JPH0696945B2 - 埋設管の推進埋設方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、埋設管の推進埋設方法に関し、詳しくは、
下水道等の施工において、塩化ビニル管等の埋設管を埋
設施工する際に、地中に埋設穴を掘削しながら埋設管を
埋設穴に順次推進させて埋設する方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

地下埋設管の施工方法として、先端にオーガー等の掘削
機構を備えた掘削装置で地中に埋設穴を掘削しながら、
掘削装置の掘削推進につづいて埋設管を推進埋設してい
く方法があり、いわゆるオーガー工法あるいは推進工法
等と呼ばれている。一方、地下埋設管の材料として、従
来用いられていた鋼管やヒューム管に代え、軽量で製造
コストも安価な塩化ビニル管等の軟質埋設管が使用され
るようになってきており、このような軟質埋設管の埋設
施工にも、上記のような推進工法を採用することが検討
されている。

第７図は、従来の軟質埋設管を用いた推進工法を模式的
に示しており、地盤Ｅに立て穴Ｖを掘削した後、この立
て穴Ｖから水平方向に埋設穴Ｈを掘削していく。埋設穴
Ｈを掘削するには、先端に回転駆動するオーガー等の掘
削機構10を備えた掘削装置１で地盤Ｅを掘削する。掘削
装置１の後方には、掘削機構10に回転駆動力を供給した
り掘削された土を排出したりするためのオーガースクリ
ュー11を収容した駆動軸体２が連結されており、この駆
動軸体２に前方への推力を付与することによって、駆動
軸体２の前方に連結した掘削装置１を推進させて埋設穴
Ｈを掘削していく。駆動軸体２は、立て穴Ｖを通して埋
設穴Ｈに挿入する必要があるため、立て穴Ｖの寸法に合
う定尺の駆動軸体２を順次継ぎ足しながら、掘削装置１
を推し進めて行くようにしている。掘削装置１および駆
動軸体２を推進させるには、立て穴Ｖ内で最後尾の駆動
軸体２に油圧ジャッキ（図示せず）等で推力を付与する
ようにしている。

このようにして、埋設穴Ｈを掘削していくのと同時に、
駆動軸体２の外周に埋設管３を挿通し、埋設管３を埋設
穴Ｈの内部へと推進させて行く。埋設管３も駆動軸体２
と同様に定尺に形成されたものを順次継ぎ足して行く。
埋設管３を地盤Ｅの摩擦抵抗等に対抗して前方に推進さ
せるには、駆動軸体２の推進と同様の手段を用い、埋設
管３の列の最後尾から、立て穴Ｖ内に設けた油圧ジャッ
キ等で推力を加えるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、埋設管３の継ぎ足し本数が増えて地中に埋設
される埋設管３の全長が長くなると、埋設管３と地盤Ｅ
の間の摩擦抵抗が増加するため、最後尾の埋設管３に加
える推力も大きくする必要があり、この推力によって埋
設管３に生じる応力も増大する。しかし、軟質の埋設管
３の場合には、鋼管やヒューム管のような耐力がないた
め、埋設管３の最後尾等、高い応力が発生する個所で変
形や破損が生じるという問題がある。

上記のような問題を解決するため、埋設管３の最後尾に
推力を加えるのでなく、埋設管３の最先端部を掘削装置
１に固定しておき、掘削装置１の推進とともに埋設管３
を牽引する方法も考えられたが、この方法でも、埋設管
３の最先端のみに牽引力が加わるため、最先端に大きな
応力が発生して変形や破損が生じる。すなわち、何れの
方法でも、推力（または牽引力）を最後尾もしくは最先
端の１個所のみに加えて、それより前方もしくは後方の
埋設管３全体を推進させているので、地盤Ｅの摩擦抵抗
が全て推力を加える個所に集中的に作用し、そこに大き
な応力が発生して変形や破損を起こすのである。

そのため、従来の推進工法では、軟質埋設管の長距離埋
設施工は不可能であり、比較的短い距離の埋設作業を繰
り返して施工する必要があるため、埋設施工の作業能率
が低く、施工コストも高くつく欠点があった。また、上
記のような問題は、軟質の材料からなる埋設管３に限ら
ず、鋼管やヒューム管であっても、薄肉管を用いたり、
管の口径が大きくなって推進力が増大したりする場合、
すなわち、口径に比べて肉厚が薄い場合には、端部の破
損や変形が生じ易くなり、前記同様の問題が生じる。

