カッタヘッドおよびローラカッタおよび改築推進工法
【課題】 鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径管推進機によって新設管に更新する際、上記既設管を確実に破砕し、既設管の更新を支障なく実施し得るカッタヘッド、ローラカッタ、および改築推進工法を提供する。
【解決手段】 カッタヘッドは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであり、該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様でローラカッタの刃先面を傾斜させている。 ローラカッタは、上記カッタヘッドに設けられるローラカッタであり、設置された状態において、カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で刃先面を傾斜させている。 改築推進工法は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新するものであり、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、上記カッタヘッドを備えた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設する。
【解決手段】 カッタヘッドは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであり、該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様でローラカッタの刃先面を傾斜させている。 ローラカッタは、上記カッタヘッドに設けられるローラカッタであり、設置された状態において、カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で刃先面を傾斜させている。 改築推進工法は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新するものであり、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、上記カッタヘッドを備えた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小口径管推進機の先導体におけるカッタヘッドの構造、上記先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの形状、および小口径管推進機を用いた改築推進工法の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下水用の鉄筋コンクリート管等、地中に埋設された既設管が老朽化した場合に、この既設管を新設管に敷設替え(更新)する方法として、小口径管推進機を用いた改築推進工法が提供されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
この改築推進工法は、図２５に示す如く、既設管(鉄筋コンクリート管)Ｏの更新区間を挟んで地盤Ｇに発進立坑Ｇａと到達立坑Ｇｂとを設け、既設管Ｏの内部と外周域とにモルタル等の充填材Ｆを注入して、上記既設管Ｏの内外を周囲の地盤圧力に近い状態としたのち、小口径管推進機Ｍの先導体Ｔにより既設管Ｏに沿って掘削しつつ、鉄筋コンクリート管やＦＲＰ管等から成る新設管Ｎを、発進立坑Ｇａに設置した推進装置Ｐにより推進して敷設するものである。
【０００４】
ここで、既設管Ｏである鉄筋コンクリート管は、管状を呈するコンクリート部の内部に、円筒状に組んだ鉄筋(縦筋とフープ筋)が埋め込まれており、このような構造の鉄筋コンクリート管を破砕するために、コンクリート部の破砕と鉄筋の切断とが可能なカッタヘッドが提供されている(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
図２６に示したカッタヘッドＨにおいては、フラットな面板Ｈａから前方へ突出する態様で複数のローラカッタ、詳しくはディスクカッタＣｄとスパイラルカッタＣｓとが設置されており、カッタヘッドＨの回転に伴って、上記ディスクカッタＣｄにより主に礫やコンクリート部を破砕し、かつ上記スパイラルカッタＣｓにより主に鉄筋コンクリート管の鉄筋を切断している。
【特許文献１】特許第３５１１４２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した如き小口径管推進機を用いた改築推進工法においては、既設管の内部および外周域に充填材としてのモルタルＦを注入しているため、施工に際しての準備作業が煩雑なものとなるばかりでなく、施工に関わる諸々のコストが徒らに高騰してしまう問題があった。
【０００７】
そこで、上述の如き問題点を解消するべく、既設管の内部にのみ充填材を注入した状態で施工を行う改築推進工法が提案されており、この改築推進工法によれば充填材の注入に伴う準備作業の繁雑化や施工コストの高騰を抑えることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、既設管の内部にのみ充填材を注入する改築推進工法においては、既設管の端部にローラカッタ(ディスクカッタ、スパイラルカッタ等)を押し付けて破砕する際、図２７に示す如く既設管Ｏの外周域は充填材Ｆによって拘束されていないため、破砕に伴う亀裂は外周方向に進展し易いものと成り、推進方向に沿って既設管Ｏの外周へ向かう態様で破砕面Ｑが傾斜することとなる。
【０００９】
このため、破砕面Ｑから露出した鉄筋Ｏｒを切断するべく、図２７(ｂ)中の矢印ａで示す如くスパイラルカッタＣｓを既設管Ｏの端部に押し付けた際、上記鉄筋Ｏｒは傾斜した破断面Ｑに沿って矢印ｂで示す如く逃げてしまい、この結果、鉄筋Ｏｒの切断が困難となるために既設管の敷設替え(更新)に大きな支障を招来する問題があった。
【００１０】
上述の如き実状に鑑みて本発明は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機を用いて新設管に更新する際、上記既設管を確実に破砕することを可能とし、もって既設管の更新を支障なく実施し得るカッタヘッド、ローラカッタ、および改築推進工法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わるカッタヘッドは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであって、該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、ローラカッタの刃先面を傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明に関わるカッタヘッドは、請求項１の発明に関わるカッタヘッドにおいて、ローラカッタの刃先面を、カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３の発明に関わるローラカッタは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドに設けられるローラカッタであって、カッタヘッドに設置された状態において、カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、刃先面を傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４の発明に関わるローラカッタは、請求項３の発明に関わるローラカッタにおいて、刃先面を、カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項５の発明に関わる改築推進工法は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新する改築推進工法であって、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に関わるカッタヘッドによれば、ローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明に関わるカッタヘッドによれば、ローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明に関わるローラカッタによれば、カッタヘッドに設置された状態においてカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で刃先面を傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明に関わるローラカッタによれば、刃先面をカッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００２０】
