JP4445379B2 - 管体の埋設施工装置 - Google Patents

Description

本発明は、管体の前方地盤を掘削しながら該管体を地中に推進、埋設させる管体の埋設施工装置に関するものである。

従来から、この種の管体埋設施工装置としては、例えば、特許文献１に記載しているように、地中に埋設すべき管体内にスクリューオーガを回転自在に挿入し、このスクリューオーガを発進立坑側に配設している前後移動台車上に設置した回転駆動手段によって回転させて前方の地盤を掘削し、掘削土砂をスクリューオーガの螺旋羽根によって管体の内周面とスクリューオーガのオーガ軸の外周面間の隙間を通じて後方に搬出しながら上記前後移動台車を推進ジャッキによって前進させて管体を地中に埋設施工する装置が知られている。
特公平３−１４９９４号公報

しかしながら、上記装置によれば、内部にスクリューオーガを装着している管体を地中に推進させてスクリューオーガにより前方の地盤を掘削しながら埋設していく時に、大径の礫が管体の開口端部内に侵入した場合、該礫が管体の内周面とスクリューオーガのオーガ軸との間の隙間に詰まってオーガ軸の外周面に装着している螺旋羽根により後方に搬送することができなくなり、管体内が該大径の礫によって閉塞してそれ以上の掘進が困難となる。

このため、管体の推進、埋設中に該管体の開口端に礫が詰まると、スクリューオーガを発進立坑側に引き抜いたのち、作業員が管体内に入って礫等の破砕、撤去処理を行い、しかるのち、再び、スクリューオーガを該管体内に挿入、装着して該管体の推進、埋設作業を行っているのが現状であり、作業のロス時間が長くなって工期が長期化するといった問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前方の地盤を掘進しながら管体を埋設中に礫が存在しても、掘削手段等を撤去することなくその礫を内部に取り込んで土砂と分別しながら後方に排出可能にし、管体を能率よく埋設施工することができる管体の埋設施工装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の管体の埋設施工装置は、請求項１に記載したように、前端開口部を刃先部に形成している断面矩形状の角鋼管からなる地中に推進埋設される管体と、管体の前方地盤を掘削する掘削手段と、管体内を通じて掘削物を後方に排出する搬送手段と、管体の推進手段とからなる管体の埋設施工装置であって、上記搬送手段は、上記管体内にこの管体と同軸心にして回転自在に配設され且つ後端を回転駆動手段に連結するように構成した断面円形の丸鋼管からなる筒体と、この筒体の外周面及び内周面に全長に亘ってそれぞれ固着している外側螺旋羽根と内側螺旋羽根とからなり、上記掘削手段は、前面に多数のカッタビットを固着している複数本のアーム部材を上記筒体の前端開口部の中心から径方向に放射状に突設してこれらのアーム部材の外端を上記筒体の開口端に一体に固着していると共に周方向に隣接するアーム部材間の空間部を礫が通過可能な礫取込開口部に形成してなり、さらに、上記筒体の少なくとも前部側の周壁部に、礫に混入している土砂をこの筒体の外周面と上記管体の内周面間の空間部によって形成した土砂搬出通路に排出する複数個の土砂通過孔を周方向及び長さ方向に所定間隔毎に設けていると共に、筒体の後端部に筒体内を上記内側螺旋羽根によって後方に搬出される礫の排出口を設けている一方、上記管体の後端管壁部に、この礫排出口と連通し且つ上記外側螺旋羽根によって上記土砂搬出通路内を後方に搬送される土砂を上記礫排出口から排出される礫と共に外部に排出する掘削物排出口を設けていることを特徴とする。

このように構成した管体の埋設施工装置において、請求項２に係る発明は、上記筒体の前端外周面と管体の前端内周面間に、土砂や礫等が土砂排出通路内に入るのを阻止する遮断壁を設けていることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、上記遮断壁の外周端を管体の前端開口部に一体に固着して管体の前端開口部から上記筒体の前端開口部に向かって斜め後方に傾斜させた構造としている。

