JP4583630B2

JP4583630B2 - Digging equipment

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Publication number: JP4583630B2
Application number: JP2001043255A
Authority: JP
Inventors: 陽一作原
Original assignee: Kanden Engineering Corp
Current assignee: Kanden Engineering Corp
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2001311386A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に管を推進させる推進工法において、長距離急曲線の施工を好適に行うことのできる掘進装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
推進工法とは、発進立坑より出発し地盤を掘削する掘削マシンを先頭にして、ヒューム管等の複数の推進管を順次後ろから直列に継ぎ足し、その最後尾を前記立坑内の元押しジャッキで押し込むことにより、上記複数の推進管を地中に敷設する工法である。この推進工法では、複数の推進管を、その管軸に直角な端面どうしを真っ直ぐに当接させながら直列に継ぎ足し推進させる「直線押し」が基本である。しかし今日では、推進工法による曲線施工の要求が高まり、その技術への取り組みも進みつつある。
【０００３】
曲線施工では、曲線に沿って屈曲した状態の隣接する推進管の端面が、平面視で楔状に目開きする。このままでは推進管の端面に応力集中が発生して管破壊を起こしたり、推力伝達方向が定まらず予想外の不正確な曲率曲線などが発生しやすい。従来の曲線施工ではこのような問題を様々な工夫により解決努力してきた。以下、従来の曲線施工を簡単に説明する。
【０００４】
▲１▼目開き部キャンパー挿入工法
曲線に沿って屈曲した状態の隣接する推進管の端面の目開き部（隙間）に小型ジャッキまたは小木片等のキャンパーを差し込み、このキャンバーを介して所定の目開きを保持し、かつ推力を伝達させる方法である。しかし、この方法は以前から試みられて来た方法ではあるが、施工の煩雑さ、不確実さ等の理由から、今日では陳腐化した工法となっている。また、カーブ全長に亘って油圧ジャッキ（ラムジャッキ）を装着する方式は、推力伝達や適切な目開き確保に合理的であるが、高価な装置によるコストアップ及び施工の煩雑さ等の欠点がある。
【０００５】
▲２▼クッション材挿入工法（センプラカーブシステム）
隣接する推進管の管端面間にクッション材を挿入しておき、カーブでは掘削マシンが掘進した軌跡上（掘進孔）を後続の推進管が追随する。カーブでは隣接する推進管相互間の屈曲角に応じてクッション材が変形し、推力伝達面積を確保している。掘削マシンの方向制御は側方地盤の反力を利用して行うので、多くの場合、掘削マシン側方の地盤に反力を得るため、薬液注入などを施して地盤の強度を補強している。このクッション材挿入工法は単純な構造で手間がかからないことから、今日の主流工法となっている。しかしながら、緩曲線施工には有効であり合理的ではあるものの、急曲線施工では推力伝達面積を確保できず、管が破壊したり目開きの大きさがばらついたりする。また、Ｘ、Ｙ両軸のカーブ施工が困難である。
【０００６】
▲３▼ユニットカーブ工法
特公平１−５６２４０号等に開示されている工法である。この工法では隣接する推進管の間に複数の開口調整部材（方向修正ジャッキ）を管周方向に並べて配設している。曲線の築造は、複数の開口調整部材のストローク長さに差を付けて、隣接する推進管どうしの間を屈曲させることにより行う。この推進管の屈曲により掘削マシンの方向が制御される。この工法は上記▲２▼の工法に比べて急曲線施工にある程度対応でき、Ｘ、Ｙ両軸のカーブも施工可能である。しかし、多数のジャッキを使用しなければならない等の問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記事情に鑑み、煩雑な作業を伴わず、ジャッキ等の機材を有効利用しつつ、急曲線施工を正確かつ経済的に行うことができる、掘進装置を提供することを目的とする。

【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のうち請求項１は、推進方向直列に配設された１個以上の殻体（１２）及び、推進方向先頭の前記殻体に設けられ前方の地盤を掘削自在な掘削手段（１５）を有した掘削マシン（１０）と、コンクリート管体（４１）と可撓性環材（４２）とを推進方向直列に交互に接続して形成し、前記掘削マシンの後方に配置されたフレキシブル推進管（４０）と、を備えた掘進装置（１）において、前記掘削マシンの後方に方向安定装置（２０）を接続し、前記方向安定装置は、推進方向における長さ（Ｌ２）が前記殻体に比べて短いか又は等しい筒体（２１）を、推進方向直列に複数配設して有し、推進方向に隣接する前記筒体間に、ラムをそれぞれ有する複数のジャッキ手段を、当該ジャッキ手段が配設された筒体に隣接する筒体に設けられた受圧壁に対して、前記ラムを当接自在に設け、これら各ジャッキ手段により前記筒体間を押開け自在に設けると共に、推進方向に隣接する前記筒体間の複数のジャッキ手段は該筒体の周面に沿って配置し、前記方向安定装置の後方に前記フレキシブル推進管を着脱自在に接続して構成したことを特徴とする。
【０００９】
また本発明のうち請求項２は、前記方向安定装置の推進方向における長さ（Ｌ３）は前記推進方向先頭の殻体よりも長いことを特徴とする。
【００１０】
また本発明のうち請求項３は、前記ジャッキ手段は油圧ジャッキであり、前記油圧ジャッキに作用する圧力を計測する圧力計測部（６０）を設け、前記圧力計測部における計測結果に基づいて掘進状態に関する情報を出力する情報出力部（６１、６２）を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明のうち請求項４は、推進方向に隣接する前記筒体間に、これら筒体間の隙間を覆う形で筒状のカラー部材（２１ｂ）を設け、前記カラー部材を可撓性材料で形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明のうち請求項５は、前記ジャッキ手段は油圧ジャッキであり、前記複数のジャッキ手段のうち２個以上のジャッキ手段相互間に、これらジャッキ手段相互間で作動油を移動自在に流通させる作動油流通手段（１００）を接続したことを特徴とする。
【００１８】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
上記構成により本発明のうち請求項１では、掘削マシンにより曲線掘削を行う際に、ジャッキ手段を介して方向安定装置を掘削すべき計画曲線の曲率に合わせて屈曲させることにより、該方向安定装置をガイドとして前記掘削マシンの姿勢を前記曲率に合わせるようにする。複数の筒体で構成された多関節の方向安定装置が屈曲することで、該方向安定装置は計画曲線に沿って形成された掘削孔における地山壁面に密着でき、該曲線に好適に追従する。これは筒体の長さが殻体よりも短いことにより特に効果的となる。このように、方向安定装置が計画曲線に沿って安定して推進されるので、該方向安定装置を介して推力が伝達される掘削マシンの姿勢、従って掘削方向は安定し、計画曲線から不用意に外れるようなことは防止される。即ち、本発明によると長距離急曲線の施工を正確に行うことができる。
【００２０】
更に上記請求項１では、方向安定装置に後続させるフレキシブル推進管は、計画曲線に沿って正確に掘削された掘削孔に適宜屈曲しながら導入されるので、キャンバー等の設置をする必要がなく煩雑な作業を伴わない。更にフレキシブル推進管は計画曲線において、コンクリート管体どうしの屈曲角に応じて可撓性環材が変形する。可撓性環材は計画曲線内周側が主に圧縮され、続いて厚さの薄い部分の圧縮が収束し、そこを始点として計画曲線外周側が伸びる。このように推力伝達位置の移動が完了した状態になると、フレキシブル推進管は不用意に姿勢を崩すことなく、推力の伝達位置はバランスし、計画曲線の外周側等に膨れるといった挙動もない。つまり、このようなフレキシブル推進管の性質により、曲線施工においては、掘削マシンと方向安定装置とフレキシブル推進管とが３者一体となり計画曲線に合わせて姿勢を保持し、正確な推力伝達により安定した掘削方向を維持することができる。
【００２１】
また本発明のうち請求項１では、着脱自在の方向安定装置を、推進工事の完了後に推進管から取り外して回収し、これを別の施工現場で再利用することができるので、ジャッキ等を含めた機材が無駄にならず有効利用でき、低コストの施工が実現する。
【００２２】
また本発明のうち請求項２では、方向安定装置の長さが掘削の先頭にある殻体よりも長いので、該殻体に対する方向制御反力を得るための壁面接触面積を方向安定装置において得ることができ、曲線施工において正確な掘削方向を実現することができる。
【００２３】
また本発明のうち請求項３では以下の効果を奏する。即ち、もし掘削マシンが計画曲線より外れた場合には、計画曲線とは異なる曲率の掘削孔が形成され、後続の方向安定装置が該掘削孔に導入される。方向安定装置の屈曲状態は計画曲線の曲率に合わせられているので、該掘削孔導入時に方向安定装置の各ジャッキ手段には地山から受ける力による圧力が作用する。従って、該圧力を計測し、この計測結果に基づいて掘進状態に関する情報、即ち計画曲線から外れて掘進しているという情報を出力することにより、計画曲線からのズレをいち早く発見し、掘進方向の修正などの対応をとることができるので好都合である。
【００２４】
また本発明のうち請求項４では、カラー部材が可撓性材料で形成されているので、筒体間が屈曲しても筒体接続部の変形に追従し跳ね上がらない。そして地山と接触しない。これにより推進時の抵抗になりにくく、曲線施工時にもスムーズに推進できる。勿論、該カラー部材により土砂の進入が防止され、止水効果も得られる。
【００２５】
また本発明のうち請求項５では、油圧ユニットで発生した作動油（圧力油）を１切替弁から２個以上のジャッキ手段に並列供給を行う。従って、隣接する筒体間の目開きを設定するに当たり、作動油流通手段で接続されたジャッキ手段に発生する反力の確実な同調性を図ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明による掘進装置の一例を示した斜視図である。推進工法において使用される掘進装置１は、図１に示すように、先頭（図１紙面左側）より、掘削マシン１０、曲線造形装置２０、管周混合装置３０、フレキシブル推進管４０がこの順で推進方向（図１の矢印Ｘ方向）に直列に接続されて構成されている。また掘進装置１の後端、従ってフレキシブル推進管４０の後端には、複数のヒューム管５０が直列に接続されている。
【００２９】
本実施形態での掘削マシン１０は、従来より使用されている中折れ分割胴型の掘削マシンと同様のもの（例えば、セミシールドマシンφ１５００など）となっている。即ち掘削マシン１０は、図１に示すように複数（本実施形態では４つであるが幾つでもよい）のユニット１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）を推進方向直列に接続して構成されており、各ユニット１１は略同じ長さＬ１（推進方向の長さ）からなる円筒状の殻体１２を有している。但し、各ユニット１１の長さが互いに異なるものを採用しても差し支えない。
