JPH0581718B2 - - Google Patents

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
られる二重管式地中掘削装置における外管周方向
の位置検出用機構に関する。

〔従来の技術〕

ガス管、水道管等を埋設するに当り、非開削法
によつ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ツ
トヘツドで孔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 等が知られている。

しかし、上記の方式では、長手方向の短い刃
口を油圧シリンダーで修正するため土圧によつて
は修正困難な場合がある。また上記の方式で
は、長いパイロツトヘツドであることから前記
の方式の問題は解決されるが、パイロツト管とパ
イロツトヘツドがヒンジ組手で接続されているた
めに、刃口の受ける土圧により孔曲りを生じやす
く、したがつて頻繁に孔曲り修正を行う必要があ
り、掘削能率を落とすことになる。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、特に長距離推進の場合、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、また削進能率も低くならざるを得
ない。

このような従来の装置に対して、本発明者等
は、上述のような問題を生じることなく、しかも
地盤の種類等に関係なく削進方向の修正を適切に
行うことができる装置を新たに開発した。

この装置は、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ツトにより掘
削を行う二重管式の掘削装置であつて、内管の先
端に起倒可能なリトラクトビツトを設けるととも
に、外管先端側の管孔部を、外管軸線に対し外管
先端方向に向つて傾斜状に偏芯させ、外管の内側
に位置した内管部位の外側周方向複数箇所には、
外管内面に当接すべき当接部を突設し、さらに外
管先端側には、前記管孔部偏芯方向と管径方向に
おいて180°反対側の管外面部に、外管先端に向つ
て外管軸線方向に傾斜した傾斜面を設けたもので
ある。

この装置は、偏芯した外管の管孔部に内管の当
接部を位置させて内管を修正方向に向けることに
より方向修正を行う機能と、外管を非回転の状態
で押し込むことにより外管の先端傾斜面で土壁の
反力を受け、その力で外管を曲げ方向修正を行う
機能とを備えており、地盤の種類等に応じて両機
能を使い分け或いは併用して削進方向の修正を行
うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕 このような装置で削進方向の修正を行う場合、
外管先端の偏芯した管孔部を修正方向に向け、或
いは外管先端の傾斜面を修正方向と反対方向に向
ける、というように、外管先端を周方向で位置調
整する必要がある。

従来、例えば単管方式の掘削装置において、先
端に方向修正用の傾斜面をもつもの、或いは二重
管方式において、内管先端に傾斜面をもつもの等
が知られているが、これらの装置では、順次接続
する管に、先行管のマークに合わせてポンチ等で
マークを付け、管先端の周方向位置を知るように
している。

しかし、削進距離が長くなると管に捩れを生じ
るため、上記のような方法では管周方向の精度良
い角度検知は難しい。

例えば、外径267mmの管を170m前後推進させた
場合、外管先端と発進側とでは周方向で15°の誤
差を生じてしまう。したがつて、このような検出
精度では、先端の傾斜面を修正方向に応じて周方
向で正確に位置決めすることは全く望めない。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされた
もので、先端ビツトを備えた内管及び外管とから
なり、先端部に、上記傾斜面のような外管を周方
向で位置調整することにより任意な方向への削進
方向修正が可能な方向修正機構を備えた地中掘削
装置において、外管先端部の周方向の位置を簡単
且つ確実に検出することができる構造の提供をそ
の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、内管先端側の内部に、圧送
体の先端が内管周方向の定位置で係合し得る受部
を設け、内管の外面及び外管の内面には、周方向
において互いに係合し得る位置決め用の突起を設
けたものである。

〔作用〕

本発明によれば、まず削進開始に先立ち、外管
先端の方向修正機構（例えば傾斜面）を所定の向
き（例えば下向き）としておき、この状態で内管
外面の突起を長手方向で外管内面の突起位置に合
わせた後、内管を特定方向（例えば時計回り方
向）に回転させてその突起を外管側の突起と係合
させる。次いで角度検出器を備えた圧送体を内管
内に送り込み、内管先端側の受部に圧送体の先端
を係合させる。圧送体は、周方向でどのような角
度で送り込まれても、内管周方向の定位置で受け
部に対して係合する。そして、この状態で、圧送
体の角度検出器により周方向の角度を測定してお
く。

圧送体を内管から取り出した後、内管及び外管
を回転させつつ推進させ、掘削を開始する。この
掘削時には、内管と外管の各突起部は管長手方向
において異なる位置にあり、互いに係合すること
はない。

