JPH06341292A - 推進工法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】掘進抵抗を減少させて、比較的小口径で長距離
においても円滑に掘進及び方向修正することができる推
進工法及びその装置を提供する。 【構成】油圧制御装置５０によって油圧シリンダ３４、
３６、３８のシリンダロッド部の伸縮動作を制御しなが
ら地中２６を掘進する。即ち、ヘッド３０の先端頂部４
０の移動軌跡４２が略円形状になるように、各々のシリ
ンダロッド部の伸縮動作を制御する。これにより、ヘッ
ド３０が先導管２８に対して連続的に首振りしながら地
中を圧密するようになるので、即ち、ヘッド３０が地中
２６を拡幅しながら掘進するので、掘進抵抗が減少す
る。従って、長距離においても円滑に掘進できる。ま
た、ヘッド３０で掘進される孔４４の径がヘッド３０の
径よりも大きくなるので、埋設管２２の孔壁に対する摺
動抵抗が減少し、埋設管２２を円滑に推進できる。推進
方向が予定の方向から外れた場合には、油圧シリンダ３
４、３６、３８のうち方向修正位置にある油圧シリンダ
を作動させて、ヘッド３０を埋設管に対して修正位置に
首振りさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は推進工法及びその装置に
係り、特に地中に埋設される埋設管の先導管の先端部に
設けられたヘッドで地中を圧密しながら掘進する推進工
法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の推進工法は、実公昭５
５−２７７４９号公報等に開示されているように、立坑
内に設置した油圧推進ジャッキに押し盤を介して埋設管
の後端部を接続し、この油圧推進ジャッキを作動させる
ことにより前記埋設管に推力を与えて埋設管を隔壁の地
中に順次埋設する。前記埋設管の先端には、この埋設管
を先導する先導管が設けられ、また、先導管の先端には
地中を掘進する為のヘッドが固定されている。これによ
り、埋設管から先導管に推力が与えられると、前記ヘッ
ドで地中を圧密しながら地中が掘進され、そして埋設管
は前記掘進されたシールド掘削孔に沿って推進されて所
定の位置に埋設される。

【０００３】また、従来の推進装置のなかには、前記埋
設管の推進（埋設）方向を常に監視して、その推進方向
が予定の方向から外れた場合には、修正位置合わせのた
め埋設管、先導管を回し、前記先導管に設けてあるヘッ
ドの方向修正用油圧シリンダを作動させることにより、
ヘッドを埋設管に対して傾斜させて修正するものがあ
る。或いは、ヘッドの先端部を斜めにしたヘッドでヘッ
ドを修正方向に先進し、埋設管を推進して方向を修正す
るものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公昭
５５−２７７４９号公報等に開示された従来の圧密形の
推進工法は、短い距離を掘進する場合には有利である
が、掘進距離が長くなるに従って埋設管の側面にかかる
推進抵抗が増大するので、長距離を円滑に掘進できない
という欠点がある。また、修正時においても、埋設管全
体を修正方向に回転しなければならず、回転抵抗が増大
するという欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、比較的小口径で、長距離においても円滑に掘
進、並びに方向修正することができる推進工法及びその
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、埋設管を先導する先導管の先端部に設けられ
たヘッドを前記先導管に対して首振りさせながら地中を
掘進し、前記先導管の直進時は、前記ヘッドを先導管の
管芯を中心に略円形状に首振りさせ、方向修正時は修正
方向に前記ヘッドを偏らせて首振りさせることを特徴と
する。

【０００７】また、本発明は、前記目的を達成する為
に、埋設管を先導する先導管に推力を与えて、該先導管
の先端部に設けられたヘッドで地中を掘進する推進装置
に於いて、前記ヘッドを首振りさせる首振手段と、前記
ヘッドが前記先導管に対して首振りしながら地中を掘進
するように前記首振手段を駆動制御する制御手段と、を
備えたことを特徴としている。

【０００８】更に、本発明は、前記目的を達成する為
に、埋設管を先導する先導管の先端部に設けられたヘッ
ドで地中を掘進する推進装置に於いて、前記先導管の内
側に所定間隔で配設されると共に、各々の先端が前記ヘ
ッドの後端面に接続された複数のジャッキと、前記複数
のジャッキを所定の時間間隔で、且つ所定の順序で作動
させることにより前記ヘッドを先導管に対して首振りさ
せる制御部と、を備えたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明によれば、制御手段により駆動制御され
た首振手段によって、ヘッドを先導管に対して首振りさ
せながら地中を掘進する。これにより、ヘッドは地中を
拡幅しながら掘進するので、ヘッドを固定した従来の推
進装置と比較して、ヘッド及び埋設管にかかる推進抵抗
が減少する。従って、比較的小口径で長距離においても
円滑に掘進することができる。