【００３０】
先頭のユニット１１Ａは殻体１２の前部（図１の紙面左側）に、前方の地盤を掘削自在なカッタ等を有した掘削手段１５を有している。ユニット１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの殻体１２内には複数の中折れジャッキ１３が該殻体１２の周面に沿って環状に複数設けられており、これら中折れジャッキ１３のラム側は後側に隣接するユニット１１の殻体１２を推進方向に押圧自在に配置されている。即ち、これら中折れジャッキ１３のストロークを適宜調節することにより、複数のユニット１１相互の屈曲状態を調節することができる。
【００３１】
図２は曲線造形装置２０の平面図（一部断面図）である。所望の曲線を容易に造形するための曲線造形装置であると共に、曲線造形後に該曲線に沿った掘削方向を安定させるための方向安定装置でもある曲線造形装置２０は、図１及び図２に示すように、上述した掘削マシン１０の最後尾のユニット１１Ｄに接続されており、推進方向に直列に配設された複数のユニット２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ）を有している。各ユニット２５は、鋼製の円筒体である筒体２１を有しており、筒体２１の先端側（図２の紙面左側）は挿入部２１ａ、後端側（図２の紙面右側）はカラー部２１ｂとなっている。即ち、各筒体２１の挿入部２１ａは前方に隣接する筒体２１のカラー部２１ｂ内に挿入されており、各筒体２１のカラー部２１ｂ内には後方に隣接する筒体２１の挿入部２１ａが挿入されている。
【００３２】
前記筒体２１は鋼製であるため、該筒体２１の推進方向の長さをできるだけ短くして曲線造形装置２０を形成することが可能となっている（短くしてもコンクリート製に比べて破損に強い）。後述するように、筒体２１の長さをできるだけ短くすることで、急曲線にも対応できる曲線造形装置２０が提供されることになる。但し、強度等の問題をクリアできれば筒体２１を、鋼製以外に、プラスチックやコンクリート等で形成してもよい。
【００３３】
図２等に示す本実施形態では円筒状のカラー部２１ｂが筒体２１と一体型のようになっている。しかしこのカラー部２１ｂを筒体２１とは別体とし、該カラー部２１ｂをゴム等の可撓性材料で形成することも可能である。
【００３４】
図３は筒体内での押圧ジャッキの配置状態を示す図である。各ユニット２５は、図２及び図３に示すように油圧ジャッキからなる複数の押圧ジャッキ２２を、その筒体２１の周面に沿って環状に配設した形で有しており、各押圧ジャッキ２２はシリンダ側が該筒体２１に固定されている。また、各押圧ジャッキ２２のラム２２ａは、該押圧ジャッキ２２が固定されている筒体２１の先端側に向けて配置され、軸方向に突出後退駆動自在になっている。各筒体２１内には、推進方向に対して直角な壁面が後方に向けて形成された受圧壁２３が該筒体２１の内周に沿って設けられており、該筒体２１の後方に隣接する筒体２１に設けられた押圧ジャッキ２２のラム２２ａがこの受圧壁２３の壁面に当接自在になっている。
【００３５】
なお本実施形態では図３に示すように、各筒体２１の押圧ジャッキ２２は８個であり（８個以上でもよい。勿論、施工する曲線がきつくない場合には押圧ジャッキ２２が８個未満、例えば４個であってもよい。）、これら押圧ジャッキ２２は該筒体２１の中心軸ＣＴを中心に対称配置されている。また、本実施形態では押圧ジャッキ２２はラムａ側を前方に向けて配置しているが、押圧ジャッキ２２は前後に隣接する筒体２１間を押開け自在に設置されればよいので、ラム２２ａ側を後方に向けて配置してもかまわない。
【００３６】
更に押圧ジャッキ２２には、図２に示すように、その油圧を計測する圧力計測部６０が設けられており、該圧力計測部６０には、その計測結果について所定の演算を行う演算部６１が接続されている。また該演算部６１には、その演算結果を表示出力するモニタ等の表示手段６２が接続されている。なお、圧力計測部６０は油圧計測以外の方法で押圧ジャッキ２２に作用する圧力を計測するようになっていてもよい。
【００３７】
なお図２の例で示す曲線造形装置２０には、上述した構成をもつユニット２５が６個あり、これらは機能的に２種類のユニット２５Ａ、２５Ｂに区別されている。即ち、図２の紙面左から、２番目、３番目、５番目、６番目のユニット２５がユニット２５Ａ、図２の紙面左から、４番目、７番目のユニット２５がユニット２５Ｂとなっている。ユニット２５Ａ、２５Ｂの筒体２１の推進方向の長さＬ２は上記掘削マシン１０の殻体１２の長さＬ１よりも十分に小さく（Ｌ２はＬ１の約半分）なっている（但し、筒体２１の長さＬ２を殻体１２の長さＬ１と等しくすることも可能である。）。
【００３８】
なお図２の紙面左から１番目（先頭）のユニット２５は特殊なユニット２５Ｃとなっており、このユニット２５Ｃは掘削マシン１０との接続用であるため、押圧ジャッキ２２が設けられておらず、先端側が掘削マシン１０のユニット１１Ｄ内に挿入している。また、図２の紙面左から８番目（最後尾）のユニット２５も特殊なユニット２５Ｄとなっており、このユニット２５Ｄは後述する管周混合装置３０との接続用であるため、カラー部２１ｂには管周混合装置３０の管体３１の先端側が挿入されている。
【００３９】
上述したユニット２５Ａは、ユニット２５Ｄ以外のどのユニット２５の後方にでも接続可能となっており、該ユニット２５Ａの後方にはユニット２５Ａ又はユニット２５Ｂが接続可能となっている。またユニット２５Ｂは、ユニット２５Ａの後方にだけ接続可能となっており、該ユニット２５Ｂの後方にはユニット２５Ａ又はユニット２５Ｄが接続可能となっている。これにより図２の例では、図２の紙面左から、２、３、４番目のユニット２５Ａ、２５Ａ、２５Ｂにより１つのセット２７が、また図２の紙面左から、５、６、７番目のユニット２５Ａ、２５Ａ、２５Ｂにより別の１つのセット２７が構成されている。つまり、ユニット２５Ｃ、２５Ｄの間に１つ以上で任意の個数のセット２７を状況に合わせて接続することにより、曲線造形装置の推進方向長さＬ３（図１参照）を容易に調整できるようになっている。なお本実施形態での曲線造形装置２０の長さＬ３は上記掘削マシン１０の各殻体１２の長さＬ１よりも十分に長くなっている（長さＬ３は施工すべき曲線の曲率に応じて決定するが、本実施形態では２〜４ｍを想定する）。但し、土質条件等により曲線造形装置２０の長さＬ３を殻体１２の長さＬ１以下にすることも可能である。
【００４０】
一方、管周混合装置３０は、図１に示すように従来より使用されている管周混合装置と同様のものとなっている。即ち、管周混合装置３０は上記曲線造形装置２０の最後尾のユニット２５Ｄと接続された円筒状の管体３１を有しており、該管体３１には、該管体３１の管壁内外を連通する多数の注入孔３２が全周に亘って形成されている。管体３１の内側には、地上に設置された図示しない滑材注入プラントより供給されて来た滑材を前記注入孔３２を介して管体３１の外部に地山に対して注入自在な注入管等の図示しない滑材供給手段が設けられている。従ってこの管周混合装置３０は、多数の注入孔３２よりベントナイト液等の滑材を管体３１と地山との間に注入することができ、これにより該管周混合装置３０に後続するフレキシブル推進管４０或いはヒューム管５０と地山との間の摩擦力を低減させることができる。
【００４１】
なお、管周混合装置３０には、実開平７−１２５９４号（実願平５−４７１５１号）等に開示されているように、管体の外周に滑材注入テールボイドを切削することのできるビットを備えた回動切削体が所定の回動角度をもって正逆回動自在に設けられた「摩擦低減装置」を利用することも有効である。これにより地山との摩擦抵抗がより一層低減される。
【００４２】
図４はフレキシブル推進管を示した図であり、（ａ）はその側方斜視図、（ｂ）は管壁部についての平断面図、（ｃ）はクッション材だけを示した斜視図である。フレキシブル推進管４０は、図１及び図４に示すように公知のＳＲ推進管（曲線推進管）と同様のものとなっている。例えばこのＳＲ推進管は、Vol.13,No.8, 1999の「月刊推進技術」における「現場リポート、いろいろな分野で活躍する下水道推進技術、大中口径用急曲線推進管の開発」等で詳細に説明されている。即ち、本実施形態のフレキシブル推進管４０は、図１及び図４（ａ）に示すように、環状のコンクリート管体４１と環状のクッション材４２とが推進方向に交互に配置される形で多数接続されて構成されている。コンクリート管体４１の推進方向の長さＬ４は上記掘削マシン１０の各殻体１２の長さＬ１よりも十分小さくなっている。
【００４３】
クッション材４２は硬質ポリ塩化ビニル樹脂等により形成された可撓性を有する部材となっている。また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、クッション材４２の厚さＷは上下に比べて左右が厚くなっている（図１及び図４（ａ）は簡略表示であるため実際とは異なる）。つまり、左右において大きく変形できるようになっている。また、クッション材４２を介して隣接するコンクリート管体４１、４１の間には、該クッション材４２が露出しないように鋼製で円筒状のカラー４３（鋼製のカラーの代わりに可撓性部材のものを採用することも可能）が設置されている（図１及び図４（ａ）は簡略表示であるためカラー４３は省略）。但し、カラー４３と各コンクリート管体４１との間には、各コンクリート管体４１の外周に沿って設けられた可撓ゴム４５が介在している。つまり、カラー４３と可撓ゴム４５により、隣接するコンクリート管体４１、４１が適度な曲げ剛性を発揮できるようになっている。
【００４４】
なお本実施形態でのフレキシブル推進管４０は、図示しない発進立坑より順次継ぎ足して推進させることのできる所定の長さのユニット４６に複数分割されているものとし、例えば図１に示すものは２つのユニット４６、４６からなる例である。フレキシブル推進管４０が何個のユニット４６から構成されるかは施工する曲線部分の長さ等により異なる。施工完了状態で、少なくとも曲線部分にはフレキシブル推進管４０を配置できるようにユニット４６の個数を選択する。
【００４５】
上記掘進装置１のフレキシブル推進管４０の後端には、図１に示すように、従来より推進管として使用されている複数のヒューム管５０が、推進方向に推進力を伝達し得る形で直列に配置されている。各ヒューム管５０の推進方向の長さＬ５は上記掘削マシン１０の各殻体１２の長さＬ１と略同じで、方向安定装置２の各筒体２１の長さＬ２やフレキシブル推進管４０のコンクリート管体４１の長さＬ４に比べて十分に長くなっている。
【００４６】
掘進装置１及びこれに後続するヒューム管５０等は以上のように構成されているので、長距離急曲線を含む管敷設工事を上記掘進装置１を用いて推進工法により行うと以下のようになる。図６乃至図９は急曲線施工の手順を示した模式図である。
【００４７】
まず、図示しない発進立坑から掘削マシン１０を、図示しない元押しジャッキにより地盤に向けて水平に押し込む。この際、掘削マシン１０の先端側では掘削手段１５を介して前方の地盤を掘削するので、該掘削マシン１０は地盤中に推進される。続けて、該掘削マシン１０の後端に曲線造形装置２０を接続すると共に、これを図示しない元押しジャッキにより地盤に向けて押圧し推進させる。続けて、管周混合装置３０を接続し、更に続けてフレキシブル推進管４０の各ユニット４６を順次継ぎ足しながら地盤に推進させていく。所定の個数のユニット４６を継ぎ足してフレキシブル推進管４０全体を推進させると共に、これに続けてヒューム管５０を順次継ぎ足しながら地盤に推進させる。
【００４８】
