掘削装置
【課題】 隣接した埋設管の継手が埋入される部分を溝状に削孔でき、しかも刃口の変形・損傷を防止できる小型低コストの掘削装置を提供する。
【解決手段】 掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法の掘削装置において、掘進機１の先端部上下に左右一対の掘削回転刃４を胴体２より左右へ且つ刃口３より前方へ張り出すように設け、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削して埋設管間の継手を円滑に埋入させる。
【解決手段】 掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法の掘削装置において、掘進機１の先端部上下に左右一対の掘削回転刃４を胴体２より左右へ且つ刃口３より前方へ張り出すように設け、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削して埋設管間の継手を円滑に埋入させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中を掘削して埋設管を挿入する推進工法の掘削装置に関し、詳しくは隣接した埋設管を継手で接続しながら挿入する工事に有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先受け工法，パイプルーフ工法，水平土留め工法では、掘進機に後続する埋設管は矩形・円形及び水平・垂直を問わず、隣接する埋設管同士を接続するために継手を備えている。ところで、継手が地盤へ圧入される際に相当の抵抗が作用し、継手が変形・破損するか又は円滑に推進できず、コスト及び工期を要していた。
【０００３】
そこで、継手を円滑に埋入させる技術が特許文献１で提案されている。この技術は掘進機の先端部で埋設管と同径に先行して掘削し、その後掘進機の途中に設けた掘削刃で削孔外周地盤に継手用の溝を掘削していた。しかし、この掘進機は掘削刃を前後に装備するから大型高コストになる問題があり、また掘進時に硬質層が存在した場合は刃口を変形又は損傷させる問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１２３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、隣接した埋設管の継手が埋入される部分を掘削でき、しかも刃口の変形・損傷を防止して円滑に掘進できる小型低コストの掘削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法に用いる掘削装置において、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削する溝切削部を掘進機の上下又は左右それぞれに設けたことを特徴とする掘削装置
２） 溝切削部を掘進機の先端より前方へ張り出すように設け、掘進機の掘削より先行して溝を切削しながら推進できるようにした前記１）記載の掘削装置
３） 溝切削部を掘進機の上下それぞれに設けたものにおいて、掘進停止時に上側の溝切削部が地山の崩落を防止するルーフとなるようにした前記１）又は２）記載の掘削装置
４） 溝切削部が、一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させる構造である前記１）〜３）いずれか記載の掘削装置
５） 掘進機が先端部に刃口を備えたものであって、同刃口又はその近傍に切羽の流動性及び地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築するための添加材を注入する注入口を開口した前記１）〜４）いずれか記載の掘削装置
６） 埋設管が、先に施工されて埋設された埋設管と継手で互に連接されるようにして推進される構造である前記１）〜５）いずれか記載の掘削装置
にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上下又は左右の溝切削部が掘進機本体より左右に張り出しているから、埋設管より左右に張り出した領域まで掘削し、隣接した埋設管の継手が掘進とともに抵抗なく挿入される。従って、溝切削部は先端に備えているから掘進機全体を小型に且つ低コストにでき、また溝切削部を前方へ張り出させた構成のものは、硬質層が存在しても刃口より先行して掘削することで変形・損傷を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の溝切削部は、左右一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させるようにする。掘削回転刃は直径が４５０〜６００ｍｍ、厚さが４０〜６０ｍｍの範囲のものが用いられ、掘進機本体からの張り出し量は６０〜８０ｍｍの範囲が実用的である。掘進機及び埋設管は矩形・円形を問わず、様々な形状のものが利用できる。溝切削部も継手の位置に応じて上下又は左右に設けられる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例の掘進機の平面図、図２は実施例の掘進機の正面図、図３は実施例の掘進機の縦断面図、図４は実施例の埋設管の説明図、図５は実施例の継手の説明図である。
【０００９】
