JPH03202591A - 小口径孔掘削装置及び小口径孔推進工法における方向修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は道路を掘削せずに地中に管類を布設する小口径
孔掘削装置及び小口径孔推進工法における方向修正方法
に関するものである。

（従来の技術） 従来の技術を図を用いて説明する。

第１１図において発進立坑Ｐ１と到達立坑Ｐ２とが土中
に掘られ、発進立坑Ｐ１に元押装置１が設置される。２
は方向修正装置で、３はそれまでの方向修正装置２およ
び元押装置１により１＠次圧入されたパイロット管であ
る。

パイロット管は到達立坑Ｐ２の所定の位置に確実に到達
しなければならないため、位置検知後及び方向修正装置
により方向修正が適宜行われる。

以下に記述する方向修正力とは、方向修正装置の推進線
と直角に働く土庄のことを言う。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 従来の方向修正方法の二三を例示する。

（例１） 第１２図において方向修正装置２の先端部に円筒状のヘ
ッド４（以降フラットヘッドと呼ぶ）が装着され、フラ
ットヘッドは自由に傾動するよう接続されている。

直進時には第１３図に示すように、方向修正装置２はフ
ラットヘッドが直進方向を向くように所定の機構で固定
された状態で地中に推進される。

方向修正時には第１４図に示すように、方向修正装置２
はフラットヘッドが方向修正すべき方向に所定の機構で
傾動され、その状態で地中に推進される。

Ｃ例２） 第１５図において方向修正装置、９の外筒部内にテーパ
ヘッド６が収納されており、テーパヘッドが外筒部５の
内側において、回転モータ８により所定の角度だけ回転
できるような機構を有している。７は油圧ジヤツキを示
す。

直進時には第１５図に示すように、方向修正装置９は外
筒部内にテーパヘッド６だ収納された状態で地中に推進
される。

方向修正時には、第１６図に示すように方向修正装置９
の外筒部内において方向修正すべき方向にテーパヘッド
６を回転させ（テーパヘッドの傾斜部を方向修正すべき
方向と反対にむける）、その後、第１７図に示すように
テーパヘッド６のみを地中に貫入させ、この状態で方向
修正装置を地中に推進する。

例１の方向修正のメカニズムは第１８図に示すように、
フラットヘッド４の側面に加わる土圧により方向修正力
を得るということである。第１８図に示すようにフラッ
トヘッド４の前面は地中に貫入するにつれて土楔１０が
形成されるため、ここには方向修正力は生し無い。しか
し、この機構では方向修正する土圧を受ける面積が小さ
く、方向修正力は弱く十分な修正効果は得られない。ま
た、第１９図に示すようにフラットヘッド４のっけね部
分に土が膠着しく１１は膠着した土）、他方向への傾動
が不能になることも考えられる。

例２の方向修正のメカニズムは第２０図に示すように、
プラントヘッド４よりも大きな方向修正力を得るが、方
向修正すべき方向に受動土圧１２ａが発生し、これが方
向修正を阻害するようはたらき、十分な方向修正効果を
得られない。

もし、十分な方向修正効果を得ることができなければ、
到達立坑の所定の位置にパイロット管を布設することが
不可能となり、再推進等の手戻り作業により工期の遅延
等の問題が生しる。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は、小口径孔推進工法において軟弱な地盤で
も正確な方向制御を行う小口径孔掘削装置及び小口径孔
推進工法における方向修正方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は円筒状の外筒の先
端に設けられ、前進および傾斜自在に設けられたテーパ
ヘッドと、前記ヘッドを前進させる手段と、前記ヘッド
を傾斜させる手段と、前記両手段を駆動するための油圧
ジヤツキおよびモータとを備えることを特徴とする小口
径孔掘削装置を発明の要旨とするものである。。

