JPH1181352A - 半開削管埋設工法および半開削管埋設装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑で高価な設備を必要とせず、土質が硬質
土の場合、埋設管の径が大径の場合にも適用でき、短期
間にパイプを所望の経路を経て地中に埋設することがで
きる半開削管埋設工法および半開削管埋設装置を提供す
る。 【解決手段】 管埋設装置本体１内の帯状体駆動輪２３
と小幅溝掘削機２の腕体２２の先端に設けられた帯状体
従動輪２４との間に架け渡された無端帯状体２７を周回
移動させることにより、その外周面上に植設された掘削
爪２１で地山を掘削して垂直方向に幅狭の溝を切削し、
形成された小幅溝内に管埋設支柱３を進入させると共に
拡径駆動モーター３２より拡径回転体４を回転させるこ
とにより地山中に埋設管７より若干径が大きい径の挿通
孔を形成し、この挿通孔内に回転継手５を介して連結さ
れた埋設管固定具６に一端が取り付けられた埋設管７を
引き込み、掘削土砂を前記小幅溝を経て地表側に押し出
させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は埋設位置がさ程深く
ない地中に上下水、電気、ガス等の配管を簡便に敷設で
きるようにした半開削管埋設方法および半開削管埋設装
置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】上下水、電気、ガス、通信等の配管の管
埋設工事は、油圧ショベル等の掘削機を用いて地上から
目的とする管を敷設できる深さの掘溝を掘削して該掘溝
底面上に管を敷設した後、掘削した土砂を復土する開削
工法と、発進用および到達用の立坑孔のみを地上から垂
直に掘削し、発進用立坑内に設置した元押しジャッキを
用いて立坑間の地中に埋設対象管を押し進める推進工法
とに大別される。埋設深度が比較的浅い場合には、開削
工法は推進工法に較べて施工費用が格段に安いため多用
されているが、道路交通を長期間に亘って遮断しなけれ
ばならないと共に、工事後の地表面を平坦に保つことが
難しいという欠点がある。このように、開削工法におい
て長期間に亘って交通遮断を必要とするのは、埋設する
管の径より幅の広い掘溝を地表から管の底部の深さまで
掘削し、場合によっては掘削土を一時的に残土置場に貯
留し、掘溝底部の平面度を調整した後、埋設管を敷き並
べて、その後掘削した土砂を復土するという工程を順次
行わなければならないためである。さらに、土質が軟弱
な場合は土止め壁を構築しなければならないので、交通
阻害期間は一層長期間になる。

【０００３】一方、推進工法では道路交通に対する障害
は開削工法に較べて軽微であるため、近年、採用が増え
ているが、開削工法に較べて施工費用がかなり高価であ
るため、管埋設に要する費用が高額になってしまうとい
う問題点がある。即ち、推進工法においては、先導体で
掘削した土砂を後方に排出するための排土設備、例え
ば、埋設管内にスクリュー搬送軸や送排泥管等の延伸仮
設部材あるいは動力供給のための油圧ホースや電力ケー
ブルを収納配置するための設備等の費用が必要となるば
かりでなく、埋設管を継ぎ足す時の手間、即ち、段取り
替えに多大な工数を要したり、計画線形維持のための測
量や先導体の推進操作に熟練した操作者が必要となるた
めである。

【０００４】そこで、特開平７−１１８７２号公報には
パイプ配設予定線上の両端にパイプ埋設深さに対応する
深さの穴を堀り、移動車両の下部に設けたナイフでパイ
プ埋設深さに対応する深さの切込みを入れ、ナイフの後
端に穿孔具を接続してパイプの径に相当する径の挿通孔
を形成し、この穿孔具にパイプの一端開口から土砂が進
入するのを防止するキャップを介してパイプの一端部を
牽引することによりパイプを地中に埋設するようにした
パイプ埋設方法の発明が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、ナイフの推進により地表付近の芝生を切断し、ナイ
フの後端に牽引される穿孔具により拡開された挿通孔を
形成し、穿孔具に連結されたキャップを介してパイプの
一端部を牽引することにより、先導体を正確に導くため
の設備、パイプを推進するための油圧設備や掘削土砂を
排土するための複雑な排土設備等を要せずに、地中に埋
設するパイプの段取り替えの工数を削減して、パイプの
一端開口から土砂が進入するのを防止しながら、比較的
安価な設備で、短期間にパイプを所望の経路を経て地中
に引き込むことができる。