図中、１は掘進機、２は胴体、２ａは方向修正ジャッキ、２ｂは取込口、２ｃは凹所、３は刃口、３ａは添加材注入口、４は掘削回転刃、５は駆動ギヤ、６はモータ、７は破砕カッター、８は排土管、９は切羽圧力制御バルブ、１０は埋設管、１１は継手、Ｍは添加材、Ｓは削孔、Ｓａは溝である。
【００１０】
本実施例の掘進機１は、図１〜３に示すように埋設管１０と断面同形の胴体２を前後分割して複数の方向修正ジャッキ２ａで屈曲可能に連結し、前方の胴体２の前面に掘削土砂の取込口２ｂを開口するとともに上下面に掘削回転刃４が配置される凹所２ｃをそれぞれ形成し、取込口２ｂの外縁には刃口３を取り付けるとともにその刃面に添加材Ｍを注入する添加材注入口３ａを複数開口している。
【００１１】
前方の胴体２の各凹所２ｃには直径５１０ｍｍ，厚さ５０ｍｍの一対の掘削回転刃４をその刃先が胴体２より前方及び左右にそれぞれ７５ｍｍ張り出すように水平に対向軸支し、複数の駆動ギヤ５を介して一対の掘削回転刃４を互いが内側へ回転させるモータ６を胴体２内の上下に取り付けている。
【００１２】
刃口３の内側には表面に多数のビットが突設された３体の破砕カッター７を自転公転自在に取り付け、取込口２ｂから取り込んだ掘削土砂を胴体２内後方へ送排する排土管８を配管し、同排土管８の途中に掘削土砂の送排量を調整して切羽の圧力を制御する切羽圧力制御バルブ９を取り付けている。
【００１３】
埋設管１０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように断面９００ｍｍ角の矩形状あるいは直径９００ｍｍの円形状が用いられ、左右の上下端部同士を図５に示すパイプ型の継手１１で隣接する各埋設管１０とが１５０ｍｍ離間するように複数体連結している。
【００１４】
本実施例では、横方向に複数配置した掘進機１の胴体２後端に継手１１で連接した各埋設管１０をそれぞれ当接し、図示しない押圧装置で各埋設管１０の後端を押圧して各掘進機１で地盤を掘削しながら埋設管１０を推進させる。同時に添加材注入口３ａから注入材Ｍを注入して切羽の流動性と地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築する。
【００１５】
掘進機１の掘削回転刃４は互いが内側へ逆方向に回転して地盤を掘削し、掘削土砂は破砕カッター７の自転公転で細かく破砕されて取込口２ｂから取り込まれ、排土管８で後方へ送排される。埋入された各埋設管１０の後端には次の埋設管１０をそれぞれ当接して推進させ、これを順に繰り返して埋設していく。埋設後は削孔Ｓと埋設管１０との間の隙間及び埋設管１０内に充填材を充填する。
【００１６】
このとき、上下に配置された一対の掘削回転刃４はその前方及び左右が掘進機１の胴体２から張り出しているから、削孔Ｓに埋設管１０の継手１１が挿入される溝Ｓａが同時に形成され、継手１１が抵抗なく円滑に挿入できる。また、前方への張り出しにより刃口３より先行して掘削されるから、岩盤等の硬質層でも刃先が変形したり損傷することなく円滑に貫入し、先端部の抵抗を軽減して安全に掘進できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の掘削装置は、トンネル上方の地盤崩落の防止・地盤強化の工事に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の掘進機の平面図である。
【図２】実施例の掘進機の正面図である。
【図３】実施例の掘進機の縦断面図である。
【図４】実施例の埋設管の説明図である。
【図５】実施例の継手の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 掘進機
２ 胴体
２ａ 方向修正ジャッキ
２ｂ 取込口
２ｃ 凹所
３ 刃口
３ａ 添加材注入口
４ 掘削回転刃
５ 駆動ギヤ
６ モータ
７ 破砕カッター
８ 排土管
９ 切羽圧力制御バルブ
１０ 埋設管
１１ 継手
Ｍ 添加材
Ｓ 削孔
Ｓａ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中を掘削して埋設管を挿入する推進工法の掘削装置に関し、詳しくは隣接した埋設管を継手で接続しながら挿入する工事に有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先受け工法，パイプルーフ工法，水平土留め工法では、掘進機に後続する埋設管は矩形・円形及び水平・垂直を問わず、隣接する埋設管同士を接続するために継手を備えている。ところで、継手が地盤へ圧入される際に相当の抵抗が作用し、継手が変形・破損するか又は円滑に推進できず、コスト及び工期を要していた。
【０００３】
そこで、継手を円滑に埋入させる技術が特許文献１で提案されている。この技術は掘進機の先端部で埋設管と同径に先行して掘削し、その後掘進機の途中に設けた掘削刃で削孔外周地盤に継手用の溝を掘削していた。しかし、この掘進機は掘削刃を前後に装備するから大型高コストになる問題があり、また掘進時に硬質層が存在した場合は刃口を変形又は損傷させる問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１２３７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、隣接した埋設管の継手が埋入される部分を掘削でき、しかも刃口の変形・損傷を防止して円滑に掘進できる小型低コストの掘削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法に用いる掘削装置において、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削する溝切削部を掘進機の上下又は左右それぞれに設けたことを特徴とする掘削装置
