JP4392637B2

JP4392637B2 - 掘削体

Info

Publication number: JP4392637B2
Application number: JP2000154275A
Authority: JP
Inventors: 洋一木村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001329786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非開削で地中穴を形成するための掘削体に関し、特に、ガス、上水道などの地下埋設管に、供給管を分岐する作業を行なうための地中穴を形成するのに好適な掘削体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスや上水道などの地下埋設管から供給管を分岐させるには、地下埋設管部分と供給管敷設部分を地上から掘削して土砂を取り除いた上で作業を進めることが普通であるが、地上からの開削作業が必要であり、作業量が増えるだけでなく、工期も長くなって不経済であり、また道路等を掘り返すことによる地域への影響も無視できない。
これを解決するための工法の一つとして、地上から掘り下げたピットから供給管敷設用地中穴をあける推進工法が提案されており、例えば特公平７−１３４３３号には推進工法用推進管（公知例１）が、特開平１１−２７０２７９号には推進体（公知例２）が開示されている。公知例１の推進管は、一対の剛性管部と、その両剛性管部の互いに隣接する一端部どうしを屈曲自在に連結した可撓部を備え、前記剛性管部対の複数をそれらの長手方向に並べた状態で隣接するものどうしを着脱自在に剛性連結する連結部を、前記剛性管部各々の他端に設けたものである。公知例２の推進体は、推進ヘッドと、その軸心方向に連結される複数個の推進部材からなる推進本体とを連設したもので、推進ヘッドと推進本体とは推進本体の軸心まわりに一体的に回転可能に、かつ軸心と直交する軸のまわりに相対的に揺動可能に連結されたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般家庭への供給管のように、小径でポリエチレン等可撓性を有する配管材を用いる場合、敷設経路途中に他の埋設管等の障害物があっても、これを避けるように曲げて敷設することができる。この非開削用の地中穴は、道路占有面積の減少、工期短縮等を図るため、他の配管等の障害物に対し、敷設ルートの自由度が高く、かつできるだけ小さい曲げ半径で迂回するように形成する必要がある。
しかし、上記公知例１に記載された推進工法用推進管には、次のような問題がある。
１）推進用ヘッド先端をシリンダにより首振りさせて方向を定めるとともに、モータにより掘削刃を回転させて掘削するので、推進用ヘッド内に駆動装置を組込まなければならず、機構が複雑になり動作信頼性に問題がある。
２）シリンダやモータは、土中で掘削部を首振りしたり、掘削刃を回転したりするに十分の容量のサイズが必要で、推進用ヘッドの最小外径には制約があり、数十ｍｍ程度の小径穴の掘削には適しない。
３）推進管は可撓部で座屈し易く、所定の穴を掘削することが難しい。
推進管内部に泥水の供給管と回収管を装着し、さらには前記駆動装置の動力用配管や配線も内装するので、推進管の曲率半径を小さくすることが難しい。
【０００４】
これに対し、公知例２に記載された推進体は、駆動装置を内蔵しない推進ヘッドを用いるものであるが、以下のような問題がある。
１）推進部材は、軸心に対し同じ方向に直交するピンで結合されているので、一方向にしか進路変更ができず、また当然ながら、推進体が屈曲した状態では、推進ヘッドと推進体は軸心まわりに一体的に回転することはできない。即ち、一旦曲進した後は、その推進方向を変更することができない。
２）曲進経路は、推進ヘッドの傾斜面からの反力による推進ヘッドの揺動量のみで決まるので、土質による反力の大小で曲率が変動し、所望の経路に穴を明けることは困難である。
