JP5238184B2 - 非開削掘削装置 - Google Patents

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本発明は、地盤を開削することなく筒状部材を埋設することができる非開削掘削装置に関する。
地盤を非開削で掘削する非開削掘削装置として、地盤を掘削するドリルヘッドと、このドリルヘッドに接続されるロッド部材と、ロッド部材を駆動するためのロッド駆動手段と、掘削した掘削孔を拡径掘削するためのリーマ体と、このリーマ体の基部に連結機構を介して接続される筒状部材とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような非開削掘削装置では、埋設孔を掘削する際には、ドリルヘッドが用いられ、このドリルヘッドがロッド部材の先端部に装着される。そして、ロッド駆動手段はロッド部材及びドリルヘッドを回動させながら推進し、このようにして掘削孔が形成される。その後、この掘削孔に例えば鞘管としての筒状部材を埋設するときには、ドリルヘッドに代えてリーマ体が用いられ、このリーマ体の先端部がロッド部材に装着され、またリーマ体の基部に連結機構を介して筒状部材が連結される。そして、ロッド駆動手段はロッド部材及びリーマ体を回転させながら引き込み、このようにしてリーマ体により掘削孔が拡径掘削されるとともに、拡径された掘削孔に筒状部材が埋設される。
この非開削掘削装置では、リーマ体を引き込む際に、リーマ体と筒状部材との間に土砂が侵入し、侵入した土砂が抵抗となって筒状部材に大きな負荷が作用するおそれがあり、このような不都合を解消するために、リーマ体の基部にカバー部材が設けられ、このカバー部材が筒状部材に向けて延びている。
特開2004−293141号公報
しかしながら、従来の非開削掘削装置では、次の通りの問題がある。即ち、カバー部材がリーマ体に設けられているので、拡径掘削する際に、このカバー部材がリーマ体と一体的に回動され、このカバー部材が拡径された掘削孔の内周面に接触しながら回動されようになり、従って、リーマ体を引き込む際の抵抗が大きくなる。
本発明の目的は、カバー体に関連してリーマ本体を引き込んで拡径掘削する際の抵抗を少なくすることができる非開削掘削装置を提供することである。
本発明の請求項1に記載の非開削掘削装置は、先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材と具備する非開削掘削装置であって、
前記筒状部材の先端部には、前記連結機構を覆うように土砂侵入防止用カバー部材が設けられ、前記土砂侵入防止用カバー部材は、前記リーマ体の前記基部に向けて接触することなく延び、前記筒状部材と前記リーマ体の前記基部との間の空間への土砂の侵入を防止することを特徴とする。
また、本発明の請求項2に記載の非開削掘削装置では、前記土砂侵入防止用カバー部材の先端部には、強度を増すための補強リングが設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項1に記載の非開削掘削装置によれば、筒状部材の先端部には、リーマ体に向けて延びる土砂侵入防止用カバー部材が設けられ、この土砂侵入防止用カバー部材が筒状部材とリーマ体とを連結する連結機構を覆うので、周囲の土砂などが筒状部材とリーマ体との間の空間に侵入するのを防止し、侵入した土砂などによる抵抗上昇を抑えることができる。また、土砂侵入防止用カバー部材が筒状部材に設けられているので、ロッド駆動手段によりリーマ体を回動させながら引き込んでも土砂侵入防止用カバー部材が回動することがなく、引き込む際の土砂侵入防止用カバー部材による抵抗を小さくすることができる。
また、本発明の請求項2に記載の非開削掘削装置によれば、土砂侵入防止用カバー部材の先端部に補強リングが設けられているので、この土砂侵入防止用カバー部材の先端部の強度を高めることができ、その先端部の土砂などによる破損を防止することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明に従う非開削掘削装置の一実施形態について説明する。図1は、一実施形態の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図であり、図2は、図1の非開削掘削装置による拡径掘削作業を説明するための簡略図であり、図3は、図1の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図であり、図4は、図1の非開削掘削装置による掘削作業が終了した状態を示す簡略図であり、図5は、図2の非開削掘削装置による拡径掘削作業(及び引込み作業)を説明するための簡略図であり、図6は、図2の非開削掘削装置のリーマ体及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図であり、図7は、図6のリーマ体を中心線より上側を断面で示す半断面図である。