２） 溝切削部を掘進機の先端より前方へ張り出すように設け、掘進機の掘削より先行して溝を切削しながら推進できるようにした前記１）記載の掘削装置
３） 溝切削部を掘進機の上下それぞれに設けたものにおいて、掘進停止時に上側の溝切削部が地山の崩落を防止するルーフとなるようにした前記１）又は２）記載の掘削装置
４） 溝切削部が、一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させる構造である前記１）〜３）いずれか記載の掘削装置
５） 掘進機が先端部に刃口を備えたものであって、同刃口又はその近傍に切羽の流動性及び地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築するための添加材を注入する注入口を開口した前記１）〜４）いずれか記載の掘削装置
６） 埋設管が、先に施工されて埋設された埋設管と継手で互に連接されるようにして推進される構造である前記１）〜５）いずれか記載の掘削装置
にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上下又は左右の溝切削部が掘進機本体より左右に張り出しているから、埋設管より左右に張り出した領域まで掘削し、隣接した埋設管の継手が掘進とともに抵抗なく挿入される。従って、溝切削部は先端に備えているから掘進機全体を小型に且つ低コストにでき、また溝切削部を前方へ張り出させた構成のものは、硬質層が存在しても刃口より先行して掘削することで変形・損傷を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の溝切削部は、左右一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させるようにする。掘削回転刃は直径が４５０〜６００ｍｍ、厚さが４０〜６０ｍｍの範囲のものが用いられ、掘進機本体からの張り出し量は６０〜８０ｍｍの範囲が実用的である。掘進機及び埋設管は矩形・円形を問わず、様々な形状のものが利用できる。溝切削部も継手の位置に応じて上下又は左右に設けられる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例の掘進機の平面図、図２は実施例の掘進機の正面図、図３は実施例の掘進機の縦断面図、図４は実施例の埋設管の説明図、図５は実施例の継手の説明図である。
【０００９】
図中、１は掘進機、２は胴体、２ａは方向修正ジャッキ、２ｂは取込口、２ｃは凹所、３は刃口、３ａは添加材注入口、４は掘削回転刃、５は駆動ギヤ、６はモータ、７は破砕カッター、８は排土管、９は切羽圧力制御バルブ、１０は埋設管、１１は継手、Ｍは添加材、Ｓは削孔、Ｓａは溝である。
【００１０】
本実施例の掘進機１は、図１〜３に示すように埋設管１０と断面同形の胴体２を前後分割して複数の方向修正ジャッキ２ａで屈曲可能に連結し、前方の胴体２の前面に掘削土砂の取込口２ｂを開口するとともに上下面に掘削回転刃４が配置される凹所２ｃをそれぞれ形成し、取込口２ｂの外縁には刃口３を取り付けるとともにその刃面に添加材Ｍを注入する添加材注入口３ａを複数開口している。
【００１１】
前方の胴体２の各凹所２ｃには直径５１０ｍｍ，厚さ５０ｍｍの一対の掘削回転刃４をその刃先が胴体２より前方及び左右にそれぞれ７５ｍｍ張り出すように水平に対向軸支し、複数の駆動ギヤ５を介して一対の掘削回転刃４を互いが内側へ回転させるモータ６を胴体２内の上下に取り付けている。
【００１２】
刃口３の内側には表面に多数のビットが突設された３体の破砕カッター７を自転公転自在に取り付け、取込口２ｂから取り込んだ掘削土砂を胴体２内後方へ送排する排土管８を配管し、同排土管８の途中に掘削土砂の送排量を調整して切羽の圧力を制御する切羽圧力制御バルブ９を取り付けている。
【００１３】
埋設管１０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように断面９００ｍｍ角の矩形状あるいは直径９００ｍｍの円形状が用いられ、左右の上下端部同士を図５に示すパイプ型の継手１１で隣接する各埋設管１０とが１５０ｍｍ離間するように複数体連結している。
【００１４】
本実施例では、横方向に複数配置した掘進機１の胴体２後端に継手１１で連接した各埋設管１０をそれぞれ当接し、図示しない押圧装置で各埋設管１０の後端を押圧して各掘進機１で地盤を掘削しながら埋設管１０を推進させる。同時に添加材注入口３ａから注入材Ｍを注入して切羽の流動性と地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築する。
【００１５】
掘進機１の掘削回転刃４は互いが内側へ逆方向に回転して地盤を掘削し、掘削土砂は破砕カッター７の自転公転で細かく破砕されて取込口２ｂから取り込まれ、排土管８で後方へ送排される。埋入された各埋設管１０の後端には次の埋設管１０をそれぞれ当接して推進させ、これを順に繰り返して埋設していく。埋設後は削孔Ｓと埋設管１０との間の隙間及び埋設管１０内に充填材を充填する。
