JPS61155595A - 非開削工法における掘削ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非開削による管理設工法における掘削ヘッドに
関する。

〔従来の技術〕

交通量の多い道路や市街地などにガス管、水道管等比較
的小口径の管を埋設するにあたり、従来より非開削埋設
工法が知られている。

この工法は一般に発進立坑から到達立坑に向かってパイ
ロット管を布設した後、該パイロット管に沿って掘削ヘ
ッドにより拡孔しつつ本管を順次埋設するものである。

この掘削ヘッドについても従来より種々のタイプのもの
が知られており、本発明者によっても先に特開昭５８−
１１２９８号として新たな掘削ヘッドが提案されている
。この掘削ヘッドは、到達立坑まで貫通したパイロット
管の先端に接続され、パイロット管を介して発進立坑側
に引き寄せられる過程で拡孔掘削を行うようにしたもの
で、パイロット管接続側の面に掘削ビットを有するとと
もに、該ビット近傍に排土取入口を形成し、後続の埋設
管に対して回転可能に連結されている。そしてピットで
掘削した排土を取入口からヘッド内に取り入れ、外部に
送り出すようにしている。

また、この種の掘削ヘッドにより軟弱地盤を掘削するよ
うな場合、ヘッド本体内に周囲の土を取り入れ過ぎ土壁
の崩壊を生じるおそれがある。このような問題に対し本
発明者等は、排土取り込み及び排土を適正化できる掘削
ヘッドの構造として、特開昭５９−１１８９９８号にお
いて、排土取入口からヘッド内に取り入れられた排土を
スクリュー杆を利用してパイロット管方向に送り出すよ
うにし、スクリュー杆の回転数を地盤等の性質に応じて
制御することによりヘッド本体内の排土に圧密状態を形
成させ、これによりヘッド本体内への排土取入量の規制
を行うようにした方式のものを提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上述したような掘削ヘッドは、まず第１に地盤中
に含まれる大小の礫の一部がヘッドの排土取入口に噛み
込んでしまい、以後の排土取入れに支障をきたし、結果
的に掘削ができなくなったり、能率が低下したりすると
いう問題を生ずる。

このような問題に対し、本発明者等は上記特開昭５９−
１１８９９８号や特開昭５９−１１８９９５号等におい
て、ヘッド本体の前面ｌこフード状のピッド保持部材を
進退可能に設け、ビット保持部材とヘッド本体前面に排
土取入口を設けるとともに、これら排土取入口に対向す
るようにして、ヘッド本体前面及びビット保持部材の裏
面に突起部材を設け、排土取入口に礫の噛み込みが生じ
た場合、ビット保持部材をヘッド本体方向に後退せしめ
ることにより、各突起部材を対向する排土取入口に押し
込み、・噛み込んだ礫等を押し出すようにした構造の掘
削ヘッドを提案した。

しかしその後の研究により、上記構造では礫を取り除く
ためビット保持部材を動かそうとしても土庄のため礫を
圧潰し得るような急激な動きをとらせることが難しく、
また、土圧ζこ対抗して動かすために極めて大きな力が
必要であり、さらにはビット保持部材とヘッド本体の両
方に排土取入口を有する、言わば２重取入口構造である
ため、ビット保持部材とヘッド本体前面間での土砂の流
れが良くなく適切な排土取り入れができない等、種々の
問題があることが判った。

また、上述したようなスクリュー杆を備えた構造では、
地盤によっては夜間等の掘削休止中においても泥土が排
土取入口からヘッド本体内に流入し、さらにパイロット
管側に流れ出すという事態を生じてしすう問題がある。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、ヘッド本体に土砂排土用のスクリュー杆を備えた掘削
ヘッドにおいて、排土取入口の礫等の噛み込みによる詰
りを適切に解決することができ、しかも掘削休止時にお
ける土砂の取り込みを適切に防止することができる構造
を提供せんとするものである。

