小口径管埋設用先導体
【課題】 ２００ｍｍ程度の小口径塩ビ管にも適用可能な泥濃方式で、各種条件の地山・切羽の安定、施工の高速化、立坑設備の簡素化が行なえ、長距離土砂移送効率が高く、道路開放に好適で、施工精度の高い小口径管埋設用先導体を提供する。
【解決手段】 水密状態で連結された複数の外筒からなり、前面に土砂切削装置を有し後端に小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌された掘削流動化土砂を所定の切羽圧力が保持されるように土圧センサ及びピンチバルブにより調圧する土圧調整装置と、掘削流動化土砂を小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、さらに先導体外筒の上下を貫通して立設された密閉縦型筒状ケーシング内の上方部に縦型電磁コイル及びその下半部に交叉する排泥管に連結可能な排泥用通路を有する縦型誘導磁界発生装置と、を備えた。
【解決手段】 水密状態で連結された複数の外筒からなり、前面に土砂切削装置を有し後端に小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌された掘削流動化土砂を所定の切羽圧力が保持されるように土圧センサ及びピンチバルブにより調圧する土圧調整装置と、掘削流動化土砂を小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、さらに先導体外筒の上下を貫通して立設された密閉縦型筒状ケーシング内の上方部に縦型電磁コイル及びその下半部に交叉する排泥管に連結可能な排泥用通路を有する縦型誘導磁界発生装置と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管、水道管、電線管等を敷設するため地中に非開削で埋設される塩ビ管等の小口径管を先導して地山を掘削する小口径管埋設用先導体に関し、特に、地上での測定精度を高める位置検出手段を備え、泥濃式により掘削土砂を流動化排土させながら低耐荷力方式で発進立坑から到達立坑まで小口径管を地中に圧入推進させる小口径管埋設用先導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
小径口管を埋設する小口径管埋設用先導体を用いる工事において、小径口管のうち主に下水道用管路として用いられる口径２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍの推進用塩ビ管は、外径がそれぞれ２１６ｍｍ、２６７ｍｍ、３１８ｍｍとなっており、先導体もそれぞれのサイズに対応した外径を有している。なかでも口径２００ｍｍの塩ビ管に対応した先導体は、外径が２４０ｍｍ前後と小径で構成されるため先導体内の設備も限定される。
【０００３】
また、塩ビ管埋設先導体を用いる工事は、その管径の目的から住宅街等の狭い道路での工事が多く、先導体や塩ビ管を地中に挿入するための発進立坑はφ２０００ｍｍ程度の小さな立坑サイズが主流になってきている。
【０００４】
塩ビ管などの小口径管埋設用工事に求められる要求も長距離施工、あらゆる土質条件に対する切羽の安定、施工の高速化、立坑設備の簡素化また道路開放に伴う移動設備の採用、既存人孔到達のための施工精度の確保、発進立坑設備の簡素化等が挙げられる。
【０００５】
従来の塩ビ管などの小口径管埋設用先導体の掘削方式は、先導体内に２本の配管を設備して、立坑及び路上等に設置したポンプの力で泥水を切羽近くで循環して、泥水圧管理で切羽の安定を図ると共に、切羽で切削した土砂を泥水の中に取り込んで、立坑や路上の土砂分離装置まで流体輸送し、土砂分離装置で土砂と泥水を分離し、泥水は再度調整して再利用する泥水方式や、切羽の土砂を切削するためのカッタを駆動する駆動軸に、スクリュウ羽根を設けて、掘削と同時に掘削土砂をスクリュウ排土する泥土オーガ式や、スクリュウ軸にピンチバルブを設けて、切羽の安定を図る泥土圧方式がある。
【０００６】
しかしながら、小口径管埋設用先導体のサイズが小さいために、このような従来の泥水工法では配管が２本必要であると同時に、機内バイパス装置を必要とするために配管サイズを大きくすることができず、泥水の長距離環流が困難であった。また、透水性の高い砂礫土では切羽に送った泥水が地山に浸透して、地山安定が不十分でありあるいは環流が困難になることが多い。
【０００７】
一方、オーガ工法や泥土圧工法では、発進立坑に設置した元押推進装置に駆動装置を設ける必要があるために設備が複雑となり、特に小立坑での作業はより狭くなって作業性が悪くなるとともに、駆動軸でカッタの回転動作とスクリュウ羽根での排土を行なわせるために長距離施工には限界があるという問題点があった。
【０００８】
そこで、先導体の掘削方式を従来比較的大口径管推進装置に用いられている泥濃方式を小口径管埋設用先導体に適用できれば、切羽で切削した土砂と添加材及び加泥材等を攪拌することで掘削土砂を十分流動性を持った掘削流動化土砂とし、その掘削流動化土砂の持つ圧力を管理することにより透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定が行なえる。また、泥濃方法の排土方法であるバキューム排土は、排泥管１本で行なえるため排泥管を大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い立坑内での土砂搬出もホース一本で行なえるため、オーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。泥濃方式で排土はバキューム装置で行なわれるため、泥水処理設備に比べ、簡素になる。さらに、固定設備が設けられない路上作業等では小型バキューム車等で対応できる等々のメリットがある。
【０００９】
これまで、埋設管の管径が、最も小さなものとして、φ８００〜φ２２００ｍｍ、或はφ７００〜φ１６５０ｍｍに適用可能な泥濃式推進装置が各種開発されているが、最近、内径φ１５０〜φ７００ｍｍ程度のヒューム管、塩ビ管、鋼管、ダクタイル管、陶管等の小口径推進管を対象とする次の代表的な２例の泥濃式（例えば、特許文献１、２）あるいはそれに類似の小口径管推進装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【００１０】
特許文献１の泥濃式小口径管推進装置は、図５、６に示すように、発進立坑５０６の坑内に設置された元駆動装置１０３と、面盤１１１と、面盤１１１の内部に設けたチャンバ１１３と、面盤１１１の前部に設けたカッタ１１５と、面盤１１１の前部に設けた開口１１７と、開口１１７近辺に設け、開口１１７の開口面積を調整可能なシャッタ１１９と、面盤１１１に設けられ、チャンバ１１３にエアを供給可能なエアーアクチュエータ１２１と、面盤１１１後部外周にシール装置を介して接続するケーシング１２５と、発進立坑５０６内に配置された測量装置１２７と、掘進機本体１０５内に設けた方向修正装置１２９と、掘進機本体１０５に接続可能な小口径の推進管１０７と、推進管１０７の内部に回転自在に保持できる排泥管１０９と、を備えている。
【００１１】
また、地上に配置され、エアーインテークバルブ１２１にエアを供給するエア供給装置１３１と、シャッタ駆動シリンダ１２０に油圧を供給する油圧駆動源１３３を備えている。そして、発進立坑５０６内面に設置された操作盤１５０を介してシャッタ駆動シリンダ１２０により、開口１１７から流入する掘削泥水流入量Ｒを調整するとともに、エアーインテークバルブ１２１によりエア空気量Ａを調整して、地山崩壊を防止し、円滑な泥水流通を確保するようになっている。さらに、バキューム装置１６０が地上に設置され、吸引配管１６５の先端が排泥管１０９中に配置され、先端から掘削土砂を吸引するよう構成されている。
【００１２】
特許文献２の泥濃式小口径先導掘削機は、図７に示すように、掘進用外筒２０２に回転駆動自在に内装されたロータ２０３の先頭には、切羽を掘削する回転カッタ２０４が設けられ、回転カッタ２０４による掘削土砂Ｅ１と、送泥管２０５により別途圧送された高濃度泥水Ｅ２との撹拌混合による掘削流動化土砂Ｅが収得される回転カッタ２０４後側の前面側チャンバ２０６を備え、この前面側チャンバ２０６と掘進用外筒２０２に設けたステータ２０７により形成の排出チャンバ２０８との間に、前面側チャンバ２０６内における掘削流動化土砂Ｅの内圧を所定圧以上に保有させるための開閉機構部２０９を介設し、排出チャンバ２０８へ流入の掘削流動化土砂Ｅが真空力により排泥管２１０を介して排出されるようにした小口径管推進工法用の先導掘進機にあって、開閉機構部２０９は、ロータ２０３に形成された回転隔壁板２０３ｃに、掘進用外筒２０２の軸心から偏心して前面側チャンバ２０６に開口する排土流入口２０３ｂが穿設されていると共に、回転隔壁板２０３ｃに添設されたステータ２０７に形成の固定隔壁板２０７ｃには、ロータ２０３の回転駆動によって周期的に排土流入口２０３ｂと連通状態となるよう開口の排土流出口２０７ｂが穿設されている。
【００１３】
特許文献３の泥濃式に類似の管推進機は、図８に示すように、先導体本体３０１と掘削外径が先導体本体３０１の外径よりも大きい回転掘削具３０２とを有する先導体を備え、先導体本体３０１を推進しつつ回転掘削具３０２で地山を掘削するとともに、掘削土砂へ粘性付与液を注入して塑性流動性のある泥土４０１を生成し、その泥土４０１を先導体本体３０１の周囲の泥土通路３０７を通過させつつ先導体を掘進させる管推進機の先導体本体３０１の外周部に設けられ、地山に食い込ませることにより回転掘削具３０２の回転反力を地山に伝達する管推進機の反力伝達板３３０において、地山に食い込ませる反力伝達板３３０の部分に耐摩耗材３３０Ａが施されている。
【００１４】
また、泥土４０１の一部を先導体本体３０１の後部の土砂取込み口３０１Ｃに取り込んで、土砂圧送パイプ３２３を通じて土砂圧送ポンプ３０９により地上に圧送、排出し、残りを埋設管３２１の外周に送るように構成されている。
【００１５】
一方、従来の管推進機における施工精度の管理は、発進立坑の元押推進架台の後方にセットしたレーザーセオドライト装置等から照射されるレーザー光を、先導体に装備されたターゲット受光板に当て、レーザー光のスポットをカメラ等で監視し、計画線からのズレから先導体の方向修正を行い軌道修正することで、施工精度を確保している。
【００１６】
また、近年、先導体にレーザー受光装置及び誘導磁界発生装置を併用した埋設管推進機の方向制御又は状態推定方法が提案されている（例えば、特許文献４、５）。
【００１７】
特許文献４の埋設管推進機の方向制御方法は、先導体のレーザー受光装置の水平変位を示す信号を直線施工時に選択し、誘導磁界発生装置の水平変位を示す信号を曲線施工時に選択する方法である。
【００１８】
特許文献５の埋設管推進機の状態推定方法は、直線施工時に先導体に設けられたレーザー受光装置を用いたレーザーターゲット法による水平位置検知及び垂直位置検知システムを適用し、曲線施工時に先導体に設けられた誘導磁界発生装置を用いた電磁法による水平位置検知システムと先導体に内蔵された圧力センサを用いた液圧差法による垂直位置検知システムを併用している。
【特許文献１】特開２０００−１６０９９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３６９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１００３３０号公報
【特許文献４】特開２００２−１２９８８２号公報
【特許文献５】特開２００３−２５３９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１の小口径管推進装置は、元駆動装置１０３が排泥管１０９及び面盤１１１を一体回転させることによりカッタ１１５にて土砂が掘削されるとともに、シャッタ駆動シリンダ１２０及びエアーインテークバルブ１２１が適宜駆動されて切羽安定と地山保持がなされながらバキューム装置１６０で掘削土砂が吸引されるようになっており、これら駆動機構の構造が重厚長大かつ複雑で、メンテナンスも煩雑となるなどの問題点がある。また、掘進機本体（先導体）１０５からさらに推進管１０７及びその内部の排泥管１０９が逐次継ぎ足されて長大となり、その長大な排泥管１０９及び面盤１１１を一体回転させる元駆動装置１０３の駆動力も増大するという問題点がある。
【００２０】
特許文献２の小口径先導掘削機は、ロータ２０３の回転駆動によりロータ２０３の排土流入口２０３ｂとステータ２０７の排土流出口２０７ｂとを間欠的に連通させ、ロータ２０３の回転数すなわち回転カッタ２０４の回転数を特定することにより、これに応じた間欠的経時毎に掘削流動化土砂Ｅがステータ２０７内の排出チャンバ２０８に連設の排泥管２１０を介して真空力により搬出されるように構成された開閉機構部２０９の構造が複雑である。また、ロータ２０３における排土流入口を、ステータ２０７に開口の排土流出口に対して一回転毎に連通状態となるように開設され、ロータ２０３の回転に連動して掘削流動化土砂Ｅを間欠的に搬出するので、掘削流動化土砂Ｅの内圧がロータ２０３の回転に左右されて必ずしも所要の一定圧に保持することができず掘削中の切羽崩壊を確実に防止するには信頼性に乏しいとともに、掘削流動化土砂Ｅの連続的な搬出ができず掘削の効率性に欠けるという問題点がある。
【００２１】
また、特許文献３の管推進機は、先導体本体３０１の外周と掘削孔の孔壁との間の環状の泥土通路３０７を介して導かれる泥土４０１の一部を先導体本体３０１の後部の土砂取込み口３０１Ｃに取り込み、土砂圧送パイプ３２３を通じて地上に圧送、排出するための土砂圧送ポンプ３０９を先導体本体３０１内に装備しており、重厚長大な構造となっている。このため、小口径の先導体本体３０１内の土砂圧送ポンプ３０９等の駆動機器のメンテナンスが難しいとともに、例えば直径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管などを埋設する場合の先導体本体内に土砂圧送ポンプ等の駆動機器を装備することができないという問題点がある。
【００２２】
一方、従来の埋設管推進機の方向制御などの施工精度の管理に利用されるレーザー光は、直進性を利用するため、施工の僅かな蛇行や地中の玉石や障害物等による曲線施工管理ができないとともに、長距離になると坑内の温度変化でレーザースポットの揺らぎが発生して正確な位置把握ができないという問題点がある。
【００２３】
また、特許文献４、５の埋設管推進機の方向制御あるいは状態推定方法では、直線施工時にレーザー光を、曲線施工時に誘導磁界を利用することが示されているが、特に、誘導磁界発生装置自体あるいはその取り付けの構造などは具体的に開示されていないとともに、泥濃式小口径管埋設用先導体に適用することについても一切言及されていない。
【００２４】
また、特許文献１〜３の泥濃式あるいはそれに類似の小口径管推進装置においても、施工精度の管理に関しては一切言及されていない。