さらに本発明は、テーパヘッドを方向修正装置の先端の
外筒部に収納した状態で、テーパヘッドを所定の向きに
回転させる工程と、テーパヘッドのみを、前記テーパヘ
ッドに後続するピストンロンドを油圧ジヤツキ等で押し
出し、地中に貫入させる工程と、前記テーパヘッドとこ
れに後続するロンドの接続のヒンジ構造によって、テー
パヘッドを地中に貫入させると共に、テーパヘッドがヒ
ンジ部を中心として折れ曲がる工程と、テーパヘッドは
地中に貫入すると同時にヒンジ点を中心に回転すること
によって方向修正装置の外径より突出するために、テー
パヘッドが地中に貫入にしたがい突出部側（方向修正側
）の土を削り取り間隙を形成し、方向修正側には受動土
庄を発生させないようにする工程とを含み、テーパヘッ
ドの傾斜面に働く土圧及び空隙による受動上圧の２点に
より方向修正装置の方向修正力、即ち地中における曲が
り力を大きくし、正確な方向制御を可能にしたことを特
徴とする小口径孔推進工法における方向修正方法を発明
の要旨とするものである。

（作用） 従来の技術では方向修正のための大きな土圧を受ける機
構で無かったこと、或いは大きな土圧を受ける機構でも
受動土圧を受けたことにより、十分な方向修正機能をも
たなかったが、本発明は第２１図に示すように方向修正
装置の外筒からテーパヘッドを伸ばした際にテーパヘッ
ド自体が折れ曲がり、折れ曲がった状態ではテーパヘッ
ドの先端は方向修正装置の外径より突出するようにし、
その状態で方向修正装置を土中に貫入させることにより
、テーパヘッド傾斜側に大きな土圧を受けること、さら
に方向修正側に余掘りを形成することにより、受動土圧
を発生させないことの点により、方向修正装置が大きな
方向修正効果を得ることができる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

第１図は本発明の小口径孔掘削装置の先端部の断面図、
第２図、第３図は第１図において夫々ＡＡ゛線、Ｂ−Ｂ
’線に沿う断面図、第４図（イ）、（Ｅｌ）は夫々部材
１５と１９．１５と２０のピン１３との結合状態、第５
図は各部材の形状、第６図は掘削装置全体を示すもので
ある。

さらに図において、５は外筒、６はテーパヘッド、７は
油圧ジヤツキ、８はモータ、９は方向修正装置で、モー
タの回転柚は油圧ジヤツキの中心を貫通している。　１
３はテーパヘッド回転用のピン、１４は土砂排除ゴム、
１５はジヤツキ力伝達部材Ａ、１６は土砂排除リング、
１７はストッパリング、１８はピストンロンド、１９は
ジヤツキ力伝達部材Ｂ、２０はジヤツキ力伝達部材Ｃ１
２１は突起、２２は余掘りを示す。

テーパヘッド６の後部は部材Ｂ１９と一体に結合されて
おり、部材Ｂ１９を介してピン１３を中心として折れ曲
がるようになっている。また、部材Ａ１５と部材Ｂ１９
はピン１３を介してチゴウツガイのように結合されてい
る。さらに部材Ｃ２０もピン１３を介してチョウツガイ
のように部材Ｂ１９に結合している。

方向修正装置９が地中に推進されている状態において、
位置検知後、方向修正が必要無く直進させる場合は、第
１６図のように方向修正装置９はテーパヘッド６を外筒
５に収納したまま、推進される。この推進は方向修正装
置９に後続してパイロット管があり、これを元押装置１
が押し出すことにより行われる（第１１図参照）。

もし、位置検知の結果、方向修正が必要とされる場合は
、まずテーパヘッド６が外筒５に収納された状態におい
て方向修正すべき方向にテーパヘッド６を回転させる。

この時の動作はピストンロンド１８に後続する回転モー
タ８がピストンロンドを回転させるが、ピストンロンド
１８に装着しである突起２１がピストンロンドが回転す
るとともに回転し、部材Ａ１５に嵌入し、部材Ａ１５を
回転させる。