【０００６】しかし、このパイプ埋設方法では芝生の下
の柔らかな地中にやや小径の管を埋設する場合は効率良
く工事を行えるものの、ナイフによる地盤の切込みや穿
孔具の圧入による挿通孔の形成は移動車両の推進力のみ
に依存しているため、掘削土質が少し硬くなったり、埋
設管の径が少し大きくなると掘進が困難になる。本発明
は従来技術におけるかかる課題を解決して、複雑で高価
な設備を必要とせず、土質が硬質土の場合、埋設管の径
が大径の場合にも適用でき、短期間にパイプを所望の経
路を経て地中に埋設することができる半開削管埋設工法
および半開削管埋設装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、半開削管埋設方法においては、発進地点か
ら目標地点に向かって切削または掘削により連続的に形
成した地表から管埋設位置に到る幅狭の縦溝の形成端の
後方下端部に該縦溝の幅より大きく、かつ、埋設管の径
より若干大きな径の挿通孔を形成する拡径手段の表面に
設けられた多数の拡径ビットにより地山を切削し、切削
により形成された土砂を前記挿通孔内に導入された埋設
管の押圧力により前記縦溝を経て地表側に圧出させるよ
うにしたものであり、半開削管埋設装置においては、拡
径手段は表面に多数の拡径ビットが設けられ、一端が走
行装置に固定され、他端部の後方に拡径手段を支持する
支持手段に回転自在に支持された回転体で構成され、拡
径手段の回転により地山が切削されて形成された土砂を
前記挿通孔内に導入された埋設管の押圧力により前記縦
溝を経て地表側に圧出させるようにしたものである。

【０００８】また、好ましくは、拡径手段は地山の切削
により形成された土砂に塑性流動性を付与する流動性付
与材を注入するものであり、縦溝形成手段は外周面上に
多数の掘削爪が植設され、走行装置側と管埋設位置側と
の間に周回自在に保持された無端帯状体と、該無端帯状
体を周回駆動する駆動モーターとを具えるようにしたも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体化した一具体例を詳細に説明する。図１、図２および
図３はそれぞれ本具体例に係る管埋設装置の横断面構成
図、正面図および背面図である。これらの図において、
１は管埋設装置本体、２は管埋設装置本体１の中央部の
やや前方に縦方向に回動自在に支持され、無端帯状体に
形成された後述する掘削爪の移動により地中に小幅の掘
削溝を形成する小幅溝掘削機、３は後述する拡径回転体
に回転力を伝達すると共に拡径回転体を介して埋設管に
牽引力を与える管埋設支柱、４は管埋設装置本体１側か
ら回転力を付与されて回転し、地山を回転掘削して地中
に埋設管を通すための挿通孔を形成する略回転楕円体形
状の拡径回転体、５は拡径回転体４の後方に接続される
部材に回転力は付与せず、押引力のみを付与する回転継
手、６は回転継手５に接続され、後方に埋設管の外径に
略等しい内径の筒状開口を有した埋設管固定具、７は埋
設管固定具６の筒状開口内に一端が圧入されて固定され
る埋設管である。

