JP4976054B2 - 小口径管推進装置 - Google Patents

Description

この発明は、電気や上下水道、ガス、通信等の小口径の埋設管を土中に布設するための小口径管推進装置に関するものである。

従来から、硬質地盤に埋設管を配設するに際し、当該埋設管内に通したオーガスクリュー先端にビットを取付け、地山を掘削しながら埋設管とともに推進させる小口径管推進装置が用いられている。この小口径管推進装置を用いた工法は、特許文献１に記載されているように、発進立坑を地中に形成して先端オーガを回転させて掘削しながら先導管を前進させて、埋設管を継ぎ足しながら掘削推進して行われる。

しかし、特許文献１に記載の小口径管推進布設装置は、所定の距離に達すると、ケーシング（内管）は先導管から切り離して回収され、オーガスクリューは先端オーガから切り離して回収される。すなわち、ケーシング１８及びオーガスクリュー１９から切り離された先導管１５と、クラッシャビット１６が取付けられた先端オーガ１７（段落００１３）はそのまま地中に残されることになる（段落００２９）。このため、先導管及び先端オーガを回収するために先導管及び先端オーガ到達地点にも立坑を形成する必要があり、手間がかかり面倒である。また、先導管及び先端オーガを回収せずにそのまま地中に残すことは地球環境保全の観点から好ましくなく、特に、クラッシャビットを回収せずに地中に残すことは製造コストの面からも好ましくない。

特許第３３８８８３５号公報

この発明は上記従来技術を考慮したものであって、オーガスクリュー先端に備わる先端ビット部をケーシングとともに回収することにより、先端ビット部回収のための立坑を不要とし、先端ビット部を再利用でき、先端ビット部を地中に残すことなく環境保全のために良好であり、また、オーガスクリュー内、特にターゲット付近に泥水が浸入しても簡単な構造で排水して下り勾配で掘削推進可能な小口径管推進装置の提供を目的とするものである。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、土中に埋設するための埋設管と、当該埋設管内を挿通する円筒状のケーシングと、当該ケーシング内を挿通するオーガスクリューと、当該オーガスクリューの先端に地山を掘削するためのビットを複数個備えた先端ビット部とを有する小口径管推進装置であって、上記ビットは上記先端ビット部の先端に備わる先端ビットと、刃先を上記埋設管の内径より外側に突出させた可動ビットからなり、当該可動ビットは、その形状全体を上記埋設管の内径より内側の位置に収容可能であり、上記可動ビットが上記埋設管の内径より内側の位置にある状態で、上記先端ビット部が上記埋設管内を挿通可能であり、上記埋設管の先端部分の内周面にはキー部材を嵌合するためのキー溝が備わり、上記ケーシングの先端部分の外周面にはキー部材を取付け可能な切欠きが備わり、上記埋設管及びケーシングの先端部分は、上記キー部材を介して係合することを特徴とする小口径管推進装置を提供する。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記先端ビット部は、上記オーガスクリューの軸方向に対して直交する略円盤状のビット基板を有し、当該ビット基板面には、上記可動ビットが回動可能に配設されるとともに、上記可動ビットの一側面に当接して上記可動ビットを上記埋設管の内径より外側に突出させた位置で回転を阻止するためのストッパ部材を備えたことを特徴としている。

また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記埋設管及びケーシングの先端部分は、上記埋設管及びケーシングの軸方向に剪断可能なシャーピンで接合されることを特徴としている。

また、請求項４の発明では、請求項１〜３の発明において、上記オーガスクリューは中空であり、その中空先端内部に設けたターゲット付近の側面に、上記オーガスクリューの内側から外側に排水可能な排水バルブが備わることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、オーガスクリューの先端に備わる可動ビットがその形状全体を埋設管の内径より内側の位置に収容可能であるため、この状態で可動ビットを有する先端ビット部をオーガスクリュー先端に備えたままケーシングとともに引き抜いて回収することができる。したがって、先端ビット部回収のための到達立坑が不要となるので作業が簡単になり、先端ビット部を再利用できるため資源の節約、コストの低減につながる。また、先端ビット部を地中に残すことがないので、地球環境保全のために良好である。ここで、先端ビット部とは、地山を掘削するための刃を有する複数枚のビットを備え、オーガスクリューの先端に位置するものであり(上記特許文献１では先端オーガ)、本願では、円盤状のビット基板に取り付けられた可動ビットと、カッターフェイス体と、先端ビットで構成されるものである。また、埋設管及びケーシングの先端部分がキー部材を介して係合するため、埋設管とケーシングが土中を推進中に位置ずれを起こすことはない。

