JPS61282598A - 管埋設装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は推進工法により小口径の管、例えば管内に人が
入って作業ができない８００　ｔ＊以下の管を埋設して
いく管理設装置に係り、特に回転カッタで掘削された土
砂に礫などの大塊が混じっていても排出を良好に行える
管理設装置に関する。

〔発明の前景〕

近年、小口径管の埋設工法は、地表面を開削する開削工
法から、発進立坑内に設置した推進装置で掘進機本体に
接続する埋設管の後端部を押し、同時に回転カッタで地
山を掘削し、地山内に埋設管を順次押し込む推進工法に
代わってきている。

次に推進工法を使用した従来の管理設装置を第１０図に
より説明する。図において、１は掘進機本体（以下本体
という）、２は本体１の前面に装着される回転カッタ、
３は本体１内に配設されたケーシングで、本体１に軸受
４を支持されると共に、回転カッタ２の背部に土砂を取
り込むチャンバ７を形成している。５はケーシング３内
に回転自在に収納されたスクリューで、軸５ａおよび軸
５ａに　連続的に固設されたスクリュー羽根５ｂからな
っている。このスクリュー５の軸５ａと回転カッタ２の
軸とは共通軸となされ、かつスクリューの軸５ａがケー
シン、グ３の後端壁から突出した位置において、立坑内
に設置する駆動装置（図示せず）により回転される駆動
軸６に連結されている。

８はケーシング３から排出されてくる土砂を後方へ移送
する排土管路で、この排土管路８はケーシング３の後端
部に接続される排土管８ａと、排土管８ａの後端に空圧
により開閉する開閉弁９を介して接続される排土管８ｂ
と、同じく開閉弁９を介して排土管８ｂの後端に接続さ
れる排土管８Ｃとからなり、推進に伴ない埋設管１０の
長さ毎に排土管ＥＬｃを継ぎ足すようになっている。排
土管８ｂの前寄りには、排土管８ｂ内の土砂を排土管８
ｃに圧送するための圧気を供給する給気口１２が設けら
れ、後寄りには管８ｂ内の土砂の土圧を検出する圧力検
出器１３が設けられている。また開閉弁９は、その給気
口９ａよりの圧気の給徘により弾性弁体９ｂが開閉動作
する構成となっている。

１４は本体１とケーシング３との間の外周部に配設され
た複数の方向修正用のジヤツキで、該ジヤツキの伸縮に
より本体１およびケーシング３を方向修正する。

前述の管理設装置におい、て、掘削土砂の排土は、まず
前寄りの開閉弁９を開き、後寄りの開閉弁９を閉じた状
態で埋設管１０の後端部（掘進当初は埋設管が接続され
ていないから本体１の後端部）を押し、同時にスクリュ
ー５の軸５ａを回動する。

回転カッター２で切削された土砂１５が、スクリュー羽
根５ｂによりケーシング３内を通って排土管８ａから排
土管８ｂに至るまで移送される。さらに掘削、移送を続
けると、排土管８ｂ内の土庄が上り、所定の土圧が圧力
検出器１３により検知される。このとき、開いている前
寄りの開閉弁９の給気口９ａに圧気を送って弾性弁体９
ｂを閉じ、ついで後寄２りの開閉弁９を開（とともに、
給気口１２から排土管８ｂ内に圧気を送入する。すると
前後の開閉弁９間で円筒状に圧密成形された土砂１５が
、排土管８ｃに圧送される。そしてこれを順次繰り返す
ことにより土砂が排出され、埋設管１０が他山１６内に
押し込まれ、管の埋設が進められる。

