設けられたヘッドと、を備え、前記元押装置と前記中心回転軸とが接続される場合、前記ヘッドが押されて前記コイルスプリングが圧縮されて後退し、前記ロケートピンの働きにより、前記ヘッドが回動して、前記雌スプラインに前記雄スプラインが円滑に嵌合できるようになっていることを特徴とする小口径管推進装置である。
【0006】
また、請求項2記載の発明は、前記ケーシング内に収容され、前後に移動可能とさされ、前記コイルスプリングを案内する前方スプリングガイドと、前記ケーシングの内の後部に配置され前記コイルスプリングを案内する後方スプリングガイドと、前部が前記中心軸の後端部に固定され、後部が前記後部スプリングガイドの中心穴に挿通され、ナットが固定されたフリースクリューと、前記ヘッドが嵌挿されて前記ヘッドを摺動可能とさせ、前記ケーシングの前部に固定されたガイドプレートと、を備えたことを特徴とする請求項1記載の小口径管推進装置である。
【0007】
以上の請求項1、2により、元押装置と接続体との接続が可能となる。したがって、従来のようにビクトリックジョイントなどの接続部材を使わないで送排泥管などをジョイントして行くことができ、スペースを節約し、煩雑な接続作業を回避でき、固定部材(例えば、ボルトやナット、連結フックなど)による固定作業だけで良いため、接続作業が簡素化、効率化できる。また、推進力伝達軸同士が前方接続部材及び後方接続部材を介して連結されるので、中心回転軸、送泥管、排泥管に負荷がかからず、抜けもない。シーリングデバイスの働きによりシール性を確保でき、圧力的に耐えうる構造となっている。さらに、泥水加圧推進用接続体の中心に回転軸を設けることができ、掘進機本体の駆動装置を掘進機本体から元押装置に移設することができる。したがって、元押装置から掘進機本体に回転動力を伝達することができ、また、推進力伝達軸で推進力を伝達することができ、送泥管、排泥管で泥水加圧をすることができる。これにより、掘進機本体の大幅な小型化を図ることができ、小径の発進立坑に適用でき、滞水砂層においても精密な推進等を可能とするのである。
【0008】
なお、請求項1、2に記載の発明は、下水道のほか、ガス配管や地中電線配管その他の、比較的小口径の推進管(地下埋設管)の施工に好ましく適用されるが、その他、任意の目的及び口径有する地下埋設管の施工に利用することができる。また、ここにいう推進管には、塩化ビニル管、鋼管、ヒューム管、レジンコン管等が挙げられる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1例の泥水加圧用接続体)
第1例の泥水加圧推進用接続体を図1〜図13説明する。この泥水加圧推進用接続体は、第1接続体1(図1〜図7)と第2接続体201(図8〜図13)の2種類がある。まず、第1接続体1を図1〜図7を参照して説明する。この第1接続体1は、泥水加圧推進工法に適用されるものであり、送排泥の際の泥水などを簡易泥水処理装置511(図36参照)から掘進機本体13(図14参照、先導体とも呼ばれることがある)へ流すなどしたり、元押装置508(図36参照)から掘進機本体13(図14参照、先導体とも呼ばれることがある)へ回転動力を伝達するとともに推進力を伝達する中間接続媒体として機能するケーシングである。図1に示す通り、第1接続体1は、その中心軸に中心回転軸2(図2参照)、その左右斜め下方に円筒形状の送泥管3及び排泥管4(図3参照)、トライアングルをなす位置に円筒状の推進力伝達軸5ないし7を軸方向に配設し(図3参照)、それらの前端部及び後端部を各々前方接続部材8及び後方接続部材9(図2参照)で固定したものである。さらに、中心回転軸2、送泥管3、排泥管4、及び推進力伝達軸5ないし7を貫通させて保持する保持部材10及び保持部材11は、前方接続部材8及び後方接続部材9の所定の中間位置に設けられ、中心回転軸2ないし推進力伝達軸7の強度向上や垂れ等などを防止するものである。そうした第1接続体1は、プラスチック例えば塩化ビニル樹脂で形成された推進管505の内部に挿入できる寸法であり、またその長さも概ね推進管505と同様に設定されている。
【0010】
図2に示す中心回転軸2は、円筒形状の中心回転管21の前端部に短円柱形状の雄スプライン部22が嵌合されて溶接により接続されたものである。雄スプライン部22は後端部に円環形状のフランジ23を備え前方接続部材8からの抜けを防止し、その前端部に円形状の角形スプライン24を備えたものである。角形スプライン24は外周に角型で所定条数(例えば、6又は8等)のスプラインが形成されたものであり、前方接続部材8から外部に突出している。また、中心回転軸2は、中心回転管21の後端部に短円柱形状の雌スプライン部25が嵌合されて溶接により接続されたものである。雌スプライン部25は前端部に円環形状のフランジ26を備え後方接続部材9からの抜けを防止し、その後端部に円形状の角形スプライン27(ボス)を備えたものである。角形スプライン27は外周に角型で所定条数のスプラインが形成されたものであり、後方接続部材9から外部に突出している。中心回転軸2の後端には雌スプライン部25が固定されている。中心回転軸2は、中実構造、中空構造を問わない。
【0011】
送泥管3及び排泥管4を図1ないし図3を参照して説明する。これらは長尺状の円管であって、ほぼ中心回転軸2と同じ長さに設定されている。送泥管3の両端部の外周には各々第1ジョイント管31、2つのシールが内側に設けられた第2ジョイント管32(図2参照)が形成され、前方接続部材8及び後方接続部材9から抜けないようにされている。排泥管4にも同様のジョイントが形成されているが、図示は省略する。送泥管3及び排泥管4により送排泥をしているので、滞水砂層において、推進管505の推進を可能とする。
【0012】
推進力伝達軸5ないし7を図1ないし図3を参照して説明する。これらは同様な構造であるから、推進力伝達軸5について説明し、推進力伝達軸6及び7についての説明は省略する。推進力伝達軸5は、円管51の前端部にナット52が嵌合されて溶接により固定され、同様に円管51の後端部にナット53が嵌合されて溶接により固定されたものである。推進力伝達軸5ないし推進力伝達軸7は3本であるが、これに限定されることはなく、1本、2本,3本等、適宜本数の設置が可能である。推進力伝達軸5ないし7は、中実構造、中空構造を問わない。
【0013】
前方接続部材8を図4及び図5を参照して説明する。前方接続部材8は軸方向に一定の厚みを備えた板状体であり、また、前後に2つの垂直面を備えた面板に形成されたものである。前方接続部材8の上部の両側に貫通孔81,82、中央に貫通丸孔83、下部の左側に貫通丸孔84、下部の右側に貫通丸孔85、トライアングル状(三角形の頂点の位置)に小径のボルト挿通孔86が形成されている。貫通孔81,82には、軽量電気線418a、419a(図14参照)を貫通孔81に通し、軽量油圧ホース408a(図33参照)を貫通孔82に通すことができるようになっている。ボルト通し孔88a〜88eは、掘進機本体13に第1接続体1を接続する場合、植込ボルト380(図14参照)を貫通させ、ナット(図示略)で固定するものである。ダイスライド鍔付ブッシュ89(図2参照)は、雄スプライン部22及び雌スプライン部25の外周部に配設され、軸受けの役割を果たすものである。また第1接続体1は、前方接続部材8と同様な構造の後方接続部材9を備えている(図1参照)がこれについては、前方接続部材8の説明に準じるので詳細な説明は省略するが、その貫通丸孔84と異なり、単なる貫通孔ではなく、シールを備えた送泥管差し込み用の貫通丸孔94(図2参照)が形成されている。貫通丸孔85に対しても同様なシールを備えた排泥管差し込み用の貫通丸孔(図示略)が設けられている。また、図1に示す通り、植込ボルト99a〜99b等(5個ある)の一端が、第1接続体1の後方接続部材9の雌ねじ孔(図示略)にねじ込まれ、他端が後続の他の第2接続体201の前方接続部材208の対応する貫通孔288a〜288eに各々貫通されるとともに、ナットで着脱自在に固定できるようになっている。
【0014】
また一方、第1接続体1の後端部は、元押装置508に、アタッチメント566(図40及び図41参照)などを介在させて脱着自在に接続できるようになっている。また推進管505は本体取付用ブラケット606(図42(a)(b)参照)を介して元押装置508に着脱自在に連結できるようになっている。アタッチメント566については後述する。
【0015】
保持部材10を図6及び図7を参照して説明する。保持部材10は軸方向に一定の厚みを備えた板状体であり、また、前後に2つの垂直面を備えた面板に形成されたものである。保持部材10は、プラスチック製の推進管505の内側形状に適合させてカーブ面を備えたプレート100a,100b、及びそれらと連結可能な金属製(例えば鉄鋼製)のプレート100cの3つの部分に分割され、これらがボルト101で連結固定されて合体したものである。第1接続体1(図1及び図2参照)には、中心回転軸2を挿通させることができる貫通丸孔102、送泥管3を挿通させることができる貫通丸孔103、排泥管4を挿通させることができる貫通丸孔104、推進力伝達軸5ないし推進力伝達軸7を挿通させることができる貫通丸孔105ないし貫通丸孔107が設けられている。なお、保持部材11は保持部材10と同様な構造であるから、保持部材10の説明に準じることとし詳細は省略する。
【0016】
第1接続体1の組立手順を説明する。保持部材10及び11に推進力伝達軸5〜7、送泥管3、排泥管4等を貫通させる。前方接続板8の貫通丸孔83に中心回転軸2を差し込み、送泥管3を貫通丸孔85に差し込み、排泥管4を貫通丸孔84に差し込む。後方接続部材9にも同様に差し込む。さらに、推進力伝達軸5〜7の前端及び後端に設けたナット52(図2参照)をボルト挿通孔86に嵌め込み、ボルト87をナット52にねじ込むことで固定し、これにより1つのユニットとして予め組みてておき、これを施工時に使用するものである。
【0017】
以上説明した第1接続体1は、掘進機本体13の後端部に最初に接続されるものであり、この第1接続体1の後端部に第2接続体201が接続可能となっており、また、この第2接続体201の後端部に第2接続体201同士が次々に接続できるようにされている。つまり、第1接続体1は先頭の中間接続体であり、第2接続体201は、2番目以降の中間接続体であり、ともに中間接続媒体である。第1接続体1は掘進機本体13に対して接続させるために構造を若干異ならしめているものである。
【0018】
図8ないし図13に示す第2接続体201は、第1接続体1とほぼ同様な構造となっており、対応する構成要素は200番台を付して図示し、共通する部分は説明を省略し、異なる部分だけを説明する。即ち、第2接続体201は、貫通孔281a及び281bの側面が開放されていること(図10参照)、及び送泥管203及び排泥管204の突出長さが若干短くされていること(図8及び図9参照)、雄スプラインの大きさは第1接続体1の方が大きくされていること、ジョイント管232のシールは、第1接続体1ではパッキンであるが、第2接続体201ではOリングとなっていること、第1接続体1のボルト88a〜88eが設けられていないこと等である。
【0019】
後方接続部材209は、前方接続部材208と対で用いられ、後方接続部材9と対応した同様な構造である。堀進機本体13の後方隔壁307の垂直面と、第1接続体1の前方接続部材8の垂直面が当接し、また、第1接続体1の後方接続部材8の垂直面と、第2接続体2の垂直面が当接することで、推進力を確実に伝達できるようになっている。したがって、推進管505が塩ビなど低耐荷管である場合には、負荷を大幅に軽減でき、安全な推進が可能となる。
【0020】
なお、サイズの一例として、推進管505の長さが1,000mm、直径が216mm、第1接続体1及び第2接続体201の長さが1,050mm、直径が193mm等が挙げられる。
【0021】
(掘進機本体13の構造)