この状態ではまだ直線状の推進だけであるので、掘削マシン１０、曲線造形装置２０、フレキシブル推進管４０は、いずれも全体に亘って直線状となっている（図１の状態と同じ）。続けて、図示しない発進立坑よりヒューム管５０を順次継ぎ足しながら地盤に推進させることにより、図６に示すように掘進装置１を、掘削マシン１０の先端が変化点Ｐに到達するまで推進させる。この変化点Ｐは長距離急曲線である計画曲線Ｒの始点である。なお、管周混合装置３０の多数の注入孔３２からは滑材が地山側に注入されているので、これに後続するフレキシブル推進管４０及びヒューム管５０は地山との摩擦が低減されてスムーズに推進される。
【００４９】
図６の状態より更に、図示しない発進立坑からヒューム管５０を継ぎ足し押し込んで掘進装置１を前方に推進させる。この推進時に掘削マシン１０においては、計画曲線Ｒに入ろうとするユニット１１の複数の中折れジャッキ１３のストロークを、例えば外周側のストロークを内周側のストロークより大きくするようにして調節し、該ユニット１１を後続のユニット１１に対して屈曲させるようにする。これにより掘削マシン１０の各ユニット１１は順次屈曲して推進し、その結果、図７に示すように掘削マシン１０全体が計画曲線Ｒに沿って推進する。
【００５０】
図７の状態では曲線造形装置２０の先端が変化点Ｐに到達しており、この図７の状態より更に、図示しない発進立坑からヒューム管５０を継ぎ足し押し込んで掘進装置１を前方に推進させる。この推進時に曲線造形装置２０においては、計画曲線Ｒに入ろうとする各ユニット２５の後側に隣接するユニット２５において、複数の押圧ジャッキ２２のストロークを調整する。なお、掘削マシン１０に関しては計画曲線Ｒ上に完全に移行しているので、各中折れジャッキ１３のストロークは変化させず、隣接するユニット１１、１１間の屈曲状態をこのまま保持する。
【００５１】
図５は方向安定装置における隣接する筒体間の状態を説明した平断面図である。曲線造形装置２０については、例えば図５に示すように、計画曲線Ｒに入ろうとするユニット２５の後側のユニット２５において、各押圧ジャッキ２２を駆動してラム２２ａを突出させる。突出させたラム２２ａは前記計画曲線Ｒに入ろうとするユニット２５の受圧壁２３に当接しこれを押圧する。ここで、計画曲線Ｒの内周側の押圧ジャッキ２２のストロークより計画曲線Ｒの外周側の押圧ジャッキ２２のストロークを大きくする（例えば内周側の押圧ジャッキ２２はラム２２ａを完全に引戻した状態にする。）。図５では外周側の押圧ジャッキ２２の様子が示されている。
【００５２】
このストロークの差により、前記計画曲線Ｒに入ろうとするユニット２５は、該計画曲線Ｒの内周側よりも外周側が前方に進められる形で後側のユニット２５に対して屈曲させられ、計画曲線Ｒに沿った姿勢に移行する。このように曲線造形装置２０の各ユニット２５は順次屈曲して推進し、その結果、掘削マシン１０及び曲線造形装置２０全体が計画曲線Ｒに沿って推進する（図８参照）。以降、曲線造形装置２０に関しては計画曲線Ｒ上に完全に移行しているので、各押圧ジャッキ２２のストロークは変化させず、隣接するユニット２５、２５間の屈曲状態をこのまま保持する。掘削マシン１０についても上述した通りである。
【００５３】
更に、図示しない発進立坑からヒューム管５０を継ぎ足し押し込むことにより、図８に示すように掘進装置１を前方に推進させる。掘削マシン１０及び曲線造形装置２０全体が前方への推進力を受けて計画曲線Ｒに沿った状態で推進する。この曲線造形装置２０に後続する管周混合装置３０は推進方向の長さがそれ程長くないので、既に計画曲線Ｒに沿っている掘削マシン１０及び曲線造形装置２０に続きスムーズに計画曲線Ｒに移行していく。また、該管周混合装置３０に後続するフレキシブル推進管４０も同様に該管周混合装置３０に続きスムーズに計画曲線Ｒに移行していく。
【００５４】
即ち、フレキシブル推進管４０は計画曲線Ｒにおいて、コンクリート管体４１、４１どうしの屈曲角に応じてクッション材４２が変形する。クッション材４２は計画曲線Ｒの内周側（図４（ｃ）の左右いずれかの部分）が主に圧縮され、続いて厚さＷの薄い部分（図４（ｃ）の上下の部分）の圧縮が収束すると、そこを始点として計画曲線Ｒの外周側（図４（ｃ）の左右いずれかの部分）が伸びる。このように推力伝達位置の移動が完了した状態（即ちコンクリート管体４１が完全に計画曲線Ｒ上に移行した状態）になると、推力の伝達位置はバランスし、計画曲線Ｒの外周側等に膨れるといった挙動はない。主に圧縮されるのは厚さＷが厚くなっている図４（ｃ）の左右の部分であるため、応力集中が生じず、推力の好適な伝達が保証される。
【００５５】
また、上述したようにフレキシブル推進管４０は計画曲線Ｒに沿って掘削された掘削孔ｒ（図８参照）に適宜屈曲しながら導入されるので、ヒューム管等を曲線部で推進させる際に行っていたようなキャンバー等の設置作業が不要となり煩雑な作業から解放される。また水平方向（左右方向）へのカーブだけでなく上下方向のカーブにも対応可能である。なお、正確な曲線を構築することは管路構築の基本であり、可能な限り正確に行う必要はあるが、地質条件等により不本意にズレることもある。このような場合に、掘削マシン１０や曲線造形装置２０等による掘削孔の曲線が不正確であっても、フレキシブル推進管４０は不正確曲線孔に沿って滑動することになり、フレキシブル推進管４０自体に無理な応力は発生させない。これにより管の破損などが防止される。
【００５６】
なお、「従来技術」で説明した▲２▼クッション材挿入工法（センプラカーブシステム）の場合ではクッション材が上下部分のみ貼られており、しかもその厚みが一様であることから、曲線に入った当初では本実施形態のフレキシブル推進管４０と同じように力点の移動と共にクッション材が圧縮され目開きが開口しはじめる。しかし、圧縮が収束した後にも、外側の地山からの側圧により更に開口する。従って、目開きの開口長は側圧による影響を受け、バラツキが生じたり、掘進途中で変化したりするといった不都合が生じていた。これに対して本実施形態で採用したフレキシブル推進管４０は既に説明したように上記不都合が解消されており、掘削マシン１０等に対して好適に推力を伝達でき、掘削マシン１０の方向制御に有利となる。
【００５７】
図８の状態より、図示しない発進立坑からヒューム管５０を更に継ぎ足し押し込むことにより、掘進装置１を図示しない到着立坑まで推進させる。これにより掘削マシン１０及び曲線造形装置２０及び管周混合装置３０は前記到着立坑において回収され、次の施工に再利用される。これは、管周混合装置３０の後端部とフレキシブル推進管４０の先端部とが着脱自在となっている（つまり曲線造形装置２０側とフレキシブル推進管４０側とが着脱自在である）ので実現されている。特に曲線造形装置２０が回収・再利用可能なことにより、ジャッキ等を含めた機材が無駄にならず有効利用でき、低コストの施工が実現する。
【００５８】
以上のようにフレキシブル推進管４０は、図９に示すように、前記図示しない到着立坑から計画曲線Ｒの変化点Ｐまでに亘って敷設され、該変化点Ｐから図示しない発進立坑までに亘ってはヒューム管５０が直線状に敷設された。これらフレキシブル推進管４０及びヒューム管５０は下水道等として利用される。
【００５９】
上述したように本実施形態では、掘削マシン１０により計画曲線Ｒの掘削を行う際に、曲線造形装置２０を該計画曲線Ｒの曲率に合わせて屈曲させることにより、該曲線造形装置２０をガイドとして掘削マシン１０の姿勢を計画曲線Ｒの曲率に合わせるようにした。複数の筒体２１で構成された多関節の曲線造形装置２０が屈曲することで、該曲線造形装置２０は計画曲線Ｒに沿って形成された掘削孔ｒ（図８）における地山壁面に密着でき、支圧面積が確保でき、該曲線Ｒに好適に追従する。これは筒体２１の長さＬ２が殻体１２の長さＬ１等よりも十分に短いことに起因する。このように、曲線造形装置２０が計画曲線Ｒに沿って安定して推進されるので、該曲線造形装置２０を介して推力が伝達される掘削マシン１０の姿勢、従って掘削方向は安定し、計画曲線Ｒから不用意に外れるようなことは防止される。よって、本実施形態で例示したような長距離急曲線の施工を正確に行うことができる。
【００６０】
また、曲線造形装置２０全体の長さＬ３が掘削マシン１０の先頭の殻体１２の長さＬ１よりも長いので、該殻体１２に対する方向制御反力を得るための壁面接触面積を方向安定装置において得ることができ、曲線施工において正確な掘削方向を実現することができる。
【００６１】
更に、曲線造形装置２０の複数の押圧ジャッキ２２に作用する圧力（油圧）が圧力計測部６０により随時計測されており、この計測結果が演算部６１に逐次伝送されている。ところで演算部６１には、曲線造形装置２０が現在推進している直線経路或いは計画曲線Ｒにおいて、正確な経路で推進すると仮定した場合の該曲線造形装置２０の各押圧ジャッキ２２に作用する圧力の予測値が予め計算され保存されている。そして演算部６１は、この予測値と上記伝送されてきた計測結果とを比較してその差等を掘進状態に関する情報としてモニタ等の表示手段６２を介して出力する。
【００６２】
例えば、もし掘削マシン１０が計画曲線Ｒより外れて進んでいる場合には、本来の計画曲線Ｒとは異なる曲率の掘削孔ｒが形成され、後続の曲線造形装置２０が該掘削孔ｒに強制的に導入されることになる。曲線造形装置２０の屈曲状態は本来の計画曲線Ｒの曲率に合わせられているので、該掘削孔ｒに導入されると曲線造形装置２０の各押圧ジャッキ２２には地山から受ける力による本来発生するはずのない圧力が作用する（こね現象）。上述した演算部６１で演算した予測値と計測結果との差は、前記本来発生するはずのない圧力を表すものであり、掘削マシン１０の掘削方向がズレているという掘進状態を示すものとなる。従って、このような掘進状態に関する情報を逐次出力することにより、計画曲線Ｒからのズレ等をいち早く発見し、ズレが大きくなる前に掘進方向の修正などの対応を迅速にとることができるので好都合である。但し、各押圧ジャッキ２２に対して単に圧力計だけを設けておき、該圧力計で計測される圧力を作業員が読み取り、読み取った圧力に基づいて作業員自らが掘進状態等を判断することも可能である。なお、このような掘進状態に関する情報を出力する機能の有無は本発明の構成において任意であるので、掘進状態に関する情報を出力する機能を持たずに本発明を構成することも可能である。
【００６３】
また、曲線造形装置２０のカラー部２１ｂが鋼製等の可撓性のない部材で形成されていると、曲線施工時には隣接する筒体２１、２１が屈曲して目開きを形成するため、カラー部２１ｂが外周側に跳ね上がる。そのため、跳ね上がりによりできた隙間に土砂が流入し、例えば直線又は逆カーブ施工時に目開きを解消しようとしても、土砂を噛み込んだ状態であるため目開き解消が不可能となる。その結果として、正確なカーブ形成に不都合が生じる可能性がある。また、カラー部２１ｂには止水用ゴム輪を装着するが、上記跳ね上がりにより止水性機能も阻害される。しかし、曲線造形装置２０のカラー部２１ｂをゴム等の可撓性材料で形成した場合には、筒体２１、２１間が屈曲してもカラー部２１ｂが筒体接続部の変形に追従し跳ね上がらない。そして地山と接触しない。これにより推進時の抵抗になりにくく、曲線施工時にもスムーズに推進できる。また、跳ね上がりが解消されるので土砂の進入が防止され、止水効果も確保されることになる。また本構造は比較的省スペースで連接部が構成できるため、小断面管においても適用できる利点がある。
【００６４】