また、請求項４に係る発明は、上記筒体の前端部を管体の前端開口部の内周面に向かってラッパ状に拡開させた構造を有している。

請求項１に係る発明によれば、前端開口部を刃先部に形成している断面矩形状の角鋼管からなる地中に推進埋設される管体と、管体の前方地盤を掘削する掘削手段と、管体内を通じて掘削物を後方に排出する搬送手段と、管体の推進手段とからなる管体の埋設施工装置であって、上記搬送手段は管体内にこの管体と同軸心にして回転自在に配設され且つ後端を回転駆動手段に連結するように構成した断面円形の丸鋼管からなる筒体と、この筒体の外周面及び内周面に全長に亘ってそれぞれ固着している外側螺旋羽根と内側螺旋羽根とからなり、上記掘削手段は、前面に多数のカッタビットを固着している複数本のアーム部材を上記筒体の前端開口部の中心から径方向に放射状に突設してこれらのアーム部材の外端を上記筒体の開口端に一体に固着していると共に周方向に隣接するアーム部材間の空間部を礫が通過可能な礫取込開口部に形成しているので、管体の前方地盤を掘削中において礫が存在した場合、この礫を大径の筒体内に取り込んで筒体の回転に従って該筒体の内周面に固着している上記内側螺旋羽根によって礫を筒体内で円滑且つ確実に後方に搬出することができる。

さらに、上記筒体の少なくとも前部側の周壁部に、礫に混入している土砂を筒体の外周面と管体の内周面間の空間部によって形成した上記土砂搬出通路に排出する土砂通過孔を設けていると共に、筒体の後端部に筒体内を上記内側螺旋羽根によって後方に搬出される礫の排出口を設けている一方、上記管体の後端管壁部に、この礫排出口と連通し且つ上記外側螺旋羽根によって上記土砂搬出通路内を後方に搬送される土砂を上記礫排出口から排出される礫と共に外部に排出する掘削物排出口を設けているので、礫と共に筒体内に取り込まれた土砂を礫からふるい分けして上記土砂通過孔から土砂搬出通路内に搬出し、筒体の回転による外側螺旋羽根によって掘削土砂を後方に確実に搬出することができると同時に、上記内側螺旋羽根によって礫を上述したように筒体内を通じて後方に搬出して礫排出口から排出することができ、掘削土砂と共に上記管体の後端管壁部に設けている掘削物排出口から外部に排出することができる。従って、管体の推進、埋設作業を中断することなく、管体を能率よく埋設施工することができる。

請求項２に係る発明によれば、上記筒体の前端外周面と管体の前端内周面間に遮断壁を設けているので、この遮断壁によって掘削土砂や礫等が管体と筒体間の土砂搬出通路内に入るのを確実に阻止して、全ての掘削土砂を礫と共に大径の筒体内に導入させることができると共に、筒体内から掘削土砂のみを上述したように、筒体の周壁部に設けている土砂通過孔を通じて管体と筒体間の上記土砂搬出通路側に迂回するように排出することができ、礫による土砂搬出通路の開口端の閉塞を確実に防止することができる。

この場合、請求項３に記載したように、上記遮断壁の外周端を管体の前端開口部に一体に固着すると共にこの遮断壁を管体の前端開口部から筒体の前端開口部に向かって斜め後方に傾斜させおくことによって、掘削土砂及び礫等をこの遮断壁の傾斜面によって筒体の開口端に円滑且つ確実に導入することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、上記筒体の前端部を管体の前端開口部の内周面に向かってラッパ状に拡開させているので、筒体内に掘削土砂や礫等を効率良く取り込んで排出処理することができる。

本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１、図２に示すように、管体１を地中に推進埋設するための埋設施工装置は、管体１の前方地盤を掘削する掘削手段２と、管体１内を通じて掘削土砂等の掘削物を後方に排出する搬送手段３と、管体１の推進手段４とからなる。地中に埋設される上記管体１としては、一定長さを有する断面矩形状の角鋼管からなり、一例として、長さが5250mm、管壁の厚みが19mm、外径が900mm ×900mm 角の大きさに形成されている。なお、この管体１の開口前端縁は刃先部に形成されている。

