JPH09268879A - 地下埋設体の先導孔掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切羽地山に出現する岩石等の障害物を粉
砕し、先導孔掘削作業の工期の短縮と工費の低減を図る
とともに、先導孔を埋設体と同形断面に掘削して、埋設
体の推進の円滑化と安定化を図れる地下埋設体の先導孔
掘削装置を提供すること。 【解決手段】 推進管１の先端部に先導管２を設け、こ
れらの内部にスクリューオーガ６を回転可能に設ける。
スクリューオーガ６の先端部に主カッター１５を装着
し、該カッター１５を推進管１の前方に配置する。スク
リューオーガ６の駆動軸７を軸方向に移動可能に設け、
主カッター１５を先導管２の前方に突出可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は切羽地山に出現する
岩石等の障害物を粉砕し、先導孔掘削作業の工期の短縮
と工費の低減を図るとともに、先導孔を埋設体と同形断
面に掘削して、埋設体の推進の円滑化と安定化を図れる
ようにした地下埋設体の先導孔掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水路やアンダーパス等の地下構造
物を地下に構築する場合、例えば特公昭５５ー５０５５
７号公報では、地下埋設物の先端に掘削先管を取付け、
地下埋設物と掘削先管との内部にスクリューオーガを配
置し、該オーガの先端にカッターを回転可能に設けて、
掘削先管を発進立坑から地山に貫入し、掘削先管の前方
を掘削しながら地下埋設物を推進し、その掘削土砂を上
記オーガで排出するようにしている。

【０００３】しかし、この従来の掘削装置は、地山に岩
石等の障害物が出現した場合、地下埋設物の推進が遮ら
れて工事の中断を余儀無くされ、しかも適当な対処方法
が無いため、通常は地山の上部から岩石を掘り出す方法
が採られ、工期が長期化し工費が嵩む等の問題があっ
た。

【０００４】また、上記装置は円柱状の地下埋設物に対
応して、円管状の掘削先管を用いているが、円柱状の地
下埋設物は隣接の地下埋設物に対する止水が難しく、更
に本体構造物として利用する場合は、化粧コンクリート
の打設を要して、その分工程が増える問題がある。そこ
で、円管状の掘削先管の代わりに、矩形断面の地下埋設
物と掘削先管とを採用すると、掘削先管の四隅に掘削残
りを生じて推進時の抵抗が大きくなり、地下埋設物の推
進に大きな動力を要するうえに、地表面の変状を引き起
こす惧れがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、切羽地山に出現する岩石等の障害物を粉砕
し、先導孔掘削作業の工期の短縮と工費の低減を図ると
ともに、先導孔を埋設体と同形断面に掘削して、埋設体
の推進の円滑化と安定化を図れるようにした地下埋設体
の先導孔掘削装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、推進
管の先端部に先導管を設け、これらの内部にスクリュー
オーガを回転可能に設け、該オーガの先端部に主カッタ
ーを装着し、該カッターを推進管の前方に配置した地下
埋設体の先導孔掘削装置において、スクリューオーガの
駆動軸を軸方向に移動可能に設け、主カッターを先導管
の前方に突出可能にして、切羽地山に出現した岩石等の
障害物を主カッターと先導管との間に導入可能にしてい
る。請求項２の発明は、スクリューオーガを画するオー
ガ管の先端部に誘導ガイドを設けるとともに、主カッタ
ーの後部に破砕枠を同動可能に設け、これら誘導ガイド
と破砕枠を対向配置し、それらの対向面に複数の破砕用
突起を設けて、誘導ガイドと破砕枠との間に誘導した障
害物を破砕するようにしている。請求項３の発明は、誘
導ガイドと破砕枠の対向面をテーパ面状にし、障害物を
円滑に誘導するようにしている。請求項４の発明は、推
進管の先端部に先導管を設け、これらの内部にスクリュ
ーオーガを回転可能に設け、該オーガの先端部に主カッ
ターを装着し、該カッターを推進管の前方に配置した地
下埋設体の先導孔掘削装置において、主カッターの後部
に補助カッターを主カッターと同動可能に設け、該補助
カッターの少なくとも一端を先導管の内面に沿って係合
可能にし、主カッターによる掘削を補助カッターで補完
するようにしている。請求項５の発明は、補助カッター
の少なくとも一端を先導管の内面に向けて出没可能に
し、先導管の内面形状の変化に対応可能にしている。請
求項６の発明は、先導管の断面形状を推進管と略同形
で、かつ主カッターの回転軌跡よりも大径の矩形に形成
して、推進管と同形の先導孔を掘削可能にし、推進管を
円滑かつ安定に掘削し得るようにしている。請求項７の
発明は、先導管の内面の四隅にガイド板を設け、該四隅
における補助カッターの作動の円滑化を図っている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明すると、図１乃至図６において１は地下埋設
体である矩形断面の推進管で、該管１の先端部に同形断
面の先導管２が着脱可能に取付けられ、該管２の先端が
フード状に形成されている。先導管２の先端部には、推
進管１の移動手段として、例えば牽引ケーブル（図示
略）の一端が取付け可能にされ、この他端を到達立坑
（図示略）側に設置した牽引ジャッキに接続可能にして
いる。

