掘進機
【課題】 先導体及び保持体を埋設管から引き抜く際に、保持体と埋設管との間に介装されているシール部材が破損等することがない掘進機を提供する。
【解決手段】 泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、前記埋設管４５内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体１５とからなる掘削装置と、該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体又は前記保持体１５と前記埋設管４５との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段２０を設けた掘進機。
【解決手段】 泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、前記埋設管４５内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体１５とからなる掘削装置と、該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体又は前記保持体１５と前記埋設管４５との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段２０を設けた掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘進機に関し、特に、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、地盤に埋設管による管路を構築するのに有効な掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に埋設管を圧入して管路を構築する工法には種々のタイプのものがあり、例えば、管路の始端に対応する地盤の部分に発進立坑を設け、終端に対応する地盤の部分に到達立坑を設け、発進立坑内に掘進機を設置し、掘進機の作動により地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら推進管（埋設管）を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築するように構成した工法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
このような工法に用いられる掘進機は、例えば、油圧シリンダ等からなる推進装置と、推進装置によって推進されるとともに、推進方向の先端に掘削ビットが設けられる掘削装置とを備えており、この掘進機の推進装置を発進立坑の内部に設置し、推進装置に推進管の基端を連結し、泥水圧を地盤に加えながら推進装置と掘削装置との協働によって地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進して埋設管を圧入することで、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築することができる。
【０００４】
この場合、掘削装置は、先導体と先導体を埋設管に保持する保持体とを備え、先導体は、先導体ケーシングと、先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、回転盤に設けられる少なくとも一つの掘削ビットと、先導体ケーシングの内部に設けられて、回転盤を回転駆動させる駆動源とを備え、保持体及び先導体の内部を介して地上の泥水循環装置から地盤の切羽に泥水圧が加えられるようになっている。
【０００５】
また、先導体ケーシングと埋設管との間にはゴム等の弾性体からなるシール部材が介装され、このシール部材によって先導体ケーシングと埋設管との間がシールされ、地盤の掘削により生じた土砂や破砕粉等が埋設管と先導体ケーシングとの間を介して発進立坑側に浸入するのを防止している。
【非特許文献１】「ＳＨスーパー工法（鋼管さや管方式）」カタログ；ＳＨスーパー工法協会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような工法に用いられる掘進機にあっては、回転盤の掘削ビットを他の種類の掘削ビットに交換する場合等に、保持体及び先導体を埋設管から発進立坑側に引き抜き、この状態で回転盤の掘削ビットの交換作業を行っているが、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く際に、地盤の掘削によって生じた土砂や破砕粉等がシール部材に作用し、シール部材が傷付いたり破損したりすることがあり、掘削ビットの交換作業の他にシール部材の交換作業が必要になり、その作業に時間と手間と費用がかかることになる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く作業を行っても、先導体ケーシングと埋設管との間をシールしているシール部材が傷付いたり破損したりすることがなく、掘削ビットの交換等の作業を短時間で容易に行うことができる掘進機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】
【０００８】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、前記埋設管内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体とからなる掘削装置と、該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体又は前記保持体と前記埋設管との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明による掘進機によれば、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール状態が解除されることになるので、地盤の掘削の際には、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールすることにより、それらの間を介して掘削により生じた土砂や破砕粉が発進立坑側に浸入するのを防止できる。