そこで、この発明の課題は、上記のような埋設管の推進
埋設方法において、埋設管に局部的に高い応力が発生し
て埋設管が変形したり破損することのないようにして、
連続して長距離の埋設施工ができる方法および装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する、この発明のうち、請求項１記載の
方法は、埋設管の埋設穴を掘削する掘削装置に対し、最
先の駆動軸体を連結するとともに、最先の埋設管を駆動
軸体の外周に挿通し、埋設管に対しては埋設管を、駆動
軸体に対しては駆動軸体を連結するようにして後続の埋
設管と駆動軸体を次々と連結してそれぞれ延長しつつ、
前記駆動軸体に推力を付与して埋設穴を掘り進み、埋設
管を埋設していく方法において、前記駆動軸体の外周で
円周方向に間隔をあけて複数個所で、駆動軸体に備えた
保持機構の半径方向に移動自在な当接パッドを埋設管の
内壁面に当接させて埋設管を内側から保持固定し、駆動
軸体の推進に伴って、駆動軸体列の軸方向の複数個所
で、駆動軸体から保持機構を介して埋設管にも推力が付
与されるようにしている。

請求項２記載の装置は、埋設管の埋設穴を掘削する掘削
装置と、掘削装置に後方に向けて順次接続されて掘削装
置を駆動するとともに掘削装置に前方への推進力を伝え
る駆動軸体とを備え、駆動軸体の外周に埋設管を挿通し
ながら順次埋設管を埋設していく埋設管の推進埋設装置
において、前記駆動軸体の外周で円周方向に間隔をあけ
て複数個所に、埋設管の内面に当接して埋設管を内側か
ら保持固定する保持機構を備え、この保持機構に、半径
方向に移動自在で埋設管の内面に当接する当接パッドを
備えているようにしている。

〔作用〕

埋設管を次々に継ぎ足して埋設穴に推進埋設していくと
きに、多数の埋設管をつないだ埋設管列の全長のうち、
途中の適当な個所を、埋設管の内壁面に当接する保持機
構で駆動軸体に内側から保持固定させておけば、従来の
方法のように、埋設管列の最後尾もしくは最先端の１個
所のみに大きな応力が発生することがない。これは、埋
設管に対する推力が埋設管列の途中に作用するので、推
力の加わる保持個所に生じる応力は、それよりも前方も
しくは後方の埋設管に加わる摩擦抵抗分のみになり、埋
設管列全体の摩擦抵抗が１個所に集中的な応力として作
用する従来の方法に比べて、はるかに小さい。保持機構
は、埋設管の内壁面に当接して埋設管を保持するように
なっているので、埋設管列の途中の任意の個所を保持す
ることができ、１本の埋設管の複数個所を保持すること
もでき、ひとつの保持個所で負担する摩擦抵抗すなわち
推力を低減することが可能になり、それによって各保持
個所に生じる応力を極めて小さなものとすることもでき
るのである。

しかも、保持機構および当接パッドが、駆動軸体の外周
で円周方向に間隔をあけて複数個所に設けられているの
で、当接パッドおよび保持機構が設けられていない空間
部分を、従来の通常の推進工法の場合と同様に、レーザ
測量用の空間として利用したり、配管やケーブルの配置
空間として自由に利用することができる。また、円周方
向の複数個所の保持機構のうち、一部が故障したり不良
があったりしても、残りの保持機構だけでも、ある程度
は埋設管の保持固定機能を果たすことができるので、信
頼性が高く、安全性に優れたものとなる。

〔実施例〕

ついで、この発明の方法および装置を、実施例を示す図
面を参照しながら以下に詳しく説明する。なお、基本的
な掘削装置や埋設管の構造等は、前記した従来方法と同
様であるので、共通する部分には同じ符号をつけ、重複
する説明は省略する。

第１図は、埋設管３の埋設状態を模式的に示しており、
まず、地盤Ｅに立て穴Ｖを掘削し、この立て穴Ｖの途中
から、水平方向に埋設穴Ｈを掘削する。水平の埋設穴Ｈ
の掘削には、オーガー等の掘削機構10を備えた掘削装置
１を、その後方に連結した駆動軸体２で駆動しながら推
進させるようになっており、これは従来の方法とまった
く同じである。

この発明にかかる方法では、駆動軸体２の適当な個所に
埋設管３の保持機構４を設けておき、この保持機構４の
先端を埋設管３の内壁面に当接させて、埋設管３を内側
から保持機構４すなわち駆動軸体２で保持固定するよう
にしている。