次に掘進機本体13を図14を参照して説明すると、これは、図14に示す通り、前方のカッタ部300と後方の機内バイパス部301とに区分され、機内バイパス部301の内部に密閉型の掘進機内泥水バイパス装置401(図34参照)が中心軸を避けた下方の位置に配設されている。これは密閉型であるから外圧から保護密閉できる。掘進機本体13の筐体は、前方から順に刃口部材302、固定板303、第1隔壁304、第2隔壁305、外管306、後端隔壁307が順次接続されることにより形成されている。以下、これらの筐体について簡単に説明する。なお、さらに断面の切り方については、全部の部品を見せるために場所ごとに切断方法を適宜変更してあるし、断面図のハッチングは本例では、いたずらに複雑となるので、適宜省略した。以下に詳細な構造について図15ないし図34を参照して説明する。
【0022】
図15ないし図17に示す刃口部材302は、比較的径の大きく前方に向かって径が拡大している中心貫通丸孔302aと、外周部に環状に周設した凹陥部302bと、この凹陥部302bと連通する複数の貫通孔302c、補強リブ302dとから構成されている。
【0023】
図18及び図19に示す固定板303は、比較的径の大きな中心貫通丸孔303a、この中心貫通丸孔303aと連通する比較的小さな中心貫通丸孔303b、ねじ孔303c、送泥管351の先端部を受け入れるシール溝を設けた送泥管差込孔303d、排泥管361の先端部を受け入れるシール溝を設けた排泥管差込孔303e(図18参照)を備えたものである。前端面の周囲にねじ孔303fが設けられている。止めねじ303gはパッキンを抜く為のものである。
【0024】
図20ないし図23に示す第1隔壁304は、中央部にねじ孔304aを介在させてを相互に連通する中心貫通丸孔304b及び304cと、後面に形成されたねじ孔304d及び304eと、前面に形成されたねじ孔304fと、中心貫通丸孔304b及び304cから径方向に延び出し側面に連通する油供給路304g及び304hと、前面に設けた丸形溝304i、後面に設けた丸形溝304jとから構成されたものである。また、図21及び図22に示す通り、第1隔壁304は、送泥貫通丸孔304k及び排泥貫通丸孔304mが中心貫通丸孔304b及び304cの下方に左右に並設されている。
【0025】
図23ないし図26に示す第2隔壁305は、外周部に周設された凹陥部305a、中央部に軸方向に形成され相互に連通する中心貫通丸孔305b及び305c、それらの下部に形成され左右に並設された送泥貫通丸孔305d及び排泥貫通丸孔305e、軽量油圧ホース408a、軽量電気線418a,419a、滑材供給管(図示略)等を通す貫通孔305f、ねじ孔305g、パッキン溝305h、ボルト挿入孔305i、油圧シリンダ配置孔305j、補強リブ305k、引抜ボルト305mから構成されたものである。なお、305nは連結用ボルトである。
【0026】
図27及び図28に示す外管306は、下側面に逆止弁固定部306a、前端の外周に設けたねじ孔306b、後端の外周に設けたねじ孔306cを備えたものである。
【0027】
図30ないし図32に示す後端隔壁307は、外周に周設された凹陥部307a、凹陥部307aと連通するねじ孔307b、段部を備えた中心貫通丸孔307c、中心貫通丸孔307cの下方に並設された送泥貫通丸孔307d及び排泥貫通丸孔307e(図30参照)、凹陥部307aと連通するねじ孔307f、パッキン取付溝307gを有する推進管抜差環状孔307h(図31参照)、補強リブ307i、ボルト307j、油圧シリンダロッド逃がし孔307k、ボルト逃がし孔307mとを備えている。
【0028】
以上の筐体の接続構造を図14を参照して説明する。刃口部材302と固定板303は、ボルト315が貫通孔302cを介してねじ孔303fにねじ込まれることにより連結されている。固定板303と第1隔壁304は、ボルト316がねじ孔303cにねじ込まれることにより連結されている。第1隔壁304と第2隔壁305は、ボルト317がボルト挿入孔305iに挿通され、ねじ孔304dにねじ込まれることにより連結されている。第2隔壁305と外管306は、ボルト318がねじ孔305g及びねじ孔306bにねじ込まれることにより連結されている。外管306と後端隔壁307は、ボルト319がねじ孔307b及び中心貫通丸孔306cにねじ込まれることにより連結されている。
【0029】
以上、掘進機本体13の筐体を説明したが、次に掘進機本体13の内部構造について説明する。図14に戻り、掘進機本体13の中心において、中心回転軸312は、固定板303、第1隔壁304及び第2隔壁305に回転可能に支持されている。すなわち、中心回転軸312と第1隔壁304の間には、油室313及び油室314が形成され、各々、油供給路304g及び油供給路304h(図20参照)が連通している。また、油室313の内部において、中心回転軸312の外周にメカニカルシール320と、ねじ孔321とが設けられている。油室314の内部において中心回転軸312の外周に複列円錐ころ軸受322が設けられている。複列円錐ころ軸受322の後方には、ナット323及び座金324が設けられている。その後方には雌ねじ325及びオイルシール326が設けられている。第1隔壁304の後部には固定板327がボルト328で固定され、第1隔壁304から油が中央チャンバ329に漏出しないようにしてある。
【0030】
前方チャンバ330には、中心回転軸312の前端部に固定されたカッタ331(図17に示すカッタ固定部331aに固定される)が配設され、カッタ331の前方の中心部にはパイロット管取付具332が固定されている。このパイロット管取付具332は、後述のパイロット管502及びリードヘッド502aを取り付けることができるものであり、中心回転軸312の回転がリードヘッド502aに伝達しないようにする構造である。中心回転軸312の後端部にはスプライン雄部333が形成され、中心回転軸334のスプライン雌部335とは軸方向にスプライン結合をなしている。このスプライン雌部335の外周部と第2隔壁305の内周部は、軸受けとしてのオイレスメタル336が配設されている。このオイレスメタル336の後端部はフランジ337で押さえられ、中心回転軸334のスラストを受け止めている。固定板303と第1隔壁304の間はOリング338でシールされている。第1隔壁304の後端部と第2隔壁305の前端部の間はOリング339でシールされている。また、第1隔壁304の後端内周部と固定板327の外周部の間はOリング340でシールされている。さらに第2隔壁305の後端外周部と外管306の前端内周部の間はOリング341でシールされている。
【0031】
中心回転軸334の後端部にはスプライン雌部342が形成され、中心回転軸2の前端部に形成された雄スプライン部22(図1及び図2参照)とスプライン結合をなすことができる。中心回転軸334の外周部と後端隔壁307の内周部は、軸受けとしてのオイレスメタル344が配設されている。オイレスメタル344の前端部はフランジ345で押さえられ、後端隔壁307のスラストを受け止めている。第2隔壁305と外管306と後端隔壁307の間には、比較的広い後方チャンバ349が形成されている。後方チャンバ349において、掘進機内泥水バイパス装置401は、中心回転軸334の下側に設けられている。後端隔壁307の後端の内周面にパッキン343が嵌められている。外管306と後端隔壁307の間はOリング346でシールされている。
【0032】
中心回転軸312及び中心回転軸334の下側には、送泥系統350及び排泥系統370(図17参照)が横並びで形成されている。送泥系統350と排泥系統370とは平行に左右一対のものであり、固定板303から後端隔壁307に至るまで軸方向に連続的に形成されたものであり、また同様な構造である。したがって、送泥系統350のみを説明することとし、排泥系統370については送泥系統350の説明を準用することとし、説明は割愛する。この送泥系統350は、図14において泥水を右から左に前方チャンバ330まで送るためのものである。前方から、前述の送泥管差込孔303d、送泥貫通丸孔304k、送泥貫通丸孔305dが形成され、これに送泥管351が嵌められている。送泥管351の前端部は、パッキン352でシールされている。また、送泥管351に連続して、送泥管353が接続されている(排泥管363(図34参照)も同様)。送泥管353は泥水バイパスブロック403の前端部に差し込まれパッキン356でシールされている。泥水バイパスブロック403の後端部に屈曲した送泥管354(排泥管355(図29参照)も同様)が差し込まれ、パッキン357でシールされ、送泥管354の後端部は後端隔壁307に接続されている。送泥管354が曲げられ、送排泥の流路が下方に偏倚されているのは、小径の堀進機本体13内部において、中心回転軸334を避けて掘進機内泥水バイパス装置401を配置しなければならないからである。後端隔壁307下部に開けられた送泥貫通丸孔307d、排泥貫通丸孔307eに、それぞれ送泥管3、排泥管4(図1参照)を差し込むことができるようになっている。排泥貫通丸孔307e(図30参照)にパッキン358が装着されている。排泥系統370は、送泥系統350から供給される送泥水と、カッタ331で掘削された土砂とを排出するものであり、図14において左方向から右方向に泥水を流すものである。なお、図14に示す通り、逆止弁347(図29参照)は目詰め材高含有の高濃度液状体を供給することにより、推進管505の外周の地山に泥膜を形成し、切羽を安定させるためのものである。掘進機本体13のサイズの一例として、長さが902mm、直径が242mmが挙げられる。
【0033】
図33ないし図35に示す掘進機内泥水バイパス装置401は、送泥系統と排泥系統とに連通するチャンバ402を内部に設けた角型の泥水バイパスブロック403と、掘進機本体13の軸方向(送排泥方向)に平行な平行位置にあることで、送泥系統と排泥系統を分離して泥水を還流させることができ(図34(a)参照)、軸方向と直交する直交位置にあることで送泥系統350から排泥系統370に泥水をバイパスできるように(図34(b)参照)、前記直交位置または平行位置に交互に90度回動可能にチャンバ402の内部に立設された板状で小判形状の弁体405と、泥水バイパスブロック403の軸方向と垂直方向において弁体405の中心部を貫通して固定され、泥水バイパスブロック403内部において回動自在に立設された回動軸406と、この回動軸406に固定されたレバー407と、このレバー407と連結してこれを90度の範囲で回動させる油圧シリンダ408と、レバー407の回動運動を規制し、弁体405の正確な回動を実現するストッパ409とから構成されている。泥水バイパスブロック403には、その後端部に2つの穴(入口送泥管差込口414、出口排泥管差込口415)と、その前端部に2つの穴(出口送泥管差込口416、入口排泥管差込口417)が設けられ、それらはチャンバ402と連通している。チャンバ402内を弁体405が回動して、通過状態とバイパス状態とを切りかえるようになっている。軸方向に沿って平面視すると、平行位置(通過状態)では、弁体405がチャンバ402を左右2つのチャンバに区画分離し、一方、直交位置(バイパス状態)では、弁体405がチャンバ402を前後2つのチャンバに区画分離することができるのである。従って、1つの弁体405により泥水のバイパスを簡易に実行できることで、泥水バイパス装置401の構造が簡素化され小型化が実現する。
【0034】
この泥水バイパスブロック403は、泥水を送るとともに泥水及び土砂を排出させるか(以下、通過状態という)、あるいは、前記通過状態を阻止してバイパスさせるか(以下、バイパス状態)、二者択一的に切換が可能なゲートとしての機能を有するものである。前記の通過状態は、推進管505の推進に伴う切刃面への泥水の供給と、切刃面からの泥水及び土砂の排出に必要であり、前記のバイパス状態は、推進管505等の追加接続時に、管路の閉塞、地山の崩壊等を防止するために必要である。なお、前述の送泥管353、送泥管354の端部が入口送泥管差込口414、出口送泥管差込口416に各々差し込み可能となっており、排泥管も同様に出口排泥管差込口415、入口排泥管差込口417に各々差し込み可能となっている(図34(a)(b)参照)。これらの入口送泥管差込口414ないし入口排泥管差込口417は全部がチャンバ402と各々連通している。
【0035】
