JPH09221984A - パイプ圧入構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はジェット水噴射により地山を掘削する
工法において、ジェット水を出来るだけ少なくして排泥
量を制限することを課題とする。 【解決手段】パイプ１の先端に取付けた先導パイプ２の
ガイドパイプ３内のチャンバー５前端に内側に向かって
径を縮小するロート状の縮径装置１５を配置し、該縮径
装置１５によって該チャンバー５内に進入する地山Ｇの
切羽面の面積を縮小し、該地山Ｇを回転体１６の前面に
複数個のジェット水噴射ノズル２３を取付けた掘削装置
によって掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばパイプを地山
中に圧入する際に用いられるパイプ圧入構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば土留め用パイプルーフ工法やパイ
プ推進工法等においては、パイプが地山中に圧入される
が、この場合には従来図１２に示すようなパイプ圧入構
造が提供されている（特願平７−２１５４３８号）。図
において地山Ｇ中に圧入されるパイプ(1) の先端には先
導パイプ(2) が取付けられ、該先導パイプ(2) の先端部
分は３６０°方向に首振り可能なガイドパイプ(3) とさ
れており、該ガイドパイプ(3) 内には遮水壁(4) が設け
られ、該遮水壁(4) より前側にはチャンバー(5) が区画
されている。そしてチャンバー(5) 内には掘削装置Ｄと
して複数個のジェット水噴射ノズル(6) を有する中空ス
ポーク(7) が配置され、該中空スポーク(7) の中空回転
軸(8) は遮水壁(4) に支持されており、該中空回転軸
(8) はモーター(9) によって回転せしめられ、更に該中
空回転軸(8) には地上からジェット水パイプ(10)が接続
しており、そして該チャンバー(5) 内には地上から排泥
管(11)が連絡している。

【０００３】上記パイプ圧入構造Ｐでは、パイプ(1) の
根端を油圧ジャッキ等の推進手段で押して該パイプ(1)
を地山Ｇ中に圧入し、チャンバー(5) 内へ圧密されつゝ
進入した地山Ｇはモーター(9) によって回転せしめられ
ている中空スポーク(7) のジェット水噴射ノズル(6) か
ら噴射したジェット水によって切削し、切削によって生
じた土砂スラリーは排泥管(11)より地上へ排出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では大
口径のパイプを圧入する場合には多数個の噴射ノズル
(6) を必要とし、ジェット水パイプ(10)の配管が複雑に
なるし、噴射されるジェット水量が増加して排泥量が多
量になり、地上へ排出するためのエネルギー消費量も増
えかつ土砂スラリー処理にも手間がかゝる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、地山Ｇ中に圧入されるパ
イプ(1) の先端に先導パイプ(2) を取付け、該先導パイ
プ(2) の先端部分を３６０°方向に首振り可能なガイド
パイプ(3) とし、該ガイドパイプ(3) 内に遮水壁(4) を
設けてその前側にチャンバー(5) を区画し、該チャンバ
ー(5) 内において前端に内側に向かって径を縮小する縮
径装置(15)を配置し、該縮径装置(15)の後側に回転体(1
6)の前面に複数個のジェット水噴射ノズル(23)を取付け
た掘削装置を設置したパイプ圧入構造を提供するもので
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一つの具体例を図１〜図
５に示す。図１に示すパイプ(1) はヒューム管、ＦＲＰ
管、鋼管、ボックス状のコンクリート管等であり、該パ
イプ(1) の先端には先導パイプ(2) が取付けられ、該先
導パイプ(2) の先端には３６０°方向に首振り可能なガ
イドパイプ(3) が取付けられており、該ガイドパイプ
(3) はリング(11)を介して該先導パイプ(2) の本体(2A)
に取付けられており、該ガイドパイプ(3) は該先導パイ
プ(2) の本体(2A)とガイドパイプ(3) との間に差渡され
ている油圧ジャッキ(12)および該油圧ジャッキ(12)に当
接する押圧板(13)によって上下左右に首振りせしめられ
てパイプ(1) の圧入方向を制御されるが、該方向を制御
するために該ガイドパイプ(3) にはターゲット(14)が垂
設され、該ターゲット(14)に光を照射してガイドパイプ
(3) の方向を検出する。