【００２５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、内径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管にも適用可能な先導体の掘削方式を泥濃方式として、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質などあらゆる土質条件に対する切羽の安定、地山の安定が行なえるとともに、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができ、施工の高速化、立坑設備の簡素化、道路開放のための移動設備の採用、施工精度の確保が可能な小口径管埋設用先導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の小口径管埋設用先導体は、水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面には土砂切削装置を、後端部には埋設する小口径管及び該小口径管内に逐次継ぎ足されて延設されるケーシング管を連結する小口径管継手を備えた先導体外筒と、掘削土砂を石ごと破砕し前記土砂切削装置先端から注入された添加材と共に攪拌して掘削土砂を流動化する破砕攪拌装置と、所定の切羽圧力が保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置と、前記破砕攪拌装置後面から前記小口径管の後端に亘り内部に水密状態で延設された１系統の排泥管状体を備え、前記調圧された掘削流動化土砂を地上のバキュウーム装置により一貫して連続的にバキューム吸引排土する排土装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより前記ケーシング管を介して地中に圧入掘進し小口径管を逐次連結しながら先導する小口径管埋設用先導体であって、前記土圧調整装置は、前記添加材を掘削土砂内に注入する添加材吐出装置、前記攪拌装置内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ、及び前記排泥管状体の中途に連結され、前記土圧センサを監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度が調整されて前記掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブとから構成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１記載の小口径管埋設用先導体であって、前記破砕攪拌装置は、前記土砂切削装置の後面に連結された末広がり状の破砕コーン、該破砕コーンを内包し、前記土砂切削装置の後面に設けられた複数の土砂取込み口に連通する破砕チャンバ、及び該破砕コーンの後面周辺部に装着された複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部と、前記破砕コーンの後面に連結され、前記攪拌羽根を内包して前記破砕コーンと破砕チャンバ内面との狭い隙間に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口を有する中空リング状に形成された攪拌室と、から構成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１記載の小口径管埋設用先導体であって、前記排土装置は、前記先導体外筒内に亘り延設され、前記攪拌室の掘削流動化土砂排出口に連結されてその近傍中途に前記ピンチバルブ及び排泥管伸縮継手を介して連結された機内排泥管、及び前記ケーシング管内に逐次連結されて延設され、前記機内排泥管の後端に連結されたケーシング管内排泥管からなる１系統の排泥管状体と、一端が前記機内排泥管の前方中途に設けられた開口部に連通して接続され、他端に給気バルブが設けられ、前記先導体外筒内の大気を前記機内排泥管内に供給する給気管と、を備え、前記給気バルブは、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は前記機内排泥管内に給気するように開放され、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が前記先導体外筒内に漏れ出すのを阻止するように閉塞されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４の発明の小口径管埋設用先導体は、水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面に土砂切削装置を備え、後端部に埋設する小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌されて所定の切羽圧力が保持されるように調圧された掘削流動化土砂を前記小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、前記先導体外筒内に設けられ、発進立坑内に設置されたレーザーセオドライトから施工計画線に合せて照射されるレーザー光を受けるターゲット板及びそのレーザースポット監視用カメラと、縦型電磁コイルに通電して磁界を発生させる縦型誘導磁界発生装置とを少なくとも有し、前記先導体外筒の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより小口径管を逐次連結しながら先導して地中に圧入掘進する小口径管埋設用先導体であって、前記縦型誘導磁界発生装置は、前記先導体外筒の上下を貫通するように立設され、上下開口端が上・下蓋により密閉されたいずれも樹脂又は非磁性体製の縦型筒状ケーシングと、該縦型筒状ケーシング内の上方部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイルと、前記縦型筒状ケーシングの下半部に交叉する前記先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能なように前記縦型筒状ケーシングを水平に貫通して設けられた樹脂又は非磁性体製の排泥用通路と、から構成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項１又は請求項４記載の小口径管埋設用先導体であって、それぞれ油圧アクチュエータにより駆動され、前記土砂切削装置及び破砕攪拌回動部を一体的に回転駆動する駆動装置、あるいは中折れ機構を介して前記位置管理装置による先導体の位置情報に基づき施工計画線に沿って前記先導体の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置を備え、前記油圧アクチュエータの駆動制御を行う油圧制御機器が前記先導体外筒内部に設けられていることを特徴とすることを特徴とする。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の小口径管埋設用先導体であって、前記小口径管は、口径３００ｍｍ程度までの細い塩ビ管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１の発明によれば、細い先導体内部に、土砂切削装置の後面から順次、破砕攪拌装置、土圧調整装置、１系統の排泥管状体等を逐次後継される小口径管及びケーシング管内に亘り水密状態で延設しコンパクトに収容可能とし、土砂切削装置で掘削された土砂を石ごと破砕し添加材と共に攪拌して掘削土砂流動化するとともに切羽圧力が適正に保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整しながら地上までバキューム吸引排土を一貫して連続的に効率よく行う泥濃式の小口径管埋設用先導体を提供することができる。
【００３３】
この場合、土圧調整装置のピンチバルブが、内部のゴムチュ―ブに送られる圧縮空気圧を調整することにより、流動化した掘削流動化土砂の圧力が相対的に空気圧より高くなると弁開度の絞りが弱くなって自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、掘削流動化土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって弁開度を絞り始めることによって、従来の特許文献２等におけるような土砂切削装置の回転に左右されることなく、独立的に適正な掘削流動化土砂圧力を保持することができる。このように、掘削流動化土砂の圧力を適正管理することにより、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定を図りながら施工することができるという効果がある。
【００３４】
また、このような泥濃方式によるバキューム排土は、排泥管状体１系統で行なえるため細い先導体内においても排泥管状体口径を比較的大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い発進立坑内での土砂搬出も排泥ホース１本で行なえるため、従来のオーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。さらに、泥濃方式による排土はバキューム車などの移動式の簡易バキューム装置を利用することができるため、従来の泥水処理設備に比べ付帯設備共簡素になるとともに、固定設備が設けられない路上作業等に好適である等々の優れた効果がある。
【００３５】
また、特許文献１等におけるような排泥管と共にカッタを回転駆動する構成とは異なり、土砂切削装置を駆動する駆動装置を先導体内に装備した構成とすることが容易であるため、発進立坑内の元押推進架台に従来のようなカッタ回転駆動装置が必要なく、元押推進ジャッキを装備した元押推進架台等の最低限の設備で済むため、付帯設備の経済性及び作業性が向上するという効果もある。
【００３６】
さらに、先導体を前方に推進する元押推進ジャッキの推力は、ケーシング管を介して伝達されるため、細くかつ長く延設される小口径管に無理な外力を与えることなく安全に施工することができ、小口径管埋設施工の信頼性を確保することができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、土砂切削装置の後面に連結された破砕攪拌回動部を内包して中空リング状に攪拌室を形成したことにより、小口径管に適用される細い先導体外筒内に前記駆動装置等の機器類共コンパクトに収容する機内スペースを確保することができる。また、破砕コーンを内包する破砕チャンバ及び複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部及び攪拌室により掘削土砂の土塊及び石を効率よく破砕し、従来のように土塊や石は別途取出して輸送する手段を設けることなく、それらの掘削土砂を一貫して添加材と共に攪拌して掘削土砂流動化することができ、前記バキューム車による一層効率よい一貫して連続的なバキューム吸引排土を実現することができるという効果がある。
【００３８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、機内排泥管の中途に設けた排泥管伸縮継手により中折れ機構作動時の中折れ変形を吸収することができ、排泥管状体やこれが連結する攪拌室等への無理な外力による変形や損傷を防ぐことができる。
【００３９】
また、機内排泥管の前方中途に分岐連結された給気管の給気バルブは、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は閉塞されることにより掘削流動化土砂が先導体外筒内に漏れ出すのを防止し、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は開き大気開放された状態では機内排泥管内に給気することによりバキューム吸引される掘削流動化土砂を後押ししてバキューム排土をスムースに行うことができる。さらに、機内排泥管あるいはケーシング管内排泥管等の排泥管状体が閉塞した場合、この給気バルブを閉じ、発進立坑側から排泥管状体に水や空気あるいは添加材等を送ることにより、その閉塞解除も容易に行なうことができる等々の効果がある。
【００４０】
請求項４の発明によれば、レーザー受光ターゲット板を用いたレーザーターゲット法及び密閉縦型筒状ケーシング内部に立設された縦型電磁コイルを用いた縦型誘導磁界発生装置の併用により先導体の位置は検出・管理が行われるので、先導体の位置情報を確実に把握する信頼性が向上する。特に、レーザー光の直進性を利用したレーザーターゲット法のみでは、施工の僅かな蛇行が生じた場合や地中の玉石や障害物等を回避する曲線施工が必要となった場合、さらには、掘削が長距離になって坑内の温度変化によるレーザースポットの揺らぎが発生するような場合には正確な位置把握ができないが、このような場合にも、縦型誘導磁界発生装置を用いて先導体の位置情報を確実に把握することができ、これにより施工精度を確保することができるという効果がある。
【００４１】
また、縦型誘導磁界発生装置は、内部に収容される縦型電磁コイル以外の全ての部材をいずれも樹脂又は非磁性体製とし、縦型電磁コイルが作り出す磁界域に磁界を乱すような金属部材がないので、この磁界を地上で位置探査装置により捕らえることにより先導体の位置検出を正確に行うことができる。
【００４２】
さらに、縦型誘導磁界発生装置の縦型筒状ケーシングに先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能な樹脂又は非磁性体製の排泥用通路を設けたことにより、縦型電磁コイルからの誘導磁界を乱すことなく、縦型誘導磁界発生装置を細い小口径管埋設用先導体の上下を貫通するように配置することができる等々の効果がある。
【００４３】
請求項５の発明によれば、請求項１又は請求項４の発明と同様な効果を有するのに加えて、駆動装置及び推進方向修正装置の駆動用に油圧アクチュエータを用いたことにより、電動機駆動式に比べコンパクトで強力かつ駆動制御性に優れる。また、油圧アクチュエータの油圧制御機器とも先導体外筒内部に設けたことにより、発進立坑内における従来のようなカッタ回転駆動装置等が必要なく、付帯設備の経済性及び作業性とも一層向上するという効果がある。
【００４４】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、下水道管、水道管、電線管等に用いられる口径３００ｍｍ程度までの細い埋設用塩ビ管に対して従来適用不可能とされた前記必要な装置・機器類を細い先導体内部にコンパクトに収納することにより排土効率等上記多くの優れた利点を有する泥濃方式による小口径管埋設用先導体を適用することができたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明を図示する実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１は本発明の小口径管埋設用先導体による泥濃式工法の施工概要図、図２は本発明の実施例１の小口径管埋設用先導体の縦断面図である。
【００４７】
本発明の小径口管埋設用先導体（以下、「先導体」とも略称する）１は、内径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管にも適用可能な泥濃式小口径管埋設用先導体である。この先導体１を用い、例えば塩ビ管３を推進工法で埋設する場合、図１に示すように、一般の推進工法と同様の発進立坑８に据えられた元押推進ジャッキ５を装備する元押推進架台４に沿って先導体１が地中に埋設される塩ビ管３を計画線に沿って誘導する。先導体１から掘進に伴って排土される土砂は、地上に設置された添加材プラントＭＰから発進立坑８内の添加材供給ホースＭＨを通じて先導体１先端の掘削土砂内に注入された添加材と共に攪拌され流動化した性状を持つ掘削流動化土砂として、先導体１内に延設された機内排泥管６１と塩ビ管３の中にあって塩ビ管３の延伸と同時に接続され延伸されるケーシング管２内に延設されたケーシング管内排泥管６３（図２）及びこれに連結される発進立坑８内に設けられた排泥ホース６を通じて地上に設置されたバキューム車ＢＣの真空吸引力によりバキューム排土され運搬処理される。このように掘削土砂の排土は、先導体１先端からバキューム車ＢＣまで一貫して前記排泥管６１，６３及び排泥ホース６まで水密状態で連結されて輸送されるため先導体１内部、塩ビ管２内部及び発進立坑８内を泥水等の漏出により汚すことなく連続的に効率よく搬送される。