また、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く場合には、シール手段による先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態を解除することにより、シール手段が掘削により生じた土砂や破砕粉等によって傷付いたり損傷したりすることなく、保持体及び先導体を埋設管から引き抜くことが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘進機であって、前記シール手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられて、前記先導体又は前記保持体から前記埋設管の方向に拡縮可能なシール部材と、該シール部材を拡縮させる拡縮手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による掘進機によれば、拡縮手段によりシール部材が先導体又は保持体から埋設管の方向に拡縮され、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の掘進機であって、前記拡縮手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能なロッドを有するアクチュエータと、該アクチュエータのロッドの進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能な支持部材とを備え、該支持部材によって前記シール部材が前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能に支持されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明による掘進機によれば、アクチュエータの作動によってロッドを先導体又は保持体の軸線方向に進退させることにより、ロッドの進退に追従して支持部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、支持部材によって支持されているシール部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の掘進機であって、前記支持部材は、前記ロッドに連結されて前記ロッドと一体に前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能な押圧部材と、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、一部が前記押圧部材の一部と係合して前記押圧部材の進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能なホルダとを備え、該ホルダに前記シール部材が支持されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による掘進機によれば、アクチュエータの作動によってロッドと一体に押圧部材を先導体又は保持体の軸線方向に進退させると、一部が押圧部材の一部と係合しているホルダが押圧部材の進退に追従して先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、ホルダに支持されているシール部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、本発明の掘進機によれば、掘削装置の先導体又は保持体と埋設管との間にシール手段を設け、このシール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールし、又はシール状態を解除するように構成したので、地盤を掘削する際には、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールすることにより、掘削により生じた土砂や破砕粉等が先導体又は保持体と埋設管との間を介して発進立坑側に浸入するのが阻止される。また、掘削ビットの交換等のために、先導体及び保持体を埋設管から引き抜く際には、シール手段による先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態を解除することにより、掘削によって生じた土砂や破砕粉等によってシール手段が傷付けられたり損傷させられたりすることはなく、先導体及び保持体を埋設管から容易に引き抜くことができる。従って、掘削ビットの交換等のために先導体及び保持体を埋設管から引き抜く場合に、シール手段の損傷等によってシール手段を交換する必要がないので、シール手段の交換に要する時間と手間と費用を削減することができ、掘削ビットの交換等の作業を短時間で容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図８には、本発明による掘進機の一実施の形態が示されていて、この掘進機１は、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管４５を圧入し、地盤に埋設管４５による一連の管路を構築するのに有効なものであって、地盤を掘削する掘削装置２と、掘削装置２及び埋設管４５を推進させる推進装置（図示せず）とを備えている。
【００１８】
推進装置は、埋設管４５及び掘削装置２を推進させる機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、推進架台と、推進架台に設けられる推進ジャッキと、推進ジャッキを駆動させる駆動源とを備えたものを使用することができる。
【００１９】
推進装置は、地盤に設けた発進立坑（図示せず）の底部に設置され、この状態で推進架台に埋設管４５及び掘削装置２をセットし、掘削装置２を作動させた状態で推進ジャッキにより埋設管４５及び掘削装置２に推進力を付与することにより、地盤に設けた到達立坑（図示せず）に向けて地盤を掘削しながら地盤に埋設管４５を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築する。
【００２０】
掘削装置２は、図１に示すように、埋設管４５内の推進方向の先端側に設けられる先導体３と、先導体３の推進方向の後端側に一体に連結されるとともに、先導体３を埋設管４５の内面側に保持し、先導体３の推進方向の先端に設けられる後述する回転盤５の回転時の反力をとる保持体１５とから構成されている。
【００２１】
先導体３は、図１〜図４に示すように、円筒状の先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、先導体ケーシング４内に設けられて、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な固定掘削ビット１０と拡縮掘削ビット１１とを備えている。
【００２２】