なお掘削マシン１０に関しては、繰り返し再利用する観点から止水性および屈曲構造は高度な加工を行っている。折れ曲がり部に土砂の噛み込みが発生することは避けられないが、強力な中折れジャッキ１３での屈曲の繰り返し動作を行いながら噛み込みを解除している。しかし急曲線施工においては、この問題を解決する必要はある。急曲線施工用の掘削マシン１０では屈曲部の箇所を増やすことにより殻体１２、１２間の開きは小さくなるが、掘削マシン１０の構造上、屈曲部を増やすには限界があり、またコストアップにつながる。そのため掘削マシン１０の屈曲箇所は本実施形態のように最大３〜４箇所程度であろう。基本的な対策としては、上述したような曲線造形装置２０の可撓性材料によるカラー部２１ｂと同様のもの（ゴムカバー）を掘削マシン１０の連接部である殻体１２、１２間に設置して正確なカーブ形成を行うことが可能である。
【００６５】
また、曲線造形装置２０の押圧ジャッキ２２は各筒体２１毎に８個であった（図３参照）。これにより、ローリングが発生した場合にカーブ設定に最適な位置でのジャッキ配置を選定することを可能とした。また、図示しない油圧ユニットで発生した圧力油を１切替弁から２本の押圧ジャッキ２２（複数本）に並列供給を行い、筒体２１、２１間の目開きを設定するに当たり、２本の押圧ジャッキ２２に発生する反力の確実な同調性を図るようにすると効果的である（連通管油圧回路）。この具体例として例えば図３の二点鎖線で示すように、８個の押圧ジャッキ２２のうち、上２個の押圧ジャッキ２２、２２相互間、下２個の押圧ジャッキ２２、２２相互間に、これら押圧ジャッキ２２、２２相互間で作動油を移動自在に流通させる作動油連通パイプ１００（作動油流通手段）をそれぞれ接続する。これにより作動油連通パイプ１００で接続された押圧ジャッキ２２、２２は、作動油の自由な流通により、外力等に応じてストロークが自動的に適宜調整されることになる。なお、１本ジャッキでは、そのジャッキ能力は大きなものが必要となるが、複数本の使用により小能力で済むという利点がある。また、ジャッキ反力点が分散できることからジャッキ反力構造材に支圧応力集中が発生しないという利点もある。例えば４本ジャッキ配置等では、カーブ形成時（開口）の偶力発生作用に効率的でない。８本ジャッキ配置は管端部に配置できることから開口偶力に合理性がある。なお、このような連通管油圧回路等の作動油流通手段の有無は本発明の構成において任意であるので、作動油流通手段を持たずに本発明を構成することも可能である。
【００６６】
［マシンコントロール原理の説明］
上述した実施形態により曲線造形装置２０を含む掘削装置１の構成及び作用・効果等を説明したが、本発明の特徴でもある曲線造形装置（方向安定装置）を利用したマシンコントロール原理を簡単な例により補足説明する。
【００６７】
図１０は、掘削マシン１０と曲線造形装置２０との関係を模式的に示した図である。図１０では理解しやすい例とするため、中折れの無いタイプの掘削マシン１０を採用した。また、曲線造形装置２０については複数のユニット２５を一体のように図示した（実際は複数のユニット２５からなる）。最も先頭位置にある押圧ジャッキ２２のラム２２ａだけを示し、このラム２２ａは掘削マシン１０の後端部を押圧自在に配置した。
【００６８】
図１０に示すように変化点Ｐ（曲線始点部）において、曲線造形装置２０の推力作用位置を強制的に曲線外側にする。例えば、予め押圧ジャッキ２２のラム２２ａを全て伸ばして関節における隣接部位（受圧壁２３）にラム２２ａの先端を当接しておき、図１０の状態になった時点で計画曲線Ｒの内側（図１０の紙面下側）の押圧ジャッキ２２だけラム２２ａを縮める。計画曲線Ｒの内側の押圧ジャッキ２２のラム２２ａの先端と関節における隣接部位との間にはクリアランスが形成される。この時、掘削マシン１０前面の反力ＦＣ（マシン面板に作用する土圧）はマシン軸心ＣＴに作用し、曲線造形装置２０からの推力ＦＤは曲線外周側のラム２２ａを介して掘削マシン１０に作用する。これにより掘削マシン１０には、曲線内側に回転させる偶力ＭＴが発生し、掘削マシン１０は容易に（自然に）曲線内側に向きを変えて計画曲線Ｒに沿って進んでいく。
【００６９】
図１１は、掘削マシン１０と曲線造形装置２０に関する状態変化を示した図である。図１１では掘進装置１における状態変化と力の関係を模式的に示している。図１１（ａ）の状態は上記図１０の状態に対応する。即ち、変化点Ｐにおいて曲線造形装置２０の推力作用位置を強制的に曲線外側にして、掘削マシン１０に偶力ＭＴを発生させ、掘削マシン１０の向きを曲線内側に変えた。なお、図１１ではカーブする方向が図１０とは左右逆であるが、これは作図都合上の差異であり技術的に異なるものを示している訳ではない。また、曲線造形装置２０については複数のユニット２５を大きく２部分に分けて図示した。図１１では管周混合装置３０を備えないタイプの例であり、曲線造形装置２０の押圧ジャッキ２２やフレキシブル推進管４０のクッション材４２等は図示を省略した。図中の矢印は推力或いは地山からの反力を示している。
【００７０】
更に推進を進めて、図１１（ｂ）のように掘削マシン１０が計画曲線Ｒの中に入っても、曲線造形装置２０内の各ユニット２５どうしにおける推力ＦＤの作用位置を強制的に曲線外側にすることで、上記図１１（ａ）と同様に、先行するユニット２５に曲線内側に回転させる偶力ＭＴを発生させ、曲線造形装置２０の各ユニット２５は容易に（自然に）曲線内側に向きを変えて計画曲線Ｒに沿って進んでいく。
【００７１】
更に推進を進めて、図１１（ｃ）のように掘削マシン１０からフレキシブル推進管４０までが完全に計画曲線Ｒ内に入った状態では、曲線造形装置２０内の押圧ジャッキ２２で強制的に適正な開口長（ユニット２５間の目開き）を保持することで、掘削マシン１０と曲線造形装置２０がきれいな曲線をなす一体の剛体となる。そうなることで曲線の方向を安定させることができ、掘削マシン１０は続けてきれいな曲線を掘削することができる。また、追従するフレキシブル推進管４０は掘削孔がきれいな曲線であるため、よけいな側圧が作用しないので好都合である。
【００７２】
従来のように曲線造形装置を利用しない場合には、掘削マシンの方向修正ジャッキ（中折れジャッキ）によりマシン先端側の方向を強制的に変更していた。
しかしこれでは、マシン軸心に作用する地山からの反力と、後続の管からの推力との作用により、掘削マシンが曲線外側に回転する偶力を受けていた。その結果、掘削マシンは計画曲線外側の側方地盤から反力を受けて掘削方向を変更することになり、計画通りのきれいな曲線が造形できなかった。しかし、上記実施形態では、曲線造形装置２０を利用することにより、掘削マシン１０の方向を無理なく容易に（自然に）変更することができ、計画曲線に入った後にはガイドとして安定的に掘削マシン１０を推進させることができる。
【００７３】
なお本発明の技術思想に基づく掘進装置は、少なくとも曲線造形装置を備えて構成される。例えば掘進装置は、上記実施形態で説明した、掘削マシン１０と、曲線造形装置２０と、管周混合装置３０と、フレキシブル推進管４０とのうち、管周混合装置３０だけが無い構成或いは管周混合装置３０とフレキシブル推進管４０とが無い構成などをとることができる。また、掘進装置は、掘削マシンをもたず曲線造形装置だけで構成することもできる。この場合、曲線造形装置の先端部にカッタ等の掘削手段を直接設置する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による掘進装置の一例を示した斜視図。
【図２】曲線造形装置の平面図（一部断面図）。
【図３】筒体内での押圧ジャッキの配置状態を示す図。
【図４】フレキシブル推進管を示した図。
【図５】曲線造形装置における隣接する筒体間の状態を説明した平断面図。
【図６】急曲線施工の手順を示した模式図。
【図７】急曲線施工の手順を示した模式図。
【図８】急曲線施工の手順を示した模式図。
【図９】急曲線施工の手順を示した模式図。
【図１０】掘削マシンと曲線造形装置との関係を模式的に示した図。
【図１１】掘削マシンと曲線造形装置とに関する状態変化を示した図。
【符号の説明】
１掘進装置
１０掘削マシン
１２殻体
１５掘削手段
２０方向安定装置（曲線造形装置）
２１筒体
２１ｂカラー部材（カラー部）
２２ジャッキ手段（押圧ジャッキ）
３０滑材注入手段（管周混合装置）
４０フレキシブル推進管
４１コンクリート管体
４２可撓性環材（クッション材）
５０ヒューム管（推進管）
６０圧力計測部
６１情報出力部（演算部）
６２情報出力部（表示手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the propulsion method for propelling a pipe in the ground, the present invention can suitably perform construction of a long-distance sharp curve. About digging equipment Is.
[0002]
[Prior art]
The propulsion method starts with the excavating machine that starts from the starting shaft and excavates the ground, and several propulsion pipes such as fume pipes are added in series from the rear, and the rear end is pushed with the main push jack in the shaft. This is a construction method in which the plurality of propulsion pipes are laid in the ground. This propulsion method is basically “straight line pushing” in which a plurality of propulsion pipes are added in series and propelled while their end faces perpendicular to the pipe axis are in direct contact with each other. Today, however, the demand for curve construction by the propulsion method is increasing, and efforts to that technology are also progressing.
[0003]
In curved construction, the end surfaces of adjacent propulsion pipes bent along the curve open in a wedge shape in plan view. If this is the case, stress concentration occurs on the end face of the propulsion tube, causing tube breakage, and the direction of thrust transmission is not fixed, and an unexpected inaccurate curvature curve is likely to occur. Conventional curve construction has been trying to solve these problems by various means. The conventional curve construction will be briefly described below.