【００４８】
バキューム車ＢＣによるバキュームを利用して掘削流動化土砂のバキューム吸引排土が行われるため、特に固定設備が設けられない路上作業等では、移動自在な小型バキューム車ＢＣ等で一層好適に対応できる。
【００４９】
また、発進立坑８の設備は、元押推進ジャッキ５を有する元押推進架台４の他、排泥ホース６、位置管理用でレーザー光を照射するためのレーザーセオドライト７のみで構成される。このため、従来の泥水工法等の設備に比べ狭い作業空間での作業が効率的に行なえるとともに段取り時間を大幅に削減でき、付帯設備の経済性及び作業性共に優れている。
【００５０】
実施例１の先導体１は、埋設する塩ビ管３の外径より僅かに大きな外径を有する先導体外筒１０と、先導体外筒１０の前面に回動自在に支持され、回転駆動され掘進方向の切刃面土砂を掘削する土砂切削装置２０と、先導体外筒１０内部に収容され、土砂切削装置２０の後面に一体的に連設されて回動し、掘削された土砂の土塊及び石を破砕するとともにそれらの掘削土砂を土砂切削装置２０の先端部に設けられた添加材注入口から注入された粘性付与材である添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化する破砕攪拌装置３０と、破砕攪拌装置３０の後部に一体的に連設され、土砂切削装置２０及び破砕攪拌装置３０を回転駆動する駆動装置４０と、所定の切羽圧力を保持するように前記掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置５０と、前記切羽圧力を管理しながら発進立坑８内に設けられた排泥ホース６を通してバキューム車ＢＣによるバキュームにより前記掘削流動化土砂を吸引排土する排土装置６０と、施工精度を維持するための先導体１の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置７０と、駆動装置４０及び推進方向修正装置７０駆動用の油圧アクチュエータ駆動制御を行う油圧制御機器８０と、先導体１の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置９０とから概略構成されている。
【００５１】
先導体外筒１０は、先端側から逐次、前面に土砂切削装置２０が装着された第１外筒１０ａ、第２外筒１０ｂ、第３外筒１０ｃ、第４外筒１０ｄに４分割され、それぞれ外筒継手１１により全体が水密状態で連結されるとともに、第４外筒１０ｄの後端には塩ビ管継手１２が連結されている。特に、第１外筒１０ａと第２外筒１０ｂとは、第１外筒１０ａに接続された外筒継手１１を介して後述する推進方向修正装置７０の中折れ機構７１により屈曲（中折れ）自在に連結されている。
【００５２】
塩ビ管継手１２は、塩ビ管３が連結される外管１２ａと、塩ビ管３内に逐次継ぎ足されて延設され発進立坑８内に設置された元押推進架台４の元押推進ジャッキ５の推力を伝達するケーシング管２が連結される内管１２ｂとを備えた２重管構造である。先導体１が前方に進む推進力は、元押推進架台４の元押推進ジャッキ５の推力により塩ビ管３と共に逐次追加して連結されるケーシング管２を介して伝達される。このため、細くかつ長く延設される塩ビ管３に無理な外力を与えることなく安全に施工することができ、小口径管埋施工の信頼性を確保することができる。
【００５３】
土砂切削装置２０は、第１外筒１０ａの前面に回転可能に図示しないシールパッキンにより水密状態で支持されたカッタディスク２１及びカッタディスク２１の前面に土質に合わせて効率よく配置されて地山を切削するための複数の切削ビット２２からなり、カッタディスク２１の回転作用により地山を掘削する。土砂切削装置２０は、カッタディスク２１の右回転又は左回転のいずれの回転方向でも土砂を掘削できるようになっている。カッタディスク２１の周辺部には、複数の掘削土砂取込み口２１ａが開設されている。
【００５４】
破砕攪拌装置３０は、第１外筒１０ａ内に収容され、カッタディスク２１の後面に連結された破砕コーン３１、破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２、及び破砕コーン３１の後面の周辺部に装着された複数の攪拌羽根３３からなる破砕攪拌回動部と、破砕コーン３１の後面に連結され、これらの攪拌羽根３３を内包して破砕コーン３１と破砕チャンバ３２内面との間（狭い隙間）に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口３４ａを有する中空リング状の攪拌室３４とから構成されている。カッタディスク２１の周辺部の複数の掘削土砂取込み口２１ａは、破砕チャンバ３２と連通するように配置されている。
【００５５】
このように、攪拌室３４を中空リング状に形成したことにより、塩ビ管３に適用される細い先導体外筒１０内の軸心中央部に後述する駆動装置４０をコンパクトに収容する機内スペースを確保している。
【００５６】
破砕攪拌装置３０は、前記破砕攪拌回動部によりカッタディスク２１と連動して掘削土砂中の粒径の大きな石や土鬼を細かく破砕するとともに、細かく破砕され上記破砕コーン３１と破砕チャンバ３２内面との狭い隙間を通過した掘削土砂を土砂切削装置２０の先端部から注入された添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化する。
【００５７】
このように、細い先導体１内に設けられた破砕攪拌装置３０は、破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２及び複数の攪拌羽根３３を備えた破砕攪拌回動部及び攪拌室３４により掘削土砂の土塊及び石を効率よく破砕するので、従来のように土塊や石は別途取出し及び輸送する手段を設けることなく、それらの掘削土砂を一貫して添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化することができ、バキューム車ＢＣによる効率よい一貫・連続的なバキューム吸引排土を実現することができる
【００５８】
駆動装置４０は、第１外筒１０ａ内に収容され、破砕コーン３１の後面の中央部に連結された減速機４１及び減速機４１に連結された油圧モータ４２からなり、この減速機４１付き油圧モータ４２により土砂切削装置２０及び破砕攪拌装置３０の破砕攪拌回動部を一体的に右回転又は左回転のいずれの回転方向にも回転駆動する。このように先導体１内に駆動装置４０を設けたことにより、発進立坑８内における従来の特許文献１などのような駆動装置等が必要なく、付帯設備の経済性及び作業性とも一層向上する。
【００５９】
土圧調整装置５０は、第１外筒１０ａ内に収容され、土砂切削装置２０の先端中央部に設けられて添加材や加泥材を掘削土砂内に注入する添加材吐出口５１ａに連通する添加材吐出装置５１と、攪拌室３４内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ５２と、攪拌室３４後面の掘削流動化土砂排出口３４ａに連通して装備された機内排泥管６１の中途に連結され、土圧センサ５２を監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度を調整して掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブ５３とから構成されている。添加材吐出装置５１は、発進立坑８内に設けられた添加材供給ホースＭＨを介して地上に設置された添加材プラントＭＰに連結される。
【００６０】
ピンチバルブ５３は、掘削流動化土砂の圧力が地山の適正な切羽圧力以上になると徐々に弁開度を開き排土を行ない、これにより掘削切羽面や攪拌室３４内の掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することができる。すなわち、ピンチバルブ５３は、圧縮空気圧を調整することにより流動化した掘削流動化土砂の圧力が相対的に空気圧より高くなると弁開度の絞りが弱くなって自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、掘削流動化土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって弁開度を絞り始めることにより掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することができる。このように、掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することにより、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定を図りながら施工することができる。
【００６１】
排土装置６０は、いずれも先導体外筒１０の第１〜第４先導体外筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ内に亘り水密状態で延設され、攪拌室３４の掘削流動化土砂排出口３４ａに連通して攪拌室３４近傍の中途に設けられたピンチバルブ５３及び排泥管伸縮継手６２を介して連結された機内排泥管６１と、ケーシング管２内に水密状態で延設され、機内排泥管６１の後端に連結されたケーシング管内排泥管６３とからなる１系統の排泥管状体、一端が排泥管伸縮継手６２の近傍の機内排泥管６１に設けられた開口部６１ａに連通して分岐接続され、他端に給気バルブ６５が設けられ、先導体外筒１０内の大気（空気）の供給を行う給気管６４とから構成されている。
【００６２】
給気バルブ６５は、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が先導体外筒１０内に漏れ出すのを防止するため閉塞され、通常、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は開き大気開放されている。このように、給気バルブ６５が開放された状態では、先導体外筒１０内の大気がバキューム車ＢＣにより真空吸引される掘削流動化土砂を後押ししてバキューム排土をスムースに行うことができる。
【００６３】
また、機内排泥管６１あるいはケーシング管内排泥管６３等の排泥管状体が閉塞した場合、この給気バルブ６５を閉じ、発進立坑８側から前記排泥管状体に水や空気あるいは添加材等を送ることにより、その閉塞解除も容易に行なうことができる。
【００６４】
また、このような泥濃方式によるバキューム排土は、水密状態で延設された排泥管状体１系統で行なえるため排泥管状体口径を比較的大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い発進立坑８内での土砂搬出も１本の排泥ホース６で一貫して掘削流動化土砂のバキューム排土を連続的に効率よく行なえるため、従来のオーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。
【００６５】
先導体１が前方に掘進されるに従い、塩ビ管３及びケーシング管２と共にケーシング管内排泥管６３も逐次追加して連結され延伸される。
【００６６】
推進方向修正装置７０は、第１外筒１０ａに接続された外筒継手１１に接続されるとともに第２外筒１０ｂを屈曲（中折れ）自在に連結する中折れ機構７１と、中折れ機構７１と第２外筒１０ｂとの間に設けられた複数本の方向修正ジャッキ７２とからなり、方向修正ジャッキ７２のストローク差で中折れ機構７１が屈曲（中折れ）することにより先導体１を計画線に沿って精度良く推進することができる。各方向修正ジャッキ７２には図示しないストロークセンサを装備しており、先導体の折れ角等の状態が確認できるようになっている。このようにして、推進方向修正装置７０は後述する位置管理装置９０による先導体１の位置情報に基づいて先導体１の推進方向を修正する。
【００６７】
中折れ機構７１の屈曲（中折れ）するときの中折れ箇所の目地の開きは、図示しないシールパッキンにより水封密閉されており、地山からの漏水を防止している。なお、中折れ機構７１作動時においては、機内排泥管６１の中途に設けた排泥管伸縮継手６２が機内排泥管６１の中折れ変形を吸収することにより、機内排泥管６１やこれが連結する攪拌室３４等への無理な外力による変形や損傷を防ぐことができる。
【００６８】
油圧制御機器８０は、先導体外筒１０の例えば第４先導体外筒１０ｄ内に設置された複数のソレノイドバルブ８１、油圧センサ８２、マニホールド８３及び図示しない油圧配管等からなり、前記駆動装置４０の油圧モータ４２及び推進方向修正装置７０の方向修正ジャッキ７２等の油圧アクチュエータを駆動する油圧制御を行う。
【００６９】
この油圧制御は、発進立坑８上に設置した油圧ユニットＨＵからの油圧源が前記油圧配管に連結される発進立坑８内に設けられた油圧ホースＨＨを介して先導体１の第４先導体外筒１０ｄ内の油圧制御機器８０に送られ、発進立坑８上に設置した中央操作盤ＣＯで操作することにより中央操作盤ＣＯと油圧制御機器８０との間に連結された配線ＣＬを介して行なわれる。
【００７０】
このように、駆動装置及び推進方向修正装置の駆動用に上記油圧アクチュエータを用いたことにより、電動機駆動式に比べコンパクトで強力かつ駆動制御性に優れる。また、上記油圧アクチュエータ及び油圧制御機器を先導体１内部に設けたことにより、地上からの油圧配管及びその制御配線等も最小限に削減できる。
【００７１】
位置管理装置９０は、いずれも先導体外筒１０の例えば第３先導体外筒１０ｃあるいは第４先導体外筒１０ｄ内に設けられ、先導体１の上下方向の位置を検出する高精度の液圧レベル計９１、先導体１の傾き角度を検出する傾斜計９２、発進立坑８の元押推進架台の後方に設置されたレーザーセオドライト７から施工計画線に合せて先導体外筒１０内に照射されるレーザー光を受ける碁盤目を有するターゲット板９３、ターゲット板９３上に照らされるレーザースポットを常時撮影して発進立坑８上の中央操作盤ＣＯのモニターに映し出し監視するカメラ９４、及び樹脂製の縦型筒状ケーシング９５ａ内部に立設された縦型電磁コイル９５ｂに通電し磁界を発生させ、この磁界を地上で位置探査装置ＳＮを用いて検出することにより先導体１の位置検出を行なうための縦型誘導磁界発生装置９５等から構成されている。
【００７２】
図３は、縦型誘導磁界発生装置９５の縦型電磁コイル９５ｂ部の磁界発生による地上での位置検出状況の説明図である。
誘導磁界発生装置９５は、先導体外筒１０の例えば第３先導体外筒１０ｃの上下を貫通するように立設され、上下開口端がテフロン（登録商標）、ＮＣナイロン（いずれも商品名）などの樹脂製の上・下蓋９５ｄ、９５ｅにより密閉された同じく樹脂製の縦型筒状ケーシング９５ａと、縦型筒状ケーシング９５ａ内の上部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイル９５ｂと、縦型筒状ケーシング９５ａの下半部に交叉する金属性の機内排泥管６１に連結可能なように縦型筒状ケーシング９５ａを水平に貫通して設けられた同じく樹脂製の排泥用通路９５ｃとからなっている。
【００７３】