回転盤５は、先導体ケーシング４の外径と略同一径の円盤状をなすものであって、先導体ケーシング４の内部に設けられている駆動手段６に連結されて、駆動手段６の作動によって先導体ケーシング４の軸線周りに回転駆動するように構成されており、この回転盤５と後述する固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動するように構成されている。
【００２３】
駆動手段６は、先導体ケーシング４の内部に設けられるモータ７と、モータ７の出力軸に接続される減速機８とを備え、減速機８の出力軸にロータリージョイント９を介して回転盤５が連結され、モータ７の駆動により減速機８を介して回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１が回転駆動される。
【００２４】
固定掘削ビット１０は、回転盤５の推進方向の先端面の中心部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の内側固定掘削ビット１０ａと、回転盤５の推進方向の先端面の周縁部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の外側固定掘削ビット１０ｂとを備え、この内側固定掘削ビット１０ａと外側固定掘削ビット１０ｂとの協働により、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤が掘削される。
【００２５】
拡縮掘削ビット１１は、回転盤５の外周部の２箇所に回転盤５の中心を中心として対向配置され、回転盤５の内部に設けられている拡縮手段１２の作動により回転盤５の半径方向に拡縮するように構成されている。
【００２６】
拡縮手段１２は、回転盤５の半径方向に往復動可能な駆動部１３ａを有する拡縮ジャッキ１３と、拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａの先端に取り付けられるビット取付け部１３ｂと、拡縮ジャッキ１３を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、ビット取付け部１３ｂに拡縮掘削ビット１１が取り付けられている。
【００２７】
拡縮掘削ビット１１は、表面に複数の刃部を有する略円盤状をなすものであって、回転盤５の外周部に設けられている円形状の支持孔５ａ内に拡縮可能に支持され、この支持孔５ａ内に全体が収納される収納位置と、この支持孔５ａから表面部が突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００２８】
この場合、拡縮掘削ビット１１と回転盤５の支持孔５ａとの隙間は、拡縮掘削ビット１１の拡縮を許容し、土砂や破砕粉等の噛み込みを阻止可能な微少寸法に設定され、この隙間によって土砂や破砕粉等が拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａに噛み込むのが防止される。
【００２９】
拡縮ジャッキ１３の作動によって拡縮掘削ビット１１を突出位置に位置決めし、この状態で回転盤５を回転駆動させることにより回転盤５と拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動し、回転盤５の外周面よりも外方の地盤が掘削され、又は地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物が破砕される。
【００３０】
回転盤５には、回転盤５を推進方向（厚み方向）に貫通する貫通孔５ｂが複数箇所に設けられ、この貫通孔５ｂを介して固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することによって生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、先導体ケーシング４の内部に配置されている排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３１】
回転盤５の推進方向の後端面と先導体ケーシング４の推進方向の先端面との間には所定の隙間１４が設けられ、この隙間１４を介して拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することにより生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３２】
この場合、隙間１４に臨む先導体ケーシング４の内周面の部分及び回転盤５の後端面の部分には、隙間１４を入口側から出口側に向かって順次狭くするクラッシャー部１４ａが設けられ、このクラッシャー部１４ａによって土砂や破砕粉等が更に細かく砕かれて先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３３】
先導体ケーシング４の内部には、地盤の切羽に泥水を循環させるための送泥管（図示せず）と排泥管（図示せず）とが設けられ、この送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に泥水圧が加えられ、切羽の安定が保たれる。
【００３４】
送泥管及び排泥管は、先導体ケーシング４及び後述する保持体ケーシング１６の内部を介して発進立坑側に引き出されるとともに、発進立坑を介して地上に引き出され、地上に設置されている泥水循環装置（図示せず）に接続される。泥水循環装置を作動させることにより、送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に所定の泥水圧が加えられ、この泥水圧によって切羽の安定が保たれる。
【００３５】
保持体１５は、図５及び図６に示すように、円筒状の保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能なクランプ１７と、保持体ケーシング１６の内部に設けられて、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とを備えている。保持体１５は、図１に示すように、保持体ケーシング１６の掘進方向の先端が先導体ケーシング４の掘進方向の後端にねじによって連結されることで、先導体３に一体に連結されている。
【００３６】
クランプ１７は、保持体ケーシング１６の外周部の複数箇所（本実施の形態では４箇所）に設けられ、表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる収納位置と、表面が保持体ケーシング１６の外周面から外方に所定量突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００３７】