ところで、従来の管理設装置においては、ケーシング３
から礫などの大塊、特に排土管８ａの口径よりも大きな
礫が土砂に混って排出されてきた場合、これを破砕する
手段がないので、前記の礫が排土管８ａの入口を塞いで
しまい、土砂の排土が悪−くなって掘進をスムーズに行
えなくなり、場合によっては掘進不能といった事態を招
くことがある。また、排土に圧気を使用しているので、
長距離の輸送になるほど高圧になるから各部が危険にさ
らされ、排土管や圧気の供給ホースの品質管理は勿論そ
の接続部の厳しい施工管理が常に要求される。しかも空
圧を高圧にする限界（例えば５ｋｇ　／　ｄ　）があり
長距離の圧送が困難な欠点があり、その上、圧密成形さ
れた円筒状の高圧下の土砂が、排土管の後端から大気中
に放出されるたびに、高い爆発騒音を発する問題がある
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、排土管の口径よりも大きい礫などの大
塊が土砂に混って排出されてきてもこれを破砕して排土
管入口の閉塞を防止し、しかも排土管等の厳しい品質管
理や施工管理を必要とせず、土砂の長距離の圧送を可能
にすると共に、騒音公害をなくせる管理設装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、前面に地山を掘削する回転カッタを装着した
掘進機本体と、その掘進機本体内に配設されるケーシン
グと、そのケーシング内に回転自在に収納されるスクリ
ューとを備え、前記スクリューの軸と前記回転カッタの
軸とを共通軸となし、掘進機本体またはこれに既に接続
された埋設管の後端部を推進すると共に、回転力フタで
掘削した土砂を前記スクリューの回転によりケーシング
内を通して該ケーシング後部に接続する排土管へ移送し
、掘進機本体の前進に応じて埋設管を順次接続、埋設し
ていく管理設装置において、前記ケーシングの後部に連
設され、該ケーシングから排出される土砂を充満状態で
溜める土砂溜と、その土砂溜に並設されて、該土砂溜内
の土砂を排土管へ圧送するための土砂圧送ポンプとを備
え、前記土砂溜の出口部を形成している前壁に第１開口
を、かつ後壁に第１開口と対向する第２開口をそれぞれ
設け、第２開口に前記排土管を接続し、前記土砂圧送ポ
ンプとして、外側シリンダと、その外側シリンダ内に伸
縮可能に収納され、且つ外側シリンダのピストンと一体
で動く内側シリンダと、内側シリンダの先端部に連設さ
れ、かつ先端を開放した筒形シリンダと、前記内側シリ
ンダのピストンロッド先端部に固設されて筒形シリンダ
内を摺動するピストンとを具え、筒形シリンダの先端部
を前記第１開口に摺動可能に挿入すると共に、内側シリ
ンダの伸長したとき第２開口を塞ぐ位置まで移動でき、
かつ筒形シリンダ内のピストンの移動により土砂溜内の
土砂の筒形シリンダ内への吸入および筒形シリンダ内土
砂の前記第２開口への圧送を行える構成のポンプを使用
し、前記筒形シリンダの先端部または前記第２開口部に
、礫などの大塊を筒形シリンダの押付力を利用して破砕
する破砕刃を固設し、前記破砕刃によって前記の大塊を
排土管の口径以下に破砕して該排土管入口部の閉塞を防
止する一方、前記土砂溜内の土砂を土砂圧送ポンプの吸
引、圧送により排土管へ圧送することで、騒音を発する
ことなく土砂の長距離輸送を可能にし、かつ排土管の品
質管理、施工管理を容易にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第９図により説
明する。第１図は本発明による管理設装置の縦断面図を
示している。この管理設装置は、前面に地山１６を掘削
する回転カッタ２２を装着する掘進機本体（以下本体と
いう）２１と、本体２１内に配設されるケーシング２３
と、ケーシング２３内に回転自在に収納されるスクリュ
ー２４と、ケーシング２３の後部に連設され、該ケーシ
ング２３から排出される土砂を充満状態で溜める土砂溜
２５と、土砂溜２５内の土砂を排土管２７へ圧送する土
砂圧送ポンプ２６とを備えている。

前記ケーシング２３は、球面軸受２８を介して本体２１
に支持されると共に、回転カッタ２２の背部に土砂取込
み用のチャンバ２９を形成している。

前記スクリュー２４は、軸２４ａおよび軸２４ａに連続
して固設されるスクリュー羽根２４ｂからなっていると
共に、軸２４ａの後端に延設され、かつ軸２４ａより径
の小さい可撓軸２４ｃを有している。そして、このスク
リュー２４の軸２４ａと回転カッタ２２の軸とが共通軸
となされている。またスクリュー羽ＩＩＬ２４．ｂは前
記チャンバ２９内の土砂をケーシング２３内を通して土
砂溜２５へ移送し、かつ充満させるに十分なだけの長さ
を有している。さらにスクリュー羽根２４ｂ終端部付近
の軸２４ａには、駆動装置（図示せず）の駆動軸３０に
取付けたピニオン３１と噛合う歯車３２が取付けられ、
とニオン３１、歯車３２を介してスクリュー２４およ、
び回転カッタ２２が回転するようになっている。

