JP2004293135A - 地盤孔明機のリーマ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単かつ安価に製造することができ、しかも重量を少なくすることができて耐久性に優れた地盤孔明機のリーマ装置を提供する。
【解決手段】引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8を備える。リーマ本体8の外面に、リーマ本体軸心に対して所定角度で傾斜するように、板状部材9を固着し、この板状部材9にて掘削部を構成する。板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなる。硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8を備える。リーマ本体8の外面に、リーマ本体軸心に対して所定角度で傾斜するように、板状部材9を固着し、この板状部材9にて掘削部を構成する。板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなる。硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤孔明機のリーマ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水道管、ガス管、下水管、信号ケーブル用鞘管、ファイバケーブル等の管(以下「被埋設管」とする)を地中に埋設する管埋設工法は、地表を開削して管埋設する開削工法と、地表を開削することなく管を埋設する非開削工法とに大別される。両工法はそれぞれ長所及び短所がある。すなわち、非開削工法は開削工法と比べ、鉄道軌道下や河川下等を横断して無理なく管を埋設でき、また市街地において環境を保全しつつ管を埋設でき、しかも短工期であるとの経済的利点を有する。さらに、開削工法ではいわゆるパワーショベル等を用いるが、非開削工法では水平ドリルを用いる。この水平ドリルは、パイロット掘削と、拡径、埋設管引込みとの2工程方式であり、この第2工程で使用する地盤孔明機におけるリーマ装置が本発明にかかるリーマ装置である。
【0003】
水平ドリル施工にて被埋設管を埋設する場合、図9に示すように、まず地表に貫入立坑P1、発進立坑P2及び到達立坑P3を互いに所定距離だけ離間して設ける。貫入立坑P1の近傍には掘削液供給装置101とドリル駆動装置102(水平ドリルを構成する)とを配置する。そして到達立坑P3の近傍には発進立坑P2から到達立坑P3までの距離に略相当する長さの被埋設管104を配置する。以上が準備作業である。なお、ドリル駆動装置102は複数の中空ロッド105を継ぎ足しつつ地中を推進自在とし、また逆に中空ロッド105を継ぎ外しつつ地中から引き込み自在とする。掘削液供給装置101は清水、泥水、ベントナイト泥水等の掘削液を貯蔵し、かつ貯蔵した掘削液をホース107を介してドリル駆動装置102上に配置した中空ロッド105の中空内に圧送自在とされている。
【0004】
そこで、ドリル駆動装置102上に最初の中空ロッド105を設置して支持する。この中空ロッド105の先端には例えば外径70〜100mm程度の先導体(パイロッドヘッド)105aを予め装着しておく。なお、中空ロッド105の外径は例えば40〜50mm程度である。そしてドリル駆動装置102によって最初の中空ロッド105を、地面が略水平ならば貫入角β(≒15°程度)で貫入立坑P1に対して斜めに貫入し、中空ロッド105を回転させつつ発進立坑P2に向けて矢印A1方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑P2にパイロット孔108を明ける。さらに発進立坑P2を経て到達立坑P3へと中空ロッド105を継ぎ足しつつ地中を矢印A2方向に推進させる。
【0005】
すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、ドリル駆動装置102の回転モータ130により、ロッド105を介して、このロッド先端部に装着されている斜切り先導体105aを回転させながら、フレーム131に沿って回転モータ130を推進させる。また、方向変換する場合(曲線の孔を掘削し、明ける場合)は、回転モータ130を回転させずに停止させ、この状態でフレーム131に沿って回転モータ130を推進させ(ロッド105を推進させ)、斜切り先導体105aの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。このように、ロッド105を推進させて、斜切り先導体105aが到達立坑P3まで達するように掘削する。なお、パイロッドヘッド105aは、中空ロッド105の中空内に連通する噴口(図示省略)を複数個有する。そこで、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置101から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【0006】
そして、先導体(パイロッドヘッド)105aが到達立坑P3内に突出すると、パイロット孔108は完成する。そこでパイロッドヘッド105aを外す。そして被埋設管104の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ(拡径具)を備えたリーマ装置を装着する。
【0007】
このリーマ装置のリーマとしては従来には、小石、砂礫混じり土に対応した円錐体状のいわゆる紡錐型のものがあった(例えば特許文献1参照)。この場合、図11に示すように、このリーマ装置のリーマ109は、その外周面にスパイラル状の溝109bが設けられていると共に、中空ロッド105の中空内に連通する複数の噴口109aが設けられている。そしてリーマ109の先端にスイベル継手110を接続し、スイベル継手110の先端に管継手(いわゆる「トーイングヘッド」)111を接続し、管継手111の先端に被埋設管104の先端を接続する。
【0008】
このように、中空ロッド105と被埋設管104との間にリーマ装置を介装した後に、掘削液供給装置101によって噴口109aから掘削液を噴射させると共に、ドリル駆動装置102によって中空ロッド105を回転させつつ中空ロッド105を図10の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔108とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管104に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ109の回転と引き込みとによってリーマ109の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔108が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管104が矢印B1方向に沿って引き込まれる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体(パイロットヘッド)105a又はリーマ109の潤滑、冷却、ロッド105の滑らかな推進のために用いられ、さらにベントナイト液は土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【0009】
そして、被埋設管104の先端が発進立坑P2内に突出するまで中空ロッド105を引き込むと、発進立坑P2内において被埋設管104と中空ロッド105とからリーマ装置を外せば、到達立坑P3〜発進立坑P2間に被埋設管104が設置できる。そして貫入立坑P1から中空ロッド5を引き抜く。また、埋設距離が長いときは、上記一連の工程の管埋設作業を繰り返えす。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−73440号公報(第6−9頁、図1)
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献1のリーマ装置では、リーマ109は、その外面に掘削部(掘削刃)を形成するための溝109bを設ける必要があり、鋳物もしくは総削り加工品であった。しかしながら、このようなものでは、重量が大となると共に、製造コストも高くなる欠点があった。また、この種の地盤孔明機では、上記したように、まず、ロッド105の先端にヘッド105aを付設して、このヘッド105aを回転させつつ地中にこのロッド105を侵入させてパイロット孔108を形成する。その後、ロッド105の先端のヘッド105aを取外して、リーマ109を取付けることになる。このため、リーマ109の重量が大であれば、そのリーマ109の脱着作業を多人数で行う必要があり、しかも、リーマ109をロッド105に螺着することによって取付けるので、その脱着作業時に、狭い立坑(上記図9と図10に示す到達立坑P3)内でリーマ109をロッド105に対して回転させる必要があり、その回転作業も困難であった。
【0011】
この発明は 上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単かつ安価に製造することができ、しかも重量を少なくすることができて耐久性に優れた地盤孔明機のリーマ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1の地盤孔明機のリーマ装置は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8を備え、このリーマ本体8の外面に、リーマ本体8軸心に対して所定角度で傾斜するように、板状部材9を固着し、この板状部材9にて掘削部を構成することを特徴としている。
【0013】
