JPH04106295A - 小口径管推進工法のための硬質地盤用先導管 - 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、地表を開削することが難しい状況にある市街
地等において、地表を開削せずに地中に任意の勾配で小
口径管を埋設する推進工法にあって、先導役をつとめる
先導管の構造に関するものである。更に詳述すると、本
発明は硬質地盤において方向修正を可能とする先導管に
関する。

（従来の技術） 従来より、上水道管や下水道管を始め電気、ガス等の埋
設管を市街地に敷設する場合には、交通遮断及び施工箇
所付近の住民の迷惑等を考慮して、一般に路面からの開
削工法を採らずに地下推進工法が採られている。

この地下推進工法のうち、硬質地盤（Ｎ値おいて２５以
上）における従来の手法としては、ホリゾンタルオーガ
による掘進が公知である。このホリゾンタルオーガは、
例えば第５図に示すように、後方のバックアップパイプ
１０３に対して固定される固定部１０２＾と、４本の修
正シリンダ１０４，１０４．・・・を介して固定部１０
２Ａに支持された傾斜可能な可動部１０２Ｂとでオーガ
ヘッド１０１を収めた先導管１０２を構成し、４本の修
正シリンダ１０４のいずれかを選択的に作動させること
によって、先導管１０２の可動部１０２Ｂを任意の方向
に傾けるようにしたものである。このホイゾンタルオー
ガによると、第６図に示すように、先導管１０２の内部
にセットされたターゲット１０５を発進坑内の測定器１
０６を使って測量することによって先導管１０２の位置
を求め、本来の推進位置から外れた場合（第６図（Ａ＞
参照）に、それを本来の位置に戻す方向に先導管１０２
を傾ける（第６図（Ｂ）〜（Ｄ＞参照）ようにしている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のホリゾンタルオーガの場合、４本
の修正シリンダ１０４，１０４．・・・の選択的作動に
よって先導管１０２の可動部１０２Ｂの向きを変えなが
推進させることによって徐々に本来の推進方向に戻すな
め、即座に修正ができずに惰性による無駄な推進が生じ
、精度が上がらない欠点がある。

また、このホリゾンタルオーガは、後方のバックアップ
パイプ１０３に固定される部分１０２Ａに対し修正シリ
ンダ１０４を介して可動部１０２Ｂを連結し、この修正
シリンダ１０４の伸縮作動によって可動部１０２Ｂを傾
けるようにしているので、十分なストロークを有する修
正シリンダ１０４とこれを収容する長い先導管構造を必
要とし、竪坑を小さくできない。

本発明は硬質地盤での推進方向の修正を迅速かつ容易に
行ない得る硬質地盤用先導管を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明の小口径管推進工法
のための硬質地盤用先導管は、オーガヘッドを先端に備
え、外周面に前記オーガヘッドで掘削した土砂を後方へ
排出するオーガスクリユーを設けると共に中央部に推進
方向を検出する手段を設けた内管と、前記オーガスクリ
ユーとの間に掘削土を排出するスクリューコンベアを構
成する中管と、この中管に連結され埋設しようとする管
の先端に装着される外管とから成り、前記中管若しくは
外管に前記オーガヘッドの外径よりも外側に突出する進
路変更用の障害物を設け、該障害物を円周上の任意の位
置で突出させてそれよりも前方の前記オーガヘッドの向
きを傾けて推進方向を修正するようにしている。

また、この先導管において、障害物は半径方向に突出す
るようにしている。

また、この先導管において、障害物は中管の接線方向に
出入りするスクリュージャｙ’ｒによって支持されてい
ることを特徴としている。。

また、この先導管は、中管の先端には該中骨と外管との
間の空間を閉塞し、掘削土砂をスクリューコンベア内に
導入するカイト部を設けるようにしている。

また、この先導管は、オーガヘッドを先端に備え、外周
面に前記オーガヘッドで掘削した土砂を後方へ排出する
オーカスクリユーを設けると共に中央部に推進方向を検
出する手段を設けた内管と、前記オーガスクリユーとの
間に掘削土を排出するスクリューコンベアを構成する中
管と、この中管に連結され埋設しようとする管の先端に
装着される外管とから成り、前記中管若しくは外管に軸
方向に伸縮する流体圧シリンダを配置すると共に各シリ
ングのピストンロッド先端に半径方向に揺動可能に障害
物を取付けると共にこれを常時外管側に弾・冷体で付勢
し、前記流体圧シリンダを収縮させたときに前記障害物
を前記外管で内側に締め付け、流体圧シリンダの伸長に
よって前記障害物を円周上の任意で径方向に突出させて
推進方向を修正するようにしている。