このように、先導体外筒１０内の下半部を横断的に通過する機内排泥管６１が交叉する縦型筒状ケーシング９５ａの下半部位に排泥用通路９５ｃを設け、排泥用通路９５ｃに連結された機内排泥管６１を支持及び止水できる密閉構造として排泥管の一部としての機能も持たせたことにより、縦型誘導磁界発生装置９５を細い先導体１０の上下を貫通するように配置することができる。
【００７４】
また、誘導磁界発生装置９５は、縦型電磁コイル９５ｂが作り出す磁界域に磁界を乱すような金属製の物質が入り込まないように、内部に収容される縦型電磁コイル９５ｂ以外のすべての部材をいずれもテフロン（登録商標）、ＮＣナイロンなどの樹脂製としている。このため、縦型電磁コイルが作り出す磁界域に磁界を乱すことなく、この磁界を地上で位置探査装置ＳＮにより捕らえることにより先導体の位置検出を正確に行うことができる。
【００７５】
先導体１を計画線に沿って精度良く推進するために、先導体１の位置情報や姿勢情報が重要である。通常、先導体１の位置情報は、発進立坑８の元押推進架台４の後方に据えられたレーザーセオドライト７から、施工計画線に合わせて照射されるレーザー光を、先導体１内に設けられた碁盤目を有するターゲット板９３に当て、ターゲット板９３上に照らされるレーザースポットをカメラ９４で常時撮影し、発進立坑８上（地上）の中央操作盤ＣＯのモニターに映し出して監視する。
【００７６】
また、前記レーザースポットの管理が、施工中万一先導体１の僅かな蛇行が発生したり、地中の玉石や障害物等による曲線施工管理ができずレーザー光がターゲット板９３まで届かなかったり、あるいは長距離掘進して坑内の温度変化でレーザースポットの揺らぎが発生してレーザー光による位置管理が精度よくできなくなった場合には、先導体１内に設けられた縦型誘導磁界発生装置９５内の縦型電磁コイル９５ｂに通電し、磁界を発生することにより地上で位置探査装置ＳＮを用いて位置検出を行なう。このような場合には、先導体１の平面的な位置情報は、先導体１内に装備された縦型電磁コイル９５ｂに通電して得られる電磁界を利用し位置検出をおこなうことにより管理される。
【００７７】
一方、先導体１内に装備され、先導体１の上下方向の位置は、発進立坑８に設置された液圧レベル基準タンク１３と水ホース１４で連結される高精度の液圧レベル計９１により、液圧レベル基準タンク１３の水の水頭圧を検出し、その信号を地上の中央操作盤ＣＯに送って数値表示させることにより管理される。
【００７８】
このように、先導体１の上下方向の位置は高精度の液圧レベル計９１により、先導体の水平方向の位置はレーザー受光ターゲット板９３を用いたレーザーターゲット法及び縦型誘導磁界発生装置９５の併用により検出・管理が行われるので、先導体の姿勢や位置情報を把握する信頼性が向上する。特に、施工の僅かな蛇行が生じた場合や地中の玉石や障害物等を回避する曲線施工が必要となった場合、さらには、掘削が長距離になって坑内の温度変化によるレーザースポットの揺らぎが発生するような場合には、レーザー光の直進性を利用したレーザーターゲット法のみでは正確な先導体１の位置把握ができないため、縦型誘導磁界発生装置を用いて先導体の位置情報を確実に把握し、施工精度を確保することができる。
【００７９】
以上のように構成された実施例１の先導体１の作動について、以下に整理して説明する。
先導体１を地盤内に推進して地山を掘削する際には、同時に土砂切削装置２０の先端中央部の添加材吐出口５１ａから添加材や加泥材を吐出し、カッタディスク２１と共に回転する切削ビット２２により掘削された土砂と混ぜ合わされ、流動化した掘削流動化土砂に性状を変化させる。流動化した掘削流動化土砂はカッタディスク２１の複数の掘削土砂取込み口２１ａから破砕攪拌装置３０の破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２内に取り込まれる。
【００８０】
破砕チャンバ３２内に取り込まれ流動化した掘削流動化土砂の中に、粒径の大きな石や土鬼は、破砕コーン３１のせん断破砕作用で細かく破砕され、破砕コーン３１の周囲の狭い隙間を通り中空リング状の攪拌室３４に入る。攪拌室３４では破砕によって混ぜ合わされが不十分な土粒子を再度、破砕コーン３１の背面に設けられた攪拌羽根３３によって練り合わせることで、流動化がさらに均一化される。
【００８１】
このときに流動化した掘削流動化土砂は添加材や加泥材に含まれ高分子材により流動性を持つが、この流動性を持った掘削流動化土砂を前記土圧調整装置５０により加圧することで、地山の切羽面に泥膜を形成して切羽面の地山を押圧する効果が高まり、地山崩壊を防止することができる。また、透水係数の高い砂礫土でも切羽面に泥膜を形成することで、地山からの地下水の逸水や、添加材が地山に逃げていくことを防止することができ、効率的な地山掘削を安定して行なうことができる。
【００８２】
攪拌室３４内で再攪拌された掘削流動化土砂は、切削した土砂の増加と加えられた添加材や加泥材の量で容積が増し、徐々に加圧されていく。この加圧状態を攪拌室３４内の土圧センサ５２で監視して地山の適正な圧力以上になったらピンチバルブ５３を徐々に開き、掘削流動化土砂の排土を行なうと同時に掘削切羽面や破砕攪拌装置３０内の圧力の不適正上昇を防止することができる。
【００８３】
また、ピンチバルブ５３は、内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することで開口を絞っているが、この圧縮空気圧を調整することで流動化した掘削流動化土砂の圧力が、相対的に空気圧より高くなると開口の絞りが弱くなって、自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって開口を絞り始める効果も期待できる。
【００８４】
ピンチバルブ５３を通過した流動性を持った掘削流動化土砂は、発進立坑８上（地上）に配置されたバキューム車ＢＣなどの真空吸引装置の真空吸引力や先導体１内の給気管６４を介して機内排泥管６１内に吸い込まれる大気（空気）の流れに乗って、先導体１内の機内排泥管６１、それに密封接続されたケーシング管内排泥管６３、及び発進立坑８でケーシング管内排泥管６３に密封接続された排泥ホース６を通じて地上のバキューム車ＢＣなどの真空吸引装置まで一気に一貫して連続的に移送される。
【実施例２】
【００８５】
図４は本発明の実施例２の小口径管埋設用先導体の前半部の縦断面図である。ここで分かり易くするため、実施例２においても、実施例１に対して部分的に形状が異なっていても同一の機能を有する部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００８６】
実施例２においては、前記実施例１における土砂切削装置２０の切削ビット２２に代えて玉石や巨礫などを含む堅固な地山を切削するのに適したローラビット２２ａが設けられた構成で、他の構成は実施例１と同じである。
【００８７】
この実施例の土砂切削装置２０は、第１外筒１０ａの前面に回転可能に水密状態で支持されたカッタディスク２１及びカッタディスク２１の前面に設けられて地山を切削するための複数のローラビット２２ａからなり、このローラビット２２ａはカッタディスク２１の回転作用と共に自転して、玉石や巨礫などを含む堅固な地山を掘削するのに好適である。土砂切削装置２０は、駆動装置４０の減速機４１付き油圧モータ４２によりカッタディスク２１及び破砕攪拌装置３０の破砕攪拌回動部と共に一体的に右回転又は左回転のいずれの回転方向にも回転駆動される点も、前記実施例１と全く同様である。
【００８８】
したがって、実施例２においては、前記実施例１と同様な優れた利点を有するのに加えて、玉石や巨礫などを含む堅固な地山を掘削しながら塩ビ管等の細い小口径管を先導して埋設するのに好適である。
【００８９】
なお、本発明の小口径管埋設用先導体１ａは、図２〜４等に示した実施例以外にも例えば破砕攪拌装置などの形状あるいは各種部材の材質等を任意に変更した構成とすることができる。また、本発明における縦型誘導磁界発生装置は、泥濃式以外の他の形式の小口径管埋設用先導体、あるいはこれより径の大きい口径管埋設用先導体にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の小口径管埋設用先導体による泥濃式工法の施工概要図である。
【図２】本発明の実施例１の小口径管埋設用先導体の縦断面図である。
【図３】図２の縦型電磁コイル部の磁界発生による地上での位置検出状況の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の小口径管埋設用先導体の前半部の縦断面図である。
【図５】従来（特許文献１）の泥濃式小口径管推進装置の先導体の要部縦断面図である。
【図６】特許文献１の泥濃式小口径管推進装置による施工概要図である。
【図７】従来（特許文献２）の小口径管推進工法用の先導掘削機の要部縦断面図である。
【図８】従来（特許文献３）の管推進機の先導体の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１、１ａ 小口径管埋設用先導体（又は「先導体」）
２ ケーシング管
３ 塩ビ管（又は「小口径管」）
４ 元押推進架台
５ 元押推進ジャッキ
６ 排泥ホース
７ レーザーセオドライト
８ 発進立坑
９ 発進坑口設備
１０ 先導体外筒
１１ 外筒継手
１２ 塩ビ管継手
１２ａ 外管
１２ｂ 内管
１３ 液圧レベル基準タンク
１４ 水ホース
２０ 土砂切削装置
２１ カッタディスク
２１ａ 土砂取込み口
２２ 切削ビット
２２ａ ローラビット
３０ 破砕攪拌装置
３１ 破砕コーン
３２ 破砕チャンバ
３３ 攪拌羽根
３４ 攪拌室
３４ａ 掘削流動化土砂排出口
４０ 駆動装置
４１ 減速機
４２ 油圧モータ
５０ 土圧調整装置
５１ 添加材吐出装置
５１ａ 添加材吐出口
５２ 土圧センサ
５３ ピンチバルブ
６０ 排土装置
６１ 機内排泥管
６２ 排泥管伸縮継手
６３ ケーシング管内排泥管
６４ 給気管
６５ 給気バルブ
７０ 推進方向修正装置
７１ 中折れ機構
７２ 方向修正ジャッキ
８０ 油圧制御機器
８１ ソレノイドバルブ
８２ 油圧センサ
８３ マニホールド
９０ 位置管理装置
９１ 液圧レベル計
９２ 傾斜計
９３ ターゲット板
９４ カメラ
９５ 縦型誘導磁界発生装置
９５ａ 縦型筒状ケーシング
９５ｂ 縦型電磁コイル
９５ｃ 排泥用通路
ＣＬ 配線
ＣＯ 中央操作盤
ＢＣ バキューム車（又は「バキューム装置」）
ＨＵ 油圧ユニット
ＨＨ 油圧ホース
ＭＰ 添加材プラント
ＭＨ 添加材供給ホース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管、水道管、電線管等を敷設するため地中に非開削で埋設される塩ビ管等の小口径管を先導して地山を掘削する小口径管埋設用先導体に関し、特に、地上での測定精度を高める位置検出手段を備え、泥濃式により掘削土砂を流動化排土させながら低耐荷力方式で発進立坑から到達立坑まで小口径管を地中に圧入推進させる小口径管埋設用先導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
小径口管を埋設する小口径管埋設用先導体を用いる工事において、小径口管のうち主に下水道用管路として用いられる口径２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍの推進用塩ビ管は、外径がそれぞれ２１６ｍｍ、２６７ｍｍ、３１８ｍｍとなっており、先導体もそれぞれのサイズに対応した外径を有している。なかでも口径２００ｍｍの塩ビ管に対応した先導体は、外径が２４０ｍｍ前後と小径で構成されるため先導体内の設備も限定される。
【０００３】
また、塩ビ管埋設先導体を用いる工事は、その管径の目的から住宅街等の狭い道路での工事が多く、先導体や塩ビ管を地中に挿入するための発進立坑はφ２０００ｍｍ程度の小さな立坑サイズが主流になってきている。
【０００４】
塩ビ管などの小口径管埋設用工事に求められる要求も長距離施工、あらゆる土質条件に対する切羽の安定、施工の高速化、立坑設備の簡素化また道路開放に伴う移動設備の採用、既存人孔到達のための施工精度の確保、発進立坑設備の簡素化等が挙げられる。
【０００５】
従来の塩ビ管などの小口径管埋設用先導体の掘削方式は、先導体内に２本の配管を設備して、立坑及び路上等に設置したポンプの力で泥水を切羽近くで循環して、泥水圧管理で切羽の安定を図ると共に、切羽で切削した土砂を泥水の中に取り込んで、立坑や路上の土砂分離装置まで流体輸送し、土砂分離装置で土砂と泥水を分離し、泥水は再度調整して再利用する泥水方式や、切羽の土砂を切削するためのカッタを駆動する駆動軸に、スクリュウ羽根を設けて、掘削と同時に掘削土砂をスクリュウ排土する泥土オーガ式や、スクリュウ軸にピンチバルブを設けて、切羽の安定を図る泥土圧方式がある。
【０００６】
しかしながら、小口径管埋設用先導体のサイズが小さいために、このような従来の泥水工法では配管が２本必要であると同時に、機内バイパス装置を必要とするために配管サイズを大きくすることができず、泥水の長距離環流が困難であった。また、透水性の高い砂礫土では切羽に送った泥水が地山に浸透して、地山安定が不十分でありあるいは環流が困難になることが多い。
【０００７】
一方、オーガ工法や泥土圧工法では、発進立坑に設置した元押推進装置に駆動装置を設ける必要があるために設備が複雑となり、特に小立坑での作業はより狭くなって作業性が悪くなるとともに、駆動軸でカッタの回転動作とスクリュウ羽根での排土を行なわせるために長距離施工には限界があるという問題点があった。
【０００８】
そこで、先導体の掘削方式を従来比較的大口径管推進装置に用いられている泥濃方式を小口径管埋設用先導体に適用できれば、切羽で切削した土砂と添加材及び加泥材等を攪拌することで掘削土砂を十分流動性を持った掘削流動化土砂とし、その掘削流動化土砂の持つ圧力を管理することにより透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定が行なえる。また、泥濃方法の排土方法であるバキューム排土は、排泥管１本で行なえるため排泥管を大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い立坑内での土砂搬出もホース一本で行なえるため、オーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。泥濃方式で排土はバキューム装置で行なわれるため、泥水処理設備に比べ、簡素になる。さらに、固定設備が設けられない路上作業等では小型バキューム車等で対応できる等々のメリットがある。
【０００９】
これまで、埋設管の管径が、最も小さなものとして、φ８００〜φ２２００ｍｍ、或はφ７００〜φ１６５０ｍｍに適用可能な泥濃式推進装置が各種開発されているが、最近、内径φ１５０〜φ７００ｍｍ程度のヒューム管、塩ビ管、鋼管、ダクタイル管、陶管等の小口径推進管を対象とする次の代表的な２例の泥濃式（例えば、特許文献１、２）あるいはそれに類似の小口径管推進装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【００１０】
特許文献１の泥濃式小口径管推進装置は、図５、６に示すように、発進立坑５０６の坑内に設置された元駆動装置１０３と、面盤１１１と、面盤１１１の内部に設けたチャンバ１１３と、面盤１１１の前部に設けたカッタ１１５と、面盤１１１の前部に設けた開口１１７と、開口１１７近辺に設け、開口１１７の開口面積を調整可能なシャッタ１１９と、面盤１１１に設けられ、チャンバ１１３にエアを供給可能なエアーアクチュエータ１２１と、面盤１１１後部外周にシール装置を介して接続するケーシング１２５と、発進立坑５０６内に配置された測量装置１２７と、掘進機本体１０５内に設けた方向修正装置１２９と、掘進機本体１０５に接続可能な小口径の推進管１０７と、推進管１０７の内部に回転自在に保持できる排泥管１０９と、を備えている。
