JPH0390789A - 地中掘削装置 - 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〕 本発明は水平推進工法、円弧推進工法等に用いられる地
中掘削装置に関する。

〔従来の技術〕

ガス管、水道管等を埋設するに当り、非開削法によって
埋設管等を水平状或いは円弧状に掘削推進させる工法が
知られている。

この工法では、削進距離が長くなればなる程。

削進方向に誤差を生じ易く、このため削進途中において
度々孔曲り修正を行う必要がある。

この孔曲り修正方式として従来。

■刃口とケーシングの間に複数の油圧ジヤツキを設けて
刃口の向きを変えて孔曲りを修正する方式 ■ケーシングの先端に孔曲りを検知する計器や刃口を揺
動させるジヤツキを組込んだパイロットヘッドで曲りを
修正する方式 ■先端にベンド部が形成されたダイナドリルを掘削用の
内管に挿入して内管先端から先行掘削し、しかる後この
ドリルに沿わせて内管及び外管を前進させることにより
孔曲り修正を行う方式 ％式％ しかし、上記■の方式では、長手方向に短い刃口を油圧
シリンダーで修正するため土庄によっては修正困難な場
合がある。また上記■の方式では、長いパイロットヘッ
ドであることから前記■の方式の問題は解決されるが、
パイロット管とパイロットヘッドがヒンジ組手で接続さ
れているために。

刃口の受ける土庄により孔曲りを生じやすく、したがっ
て頻繁に孔曲り修正を行う必要があり、掘削能率を落す
ことになる。しかも、この方式では先端部に油圧シリン
ダー、曲り検知器、可動部があり、特に長ｆｆ［＋１推
進の場合、トラブルを起こし易いという問題がある。さ
らにまた、上記の、■の方式はいずれも油圧シリンダー
等を使用しているため、その駆動用油圧ホースも長距離
推進の場合には長くなり、油圧洩れ等の事故が発生する
と、その復旧に多大の費用と日時を要する。

また■の方式は修正作業の度にダイナドリル挿脱等のツ
ールの組み換えを行う必要があり、その作業が煩雑で、
また掘削能率も低くならざるを得ない。

以上のような方式に対し、外管及び内管からなる二重管
方式の掘削装置において、内管先端部を斜状に構成し、
方向修正時には斜状先端を所定の方向に向けた状態で内
管を前方に押し出し、その斜状先端で土壁の反力を受け
させることにより内管を修正方向に変位させ、しかる後
、外管を内管に沿って前進させることにより、方向修正
を行うようにした方式の装置が知られている。また、単
管方式の掘削装置においても、削進管の先端を斜状に構
成し、方向修正時には、その斜状先端を所定の方向に向
けて削進管の押し込みを行い、土壁からの反力により削
進管先端を修正方向に変位させるようにした方式の装置
が知られている。

しかし、これらのうち前者の装置は、内管を非回転の状
態で押し出すだけで方向修正を行うものであるため、比
較的短距離の削進にしか利用できないという難点があり
、加えて、内管を押し出すことによりその方向を修正し
ても、剛性の高い外管を内管に沿って推進させると、外
管の剛性のために内管先端側の土壁が崩壊して内管が元
の位置に戻され、十分な修正機能を果し得ないという大
きな問題がある。特にこのような問題は滞水砂層等の崩
壊性地盤で著しく、実際上この方式は自立性の高い硬質
の地盤にしか適用できない。

また、後者の方式も削進管を単に押し込むだけで方向修
正を行うものであるため、これも長距離削進には不向き
である。また、上記したように方向修正は削進管を単に
押し込むだけであり、加えて、斜状先端で土庄を受ける
ためには削進管内の土をいくらか詰らせる必要があるこ
とから、排土を十分取り込むことができず、このため修
正時に大きな押し込み量を確保することができず、効率
的な曲げ作用は期待できない。

このように従来の装置では十分な曲げ作用が得られず、
特に、剛性の高い外径２５０ｎｎを超えるような管につ
いて効率的な曲げ修正を行えるような装置はほとんど皆
無と言ってよい。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
比較的径の大きい管であっても削進距離に関係なく削進
方向の修正を適切に行うことができ、加えて方向修正時
にツールの組み換え等を行う必要がなく、また構造が簡
単で故障が少なく、掘削自体も効率的に行うことができ
る装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明の装置は、外管及び内管からなり、これ
ら外管及び内管を回転させながら先端ビットにより削進
を行う二重管式の掘削装置において、外管先端側の管外
面に、外管先端に向かって外管軸線方向に傾斜した傾斜
面を設けたことをその特徴とする。