３）推進部材間を連結する部分の屈曲防止は、そこに外嵌されるカバー筒で行なわれるので、直線状穴の掘削はカバー筒も共に推進して行なわなければならず、掘削開始時にしかあけることができない。
従って、本発明は、小径の地中穴でも自由度の高いルートで精度よく掘削でき、従って障害物がある場合にも方向修正して掘削することができる掘削体及び掘削方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端に傾斜面を有する掘削ヘッドと、掘削ヘッドの後側に連設されたロッドユニットを備え、掘削ヘッドを推進して地中穴を掘削する掘削体であって、ロッドユニットは、複数個の同一基本構造のロッド部材が軸方向を合わせてピンを介して配設された構成で、ピンを介して推力或いは推力と回転力が伝達されるとともに、ピンを中心に屈曲して所定の曲率で曲がることができ、前記ロッド部材は、軸部とフランジ状の胴部が軸心（Ｘ）を合わせて前後に形成された段付き円筒形状であり、胴部には軸心（Ｘ）方向に軸部の外径より所定寸法α大きな内径の軸部装着穴が形成されているとともに軸心（Ｘ）に直交する方向にピン装着用の胴ピン穴が形成され、軸部には軸心（Ｘ）に直交する方向で前記胴ピン穴とは異なる方向にピン装着用の軸ピン穴が形成されており、隣接するロッド部材は、相互の軸部装着穴と軸部が前記所定寸法αの間隙を介して嵌装され、前記胴ピン穴と軸ピン穴を挿通したピンで連結され、ピン回りに屈曲可能とされるとともに、相対する胴部間のスラスト方向間隙γにはピン回りに所定の曲げ剛性を付与する弾性部材が密接的に装着されていることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明において、前記隣接するロッド部材には、嵌装された軸部周りにロッド部材同士を同心に心合わせするラジアル弾性部材が軸部と軸装着穴とに密着するように装着されていることが好ましい。
また、本発明において、前記ロッドユニットは、ロッドユニットの軸心（Ｚ）に対して任意な方向に曲がることができ、その曲率は前記スラスト弾性部材の材質、圧縮量を設定して調整することができる。
前記弾性部材は、例えばゴムや樹脂を用いるとよく、ロッド部材スラスト方向端部に配置され、隣接するロッド部材と密接的に装着されるような構造にするとよい。この場合の弾性部材は、ロッド部材が傾いて弾性部材に変位が生じると、弾性率で定まる曲げ剛性が発生するので、所定力以上の曲げ力が作用するまではロッドユニットを略真直状態に保持する機能を有する。また、ロッド部材間の軸方向隙間に土砂が侵入するのを防ぐシールの作用も有する。
また、本発明における弾性部材は、ロッド部材ラジアル方向に配置され、隣接するロッド部材が嵌装する穴部と軸部に密接的に装着されているような構造であってもよい。この場合は、ロッド部材の心合せを行なわせることができ、ロッドユニットが滑らかな表面を形成するのに効果的である。また、例えばＯリングを用いてシール性を有するようにすると、ロッド部材に設けた貫通穴を通じて、ロッドユニット内部に圧力流体を流すことができ、掘削ヘッドから圧力流体を噴出することで、掘削を容易にすることができる。
また、本発明において、前記胴ピン穴と軸ピン穴は、略９０度方向が異なるように形成されることが好ましい。
【０００７】
また、本発明において、前記ロッドユニットにおける前部ロッド部材と後部ロッド部材は、他のロッドユニットの後部ロッド部材あるいは前部ロッド部材と接続できる連結部を有している。従って、予め所定数のロッド部材を連結したロッドユニットを組立てて準備しておけば、現場施工時、必要な本数のロッドユニットを接続することにより、能率良く所定長さの穴を掘削することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の掘削体の一例を示す。本掘削体は、地中穴を形成する掘削ヘッド１と、掘削ヘッド１に推力及び回転力を伝達するロッドユニット２とで構成されている。