部材Ａ１５は１９の部材Ｂとピン１３を介して結合しで
あるのでテーパヘッドも回転する。なお、部材Ａ１５に
は突起２１が通るように孔が開けられている（第１２図
参照）。

この後、油圧ジヤツキ７によりテーパヘッド６が伸び、
地中に貫入する。この時はピストンロンド１８が伸びる
と突起２１が部材Ｃ２０を押し、部材Ｃ２０はピン１３
を介してテーパヘッドと結合しているためテーパヘッド
６も押し出されるわけである。

テーパヘッドが地中に貫入すると、部材Ｃ２０はピン１
３を中心に回転するため、突起２１に押されて回転し、
部材Ｂ１９を押す０部材Ｂ１９もピン１３を中心に回転
するようになっているため、部材Ｂ１９と一体になって
いるテーパヘッド６が折れ曲がることになる。テーパヘ
ッド６が外筒に収納されている間は、テーパヘッド６は
外？Ｊ５に押さえられており、折れ曲がることは無い、
尚、テーパヘッドが折れ曲がるための力は突起２工とピ
ンＩ３の中心軸がずれているために働くモーメントによ
る。

折れ曲がったテーパヘッドは外筒より外径が突出するよ
うな長さをもっているため、方向修正装置の外筒からテ
ーパヘッドが押し出された状態で方向修正装置が推進さ
れると外径より突出した分だけの土を削り取る。このよ
うな機構により、方向修正装置９のテーパヘット′６の
傾斜面に生じる土圧により方向修正すべき力を得、余掘
り２２により方向修正を阻害する受動土圧の発生を押さ
えることができるため、方向修正装置９に大きな方向修
正効果をもたせることが可能となる。

本発明によれば、方向修正装置の先端部に推進方向と直
角な方向の土圧を大きく発生させると同時に、方向修正
を妨げる受動土圧の発生を阻止する余掘りを生じさせる
構造であるため、従来の方向修正装置に比べ、有効な方
向修正効果を得ることができる。

この結果を証明する実験結果を以下に示す。

第７図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）に先端へ・ンド
形状を示す。

（＾）は従来の技術の例１で示したもの、　（Ｂ）は同
しく例２で示したもの、　（Ｃ）は本発明による先端ヘ
ッドである。図において、２３はパイプ、２４は部材、
２５はヘッド、２６は部材、２７．２８は圧力計、２９
は余掘りを示す。　（Ｂ）における余掘り２９は（Ｃ）
のテーパヘッドの傾斜部の面積を同しくするために便宜
上止したものでこの部分は土圧が発生しないため、実験
結果には影響は無い。

これらのヘッド２５を先端に取りつけたパイロット管ダ
多−管（５０ｍｍ　Ｘ　５０ｍｍの鋼製の角パイプ、厚
さ１．６ｍｍ）を均一に土槽（Ｎ＝０相当の砂質ローム
土、含水比２０％）に貫入させ、その時の先端中心部の
曲がり量を測定した結果を第８図に示す。

この結果でも明らかなように本発明による方向修正装置
の曲がり量は従来に比べて大きい。

この要因を調べるため、先端ヘッドに２７．２８のよう
に土圧計を取付けた。これにより計測した結果を第９図
、第１０図に示す、第９図は土圧計２７で計測した土圧
の側方荷重成分、即ち推進線ＸＸ′に直角な方向の成分
で、下向きの力を正として示したものである。この結果
によれば、（Ｂ）と（Ｃ）は同一の土庄でも曲がる量が
違うということである。さらに第１０図は土圧計２８の
計測した土圧の側方成分であり、　（Ｂ）より（Ｃ）の
受動土圧が小さいことがいえる。

