JPH05321554A - 横穴掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削ビットを回転して穴を掘る横穴掘削装置
において、穴が不揃に曲がるのを防止し、真直に堀り進
むことを可能にする。 【構成】 作動機で回転する円筒回転軸１１と、この回
転軸１１の先端に取付けた掘削ビット１３と、回転軸１
１に嵌装する鞘管１２を有する横穴掘削装置であって、
掘削ビット１３の回転中心Ｐ₁ を鞘管１２の中心Ｐ₂ と
偏心させて、回転軸１１を鞘管１２内に回転自在に支持
させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤、岩盤等を掘削し
て地中に横穴を施工する横穴掘削装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地中に横穴を掘る工法の１つ
として、掘削ビットで地盤等を掘削して横穴を形成し、
この穴内へ鞘管を継足しながら押し進める方法が一般に
採用されている。

【０００３】従来のこの種の横穴掘削装置として、たと
えば図９に示すような装置が知られている。この従来装
置は同図に示すように、作動機（図示せず）により回転
される円筒回転軸１と、この回転軸１の先端に取付けた
掘削ビット２と、回転軸１に嵌装し、回転軸１の外周面
に設けた軸受３で回転自在に支持させた鞘管４（ケーシ
ングとも称する）とを有し、ビット２の前面には任意数
の掘削爪５を取付けて成っている。そして、回転軸１を
回転して地盤等を掘削し、この掘削した横穴に鞘管４を
押し入れて施工している。そして、上記回転軸１及び鞘
管４は継足し式に構成してある。また、ビット２の爪５
のうち、最外側の掘削爪５ａは鞘管４より幾分大きな径
で回転して掘削し、鞘管４の押し込みを容易にするよう
に構成してある。さらに、従来装置は鞘管４を回転軸３
と同心上に嵌装されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置は鞘管４
を回転軸３と同心上に嵌装してあるため、回転軸３によ
ってビット２を回転すると、図１０に示すように、鞘管
４より幾分大径で、かつ、鞘管４と同心円の横穴Ａが形
成されることになる。そして、上述したように、鞘管４
及び回転軸１を順次継足して穴Ａに押し進めるものであ
るが、鞘管４及び回転軸１の重量によって鞘管４は穴の
内壁底面に接触するようになる。したがって、この状態
で掘削すると、図８Ａに示すように、すでに掘った穴Ａ
と新たに形成される穴Ａ₁ との境目に段部Ｂが生じ、そ
の結果、横穴Ａが真直に構築されないことになる。そこ
で、従来は穴が真直になるように色々工夫して修正しな
がら施工しているが穴を完全に真直になるように修正す
ることは、事実上不可能に近かった。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、何ら修正作業をすることなく、真直な横穴を整然と
掘ることができる横穴掘削装置を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る横穴掘削装置は、円筒回転軸と、この
円筒回転軸の先端に取付けた掘削ビットと、上記回転軸
に嵌装する鞘管とを有し、上記掘削ビットの回転中心を
鞘管の中心と偏心させるようになして、上記回転軸を鞘
管内に回転自在に支持させるように構成したことを特徴
とするものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、回転軸の中心と鞘管の中心は
偏心させてあるので、回転軸を回転すると、鞘管の下面
側は、鞘管の外径とほぼ一致し、かつ、それ以外の部分
は鞘管の外径より幾分大径になるように、鞘管と偏心し
た円形の横穴が掘削されることになる（図３，図７参
照）。したがって、図８Ｂに示すように、穴は整然と真
直に掘進されることになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る横穴掘削装置の１実施例
につき、図面を参照して説明する。図１は、この実施例
による掘削装置の縦断面図であって、最外側の掘削爪を
取付けた円筒体を開いた状態を示す図、図２は、同上装
置の縦断面図であって、最外側の掘削爪の円筒体を閉じ
た状態を示す図、図３は図１のＩ−Ｉ線断面図であっ
て、鞘管と円筒回転軸との位置関係を示す図、図４は図
１のＢ−Ｂ線断面図、図５は鞘管の縦断側面図、図６は
同じく鞘管の一部を拡大して示す正面図、図７は掘削ビ
ットで掘削される横穴と鞘管との関係を示す説明図、図
８は本発明装置と従来装置により掘削される横穴の形成
状態を対比して示す説明図である。

【０００９】上記図１〜図８において、この実施例の横
穴掘削装置は、作動機（図示せず）で回転される円筒回
転軸１１と、この回転軸１１の先端に取付けた掘削ビッ
ト１３と、上記回転軸１１に嵌装する鞘管１２（ケーシ
ング）とを有して成っている。