上記搬送手段３は、上記管体１内にその軸心をこの管体１の軸心上にして回転自在に配設された円筒形状の鋼管からなる筒体3aと、この筒体3aの外周面及び内周面に全長に亘って固着している螺旋羽根3b、3cとからなり、筒体3aはその後端を後述するように回転駆動手段５に着脱自在に連結してこの回転駆動手段５により回転させられるように構成している。この筒体3aの長さは上記管体１よりも僅かに短い長さに形成されていると共に外径は管体１よりも小径ではあるが、大径の礫を受け入れて後方に送り出し可能な内径に形成している。一例として、管壁の厚みが９mmで外径が600mm 程度に形成されている。そして、管体１の内周面とこの筒体3aの外周面間の空間部を土砂搬出通路６に形成してあり、この土砂搬出通路６に筒体3aの外周面に固着した上記螺旋羽根3bを突出させている。なお、筒体3aの内外周面に固着している上記螺旋羽根3b、3cは筒体3aの回転によって土砂等の掘削物を後方に搬送するように同一螺旋巻き方向に突設している。

掘削手段２は、この搬送手段３における筒体3aの前端開口部に一体に装着したカッタヘッドからなり、このカッタヘッドは、前面に多数のカッタビット2bを固着させている複数本のアーム部材2aを筒体3aの前端開口部の中心から径方向に放射状に突設してこれらのアーム部材2aの外端を上記筒体3aの開口端に一体に固着していると共に周方向に隣接するアーム部材2a、2a間の空間部を礫が通過可能な礫取込開口部2cに形成してなるものである。なお、このカッタヘッドは中心部を前方に向かって突出させて先端を先鋭に形成した側面円錐形状に形成しているが、前面が垂直な面となるように形成しておいてもよい。

上記筒体3aの前部周壁には、該筒体3a内から上記土砂搬出通路６に連通する複数個の土砂通過孔７を周方向及び長さ方向に所定間隔毎に設けていると共に、筒体3aの後端周壁部には該土砂通過孔７よりも大径の礫排出口８を設けてあり、さらに、この礫排出口８を内側にして上記管体１の後端管壁部に該礫排出口８と全面的に連通する掘削物排出口９を設けている。この掘削物排出口９は礫排出口８と同径又は該礫排出口８よりも大径に形成されている一方、上記土砂通過孔７は外管１の内周面と筒体3aの外周面との間の隙間間隔、即ち、上記土砂搬出通路６の幅と同径又は小径に形成されている。なお、この土砂通過孔７は筒体3aの後部側にも設けておいてもよい。

また、上記管体１の前端開口部において、この管体１の前端内周面と筒体3aの前端外周面間に、土砂や礫等が上記土砂搬出通路６の開口端から該通路内に入るのを阻止する板材からなる遮断壁10を設けている。この遮断壁10は、その矩形状の外周端をこの管体１の開口端に一体に固着し、円形状の内周端を筒体3aの開口端から分離させた取付構造としている。

さらに、この遮断壁10は管体１の前端開口部から筒体3aの前端開口部に向かって斜め後方に傾斜させて全ての掘削土砂等をこの傾斜面に沿って筒体3aの前端開口部内に導入するように形成している。具体的には、上記遮断壁10として、その外周端の形状をこの管体１の開口端と同大、同形の矩形状に形成し、内周端を上記筒体3aの開口端に小間隔を存して囲繞することができる円形状の孔に形成し、且つ、外周端から内周端に向かって斜め後方に傾斜させてなる形状のものを、その矩形状外周端を管体１の開口端に一体に固着し、円形状の孔を筒体3aの開口端に近接させた状態で配設してなるものである。

筒体3aの後端開口部は、該開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板3dによって閉止されていると共にこの円形端面板3dの中心部に回転中心軸11を後方に向かって突設してあり、この回転中心軸11の後端と回転駆動手段５の回転軸の前端とをカップリング12を介して着脱自在に連結している。なお、このカップリング12は、凹条部を設けた一半部12a とこの凹条部に係脱自在な凸条部を設けた他半部12b とを回転中心軸11の後端と回転駆動手段５の回転軸の前端とにそれぞれ固着している。なお、回転駆動手段５は回転駆動モータ5aと減速機5bとからなり、該回転駆動モータ5aの回転を減速機5bに伝達し、この減速機5bを介して回転中心軸11を回転駆動するように構成している。

また、管体１の後端開口部は上記筒体3aと同様に、その開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板1aによって閉止されていると共にこの円形端面板1aの中心部に軸受13を固着し、この軸受13に上記筒体3aの回転中心軸10を回転自在に支持している。

