JP4287569B2

JP4287569B2 - 掘削装置

Info

Publication number: JP4287569B2
Application number: JP2000099791A
Authority: JP
Inventors: 秀徳野村; 豪多久和; 勇夫鶴木; 千司石塚
Original assignee: 住友金属パイプエンジ株式会社; 株式会社福田組
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水管等の管体を配設する際に使用される掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
先端に掘削部を有する掘削装置（シールド装置）により地山を掘削し、該掘削装置の後方に管材を順次連設していくことで該地山に複数の管材が連設された管体を配設する推進工法が各種提案されており、この推進工法に使用される掘削装置も各種提案されている。
【０００３】
尚、推進工法には、地山と管材との間に滑材を配設する方法や、地山と管材との間にセメントミルク等の固化材を導出し、この固化材が固化せしめられた覆工体を設け、この覆工体と管材との間に滑材を配設する方法（覆工推進工法と呼称される。）等が提案されている。
【０００４】
ところで、これらの推進工法に使用される掘削装置は、特開平９−１１９２８７号公報のように、掘削部と該掘削部の後方に連設される円筒状の基体とから成り、この基体の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口が設けられた導出突起が突設され、この導出突起が基体の外周面に沿って公転することにより該滑材若しくは固化材を基体（及び管材）の外周面に均一に配設しようとするもの（以下、従来例Ａという。）や、特願平１０−１２６１７５号のように、基体の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口が設けられ、該導出口の後方に滑材若しくは固化材を撹拌する撹拌突起が突設され、この撹拌突起が基体の外周面に沿って公転することにより該滑材若しくは固化材を基体（及び管材）の外周面に均一に配設しようとするもの（以下、従来例Ｂという。）がある。
【０００５】
しかし、この従来例Ａ及び従来例Ｂは、共に、導出突起若しくは撹拌突起が公転するだけの構成であり、次の欠点を有している。
【０００６】
例えば、従来例Ａにより説明すると、公転している導出突起が推進方向側の土砂を押圧する為、該推進方向側の土砂が固まり易く、この固められた土砂が導出突起の推進及び公転を妨げる抵抗になってしまい（この現象は圧密現象と呼ばれる。）、必然的に、この抵抗が掘削装置の推進抵抗になるという問題点がある。この点は、従来例Ｂにおける撹拌突起においても同様である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するもので、導出突起や撹拌突起の推進方向側の土砂が固まらず、推進を良好に行うことができる実用性に秀れた掘削装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
後方に管材２を順次連設していくことで地山に複数の管材２が連設された管体３を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、基体１の先端には掘削部９が設けられ、この基体１の外周面には複数の導出突起５が環状に突設され、この導出突起５には前記基体１の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口４が設けられ、また、この導出突起５は前記基体１の外周面に沿って公転可能に構成されると共に自転可能に構成され、前記基体１は、筒状の前体26と前側に径小部27を設けた筒状の後体28とから成り、前記径小部27の前面と前記前体26の後面とは連設体29によって連設され、前記前体26の後面には環状の受け体30が設けられ、この受け体30と前記後体28の前記径小部27との間には環部材11が設けられ、この環部材11の内方部にして前記前体26側には、環状の突体31が連設されており、この環状の突体31の外周面には歯32が並設され、前記前体26の内部には、駆動軸34にギヤ33を設けた駆動源12が複数環状に配設され、このギヤ33は前記受け体30と前記環状の突体31の間に位置せしめられると共に前記歯32と噛合せしめられ、また、前記環部材11には、円周方向に所定間隔を置いて挿入孔35が並設され、この挿入孔35には円筒状の支持体36が軸受15を介して自転可能に挿入され、この支持体36には先端に前記導出突起５を有する導出体13が嵌入支持され、前記支持体36の外周面には、複数の棒体16が放射状に突設され、前記前体26，前記後体28若しくは前記連設体29には、前記棒体16に直交状態で当接する突部17が突設されており、前記駆動軸34を回動した際、この駆動軸34の前記ギヤ33と噛合する前記歯32が設けられた前記環状の突体31が公転し、この環状の突体31の公転に伴い前記環部材11が公転して前記導出突起５も公転し、この環部材11の公転に伴い前記支持体36が公転し、この支持体36に設けられた前記棒体16と前記前体26，前記後体28若しくは前記連設体29に設けられた前記突部17とが交叉当接することで、前記導出突起５が自転するように構成されていることを特徴とする掘削装置に係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載の掘削装置において、前記連設体29の外面に前記棒体16に直交状態で当接する前記突部17が放射状に突設されていることを特徴とする掘削装置に係るものである。