[0004]
(1) Opening camper insertion method
A camper such as a small jack or small piece of wood is inserted into the opening (gap) of the end face of the adjacent propulsion pipe bent along a curve, and the specified opening is held and the thrust is transmitted via this camber. It is a method to make it. However, although this method has been tried for a long time, it has become an obsolete method today due to the complexity of construction and uncertainties. In addition, the method of mounting a hydraulic jack (ram jack) over the entire length of the curve is reasonable for thrust transmission and securing an appropriate opening, but has disadvantages such as cost increase due to expensive equipment and complicated construction. .
[0005]
(2) Cushion material insertion method (Semplar curve system)
A cushioning material is inserted between the pipe end surfaces of adjacent propulsion pipes, and the following propulsion pipe follows the trajectory (digging hole) that the excavation machine has dug in the curve. In the curve, the cushion material is deformed according to the bending angle between the adjacent propulsion pipes, and the thrust transmission area is secured. Since the direction control of the excavation machine is performed using the reaction force of the side ground, in order to obtain the reaction force on the ground on the side of the excavation machine, the strength of the ground is reinforced by injecting chemicals etc. . This cushion material insertion method has become a mainstream method today because it has a simple structure and does not require much labor. However, although it is effective and rational for the gentle curve construction, the thrust transmission area cannot be secured in the sharp curve construction, and the pipe is broken or the size of the opening varies. Moreover, it is difficult to perform curve construction on both the X and Y axes.
[0006]
(3) Unit curve method
This is a construction method disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-56240. In this construction method, a plurality of opening adjusting members (direction correcting jacks) are arranged in the pipe circumferential direction between adjacent propulsion pipes. The construction of the curve is performed by making a difference between the stroke lengths of the plurality of opening adjusting members and bending between adjacent propulsion pipes. The direction of the excavating machine is controlled by the bending of the propulsion pipe. This construction method can cope with sharp curve construction to some extent compared with the construction method (2), and can also construct both X and Y axis curves. However, there are problems such as having to use a large number of jacks.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention does not involve complicated work, and can perform sharp curve construction accurately and economically while effectively utilizing equipment such as a jack. Digging equipment The purpose is to provide.

[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a first aspect of the present invention is to excavate one or more shells (12) arranged in series in the propulsion direction and the front ground provided in the front shell in the propulsion direction. An excavation machine (10) having a flexible excavation means (15), a concrete pipe (41), and a flexible ring material (42) are alternately connected in series in the propulsion direction. In an excavation device (1) comprising a flexible propulsion pipe (40) arranged at the rear, a direction stabilizing device (20) is connected to the rear of the excavating machine, and the direction stabilizing device has a length in the propulsion direction. (L2) has a plurality (21) of cylinders (21) shorter or equal to the shell, arranged in series in the propulsion direction, and between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction. , A plurality of jack means each having a ram, the ram is provided so as to be able to abut against a pressure receiving wall provided in a cylinder adjacent to the cylinder in which the jack means is disposed, These jack means are provided so as to be able to push open between the cylinders, and a plurality of jack means between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction are arranged along the circumferential surface of the cylinder, and the rear of the direction stabilizing device. The flexible propulsion tube is detachably connected to the dome.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the length (L3) in the propulsion direction of the direction stabilizing device is longer than the shell at the head in the propulsion direction.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the jack means is a hydraulic jack, and a pressure measuring unit (60) for measuring a pressure acting on the hydraulic jack is provided, and the excavation state is based on a measurement result in the pressure measuring unit. The information output part (61, 62) which outputs the information regarding is provided.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, a cylindrical collar member (21b) is provided between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction so as to cover a gap between the cylinders, and the collar member is made of a flexible material. It is formed by.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, the jack means is a hydraulic jack, and hydraulic oil is circulated between two or more jack means among the plurality of jack means so as to be movable. The hydraulic oil distribution means (100) is connected.
[0018]
Note that the numbers in parentheses are for the sake of convenience indicating the corresponding elements in the drawings, and therefore the present description is not limited to the descriptions on the drawings.
[0019]
【The invention's effect】
Of the present invention by the above configuration In claim 1, When performing the curved excavation by the excavating machine, the posture of the excavating machine is adjusted to the curvature by using the direction stabilizing device as a guide by bending the direction stabilizing device according to the curvature of the planned curve to be excavated through the jack means. Try to match. By bending an articulated direction stabilizing device composed of a plurality of cylinders, the direction stabilizing device can be in close contact with a natural wall surface in an excavation hole formed along a planned curve, and preferably follows the curve. . This is particularly effective when the length of the cylinder is shorter than that of the shell. In this way, since the direction stabilizing device is stably propelled along the planned curve, the attitude of the excavating machine to which the thrust is transmitted through the direction stabilizing device, and hence the excavating direction is stable, and it is inadvertent from the planned curve. Such a situation is prevented from coming off. That is, according to the present invention, the construction of the long-distance sharp curve can be performed accurately.
[0020]
Further above In claim 1, The flexible propulsion pipe that follows the direction stabilizing device is introduced while being appropriately bent into the excavation hole that has been excavated accurately along the planned curve, so that it is not necessary to install a camber or the like, and complicated operations are not involved. Further, the flexible propelling pipe is deformed in accordance with the bending angle between the concrete pipes in the planned curve. The flexible ring material is mainly compressed on the inner peripheral side of the planned curve, and then the compression of the thin portion converges, and the outer peripheral side of the planned curve extends from there as a starting point. In this way, when the movement of the thrust transmission position is completed, the flexible propulsion pipe does not carelessly lose its posture, the thrust transmission position is balanced, and there is no behavior such as swelling to the outer periphery side of the planned curve. In other words, due to the nature of the flexible propulsion pipe, in curved construction, the excavating machine, the directional stabilizer and the flexible propulsion pipe are united together to maintain the posture according to the planned curve, and stabilized by accurate thrust transmission. The excavation direction can be maintained.
[0021]
According to claim 1 of the present invention, the detachable direction stabilizing device can be removed from the propelling pipe after the propulsion work is completed and recovered and reused at another construction site. Equipment can be used effectively without wasting it, and low-cost construction is realized.
[0022]
In the present invention, since the length of the direction stabilizing device is longer than the shell at the head of excavation, the wall surface contact area for obtaining the direction control reaction force on the shell is obtained in the direction stabilizing device. It is possible to realize an accurate excavation direction in curve construction.
[0023]
In addition, the present invention has the following effects. That is, if the excavating machine deviates from the planned curve, a drilling hole having a curvature different from the planned curve is formed, and the subsequent direction stabilizing device is introduced into the drilling hole. Since the bending state of the direction stabilizing device is adjusted to the curvature of the planned curve, pressure due to the force received from the ground is applied to each jack means of the direction stabilizing device when the excavation hole is introduced. Therefore, by measuring the pressure and outputting information on the excavation state based on the measurement result, that is, information indicating that the excavation is out of the planned curve, the deviation from the planned curve is quickly found, This is convenient because it can be corrected.
[0024]
According to the fourth aspect of the present invention, since the collar member is formed of a flexible material, even if the cylinders are bent, they do not jump up following the deformation of the cylinder connecting part. And it does not come into contact with natural ground. As a result, resistance during propulsion is less likely to occur, and smooth propulsion is possible even during curve construction. Of course, the collar member prevents entry of earth and sand, and a water stop effect is also obtained.
[0025]
According to claim 5 of the present invention, hydraulic oil (pressure oil) generated in the hydraulic unit is supplied in parallel from one switching valve to two or more jack means. Therefore, when setting the opening between the adjacent cylinders, it is possible to achieve reliable synchrony of the reaction force generated in the jack means connected by the hydraulic oil circulation means.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a digging apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the excavation apparatus 1 used in the propulsion construction method includes the excavating machine 10, the curve shaping apparatus 20, the pipe circumference mixing apparatus 30, and the flexible propulsion pipe 40 in this order from the top (left side of FIG. 1). It is configured to be connected in series in the propulsion direction (the arrow X direction in FIG. 1). A plurality of fume pipes 50 are connected in series at the rear end of the excavation apparatus 1, and hence the rear end of the flexible propulsion pipe 40.
[0029]
The excavation machine 10 in the present embodiment is the same as a conventionally-divided and split barrel type excavation machine (for example, a semi-shield machine φ1500). That is, the excavating machine 10 is configured by connecting a plurality of units 11 (11A, 11B, 11C, 11D) in the propulsion direction in series as shown in FIG. Each unit 11 has a cylindrical shell 12 having substantially the same length L1 (length in the propulsion direction). However, the units 11 having different lengths may be used.
[0030]
The head unit 11A has a drilling means 15 having a cutter or the like that can drill the front ground at the front part of the shell 12 (on the left side in FIG. 1). In the shells 12 of the units 11A, 11B, and 11C, a plurality of middle folded jacks 13 are provided in a ring shape along the circumferential surface of the shell 12, and the ram side of these middle folded jacks 13 is located on the rear side. The shells 12 of the adjacent units 11 are arranged so as to be pressed in the propulsion direction. In other words, by appropriately adjusting the stroke of the bent jack 13, the bending state between the plurality of units 11 can be adjusted.
[0031]
FIG. 2 is a plan view (partially sectional view) of the curve shaping apparatus 20. A curve modeling apparatus 20 that is a curve modeling apparatus for easily modeling a desired curve and is also a direction stabilization apparatus for stabilizing the excavation direction along the curve after curve modeling is shown in FIGS. 1 and 2. As described above, the plurality of units 25 (25A, 25B, 25C, 25D) are connected to the rearmost unit 11D of the excavating machine 10 and arranged in series in the propulsion direction. Each unit 25 has a cylindrical body 21 that is a steel cylindrical body. The distal end side (left side of the paper in FIG. 2) of the cylindrical body 21 is the insertion portion 21a, and the rear end side (right side of the paper in FIG. 2) is The color portion 21b is formed. That is, the insertion portion 21a of each cylinder 21 is inserted into the collar portion 21b of the cylinder 21 adjacent to the front, and the insertion portion of the cylinder 21 adjacent to the rear is inserted into the collar portion 21b of each cylinder 21. 21a is inserted.
[0032]
Since the cylindrical body 21 is made of steel, it is possible to form the curved shaping apparatus 20 by making the length of the cylindrical body 21 in the propulsion direction as short as possible (even if it is shortened, compared to that made of concrete). Resistant to damage). As will be described later, by making the length of the cylindrical body 21 as short as possible, the curve shaping apparatus 20 that can cope with a sharp curve is provided. However, as long as problems such as strength can be cleared, the cylinder 21 may be formed of plastic, concrete, or the like other than steel.
[0033]
In the present embodiment shown in FIG. 2 and the like, the cylindrical collar portion 21 b is integrated with the cylindrical body 21. However, it is also possible to make the collar portion 21b separate from the cylindrical body 21 and to form the collar portion 21b with a flexible material such as rubber.