また、この先導管において、オーガヘッドの背部には該
オーガヘッドを囲繞しオーガヘッドで掘削した土砂をオ
ーガヘッドスクリューでへ導入させるガイド板を設け、
障害物側へ土砂が流入するのを防いだことを特徴として
いる。

また、この先導管において、障害物は１つとし、前記中
管あるいは外管の双方あるいはいずれか一方を回転させ
る回転駆動源を備えると共に前記障害物の回転の位置を
検出するセンサを設け、前記センサによる位置検出に基
づく回転駆動源の制御回転によって前記障害物を円周上
の任意の位置に突出させるようにしている。

また、この先導管において、障害物は少なくとも３つ以
上とすると共に前記障害物の回転位置を検出するセンサ
を設け、前記センサによる位置情報に基づいて前記障害
物のいずれかを選択的に突出させることによって推進方
向の修正を行なうようにしている。

また、この先導管において、オーガヘッドは前記内管に
対し着脱自在に取付けられ５先端面が斜面となった方向
修正体と交換可能にしたことを特徴としている。

（作用） したがって、オーガヘッドの位置・向きが本来の推進位
置・方向と位置すれを起こしたことを検出手段で検出し
たときに、そのずれ方向及びずれ量に対応させて、ずれ
方向の延長線上に障害物を位置させて、あるいは延長線
上に障害物の合成作用線が一致するような障害物を選択
して突き出させ孔壁に衝突させると、それを支点にして
先導管全体特に前方が本来の推進位置・方向に向けて回
転するため本来の推進方向に復帰する。換言すれば、オ
ーガヘッドは障害物の突出により修正方向につんのめる
ようにして軌道修正を行なう。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本発明の硬質地盤用先導管の一実施例を中央縦
断面図で示す。この先導管は、オーガヘッド１を先端に
備え、その中央部に推進方向を検出する手段２を設けた
内管３と、この内管３の外周面に形成されたオーガスク
リユー４との間に掘削土を排出するスクリューコンベア
５を構成する中管６と、推進埋設管７の先端に装着され
る外管８とから構成されている。そして、前記外管８と
中管６との間に半径方向に出入りする進路変更用の障害
物９を設け、この障害物９を任意に突出させることによ
って推進方向を修正可能としている。

前記外管８には推進方向とは逆方向に開口する潤屑剤供
給溝１０が設けられている。この潤滑剤供給溝１０には
外管８と中管６との間に配管された潤滑剤供給バイブ１
１が接続され、発進坑（図示省略）内に設置された駆動
装置（図示省略）から供給される潤滑剤が供給される。

この潤滑剤はオーガヘッド１で開削した孔１２と後続の
推進埋設管７との間に浸潤し、推進埋設管７と地盤との
間の摩擦力を低減させて埋設管７の推進を容易にする。

また、中管６の外周には回転位置検出用のセンサ１３が
設けられている。このセンサＩ３は障害物９の位１を特
定するためのもので、特に限定されるものではないが、
本実施例の場合には水銀１４を密封した環状のリング１
５と円周方向に均等に配置された複数個例えば６個の電
極１６とが組合されたもので、水銀１４がリング１５の
下部にその重力によって常時移動する現象を利用して中
管６の回転位置を検出するものである６通常、水銀１４
と電極１６との接触による通電によって電極１６の位置
即ちこれと一定の配置関係にある障害物９の位置を検出
する。

