JP3161691B2 - 地下埋設体の先導孔掘削装置 - Google Patents

地下埋設体の先導孔掘削装置

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JP3161691B2 JP07350996A JP7350996A JP3161691B2 JP 3161691 B2 JP3161691 B2 JP 3161691B2 JP 07350996 A JP07350996 A JP 07350996A JP 7350996 A JP7350996 A JP 7350996A JP 3161691 B2 JP3161691 B2 JP 3161691B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は切羽地山に出現する
岩石等の障害物を粉砕し、先導孔掘削作業の工期の短縮
と工費の低減を図るとともに、先導孔を埋設体と同形断
面に掘削して、埋設体の推進の円滑化と安定化を図れる
ようにした地下埋設体の先導孔掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水路やアンダーパス等の地下構造
物を地下に構築する場合、例えば特公昭55ー5055
7号公報では、地下埋設物の先端に掘削先管を取付け、
地下埋設物と掘削先管との内部にスクリューオーガを配
置し、該オーガの先端にカッターを回転可能に設けて、
掘削先管を発進立坑から地山に貫入し、掘削先管の前方
を掘削しながら地下埋設物を推進し、その掘削土砂を上
記オーガで排出するようにしている。
【0003】しかし、この従来の掘削装置は、地山に岩
石等の障害物が出現した場合、地下埋設物の推進が遮ら
れて工事の中断を余儀無くされ、しかも適当な対処方法
が無いため、通常は地山の上部から岩石を掘り出す方法
が採られ、工期が長期化し工費が嵩む等の問題があっ
た。
【0004】また、上記装置は円柱状の地下埋設物に対
応して、円管状の掘削先管を用いているが、円柱状の地
下埋設物は隣接の地下埋設物に対する止水が難しく、更
に本体構造物として利用する場合は、化粧コンクリート
の打設を要して、その分工程が増える問題がある。そこ
で、円管状の掘削先管の代わりに、矩形断面の地下埋設
物と掘削先管とを採用すると、掘削先管の四隅に掘削残
りを生じて推進時の抵抗が大きくなり、地下埋設物の推
進に大きな動力を要するうえに、地表面の変状を引き起
こす惧れがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、切羽地山に出現する岩石等の障害物を粉砕
し、先導孔掘削作業の工期の短縮と工費の低減を図ると
ともに、先導孔を埋設体と同形断面に掘削して、埋設体
の推進の円滑化と安定化を図れるようにした地下埋設体
の先導孔掘削装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、推進
管の先端部に先導管を設け、該先導管の前部に主カッタ
ーを回転可能に設け、前記主カッターの後部に、補助カ
ッターを前記主カッターと同動かつ前記先導管の内面に
向けて突出可能に設け、前記補助カッターの突出端部を
先導管の内面に係合可能にした地下埋設体の先導孔掘削
装置において、前記補助カッターの先端部を半球面状に
形成するとともに、前記先導管の内面の四隅に、前記補
助カッターの突出端部と係合可能なガイド板を設け、補
助カッターを先導管の内面に円滑に移動させ、主カッタ
ーによる先導管の内面四隅の掘削残りを除去し、埋設体
の推進の円滑化と安定化を図るようにしている。請求項
2の発明は、前記ガイド板の内側に、補助カッターの突
出端部と係合可能な円弧状の湾曲面を形成し、補助カッ
ターの先導管内面の移動の円滑化を増進するようにして
いる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明すると、図1乃至図6において1は地下埋設
体である矩形断面の推進管で、該管1の先端部に同形断
面の先導管2が着脱可能に取付けられ、該管2の先端が