第２図および第３図は、駆動軸体２および保持機構４の
詳細な構造を示しており、駆動軸体２は全体が筒状をな
し、内部には、通常のオーガースクリューや掘削した土
の排出路（第１図参照）等が設けられているとともに、
前後端には、駆動軸体２同士を連結するための連結フラ
ンジ部20,20が設けられている。駆動軸体２の長手方向
の途中には、外周面上に間隔をあけて複数個の保持機構
４が設けられている。駆動軸体２の両端に近い個所に
は、外周面から突出するようにして固定されたガイド部
材22も設けられている。このガイド部材22は、駆動軸体
２に埋設管３を挿通するときに、埋設管３の内壁面に沿
って滑らせるようにすることにより、駆動軸体２をスム
ーズに挿通案内できるようにするものである。

保持機構４は、埋設管３の内壁面に当接する当接パッド
40と、この当接パッド40を半径方向に移動させて、埋設
管３に押しつけるための移動機構からなり、図示した実
施例では、当接パッド40の移動機構として、当接パッド
40と駆動軸体２をリンク41で連結するとともに、当接パ
ッド40と駆動軸体２の別の位置を伸縮自在なシリンダー
機構42で連結している。そのため、リンク41とシリンダ
ー機構42とで、当接パッド40への連結点を頂点とする三
角形状のリンク機構を構成することになる。シリンダー
機構42には、空圧等の作動媒体を供給する配管43が接続
されてあり、この配管43は駆動軸体２の後方側まで延長
して外部の圧力源（図示せず）に接続されている。

保持機構４の作動を説明すると、第２図（ａ）の状態で
は、シリンダー機構42が縮んでいて、当接パッド40が埋
設管３の内壁から離れた状態になっている。そして、第
２図（ｂ）に示すように、シリンダー機構42を伸ばす
と、リンク41とで構成される三角形状リンク機構が変形
して、当接パッド40が半径方向の外側に移動し、当接パ
ッド40が埋設管３の内壁面に当接する。この状態で、シ
リンダー機構42の加圧力を増せば、当接パッド40が埋設
管３の内壁面に強く押圧されて、埋設管３が保持機構４
および駆動軸体２に保持固定される。シリンダー機構42
の加圧力を大きくするほど、埋設管３に対する保持力も
大きくなる。すなわち、この実施例では、埋設管３と当
接パッド40とは、互いの押圧面における摩擦力によって
保持固定されるようになっている。

当接パッド40を埋設管３の内壁面に押圧する手段として
は、シリンダー機構42の空圧シリンダーを油圧シリンダ
ーや電磁シリンダーに変更することもできる。このよう
な圧力媒体や電気的な作動機構を用いる方法は、駆動軸
体２や埋設管３を継ぎ足して全長が変わっても、配管や
電気ケーブルを延長するだけで、何ら支障なく作動させ
ることができ、好ましい方法である。図示した機構以外
でも、当接パッド40を半径方向に移動させて、埋設管３
の内壁面に押圧できれば、通常の機械構造等で用いられ
ている、各種のリンクやカム機構、バネ機構等を組み合
わせて構成することができる。例えば、前記したシリン
ダー機構42を駆動軸体２から半径方向に垂直に伸縮する
ように設置し、このシリンダー機構42の先端に当接パッ
ド40を直接取り付けておけば、リンク41がなくても、シ
リンダー機構42の伸縮によって当接パッド40を直接半径
方向に移動させることができる。

埋設管３に対する当接パッド40の当接面は、埋設管３に
ぴったりと密着して、出来るだけ大きな摩擦保持力が作
用するものが好ましく、例えば、第５図に示すように、
当接パッド40の外周側に、ゴム袋等に液体を封入して弾
性的に変形できるように構成した弾性パッド44を取り付
けておけば、埋設管３の内壁面にぴったりと密着でき
て、摩擦保持力を高めることができる。弾性パッド44
は、埋設管３の内径を少しぐらい変更しても、内径の曲
率にしたがって自由に変形できるので、口径の異なる埋
設管３に兼用する場合にも有効である。弾性パッド44
は、液体を封入した袋状のもののほか、弾力に優れたゴ
ム板等からなる中実ブロック状のものでも実施できる。
また、当接パッド40の表面に凹凸や刻み目等を形成して
おくことによって摩擦保持力を高めることができる。

