JPH1181871A - 管体埋設用推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘進機を推進する推進ジャッキの反力を設け
ないで、掘進機に設けたレーザ受光部に向け正確なレー
ザ光の投射を行うことができるレーザ光投光器の取付け
構造を提供する。 【解決手段】 地中に沈設された鋼製円筒状立坑１内に
拡開固定装置２を備えているバンド型支持部材３が挿入
され、前記拡開固定装置２によりバンド型支持部材３が
円筒状立坑１の内面に締付固定され、前後方向に延長
し、左右平行に配置された一対のガイドレール４を備え
ている支持フレーム５の後部が、前記バンド型支持部材
３内の後部に配設された反力支承部材８に取付けられ、
前記支持フレーム５に配設の液圧ジャッキ６により前進
移動される管体押圧部材７の左右両側部分は前記ガイド
レール４に摺動自在に嵌設され、推進位置測定用レーザ
投光器１０が前記バンド型支持部材３内の後部に取付け
られ、前記投光器１０からのレーザ光を管体押圧部材７
により誘導管体とともに前進移動される方向制御装置付
き掘進機におけるレーザ受光装置の受光面に投射するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中において、上
水道用鞘管，ケーブル用鞘管，下水道管その他各種用途
の管体を推進埋設する場合における横孔掘削用の掘進機
の推進装置に係り、特に掘進機の推進方向を自動制御す
るための検知手段であるレーザ投光器の配設構造に特徴
がある管体埋設用推進装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】掘進機を用いた推進工法により、各種管
体を地中に推進埋設する場合は、一般に発進用立坑から
到達用立坑に向けて掘進機を推進し、掘進機が推進した
後に形成される横孔に埋設用管体を推進する方法が実施
されている。

【０００３】図８〜図１０によって説明すると、発進用
立坑１４から到達用立坑１５に向けて推進する掘進機１
６の後部に、誘導管１７を直列に連結しながら、この誘
導管１７内に配設される複数の輸送管（図示せず）を介
して発進用立坑１４の側から掘進機１６に駆動用の圧油
及び掘削用水その他が供給される。そして、図８に示す
ように掘進機１６が到達用立坑１５に到達したとき、発
進用立坑１４から到達用立坑１５に連結する誘導管１７
の列が形成される。

【０００４】つぎに、図８と図９に示すように発進用立
坑１４から埋設用管体１８を誘導管１７列の後部に接続
し、次いで１本づつ推進するもので、それに伴ない誘導
管１７列は埋設用管体１８に押され、到達用立坑１５に
押されて回収されて行って、図１０に示すように埋設用
管体６列からなる管体横坑を形成する。

【０００５】前記従来の管体埋設推進方法において、発
進用立坑１４内に設置される掘進機１６と誘導管１７と
埋設用管体１８の推進装置の構造は、例えば特公平３−
４４６３１号，特開平８−２４６７８５号，特開平８−
２４６７９１号の各公報に記載されている。

【０００６】これらの従来例においては、発進用立坑内
に配設されたバンド型支持部材が拡開固定装置により拡
開されて円筒状立坑の内面に締付固定され、前後方向に
延長すると共に、左右方向に間隔をおいて配置された一
対のガイドレールを備えている支持フレームが前記バン
ド型支持部材に取付けられ、その支持フレームに推進用
液圧ジャッキが取付けられ、その液圧ジャッキにより前
進移動される誘導管を介して掘進機を前進させて横孔を
掘削し、また、横孔掘削の後は埋設用管体を前進移動さ
せるための管体押圧部材の左右両側部分が、前記ガイド
レールに摺動自在に嵌設されている。