【００１１】
また、地上に配置され、エアーインテークバルブ１２１にエアを供給するエア供給装置１３１と、シャッタ駆動シリンダ１２０に油圧を供給する油圧駆動源１３３を備えている。そして、発進立坑５０６内面に設置された操作盤１５０を介してシャッタ駆動シリンダ１２０により、開口１１７から流入する掘削泥水流入量Ｒを調整するとともに、エアーインテークバルブ１２１によりエア空気量Ａを調整して、地山崩壊を防止し、円滑な泥水流通を確保するようになっている。さらに、バキューム装置１６０が地上に設置され、吸引配管１６５の先端が排泥管１０９中に配置され、先端から掘削土砂を吸引するよう構成されている。
【００１２】
特許文献２の泥濃式小口径先導掘削機は、図７に示すように、掘進用外筒２０２に回転駆動自在に内装されたロータ２０３の先頭には、切羽を掘削する回転カッタ２０４が設けられ、回転カッタ２０４による掘削土砂Ｅ１と、送泥管２０５により別途圧送された高濃度泥水Ｅ２との撹拌混合による掘削流動化土砂Ｅが収得される回転カッタ２０４後側の前面側チャンバ２０６を備え、この前面側チャンバ２０６と掘進用外筒２０２に設けたステータ２０７により形成の排出チャンバ２０８との間に、前面側チャンバ２０６内における掘削流動化土砂Ｅの内圧を所定圧以上に保有させるための開閉機構部２０９を介設し、排出チャンバ２０８へ流入の掘削流動化土砂Ｅが真空力により排泥管２１０を介して排出されるようにした小口径管推進工法用の先導掘進機にあって、開閉機構部２０９は、ロータ２０３に形成された回転隔壁板２０３ｃに、掘進用外筒２０２の軸心から偏心して前面側チャンバ２０６に開口する排土流入口２０３ｂが穿設されていると共に、回転隔壁板２０３ｃに添設されたステータ２０７に形成の固定隔壁板２０７ｃには、ロータ２０３の回転駆動によって周期的に排土流入口２０３ｂと連通状態となるよう開口の排土流出口２０７ｂが穿設されている。
【００１３】
特許文献３の泥濃式に類似の管推進機は、図８に示すように、先導体本体３０１と掘削外径が先導体本体３０１の外径よりも大きい回転掘削具３０２とを有する先導体を備え、先導体本体３０１を推進しつつ回転掘削具３０２で地山を掘削するとともに、掘削土砂へ粘性付与液を注入して塑性流動性のある泥土４０１を生成し、その泥土４０１を先導体本体３０１の周囲の泥土通路３０７を通過させつつ先導体を掘進させる管推進機の先導体本体３０１の外周部に設けられ、地山に食い込ませることにより回転掘削具３０２の回転反力を地山に伝達する管推進機の反力伝達板３３０において、地山に食い込ませる反力伝達板３３０の部分に耐摩耗材３３０Ａが施されている。
【００１４】
また、泥土４０１の一部を先導体本体３０１の後部の土砂取込み口３０１Ｃに取り込んで、土砂圧送パイプ３２３を通じて土砂圧送ポンプ３０９により地上に圧送、排出し、残りを埋設管３２１の外周に送るように構成されている。
【００１５】
一方、従来の管推進機における施工精度の管理は、発進立坑の元押推進架台の後方にセットしたレーザーセオドライト装置等から照射されるレーザー光を、先導体に装備されたターゲット受光板に当て、レーザー光のスポットをカメラ等で監視し、計画線からのズレから先導体の方向修正を行い軌道修正することで、施工精度を確保している。
【００１６】
また、近年、先導体にレーザー受光装置及び誘導磁界発生装置を併用した埋設管推進機の方向制御又は状態推定方法が提案されている（例えば、特許文献４、５）。
【００１７】
特許文献４の埋設管推進機の方向制御方法は、先導体のレーザー受光装置の水平変位を示す信号を直線施工時に選択し、誘導磁界発生装置の水平変位を示す信号を曲線施工時に選択する方法である。
【００１８】
特許文献５の埋設管推進機の状態推定方法は、直線施工時に先導体に設けられたレーザー受光装置を用いたレーザーターゲット法による水平位置検知及び垂直位置検知システムを適用し、曲線施工時に先導体に設けられた誘導磁界発生装置を用いた電磁法による水平位置検知システムと先導体に内蔵された圧力センサを用いた液圧差法による垂直位置検知システムを併用している。
【特許文献１】特開２０００−１６０９９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３６９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１００３３０号公報
【特許文献４】特開２００２−１２９８８２号公報
【特許文献５】特開２００３−２５３９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１の小口径管推進装置は、元駆動装置１０３が排泥管１０９及び面盤１１１を一体回転させることによりカッタ１１５にて土砂が掘削されるとともに、シャッタ駆動シリンダ１２０及びエアーインテークバルブ１２１が適宜駆動されて切羽安定と地山保持がなされながらバキューム装置１６０で掘削土砂が吸引されるようになっており、これら駆動機構の構造が重厚長大かつ複雑で、メンテナンスも煩雑となるなどの問題点がある。また、掘進機本体（先導体）１０５からさらに推進管１０７及びその内部の排泥管１０９が逐次継ぎ足されて長大となり、その長大な排泥管１０９及び面盤１１１を一体回転させる元駆動装置１０３の駆動力も増大するという問題点がある。
【００２０】
特許文献２の小口径先導掘削機は、ロータ２０３の回転駆動によりロータ２０３の排土流入口２０３ｂとステータ２０７の排土流出口２０７ｂとを間欠的に連通させ、ロータ２０３の回転数すなわち回転カッタ２０４の回転数を特定することにより、これに応じた間欠的経時毎に掘削流動化土砂Ｅがステータ２０７内の排出チャンバ２０８に連設の排泥管２１０を介して真空力により搬出されるように構成された開閉機構部２０９の構造が複雑である。また、ロータ２０３における排土流入口を、ステータ２０７に開口の排土流出口に対して一回転毎に連通状態となるように開設され、ロータ２０３の回転に連動して掘削流動化土砂Ｅを間欠的に搬出するので、掘削流動化土砂Ｅの内圧がロータ２０３の回転に左右されて必ずしも所要の一定圧に保持することができず掘削中の切羽崩壊を確実に防止するには信頼性に乏しいとともに、掘削流動化土砂Ｅの連続的な搬出ができず掘削の効率性に欠けるという問題点がある。
【００２１】
また、特許文献３の管推進機は、先導体本体３０１の外周と掘削孔の孔壁との間の環状の泥土通路３０７を介して導かれる泥土４０１の一部を先導体本体３０１の後部の土砂取込み口３０１Ｃに取り込み、土砂圧送パイプ３２３を通じて地上に圧送、排出するための土砂圧送ポンプ３０９を先導体本体３０１内に装備しており、重厚長大な構造となっている。このため、小口径の先導体本体３０１内の土砂圧送ポンプ３０９等の駆動機器のメンテナンスが難しいとともに、例えば直径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管などを埋設する場合の先導体本体内に土砂圧送ポンプ等の駆動機器を装備することができないという問題点がある。
【００２２】
一方、従来の埋設管推進機の方向制御などの施工精度の管理に利用されるレーザー光は、直進性を利用するため、施工の僅かな蛇行や地中の玉石や障害物等による曲線施工管理ができないとともに、長距離になると坑内の温度変化でレーザースポットの揺らぎが発生して正確な位置把握ができないという問題点がある。
【００２３】
また、特許文献４、５の埋設管推進機の方向制御あるいは状態推定方法では、直線施工時にレーザー光を、曲線施工時に誘導磁界を利用することが示されているが、特に、誘導磁界発生装置自体あるいはその取り付けの構造などは具体的に開示されていないとともに、泥濃式小口径管埋設用先導体に適用することについても一切言及されていない。
【００２４】
また、特許文献１〜３の泥濃式あるいはそれに類似の小口径管推進装置においても、施工精度の管理に関しては一切言及されていない。
【００２５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、内径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管にも適用可能な先導体の掘削方式を泥濃方式として、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質などあらゆる土質条件に対する切羽の安定、地山の安定が行なえるとともに、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができ、施工の高速化、立坑設備の簡素化、道路開放のための移動設備の採用、施工精度の確保が可能な小口径管埋設用先導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の小口径管埋設用先導体は、水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面には土砂切削装置を、後端部には埋設する小口径管及び該小口径管内に逐次継ぎ足されて延設されるケーシング管を連結する小口径管継手を備えた先導体外筒と、掘削土砂を石ごと破砕し前記土砂切削装置先端から注入された添加材と共に攪拌して掘削土砂を流動化する破砕攪拌装置と、所定の切羽圧力が保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置と、前記破砕攪拌装置後面から前記小口径管の後端に亘り内部に水密状態で延設された１系統の排泥管状体を備え、前記調圧された掘削流動化土砂を地上のバキュウーム装置により一貫して連続的にバキューム吸引排土する排土装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより前記ケーシング管を介して地中に圧入掘進し小口径管を逐次連結しながら先導する小口径管埋設用先導体であって、前記土圧調整装置は、前記添加材を掘削土砂内に注入する添加材吐出装置、前記攪拌装置内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ、及び前記排泥管状体の中途に連結され、前記土圧センサを監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度が調整されて前記掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブとから構成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１記載の小口径管埋設用先導体であって、前記破砕攪拌装置は、前記土砂切削装置の後面に連結された末広がり状の破砕コーン、該破砕コーンを内包し、前記土砂切削装置の後面に設けられた複数の土砂取込み口に連通する破砕チャンバ、及び該破砕コーンの後面周辺部に装着された複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部と、前記破砕コーンの後面に連結され、前記攪拌羽根を内包して前記破砕コーンと破砕チャンバ内面との狭い隙間に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口を有する中空リング状に形成された攪拌室と、から構成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１記載の小口径管埋設用先導体であって、前記排土装置は、前記先導体外筒内に亘り延設され、前記攪拌室の掘削流動化土砂排出口に連結されてその近傍中途に前記ピンチバルブ及び排泥管伸縮継手を介して連結された機内排泥管、及び前記ケーシング管内に逐次連結されて延設され、前記機内排泥管の後端に連結されたケーシング管内排泥管からなる１系統の排泥管状体と、一端が前記機内排泥管の前方中途に設けられた開口部に連通して接続され、他端に給気バルブが設けられ、前記先導体外筒内の大気を前記機内排泥管内に供給する給気管と、を備え、前記給気バルブは、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は前記機内排泥管内に給気するように開放され、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が前記先導体外筒内に漏れ出すのを阻止するように閉塞されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４の発明の小口径管埋設用先導体は、水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面に土砂切削装置を備え、後端部に埋設する小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌されて所定の切羽圧力が保持されるように調圧された掘削流動化土砂を前記小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、前記先導体外筒内に設けられ、発進立坑内に設置されたレーザーセオドライトから施工計画線に合せて照射されるレーザー光を受けるターゲット板及びそのレーザースポット監視用カメラと、縦型電磁コイルに通電して磁界を発生させる縦型誘導磁界発生装置とを少なくとも有し、前記先導体外筒の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより小口径管を逐次連結しながら先導して地中に圧入掘進する小口径管埋設用先導体であって、前記縦型誘導磁界発生装置は、前記先導体外筒の上下を貫通するように立設され、上下開口端が上・下蓋により密閉されたいずれも樹脂又は非磁性体製の縦型筒状ケーシングと、該縦型筒状ケーシング内の上方部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイルと、前記縦型筒状ケーシングの下半部に交叉する前記先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能なように前記縦型筒状ケーシングを水平に貫通して設けられた樹脂又は非磁性体製の排泥用通路と、から構成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項１又は請求項４記載の小口径管埋設用先導体であって、それぞれ油圧アクチュエータにより駆動され、前記土砂切削装置及び破砕攪拌回動部を一体的に回転駆動する駆動装置、あるいは中折れ機構を介して前記位置管理装置による先導体の位置情報に基づき施工計画線に沿って前記先導体の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置を備え、前記油圧アクチュエータの駆動制御を行う油圧制御機器が前記先導体外筒内部に設けられていることを特徴とすることを特徴とする。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の小口径管埋設用先導体であって、前記小口径管は、口径３００ｍｍ程度までの細い塩ビ管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１の発明によれば、細い先導体内部に、土砂切削装置の後面から順次、破砕攪拌装置、土圧調整装置、１系統の排泥管状体等を逐次後継される小口径管及びケーシング管内に亘り水密状態で延設しコンパクトに収容可能とし、土砂切削装置で掘削された土砂を石ごと破砕し添加材と共に攪拌して掘削土砂流動化するとともに切羽圧力が適正に保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整しながら地上までバキューム吸引排土を一貫して連続的に効率よく行う泥濃式の小口径管埋設用先導体を提供することができる。