図1及び図2において、図示の非開削掘削装置2は、地中を非開削で掘削するためのドリルヘッド4と、このドリルヘッド4の推進に伴って順次に接続されるロッド部材6とから構成され、ドリルヘッド4の推進によって掘削孔を形成するときには、先端側のロッド部材6にドリルヘッド4が取り付けられる。
地盤8の表面の所定個所には貫入立坑10が設けられ、ドリルヘッド4及びロッド部材6は、地盤8の表面から貫入立坑10を通して地中(土壌中)を推進する。地上にはロッド部材6を介してドリルヘッド4を駆動するためのロッド駆動手段14が設置され、このロッド駆動手段14はロッド部材6を所要の通りに駆動し、ロッド部材6及びドリルヘッド4を所定の推進方向に押し込むとともに、軸線方向を中心として所定方向に回動する。このような非開削掘削装置2では、ドリルヘッド4が進むにつれてその基部側、即ちロッド駆動手段14側に新しいロッド部材6が着脱自在に継ぎ足され、このようにロッド部材6を継ぎ足しながらドリルヘッド4が所定方向に推進し、このようにして掘削孔が形成される。また、ロッド駆動手段14に関連して、掘削液を供給するための掘削液供給手段16が設けられ、掘削液供給手段16からの掘削液(例えば、泥水など)が接続されたロッド部材6を通してドリルヘッド4に供給され、かく供給された掘削液がドリルヘッド4の噴射ノズル(図示せず)から掘削域に噴射される。
また、形成した掘削孔を拡径掘削するときには、図2に示すように、ドリルヘッド4に代えてリーマ体20が用いられ、接続されたロッド部材6の先端部にリーマ体20が取り付けられ、このリーマ体20の基部に連結機構22(図6参照)を介して筒状部材24の先端部が連結される。そして、鞘管として機能する筒状部材24を引き込むときにもロッド駆動手段14はロッド部材6を所要の通りに駆動し、ロッド部材6及びリーマ体20を所定の引込み方向に引き込むとともに、軸線方向を中心として所定方向に回動する。そして、筒状部材24を引き込むにつれてその基部側、即ちロッド駆動手段14側にてロッド部材6が取り外され、このようにロッド部材6を取り外しながらリーマ体20が所定方向に引き込まれ、このようにしてリーマ体20による拡径掘削が行われるとともに、筒状部材24の引込みが行われる。この拡径掘削のときにも、掘削液供給手段16からの掘削液が接続されたロッド部材6を通してリーマ体20に供給され、かく供給された掘削液が、後述するように、リーマ体20の噴射ノズル26(図7参照)から拡径掘削域に噴射される。
次に、図1及び図2とともに、図3〜図5を参照して、上述した非開削掘削装置2を用いて電気防食用電極体(図示せず)を埋設する非開削工法について説明する。
建造物30は建造物本体32を備え、この建造物本体32の底部が地中に埋設された多数の埋設鋼材34上に建造され、これら埋設鋼材34は建造物本体32を支持する。このような建造物30の埋設鋼材34に電気防食を施すには、図3〜図5に示すようにして電気防食用電極体が設置される。尚、ロッド駆動手段14及び掘削液供給手段16は、例えば、自走可能な走行車両38,40に搭載され、掘削を行う作業現場まで走行して設置される。
電気防食用電極体を埋設するには、まず、図1及び図3に示すように、建造物30の周囲近傍にロッド駆動手段14及び掘削液供給手段16を設置し、このロッド駆動手段14によって回転させながらからロッド部材6及びドリルヘッド4を矢印42で示す方向に推進させ、かかる推進によって掘削孔44を掘削する。そして、図4に示すように、地中に埋設された埋設鋼材34の間を通り、建造物本体32の下側を水平に建造物30の片側から他側に(図3及び図4において左から右に)ロッド部材6及びドリルヘッド4を推進させ、ドリルヘッド4を地盤8の表面に突出させる。このようにして建造物本体32の下側を実質上水平に貫通する掘削孔44を非開削で掘削する。