掘削ヘッド１は、全体が略円柱状で、先端側が先鋭になるように傾斜面１ａが形成され、後端側に雄ネジ４が形成されている。傾斜面１ａの傾斜角度θは、３０°±１５°の範囲で、掘削する土質や、曲線状穴の曲率を考慮して定めればよい。ロッドユニット２は、同一の基本構造を有する３種類のロッド部材を一列に接続して組立てたものである。即ち、図２に示すように、ロッドユニット２は、連結された複数（本図では１５個）の中間ロッド部材１２（１２ａ、１２ｂ、…）の一端側に前部ロッド部材１０が連結され、他端側に後部ロッド部材１１が連結された構造を有する。
【０００９】
図３は、中間ロッド部材１２の断面図である。中間ロッド部材１２は、軸部１４とフランジ状の胴部１３を持つ段付き円筒形状部材である。胴部１３の外径は、掘削ヘッド１の外径と同じか、それより小さくする。胴部１３の中心部には、軸部１４の外径ｄよりやや大きい内径Ｄの軸部装着穴１５が形成されている。軸部装着穴１５の端面側にはＯリング装着溝２１が設けられている。胴部１３には、軸心Ｘと直交する方向（紙面に対して垂直）に、連結用ピン２０を装着するための胴ピン穴１６が設けられ、軸部１４には、胴ピン穴１６と直交する方向に、連結用ピン２０を装着するための軸ピン穴１７が設けられている。胴ピン穴１６と軸ピン穴１７を同一寸法とすることにより、１種類の連結用ピン２０を準備すればよい。
【００１０】
上記中間ロッド部材１２は、図２及び図３に示すように、隣接するロッド部材と、相互に軸部装着穴１５が軸部１４に嵌装され、ピン２０を介して軸心Ｘ（図３参照）方向に連結できる構造を有する。組み付け精度に関連する因子として、軸部１４の外径ｄ、長さｓ、段部から軸ピン穴１７中心までの距離ｈと、胴部１６の軸部装着穴１５の内径Ｄ、長さＳ、端部から胴ピン穴１６中心までの距離Ｈがあり、その寸法関係は下記のように設定される。
Ｄ＝ｄ＋α
Ｈ＝ｈ−γ
Ｓ＝ｓ−γ＋β
上記α、β、γは、ロッドユニット２を所望の曲率半径に曲げた状態で部材どうしが干渉しないような値とし、予め算出することができるので、適宜設定して用いればよい。
【００１１】
前部ロッド部材１０は、中間ロッド部材１２の、軸部装着穴１５の内径に雌ネジ５が形成されたもので、後部ロッド部材１１は、同じく軸部１４の外径に雄ネジ６が形成されたものである。前記掘削ヘッド１の雄ネジ４と、後部ロッド部材の雄ネジ６を同一仕様とし、前部ロッド部材１０の雌ネジ５にねじ込み可能とすることにより、掘削ヘッド１は、前部ロッド部材１０にネジで結合することができる。また、ロッドユニット２どうしもネジ締結で連結することができ、掘削体の長さを容易に調整することができる。
【００１２】
ロッドユニット２は、前部ロッド部材１０、中間ロッド部材１２、後部ロッド部材１１を相互に組み付けて形成され、ロッドユニット２の長さは、中間ロッド材部材１２の個数を地中穴掘削用動力源の推進ストロークに応じて選定することにより調整される。また、施工する穴の長さに合せて、予め必要分のロッドユニットを組立てておくと、効率よく掘削作業を行なうことができる。
【００１３】
次に、図２を参照してロッドユニット２の組立て手順を説明する。
１）前部ロッド部材１０と第１中間ロッド部材１２ａを連結する。
前部ロッド部材１０の軸部１４にリング状のゴムシート２４を挿入する。ゴムシート２４は、厚さが前記γとほぼ同じで、外径が胴部１３の外径とほぼ同じか、圧縮されても胴部から極端にはみ出さないような寸法に形成されている。次いで、第１中間ロッド部材１２ａのＯリング装着溝２１（図３参照）にＯリング１９を装着した後、当該ロッド部材を前部ロッド部材１０の軸部１４に装入する。前部ロッド部材１０の軸ピン穴１７と、第１中間ロッド部材１２ａの胴ピン穴１６ａを合わせ、ピン２０ａを挿通する。ピン２０ａの外径と軸ピン穴１７の内径は隙間ばめとなるような寸法関係を有し、前部ロッド部材１０はピン２０ａを中心に揺動することができるようにする。ピンの長さは、胴部外径より短い寸法として、胴部から突出しないようにするとともに、抜け止めのために止め具等をセットする。
【００１４】
２）第１中間ロッド部材１２ａと第２中間ロッド部材１２ｂを連結し、以降、所定数の中間ロッド部材を順次連結し、最後に後部ロッド部材１１を連結する。