請求項２の発明によれば、可動ビットがストッパ部材により回転を抑制されるため、オーガスクリューの回転により可動ビットの刃先を外側に突出させた状態を維持しながら掘削することができる。さらに、オーガスクリューを逆回転させて可動ビットを収容し、埋設管内を引き抜いて回収できる。

請求項３の発明によれば、埋設管及びケーシングの先端部分が、当該埋設管及びケーシングの軸方向に剪断可能なシャーピンで接合されるため、オーガスクリューによる掘削時にはケーシングとともに埋設管を推進させることができ、掘削終了後にはケーシングを引くことによりシャーピンを剪断し、容易にケーシングを引き抜いて回収することができる。

請求項４の発明によれば、掘削推進中にオーガスクリュー内に泥水が溜まっても、排水バルブを通して排水することができる。このため、オーガスクリュー内に推進位置検知のためのターゲットを備えた場合、これが泥水に覆われて検知不可能となることを防止できる。さらに、排水しながら掘削推進できるので、オーガスクリュー先端を下向き、すなわち下り勾配に施工することができる。このため、浅い発進立坑を用いて埋設管の布設作業をすることができるので、作業性、コスト的にも効率がよい。

この発明は、土中に埋設するための埋設管と、当該埋設管内を挿通する円筒状のケーシングと、当該ケーシング内を挿通するオーガスクリューと、当該オーガスクリューの先端に地山を掘削するためのビットを複数個備えた先端ビット部とを有する小口径管推進装置であって、上記ビットは上記先端ビット部の先端に備わる先端ビットと、刃先を上記埋設管の内径より外側に突出させた可動ビットからなり、当該可動ビットは、その形状全体を上記埋設管の内径より内側の位置に収容可能であり、上記可動ビットが上記埋設管の内径より内側の位置にある状態で、上記先端ビット部が上記埋設管内を挿通可能であることを特徴とする小口径管推進装置である。

図１はこの発明に係る小口径推進装置の掘削推進時の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ視図である。
この発明に係る小口径推進装置１は、埋設管２と、埋設管２内を挿通するケーシング３と、ケーシング３内を挿通するオーガスクリュー４で構成される。埋設管２の先端部分には円筒状の先導管１２が取付けられる。先導管１２の先端はテーパ面１２ａが形成される。１１はＯリングである。ケーシング３の先端部分には円筒状の連結管１３がボルト２５を介して取付けられる。

先導管１２の内周面にはキー溝１２ｂが形成され、連結管１３の先端には切欠き１３ａが形成される。ここにキー部材１５を取付けることにより、先導管１２及び連結管１３は円周方向に互いに係合するため、互いの位置がずれることを防止できる。さらに、ケーシング３を後方に引き抜く方向には係合していないため、連結管１３及びケーシング３のみを容易に引き抜くことができる。

先導管１２と連結管１３はキー部材１５を貫通するシャーピン１６で接合される。シャーピン１６は埋設管２及びケーシング３の軸方向に剪断可能なネジ状部材であり、連結管１３内に位置する下端側１６ａはネジ加工されていない。先導管１２及び連結管１３は進行方向に係合する構成を有するため、掘削時にはシャーピン１６の下端部１６ａが折れることはない。したがって、オーガスクリュー４による掘削時にはケーシング３とともに埋設管２を推進させることができ、掘削終了後にはケーシング３を強く引くことによりシャーピン１６を剪断し、下端側１６ａごと容易にケーシング３を引き抜いて回収することができる。

先導管１２の先端には推進方向の地山を掘削しやすくするための水を排出する注水口２１が備わる。先導管１２の外周面にはオーガスクリュー４による土中の掘削孔を埋設管２が推進しやすくするための滑材を吐出する滑材吐出口２２が備わる。

オーガスクリュー４の先端には先端ビット部５が形成される。先端ビット部５は、ビット基板６と、可動ビット７と、カッターフェイス体８に備わる先端ビット９で構成される。可動ビット７はその後端部を軸１４を支点に回動可能である。ビット基板６の基板面にはストッパ部材１０が突出して形成される。このストッパ部材１０は可動ビット７の一側面に当接するため、可動ビット７の回転はこの位置で抑制される。これにより、オーガスクリュー４を掘削回転させるとき（図２の矢印Ｒ方向）は可動ビット７が刃先を外側に突出させた状態を維持できるので、確実に地山を掘削して埋設管を推進させることができる。すなわち、オーガスクリュー４を掘削回転方向（矢印Ｒ方向）に回転させると、可動ビット７は遠心力により、これと逆方向に回転し、埋設管２を推進させる。このようにして可動ビット７の刃先を埋設管２及び先導管１２の内径より突出させながら地山を掘削して前進させる。埋設管２、ケーシング３、オーガスクリュー４は適宜継ぎ足されながら土中を推進する。２３はＯリングであり、２４はオーガスクリュー４を継ぎ足すためのボルトである。