上記実施例では、当接パッド40の押圧による摩擦保持力
で埋設管３を保持固定していたが、第４図に示す実施例
では、当接パッド40の外側にラバーシール45で囲まれた
吸着空間46を構成し、この吸着空間46に真空配管47を連
結しており、ラバーシール45を埋設管３の内壁面に当接
した状態で、吸着空間46を真空吸引することによって、
埋設管３に当接パッド40を真空吸着するようにしてい
る。すなわち、この実施例では、吸着保持力によって埋
設管３を保持固定するようになっている。このように、
当接パッド40の吸着保持力によって埋設管３を保持する
場合には、当接パッド40を埋設管３に強く押圧する必要
はなく、吸着空間46の気密性を保てる程度に当接してお
けばよい。

駆動軸体２に対する保持機構４の取り付け位置や取り付
け個数は、保持固定する埋設管３の口径や長さ、材質強
度等によって適当に設定でき、図示した実施例に限定さ
れない。例えば、第２図のように、定尺の駆動軸体２に
対して、長さ方向の途中１個所のみで、円周上に間隔を
あけて複数個の保持機構４を設けるほか、長さ方向の複
数個所で、それぞれ円周上に間隔をあけて複数個の保持
機構４を設けてもよい。複数の駆動軸体２を継ぎ足して
使用するときには、全ての駆動軸体２に保持機構４を設
けておいてもよいが、一部の駆動軸体２のみに保持機構
４を設けておいてもよい。このような、保持機構４の設
置個所の数は、保持機構４の１個所当たりの埋設管３に
対する保持力と、埋設管３全体をを推進させるために必
要な推力とを考慮して決定すればよい。１個所の設置個
所で、駆動軸体２の円周上に配置する保持機構４の数
は、埋設管３の全周を均等に保持固定できれば、第３図
に示した実施例のように、５個であったり、それ以上あ
るいはそれ以下で実施することもできる。なお、第３図
に示すように、駆動軸体２の外周のうち、掘削装置１の
位置測量に用いる光学測量用のターゲット部材12を見通
す個所では、測量用のレーザービームを邪魔しないよう
に、保持機構４を設置しないでおく。また、駆動軸体２
の外周には、掘削装置１に備えた方向修正ジャッキ（図
示せず）等を駆動するための配管や電気ケーブル等も通
されるので、これらの部材の設置個所も避ける必要があ
る。

この発明方法は、通常の下水管その他の用途に用いられ
ている、硬質塩化ビニル管やポリエチレン管等の合成樹
脂管など、比較的圧縮に対する耐久力が劣る軟質の材料
からなる埋設管３の埋設施工に適用するのが最も効果的
であるが、埋設管３としては、FRP製管、中間層として
レジンコンクリート層を有するFRP製管、あるいは、金
属管やヒューム管（特に、口径に比べて肉厚の薄い管）
の埋設施工にも適用できる。

埋設管３の口径や寸法は、用途によって各種の規格があ
るので、掘削装置１の掘削径や駆動軸体２の長さも、埋
設管３に合ったものが使用される。駆動軸体２に設ける
保持機構４も、埋設管３の内径に合わせて、半径方向の
移動量が設定されるが、保持機構４の先端、すなわち当
接パッド40等の半径方向の移動量を大きくすれば、１種
類の保持機構４で、口径の異なる複数種類の埋設管３に
対応させることができる。但し、保持機構４の移動調整
のみで対応できない場合には、例えば、第６図に示すよ
うに、保持機構４の基部と駆動軸体２の外面との間に、
寸法調整台23を設ければよい。

以上に説明した駆動軸体２や保持機構４を用いて、埋設
管３を埋設施工する方法を、より詳しく説明する。

駆動軸体２を連結した掘削装置１で埋設穴Ｈを掘削し、
駆動軸体２の最後尾を油圧ジャッキ等で押圧して、駆動
軸体２および掘削装置１を推進させる点は、従来の方法
と同じであるが、この発明の場合、駆動軸体２の外周に
埋設管３を挿通して埋設穴Ｈに推し進める際に、埋設管
３を駆動軸体２に保持機構４で内側から保持固定した状
態で、駆動軸体２とともに埋設穴Ｈの前方へと推進させ
るようにする。埋設管３を駆動軸体２に固定するのは、
駆動軸体２および埋設管３を継ぎ足す前の定尺状態で、
保持機構４によって固定しておいてもよいが、後続の駆
動軸体２を埋設穴Ｈ内で先行する駆動軸体２の列に継ぎ
足したり、後続の埋設管３を先行する埋設管３の列に接
合したりした後、保持機構４を作動させて駆動軸体２に
埋設管３を固定してもよい。なお、駆動軸体２や埋設管
３を継ぎ足して連結または接合する方法および接合部分
の構造等については、従来の方法と同様に実施されるの
で、詳細な説明は省略する。

