JPH0412359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は推進工法により小口径の管、例えば管
内に人が入つて作業ができない800mm以下の管を
埋設していく管埋設装置に係り、特に回転カツタ
で掘削された土砂に礫などの大塊が混じつていて
も排土を良好に行える管埋設装置に関する。

〔発明の背景〕

近年、小口径管の埋設工法は、地表面を開削す
る開削工法から、発進立坑内に設置した推進装置
で掘進機本体に接続する埋設管の後端部を押し、
同時に回転カツタで地山を掘削し、地山内に埋設
管を順次押し込む推進工法に代わつてきている。

次に推進工法を使用した従来の管埋設装置を第
１０図により説明する。図において、１は掘進機
本体（以下本体という）、２は本体１の前面に装
着される回転カツタ、３は本体１内に配設された
ケーシングで、本体１に軸受４を支持されると共
に、回転カツタ２の背部に土砂を取り込むチヤン
バ７を形成している。５はケーシング３内に回転
自在に収納されたスクリユーで、軸５ａおよび軸
５ａに 連続的に固設されたスクリユー羽根５ｂ
からなつている。このスククリユー５の軸５ａと
回転カツタ２の軸とは共通軸となされ、かつスク
リユーの軸５ａがケーシング３の後端壁から突出
した位置において、立坑内に設置する駆動装置
（図示せず）により回転される駆動軸６に連結さ
れている。

８はケーシング３から排出されてくる土砂を後
方へ移送する排土管路で、この排土管路８はケー
シング３の後端部に接続される排土管８ａと、排
土管８ａの後端に空圧により開閉する開閉弁９を
介して接続される排土管８ｂと、同じく開閉弁９
を介して排土管８ｂの後端に接続される排土管８
ｃとからなり、推進に伴ない埋設管１０の長さ毎
に排土管８ｃを継ぎ足すようになつている。排土
管８ｂの前寄りには、排土管８ｂ内の土砂を排出
管８ｃに圧送するための圧気を供給する給気口１
２が設けられ、後寄りには管８ｂ内の土砂の土圧
を検出する圧力検出器１３が設けられている。ま
た開閉弁９は、その給気口９ａよりの圧気の給排
により弾性弁体９ｂが開閉動作する構成となつて
いる。１４は本体１とケーシング３との間の外周
部に配設された複数の方向修正用のジヤツキで、
該ジヤツキの伸縮により本体１およびケーシング
３を方向修正する。

前述の管埋設装置において、掘削土砂の排土
は、まず前寄りの開閉弁９を開き、後寄りの開閉
弁９を閉じた状態で埋設管１０の後端部（掘進当
初は埋設管が接続されていないから本体１の後端
部）を押し、同時にスクリユー５の軸５ａを回動
する。回転カツター２で切削された土砂１５が、
スクリユー羽根５ｂによりケーシング３内を通つ
て排土管８ａから排土管８ｂに至るまで移送され
る。さらに掘削、移送を続けると、排土管８ｂ内
の土圧が上り、所定の土圧が圧力検出器１３によ
り検知される。このとき、開いている前寄りの開
閉弁９の給気口９ａに圧気を送つて弾性弁体９ｂ
を閉じ、ついで後寄りの開閉弁９を開くととも
に、給気口１２から排土管８ｂ内に圧気を送入す
る。すると前後の開閉弁９間で円筒状に圧密成形
された土砂１５が、排土管８ｃに圧送される。そ
してこれを順次繰り返すことにより土砂が排出さ
れ、埋設管１０が地山１６内に押し込まれ、管の
埋設が進められる。