図34に示す通り、入口送泥管差込口414,出口送泥管差込口416に差し込まれる管の上部は各々圧力トランスミッタ418,419(図14、図35参照)が立設され、そこから延び出す軽量電気線418a,419a(図14参照)を貫通孔81,82等を通して、泥水の圧力を示す電流を外部に伝達するものである。圧力トランスミッタ418,419(図35参照)からの検出信号に基づいて、掘進機内泥水バイパス装置401が泥水の通過状態にあるとき、元押装置508の駆動力を制御することにより、掘進機本体13の推進速度を制御するか、或いは、掘進機内泥水バイパス装置401が泥水のバイパス状態にあるとき、奥側の管内圧力と泥水バイパスブロック403の前側圧力(切刃圧)とのバランスがとれた時点で掘進機内泥水バイパス装置401を通過状態に切り換え、送泥の衝撃(ショック)による地山崩壊と管内閉塞の危険性を回避するためである。つまり、圧力トランスミッタ418,419の検出値は、泥水バイパスブロック403の切換のタイミングを計るための目安を与えるものである。軽量油圧ホ−ス408a(図33参照)、軽量電気線418a,419a(図14参照)とも、後述の第1接続体1の1本毎に対して接続することはせず、ある程度束ねておいて、第2接続体201の10本の接続に対して、1回程度の接続作業とし、作業量を軽減している。
【0036】
掘進機内泥水バイパス装置401の動作を説明する。図34(a)に示す通り、泥水の通過状態においては、弁体405は軸方向と平行な平行位置に配置され、二点鎖線の矢印に示す通り、入口送泥管差込口414からの泥水をチャンバ402を介して出口送泥管差込口416に送る。また、入口排泥管差込口417からの土砂を含む泥水は、チャンバ402を介して出口排泥管差込口415に送られるようになっている。
【0037】
一方、バイパス状態においては、図34(b)に示す通り、油圧シリンダ408(図23参照)を駆動して、ピストンロッド420及び延長ロッド421を前進させ、レバー407を90度回動させる。そうすると、弁体405は軸方向と直交位置となり、二点鎖線の矢印に示す通り、入口送泥管差込口414からの泥水をチャンバ402まで送るが、弁体405により泥水搬送方向を180度変更されて、出口排泥管差込口415に送られるようになっている。
【0038】
こうして掘進機内泥水バイパス装置401により、泥水の通過状態及びバイパス状態を交互に切替ることとしたのは、推進管505等の接続作業中に土砂圧力を受け止めて土砂の崩壊を回避するとともに、送泥管中における土砂の閉塞を回避するためである。すなわち、図34(a)に示す通り弁体405を軸方向に平行な位置として泥水を通過状態として推進管505等の推進を行い、1回の推進を終えたら、図34(b)に示す通り、弁体405を軸方向に垂直な位置として泥水をバイパス状態に切り替え、泥水をショートカット(短絡)させ、詰まった土砂を流し、管の中を空にする。そうしてから、推進管505、第1接続体1、第2接続体201の切離、接続を行う。接続作業が終了し推進の準備ができたならば、泥水バイパスブロック403の後部の管内圧力(圧力トランスミッタ419の値)と、泥水バイパスブロック403の前側の圧力(切刃圧:圧力トランスミッタ418の値)とのバランスがとれた時点でゲートを開けるため、送泥の衝撃(ショック)を緩和でき、地山崩壊と管内閉塞の危険性を回避できるものである。ゲートの閉鎖(弁体405を堀進機本体13の軸方向と直交状態とすること)は接続作業毎に行なわれる。なお、詳細は動作のところで述べる。
【0039】
以上の通り、第1接続体1、掘進機本体13及び第2接続体201の構造を説明したが、これらの接続関係について説明する。第1接続体1(図1及び図2参照)の前側部は掘進機本体13の後端部に軸方向に差し込まれて植込ボルト380で連結されるような構造になっている(図14参照)。すなわち、第1接続体1の雄スプライン部22が掘進機本体13のスプライン雌部342に差し込まれ、また、第1接続体1の送泥管3、排泥管4が各々送泥貫通丸孔307d、排泥貫通丸孔307e(図30参照)に差し込まれることにより接続させることができる。また、後端隔壁307と前方接続部材8は、植込ボルト380がねじ孔307fにねじ込まれることで接続できるようになっている。一方、第1接続体1の後側部には第2接続体201の前部が後側から軸方向に差し込まれてボルトナットで継ぎ足されて接続される。こうして、掘進機本体13、第1接続体1及び第2接続体201が強固に接続され、元押装置508の推進力が掘進機本体13に伝達できるようになっている。
【0040】
(泥水加圧式小口径管推進装置501の構造)
第1接続体1、掘進機本体13及び第2接続体201が適用される泥水加圧式小口径管推進装置501を図36ないし図38を参照して説明する。これは、金属製の小径のパイロット管502(サイズの一例としてL=600mm,Φ60mm:先導管とも呼ばれる)、掘進機本体13、第1接続体1、第2接続体201及び大径の推進管505(概ねL=800mm〜1,000mm程度,概ねΦ150〜500mm程度)を推進するため、発進立坑506の底面506aに設置される架台507と、架台507上に固定された油圧式の元押装置508と、パイロット管502の推進状況を計測するトランシットを含み構成された検測器509と、元押装置508を駆動するため地上に設置される油圧ユニット510と、地上に設置され、作動流体として泥水を採用し、この泥水の加圧を行い、泥水を還流させる簡易泥水処理装置511と、泥水加圧状態を制御するための論理演算回路、操作ボタン、表示部等を含み構成された中央操作盤512とから構成されている。さらに、簡易泥水処理装置511の出口には送泥ポンプ513が設置され、剛性の送泥管514(例えば、鋼管が例示できるが硬質塩化ビニル管等でも良い)から、立坑バイパス装置515を介在させて送泥ポンプ513に泥水を供給することができるようになっている。立坑バイパス装置515は、推進管505の追加接続時に、一旦、簡易泥水処理装置511を停止すると、作泥した泥水が沈殿し再度泥水が安定するまでに時間を要することから、推進管505の追加接続時にも常に流量を維持しておくためのものである。また、一方、掘進機本体13で掘削した土砂と泥水とを第1接続体1、剛性の排泥管517(例えば、鋼管が例示できるが硬質塩化ビニル管等でも良い)、立坑バイパス装置515及び排泥ポンプ518を介在させて簡易泥水処理装置511に排出させて還流させることができるようになっている。
【0041】
この立坑バイパス装置515は、地上の簡易泥水処理装置511から送られてくる泥水の流れを変える装置であり、送泥管514、排泥管517の管内の送泥、排泥の流れを逆にしたり、あるいは、掘進機本体13にまで泥水を還流させずに、立坑バイパス装置515から直ちに還流(帰還)させたりすることができるものである。立坑バイパス装置515、送泥ポンプ513、排泥ポンプ518は、通常、発進立坑506内に設置した方が効率が良いが、入らない場合、地上に設置することもできる。簡易泥水処理装置511は、主として、泥水を掘進機本体13に供給し、この泥水と掘進機本体13で掘削した土砂とを掘進機本体13から受け入れて、この泥水と土砂を分離し、その分離された泥水を掘進機本体13に還流(リサイクル)させて供給するものであり、具体的には、攪拌機、泥水処理機、沈殿層、調整層等から構成されているものである。この簡易泥水処理装置511は作業中は常に運転しているが、スラリーポンプ(図示略)が働き泥水を揚水したときのみ振動篩(図示略)に泥水がかかり処理されるようになっている。
【0042】
なお、簡易泥水処理装置511に近い排泥管517には排泥流量計519が設置され、そこで計測された信号あるいは元押装置508、圧力トランスミッタ418、419(図14参照)等からの各種信号が中央操作盤512に出力され、この中央操作盤512からは簡易泥水処理装置511、元押装置508、油圧シリンダ408(図33及び図34参照)、油圧ユニット510等への駆動信号等の各種の信号が出力される構成である。また、推進管505の種類としては、塩化ビニル管、鋼管、ヒューム管、レジンコン管等、様々な種類の管が挙げられる。なお、図36はパイロット管502の推進工程の初期の一例を示すものである。また、パイロット管502、推進管505は各々、軸方向に解離可能に接続できる構造(場合により端部の周面にネジが切ってある)になっている。
【0043】
図37に示す通り、地上にある自動車520には、第1接続体1、第2接続体201、パイロット管502、推進管505、掘進機本体13、発電機521、クレーン522、工具523等が積載され、工事範囲は柵524で囲まれている。クレーン522がパイロット管502、推進管505、第1接続体1、掘進機本体13、第2接続体201等を発進立坑506に移送し、第1段階でパイロット管502を接続しながら元押装置508により推進させ、第2段階でパイロット管502に掘進機本体13を接続して推進させ、次いで掘進機本体13に推進管505、第1接続体1及び第2接続体201を継ぎ足しながら、これらを推進させることができるようになっている。
【0044】
(元押装置508の構造)
図39に示す元押装置508は、一例を示すものであり、その他、種々なる態様が可能である。この元押装置508は、二本の平行に所定間隔で配置されたレール560と、これに沿って摺動できる摺動部561と、摺動部561の間に懸架された往復部562と、往復部562を強制的に推進及び後退させる油圧シリンダ563と、油圧シリンダ563の上部に設けた油圧モータ564と、パイロット管502、掘進機本体13、第1接続体1又は第2接続体201の端部を着脱自在に固定でき、それらを回転させながら推進させる往復部562に固定された回転支持部材565と、推進管505を着脱自在に固定できる往復部562に固定されたアタッチメント566とを備え、スイベル管継手567,568を介して送泥管514及び排泥管517(図38参照)と接続されている。これらのスイベル管継手567,568を採用したのは、送泥管3、排泥管4(図3参照)は、推進により往復動することから、自在性のある構造とさせる必要があるためである。また、往復部562が第1接続体1、第2接続体201を介して掘進機本体13に強力に伝達することで、掘進機本体13に強力な推進力を発生させることができるのである。なお、元押装置508のその他の詳細な構造は、一例として、特開平7−4592号、特開平9−5389号等の技術を参照されたい。
【0045】
(アタッチメント566の構造)
アタッチメント566を図40ないし図42を参照して説明する。このアタッチメント566は、掘進機本体13、第1接続体1、第2接続体201の後端部と着脱自在に接続可能とすることができる構造を備えたものである。図40及び図41は第1接続体1との接続例を示す。アタッチメント566は、中心に配置された雄スプライン部601と、雄スプライン部601の前部に配置されこれを貫通させることができる中心貫通丸孔602及びスイベル管継手567及びスイベル管継手568を各々接続可能な送排泥管接続部材603を備えた三角板状の押え部材604と、雄スプライン部601の後方に配置されこれを貫通させることができる中心貫通丸孔605を備えた板状の本体取付用ブラケット606と、押え部材604及び本体取付用ブラケット606とを連結する3本の丸管607とから構成されている。また、押え部材604は第1接続体1の後方接続部材9とボルトナット(図示略)で着脱自在に接続できるようにされている。送排泥管接続部材603は、送排泥管を挿入できる貫通孔を備えた平板610と、ナット611とから構成されている。本体取付用ブラケット606の後側には、雄スプライン部601を固定するための固定板613がボルト614で着脱自在に固定されている。これにより、回転支持部材565(図39参照)からの回転動力が雄スプライン部601を介して中心回転軸2に伝達されるとともに、往復部562からの推進力も伝達されるようになっている。なお、ボルト608で後端隔壁307と押え部材604が接続されているがアタッチメント566を介して第1接続体1に伝達されるようになっている。
【0046】
(泥水加圧式小口径管推進装置501の動作)