フード状に形成されている。先導管2の先端部には、推
進管1の移動手段として、例えば牽引ケーブル(図示
略)の一端が取付け可能にされ、この他端を到達立坑
(図示略)側に設置した牽引ジャッキに接続可能にして
いる。
【0008】先導管2の内部にはオーガ管3が取付けら
れ、その先端に円錐状の誘導ガイド4が設けられ、該ガ
イド4の周面に複数の破砕用突起5が突設されている。
オーガ管3の内側には、スクリューオーガ6が回転可能
に設けられ、その駆動軸7が油圧モータ等の駆動装置8
に回転可能に連係されていて、掘削土砂をオーガ管3の
内部に搬送し、これを下流側に設けた真空吸引装置(図
示略)を介して、発進立坑側へ搬出可能にしている。
【0009】先導管2の内部にはジャッキ9,9が配置
され、該ジャッキ9,9の基端部は発進立坑側の定位置
に不動に固定され、その先端部にピストンロッド10,
10が伸縮可能に装着されている。ピストンロッド1
0,10の先端部は駆動装置8に連結され、ジャッキ
9,9の伸縮作動時に、駆動装置8を介してスクリュー
オーガ6と駆動軸7とを先導管2の管軸方向へ移動可能
にしている。
【0010】ジャッキ9の作動は発進立坑または到達立
坑側で遠隔制御され、所定位置に設置した各測定器によ
る排土量や駆動軸7の回転数、若しくは駆動装置8の油
圧データ等の情報に基いて、作業者が切羽側の地山11
における岩石等の障害物12の出現の有無を判断し、障
害物12の出現と判断した場合、上記情報に応じてジャ
ッキ9を伸縮可能にしている。
【0011】ジャッキ9は常時はピストンロッド10を
縮小して、後述する主カッターによる掘削を可能にし、
また障害物12の出現時にはピストンロッド10を伸長
して、後述するカッターヘッドを先導管2の前方に突出
し、障害物12を先導管2の内側に誘導可能にしてい
る。
【0012】駆動軸7の先端部には略軸状のカッターヘ
ッド13が取付けられ、該ヘッド13は常時は先導管2
の内側に位置し、その山形の前端面に複数のカッタービ
ット14を突設した主カッター15を設けている。カッ
ターヘッド13の内部には、一対の補助カッター16が
油密かつ軸方向に摺動可能に収容され、該カッター1
6,16の間にカッタージャッキ(図示略)が配置され
ている。
【0013】カッタージャッキは、発進立坑または到達
立坑側に設けた油圧パワユニット(図示略)から圧油を
給排可能にされ、圧油の供給時には一対の補助カッター
16を外側へ付勢し、かつ一定変位摺動可能にしてい
て、その半球面状の先端部を先導管2の内面に沿って係
合可能にしている。
【0014】一方、圧油の排出時、つまり油戻し時には
油圧ジャッキに負圧を発生させて、一対の補助カッター
16を内側へ移動させ、その先端部をカッターヘッド1
3の内側へ引き込み可能にしている。図中、17は先導
管2の四隅に取付けたガイド板で、その内側に補助カッ
ター16の先端部と係合可能な円弧状の湾曲面17aが
形成されている。
【0015】カッターヘッド13の背面には、略円錐リ
ング状の破砕枠18が前記誘導ガイド4と対向して設け
られ、該周面に複数の破砕用突起19が突設されてい
て、該突起19と前記破砕用突起5との間に、掘削土砂
の移動路を形成可能にしている 図中、20は先導管2の内部に設けた軸受で、駆動軸7
を回転可能に支持している。
【0016】このように構成した先導孔掘削装置を用い
て地山11を掘削する場合は、推進管1を発進立坑側に
搬入し、該管1の先端に先導管2を取付け、該管1の内
部にスクリューオーガ6を組み付け、その駆動軸7の基
端部に駆動装置8を取付け、該装置8の後部にジャッキ
9,9のピストンロッド10,10を取付ける。また、
駆動軸7の先端部にカッターヘッド13を取付け、該ヘ
ッド13を先導管2の内側に配置し、その背部の破砕枠
18をオーガ管3の誘導ガイド4に対向配置する。
【0017】そして、先導管2を到達立坑側に向けて、
推進管1を発進立坑の所定位置に位置付け、前記ジャッ
キ9の基端部を発進立坑側の所定位置に不動に固定す
る。また、先導管2の先端に牽引ケーブル(図示略)を
取付け、該ケーブル(図示略)を予め掘削したケーブル