請求項1の地盤孔明機のリーマ装置では、略中空円錐形状のリーマ本体8の外面に、複数の板状部材9を、例えば溶接等にて取付ることによって、掘削部を構成することができるので、溝加工のための切削加工を省略することができ、製造コストの低減及び加工性の向上を図ることができる。また、溝加工を行わないため、略中空円錐形状のリーマ本体8の肉厚を薄くすることができ、リーマ本体8の軽量化を図ることができる。このため、被埋設管1を引き込むためのロッド3に対する立坑内でのリーマ装置の脱着作業の容易化を図ることができる。
【0014】
請求項2の地盤孔明機のリーマ装置は、上記板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなると共に、上記硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成したことを特徴としている。
【0015】
請求項2の地盤孔明機のリーマ装置では、板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなるので、耐摩耗性に優れ、長期に渡って優れた拡径具の機能を発揮する。しかも、上記硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成しているので、高硬度となる硬化処理部9bを簡単に溶接で形成することができる。
【0016】
請求項3の地盤孔明機のリーマ装置は、上記板状部材9aはスパイラル状に配置されると共に、この板状部材9a間に、掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたことを特徴としている。
【0017】
上記請求項3の地盤孔明機のリーマ装置では、板状部材9をスパイラル状に配置したので、リーマ本体8は滑らかに回転して、パイロット孔5を確実に拡径することができる。これにより、被埋設管1がこの拡径孔に滑らかに引き込まれる。また、板状部材9間において凹溝13が形成され、この凹溝13が掘削土の排出溝となる。しかも、この凹溝13に掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたので、吐出口15とパイロット孔5の内周壁との間に隙間ができ、この吐出口15から掘削液が噴出し易く、掘削土の排出をより効果的に行うことができる。このため、リーマ装置での掘削性の向上を図ることができる。
【0018】
請求項4の地盤孔明機のリーマ装置は、上記リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたことを特徴としている。
【0019】
上記請求項4の地盤孔明機のリーマ装置では、リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたので、この突起部材21にて、吐出口15への土砂の侵入を防止することができる。すなわち、パイロット孔5を拡径する際に、突起部材21は、吐出口15に流入しようとする土砂に対する防護壁となって、この吐出口15の目詰まりを回避することができる。これによって、各吐出口15からの掘削液の噴出を確実に行うことができ、土壌の切り崩し作用を安定して発揮することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の地盤孔明機のリーマ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1はこのリーマ装置の断面図を示し、このリーマ装置は、上記した水平ドリル施工に用いる地盤孔明機に使用される。この地盤孔明機は、ドリル駆動装置2と掘削液供給装置4とで構成することができる。ところで、この地盤孔明機を使用して被埋設管1を埋設する作業は、上記図9と図10に示した作業にて行うが、その作業を図2と図3を使用して簡単に説明すると、まず図2に示すように、地表に貫入立坑P1、発進立坑P2及び到達立坑P3を互いに所定距離だけ離間して設ける。そして、ドリル駆動装置2上に、その先端に先導体(パイロットヘッド)3aが装着されたロッド(中空ロッド)3を設置して支持する。そして掘削液供給装置4から圧送された掘削液(清水、泥水、ベントナイト泥水等)を先導体3aから噴出させつつドリル駆動装置2によってこのロッド3を、地面が略水平ならば貫入角β(例えば、15°程度)で貫入立坑P1に対して斜めに貫入し、ロッド3を回転させつつ発進立坑P2に向けて矢印A1方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑P2にパイロット孔5を明ける。さらに発進立坑P2を経て到達立坑P3へと中空ロッド3を継ぎ足しつつ地中を矢印A2方向に推進させる。すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、このドリル駆動装置2の回転モータ81により、ロッド3を介して、このロッド先端部に装着されている斜切り先導体3aを回転させながら、フレーム82に沿って回転モータ81を推進させる。また、方向変換する場合(曲線の孔を掘削し、明ける場合)は、回転モータ81を回転させずに停止させ、この状態でフレーム82に沿って回転モータを推進させ(ロッド5を推進させ)、斜切り先導体3aの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。なお、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置4から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【0021】
そして、先導体(パイロッドヘッド)3aが到達立坑P3内に突出すると、パイロット孔5は完成する。そこでパイロッドヘッド3aを外す。そして被埋設管1の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ6(拡径具)を備えたリーマ装置を装着する。リーマ装置を装着した後は、ドリル駆動装置2によって中空ロッド3を回転させつつ中空ロッド3を図3の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔5とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管1に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ6の回転と引き込みとによってリーマ6の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔5が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管1が矢印B1方向に沿って引き込まれる。
【0022】
次にこのリーマ装置について説明する。リーマ装置は、図1と図4と図5とに示すように、上記リーマ6を備え、このリーマ6が連結構造体7を介して被埋設管1に接続される。リーマ6は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8と、このリーマ本体8の外面に取付けられる複数の板状部材9・・とを備える。この場合、正確な円錐形状はもちろんのこと、図1等に示すように、短円筒体の基端胴部8aと、先端テーパ部8bとからなる場合であっても、さらには、先端部に後述するロッド接続部24が突設されていても、内部に内蔵物(後述するスイベル継手34等)が収容されていても、リーマ本体8として、略中空円錐形状と呼ぶものとする。この板状部材9は、図7に示すように、板状部材本体9aと、この板状部材本体9aの外面に設けられる硬化処理部9bとからなる。そして、リーマ本体8の軸心に対して所定角度で傾斜するように、この板状部材9はリーマ本体8に先端部から基端部まで配置されている。この場合、板状部材9は溶接にてリーマ本体8に取付けられて(固着されて)スパイラル状に配置される。
【0023】
硬化処理部9bは超硬粒分散にて形成する。なお、超硬粒としては、例えば、高融点金属の炭化タングステン等を主成分とした焼結物を使用することができる。この場合、硬化処理部9bとしては、板状部材9が掘削部を構成するので、図7のように、板状部材本体9aの切り刃10側及び板状部材本体9aの外面11側に設けているが、切り刃10側にのみに設けても、外面11側に設けてもよい。また、外面11側の硬化処理部9bには、図4等に示すように、板状部材9の長手方向に沿って所定ピッチで周方向の欠損部12・・を設けている。この欠損部12・・が掘削時に土砂逃げ用の溝(空間)となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。なお、図4と図5等において、Wは溶接部を示し、切り刃10と反対側に設けられる。
【0024】
このように、複数の板状部材9をリーマ本体8に取付けることによって、各板状部材9、9間に凹溝13・・が形成されることになる。この凹溝13は掘削土の排出溝となる。また、リーマ本体8の周壁には、凹溝13の後端縁部に切欠部14が設けられている。この切欠部14は凹溝13に入った土砂を後方へ排出する機能を有する。
【0025】
そして、この凹溝13内に、掘削液が噴出される複数の吐出口15・・が板状部材9に沿って配置されている。この場合、リーマ本体8の周壁にねじ孔16が設けられ、このねじ孔16にノズル部材17が嵌着されている。このノズル部材17の貫通孔(リーマ本体8の周壁に対して略直交する方向の貫通孔)が吐出口15となる。
【0026】
ところで、リーマ本体8は、上記したように、基端胴部8aと、先端テーパ部8bとからなり、上記切欠部14が基端胴部8aに形成され、上記吐出口15・・が先端テーパ部8bに形成されている。そして、先端テーパ部8bの基端胴部8a側には、斜め後方へ掘削液を排出するための排出口18が設けられている。この場合、リーマ本体8の周壁に貫孔19を設け、この貫孔19にノズル部材20を嵌着している。そして、ノズル部材20は、ブロック体20aと、このブロック体20aに螺合されるノズル20bとからなる。