次に、ドリルヘッド4に代えてリーマ体20を用い、接続されたロッド部材6の先端部にリーマ体20を取り付け、このリーマ体20に連結機構22(図7参照)を介して筒状部材24の先端部を連結する。そして、矢印46で示すように、ロッド駆動手段14によって回転させながらロッド部材6及びリーマ体20を引き込み、かかる引き込みの際に形成された掘削孔44をリーマ体20によって拡径掘削するとともに、連結機構22を介して筒状部材24を拡径掘削された掘削孔内に引き込む。この引込みは、接続したロッド部材6を取り外しながらロッド駆動手段14側に露出するまで行われ、このように引込むと、引き込まれた筒状部材24は、拡径掘削孔48に埋設される。その後、電気防食用電極体を埋設した筒状部材24内に矢印50で示すように押込むようにして挿入し、このようにして電気防食用電極体を非開削でもって地盤8に埋設することができる。
次に、上述した非開削掘削装置2により筒状部材24を引き込む際に用いるリーマ体20及びそれに関連する構成要素について説明する。図6及び図7において、リーマ体20は略円錐状のリーマ本体52を有し、その先端(矢印55で示す引込み側)に向けて縮径され、その先端部に接続部54が設けられ、この接続部54に一点鎖線で示すようにロッド部材6の先端部が接続される。従って、上述したようにロッド部材6を引き込むと、これと一体的にリーマ本体52も引き込まれる。
このリーマ本体52の外周面には、周方向に間隔をおいて複数のブレード56が設けられ、これらブレード56はリーマ本体52の一端部から他端部に向けて径方向外方に拡がっており、かかるブレード56によって、ドリルヘッド4によって掘削された掘削孔44が拡径掘削される。
この実施形態では、次のようにして掘削域(ブレード56により拡径掘削される領域)に掘削液が供給される。即ち、リーマ本体52には、その先端から基部側に向けて軸線に沿って直線状に延びる掘削液流路58が設けられ、複数の噴射ノズル26は、この掘削液流路58から分岐して放射状に延び、掘削液流路58及び噴射ノズル26は掘削液を噴射するための掘削液噴射手段を構成する。リーマ本体52の先端側に設けられた複数の噴射ノズル26(図8において二つ示す左側の噴射ノズル)は、リーマ本体52の径方向外方に向けてその先端側(図8において左側)に直線状に傾斜して延び、またリーマ本体52の基部側に設けられた複数の噴射ノズル26(図8において一つ示す右側の噴射ノズル)は、リーマ本体52の径方向外方に向けてその基部側(図8において右側)に直線状に傾斜して延びている。
リーマ本体52に掘削液噴射手段がこのように設けられているので、先端側の噴射ノズル26から噴射される掘削液は、リーマ本体54の先端側に向けて噴射され、また基部側の噴射ノズル26から噴射される掘削液は、リーマ本体54の基部側に向けて噴射され、かくして、掘削域のほぼ全域にわたって掘削液を供給することができ、ブレード56による掘削抵抗を低減することができる。
このような掘削液噴射手段では、各噴射ノズル26に逆止弁60を設けるのが好ましい。逆止弁60は、掘削液流路58から噴射ノズル26を通しての噴射を許容するが、外部周囲から噴射ノズル26を通して掘削液流路58への流れを阻止する。このような逆止弁60を設けることによって、外部周囲からの泥水の流入が防止され、噴射ノズル26の泥水などによる詰まりを防止することができる。
このリーマ体20の基部と筒状部材24の先端部とを連結する連結機構22は、略U字状の第1及び第2連結部材62,64を備えている。リーマ体20の基部には第1接続部材66が設けられ、この第1接続部材66は、例えばスイベル継手(図示せず)を介してリーマ本体52に対して相対的に回転自在に装着されている。この第1接続部材には連結孔68(図8参照)が設けられ、第1連結部材62は、その両端部及び第1接続部材66の連結孔68を通してピン部材70を装着することによって第1接続部材66に連結される。また、筒状部材24の先端部には第2接続部材72が取り付けられ、この第2接続部材72に連結孔(図示せず)が設けられている。第1連結部材62と第2連結部材64とは、それらのU字状部が相互に係合するように連結され、かく連結された第2連結部材64は、その両端部及び第2接続部材72の連結孔を通してピン部材74を装着することによって第2接続部材72に連結される。