【００１０】また、先導管の直進時は、前記ヘッドを先
導管の管芯を中心に略円形状に首振りさせる。また、方
向修正時は修正方向に前記ヘッドを偏らせて首振りさせ
る。これにより、方向修正時においてもヘッド及び埋設
管にかかる推進抵抗を減少させることができる。また、
本発明によれば、制御部で複数のジャッキを所定の時間
間隔で、且つ所定の順序で作動させてヘッドを先導管に
対して首振りさせる。

【００１１】ジャッキの制御方法として、例えばヘッド
の首振り位置を検出して行う方法があるが、この方法で
は、検出位置にヘッドが移動しなければジャッキを制御
できない。従って、ヘッドが硬質地盤の抵抗に負けて停
止すると、ジャッキは制御されないので、ヘッドはそれ
以後の動作が停止する。これに対して、本発明の如くジ
ャッキを所定の時間間隔で、且つ所定の順序で作動する
ように制御すれば、ヘッドが硬質地盤の抵抗に負けて停
止しても、ジャッキは所定の時間経過後に動作されるの
で、ヘッドの首振り動作を継続させることができる。従
って、本発明では、硬質地盤の掘進時においても、孔は
ヘッドの首振りで繰り返し力を受けながら漸次拡径され
るので、円滑に掘進することができる。

【００１２】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る推進工法
及びその装置の好ましい実施例について詳説する。図１
は本発明に係る推進装置の第１実施例を示す側面図であ
る。同図において、前記推進装置は立坑１０内に配置さ
れており、ベース１２、油圧推進ジャッキ１４、掘進方
向検出装置１６等から構成される。前記油圧推進ジャッ
キ１４は、ベース１２上に固定設置されており、そのロ
ッド部１８には押し盤２０を介して埋設管２２の後端部
が接続されている。前記押し盤２０は、ベース１２上に
おいて図中矢印で示すように往復移動可能に配置され、
前記ロッド部１８の伸縮動作に伴って往復移動される。
これにより、前記埋設管２２は、油圧推進ジャッキ１４
から推力が与えられ、隔壁２４の地中２６に推進されて
埋設される。

【００１３】埋設管２２の先端には、この埋設管２２を
先導する先導管２８が設けられ、また、先導管２８の先
端には円錐形状に形成されたヘッド３０が取り付けられ
ている。これにより、埋設管２２に与えられた推力は先
導管に伝達するので、前記ヘッド３０が地中２６を圧密
しながら地中を掘進するようになる。そして、埋設管２
２はヘッド３０によって掘進されたシールド掘削孔３２
に沿って推進される。

【００１４】一方、前記ヘッド３０は図２に示すよう
に、先導管２８の先端に固着されたパッキン３１を介し
て先導管２８に対し首振り自在に取り付けられている。
また、ヘッド３０の後端面３０Ａには、後述する油圧シ
リンダ３４、３６、３８のシリンダロッド部の先端部が
接続されている。前記油圧シリンダ３４、３６、３８
は、各々の基部が先導管２８に固定されると共に、図３
に示すようにヘッド３０の後端面３０Ａの同心円上に等
間隔（Ａ、Ｂ、Ｃ）に配置されている。

【００１５】前記油圧シリンダ３４、３６、３８は、図
４に示す油圧制御装置５０によって各々のシリンダロッ
ド部の伸縮動作が制御されている。この油圧制御装置５
０は、電磁弁５２、５４、５６によって前記各々のシリ
ンダロッド部の伸縮動作を制御する。即ち、前記電磁弁
５２を図に示す中立位置から下方に移動させればプレッ
シャーポート５８からの油圧が、油圧シリンダ３４に供
給されるので、油圧シリンダ３４のシリンダロッド部を
伸長できる。また、電磁弁５２を前記中立位置から上方
に移動させれば、油圧シリンダ３４内の油圧がタンクポ
ート６０に戻されるので、油圧シリンダ３４のシリンダ
ロッド部を収縮できる。電磁弁５４、５６についても油
圧シリンダ３６、３８を同様に制御できる。