請求項５の発明に関わる改築推進工法によれば、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において記述するローラカッタとは、後述する各実施例からも明らかなように、小口径管推進機におけるカッタヘッドの回転に伴なって切羽(すなわち被掘削面)を転動しながら掘削するカッタと、該カッタを上記カッタヘッドに対して回転自在に支承するサポートとを備えて成るもので、具体的には転動方向に平行に刃が形成されたディスクカッタ、転動方向と直角に刃が形成された歯車カッタ、転動方向に平行でも直角でもなく所定角度傾斜した方向に刃が形成されたスパイラルカッタ等を包含するものである。
【００２２】
図１は、小口径管推進機を用いた本発明に関わる改築推進工法の実施例を示しており、図２〜図６は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第１実施例を示している。
【００２３】
図１に示す如く、本発明に関わる改築推進工法の実施例は、鉄筋コンクリート管から成る既設管Ｏの更新区間を挟んで、地盤Ｇに発進立坑Ｇａと到達立坑Ｇｂとを設け、既設管Ｏの内部にのみモルタル等の充填材Ｆを注入し、上記既設管Ｏの内部を周囲の地盤圧力に近い状態としたのち、小口径管推進機１の先導体２により既設管Ｏに沿って掘削しつつ、鉄筋コンクリート管やＦＲＰ管等から成る新設管Ｎを、発進立坑Ｇａに設置した推進装置３により推進して敷設するものである。
【００２４】
ここで、上述した如き改築推進工法においては、モルタル等の充填材Ｆを既設管Ｏの外周域へ注入することなく、上記既設管Ｏの内部にのみ注入すれば事足りるため、施工に際しての準備作業を簡易なものとすることができ、併せて施工に関わる諸々のコストを廉価に抑えることが可能となる。
【００２５】
一方、上述した改築推進工法において使用される、小口径管推進機１の先導体２に装備されたカッタヘッド１０には、図２〜図６に示す如く、ボディー１０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)１１、１１、１２、１２、１３、１３、１４、１４がボルトにより装着されているとともに、ボディー１０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット１５、１５…がボルトにより装着されている。
【００２６】
ここで、上記スパイラルカッタ１１、１２は、それぞれ傘形状を呈するカッタ１１Ａと該カッタ１１Ａを回転自在に支承するサポート１１Ｂ、および傘形状を呈するカッタ１２Ａと該カッタ１２Ａを回転自在に支承するサポート１２Ｂとを有するアッセンブリである。
【００２７】
また、上記スパイラルカッタ１３、１４は、それぞれ円筒形状を呈するカッタ１３Ａと該カッタ１３Ａを回転自在に支承するサポート１３Ｂ、および円筒形状を呈するカッタ１４Ａと該カッタ１４Ａを回転自在に支承するサポート１４Ｂとを有するアッセンブリである。
【００２８】
なお、カッタ１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａには、図３〜図６に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００２９】
上述した一対のスパイラルカッタ１１、１１は、図３および図４に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い互いに同一の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３０】
さらに、個々のスパイラルカッタ１１においては、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１１Ａの刃先面１１ｔが傾斜しており、具体的にはカッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する基準面ｆに対し、３５°〜４５°の角度範囲αにおいて刃先面１１ｔが傾斜している。
【００３１】
また、一対のスパイラルカッタ１２、１２は、図３および図５に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い、上述したスパイラルカッタ１１の軌跡よりも内方の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３２】
さらに、個々のスパイラルカッタ１２においては、上述したスパイラルカッタ１１と同じく、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１２Ａの刃先面１２ｔが傾斜しており、この刃先面１２ｔは上記スパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔを含む面ｔに沿って傾斜している。
【００３３】
また、一対のスパイラルカッタ１３、１３は、図３および図６に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い、上述したスパイラルカッタ１２の軌跡よりも更に内方の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３４】
さらに、個々のスパイラルカッタ１３においては、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１３Ａの刃先面１３ｔが傾斜しており、この刃先面１３ｔは、上記スパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔ、および上記スパイラルカッタ１２の刃先面１２ｔを含む面ｔに沿って傾斜している。
【００３５】
また、一対のスパイラルカッタ１４、１４は、図３〜図５に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んで設置されており、個々のスパイラルカッタ１４におけるカッタ１４の刃先面１４ｔは、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する面に沿って位置している。
【００３６】
施工に際して上記構成のカッタヘッド１０が回転すると、上述した一対のスパイラルカッタ１１、１１、および一対のスパイラルカッタ１２、１２によって、図７に示す如く既設管Ｏのコンクリート部Ｏｃが破砕されるとともに、一対のスパイラルカッタ１３、１３、および一対のスパイラルカッタ１４、１４によって、既設管Ｏの内部に注入されて固化した充填材Ｆが破砕される。なお、図７においては、カッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１のみを図示している。
【００３７】
既設管Ｏにおけるコンクリート部Ｏｃの端部に、スパイラルカッタ１１およびスパイラルカッタ１２を押し付けて破砕する際、上記既設管Ｏの外周域は充填材Ｆによって拘束されていないため、破砕面Ｑはカッタヘッド１０の推進方向に沿って既設管Ｏの外周へ向かう態様で、既設管Ｏの中心軸と直交する面に対して約４０°ほど傾斜することとなる。
【００３８】
これに対して、上述した如くスパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔ、およびスパイラルカッタ１２の刃先面１２ｔは、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様で、具体的にはカッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する基準面ｆに対して３５°〜４５°の角度範囲αで傾斜しているので、図８中の矢印ａで示すようにスパイラルカッタ１１(およびスパイラルカッタ１２)を既設管Ｏの破砕面Ｑに押し付けた際、破砕面Ｑから露出した鉄筋Ｏｒが破砕面Ｑに沿って逃げることがない。
【００３９】
また、スパイラルカッタ１１(およびスパイラルカッタ１２)を押し付けた際、鉄筋Ｏｒに作用する合力は図８中の矢印ｂで示すように破砕面Ｑと直角な方向となるが、既設管Ｏの内部における充填材Ｆによって十分な反力を取ることができるため、上記鉄筋Ｏｒは確実に切断されることとなり、もって既設管Ｏの敷設替え(更新)がスムーズに実施されることとなる。
【００４０】
なお、上述したカッタヘッド１０は、例えば呼び径５００ｍｍ前後の大径の既設管Ｏを、同じ管径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであって、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等の混入がなく、また既設管Ｏに破損がないため充填材Ｆに礫等が混入していない等、極めて良好な施工条件において使用されるものである。
【００４１】