前記土砂溜２５は、筒壁２５ａと、土砂の出口部を形成
する前壁２５ｂおよび後壁２５ｃとから形成されている
。また前壁２５ｂには第１開口３３が、かつ後壁２５ｃ
には第１開口３３と対向する第２開口３４がそれぞれ設
けられている。そして第２開口３４に排土管２７が□接
続されている。前記スクリュー２４の可撓軸２４ｃは土
砂溜２５の筒壁２５ａ内を通され、かつ軸端が後壁２５
ｃに支持されている。

前記土砂圧送ポンプ２６は、第２図に示すように本体２
１と土砂溜２５の筒壁２５ａとの間に並置される外側シ
リンダ３５と、その外側シリンダ３５内に伸縮可能に収
納され、かつ外側シリンダ３５のピストン３５ａと一体
で動く内側シリンダ３６と、内側シリンダ３６の先端部
に連設され、かつ先端を開放した筒形シリンダ３７と、
内側シリンダ３６の中空ロッド３６ｂの先端部に固設さ
れて筒形シリンダ３７内を摺動するピストン３８と、外
側シリンダ３５のピストン３５ａに突出されて、内側シ
リンダ３６のピストン３６ａを案内するガイド管３９と
を具えている。そして、筒形シリンダ３７の先端部を前
記第１開口３３に挿入−させていると共に、内側シリン
ダ３６が伸長したとき第２開口３４を塞ぐ位置まで移動
でき、かつ筒形シリンダ３７のピストン３日の移動によ
り土砂溜２５内の土砂の筒形シリンダ３７内への吸入お
よび吸入した土砂の第２開口３４への圧送を行える構成
となっている。また、前記筒形シリンダ３７の先端部に
は、礫などの大塊を破砕するための破砕刃４０が設゛　
　けられ、また第２開口３４の内側には、前記破砕刃・
　　４０で破砕された小塊を破砕刃４０との協働でさら
に細かく破砕する補助の破砕刃４１が設けられている。

前記破砕刃４０は第３図に示すように、筒形シリンダ３
７に径方向に取付けたスポーク４２に固着され、前記補
助の破砕刃４１は第４図に示すように、第２開口３４内
に径方向に取付けたスポーク４３に固着されている。尚
、第１図において、４４は本体２１とケーシング２３お
よびケーシング２３と土砂溜２５の各間に介装されたシ
ール材を兼ねる弾性体、４５は本体２１とケーシング２
３との間に配設された複数の方向修正用のジヤツキを示
している。

つぎに本実施例における排出要領について説明する。ス
クリュー２４の回転とともに掘進機本体１もしくは掘進
機本体１に接続された埋設管１ｏの後端部を推進すると
、掘削された土砂１５はケーシング２３のチャンバー２
９内に取り込まれ、スクリュー羽根２４ｂにより土砂溜
２５へ移送される。この場合土砂１５はベントナイト溶
液などを注入されて、できるだけ排土管２７により排土
しやすい性状にするこれにより土砂溜２５内の土砂１５
が圧密状態になり、土砂圧送ポンプ２６を作動させるこ
と社より、前記土砂の圧送、排土を行う。

次に土砂圧送ポンプ２６の作動状態を第５図ないし第７
図により説明する。この図においては、土砂の排出を分
り易くするため、破砕刃４ｏおよび４１を省略しである
。第５図は外側シリンダ３５のピストン３５ａが該シリ
ンダ３５の底面に、また内側シリンダ３６のピストン３
６ａが該シリンダ３６の底面にそれぞれ接近した、つま
りもっとも後退した状態を示す。この状態から外側シリ
ンダ３５の底面に設けたポート４６より圧油を供給する
と、ピストン３５ａが押されると同時に内側シリンダ３
６が外側シリンダ３５から押し出され、筒形シリンダ３
７は土砂溜２５内を移動してその先端部が第２開口３４
を塞ぐように後壁２５ｃ面に押し付けられる。この過程
で筒形シリンダ３７内に圧密された土砂１５が密封され
る。