【００３３】
この場合、土圧調整装置のピンチバルブが、内部のゴムチュ―ブに送られる圧縮空気圧を調整することにより、流動化した掘削流動化土砂の圧力が相対的に空気圧より高くなると弁開度の絞りが弱くなって自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、掘削流動化土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって弁開度を絞り始めることによって、従来の特許文献２等におけるような土砂切削装置の回転に左右されることなく、独立的に適正な掘削流動化土砂圧力を保持することができる。このように、掘削流動化土砂の圧力を適正管理することにより、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定を図りながら施工することができるという効果がある。
【００３４】
また、このような泥濃方式によるバキューム排土は、排泥管状体１系統で行なえるため細い先導体内においても排泥管状体口径を比較的大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い発進立坑内での土砂搬出も排泥ホース１本で行なえるため、従来のオーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。さらに、泥濃方式による排土はバキューム車などの移動式の簡易バキューム装置を利用することができるため、従来の泥水処理設備に比べ付帯設備共簡素になるとともに、固定設備が設けられない路上作業等に好適である等々の優れた効果がある。
【００３５】
また、特許文献１等におけるような排泥管と共にカッタを回転駆動する構成とは異なり、土砂切削装置を駆動する駆動装置を先導体内に装備した構成とすることが容易であるため、発進立坑内の元押推進架台に従来のようなカッタ回転駆動装置が必要なく、元押推進ジャッキを装備した元押推進架台等の最低限の設備で済むため、付帯設備の経済性及び作業性が向上するという効果もある。
【００３６】
さらに、先導体を前方に推進する元押推進ジャッキの推力は、ケーシング管を介して伝達されるため、細くかつ長く延設される小口径管に無理な外力を与えることなく安全に施工することができ、小口径管埋設施工の信頼性を確保することができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、土砂切削装置の後面に連結された破砕攪拌回動部を内包して中空リング状に攪拌室を形成したことにより、小口径管に適用される細い先導体外筒内に前記駆動装置等の機器類共コンパクトに収容する機内スペースを確保することができる。また、破砕コーンを内包する破砕チャンバ及び複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部及び攪拌室により掘削土砂の土塊及び石を効率よく破砕し、従来のように土塊や石は別途取出して輸送する手段を設けることなく、それらの掘削土砂を一貫して添加材と共に攪拌して掘削土砂流動化することができ、前記バキューム車による一層効率よい一貫して連続的なバキューム吸引排土を実現することができるという効果がある。
【００３８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、機内排泥管の中途に設けた排泥管伸縮継手により中折れ機構作動時の中折れ変形を吸収することができ、排泥管状体やこれが連結する攪拌室等への無理な外力による変形や損傷を防ぐことができる。
【００３９】
また、機内排泥管の前方中途に分岐連結された給気管の給気バルブは、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は閉塞されることにより掘削流動化土砂が先導体外筒内に漏れ出すのを防止し、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は開き大気開放された状態では機内排泥管内に給気することによりバキューム吸引される掘削流動化土砂を後押ししてバキューム排土をスムースに行うことができる。さらに、機内排泥管あるいはケーシング管内排泥管等の排泥管状体が閉塞した場合、この給気バルブを閉じ、発進立坑側から排泥管状体に水や空気あるいは添加材等を送ることにより、その閉塞解除も容易に行なうことができる等々の効果がある。
【００４０】
請求項４の発明によれば、レーザー受光ターゲット板を用いたレーザーターゲット法及び密閉縦型筒状ケーシング内部に立設された縦型電磁コイルを用いた縦型誘導磁界発生装置の併用により先導体の位置は検出・管理が行われるので、先導体の位置情報を確実に把握する信頼性が向上する。特に、レーザー光の直進性を利用したレーザーターゲット法のみでは、施工の僅かな蛇行が生じた場合や地中の玉石や障害物等を回避する曲線施工が必要となった場合、さらには、掘削が長距離になって坑内の温度変化によるレーザースポットの揺らぎが発生するような場合には正確な位置把握ができないが、このような場合にも、縦型誘導磁界発生装置を用いて先導体の位置情報を確実に把握することができ、これにより施工精度を確保することができるという効果がある。
【００４１】
また、縦型誘導磁界発生装置は、内部に収容される縦型電磁コイル以外の全ての部材をいずれも樹脂又は非磁性体製とし、縦型電磁コイルが作り出す磁界域に磁界を乱すような金属部材がないので、この磁界を地上で位置探査装置により捕らえることにより先導体の位置検出を正確に行うことができる。
【００４２】
さらに、縦型誘導磁界発生装置の縦型筒状ケーシングに先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能な樹脂又は非磁性体製の排泥用通路を設けたことにより、縦型電磁コイルからの誘導磁界を乱すことなく、縦型誘導磁界発生装置を細い小口径管埋設用先導体の上下を貫通するように配置することができる等々の効果がある。
【００４３】
請求項５の発明によれば、請求項１又は請求項４の発明と同様な効果を有するのに加えて、駆動装置及び推進方向修正装置の駆動用に油圧アクチュエータを用いたことにより、電動機駆動式に比べコンパクトで強力かつ駆動制御性に優れる。また、油圧アクチュエータの油圧制御機器とも先導体外筒内部に設けたことにより、発進立坑内における従来のようなカッタ回転駆動装置等が必要なく、付帯設備の経済性及び作業性とも一層向上するという効果がある。
【００４４】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、下水道管、水道管、電線管等に用いられる口径３００ｍｍ程度までの細い埋設用塩ビ管に対して従来適用不可能とされた前記必要な装置・機器類を細い先導体内部にコンパクトに収納することにより排土効率等上記多くの優れた利点を有する泥濃方式による小口径管埋設用先導体を適用することができたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明を図示する実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１は本発明の小口径管埋設用先導体による泥濃式工法の施工概要図、図２は本発明の実施例１の小口径管埋設用先導体の縦断面図である。
【００４７】
本発明の小径口管埋設用先導体（以下、「先導体」とも略称する）１は、内径２００ｍｍ程度の小口径の塩ビ管にも適用可能な泥濃式小口径管埋設用先導体である。この先導体１を用い、例えば塩ビ管３を推進工法で埋設する場合、図１に示すように、一般の推進工法と同様の発進立坑８に据えられた元押推進ジャッキ５を装備する元押推進架台４に沿って先導体１が地中に埋設される塩ビ管３を計画線に沿って誘導する。先導体１から掘進に伴って排土される土砂は、地上に設置された添加材プラントＭＰから発進立坑８内の添加材供給ホースＭＨを通じて先導体１先端の掘削土砂内に注入された添加材と共に攪拌され流動化した性状を持つ掘削流動化土砂として、先導体１内に延設された機内排泥管６１と塩ビ管３の中にあって塩ビ管３の延伸と同時に接続され延伸されるケーシング管２内に延設されたケーシング管内排泥管６３（図２）及びこれに連結される発進立坑８内に設けられた排泥ホース６を通じて地上に設置されたバキューム車ＢＣの真空吸引力によりバキューム排土され運搬処理される。このように掘削土砂の排土は、先導体１先端からバキューム車ＢＣまで一貫して前記排泥管６１，６３及び排泥ホース６まで水密状態で連結されて輸送されるため先導体１内部、塩ビ管２内部及び発進立坑８内を泥水等の漏出により汚すことなく連続的に効率よく搬送される。
【００４８】
バキューム車ＢＣによるバキュームを利用して掘削流動化土砂のバキューム吸引排土が行われるため、特に固定設備が設けられない路上作業等では、移動自在な小型バキューム車ＢＣ等で一層好適に対応できる。
【００４９】
また、発進立坑８の設備は、元押推進ジャッキ５を有する元押推進架台４の他、排泥ホース６、位置管理用でレーザー光を照射するためのレーザーセオドライト７のみで構成される。このため、従来の泥水工法等の設備に比べ狭い作業空間での作業が効率的に行なえるとともに段取り時間を大幅に削減でき、付帯設備の経済性及び作業性共に優れている。
【００５０】
実施例１の先導体１は、埋設する塩ビ管３の外径より僅かに大きな外径を有する先導体外筒１０と、先導体外筒１０の前面に回動自在に支持され、回転駆動され掘進方向の切刃面土砂を掘削する土砂切削装置２０と、先導体外筒１０内部に収容され、土砂切削装置２０の後面に一体的に連設されて回動し、掘削された土砂の土塊及び石を破砕するとともにそれらの掘削土砂を土砂切削装置２０の先端部に設けられた添加材注入口から注入された粘性付与材である添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化する破砕攪拌装置３０と、破砕攪拌装置３０の後部に一体的に連設され、土砂切削装置２０及び破砕攪拌装置３０を回転駆動する駆動装置４０と、所定の切羽圧力を保持するように前記掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置５０と、前記切羽圧力を管理しながら発進立坑８内に設けられた排泥ホース６を通してバキューム車ＢＣによるバキュームにより前記掘削流動化土砂を吸引排土する排土装置６０と、施工精度を維持するための先導体１の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置７０と、駆動装置４０及び推進方向修正装置７０駆動用の油圧アクチュエータ駆動制御を行う油圧制御機器８０と、先導体１の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置９０とから概略構成されている。
【００５１】
先導体外筒１０は、先端側から逐次、前面に土砂切削装置２０が装着された第１外筒１０ａ、第２外筒１０ｂ、第３外筒１０ｃ、第４外筒１０ｄに４分割され、それぞれ外筒継手１１により全体が水密状態で連結されるとともに、第４外筒１０ｄの後端には塩ビ管継手１２が連結されている。特に、第１外筒１０ａと第２外筒１０ｂとは、第１外筒１０ａに接続された外筒継手１１を介して後述する推進方向修正装置７０の中折れ機構７１により屈曲（中折れ）自在に連結されている。
【００５２】
塩ビ管継手１２は、塩ビ管３が連結される外管１２ａと、塩ビ管３内に逐次継ぎ足されて延設され発進立坑８内に設置された元押推進架台４の元押推進ジャッキ５の推力を伝達するケーシング管２が連結される内管１２ｂとを備えた２重管構造である。先導体１が前方に進む推進力は、元押推進架台４の元押推進ジャッキ５の推力により塩ビ管３と共に逐次追加して連結されるケーシング管２を介して伝達される。このため、細くかつ長く延設される塩ビ管３に無理な外力を与えることなく安全に施工することができ、小口径管埋施工の信頼性を確保することができる。
【００５３】
土砂切削装置２０は、第１外筒１０ａの前面に回転可能に図示しないシールパッキンにより水密状態で支持されたカッタディスク２１及びカッタディスク２１の前面に土質に合わせて効率よく配置されて地山を切削するための複数の切削ビット２２からなり、カッタディスク２１の回転作用により地山を掘削する。土砂切削装置２０は、カッタディスク２１の右回転又は左回転のいずれの回転方向でも土砂を掘削できるようになっている。カッタディスク２１の周辺部には、複数の掘削土砂取込み口２１ａが開設されている。
【００５４】
破砕攪拌装置３０は、第１外筒１０ａ内に収容され、カッタディスク２１の後面に連結された破砕コーン３１、破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２、及び破砕コーン３１の後面の周辺部に装着された複数の攪拌羽根３３からなる破砕攪拌回動部と、破砕コーン３１の後面に連結され、これらの攪拌羽根３３を内包して破砕コーン３１と破砕チャンバ３２内面との間（狭い隙間）に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口３４ａを有する中空リング状の攪拌室３４とから構成されている。カッタディスク２１の周辺部の複数の掘削土砂取込み口２１ａは、破砕チャンバ３２と連通するように配置されている。
【００５５】
このように、攪拌室３４を中空リング状に形成したことにより、塩ビ管３に適用される細い先導体外筒１０内の軸心中央部に後述する駆動装置４０をコンパクトに収容する機内スペースを確保している。
【００５６】
破砕攪拌装置３０は、前記破砕攪拌回動部によりカッタディスク２１と連動して掘削土砂中の粒径の大きな石や土鬼を細かく破砕するとともに、細かく破砕され上記破砕コーン３１と破砕チャンバ３２内面との狭い隙間を通過した掘削土砂を土砂切削装置２０の先端部から注入された添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化する。
【００５７】
このように、細い先導体１内に設けられた破砕攪拌装置３０は、破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２及び複数の攪拌羽根３３を備えた破砕攪拌回動部及び攪拌室３４により掘削土砂の土塊及び石を効率よく破砕するので、従来のように土塊や石は別途取出し及び輸送する手段を設けることなく、それらの掘削土砂を一貫して添加材や加泥材と共に攪拌して掘削土砂流動化することができ、バキューム車ＢＣによる効率よい一貫・連続的なバキューム吸引排土を実現することができる
【００５８】
駆動装置４０は、第１外筒１０ａ内に収容され、破砕コーン３１の後面の中央部に連結された減速機４１及び減速機４１に連結された油圧モータ４２からなり、この減速機４１付き油圧モータ４２により土砂切削装置２０及び破砕攪拌装置３０の破砕攪拌回動部を一体的に右回転又は左回転のいずれの回転方向にも回転駆動する。このように先導体１内に駆動装置４０を設けたことにより、発進立坑８内における従来の特許文献１などのような駆動装置等が必要なく、付帯設備の経済性及び作業性とも一層向上する。