【0027】
上記各吐出口15・・・及び排出口18の近傍には、掘削された土砂のこれらへの侵入を防止する突起部材21・・を配置している。この場合、突起部材21は、リーマ6の回転方向C(図5参照)の前方側とされる。この突起部材21は、その表面に超硬粒分散にて形成される硬化処理部を形成するのが好ましい。すなわち、上記板状部材9の硬化処理部9bと同様、硬化がされていない突起部材本体をリーマ本体8に固着(溶接)し、この本体の表面に硬化処理部を施すようにすればよい。なお、このような本体を使用することなく、超硬粒のいわゆる肉盛りや超硬チップの埋設等でもって突起部材21を形成するようにしてもよい。
【0028】
そして、リーマ本体8の大径の開口部側に、図1に示すように、円板状の仕切部材22が装着されている。これによって、リーマ本体8に、掘削液が供給される通路としての中空室23が形成される。また、仕切部材22には、ロッド3が接続されるロッド接続部24(リーマ本体8の細径端部に設けられる)を構成する軸部材25が固着されている。軸部材25は、仕切部材22から突設される筒部25aと、この筒部25aから突設される軸部25bとからなり、軸部25bの端面にねじ孔26が設けられ、このねじ孔26から筒部25aに開口する貫通孔27が貫設されている。また、筒部25aには複数の貫孔28・・が設けられている。この場合、仕切部材22は、その軸心部において被埋設管側に凹部29を有する中央部22aと、この中央部22aから外径方向へ伸びる鍔部22bとからなり、中央部22aのロッド側から上記筒部25aが突設されている。
【0029】
このため、ロッド3の先端のねじ部(図示省略)が軸部25bのねじ孔26に螺着され、このリーマ6がロッド3に装着される。そして、上記掘削液供給装置4からロッド3に供給された掘削液は、軸部25bの貫通孔27を介して筒部25aに入り、この筒部25aから貫孔28を介して中空室23に供給される。この中空室23に入った掘削液は各吐出口15・・・及び排出口18から外部へ排出される。なお、中空室23は、各吐出口15・・・及び排出口18に掘削液を供給するための通路であるので、配管でもってこのような通路を形成するようにしてもよい。また、ロッド接続部24として、上記実施形態では、リーマ本体8の細径端部から突出した軸部25bにて構成したが、リーマ本体8の細径端部から突出しないものであってもよい。すなわち、リーマ本体8の細径端部内に、ロッド3の端部が螺合するねじ孔部を設ければよい。
【0030】
上記仕切部材22には、図8に示すように、上記中空室23に入った掘削液を埋設管側(後方側)へ排出する噴射口36が設けられている。この場合、仕切部材22にねじ孔30が設けられ、このねじ孔30にノズル部材31が嵌着されている。このノズル部材31の貫通孔が噴射口36となる。さらに、仕切部材22には、このリーマ6の使用後等に、中空室23内を洗浄するための清掃用孔32が設けられている。この場合、清掃用孔32はねじ孔からなり、通常の使用状態では、栓部材33(図1参照)が装着されている。なお、噴射口36及び清掃用孔32はこの実施の形態ではそれぞれ個設けられているが、これに限らない。
【0031】
リーマ6と被埋設管1とを連結する連結構造体7は、図1に示すように、スイベル継手34と、このスイベル継手34と被埋設管1とを接続する接続具35とを備える。スイベル継手34は、図6に示すように、非回転側部材Sと、回転側部材Rとからなり、非回転側部材Sは、軸部39と、この軸部39に固着される押え板40とを有し、回転側部材Rは、仕切部材22に固着される基部37と、この基部37に固着されるブロック体38とを有する。
【0032】
上記基部37は、凹部41を有する本体部37aと、この本体部37aから外径方向に伸びる鍔部37bとからなり、本体部37aが、仕切部材22の凹部29に嵌合した状態で、鍔部37bが仕切部材22の鍔部22bの嵌合用凹所29aに嵌合する。そして、ブロック体38は、リング体からなり、貫通孔42と、ねじ孔43とが設けられている。また、このブロック体38には、基部37側へ突出する突起部44が設けられ、この突起部44が基部37の周方向切欠45に嵌合し、この状態で、貫通孔42に挿通されるボルト部材46が基部37の貫通孔47に挿通されて、仕切部材22の鍔部22bのねじ孔48に螺着され、また、基部37の貫孔49に挿入されるボルト部材50がブロック体38のねじ孔43に螺着される。これによって、基部37とブロック体38とが仕切部材22に固着される。なお、ブロック体38の突起部44の外周側にはOリング等のシール部材51が嵌合されている。
【0033】
上記軸部39は、その後端側に一対の突出片52、52が設けられ、その先端面にねじ孔53が設けられ、押え板40が先端面に当接した状態で、押え板40の貫孔に挿通されるボルト部材54がねじ孔53に螺着される。そして、軸部39の押え板40側に、軸受を構成するブッシュ55が外嵌されている。なお、ブッシュ55は、筒状本体部55aと、この筒状本体部55aから外径側に突出する外鍔部55bとからなり、外鍔部55bがブロック体38の切欠き部56に嵌合している。
【0034】
そして、非回転側部材Sと、回転側部材Rとは、フローティングシール57にて密封される。このフローティングシール57は、回転側の第1部57aと非回転側の第2部57bとからなる。第1部57aは、ブロック体38の嵌合用切欠き部58に嵌合し、第2部57bは、軸部39に外嵌固着されたリング状支持体59の嵌合用切欠き部60に嵌合している。なお、第1部57aと、第2部57bとは、それぞれ、シールリング61a、61bと、Oリング62a、62bとからなる。また、軸部39には、フローティングシール57にオイルを供給するための供給路63が設けられており、その供給口には栓部材64が装着されている。このように、スイベル継手34がリーマ本体8の仕切部材22に装着された状態では、図1に示すように、その要部(具体的には、突出片52、52を省いた部分)はほぼリーマ本体8内に収納された状態となる。
【0035】
また、上記接続具35は、図1に示すように、被埋設管1の端部に取付けられる管継手65と、この管継手65とスイベル継手34とを接続するジョイント66とを有する。管継手65は、被埋設管1の端部に固着されるキャップ部67と、リング部68とからなる。すなわち、キャップ部67は、本体部67aとコーン部67bとからなり、このコーン部67bの端部からリング部68が突設されている。ジョイント66は、スイベル継手34の一対の突出片52、52間に挿入される突片69と、管継手65のリング部68が挿入される一対の突出片70、70とを有する。すなわち、突出片52、52に軸部71が装着され、この突出片52、52間に挿入される突片69に、この軸部71が挿通されている。また、管継手65のリング部68に挿通される軸部72が、一対の突出片70、70に装着される。
【0036】
このため、スイベル継手34は、被埋設管1に対して、軸部72を中心として矢印X方向に揺動し、軸部71を中心として矢印X方向と直交する方向に揺動することができる。従って、これらの揺動の組み合わせによってリーマ6は被埋設管1に対して屈曲することができる。もちろん、スイベル継手34によって、リーマ6は軸部材25の軸心廻りに回転することができる。
【0037】
また、上記連結構造体7の外周は円筒状の土砂侵入防止カバー74にて包囲されている。この場合、カバー74はその外径寸法(被埋設管1の外径寸法と略同等)がリーマ本体8の基端胴部8aの内径寸法よりも小さく設定されている。そして、仕切部材22に複数の支持片75・・が被埋設管1側に設けられ、カバー74の一端部(先端部)74aが支持片75を外嵌するように、リーマ本体8内に突入される。この際、カバー74の一端部74aと支持片75とが重なっている部分において、外径方向からボルト部材76を螺着して、このカバー74を仕切部材22に取付ける。なお、この場合、ボルト部材76はリーマ本体8の切欠部14に対応し、このボルト部材76の外径方向からの螺着を可能としている。
【0038】
そして、カバー74が仕切部材22に取付けられた状態では、カバー74の一端部74aと、リーマ本体8の基端胴部8aとの間に円環状の空間78が形成され、この空間78に上記噴射口36が開口している。このため、リーマ本体8の中空室23から掘削液が噴射口36を介して排出された場合に、カバー74内に入ることなく後方へ排出され、カバー外部の土砂を後方へ流すことができる。また、カバー74の他端部74b(反リーマ本体側の端部)と被埋設管1との間に隙間79が設けられる。この場合、隙間79は、管継手65のキャップ部67のコーン部67bとの間に設けられる。これによって、カバー74を有しても、リーマ6は被埋設管1に対する屈曲性が損なわれない。
【0039】
上記のように構成されたリーマ装置は、図1に示すように、スイベル継手34を有する連結構造体7を介してリーマ6と被埋設管1とを接続した状態として、その先端のロッド接続部24に、パイロット孔5を形成したロッド3を接続して、このロッド3の引き抜き作業を行うことになる。すなわち、ドリル駆動装置2によってロッド3を回転させつつロッド3を図3の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔5とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管1に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ6の回転と引き込みとによってリーマ6の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔5が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管1が矢印B1方向に沿って引き込まれる。そして、被埋設管1の先端が発進立坑P2内に突出するまでロッド3を引き込むと、被埋設管1の引き込み作業が終了する。