【００１０】また、１１および１６はそれぞれ運転席の
横窓および正面窓、１２は地面に接して周回移動するこ
とにより、管埋設装置本体１を前進させる左右の履帯、
１３は履帯１２を張架し、これを駆動する前後の履帯駆
動輪、１４は履帯駆動輪１３を回転自在に支持する走行
装置本体を弾力的に揺動自在に支持する揺動支持体、１
５は揺動支持体１４に取り付けられ、図示しない歯車を
介して履帯駆動輪１３に回転力を付与する走行駆動モー
ター、２１は小幅溝掘削機２の無端帯状体の外周面上に
多数植設されて移動することにより地山の土砂を掘削す
る掘削爪、２２は小幅溝掘削機２の躯体を成す腕体、２
３は小幅溝掘削機２の無端帯状体を駆動する帯状体駆動
輪、２４は帯状体駆動輪２３と共に無端帯状体を張架
し、これに連れ回る帯状体従動輪、２５は管埋設装置本
体１に取り付けられ、図示しない歯車を介して帯状体駆
動輪２３に回転力を付与する掘削駆動モーター、２６は
腕体２２を縦方向に回動自在に支持する軸受、２７は帯
状体駆動輪２３と帯状体従動輪との間に周回自在に架け
渡された無端帯状体である。

【００１１】３１は管埋設装置本体１側から管埋設支柱
３の内部を経て拡径回転体４に回転力を伝達する無端
鎖、３２は拡径回転体４の回転駆動源となる拡径駆動モ
ーター、３３は図示しない歯車を介して拡径駆動モータ
ー３２に連結され、無端鎖３１に回転力を伝達する駆動
鎖歯車、３４は駆動鎖歯車３３と共に無端鎖３１を張架
し、これに連れ回る従動鎖歯車、３５は拡径回転体４が
連結される回転軸、４１は拡径回転体４の渦巻き状の突
出外周面上に多数植設されて地山の土砂を掘削する拡径
ビットである。なお、図示してはいないが、管埋設支柱
３は前進方向に陵が吐出した略三角柱形状を成し、下端
部の前縁の陵は下方に下がる程、前側に突出するように
鈍角を成して屈曲し、後端面の幅は小幅溝掘削機２の無
端帯状体２７の幅より狭く形成されている。

【００１２】また、小幅溝掘削機２の無端帯状体２７の
幅は通常用いられる埋設管７の径よりも狭く形成されて
いる。小幅溝掘削機２の腕体２２は稼働時は図１に示す
ように、先端部が前方下方に傾斜した状態に保持される
ようになっているが、垂直状態に保持されるようにして
も構わない。上述のように、この管埋設装置では走行用
の履帯１２を駆動する走行駆動モーター１４、小幅溝掘
削機２の無端帯状体２７を駆動する掘削駆動モーター２
５および拡径回転体４を駆動する拡径駆動モーター３２
は全て管埋設装置本体１内に収納されており、一元的に
制御される。

【００１３】次に、本具体例の動作を説明する。始め
に、埋設管７の埋設位置より若干深い発進用立坑を掘削
し、その上部に管埋設装置本体１を移動させると共に小
幅溝掘削機２および管埋設支柱３を発進用立坑内に挿入
する。そして、従動鎖歯車３４に連結された回転軸３５
に拡径回転体４を連結し、さらに、回転継手５を介して
連結された埋設管固定具６の筒状開口内に埋設管７を圧
入させて固定する。なお、ここでは埋設管７としてポリ
エチレン管等の可撓性を有した管が用いられる場合を想
定している。

【００１４】次に、掘削駆動モーター２５および拡径駆
動モーター３２を回転させて、小幅溝掘削機２の無端帯
状体２７および拡径回転体４を周回および回転させると
共に、走行駆動モーター１４を回転させて管埋設装置本
体１を徐々に前進させる。これにより、発進用立坑の前
縁壁面の一部が小幅溝掘削機２により掘削され、垂直方
向に幅狭の溝が切削される。その後、管埋設支柱３が発
進用立坑の前縁壁面に到達し、小幅溝掘削機２により形
成された小幅溝内に掘削土砂を掻き分けながら進入し、
下部後縁に連結された拡径回転体４を導入する。回転す
る拡径回転体４が発進用立坑の前縁壁面に当接すると、
その渦巻き状の突出外周面上に多数植設された拡径ビッ
ト４１が地山の土砂を掘削して埋設管７の径よりも大径
の挿通孔が形成される（図３）。管埋設装置本体１が前
進するに連れて、小幅溝掘削機２により形成された小幅
溝に沿って拡径ビット４１が挿通孔を形成しながら地山
内に進入し、埋設管固定具６を介して埋設管７を挿通孔
内に引き込む。