前記内管３の外周面には螺旋状のオーガスクリユー４が
形成され、その周囲を囲繞する中管６との間にスクリュ
ーコンベア５を構成している。このスクリューコンベア
５は円錐形状に拡がる中管６の先端のガイド板１７によ
ってオーガヘッド１の全周を覆いオーガヘッド１によっ
て掘削された土砂を順次掻き込み後方へ搬送するように
設けられている。内管３の内側には推進方向を検出する
なめの手段２が配置されている。例えば、本実施例の場
合、上述の検出手段としては、オーガヘッド１の中央に
設定された光源２ａとそれを通過する径方向の成る一直
線上に設けられた数点の光源２ｂ、２ｂ、２ｂとから成
るターゲットが採用されている。この光源２ａ、２ｂと
その電源、例えば電池は共に筒状のケースに収められて
内筒３内に設！されている。ターゲットを発進竪坑内に
設置されたトランシット（図示省略）によって測定すれ
ば、予定推進方向と実際のオーガヘッドの移動方向とが
一致しているか否かを検出できる。内管３の先端に取付
けられているオーガヘッド１は、特に図示のものに限定
されるものではなく、公知のあるいは新規のオーガヘッ
ドを使用できる。このオーガヘッド１の中央部材１ａと
最も内側の掘削ビット１ｂを取除いて第１図（Ｃ）に示
すような截頭円錐形状の修正体１８と交換することが可
能である。

前記障害物９は、例えば中管６と外管８との間に収容さ
れ、必要に応じて外管８より外に突出するように設けら
れている。この障害物９は外管８の周面の一部を構成す
る円筒形状ないし矩形状のブロックで、流体圧シリンダ
例えば油圧ジヤツキ１つによって駆動される１本実施例
の場合、中管６の外周面に固定されたシリンダ部材１９
ａとこのシリンダ１９ａに挿入されるピストン部材１９
ｂを設けた障害物９及びピストン部材を兼ねた障害物９
を外側から包囲して摺動自在に支持するガイド部材１９
ｃとから構成されている。ガイド部材１９ｃは外管８に
固定され、障害物９のみが径方向に移動し得るように設
けられている。油圧ジヤツキ１９は、ピストン部材１９
ｂによって切られるシリンダ部材１９ａ内の２つの室の
いずれか一方に油圧をかけることによって障害物９を径
方向に出入りさせる。この障害物９は円周方向に均等に
少なくとも３力所以上に配置されている。そして、修正
方向の反対側の１ないし２の障害物９を選択して突出さ
せることによって（２以上の障害物９を選択する場合に
は、それらの協働によってオーガヘッド１を傾けさせる
力が合成される方向即ち合成作用方向が修正方向に一致
するような組合せとなるように選択される）、オーガヘ
ッド１を任意の方向に傾けさせる。２つの障害物９９を
同時に突出させる場合には、その突出し量の調整によっ
て、修正方向のコントロールを行なう。

また、障害物９は、第１図（Ｅ）に示すように流体圧シ
リンダ１９を構成するピストン部材１９ｂを中管６側に
固着する一方、シリンダ部材１９ａを障害物９の内側に
形成し、障害物９の外側を外管８に固着されたガイド部
材１９ｃで支持するように設けても良い。この場合、ガ
イド部材１９ｃと障害物９とにはキー清３１が設けられ
、その中に摺動用キー３２が装着されて、障害物９が回
転せずに一方向に摺動し得るように設けられている。

以上のように構成されているので、次のようにして先導
管は地中を推進し、後続の推進埋設管を所定位置に敷設
する。

まず、外管８にバッキング２０等を介して推進埋設管７
を接続する。そして、発進竪坑内に節した駆動装置にセ
ットしてからオーガヘッドを回転させながら到達竪坑に
向けて掘削を開始する。掘削は、推進埋設管７を駆動装
置の推進ジヤツキで押し込むことによって進められる。