図９〜図１２は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第２実施例を示しており、このカッタへッド２０には、ボディー２０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)２１Ｓ、２２Ｓ、２３Ｓ、２４Ｓと、歯車カッタ(ローラカッタ)２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２４Ｇとがボルトにより装着されているとともに、ボディー２０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット２５、２５…がボルトにより装着されている。
【００４２】
ここで、上記スパイラルカッタ２１Ｓ、２２Ｓは、それぞれ傘形状を呈する螺旋歯のカッタ２１Ｓａと該カッタ２１Ｓａを回転自在に支承するサポート２１Ｓｂ、および傘形状を呈する螺旋歯のカッタ２２Ｓａと該カッタ２２Ｓａを回転自在に支承するサポート２２Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００４３】
また、上記歯車カッタ２１Ｇ、２２Ｇは、それぞれ傘形状を呈する直歯のカッタ２１Ｇａと該カッタ２１Ｇａを回転自在に支承するサポート２１Ｇｂ、および傘形状を呈する直歯のカッタ２２Ｇａと該カッタ２２Ｇａを回転自在に支承するサポート２２Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００４４】
また、上記スパイラルカッタ２３Ｓ、２４Ｓは、それぞれ円筒形状を呈する螺旋歯のカッタ２３Ｓａと該カッタ２３Ｓａを回転自在に支承するサポート２３Ｓｂ、および円筒形状を呈する螺旋歯のカッタ２４Ｓａと該カッタ２４Ｓａを回転自在に支承するサポート２４Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００４５】
また、上記歯車カッタ２３Ｇ、２４Ｇは、それぞれ円筒形状を呈する直歯のカッタ２３Ｇａと該カッタ２３Ｇａを回転自在に支承するサポート２３Ｇｂ、および円筒形状を呈する直歯のカッタ２４Ｇａと該カッタ２４Ｇａを回転自在に支承するサポート２４Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００４６】
なお、カッタ２１Ｓａ、２１Ｇａ、２２Ｓａ、２２Ｇａ、２３Ｓａ、２３Ｇａ、２４Ｓａ、２４Ｇａには、図９〜図１２に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００４７】
ここで、図９〜図１２に示したカッタヘッド２０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１、１１の一方、スパイラルカッタ１２、１２の一方、スパイラルカッタ１３、１３の一方、およびスパイラルカッタ１４、１４の一方を、スパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００４８】
これにより、上述した構成のカッタヘッド２０よれば、第１実施例のカッタヘッド１０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施し得ることと併せ、ローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも製作コスト(加工費)の安価な直歯の歯車カッタを採用したことで、カッタヘッドにおける製造コスト、延いては施工に関わるコストの可及的な低減を達成することが可能となる。
【００４９】
図１３〜図１６は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第３実施例を示しており、このカッタへッド３０には、ボディー３０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓと、ディスクカッタ(ローラカッタ)３１Ｄ、３２Ｄ、３３Ｄ、３４Ｄとがボルトにより装着されているとともに、ボディー３０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット３５、３５…がボルトにより装着されている。
【００５０】
ここで、上記スパイラルカッタ３１Ｓ、３２Ｓは、それぞれ傘形状を呈するカッタ３１Ｓａと該カッタ３１Ｓａを回転自在に支承するサポート３１Ｓｂ、および傘形状を呈するカッタ３２Ｓａと該カッタ３２Ｓａを回転自在に支承するサポート３２Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００５１】
また、上記ディスクカッタ３１Ｄ、３２Ｄは、それぞれ傘形状を呈するカッタ３１Ｄａと該カッタ３１Ｄａを回転自在に支承するサポート３１Ｄｂ、および傘形状を呈するカッタ３２Ｄａと該カッタ３２Ｄａを回転自在に支承するサポート３２Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００５２】
また、上記スパイラルカッタ３３Ｓ、３４Ｓは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ３３Ｓａと該カッタ３３Ｓａを回転自在に支承するサポート３３Ｓｂ、および円筒形状を呈するカッタ３４Ｓａと該カッタ３４Ｓａを回転自在に支承するサポート３４Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００５３】
また、上記ディスクカッタ３３Ｄ、３４Ｄは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ３３Ｄａと該カッタ３３Ｄａを回転自在に支承するサポート３３Ｄｂ、および円筒形状を呈するカッタ３４Ｄａと該カッタ３４Ｄａを回転自在に支承するサポート３４Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００５４】
なお、カッタ３１Ｓａ、３１Ｄａ、３２Ｓａ、３２Ｄａ、３３Ｓａ、３３Ｄａ、３４Ｓａ、３４Ｄａには、図１３〜図１６に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００５５】
ここで、図１３〜図１６に示したカッタヘッド３０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１、１１の一方、スパイラルカッタ１２、１２の一方、スパイラルカッタ１３、１３の一方、およびスパイラルカッタ１４、１４の一方を、スパイラルカッタに換えてディスクカッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えてディスクカッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００５６】
これにより、上述した構成のカッタヘッド３０よれば、第１実施例のカッタヘッド１０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００５７】
なお、上述したカッタヘッド３０は、例えば呼び径５００ｍｍ前後の大径の既設管Ｏを、同じ管径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであり、またローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも礫等の破砕性能に優れたディスクカッタッタを採用したことで、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等が混入しており、また既設管Ｏが破損しているために充填材Ｆに礫等が混入している等、極めて劣悪な施工条件において有効に使用されるものである。
【００５８】
図１７〜図２０は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第４実施例を示しており、このカッタへッド４０には、ボディー４０Ａの前方に露呈する態様で、歯車カッタ(ローラカッタ)４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ、４４Ｇと、ディスクカッタ(ローラカッタ)４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄとがボルトにより装着されているとともに、ボディー４０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット４５、４５…がボルトにより装着されている。
【００５９】
ここで、上記歯車カッタ４１Ｇ、４２Ｇは、それぞれ傘形状を呈する直歯のカッタ４１Ｇａと該カッタ４１Ｇａを回転自在に支承するサポート４１Ｇｂ、および傘形状を呈する直歯のカッタ４２Ｇａと該カッタ４２Ｇａを回転自在に支承するサポート４２Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００６０】
また、上記ディスクカッタ４１Ｄ、４２Ｄは、それぞれ傘形状を呈するカッタ４１Ｄａと該カッタ４１Ｄａを回転自在に支承するサポート４１Ｄｂ、および傘形状を呈するカッタ４２Ｄａと該カッタ４２Ｄａを回転自在に支承するサポート４２Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００６１】