〔問題を解決するための手段〕

このため本発明は、第１図に示すようにヘッド本体（１
）内の各排土取入口（７）の背方に、先端に排土取入口
（７月こ没入し得るような刃状部（８）を有する打撃部
材（２）を配し、これら各打撃部材（２）をエアハンマ
装置（３）に保持せしめ、さらに、筒状部（４）内に挿
通されたスクリュー杆（ト）を進退可能とし、ヘッド本
体（１）内に突出したスクリュー杆（５）の端部に筒状
部（４）の開口端を閉塞し得る弁部材（６）を設けたこ
とをその基本的特徴とする。

〔作　用〕

このような掘削ヘッドでは、各排土取入口（７）背後の
打撃部材（２）は正常な排削状態において排土取り込み
の邪魔にならない位置まで後退している。掘削中、礫等
の異物が排土取入口（７）に噛み込んだ場合、エアハン
マ装置（３）を作動させて打撃部材（２ンを排土取入口
方向に往復動させ、先端の刃状部（８）により噛み込ん
だ礫を突き出しもしくは圧砕する。一方夜間等の掘削休
止時においては、スクリュー杆（５）ヲパイロット管方
向に移動させ、その弁部材（６）で筒状部（４）の開口
端（９）を閉塞し、ヘッド本体内の排土がパイロット管
方向に排土されることが防止される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図ないし第５図は、本発明の一実施例を示している
。

掘削ヘッドはヘッド本体＜１１と核ヘッド本体（１）の
後部に回転可能に接続される管体（１００）とから構成
されている。なお、前記管体（１００）には埋設予定管
（ロ）ｃ以下埋設管と称す）が溶接等により接続される
ようになっている。

前記ヘッド本体（１）はその前面に排土取入口（７）と
掘削ビットαＯを有している。すなわちヘッド本体前面
の半径方向には、ヘッド本体（１）の内側に排土を取込
むためのスリット状の排土取入口（７）が設けられてお
り、また排土取入口（７）に沿った位置及び各排土取入
口（７）間の位置には複数の掘削ピッ）　ＱＯが設けら
れている。

ヘッド本体（１）の中央部には、先端にパイロット管と
の接続部αη（雌ネジ部）を有し、後端側がヘッド本体
内に延出した筒状部（４）が設けられている。この筒状
部（４）は接続部Ｕたる先端及びヘッド本体（１）内の
後端がともに開口している。

筒状部（４）には排土搬送用のスクリュー杆（５）が回
転可能ｔこ押通され、その端部がヘッド本体（１ンの空
間（Ｓ）内に突出している。このスクリュー杆（５）の
他端は筒状部（４）が接続されたパイロット管方向に延
出し、パイロット管を通じて導入される動力伝達杆（図
示せず）に接続される。このスクリュー杆（５）は筒状
部（４）内で進退可能となっている。空間（Ｓ）内に突
出したスクリュー杆（５）の端部には、筒状部（４）の
開口端（９ンを閉塞するための弁部材（６ンが取付けら
れている。すなわち、スクリュー杆（５）の端部には、
一端側にストッパー（１２１）を有し、他端側にネジ部
（１２２）を有するリング状の取付部材（２）が外嵌さ
れ、この取付部材（２）にリング状の弁部材（６）が外
嵌さｎ１前記ネジ部（１２２）に取付けられるナツト部
材ａ３により締め付は固定されている。

また、この弁部材（５）が閉塞すべき筒状部（４）の開
口端（９）の内面はヘッド本体内方に向って拡径するテ
ーパ状に形成され、このテーパ面（９１）に前記弁部材
（６）が当接するようになっているＯ ヘッド本体（１）の長平方向略中央部の内側にはリング
状のブラケットａ０が設けられ、このプラタン）　（Ｊ
ｆＪの透孔が板体（４０）で閉塞されている。これによ
りヘッド本体（１）の前部に閉鎖状の空間（Ｓ）が形成
されている。