上記回転駆動手段５は図１、図３に示すように、管体１の後方に配設された前後移動台車14上にその回転駆動モータ5aの回転軸を前方に向けた状態で設置されてあり、さらに、この前後移動台車14の両側部上に推進手段４である推進ジャッキ4a、4aを前後方向に向けて設置し、これらの推進ジャッキ4a、4aの前端部を、前後移動台車14の上端部上に立設、固着している固定壁板15の両側端部に連結していると共に、推進ジャッキ4a、4aの後端側において、これらの推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの先端間に推進力伝達部材となるスプレッダ16を一体に連結し、ピストンロッドを伸長させることによってこのスプレッダ16を後方の反力壁17に当接させ、前後移動台車14を前進させるように構成している。

このように構成した管体の埋設施工装置によって発進立坑Ｃ側から地盤中に管体１を推進、埋設するには、この管体１の後方に前後移動台車14を配設したのち、推進手段４の推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させることによりその後端のスプレッダ16を発進立坑Ｃの後壁面に接して設けている反力壁17に当接させ、この状態から更にピストンロッドを伸長させると、前後移動台車14が前進してこの前後移動台車14上に設置している回転駆動手段５の回転軸がカップリング12を介して搬送手段３である筒体3aの後端回転中心軸11に直結する。

この状態にして回転駆動手段５の回転駆動モータ5aを作動させて筒体3aを回転させると共に推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドをさらに伸長させると、上記反力壁17に推進反力を支持させながらその推進力が筒体3aの回転中心軸11を支持している管体１に伝達されて前後移動台車14を前進させながら筒体3aと一体的に該管体１を推進させ、筒体3aの前端に設けている掘削手段４であるカッタヘッドにより前方の地盤を掘進する。管体１が推進すると、その開口端に形成している刃口によって前方の土砂等が管体１の開口端内に取り込まれて該管体１の開口端から筒体3aの開口端に向かって斜め後方に傾斜している上記遮断壁10の前面に案内されながらカッタヘッドによって掘削された土砂と共に筒体3aの開口端部内に導入される。この時、土砂中に礫が存在した場合には、該礫はカッタヘッドに設けている礫取込開口部2cを通過して土砂と共に筒体3a内に受け入れられる。

筒体3a内に導入された掘削土砂や礫は、筒体3aの回転に従って該筒体3aの内周面に一体に設けている内側螺旋羽根3cにより後方に搬送されると共に、その搬送途上における筒体3aの前部周壁に設けている土砂通過孔７から筒体3a内の土砂が筒体3aの外周面と管体１の内周面間の土砂搬出通路６内に落下する。この際、土砂通過孔７はこの土砂搬出通路６の内外径方向の幅と同等、若しくは小径に形成されているので、大径の礫はこの土砂通過孔７から土砂搬出通路６内に排出されることなく筒体3a内を内側螺旋羽根3cによって後方に搬出され、該筒体3aの後端部周壁に設けている礫排出口８から管体１の後端部周壁に設けている掘削物排出口９を通じて外部（発進立坑Ｃ内）に排出される。

一方、礫からふるい分けられて土砂通過孔７から土砂搬出通路６内に排出された土砂は、筒体3aの外周面に突設している外側の螺旋羽根3bによって筒体3aの回転に従って後方に搬送され、管体１の後端部周壁に設けている上記掘削物排出口９から礫と共に外部に排出される。

このように、筒体3aを回転させて前方の地盤を掘削しながら管体１が一定長、推進すると、推進手段４である推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させたのち、ピストンロッドと反力壁17との間に管体１の掘進長に相当した厚みの反力受け部材17a を介在させて再び推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長することにより上記管体１をさらに一定長、掘進させ、これを繰り返すことによって管体１を略全長に亘って地盤中に推進、埋設する。なお、地盤中に埋設すべき管体１による管路の長さが長い場合には、最初に埋設する上記管体１を先導管としてこの管体１に刃口や遮断壁10が設けられていない定尺の管体を順次、継ぎ足すと共にこれらの管体に内装される筒体としては掘削手段３や土砂通過孔７を設けていない筒体を使用し、管体と同様に順次継ぎ足しながら推進、埋設すればよい。所定長の管路の形成後、筒体を引き抜いて撤去する。