また、上記歯車カッタ４３Ｇ、４４Ｇは、それぞれ円筒形状を呈する直歯のカッタ４３Ｇａと該カッタ４３Ｇａを回転自在に支承するサポート４３Ｇｂ、および円筒形状を呈する直歯のカッタ４４Ｇａと該カッタ４４Ｇａを回転自在に支承するサポート４４Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００６２】
また、上記ディスクカッタ４３Ｄ、４４Ｄは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ４３Ｄａと該カッタ４３Ｄａを回転自在に支承するサポート４３Ｄｂ、および円筒形状を呈するカッタ４４Ｄａと該カッタ４４Ｄａを回転自在に支承するサポート４４Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００６３】
なお、カッタ４１Ｇａ、４１Ｄａ、４２Ｇａ、４２Ｄａ、４３Ｇａ、４３Ｄａ４４Ｇａ、４４Ｄａには、図１７〜図２０に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００６４】
ここで、図１７〜図２０に示したカッタへッド４０は、図１３〜図１６に示した第３実施例のカッタヘッド３０におけるスパイラルカッタ(ローラカッタ)３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓを、それぞれ直歯の歯車カッタ(ローラカッタ)４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ、４４Ｇとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタを採用した以外の構成は、先に説明した第４実施例のカッタヘッド４０と何ら変わるところはない。
【００６５】
これにより、上述した構成のカッタヘッド４０によれば、第３実施例のカッタヘッド３０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施し得ることと併せ、ローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも製作コスト(加工費)の安価な直歯の歯車カッタを採用したことで、カッタヘッドにおける製造コスト、延いては施工に関わるコストの可及的な低減を達成することが可能となる。
【００６６】
図２１〜図２４は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第５実施例を示しており、このカッタへッド５０には、ボディー５０Ａの前方に露呈する態様で、ディスクカッタ(ローラカッタ)５１、５１、５２、５２、５４、５４と、スパイラルカッタ(ローラカッタ)５３、５３とがボルトにより装着されているとともに、ボディー５０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット５５、５５…がボルトにより装着されている。
【００６７】
ここで、上記ディスクカッタ５１、５２は、それぞれ傘形状を呈するカッタ５１ａと該カッタ５１ａを回転自在に支承するサポート５１ｂ、および傘形状を呈するカッタ５２ａと該カッタ５２ａを回転自在に支承するサポート５２ｂとを有するアッセンブリである。
【００６８】
また、上記スパイラルカッタ５３は、円筒形状を呈するカッタ５３ａと該カッタ５３ａを回転自在に支承するサポート５３ｂとを有するアッセンブリである。
【００６９】
また、上記ディスクカッタ５４は、円筒形状を呈するカッタ５４ａと該カッタ５４ａを回転自在に支承するサポート５４ｂとを有するアッセンブリである。
【００７０】
なお、カッタ５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａには、図２１〜図２４に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００７１】
ここで、図２１〜図２４に示したカッタヘッド５０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０における、一対のスパイラルカッタ１３、１３以外を、スパイラルカッタに換えてディスクカッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えてディスクカッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００７２】
なお、上述したカッタヘッド５０は、例えば呼び径２５０ｍｍ前後の小径の既設管Ｏを、呼び径５００ｍｍ前後の大径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであり、一対のスパイラルカッタ５３、５３によって既設管Ｏを破砕するとともに、ディスクカッタ５１、５２、５４によって既設管Ｏの外部と内部とを破砕するものである。
【００７３】
さらに、一対のスパイラルカッタ５３、５３以外を、礫等の破砕性能に優れたディスクカッタとしたことから明らかなように、上記カッタヘッド５０は、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等が混入しており、また既設管Ｏが破損しているために充填材Ｆに礫等が混入している等、極めて劣悪な施工条件において有効に使用されるものである。
【００７４】
施工に際して上記構成のカッタヘッド５０が回転すると、上述した一対のスパイラルカッタ５３、５３によって、図２４に示す如く既設管Ｏのコンクリート部Ｏｃが破砕され、その破砕面は上述した如く既設管Ｏの中心軸と直交する面に対して約４０°傾斜するが、上記スパイラルカッタ５３の刃先面５３ｔが基準面ｆに対して３５°〜４５°の角度範囲αで傾斜しているため、スパイラルカッタ５３を既設管Ｏの破砕面に押し付けた際、鉄筋Ｏｒが破砕面に沿って逃げることなく確実に切断されることとなり、もって既設管Ｏの敷設替え(更新)がスムーズに実施されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に関わる改築推進工法の一実施例を示す概念図。
【図２】本発明に関わるカッタヘッドの第１実施例を示す外観斜視図。
【図３】本発明に関わるカッタヘッドの第１実施例を示す正面図。
【図４】図３中のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図３中のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】本発明に関わるカッタヘッドによる既設管の破砕状況を示す概念図。
【図８】本発明に関わるカッタヘッドによる既設管の破砕状況を示す概念図。
【図９】本発明に関わるカッタヘッドの第２実施例を示す正面図。
【図１０】図９中のＡ−Ａ線断面図。
【図１１】図９中のＢ−Ｂ線断面図。
【図１２】図９中のＣ−Ｃ線断面図。
【図１３】本発明に関わるカッタヘッドの第３実施例を示す正面図。
【図１４】図１３中のＡ−Ａ線断面図。
【図１５】図１３中のＢ−Ｂ線断面図。
【図１６】図１３中のＣ−Ｃ線断面図。
【図１７】本発明に関わるカッタヘッドの第４実施例を示す正面図。
【図１８】図１７中のＡ−Ａ線断面図。
【図１９】図１７中のＢ−Ｂ線断面図。
【図２０】図１７中のＣ−Ｃ線断面図。
【図２１】本発明に関わるカッタヘッドの第５実施例を示す正面図。
【図２２】図２１中のＡ−Ａ線断面図。
【図２３】図２１中のＢ−Ｂ線断面図。
【図２４】図２１中のＣ−Ｃ線断面図。
【図２５】従来の小口径管推進機を用いた改築推進工法を示す概念図。
【図２６】(ａ)および(ｂ)は、従来の小口径管推進機における先導体を示す側面図および正面図。
【図２７】(ａ)および(ｂ)は、従来の改築推進工法による既設管の破砕状況を示す概念図。
【符号の説明】
【００７６】
１…小口径管推進機、
２…先導体、
３…推進装置、
１０、２０、３０、４０、５０…カッタヘッド、
１１、１２、２１Ｓ、２２Ｓ、
３１Ｓ、３２Ｓ、５３…スパイラルカッタ(ローラカッタ)、
２１Ｇ、２２Ｇ、４１Ｇ、４２Ｇ…歯車カッタ(ローラカッタ)、
１１ｔ、１２ｔ、２１ｔ、２２ｔ、
３１ｔ、３２ｔ、４１ｔ、４２ｔ、５３ｔ…刃先面、
Ｏ…既設管(鉄筋コンクリート管)、
Ｏｃ…コンクリート部、
Ｏｒ…鉄筋、
Ｑ…破砕面、
Ｎ…新設管、
Ｇ…地盤、
Ｆ…充填材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小口径管推進機の先導体におけるカッタヘッドの構造、上記先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの形状、および小口径管推進機を用いた改築推進工法の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下水用の鉄筋コンクリート管等、地中に埋設された既設管が老朽化した場合に、この既設管を新設管に敷設替え(更新)する方法として、小口径管推進機を用いた改築推進工法が提供されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