【００１０】円筒回転軸１１は、その先端に取付けた掘
削ビット１３を回転軸１１と一体回転させるもので、所
望の径及び長さに形成され、継足し式に構成されてい
る。ビット１３で掘削した土砂や砕石等は、回転軸１１
内を通して後送し、排出するもので、実施例では、この
排出手段として、回転軸１１の内壁面に丸棒スパイラル
１４を設け、このスパイラル１４のコンベア作用によっ
て土砂等を後方へ移送するように構成してある。なお、
この排出手段はスクリュー羽根、その他の任意の構成に
変更可能なものである。

【００１１】鞘管１２は、ビット１３で掘削して形成し
た横穴Ｃ内に押し入れて横穴Ｃの一次内壁を構築するも
ので、鞘管１２は回転軸１１と対応する長さに形成さ
れ、回転軸１１と同様に継足し式に構成されている。し
かして、本発明においては、上記ビット１３の回転中心
Ｐ₁ を鞘管の中心Ｐ₂ （図３，図７参照）と偏心させる
ようになして、回転軸１１を鞘管１２内に回転自在に支
持させるように構成するもので、実施例では、鞘管１２
内に嵌合する１対の環状軸受板１６，１６間に複数個
（図示では１６個）のローラ１７を回転自在に軸装した
ローラ軸受１５を、両軸受板１６をネジ１８や熔接その
他の手段で鞘管１２の両端部の内壁面に固定して設け、
上記各ローラ１７に径差を設けて構成してある。つま
り、図３に示すように、鞘管１２の下位Ｌ側に位置する
ローラ１７と鞘管１２の上位Ｈ側に位置するローラ１７
の直径を下位＞上位になるように、各ローラ１７に径差
を設け、各ローラ１７の受面で形成される円の中心を鞘
管１２の中心Ｐ₂ より幾分上方に位置させるように偏心
させてある。これにより、回転軸１１は、その中心を鞘
管の中心より幾分上方に偏心した状態で回転自在に支持
されることになる。したがって、回転軸１１を回転する
と、ビット１３の回転中心Ｐ₁ は鞘管１２の中心Ｐ₂ と
偏心するようになる。

【００１２】実施例では、上述したようにローラ軸受１
５で回転軸１１を回転自在に支持させるように構成した
ものを開示したが、回転軸１１を回転自在に支持させる
軸受手段は上記ローラ軸受１５に限定されるものではな
く、たとえば、上述した各ローラ１７を同径に形成し、
各ローラ１７の軸受板１６，１６に対する軸装位置を変
位させて各ローラ１７の受面で形成される円の中心を鞘
管１２の中心Ｐ₂ と偏心させるように構成したり、或い
はローラ軸受１５に代えて軸受ブッシュ（メタル）を設
ける等、任意の構成に変更可能なもので、要は、回転軸
１１の中心と鞘管１２の中心を偏心させて回転軸１１を
鞘管１２内に回転自在に支持させるように構成すれば良
いものである。１９は鞘管１２の先端に固設したリング
で、リング１９の先端内壁面には円錐作用面２０が形成
してある。このリング１９は掘削ビット１３の最外側の
掘削爪を取付けた分割筒単体を閉じる（縮径）方向へ移
動させるために設けたもので、その詳細は追って説明す
る。また、上記リング１９はビット１３を取付けた回転
軸１１に嵌装する鞘管１２に設けるもので、継足し用の
鞘管には設ける必要はない。

【００１３】回転軸１１の先端に取付けた掘削ビット１
３は、回転軸１１と一体回転して掘削面の地盤等を掘削
するもので、ビット１３の型式及び構造等は特に限定さ
れるものではなく、自由に設計可能であるが、掘削され
る横穴Ｃ内に鞘管１２を押し入れるものであるため、最
外側の掘削爪の回転円軌跡、つまり穴Ｃの径を鞘管の外
径より幾分大径になるようにして、鞘管の挿入を容易に
する。実施例の掘削ビット１３は、円筒回転軸１１の先
端中心に設けた中心筒体２１と、この筒体２１に間隙部
２２を形成して嵌合した任意数（図示では２個）の円筒
体２３，２４と円筒体２４に嵌合して設けた円筒体２５
を有し、中心筒体２１と円筒体２３，２４は放射状に配
設した取付板２６，２７を介して熔接し、回転軸１１の
内壁面に固設してあり、上記円筒体２３，２４の先端側
には任意数の掘削爪２８，２９がボルト（図示せず）に
より着脱自在に取付けてある。そして、上記間隙部２２
によって土砂や砕石等を後送する移送通路が構成されて
いる。