ところで、従来の管埋設装置においては、ケー
シング３から礫などの大塊、特に排出管８ａの口
径よりも大きな礫が土砂に混つて排出されてきた
場合、これを破砕する手段がないので、前記の礫
が排土管８ａの入口を塞いでしまい、土砂の排土
が悪くなつて掘進をスムーズに行えなくなり、場
合によつては掘進不能といつた事態を招くことが
ある。また、排土に圧気を使用しているので、長
距離の輸送になるほど高圧になるから各部が危険
にさらされ、排土管や圧気の供給ホースの品質管
理は勿論その接続部の厳しい施工管理が常に要求
される。しかも空圧を高圧にする限界（例えば５
Kg／cm²）があり長距離の圧送が困難な欠点があ
り、その上、圧密成形された円筒状の高圧下の土
砂が、排土管の後端から大気中に放出されるたび
に、高い爆発騒音を発する問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、排土管の口径よりも大きい礫
などの大塊が土砂に混つて排出されてきてもこれ
を破砕して排土管入口の閉塞を防止し、しかも排
土管等の厳しい品質管理や施工管理を必要とせ
ず、土砂の長距離の圧送を可能にすると共に、騒
音公害をなくせる管埋設装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、前面に地山を掘削する回転カツタ
を、その後部に掘削土砂を排出する土砂圧送ポン
プを備えた掘進機本体の前進に応じて埋設管を順
次接続、埋設していく管埋設装置において、掘進
機本体内に掘削土砂を充満状態で溜める土砂溜
と、その土砂溜に並設されて、該土砂溜内の土砂
を排土管へ圧送するための土砂圧送ポンプとを備
え、前記土砂溜の出口部を形成している前壁に第
１開口を、かつ後壁に第１開口と対向する第２開
口をそれぞれ設け、第２開口に前記排土管を接続
し、前記土砂圧送ポンプとして、外側シリンダ
と、その外側シリンダ内に伸縮可能に収納され、
且つ外側シリンダのピストンと一体で動く内側シ
リンダと、内側シリンダの先端部に連設され、か
つ先端を開放した筒形シリンダと、前記内側シリ
ンダのピストンロツド先端部に固設されて筒形シ
リンダ内を摺動するピストンとを具え、筒形シリ
ンダの先端部を前記第１開口に摺動可能に挿入す
ると共に、内側シリンダの伸長したとき第２開口
を塞ぐ位置まで移動でき、かつ筒形シリンダ内の
ピストンの移動により土砂溜内の土砂の筒形シリ
ンダ内への吸入および筒形シリンダ内土砂の前記
第２開口への圧送を行える構成のポンプを使用
し、前記筒形シリンダの先端部または前記第２開
口部に、礫などの大塊を筒形シリンダの押付力を
利用して破砕する破砕刃を固設し、前記破砕刃に
よつて前記の大塊を排土管の口径以下に破砕して
該排土管入口部の閉塞を防止する一方、前記土砂
溜内の土砂を土砂圧送ポンプの吸引、圧送により
排土管へ圧送することで、騒音を発することなく
土砂の長距離輸送を可能にし、かつ排土管の品質
管理、施工管理を容易にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第９図
により説明する。第１図は本発明による管埋設装
置の縦断面図を示している。この管埋設装置は、
前面に地山１６を掘削する回転カツタ２２を装着
する掘進機本体（以下本体という）２１と、本体
２１内に配設されるケーシング２３と、ケーシン
グ２３内に回転自在に収納されるスクリユー２４
と、ケーシング２３の後部に連設され、該ケーシ
ング２３から排出される土砂を充満状態で溜める
土砂溜２５と、土砂溜２５内の土砂を排土管２７
へ圧送する土砂圧送ポンプ２６とを備えている。

前記ケーシング２３は、球面軸受２８を介して
本体２１に支持されると共に、回転カツタ２２の
背部に土砂取込み用のチヤンバ２９を形成してい
る。

前記スクリユー２４は、軸２４ａおよび軸２４
ａに連続して固設されるスクリユー羽根２４ｂか
らなつていると共に、軸２４ａの後端に延設さ
れ、かつ軸２４ａより径の小さい可撓軸２４ｃを
有している。そして、このスクリユー２４の軸２
４ａと回転カツタ２２の軸とが共通軸となされて
いる。またスクリユー羽根２４ｂは前記チヤンバ
２９内の土砂をケーシング２３内を通して土砂溜
２５へ移送し、かつ充満させるに十分なだけの長
さを有している。さらにスクリユー羽根２４ｂ終
端部付近の軸２４ａには、駆動装置（図示せず）
の駆動軸３０に取付けたピニオン３１と噛合う歯
車３２が取付けられ、ピニオン３１、歯車３２を
介してスクリユー２４および回転カツタ２２が回
転するようになつている。