この改築推進工法は、図２５に示す如く、既設管(鉄筋コンクリート管)Ｏの更新区間を挟んで地盤Ｇに発進立坑Ｇａと到達立坑Ｇｂとを設け、既設管Ｏの内部と外周域とにモルタル等の充填材Ｆを注入して、上記既設管Ｏの内外を周囲の地盤圧力に近い状態としたのち、小口径管推進機Ｍの先導体Ｔにより既設管Ｏに沿って掘削しつつ、鉄筋コンクリート管やＦＲＰ管等から成る新設管Ｎを、発進立坑Ｇａに設置した推進装置Ｐにより推進して敷設するものである。
【０００４】
ここで、既設管Ｏである鉄筋コンクリート管は、管状を呈するコンクリート部の内部に、円筒状に組んだ鉄筋(縦筋とフープ筋)が埋め込まれており、このような構造の鉄筋コンクリート管を破砕するために、コンクリート部の破砕と鉄筋の切断とが可能なカッタヘッドが提供されている(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
図２６に示したカッタヘッドＨにおいては、フラットな面板Ｈａから前方へ突出する態様で複数のローラカッタ、詳しくはディスクカッタＣｄとスパイラルカッタＣｓとが設置されており、カッタヘッドＨの回転に伴って、上記ディスクカッタＣｄにより主に礫やコンクリート部を破砕し、かつ上記スパイラルカッタＣｓにより主に鉄筋コンクリート管の鉄筋を切断している。
【特許文献１】特許第３５１１４２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した如き小口径管推進機を用いた改築推進工法においては、既設管の内部および外周域に充填材としてのモルタルＦを注入しているため、施工に際しての準備作業が煩雑なものとなるばかりでなく、施工に関わる諸々のコストが徒らに高騰してしまう問題があった。
【０００７】
そこで、上述の如き問題点を解消するべく、既設管の内部にのみ充填材を注入した状態で施工を行う改築推進工法が提案されており、この改築推進工法によれば充填材の注入に伴う準備作業の繁雑化や施工コストの高騰を抑えることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、既設管の内部にのみ充填材を注入する改築推進工法においては、既設管の端部にローラカッタ(ディスクカッタ、スパイラルカッタ等)を押し付けて破砕する際、図２７に示す如く既設管Ｏの外周域は充填材Ｆによって拘束されていないため、破砕に伴う亀裂は外周方向に進展し易いものと成り、推進方向に沿って既設管Ｏの外周へ向かう態様で破砕面Ｑが傾斜することとなる。
【０００９】
このため、破砕面Ｑから露出した鉄筋Ｏｒを切断するべく、図２７(ｂ)中の矢印ａで示す如くスパイラルカッタＣｓを既設管Ｏの端部に押し付けた際、上記鉄筋Ｏｒは傾斜した破断面Ｑに沿って矢印ｂで示す如く逃げてしまい、この結果、鉄筋Ｏｒの切断が困難となるために既設管の敷設替え(更新)に大きな支障を招来する問題があった。
【００１０】
上述の如き実状に鑑みて本発明は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機を用いて新設管に更新する際、上記既設管を確実に破砕することを可能とし、もって既設管の更新を支障なく実施し得るカッタヘッド、ローラカッタ、および改築推進工法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わるカッタヘッドは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであって、該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、ローラカッタの刃先面を傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明に関わるカッタヘッドは、請求項１の発明に関わるカッタヘッドにおいて、ローラカッタの刃先面を、カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３の発明に関わるローラカッタは、小口径管推進機における先導体のカッタヘッドに設けられるローラカッタであって、カッタヘッドに設置された状態において、カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、刃先面を傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４の発明に関わるローラカッタは、請求項３の発明に関わるローラカッタにおいて、刃先面を、カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項５の発明に関わる改築推進工法は、鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新する改築推進工法であって、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に関わるカッタヘッドによれば、ローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明に関わるカッタヘッドによれば、ローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明に関わるローラカッタによれば、カッタヘッドに設置された状態においてカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で刃先面を傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明に関わるローラカッタによれば、刃先面をカッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させたことで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００２０】
請求項５の発明に関わる改築推進工法によれば、既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面をカッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、既設管を充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することで、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋をローラカッタにより切断することができ、もって既設管を確実に破砕し得るために既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において記述するローラカッタとは、後述する各実施例からも明らかなように、小口径管推進機におけるカッタヘッドの回転に伴なって切羽(すなわち被掘削面)を転動しながら掘削するカッタと、該カッタを上記カッタヘッドに対して回転自在に支承するサポートとを備えて成るもので、具体的には転動方向に平行に刃が形成されたディスクカッタ、転動方向と直角に刃が形成された歯車カッタ、転動方向に平行でも直角でもなく所定角度傾斜した方向に刃が形成されたスパイラルカッタ等を包含するものである。
【００２２】
図１は、小口径管推進機を用いた本発明に関わる改築推進工法の実施例を示しており、図２〜図６は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第１実施例を示している。
【００２３】
図１に示す如く、本発明に関わる改築推進工法の実施例は、鉄筋コンクリート管から成る既設管Ｏの更新区間を挟んで、地盤Ｇに発進立坑Ｇａと到達立坑Ｇｂとを設け、既設管Ｏの内部にのみモルタル等の充填材Ｆを注入し、上記既設管Ｏの内部を周囲の地盤圧力に近い状態としたのち、小口径管推進機１の先導体２により既設管Ｏに沿って掘削しつつ、鉄筋コンクリート管やＦＲＰ管等から成る新設管Ｎを、発進立坑Ｇａに設置した推進装置３により推進して敷設するものである。
【００２４】
ここで、上述した如き改築推進工法においては、モルタル等の充填材Ｆを既設管Ｏの外周域へ注入することなく、上記既設管Ｏの内部にのみ注入すれば事足りるため、施工に際しての準備作業を簡易なものとすることができ、併せて施工に関わる諸々のコストを廉価に抑えることが可能となる。
【００２５】
一方、上述した改築推進工法において使用される、小口径管推進機１の先導体２に装備されたカッタヘッド１０には、図２〜図６に示す如く、ボディー１０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)１１、１１、１２、１２、１３、１３、１４、１４がボルトにより装着されているとともに、ボディー１０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット１５、１５…がボルトにより装着されている。