〔作　　用〕

このような装置では１通常の削進時には内管と外管を回
転させつつ同時に削進させる。

掘削部には内管等を通じ水等の流体が供給され、掘削に
よる排土は内管と外管との間から取り込まれ、管発進側
に排出される。

また、方向修正を行う場合、外管をその先端外面の傾斜
面が修正方向と反対方向に向くように周方向で位置調整
する。そして、この状態から内管を回転させつつ、外管
を非回転として両管を同時に推進させる。これにより、
外管外面の傾斜面が土壁の反力を受け、外管は傾斜面形
成側と反対の方向にその向きが修正される。

このような本発明の方向修正機能は、特に滞水砂層のよ
うな崩壊性地盤において効果がある。すなわち、従来の
二重管方式の掘削装置における方向修正のように、まず
内管を修正方向に進行させ、次いでこの内管に沿って外
管を前進させるという方式では、外管の剛性によってそ
の押し込み力のほとんどを外管から突出した内管先端部
で受けることになり、その力が土壁に作用して地山が崩
壊し、内管が元の方向（修正前の方向）に戻されてしま
うおそれがある。これに対し本発明では、外管先端の傾
斜面により外管自体を曲げるため、押し込み力を外管全
体で受けることになり、このため外管先端側の土壁に押
し込み力が集中するようなことがなく、土壁の崩壊も防
止される。また。

内管の先掘りにより土壁がある程度崩れても、その崩れ
た土砂に外管外面の傾斜面が乗り上げる形となるため、
より一層の曲げ効果が得られる。

また、この際、外管は単に土壁中に押し込まれるのでは
なく、内管で先掘りされた掘削孔に押し込まれるため、
大きな押し込み量を確保することができる。

なお、上記した方向修正機能は１円弧推進工法の場合に
は、管を少しづつ円弧状に方向修正するためにも用いら
れる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明装置の一実施例を示すもの
である。

本発明の装置は外管１及び内管２からなり、これら外管
及び内管はその発進側の回転・推進装置により回転（通
常、反対方向に回転）せしめられつつ推進される。

前記外管１は、その先端側（図中、Ｌの範囲）の外面に
傾斜面３を有している。この傾斜面３は外管先端に向か
って外管軸線方向に傾斜している。

この傾斜面３の外管軸線に対する角度は、通常数置程度
の大きさに構成される。なお、この傾斜面３は必ずしも
平面状である必要はなく、長平方向の全部または一部を
曲線状に構成してもよい。

外管先端周方向の複数箇所にはビット４が設けられてい
る。

前記内管２は、その最先端部にビット５を有するととも
に、外管から突出すべき先端部の周方向複数箇所（本実
施例では３箇所）に起倒可能なリフラクトビット６を有
している。このリフラクトビット６−は、スプリング（
図示せず）等の作用により内管軸線と直交する方向に起
立し、且つその作用に抗して内管先端方向に向って倒れ
、内管の収納部７内に収納されるようになっている。こ
のようにリトラクトビットを起倒可能とすることにより
、掘削途中においても内管２を外管１から容易に抜き出
すことができる。なお、リトラクトビット６は、内管の
回転によりほぼ外管外径に相当する掘削孔を形成できる
ような長さを有している。

また、外管内側に位置した内管部位の外側周方向複数箇
所なは、外管内面に当接すべき当接部８が突設されてい
る。本発明装置では、排土が外管工と内管２との間隙Ｓ
を通じて発進側に排出されるものであり、このため、前
記当接部８は、この排土用の間隙Ｓ＆塞がないよう内管
周方向で間隔的に設けられる。

また内管２の先端には流体噴射ノズル９が設けられ、内
管内を通じて供給された水等の流体をこの噴射ノズル９
から掘削部に噴射するようにしている。

以上のような構成の具体的構造の一例をあげると次の通
りである。

・外管外径：２００〜３００ｍ ・傾斜面 傾　き＝７°前後 長　さ：５００ｎｎ前後 ・外管からの内管の突出長：　４５０ｎｍ前後以上のよ
うな装置では、通常の削進（直進掘り）を行う場合、外
管１及び内管２を回転させつつ両管を推進させる。掘削
部には内管２を通じて水等の流体が供給され、スラリー
化した排土は内管２と外管ｌの間隙Ｓから取り込まれ、
管の発進側に排出される。