クランプ１７は、円弧板状をなすものであって、収納位置に位置決めされた状態で表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる曲率の曲面に形成されている。クランプ１７の表面にはローレット加工等によって凹凸部が設けられ、この凹凸部によってクランプ１７の表面を埋設管４５の内面に当接させた際に両者間の摩擦力が高められ、回転盤５を回転させたときに、保持体１５及び先導体３が埋設管４５に対して相対的に回転するのが阻止される。
【００３８】
拡縮手段１８は、拡縮ジャッキ（図示せず）と、拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、拡縮ジャッキを駆動させてクランプ１７を拡縮させることにより、クランプ１７が収納位置と突出位置との間を往復動し、突出位置でクランプ１７の表面が埋設管４５の内面に当接し、収納位置でクランプ１７の表面が埋設管４５の内面から離間するように構成されている。
【００３９】
保持体ケーシング１６の外周部には、図５〜図８に示すように、シール部材３５と、シール部材３５を拡縮させる拡縮手段２１とからなるシール手段２０が設けられ、このシール手段２０のシール部材３５を拡縮させることにより、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間がシールされ、又はシール状態が解除される。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、シール手段２０の拡縮手段２１を保持体ケーシング１６の周方向に所定の間隔ごと（６０度間隔ごと）に６箇所に設けているが、拡縮手段２１を保持体ケーシング１６の５箇所以下、又は７箇所以上に設けるように構成してもよい。
【００４１】
シール部材３５は、ゴム等の弾性体からなる断面略三角形状の環状をなすものであって、頂部が後述する支持部材２５のホルダ３１の外周面から外方向（埋設管４５方向）に所定量に突出するように、ホルダ３１によって保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４２】
拡縮手段２１は、保持体ケーシング１６の内面側に設けられる油圧又は空圧（本実施の形態では油圧）のアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２によって保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮される支持部材２５とを備え、支持部材２５によってシール部材３５が保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４３】
アクチュエータ２２は、保持体ケーシング１６の内面側に固定されるシリンダ本体２２ａと、シリンダ本体２２ａに設けられて、保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能なロッド２２ｂとを備え、ロッド２２ｂの先端に連結軸２３を介して後述する支持部材２５の押圧部材２６が連結されている。
【００４４】
支持部材２５は、アクチュエータ２２のロッド２２ｂの先端に連結軸２３を介して取り付けられて、ロッド２２ｂと一体に保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能な押圧部材２６と、一部が押圧部材２６の一部と係合して、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能なホルダ３１とを備え、ホルダ３１によってシール部材３５が保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４５】
支持部材２５の押圧部材２６及びホルダ３１は、保持体ケーシング１６の外周側に設けられている環状の凹部１６ａ内に収納され、押圧部材２６が凹部１６ａの底面側に設けられて、保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能に構成され、ホルダ３１が押圧部材２６の外周側に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能に構成されている。
【００４６】
保持体ケーシング１６の凹部１６ａの側面には、軸線方向に貫通する孔１６ｂが設けられ、この孔１６ｂ内に一端にフランジを有する筒状の軸受２４が取り付けられ、この軸受２４によってアクチュエータ２２のロッド２２ｂの先端の連結軸２３が保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能に支持されている。
【００４７】
押圧部材２６の外周面の一部は、保持体ケーシング１６の軸線に対して所定の角度をなすテーパ面２６ａに形成され、このテーパ面２６ａと後述するホルダ３１の第２ホルダ３３のテーパ面３３ａとが相互に係合し、これにより、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、後述するホルダ３１が保持体ケーシング１６の半径方向へ進退するように構成されている。
【００４８】
保持体ケーシング１６の凹部１６ａの内面には一対の案内プレート３０（第１案内プレート３０ａ及び第２案内プレート３０ｂ）が設けられ、この一対の案内プレート３０（第１案内プレート３０ａ及び第２案内プレート３０ｂ）によってホルダ３１が保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能に支持されている。
【００４９】
ホルダ３１は、第１案内プレート３０ａ側に設けられて、第１案内プレート３０ａ上を保持体ケーシング１６の半径方向にスライド可能な第１ホルダ３２と、第２案内プレート３０ｂ側に設けられて、第２案内プレート３０ｂ上を保持体ケーシング１６の半径方向にスライド可能な第２ホルダ３３とを備えている。
【００５０】
第１ホルダ３２の第２ホルダ３３との対向面、及び第２ホルダ３３の第１ホルダ３２との対向面には、それぞれ断面略三角形状の凹部３２ａ、３３ｂが設けられ、これらの凹部３２ａ、３３ｂ間にシール部材３５を介装させた状態で、第１ホルダ３２と第２ホルダ３２との間をボルト３４で一体に連結することにより、第１ホルダ３２と第２ホルダ３３との間でシール部材３５が挟持固定される。
この場合、シール部材３５の頂部が第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３の外周面よりも外方に所定量突出するように、シール部材３５、第１ホルダ３２、及び第２ホルダ３３の各部の寸法が設定されている。
【００５１】