【００２６】
ここで、上記スパイラルカッタ１１、１２は、それぞれ傘形状を呈するカッタ１１Ａと該カッタ１１Ａを回転自在に支承するサポート１１Ｂ、および傘形状を呈するカッタ１２Ａと該カッタ１２Ａを回転自在に支承するサポート１２Ｂとを有するアッセンブリである。
【００２７】
また、上記スパイラルカッタ１３、１４は、それぞれ円筒形状を呈するカッタ１３Ａと該カッタ１３Ａを回転自在に支承するサポート１３Ｂ、および円筒形状を呈するカッタ１４Ａと該カッタ１４Ａを回転自在に支承するサポート１４Ｂとを有するアッセンブリである。
【００２８】
なお、カッタ１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａには、図３〜図６に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００２９】
上述した一対のスパイラルカッタ１１、１１は、図３および図４に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い互いに同一の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３０】
さらに、個々のスパイラルカッタ１１においては、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１１Ａの刃先面１１ｔが傾斜しており、具体的にはカッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する基準面ｆに対し、３５°〜４５°の角度範囲αにおいて刃先面１１ｔが傾斜している。
【００３１】
また、一対のスパイラルカッタ１２、１２は、図３および図５に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い、上述したスパイラルカッタ１１の軌跡よりも内方の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３２】
さらに、個々のスパイラルカッタ１２においては、上述したスパイラルカッタ１１と同じく、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１２Ａの刃先面１２ｔが傾斜しており、この刃先面１２ｔは上記スパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔを含む面ｔに沿って傾斜している。
【００３３】
また、一対のスパイラルカッタ１３、１３は、図３および図６に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んだ対称位置に設置され、カッタヘッド１０の回転に伴い、上述したスパイラルカッタ１２の軌跡よりも更に内方の軌跡に沿って旋回移動する。
【００３４】
さらに、個々のスパイラルカッタ１３においては、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様でカッタ１３Ａの刃先面１３ｔが傾斜しており、この刃先面１３ｔは、上記スパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔ、および上記スパイラルカッタ１２の刃先面１２ｔを含む面ｔに沿って傾斜している。
【００３５】
また、一対のスパイラルカッタ１４、１４は、図３〜図５に示す如く、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏを挟んで設置されており、個々のスパイラルカッタ１４におけるカッタ１４の刃先面１４ｔは、カッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する面に沿って位置している。
【００３６】
施工に際して上記構成のカッタヘッド１０が回転すると、上述した一対のスパイラルカッタ１１、１１、および一対のスパイラルカッタ１２、１２によって、図７に示す如く既設管Ｏのコンクリート部Ｏｃが破砕されるとともに、一対のスパイラルカッタ１３、１３、および一対のスパイラルカッタ１４、１４によって、既設管Ｏの内部に注入されて固化した充填材Ｆが破砕される。なお、図７においては、カッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１のみを図示している。
【００３７】
既設管Ｏにおけるコンクリート部Ｏｃの端部に、スパイラルカッタ１１およびスパイラルカッタ１２を押し付けて破砕する際、上記既設管Ｏの外周域は充填材Ｆによって拘束されていないため、破砕面Ｑはカッタヘッド１０の推進方向に沿って既設管Ｏの外周へ向かう態様で、既設管Ｏの中心軸と直交する面に対して約４０°ほど傾斜することとなる。
【００３８】
これに対して、上述した如くスパイラルカッタ１１の刃先面１１ｔ、およびスパイラルカッタ１２の刃先面１２ｔは、カッタヘッド１０の中心から径外方向へ行くに従って前方へ迫り出す態様で、具体的にはカッタヘッド１０の中心軸ｏ−ｏと直交する基準面ｆに対して３５°〜４５°の角度範囲αで傾斜しているので、図８中の矢印ａで示すようにスパイラルカッタ１１(およびスパイラルカッタ１２)を既設管Ｏの破砕面Ｑに押し付けた際、破砕面Ｑから露出した鉄筋Ｏｒが破砕面Ｑに沿って逃げることがない。
【００３９】
また、スパイラルカッタ１１(およびスパイラルカッタ１２)を押し付けた際、鉄筋Ｏｒに作用する合力は図８中の矢印ｂで示すように破砕面Ｑと直角な方向となるが、既設管Ｏの内部における充填材Ｆによって十分な反力を取ることができるため、上記鉄筋Ｏｒは確実に切断されることとなり、もって既設管Ｏの敷設替え(更新)がスムーズに実施されることとなる。
【００４０】
なお、上述したカッタヘッド１０は、例えば呼び径５００ｍｍ前後の大径の既設管Ｏを、同じ管径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであって、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等の混入がなく、また既設管Ｏに破損がないため充填材Ｆに礫等が混入していない等、極めて良好な施工条件において使用されるものである。
【００４１】
図９〜図１２は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第２実施例を示しており、このカッタへッド２０には、ボディー２０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)２１Ｓ、２２Ｓ、２３Ｓ、２４Ｓと、歯車カッタ(ローラカッタ)２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２４Ｇとがボルトにより装着されているとともに、ボディー２０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット２５、２５…がボルトにより装着されている。
【００４２】
ここで、上記スパイラルカッタ２１Ｓ、２２Ｓは、それぞれ傘形状を呈する螺旋歯のカッタ２１Ｓａと該カッタ２１Ｓａを回転自在に支承するサポート２１Ｓｂ、および傘形状を呈する螺旋歯のカッタ２２Ｓａと該カッタ２２Ｓａを回転自在に支承するサポート２２Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００４３】
また、上記歯車カッタ２１Ｇ、２２Ｇは、それぞれ傘形状を呈する直歯のカッタ２１Ｇａと該カッタ２１Ｇａを回転自在に支承するサポート２１Ｇｂ、および傘形状を呈する直歯のカッタ２２Ｇａと該カッタ２２Ｇａを回転自在に支承するサポート２２Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００４４】
また、上記スパイラルカッタ２３Ｓ、２４Ｓは、それぞれ円筒形状を呈する螺旋歯のカッタ２３Ｓａと該カッタ２３Ｓａを回転自在に支承するサポート２３Ｓｂ、および円筒形状を呈する螺旋歯のカッタ２４Ｓａと該カッタ２４Ｓａを回転自在に支承するサポート２４Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００４５】
また、上記歯車カッタ２３Ｇ、２４Ｇは、それぞれ円筒形状を呈する直歯のカッタ２３Ｇａと該カッタ２３Ｇａを回転自在に支承するサポート２３Ｇｂ、および円筒形状を呈する直歯のカッタ２４Ｇａと該カッタ２４Ｇａを回転自在に支承するサポート２４Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００４６】
なお、カッタ２１Ｓａ、２１Ｇａ、２２Ｓａ、２２Ｇａ、２３Ｓａ、２３Ｇａ、２４Ｓａ、２４Ｇａには、図９〜図１２に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００４７】