前記土砂溜２５は、筒壁２５ａと、土砂の出口
部を形成する前壁２５ｂおよび後壁２５ｃとから
形成されている。また前壁２５ｂには第１開口３
３が、かつ後壁２５ｃには第１開口３３と対向す
る第２開口３４がそれぞれ設けられている。そし
て第２開口３４に排土管２７が接続されている。
前記スクリユー２４の可撓軸２４ｃは土砂溜２５
の筒壁２５ａ内を通され、かつ軸端が後壁２５ｃ
に支持されている。

前記土砂圧送ポンプ２６は、第２図に示すよう
に、本体２１と土砂溜２５の筒壁２５ａとの間に
並置される外側シリンダ３５と、その外側シリン
ダ３５内に伸縮可能に収納され、かつ外側シリン
ダ３５のピストン３５ａと一体で動く内側シリン
ダ３６と、内側シリンダ３６の先端部に連設さ
れ、かつ先端を開放した筒形シリンダ３７と、内
側シリンダ３６の中空ロツド３６ｂの先端部に固
設されて筒形シリンダ３７内を摺動するピストン
３８と、外側シリンダ３５のピストン３５ａに突
出されて、内側シリンダ３６のピストン３６ａを
案内するガイド管３９とを具えている。そして、
筒形シリンダ３７の先端部を前記第１開口３３に
挿入させていると共に、内側シリンダ３６が伸長
したとき第２開口３４を塞ぐ位置まで移動でき、
かつ筒形シリンダ３７のピストン３８の移動によ
り土砂溜２５内の土砂の筒形シリンダ３７内への
吸入および吸入した土砂の第２開口３４への圧送
を行える構成となつている。また、前記筒形シリ
ンダ３７の先端部には、礫などの大塊を破砕する
ための破砕刃４０が設けられ、また第２開口３４
の内側には、前記破砕刃４０で破砕された小塊を
破砕刃４０との協働でさらに細かく破砕する補助
の破砕刃４１が設けられている。前記破砕刃４０
は第３図に示すように、筒形シリンダ３７に径方
向に取付けたスポーク４２に固着され、前記補助
の破砕刃４１は第４図に示すように、第２開口３
４内に径方向に取付けたスポーク４３に固着され
ている。尚、第１図において、４４は本体２１と
ケーシング２３およびケーシング２３と土砂溜２
５の各間に介装されたシール材を兼ねる弾性体、
４５は本体２１とケーシング２３との間に配設さ
れた複数の方向修正用のジヤツキを示している。

つぎに本実施例における排土要領について説明
する。スクリユー２４の回転とともに掘進機本体
１もしくは掘進機本体１に接続された埋設管１０
の後端部を推進すると、掘削された土砂１５はケ
ーシング２３のチヤンバー２９内に取り込まれ、
スクリユー羽根２４ｂにより土砂溜２５へ移送さ
れる。この場合土砂１５はベントナイト溶液など
を注入されて、できるだけ排土管２７により排土
しやすい性状にする。