第２ホルダ３３の内周側の押圧部材２６のテーパ面２６ａと対向する部分は、押圧部材２６のテーパ面２６ａと合致するテーパ面３３ａに形成され、この第２ホルダ３３のテーパ面３３ａが押圧部材２６のテーパ面２６ａと相互に係合するように、押圧部材２６の外周側に第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３が設けられている。これにより、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３が保持体ケーシング１６の半径方向へ進退することになる。
【００５２】
そして、上記のように構成した本実施の形態による掘進機１を用いて地盤に埋設管４５による管路を構築するには、地盤に設けた発進立坑の底部に推進装置を設置し、推進装置の推進架台に掘削装置２及び埋設管４５をセットする。
【００５３】
この場合、予め埋設管４５の内部に掘削装置２の先導体３と保持体１５とを組み込んでおく。また、図７に示すように、保持体ケーシング１６の外周部に設けられている各シール手段２０の拡縮手段２１を作動させて、各シール手段２０の拡縮手段２１によってシール部材３５を保持体ケーシング１６から突出させて埋設管４５の内面に当接させ、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールしておく。
【００５４】
そして、保持体１５の拡縮ジャッキ１３を作動させてクランプ１７を埋設管４５の内面に当接させ、保持体１５を介して先導体３を埋設管４５の内面側に保持し、先導体３の回転盤５の回転時に先導体ケーシング４が埋設管４５に対して相対的に回転するのを阻止する。
【００５５】
そして、地上に設置されている泥水循環装置を作動させて、送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に泥水圧を加え、この状態で先導体３のモータ７を作動させて回転盤５と一体に固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させ、推進装置の推進ジャッキを作動させて埋設管４５と一体に掘削装置２を地盤に設けた到達立坑に向けて推進させ、固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）と拡縮掘削ビット１１との協働により地盤を掘進しながら埋設管４５を地盤に圧入していく。
【００５６】
この場合、地盤の切羽には地上の泥水循環装置によって泥水圧が加えられているので、切羽の安定を保った状態で地盤の掘削作業を行うことができる。また、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤を掘削することによって生じた土砂等は回転盤５の貫通孔５ｂを介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。又は、回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４内に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００５７】
また、地盤の状況に応じて拡縮掘削ビット１１を拡縮ジャッキ１３の作動により拡縮させ、回転盤５の外周面よりも半径方向の外方の地盤を掘削し、又はその地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物を破砕する。この際に生じる土砂や破砕粉等は回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００５８】
なお、掘削によって生じた土砂や破砕粉等が埋設管４５と先導体ケーシング４及び保持体ケーシング１６との間に浸入し、それらの間を介して発進立坑側に浸入しようとするが、図７に示すように、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間にはシール手段２０が設けられ、シール手段２０のシール部材３５によってそれらの間がシールされているので、それらの間を介して発進立坑側に土砂や破砕粉等が浸入するのが防止される。
【００５９】
そして、上記のように掘削装置２により地盤を掘進しながら、埋設管４５を順次継ぎ足して地盤に圧入していくことにより、発進立坑と到達立坑との間の地盤に全長に亘って埋設管４５を埋設することができ、その部分に一連の管路を構築することができる。
【００６０】
上記のように構成した本実施の形態による掘進機１にあっては、掘削装置２の保持体１５の保持体ケーシング１６の外周部に拡縮手段２１とシール部材３５とからなるシール手段２０を設け、図７及び図８に示すように、シール手段２０のシール部材３５によって保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールし、又はシール状態を解除するように構成したので、地盤を掘削する際には、シール手段２０のシール部材３５によって保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールすることにより、掘削によって生じた土砂や破砕粉等が埋設管４５と先導体ケーシング４及び保持体ケーシング１６との間を介して発進立坑側に浸入するのを防止できる。また、回転盤５の掘削ビット１０、１１を交換等するために、先導体３及び保持体１５を埋設管４５から引き抜く場合には、シール手段２０のシール部材３５による保持体ケーシング１６と埋設管４５との間のシール状態を解除することにより、シール手段２０のシール部材３５が掘削により生じた土砂や破砕粉等によって傷付いたり損傷したりすることなく、先導体３及び保持体１５を埋設管４５から容易に引き抜くことができる。
【００６１】
従って、回転盤５の掘削ビット１０、１１の交換等のために先導体３及び保持体１５を埋設管４５から引き抜く場合に、シール手段２０のシール部材３５が損傷等することはないので、シール部材３５を新しいものと交換する必要はなく、シール部材３５の交換に要する時間と手間と費用を削減することができ、掘削ビット１０、１１の交換等の作業を短時間で容易に行うことができる。
【００６２】
なお、上記の説明においては、シール手段２０を保持体１５の保持体ケーシング１６の外周部に設けたが、シール手段２０を先導体３の先導体ケーシング４の外周部に設けてもよいものであり、また、シール手段２０を保持体ケーシング１６と先導体ケーシング４の両方に設けてもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による掘進機の一実施の形態を示した概略図であって、掘削装置の先導体の縦断面図である。