全体の工事手順は泥水加圧小口径管推進工法のところで後述するが、ここでは泥水加圧式小口径管推進装置501の動作を中心に説明する。図39に示す通り、パイロット管502を回転支持部材565に取り付け、図36及び図37に示す中央操作盤512の指令に基づき、油圧ユニット510から油圧モータ564に圧油を供給し、元押装置508の操作部(図示略)により油圧シリンダ563を駆動させて、回転支持部材565を回転させることによりパイロット管502を回転させながら往復部562を推進させる。パイロット管502を押し込んだら、パイロット管502を回転支持部材565から離脱させ、往復部562を後退させる。パイロット管502を継ぎ足して、回転支持部材565に接続する。こうしてパイロット管502の推進を繰り返し、到達立坑585(図46〜50参照)に至らしめる。なお、この段階では、簡易泥水処理装置511等の泥水加圧は実施しない。
【0047】
こうして第1工程を終了したら、次にパイロット管502と回転支持部材565との接続を解除して、往復部562を後退させる。パイロット管502の後部にパイロット管取付具332を接続し、図14の掘進機本体13を元押装置508と接続する。すなわち、スプライン雌部342を回転支持部材565とスプライン結合するとともに、アタッチメント566を掘進機本体13の後端部に接続する。送泥管、排泥管をスイベル管継手567,568を介在させて送泥管514及び排泥管517と接続する。
【0048】
以上の通り、掘進機本体13の接続が完了したら、図36の中央操作盤512からの指令により、簡易泥水処理装置511、送泥ポンプ513及び排泥ポンプ518を駆動させ、泥水を送泥管514,排泥管517及びスイベル管継手567,568を介して掘進機本体13に送泥及び排泥を行い、簡易泥水処理装置511に還流させる。簡易泥水処理装置511では、泥水と土砂とを分離する等の処理を行い、この泥水を掘進機本体13の前方チャンバ330に循環させる。このとき、中央操作盤512では、推進を円滑化、安定化するために、排泥流量計519等の出力に基づいて送泥ポンプ513及び排泥ポンプ518のパワーを制御することにより、泥水の流量を最適化している。
【0049】
また、図34(a)に示す通り、弁体405を平行位置とし、油圧シリンダ563の働きで、往復部562の回転支持部材565を回転駆動することにより、中心回転軸334及び312を介して回転動力をカッタ331に伝達し、一体的に回転させる。送泥系統350からの送泥水と、カッタ331により掘削された土砂とが排泥系統370から排出される。同時に、油圧シリンダ563の働きで、掘進機本体13を圧入推進させる。なお、保持部材10及び11については中心回転軸2の回転に連動しない構造であるが、若干回転する場合もありうる。カッタ331、中心回転軸312,334,2,202は回転しながら推進するが、これら以外のものは直進する。
【0050】
そうして掘進機本体13の発進を終えたならば、中央操作盤512からの指令により、立坑バイパス装置515を切り替えて、送泥系統350及び排泥系統370(図17参照)への泥水の還流を停止させ、図34(b)の通り、油圧シリンダ408により弁体405を直交位置とし、送泥系統350及び排泥系統370(図17参照)の内部の清掃を適宜行う。泥水の比重が高くなれば管内での沈降速度よりも排泥ポンプ518に負圧がかかり、管内の泥水が引っ張られるか、又は立坑バイパス装置515の送泥側にエアー注入口を設け、排泥ポンプ518を運転しながらエアーを送泥系統350(図17参照)から注入すれば管内は清掃される。一般的には、管内に泥水が残った場合でも、掘進機本体13と、元押装置508との接続を切った場合には発進立坑506内に流出する。そうしてから、掘進機本体13と往復部562(図39参照)とを解離させ、往復部562を後退させる。掘進機本体13の後端部に第1接続体1及び推進管505の前端部を接続させ、さらに、第1接続体1及び推進管505の後端部をアタッチメント566を介在させて往復部562に接続させる。ここで泥水バイパスブロック403のバイパス状態から通過状態への切換作業は、送泥系統350内部の泥水圧力と切羽側の圧力のバランスが取れてから行われる。すなわち、立坑バイパス装置515を切り換えて、泥水を送り、立坑バイパス装置515から送泥系統350(図17参照)、泥水バイパスブロック403から排泥系統370(図17参照)と泥水が還流されて掘進機本体13内に泥水がある程度流れるようになったとき、泥水圧も上昇し、切羽側との圧力差が概ね0.1Kg/cm2となると、弁体405を直交位置から平行位置に切り換えて、掘進機本体13、推進管505及び第1接続体1の推進を行う。
【0051】
そうした泥水加圧推進工程を、推進管505及び第1接続体1に対して、後続として、第2接続体201及び推進管505を次々に継ぎ足しながら、到達立坑585に至るまで繰り返す。なお、第1例では50本の推進管505、第1接続体1及び第2接続体201を接続させることとするが、接続本数は工事の規模に応じて適宜選択することができる。なお、推進管505の両端にはねじ部が周設されて、これにより接続可能となっている。また、閉塞等の場合には、泥水を逆流させることもある。
【0052】
(泥水加圧式小口径管推進工法の施工手順)
次に実施の形態の泥水加圧式小口径管推進工法の施工手順を図43〜図52を参照して説明する。ここでは、図36ないし図38に示す泥水加圧式小口径管推進装置501を適用した例をしめすが、様々な変形例も可能である。
【0053】
▲1▼発進立坑及び到達立坑築造工(ステップS100:図43参照)
図44に示す発進立坑506を築造する。まず、図45に示す通り、旋回圧入機570で止水器572を有する下部マンホール躯体571を旋回圧入し、掘削機573で土砂を掘削する。下部マンホール躯体571の上に中間マンホール躯体574を溶接で接続する。旋回圧入機570でこの中間マンホール躯体574を旋回圧入し、掘削機573で土砂を掘削する。中間マンホール躯体574の上に鋼製の円筒状の連結ケーシング575を着脱自在に接続する。下部マンホール躯体571の底部に底面506aが形成されるように基礎水中コンクリート576を打設する。
【0054】
上記を補足的に説明すると、図44に示す通り、下部マンホール躯体571は、円筒状の鉄筋コンクリート578の下端に鋼製の刃状部材579を嵌合し固着し、上端縁に鋼製の円筒部材580を嵌合し固着しているものである。刃状部材579の下端には円周状に鋸歯が複数配列されている。鉄筋コンクリート578の下端は旋回圧入の際の抵抗を軽減するために内周面がテーパ状となっている。前記各要素がマンホール製造工程において一体に製造され、下部マンホール躯体571となっている。フィルタやゴムを取り付けた止水器572を下部マンホール躯体571に取り付け予めくみ込んであるので、小口径推進工法の発進時の際に、水や土砂がマンホール内に浸入することがなく、しかも薬液注入工事を不要としスムーズな小口径推進工事ができるのである。中間マンホール躯体574は、円筒状の鉄筋コンクリート581の上端及び下端にそれぞれ鋼製の円筒部材582,583を嵌合し固着しているものである。前記各要素がマンホール製造工程において一体に製造され、中間マンホール躯体574となっている。なお、これらは特開平9−60020号に詳細に開示されているので、これを参照されたい。なお、発進立坑506の内径はΦ1,500mm(第1例ではΦ1,500〜2,010mm程度の範囲が好適である)である。なお、到達立坑585の築造工は同様に行われるが、在来のライナープレート工法等でも良し、内径も任意に設定可能である。
【0055】
▲2▼測量(S101:図43参照)
管路センターを発進立坑506付近にマーキングする。また、レベル測量により推進計画高及び機械据え付け高位置をマーキングする。
【0056】
▲3▼元押装置508及び簡易泥水処理装置511等据付工(S102:図43参照)
架台507及び元押装置508を発進立坑506内に計画勾配及び計画方向に据え付ける。すなわち、発進立坑506内に、計画推進管センター方向に元押装置508を合わせて、吊り降ろす。マンホール内側壁面に、マーキングしてある位置に間材(図示略)などで微調整をし、元押装置508の仮据えを行う。管勾配については、レベル(図示略)等によって計測し、元押装置508の管芯を計画推進管センターに合致させる。元押装置508の据え付けが完了後、架台507及び元押装置508の固定を十分に行い、架台507とマンホール壁を溶接、又はジャッキにて固定する。尚、元押装置508の反力はマンホール壁から取る。なお、ここで鏡切りや薬液注入の工程は不要である。前述した通り、止水器572が直接マンホール躯体に組み付けられているからである。
【0057】
▲4▼ パイロット管推進工(S103:図43参照)
推進の一工程目としては、方向修正装置(図示略)にてパイロット管502を計画推進線上に圧密工法にて推進を行う(図46及び図47参照)。推進は、発進立坑506よりリードヘッド502a(図36参照)を先導役として、後続にパイロット管502を接続し回転しながら推進する。方向性確認は、元押装置508後方よりレベルまたは検測器509にてリードヘッド502a内のリードランプを目視にて確認する。また、パイロット管502が計画推進よりずれて、方向修正が必要になった場合は、パイロット管502の回転を止め、修正方向にリードヘッド502aの先端を合わせ、推進を行い計画推進上に復元したなら、パイロット管502を回転させながら推進を行う。
【0058】
▲5▼ 推進管推進工及び泥水加圧工(S104:図43参照)
推進の二工程目としては、第1工程のパイロット管502が到達立坑585に到達完了後、前工程で貫通させたパイロット管502のうち、発進立坑506内の最後尾のパイロット管502の後端部にパイロット管取付具332を接続することで、パイロット管502の後端部に掘進機本体13を接続し、掘進機本体13の後端部を元押装置508に接続し、簡易泥水処理装置511等により送泥及び排泥を行い泥水を還流させながら掘進機本体13、第1接続体1、第2接続体201を推進させる(図48ないし図50参照)。一方、到達立坑585側では、パイロット管502等の回収を行う。こうして推進管505及び第1接続体1、第2接続体201を継ぎ足しながら推進を行う。そうして、50本程度の推進管505、第1接続体1及び第2接続体201を推進させる。掘進機本体13は到達立坑585側で回収する。
【0059】
▲6▼ 第1接続体1及び第2接続体201等の撤去工及び管内清掃等(S105:図43参照)
第1接続体1及び第2接続体201を発進立坑506側へ回収し、分解する(図51参照)。元押装置508等を撤去して、高さ調整用のモルタルを打設し、インバート577を据え付ける(図52参照)。
【0060】
▲7▼ マンホール上部築造工(S106:図43参照)
中間マンホール躯体574の上に上部マンホール躯体587を取り付ける。すなわち、調整部588,側塊589,受枠590,蓋591,ステップ592を取り付ける。こうして施工したものを図52に示す。連結ケーシング575(図44参照)と中間マンホール躯体574との連結を解除し、土砂の埋め戻しを施工後、連結ケーシング575を中間マンホール躯体574から分離し撤去して、こうして小口径推進工事及びマンホール595の築造工事を完了する。
【0061】
(第1例の効果)
以上説明した泥水加圧式小口径管推進装置501によれば、次の効果が生じる。
(A)泥水加圧式であるから、軟弱土質、特に滞水砂層において、推進管505を推進する際、これが上方へ偏移することがなく、推進方向の狂いがほどんどなく、精度を許容範囲に納めることができ、軟弱土質にも有効に対応することができる。したがって、軟弱土質においても、許容誤差以内の精度を維持しなければならない下水工事等において、二工程式の小口径管推進工事を可能とすることができる。
(B)第1接続体1に、中心回転軸2、送泥管3、排泥管4、推進力伝達軸5ないし7を納め、推進力伝達軸5ないし7が推進力伝達の役目を果たすことから、面整備工事に不可欠な低耐荷管(塩ビ管等)の長距離推進が可能となる。第2接続体201も同様である。従って、強度の観点から担保されていることから、面整備工事に不可欠な低耐荷管、例えば塩ビ管での長距離推進に適用できる。
(C)二工程式を採用したため、推進精度管理はパイロット管502のみとし、小型立坑内での作業性を向上させることができる。例えば、一工程式での推進管挿入時における測量機器との接触等を回避できるし、方向修正装置を機内に有さなくてもよく一層の小型化が可能となる。