第１中間ロッド部材１２ａの軸部１４ａにゴムシート２４を挿入する。次いで、第２中間ロッド部材１２ｂの軸部装着穴１５ｂにＯリング１９を装着した後、当該ロッド部材を第１中間ロッド部材１２ａの軸部１４ａに装入する。第１中間ロッド部材１２ａの軸ピン穴１７ａに第２中間ロッド部材１２ｂの胴ピン穴１６ｂを合わせ、ピン２０ｂを挿通する。ピン２０ｂの軸中心は、第１中間ロッド部材の胴部に装着されたピン２０ａの軸中心と、９０度だけずれている。ピン２０ｂ外径と軸ピン穴１７ａ内径は隙間ばめとなるような寸法関係を有し、第１中間ロッド部材１２ａはピン２０ｂを中心に揺動することができる。以降、上記と同様にして第３中間ロッド部材１２ｃから後部ロッド部材１１までを連結し、組立作業は終了する。
【００１５】
以上のようにして組立てられたロッドユニット２には、軸心Ｚ（図２、図４参照）が形成される。各ロッド部材は、隣接して嵌装された軸部１４と軸部装着穴１５がＯリング１９で圧着されているので、軸心Ｚと同心に保持される。また、各ロッド部材間にはゴムシート２４が密接的に装着されているため、ロッドユニットにはゴムシート２４の弾性等で定まる所定の曲げ剛性が付与される。一方、隣接する中間ロッド部材は、軸心Ｚ方向と直交した方向で互いに９０度方向が異なる軸方向回りに揺動することができる。従って、ロッドユニット２は、軸心Ｚから３６０度の範囲で向きを変えて進むことができるとともに、所定の曲げ力が作用した場合は所定の曲率で曲がることができる。曲げ剛性は、前記Ｏリング１９及びゴムシート２４の材質の変更や、組み込み時の圧縮代の設定により調整することができる。また、ゴムシート２４は、中間ロッド部材間隙間に土砂が入らないようにシールの役割も果たしている。
【００１６】
上記掘削体によれば、次のようにして直進穴、曲進穴又は直進穴と曲進穴を掘削することができる。
直進穴を掘削する場合は、後部ロッド部材１１に回転力と推力を作用させる。回転力及び推力は、ロッド部材を連結しているピン２０を介して掘削ヘッド１に伝達される。これにより、掘削ヘッド１先端の傾斜面１ａは回転するので、傾斜面１ａが受ける推進反力の向きは軸心Ｚまわりに順次移動し、ロッドユニット２には曲がりは発生しない。従って、ロッドユニット２は真直状態を維持して推進することになり、直進穴が形成される。
曲進穴を掘削する場合は、掘削進行方向と逆向きに掘削ヘッド１先端の傾斜面１ａを位置決めし、回転させずに掘削体を推し進める。この時は、掘削ヘッド１先端が傾斜面１ａからの一方向の反力を受けて、ロッドユニット２に曲げモーメントが作用する。これにより、中間ロッド部材は、ピン２０を中心にゴムシート２４の材質や圧縮代等により定まる曲げ剛性に応じた角度だけ傾き、ロッドユニット２は曲進することになり、曲率を有する穴が形成される。
【００１７】
本発明の掘削体は、曲進穴を形成した後でも、再度直進穴をあけることができる。これは、ロッドユニットが、その特徴的構造により、曲がった掘削穴中でも軸心Ｚ回りに回転することができるからである。以下、この時の中間ロッド部材の挙動を、図５に示すように、紙面上で右上方から左下方に凹状態に湾曲した穴を掘削した後、水平方向に直進穴を掘削しようとする場合を例に、図４も参照して説明する。
【００１８】
図４（ａ）は、ちょうど掘削ヘッド１の軸心が水平方向となり、この後掘削体を回転させ直進穴を掘削しようとする直前の状態を示したものである。
掘削ヘッド１と、ロッドユニット２の前部ロッド部材１０はネジで締結されているので、前部ロッド部材１０の軸心も水平状態である。前部ロッド部材１０と第１中間ロッド部材１２ａはピン２０ａで連結されているが、本図においてはピン２０ａの軸は上下方向にあり、この状態では第１中間ロッド部材１２ａは上下方向に揺動できないため、その軸心も水平方向である。一方、第１中間ロッド部材１２ａと第２中間ロッド部材１２ｂは、前記ピン２０ａと直交する方向に向いたピン２０ｂで連結されており、第２中間ロッド部材１２ｂは、ピン２０ｂ廻りに上下方向に揺動可能であり、掘削穴に沿って右上がりに傾いている。以降の中間ロッド部材は同様なピン結合構造であるため、第３中間ロッド部材１２ｃは、第２中間ロッド部材１２ｂと軸心方向を同一として右上がりに傾いており、第４中間ロッド部材１２ｄは、第３中間ロッド部材１２ｃの軸心よりさらに右上がりに傾いている。このように、曲がった掘削穴中での各中間ロッドは、上記のような状態にある。