【図２】図１に示すものの左側面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図３の左側面図である。
【図５】掘削装置の保持体の断面図である。
【図６】図５のＢ矢視図である。
【図７】図５の部分拡大図であって、シール部材を埋設管の内面に当接させた状態を示した説明図である。
【図８】図５の部分拡大図であって、シール部材を埋設管の内面から離間させた状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 掘進機
２ 掘削装置
３ 先導体
４ 先導体ケーシング
５ 回転盤
５ａ 支持孔
５ｂ 貫通孔
６ 駆動手段
７ モータ
８ 減速機
９ ロータリージョイント
１０ 固定掘削ビット
１０ａ 内側固定掘削ビット
１０ｂ 外側固定掘削ビット
１１ 拡縮掘削ビット
１２ 拡縮手段
１３ 拡縮ジャッキ
１３ａ 駆動部
１３ｂ ビット取付け部
１４ 隙間
１４ａ クラッシャー部
１５ 保持体
１６ 保持体ケーシング
１６ａ 凹部
１６ｂ 孔
１７ クランプ
１８ 拡縮手段
２０ シール手段
２１ 拡縮手段
２２ アクチュエータ
２２ａ シリンダ本体
２２ｂ ロッド
２３ 連結軸
２４ 軸受
２５ 支持部材
２６ 押圧部材
２６ａ テーパ面
３０ 案内プレート
３０ａ 第１の案内プレート
３０ｂ 第２案内プレート
３１ ホルダ
３２ 第１ホルダ
３２ａ 凹部
３３ 第２ホルダ
３３ａ テーパ面
３３ｂ 凹部
３４ ボルト
３５ シール部材
４０ 排出管
４５ 埋設管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘進機に関し、特に、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、地盤に埋設管による管路を構築するのに有効な掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤に埋設管を圧入して管路を構築する工法には種々のタイプのものがあり、例えば、管路の始端に対応する地盤の部分に発進立坑を設け、終端に対応する地盤の部分に到達立坑を設け、発進立坑内に掘進機を設置し、掘進機の作動により地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進しながら推進管（埋設管）を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築するように構成した工法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
このような工法に用いられる掘進機は、例えば、油圧シリンダ等からなる推進装置と、推進装置によって推進されるとともに、推進方向の先端に掘削ビットが設けられる掘削装置とを備えており、この掘進機の推進装置を発進立坑の内部に設置し、推進装置に推進管の基端を連結し、泥水圧を地盤に加えながら推進装置と掘削装置との協働によって地盤を発進立坑から到達立坑に向けて掘進して埋設管を圧入することで、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築することができる。
【０００４】
この場合、掘削装置は、先導体と先導体を埋設管に保持する保持体とを備え、先導体は、先導体ケーシングと、先導体ケーシングの推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤と、回転盤に設けられる少なくとも一つの掘削ビットと、先導体ケーシングの内部に設けられて、回転盤を回転駆動させる駆動源とを備え、保持体及び先導体の内部を介して地上の泥水循環装置から地盤の切羽に泥水圧が加えられるようになっている。
【０００５】
また、先導体ケーシングと埋設管との間にはゴム等の弾性体からなるシール部材が介装され、このシール部材によって先導体ケーシングと埋設管との間がシールされ、地盤の掘削により生じた土砂や破砕粉等が埋設管と先導体ケーシングとの間を介して発進立坑側に浸入するのを防止している。
【非特許文献１】「ＳＨスーパー工法（鋼管さや管方式）」カタログ；ＳＨスーパー工法協会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような工法に用いられる掘進機にあっては、回転盤の掘削ビットを他の種類の掘削ビットに交換する場合等に、保持体及び先導体を埋設管から発進立坑側に引き抜き、この状態で回転盤の掘削ビットの交換作業を行っているが、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く際に、地盤の掘削によって生じた土砂や破砕粉等がシール部材に作用し、シール部材が傷付いたり破損したりすることがあり、掘削ビットの交換作業の他にシール部材の交換作業が必要になり、その作業に時間と手間と費用がかかることになる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く作業を行っても、先導体ケーシングと埋設管との間をシールしているシール部材が傷付いたり破損したりすることがなく、掘削ビットの交換等の作業を短時間で容易に行うことができる掘進機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】
【０００８】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、前記埋設管内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体とからなる掘削装置と、該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、前記先導体又は前記保持体と前記埋設管との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明による掘進機によれば、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール状態が解除されることになるので、地盤の掘削の際には、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールすることにより、それらの間を介して掘削により生じた土砂や破砕粉が発進立坑側に浸入するのを防止できる。