【００１５】図４および図５は小幅溝掘削機２および拡
径ビット４１により地山が掘削される様子をそれぞれ示
す管埋設装置本体１の進行方向の断面図および進行方向
に垂直な断面図、図６は管埋設支柱３が埋設管７を挿通
孔内に引き込む様子を示す模式図である。これらの図に
おいて、８は発進用立坑、Ａは地山、Ｂは小幅溝掘削機
２により地山が掘削され、耕された状態になった土砂、
Ｃは拡径回転体４により地山が掘削され、後方に取り残
された土砂、Ｄは小幅溝掘削機２および拡径ビット４１
による地山の掘削により地表上に掘り出され、あるいは
押し出された土砂である。

【００１６】小幅溝掘削機２により掘削された土砂は耕
されて体積膨張すると共に、周回する無端帯状体２７と
共に移動する掘削爪２１に掻き上げられて、地表上の土
砂Ｄの一部を成す。また、拡径ビット４１により掘削さ
れた土砂も耕されて体積膨張すると共に、拡径ビット４
１および埋設管７により押し退けられた土砂が小幅溝内
をせり上がって地表上の土砂Ｄの残部を成す。

【００１７】このように、小幅溝掘削機２により地山を
掘削して小幅溝を形成することにより、小幅溝を拡径ビ
ット４１により形成された挿通孔内に引き込まれた埋設
管７が押し退けた土砂を地表上に逃がすための経路とす
ることができるから、拡径ビット４１により掘削された
土砂により埋設管７が圧迫されて管埋設支柱３による埋
設管７の牽引負荷が過大となるのを防止することができ
る。小幅溝掘削機２により形成される小幅溝の幅はその
内部を管埋設支柱３が円滑に通過でき、挿通孔内に導入
された埋設管７により押し退けられた土砂がさ程抵抗な
く地表上にせり上がることができる幅であれば良いか
ら、地山を開削するためのエネルギーを必要最低限に抑
えることができ、地山の開削により堀り上げた土砂を埋
め戻すための無駄な手間を殆ど無くすことができる。上
述のように埋設管７として可撓性を有した管が用いられ
る場合には、拡径ビット４１により形成された挿通孔内
に、管埋設支柱３により埋設管固定具６を介して埋設管
７を引き込むだけで地中への埋設を遂行することができ
るから、地中への管埋設作業を小型で簡単かつ安価な装
置で行うことができる。

【００１８】地山の土質がやや硬めの土質である場合に
は、拡径ビット４１により掘削され、埋設管７により押
し退けられた土砂Ｃが埋設管７による押退け力だけでは
土砂Ｃの摩擦抵抗が大きく、小幅溝の内部を地表までせ
り上がることができないことがある。このような場合に
は、土砂Ｃに流動化付与材を混入すれば良い。図７は地
山の土質がやや硬めの土質である場合に適用される本発
明の他の具体例に係る管埋設装置の横断面構成図であ
る。同図において、４２は拡径ビット４１の渦巻き状の
外周嵌入面に形成された注入材噴出口、４３は管埋設装
置本体１内部の図示しない流動化付与材供給源から回転
継手で構成された回転軸３５に到る注入材供給配管であ
る。