これにより土砂溜２５内の土砂１５が圧密状態
になり、土砂圧送ポンプ２６を作動させることに
より、前記土砂の圧送、排土を行う。

次に土砂圧送ポンプ２６の作動状態を第５図な
いし第７図により説明する。この図においては、
土砂の排出を分り易くするため、破砕刃４０およ
び４１を省略してある。第５図は外側シリンダ３
５のピストン３５ａが該シリンダ３５の底面に、
また内側シリンダ３６のピストン３６ａが該シリ
ンダ３６の底面にそれぞれ接近した、つまりもつ
とも後退した状態を示す。この状態から外側シリ
ンダ３５の底面に設けたポート４６より圧油を供
給すると、ピストン３５ａが押されると同時に内
側シリンダ３６が外側シリンダ３５から押し出さ
れ、筒形シリンダ３７は土砂溜２５内を移動して
その先端部が第２開口３４を塞ぐように後壁２５
ｃ面に押し付けられる。この過程で筒形シリンダ
３７内に圧密された土砂１５が密封される。この
状態を第６図に示す。尚、この間、外側シリンダ
３５内の油はポート４７から排出される。引き続
きポート４６より圧油が供給されると、圧油はピ
ストン３５ａに設けた連通孔４８を通つて内側シ
リンダ３６の底部に達し、ピストン３６ａを押
す。ピストン３６ａが押されると同時に筒形シリ
ンダ３７内のピストン３８が押され、前記ピスト
ン３６ａが内側シリンダ３６の先端壁まで移動す
るとピストン３８は筒形シリンダ３７の先端部ま
で前進し、該筒形シリンダ３７内の土砂１５を第
２開口３４を通して排土管２７へ押し出す。この
間、内側シリンダ３６内の油はポート４９を通つ
て中空ロツド３６ｂ内に入つた後、ガイド管３
９、ガイド管３９と連通している通路５０を経て
ポート４７から排出される。この状態を第７図に
示す。ついで第７図の状態から油圧切換弁（図示
せず）を操作し、ポート４７から圧油を供給する
と、圧油は通路５０、ガイド管３９を経て中空ロ
ツド３６ｂ内に入り、ピストン３６ａが内側シリ
ンダ３６底面の位置まで後退すると共に、筒形シ
リンダ３７内のピストン３８も後退し、第６図の
状態となる。中空ロツド３６ｂ内の圧油は、ポー
ト４９から内側シリンダ３６内にも流入し、引き
続き圧油が供給されると、外側シリンダ３５のピ
ストン３５ａが該シリンダ３５の底面まで後退す
ると共に、内側シリンダ３６および筒形シリンダ
３７も後退し、土砂１５が筒形シリンダ２７の先
端部から内部に吸引されて第５図の状態に戻る。
この操作を繰り返すことにより土砂溜２５内の土
砂１５が排土管２７へ圧送、排出される。

前述の如き土砂の圧送、排土を行つている過程
において、第２図に示すように土砂溜２５内の土
砂中に排土管２７および土砂圧送ポンプ２６の筒
形シリンダ３７の口径よりも大きい礫などの大塊
１５０が存在した場合、第８図に示すように筒形
シリンダ３７の伸長動作によつて前記大塊１５０
が土砂溜２５の後壁２５ｃまで強制的に移動させ
られる。そして大塊１５０は筒形シリンダ３７先
端部の破砕刃４０と後壁２５ｃとに挟まれ、筒形
シリンダ３７の強力な押付力により破砕される。
破砕された小塊１５０′の一部は第９図に示すよ
うに、筒形シリンダ３７内および第２開口３４内
に入り、第２開口３４内の小塊１５０′は筒形シ
リンダ３７が第２開口３４を閉塞状態まで伸長し
た際、破砕刃４０と補助の破砕刃４１との協働で
さらに細かく破砕される。尚、ここで使用される
破砕刃４０の押付力、即ち破砕力は土砂圧送ポン
プ２６の内側シリンダ３６の押付力を利用してい
るので、構造的には土砂圧送用に利用されるピス
トン３８の押付力の約2.3倍程度を有する強力な
ものである。例えば圧送土砂の圧送最大圧力を60
Kg／cm²程度（ピストン３８の押付力換算4t）とし
ても約9t程の押付力が得られ、ケーシング２３を
通過できる礫径100〜150mm程度の礫を小割するに
十分な推力である。

以上の如く、本実施例によれば、土砂溜２５内
の土砂中に礫などの大塊が存在しても、これを細
かく破砕して排土管へ圧送させることができるの
で、大塊による排土管入口の閉塞を防止できる。
その結果、排土を常に良好に行えるから、従来の
ような排土不良による掘進不能といつた事態を招
くことがない。また、本実施例においては、土砂
圧送ポンプ２６で吸引、圧送する土砂の性状を、
スランプ値約15の流動性のあるものにし、圧送時
のピストン３８による土砂の押圧を約20Kg・ｆ／
cm²としたとき、100ｍ以上の長距離圧送が可能な
ことが実験で確認されている。さらに本実施例に
おいては、土砂圧送ポンプ２６による土砂１５の
吸引、圧送により、土砂圧送ポンプ２６の部分に
は土圧の変動が発生し、土砂１５の性状によつて
はその変動が切羽にも及ぶことになるが、土砂溜
２５がケーシング２３の後方に土砂圧送ポンプ２
６と並列に連設されているから、前記土圧の変動
は土砂溜２５内において吸収緩和され、切羽への
影響は勿論、ケーシング２３内への影響も無視で
きる小さい値となつている。