また、保持体及び先導体を埋設管から引き抜く場合には、シール手段による先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態を解除することにより、シール手段が掘削により生じた土砂や破砕粉等によって傷付いたり損傷したりすることなく、保持体及び先導体を埋設管から引き抜くことが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の掘進機であって、前記シール手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられて、前記先導体又は前記保持体から前記埋設管の方向に拡縮可能なシール部材と、該シール部材を拡縮させる拡縮手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による掘進機によれば、拡縮手段によりシール部材が先導体又は保持体から埋設管の方向に拡縮され、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の掘進機であって、前記拡縮手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能なロッドを有するアクチュエータと、該アクチュエータのロッドの進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能な支持部材とを備え、該支持部材によって前記シール部材が前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能に支持されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明による掘進機によれば、アクチュエータの作動によってロッドを先導体又は保持体の軸線方向に進退させることにより、ロッドの進退に追従して支持部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、支持部材によって支持されているシール部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の掘進機であって、前記支持部材は、前記ロッドに連結されて前記ロッドと一体に前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能な押圧部材と、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、一部が前記押圧部材の一部と係合して前記押圧部材の進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能なホルダとを備え、該ホルダに前記シール部材が支持されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による掘進機によれば、アクチュエータの作動によってロッドと一体に押圧部材を先導体又は保持体の軸線方向に進退させると、一部が押圧部材の一部と係合しているホルダが押圧部材の進退に追従して先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、ホルダに支持されているシール部材が先導体又は保持体の半径方向に拡縮し、シール部材が埋設管に当接して先導体又は保持体と埋設管との間がシールされ、又はシール部材が埋設管から離間して先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態が解除されることになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、本発明の掘進機によれば、掘削装置の先導体又は保持体と埋設管との間にシール手段を設け、このシール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールし、又はシール状態を解除するように構成したので、地盤を掘削する際には、シール手段によって先導体又は保持体と埋設管との間をシールすることにより、掘削により生じた土砂や破砕粉等が先導体又は保持体と埋設管との間を介して発進立坑側に浸入するのが阻止される。また、掘削ビットの交換等のために、先導体及び保持体を埋設管から引き抜く際には、シール手段による先導体又は保持体と埋設管との間のシール状態を解除することにより、掘削によって生じた土砂や破砕粉等によってシール手段が傷付けられたり損傷させられたりすることはなく、先導体及び保持体を埋設管から容易に引き抜くことができる。従って、掘削ビットの交換等のために先導体及び保持体を埋設管から引き抜く場合に、シール手段の損傷等によってシール手段を交換する必要がないので、シール手段の交換に要する時間と手間と費用を削減することができ、掘削ビットの交換等の作業を短時間で容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図８には、本発明による掘進機の一実施の形態が示されていて、この掘進機１は、泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管４５を圧入し、地盤に埋設管４５による一連の管路を構築するのに有効なものであって、地盤を掘削する掘削装置２と、掘削装置２及び埋設管４５を推進させる推進装置（図示せず）とを備えている。
【００１８】
推進装置は、埋設管４５及び掘削装置２を推進させる機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば、推進架台と、推進架台に設けられる推進ジャッキと、推進ジャッキを駆動させる駆動源とを備えたものを使用することができる。
【００１９】
推進装置は、地盤に設けた発進立坑（図示せず）の底部に設置され、この状態で推進架台に埋設管４５及び掘削装置２をセットし、掘削装置２を作動させた状態で推進ジャッキにより埋設管４５及び掘削装置２に推進力を付与することにより、地盤に設けた到達立坑（図示せず）に向けて地盤を掘削しながら地盤に埋設管４５を圧入し、地盤に発進立坑と到達立坑との間を連通する一連の管路を構築する。
【００２０】
掘削装置２は、図１に示すように、埋設管４５内の推進方向の先端側に設けられる先導体３と、先導体３の推進方向の後端側に一体に連結されるとともに、先導体３を埋設管４５の内面側に保持し、先導体３の推進方向の先端に設けられる後述する回転盤５の回転時の反力をとる保持体１５とから構成されている。
【００２１】
先導体３は、図１〜図４に示すように、円筒状の先導体ケーシング４と、先導体ケーシング４の推進方向の先端に回転可能に設けられる回転盤５と、先導体ケーシング４内に設けられて、回転盤５を回転駆動させる駆動手段６と、回転盤５に設けられて回転盤５と一体に回転可能な固定掘削ビット１０と拡縮掘削ビット１１とを備えている。
【００２２】