この状態を第６図に示す。尚、この間、外側シリンダ３
５内の油はポート４７から排出される。引き続、　　き
ポート４６より圧油が供給される。と、圧油はピストン
３５ａに設けた連通孔４８を通って内側シリンダ３６の
底部に達し、ピストン３６ａを押す。ピストン３６ａが
押されると同時に筒形シリンダ３７内のピストン３８が
押され、前記ピストン３６ａが内側シリンダ３６の先端
壁まで移動するとピストン３８は筒形シリンダ３７の先
端部まで前進し、該筒形シリンダ３７内の土砂１５を第
２開口３４を通して排土管２７へ押し出す。この間、内
側シリンダ３６内の油はポート４９を通って中空ロッド
３６ｂ内に入った後、ガイド管３９、ガイド管３９と連
通している通路５０を経てポート４７から排出される。

この状態を第７図に示す。

ついで第７図の状態から油圧切換弁（図示せず）を操作
し、ポート４７から圧油を供給すると、圧油は通路５０
、ガイド管３９を経て中空ロッド３６ｂ内に入り、ピス
トン３６ａが内側シリンダ３６底面の位置まで後退する
と共に、筒形シリンダ３７内のピストン３８も後退し、
第６図の状態となる。中空ロッド３６ｂ内の圧油は、ボ
ート４９から内側シリンダ３６内にも流入し、引き続き
圧油が供給されると、外側シリンダ３５のピストン３５
ａが該シリンダ３５の底面まで後退すると共に、内側シ
リンダ３６および筒形シリンダ３７も後退し、土砂１５
が筒形シリンダ２７の先端部から内部に吸引されて第５
図の状態に戻る。

この操作を繰り返すことにより土砂溜２５内の土砂１５
が排土管２７へ圧送、排出される。

前述の如き土砂の圧送、排土を行っている過程において
、第２図に示すように土砂溜２５内の土砂中に排土管２
７および土砂圧送ポンプ２６の筒形シリンダ３７の口径
よりも大きい礫などの大塊１５０が存在した場合、第８
図に示すように筒形シリンダ３７の伸長動作によって前
記大塊１５０が土砂溜２５の後壁２５ｃまで強制的に移
動させられる。そして大塊１５０は筒形シリンダ３７先
端部の破砕刃４０と後壁２５Ｃとに挟まれ、筒形シリン
ダ３７の強力な押付力により破砕される。破砕された小
塊１５０′の一部は第９図に示すように、筒形シリンダ
３７内および第２開口３４内に入り、第２開口３４内の
小塊１５０′は筒形シリンダ３７が第２開口３４を閉塞
状態まで伸長した際、破砕刃４０と補助の破砕刃４１と
の協働でさらに細かく破砕される。尚、ここで使用され
る破砕刃４０の押付力、即ち破砕力は土砂圧送ポンプ２
６の内側シリンダ３６の押付力を利用しているので、構
造的には土砂圧送用に利用されるピストン３８の押付力
の約２．３倍程度を有する強力なものである。

例えば圧送土砂の圧送最大圧力を６０ｋｇ／−程度（ピ
ストン３８の押付力換算４ｔ）としても約９を程の押付
力が得られ、ケーシング２３を通過できる礫径１００〜
１５０ｎ程度の礫を小割するに十分な推力である。

以上の如く、本実施例によれば、土砂溜２５内の土砂中
に礫などの大塊が存在しても、これを細かく破砕して排
土管へ圧送させることができるので、大塊による排土管
入口の閉塞を防止できる。その結果、排土を常に良好に
行えるから、従来のような排土、不良による掘進不能と
いった事態を招くことがない。また、本実施例において
は、土砂圧送ポンプ２Ｇで吸引、圧送する土砂の性状を
、スランプ値約１５の流動性のあるものにし、圧送時の
ピストン３８による土砂の押圧を約２０ｋｇ−ｒ／ａｊ
としたとき、１００　ｍ以上の長距離圧送が可能なこと
が実験で確認されている。さらに本実施例においては、
土砂圧送ポンプ２６による土砂１５の吸引、圧送により
、土砂圧送ポンプ２６の部分には土庄の変動が発生し、
土砂１５の性状によってはその変動が切羽にも及ぶこと
になるが、土砂溜２５がケーシング２３の後方に土砂圧
送ポンプ２６と並列に連設されているから、前記土庄の
変動は土砂溜２５内において吸収緩和され、切羽への影
響は勿論、ケーシング２３内への影響も無視できる小さ
い値となっている。