【0040】
この際、リーマ6は被埋設管1に対して屈曲性を有するので、安定した操縦性にて被埋設管1を引き込んでいくことができる。なお、この引き込み作業が終了すれば、被埋設管1からこのリーマ装置を外して、そして貫入立坑P1からロッド3を引き抜いて、各立坑P1〜P3を埋め戻せば、管埋設作業が終了する。また、埋設距離が長いときは、パイロット孔形成作業及び被埋設管1の引き込み作業を繰返せばよい。
【0041】
ところで、排出口18も吐出口15と同様、掘削液が噴出されて被埋設管1の引き込み用滑剤としても作用し、その一部は拡孔とパイロット孔5との壁中に浸透し、残部はパイロット孔5を経て発進立坑P2内に戻って溜まることになる。この溜まった掘削液は図示省略の吸引装置で吸引して、掘削液供給装置4に戻して再利用することができる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体(パイロットヘッド)又はリーマ6の潤滑、冷却、ロッド3の滑らかな推進、ベントナイト液で土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【0042】
上記リーマ装置では、リーマ6を形成する場合、略中空円錐形状のリーマ本体8の外面に、複数の板状部材9を例えば溶接等にて取付けことによって、掘削部を構成することができるので、溝加工のための切削加工を省略することができ、製造コストの低減及び加工性の向上を図ることができる。また、溝加工を行わないため、略中空円錐形状のリーマ本体8の肉厚を薄くすることができ、リーマ全体の軽量化を図ることができる。このため、ロッド3に対する立坑内でのリーマ装置の脱着作業の容易化を図ることができる。また、リーマ6の板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなるので、耐摩耗性に優れ、長期に渡って優れた拡径具の機能を発揮する。しかも、上記硬化処理部9bを、超硬粒分散にて形成しているので、高硬度となる硬化処理部を有する掘削部を簡単に溶接にて形成することができる。この硬化処理部9bに、上記実施形態のように、欠損部12・・を設ければ、欠損部12・・が掘削時に土砂逃げ用の溝(空間)となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。
【0043】
さらに、板状部材9をスパイラル状に配置したので、リーマ本体8は滑らかに回転して、パイロット孔5を確実に拡径する。これにより、被埋設管1がこの拡径孔に滑らかに引き込まれる。また、板状部材9、9間において凹溝13が形成され、この凹溝13が掘削土の排出溝となる。しかも、この凹溝13に掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたので、吐出口15とパイロット孔5の内周壁との間に隙間ができ、この吐出口15から掘削液が噴出し易く、しかも、凹溝13には、切欠部14が形成され、凹溝13に入った土砂をこの切欠部14から後方へ排出することが可能であり、掘削土の排出をより効果的に行うことができる。このため、リーマ装置での掘削性の向上を図ることができる。
【0044】
また、リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向Cの前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたので、この突起部材21にて、吐出口15への土砂の侵入を防止することができる。すなわち、リーマ6が回転しつつパイロット孔5を拡径する際に、突起部材21は、吐出口15に流入しようとする土砂に対する防護壁となって、この吐出口15の目詰まりを回避することができる。これによって、各吐出口15からの掘削液の噴出を確実に行うことができ、土壌の切り崩し作用を安定して発揮することができる。
【0045】
さらに、連結構造体7のスイベル継手34の要部がリーマ本体8内にほぼ収納されるので、孔内壁に押し込まれない土砂があっても、この土砂のスイベル継手34への侵入を防止できる。すなわち、被埋設管1をパイロット孔5に引き込むときには、リーマ6のロッド接続部24にロッド3が接続され、このロッド3をパイロット孔5から引き抜くことになり、リーマ本体8はその細径側が進行方向となる。このため、土砂はリーマ本体8に対してその小径(細径)側から大径側に流れる、つまり後方へ流れることになって、リーマ本体8内に要部がほぼ収納されているスイベル継手34側への土砂の侵入を防止することができる。これによって、スイベル継手34の損傷を防止でき、リーマ本体8は滑らかに回転してこのリーマ6の拡径作業は安定して行うことができる。また、リーマ本体8内にスイベル継手34がほぼ収納されるので、被埋設管1とリーマ本体8との間寸法を小さくでき、リーマ6の被埋設管1に対する屈曲性の向上を達成できて、被埋設管1の引き込み性を向上させることができる。さらに、被埋設管とリーマ本体との間寸法が小となれば、地上に開口した余掘り(リーマ接続孔)を少なくでき、その分施工時間の短縮を図ることができると共に、引込み抵抗の増加を防止することができる。
【0046】
また、リーマ本体8と被埋設管1との間に、リーマ本体8に取付けられる土砂侵入防止カバー74を設けたので、このリーマ6と被埋設管1との間への土砂の侵入をさらに防止して、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管1の引込み抵抗の増大を回避することができる。これにより、被埋設管1の引き込み作業を過大な引き込み力にて行うことなく軽快に行うことができる。また、土砂侵入による連結構造体7の損傷を防止することができ、リーマ6による拡径作業を安定して行うことができる。しかも、スイベル継手34において、リーマ本体8側の回転側と、上記被埋設管1側の非回転側とをフローティングシール57にて密封したので、長期にわたって信頼性及び耐久性に優れた土砂侵入防止機構を構成することができる。このため、メンテナンス間隔の延長を図ることができる。さらに、土砂侵入防止カバー74は、そのリーマ本体8側の端部がこのリーマ本体8内に突入するので、土砂侵入防止カバ−74のリーマ本体8側の端部からの連結構造体1側への土砂の侵入を一層有効に防止できる。また、反リーマ本体8側の端部と被埋設管1との間に隙間79を設けたので、被埋設管1に対するリーマ本体8の屈曲性を確保することができ、しかも、引き込み作業時には、このリーマ装置に対して土砂が被埋設管1側に流れることになるので、土砂侵入防止74と被埋設管1との間からの土砂侵入を防止できる。
【0047】
また、リーマ本体8の被埋設管1側の開口部近傍に仕切部材22を配設したので、リーマ本体8はこの仕切部材22にて補強され、強度的に優れ、パイロット孔5の拡径作業を安定して行うことができる。また、仕切部材22に、リーマ本体8の中空室23(掘削液の通路)に入った掘削液を被埋設管1側へ排出する噴射口36を設けたので、この噴射口36から噴射された掘削液にて、リーマ本体8の後方側に土砂が溜まるのを防止でき、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管1の引込み抵抗の増大を回避することができる。しかも、埋設作業終了後に、この噴射口36や吐出口15から洗浄水を注入して、この中空室23内の洗浄が可能である。特に、仕切部材22に2個の比較的大径の清掃用孔32を設けたので、一方の清掃用孔32から洗浄水を中空室23内へ注入して、他方の清掃用孔32から洗浄水を排出することによって、中空室23内に入った土砂等を排出することができ、中空室23内の洗浄を確実に行うことができる。このため、中空室23内に入った土砂等による噴射口36や吐出口15の目詰まりを生じさせず、このリーマ装置を使用した次回の埋設作業において、土壌の切り崩し作用を有効に発揮することができる。なお、吐出口15は、リーマ本体8に設けられたねじ孔16に螺着されるノズル部材17にて構成しているので、この吐出口15に目詰まりが生じても、ノズル部材17を外すことにより、目詰まりを簡単に解消することができる。
【0048】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、リーマ本体8へ取付ける板状部材9の数の増減は自由であり、板状部材9の厚さ寸法や幅寸法の変更も任意に行うことができ、板状部材9が硬化処理部9bを有さないものであってもよい。また、吐出口15の数の増減や孔径の変更も可能である。さらに、土砂侵入防止用の突起部材21として、上記実施形態のように硬化処理するのが耐摩耗性を考慮すれば好ましいが、もちろんこのような硬化処理を施していない場合であってもよい。また、突起部材21の高さ寸法としては、板状部材9の高さ寸法よりも小とするのが好ましいが、リーマ6による拡径時に土砂が吐出口15から内部に侵入しない程度の高さ寸法とする必要がある。なお、管埋設場所によっては、傾斜面にロッド3を貫入させ、傾斜面からロッド3を突出させる場合もあるので、埋設作業時に、貫入立坑P1、発進立坑P2、到達立坑P3等を省略できることもある。また、地盤孔明機としては、上記実施形態では、ドリル駆動装置2と掘削液供給装置4とを別体として構成したが、これらが一体で構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の地盤孔明機のリーマ装置の実施形態を示す断面図である。
【図2】上記地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図3】上記地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図4】上記リーマ装置のリーマを示す側面図である。
【図5】上記リーマ装置のリーマを示す正面図である。
【図6】上記リーマ装置の要部拡大断面図である。