ここで、図９〜図１２に示したカッタヘッド２０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１、１１の一方、スパイラルカッタ１２、１２の一方、スパイラルカッタ１３、１３の一方、およびスパイラルカッタ１４、１４の一方を、スパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００４８】
これにより、上述した構成のカッタヘッド２０よれば、第１実施例のカッタヘッド１０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施し得ることと併せ、ローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも製作コスト(加工費)の安価な直歯の歯車カッタを採用したことで、カッタヘッドにおける製造コスト、延いては施工に関わるコストの可及的な低減を達成することが可能となる。
【００４９】
図１３〜図１６は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第３実施例を示しており、このカッタへッド３０には、ボディー３０Ａの前方に露呈する態様で、スパイラルカッタ(ローラカッタ)３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓと、ディスクカッタ(ローラカッタ)３１Ｄ、３２Ｄ、３３Ｄ、３４Ｄとがボルトにより装着されているとともに、ボディー３０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット３５、３５…がボルトにより装着されている。
【００５０】
ここで、上記スパイラルカッタ３１Ｓ、３２Ｓは、それぞれ傘形状を呈するカッタ３１Ｓａと該カッタ３１Ｓａを回転自在に支承するサポート３１Ｓｂ、および傘形状を呈するカッタ３２Ｓａと該カッタ３２Ｓａを回転自在に支承するサポート３２Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００５１】
また、上記ディスクカッタ３１Ｄ、３２Ｄは、それぞれ傘形状を呈するカッタ３１Ｄａと該カッタ３１Ｄａを回転自在に支承するサポート３１Ｄｂ、および傘形状を呈するカッタ３２Ｄａと該カッタ３２Ｄａを回転自在に支承するサポート３２Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００５２】
また、上記スパイラルカッタ３３Ｓ、３４Ｓは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ３３Ｓａと該カッタ３３Ｓａを回転自在に支承するサポート３３Ｓｂ、および円筒形状を呈するカッタ３４Ｓａと該カッタ３４Ｓａを回転自在に支承するサポート３４Ｓｂとを有するアッセンブリである。
【００５３】
また、上記ディスクカッタ３３Ｄ、３４Ｄは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ３３Ｄａと該カッタ３３Ｄａを回転自在に支承するサポート３３Ｄｂ、および円筒形状を呈するカッタ３４Ｄａと該カッタ３４Ｄａを回転自在に支承するサポート３４Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００５４】
なお、カッタ３１Ｓａ、３１Ｄａ、３２Ｓａ、３２Ｄａ、３３Ｓａ、３３Ｄａ、３４Ｓａ、３４Ｄａには、図１３〜図１６に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００５５】
ここで、図１３〜図１６に示したカッタヘッド３０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０におけるスパイラルカッタ１１、１１の一方、スパイラルカッタ１２、１２の一方、スパイラルカッタ１３、１３の一方、およびスパイラルカッタ１４、１４の一方を、スパイラルカッタに換えてディスクカッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えてディスクカッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００５６】
これにより、上述した構成のカッタヘッド３０よれば、第１実施例のカッタヘッド１０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施することが可能となる。
【００５７】
なお、上述したカッタヘッド３０は、例えば呼び径５００ｍｍ前後の大径の既設管Ｏを、同じ管径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであり、またローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも礫等の破砕性能に優れたディスクカッタッタを採用したことで、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等が混入しており、また既設管Ｏが破損しているために充填材Ｆに礫等が混入している等、極めて劣悪な施工条件において有効に使用されるものである。
【００５８】
図１７〜図２０は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第４実施例を示しており、このカッタへッド４０には、ボディー４０Ａの前方に露呈する態様で、歯車カッタ(ローラカッタ)４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ、４４Ｇと、ディスクカッタ(ローラカッタ)４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄとがボルトにより装着されているとともに、ボディー４０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット４５、４５…がボルトにより装着されている。
【００５９】
ここで、上記歯車カッタ４１Ｇ、４２Ｇは、それぞれ傘形状を呈する直歯のカッタ４１Ｇａと該カッタ４１Ｇａを回転自在に支承するサポート４１Ｇｂ、および傘形状を呈する直歯のカッタ４２Ｇａと該カッタ４２Ｇａを回転自在に支承するサポート４２Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００６０】
また、上記ディスクカッタ４１Ｄ、４２Ｄは、それぞれ傘形状を呈するカッタ４１Ｄａと該カッタ４１Ｄａを回転自在に支承するサポート４１Ｄｂ、および傘形状を呈するカッタ４２Ｄａと該カッタ４２Ｄａを回転自在に支承するサポート４２Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００６１】
また、上記歯車カッタ４３Ｇ、４４Ｇは、それぞれ円筒形状を呈する直歯のカッタ４３Ｇａと該カッタ４３Ｇａを回転自在に支承するサポート４３Ｇｂ、および円筒形状を呈する直歯のカッタ４４Ｇａと該カッタ４４Ｇａを回転自在に支承するサポート４４Ｇｂとを有するアッセンブリである。
【００６２】
また、上記ディスクカッタ４３Ｄ、４４Ｄは、それぞれ円筒形状を呈するカッタ４３Ｄａと該カッタ４３Ｄａを回転自在に支承するサポート４３Ｄｂ、および円筒形状を呈するカッタ４４Ｄａと該カッタ４４Ｄａを回転自在に支承するサポート４４Ｄｂとを有するアッセンブリである。
【００６３】
なお、カッタ４１Ｇａ、４１Ｄａ、４２Ｇａ、４２Ｄａ、４３Ｇａ、４３Ｄａ４４Ｇａ、４４Ｄａには、図１７〜図２０に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００６４】
ここで、図１７〜図２０に示したカッタへッド４０は、図１３〜図１６に示した第３実施例のカッタヘッド３０におけるスパイラルカッタ(ローラカッタ)３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓを、それぞれ直歯の歯車カッタ(ローラカッタ)４１Ｇ、４２Ｇ、４３Ｇ、４４Ｇとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えて直歯の歯車カッタを採用した以外の構成は、先に説明した第４実施例のカッタヘッド４０と何ら変わるところはない。
【００６５】
これにより、上述した構成のカッタヘッド４０によれば、第３実施例のカッタヘッド３０と同様、鉄筋コンクリート管から成る既設管の破砕面が傾斜した場合であっても、上記破砕面から露呈した鉄筋を確実に切断することができ、もって既設管の更新を支障なく実施し得ることと併せ、ローラカッタの一部にスパイラルカッタよりも製作コスト(加工費)の安価な直歯の歯車カッタを採用したことで、カッタヘッドにおける製造コスト、延いては施工に関わるコストの可及的な低減を達成することが可能となる。
【００６６】