【００５９】
土圧調整装置５０は、第１外筒１０ａ内に収容され、土砂切削装置２０の先端中央部に設けられて添加材や加泥材を掘削土砂内に注入する添加材吐出口５１ａに連通する添加材吐出装置５１と、攪拌室３４内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ５２と、攪拌室３４後面の掘削流動化土砂排出口３４ａに連通して装備された機内排泥管６１の中途に連結され、土圧センサ５２を監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度を調整して掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブ５３とから構成されている。添加材吐出装置５１は、発進立坑８内に設けられた添加材供給ホースＭＨを介して地上に設置された添加材プラントＭＰに連結される。
【００６０】
ピンチバルブ５３は、掘削流動化土砂の圧力が地山の適正な切羽圧力以上になると徐々に弁開度を開き排土を行ない、これにより掘削切羽面や攪拌室３４内の掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することができる。すなわち、ピンチバルブ５３は、圧縮空気圧を調整することにより流動化した掘削流動化土砂の圧力が相対的に空気圧より高くなると弁開度の絞りが弱くなって自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、掘削流動化土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって弁開度を絞り始めることにより掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することができる。このように、掘削流動化土砂の圧力を適正に保持することにより、透水係数が高く崩壊し易い砂礫土層や玉石混じり土質でも地山の安定を図りながら施工することができる。
【００６１】
排土装置６０は、いずれも先導体外筒１０の第１〜第４先導体外筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ内に亘り水密状態で延設され、攪拌室３４の掘削流動化土砂排出口３４ａに連通して攪拌室３４近傍の中途に設けられたピンチバルブ５３及び排泥管伸縮継手６２を介して連結された機内排泥管６１と、ケーシング管２内に水密状態で延設され、機内排泥管６１の後端に連結されたケーシング管内排泥管６３とからなる１系統の排泥管状体、一端が排泥管伸縮継手６２の近傍の機内排泥管６１に設けられた開口部６１ａに連通して分岐接続され、他端に給気バルブ６５が設けられ、先導体外筒１０内の大気（空気）の供給を行う給気管６４とから構成されている。
【００６２】
給気バルブ６５は、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が先導体外筒１０内に漏れ出すのを防止するため閉塞され、通常、掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は開き大気開放されている。このように、給気バルブ６５が開放された状態では、先導体外筒１０内の大気がバキューム車ＢＣにより真空吸引される掘削流動化土砂を後押ししてバキューム排土をスムースに行うことができる。
【００６３】
また、機内排泥管６１あるいはケーシング管内排泥管６３等の排泥管状体が閉塞した場合、この給気バルブ６５を閉じ、発進立坑８側から前記排泥管状体に水や空気あるいは添加材等を送ることにより、その閉塞解除も容易に行なうことができる。
【００６４】
また、このような泥濃方式によるバキューム排土は、水密状態で延設された排泥管状体１系統で行なえるため排泥管状体口径を比較的大きくでき、長距離化による土砂運搬効率の低下を防ぐことができる。また、狭い発進立坑８内での土砂搬出も１本の排泥ホース６で一貫して掘削流動化土砂のバキューム排土を連続的に効率よく行なえるため、従来のオーガ工法や泥土圧工法でのズリ缶等の荷揚げ作業が不要となる。
【００６５】
先導体１が前方に掘進されるに従い、塩ビ管３及びケーシング管２と共にケーシング管内排泥管６３も逐次追加して連結され延伸される。
【００６６】
推進方向修正装置７０は、第１外筒１０ａに接続された外筒継手１１に接続されるとともに第２外筒１０ｂを屈曲（中折れ）自在に連結する中折れ機構７１と、中折れ機構７１と第２外筒１０ｂとの間に設けられた複数本の方向修正ジャッキ７２とからなり、方向修正ジャッキ７２のストローク差で中折れ機構７１が屈曲（中折れ）することにより先導体１を計画線に沿って精度良く推進することができる。各方向修正ジャッキ７２には図示しないストロークセンサを装備しており、先導体の折れ角等の状態が確認できるようになっている。このようにして、推進方向修正装置７０は後述する位置管理装置９０による先導体１の位置情報に基づいて先導体１の推進方向を修正する。
【００６７】
中折れ機構７１の屈曲（中折れ）するときの中折れ箇所の目地の開きは、図示しないシールパッキンにより水封密閉されており、地山からの漏水を防止している。なお、中折れ機構７１作動時においては、機内排泥管６１の中途に設けた排泥管伸縮継手６２が機内排泥管６１の中折れ変形を吸収することにより、機内排泥管６１やこれが連結する攪拌室３４等への無理な外力による変形や損傷を防ぐことができる。
【００６８】
油圧制御機器８０は、先導体外筒１０の例えば第４先導体外筒１０ｄ内に設置された複数のソレノイドバルブ８１、油圧センサ８２、マニホールド８３及び図示しない油圧配管等からなり、前記駆動装置４０の油圧モータ４２及び推進方向修正装置７０の方向修正ジャッキ７２等の油圧アクチュエータを駆動する油圧制御を行う。
【００６９】
この油圧制御は、発進立坑８上に設置した油圧ユニットＨＵからの油圧源が前記油圧配管に連結される発進立坑８内に設けられた油圧ホースＨＨを介して先導体１の第４先導体外筒１０ｄ内の油圧制御機器８０に送られ、発進立坑８上に設置した中央操作盤ＣＯで操作することにより中央操作盤ＣＯと油圧制御機器８０との間に連結された配線ＣＬを介して行なわれる。
【００７０】
このように、駆動装置及び推進方向修正装置の駆動用に上記油圧アクチュエータを用いたことにより、電動機駆動式に比べコンパクトで強力かつ駆動制御性に優れる。また、上記油圧アクチュエータ及び油圧制御機器を先導体１内部に設けたことにより、地上からの油圧配管及びその制御配線等も最小限に削減できる。
【００７１】
位置管理装置９０は、いずれも先導体外筒１０の例えば第３先導体外筒１０ｃあるいは第４先導体外筒１０ｄ内に設けられ、先導体１の上下方向の位置を検出する高精度の液圧レベル計９１、先導体１の傾き角度を検出する傾斜計９２、発進立坑８の元押推進架台の後方に設置されたレーザーセオドライト７から施工計画線に合せて先導体外筒１０内に照射されるレーザー光を受ける碁盤目を有するターゲット板９３、ターゲット板９３上に照らされるレーザースポットを常時撮影して発進立坑８上の中央操作盤ＣＯのモニターに映し出し監視するカメラ９４、及び樹脂製の縦型筒状ケーシング９５ａ内部に立設された縦型電磁コイル９５ｂに通電し磁界を発生させ、この磁界を地上で位置探査装置ＳＮを用いて検出することにより先導体１の位置検出を行なうための縦型誘導磁界発生装置９５等から構成されている。
【００７２】
図３は、縦型誘導磁界発生装置９５の縦型電磁コイル９５ｂ部の磁界発生による地上での位置検出状況の説明図である。
誘導磁界発生装置９５は、先導体外筒１０の例えば第３先導体外筒１０ｃの上下を貫通するように立設され、上下開口端がテフロン（登録商標）、ＮＣナイロン（いずれも商品名）などの樹脂製の上・下蓋９５ｄ、９５ｅにより密閉された同じく樹脂製の縦型筒状ケーシング９５ａと、縦型筒状ケーシング９５ａ内の上部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイル９５ｂと、縦型筒状ケーシング９５ａの下半部に交叉する金属性の機内排泥管６１に連結可能なように縦型筒状ケーシング９５ａを水平に貫通して設けられた同じく樹脂製の排泥用通路９５ｃとからなっている。
【００７３】
このように、先導体外筒１０内の下半部を横断的に通過する機内排泥管６１が交叉する縦型筒状ケーシング９５ａの下半部位に排泥用通路９５ｃを設け、排泥用通路９５ｃに連結された機内排泥管６１を支持及び止水できる密閉構造として排泥管の一部としての機能も持たせたことにより、縦型誘導磁界発生装置９５を細い先導体１０の上下を貫通するように配置することができる。
【００７４】
また、誘導磁界発生装置９５は、縦型電磁コイル９５ｂが作り出す磁界域に磁界を乱すような金属製の物質が入り込まないように、内部に収容される縦型電磁コイル９５ｂ以外のすべての部材をいずれもテフロン（登録商標）、ＮＣナイロンなどの樹脂製としている。このため、縦型電磁コイルが作り出す磁界域に磁界を乱すことなく、この磁界を地上で位置探査装置ＳＮにより捕らえることにより先導体の位置検出を正確に行うことができる。
【００７５】
先導体１を計画線に沿って精度良く推進するために、先導体１の位置情報や姿勢情報が重要である。通常、先導体１の位置情報は、発進立坑８の元押推進架台４の後方に据えられたレーザーセオドライト７から、施工計画線に合わせて照射されるレーザー光を、先導体１内に設けられた碁盤目を有するターゲット板９３に当て、ターゲット板９３上に照らされるレーザースポットをカメラ９４で常時撮影し、発進立坑８上（地上）の中央操作盤ＣＯのモニターに映し出して監視する。
【００７６】
また、前記レーザースポットの管理が、施工中万一先導体１の僅かな蛇行が発生したり、地中の玉石や障害物等による曲線施工管理ができずレーザー光がターゲット板９３まで届かなかったり、あるいは長距離掘進して坑内の温度変化でレーザースポットの揺らぎが発生してレーザー光による位置管理が精度よくできなくなった場合には、先導体１内に設けられた縦型誘導磁界発生装置９５内の縦型電磁コイル９５ｂに通電し、磁界を発生することにより地上で位置探査装置ＳＮを用いて位置検出を行なう。このような場合には、先導体１の平面的な位置情報は、先導体１内に装備された縦型電磁コイル９５ｂに通電して得られる電磁界を利用し位置検出をおこなうことにより管理される。
【００７７】
一方、先導体１内に装備され、先導体１の上下方向の位置は、発進立坑８に設置された液圧レベル基準タンク１３と水ホース１４で連結される高精度の液圧レベル計９１により、液圧レベル基準タンク１３の水の水頭圧を検出し、その信号を地上の中央操作盤ＣＯに送って数値表示させることにより管理される。
【００７８】
このように、先導体１の上下方向の位置は高精度の液圧レベル計９１により、先導体の水平方向の位置はレーザー受光ターゲット板９３を用いたレーザーターゲット法及び縦型誘導磁界発生装置９５の併用により検出・管理が行われるので、先導体の姿勢や位置情報を把握する信頼性が向上する。特に、施工の僅かな蛇行が生じた場合や地中の玉石や障害物等を回避する曲線施工が必要となった場合、さらには、掘削が長距離になって坑内の温度変化によるレーザースポットの揺らぎが発生するような場合には、レーザー光の直進性を利用したレーザーターゲット法のみでは正確な先導体１の位置把握ができないため、縦型誘導磁界発生装置を用いて先導体の位置情報を確実に把握し、施工精度を確保することができる。
【００７９】
以上のように構成された実施例１の先導体１の作動について、以下に整理して説明する。
先導体１を地盤内に推進して地山を掘削する際には、同時に土砂切削装置２０の先端中央部の添加材吐出口５１ａから添加材や加泥材を吐出し、カッタディスク２１と共に回転する切削ビット２２により掘削された土砂と混ぜ合わされ、流動化した掘削流動化土砂に性状を変化させる。流動化した掘削流動化土砂はカッタディスク２１の複数の掘削土砂取込み口２１ａから破砕攪拌装置３０の破砕コーン３１を内包する破砕チャンバ３２内に取り込まれる。
【００８０】
破砕チャンバ３２内に取り込まれ流動化した掘削流動化土砂の中に、粒径の大きな石や土鬼は、破砕コーン３１のせん断破砕作用で細かく破砕され、破砕コーン３１の周囲の狭い隙間を通り中空リング状の攪拌室３４に入る。攪拌室３４では破砕によって混ぜ合わされが不十分な土粒子を再度、破砕コーン３１の背面に設けられた攪拌羽根３３によって練り合わせることで、流動化がさらに均一化される。
【００８１】
このときに流動化した掘削流動化土砂は添加材や加泥材に含まれ高分子材により流動性を持つが、この流動性を持った掘削流動化土砂を前記土圧調整装置５０により加圧することで、地山の切羽面に泥膜を形成して切羽面の地山を押圧する効果が高まり、地山崩壊を防止することができる。また、透水係数の高い砂礫土でも切羽面に泥膜を形成することで、地山からの地下水の逸水や、添加材が地山に逃げていくことを防止することができ、効率的な地山掘削を安定して行なうことができる。
【００８２】
攪拌室３４内で再攪拌された掘削流動化土砂は、切削した土砂の増加と加えられた添加材や加泥材の量で容積が増し、徐々に加圧されていく。この加圧状態を攪拌室３４内の土圧センサ５２で監視して地山の適正な圧力以上になったらピンチバルブ５３を徐々に開き、掘削流動化土砂の排土を行なうと同時に掘削切羽面や破砕攪拌装置３０内の圧力の不適正上昇を防止することができる。
【００８３】
また、ピンチバルブ５３は、内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することで開口を絞っているが、この圧縮空気圧を調整することで流動化した掘削流動化土砂の圧力が、相対的に空気圧より高くなると開口の絞りが弱くなって、自動的に開き掘削流動化土砂を排土し、土砂の圧力が下がると相対的に空気圧が高くなって開口を絞り始める効果も期待できる。
【００８４】
ピンチバルブ５３を通過した流動性を持った掘削流動化土砂は、発進立坑８上（地上）に配置されたバキューム車ＢＣなどの真空吸引装置の真空吸引力や先導体１内の給気管６４を介して機内排泥管６１内に吸い込まれる大気（空気）の流れに乗って、先導体１内の機内排泥管６１、それに密封接続されたケーシング管内排泥管６３、及び発進立坑８でケーシング管内排泥管６３に密封接続された排泥ホース６を通じて地上のバキューム車ＢＣなどの真空吸引装置まで一気に一貫して連続的に移送される。
【実施例２】
【００８５】
図４は本発明の実施例２の小口径管埋設用先導体の前半部の縦断面図である。ここで分かり易くするため、実施例２においても、実施例１に対して部分的に形状が異なっていても同一の機能を有する部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００８６】
実施例２においては、前記実施例１における土砂切削装置２０の切削ビット２２に代えて玉石や巨礫などを含む堅固な地山を切削するのに適したローラビット２２ａが設けられた構成で、他の構成は実施例１と同じである。
【００８７】
この実施例の土砂切削装置２０は、第１外筒１０ａの前面に回転可能に水密状態で支持されたカッタディスク２１及びカッタディスク２１の前面に設けられて地山を切削するための複数のローラビット２２ａからなり、このローラビット２２ａはカッタディスク２１の回転作用と共に自転して、玉石や巨礫などを含む堅固な地山を掘削するのに好適である。土砂切削装置２０は、駆動装置４０の減速機４１付き油圧モータ４２によりカッタディスク２１及び破砕攪拌装置３０の破砕攪拌回動部と共に一体的に右回転又は左回転のいずれの回転方向にも回転駆動される点も、前記実施例１と全く同様である。