【０００７】前記の管体埋設用推進装置において、掘進
機をその推進方向を自動制御しながら到達用立坑１５に
確実に到達させるためのレーザ光利用の制御装置を具備
させることがある。この制御装置の取付構造の概要は図
１１に示す通りである。つまり、推進用液圧ジャッキと
一体の反力支承部材８の上面中央部に推進位置測定用レ
ーザ投光器１０が取付けられており、前記反力支承部材
８はバンド型支持部材３の後部内側に配設されている。
レーザ投光器１０は、本体部１０ａと垂直管部１０ｂ
と、投光ヘッド部１０ｃとからなり、反力支承部材８の
上端には支持台２３の後端部下面２６が溶接その他の固
着手段で固定されている。前記垂直管部１０ｂは支持台
２３に開設の孔３１を挿通して垂下していると共に、本
体部１０ａは支持台２３上において、本体部１０ａと一
体の耳板１０ｄを上下から挾持する円弧状部付き挾持ナ
ット３４を含む複数の調節支持ボルト，ナットからなる
高さ及び傾斜角調節支持機構３３により支持されてい
る。

【０００８】一方、管体押圧部材で推進される埋設管体
列の最先端を推進する掘進機（図示省略）は、先端部の
先導管と中間部の受光管と、後端部の接続管とから構成
されており、受光管内には、受光面１１ｂを後方に向け
たＣＣＤカメラ１１ａからなるレーザ受光装置１１が収
納されている。また、先導管には例えば特開平６−３４
１２９５号に開示された方向制御装置又は、掘進機１６
内のカッター部を上下左右に首振りさせる複数の方向制
御用シリンダーを具備してなる方向制御装置が設けられ
ている（但し、図示省略する）。

【０００９】そして、方向制御装置を具備した掘進機の
推進に際し、推進位置測定用レーザ投光器１０から掘進
機の受光管内のレーザ受光装置１１に向けてレーザ光を
投射する。このとき、掘進機の推進姿勢が正しく、直進
姿勢にあるときは、レーザ光は受光装置の中心に投射さ
れ、コントロール部でこれが確認され、掘進機はその姿
勢で直進掘進を続行する。

【００１０】反対に掘進機の掘進方向が上下左右のいず
れかの方向に傾いているときは、推進位置測定用レーザ
投光器１０から投射されるレーザ光は受光装置１１の中
心から外れたポイントで受光され、その信号が制御装置
に送信されることで、掘進機がどの方向に何ミリメート
ル（ｍｍ）傾いているかが検出される。この検出によ
り、所定の信号処理を行ない前記の傾きを修正する方向
に、掘進機１６内のカッター部を上下左右に首振りさせ
る複数の方向制御用シリンダを相互に伸縮動作させて掘
進方向を修正しつつ掘進させる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記レーザ光により掘
進機１６の方向を制御する装置において最も重要なこと
は、レーザ投光器１０から投光するレーザ光の投射方向
が計画勾配・方向にミリメートルの精度で正しい方向を
投射していることである。つまり、レーザ投光器１０で
数ミリメートル単位（精度的には、誤差０．５ｍｍ程度
を必要とする）のずれであっても、推進距離が長くなる
と、先端部のレーザ光受光部でのずれは大きなものとな
る。しかるに、従来の推進装置では、図１１に示すよう
にレーザ投光器１０を液圧ジャッキ６と一体の反力支承
部材８に直接取付けてあり、反力支承部材８とバンド型
支持部材３との間には僅かの間隙４２が存在しており、
反力支承部材８は後方にずれやすい配置状態にある。こ
のため、液圧ジャッキ６の反力を受ける反力支承部材８
のずれの影響をレーザ投光器１０が直接受けてしまうた
め、前述の不具合が不可避的に発生するという問題点が
あった。

【００１２】本発明は、従来の欠点を解決した管体埋設
用推進装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明に係る管体埋設用推進装置は、地中に沈設され
た鋼製円筒状立坑１内に拡開固定装置２を備えているバ
ンド型支持部材３が挿入され、前記拡開固定装置２によ
りバンド型支持部材３が円筒状立坑１の内面に締付固定
され、前後方向に延長し、左右平行に配置された一対の
ガイドレール４を備えている支持フレーム５の後部が、
前記バンド型支持部材３内の後部に配設された反力支承
部材８に取付けられ、前記支持フレーム５に配設の液圧
ジャッキ６により前進移動される管体押圧部材７の左右
両側部分は前記ガイドレール４に摺動自在に嵌設され、
推進位置測定用レーザ投光器１０が前記バンド型支持部
材３内の後部に取付けられ、前記投光器１０からのレー
ザ光を管体押圧部材７により誘導管体とともに前進移動
される方向制御装置付き掘進機におけるレーザ受光装置
の受光面に投射することを特徴とする。