【００１９】流動化付与材としてはベントナイトまたは
ベントナイトと粘土の混合材、あるいは高分子樹脂系材
料を水に解かした水溶液を用いることができる。拡径ビ
ット４１の回転と同時に流動化付与材供給源から注入材
供給配管４３を介して流動化付与材を拡径ビット４１に
供給し、注入材噴出口４２から掘削土砂Ｃ中に噴出させ
ることにより、掘削土砂Ｃの塑性流動性が高められ、埋
設管７による押退け時および小幅溝掘削機２により形成
された小幅溝内をせり上がる時の掘削土砂Ｃ同士の摩擦
抵抗が低減するから、拡径駆動モーター３２に掛かる負
荷を軽減でき、掘削土砂が容易に小幅溝内をせり上がっ
て地表上に噴出することができるようになる。

【００２０】次に、埋設管７が可撓性を有しない管で形
成されていた場合には、図６に示すように埋設管７を発
進用立坑８の開口上部から屈曲させて挿通孔内に導くこ
とができない。従って、このような場合には埋設管７を
挿通孔内に圧入させるための設備が必要になる。図８は
埋設管７が可撓性を有しない管で形成されていた場合に
埋設管７を挿通孔内に圧入させる様子を示す模式図であ
る。同図において、９は埋設管７を挿通孔内に圧入させ
る元押し装置、９１は埋設管７を挿通孔内に押し込む元
押しジャッキ、９２は最後尾の埋設管７の後端部に当接
され、元押しジャッキ９１の押し腕が作用する押し輪、
９３は元押しジャッキ９１からの反力を受けて元押しジ
ャッキ９１を支持すると共に、元押しジャッキ９１によ
り押された押し輪９２を挿通孔に沿って案内する反力受
け案内ブロック、９４は反力受け案内ブロック９３と発
進用立坑８の前後縁壁面との間に挟圧されて元押しジャ
ッキ９１からの反力を発進用立坑８の後縁壁面に伝達す
ると共に反力受け案内ブロック９３を発進用立坑８の前
後縁壁面に対して支持するブロック支持体である。

【００２１】この具体例が適用される埋設管７は例え
ば、鉄筋コンクリート管、鋼管、塩化ビニール管等であ
る。このような可撓性に乏しい埋設管７を用いる場合に
は、複数本の埋設管７を互いに接続して挿通孔内に導入
しなければならないので、接続部での挿通孔壁面との摩
擦抵抗が増大し、管埋設支柱３による牽引力だけでは埋
設管７を挿通孔内に引き込むことができなかったり、埋
設管固定具６に対する埋設管７の取付け部の強度を十分
保てないことがある。そこで、この具体例では最先端の
埋設管７から拡径ビット４１側に押圧力が加わらない程
度の一定圧力が最後尾の埋設管７に加わるように、元押
しジャッキ９１の駆動油圧回路が一定圧力制御されてい
る。このような一定圧力制御を行うことにより、例え
ば、埋設管７が押し圧力強度が高くない塩化ビニール管
等で形成されたものであっても、端部破砕等の損傷を受
ける虞がなく、また、管埋設支柱３には埋設管７を挿通
孔内に引き込むための牽引力を必要としないから、格別
に強い強度を持たせる必要がなく、装置を小型かつ軽量
で安価なものとすることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または請求
項３記載の発明によれば、拡径手段の表面に設けられた
多数の拡径ビットにより地山を切削し、切削により形成
された挿通孔内に導入された埋設管の押圧力により、切
削により形成された土砂を地表から管埋設位置に到る幅
狭の縦溝を経て地表側に圧出させるようにしたので、複
雑で高価な設備を必要とせず、しかも、土質が硬質土の
場合あるいは埋設管の径が大径の場合にも適用でき、短
期間に配管を所望の経路を経て地中に埋設することがで
きる。

【００２３】請求項２または請求項４記載の発明によれ
ば、拡径手段は地山の切削により形成された土砂に塑性
流動性を付与する流動性付与材を注入するようにしたの
で、より硬度の大きい土質の地山中での管埋設であって
も掘削効率の低下や掘削不能を来すことなく埋設作業を
遂行することができる。請求項５記載の発明によれば、
縦溝形成手段は外周面上に多数の掘削爪が植設され、走
行装置側と管埋設位置側との間に周回自在に保持された
無端帯状体と、該無端帯状体を周回駆動する駆動モータ
ーとを具えるようにしたので、簡便かつ安価に縦溝形成
手段を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に係る管埋設装置の横断面構成
図