【００１１】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の掘削装置において、前記導出口４は前記導出突起５の側面に設けられていることを特徴とする掘削装置に係るものである。
【００１２】
また、後方に管材２を順次連設していくことで地山に複数の管材２が連設された管体３を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、この基体１の先端には掘削部９が設けられ、この基体１の外周面には該基体１の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口４が設けられ、この導出口４の後方には該導出口４から導出された滑材若しくは固化材を撹拌する複数の撹拌突起６が環状に突設され、この撹拌突起６は前記基体１の外周面に沿って公転可能に構成されると共に自転可能に構成され、前記基体１は、筒状の前体26と前側に径小部27を設けた筒状の後体28とから成り、前記径小部27の前面と前記前体26の後面とは連設体29によって連設され、前記前体26の後面には環状の受け体30が設けられ、この受け体30と前記後体28の前記径小部27との間には環部材11が設けられ、この環部材11の内方部にして前記前体26側には、環状の突体31が連設されており、この環状の突体31の外周面には歯32が並設され、前記前体26の内部には、駆動軸34にギヤ33を設けた駆動源12が複数環状に配設され、このギヤ33は前記受け体30と前記環状の突体31の間に位置せしめられると共に前記歯32と噛合せしめられ、また、前記環部材11には、円周方向に所定間隔を置いて挿入孔35が並設され、この挿入孔35には円筒状の支持体36が軸受15を介して自転可能に挿入され、この支持体36には先端に前記撹拌突起６を有する導出体13が嵌入支持され、前記支持体36の外周面には、複数の棒体16が放射状に突設され、前記前体26，前記後体28若しくは前記連設体29には、前記棒体16に直交状態で当接する突部17が突設されており、前記駆動軸34を回動した際、この駆動軸34の前記ギヤ33と噛合する前記歯32が設けられた前記環状の突体31が公転し、この環状の突体31の公転に伴い前記環部材11が公転して前記撹拌突起６も公転し、この環部材11の公転に伴い前記支持体36が公転し、この支持体36に設けられた前記棒体16と前記前体26，前記後体28若しくは前記連設体29に設けられた前記突部17とが交叉当接することで、前記撹拌突起６が自転するように構成されていることを特徴とする掘削装置に係るものである。
【００１３】
また、請求項４記載の掘削装置において、前記連設体29の外面に前記棒体16に直交状態で当接する前記突部17が放射状に突設されていることを特徴とする掘削装置に係るものである。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
導出突起５の推進方向側の土砂は、導出突起５の自転によって該導出突起５の側方に移動せしめられることになり、必然的に、該土砂が導出突起５の押圧によって固められたりせず、圧密現象が可及的に低減されて推進抵抗も低減されることになる。
【００１５】
また、撹拌突起６の推進方向側の土砂は、撹拌突起６の自転によって該撹拌突起６の側方に移動せしめられることになり、必然的に、該土砂が撹拌突起６の押圧によって固められたりせず、圧密現象が可及的に低減されて推進抵抗も低減されることになる。
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、導出突起や撹拌突起の推進方向側の土砂が固められたりせず、シールド機の推進を良好に行うことができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜７は第一実施例，図８は第二実施例を図示したものであり、以下に説明する。
【００１８】
第一実施例は、後方に管材２を順次連設していくことで地山に複数の管材２が連設された管体３を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、先端に掘削部９が設けられ、掘削部９の後方には円筒状の基体１が設けられ、この基体１の外周面には該基体１の周囲に固化材を導出する導出口４が設けられた導出突起５が突設され、この導出突起５は自転可能に構成されているものである。