[0034]
FIG. 3 is a view showing an arrangement state of the pressing jack in the cylinder. Each unit 25 has a plurality of press jacks 22 made of hydraulic jacks as shown in FIGS. 2 and 3 in an annular arrangement along the peripheral surface of the cylindrical body 21, and each press jack 22 The cylinder 22 is fixed to the cylinder 21 on the cylinder side. Further, the ram 22a of each pressing jack 22 is disposed toward the distal end side of the cylindrical body 21 to which the pressing jack 22 is fixed, and can protrude and retract in the axial direction. In each cylinder 21, a pressure receiving wall 23 formed with a wall surface perpendicular to the propulsion direction facing rearward is provided along the inner periphery of the cylinder 21. A ram 22 a of a pressure jack 22 provided on an adjacent cylinder 21 is freely abutted against the wall surface of the pressure receiving wall 23.
[0035]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the number of pressing jacks 22 of each cylindrical body 21 is eight (may be eight or more. Of course, if the construction curve is not tight, the number of pressing jacks 22 is less than eight. For example, the number of the pressing jacks 22 may be four). The pressing jacks 22 are arranged symmetrically about the central axis CT of the cylindrical body 21. Further, in this embodiment, the pressing jack 22 is arranged with the ram a side facing forward, but the pressing jack 22 may be installed so as to be able to push open between the cylinders 21 adjacent to the front and rear. It may be arranged with the side facing backwards.
[0036]
Further, as shown in FIG. 2, the pressure jack 22 is provided with a pressure measuring unit 60 that measures the hydraulic pressure. The pressure measuring unit 60 includes a calculating unit 61 that performs a predetermined calculation on the measurement result. It is connected. The calculation unit 61 is connected to display means 62 such as a monitor for displaying and outputting the calculation result. The pressure measuring unit 60 may measure the pressure acting on the pressing jack 22 by a method other than the hydraulic pressure measurement.
[0037]
2 has six units 25 having the above-described configuration, and these are functionally distinguished into two types of units 25A and 25B. That is, the second, third, fifth, and sixth units 25 from the left in FIG. 2 are units 25A, and the fourth and seventh units 25 from the left in FIG. 2 are units 25B. The length L2 of the cylinder 21 of the units 25A and 25B in the propulsion direction is sufficiently smaller than the length L1 of the shell 12 of the excavating machine 10 (L2 is about half of L1) (however, the cylinder 21 It is also possible to make the length L2 of the same as the length L1 of the shell 12).
[0038]
Note that the first (first) unit 25 from the left in FIG. 2 is a special unit 25C, and this unit 25C is for connection with the excavating machine 10, so that the pressing jack 22 is not provided. The tip side is inserted into the unit 11D of the excavating machine 10. Further, the eighth unit 25 from the left in FIG. 2 (the rearmost) unit 25 is also a special unit 25D, and this unit 25D is for connection with a pipe circumference mixing device 30 to be described later. The distal end side of the tube 31 of the tube circumference mixing device 30 is inserted.
[0039]
The unit 25A described above can be connected to the back of any unit 25 other than the unit 25D, and the unit 25A or the unit 25B can be connected to the back of the unit 25A. The unit 25B can be connected only to the rear of the unit 25A, and the unit 25A or the unit 25D can be connected to the rear of the unit 25B. Accordingly, in the example of FIG. 2, one set 27 is obtained by the second, third, and fourth units 25A, 25A, and 25B from the left side of FIG. 2, and the fifth, sixth, and seventh positions from the left side of FIG. Another one set 27 is configured by the units 25A, 25A, and 25B. That is, by connecting one or more arbitrary sets 27 between the units 25C and 25D according to the situation, the propulsion direction length L3 (see FIG. 1) of the curve shaping apparatus can be easily adjusted. It has become. Note that the length L3 of the curve shaping apparatus 20 in this embodiment is sufficiently longer than the length L1 of each shell 12 of the excavating machine 10 (the length L3 depends on the curvature of the curve to be constructed). (In this embodiment, 2 to 4 m is assumed). However, the length L3 of the curve shaping apparatus 20 can be made equal to or less than the length L1 of the shell 12 depending on soil conditions and the like.
[0040]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the pipe circumference mixing apparatus 30 is the same as the pipe circumference mixing apparatus conventionally used. In other words, the tube circumference mixing device 30 has a cylindrical tube body 31 connected to the last unit 25D of the curve shaping device 20, and the tube body 31 includes an inside and outside tube wall of the tube body 31. A large number of injection holes 32 communicating with each other are formed over the entire circumference. Inside the pipe body 31, a lubricant supplied from a lubricating material injection plant (not shown) installed on the ground is injected through the injection hole 32 to the outside of the pipe body 31 so as to be freely injected into the ground. Lubricant supply means (not shown) such as a pipe is provided. Therefore, this pipe circumference mixing apparatus 30 can inject a lubricant such as bentonite liquid through the numerous injection holes 32 between the pipe body 31 and the natural ground, and thereby the flexible pipe following the pipe circumference mixing apparatus 30. The frictional force between the propulsion tube 40 or the fume tube 50 and the natural ground can be reduced.
[0041]
In addition, as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 7-12594 (Japanese Utility Model Application No. 5-47151) and the like, the pipe circumference mixing device 30 is a bit capable of cutting a lubricant injection tail void on the outer periphery of the pipe body. It is also effective to use a “friction reducing device” in which a rotating cutting body provided with is provided so as to be rotatable forward and backward with a predetermined rotation angle. Thereby, the frictional resistance with the natural ground is further reduced.
[0042]
4A and 4B are diagrams showing the flexible propulsion pipe, where FIG. 4A is a side perspective view thereof, FIG. 4B is a plan sectional view of the pipe wall portion, and FIG. 4C is a perspective view showing only a cushion material. . The flexible propulsion tube 40 is similar to a known SR propulsion tube (curve propulsion tube) as shown in FIGS. 1 and 4. For example, this SR propulsion pipe is used in Vol.13, No.8, 1999 “Monthly Propulsion Technology” “Site Report, Sewerage Propulsion Technology Active in Various Fields, Development of Curved Propulsion Pipes for Large and Medium Diameters”, etc. It has been explained in detail. That is, as shown in FIGS. 1 and 4A, the flexible propulsion tube 40 of the present embodiment has a large number of annular concrete pipes 41 and annular cushion members 42 arranged alternately in the propulsion direction. Connected and configured. The length L4 of the concrete tube 41 in the propulsion direction is sufficiently smaller than the length L1 of each shell 12 of the excavating machine 10.
[0043]
The cushion material 42 is a flexible member formed of hard polyvinyl chloride resin or the like. Further, as shown in FIGS. 4B and 4C, the thickness W of the cushion material 42 is thicker on the left and right compared to the upper and lower sides (FIG. 1 and FIG. Is different). That is, it can be greatly deformed on the left and right. A cylindrical collar 43 made of steel (a flexible member instead of the steel collar) is provided between the concrete pipes 41 and 41 adjacent to each other via the cushion material 42 so that the cushion material 42 is not exposed. (The color 43 is omitted in FIGS. 1 and 4A because it is a simplified display). However, a flexible rubber 45 provided along the outer periphery of each concrete pipe 41 is interposed between the collar 43 and each concrete pipe 41. That is, the collar 43 and the flexible rubber 45 allow the adjacent concrete pipes 41 and 41 to exhibit an appropriate bending rigidity.
[0044]
Note that the flexible propulsion pipe 40 in this embodiment is divided into a plurality of units 46 of a predetermined length that can be sequentially propelled from a start shaft (not shown). For example, the one shown in FIG. This is an example of units 46 and 46. The number of units 46 that the flexible propulsion pipe 40 is made of depends on the length of the curved portion to be constructed. When the construction is completed, the number of units 46 is selected so that the flexible propulsion pipe 40 can be disposed at least on the curved portion.
[0045]
As shown in FIG. 1, a plurality of fume pipes 50 conventionally used as propulsion pipes are arranged in series at the rear end of the flexible propulsion pipe 40 of the excavating apparatus 1 in such a manner that propulsive force can be transmitted in the propulsion direction. Is arranged. The length L5 of each fume pipe 50 in the propulsion direction is substantially the same as the length L1 of each shell 12 of the excavating machine 10, and the length L2 of each cylinder 21 of the directional stabilizer 2 and the concrete of the flexible propulsion pipe 40 It is sufficiently longer than the length L4 of the tube body 41.
[0046]
Since the digging apparatus 1 and the fume pipe 50 and the like following the digging apparatus 1 are configured as described above, the pipe laying work including the long-distance sharp curve is performed by the propulsion method using the digging apparatus 1 as follows. . 6 to 9 are schematic diagrams showing the procedure of sharp curve construction.
[0047]
First, the excavating machine 10 is pushed horizontally from the start shaft (not shown) toward the ground using a not-shown push jack. At this time, since the front ground is excavated through the excavating means 15 at the tip side of the excavating machine 10, the excavating machine 10 is propelled into the ground. Subsequently, the curving apparatus 20 is connected to the rear end of the excavating machine 10 and is pushed and propelled toward the ground by a push jack (not shown). Subsequently, the pipe circumference mixing device 30 is connected, and further, the units 46 of the flexible propulsion pipe 40 are successively propelled to the ground while being sequentially added. A predetermined number of units 46 are added to propel the entire flexible propulsion tube 40, and subsequently, the fume tube 50 is propelled to the ground while being sequentially added.
[0048]
In this state, since only linear propulsion is performed, the excavating machine 10, the curve shaping apparatus 20, and the flexible propulsion tube 40 are all linear (same as the state of FIG. 1). Subsequently, the excavating apparatus 1 is propelled until the tip of the excavating machine 10 reaches the change point P as shown in FIG. This change point P is the starting point of the planned curve R, which is a long-distance sharp curve. In addition, since the lubricant is injected into the natural ground from the large number of injection holes 32 of the pipe circumference mixing device 30, the flexible propulsion pipe 40 and the fume pipe 50 that follow this are smoothened with reduced friction with the natural ground. To be promoted.
[0049]
In addition to the state of FIG. 6, the fume pipe 50 is added and pushed from a start shaft (not shown) to propel the excavator 1 forward. During the propulsion, the excavating machine 10 adjusts the strokes of the plurality of middle-folded jacks 13 of the unit 11 that are going to enter the planned curve R, for example, by making the stroke on the outer peripheral side larger than the stroke on the inner peripheral side, The unit 11 is bent with respect to the subsequent unit 11. As a result, the units 11 of the excavating machine 10 are bent and propelled sequentially, and as a result, the entire excavating machine 10 propels along the planned curve R as shown in FIG.
[0050]
In the state of FIG. 7, the tip of the curve shaping device 20 has reached the change point P, and further, the fume pipe 50 is added and pushed from a start shaft (not shown) to push the excavation device 1 forward. At the time of this propulsion, the curve shaping apparatus 20 adjusts the strokes of the plurality of press jacks 22 in the unit 25 adjacent to the rear side of each unit 25 trying to enter the planned curve R. Since the excavating machine 10 has completely shifted onto the planned curve R, the stroke of each middle folding jack 13 is not changed, and the bent state between the adjacent units 11 and 11 is maintained as it is.