(D)第1接続体1及び第2接続体201の構造を簡素化するとともに小型化することができる。これに伴い、掘進機本体13の構造がシンプルとなり大幅に小型化でき、小径立坑(例えばΦ1,500mm)からでも一発で発進でき、発進作業が容易となる。即ち、従前の一工程式泥水加圧式推進工法では、先導体の中に、カッタ部、モータ部、機内バイパス部、カメラ部を備え、モータにより掘削カッタを回転させ、土砂を先導体内に取り込み推進を実行しており、機内バイパス部は大型であり、また、モータ部、カメラ部が設置されていることから必然的に先導体が大型化、重量化し、精度を要求される小型立坑推進(小口径管)工事では、先導体を複数に分割せざるをえず、発進立坑からの分割発進を余儀なくされ先導体の発進作業がきわめて煩雑となっていたし、また、先導体中にモータ等が設置されていることから、先導体内部のスペースが著しく限定され、モータ等や送排泥管の設置がきわめて困難となるが、これを解決したものである。
(E)駆動源を元押装置508に持たせたことから、水没事故発生時でも推進工事が続行でき、最悪でも露出している元押装置508の交換で容易に対処できる。即ち、従前の一工程式泥水加圧式推進工法では、水没事故発生時には推進工事は不可能となる場合が有り得るので、本管の引抜きまたは中間立坑を掘削して対処せざるをえず、莫大な経費と期間がかかる場合があり得たが、第1例はこれを解決したものである。
(F)推進作業中は、第1接続体1、第2接続体201の1本毎に、ボルトによる繋ぎ込み、コネクタによる軽量電気線418a,419aの接続、軽量油圧ホ−ス408aの接続を行うだけでよく、接続作業性が向上する。即ち、従来、一工程式泥水加圧式工法では、中間接続媒体の接続においては、ストラスカップリング、ビクトリックジョイントを使うことが一般的であるが、それらジョイントが団子状態に膨らみスペースを取り、また、接続作業が大変煩雑なものであり、小口径管における工事では、こういう極めて限られたスペースの条件下では、従来の手法で泥水加圧推進用装置を設計するのは理論上なりたたないのであるが、第1例はこれを解決したものである。
【0062】
(第2例の泥水加圧用接続体)
第2例の泥水加圧推進用接続体を図53〜図72を参照して説明する。この泥水加圧推進用接続体は、第1例をよりコンパクトにするため、構成を一部変更したものである。したがって、共通する構成については図示するに止め、異なる構成を中心として説明する。なお、部品番号については、1000番を付加した番号とする。
まず、第1接続体1001を図53〜図62を参照して説明する。この第1接続体1001は、前端部及び後端部に各々前方接続部材1008(図53参照)及び後方接続部材1009(図54参照)を備え、それらは下部が切り欠かれている。前方接続部材1008には、左右に貫通孔1081、1082、中心部に貫通丸孔1083、下部に貫通孔1084、1085(半孔でお互いに連通している)、上部に貫通孔1086が設けられている。後方接続部材1009にも同様の孔が設けられている。貫通丸孔1083に推進力伝達軸1006の前端部が溶接固定され、この推進力伝達軸1006に中心回転軸1002(図59参照)が挿入され、その左右斜め下方にある貫通孔1084、1085にそれぞれ円筒形状の送泥管1003及び排泥管1004の前端部が差し込まれて溶接され、上部にある貫通孔1086に円筒状の推進力伝達軸1005の前端部が差し込まれて溶接されて、それぞれが配設されている。同様にそれらの後端部は後方接続部材1009に固定されている。
【0063】
また、保持部材1010は、図57(a)〜(c)に示す通り、丸型で小径のプラスチック製(例えば、MCナイロン)のものであり、前方接続部材1008の周縁部内側に4箇所に設けられている。保持部材1010は、図57に示す通り、円筒形状に形成され、中心にボルト穴1012が設けられ、周面にテーパが設けられている。図56に示す通り、ボルト穴1012にボルト1014、ワッシャ1015取付けられて、保持部材1010の外周部の一部が、前方接続部材1008のそれぞれの外周面側から若干突出するように固定されている。同様に、丸型で小径のプラスチック製(例えば、MCナイロン)の保持部材1011は、後方接続部材1009の周縁部内側に設けられている。保持部材1011の外周部の一部が、後方接続部材1009のそれぞれの外周面側から若干突出するように配置されている。保持部材1010及び保持部材1011により、第1接続体1をプラスチック、例えば塩化ビニル樹脂で形成された推進管1505の内部に挿入した場合、第1接続体1001を推進管1505の内部に保持できるようにしたものである。それにより、こすれ等を防止できる。
【0064】
図59(a)〜(c)に示す中空体でなる中心回転軸1002は、中心回転管1021の前端部に短円柱形状の雄スプライン部1022が嵌合されて溶接により接続されたものである。雄スプライン部1022はその前端部に円形状の角形スプライン1024を備えたものである。角形スプライン1024は外周に角型で所定条数のスプラインが形成されたものであり、前方接続部材1008から軸方向に外部に突出するようになっている。また、中心回転軸1002は、中心回転管1021の後端部に短円柱形状の雌スプライン部1025が嵌合されて溶接により接続されたものである。雌スプライン部1025は外部と連通され、その内周面に角型で所定条数の角形スプライン1027(ボス)を備えたものである。この中心回転軸1002は、推進力伝達軸1006の内部に挿入可能になっている。
【0065】
送泥管1003及び排泥管1004は、図54に示す通り、長尺状の円管であって、ほぼ、中心回転軸1002と同じ長さに設定されている。送泥管1003の両端部の外周を形成するカラー1023、1026は、各々円環状の第1ジョイント管1031(図58参照)、第2ジョイント管1032(第1ジョイント管1031と同様な構造である)が挿脱自在に差し込まれることができるように形成されている。図58に示す通り、第1ジョイント管1031、第2ジョイント管1032の外周面には、3つの円環状の溝1033が設けられ、それらのOリング1035がそれぞれ嵌合されるようになっており、また、前方に嵌合溝1036が形成がされている。排泥管1004のカラー1029にも、同様のジョイント管が挿脱自在に挿入可能となっているので、図示及び説明は省略する。
【0066】
推進力伝達軸1005は、図54に示す通り、円管1051を備え、その前端部は、前方接続部材1008に差し込まれて溶接或いはボルトナットで固定されるようになっている。同様に、円管1051の後端部も後方接続部材1009に差し込まれて溶接或いはボルトナットで固定されるようになっている。ここでは、推進力伝達軸1005、1006は、合計2本であるが、これに限定されることはなく、適宜本数の設置が可能である。
【0067】
前方接続部材1008を図53ないし図56を参照して説明する。これは、軸方向に一定の厚みを備えた板状体であり、また、前後に2つの垂直面を備えた面板に形成されたものであり、貫通孔1081,1082には、軽量電気線418a、419a(図35参照)を貫通孔1081に通し、軽量油圧ホース8a(図33参照)を貫通孔1082に通すことができるようになっている。ボルト通し孔にはそれぞれボルト1088a〜1088eがねじ込まれている。後述の掘進機本体1013に第1接続体1001を接続する場合、このボルト1088a〜1088eで固定するようになっている。中心回転軸1002は、管状の推進力伝達軸1006内部に収納できるようにされている。この推進力伝達軸1006は、前方接続部材1008の貫通丸孔1083と、後方接続部材1009の貫通丸孔1083の差し込まれて固定できるようになっている
【0068】
また、第1接続体1001は、前方接続部材1008と同様な構造の後方接続部材1009を備えている(図54、図62参照)。これについては、前方接続部材1008の説明に準じるので詳細な説明は省略するので、対応する部品番号に10番を付加した番号を図示することとする。保持部材1011は保持部材1010と同様の構造のものである。ただし、第1接続体1001と第2接続体1201とを脱着自在に連結するための連結フック1110が掛け止めされるフック溝1120が設けられているほかは概ね同様の構造である。連結フック1110により、第1接続体1001と第2接続体1201の接続作業、或いは第2接続体1201同士の接続作業が簡単になる。
【0069】
この連結フック1110は、図72(a)〜(d)に示す通り、平面から見ると長方形状であって、上面の両側にテーパが付けられ、その両側面に直方体溝1111、1112が切り欠かれているとともに、U字状溝1113が短手方向に貫設されているものである。直方体溝1111、1112の長さは、前方接続板1008と後方接続板1009の合計厚みよりの大きくされている。図55に示す通り、連結フック1110はU字状の溝1120に上方向から嵌合されるようになっている。従って、塩ビ製の推進管505を押しこむときには、第1接続体1001の後方接続板1009と第2接続体1201の前方接続部材1208、或いは、第2接続体1201の前方接続部材1208と後方接続部材1209とが圧力で密着される(図71(a)(b)参照)。また一方、第1接続体1001、第2接続体1201を引き抜くときには、前方接続板1008と後方接続板1009が離れるようになっている。
【0070】
第2接続体1201は、図63ないし図70に示す通り、第1接続体1001と概ね同様の構造であるので、対応する部品番号に200番を付加した番号を図示するに留め、説明は概ね割愛する。ただし、前方接続部材1208の貫通丸孔1281、1282にも前述したフック溝1120が設けられていることが相違点である。また、図69に示す通り、第2ジョイント管1231の構造が図58の場合と若干異なり、両側前後に4つの円環状の溝1033が形成されている。送泥管1203及び排泥管1204の突出長さが若干短くされていることである。後方接続部材1209は、前方接続部材1208と対で用いられ、後方接続部材1009と対応した同様な構造である。
【0071】
さらに、第1接続体1001、第2接続体1201の後端部は、元押装置1508に、アタッチメント1566(図40及び図41参照)などを介在させて脱着自在に接続できるようになっている。また、推進管1505は本体取付用ブラケット1606(図97参照)を介して元押装置1508に着脱自在に連結できるようになっている。
【0072】
第1接続体1001の組立手順を説明する。推進力伝達軸1005、1006、送泥管1003、排泥管1004、第1ジョンイント1031、第2ジョイント管1032をそれぞれ前方接続板1008、後方接続部材1009の対応する孔に差し込む。後方接続部材1009にも同様に差し込み、図60ないし図62に示す通りの状態に組む。そして、保持部材1010及び1011を取付ける。中心回転軸1002を推進力伝達軸1006の中空部に差し込む。推進力伝達軸1005、1006、送泥管1003、排泥管1004は、前方接続部材1008、後方接続部材1009に溶接により固定されて一体化されている。こうして、1つのユニットとして第1接続体1001を予め組み立てておく。同様の要領で第2接続体1201も予め組み立てておく。
【0073】
以上説明した第1接続体1001は、掘進機本体1013の後端部に最初に接続されるものであり、この第1接続体1001の後端部に第2接続体1201が接続可能となっており、また、この第2接続体1201の後端部に第2接続体1201同士が次々に接続できるようにされている。つまり第1接続体1001は先頭の中間接続体であり、第2接続体1201は、2番目以降の中間接続体であり、ともに中間接続媒体である。第1接続体1は掘進機本体1013に対して接続させるために構造を若干異ならしめているものである。
【0074】
図73ないし図96に示す掘進機本体1013についても、図14に示す掘進機本体13から若干変更されているので、以下に変更点と補足的事項を説明する。図78および図79に示す通り、カッタ部1300は、回転軸1312に着脱自在にボルト1705で固定されるフランジ1710と、このフランジ1710に周設され周囲の土砂流を攪拌して閉塞を防ぐ3枚の補強リブ1720と、フランジ1710の前方にボルト1725で着脱自在に固定された円錐面を備えたコーン1730と、コーン1730の前面にボルト1735で着脱自在に固定され周方向に設けられた3個の流入孔1746を備えた面板1740と、この面板1740に設けられた複数(6個)の超硬合金からなるビット1750と、コーン1730と面板1740とを接続する3枚の攪拌リブ1770とから構成されたものである。コーンの前面側にパイロット管1502を取付けるための、回転ジョイントからなるパイロット管取付具1332がねじ込まれるようになっている。