上記実施の形態においては、上記管体１と筒体3aとの間の土砂搬出通路６の前端開口部を遮断壁10によって閉止しているが、図４に示すように、筒体3aの前端部を管体１の前端開口部の内周面に向かってラッパ状に拡開させてその開口端を筒体１の開口端部内周面に近接又は摺接させることにより、土砂搬出通路６の開口端を閉止した状態としてもよい。この場合、管体１が断面矩形状であれば、その四隅部に内端面が筒体3aの前端開口部外周面に沿って凹円弧状に形成している遮断壁を固着しておけばよい。

また、掘削手段２としては、前面に複数のカッタビット2bを突設している数本のアーム部材2aを筒体3aの開口端中心部から放射状に突設してその外端を上記拡開した前端開口部の内周面に一体に固着した構造としておいてもよい。

なお、上記いずれの実施の形態においても、筒体3aの前端外周面と管体１の前端内周面間に遮断壁10を設けているが、このような遮断壁10を設けることなく図５に示すように、掘削手段２であるカッタヘッドのアーム部材2aの外周端部を筒体3aの前端開口部から管体１の開口端内周面に向かって突出させ、管体１の内周面と筒体3aの外周面間で形成している上記土砂搬出通路６の前端開口部に一体に装着した構造としておいてもよい。

前方地盤を掘削しながら管体を地中に埋設している状態の簡略縦断側面図。 その正面図。 前後移動台車部分の平面図。 本発明の別な実施の形態を示す要部の簡略縦断側面図。 遮断壁を設けていない実施の形態を示す要部の簡略縦断側面図。

１ 管体
２ 掘削手段
３ 搬送手段
3a 筒体
3b、3c 螺旋羽根
４ 推進手段
4a 推進ジャッキ
５ 回転駆動手段
６ 土砂搬出通路
７ 土砂通過孔
８、９ 排出口
10 遮断壁

Claims (4)

1. 前端開口部を刃先部に形成している断面矩形状の角鋼管からなる地中に推進埋設される管体と、管体の前方地盤を掘削する掘削手段と、管体内を通じて掘削物を後方に排出する搬送手段と、管体の推進手段とからなる管体の埋設施工装置であって、上記搬送手段は、上記管体内にこの管体と同軸心にして回転自在に配設され且つ後端を回転駆動手段に連結するように構成した断面円形の丸鋼管からなる筒体と、この筒体の外周面及び内周面に全長に亘ってそれぞれ固着している外側螺旋羽根と内側螺旋羽根とからなり、上記掘削手段は、前面に多数のカッタビットを固着している複数本のアーム部材を上記筒体の前端開口部の中心から径方向に放射状に突設してこれらのアーム部材の外端を上記筒体の開口端に一体に固着していると共に周方向に隣接するアーム部材間の空間部を礫が通過可能な礫取込開口部に形成してなり、さらに、上記筒体の少なくとも前部側の周壁部に、礫に混入している土砂をこの筒体の外周面と上記管体の内周面間の空間部によって形成した土砂搬出通路に排出する複数個の土砂通過孔を周方向及び長さ方向に所定間隔毎に設けていると共に、筒体の後端部に筒体内を上記内側螺旋羽根によって後方に搬出される礫の排出口を設けている一方、上記管体の後端管壁部に、この礫排出口と連通し且つ上記外側螺旋羽根によって上記土砂搬出通路内を後方に搬送される土砂を上記礫排出口から排出される礫と共に外部に排出する掘削物排出口を設けていることを特徴とする管体の埋設施工装置。
2. 筒体の前端外周面と管体の前端内周面間に、土砂や礫等が土砂排出通路内に入るのを阻止する遮断壁を設けていることを特徴とする請求項１に記載の管体の埋設施工装置。
3. 遮断壁はその外周端を管体の前端開口部に一体に固着してあり、この管体の前端開口部から筒体の前端開口部に向かって斜め後方に傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管体の埋設施工装置。
4. 筒体の前端部を管体の前端開口部の内周面に向かってラッパ状に拡開させていることを特徴とする請求項１に記載の管体の埋設施工装置。

Images