【０００８】先導管２の内部にはオーガ管３が取付けら
れ、その先端に円錐状の誘導ガイド４が設けられ、該ガ
イド４の周面に複数の破砕用突起５が突設されている。
オーガ管３の内側には、スクリューオーガ６が回転可能
に設けられ、その駆動軸７が油圧モータ等の駆動装置８
に回転可能に連係されていて、掘削土砂をオーガ管３の
内部に搬送し、これを下流側に設けた真空吸引装置（図
示略）を介して、発進立坑側へ搬出可能にしている。

【０００９】先導管２の内部にはジャッキ９，９が配置
され、該ジャッキ９，９の基端部は発進立坑側の定位置
に不動に固定され、その先端部にピストンロッド１０，
１０が伸縮可能に装着されている。ピストンロッド１
０，１０の先端部は駆動装置８に連結され、ジャッキ
９，９の伸縮作動時に、駆動装置８を介してスクリュー
オーガ６と駆動軸７とを先導管２の管軸方向へ移動可能
にしている。

【００１０】ジャッキ９の作動は発進立坑または到達立
坑側で遠隔制御され、所定位置に設置した各測定器によ
る排土量や駆動軸７の回転数、若しくは駆動装置８の油
圧データ等の情報に基いて、作業者が切羽側の地山１１
における岩石等の障害物１２の出現の有無を判断し、障
害物１２の出現と判断した場合、上記情報に応じてジャ
ッキ９を伸縮可能にしている。

【００１１】ジャッキ９は常時はピストンロッド１０を
縮小して、後述する主カッターによる掘削を可能にし、
また障害物１２の出現時にはピストンロッド１０を伸長
して、後述するカッターヘッドを先導管２の前方に突出
し、障害物１２を先導管２の内側に誘導可能にしてい
る。

【００１２】駆動軸７の先端部には略軸状のカッターヘ
ッド１３が取付けられ、該ヘッド１３は常時は先導管２
の内側に位置し、その山形の前端面に複数のカッタービ
ット１４を突設した主カッター１５を設けている。カッ
ターヘッド１３の内部には、一対の補助カッター１６が
油密かつ軸方向に摺動可能に収容され、該カッター１
６，１６の間にカッタージャッキ（図示略）が配置され
ている。

【００１３】カッタージャッキは、発進立坑または到達
立坑側に設けた油圧パワユニット（図示略）から圧油を
給排可能にされ、圧油の供給時には一対の補助カッター
１６を外側へ付勢し、かつ一定変位摺動可能にしてい
て、その半球面状の先端部を先導管２の内面に沿って係
合可能にしている。