挿通孔(図示略)に挿通し、これを到達立坑側に設置し
た牽引ジャッキ(図示略)に接続する。
【0018】この後、牽引ジャッキを作動し、牽引ケー
ブルを介して先導管2と推進管1とを到達立坑側へ牽引
し、また駆動装置8を駆動して駆動軸7を回転し、該軸
7に連係するカッターヘッド13と、スクリューオーガ
6とを回転させる。このようにすると、主カッター15
がカッターヘッド13と同動して切羽地山を掘削し、そ
の掘削土砂が破砕枠18と誘導ガイド4との間に導か
れ、その一定量が先導管2内に送り込まれる。
【0019】この後、掘削土砂はスクリューオーガ6に
搬送され、真空吸引装置(図示略)に吸引されて発進立
坑の外部に搬出される。したがって、先導管2と推進管
1とは地山の掘削分、到達立坑側へ移動する。
【0020】この間、ジャッキ9,9は縮小作動し、誘
導ガイド4と破砕枠18との間を移動する掘削土砂が破
砕用突起5,19と接触して、それらの塊が掻き崩さ
れ、その流動性を促される。また、カッターヘッド13
内のカッタージャッキ(図示略)に圧油が送り込まれ、
その油圧によって補助カッター16,16が外側へ付勢
され、その先端部がカッターヘッド13の外側に突出す
る。
【0021】このため、補助カッター16,16は上記
突出状態を維持しながら、カッターヘッド13に同動し
て先導管2の内側を回転し、それらの内面とガイド板1
7の内面を滑動する。その際、補助カッター16,16
は、先導管2の対辺位置では内側に若干押し縮められて
滑動し、また対角線位置では伸長してガイド板17の凹
状湾曲部17aに係合し、先導管2の内面を隈無く回転
する。
【0022】この状況は図3のようで、先導管2の内側
に仮想線で示すような主カッター15の回転軌跡が形成
され、該軌跡と先導管2およびガイド板17の内面との
間の地山11を補助カッター16,16が掘削し、主カ
ッター15による掘削残りを除去する。したがって、主
カッター15と補助カッター16,16とで形成される
先導管2ないし推進管1の先導孔は、先導管2ないし推
進管1の断面形状と略同形に掘削されるから、その移動
抵抗が低減し、先導管2と推進管1と円滑かつ安定し
て移動する。
【0023】このような状況の下で図4のように、切羽
地山11に岩石等の障害物12が出現すると、排土量が
減少し先導管2ないし推進管1の推進量が低下するとと
もに、駆動装置8の回転速度や油圧が上昇する。これら
の状況は、発進立坑または到達立坑側に設けた計測器に
よって検出され、当該データに基いて作業者がジャッキ
9,9を伸長作動するとともに、カッターヘッド13内
のカッタージャッキの圧油を強制的に油タンクへ戻す。
【0024】このようにすると、ピストンロッド10,
10が伸長作動し、駆動軸7が駆動装置8およびカッタ
ーヘッド13等と一緒に切羽地山11側へ移動し、また
カッタージャッキ(図示略)が負圧になって、補助カッ
ター16,16がカッターヘッド13の内側へ引込む。
このため、カッターヘッド13が先導管2の前方へ突出
し、主カッタ15が前記障害物12の支持基盤を掘削し
て、該基盤を軟弱ないし消失させ、障害物12の移動を
促す。
【0025】この結果、障害物12が主カッタ15に誘
導され、または自重によりカッターヘッド13の外端部
へ移動して、該ヘッド13の背部へ誘導され、破砕枠1
8と誘導ガイド4との間に導かれる。この状況は図5の
ようである。この場合、補助カッター16,16は前述
のように、カッターヘッド13の端部に引き込まれてい
るから、前記障害部12の移動を妨げない。
【0026】この後、作業者が適時ジャッキ9,9を縮
小作動し、カッターヘッド13を後退させて、破砕枠1
8と誘導ガイド4との間に障害部12を挟み込む。この
ようにすると、障害部12の一側が回転下の破砕用突起
19で切削かつ破砕され、この他側が静止下の破砕用突
起5で切削かつ破砕されて、図6のように次第に小嵩化
かつ破砕され、その破砕片がスクリューオーガ6によっ
て搬送され、真空吸引装置を経て発進立坑側へ搬出され
る。
【0027】上記破砕操作は、排土量や推進管1の推進
量、破砕片の状況等に基いて所要時間、または適宜ジャ