オーガスクリュー４は中空であり、その中空先端内部には複数個の発光ダイオード１７を備えたターゲット１８が備わる。ターゲット１８はターゲット固定押しネジ１９により、確実にオーガスクリュー４内に固定される。オーガスクリュー４により地山を掘削推進中は、図示は省略したが、発進立坑に設けたトランジットにより、このターゲット１８に備わる発光ダイオード７を検知してオーガスクリュー４の推進位置を検出できる。オーガスクリュー４の側面には貫通孔が備わり、ここに止水弁付きの排水バルブ２０が形成される。掘削中にはオーガスクリュー４内に泥水等が溜まることがある。このとき、後方から圧縮空気を吹き込むことにより、泥水は排水バルブ２０から外側に排水される。これにより、発進立坑側から常時発光ダイオード１７を検知することができ、オーガスクリュー４の掘削推進位置を見失うことを防止し、位置計測精度を向上できる。

図３はこの発明に係る小口径推進装置のケーシング及びオーガスクリュー回収時の断面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ視図である。
所定位置まで埋設管を掘削推進させ、ケーシング３及びオーガスクリュー４を回収するときは、オーガスクリュー４を掘削回転方向と逆方向（図４の矢印Ｌ方向）に回転させる。これにより、可動ビット７はこれと逆方向に回転し、ストッパ部材１０から離れてビット基板６の面上に収容される。このとき、可動ビット７の刃先は先導管１２（埋設管２）の内径より内側に収容されることになる。ビット基板６、カッターフェイス体８、先端ビット９はいずれも先導管１２の内径より内側に形成されるため、先端ビット部５が先導管１２の内径より内側に収まることになる。なお、可動ビット７を先導管１２の内径より内側に収容できるのであれば、どのような機構で可動させてもよい。

オーガスクリュー４を逆回転させて可動ビット７を収容した後、ケーシング３とともにオーガスクリュー４を後方に強く引き抜く。このとき、シャーピン１６の下端部１６ａが剪断され、先導管１２と連結管１３が分離される。したがって、容易にケーシング３とオーガスクリュー４を引き抜くことができる。このとき、先端ビット部５もオーガスクリュー４とともに引き抜いて回収されるため、先端ビット部５の回収のための立坑が不要となるので作業が簡単になる。また、先端ビット部を次の掘削の際に再利用できるため資源の節約、コストの低減につながる。さらに、先端ビット部５を地中に残すことがないので、地球環境保全のために良好である。

従って、将来埋設管が延長されることを見越して必要以上の距離まで管路を予め布設しておく際、この発明の装置を用いれば、発進立坑のみを掘削し、到達立坑を設けなくてよい。また、従来行われなかった下り勾配での推進が可能である。この様に、この発明の小口径管推進装置は、電気や上下水道、ガス、通信等の小口径の埋設管を土中に布設するためのものであるが、他の用途にも使用できる。

図５はこの発明に係る小口径管推進装置の使用例を示す概略構成図である。
鋼管矢板２６を設けて護岸を構成している。この鋼管矢板等が長年使用のため腐ってくる。その際、当該護岸を補強する必要がある。
そこで、護岸補強工事をする場合、鋼管矢板２６の岸側（図の右方向）からタイロッド（高張力鋼）で引っ張り補強する。通常であると鋼管矢板２６の岸側の地面を開削してタイロッドを配設し、これを鋼管矢板２６に取付けて補強した後、これを埋め戻すことにより行われる。しかし、この方法では施工中は地面を利用することができず、交通等の妨げになる。したがって、地面を開削せずに、岸側から離れた位置に立坑を設け、小口径管推進装置を用いてタイロッドを布設する方法が有効であるが、この発明ではさらに以下の方法で鋼管矢板２６の補強を行うことができる。