[0051]
FIG. 5 is a plan sectional view illustrating a state between adjacent cylindrical bodies in the direction stabilizing device. As for the curve shaping apparatus 20, for example, as shown in FIG. 5, in the unit 25 on the rear side of the unit 25 that is going to enter the planned curve R, each pressing jack 22 is driven to project the ram 22a. The projecting ram 22a abuts against and presses against the pressure receiving wall 23 of the unit 25 that attempts to enter the planned curve R. Here, the stroke of the pressing jack 22 on the outer peripheral side of the planned curve R is made larger than the stroke of the pressing jack 22 on the inner peripheral side of the planned curve R (for example, the pressing jack 22 on the inner peripheral side has completely pulled back the ram 22a). ). FIG. 5 shows a state of the pressing jack 22 on the outer peripheral side.
[0052]
Due to the difference in stroke, the unit 25 trying to enter the planned curve R is bent with respect to the rear unit 25 in such a manner that the outer peripheral side is advanced forward relative to the inner peripheral side of the planned curve R. The posture moves along R. In this way, each unit 25 of the curve shaping apparatus 20 is sequentially bent and propelled, and as a result, the excavating machine 10 and the entire curve shaping apparatus 20 are propelled along the planned curve R (see FIG. 8). Thereafter, since the curve shaping apparatus 20 has completely shifted onto the planned curve R, the stroke of each pressing jack 22 is not changed, and the bent state between the adjacent units 25 and 25 is maintained as it is. The excavating machine 10 is also as described above.
[0053]
Further, by adding and pushing the fume pipe 50 from a start shaft (not shown), the excavation apparatus 1 is propelled forward as shown in FIG. The excavation machine 10 and the entire curve shaping apparatus 20 are propelled in a state along the planned curve R by receiving a forward thrust. The pipe circumference mixing device 30 following the curve shaping device 20 is not so long in the propulsion direction, so that it smoothly transitions to the planned curve R following the excavating machine 10 and the curve shaping device 20 already along the planned curve R. I will do it. Similarly, the flexible propulsion pipe 40 that follows the pipe circumference mixing apparatus 30 similarly smoothly transitions to the planned curve R following the pipe circumference mixing apparatus 30.
[0054]
That is, in the flexible propulsion pipe 40, the cushion material 42 is deformed in the planned curve R according to the bending angle between the concrete pipe bodies 41 and 41. The cushion material 42 is mainly compressed on the inner peripheral side of the planned curve R (the left or right portion of FIG. 4C), and subsequently the thin portion of the thickness W (the upper and lower portions of FIG. 4C). When the compression converges, the outer periphery side of the planned curve R (the left or right portion in FIG. 4C) extends from that point. Thus, when the movement of the thrust transmission position is completed (that is, the state where the concrete pipe body 41 has completely moved onto the planned curve R), the thrust transmission position balances and swells to the outer peripheral side of the planned curve R, and the like. There is no such behavior. Since it is mainly the left and right portions of FIG. 4C where the thickness W is thick that is compressed, stress concentration does not occur, and proper transmission of thrust is ensured.
[0055]
Further, as described above, the flexible propulsion tube 40 is introduced while being bent appropriately in the excavation hole r (see FIG. 8) excavated along the planned curve R. The installation work such as the camber etc. which had been done becomes unnecessary, and is freed from a complicated work. Further, not only a curve in the horizontal direction (left and right direction) but also a curve in the vertical direction can be handled. In addition, constructing an accurate curve is the basis of pipe construction, and it is necessary to perform it as accurately as possible, but it may be unintentionally shifted due to geological conditions. In such a case, even when the curve of the excavation hole by the excavation machine 10 or the curve shaping apparatus 20 is inaccurate, the flexible propulsion tube 40 slides along the inaccurate curve hole. It does not generate excessive stress on itself. This prevents damage to the tube.
[0056]
In the case of (2) cushion material insertion method (Semplar curve system) described in “Prior art”, only the upper and lower parts of the cushion material are pasted and the thickness is uniform, so the curve entered the curve. Initially, the cushioning material is compressed and the mesh openings begin to open as the power point moves as in the flexible propulsion tube 40 of the present embodiment. However, even after the compression has converged, it is further opened by the side pressure from the outer ground. Accordingly, the opening length of the mesh opening is affected by the side pressure, causing inconveniences such as variations or changes during excavation. On the other hand, the flexible propulsion tube 40 employed in the present embodiment eliminates the above-described inconveniences as described above, and can suitably transmit thrust to the excavating machine 10 and the like, which is advantageous for controlling the direction of the excavating machine 10. It becomes.
[0057]
From the state shown in FIG. 8, the fume pipe 50 is further added and pushed in from a start shaft (not shown), thereby propelling the excavator 1 to an arrival shaft (not shown). Thereby, the excavating machine 10, the curve shaping device 20, and the pipe circumference mixing device 30 are collected in the arrival shaft and reused for the next construction. This is realized because the rear end portion of the tube circumference mixing device 30 and the tip portion of the flexible propulsion tube 40 are detachable (that is, the curve shaping device 20 side and the flexible propulsion tube 40 side are detachable). Has been. In particular, the curving apparatus 20 can be collected and reused, so that equipment including a jack can be effectively used without being wasted, and low-cost construction can be realized.
[0058]
As described above, the flexible propulsion pipe 40 is laid from the arrival shaft (not shown) to the changing point P of the planned curve R as shown in FIG. 9, and extends from the changing point P to the starting shaft (not shown). The fume tube 50 was laid in a straight line. The flexible propulsion pipe 40 and the fume pipe 50 are used as sewers or the like.
[0059]
As described above, in the present embodiment, when the planned curve R is excavated by the excavating machine 10, the curved modeling apparatus 20 is bent according to the curvature of the planned curve R, thereby using the curved modeling apparatus 20 as a guide. The posture of the excavating machine 10 was adjusted to the curvature of the planned curve R. As the articulated curve shaping device 20 formed of a plurality of cylinders 21 is bent, the curve shaping device 20 is in close contact with the ground wall in the excavation hole r (FIG. 8) formed along the planned curve R. It is possible to secure a bearing area and follow the curve R suitably. This is because the length L2 of the cylindrical body 21 is sufficiently shorter than the length L1 of the shell body 12 or the like. Thus, since the curve shaping apparatus 20 is stably propelled along the planned curve R, the attitude of the excavating machine 10 to which the thrust is transmitted through the curve shaping apparatus 20, and thus the excavation direction is stable, and the plan Inadvertent deviating from the curve R is prevented. Therefore, the construction of the long-distance steep curve as exemplified in this embodiment can be performed accurately.
[0060]
Further, since the entire length L3 of the curved shaping apparatus 20 is longer than the length L1 of the leading shell 12 of the excavating machine 10, the wall surface contact area for obtaining the directional control reaction force with respect to the shell 12 is set as the direction stabilizing device. In the curve construction, an accurate excavation direction can be realized.
[0061]
Furthermore, the pressure (hydraulic pressure) acting on the plurality of pressing jacks 22 of the curve shaping apparatus 20 is measured at any time by the pressure measuring unit 60, and the measurement result is sequentially transmitted to the calculating unit 61. By the way, in the calculation unit 61, the pressure acting on each pressing jack 22 of the curve shaping apparatus 20 when it is assumed that the curve shaping apparatus 20 is propelled by an accurate path in the straight path or the planned curve R currently being promoted. Predicted values are calculated and stored in advance. Then, the calculation unit 61 compares the predicted value with the transmitted measurement result, and outputs the difference or the like via the display unit 62 such as a monitor as information on the excavation state.
[0062]
For example, if the excavating machine 10 is moving away from the planned curve R, a drilling hole r having a curvature different from the original planned curve R is formed, and the subsequent curve shaping apparatus 20 is forced into the drilling hole r. Will be introduced. Since the bending state of the curve shaping apparatus 20 is adjusted to the curvature of the original planned curve R, when it is introduced into the excavation hole r, each push jack 22 of the curve shaping apparatus 20 is originally generated by the force received from the natural ground. Pressure that should not be applied acts (kneading phenomenon). The difference between the predicted value calculated by the calculation unit 61 described above and the measurement result represents the pressure that should not be originally generated, and indicates the excavation state in which the excavation direction of the excavating machine 10 is shifted. . Therefore, by sequentially outputting such information on the excavation state, it is possible to quickly find a deviation from the planned curve R and quickly take measures such as correcting the excavation direction before the deviation increases. It is. However, it is also possible that only a pressure gauge is provided for each pressing jack 22, the worker reads the pressure measured by the pressure gauge, and the worker himself judges the state of digging based on the read pressure. Is possible. In addition, since the presence or absence of such a function for outputting information related to the excavation state is arbitrary in the configuration of the present invention, the present invention can also be configured without a function for outputting information related to the excavation state.
[0063]
In addition, when the collar portion 21b of the curve shaping apparatus 20 is formed of a non-flexible member such as steel, the adjacent cylindrical bodies 21 and 21 are bent at the time of curve construction to form an opening. The part 21b jumps up to the outer peripheral side. For this reason, earth and sand flows into the gap formed by the jumping up, and even if an attempt is made to eliminate the opening during construction of a straight line or a reverse curve, for example, the opening and closing of the opening becomes impossible because the earth and sand have been bitten. As a result, inconvenience may occur in accurate curve formation. Further, a water-stopping rubber ring is attached to the collar portion 21b, but the water-stopping function is also hindered by the jumping up. However, when the collar part 21b of the curved shaping apparatus 20 is formed of a flexible material such as rubber, the collar part 21b follows the deformation of the cylinder connecting part even if the cylinders 21 and 21 are bent, so that it jumps up. Absent. And it does not come into contact with natural ground. As a result, resistance during propulsion is less likely to occur, and smooth propulsion is possible even during curve construction. Moreover, since the jumping up is eliminated, the entry of earth and sand is prevented, and the water stop effect is also secured. In addition, this structure has an advantage that it can be applied to a small cross-section pipe because the connecting portion can be configured with relatively small space.
[0064]
In addition, regarding the excavating machine 10, the water-stopping and bending structures are subjected to advanced processing from the viewpoint of repeated reuse. Although it is inevitable that the sand and sand will be caught in the bent portion, the biting is released while the bending operation of the strong middle folding jack 13 is repeatedly performed. However, it is necessary to solve this problem in sharp curve construction. In the excavating machine 10 for sharp curve construction, the opening between the shells 12 and 12 is reduced by increasing the number of bent portions, but due to the structure of the excavating machine 10, there is a limit to increasing the bent portions, and the cost increases. Leads to. Therefore, the bending portion of the excavating machine 10 will be about 3 to 4 at the maximum as in this embodiment. As a basic measure, the same thing (rubber cover) as the collar part 21b made of the flexible material of the curve shaping apparatus 20 as described above is installed between the shells 12 and 12 which are the connecting parts of the excavating machine 10. And accurate curve formation is possible.