【００１４】一方、圧油の排出時、つまり油戻し時には
油圧ジャッキに負圧を発生させて、一対の補助カッター
１６を内側へ移動させ、その先端部をカッターヘッド１
３の内側へ引き込み可能にしている。図中、１７は先導
管２の四隅に取付けたガイド板で、その内側に補助カッ
ター１６の先端部と係合可能な円弧状の湾曲面１７ａが
形成されている。

【００１５】カッターヘッド１３の背面には、略円錐リ
ング状の破砕枠１８が前記誘導ガイド４と対向して設け
られ、該周面に複数の破砕用突起１９が突設されてい
て、該突起１９と前記破砕用突起５との間に、掘削土砂
の移動路を形成可能にしている 図中、２０は先導管２の内部に設けた軸受で、駆動軸７
を回転可能に支持している。

【００１６】このように構成した先導孔掘削装置を用い
て地山１１を掘削する場合は、推進管１を発進立坑側に
搬入し、該管１の先端に先導管２を取付け、該管１の内
部にスクリューオーガ６を組み付け、その駆動軸７の基
端部に駆動装置８を取付け、該装置８の後部にジャッキ
９，９のピストンロッド１０，１０を取付ける。また、
駆動軸７の先端部にカッターヘッド１３を取付け、該ヘ
ッド１３を先導管２の内側に配置し、その背部の破砕枠
１８をオーガ管３の誘導ガイド４に対向配置する。

【００１７】そして、先導管２を到達立坑側に向けて、
推進管１を発進立坑の所定位置に位置付け、前記ジャッ
キ９の基端部を発進立坑側の所定位置に不動に固定す
る。また、先導管２の先端に牽引ケーブル（図示略）を
取付け、該ケーブル（図示略）を予め掘削したケーブル
挿通孔（図示略）に挿通し、これを到達立坑側に設置し
た牽引ジャッキ（図示略）に接続する。

【００１８】この後、牽引ジャッキを作動し、牽引ケー
ブルを介して先導管２と推進管１とを到達立坑側へ牽引
し、また駆動装置８を駆動して駆動軸７を回転し、該軸
７に連係するカッターヘッド１３と、スクリューオーガ
６とを回転させる。このようにすると、主カッター１５
がカッターヘッド１３と同動して切羽地山を掘削し、そ
の掘削土砂が破砕枠１８と誘導ガイド４との間に導か
れ、その一定量が先導管２内に送り込まれる。

【００１９】この後、掘削土砂はスクリューオーガ６に
搬送され、真空吸引装置（図示略）に吸引されて発進立
坑の外部に搬出される。したがって、先導管２と推進管
１とは地山の掘削分、到達立坑側へ移動する。

【００２０】この間、ジャッキ９，９は縮小作動し、誘
導ガイド４と破砕枠１８との間を移動する掘削土砂が破
砕用突起５，１９と接触して、それらの塊が掻き崩さ
れ、その流動性を促される。また、カッターヘッド１３
内のカッタージャッキ（図示略）に圧油が送り込まれ、
その油圧によって補助カッター１６，１６が外側へ付勢
され、その先端部がカッターヘッド１３の外側に突出す
る。

【００２１】このため、補助カッター１６，１６は上記
突出状態を維持しながら、カッターヘッド１３に同動し
て先導管２の内側を回転し、それらの内面とガイド板１
７の内面を滑動する。その際、補助カッター１６，１６
は、先導管２の対辺位置では内側に若干押し縮められて
滑動し、また対角線位置では伸長してガイド板１７の凹
状湾曲部１７ａに係合し、先導管２の内面を隈無く回転
する。

【００２２】この状況は図３のようで、先導管２の内側
に仮想線で示すような主カッター１５の回転軌跡が形成
され、該軌跡と先導管２およびガイド板１７の内面との
間の地山１１を補助カッター１６，１６が掘削し、主カ
ッター１５による掘削残りを除去する。したがって、主
カッター１５と補助カター１６，１６とで形成される先
導管２ないし推進管１の先導孔は、先導管２ないし推進
管１の断面形状と略同形に掘削されるから、その移動抵
抗が低減し、先導管２と推進管１と円滑かつ安定して移
動する。