このように連結機構22を介して連結されているので、リーマ体20が矢印55で示す方向に引き込まれると、これに伴って筒状部材24も一体的に拡散掘削孔48内に引き込まれる。また、この引込みのときにリーマ体20が回転されるが、この回動力は連結機構22を介して筒状部材24に伝達されず、従って、筒状部材24は回動することなく矢印55で示す方向に引き込まれ、これによって、引込みの際の抵抗を少なくすることができる。
この実施形態では、更に、筒状部材24の先端部に中空円筒状のカバー部材76(土砂流入防止用カバー部材を構成する)が取り付けられている。このカバー部材76は、筒状部材24の先端部からリーマ体20の基部に向けて延び、図6に示すようにリーマ体20に接触することなく連結機構22を覆っている。また、このカバー部材76の先端部には補強リング78が設けられ、補強リング78がその先端部全周に設けられている。このようにカバー部材76を設けることによって、リーマ体20と筒状部材24との間の間隙(即ち、連結機構22が配設された空間)に土砂などが侵入するのを防止することができ、またカバー部材76に補強リング78を設けることによって、カバー部材76の強度アップを図ることができる。また、カバー部材76が筒状部材24側に設けられ、リーマ体20に接触することなく延びているので、引込み時にリーマ体20が回動してもカバー部材76が回動することがなく、このカバー部材76による抵抗を少なくすることができる。
以上、本発明に従う非開削掘削装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、上述した実施形態では、リーマ体20に第1接続部材66を相対的に回転自在に装着しているが、これとは反対に、筒状部材24の先端部に第2接続部材72を相対的に回転自在に装着するようにしてもよい。
また、例えば、上述した実施形態では、リーマ体20に掘削液噴射手段を設けるとともに、筒状部材24にカバー部材76を装着しているが、これら双方の構成を採用する必要はなく、上述した構成の掘削液噴射手段及びカバー部材76のいずれか一方を採用するようにしてもよい。
また、例えば、上述した実施形態では、非開削掘削装置を電気防食用電極体の埋設に適用して説明したが、これに限定されず、埋設管の如き筒状部材の埋設、また電気防食用電極体の如き筒状部材の埋設などにも適用することができる。
一実施形態の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図。 図1の非開削掘削装置による拡径掘削作業を説明するための簡略図。 図1の非開削掘削装置による掘削作業を説明するための簡略図。 図1の非開削掘削装置による掘削作業が終了した状態を示す簡略図。 図2の非開削掘削装置による拡径掘削作業(及び引込み作業)を説明するための簡略図。 図2の非開削掘削装置のリーマ体及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図。 図6のリーマ体を中心線より上側を断面で示す半断面図。
符号の説明
2 非開削掘削装置
4 ドリルヘッド
6 ロッド部材
14 ロッド駆動手段
16 掘削液供給手段
20 リーマ体
22 連結機構
24 筒状部材
26 噴射ノズル
30 建造物
58 掘削液流路
60 逆止弁
76 カバー部材
78 補強リング

Claims (2)

  1. 先端に向けて縮径するリーマ体と、前記リーマ体の先端部に接続されるロッド部材と、前記ロッド部材を引き込むためのロッド駆動手段と、前記リーマ体の基部に連結機構を介して連結される筒状部材と具備する非開削掘削装置であって、
    前記筒状部材の先端部には、前記連結機構を覆うように土砂侵入防止用カバー部材が設けられ、前記土砂侵入防止用カバー部材は、前記リーマ体の前記基部に向けて接触することなく延び、前記筒状部材と前記リーマ体の前記基部との間の空間への土砂の侵入を防止することを特徴とする非開削掘削装置。
  2. 前記土砂侵入防止用カバー部材の先端部には、強度を増すための補強リングが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の非開削掘削装置。
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