尚、前述した実施例においては、破砕刃４０を
筒形シリンダ３７の先端部に取付けた例を示した
が、該破砕刃４０を第２開口３４部分に取付ける
ようにしてもよい。但し、この場合には補助の破
砕刃４１を省略することになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、排土管
の口径よりも大きい礫などの大塊が土砂に混入し
ていても、これを細かく破砕することができるの
で、大塊による排土管入口の閉塞を確実に防止で
きる。また、掘進機本体内に、ケーシングから排
出される掘削土砂を充満させる土砂溜を設け、該
土砂溜内の土砂の排土管への圧送、排土を、ピス
トンの吸引、圧送する構成の土砂圧送ポンプによ
り行うようにしたので、排土管等の品質管理、施
工管理が容易となると共に、土砂の長距離圧送が
可能となり、かつ騒音公害もなくせる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管埋設装置の一実施例を示す
縦断面図、第２図は第１図における土砂圧送ポン
プの詳細断面図、第３図および第４図は破砕刃お
よび補助の破砕刃の取付を示す正面図、第５図な
いし第７図は土砂圧送ポンプの動作を説明する断
面図、第８図および第９図は礫などの大塊を破砕
する過程を説明する断面図、第１０図は従来の管
埋設装置の縦断面図である。 ２１……掘進機本体、２２……回転カツタ、２
３……ケーシング、２４……スクリユー、２５…
…土砂溜、２６ｂ……前壁、２５ｃ……後壁、２
６……土砂圧送ポンプ、２７……排土管、３３…
…第１開口、３４……第２開口、３５……外側シ
リンダ、３５ａ……ピストン、３６……内側シリ
ンダ、３６ａ……ピストン、３６ｂ……中空ロツ
ド、３７……筒形シリンダ、３８……ピストン、
４０……破砕刃、４１……補助の破砕刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前面に地山を掘削する回転カツタを、その後
   部に掘削土砂を排出する土砂圧送ポンプを備えた
   掘進機本体の前進に応じて埋設管を順次接続、埋
   設していく管埋設装置において、掘削機本体内に
   掘削土砂を充満状態で溜める土砂溜と、その土砂
   溜に並設されて、該土砂溜内の土砂を排土管へ圧
   送するための土砂圧送ポンプとを備え、前記土砂
   溜の出口部を形成している前壁に第１開口を、か
   つ後壁に第１開口と対向する第２開口をそれぞれ
   設け、第２開口に前記排土管を接続し、前記土砂
   圧送ポンプとして、外側シリンダと、その外側シ
   リンダ内に伸縮可能に収納され、かつ外側シリン
   ダのピストンと一体で動く内側シリンダと、内側
   シリンダの先端部に連設され、かつ先端を開放し
   た筒形シリンダと、前記内側シリンダのピストン
   ロツド先端部に固設されて筒形シリンダ内を摺動
   するピストンとを具え、筒形シリンダの先端部を
   前記第１開口に摺動可能に挿入すると共に、内側
   シリンダが伸長したとき第２開口を塞ぐ位置まで
   移動でき、かつ筒形シリンダ内のピストンの移動
   により土砂溜内の土砂の筒形シリンダ内への吸入
   および筒形シリンダ内土砂の前記第２開口への圧
   送を行える構成のポンプを使用し、前記筒形シリ
   ンダの先端部または前記第２開口部に、礫などの
   大塊を筒形シリンダの押付力を利用して破砕する
   破砕刃を固設したことを特徴とする管埋設装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記破砕刃
   が筒形シリンダの先端部に取付けられ、前記第２
   開口の内側には、破砕刃により破砕されて該開口
   内に送り込まれた礫などの小塊を前記破砕刃との
   協働で細かく破砕する補助の破砕刃が固設されて
   いることを特徴とする管埋設装置。