【００８８】
したがって、実施例２においては、前記実施例１と同様な優れた利点を有するのに加えて、玉石や巨礫などを含む堅固な地山を掘削しながら塩ビ管等の細い小口径管を先導して埋設するのに好適である。
【００８９】
なお、本発明の小口径管埋設用先導体１ａは、図２〜４等に示した実施例以外にも例えば破砕攪拌装置などの形状あるいは各種部材の材質等を任意に変更した構成とすることができる。また、本発明における縦型誘導磁界発生装置は、泥濃式以外の他の形式の小口径管埋設用先導体、あるいはこれより径の大きい口径管埋設用先導体にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の小口径管埋設用先導体による泥濃式工法の施工概要図である。
【図２】本発明の実施例１の小口径管埋設用先導体の縦断面図である。
【図３】図２の縦型電磁コイル部の磁界発生による地上での位置検出状況の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の小口径管埋設用先導体の前半部の縦断面図である。
【図５】従来（特許文献１）の泥濃式小口径管推進装置の先導体の要部縦断面図である。
【図６】特許文献１の泥濃式小口径管推進装置による施工概要図である。
【図７】従来（特許文献２）の小口径管推進工法用の先導掘削機の要部縦断面図である。
【図８】従来（特許文献３）の管推進機の先導体の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１、１ａ 小口径管埋設用先導体（又は「先導体」）
２ ケーシング管
３ 塩ビ管（又は「小口径管」）
４ 元押推進架台
５ 元押推進ジャッキ
６ 排泥ホース
７ レーザーセオドライト
８ 発進立坑
９ 発進坑口設備
１０ 先導体外筒
１１ 外筒継手
１２ 塩ビ管継手
１２ａ 外管
１２ｂ 内管
１３ 液圧レベル基準タンク
１４ 水ホース
２０ 土砂切削装置
２１ カッタディスク
２１ａ 土砂取込み口
２２ 切削ビット
２２ａ ローラビット
３０ 破砕攪拌装置
３１ 破砕コーン
３２ 破砕チャンバ
３３ 攪拌羽根
３４ 攪拌室
３４ａ 掘削流動化土砂排出口
４０ 駆動装置
４１ 減速機
４２ 油圧モータ
５０ 土圧調整装置
５１ 添加材吐出装置
５１ａ 添加材吐出口
５２ 土圧センサ
５３ ピンチバルブ
６０ 排土装置
６１ 機内排泥管
６２ 排泥管伸縮継手
６３ ケーシング管内排泥管
６４ 給気管
６５ 給気バルブ
７０ 推進方向修正装置
７１ 中折れ機構
７２ 方向修正ジャッキ
８０ 油圧制御機器
８１ ソレノイドバルブ
８２ 油圧センサ
８３ マニホールド
９０ 位置管理装置
９１ 液圧レベル計
９２ 傾斜計
９３ ターゲット板
９４ カメラ
９５ 縦型誘導磁界発生装置
９５ａ 縦型筒状ケーシング
９５ｂ 縦型電磁コイル
９５ｃ 排泥用通路
ＣＬ 配線
ＣＯ 中央操作盤
ＢＣ バキューム車（又は「バキューム装置」）
ＨＵ 油圧ユニット
ＨＨ 油圧ホース
ＭＰ 添加材プラント
ＭＨ 添加材供給ホース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面には土砂切削装置を、後端部には埋設する小口径管及び該小口径管内に逐次継ぎ足されて延設されるケーシング管を連結する小口径管継手を備えた先導体外筒と、掘削土砂を石ごと破砕し前記土砂切削装置先端から注入された添加材と共に攪拌して掘削土砂を流動化する破砕攪拌装置と、所定の切羽圧力が保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置と、前記破砕攪拌装置後面から前記小口径管の後端に亘り内部に水密状態で延設された１系統の排泥管状体を備え、前記調圧された掘削流動化土砂を地上のバキュウーム装置により一貫して連続的にバキューム吸引排土する排土装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより前記ケーシング管を介して地中に圧入掘進し小口径管を逐次連結しながら先導する小口径管埋設用先導体であって、
前記土圧調整装置は、前記添加材を掘削土砂内に注入する添加材吐出装置、前記破砕攪拌装置内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ、及び前記排泥管状体の中途に連結され、前記土圧センサを監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度が調整されて前記掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブとから構成されていることを特徴とする小口径管埋設用先導体。
【請求項２】
前記破砕攪拌装置は、
前記土砂切削装置の後面に連結された末広がり状の破砕コーン、該破砕コーンを内包し、前記土砂切削装置の後面に設けられた複数の土砂取込み口に連通する破砕チャンバ、及び該破砕コーンの後面周辺部に装着された複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部と、
前記破砕コーンの後面に連結され、前記攪拌羽根を内包して前記破砕コーンと破砕チャンバ内面との狭い隙間に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口を有する中空リング状に形成された攪拌室と、から構成されていることを特徴とする請求項１記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項３】
前記排土装置は、
前記先導体外筒内に亘り延設され、前記攪拌室の掘削流動化土砂排出口に連結されてその近傍中途に前記ピンチバルブ及び排泥管伸縮継手を介して連結された機内排泥管、及び前記ケーシング管内に逐次連結されて延設され、前記機内排泥管の後端に連結されたケーシング管内排泥管からなる１系統の排泥管状体と、
一端が前記機内排泥管の前方中途に設けられた開口部に連通して接続され、他端に給気バルブが設けられ、前記先導体外筒内の大気を前記機内排泥管内に供給する給気管と、を備え、
前記給気バルブは、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は前記機内排泥管内に給気するように開放され、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が前記先導体外筒内に漏れ出すのを阻止するように閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項４】
水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面に土砂切削装置を備え、後端部に埋設する小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌されて所定の切羽圧力が保持されるように調圧された掘削流動化土砂を前記小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、前記先導体外筒内に設けられ、発進立坑内に設置されたレーザーセオドライトから施工計画線に合せて照射されるレーザー光を受けるターゲット板及びそのレーザースポット監視用カメラと、縦型電磁コイルに通電して磁界を発生させる縦型誘導磁界発生装置とを少なくとも有し、前記先導体外筒の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより小口径管を逐次連結しながら先導して地中に圧入掘進する小口径管埋設用先導体であって、
前記縦型誘導磁界発生装置は、前記先導体外筒の上下を貫通するように立設され、上下開口端が上・下蓋により密閉されたいずれも樹脂又は非磁性体製の縦型筒状ケーシングと、該縦型筒状ケーシング内の上方部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイルと、前記縦型筒状ケーシングの下半部に交叉する前記先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能なように前記縦型筒状ケーシングを水平に貫通して設けられた樹脂又は非磁性体製の排泥用通路と、から構成されていることを特徴とする小口径管埋設用先導体。
【請求項５】
それぞれ油圧アクチュエータにより駆動され、前記土砂切削装置及び破砕攪拌回動部を一体的に回転駆動する駆動装置、あるいは中折れ機構を介して前記位置管理装置による先導体の位置情報に基づき施工計画線に沿って前記先導体の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置を備え、
前記油圧アクチュエータの駆動制御を行う油圧制御機器が前記先導体外筒内部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項６】
前記小口径管は、口径３００ｍｍ程度までの細い塩ビ管であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項１】
水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面には土砂切削装置を、後端部には埋設する小口径管及び該小口径管内に逐次継ぎ足されて延設されるケーシング管を連結する小口径管継手を備えた先導体外筒と、掘削土砂を石ごと破砕し前記土砂切削装置先端から注入された添加材と共に攪拌して掘削土砂を流動化する破砕攪拌装置と、所定の切羽圧力が保持されるように掘削流動化土砂の圧力を調整する土圧調整装置と、前記破砕攪拌装置後面から前記小口径管の後端に亘り内部に水密状態で延設された１系統の排泥管状体を備え、前記調圧された掘削流動化土砂を地上のバキュウーム装置により一貫して連続的にバキューム吸引排土する排土装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより前記ケーシング管を介して地中に圧入掘進し小口径管を逐次連結しながら先導する小口径管埋設用先導体であって、
前記土圧調整装置は、前記添加材を掘削土砂内に注入する添加材吐出装置、前記破砕攪拌装置内の掘削流動化土砂の圧力を感知する土圧センサ、及び前記排泥管状体の中途に連結され、前記土圧センサを監視して内部のゴムチュ―ブに圧縮空気を送り加圧することにより弁開度が調整されて前記掘削流動化土砂の所定の圧力を保持するピンチバルブとから構成されていることを特徴とする小口径管埋設用先導体。
【請求項２】
前記破砕攪拌装置は、
前記土砂切削装置の後面に連結された末広がり状の破砕コーン、該破砕コーンを内包し、前記土砂切削装置の後面に設けられた複数の土砂取込み口に連通する破砕チャンバ、及び該破砕コーンの後面周辺部に装着された複数の攪拌羽根を備えた破砕攪拌回動部と、
前記破砕コーンの後面に連結され、前記攪拌羽根を内包して前記破砕コーンと破砕チャンバ内面との狭い隙間に形成された掘削流動化土砂通路に連通するとともに後面に掘削流動化土砂排出口を有する中空リング状に形成された攪拌室と、から構成されていることを特徴とする請求項１記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項３】
前記排土装置は、
前記先導体外筒内に亘り延設され、前記攪拌室の掘削流動化土砂排出口に連結されてその近傍中途に前記ピンチバルブ及び排泥管伸縮継手を介して連結された機内排泥管、及び前記ケーシング管内に逐次連結されて延設され、前記機内排泥管の後端に連結されたケーシング管内排泥管からなる１系統の排泥管状体と、
一端が前記機内排泥管の前方中途に設けられた開口部に連通して接続され、他端に給気バルブが設けられ、前記先導体外筒内の大気を前記機内排泥管内に供給する給気管と、を備え、
前記給気バルブは、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれている間は前記機内排泥管内に給気するように開放され、前記掘削流動化土砂のバキューム排土が行なわれない間は掘削流動化土砂が前記先導体外筒内に漏れ出すのを阻止するように閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項４】
水密状態で連結された複数の外筒からなり、中折れ機構を有するとともに、前面に土砂切削装置を備え、後端部に埋設する小口径管を連結する先導体外筒と、掘削土砂が注入された添加材と共に攪拌されて所定の切羽圧力が保持されるように調圧された掘削流動化土砂を前記小口径管の後端に亘り内部に延設された排泥管状体を介して地上のバキューム装置によりバキューム吸引排土する排土装置と、前記先導体外筒内に設けられ、発進立坑内に設置されたレーザーセオドライトから施工計画線に合せて照射されるレーザー光を受けるターゲット板及びそのレーザースポット監視用カメラと、縦型電磁コイルに通電して磁界を発生させる縦型誘導磁界発生装置とを少なくとも有し、前記先導体外筒の姿勢や位置情報を検出する位置管理装置と、を具備し、発進立坑内の元押推進ジャッキにより小口径管を逐次連結しながら先導して地中に圧入掘進する小口径管埋設用先導体であって、
前記縦型誘導磁界発生装置は、前記先導体外筒の上下を貫通するように立設され、上下開口端が上・下蓋により密閉されたいずれも樹脂又は非磁性体製の縦型筒状ケーシングと、該縦型筒状ケーシング内の上方部に両極が上下になるように略垂直に立設された縦型電磁コイルと、前記縦型筒状ケーシングの下半部に交叉する前記先導体外筒内に延設された排泥管に連結可能なように前記縦型筒状ケーシングを水平に貫通して設けられた樹脂又は非磁性体製の排泥用通路と、から構成されていることを特徴とする小口径管埋設用先導体。
【請求項５】
それぞれ油圧アクチュエータにより駆動され、前記土砂切削装置及び破砕攪拌回動部を一体的に回転駆動する駆動装置、あるいは中折れ機構を介して前記位置管理装置による先導体の位置情報に基づき施工計画線に沿って前記先導体の推進方向の修正を行なう推進方向修正装置を備え、
前記油圧アクチュエータの駆動制御を行う油圧制御機器が前記先導体外筒内部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の小口径管埋設用先導体。
【請求項６】
前記小口径管は、口径３００ｍｍ程度までの細い塩ビ管であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の小口径管埋設用先導体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−８０３４（Ｐ２００８−８０３４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７９６５０（Ｐ２００６−１７９６５０）
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００１１５５００）ラサ工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【出願人】（０００１１５５００）ラサ工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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