【００１６】
このとき、上下に配置された一対の掘削回転刃４はその前方及び左右が掘進機１の胴体２から張り出しているから、削孔Ｓに埋設管１０の継手１１が挿入される溝Ｓａが同時に形成され、継手１１が抵抗なく円滑に挿入できる。また、前方への張り出しにより刃口３より先行して掘削されるから、岩盤等の硬質層でも刃先が変形したり損傷することなく円滑に貫入し、先端部の抵抗を軽減して安全に掘進できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の掘削装置は、トンネル上方の地盤崩落の防止・地盤強化の工事に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の掘進機の平面図である。
【図２】実施例の掘進機の正面図である。
【図３】実施例の掘進機の縦断面図である。
【図４】実施例の埋設管の説明図である。
【図５】実施例の継手の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 掘進機
２ 胴体
２ａ 方向修正ジャッキ
２ｂ 取込口
２ｃ 凹所
３ 刃口
３ａ 添加材注入口
４ 掘削回転刃
５ 駆動ギヤ
６ モータ
７ 破砕カッター
８ 排土管
９ 切羽圧力制御バルブ
１０ 埋設管
１１ 継手
Ｍ 添加材
Ｓ 削孔
Ｓａ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法に用いる掘削装置において、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削する溝切削部を掘進機の上下又は左右それぞれに設けたことを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
溝切削部を掘進機の先端より前方へ張り出すように設け、掘進機の掘削より先行して溝を切削しながら推進できるようにした請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
溝切削部を掘進機の上下それぞれに設けたものにおいて、掘進停止時に上側の溝切削部が地山の崩落を防止するルーフとなるようにした請求項１又は２記載の掘削装置。
【請求項４】
溝切削部が、一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させる構造である請求項１〜３いずれか記載の掘削装置。
【請求項５】
掘進機が先端部に刃口を備えたものであって、同刃口又はその近傍に切羽の流動性及び地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築するための添加材を注入する注入口を開口した請求項１〜４いずれか記載の掘削装置。
【請求項６】
埋設管が、先に施工されて埋設された埋設管と継手で互に連接されるようにして推進される構造である請求項１〜５いずれか記載の掘削装置。
【請求項１】
掘進機の後方に埋設管を複数後続させ、同埋設管の最尾端を押圧して地中を掘削しながら掘進機と埋設管を推進させる工法に用いる掘削装置において、削孔外周地盤に推進方向へ伸びる溝を切削する溝切削部を掘進機の上下又は左右それぞれに設けたことを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
溝切削部を掘進機の先端より前方へ張り出すように設け、掘進機の掘削より先行して溝を切削しながら推進できるようにした請求項１記載の掘削装置。
【請求項３】
溝切削部を掘進機の上下それぞれに設けたものにおいて、掘進停止時に上側の溝切削部が地山の崩落を防止するルーフとなるようにした請求項１又は２記載の掘削装置。
【請求項４】
溝切削部が、一対の掘削回転刃を対向して配置し、対向側に掘削土砂を送るように互に逆方向に回転させる構造である請求項１〜３いずれか記載の掘削装置。
【請求項５】
掘進機が先端部に刃口を備えたものであって、同刃口又はその近傍に切羽の流動性及び地下水を遮断する不透水性の泥土状壁を構築するための添加材を注入する注入口を開口した請求項１〜４いずれか記載の掘削装置。
【請求項６】
埋設管が、先に施工されて埋設された埋設管と継手で互に連接されるようにして推進される構造である請求項１〜５いずれか記載の掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−７７６７８（Ｐ２００７−７７６７８Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６７００７（Ｐ２００５−２６７００７）
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（５９９１１１９６５）株式会社アルファシビルエンジニアリング (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（５９９１１１９６５）株式会社アルファシビルエンジニアリング (32)
【Ｆターム（参考）】
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