尚、前述した実施例においては、破砕刃４０を筒形シリ
ンダ３７の先端部に取付けた例を示したが、該破砕刃４
０を第２開口３４部分に取付けるようにしてもよい。但
し、この場合には補助の破砕刃４１を省略することにな
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、排土管の口径よ
りも大きい礫などの大塊が土砂に混入していても、これ
を細かく破砕することができるので、大塊による排土管
入口の閉塞を確実に防止できる。また、掘進機本体内に
、ケーシングから排出される掘削土砂を充満させる土砂
溜を設け、該土砂溜内の土砂の排土管への圧送、排土を
、ピストンの吸引、圧送する構成の土砂圧送ポンプによ
り行うようにしたので、排土管等の品質管理、施工管理
が容易となると共に、土砂の長距離圧送が可能・となり
、かつ騒音公害もなくせる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管理設装置の一実施例を示す縦断面図
、第２図は第１図における土砂圧送ポンプの詳細断面図
、第３図および第４図は破砕刃および補助の破砕刃の取
付を示す正面図、第５図ないし第７図は土砂圧送ポンプ
の動作を説明する断面図、第８図および第９図は礫など
の大塊を破砕する過程を説明する断面図、第１０図は従
来の管理設装置の縦断面図である。 ２１・・・掘進機本体、２２・・・回転カッタ、２３・
・・ケーシング、２４・・・スクリュー、２５・・・土
砂溜、２６ｂ・・・前壁、２５ｃ・・・後壁、２６・・
・土砂圧送ポンプ、２７・・・排土管、３３・・・第１
開口、３４・・・第２開口、３５・・・外側シリンダ、
３５ａ・・・ピストン、３６・・・内側シリンダ、３６
ａ・・・ピストン、３６ｂ・・・中空ロッド、３７・・
・筒形シリンダ、３８・・・ピストン、４０・・・破砕
刃、４１・・・補助の破砕刃。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 弟２！ｌ！！１ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７ＦＩＩＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前面に地山を掘削する回転カッタを装着した掘進機
   本体と、その掘進機本体内に配設されるケーシングと、
   そのケーシング内に回転自在に収納されるスクリューと
   を備え、前記スクリューの軸と前記回転カッタの軸とを
   共通軸となし、掘進機本体またはこれに既に接続された
   埋設管の後端部を推進すると共に、回転カッタで掘削し
   た土砂を前記スクリューの回転によりケーシング内を通
   して該テーシング後部に接続する排土管へ移送し、掘進
   機本体の前進に応じて埋設管を順次接続、埋設していく
   管理設装置において、前記ケーシングの後部に連設され
   、該ケーシングから排出される土砂を充満状態で溜める
   土砂溜と、その土砂溜に並設されて、該土砂溜内の土砂
   を排土管へ圧送するための土砂圧送ポンプとを備え、前
   記土砂溜の出口部を形成している前壁に第１開口を、か
   つ後壁に第１開口と対向する第２開口をそれぞれ設け、
   第２開口に前記排土管を接続し、前記土砂圧送ポンプと
   して、外側シリンダと、その外側シリンダ内に伸縮可能
   に収納され、かつ外側シリンダのピストンと一体で動く
   内側シリンダと、内側シリンダの先端部に連設され、か
   つ先端を開放した筒形シリンダと、前記内側シリンダの
   ピストンロッド先端部に固設されて筒形シリンダ内を摺
   動するピストンとを具え、筒形シリンダの先端部を前記
   第１開口に摺動可能に挿入すると共に、内側シリンダが
   伸長したとき第２開口を塞ぐ位置まで移動でき、かつ筒
   形シリンダ内のピストンの移動により土砂溜内の土砂の
   筒形シリンダ内への吸入および筒形シリンダ内土砂の前
   記第２開口への圧送を行える構成のポンプを使用し、前
   記筒形シリンダの先端部または前記第２開口部に、礫な
   どの大塊を筒形シリンダの押付力を利用して破砕する破
   砕刃を固設したことを特徴とする管理設装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記破砕刃が筒形
   シリンダの先端部に取付けられ、前記第２開口の内側に
   は、破砕刃により破砕されて該開口内に送り込まれた礫
   などの小塊を前記破砕刃との協働で細かく破砕する補助
   の破砕刃が固設されていることを特徴とする管理設装置
   。