このようにして、定尺の駆動軸体２および埋設管３を継
ぎ足しながら埋設穴Ｈを掘り進め、埋設管３を推進埋設
していく。所定の距離の埋設穴Ｈを掘削して埋設管３の
埋設が終われば、駆動軸体２の保持機構４による埋設管
３の保持固定状態を解除し、駆動軸体２を掘削装置１と
ともに撤去すれば、埋設穴Ｈには埋設管３のみが残っ
て、埋設管の埋設施工は完了する。

〔発明の効果〕

以上に説明した、この発明にかかる埋設管の推進埋設方
法および装置によれば、埋設管を、内側から保持機構で
駆動軸体に保持固定しておき、駆動軸体および掘削装置
の推進に伴って、駆動軸体に固定された埋設管に推力を
付与して前方に推進させるようにしている。そのため、
埋設管列の途中の任意の個所に推力を伝えることができ
るので、従来のように、多数の埋設管列の最後尾もしく
は最先端の１個所のみに推力を加える必要がなくなる。
したがって、埋設管の構造のうち、応力集中が発生し易
い両端を避けて、途中部分に推力を加えたり、埋設管列
の複数個所を保持して推力を分散させることによって応
力を低減することができるのである。埋設管に発生する
応力が減れば、推進時の応力によって埋設管が変形した
り破損するのを確実に防止することができる。

したがって、この発明の方法によれば、比較的耐力に劣
る軟質材料からなる埋設管や、口径に比べて肉厚の薄い
埋設管を用いて長距離の推進埋設施工を行っても埋設管
の変形が起き難くなり、従来困難であった上記のような
埋設管による長距離の推進埋設施工も可能となって、埋
設施工の能率向上、施工コストの低減を図れ、埋設管の
推進埋設施工の用途拡大、普及にも大きく貢献できるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる実施例の施工状態を示す断面
図、第２図は駆動軸耐の拡大構造図、第３図は施工状態
の垂直断面図、第４図は当接パッドの拡大断面図、第５
図は当接パッドの別の実施例を示す拡大断面図、第６図
は保持機構の別の実施例を示す要部構造図、第７図は従
来例の施工状態を示す断面図である。 １……掘削装置、２……駆動軸体、３……埋設管、４…
…保持機構、Ｈ……埋設穴

フロントページの続き (72)発明者 伊崎 敬祐 京都府長岡京市滝ノ町１―20―４ (56)参考文献 特開 昭58−153896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200296（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−180591（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−26696（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−69088（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】埋設管の埋設穴を掘削する掘削装置に対
   し、最先の駆動軸体を連結するとともに、最先の埋設管
   を駆動軸体の外周に挿通し、埋設管に対しては埋設管
   を、駆動軸体に対しては駆動軸体を連結するようにして
   後続の埋設管と駆動軸体を次々と連結してそれぞれ延長
   しつつ、前記駆動軸体に推力を付与して埋設穴を掘り進
   み、埋設管を埋設していく方法において、前記駆動軸体
   の外周で円周方向に間隔をあけて複数個所で、駆動軸体
   に備えた保持機構の半径方向に移動自在な当接パッドを
   埋設管の内壁面に当接させて埋設管を内側から保持固定
   し、駆動軸体の推進に伴って、駆動軸体列の軸方向の複
   数個所で、駆動軸体から保持機構を介して埋設管にも推
   力が付与されるようにすることを特徴とする埋設管の推
   進埋設方法。
2. 【請求項２】埋設管の埋設穴を掘削する掘削装置と、掘
   削装置に後方に向けて順次接続されて掘削装置を駆動す
   るとともに掘削装置に前方への推進力を伝える駆動軸体
   とを備え、駆動軸体の外周に埋設管を挿通しながら順次
   埋設管を埋設していく埋設管の推進埋設装置において、
   前記駆動軸体の外周で円周方向に間隔をあけて複数個所
   に、埋設管の内面に当接して埋設管を内側から保持固定
   する保持機構を備え、この保持機構に、半径方向に移動
   自在で埋設管の内面に当接する当接パッドを備えている
   ことを特徴とする埋設管の推進埋設装置。