【図7】上記リーマ装置のリーマの要部拡大断面図である。
【図8】上記リーマ装置のリーマ本体の背面図である。
【図9】地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図10】地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図11】従来の地盤孔明機のリーマ装置を示す簡略図である。
【符号の説明】
1・・被埋設管、 3・・ロッド、 6・・リーマ、 8・・リーマ本体、9・・板状部材、 9a・・板状部材本体、 9b・・硬化処理部、 15・・吐出口、 21・・突起部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤孔明機のリーマ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水道管、ガス管、下水管、信号ケーブル用鞘管、ファイバケーブル等の管(以下「被埋設管」とする)を地中に埋設する管埋設工法は、地表を開削して管埋設する開削工法と、地表を開削することなく管を埋設する非開削工法とに大別される。両工法はそれぞれ長所及び短所がある。すなわち、非開削工法は開削工法と比べ、鉄道軌道下や河川下等を横断して無理なく管を埋設でき、また市街地において環境を保全しつつ管を埋設でき、しかも短工期であるとの経済的利点を有する。さらに、開削工法ではいわゆるパワーショベル等を用いるが、非開削工法では水平ドリルを用いる。この水平ドリルは、パイロット掘削と、拡径、埋設管引込みとの2工程方式であり、この第2工程で使用する地盤孔明機におけるリーマ装置が本発明にかかるリーマ装置である。
【0003】
水平ドリル施工にて被埋設管を埋設する場合、図9に示すように、まず地表に貫入立坑P1、発進立坑P2及び到達立坑P3を互いに所定距離だけ離間して設ける。貫入立坑P1の近傍には掘削液供給装置101とドリル駆動装置102(水平ドリルを構成する)とを配置する。そして到達立坑P3の近傍には発進立坑P2から到達立坑P3までの距離に略相当する長さの被埋設管104を配置する。以上が準備作業である。なお、ドリル駆動装置102は複数の中空ロッド105を継ぎ足しつつ地中を推進自在とし、また逆に中空ロッド105を継ぎ外しつつ地中から引き込み自在とする。掘削液供給装置101は清水、泥水、ベントナイト泥水等の掘削液を貯蔵し、かつ貯蔵した掘削液をホース107を介してドリル駆動装置102上に配置した中空ロッド105の中空内に圧送自在とされている。
【0004】
そこで、ドリル駆動装置102上に最初の中空ロッド105を設置して支持する。この中空ロッド105の先端には例えば外径70〜100mm程度の先導体(パイロッドヘッド)105aを予め装着しておく。なお、中空ロッド105の外径は例えば40〜50mm程度である。そしてドリル駆動装置102によって最初の中空ロッド105を、地面が略水平ならば貫入角β(≒15°程度)で貫入立坑P1に対して斜めに貫入し、中空ロッド105を回転させつつ発進立坑P2に向けて矢印A1方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑P2にパイロット孔108を明ける。さらに発進立坑P2を経て到達立坑P3へと中空ロッド105を継ぎ足しつつ地中を矢印A2方向に推進させる。
【0005】
すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、ドリル駆動装置102の回転モータ130により、ロッド105を介して、このロッド先端部に装着されている斜切り先導体105aを回転させながら、フレーム131に沿って回転モータ130を推進させる。また、方向変換する場合(曲線の孔を掘削し、明ける場合)は、回転モータ130を回転させずに停止させ、この状態でフレーム131に沿って回転モータ130を推進させ(ロッド105を推進させ)、斜切り先導体105aの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。このように、ロッド105を推進させて、斜切り先導体105aが到達立坑P3まで達するように掘削する。なお、パイロッドヘッド105aは、中空ロッド105の中空内に連通する噴口(図示省略)を複数個有する。そこで、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置101から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【0006】
そして、先導体(パイロッドヘッド)105aが到達立坑P3内に突出すると、パイロット孔108は完成する。そこでパイロッドヘッド105aを外す。そして被埋設管104の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ(拡径具)を備えたリーマ装置を装着する。
【0007】
このリーマ装置のリーマとしては従来には、小石、砂礫混じり土に対応した円錐体状のいわゆる紡錐型のものがあった(例えば特許文献1参照)。この場合、図11に示すように、このリーマ装置のリーマ109は、その外周面にスパイラル状の溝109bが設けられていると共に、中空ロッド105の中空内に連通する複数の噴口109aが設けられている。そしてリーマ109の先端にスイベル継手110を接続し、スイベル継手110の先端に管継手(いわゆる「トーイングヘッド」)111を接続し、管継手111の先端に被埋設管104の先端を接続する。
【0008】
このように、中空ロッド105と被埋設管104との間にリーマ装置を介装した後に、掘削液供給装置101によって噴口109aから掘削液を噴射させると共に、ドリル駆動装置102によって中空ロッド105を回転させつつ中空ロッド105を図10の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔108とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管104に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ109の回転と引き込みとによってリーマ109の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔108が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管104が矢印B1方向に沿って引き込まれる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体(パイロットヘッド)105a又はリーマ109の潤滑、冷却、ロッド105の滑らかな推進のために用いられ、さらにベントナイト液は土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【0009】
そして、被埋設管104の先端が発進立坑P2内に突出するまで中空ロッド105を引き込むと、発進立坑P2内において被埋設管104と中空ロッド105とからリーマ装置を外せば、到達立坑P3〜発進立坑P2間に被埋設管104が設置できる。そして貫入立坑P1から中空ロッド5を引き抜く。また、埋設距離が長いときは、上記一連の工程の管埋設作業を繰り返えす。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−73440号公報(第6−9頁、図1)
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献1のリーマ装置では、リーマ109は、その外面に掘削部(掘削刃)を形成するための溝109bを設ける必要があり、鋳物もしくは総削り加工品であった。しかしながら、このようなものでは、重量が大となると共に、製造コストも高くなる欠点があった。また、この種の地盤孔明機では、上記したように、まず、ロッド105の先端にヘッド105aを付設して、このヘッド105aを回転させつつ地中にこのロッド105を侵入させてパイロット孔108を形成する。その後、ロッド105の先端のヘッド105aを取外して、リーマ109を取付けることになる。このため、リーマ109の重量が大であれば、そのリーマ109の脱着作業を多人数で行う必要があり、しかも、リーマ109をロッド105に螺着することによって取付けるので、その脱着作業時に、狭い立坑(上記図9と図10に示す到達立坑P3)内でリーマ109をロッド105に対して回転させる必要があり、その回転作業も困難であった。
【0011】
この発明は 上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単かつ安価に製造することができ、しかも重量を少なくすることができて耐久性に優れた地盤孔明機のリーマ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1の地盤孔明機のリーマ装置は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8を備え、このリーマ本体8の外面に、リーマ本体8軸心に対して所定角度で傾斜するように、板状部材9を固着し、この板状部材9にて掘削部を構成することを特徴としている。
【0013】
請求項1の地盤孔明機のリーマ装置では、略中空円錐形状のリーマ本体8の外面に、複数の板状部材9を、例えば溶接等にて取付ることによって、掘削部を構成することができるので、溝加工のための切削加工を省略することができ、製造コストの低減及び加工性の向上を図ることができる。また、溝加工を行わないため、略中空円錐形状のリーマ本体8の肉厚を薄くすることができ、リーマ本体8の軽量化を図ることができる。このため、被埋設管1を引き込むためのロッド3に対する立坑内でのリーマ装置の脱着作業の容易化を図ることができる。
【0014】