【０００７】該ガイドパイプ(3) 内には遮水壁(4) が設
けられており、該遮水壁(4) より前部にはチャンバー
(5) が区画されている。該チャンバー(5) の前端には図
２に示すように内側に向って径を縮小するロート状の縮
径装置(15)が配置され、そして該縮径装置(15)の後側の
該遮水壁(4) には掘削装置として先端部に回転体である
回転円盤(16)が取付けられている回転軸(17)を回転可能
に支持している軸受(18)が着脱可能に取付けられてお
り、該回転軸(17)の前面には切刃(19)が着脱可能に取付
けられており、そして該回転軸(17)は遮水壁(4) に支持
されているモーター(20)によってギヤ(21,22) を介して
回転せしめられる。

【０００８】該回転円盤(16)の前面には図３に示すよう
に複数個のジェット水噴射ノズル(23)がＳ字状に配設さ
れており、該ノズル(23)の近傍において回転円盤(16)の
回転方向に対して後側には土砂排出孔(24)が設けられて
おり、該回転円盤(16)の背面にはジェット水導入槽(25)
が該ノズル(23)配設箇所に沿って取付けられており、図
５に示すように該ジェット水導入槽(25)は各ノズル(23)
に連通し、かつ回転軸(17)内のジェット水路(26)に連絡
している。更に該ジェット水導入槽(25)の背面にも後方
に向けてジェット水噴射ノズル(27)が差出されている。

【０００９】上記土砂排出孔(24)の総面積は該回転円盤
(16)の面積の４０％以下の範囲に設定されていることが
望ましい。

【００１０】上記回転軸(17)の根端にはスイベル(31)を
介して地上からジェット水パイプ(32)が接続されてお
り、該ジェット水パイプ(32)にはバルブ(33)が介在す
る。更に地上からは排泥管(34)およびバイパス管(36)が
挿入され、該排泥管(34)およびバイパス管(36)は遮水壁
(4) に開口してチャンバー(5) 内に連絡し、該排泥管(3
4)にはバルブ(35)が介在しており、該排泥管(34)の先端
開口部にはストレーナー(37)が取付けられ、該ストレー
ナー(37)に向けて地上から洗浄水が送られる洗浄ノズル
(38)が配置されている。更に該先導パイプ(2) の根端部
にはカットリング(39)が取付けられ、ガイドパイプ(3)
の先端には超硬チップ(40)が取付けられている。

【００１１】上記構成において、パイプ(1) の推進圧入
に先立って推進装置のモーター(20)を駆動してギヤ(21,
22) 、回転軸(17)を介して回転円盤(16)を所定回転で回
転させると共にジェット水パイプ(32)のバルブ(33)を開
き、地上から該ジェット水パイプ(32)にジェット水を圧
送する。該回転円盤(16)の回転数は通常毎分１．５〜４
回とする。該ジェット水は該ジェット水パイプ(32)から
スイベル(31)を介して回転軸(17)のジェット水路(26)に
流入し、更に回転円盤(16)のジェット水導入槽(25)に流
入し、図５に示すようにノズル(23)から噴射される。

【００１２】次いでパイプ(1) の根端を油圧ジャッキ等
の推進手段によって押して該パイプ圧入構造Ｐを推進
し、該パイプ(1) を先導パイプ(2) およびガイドパイプ
(3) を介して地山Ｇ中に圧入して行くと、該地山Ｇはチ
ャンバー(5) 内に進入する。そこで該チャンバー(5) 内
に進入した地山Ｇを掘削装置Ｄの回転円盤(16)のノズル
(23)から噴射されるジェット水により該地山Ｇを切削す
る。この際、地山Ｇはチャンバー(5) 内に圧密されて進
入するので自立しにくい軟弱な地山Ｇであっても該チャ
ンバー(5) 内で自立して崩壊が防止されるが、その際該
地山Ｇの断面積は縮径装置(15)によって縮小される。即
ち本発明では該地山Ｇの切羽面の面積は縮径装置(15)に
よって縮小されるから、それに対応して回転円盤(16)の
径も縮小され、したがってノズル(23)の取付け個数も減
らすことが出来、ノズル(23)の取付け個数を減らせば該
ノズル(23)から噴射されるジェット水量も減少させるこ
とが出来る。更にチャンバー(5) 内には地上からパイプ
圧入位置における地下水の水頭＋０．２kg／cm² 圧の水
圧をバイパス管(36)を介して及ぼすことによって地山Ｇ
のチャンバー(5) や排泥管(34)内への崩壊をより確実に
防止する。