【００１９】
また、導出突起５は基体１の外周面に沿って公転可能に構成されている。
【００２０】
また、導出突起５は基体１の外周面に環状に設けられている。
【００２１】
また、導出突起５の側面に前記固化材を導出する導出口４が設けられている。
【００２２】
基体１は、内周面に複数枚のリブ板25を所定間隔で垂下せしめた筒状の前体26と、内周面に複数枚のリブ板25を垂下せしめ、前側に径小部27を設けた筒状の後体28とから成り、径小部27の前面と前体26の後面とを前記前体26及び後体28より径小の筒状の連設体29によって連設した構造である。尚、図面の前体26及び後体28は複数の筒状部材を連結若しくは連設した場合を図示している。
【００２３】
この前体26の後面には環状の受け体30が設けられ、この受け体30と後体28の径小部27との間には環部材11が設けられている。
【００２４】
環部材11の内方部にして前体26側には、環状の突体31が連設されており、この環状の突体31の外周面には歯32が並設されている。
【００２５】
また、前体26の内部には、駆動軸34にギヤ33を設けた駆動源12が複数環状に配設され、このギヤ33は前記受け体30の側面に臨ましめられ、該ギヤ33は前記歯32と噛合するように設けられている。
【００２６】
また、環部材11には、円周方向に所定間隔を置いて挿入孔35が並設されており、この挿入孔35には円筒状の支持体36が軸受15を介して自転可能に挿入されている。また、この支持体36には先端に前記導出突起５を有する導出体13が嵌入支持されている。
【００２７】
支持体36の下部外周面には、複数の棒体16が放射状に突設されている。
【００２８】
前記連設体29の外面にして該支持体36の後側位置には、前記棒体16に直交状態で当接する突部17が放射状に突設されている。
【００２９】
この構成により駆動軸34を回動すると、該駆動軸34のギヤ33と噛合する歯32が設けられた環状の突体31が公転し、この突体31の公転に伴い環部材11が公転し、よって導出突起５も公転し、この環部材11の公転に伴い支持体36も公転し、従って、前記支持体36に設けられた棒体16と前記連設体29に設けられた突部17とが交叉当接する。この際、突部17は連設体29に固定されており、また、棒体16は自転可能な支持体36に設けられている為、この棒体16と突部17との当接により、支持体36が所定角度自転し、続いて、次の棒体16が次の突部17に交叉当接して支持体36が更に所定角度自転し、よって、支持体36、即ち、導出突起５が所定角度づつ自転していくことになる。
【００３０】
突部17は支持体36の前側位置に設けられていても同様であり、要は、固定されている（公転及び自転しない）、例えば、前体26や後体28に突部17を設け、この突部17を前記棒体16と交叉当接するように設ければ良い。
【００３１】
尚、導出突起５がモーター等の動力によって自転するように構成しても良い。
【００３２】
連設体29の内周面には導出口４に固化材を送出する送出部19が所定間隔を置いて環状に並設されており、連設体29には、この送出部19及び導出口４と夫々連通し且つ固化材を一時溜める固化材溜部37が環状に設けられ、よって、この固化材溜部37の開口部は連設体29の外周面に環状に設けられている。
【００３３】
前記導出体13の内方部は支持体36の内方部から突出しており、一方、前記固化材溜部37の開口部は閉塞体41で閉塞されており、この閉塞体41に前記導出体13の内方部が当接している。
【００３４】
この構成により環部材11を公転させると、固化材を送出する送出部19と導出口４とが連通した状態で、支持体36が公転及び自転し、更に、導出体13も公転及び自転し、よって、導出口４から良好に固化材が導出されることになる。
【００３５】
また、固化材通過部38の内方開口部と連通していない他の固化材溜部37の外方開口部は閉塞体41によって閉塞される為、該部位からの固化材の漏れは防止されることになる。
【００３６】
従って、送出部19を構成する配管やポンプ等が固定状態であっても、導出突起５は公転及び自転することができ、該送出部19と連通する導出口４から良好に固化材が導出されることになる。
【００３７】
尚、導出突起５の導出体13に固化材を溜めるタンクを設け、このタンクから導出口４に固化材を送出する等の構成を採用しても良い。
【００３８】
図中、符号18は、掘削面を押圧して該掘削面と基体１との間に固化材を導出する為のスペースを形成するスペース形成部、20はシール部材、21は環部材11と支持体36との隙間を隠蔽する隠蔽筒、39は環部材11の公転をガイドするガイド部、40は支持体36の自転をガイドするガイド部である。
【００３９】
また、この掘削装置及び該掘削装置の後方に順次連設される管材２は、発進立坑22内に配設された推進ジャッキ23の押圧により推進される。
【００４０】