【００１９】
図４（ｂ）は、後部ロッド部材を９０度回転し、中間ロッド部材を介して掘削ヘッド１を９０度旋回させた状態を示したものである。この時の、中間ロッド部材の挙動を、第３、４、５中間ロッド部材１２ｃ、１２ｄ、１２ｅに着目して説明する。
図４（ａ）の段階では、第４中間ロッド部材１２ｄは第５中間ロッド部材１２ｅと、上下に向いたピン２０ｅで連結されていたため、軸心方向は一致していたが、図４（ｂ）に示すように、第５中間ロッド部材１２ｅが、図４（ａ）の位置から９０度旋回するにつれ、ピン２０ｅの軸方向も上下から水平方向へと変るため、第４中間ロッド部材１２ｄは、９０度旋回しながらピン２０ｅの軸廻りに揺動する。これに伴い、第４中間ロッド部材１２ｄと連結した第３中間ロッド部材１２ｃは、ピン２０ｄが水平方向から垂直方向に旋回するにつれて、揺動しながら回転させられる。揺動時には、中間ロッド部材は隣接する中間ロッド部材となす軸心のづれ角度だけ振れる。理解を容易にするために、図４では中間ロッド部材の傾き状態を誇張して示しているが、実際には数ｍ程度の曲率半径の形成穴に対し、中間ロッド部材の長さを数十ｍｍ程度とすれば、その傾きは非常に微小なものであり、個々の中間ロッド部材は、形成された穴との間に生じている隙間で十分揺動することができる。なお、中間ロッド部材の長さが短いほど小さいブレで回転することができるので、曲率半径の小さい穴を形成する時には好ましい。
【００２０】
図４（ｃ）は、後部ロッド部材を、図４（ｂ）の位置からさらに９０度回転した状態を示す。この時も、前述したように中間ロッド部材は、各々ピンで回転力を伝達され回転するが、ピン軸方向の変化に伴い、形成穴との隙間で揺動する。このように、ロッドユニット２は、曲線状の穴の中にあってもほぼ軸心Ｚ廻りに回転することができる。従って、後部ロッド部材を回転させながら推進させることにより、掘削ヘッド１の傾斜面１ａから受ける推進反力はバランスされるので、掘削体は再び直進し、直進穴が形成される。
これより、所定の曲率半径の穴をあけるべく曲進掘削中に、硬い土質に遭遇するなどで、曲率半径が小さくなったような場合でも、曲進掘削を中止してしばらく直進掘削し、再度曲進掘削を行なうようにすれば、最終的に所定の曲率半径の穴を掘削することができる。
【００２１】
図５は、本発明の掘削体を用いて、地上から地下埋設管９に向けて地中穴を掘削形成する例を示したものである。この時の作業について説明する。
先ず、掘削ヘッド１にロッドユニット２を１本接続して掘削体を形成し、供給管引込み側の地上に設置した掘削装置７にセットする。掘削装置７には後部ロッド部材１１の軸部雄ネジに嵌合するソケット８が設けてあり、前記ソケット８は掘削装置７に組み込まれた油圧シリンダや油圧モータ（いずれも不図示）により、直進及び回転することができる。次に、掘削装置７を操作して掘削体を回転させながら斜め下方に掘削ヘッド１を地中に推進する。掘削体が掘削装置のストローク端まで押し込まれたら、ロッドユニット２とソケット８の結合を外し、ソケット８を後退させる。
【００２２】
次いで、新たなロッドユニット２ａの前部ロッドユニット１０ａを、既挿入のロッドユニット２の後部ロッドユニット１１にネジ込んで結合するとともに、後部ロッドユニット１１ａをソケット８にネジ込み、掘削装置７の操作を再開する。前記操作を、掘削ヘッド１が計画した斜め直進区間ｓ１の終端部に達するまで繰り返す。
水平掘削のための遷移区間としての曲進区間ｓ２では、掘削体は掘削ヘッド１の傾斜面１ａの向きを所定方向に固定して推進のみを行なう。例えば掘削方向を斜め下方向から水平方向に修正する場合は、傾斜面１ａを下に向けた状態で、掘削体を回転させずに押込む。直進区間ｓ３開始点に達し、掘削ヘッド１が水平方向になると、掘削体を再度回転させながら押込み前進させ、目標地下埋設管９の方向に掘削ヘッド１を推し進める。