【００１３】上記切削によって生じた土砂は噴射された
ジェット水と混合してスラリーとなり、該回転円盤(16)
の土砂排出孔(24)を図５矢印に示すように通り抜けて該
回転円盤(16)の後側に導入され、排泥管(34)のバルブ(3
5)を開いて地上から該土砂スラリーを該排泥管(34)に吸
引して排除する。この際大きな石等はストレーナー(37)
によって排泥管(34)に入り込まないように阻止される。
このようにしてノズル(23)は回転円盤(16)の回転に伴っ
て回転しつゝ縮径装置(15)によって面積を縮小された地
山Ｇの切羽面を切削して行くので、パイプ(1) が大口径
であっても切羽面において地山Ｇは少数のノズル(23)で
切削残りがなく均一に切削される。したがって大口径の
坑を切削する場合でも前記したように噴射されるジェッ
ト水使用量が少なくなり、それに応じて土砂スラリー発
生量も少なくなって土砂スラリーの地上への排除、後処
理も容易になる。

【００１４】このようにしてガイドパイプ(3) および先
導パイプ(2) をパイプ(1) を介して推進しつゝ切羽面に
おいて地山Ｇを回転円盤(16)のノズル(23)から噴射され
るジェット水によって同時に切削して行くので、推進抵
抗は小さくなり推進エネルギーはそれに対応して小さく
なる。そして該掘削装置Ｄの切刃(19)は回転円盤(16)に
先行して地山Ｇ中に圧入され、そのドリル効果により地
山Ｇの掘削方向が正しく維持される。しかし該切刃(19)
は本発明にとって必須のものではなく、不要な時には回
転軸(17)前面から取りはずされてもよく、また切刃(19)
が取付けられないような構造のものでもよい。

【００１５】該ノズル(23)に供給されるジェット水やバ
イパス管(36)からチャンバー(5) 内に注入される水は清
水であってもよいし、また上記掘削によって発生した土
砂スラリーを地上で静置して粗な固形分を沈澱させ、そ
の上澄液を使用してもよい。該上澄液には微細な土砂が
分散しているから比重が清水よりも大きいので、チャン
バー(5) 内での地山Ｇの崩壊を防止する効果が清水より
も大きく、またジェット水として地山Ｇの切削面に吹付
けると、該上澄液に分散している微細な土砂が該地山Ｇ
の切削面に付着して緊密化せしめ、地山Ｇの自立を補助
する。

【００１６】上記掘削工事が中断された場合には回転円
盤(16)の面圧が地山Ｇの切羽面に及ぼされるので地山Ｇ
のチャンバー(5) および排泥管(34)内への崩壊は確実に
防止される。この場合回転円盤(16)に設けられている土
砂排出孔(24)の総面積が該回転円盤(16)の面積の４０％
を越えると、該回転円盤(16)の面圧が有効に地山Ｇに及
ぼされなくなり、地山Ｇの崩壊を確実に防止出来なくな
る。そして該掘削工事が再開される時にはチャンバー
(5) の底部に土砂が沈澱し、また排泥管(34)のストレー
ナー(37)にも大きな礫等が引掛っているので、そのまゝ
では排泥管(34)からのスラリー排出が妨害される。した
がってその場合には回転円盤(16)の後向きのジェット水
噴射ノズル(27)からもジェット水を噴射して該土砂を水
で希釈して円滑な排泥を確保すると共に、洗浄ノズル(3
8)に地上から洗浄水を送って洗浄ノズル(38)から洗浄水
をストレーナー(37)に向けて噴射して該ストレーナー(3
7)に引掛っている石等を排除する。なお該ジェット水噴
射ノズル(27)および洗浄ノズル(38)は本発明においては
必須のものではない。