そして、予定推進方向と実際のオー力へ・ソドの移動方
向とが一致している場合にはトランシットの中心２１と
中央の光源２ａとか一致しているが、実際の推進方向が
ずれた場合には第１図（Ｄ）に示すように、トランシッ
トの中心２１より前述の光源２ａ、２ｂがずれて現れる
。このときのｔ〜シランットの中心２１と中央の光源２
ａとのずれが修正すべき量でありかつ中央の光！２ａと
径方向の光源２ｂとを結んだ直線上の方向が修正方向を
示す。

そこで、この修正方向の延長線上に障＠物９を移動させ
、あるいは複数のｎ書物９．９の協働によって作用する
力の方向即ち合成作用方向が前述の修正方向に一致する
ような障害物を選択して突出させ、開削された孔１２の
周壁に衝突させる。

このとき、先導管の外管８と中管６は推進時の反力等に
よって自由回転しているので、障害物９の位置は回転位
置検出用のセンサ１３を利用して求める。これによって
、障害物９を中心に前方のオーガヘッド１が修正方向に
回転して傾き推進方向を直ちに修正する。そして、トラ
ンシットの中心２１と中央光源２ａとが一致したときに
障害物９を引き込めて修正を完了する。

第２図に他の実施例を示す、この先導管は、第１図の実
施例の障害物９を中管６の接線方向に突出させる゛よう
にしたものである。本実施例の場合、障害物９は互いに
逆方向に突出する一対の障害物９．９を２対、中管６の
接線方向でかつ互いに平行な関係となるように配置され
ている。この障害物９及びそれを出入りさせる油圧ジヤ
ツキ１９は第１図の実施例のものと同じ構成である。し
たがって、例えば第２図（Ｂ）に示すように下側の２つ
の障害物９，９を同時に突出させると下方に移動し、第
２図（Ｂ−６）のように上方の２つの障害物９．９を同
時に突出させると上方へ移動し、第２図（Ｂ−２）のよ
うに上下の左側の障害物９゜９を突出させると図上左側
へ移動し、第２図（Ｂ−５）のように上下の右側の障害
物９．９を同時に突出させると右側へ移動する。また、
第２図（Ｂ−１）のように下の２つの障害物９，９と上
の１つの障害物９とを突出させると斜め下方向へ移動す
る。また、第２図（Ｂ−４１のように１つの障害物９を
突出させると一方向にローリングする。

第３図に他の実施例を示す、この先導管は、中管６と外
管８との間の管端部分から径方向に突出する障害物２２
を複数個設け、この障害物を軸方向に伸縮する流体圧シ
リンダ例えば油圧ジヤツキ２３によって出入りさせるよ
うにしたものである。

前記障害物２２は油圧シャツ−１ｒ２３のピストンロッ
ド２４の先端に径方向に揺動自在に取付けられ、この障
害物２２とピストンロッド２４との間には弾性体例えば
巻回されたコイルスプリング２５の弾発力によって障害
物２２が常時法がるように即ち外管８に向けて押しつけ
るように付勢されている。障害物２２はその背面側が外
管８と摺接することによって、油圧ジヤツキ２３によっ
て軸方向に移動させられる際に起伏して径方向に出入リ
するように設けられている４本実施例の場合、障害物２
２は２枚の爪部材２’６．２６を１枚の板材２７で先端
側において連結したものである。この障害物２２は、爪
部材２６．２６の基端部を油圧ジヤツキ２３のピストン
ロッド２４の先端にコンロッドピン２８を介して回転自
在に連結し、端がコンリッドピン２８に他端が爪部材２
６に係合するようにしてコイルスプリング２５が装着す
れている。障害物２２は、例えは６０°置きに６箇所配
置されている。

また、オーガヘッドとしては、公知の構造のものが使用
されており、半径方向に複数の掘削ピッド１ｂを取付け
、その側方の導入部から土砂をスクリューコンベア５内
に掻き込むように設けられている。オーガヘッド１は内
管３の先端に着脱自在に装着されており、軟弱地盤に使
用する場合には、オーガヘッド１に代えて軟弱土用の修
正斜板１８を装着し得るように設けられている。この軟
弱土用の修正斜板１８は、先端に推進方向に対して傾斜
する斜面１８ａを有するブロックで、地盤の反力を受け
て先導管の推進方向を修正する。修正体１８は推進方向
の修正が必要ないときには、中管６の中に引き込まれる
。