【図２】同じく、その正面図

【図３】同じく、その背面図

【図４】地山が掘削される様子を示す管埋設装置の進行
方向の断面図

【図５】同じく、管埋設装置の進行方向に垂直な断面図

【図６】埋設管を挿通孔内に引き込む様子を示す模式図

【図７】本発明の他の具体例に係る管埋設装置の横断面
構成図

【図８】埋設管を挿通孔内に圧入させる様子を示す他の
模式図

【符号の説明】

１ 管埋設装置本体 ２ 小幅溝掘削機 ３ 管埋設支柱 ４ 拡径回転体 ５ 回転継手 ６ 埋設管固定具 ７ 埋設管 ８ 立坑 ９ 元押し装置 １２ 履帯 １５ 走行駆動モーター ２１ 掘削爪 ２５ 掘削駆動モーター ２７ 無端帯状体 ３１ 無端鎖 ３２ 拡径駆動モーター ４１ 拡径ビット ４２ 注入材噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 恵一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発進地点から目標地点に向かって地表か
   ら管埋設位置に到る幅狭の縦溝を切削または掘削により
   連続的に形成し、該縦溝の形成端の後方下端部に該縦溝
   の幅より大きく、かつ、埋設管の径より若干大きな径の
   挿通孔を形成する拡径手段を配置し、該拡径手段により
   形成された前記挿通孔内に埋設管を導入敷設するように
   した半開削管埋設工法において、前記拡径手段は表面に
   設けられた多数の拡径ビットにより地山を切削し、切削
   により形成された土砂を前記挿通孔内に導入された前記
   埋設管の押圧力により前記縦溝を経て地表側に圧出させ
   るようにしたことを特徴とする半開削管埋設工法。
2. 【請求項２】 拡径手段は地山の切削により形成された
   土砂に塑性流動性を付与する流動性付与材を注入するも
   のであることを特徴とする請求項１記載の半開削管埋設
   工法。
3. 【請求項３】 発進地点から目標地点に向かって走行す
   る走行装置と、該走行装置に搭載され、地表から管埋設
   位置に到る幅狭の縦溝を切削または掘削により連続的に
   形成する縦溝形成手段と、前記縦溝の形成端の後方下端
   部に配置され、前記縦溝の幅より大きく、かつ、埋設管
   の径より若干大きな径の挿通孔を形成する拡径手段と、
   一端が前記走行装置に固定され、他端部の後方に前記拡
   径手段を支持する支持手段と、前記拡径手段に連結さ
   れ、埋設管の一端を係止して前記支持手段により牽引さ
   れることによって前記挿通孔内に埋設管を導入敷設する
   係止手段とを具えた半開削管埋設装置において、前記拡
   径手段は表面に多数の拡径ビットが設けられ、前記支持
   手段に回転自在に支持された回転体で構成され、前記拡
   径手段の回転により地山が切削されて形成された土砂を
   前記挿通孔内に導入された前記埋設管の押圧力により前
   記縦溝を経て地表側に圧出させるようにしたことを特徴
   とする半開削管埋設装置。
4. 【請求項４】 拡径手段には該拡径手段の切削により形
   成された土砂に塑性流動性を付与する流動性付与材が噴
   出する注入材噴出口が設けられていることを特徴とする
   請求項３記載の半開削管埋設装置。
5. 【請求項５】 縦溝形成手段は外周面上に多数の掘削爪
   が植設され、走行装置側と管埋設位置側との間に周回自
   在に保持された無端帯状体と、該無端帯状体を周回駆動
   する駆動モーターとを具えたことを特徴とする請求項３
   記載の半開削管埋設装置。