掘削途中において削進方向の修正を行う場合に
は、削進を止めた状態で内管を外管長手方向で移
動させ、その突起を外管側の突起の位置まで移動
させる。次いで内管を上述した特定の方向に回転
させ、その突起を外管側の突起と係合させる。こ
の状態で角度検出器を備えた圧送体を内管内に送
り込み、その先端を内管先端部の受部に係合さ
せ、その時の周方向角度を検出する。ここで、圧
送体は周方向において常に定位置で受部に係合
し、また内管はその突起が外管の突起に係合し、
前述した掘削前に突起どうしを係合させた状態
と、外管に対する周方向の位置関係が同じである
ため、前記角度検出器の検出角度から、外管周方
向の位置、換言すれば、外管先端傾斜面等の方向
修正機構の向きを知ることができる。

〔実施例〕

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示し
ている。

掘削装置は外管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）
の管孔部３が、外管軸線Ａに対して外管先端方向
に向かつて傾斜状に偏芯している。図中、ａはこ
の管孔部の軸線である。この軸線ａの外管軸線Ａ
に対する傾斜角度は通常数度程度の大きさに構成
される。

また、外管の先端側の外面には、前記管孔部３
の偏芯方向と180°反対側に傾斜面９が設けられて
いる。この傾斜面９は外管先端に向つて外管軸線
方向に傾斜しており、本実施例では前記偏芯管孔
部とほぼ同じ長さ（Ｌの範囲）に構成されてい
る。この傾斜面９の外管軸に対する角度も、通常
数度程度の大きさに構成される。なお、この傾斜
面９は必ずしも平面状である必要はなく、長手方
向の全部または一部を曲面状に構成してもよい。

また、外管内側に位置した内管部位の外側周方
向複数箇所には、外管内面に当接すべき当接部７
が突設されている。本装置では、排土が外管１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７はこの排土用
の間隙Ｓを塞がないよう内管周方向で間隔的に設
けられる。

上記構成において、外管１の偏芯した管孔部３
と内管２の当接部７とが第１の方向修正機能を、
また、外管１の傾斜面９が第２の方向修正機能を
それぞれ果す。

以上のような構造において、前記当接部７後方
の内管内には、圧送されてきた圧送体先端部を受
け入れるための受部１３が設けられている。この
受部１３は、圧送体先端部を嵌挿させるための内
管軸線に沿つた小径孔であり、その内面に長手方
向に沿つたキー１４が突設されている。本実施例
では、受部１３は内管内に前記キー付きのスリー
ブを嵌挿することにより構成されている。この受
部１３は、圧送体先端の構造と前記キー１４の作
用とにより、圧送体先端部を常に内管周方向の定
位置で係合させることができる。

前記受部１３より後方の内管外面にはストツパ
たる突起１５が設けられ、また、第１図に示す通
常の掘削状態において、前記突起１５よりさらに
後方の外管内面にも、前記突起１５と係合し得る
突起１６が設けられている。

第７図ないし第９図は、前記受部に係合すべき
圧送体の一実施例を示しており、このうち第７図
及び第８図が圧送時、第９図が引抜き時の状態を
示している。

圧送体１７は、その中空筒状の本体部１８の先
端に前記孔状の受部１３に嵌挿すべきミユールシ
ユー１９を備えている。このミユールシユー１９
は先端側が筒状に構成されるとともに、その先端
が鋭角的な斜状に構成され、さらに、該斜状面の
最先端部と周方向で180°反対側の部位には、シユ
ー長手方向に沿つたスリツト状のキー溝２０が形
成されている。

前記本体部１８の中間部における外周には、ゴ
ム等の弾性体による受圧ピストン２１が設けられ
ている。また、この受圧ピストン２１前方の本体
部には、外周にフリクシヨンラバー２２を備えた
スライド筒体２３が外嵌され、該スライド筒体２
３と本体部先端側の係止部２４との間の本体部外
側には、コイルスプリング２５が外挿されてい
る。

また本体部１８の受圧ピストン後方位置と、前
記スライド筒体２３のスライド部位置には、本体
内中空部に通じる通孔２６ａ，２６ｂが設けら
れ、また、前記スライド筒体２３にも、該スライ
ド筒体が前方にスライドした状態で前記通孔２６
ｂを連通すべき通孔２７が設けられている。

そして、本体部１８の後方には、角度検出器
（図示せず）を内蔵した検出部２８が接続されて
いる。なお、この検出部２８のケーシングの外側
には検出部を管中心に保持するためのセントララ
イザー（図示せず）が設けられている。

以上のような圧送体１７は、圧送時には、第７
図に示すようにフリクシヨンラバー２２の作用に
よつてスライド筒体２３が本体部後方寄りに位置
し、スライド筒体２３が本体部の通孔２６ｂを塞
ぐ。これによつて圧送用の流体は通孔を介して圧
送体の前方に抜けることがなく、受圧ピストン２
１で受圧することができる。一方、圧送体引抜き
（回収）時には、第９図に示すようにフリクシヨ
ンラバー２２の作用によつてスライド筒体２３が
コイルスプリング２５の弾性力に抗して本体部前
方寄りにスライドし、その通孔２７と本体部側の
通孔２６ｂとが連通する。