また、第４図に他の実施ρ１を示す、この実施例は第３
図の実施例の先導管に、オーガヘッド１の後方を囲繞す
るカイト板２９を取付けｌ二ものである。即ち、この先
導管は、オーガヘッド１の背部及び周面を囲繞するカイ
ト板２９を中管６の先端に設け、オーガへラド１で掘削
した土砂が中管６と外管８との間に侵入しないように設
けたものである。このガイド板２つの近傍の中管６には
障害物２２の周囲に侵入した土砂を排出するための孔３
０が穿孔されている。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である０例えば、各
実施例の障害物９．２２は円周方向に３箇所以上設ける
ことによって、障害Ｔｈ９自体を回転させて突出位置を
変える必要をなくしているが、特にこれに限定されるも
のではなく、図示していないが障害物９を１つ設け、こ
れを回転位置検出センサ１３からの情報に基づいて修正
方向上に回転させるようにしても良い。この場合、障害
物９を装備する中管６及び／又は外管８を回転させるた
めの油圧モータ等の回転駆動源を必要とする。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明の先導管は、先
端のオーガヘッドで硬質地盤を開削する一方、オーガヘ
ッドの中心が本来の推進方向よりずれた場合には修正方
向の障害物を突出させてオーガヘッドで開削された孔に
突き当てさせ、故意に負荷を与えて前方を回転させ障害
物の突出方向に先端側のオーガヘッドを傾けるようにし
たので、硬質地盤の掘削においても推進方向の修正が迅
速かつ容易に可能となる。

しかも、修正機構が半径方向に突出する障害物とそれを
駆動する流体圧シリンダとの簡易な補遺のため、先導管
の長さが短くなり、竪坑も小さくできる。また、先導管
の製作コストも安価にできる。

また、本発明の先導管は推進方向の修正Ｒ横をオーガヘ
ッドの直後に設け、先導管の制動によって強制修正され
るため、惰性による無駄な推進時間が短縮されて精度の
良い修正が可能となる。

更に、本発明において、回転位置検出器を設けて先導管
の自然回転の角度を検知し、１個の障害物を回転させて
修正方向に突出させる場合、簡単な構造でかつ容易に調
整して精度を保つことができる。