【0075】
図80(a)(b)、図81に示す通り、面板1740は、丸板状に形成され、中央にコーン1730の先端を嵌合させる丸孔1741と、ボルト1735がねじ込まれる6個のねじ孔1742と、前述の流入孔1746とから構成されたものである。図82に示すビット1750は、平面から見ると、左右両側にテーパ面1751〜1754が設けられ、前後に平行面1756、1757が設けられ、また、上面中央部に凹部1758が形成されている。正面から見ると、上下に平行面1759a,1759bが形成されている。また左右両側下部領域には、切欠1750a,1750bが形成されている。
【0076】
図83(a)(b)に示す攪拌リブ1770は、正面から見るとラッパ形状に形成され、側面から見ると長方形状に形成されている。
【0077】
図84〜図86に示すコーン1730は、パイロット管取付部1332等を取付けるため、中央部に形成された取付孔1731と、放射状に配置された6個のボルト取付孔1732と、放射状に後部周縁から外部に向かって半径方向に延び出す補強リブ1720とを備えている。
【0078】
図87(a)(b)に示すフランジ1710は、1720を嵌合させるための嵌合溝1711と、ボルト1725をねじ込むためのねじ孔1712と、回転軸1312とコーン1730とを取付けるため中央部に形成された取付孔1713と、から構成されている。
図88および図89に示す刃口部材1302は、第1例と同様の構造であるが、内側のテーパ面1760に肉盛1761が溶接されている。
【0079】
図90ないし図96に示す通り、圧力トランスミッタ台座1418c(図91参照)が接続管1422に固定され、接続管1424(図92参照)には圧力トランスミッタ台座は設けられていない。後部隔壁1307の前方の下部には、送泥孔と排泥孔が切削されたエルボ部1308が溶接されている。
【0080】
アタッチメント1566等の変更点を図97ないし図102を参照して説明する。このアタッチメント1566は、掘進機本体1013、第1接続体1001、第2接続体1201の後端部と着脱自在に接続可能とすることができる構造を備えたものである。図97は第2接続体1201との接続例を示す。構造については概ね第1例のアタッチメント566と同様であるから、異なる点や補足事項を中心に説明する。送泥管1567、排泥管1568はそれぞれ上方に向かって延び出している。また、第2接続体1201とは、アタッチメント1566とは、連結フック1110で着脱自在に連結されている。さらに、押え部材1604と本体取付用ブラケット1606との間隔が一層狭くされている。
【0081】
(第2例の効果)
第2例の泥水加圧推進用接続体の効果は、第1例の泥水加圧推進用接続体のものと概ね同様であり、第1例の効果(A)〜(F)を準用する。
ただし、第2例の特有の効果としては、以下の効果がある。
(G)連結フック1110によって、第1接続体1001、第2接続体1201等の接続作業が一層容易になる効果がある。
(H)カッタ部1300の補強リブ1720によって、面板1740が補強されるとともに、カッタ部1300内部の雰囲気を強制的に攪拌して、土砂の閉塞を有効に防止することができる。
(I)第1接続体1001の中心回転軸1002、第2接続体1201の中心回転軸1202をフリーとし、第1例のような堅固な嵌め合いを大幅に緩和した。
(J)前方接続部材1208と後方接続部材1209を薄くしたこと、保持部材1010、1011を小さくしたこと等、第1接続体1001、第2接続体1201の全体重量を概ね60Kgから、さらに軽量化し、概ね30〜35Kgとした。
(K)第1ジョイント管1031、第2ジョイント管1032の外側にOリング1035を嵌め込むようにしたので、インナー加工からアウター加工に転換して製造コストを安価とし、接続作業が簡単になり、しかもOリング1035の嵌めあいを視認可能とし信頼性を改善した。
(L)掘進機本体1013において、排泥管1034を曲げて流路を変更する場合、中心と中心との位置合わせの精度を出すのが簡単になる。即ち、孔を開けてから溶接していたが、溶接してから両方からトンネルを掘るようにして切削し、孔を貫通させたものである。
【0082】
(第3例の泥水加圧用接続体)
第3例の泥水加圧推進用接続体を図103ないし図126を参照して説明する。
この泥水加圧推進用接続体は、概ね寸法的には第2例と同様の長さに設定されているが、第2例のスプライン部をより太径とし、それに伴い周辺部を設計変更したり、或いは、接続作業性を向上させるための作業室の創設、また、連結フックに代えてボルト、ナットでの連結に変更したこと、送泥系統3350、排泥系統3370の位置を置き換えたこと(配置を逆にしたこと)等、構成の一部変更したものである。したがって、第2例と共通する構成については図示するに止め、異なる構成を中心として説明する。なお、対応部品番号については、3000番台とする。さらに断面の切り方については、全部の部品を見せるために場所ごとに切断方法を適宜変更してあるし、断面図のハッチングは本例では、いたずらに複雑となるので、適宜省略した。
【0083】
まず、第1接続体3001を図103〜図106を参照して説明する。この第1接続体3001は、概括的にいえば、掘進機本体3013の後部内部に収容されたインナーケーシングであり、かつ、その長さが大幅に縮小されて小型となっていることが、前述第1例と第2例とは異なっている。第1接続体3001は、前端部及び後端部に各々前方接続部材3008及び後方接続部材3009を備え、その中心軸に中心回転軸3334のスプライン雌部3342を受け入れるための貫設穴3083を設け、その左右斜め下方に円筒形状の送泥管3203及び排泥管3204を差し込んで軸方向に固定できるようにした貫設孔3084、3085を設けたものである。左右中央に、ボルト3090を貫通させる側面が開放された貫設孔3081、3082、軽量油圧ホース3408a、軽量電線3418a,3419a等を収容するための上部に設けた小判形状の貫設孔3086を設けている。さらに、複数のボルト3380がボルト取付孔3088a〜3088eにねじ込まれ、後述の掘進機本体3013の後端隔壁3307との接続を可能としている。後方接続部材3009の貫設孔3081、3082には、その下部にボルト受入溝3120が形成され、その両側に部分に角型のキー3122が形成され、ボルト3090を締めるときにナット3123が空回りしないようにしている。このボルト3090は、ねじ穴3309(図116参照)へそれぞれねじ込まれる。
【0084】
図103に示す通り、第1ジョイント管3031は、送泥貫通丸孔3307d、排泥貫通孔3307e、送泥管3003、排泥管3004に差し込まれそれらを接続するものである。また、第2ジョイント管3032は、送泥貫通丸孔3307d、排泥貫通孔3307e、第2接続体の送泥管3203、排泥管3204(図107参照)とを接続するものである。なお、これらの第1ジョイント管3031、第2ジョイント管3032は、それぞれ、前述の第2例の第2接続体1201の第1ジョイント管1031(図58参照)、第2ジョイント管1231(図69参照)と同様の構造であるから説明は準用する。
【0085】
なお、第1接続体3001は短いので、管状の推進力伝達軸3005が外周に設けられている。必要に応じて、スプライン結合を包むように、推進力伝達軸3006を中心部にも設けることもできる(図105参照)。また、第2接続体3201と推進管3505とは概ね同一長であり、推進管3505は、第1接続体3001を覆っているので、接続作業時には、推進管505の後端から第2接続体3201の後方接続体3209が露出することとなり、接続作業性が向上する。
【0086】
つぎに、第2接続体3201を図107〜図110を参照して説明する。概括的にいえば、中心回転軸3201のスプライン部分を太径(特に、雌スプライン部分)としたので、送泥管3203、排泥管3204、推進力伝達軸3206の間隔が狭くなり、それらを保持することが難しくなったことから、前方接続部材3208と後方接続部材3209の軸方向に長さをそれぞれ同様に増大させ、全体として横長の形状とし、中心回転管3221の径の狭い箇所で保持するようにしている。雄スプライン部3222の前端部に嵌め合いを容易とするためロケートピン3228が設けられている。また、作業性の向上のため、作業窓としての側部開口3281、3282、軽量油圧ホース3408a、軽量電線3418a,3419aを収容するための上部開口部3286を設ける等の設計変更を行なったものである。
即ち、この第2接続体3201は、前端部及び後端部に、図108、図109に示す通り、各々、軸方向に厚み(幅)のある前方接続部材3208及び後方接続部材3209を備え、その中心軸に中心回転軸3202(図109参照)を保持するための円管状の推進力伝達軸3206を備え、その左右斜め下方に円筒形状の送泥管3203及び排泥管3204を前方接続部材3208及び後方接続部材3209に差し込んで軸方向に固定できるようにしたものである。また、引き抜き時にこすれないように、摩擦防止シート(図示略、ふすますべりと同等品)の小片を両面粘着テープで、前方接続部材3208の下面周部に貼りつけている。さらに、図109、図110に示す通り、板状の保持部材3210が前方接続部材3208の後端部に設けられ、内部に第1作業室3212が形成され、同様に、板状の保持部材3211が後方接続部材3209の前端部に設けられ、内部に第2作業室3213が形成されている。これらの第1作業室3212、第2作業室3213は、それぞれ側面が開放されて外部と連通し、工具等を入れることができるようになっている。
【0087】
図107ないし図110に示す中心回転軸3202の雄スプライン部3222、雄スプライン部3225は第2例のものよりも大径となっており、推進力伝達軸3206内部に収容されて概ねフリーとなっているが、ストップ板3215で係止できるようになっている。即ち、中心回転軸3202は、軸方向後方へは抜けるが、軸方向前方への移動は規制されているものである。このストップ板3215は、図110に示す通り、中心回転軸3202を通す貫設孔3216を中心に備え、四隅に設けた3211保持部材の右側面にボルト3217で脱着自在に固定されている。これにより引き抜き時のトラブルが解消できるし、スプラインの嵌めあいの誤差累積が生じない。また、図107に示す通り、雄スプライン部3222のスプライン先端は、嵌合を容易にするため、先細に形成され、雄スプライン3222の前側にロケートピン3228が形成されている。送泥管3203、排泥管3204を接続するため、第2ジョイント管3232が使用されるが、これは第2例の第2ジョイント管1231(図69参照)と同様な構造であり説明は準用する。第1ジョイント管3031は使用しない。中央部に有る推進力伝達軸3206は、1本であり、第2例より1本減数されている。
【0088】
前方接続部材3208を図107、図108を参照して説明する。前方接続部材3208の上部の両側に側面が開放された側部開口3281,3282(図110参照)、中央に貫通丸孔3283、下部の左側に貫通丸孔3284、下部の右側に貫通丸孔3285、上部中央に上部開口部3286が形成されている。側部開口3281,3282は、接続作業を行なうようにするために設けられている。
中心回転軸3202は、管状の推進力伝達軸3206内部に収納できるようにされている。この推進力伝達軸3206は、前方接続部材3208の貫通丸孔3283と、後方接続部材3209の貫通丸孔3283の差し込まれて固定できるようになっている。
【0089】
前方接続部材3208と同様な構造の後方接続部材3209(図108参照)の要素については、前方接続部材3208の説明に準用するので、対応する部品番号に10番を付加した番号を図示することとする。なお、中心回転管3221を抜いた場合、前方接続部材3208は側面から見ると、駆動力伝達軸3006が見えるが、後方接続部材の作業室3213は、側面から見ると、駆動力伝達軸3006は見えず、向こう側とスペースで連通されている。