各排土取入口（７）の背方には異物圧砕用の打撃部材（
２）が配され、この打撃部材（２）はエアハンマ装置（
３）により保持されている。打撃部材（２）は第４図に
示すようにその先端に排土取入口（方円に没入し得るよ
うな刃状部（８）を有している。なお、この刃状部（８
）が排土取入口（７）内に適切に没入し得るようにする
ため、同図に示すように、排土取入口（７）はヘッド本
体内方に向って拡幅した構成となっており、これによっ
て噛み込んだ礫等を効果的に圧砕できるようにしている
。

エアハンマ装置（３）は従来一般に知られている機構を
有するもののほか、適宜な機構のものを採用することが
できる。このエアハンマ装置（３）はピストンα４を内
装したシリンダ０→がヘッド本体（１）内のブラケット
ａｅに固定され、ピストンα喧に接続された作業ロッド
αη先端に打撃部材（２）が保持されている。

シリンダα５の長平方向略中間位置の内面には段部（１
５１）が形成され、この段部（１５１）により、後部側
はシリンダ内径が拡径化している。シリンダ（ト）の後
端内部にはシリンダ軸線方向に沿って柱状部（ハ）突設
されている。また前記段部（１５１）を境としたシリン
ダ長手方向前後には、エアホースｏｓａ）Ｏｓｂ）が接
続されたエア供給口（１９ａ）（１９ｂ）が貫設されて
いる。また、エア抜きのためシリンダ先端部側も所定の
長さで拡径化し、下記するピストン０との間で間隙四を
形成するようにしている。そして、シリンダ０９にはこ
の間隙翰と通じたエア抜き孔（２）が形成されている。

さらに、段部（１５１）より後端部寄り箇所にもエア抜
き孔翰が形成されている。

一方、ピストンα◆は、前段部（１５１）によるシリン
ダ内径に適合するよう中間の段部（１４１）を介して先
端部側が小径に、また後端部側が大径に構成されている
。この大径部（１４２）の外周には環状溝（２）が形成
されるとともに、エア抜き孔四と対応する周方向位置に
おいて、前記環状溝翰から段部（１４１）に開口するエ
ア通路（ハ）が形成されている。

ピストン（１１の後端には前記柱状部（１５２）が嵌合
すべき嵌合孔に）が設けられ、この嵌合孔に）からエア
通路（財）がピストン先端方向に延出するとともに途中
で分岐し、各分岐通路（２７１）が小径部（１４３）の
先端領域の外周に形成された環状溝（７）に開口してい
る。

ピストンｔＳには作業ロッドαηが接続され、このロッ
ド（１７）はその中間部を支持部翰により摺動可能に支
持されている。なお翰はキーであり、作業ロッドαηの
回転を防止している。

このようなエアハンマ装置（３）においては、エアホー
ス（ｘ８ａ）（４ｓｂ）からのエアの供給を交互に切替
えるものであり、まず、エアホース（１８ｂ）から供給
口（１９ｂ）を通じてエア通路（財）内にエアが供給さ
れると、エアがシリンダυの段部（１５１）に突き当る
ことによってピストン０４がシリンダ後部方向に動かさ
れ（ロッド後退）、その嵌合孔に）にシリンダ側の柱状
部（２）が深く嵌合し、エア通路（２７１）が開口した
環状溝■とエア供給口（１９ａ）とが連通ずる。また、
ピストンＱ４の段部（１４１）がエア抜き口（イ）の位
置まで来た時点で供給されたエアがエア抜き口（イ）か
ら排土される。次いでエアホース（１８ａ）かう供給口
（１９ａ）を通じてエアがエア通路（財）内に供給され
ると、エアが嵌合孔（ハ）内に嵌合した柱状部（ハ）の
頭部に突き当ってピストン（１４がシリンダ前部方向に
動かされ（ロッド前進）、柱状部に）が嵌合孔（ハ）か
ら外れる。環状ｎ＠が隙間翰と連通した時点で、供給さ
れたエアがエア抜きロシ廟から排土される。ピストン０
４がシリンダ前部方向に移動後、反動で段部方向に移動
すると再び環状溝りとエア供給口（１９ｂ）とが連通し
、エアの供給が行われる。そして、このようなエア供給
口（１９ａＸ１９ｂ）からのエアの供給が交互に切替え
られることによりピストンａ４及びこれと一体の作業ロ
ッドａ７）、打槃部材（２）が往復動する。