【００２３】このような状況の下で図４のように、切羽
地山１１に岩石等の障害物１２が出現すると、排土量が
減少し先導管２ないし推進管１の推進量が低下するとと
もに、駆動装置８の回転速度や油圧が上昇する。これら
の状況は、発進立坑または到達立坑側に設けた計測器に
よって検出され、当該データに基いて作業者がジャッキ
９，９を伸長作動するとともに、カッターヘッド１３内
のカッタージャッキの圧油を強制的に油タンクへ戻す。

【００２４】このようにすると、ピストンロッド１０，
１０が伸長作動し、駆動軸７が駆動装置８およびカッタ
ーヘッド１３等と一緒に切羽地山１１側へ移動し、また
カッタージャッキ（図示略）が負圧になって、補助カッ
ター１６，１６がカッターヘッド１３の内側へ引込む。
このため、カッターヘッド１３が先導管２の前方へ突出
し、主カッタ１５が前記障害物１２の支持基盤を掘削し
て、該基盤を軟弱ないし消失させ、障害物１２の移動を
促す。

【００２５】この結果、障害物１２が主カッタ１５に誘
導され、または自重によりカッターヘッド１３の外端部
へ移動して、該ヘッド１３の背部へ誘導され、破砕枠１
８と誘導ガイド４との間に導かれる。この状況は図５の
ようである。この場合、補助カッター１６，１６は前述
のように、カッターヘッド１３の端部に引き込まれてい
るから、前記障害部１２の移動を妨げない。

【００２６】この後、作業者が適時ジャッキ９，９を縮
小作動し、カッターヘッド１３を後退させて、破砕枠１
８と誘導ガイド４との間に障害部１２を挟み込む。この
ようにすると、障害部１２の一側が回転下の破砕用突起
１９で切削かつ破砕され、この他側が静止下の破砕用突
起５で切削かつ破砕されて、図６のように次第に小嵩化
かつ破砕され、その破砕片がスクリューオーガ６によっ
て搬送され、真空吸引装置を経て発進立坑側へ搬出され
る。

【００２７】上記破砕操作は、排土量や推進管１の推進
量、破砕片の状況等に基いて所要時間、または適宜ジャ
ッキ９，９を再度伸長作動する等して行なわれ、上記状
況が平常な掘削状況を回復したところで、破砕操作を終
了し、ジャッキ９，９を縮小作動させて原状の掘削作業
を再開する。

【００２８】このように本発明は切羽地山１１に障害物
１２が出現しても、これを破砕して地山１１の掘削を行
なえるから、従来のように地山の上部から障害物１２を
掘り出す方法に比べて、掘削作業の中断が短く、その分
工期の短期化と工費の低減を図れる。