図109に示す通り、第2接続体3201同士の接続は、ボルト3290とナット3323とで着脱自在に接続できるようになっている。
なお、第2接続体3201の底面にはドレイン孔3218が設けられている。また、図108、図109のハッチングは溶接部分である。
【0090】
さらに、第1接続体3001、第2接続体3201の後端部は、元押装置3208(図121参照)に、アタッチメント3566(図121ないし図125参照)などを介在させて脱着自在に接続できるようになっている。また推進管3505は本体取付用ブラケット3606(図123参照)を介して元押装置3508に着脱自在に連結できるようになっている。
【0091】
第1接続体の組立手順を図103ないし図106を参照して説明する。
第1ジョイント管3031で、送泥貫通丸孔3307d、排泥貫通孔3307e、送泥管3003、排泥管3004に差し込み溶接する。第2ジョイント管3032で、送泥貫通丸孔3307d、排泥貫通孔3307e、第2接続体の送泥管3203、排泥管3204を接続する。こうして組み立てた第1接続体を、ボルト3090を貫設孔3081、3082に貫通させて、後方隔壁3307のねじ孔(図示略)にねじ込む。また、複数の植込ボルト3380がボルト取付孔3088a〜3088eにねじ込まれ、掘進機本体3013の後端隔壁3307と接続する。貫設孔3084、3085に送泥管3203及び排泥管3204を差し込んで溶接する。また中心回転軸3334のスプライン雌部3342に第2接続体の雄スプライン部3222を差し込み第2接続体3201を接続し、ボルト受入溝3120に、ナット3123を仮締めしたボルト3090を落とし、ボルト3090を締める。
第2接続体3201の組立手順を図107ないし図110を参照して説明する。
送泥管3203及び排泥管3204を前方接続部材3208及び後方接続部材3209に差し込んで溶接する。同様に推進力伝達軸3206を溶接する。摩擦防止シート(図示略、ふすますべりと同等品)の小片を両面粘着テープで、前方接続部材3208、後方接続部材3209の下面周部に貼りつける。なお、送泥管3203及び排泥管3204は、必ずしも溶接する必要はなく、遊びを持たせても良い。
【0092】
以上説明した第1接続体3001は、図103に示す通り、掘進機本体3013の後端部に最初からインストールされているのであり、この第1接続体3001の後端部に第2接続体3201が接続可能となっており、また、この第2接続体3201の後端部に第2接続体3201が次々に接続できるようにされている。また、第1接続体3001と第2接続体3201との接続、或いは第2接続体3201同士の接続をボルトナットで着脱自在に行なっている。従って、第2例の連結フックで接続した場合であると、難工事のとき引いたり抜いたりする必要があり、落とし込むためのクリアランスから、全体として緩みが生じるが、これを第3例では解消したものである。
【0093】
図111ないし図120に示す堀進機本体3013は、概ね、第2例の堀進機本体1013と同様の構造を備えているので、番号を3000番台とし、説明は準用することとし、異なる構成を説明する。
まず、図114に示す通り、コーン3730とフランジ3710の接続面、或いは、フランジ3710とと中心回転軸3312前端部の接続面には、軸方向に向かって縮径するテーパ面が設けられていることである。これにより砂礫層において面板3740が振動を受けて伝わり、そのまま緩む方向になるが、テーパであれば、ゼロクリアランスとすることができ、緩みの発生が極力抑えられる。また、押しに強くなる。脱着が簡単である。
図103、図115等に示す通り、貫設孔3086を貫通して滑材注入ホース3410、軽量油圧ホース3408a等が配置されている。
送泥系統3350と排泥系統3370の位置が前述例とは逆になっている(図120参照)。
さらに、図120に示す通り、圧力トランスミッタ3418、3419を、堀進機内泥水バイパス装置3401の排泥路の入口及び出口に、それぞれ、配置したものである。即ち、前述の通常状態では、圧力トランスミッタ3418で切り刃側の圧力を測定し、バイパス状態では、圧力トランスミッタ3419でバイパス圧力を測定することができる。
また、堀進機内泥水バイパス装置3401の油圧シリンダ3408の配置を変更したものである。これにより油圧シリンダ3408の動きが円滑となる。すなわち、図120に示す通り、オフセット(斜め15度程度)が設定された実線で示す位置がバイパス状態を示し(弁体は流れに対して垂直で閉鎖状態)、点線で示す初期位置が通常状態(弁体は流れに対して平行で開放状態)を示すものである。一般的に、油圧シリンダ3408の押出力は強く、引戻力は弱いからであり、送排泥の流れの方向を考慮した最適な設計となっている。
そして、油圧シリンダ3408にリードスイッチ3430を取付け、制御中央操作盤512(図37参照)に緑と赤のランプを設けて明滅させて、油圧シリンダ3408の開閉の確認をすることができる。これにより、万が一、圧力トランスミッタ3419が故障した場合でも、リードスイッチ3430で代用できる。
【0094】
アタッチメント3566等の変更点を図121ないし図125を参照して説明する。このアタッチメント3566は、第1接続体3001、第2接続体3201の後端部と着脱自在に接続可能とすることができ、それらを推進できる構造を備えたものである。図121は、第2接続体3201との接続例を示す。アタッチメント3566は、▲1▼中心に配置された雄スプライン部3601と、▲2▼雄スプライン部3601の前部に配置されこれを貫通させることができる中心貫通丸孔3602を有するとともに送泥管3567及び排泥管3568を各々接続可能な送排泥管接続部材3603を備えた板状の第1押え部材3604と、▲3▼雄スプライン部3601の後方に配置されこれを貫通させることができる中心貫通丸孔3605を備えた板状の本体取付用ブラケット3606と、▲4▼推進管3505を押さえるとともに、外周に雄ねじが形成された差込軸3620の後端部が第1押え部材3604の穴3660に差し込まれることとなる差込構造によって挿脱自在であって、位置調整のためのねじ部材3630を備えた板状馬蹄型の第2押え部材3609と、▲5▼第1押え部材3604と、本体取付用ブラケット3606とを連結するとともに、外周に雄ねじが形成された3本の丸軸3607とから構成されている。これにより、元押装置3508からの回転動力が雄スプライン部3601を介して中心回転軸3202に伝達されるとともに、推進力伝達軸3206により推進力も堀進機本体3013に伝達されるようになっている。また、推進管3505の抜け或いはずれを防止できる。第1押え部材3604と送泥管3567、排泥管3568とは接続板3640によって溶接接続されている。第1押え部材3604には、3箇所に小判孔3650(図122参照)が形成され、周方向に位置調整が可能となっている。
【0095】
図126は、本発明の実施形態を示すものであり、元押装置3508に取付けられ駆動軸となる雄スプライン部3601である。この雄スプライン部3601は、円筒状のケーシング3810と、このケーシング3810内に収容された前後に移動可能な前方スプリングガイド3820と、ボルト3830でケーシング3810後端に固定されたカバー3835と、ケーシング3810の内の後部に配置された後方スプリングガイド3840と、中心軸3885が挿通されケーシング3810の内に配置されたコイルスプリング3850とを備えている。また、フリースクリュー3870は、後部スプリングガイド3840の中心穴3860に挿通され、ベアリングナット3880が後部に固定されている。このフリースクリュー3870の前端部に中心軸3885が固定されている。この中心軸3885の前端部は、前方スプリングガイド3820、ウレタンシート3890を介装させてヘッド3900が固定されている。このヘッド3900は前端部にロケートピン3910が設けられ、それに続いて外周面に雄スプライン3920が設けられている。また、ヘッド3900が嵌挿されて摺動可能とするガイドプレート3930がボルト3940でケーシング3810に固定されている。
前述の雄スプライン3920は、第2接続体3201の雌スプライン3225に嵌合されるようになっている(図121参照)。この場合、すんなり嵌合できる場合もあるが、位置があっていないときには、コイルスプリング3850が圧縮されてヘッド3900が後退し、ロケートピン3910の働きにより、ヘッド3900が回動して、雌スプライン3225に雄スプライン3920が円滑に嵌合できるようになっている。
【0096】
(第3例の効果)
第3例の泥水加圧推進用接続体の作用効果は、第1、第2例の泥水加圧推進用接続体のものと概ね同様であり、共通効果については説明を省略する。ただし、第1例の効果に加えて以下の効果がある。
(M)カッタ部3300のコーン3730とフランジ3710との接続面、或いは、コーン3710と面板3740との接続面に軸方向先頭に向かって縮径したテーパ面を採用し、緩みを防止した。
(N)ストッパ板3215を着脱自在に設けたので、中心回転軸3202のクリアランス、誤差累積が50mm程度に低減でき、また、交換が容易となる。
(O)中心回転管3221のスプライン部を太径としたので、強度が向上し、接続部の破損が防止できる。
(P)ボルト3090、ナット3123、キー3122(回転止め)があるので、ボルトナットの取付け作業が一層容易である。
(Q)上部開口部3286に軽量電気線3418a,3419a、軽量油圧ホース3408a等を上から落とし込むだけであるから、それらの配線作業が極めて簡単になる。
(R)油圧シリンダ3408にオフセットを設けたので、弁体の開閉抵抗が低減する。
(S)油圧シリンダ3408にリードスイッチ3430を設けたので、油圧シリンダ3408の動作をモニタできるし、圧力トランスミッタ3418、3419が故障したとしても、開閉状態を把握できる。
(T)第1接続体3001を堀進機本体3013に予め組み込んであるので、接続体の接続作業が簡素化される。また、推進管3505を堀進機本体3013の後部内部に突き当てて入れることができシール性を確保できるとともに、第2接続体3201を推進管3505より後方にずらせて露出させることができるので、第2接続体3201の後部の接続作業が容易となる(図103参照)。
(U)前方接続部材3208、後方接続部材3209が送泥管3203、排泥管3204を包み込むようにしているので、それらが運搬中に傷つくことを防止できる。
【0097】
なお、この第3例において、適用管種は、塩ビ管、鋼管、陶管、ヒューム管、レジコン管等である。適用管径は、概ねφ150〜φ300mm、有効長800〜1,000mm、土質は滞水砂層、砂礫層、粘土層、シルト層等である。N値はN5〜N20,被水圧はP=0.6〜0.7Kg/cm2、透水係数K=10-2/sec、最大礫径30mmで20%未満、礫率20%未満、最大推進距離60m〜100m、推進力30ton、回転力300Kg・m、堀進機本体(先導体)重量200Kg(φ200mm)である。施工の一例として、到達立坑585(図46参照)の径はφ900mm、発進立坑506(図46参照)の径は、φ1500mmが挙げられる。
【0098】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で多くの技術的な変更を施し得ることができることは当然である。
【0099】
【発明の効果】
請求項1、2に記載の発明によれば、接続体の中心回転軸の雌スプラインに、元押装置の駆動軸の雄スプラインが円滑に嵌合されるようになっていることで、中心回転軸と元押装置の接続を可能とすることができる。これにより小型立坑からの発進、水没時での推進、軟弱土質での推進、低耐荷管での長距離推進を可能とし、接続体の接続を容易とすることができ、その工業的な利用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1例の第1接続体1を示す正面図である。
【図2】図3において第1接続体1のA−A線に沿って切断した断面図である。
【図3】(a)は第1接続体1の左側面図、(b)は第1接続体1の左端部の右側面図である。
【図4】前方接続部材8の左側面図である。