掘削途中の任意の段階でジャイロ等により削進方向の検
出が行われ、方向に許容範囲を超える誤差を生じている
場合には、その段階で方向修正を行う。

第４図（Ａ）、（８）は方向修正の方法を示しており。

第４図（Ａ）に示す状態で削進を中止した後、ジャイロ
等により修正すべき方向とその修正量を検出し、外管１
の傾斜面３を修正すべき方位と外管径方向で反対方向に
向ける。そして、この状態で内管２を回転させ、外管ｌ
を非回転の状態として両管を同時に推進させる。この推
進により、第４図（Ｂ）に示すように外管の傾斜面３は
土壁の反力を受け、外管１は内管２とともに傾斜面３と
反対方向にその向きが修正される。

このような本発明の方向修正機能は、崩壊性地盤におい
て顕著な方向修正作用を有する。本発明者等の実験によ
れば、外管２８５冊のサイズの外管を用い、傾斜面３の
角度を７°、その長さを５００−とした本発明装置によ
り、崩壊性地盤において方向修正（上方向への修正）を
行ったところ、推進距４１３　ｍにつき４ａｎ上方に持
ち上がることが確認された。このように本発明装置が崩
壊性地盤において大きな効果を発揮するのは、方向修正
を外管自体を曲げることにより行うため、修正時の押し
込み力（上述した実験例の場合、７　ｔｏｎ前後）を外
管全体で受けることになり、これによって押し込み時に
おける土壁の崩壊が防止されることによるためである。

これに対し、内管先端に傾斜面を有する従来装置のよう
に、内管を曲げ、外管をそれに追従させるようにした場
合、修正時の押し込み力のほとんど総てを外管から突出
した内管先端部で受けることになり、このため、その部
分の土壁に内管から大きな力が作用して土壁崩壊が生じ
、内管が元の方向（修正前の方向）に戻されてしまう。

本発明装置は、上下方向の方向修正だけでなく、その傾
斜面３を修正すべき方向と１８０°反対側に向けること
により任意の方向に方向修正を行うことができる。

なお、本発明の装置は、水平推進工法だけでなく、管を
円弧状に推進させる円弧推進工法にも適用することがで
き、この場合には、直進掘削と上記方向修正機能を用い
て上方へ方向修正する掘削とを交互に繰り返すことによ
り管を円弧状に推進させる。

また、本発明の装置は、外管自体を埋設管とする工法、
及び外管をパイロット管として用い、削進到達側で外管
に拡孔ビットを接続し、拡孔ビットをその後部に埋設管
を連行させつつ外管により発進側に引き寄せるようにす
る工法のいずれにも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、次のような効果が得られる
。

■削進方向の修正を確実且つ効率的に行うことができ、
特に、崩壊性地盤において従来装置では得られない大き
な曲げ修正効果が得られる。

■その優れた曲げ修正機能により、外径が２５０閾を超
えるような管であっても適切に曲げ修正を行うことがで
きる。

■方向修正時には、単に管が土壁に押し込まれるのでは
なく、内管による先掘孔に外管が押し込まれるため、長
距離削進においても何ら問題なく適用することができる
。

■方向修正削進中でも排土の取り込みが十分行ねれるた
め、大きな押し込み量が得られ、この面からも効率的な
曲げ修正を行うことができる。

■方向修正時にツールの組み換え等を行う必要もなく、
構造も簡単で故障も少なく、しかも通常の掘削自体も効
率的に行うことができる。

以上のように本発明は、削進距離、管径等に関係なく確
実且つ効率的な方向修正を行うことができるものであり
、埋設管用地中掘削装置として極めて汎用性の高い装置
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明装置の一実施例を示すもの
で、第１図は縦断面図、第２図は第１図中ｎ−ｎ線に沿
う断面図、第３図は第１図中ｍ−ｍ線に沿う断面図であ
る。第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明装置により方向修正
を行う場合を段階的に示す説明図である。 図において、■は外管、２は内管、３は傾斜面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外管及び内管からなり、これら外管及び内 管を回転させながら先端ビットにより掘削を行う二重管
   式の掘削装置において、外管先端側の管外面部に、外管
   先端に向って外管軸線方向に傾斜した傾斜面を設けたこ
   とを特徴とする地中掘削装置。