具体的には、推進ジャッキ23が掘削装置の後体28の後端部を押圧することで該掘削装置を推進させ、続いて、推進ジャッキ23を収縮することで該推進ジャッキ23と掘削装置との間に間隙を設け、この間隙に新たな管材２を配設し、この新たな管材２を前記推進ジャッキ23を伸長することで掘削装置及び管材２を再び推進し、以下、推進ジャッキ23の収縮、新たな管材２の配設、推進ジャッキ23の伸長を繰り返すという方法を採用している。
【００４１】
また、基体１の外周面にして固化材を導出する導出口４の後方には、固化材が固化することで形成される覆工体７と，該覆工体７内で推進する管材２との滑りを良好にする為に滑材８を導出する導出口４’設けられている。
【００４２】
第一実施例は上述のように構成したから、導出突起５が推進方向側の土砂を押圧しようとしても該土砂は導出突起５の自転によって該導出突起５の側方に移動せしめられることになり、必然的に該土砂が固められたりせず、圧密現象が可及的に防止されて推進抵抗も低減されることになり、よって、掘削装置及び管材２を良好に推進することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００４３】
また、導出突起５は基体１の外周面に沿って公転するから、この公転によっても導出突起５の推進方向側の土砂が該導出突起５の側方に移動せしめられることになり、しかも、基体１の外周面に沿って均一に固化材を導出して均一な覆工体２を形成することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００４４】
また、導出口４が導出突起５の側面に設けられているから、導出突起５の自転によって該導出突起５の全周方向に固化材を導出できることになり、このことによっても導出口４から導出される固化材が偏ったりせず、均一な覆工体２を形成することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００４５】
また、導出突起５の自転には動力を使用しておらず、機械的な構造により該導出突起５を自転する構成になっているから、動力形態や制御形態が複雑にならず、操作が容易でしかも装置がコスト安となる実用性，作業性，コスト安に秀れた掘削装置となる。
【００４６】
ところで、第一実施例は、固化材を導出する導出口４が設けられた導出突起５が自転する場合について説明したが、滑材８を導出する導出口４’が設けられた導出突起であっても全く同様の効果を発揮することができる。
【００４７】
即ち、図７に図示したように、管材２の周囲に覆工体７を設けずに、管材２と地山とが滑材８を介して当接せしめられる推進工法において、滑材８が導出される導出口が設けられた導出突起を前記第一実施例の導出突起５と同様の構成にすることにより、第一実施例と同様に、導出突起の推進方向側の土砂が固められたりせず、掘削装置及び管材２を良好に推進することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００４８】
図８は第二実施例を図示したもので、後方に管材２を順次連設していくことで地山に複数の管材２が連設された管体３を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、先端に掘削部９が設けられ、掘削部９には基体１が設けられ、この基体１の外周面には該基体１の周囲に固化材を導出する導出口４が設けられ、この導出口４の後方には該導出口４から導出された固化材を撹拌する撹拌突起６が突設され、この撹拌突起６は自転可能に構成されているものである。
【００４９】
また、この撹拌突起６は基体１の外周面に沿って公転可能に構成されている。
【００５０】
撹拌突起６の自転を達成する具体的な構成は、前記第一実施例の導出突起５が自転する構成と同様の構成を採用すると良い。
【００５１】
また、撹拌突起６の公転を達成する具体的な構成も、前記第一実施例の導出突起５が公転する構成と同様の構成を採用すると良い。
【００５２】
尚、図面では、導出口４は基体１の外周面から突出する導出突起５に設けられた場合を図示しているが、基体１の外周面に直接開口部を設けて導出口４とする構成を採用しても良い。
【００５３】
また、導出突起５として第一実施例の導出突起５と同様に自転する構成若しくは公転する構成の導出突起５を採用しても良い。
【００５４】
第二実施例は上述のように構成したから、撹拌突起６が推進方向側の土砂を押圧しようとしても該土砂は撹拌突起６の自転によって該撹拌突起６の側方に移動せしめられることになり、必然的に該土砂が固められたりせず、圧密現象が可及的に防止されて推進抵抗も低減されることになり、よって、掘削装置及び管材２を良好に推進することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００５５】
また、撹拌突起６は基体１の外周面に沿って公転するから、この公転によっても撹拌突起６の推進方向側の土砂が該撹拌突起６の側方に移動せしめられることになり、しかも、基体１の外周面に沿って均一に固化材を導出して均一な覆工体２を形成することができる実用性に秀れた掘削装置となる。
【００５６】