【００１６】尚、前記電磁弁５２、５４、５６の開閉
は、先導管２８内に所定間隔で設けられた図示しない複
数のヘッド検出装置が、ヘッドの首振り位置を検出する
ことにより制御されている。次に、前記の如く構成され
た推進装置の作用について説明する。先ず、図１に示し
た油圧推進ジャッキ１４を作動して先導管２８に推力を
与えると共に、前記油圧制御装置５０によって油圧シリ
ンダ３４、３６、３８の各々のシリンダロッド部の伸縮
動作を制御しながら地中２６を掘進する。

【００１７】即ち、前記油圧制御手段５０は図５に示す
ように、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌跡４２が先
導管２８の管芯４３を中心に略円形状になるように、油
圧シリンダ３４、３６、３８の各々のシリンダロッド部
の伸縮動作を電磁弁５２、５４、５６で制御する。要す
るに、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌跡４２が図示
の如く略円形状になれば、ヘッドは前記複数のヘッド検
出装置によって常に検出されるので、電磁弁５２、５
４、５６は円滑に動作する。

【００１８】これにより、ヘッド３０は地中２６を拡幅
しながら掘進するので、ヘッドを固定した従来の推進装
置と比較して、ヘッド３０及び埋設管２２の側面にかか
る推進抵抗が減少し、ヘッド３０の掘進力が向上する。
従って、第１実施例によれば、長距離においても円滑に
掘進することができる。

【００１９】また、ヘッド３０を首振りさせたので、ヘ
ッド３０で掘進される孔４４の径がヘッド３０の径より
も大きくなる。これにより、先導管２８に後続する埋設
管２２の孔壁３２に対する摺動抵抗が減少するので、埋
設管２２を円滑に推進することができる。一方、前記埋
設管２２の推進方向は、図１に示した掘進方向検出装置
１６、及びターゲット板４６のズレを検出する先導管２
８内のＴＶカメラ４８によって常に監視されており、そ
の推進方向が予定の方向から外れた場合には、前記油圧
シリンダ３４、３６、３８のうち方向修正位置にある油
圧シリンダを作動させることにより、方向を修正するこ
とができる。

【００２０】具体的には、推進方向が上方にズレた場合
には、前記油圧制御装置５０により図３に示した油圧シ
リンダ３４のシリンダロッド部を収縮させた状態で保持
し、ヘッド３０の先端頂部４０を下方に傾ける。これに
より、ヘッド３０は修正方向に進行する。そして、油圧
シリンダ３６、３８のシリンダロッド部を交互に伸縮さ
せると、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌跡４２は図
６に示すように、管芯４３の下方で略楕円を描き、且つ
ヘッド３０で掘進される孔４４の径もヘッド３０の径よ
りも大きくなる。

【００２１】また、推進方向が下方にズレた場合には、
前記油圧シリンダ３４のシリンダロッド部を伸長させた
状態で保持し、ヘッド３０の先端頂部４０を上方に傾け
る。これにより、ヘッド３０は修正方向に進行する。そ
して、油圧シリンダ３６、３８のシリンダロッド部を交
互に伸縮させると、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌
跡４２は図７に示すように、管芯４３の上方で略楕円を
描き、且つヘッド３０で掘進される孔４４の径もヘッド
３０の径よりも大きくなる。

【００２２】このように、本実施例では、油圧シリンダ
３４、３６、３８を方向修正手段として併用することが
できると共に、方向修正時においてもヘッド３０で地中
２６を拡幅するので、ヘッド３０にかかる掘進抵抗を減
少させることができる。図８は本発明に係る推進装置の
第２実施例を示す要部断面図であり、第１実施例中と同
一、若しくは類似の部材については同一の符号を付して
説明する。

【００２３】図８に示す推進装置は、排土を行うタイプ
の推進装置であり、送水管７０と排土管７２とを備えて
いる。また、この推進装置は、パイプ状のシュー７４が
ヘッド３０の外周部を覆うように先導管２８から延設さ
れ、ヘッド３０とシュー７４との間に侵入した礫７６、
７６…を、ヘッド３０の前記首振り動作によりヘッド３
０とシュー７４とで挟みつけて破砕しながら地中を掘進
するものである。