【００１４】本発明の構成によると、レーザ光投光器は
バンド型支持部材に取付けられていて、このバンド型支
持部材は、推進反力を立坑の内壁と一体となって受ける
ので、掘進機１６と誘導管１７を推進するための推進液
圧ジャッキの推進力よりも大きな反力（変形）に耐える
ことができ、結果、レーザ投光器は、推進ジャッキの反
力によるずれの影響を受けずに、設定通りの光軸を保持
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図を参照
して説明する。図１〜図３は本発明に係る推進装置の一
部を示すものであって、両端に内向きフランジ１２を備
えている一対の鋼製半円形バンドユニット１３が円形を
構成するように対向して配置され、各半円形バンドユニ
ット１３の対向端部が拡開固定装置２を介して連結され
てバンド型支持部材３が構成されている。

【００１６】前記拡開固定装置２は、対向する内向きフ
ランジ１２にわたって挿通され、かつ左ねじおよび右ね
じを備えている両ねじ螺杆５４と、その両ねじ螺杆５４
に螺合されて内向きフランジ１２の両面に係合されるナ
ット５５とから構成され、またバンド型支持部材３にお
ける一対の半円形バンドユニット１３の継手部は左右両
側に位置するように配設されている。

【００１７】前後方向に延長するコ字状断面の一対の鋼
製ガイドレール４が平面からみて左右方向に間隔をおい
て平行に配置され、かつ各ガイドレール４の開口部は互
いに対向するように配置され、さらに、各ガイドレール
４の前端下部が鋼製溝型フレーム５６を介して連結され
て、支持フレーム５が構成されている。

【００１８】バンド型支持部材３の後部内面に係合され
る円弧面を有する鋼製反力支承部材８の左右両側にブラ
ケット９が一体に設けられ、各ブラケット９と各ガイド
レール４の後部とは同一直線上において左右方向に延長
する枢軸５８により上下方向に回動自在に連結され、か
つ各ガイドレール４の後端部には、枢軸５８を中心とす
る円弧状凸面１９が設けられる。（図６参照）

【００１９】さらに、反力支承部材８の左右両側には枢
軸５８を中心とする円弧状凹面２０が設けられ、各ガイ
ドレール４に作用する推進反力は、前記円弧状凸面１９
および円弧状凹面２０ならびに反力支承部材８とバンド
型支持部材３を介して立坑１に伝達される。

【００２０】中央前部に円形の管体嵌合用突出部２１を
備えた２連の補助液圧ジャッキ４３を収納している鋼製
管体押圧部材７において、その左右両端のガイド部２２
は、一対のガイドレール４における溝内に、前後方向摺
動自在に、かつ上下左右方向に移動しないように嵌合さ
れている。さらに、反力支承部材８の左右両側には、前
後方向に延長する推進用液圧ジャッキ６が設けられ、そ
の反力支承部材８から後方に突出しているピストン杆２
４の後端部には、ガイドレール４に摺動自在に嵌合され
た係止金具２５が連結されている。（図４ほか参照）

【００２１】図６に示すように前記反力支承部材８の上
部および下部において、支持金具２８が後側の鋼製半円
形バンドユニット１３に対し溶接により固着され、その
支持金具２８に対し溶接により固着されているナット２
９には、反力支承部材８に係合する高さ調節用ボルト３
０が螺合され、前記支持金具２８に固着されたナット２
９とそのナット２９に螺合された高さ調節用ボルト３０
とにより、後部高さ調節支持装置２７が構成され、上下
の後部高さ調節支持装置２７により反力支承部材８の高
さが調節されて固定されている。