請求項2の地盤孔明機のリーマ装置は、上記板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなると共に、上記硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成したことを特徴としている。
【0015】
請求項2の地盤孔明機のリーマ装置では、板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなるので、耐摩耗性に優れ、長期に渡って優れた拡径具の機能を発揮する。しかも、上記硬化処理部9bを超硬粒分散にて形成しているので、高硬度となる硬化処理部9bを簡単に溶接で形成することができる。
【0016】
請求項3の地盤孔明機のリーマ装置は、上記板状部材9aはスパイラル状に配置されると共に、この板状部材9a間に、掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたことを特徴としている。
【0017】
上記請求項3の地盤孔明機のリーマ装置では、板状部材9をスパイラル状に配置したので、リーマ本体8は滑らかに回転して、パイロット孔5を確実に拡径することができる。これにより、被埋設管1がこの拡径孔に滑らかに引き込まれる。また、板状部材9間において凹溝13が形成され、この凹溝13が掘削土の排出溝となる。しかも、この凹溝13に掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたので、吐出口15とパイロット孔5の内周壁との間に隙間ができ、この吐出口15から掘削液が噴出し易く、掘削土の排出をより効果的に行うことができる。このため、リーマ装置での掘削性の向上を図ることができる。
【0018】
請求項4の地盤孔明機のリーマ装置は、上記リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたことを特徴としている。
【0019】
上記請求項4の地盤孔明機のリーマ装置では、リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたので、この突起部材21にて、吐出口15への土砂の侵入を防止することができる。すなわち、パイロット孔5を拡径する際に、突起部材21は、吐出口15に流入しようとする土砂に対する防護壁となって、この吐出口15の目詰まりを回避することができる。これによって、各吐出口15からの掘削液の噴出を確実に行うことができ、土壌の切り崩し作用を安定して発揮することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の地盤孔明機のリーマ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1はこのリーマ装置の断面図を示し、このリーマ装置は、上記した水平ドリル施工に用いる地盤孔明機に使用される。この地盤孔明機は、ドリル駆動装置2と掘削液供給装置4とで構成することができる。ところで、この地盤孔明機を使用して被埋設管1を埋設する作業は、上記図9と図10に示した作業にて行うが、その作業を図2と図3を使用して簡単に説明すると、まず図2に示すように、地表に貫入立坑P1、発進立坑P2及び到達立坑P3を互いに所定距離だけ離間して設ける。そして、ドリル駆動装置2上に、その先端に先導体(パイロットヘッド)3aが装着されたロッド(中空ロッド)3を設置して支持する。そして掘削液供給装置4から圧送された掘削液(清水、泥水、ベントナイト泥水等)を先導体3aから噴出させつつドリル駆動装置2によってこのロッド3を、地面が略水平ならば貫入角β(例えば、15°程度)で貫入立坑P1に対して斜めに貫入し、ロッド3を回転させつつ発進立坑P2に向けて矢印A1方向に推進させ非回転で推進させて水平に曲げて発進立坑P2にパイロット孔5を明ける。さらに発進立坑P2を経て到達立坑P3へと中空ロッド3を継ぎ足しつつ地中を矢印A2方向に推進させる。すなわち、直線の孔を掘削し、明ける場合は、このドリル駆動装置2の回転モータ81により、ロッド3を介して、このロッド先端部に装着されている斜切り先導体3aを回転させながら、フレーム82に沿って回転モータ81を推進させる。また、方向変換する場合(曲線の孔を掘削し、明ける場合)は、回転モータ81を回転させずに停止させ、この状態でフレーム82に沿って回転モータを推進させ(ロッド5を推進させ)、斜切り先導体3aの斜切り面を土圧に作用させて、斜切り面の反対方向に方向変更させ推進させる。なお、パイロッドヘッド推進時、掘削液供給装置4から圧送された掘削液を後方へ噴射し、掘削液及び掘削した土砂を後方に流出させる。
【0021】
そして、先導体(パイロッドヘッド)3aが到達立坑P3内に突出すると、パイロット孔5は完成する。そこでパイロッドヘッド3aを外す。そして被埋設管1の管径に合わせて略同径又は若干大径のリーマ6(拡径具)を備えたリーマ装置を装着する。リーマ装置を装着した後は、ドリル駆動装置2によって中空ロッド3を回転させつつ中空ロッド3を図3の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔5とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管1に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ6の回転と引き込みとによってリーマ6の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔5が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管1が矢印B1方向に沿って引き込まれる。
【0022】
次にこのリーマ装置について説明する。リーマ装置は、図1と図4と図5とに示すように、上記リーマ6を備え、このリーマ6が連結構造体7を介して被埋設管1に接続される。リーマ6は、引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体8と、このリーマ本体8の外面に取付けられる複数の板状部材9・・とを備える。この場合、正確な円錐形状はもちろんのこと、図1等に示すように、短円筒体の基端胴部8aと、先端テーパ部8bとからなる場合であっても、さらには、先端部に後述するロッド接続部24が突設されていても、内部に内蔵物(後述するスイベル継手34等)が収容されていても、リーマ本体8として、略中空円錐形状と呼ぶものとする。この板状部材9は、図7に示すように、板状部材本体9aと、この板状部材本体9aの外面に設けられる硬化処理部9bとからなる。そして、リーマ本体8の軸心に対して所定角度で傾斜するように、この板状部材9はリーマ本体8に先端部から基端部まで配置されている。この場合、板状部材9は溶接にてリーマ本体8に取付けられて(固着されて)スパイラル状に配置される。
【0023】
硬化処理部9bは超硬粒分散にて形成する。なお、超硬粒としては、例えば、高融点金属の炭化タングステン等を主成分とした焼結物を使用することができる。この場合、硬化処理部9bとしては、板状部材9が掘削部を構成するので、図7のように、板状部材本体9aの切り刃10側及び板状部材本体9aの外面11側に設けているが、切り刃10側にのみに設けても、外面11側に設けてもよい。また、外面11側の硬化処理部9bには、図4等に示すように、板状部材9の長手方向に沿って所定ピッチで周方向の欠損部12・・を設けている。この欠損部12・・が掘削時に土砂逃げ用の溝(空間)となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。なお、図4と図5等において、Wは溶接部を示し、切り刃10と反対側に設けられる。
【0024】
このように、複数の板状部材9をリーマ本体8に取付けることによって、各板状部材9、9間に凹溝13・・が形成されることになる。この凹溝13は掘削土の排出溝となる。また、リーマ本体8の周壁には、凹溝13の後端縁部に切欠部14が設けられている。この切欠部14は凹溝13に入った土砂を後方へ排出する機能を有する。
【0025】
そして、この凹溝13内に、掘削液が噴出される複数の吐出口15・・が板状部材9に沿って配置されている。この場合、リーマ本体8の周壁にねじ孔16が設けられ、このねじ孔16にノズル部材17が嵌着されている。このノズル部材17の貫通孔(リーマ本体8の周壁に対して略直交する方向の貫通孔)が吐出口15となる。
【0026】
ところで、リーマ本体8は、上記したように、基端胴部8aと、先端テーパ部8bとからなり、上記切欠部14が基端胴部8aに形成され、上記吐出口15・・が先端テーパ部8bに形成されている。そして、先端テーパ部8bの基端胴部8a側には、斜め後方へ掘削液を排出するための排出口18が設けられている。この場合、リーマ本体8の周壁に貫孔19を設け、この貫孔19にノズル部材20を嵌着している。そして、ノズル部材20は、ブロック体20aと、このブロック体20aに螺合されるノズル20bとからなる。
【0027】
上記各吐出口15・・・及び排出口18の近傍には、掘削された土砂のこれらへの侵入を防止する突起部材21・・を配置している。この場合、突起部材21は、リーマ6の回転方向C(図5参照)の前方側とされる。この突起部材21は、その表面に超硬粒分散にて形成される硬化処理部を形成するのが好ましい。すなわち、上記板状部材9の硬化処理部9bと同様、硬化がされていない突起部材本体をリーマ本体8に固着(溶接)し、この本体の表面に硬化処理部を施すようにすればよい。なお、このような本体を使用することなく、超硬粒のいわゆる肉盛りや超硬チップの埋設等でもって突起部材21を形成するようにしてもよい。
【0028】