【００２３】
ここで、例えば目標地下埋設管９への掘削区間ｓ３の途中に他の埋設管等障害物があった場合、前記曲進区間及び再直進区間における操作と同様操作をすることにより、迂回することができる。
なお、掘削ヘッド１の深さおよび傾斜面１ａの向きは、例えば電磁波を発するゾンデ（図示せず）を掘削ヘッド１に組み込み、その磁界を受信機器で計測することにより検出することができる。
【００２４】
また、ロッドユニットは、ロッド部材が円筒形状で、嵌装している軸部と軸部装着穴とはＯリングが圧着されているため、内部に水、空気等の圧力流体を流すことができる。従って、掘削ヘッドに、先端に通じる貫通穴を設ければ、ロッドユニット内部に供給された例えば圧力水を掘削ヘッド先端から噴出しながら推進することができ、土質等の状態に合せて適用することにより、掘削を容易にすることができる。
【００２５】
以上、本発明の掘削体の一例を図１〜図３を中心に説明したが、細部の構造は種々変えることができる。例えば、推進ヘッド１と前部ロッド部材の結合、及び後部ロッド部材と推進装置７のソケット８との結合をネジ結合ではなくピン結合とすることもでき、この場合、ロッド部材は中間ロッド部材で示す１種類にまとめることができる。また、軸部１４と軸部装着穴１５間隙間に、ゴム等弾性材の円環部材を密接的に装着するようにして、前記Ｏリング１９或いはゴムシート２４を省略するようにすることもできる。また、ロッド部材を、連結するピン２０が９０度毎にできるだけ短いピッチ、例えば２０〜７０ｍｍピッチで装着できるような構造にすると、ロッドユニットの曲率半径を小さくすることができ望ましいが、必ずしもこれに限定される必要はなく、２〜３ピッチ毎に方向を変えてもよいし、また例えば６０度づつ装着方向を変えるようにしてもよい。、
【００２６】
また、掘削体の他の例として、ロッドユニット３０を図６で示す構造としたものを示す。
図６に示すように、ロッドユニット３０は、円筒状の外殻ロッド部材３１と、円筒状の内部ロッド部材３２とを備え、一列に配置した外殻ロッド部材３１の内部に、同じく一列に配置した内部ロッド部材３２を配してピン３３で連結し、一体構造としている。内部ロッド部材３２は、長さが外殻ロッド部材３１と同一で、その外径は外殻ロッド部材３１の内径より所定量小さくしている。隣接する外殻ロッド部材３１の端面には、所定厚のリング状のゴムシート３４が装着され、その弾性がロッドユニット３０に曲げ剛性を与えている。外殻ロッド部材３１の内径部と内部ロッド部材３２の外径部は、Ｏリング３９で圧密されており、ロッド部材は芯出しされて、外殻ロッド部材３１の外周部は滑らかになり、かつ内部に圧力流体を流すことができ、掘削を容易にする。ピン３３は交互に９０度位相が違う方向に配設されており、ロッドユニット３０は自在に屈曲することができる。
【００２７】
【実施例】
図７に、曲率半径２ｍの穴を形成することができるように設定した図１に示す掘削体を用い、直進穴形成後、曲進穴を形成した時の実験結果を示す。実験に使用した掘削ヘッドは、外径５４ｍｍ、長さが４００ｍｍ、傾斜面の角度は３０度であり、ロッドユニットは、外径４０ｍｍ、長さ５４ｍｍ、互いに９０度方向が異なるピンの間隔が３０ｍｍのロッド部材を用い、１５個の中間ロッド部材を連結し、組み立て後の長さは５１０ｍｍであった。掘削実験は、Ｎ値約４の粘性土を堆積した土槽の側面から、水平方向に回転させながら１ｍ掘削した後、回転を止めて水平方向に２ｍ掘削させた。
【００２８】
図７は、実験した土槽の壁面を座標軸として、ロッドユニットを継ぎ足す毎に掘削ヘッドに組み込んだゾンデからの電磁波を検出して求めた掘削ヘッドの通過点をプロットしたものである。下側が掘削開始位置である。