【００２２】図３に示すように前記反力支承部材８の左
右両側に受座３５が固定され、その受座３５に対向する
支持金具３６は後側の鋼製半円形バンドユニット１３に
固定され、かつその支持金具３６に溶接により固着され
たナット３７には、鋼製半円形バンドユニット１３の接
線方向に延長して前記受座３５に係合する旋回調節用ボ
ルト３８が螺合され、前記支持金具３６に固着されたナ
ット３７と、そのナット３７に螺合された旋回調節用ボ
ルト３８とにより旋回調節装置５１が構成されている。

【００２３】また、前記各ガイドレール４の前部の側部
に支持金具３９が溶接により固着され、その支持金具３
９に溶接により固着されているナット４０には、前後方
向に延長して前部受金具３２の後面に係合する前部固定
用ボルト４１が螺合されており、さらに前側の半円形バ
ンドユニット１３の中央に管体通過用開口部４７が設け
られている。

【００２４】また、バンド型支持部材３内の後部に推進
位置測定用レーザ投光器１０が取付けられている。つま
り、図５に示すように、レーザ投光器１０は、本体部１
０ａと垂直管部１０ｂと、投光ヘッド部１０ｃとからな
り、バンド型支持部材３の後部内側面には、支持台２３
の後端部が溶接その他の固着手段で固定されていて、前
記垂直管部１０ｂは支持台２３に開設の孔３１を挿通し
て垂下していると共に、本体部１０ａは支持台２３上に
おいて、本体部１０ａと一体の耳板１０ｄを上下から挾
持する円弧状部付き挾持ナット３４を含む複数の調節支
持ボルト，ナットからなる高さ及び傾斜角調節支持機構
３３により支持されている。

【００２５】一方、管体押圧部材７で推進される埋設管
体列の最先端を推進する掘進機１６は、図１のように先
端部の先導管１６ａと中間部の受光管１６ｂ、後端部の
接続管１６ｃとから構成されており、受光管１６ｂ内に
は、受光面１１ｂを後方に向けたＣＣＤカメラ１１ａか
らなるレーザ受光装置１１が収納されている。また先導
管１６ａには方向制御装置が設けられている（但し、図
示省略する）。

【００２６】この方向制御装置は、例えば特開平６−３
４１２９５号に開示された装置を使用してもよいが、本
発明では，掘進機１６内のカッター部を上下左右に首振
りさせる複数の方向制御用シリンダを具備してなる方向
制御装置が使用され、各シリンダーを相互に伸縮するこ
とで掘進方向を制御するように設けられている。

【００２７】本発明の管体埋設用推進装置を設置して管
体を地中に推進していく場合は、まず地盤４９上の所定
位置に鋼製円筒状立坑１を載置し、次いで円筒状立坑１
内の下方の土砂を掘削排除して、円筒状立坑１を所定深
さまで沈下させる。

【００２８】次に、図１ないし図２に示す推進装置を縮
径した状態で立坑１内の所定深さまで吊り降した後、拡
開固定装置２における外側のナット５５を弛緩方向に回
転して両ねじ螺杆５４の端部に移動し、次いで各鋼製半
円形バンドユニット１３における内向きフランジ１２の
間に押開きジャッキ（図示せず）を介在させ、そのジャ
ッキにより、各鋼製半円形バンドユニット１３を相互に
離反する方向に移動させて立坑１に対し強力に圧接さ
せ、この状態で拡開固定装置２における各ナット５５を
内向きフランジ１２の両側に係合させ、バンド型支持部
材３を立坑１に固定する。

【００２９】次に、前記旋回調節装置５１により支持フ
レーム５および反力支承部材８の水平方向を調節して固
定し、かつ後部高さ調節支持装置２７および前部高さ調
節支持装置５０により支持フレーム５および反力支承部
材８のレベルと勾配とを微調整し、次いで前部固定用ボ
ルト４１により支持フレーム５の前部を固定する。