そして、リーマ本体8の大径の開口部側に、図1に示すように、円板状の仕切部材22が装着されている。これによって、リーマ本体8に、掘削液が供給される通路としての中空室23が形成される。また、仕切部材22には、ロッド3が接続されるロッド接続部24(リーマ本体8の細径端部に設けられる)を構成する軸部材25が固着されている。軸部材25は、仕切部材22から突設される筒部25aと、この筒部25aから突設される軸部25bとからなり、軸部25bの端面にねじ孔26が設けられ、このねじ孔26から筒部25aに開口する貫通孔27が貫設されている。また、筒部25aには複数の貫孔28・・が設けられている。この場合、仕切部材22は、その軸心部において被埋設管側に凹部29を有する中央部22aと、この中央部22aから外径方向へ伸びる鍔部22bとからなり、中央部22aのロッド側から上記筒部25aが突設されている。
【0029】
このため、ロッド3の先端のねじ部(図示省略)が軸部25bのねじ孔26に螺着され、このリーマ6がロッド3に装着される。そして、上記掘削液供給装置4からロッド3に供給された掘削液は、軸部25bの貫通孔27を介して筒部25aに入り、この筒部25aから貫孔28を介して中空室23に供給される。この中空室23に入った掘削液は各吐出口15・・・及び排出口18から外部へ排出される。なお、中空室23は、各吐出口15・・・及び排出口18に掘削液を供給するための通路であるので、配管でもってこのような通路を形成するようにしてもよい。また、ロッド接続部24として、上記実施形態では、リーマ本体8の細径端部から突出した軸部25bにて構成したが、リーマ本体8の細径端部から突出しないものであってもよい。すなわち、リーマ本体8の細径端部内に、ロッド3の端部が螺合するねじ孔部を設ければよい。
【0030】
上記仕切部材22には、図8に示すように、上記中空室23に入った掘削液を埋設管側(後方側)へ排出する噴射口36が設けられている。この場合、仕切部材22にねじ孔30が設けられ、このねじ孔30にノズル部材31が嵌着されている。このノズル部材31の貫通孔が噴射口36となる。さらに、仕切部材22には、このリーマ6の使用後等に、中空室23内を洗浄するための清掃用孔32が設けられている。この場合、清掃用孔32はねじ孔からなり、通常の使用状態では、栓部材33(図1参照)が装着されている。なお、噴射口36及び清掃用孔32はこの実施の形態ではそれぞれ個設けられているが、これに限らない。
【0031】
リーマ6と被埋設管1とを連結する連結構造体7は、図1に示すように、スイベル継手34と、このスイベル継手34と被埋設管1とを接続する接続具35とを備える。スイベル継手34は、図6に示すように、非回転側部材Sと、回転側部材Rとからなり、非回転側部材Sは、軸部39と、この軸部39に固着される押え板40とを有し、回転側部材Rは、仕切部材22に固着される基部37と、この基部37に固着されるブロック体38とを有する。
【0032】
上記基部37は、凹部41を有する本体部37aと、この本体部37aから外径方向に伸びる鍔部37bとからなり、本体部37aが、仕切部材22の凹部29に嵌合した状態で、鍔部37bが仕切部材22の鍔部22bの嵌合用凹所29aに嵌合する。そして、ブロック体38は、リング体からなり、貫通孔42と、ねじ孔43とが設けられている。また、このブロック体38には、基部37側へ突出する突起部44が設けられ、この突起部44が基部37の周方向切欠45に嵌合し、この状態で、貫通孔42に挿通されるボルト部材46が基部37の貫通孔47に挿通されて、仕切部材22の鍔部22bのねじ孔48に螺着され、また、基部37の貫孔49に挿入されるボルト部材50がブロック体38のねじ孔43に螺着される。これによって、基部37とブロック体38とが仕切部材22に固着される。なお、ブロック体38の突起部44の外周側にはOリング等のシール部材51が嵌合されている。
【0033】
上記軸部39は、その後端側に一対の突出片52、52が設けられ、その先端面にねじ孔53が設けられ、押え板40が先端面に当接した状態で、押え板40の貫孔に挿通されるボルト部材54がねじ孔53に螺着される。そして、軸部39の押え板40側に、軸受を構成するブッシュ55が外嵌されている。なお、ブッシュ55は、筒状本体部55aと、この筒状本体部55aから外径側に突出する外鍔部55bとからなり、外鍔部55bがブロック体38の切欠き部56に嵌合している。
【0034】
そして、非回転側部材Sと、回転側部材Rとは、フローティングシール57にて密封される。このフローティングシール57は、回転側の第1部57aと非回転側の第2部57bとからなる。第1部57aは、ブロック体38の嵌合用切欠き部58に嵌合し、第2部57bは、軸部39に外嵌固着されたリング状支持体59の嵌合用切欠き部60に嵌合している。なお、第1部57aと、第2部57bとは、それぞれ、シールリング61a、61bと、Oリング62a、62bとからなる。また、軸部39には、フローティングシール57にオイルを供給するための供給路63が設けられており、その供給口には栓部材64が装着されている。このように、スイベル継手34がリーマ本体8の仕切部材22に装着された状態では、図1に示すように、その要部(具体的には、突出片52、52を省いた部分)はほぼリーマ本体8内に収納された状態となる。
【0035】
また、上記接続具35は、図1に示すように、被埋設管1の端部に取付けられる管継手65と、この管継手65とスイベル継手34とを接続するジョイント66とを有する。管継手65は、被埋設管1の端部に固着されるキャップ部67と、リング部68とからなる。すなわち、キャップ部67は、本体部67aとコーン部67bとからなり、このコーン部67bの端部からリング部68が突設されている。ジョイント66は、スイベル継手34の一対の突出片52、52間に挿入される突片69と、管継手65のリング部68が挿入される一対の突出片70、70とを有する。すなわち、突出片52、52に軸部71が装着され、この突出片52、52間に挿入される突片69に、この軸部71が挿通されている。また、管継手65のリング部68に挿通される軸部72が、一対の突出片70、70に装着される。
【0036】
このため、スイベル継手34は、被埋設管1に対して、軸部72を中心として矢印X方向に揺動し、軸部71を中心として矢印X方向と直交する方向に揺動することができる。従って、これらの揺動の組み合わせによってリーマ6は被埋設管1に対して屈曲することができる。もちろん、スイベル継手34によって、リーマ6は軸部材25の軸心廻りに回転することができる。
【0037】
また、上記連結構造体7の外周は円筒状の土砂侵入防止カバー74にて包囲されている。この場合、カバー74はその外径寸法(被埋設管1の外径寸法と略同等)がリーマ本体8の基端胴部8aの内径寸法よりも小さく設定されている。そして、仕切部材22に複数の支持片75・・が被埋設管1側に設けられ、カバー74の一端部(先端部)74aが支持片75を外嵌するように、リーマ本体8内に突入される。この際、カバー74の一端部74aと支持片75とが重なっている部分において、外径方向からボルト部材76を螺着して、このカバー74を仕切部材22に取付ける。なお、この場合、ボルト部材76はリーマ本体8の切欠部14に対応し、このボルト部材76の外径方向からの螺着を可能としている。
【0038】
そして、カバー74が仕切部材22に取付けられた状態では、カバー74の一端部74aと、リーマ本体8の基端胴部8aとの間に円環状の空間78が形成され、この空間78に上記噴射口36が開口している。このため、リーマ本体8の中空室23から掘削液が噴射口36を介して排出された場合に、カバー74内に入ることなく後方へ排出され、カバー外部の土砂を後方へ流すことができる。また、カバー74の他端部74b(反リーマ本体側の端部)と被埋設管1との間に隙間79が設けられる。この場合、隙間79は、管継手65のキャップ部67のコーン部67bとの間に設けられる。これによって、カバー74を有しても、リーマ6は被埋設管1に対する屈曲性が損なわれない。
【0039】
上記のように構成されたリーマ装置は、図1に示すように、スイベル継手34を有する連結構造体7を介してリーマ6と被埋設管1とを接続した状態として、その先端のロッド接続部24に、パイロット孔5を形成したロッド3を接続して、このロッド3の引き抜き作業を行うことになる。すなわち、ドリル駆動装置2によってロッド3を回転させつつロッド3を図3の矢印B2方向に引き込む。このとき発生した土砂を掘削液の噴射によって、パイロット孔5とロッド外径の間の空間より排出(排土)する。また、一部の掘削液は後方へ回り被埋設管1に対して潤滑液の役割を果たす。そして、切り崩した土はリーマ6の回転と引き込みとによってリーマ6の外周の孔内壁に押し込められ、これによりパイロット孔5が拡径し、この形成される拡孔内に被埋設管1が矢印B1方向に沿って引き込まれる。そして、被埋設管1の先端が発進立坑P2内に突出するまでロッド3を引き込むと、被埋設管1の引き込み作業が終了する。
【0040】
この際、リーマ6は被埋設管1に対して屈曲性を有するので、安定した操縦性にて被埋設管1を引き込んでいくことができる。なお、この引き込み作業が終了すれば、被埋設管1からこのリーマ装置を外して、そして貫入立坑P1からロッド3を引き抜いて、各立坑P1〜P3を埋め戻せば、管埋設作業が終了する。また、埋設距離が長いときは、パイロット孔形成作業及び被埋設管1の引き込み作業を繰返せばよい。
【0041】
ところで、排出口18も吐出口15と同様、掘削液が噴出されて被埋設管1の引き込み用滑剤としても作用し、その一部は拡孔とパイロット孔5との壁中に浸透し、残部はパイロット孔5を経て発進立坑P2内に戻って溜まることになる。この溜まった掘削液は図示省略の吸引装置で吸引して、掘削液供給装置4に戻して再利用することができる。このように、上記掘削液は、掘削土砂の排出、斜切り先導体(パイロットヘッド)又はリーマ6の潤滑、冷却、ロッド3の滑らかな推進、ベントナイト液で土砂の掘削孔への崩落防止、掘削孔壁への圧密性向上のために用いられる。
【0042】