【００１７】地山Ｇに圧入するパイプの口径が変る場合
には遮水壁(4) から回転円盤(16)および回転軸(17)と共
に軸受(18)をはずして径の違った回転円盤(16)に取替え
る。

【００１８】本発明の他の具体例を図６〜図１０に示
す。本具体例では図６に示すように縮径装置(45)は上下
左右４個の弯曲板(45A,45B,45C,45D) に分割されてお
り、また図７に示すように回転軸(17)の先端に回転体と
しての二叉スポーク(16A) が取付けられ、該スポーク(1
6A) の前側には回転円盤(16B) が取付けられ、該スポー
ク(16A) には該回転円盤(16B) を貫通するジェット水噴
射ノズル(23A) が取付けられており、また該ノズル(23
A) のスポーク(16A) および回転円盤(16B) の回転方向
とは反対側には複数個の土砂排出孔(24A) が列設され、
更に該スポーク(16A)の両側に直交して複数個の土砂排
出孔(24A) が設けられる。図９に示すように該ノズル(2
3A) から噴射されるジェット水のベクトルＡは前向き方
向成分Ａ_x と、回転円盤(16B) 回転逆方向成分（横向き
方向成分）Ａ_y と、径方向成分Ａ_z との和となり、通常
上向き角度αは０〜８７°の範囲に設定され、横向き角
度βは０〜８５°の範囲に設定される。図１０に示すよ
うに各ノズル(23A) の前方にはステー(23B) を介して反
射コーン(23C) が相対せられる。かくして各ノズル(23
A) から噴射されるジェット水は該反射コーン(23C) に
よって反射されて後向き円錐状の水カーテンＷＣを形成
し、地山Ｇは該水カーテンＷＣのナイフ効果によって切
削される。

【００１９】本発明では上記二つの具体例以外、図１１
に示すような上下二枚の弯曲板(55A,55B) からなる縮径
装置(55)を使用してもよく、また後者の具体例の掘削装
置Ｄとしてはジェット水噴射ノズルを取付けたスポーク
の回転円盤はスポークの側面から両側に差出されてもよ
いし、スポークの後側に取付けられてもよい。また回転
円盤は省略されてもよい。また掘削装置Ｄとしては従来
のカッタースポーク方式のものを使用してもよい。

【００２０】

【発明の効果】したがって本発明では簡単な構造で大口
径の坑を容易に掘削出来、しかも使用ジェット水量も少
なくなるので発生する土砂スラリー量が少なく、更にジ
ェット水噴射ノズルの位置が回転体内で自由に選択出
来、種々の状況に対応出来、また掘削工事中断時にもパ
イプ内への地山の崩壊が確実に防止出来る掘削装置が提
供される。

【図面の簡単な説明】

図１〜図４は本発明の一具体例を示すものである。

【図１】パイプ圧入構造先端部分断面図

【図２】縮径装置の斜視図

【図３】回転円盤正面図

【図４】回転円盤背面図

【図５】図４のＳ−Ｓ断面図 図６〜図１０は本発明の他の具体例を示すものである。

【図６】縮径装置の分解斜視図

【図７】回転円盤正面図

【図８】図７のＳ−Ｓ断面図

【図９】ジェット水噴射方向説明図

【図１０】ジェット水噴射ノズル部分詳細断面図

【図１１】他の具体例の縮径装置の斜視図

【図１２】従来例のパイプ圧入構造先端部分断面図

【符号の説明】

1 パイプ 2 先導パイプ 3 ガイドパイプ 4 遮水壁 5 チャンバー 15,45,55 縮径装置 16,16A 回転円盤（回転体） 23,23A ジェット水噴射ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地山中に圧入されるパイプの先端に先導パ
   イプを取付け、該先導パイプの先端部分を３６０°方向
   に首振り可能なガイドパイプとし、該ガイドパイプ内に
   遮水壁を設けてその前側にチャンバーを区画し、該チャ
   ンバー内において前端に内側に向かって径を縮小する縮
   径装置を配置し、該縮径装置の後側に回転体の前面に複
   数個のジェット水噴射ノズルを取付けた掘削装置を設置
   したことを特徴とするパイプ圧入構造
2. 【請求項２】上記チャンバー内には地上から排泥管が連
   絡している請求項１に記載のパイプ圧入構造