以上の結果及び要因分析により、本発明の方向修正する
力は大きいものであることがわかる。

（発明の効果） 叙上のように、本発明によれば、方向修正装置の先端部
に推進方向と直角な方向の土圧を大きく発生させると同
時に、方向修正を妨げる受動土庄の発生を阻止する余掘
りを生じさせる構造であるため、従来の方向修正装置に
比べ、有効な方向修正効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小口径孔掘削装置、第２図は第１図に
おいてＡ−Ａ″線に沿う断面図、第３図はＢ−Ｂ”線に
沿う断面図、第４図（（）　、　（ｏ）は部材の結合状
態、第５図（イ）　、　（ａ）は部材の形状、第６Ｕｊ
Ｊは装置全体の概略、第７図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　
（Ｃ）は方向修正のメカニズムを解明するための先端ヘ
ッド類、第８図〜第１０図までは方向修正のメカニズム
解明実験結果を示す。第１１図は小口径孔推進工法の実
施例、第１２図は従来の方向修正装置（例１）の先端ヘ
ッドが傾動可能であることを表し、第１３図は従来の方
向修正装Ｗ（例１）が直進する場合の先端形状、第１４
図は従来の方向修正装置（例１）が方向修正される時の
先端形状、第１５図は従来の方向修正装置（例２）の断
面図、第１６図は従来の方向修正装置Ｃ例２）のテーパ
ヘッドが回転可能であることを表し、第１７図は従来の
方向修正装置（例２）のテーパヘッドが出た状態を表し
、第１８図は従来の方向修正装置（例１）の土圧発生状
況を表し、第１９図は方向修正装置（例１）の先端ヘッ
ド部が土が膠着している状況を表し、第２０図は従来の
方向修正装置（例２）の土圧発生状況を表し、第２ 明による土圧発生状況を表す。 ５・・・外筒 ６・・・テーパヘッド ７・・・油圧ジヤツキ ８・・・モータ ９・・・方向修正装置 １３・・・テーパヘッド回転用ビン １４・・・土砂排除ゴム １５・・・ジヤツキ力伝達部材Ａ １６・・・土砂排除リング ］７・・・ストッパリング １８・・・ピストンロンド １９・・・ジヤツキ力伝達部材Ｂ ２０・・・ジヤツキ力伝達部材Ｃ ２１・・・突起 ２２・・・余掘り １図は木兄 （イ） （ロ） 第９ 第１０図 ダニ匈６％１１刀Ｖす１１ （ｍｍ） ぐの０ ｏＱ　　ＯＯＯＯ 氷管５ｉＡε２− 第１１ 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１８図 ０ 第１９図 第２０図 第２１図 ４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の外筒の先端に設けられ、前進および傾斜
   自在に設けられたテーパヘッドと、前記ヘッドを前進さ
   せる手段と、前記ヘッドを傾斜させる手段と、前記両手
   段を駆動するための油圧ジャッキおよびモータとを備え
   ることを特徴とする小口径孔掘削装置。
2. （２）テーパヘッドを方向修正装置の先端の外筒部に収
   納した状態で、テーパヘッドを所定の向きに回転させる
   工程と、 テーパヘッドのみを、前記テーパヘッドに後続するピス
   トンロッドを油圧ジャッキ等で押し出し、地中に貫入さ
   せる工程と、 前記テーパヘッドとこれに後続するロッドの接続のヒン
   ジ構造によって、テーパヘッドを地中に貫入させると共
   に、テーパヘッドがヒンジ部を中心として折れ曲がる工
   程と、 テーパヘッドは地中に貫入すると同時にヒンジ点を中心
   に回転することによって方向修正装置の外径より突出す
   るために、テーパヘッドが地中に貫入にしたがい突出部
   側（方向修正側）の土を削り取り間隙を形成し、方向修
   正側には受動土圧を発生させないようにする工程と を含み、テーパヘッドの傾斜面に働く土圧及び空隙によ
   る受動土圧の２点により方向修正装置の方向修正力、即
   ち地中における曲がり力を大きくし、正確な方向制御を
   可能にしたことを特徴とする小口径孔推進工法における
   方向修正方法。