なお、その他の構成について説明すると、ヘッド本体（
１）の後部には回転継手（３りにより管体（１００）が
連結されている。即ち、ヘッド本体（１）の後部には両
端が開口した中空部（３３）を有する軸体（３２〕が設
けられ、この軸体（３２〕を回転継手を構成する軸受に
より管体（１００）内で軸支することにより、ヘッド本
体と管体（１００）とが相互に回転可能に連結されてい
る・一方・管体（１００）方向からは、管体（１００）
ＪＣ固定されたエア供給管（３４）が軸体（３２）の中
空部（３３）を通じてヘッド本体（１］内方に導かれ、
ヘッド本体（１）内において保持部材（３５）により保
持されている。このエア供給管（３４）は軸体（３２）
の中空部（３３）内においてベアリング部材（３６）に
より軸支されるとともに、前記保持部材（３５）とベア
リング部材（３６）との間の部分に回転継手（巧が介在
せしめられており、これらによりエア供給管（３４）に
関係なくヘッド本体（１）が管体（１００）に対して自
在に回転し得るようになっている０エア供給管（３４）
にはアダプタ（３８）を介してエアホース（１８ａＸ１
８ｂ）が接続されている。

次に、以上のような掘削ヘッド（イ）の使用方法を説明
する。

本発明の掘削ヘッド（イ）は第６図に示すように発進立
坑（Ｘ）から到達立坑（Ｙ）まで貫通したパイロット管
（ハ）の先端に取付けられ、発進立坑（Ｘ）　ｆｌに引
き寄せられつつ拡孔掘削が行われる。即ち、掘削ヘッド
（イ）は、駆動具ｆｔ　（３９）のｒ！１．？！ｂ力に
より回転しつつ発進立坑方向に後退するパイロット’ｆ
ｆｂ”によって、ヘッド本体（１）のみが回転せしめら
れつつ牽引され、前面の掘削ビット０旧こよって地盤を
拡孔掘削する。

そして、管体（１００）はその後部に埋設管（ロ）を連
行し、非回転の状態でヘッド本体（１１に追随する。掘
削ヘッド（イ）に導かれる埋設管（ロ）はヘッドの進行
に伴って到達立坑（Ｙ）側で継ぎ足され、掘削ヘッド（
イ）が発進立坑（Ｘ）側に到達するときにより、その埋
設が完了する。なお、このような管理設工程では、到達
立坑（Ｙ）側で押圧装置により埋設管←）の後端を押圧
し、埋設管←）の推進力を補うようにしてもよく、また
、上記押圧装置を用いることなく、埋設管と掘削孔の土
蓬との間に間隙に生ずるようにして掘削するとともに、
この間隙内に減摩剤を圧入して土壁との局面抵抗を減少
させつつ掘削を行うようにすることができる。

掘削により生じた排土は、排土取入口（７）からヘッド
本体（１１内の空間（Ｓ）に導かれ、さらに筒状部（４
）の開口を通じて動力伝達杆による回転駆動力によって
ヘッド本体の回転方向と反対方向に回転するスクリュー
杆（５）のスクリューにより、パイロット管方向に移送
される。

排土は、スクリューの終端付近に設けられた噴射ノズル
（図示せず）から噴き出される排土輸送用水によってパ
イロット管（ハ）に送り出される。なお、動力伝達杆は
、パイロット管（、−１の回転方向とは逆の方向に回転
し、しかもパイロット管ｅ９内に保持されることなく単
に挿入されただけのものであるため、パイロット管（ハ
）内面局方向（こ沿って旋回運動を起し、この旋回運動
による排土の攪拌効果により、パイロット管内での重い
土砂の沈殿が防止され、輸送用水による排土の送給が極
めて円滑且つ確実に行われる。