【００２４】第２実施例の推進装置によれば、送水管７
０からヘッド３０の推進方向に向けて液体を供給し、シ
ュー７４やヘッド３０で掘削された土砂、及び破砕した
礫を前記排土管７２を介して立坑１０（図１参照）の外
部に排出する。図９は本発明に係る推進装置の第３実施
例を示す要部断面図であり、第１、及び第２実施例中と
同一、若しくは類似の部材については同一の符号を付し
て説明する。

【００２５】図９に示す推進装置のヘッド３０には、滑
材通路８０が形成され、この滑材通路８０に滑材供給パ
イプ８２から泥水等の滑材を供給して、出口噴射孔８４
からヘッド３０の表面に滑材を供給するようにしたもの
である。この第３実施例によれば、掘進中のヘッド３０
の地中２６に対する粘着を防止することができる。

【００２６】尚、第１乃至第３実施例では、首振手段と
して油圧シリンダ３４、３６、３８を用いたが、これに
限られるものではなく、ヘッド３０を首振りさせること
ができる手段であれば、いかなる機構のものでも良い。
図１０は、本発明に係る推進装置の第４実施例を示す側
面図であり、図１乃至図５で示した第１実施例と同一、
若しくは同一の部材については同一の符号を付して、そ
の説明は省略する。

【００２７】図１０に示すように、電磁弁５２、５４、
５６は、立坑１０外に設置された油圧ユニット１００に
油圧ホース１０２を介して接続されて該油圧ユニット１
００から油圧が供給されると共に、タイマ制御盤１０４
にケーブル１０６を介して接続されて該タイマ制御盤１
０４によってその開閉がタイマ制御されている。次に、
前記タイマ制御盤１０４による電磁弁５２、５４、５６
のタイマ制御について図１１、図１２を参照しながら説
明する。

【００２８】先ず、電磁弁５４をＯＮ（ステップ１１
０）して、油圧ユニット１００からプレシャポート５８
を介して油圧シリンダ３６に油圧を供給する。これによ
り、油圧シリンダ３６のシリンダロッドは伸長する。そ
して、タイマセット時間（例えば、本実施例では０．５
秒とし、以下同じ）（ステップ１２０）経過後、電磁弁
５２をＯＦＦ（ステップ１３０）する。これにより、油
圧シリンダ３４のシリンダロッドは収縮する。

【００２９】そして、タイマセット時間（ステップ１４
０）経過後、電磁弁５６をＯＮ（ステップ１５０）し
て、油圧シリンダ３８に油圧を供給し、油圧シリンダ３
８のシリンダロッドを伸長する。そして、タイマセット
時間（ステップ１６０）経過後、電磁弁５４をＯＦＦ
（ステップ１７０）して、油圧シリンダ３６のシリンダ
ロッドを収縮する。

【００３０】そして、タイマセット時間（ステップ１８
０）経過後、電磁弁５２をＯＮ（ステップ１９０）し
て、油圧シリンダ３４のシリンダロッドを伸長する。そ
して、タイマセット時間（ステップ２００）経過後、電
磁弁５６をＯＦＦ（ステップ２１０）して、油圧シリン
ダ３８のシリンダロッドを収縮する。そして、タイマセ
ット時間（ステップ２２０）経過後、電磁弁５４をＯＮ
（ステップ１１０）して、油圧シリンダ３６のシリンダ
ロッドを伸長する。

【００３１】このように、電磁弁５２、５４、５６をス
テップ１１０〜２２０の範囲で繰り返し制御することに
より、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌跡４２を図５
に示したように略円形状にすることができる。また、第
４実施例によれば、ヘッド３０が一度の動作で全範囲で
首振りできないような抵抗の大きな硬質地盤にも対応で
きる。即ち、第１実施例の如く、ヘッド３０の首振り位
置を検出して電磁弁５２、５４、５６の開閉制御を行う
装置では、検出位置にヘッド３０が移動しなければ、電
磁弁５２、５４、５６を制御できない。従って、ヘッド
３０が硬質地盤の抵抗に負けて停止すると、電磁弁５
２、５４、５６は制御されないので、ヘッド３０のそれ
以後動作が停止する。