また、オーガヘッドを先端に斜面を有する修正体と交換
可能とする場合には、軟弱地盤にも使用することができ
、オーガヘッドを軟弱地盤用の修正体と交換するだけで
、土質Ｎ値で０〜３０までの広範囲の地盤に適用が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）本発明の先導管の一実施例を示す中央縦断
面図、第１図（Ｂ）その先導管に組込まれた障害物の構
造の一例をオーガヘッド側から見て示す断面図、第１図
＜Ｃ＞軟質地盤用の修正体の−例を示す縦断面図、第１
図（Ｄ）は推進方向の位置ずれを説明する原理図、第１
図（Ｅ）は障害物の他の実施例を示す断面図である。 第２図（Ａ＞は本発明の他の実施例を示す中央縦断面図
、第２図（Ｂ−１）〜第２図（Ｂ−６）は修正原理を示
す説明図、第２図（Ｃ）はｆｆ−１１［線に沿って障害
物の一部を断面して示す断面図である。 第３図（Ａ）は本発明の更に他の実施例を示す中央ｌｔ
Ｉ断面図、第３図（Ｂ）の左半分はＡ−Ａ線断面図で、
右半分はＢ−ＢＩＩｌ、断面図、第３図（Ｃ）は軟質地
盤用の修正体を取付けた例を示す断面図である。 第４図は第３図の実施例の変形例を示す中央縦断面図で
ある。 第５図は従来のホリゾンタルオーガを示す断面図である
。 第６図＜Ａ）〜＜Ｄ）は従来のホリゾンタルオーガによ
る推進方向の修正原理を示す説明図であるう １・・・オーガヘッド、２・・・推進方向を検出する手
段、３・・・内管、４・・・オーガスクリユー５・・・
スクリューコンベア、６・・・中管、７・・・推進埋設
管、８・・・外管、９・・・障害物、１２・・・開削し
た孔、１３・・・回転位置検出手段、１８・・・軟質地
盤用修正体、２２・・・障害物、２３・・・流体圧シリ
ンダ、 ２５・・・弾性体（コイルスプリング）、１７．２９・
・・ガイド板。 特許出願人　　　　浅野工事　株式会社石川元次部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーガヘッドを先端に備え、外周面に前記オーガ
   ヘッドで掘削した土砂を後方へ排出するオーガスクリュ
   ーを設けると共に中央部に推進方向を検出する手段を設
   けた内管と、前記オーガスクリューとの間に掘削土を排
   出するスクリューコンベアを構成する中管と、この中管
   に連結され埋設しようとする管の先端に装着される外管
   とから成り、前記中管若しくは外管に前記オーガヘッド
   の外径よりも外側に突出する進路変更用の障害物を設け
   、該障害物を円周上の任意の位置で突出させてそれより
   も前方の前記オーガヘッドの向きを傾けて推進方向を修
   正することを特徴とする小口径管推進工法のための硬質
   地盤用先導管。
2. （２）前記障害物は半径方向に突出することを特徴とす
   る請求項１記載の小口径管推進工法のための硬質地盤用
   先導管。
3. （３）前記障害物は中管の接線方向に出入りするスクリ
   ュージャッキによって支持されていることを特徴とする
   請求項１記載の小口径管推進工法のための硬質地盤用先
   導管。
4. （４）前記中管の先端には該中管と外管との間の空間を
   閉塞し、掘削土砂をスクリューコンベア内に導入するガ
   イド部を設けたことを特徴とする請求項１記載の小口径
   管推進工法のための硬質地盤用先導管。
5. （５）オーガヘッドを先端に備え、外周面に前記オーガ
   ヘッドで掘削した土砂を後方へ排出するオーガスクリュ
   ーを設けると共に中央部に推進方向を検出する手段を設
   けた内管と、前記オーガスクリューとの間に掘削土を排
   出するスクリューコンベアを構成する中管と、この中管
   に連結され埋設しようとする管の先端に装着される外管
   とから成り、前記中管若しくは外管に軸方向に伸縮する
   流体圧シリンダを配置すると共に各シリンダのピストン
   ロッド先端に半径方向に揺動可能に障害物を取付けると
   共にこれを常時外管側に弾性体で付勢し、前記流体圧シ
   リンダを収縮させたときに前記障害物を前記外管で内側
   に締め付け、流体圧シリンダの伸長によって前記障害物
   を円周上の任意で径方向に突出させて推進方向を修正す
   ることを特徴とする小口径管推進工法のための硬質地盤
   用先導管。
6. （６）前記オーガヘッドの背部には該オーガヘッドを囲
   繞しオーガヘッドで掘削した土砂をオーガヘッドスクリ
   ューでへ導入させるガイド板を設け、障害物側へ土砂が
   流入するのを防いだことを特徴とする請求項５記載の小
   口径管推進工法のための硬質地盤用先導管。
7. （７）前記障害物は１つとし、前記中管あるいは外管の
   双方あるいはいずれか一方を回転させる回転駆動源を備
   えると共に前記障害物の回転の位置を検出するセンサを
   設け、前記センサによる位置検出に基づく回転駆動源の
   制御回転によつて前記障害物を円周上の任意の位置に突
   出させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
   に記載の小口径管推進工法のための硬質地盤用先導管。
8. （８）前記障害物は少なくとも３つ以上とすると共に前
   記障害物の回転位置を検出するセンサを設け、前記セン
   サによる位置情報に基づいて前記障害物のいずれかを選
   択的に突出させることによって推進方向の修正を行なう
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の
   小口径管推進工法のための硬質地盤用先導管。
9. （９）前記オーガヘッドは前記内管に対し着脱自在に取
   付けられ、先端面が斜面となつた方向修正体と交換可能
   にしたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに
   記載の小口径管推進工法のための硬質地盤用先導管。