このような掘削の過程で、仮に排土取入口（７）に礫等
の異物が噛み込んでこれを詰らせたような場合、掘削を
一旦中止し、エアハンマ装置（３）を作動させる・これ
により打撃部材（２）が排土取入口（７）に対して出没
するようにして往復動し、噛み込んだ礫等の異物を突き
出し或いは取入口周縁部との間で圧砕することにより排
除する。その後エアハンマ装置（３）をそのロッドが最
も後退した位置で停止させ、掘削を再開するものであり
、これにより打撃部材（２）に邪魔されることなく排土
の取り込みがなされる。

一方、水分の多い軟弱地盤等を掘削中、夜間等において
作業を休止するような場合、動力伝達杆を牽引してスク
リュー杆（５）をパイロット管方向に移動させ、その弁
部材（６ンで筒状部（４）の開口端（９）を閉塞する。

これｌこより、掘削休止中泥土が排土取入口からヘッド
本体内に流入し、さらにパイロット管側に流れ出すとい
うような事態が適切に防止される。

なお、以上のような掘削・排土排土の過程において、本
発明の掘削ヘッドでは掘削すべき地盤の土質に応じた排
土取入量調整を行うことができる。即ち、排土はヘッド
本体の空間（Ｓ）から筒状体（４）内に入り、そこから
スクリュー杆（５）によりパイロット管方向に移送され
るが、スクリュー杆（５）の回転数を制御することによ
り、空間内の排土に圧密状態を形成せしめ、空間（Ｓ）
への排土取込量の規制を行うものである。一般に砂等の
軟弱地盤の場合には、空間（Ｓ）に排土を取り込み過ぎ
・土壁崩壊、地盤沈下を起し易い傾向があるが、このよ
うな場合には、スクリュー杆（５）の回転数を下げ筒状
部（４）内への排土取入量を少くするものであり、これ
により空間（Ｓ）の排土が圧密状態となり、ヘッド本体
の排土取入口（７）からの排土の取込量が減少するよう
ｉこなる。また逆に比較的硬質地盤である場合には、ス
クリュー杆（５）の回転数を高め、掘削能率に合った排
土の取込みを行うことができる。なお、このような回転
数制御は、空間（Ｓ）内の土庄検出器による検出結果に
基づいて行うことが好ましい。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、排土取入口への礫等の異物
の詰りを小さい動力で適切且つ簡単に解消することがで
き、円滑な掘削作業を可能ならしめ、しかも掘削休止時
における土砂の取り込みを適切に防止することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図である。第２図ないし第５
図は本発明の一実施例を示すもので、第２図は縦断面図
、第３図は第２図中■−■線に沿う断面図、第４図は第
３図中■−■線に沿う断面図、第５図はエアハンマ装置
を部分的に示す縦断面図である。第６図は本発明の掘削
ヘッドによる掘削状況を示す説明図である。 図において、（１）はヘッド本体、（２）は打撃部材、
（３）はエアハンマ装置、（４）は筒状部、（５）はス
クリュー杆、（５）は弁部材、（７）は排土取入口、（
８）は刃状部、（９）は開口端、αＱは掘削ビット、α
ルは接続部を各示す。 第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　前面に掘削ビット及び排土取入口を有す るヘッド本体に、先端にパイロット管との 接続部を有し、後端側がヘッド本体内に延 出した筒状部を形成し、この筒状部に、パ イロット管方向への排土移送用のスクリュ ー杆を回転可能に挿通せしめてなる掘削ヘ ッドにおいて、各排土取入口の背方に、先 端に排土取入口に没入し得るような刃状部 を有し、エアハンマ装置に保持された打撃 部材を配設し、前記スクリュー杆を軸線方 向進退可能とするとともに、ヘッド本体内 に突出したスクリュー杆の端部に筒状部の 開口端を閉塞し得る弁部材を設けたことを 特徴とする非開削工法における掘削ヘッド。