【００２９】こうして、先導管２が到達立坑側へ到達し
たところで、牽引ケーブルと先導管２とを取外し、該管
２からスクリューオーガ６と駆動装置８とを取出し、ま
たジャッキ９，９を撤去したところで、推進管１の敷設
が終了する。以後、別の推進管１にオーガスクリュ６等
の構成部品を組み付け、これを発進立坑側の所定位置に
位置付け、これを牽引かつ推進する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明は、ス
クリューオーガの駆動軸を軸方向に移動可能に設け、主
カッターを先導管の前方に突出可能にしたから、切羽地
山に出現した障害物を主カッターと先導管との間に誘導
し、これを推進管内に導入して搬出することができる。
請求項２の発明は、スクリューオーガを画するオーガ管
の先端部に誘導ガイドを設けるとともに、主カッターの
後部に破砕枠を同動可能に設け、これら誘導ガイドと破
砕枠を対向配置し、それらの対向面に複数の破砕用突起
を設けたから、誘導ガイドと破砕枠との間に誘導した障
害物を破砕することができ、地山の上部を掘削して障害
物を掘り出す従来の作業を廃して、工期の短縮化と工費
の低減を図ることができる。請求項３の発明は、誘導ガ
イドと破砕枠の対向面をテーパ面状にしたから、障害物
を円滑に誘導し、破砕作用を増進することができる。請
求項４の発明は、主カッターの後部に補助カッターを主
カッターと同動可能に設け、該補助カッターの少なくと
も一端を先導管の内面に沿って係合可能にしたから、主
カッターによる掘削を補助カッターで補完し、その掘削
残りを防止することができる。請求項５の発明は、補助
カッターの少なくとも一端を先導管の内面に向けて出没
可能にしたから、先導管の内面形状の変化に対応し、先
導管の種々の断面形状に対応することができる。請求項
６の発明は、先導管の断面形状を推進管と略同形で、か
つ主カッターの回転軌跡よりも大径の矩形に形成したか
ら、推進管と同形の先導孔を掘削することができ、推進
管を円滑かつ安定して推進することができる。請求項７
の発明は、先導管の内面の四隅にガイド板を設けたか
ら、該四隅における補助カッターの作動が円滑になり、
安定かつ正確な先導孔を掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。

【図３】図２の左側面図である。

【図４】本発明による先導孔の掘削状況を示す断面図
で、切羽地山に岩石が出現している。

【図５】本発明による岩石の破砕前の状況を示す断面図
で、岩石を先導管内に導入した状況を示している。

【図６】本発明による岩石の破砕後の状況を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 推進管（埋設体） ２ 先導管 ３ オーガ管 ４ 誘導ガイド ５，１９ 破砕用突起 ６ スクリューオーガ ７ 駆動軸 １５ 主カッター １６ 補助カッター １７ ガイド板 １８ 破砕枠

フロントページの続き (72)発明者 林 敏 夫 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 鉄 建 建 設 株式会社内 (72)発明者 斎 藤 雅 春 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 鉄 建 建 設 株式会社内 (72)発明者 小 室 好 孝 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 鉄 建 建 設 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進管の先端部に先導管を設け、これら
   の内部にスクリューオーガを回転可能に設け、該オーガ
   の先端部に主カッターを装着し、該カッターを推進管の
   前方に配置した地下埋設体の先導孔掘削装置において、
   スクリューオーガの駆動軸を軸方向に移動可能に設け、
   主カッターを先導管の前方に突出可能にしたことを特徴
   とする地下埋設体の先導孔掘削装置。
2. 【請求項２】 スクリューオーガを画するオーガ管の先
   端部に誘導ガイドを設けるとともに、主カッターの後部
   に破砕枠を同動可能に設け、これら誘導ガイドと破砕枠
   を対向配置し、それらの対向面に複数の破砕用突起を設
   けた請求項１記載の地下埋設体の先導孔掘削装置。
3. 【請求項３】 誘導ガイドと破砕枠の対向面をテーパ面
   状にした請求項２記載の地下埋設体の先導孔掘削装置。
4. 【請求項４】 推進管の先端部に先導管を設け、これら
   の内部にスクリューオーガを回転可能に設け、該オーガ
   の先端部に主カッターを装着し、該カッターを推進管の
   前方に配置した地下埋設体の先導孔掘削装置において、
   主カッターの後部に補助カッターを主カッターと同動可
   能に設け、該補助カッターの少なくとも一端を先導管の
   内面に沿って係合可能にしたことを特徴とする地下埋設
   体の先導孔掘削装置。
5. 【請求項５】 補助カッターの少なくとも一端を先導管
   の内面に向けて出没可能にした請求項４記載の地下埋設
   体の先導孔掘削装置。
6. 【請求項６】 先導管の断面形状を推進管と略同形で、
   かつ主カッターの回転軌跡よりも大径の矩形に形成した
   請求項５記載の地下埋設体の先導孔掘削装置
7. 【請求項７】 先導管の内面の四隅にガイド板を設けた
   請求項６記載の地下埋設体の先導孔掘削装置。