図７から明らかなように、直進に続いて曲率半径２ｍという掘削穴としては極めて小さな曲率半径の穴を掘削することができた。またロッドユニットにスリーブ等の屈曲防止のガイドを設けなくても掘削が可能であることを確認した。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は次の効果を有している。
１）ロッドユニットを形成するロッド部材は、軸心Ｚに直交する異なった方向の軸まわりに独立して揺動することができるので、自由な方向に穴を掘削することができる。
２）曲った穴を掘削した後でも、ロッドユニットを軸心Ｚまわりに回転させることができるので、その後直進穴を形成することができる。
３）所定の曲率半径の穴を掘削する時、途中で所定の曲率半径より小さな穴となっても、直進推進を組合わせることで修正し、所定の曲率半径の穴をあけることができる。
４）ロッドユニットのロッド部材は、所定の曲げ剛性を持って真直状態に保持されており、かつ直進穴形成時は傾斜面を有する掘削ロッドを回転させて、推進反力をバランスさせて推進するので、ロッドユニットをガイドする必要がない。
５）連結する中間ロッド部材間の隙間と、そこに装着する弾性材の圧縮量とでロッドユニットの曲率が定まるので、これを調節することにより、硬い土質であっても、所定の曲率の穴を掘削することができる。
６）ロッドユニット内部に流体を通すことができるので、掘削ヘッド先端部から圧力流体を噴出しながら掘削することができ、掘削を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削体の一例を示す側面図
【図２】ロッドユニットの一部断面を含む側面図
【図３】ロッドユニットに用いる中間ロッド部材の軸方向断面図
【図４】曲がった状態のロッドユニットが回転する時の中間ロッド部材の挙動を表す図
【図５】掘削体を用いた穴掘削の一例を示す図
【図６】本発明の掘削体の別のロッドユニット構造例を示す図
【図７】掘削体を用いて穴掘削実験を行なった時の掘削穴位置を示す図
【符号の説明】
１掘削ヘッド
２ロッドユニット
１０前部ロッド部材
１１後部ロッド部材
１２中間ロッド部材
１９Ｏリング
２０ピン
Ｘロッド部材の軸心
Ｚロッドユニットの軸心

Claims

先端に傾斜面を有する掘削ヘッドと、掘削ヘッドの後側に連設されたロッドユニットを備え、掘削ヘッドを推進して地中穴を掘削する掘削体であって、
ロッドユニットは、複数個の同一基本構造のロッド部材が軸方向を合わせてピンを介して配設された構成で、ピンを介して推力或いは推力と回転力が伝達されるとともに、ピンを中心に屈曲して所定の曲率で曲がることができ、
前記ロッド部材は、軸部とフランジ状の胴部が軸心（Ｘ）を合わせて前後に形成された段付き円筒形状であり、胴部には軸心（Ｘ）方向に軸部の外径より所定寸法α大きな内径の軸部装着穴が形成されているとともに軸心（Ｘ）に直交する方向にピン装着用の胴ピン穴が形成され、軸部には軸心（Ｘ）に直交する方向で前記胴ピン穴とは異なる方向にピン装着用の軸ピン穴が形成されており、
隣接するロッド部材は、相互の軸部装着穴と軸部が前記所定寸法αの間隙を介して嵌装され、前記胴ピン穴と軸ピン穴を挿通したピンで連結され、ピン回りに屈曲可能とされるとともに、相対する胴部間のスラスト方向間隙γにはピン回りに所定の曲げ剛性を付与する弾性部材が密接的に装着されている
ことを特徴とする掘削体。
前記隣接するロッド部材には、嵌装された軸部周りにロッド部材同士を同心に心合わせするラジアル弾性部材が軸部と軸装着穴とに密着するように装着されている請求項１記載の掘削体。
前記ロッドユニットは、ロッドユニットの軸心（Ｚ）に対して任意な方向に曲がることができ、その曲率は前記スラスト弾性部材の材質、圧縮量を設定して調整することができる請求項１または２に記載の掘削体。
前記胴ピン穴と軸ピン穴は、略９０度方向が異なるように形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の掘削体。
前記ロッドユニットにおける前部ロッド部材と後部ロッド部材は、他のロッドユニットの後部ロッド部材あるいは前部ロッド部材と接続できる連結部を有している請求項１乃至４のいずれかに記載の掘削体。