[0065]
Moreover, the number of the press jacks 22 of the curve shaping apparatus 20 was eight for each cylinder 21 (see FIG. 3). This makes it possible to select a jack arrangement at a position optimal for curve setting when rolling occurs. In addition, pressure oil generated in a hydraulic unit (not shown) is supplied in parallel from one switching valve to the two pressing jacks 22 (plurality), and the two pressings are used to set the opening between the cylinders 21 and 21. It is effective to ensure the synchronism of the reaction force generated in the jack 22 (communication pipe hydraulic circuit). As a specific example, for example, as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, among the eight pressing jacks 22, between the upper two pressing jacks 22, 22, between the lower two pressing jacks 22, 22, The hydraulic oil communication pipes 100 (hydraulic oil circulation means) that circulate hydraulic oil between these press jacks 22 and 22 are connected to each other. Thereby, the strokes of the pressure jacks 22 and 22 connected by the hydraulic oil communication pipe 100 are automatically adjusted appropriately according to the external force or the like by the free circulation of the hydraulic oil. Note that a single jack requires a large jack capacity, but there is an advantage that a small capacity can be obtained by using a plurality of jacks. Further, since the jack reaction force points can be dispersed, there is an advantage that the bearing stress concentration does not occur in the jack reaction force structural material. For example, with a four-jack arrangement or the like, it is not efficient in generating a couple when a curve is formed (opening). Since the eight jack arrangement can be arranged at the end of the pipe, the opening couple is rational. In addition, since the presence or absence of such hydraulic fluid circulation means such as a communication pipe hydraulic circuit is arbitrary in the configuration of the present invention, the present invention can be configured without the hydraulic fluid circulation means.
[0066]
[Description of machine control principle]
Although the configuration, operation, and effect of the excavation apparatus 1 including the curve shaping apparatus 20 have been described by the above-described embodiment, a simple example of the machine control principle using the curve shaping apparatus (direction stabilizing apparatus) that is also a feature of the present invention. A supplementary explanation will be given.
[0067]
FIG. 10 is a diagram schematically showing the relationship between the excavating machine 10 and the curve shaping apparatus 20. In FIG. 10, an excavating machine 10 of a type that does not have a middle break is used for easy understanding. Moreover, about the curve shaping apparatus 20, the several unit 25 was illustrated like integral (actually consisting of the several unit 25). Only the ram 22a of the pressing jack 22 at the most leading position is shown, and the ram 22a is arranged so that the rear end portion of the excavating machine 10 can be pressed.
[0068]
As shown in FIG. 10, at the change point P (curve start point), the thrust acting position of the curve shaping apparatus 20 is forced to be outside the curve. For example, the ram 22a of the press jack 22 is extended in advance and the tip of the ram 22a is brought into contact with the adjacent part (pressure receiving wall 23) of the joint. When the state shown in FIG. The ram 22a is contracted by the pressing jack 22 on the lower side of the sheet. A clearance is formed between the tip of the ram 22a of the pressing jack 22 inside the planned curve R and the adjacent portion in the joint. At this time, the reaction force FC (earth pressure acting on the machine face plate) on the front surface of the excavating machine 10 acts on the machine axis CT, and the thrust FD from the curve shaping apparatus 20 passes through the ram 22a on the outer circumference side of the curve. Act on. As a result, a couple MT that rotates inside the curve is generated in the excavating machine 10, and the excavating machine 10 easily (naturally) changes its direction inside the curve and proceeds along the planned curve R.
[0069]
FIG. 11 is a diagram illustrating a state change related to the excavating machine 10 and the curve shaping apparatus 20. In FIG. 11, the relationship between the state change and force in the excavation apparatus 1 is schematically shown. The state of FIG. 11A corresponds to the state of FIG. That is, at the change point P, the thrust acting position of the curve shaping apparatus 20 is forced to the outside of the curve, the couple MT is generated in the excavating machine 10, and the direction of the excavating machine 10 is changed to the inside of the curve. In FIG. 11, the curve direction is opposite to that in FIG. 10, but this is a difference in drawing convenience and does not indicate a technical difference. Moreover, about the curve shaping apparatus 20, the several unit 25 was roughly divided and illustrated in 2 parts. FIG. 11 shows an example of a type that does not include the tube circumference mixing device 30, and the illustration of the pressing jack 22 of the curve shaping device 20 and the cushion material 42 of the flexible propulsion tube 40 is omitted. Arrows in the figure indicate thrust or reaction force from natural ground.
[0070]
When the propulsion is further advanced and the excavating machine 10 enters the planned curve R as shown in FIG. 11B, the operating position of the thrust FD between the units 25 in the curve forming apparatus 20 is forcibly outside the curve. As shown in FIG. 11A, the preceding unit 25 is caused to generate a couple MT to be rotated inside the curve, and each unit 25 of the curve shaping apparatus 20 can be easily (naturally) inside the curve. Change direction and proceed along the planned curve R.
[0071]
When the propulsion is further advanced and the excavating machine 10 to the flexible propulsion pipe 40 are completely within the planned curve R as shown in FIG. By holding a long opening length (opening between the units 25), the excavating machine 10 and the curve shaping apparatus 20 become an integral rigid body that forms a clean curve. As a result, the direction of the curve can be stabilized, and the excavation machine 10 can continuously excavate a clean curve. The following flexible propulsion pipe 40 is convenient because the excavation hole has a clean curve, so that a great lateral pressure does not act.
[0072]
When the curving apparatus is not used as in the prior art, the direction of the front end side of the machine is forcibly changed by the direction correcting jack of the excavating machine.
However, in this case, the excavation machine receives a couple of forces that rotate to the outside of the curve due to the reaction force from the natural ground acting on the machine axis and the thrust from the subsequent pipe. As a result, the excavation machine changed the excavation direction by receiving a reaction force from the side ground outside the planned curve, and it was not possible to form a clean curve as planned. However, in the above-described embodiment, the direction of the excavation machine 10 can be changed easily (naturally) without difficulty by using the curve shaping apparatus 20, and after entering the planned curve, the excavation is stably performed as a guide. The machine 10 can be propelled.
[0073]
In addition, the excavation apparatus based on the technical idea of the present invention includes at least a curve shaping apparatus. For example, the excavation apparatus has a configuration in which only the pipe mixing apparatus 30 is not included in the excavating machine 10, the curve shaping apparatus 20, the pipe circumference mixing apparatus 30, and the flexible propulsion pipe 40 described in the above embodiment, or the pipe circumference. A configuration without the mixing device 30 and the flexible propulsion tube 40 can be employed. Further, the excavation apparatus can be configured only by a curve shaping apparatus without an excavation machine. In this case, excavation means such as a cutter is directly installed at the tip of the curve shaping apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a digging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view (partial cross-sectional view) of the curved shaping apparatus.
FIG. 3 is a view showing an arrangement state of pressing jacks in a cylinder.
FIG. 4 is a diagram showing a flexible propulsion pipe.
FIG. 5 is a cross-sectional plan view illustrating a state between adjacent cylindrical bodies in the curved shaping apparatus.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a procedure for sharp curve construction.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a procedure for sharp curve construction.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a procedure for sharp curve construction.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a procedure for sharp curve construction.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a relationship between an excavating machine and a curve shaping apparatus.
FIG. 11 is a diagram showing a state change related to the excavating machine and the curve shaping apparatus.
[Explanation of symbols]
1 excavation equipment
10 Drilling machine
12 Shell
15 Drilling means
20 direction stabilizer (curve shaping device)
21 cylinder
21b Color member (color part)
22 Jacking means (pressing jack)
30 Lubricant injection means (pipe circumference mixing device)
40 Flexible propulsion pipe
41 Concrete pipe
42 Flexible ring material (cushion material)
50 Hume tube (propulsion tube)
60 Pressure measurement unit
61 Information output part (calculation part)
62 Information output section (display means)

Claims

推進方向直列に配設された１個以上の殻体及び、推進方向先頭の前記殻体に設けられ前方の地盤を掘削自在な掘削手段を有した掘削マシンと、コンクリート管体と可撓性環材とを推進方向直列に交互に接続して形成し、前記掘削マシンの後方に配置されたフレキシブル推進管と、を備えた掘進装置において、
前記掘削マシンの後方に方向安定装置を接続し、
前記方向安定装置は、推進方向における長さが前記殻体に比べて短いか又は等しい筒体を、推進方向直列に複数配設して有し、
推進方向に隣接する前記筒体間に、ラムをそれぞれ有する複数のジャッキ手段を、当該ジャッキ手段が配設された筒体に隣接する筒体に設けられた受圧壁に対して、前記ラムを当接自在に設け、これら各ジャッキ手段により前記筒体間を押開け自在に設けると共に、
推進方向に隣接する前記筒体間の複数のジャッキ手段は該筒体の周面に沿って配置し、
前記方向安定装置の後方に前記フレキシブル推進管を着脱自在に接続して構成したことを特徴とする掘進装置。Excavation machine having one or more shells arranged in series in the propulsion direction, and excavating means provided on the shell at the head of the propulsion direction and capable of excavating the front ground, a concrete tube, and a flexible ring In the excavation device comprising a material and alternately connected in series in the propulsion direction, and a flexible propulsion pipe disposed behind the excavation machine,
A directional stabilizer connected to the rear of the excavating machine;
The direction stabilizing device has a plurality of cylindrical bodies arranged in the propulsion direction in series, each having a length in the propulsion direction shorter or equal to the shell.
A plurality of jack means each having a ram between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction are applied to the pressure receiving wall provided on the cylinder adjacent to the cylinder provided with the jack means. Provided freely, each jack means provided between the cylinders so as to be openable,
A plurality of jack means between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction are arranged along the circumferential surface of the cylinder,
An excavation apparatus characterized in that the flexible propulsion pipe is detachably connected to the rear of the direction stabilizing device.

前記方向安定装置の推進方向における長さは前記推進方向先頭の殻体よりも長いことを特徴とする請求項１記載の掘進装置。The excavation device according to claim 1, wherein a length of the direction stabilizing device in a propulsion direction is longer than a shell at the head of the propulsion direction.

前記ジャッキ手段は油圧ジャッキであり、前記油圧ジャッキに作用する圧力を計測する圧力計測部を設け、前記圧力計測部における計測結果に基づいて掘進状態に関する情報を出力する情報出力部を設けたことを特徴とする請求項１記載の掘進装置。The jack means is a hydraulic jack, provided with a pressure measuring unit that measures the pressure acting on the hydraulic jack, and provided with an information output unit that outputs information about the state of digging based on the measurement result in the pressure measuring unit. The excavation apparatus according to claim 1, wherein

推進方向に隣接する前記筒体間に、これら筒体間の隙間を覆う形で筒状のカラー部材を設け、前記カラー部材を可撓性材料で形成したことを特徴とする請求項１記載の掘進装置。2. A cylindrical collar member is provided between the cylinders adjacent to each other in the propulsion direction so as to cover a gap between the cylinders, and the collar member is formed of a flexible material. Digging equipment.

前記ジャッキ手段は油圧ジャッキであり、前記複数のジャッキ手段のうち２個以上のジャッキ手段相互間に、これらジャッキ手段相互間で作動油を移動自在に流通させる作動油流通手段を接続したことを特徴とする請求項１記載の掘進装置。The jack means is a hydraulic jack, and hydraulic oil distribution means is connected between two or more jack means of the plurality of jack means so that hydraulic oil is freely circulated between the jack means. The excavation apparatus according to claim 1.