【００３０】次に、鋼製半円形バンドユニット１３の管
体通過用開口部４７内に位置する立坑壁部に、溶断によ
り発進用開口部４８を設け、かつ、推進用液圧ジャッキ
６を短縮した状態で、誘導管１７（但し、最初の工程の
みは掘進機１６）を支承部４６に載置すると共に、管体
押圧部材７における管体嵌合用突出部２１を誘導管１７
の後部内部に嵌合する。

【００３１】次に、推進用液圧ジャッキ６を伸長動作さ
せることにより、管体押圧部材７を介して誘導管１７を
前進移動させて、掘進機１６を先端にして、その後方に
複数の誘導管１７を順次発進用開口部４８から地中に推
進していく。つまり、推進用液圧ジャッキ６が所定スト
ロークだけ伸長した後、推進用液圧ジャッキ６を短縮移
動させ、再び推進用液圧ジャッキ６を伸長動作させて管
体押圧部材７および誘導管１７を前進移動させ、このよ
うにして誘導管１７を間欠的に推進移動して横孔を掘削
していく。

【００３２】管体押圧部材７が前端位置まで前進移動し
た管体押圧部材７および、これにより支持されている推
進用液圧ジャッキ６を後端位置まで後退移動させ、次い
で前部が地中に推進されている誘導管１７の後端部に、
他の誘導管１７の前端部を継手を介して連結し、次に再
び前述のようにして各誘導管体を間欠的に推進移動して
いく。

【００３３】先頭の管体としては、掘進機１６が用いら
れ、掘削されて後部に送られる土砂は、地上から前記管
体押圧部材７の開口部４４を通って、さらに誘導管１７
内に収納の吸引排出管５２を相互に接続することにより
吸引排出される。

【００３４】また、方向制御装置を具備した掘進機１６
の推進に際し、推進位置測定用レーザ投光器１０から掘
進機１６の受光管１６ｂ内のレーザ受光装置１１に向け
てレーザ光を投射する。このとき、掘進機１６の推進姿
勢が正しく、直進姿勢にあるときは、レーザ光は受光装
置１１の中心に投射され、コントロール部でこれが検知
され、掘進機１６はその姿勢で直進掘進を続行する。な
お、前記のコントロールは周知の手段を使用するので、
その説明を省略する。

【００３５】反対に、掘進機１６の推進方向が上下左右
のいずれかの方向に傾いているときは、推進位置測定用
レーザ投光器１０から投射されるレーザ光は受光装置１
１の受光面１１ｂの中心から上下又は左右に外れたポイ
ントで受光され、その信号が制御装置に送信されること
で、掘進機１６がどの方向に何ミリメートルずれている
かが検知される。この検出により、所定の信号処理を行
ない前記の傾きを修正する方向に複数の方向制御用のシ
リンダーの相互を伸縮動作させることで、掘進機１６内
のカッター部を上下左右に首振りさせて掘進方向を修正
しつつ掘進させることができる。

【００３６】前記レーザ光により掘進機１６の方向を制
御する装置において最も重要なことは、レーザ投光器１
０から投光するレーザ光の投射方向がミリメートル単位
で正しい方向を投射していることである。つまり、レー
ザ投光器１０で数ミリメートル単位のずれであっても、
推進距離が長くなると、先端部のレーザ光受光部でのず
れは大きなものとなる。この点従来は、レーザ投光器１
０を推進用液圧ジャッキ６と一体の反力支承部材８に直
接取付けているため、推進用液圧ジャッキ６の反力を受
ける反力支承部材８のずれの影響をレーザ投光器１０が
直接受けてしまうため、前述の不具合が発生した。