上記リーマ装置では、リーマ6を形成する場合、略中空円錐形状のリーマ本体8の外面に、複数の板状部材9を例えば溶接等にて取付けことによって、掘削部を構成することができるので、溝加工のための切削加工を省略することができ、製造コストの低減及び加工性の向上を図ることができる。また、溝加工を行わないため、略中空円錐形状のリーマ本体8の肉厚を薄くすることができ、リーマ全体の軽量化を図ることができる。このため、ロッド3に対する立坑内でのリーマ装置の脱着作業の容易化を図ることができる。また、リーマ6の板状部材9は、板状部材本体9aとその表面の硬化処理部9bとからなるので、耐摩耗性に優れ、長期に渡って優れた拡径具の機能を発揮する。しかも、上記硬化処理部9bを、超硬粒分散にて形成しているので、高硬度となる硬化処理部を有する掘削部を簡単に溶接にて形成することができる。この硬化処理部9bに、上記実施形態のように、欠損部12・・を設ければ、欠損部12・・が掘削時に土砂逃げ用の溝(空間)となって、摩擦抵抗の低減を図ることができる。
【0043】
さらに、板状部材9をスパイラル状に配置したので、リーマ本体8は滑らかに回転して、パイロット孔5を確実に拡径する。これにより、被埋設管1がこの拡径孔に滑らかに引き込まれる。また、板状部材9、9間において凹溝13が形成され、この凹溝13が掘削土の排出溝となる。しかも、この凹溝13に掘削液を噴出する複数の吐出口15を設けたので、吐出口15とパイロット孔5の内周壁との間に隙間ができ、この吐出口15から掘削液が噴出し易く、しかも、凹溝13には、切欠部14が形成され、凹溝13に入った土砂をこの切欠部14から後方へ排出することが可能であり、掘削土の排出をより効果的に行うことができる。このため、リーマ装置での掘削性の向上を図ることができる。
【0044】
また、リーマ本体8の吐出口15近傍の回転方向Cの前方側に、この吐出口15への土砂侵入防止用の突起部材21を設けたので、この突起部材21にて、吐出口15への土砂の侵入を防止することができる。すなわち、リーマ6が回転しつつパイロット孔5を拡径する際に、突起部材21は、吐出口15に流入しようとする土砂に対する防護壁となって、この吐出口15の目詰まりを回避することができる。これによって、各吐出口15からの掘削液の噴出を確実に行うことができ、土壌の切り崩し作用を安定して発揮することができる。
【0045】
さらに、連結構造体7のスイベル継手34の要部がリーマ本体8内にほぼ収納されるので、孔内壁に押し込まれない土砂があっても、この土砂のスイベル継手34への侵入を防止できる。すなわち、被埋設管1をパイロット孔5に引き込むときには、リーマ6のロッド接続部24にロッド3が接続され、このロッド3をパイロット孔5から引き抜くことになり、リーマ本体8はその細径側が進行方向となる。このため、土砂はリーマ本体8に対してその小径(細径)側から大径側に流れる、つまり後方へ流れることになって、リーマ本体8内に要部がほぼ収納されているスイベル継手34側への土砂の侵入を防止することができる。これによって、スイベル継手34の損傷を防止でき、リーマ本体8は滑らかに回転してこのリーマ6の拡径作業は安定して行うことができる。また、リーマ本体8内にスイベル継手34がほぼ収納されるので、被埋設管1とリーマ本体8との間寸法を小さくでき、リーマ6の被埋設管1に対する屈曲性の向上を達成できて、被埋設管1の引き込み性を向上させることができる。さらに、被埋設管とリーマ本体との間寸法が小となれば、地上に開口した余掘り(リーマ接続孔)を少なくでき、その分施工時間の短縮を図ることができると共に、引込み抵抗の増加を防止することができる。
【0046】
また、リーマ本体8と被埋設管1との間に、リーマ本体8に取付けられる土砂侵入防止カバー74を設けたので、このリーマ6と被埋設管1との間への土砂の侵入をさらに防止して、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管1の引込み抵抗の増大を回避することができる。これにより、被埋設管1の引き込み作業を過大な引き込み力にて行うことなく軽快に行うことができる。また、土砂侵入による連結構造体7の損傷を防止することができ、リーマ6による拡径作業を安定して行うことができる。しかも、スイベル継手34において、リーマ本体8側の回転側と、上記被埋設管1側の非回転側とをフローティングシール57にて密封したので、長期にわたって信頼性及び耐久性に優れた土砂侵入防止機構を構成することができる。このため、メンテナンス間隔の延長を図ることができる。さらに、土砂侵入防止カバー74は、そのリーマ本体8側の端部がこのリーマ本体8内に突入するので、土砂侵入防止カバ−74のリーマ本体8側の端部からの連結構造体1側への土砂の侵入を一層有効に防止できる。また、反リーマ本体8側の端部と被埋設管1との間に隙間79を設けたので、被埋設管1に対するリーマ本体8の屈曲性を確保することができ、しかも、引き込み作業時には、このリーマ装置に対して土砂が被埋設管1側に流れることになるので、土砂侵入防止74と被埋設管1との間からの土砂侵入を防止できる。
【0047】
また、リーマ本体8の被埋設管1側の開口部近傍に仕切部材22を配設したので、リーマ本体8はこの仕切部材22にて補強され、強度的に優れ、パイロット孔5の拡径作業を安定して行うことができる。また、仕切部材22に、リーマ本体8の中空室23(掘削液の通路)に入った掘削液を被埋設管1側へ排出する噴射口36を設けたので、この噴射口36から噴射された掘削液にて、リーマ本体8の後方側に土砂が溜まるのを防止でき、このリーマ装置内への土砂侵入による被埋設管1の引込み抵抗の増大を回避することができる。しかも、埋設作業終了後に、この噴射口36や吐出口15から洗浄水を注入して、この中空室23内の洗浄が可能である。特に、仕切部材22に2個の比較的大径の清掃用孔32を設けたので、一方の清掃用孔32から洗浄水を中空室23内へ注入して、他方の清掃用孔32から洗浄水を排出することによって、中空室23内に入った土砂等を排出することができ、中空室23内の洗浄を確実に行うことができる。このため、中空室23内に入った土砂等による噴射口36や吐出口15の目詰まりを生じさせず、このリーマ装置を使用した次回の埋設作業において、土壌の切り崩し作用を有効に発揮することができる。なお、吐出口15は、リーマ本体8に設けられたねじ孔16に螺着されるノズル部材17にて構成しているので、この吐出口15に目詰まりが生じても、ノズル部材17を外すことにより、目詰まりを簡単に解消することができる。
【0048】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、リーマ本体8へ取付ける板状部材9の数の増減は自由であり、板状部材9の厚さ寸法や幅寸法の変更も任意に行うことができ、板状部材9が硬化処理部9bを有さないものであってもよい。また、吐出口15の数の増減や孔径の変更も可能である。さらに、土砂侵入防止用の突起部材21として、上記実施形態のように硬化処理するのが耐摩耗性を考慮すれば好ましいが、もちろんこのような硬化処理を施していない場合であってもよい。また、突起部材21の高さ寸法としては、板状部材9の高さ寸法よりも小とするのが好ましいが、リーマ6による拡径時に土砂が吐出口15から内部に侵入しない程度の高さ寸法とする必要がある。なお、管埋設場所によっては、傾斜面にロッド3を貫入させ、傾斜面からロッド3を突出させる場合もあるので、埋設作業時に、貫入立坑P1、発進立坑P2、到達立坑P3等を省略できることもある。また、地盤孔明機としては、上記実施形態では、ドリル駆動装置2と掘削液供給装置4とを別体として構成したが、これらが一体で構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の地盤孔明機のリーマ装置の実施形態を示す断面図である。
【図2】上記地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図3】上記地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図4】上記リーマ装置のリーマを示す側面図である。
【図5】上記リーマ装置のリーマを示す正面図である。
【図6】上記リーマ装置の要部拡大断面図である。
【図7】上記リーマ装置のリーマの要部拡大断面図である。
【図8】上記リーマ装置のリーマ本体の背面図である。
【図9】地盤孔明機によるパイロット孔を形成する方法を示す簡略図である。
【図10】地盤孔明機による被埋設管の埋設方法を示す簡略図である。
【図11】従来の地盤孔明機のリーマ装置を示す簡略図である。
【符号の説明】
1・・被埋設管、 3・・ロッド、 6・・リーマ、 8・・リーマ本体、9・・板状部材、 9a・・板状部材本体、 9b・・硬化処理部、 15・・吐出口、 21・・突起部材
Claims (4)
- 引き込む側に向かって縮径する略中空円錐形状のリーマ本体(8)を備え、このリーマ本体(8)の外面に、リーマ本体(8)軸心に対して所定角度で傾斜するように、板状部材(9)を固着し、この板状部材(9)にて掘削部を構成することを特徴とする地盤孔明機のリーマ装置。
- 上記板状部材(9)は、板状部材本体(9a)とその表面の硬化処理部(9b)とからなると共に、上記硬化処理部(9b)を超硬粒分散にて形成したことを特徴とする請求項1の地盤孔明機のリーマ装置。
- 上記板状部材(9)はスパイラル状に配置されると共に、この板状部材(9)間に、掘削液を噴出する複数の吐出口(15)を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2の地盤孔明機のリーマ装置。
- 上記リーマ本体(8)の吐出口(15)近傍の回転方向前方側に、この吐出口(15)への土砂侵入防止用の突起部材(21)を設けたことを特徴とする請求項3の地盤孔明機のリーマ装置。
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