ッキ9,9を再度伸長作動する等して行なわれ、上記状
況が平常な掘削状況を回復したところで、破砕操作を終
了し、ジャッキ9,9を縮小作動させて原状の掘削作業
を再開する。
【0028】このように本発明は切羽地山11に障害物
12が出現しても、これを破砕して地山11の掘削を行
なえるから、従来のように地山の上部から障害物12を
掘り出す方法に比べて、掘削作業の中断が短く、その分
工期の短期化と工費の低減を図れる。
【0029】こうして、先導管2が到達立坑側へ到達し
たところで、牽引ケーブルと先導管2とを取外し、該管
2からスクリューオーガ6と駆動装置8とを取出し、ま
たジャッキ9,9を撤去したところで、推進管1の敷設
が終了する。以後、別の推進管1にオーガスクリュ6等
の構成部品を組み付け、これを発進立坑側の所定位置に
位置付け、これを牽引かつ推進する。
【0030】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、補助カ
ッターの先端部を半球面状に形成するとともに、前記先
導管の内面の四隅に、前記補助カッターの突出端部と係
合可能なガイド板を設けたから、補助カッターを先導管
の内面に円滑に移動させ、主カッターによる先導管の内
面四隅の掘削残りを除去して、埋設体の推進の円滑化と
安定化を図ることができる。請求項2の発明は、前記
イド板の内側に、補助カッターの突出端部と係合可能な
円弧状の湾曲面を形成したから、補助カッターの先導管
内面の移動の円滑化を増進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の要部を拡大して示す断面図である。
【図3】図2の左側面図である。
【図4】本発明による先導孔の掘削状況を示す断面図
で、切羽地山に岩石が出現している。
【図5】本発明による岩石の破砕前の状況を示す断面図
で、岩石を先導管内に導入した状況を示している。
【図6】本発明による岩石の破砕後の状況を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 推進管(埋設体) 2 先導管 3 オーガ管 4 誘導ガイド 5,19 破砕用突起 6 スクリューオーガ 7 駆動軸 15 主カッター 16 補助カッター 17 ガイド板 18 破砕枠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 敏 夫 東京都千代田区三崎町2丁目5番3号 鉄 建 建 設 株式会社 内 (72)発明者 斎 藤 雅 春 東京都千代田区三崎町2丁目5番3号 鉄 建 建 設 株式会社 内 (72)発明者 小 室 好 孝 東京都千代田区三崎町2丁目5番3号 鉄 建 建 設 株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭60−192091(JP,A) 特開 平7−269290(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 311 E21D 9/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】推進管の先端部に先導管を設け、該先導管
    の前部に主カッターを回転可能に設け、前記主カッター
    の後部に、補助カッターを前記主カッターと同動かつ前
    記先導管の内面に向けて突出可能に設け、前記補助カッ
    ターの突出端部を先導管の内面に係合可能にした地下埋
    設体の先導孔掘削装置において、前記補助カッターの先
    端部を半球面状に形成するとともに、前記先導管の内面
    の四隅に、前記補助カッターの突出端部と係合可能なガ
    イド板を設けたことを特徴とする地下埋設体の先導孔掘
    削装置。
  2. 【請求項2】前記ガイド板の内側に、補助カッターの突
    出端部と係合可能な円弧状の湾曲面を形成した請求項1
    記載の地下埋設体の先導孔掘削装置。
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