【００３７】しかるに、本発明で、レーザ投光器１０を
バンド型支持部材３に取付けてあり、このバンド型支持
部材３は、推進反力を立坑１と一体となって受けるの
で、推進ジャッキ（推進機）よりも大きな反力まで変形
に耐える事ができ、掘進機１６と誘導管１７の推進反力
による推進ジャッキ（推進機）のずれの影響を殆ど受け
ず、レーザ投光器１０は誤差が数ミリメートル以下の精
度で設定通りの光軸を保持できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
ると、管体埋設用推進装置における掘進機の推進位置測
定用レーザ投光器は、円筒状立坑内に締付固定されるバ
ンド型支持部材に取付けられていて、このバンド型支持
部材は、液圧ジャッキによる掘進機と誘導管の推進反力
を立坑の内壁と一体となって受けるので、掘進機推進用
の液圧ジャッキの推進力よりも大きな反力（変形）に耐
えることができ、結果、レーザ投光器は推進ジャッキの
反力によるずれの影響を受けずに、設定通りの光軸を保
持できるので、掘削機の推進測定精度を向上でき、発進
用立坑から到達用立坑に至る横孔を正確に掘削できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る管体埋設用推進装置の
縦断側面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図２の横断平面図である。

【図４】図３の部分横断拡大図である。

【図５】本発明における掘進機の推進位置測定用レーザ
投光器の取付け状態を示す断面図である。

【図６】ガイドレールと反力支承部材との接合部を示す
縦断面図である。

【図７】レーザ投光器とレーザ受光装置との関係を示す
断面図である。

【図８】横坑を完成させ誘導管列を形成した状態の縦断
面図である。

【図９】埋設用管体を推進しながら誘導管を回収してい
る状態の縦断面図である。

【図１０】埋設用管体列からなる管体横坑を形成した状
態の縦断面図である。

【図１１】従来の管体埋設用推進装置における掘進機の
推進位置測定用レーザ投光器の取付状態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 鋼製円筒状立坑 ２ 拡開固定装置 ３ バンド型支持部材 ４ ガイドレール ５ 支持フレーム ６ 液圧ジャッキ ７ 管体押圧部材 ８ 反力支承部材 ９ ブラケット １０ 推進位置測定用レーザ投光器 １１ レーザ受光装置 １２ フランジ １３ 鋼製バンドユニット １４ 発進用立坑 １５ 到達用立坑 １６ 掘進機 １７ 誘導管 １８ 埋設用管体 １９ 円弧状凸面 ２０ 円弧状凹面 ２１ 管体嵌合用突出部 ２２ ガイド部 ２３ 支持台 ２４ ピストン杆 ２５ 係止金具 ２６ 後端部下面 ２７ 後部高さ調節支持装置 ２８ 支持金具 ２９ ナット ３０ 高さ調節ボルト ３１ 孔 ３２ 前部受金具 ３３ 高さ及び傾斜角調節支持機構 ３４ 円弧状部付き挾持ナット ３５ 受座 ３６ 支持金具 ３７ ナット ３８ 旋回調節用ボルト ３９ 支持金具 ４０ ナット ４１ 前部固定用ボルト ４２ 間隙 ４３ 補助液圧ジャッキ ４６ 支承部 ４７ 管体通過用開口 ４８ 発進用開口部 ４９ 地盤 ５０ 前部高さ支持装置 ５１ 旋回調節装置 ５２ 吸引排出管 ５４ 両ねじ螺杆 ５５ ナット ５６ 鋼製溝型フレーム ５８ 枢軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に沈設された鋼製円筒状立坑１内に
   拡開固定装置２を備えているバンド型支持部材３が挿入
   され、前記拡開固定装置２によりバンド型支持部材３が
   円筒状立坑１の内面に締付固定され、前後方向に延長
   し、左右平行に配置された一対のガイドレール４を備え
   ている支持フレーム５の後部が、前記バンド型支持部材
   ３内の後部に配設された反力支承部材８に取付けられ、
   前記支持フレーム５に配設の液圧ジャッキ６により前進
   移動される管体押圧部材７の左右両側部分は前記ガイド
   レール４に摺動自在に嵌設され、推進位置測定用レーザ
   投光器１０が前記バンド型支持部材３内の後部に取付け
   られ、前記投光器１０からのレーザ光を、管体押圧部材
   ７により誘導管体とともに前進移動される方向制御装置
   付き掘進機におけるレーザ受光装置の受光面に投射する
   ことを特徴とする管体埋設用推進装置。