【図5】図4において前方接続部材8をB―B線に沿って切断した断面図である。
【図6】図1において第1接続体1をC―C線に沿って切断した断面図である。
【図7】図1において第1接続体1をD―D線に沿って切断した断面図である。
【図8】第1例の第2接続体201を示す正面図である。
【図9】第2接続体201の中央縦断面図である。
【図10】前方接続部材208の左側面図である。
【図11】図10において前方接続部材208をE―E線に沿って切断した断面図である。
【図12】後方接続部材209の左側面図である。
【図13】図12において後方接続部材209をF―F線に沿って切断した断面図である。
【図14】掘進機本体13の断面正面図である。
【図15】刃口部材302の中央縦断面図である。
【図16】図15において刃口部材302をG―G線に沿って切断した断面図である。
【図17】図14において掘進機本体13をH―H線に沿って切断した断面図である。
【図18】固定板303の左側面図である。
【図19】図18において固定板303をI―I線に沿って切断した断面図である。
【図20】第1隔壁304の中央縦断面図である。
【図21】第1隔壁304の左側面図である。
【図22】第1隔壁304の右側面図である。
【図23】掘進機本体13の中央部付近の縦断面図である。
【図24】第2隔壁305の左側面図である。
【図25】図24において第2隔壁305をJ―J線に沿って切断した断面図である。
【図26】図14において掘進機本体13をK―K線に沿って切断した断面図である。
【図27】外管306の中央縦断面図である。
【図28】外管306の左側面図である。
【図29】掘進機本体13の逆止弁347付近の部分断面図である。
【図30】後端隔壁307の右側面図である。
【図31】図30において後端隔壁307をN―N線に沿って切断した断面図である。
【図32】図14において掘進機本体13をP―P線に沿って切断した断面図である。
【図33】掘進機本体13の泥水バイパスブロック403付近を示す部分破断正面図である。
【図34】(a)は通過状態の掘進機本体13の部分破断平面図で、(b)はバイパス状態の掘進機本体13の部分破断平面図である。
【図35】掘進機本体13の泥水バイパスブロック403付近を示す部分破断正面図である。
【図36】第1例の泥水加圧式小口径管推進装置501を含む全体構成の部分断面正面図である。
【図37】同平面図である。
【図38】発進立坑506付近の泥水加圧式小口径管推進装置501の拡大図である。
【図39】第2接続体201が元押装置508に接続されて推進されている状態を示す平面図である。
【図40】アタッチメント566の中央縦断面図である。
【図41】図40においてアタッチメント566をQ−Q線に沿って切断した断面図である。
【図42】(a)は本体取付用ブラケット606の左側面図、(b)は本体取付用ブラケット606の正面図である。
【図43】同泥水加圧式小口径管推進工法における工程図である。
【図44】連結ケーシング575を取り付けた状態のマンホール躯体の部分断面正面図である。
【図45】旋回圧入機570によるマンホール躯体の旋回圧入を行っている工事状態の正面図である。
【図46】元押装置508の据付工程を示す部分断面正面図である。
【図47】パイロット管推進工程を示す部分断面正面図である。
【図48】パイロット管推進工程を示す部分断面正面図である。
【図49】推進管推進工程を示す部分断面正面図である。
【図50】推進管推進工程を示す部分断面正面図である。
【図51】第1接続体1等の回収工程を示す部分断面正面図である。
【図52】連結ケーシング575を除去した後の状態のマンホール595の部分断面斜視図である。
【図53】(a)は第2例の第1接続体1001を示す左側面図、(b)は第1接続体1001の前方接続部材1008の正面図である。
【図54】図53において第1接続体1001をR−R線に沿って切断した断面図である。
【図55】同第1接続体1001の右側面図である。
【図56】前方接続部材1008と、保持部材1010の接続構造を示す平面図である。
【図57】(a)は保持部材1010の左側面図、(b)は同保持部材1010の正面図、(c)は同保持部材1010の中央縦断面図である。
【図58】(a)は第1ジョイント管1031(Oリングが嵌めれられている)の中央縦断面図、(b)は第1ジョイント管1031の右側面図である。
【図59】(a)は中心回転軸1021の左側面図、(b)は同中心回転軸1021の右側面図、(c)は中心回転軸1021の中央縦断面図である。
【図60】第1接続体1001を示す正面図(保持部材、中心回転管を除いた状態)である。
【図61】第1接続体1001の左側面図(中心回転軸を除いた状態)である。
【図62】第1接続体1001の右側面図(中心回転軸を除いた状態)である。
【図63】第2接続体1201の斜視図(中心回転軸を除いた状態)である。
【図64】第2例の第2接続体1201の左側面図である。
【図65】第2接続体1201を示す正面図(保持部材、中心回転管を除いた状態)である。
【図66】同第2接続体1201の中央縦断面正面図である。
【図67】同第2接続体1201の右側面図である。
【図68】前方接続部材1208付近の平面図である。
【図69】(a)は第2ジョイント管1231(Oリングが嵌めれられている)の中央縦断面図、(b)は第2ジョイント管1231の右側面図である。
【図70】(a)は中心回転軸1221の左側面図、(b)は同中心回転軸1221の右側面図、(c)は中心回転軸1221の中央縦断面図である。
【図71】(a)は連結フック1110付近正面図、(b)は第1接続体1001と第2接続体1201との接続部分を示す平面図である。
【図72】(a)は連結フック1110の平面図、(b)は同連結フックの正面図、(c)は同連結フックの右側面図、(d)は連結フック1110の縦断面図である。
【図73】第2例の掘進機本体1013の断面正面図である。
【図74】同掘進機本体1013の斜視図である。
【図75】同掘進機本体1013(コーン等を取り除いた状態)の斜視図である。
【図76】同掘進機本体1013(カッタ部1300を取り除いた状態)の斜視図である。
【図77】同掘進機本体1013の断面平面図である。
【図78】(a)は掘進機本体1013の左側面図、(b)は掘進機本体1013の前側部分の平面図である。
【図79】第2例のカッタ部1300の断面図である。
【図80】(a)は面板1740の平面図、(b)は同面板1740の左側面図である。
【図81】面板1740の正面図である。
【図82】(a)はビット1750の左側面図、(b)は同ビットの平面図である。
【図83】攪拌リブ1770の正面図、(b)は同攪拌リブ1770の左側面図である。
【図84】コーン1730の左側面図である。
【図85】コーン1730の縦断面図である。
【図86】コーン1730の右側面図である。
【図87】(a)はフランジ1710の断面平面図、(b)はフランジ1710の左側面図である。
【図88】刃口部材1302の左側面図である。
【図89】刃口部材1302の中央縦断面図である。
【図90】第2例の機内バイパス装置1301と後部隔壁1307等を示す分解斜視図である。
【図91】(a)は接続管1422と圧力トランスミッタ台座1418cの左側面図、(b)は同正面図である。
【図92】(a)は接続管1424の左側面図、(b)は同正面図である。
【図93】後端隔壁1307の正面図である。
【図94】後端隔壁1307に接続管1422、1424が差し込まれた状態を示す正面図である。
【図95】(a)はエルボ部1308の平面図、(b)は同エルボ部1308の正面図である。
【図96】同エルボ部1308の付近の堀進機本体1013を示す左側面図である。
【図97】第2例のアタッチメント1566と第2接続体との接続を示す正面図である。
【図98】第2例のアタッチメント1566と第2接続体1201との接続の示す左側面、(b)は同一部を示す平面図である。
【図99】押え部材1604の左側面図である。
【図100】押え部材1604の正面図である。
【図101】本体取付用ブラケット1606の正面図である。
【図102】本体取付用ブラケット1606の左側面図である。
【図103】第3例の第1接続体3001と第2接続体3201との接続を示す断面正面図である。
【図104】同第1接続体3001の左側面図である。
【図105】同第1接続体3001の正面図である。
【図106】同第1接続体3001の右側面図である。
【図107】同第2接続体3201の左側面図である。
【図108】第3例の第2接続体3201の正面図ある。
【図109】同第2接続体3201の内部構造を示す正面図ある。
【図110】同第2接続体3201の右側面図である。
【図111】第3例の掘進機本体3013の左側面図(図113において矢視II−IIから見たもの)である。
【図112】図113において掘進機本体3013をIII−III線に沿って切断した断面図である。
【図113】掘進機本体3013の断面正面図である。
【図114】掘進機本体3013の前側部分の断面拡大正面図である。
【図115】掘進機本体3013の後側部分の断面拡大正面図である。
【図116】図113において掘進機本体3013をIV−IV線に沿って切断した断面図である。
【図117】図120において掘進機本体3013をV−V線に沿って切断した断面図である。
【図118】図120において掘進機本体3013をVI−VI線に沿って切断した断面図である。
【図119】図120において掘進機本体3013をVII−VII線に沿って切断した断面図である。
【図120】掘進機本体3013の後半部の断面平面図である。
【図121】第3例のアタッチメント3566と第2接続体3201の接続の様子を示す正面図である。
【図122】同アタッチメント3566と第2接続体3201の接続の様子を示す左側面図である。
【図123】同アタッチメント3566の平面図である。
【図124】第2押え部材3609の左側面図である。
【図125】第2押え部材3609の平面図である。
【図126】本発明の実施形態の雄スプライン部3601の断面正面図である。
【符号の説明】
3508 元押装置
3601 雄スプライン部
3810 ケーシング
3820 スプリングガイド
3830 ボルト
3835 ガイド
3840 後方スプリングガイド
3850 コイルスプリング
3860 中心穴
3870 フリースクリュー
3880 ベアリングナット
3885 中心軸
3890 ウレタンシート
3900 ヘッド
3910 ロケートピン
3920 雄スプライン
3930 ガイドプレート
3940 ボルト

Claims (2)

  1. 小口径管推進用の元押装置に取りつけられ、該元押装置の回転動力を推進用の接続体の中心回転軸に伝達させる雄スプライン部である駆動軸を備え、該駆動軸は、
    円筒形状のケーシングと、
    該ケーシング内に収容された中心軸と、
    該中心軸が挿通され前記ケーシング内に収容されたコイルスプリングと、
    後部が前記中心軸の前部に固定され、前端部にロケートピンと該ロケートピンに続いて外周面に雄スプラインが設けられたヘッドと、を備え、
    前記元押装置と前記中心回転軸とが接続される場合、前記ヘッドが押されて前記コイルスプリングが圧縮されて後退し、前記ロケートピンの働きにより、前記ヘッドが回動して、前記雌スプラインに前記雄スプラインが円滑に嵌合できるようになっていることを特徴とする小口径管推進装置。
  2. 前記ケーシング内に収容され、前後に移動可能とさされ、前記コイルスプリングを案内する前方スプリングガイドと、
    前記ケーシングの内の後部に配置され前記コイルスプリングを案内する後方スプリングガイドと、
    前部が前記中心軸の後端部に固定され、後部が前記後部スプリングガイドの中心穴に挿通され、ナットが固定されたフリースクリューと、
    前記ヘッドが嵌挿されて前記ヘッドを摺動可能とさせ、前記ケーシングの前部に固定されたガイドプレートと、
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の小口径管推進装置。
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