これにより、圧送体前後の空間は本体部の内部
を通じて連通することになり、圧送体の引抜きを
容易に行うことができる。

なお、圧送体１７の後端には引抜き用のワイヤ
が接続されており、内管に送り込まれた圧送体１
７は、管発進側でワイヤを巻取ることにより、発
進側に引き出される。

なお、第１図中のその他の構成について説明す
ると、前記内管２は、その最先端部にビツト４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
なリトラクトビツト５を有している。このリトラ
クトビツト５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つて倒れ、内
管の収納部６内に収納されるようになつている。
このようにリトラクトビツ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
トビツト５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。

また内管２の先端には流体噴射ノズル８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８から掘削部に噴射するようにして
いる。

また、外管先端周方向の複数箇所には、ビツト
１２が設けられている。

なお、本発明の機構において、圧送体の先端を
内管周方向の定位置で係合させるための受部及び
圧送体先端部の構造は、上記実施例に限定される
ものではなく、他の適宜な構造とすることができ
る。また、圧送体の全体的な構造も上記実施例に
限定されるものではない。

次に、以上述べた本発明の機構の使用法及び作
用を説明する。

削進開始に先立ち、基準角度の測定を行う。ま
ず、外管１の傾斜面９を所定の向き、例えば真下
に向けた状態とし、この状態で内管側の突起１５
を長手方向で外管側の突起１６の位置に合わせた
後、内管２を特定の方向、例えば時計回り方向に
回転させ、第６図に示すようにその突起１５を外
管側の突起１６と係合させる。

次いで、角度検出器を備えた圧送体１７を内管
２内に送り込み、圧送体先端のミユールシユー１
９を内管２の受部に嵌挿させる。ミユールシユー
１９は、その先端が斜状に形成されているため、
ミユールシユー１９が受部１３内に周方向でどの
ような状態で進入しても、ミユールシユーの斜状
先端面が受部１３内のキー１４に当接して周方向
でスライドし、そのキー溝２０が受部のキー１４
に係合する。

この状態で角度検出器による角度の検出が行わ
れる。

圧送体１７を内管２から取り出し、内管２を外
管１に対して通常の掘削を行う位置におき、内管
２及び外管１を回転させつつ推進させることによ
り掘削を開始する。掘削途中において、掘削方向
の修正を行う場合、削進を停止した後、内管２を
外管長手方向で移動させて、その突起１５を外管
１の突起１６の位置に合せる。次いで内管２を掘
削前に行つたと同じ方向に回転させ、その突起１
５を外管の突起１６と係合させる。しかる後、圧
送体１７を内管部に送り込み、そのミユールシユ
ー１９を受部１３に嵌挿、係合させ、角度検出器
で周方向の角度を検出する。

ここで、上記のように圧送体は、キー１４及び
キー溝２０の作用によつて周方向において常に定
位置で受部１３に係合し、また突起１５，１６を
係合させることによつて、内管は掘削開始前に基
準角度の測定を行つた状態と、外管１に対する周
方向の位置関係が同じであるため、角度検出器の
検出角度から、外管１周方向の位置、すなわち傾
斜面９や偏芯した管孔部３の向きを知ることがで
きる。

なお、以下に第１図に示す掘削装置の使用法に
ついて説明する。

通常の削進（直進堀り）を行う場合、内管２を
外管１に対し第１図中実線で示す位置、すなわち
当接部７が偏芯した管孔部３内方の非偏芯管孔部
１０の内面に当接するような位置におき、この状
態で外管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１
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ヤイロ等による削進
方向の検出が行われ、方向に許容範囲を超える誤
差が生じている場合には、その段階で方向修正を
行う。

第１０図Ａ〜Ｄは、上記第１の方向修正機能に
より方向修正を行う場合を示している。

第１０図Ａに示す通常の削進途中において削進
方向修正を行う場合、まず削進を中止して、ジヤ
イロ等により修正量とその方位を検出した後、上
述した本発明の機構により外管周方向の位置を検
出し、外管１を、その偏芯した管孔部３が修正す
べき方向に向くよう周方向で位置調整する。次い
で、同図Ｂに示すように内管２だけを回転させな
がら前進させ、その当接部７を管孔部３の所定箇
所に位置させる。ここで、当接部７が外管先端に
近い程、内容の変位量が大きく、大きな修正量が
得られるため、必要とする修正量に応じ当接部７
の管孔部３長手方向における位置が選択される。
以上により内管２の先端側は修正すべき方向に向
けられることになる。