【００３２】これに対して、第４実施例の如く、電磁弁
５２、５４、５６を一定時間間隔で開閉するようにタイ
マ制御すれば、ヘッド３０が硬質地盤の抵抗に負けて停
止しても、電磁弁５２、５４、５６はタイマセット時間
経過後に開閉制御されるので、ヘッド３０の首振り動作
を継続させることができる。従って、第４実施例で硬質
地盤の掘進すると、シールド掘削孔３２は、ヘッド３０
の首振りで繰り返し力を受けながら漸次拡径されるの
で、ヘッド３０の先端頂部４０の移動軌跡４２が図１３
に示すように、首振り範囲が徐々に広がる渦巻き状とな
る。これにより、第４実施例の推進装置を使用すれば、
硬質地盤であっても円滑に掘進することができる。

【００３３】尚、本実施例では、ジャッキとして油圧シ
リンダを用い、これらの油圧シリンダを油圧制御してヘ
ッドを首振りさせるようにしたが、これに限られるもの
ではない。例えば、ジャッキとして電動シリンダやエア
シリンダ等を使用し、これらのシリンダを制御してヘッ
ドを首振りさせるようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る推進
工法及びその装置によれば、制御手段により駆動制御さ
れた首振手段によって、ヘッドを先導管に対して首振り
させながら、即ち、ヘッドで地中を拡幅しながら掘進す
るようにしたので、ヘッド及び埋設管にかかる掘進抵抗
を減少させることができる。従って、比較的小口径で長
距離においても円滑に掘進、及び方向修正することがで
きる。

【００３５】また、本発明の推進装置によれば、制御部
で複数のジャッキを所定の時間間隔で、且つ所定の順序
で作動制御してヘッドを先導管に対して首振りさせるよ
うにした。これにより、本発明では、ヘッドが硬質地盤
の抵抗に負けて停止しても、ジャッキは所定の時間経過
後に作動するので、ヘッドの首振りを継続させることが
できる。従って、本発明では、硬質地盤の掘進時におい
ても、孔はヘッドの首振りで繰り返し力を受けながら漸
次拡径されるので、円滑に掘進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る推進装置の第１実施例を示す側面
図

【図２】第１実施例に係る推進装置のヘッド近傍の要部
断面図

【図３】ヘッドに接続された３台の油圧シリンダの配置
図

【図４】第１実施例に係る推進装置に適用された油圧制
御装置の油圧系を示す説明図

【図５】ヘッドを首振りさせた時の軌跡を示す説明図

【図６】下方に方向修正する場合に於けるヘッド軌跡の
説明図

【図７】上方に方向修正する場合に於けるヘッド軌跡の
説明図

【図８】本発明に係る推進装置の第２実施例を示す要部
断面図

【図９】本発明に係る推進装置の第３実施例を示す要部
断面図

【図１０】本発明に係る推進装置の第４実施例を示す側
面図

【図１１】図１０に示した推進装置に適用された油圧制
御装置の油圧系を示す説明図

【図１２】図１１に示した油圧制御装置の各電磁弁の制
御フローチャート

【図１３】図１０に示した推進装置で硬質地盤を掘進し
た時のヘッドの移動軌跡を示す模式図

【符号の説明】

２２…埋設管 ２８…先導管 ３０…ヘッド ３４、３６、３８…油圧シリンダ ４０…先端頂部 ５０…油圧制御装置 ７４…シュー ８０…滑材通路 １００…油圧ユニット １０４…タイマ制御盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】埋設管を先導する先導管の先端部に設けら
   れたヘッドを前記先導管に対して首振りさせながら地中
   を掘進し、 前記先導管の直進時は、前記ヘッドを先導管の管芯を中
   心に略円形状に首振りさせ、方向修正時は修正方向に前
   記ヘッドを偏らせて首振りさせることを特徴とする推進
   工法。
2. 【請求項２】埋設管を先導する先導管の先端部に設けら
   れたヘッドで地中を掘進する推進装置に於いて、 前記ヘッドを首振りさせる首振手段と、 前記ヘッドが前記先導管に対して首振りしながら地中を
   掘進するように前記首振手段を駆動制御する制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする推進装置。
3. 【請求項３】埋設管を先導する先導管の先端部に設けら
   れたヘッドで地中を掘進する推進装置に於いて、 前記先導管の内側に所定間隔で配設されると共に、各々
   の先端が前記ヘッドの後端面に接続された複数のジャッ
   キと、 前記複数のジャッキを所定の時間間隔で、且つ所定の順
   序で作動させることにより前記ヘッドを先導管に対して
   首振りさせる制御部と、 を備えたことを特徴とする推進装置。