図２１〜図２４は、図１の改築推進工法において使用されるカッタヘッドおよびローラカッタの第５実施例を示しており、このカッタへッド５０には、ボディー５０Ａの前方に露呈する態様で、ディスクカッタ(ローラカッタ)５１、５１、５２、５２、５４、５４と、スパイラルカッタ(ローラカッタ)５３、５３とがボルトにより装着されているとともに、ボディー５０Ａの前方縁部に所定個数のカッタビット５５、５５…がボルトにより装着されている。
【００６７】
ここで、上記ディスクカッタ５１、５２は、それぞれ傘形状を呈するカッタ５１ａと該カッタ５１ａを回転自在に支承するサポート５１ｂ、および傘形状を呈するカッタ５２ａと該カッタ５２ａを回転自在に支承するサポート５２ｂとを有するアッセンブリである。
【００６８】
また、上記スパイラルカッタ５３は、円筒形状を呈するカッタ５３ａと該カッタ５３ａを回転自在に支承するサポート５３ｂとを有するアッセンブリである。
【００６９】
また、上記ディスクカッタ５４は、円筒形状を呈するカッタ５４ａと該カッタ５４ａを回転自在に支承するサポート５４ｂとを有するアッセンブリである。
【００７０】
なお、カッタ５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａには、図２１〜図２４に示すように、その転動方向に対して所定角度傾斜した方向に刃が形成されている。
【００７１】
ここで、図２１〜図２４に示したカッタヘッド５０は、図２〜図６に示した第１実施例のカッタヘッド１０における、一対のスパイラルカッタ１３、１３以外を、スパイラルカッタに換えてディスクカッタとしたものであり、上述の如くスパイラルカッタに換えてディスクカッタを採用した以外の構成は、先に説明した第１実施例のカッタヘッド１０と何ら変わるところはない。
【００７２】
なお、上述したカッタヘッド５０は、例えば呼び径２５０ｍｍ前後の小径の既設管Ｏを、呼び径５００ｍｍ前後の大径の新設管Ｎに更新する際に使用されるものであり、一対のスパイラルカッタ５３、５３によって既設管Ｏを破砕するとともに、ディスクカッタ５１、５２、５４によって既設管Ｏの外部と内部とを破砕するものである。
【００７３】
さらに、一対のスパイラルカッタ５３、５３以外を、礫等の破砕性能に優れたディスクカッタとしたことから明らかなように、上記カッタヘッド５０は、既設管Ｏの外周域における埋め戻し土に礫や砂利等が混入しており、また既設管Ｏが破損しているために充填材Ｆに礫等が混入している等、極めて劣悪な施工条件において有効に使用されるものである。
【００７４】
施工に際して上記構成のカッタヘッド５０が回転すると、上述した一対のスパイラルカッタ５３、５３によって、図２４に示す如く既設管Ｏのコンクリート部Ｏｃが破砕され、その破砕面は上述した如く既設管Ｏの中心軸と直交する面に対して約４０°傾斜するが、上記スパイラルカッタ５３の刃先面５３ｔが基準面ｆに対して３５°〜４５°の角度範囲αで傾斜しているため、スパイラルカッタ５３を既設管Ｏの破砕面に押し付けた際、鉄筋Ｏｒが破砕面に沿って逃げることなく確実に切断されることとなり、もって既設管Ｏの敷設替え(更新)がスムーズに実施されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に関わる改築推進工法の一実施例を示す概念図。
【図２】本発明に関わるカッタヘッドの第１実施例を示す外観斜視図。
【図３】本発明に関わるカッタヘッドの第１実施例を示す正面図。
【図４】図３中のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図３中のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】本発明に関わるカッタヘッドによる既設管の破砕状況を示す概念図。
【図８】本発明に関わるカッタヘッドによる既設管の破砕状況を示す概念図。
【図９】本発明に関わるカッタヘッドの第２実施例を示す正面図。
【図１０】図９中のＡ−Ａ線断面図。
【図１１】図９中のＢ−Ｂ線断面図。
【図１２】図９中のＣ−Ｃ線断面図。
【図１３】本発明に関わるカッタヘッドの第３実施例を示す正面図。
【図１４】図１３中のＡ−Ａ線断面図。
【図１５】図１３中のＢ−Ｂ線断面図。
【図１６】図１３中のＣ−Ｃ線断面図。
【図１７】本発明に関わるカッタヘッドの第４実施例を示す正面図。
【図１８】図１７中のＡ−Ａ線断面図。
【図１９】図１７中のＢ−Ｂ線断面図。
【図２０】図１７中のＣ−Ｃ線断面図。
【図２１】本発明に関わるカッタヘッドの第５実施例を示す正面図。
【図２２】図２１中のＡ−Ａ線断面図。
【図２３】図２１中のＢ−Ｂ線断面図。
【図２４】図２１中のＣ−Ｃ線断面図。
【図２５】従来の小口径管推進機を用いた改築推進工法を示す概念図。
【図２６】(ａ)および(ｂ)は、従来の小口径管推進機における先導体を示す側面図および正面図。
【図２７】(ａ)および(ｂ)は、従来の改築推進工法による既設管の破砕状況を示す概念図。
【符号の説明】
【００７６】
１…小口径管推進機、
２…先導体、
３…推進装置、
１０、２０、３０、４０、５０…カッタヘッド、
１１、１２、２１Ｓ、２２Ｓ、
３１Ｓ、３２Ｓ、５３…スパイラルカッタ(ローラカッタ)、
２１Ｇ、２２Ｇ、４１Ｇ、４２Ｇ…歯車カッタ(ローラカッタ)、
１１ｔ、１２ｔ、２１ｔ、２２ｔ、
３１ｔ、３２ｔ、４１ｔ、４２ｔ、５３ｔ…刃先面、
Ｏ…既設管(鉄筋コンクリート管)、
Ｏｃ…コンクリート部、
Ｏｒ…鉄筋、
Ｑ…破砕面、
Ｎ…新設管、
Ｇ…地盤、
Ｆ…充填材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであって、
該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、ローラカッタの刃先面を傾斜させて成ることを特徴とするカッタヘッド。
【請求項２】
前記ローラカッタの刃先面を、前記カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴とする請求項１記載のカッタヘッド。
【請求項３】
小口径管推進機における先導体のカッタヘッドに設けられるローラカッタであって、
前記カッタヘッドに設置された状態において、前記カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、刃先面を傾斜させて成ることを特徴とするローラカッタ。
【請求項４】
前記刃先面を、前記カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴とする請求項３記載のローラカッタ。
【請求項５】
鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新する改築推進工法であって、
前記既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面を前記カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、前記既設管を前記充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することを特徴とする改築推進工法。
【請求項１】
小口径管推進機における先導体のカッタヘッドであって、
該カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、ローラカッタの刃先面を傾斜させて成ることを特徴とするカッタヘッド。
【請求項２】
前記ローラカッタの刃先面を、前記カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴とする請求項１記載のカッタヘッド。
【請求項３】
小口径管推進機における先導体のカッタヘッドに設けられるローラカッタであって、
前記カッタヘッドに設置された状態において、前記カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で、刃先面を傾斜させて成ることを特徴とするローラカッタ。
【請求項４】
前記刃先面を、前記カッタヘッドの中心軸と直交する基準面に対して、３５°〜４５°の角度範囲において傾斜させて成ることを特徴とする請求項３記載のローラカッタ。
【請求項５】
鉄筋コンクリート管から成る既設管を小口径推進機によって新設管に更新する改築推進工法であって、
前記既設管の内部にのみ充填材を注入するとともに、先導体のカッタヘッドにおけるローラカッタの刃先面を前記カッタヘッドの中心から径外方向へ行く程に前方へ迫り出す態様で傾斜させた小口径管推進機を用い、前記既設管を前記充填材と共に掘削しつつ新設管を敷設することを特徴とする改築推進工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−２８８７０（Ｐ２００６−２８８７０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８７０８（Ｐ２００４−２０８７０８）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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