そして、このような長手方向における外管１と
内管２との相対的位置関係を維持したまま、第１
０図Ｃに示すように内管２及び外管１を回転させ
ながら、両管を同時に推進させる。これにより、
内管２によつて修正方向に掘削孔１１が形成さ
れ、外管１は内管２に追従するようにして上記掘
削孔１１に押し込まれていく。

このような方向修正のための所定長さの削進が
完了した後、第１０図Ｄに示すように、外管１を
内管２に対して前進させるか、或いは内管２を外
管１に対して後退させることにより、内管２の当
接部７を管孔部３の内方の管内面１０に当接さ
せ、通常の削進を再開する。

また、第１１図Ａ及びＢは、上記第２の方向修
正機能により方向修正を行う場合を示している。

この場合には、第１１図Ａに示す状態で削進を
中止した後、上記と同様に修正量と方向を検出す
る。次いで、上記と同様に外管周方向の位置を検
出した後、外管１の傾斜面９を修正すべき方位と
外管径方向で反対に向ける。そして、この状態で
内管２を回転させ、外管１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１
１図Ｂに示すように、外管の傾斜面９は土壁の反
力を受け、外管１は内管２とともに傾斜面９と反
対方向にその向きが修正される。

また、上記第１の方向修正機能と第２の方向修
正機能を併用する場合には、第１０図Ｃにおい
て、外管１を非回転として両管を推進させるもの
であり、これにより上述した２つの作用による方
向修正が行われる。

上述した各方向修正機能の選択は、推進すべき
地盤の種類に応じて行われ、自立性地盤の場合に
は主として第１の方向修正機能が、また、崩壊性
地盤の場合には主として第２の方向修正機能が用
いられる。特に、第２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、外径285mmのサイズの外
管を用い、管孔部３の外管軸線に対する角度及び
傾斜面９の角度を7°、管孔部３及び傾斜面９の長
さを500mmとした本掘削装置により、崩壊性地盤
において方向修正（上方向への修正）を行つたと
ころ、第１の方向修正機能を用いた場合では、推
進距離3mにつき外管が0.5cm上方に持ち上がつた
だけであるのに対し、第２の方向修正機能を用い
た場合には、同じ推進距離で４cm上方に持ち上が
ることが確認された。このように第２の方向修正
機能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、7ton前後）を外管全体で受けることにな
り、これによつ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や上述し
た第１の方向修正機能のように、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。

なお、本掘削装置は、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、本掘削装置は、外管自体を埋設管とする
工法、及び外管をパイロツト管として用い、削進
到達側で外管に拡孔ビツトを接続し、拡孔ビツト
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。

なお、本発明の機構は、第１図に示すような装
置に限らず、二重管方式で先端に方向修正用機能
を備えたあらゆる掘削装置に適用できる。例え
ば、第１図に示す装置において、外管先端の傾斜
面９だけを有する掘削装置、或いは偏芯した管孔
部３だけを有する掘削装置にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、掘削中における外
管周方向の位置を高精度且つ確実に検出すること
ができるため削進管の方向修正を精度良く行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の機構を有する掘
削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−線に沿う断面図、第
３図は第１図中−線に沿う断面図、第４図は
第１図中−線に沿う断面図、第５図は第１図
中−線に沿う断面図、第６図は内管及び外管
の各突起が係合した状態で示す断面図である。第
７図ないし第９図は角度検出器を備えた圧送体の
一例を示すもので、第７図は圧送時における縦断
面図、第８図は第７図中−線に沿う矢視図、
第９図は引抜き時における縦断面図である。第１
０図Ａ〜Ｄは第１図に示す掘削装置において第１
の方向修正機能を用いて方向修正を行う場合を段
階的に示す説明図である。第１１図Ａ及びＢは同
じく第２の方向修正機能を用いて方向修正を行う
場合を示す説明図である。 図において、１は外管、２は内管、３は管孔
部、５はリトラクトビツト、７は当接部、９は傾
斜面、１３は受部、１４はキー、１５，１６は突
起、１７は圧送体、１９はミユールシユー、２０
はキー溝である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端ビツトを備えた内管及び外管とからな
   り、先端部に、外管を周方向で位置調整すること
   により任意な方向への削進方向修正が可能な方向
   修正機構を備えた地中掘削装置における外管周方
   向の位置検出機構において、内管先端側の内部
   に、圧送体の先端が内管周方向の定位置で係合し
   得る受部を設け、内管の外面及び外管の内面に
   は、周方向において互いに係合し得る位置決め用
   の突起を設けたことを特徴とする二重管式地中掘
   削装置における外管周方向の位置検出用機構。