尚、この第二実施例は第一実施例と同様に導出口４から固化材を導出する場合について説明したが、導出口４から滑材を導出する場合でも同様である。
【００５７】
また、その余は第一実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の推進工法を示す説明図である。
【図２】第一実施例の基体１の説明側断面図である。
【図３】第一実施例の要部の説明側断面図である。
【図４】第一実施例の基体１の説明縦断面図である。
【図５】第一実施例の基体１の説明縦断面図である。
【図６】第一実施例のＡ−Ａ断面図である。
【図７】第一実施例の別例のＡ−Ａ断面図である。
【図８】第二実施例の説明側面である。
【符号の説明】
１基体
２管材
３管体
４導出口
５導出突起
６撹拌突起
９掘削部

Claims

後方に管材を順次連設していくことで地山に複数の管材が連設された管体を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、基体の先端には掘削部が設けられ、この基体の外周面には複数の導出突起が環状に突設され、この導出突起には前記基体の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口が設けられ、また、この導出突起は前記基体の外周面に沿って公転可能に構成されると共に自転可能に構成され、前記基体は、筒状の前体と前側に径小部を設けた筒状の後体とから成り、前記径小部の前面と前記前体の後面とは連設体によって連設され、前記前体の後面には環状の受け体が設けられ、この受け体と前記後体の前記径小部との間には環部材が設けられ、この環部材の内方部にして前記前体側には、環状の突体が連設されており、この環状の突体の外周面には歯が並設され、前記前体の内部には、駆動軸にギヤを設けた駆動源が複数環状に配設され、このギヤは前記受け体と前記環状の突体の間に位置せしめられると共に前記歯と噛合せしめられ、また、前記環部材には、円周方向に所定間隔を置いて挿入孔が並設され、この挿入孔には円筒状の支持体が軸受を介して自転可能に挿入され、この支持体には先端に前記導出突起を有する導出体が嵌入支持され、前記支持体の外周面には、複数の棒体が放射状に突設され、前記前体，前記後体若しくは前記連設体には、前記棒体に直交状態で当接する突部が突設されており、前記駆動軸を回動した際、この駆動軸の前記ギヤと噛合する前記歯が設けられた前記環状の突体が公転し、この環状の突体の公転に伴い前記環部材が公転して前記導出突起も公転し、この環部材の公転に伴い前記支持体が公転し、この支持体に設けられた前記棒体と前記前体，前記後体若しくは前記連設体に設けられた前記突部とが交叉当接することで、前記導出突起が自転するように構成されていることを特徴とする掘削装置。
請求項１記載の掘削装置において、前記連設体の外面に前記棒体に直交状態で当接する前記突部が放射状に突設されていることを特徴とする掘削装置。
請求項１，２いずれか１項に記載の掘削装置において、前記導出口は前記導出突起の側面に設けられていることを特徴とする掘削装置。
後方に管材を順次連設していくことで地山に複数の管材が連設された管体を配設する推進工法に使用される掘削装置であって、この基体の先端には掘削部が設けられ、この基体の外周面には該基体の周囲に滑材若しくは固化材を導出する導出口が設けられ、この導出口の後方には該導出口から導出された滑材若しくは固化材を撹拌する複数の撹拌突起が環状に突設され、この撹拌突起は前記基体の外周面に沿って公転可能に構成されると共に自転可能に構成され、前記基体は、筒状の前体と前側に径小部を設けた筒状の後体とから成り、前記径小部の前面と前記前体の後面とは連設体によって連設され、前記前体の後面には環状の受け体が設けられ、この受け体と前記後体の前記径小部との間には環部材が設けられ、この環部材の内方部にして前記前体側には、環状の突体が連設されており、この環状の突体の外周面には歯が並設され、前記前体の内部には、駆動軸にギヤを設けた駆動源が複数環状に配設され、このギヤは前記受け体と前記環状の突体の間に位置せしめられると共に前記歯と噛合せしめられ、また、前記環部材には、円周方向に所定間隔を置いて挿入孔が並設され、この挿入孔には円筒状の支持体が軸受を介して自転可能に挿入され、この支持体には先端に前記撹拌突起を有する導出体が嵌入支持され、前記支持体の外周面には、複数の棒体が放射状に突設され、前記前体，前記後体若しくは前記連設体には、前記棒体に直交状態で当接する突部が突設されており、前記駆動軸を回動した際、この駆動軸の前記ギヤと噛合する前記歯が設けられた前記環状の突体が公転し、この環状の突体の公転に伴い前記環部材が公転して前記撹拌突起も公転し、この環部材の公転に伴い前記支持体が公転し、この支持体に設けられた前記棒体と前記前体，前記後体若しくは前記連設体に設けられた前記突部とが交叉当接することで、前記撹拌突起が自転するように構成されていることを特徴とする掘削装置。
請求項４記載の掘削装置において、前記連設体の外面に前記棒体に直交状態で当接する前記突部が放射状に突設されていることを特徴とする掘削装置。