この発明に係る小口径管推進装置１においては、上述したように、排水バルブ２０（図１参照）を設けたため、下り勾配で掘削推進して埋設管２を土中に形成することができる。すなわち、下り勾配施工時に、泥水がオーガスクリュー４内に浸入しても、排水バルブ２０により泥水を排出できるため、泥水が発光ダイオードを覆い、オーガスクリュー４の推進位置計測が不可能になることを防止できる。従って、岸側に立坑を設ける必要はなく、簡単に地表面からタイロッドを地中に埋設して当該タイロッドの先端を鋼管矢板間に固定することにより、護岸補強工事を行うことができる。

図６は鋼管矢板を補強したときの断面図である。
鋼管矢板２６の岸側（図の上方向）に上記装置を用いて、下り勾配の埋設管２を形成し、この埋設管２内を挿通させて鋼管矢板２６間にタイロッド２７の先端を通す。その際埋設管２の先端は、隣接する鋼管矢板２６の間に当接するが、タイロッド２７は先端がネジ加工され、鋼管矢板２６の海側（図の下方向）に備わる鉢巻腹起し２８を貫通し、ワッシャ３２を介してナット２９で固定される。これにより、鋼管矢板２６はタイロッド２７により岸側に引っ張り補強され、岸３０に確実に固定される。

隣り合う鉢巻腹起し２８はジョイント接合鋼材３１によりボルト等（図示省略）により連結される。なお、海水側に突出したワッシャ３２、ナット２９、タイロッド２７の先端は防錆のため樹脂被覆処理を行うことが好ましい。また、埋設管２内に海水が流入することを防止するため、埋設管２の入り口付近にモルタルを打設して充填することが好ましい。

この発明は、種々の埋設管を土中に形成する際の推進装置として適用できる。

この発明に係る小口径推進装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ視図である。 この発明に係る小口径推進装置のケーシング及びオーガスクリュー回収時の断面図である。 図３のＢ−Ｂ視図である。 この発明に係る小口径管推進装置の使用例を示す概略構成図である。 鋼管矢板を補強したときの断面図である。

符号の説明

１：小口径推進装置、２：埋設管、３：ケーシング、４：オーガスクリュー、５：先端ビット部、６：ビット基板、７：可動ビット、８：カッターフェイス体、９：先端ビット、１０：ストッパ、１１：Ｏリング、１２：先導管、１２ａ：テーパ面、１２ｂ：キー溝、１３：連結管、１３ａ：切欠き、１４：軸、１５：キー部材、１６：シャーピン、１６ａ：シャーピンの下端側、１７：発光ダイオード、１８：ターゲット、１９：ターゲット固定押しネジ、２０：排水バルブ、２１：注水口、２２：滑材吐出口、２３：Ｏリング、２４：ボルト、２５：ボルト、２６：鋼管矢板、２７：タイロッド、２８：鉢巻腹起し、２９：ナット、３０：岸、３１：ジョイント接合鋼材、３２：ワッシャ

Claims (4)

1. 土中に埋設するための埋設管と、
   当該埋設管内を挿通する円筒状のケーシングと、
   当該ケーシング内を挿通するオーガスクリューと、
   当該オーガスクリューの先端に地山を掘削するためのビットを複数個備えた先端ビット部とを有する小口径管推進装置であって、
   上記ビットは上記先端ビット部の先端に備わる先端ビットと、
   刃先を上記埋設管の内径より外側に突出させた可動ビットからなり、
   当該可動ビットは、その形状全体を上記埋設管の内径より内側の位置に収容可能であり、
   上記可動ビットが上記埋設管の内径より内側の位置にある状態で、上記先端ビット部が上記埋設管内を挿通可能であり、
   上記埋設管の先端部分の内周面にはキー部材を嵌合するためのキー溝が備わり、上記ケーシングの先端部分の外周面にはキー部材を取付け可能な切欠きが備わり、上記埋設管及びケーシングの先端部分は、上記キー部材を介して係合することを特徴とする小口径管推進装置。
2. 上記先端ビット部は、上記オーガスクリューの軸方向に対して直交する略円盤状のビット基板を有し、当該ビット基板面には、上記可動ビットが回動可能に配設されるとともに、上記可動ビットの一側面に当接して上記可動ビットを上記埋設管の内径より外側に突出させた位置で回転を阻止するためのストッパ部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の小口径管推進装置。
3. 上記埋設管及びケーシングの先端部分は、上記埋設管及びケーシングの軸方向に剪断可能なシャーピンで接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の小口径管推進装置。
4. 上記オーガスクリューは中空であり、その中空先端内部に設けたターゲット付近の側面に、上記オーガスクリューの内側から外側に排水可能な排水バルブが備わることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の小口径管推進装置。

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