【００１４】上記最外側の円筒体２５は、図４に詳細に
示すように、円筒体２５を複数個（図示では６個）に分
割した分割筒単体２５ａで構成され、各筒単体２５ａは
中心筒体２１及び円筒体２４に設けた貫挿穴３０を貫通
して摺動自在、かつ放射状に配設した６枚の摺動板３１
の先端に熔接等により固定され、各摺動板３１を摺動す
ることにより、円筒体２５の径を拡大・縮小させるよう
に構成し、縮小時に円筒体２５が鞘管１２内に嵌入し得
るようになっていると共に、拡大時に円筒体２４，２５
間に移送通路用の間隙部３２を形成するようになってい
る。上記円筒体２５を構成する分割筒単体２５ａのう
ち、任意数の筒単体２５ａの先端側には掘削爪３３がボ
ルトにより着脱自在に取付けてあり、掘削回転時、つま
り、円筒体２５の拡大時において回転軸１１を回転した
とき、掘削爪３３の回転円軌跡（穴Ｃの径）が鞘管１２
の下位Ｌ側の外径とほぼ一致し、それ以外の部分は鞘管
の外径より幾分大径になるように設定してある。この構
成により、円筒体２５を拡径して回転すると、鞘管１２
の下部側には隙間を形成しないで横穴Ｃを掘削するの
で、従来装置のように、鞘管１２及び回転軸１１の重量
によって鞘管が下がることはない。したがって、図８Ｂ
に示すように、鞘管を継足しながら真直な横穴Ｃを堀り
進めることになる。

【００１５】上記円筒体２５の各分割筒単体２５ａの後
端外壁面には、鞘管１２のリング１９の円錐作用面２０
と係合するテーパー作用面３４が形成されている。これ
により円筒体２５を拡大した状態（図１の状態）で回転
軸１１を後方へ引張ると、各筒単体２５ａはテーパー作
用面３４を円錐作用面２０と摺接しながら縮径する方向
へ移動するので、これと一体の摺動板３１も同調して摺
動するようになっている（図２参照）。

【００１６】上記中心筒体２１には作動杆３５が回転不
能、かつ、軸方向に摺動自在に嵌挿してあると共に、作
動杆３５の後端部は円錐面３６に形成され、この円錐面
３６を各摺動板３１の基端に形成した傾斜面３７と衝当
させてある。実施例では、中心筒体２１の内壁面と作動
杆３５の外壁面を多角形（図示では６角形、図４参照）
に形成して両者を係合し、作動杆３５の回転方向の動き
を阻止するように構成してある。また、作動杆３５の先
端には取付筒体３８が熔接等により固定して設けてあ
り、この筒体３８の先端に掘削爪３９がボルトにより着
脱自在に取付けてある。４０は各摺動板３１の基端部に
設けたストッパー部材で、このストッパー部材４０は摺
動板３１の拡大方向への動きを制限するために設けたも
のである。上記構成により、円筒体２５を縮径した状態
で回転軸１１を回転しながら押進すると、中心部の掘削
爪３９は掘削面に衝当して反力により後退するので、各
摺動板３１は作動杆３５の円錐面３６で押圧され、拡大
方向へ摺動して円筒体２５は拡径されるようになってい
る。

【００１７】掘削ビット１３を実施例のように構成する
と、最外側の円筒体２５を縮径することにより、鞘管１
２を穴Ｃ内に残置して回転軸１１及び掘削ビット１３を
引き抜くことが可能になるが、円筒体２５を固定式（拡
径・縮径不能）に構成しても良く、また、上述したよう
にビット１３の構成自体も自由に変更可能なものであ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、穴が不揃に曲がるのを
防止し、真直な横穴を整然と堀り進めることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る横穴掘削装置の１実施例を示す縦
断面図であって、最外側の掘削爪を取付けた円筒体を用
いた状態を示す図である。

【図２】同上装置の縦断面図であって、最外側の掘削爪
を取付けた円筒体を閉じた状態を示す図である。

【図３】図１のＩ−Ｉ線断面図であって、鞘管と円筒回
転軸との位置関係を示すための図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】鞘管の縦断側面図である。

【図６】同じく鞘管の一部を拡大して示す正面図であ
る。

【図７】掘削ビットで掘削される横穴と鞘管との関係を
示す説明図である。

【図８】本発明装置と従来装置により掘削される横穴の
形成状態を対比して示す説明図である。

【図９】従来の横穴掘削装置を示す縦断面図である。

【図１０】従来装置により掘削される横穴を鞘管と関連
対比して示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 円筒回転軸 １２ 鞘管 １３ 掘削ビット １５ ローラ軸受 ２８，２９，３３，３９ 掘削爪 Ｃ 横穴 Ｐ₁ 掘削ビットの回転中心 Ｐ₂ 鞘管の中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒回転軸と、この円筒回転軸の先端に
   取付けた掘削ビットと、上記回転軸に嵌装する鞘管とを
   有し、上記掘削ビットの回転中心を鞘管の中心と偏心さ
   せるようになして、上記回転軸を鞘管内に回転自在に支
   持させるように構成したことを特徴とする横穴掘削装
   置。