回転盤５は、先導体ケーシング４の外径と略同一径の円盤状をなすものであって、先導体ケーシング４の内部に設けられている駆動手段６に連結されて、駆動手段６の作動によって先導体ケーシング４の軸線周りに回転駆動するように構成されており、この回転盤５と後述する固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動するように構成されている。
【００２３】
駆動手段６は、先導体ケーシング４の内部に設けられるモータ７と、モータ７の出力軸に接続される減速機８とを備え、減速機８の出力軸にロータリージョイント９を介して回転盤５が連結され、モータ７の駆動により減速機８を介して回転盤５と一体に固定掘削ビット１０及び拡縮掘削ビット１１が回転駆動される。
【００２４】
固定掘削ビット１０は、回転盤５の推進方向の先端面の中心部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の内側固定掘削ビット１０ａと、回転盤５の推進方向の先端面の周縁部に回転盤５の中心を中心として対向配置される一対の外側固定掘削ビット１０ｂとを備え、この内側固定掘削ビット１０ａと外側固定掘削ビット１０ｂとの協働により、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤が掘削される。
【００２５】
拡縮掘削ビット１１は、回転盤５の外周部の２箇所に回転盤５の中心を中心として対向配置され、回転盤５の内部に設けられている拡縮手段１２の作動により回転盤５の半径方向に拡縮するように構成されている。
【００２６】
拡縮手段１２は、回転盤５の半径方向に往復動可能な駆動部１３ａを有する拡縮ジャッキ１３と、拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａの先端に取り付けられるビット取付け部１３ｂと、拡縮ジャッキ１３を駆動させる駆動源（図示せず）とを備え、ビット取付け部１３ｂに拡縮掘削ビット１１が取り付けられている。
【００２７】
拡縮掘削ビット１１は、表面に複数の刃部を有する略円盤状をなすものであって、回転盤５の外周部に設けられている円形状の支持孔５ａ内に拡縮可能に支持され、この支持孔５ａ内に全体が収納される収納位置と、この支持孔５ａから表面部が突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００２８】
この場合、拡縮掘削ビット１１と回転盤５の支持孔５ａとの隙間は、拡縮掘削ビット１１の拡縮を許容し、土砂や破砕粉等の噛み込みを阻止可能な微少寸法に設定され、この隙間によって土砂や破砕粉等が拡縮ジャッキ１３の駆動部１３ａに噛み込むのが防止される。
【００２９】
拡縮ジャッキ１３の作動によって拡縮掘削ビット１１を突出位置に位置決めし、この状態で回転盤５を回転駆動させることにより回転盤５と拡縮掘削ビット１１とが一体に回転駆動し、回転盤５の外周面よりも外方の地盤が掘削され、又は地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物が破砕される。
【００３０】
回転盤５には、回転盤５を推進方向（厚み方向）に貫通する貫通孔５ｂが複数箇所に設けられ、この貫通孔５ｂを介して固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することによって生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、先導体ケーシング４の内部に配置されている排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３１】
回転盤５の推進方向の後端面と先導体ケーシング４の推進方向の先端面との間には所定の隙間１４が設けられ、この隙間１４を介して拡縮掘削ビット１１によって地盤を掘削することにより生じた土砂や破砕された既設の埋設管等の障害物の破砕粉等が先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３２】
この場合、隙間１４に臨む先導体ケーシング４の内周面の部分及び回転盤５の後端面の部分には、隙間１４を入口側から出口側に向かって順次狭くするクラッシャー部１４ａが設けられ、このクラッシャー部１４ａによって土砂や破砕粉等が更に細かく砕かれて先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００３３】
先導体ケーシング４の内部には、地盤の切羽に泥水を循環させるための送泥管（図示せず）と排泥管（図示せず）とが設けられ、この送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に泥水圧が加えられ、切羽の安定が保たれる。
【００３４】
送泥管及び排泥管は、先導体ケーシング４及び後述する保持体ケーシング１６の内部を介して発進立坑側に引き出されるとともに、発進立坑を介して地上に引き出され、地上に設置されている泥水循環装置（図示せず）に接続される。泥水循環装置を作動させることにより、送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に所定の泥水圧が加えられ、この泥水圧によって切羽の安定が保たれる。
【００３５】
保持体１５は、図５及び図６に示すように、円筒状の保持体ケーシング１６と、保持体ケーシング１６の外周部に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能なクランプ１７と、保持体ケーシング１６の内部に設けられて、クランプ１７を拡縮させる拡縮手段１８とを備えている。保持体１５は、図１に示すように、保持体ケーシング１６の掘進方向の先端が先導体ケーシング４の掘進方向の後端にねじによって連結されることで、先導体３に一体に連結されている。
【００３６】
クランプ１７は、保持体ケーシング１６の外周部の複数箇所（本実施の形態では４箇所）に設けられ、表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる収納位置と、表面が保持体ケーシング１６の外周面から外方に所定量突出する突出位置との間を拡縮可能に構成されている。
【００３７】
クランプ１７は、円弧板状をなすものであって、収納位置に位置決めされた状態で表面が保持体ケーシング１６の外周面と面一となる曲率の曲面に形成されている。クランプ１７の表面にはローレット加工等によって凹凸部が設けられ、この凹凸部によってクランプ１７の表面を埋設管４５の内面に当接させた際に両者間の摩擦力が高められ、回転盤５を回転させたときに、保持体１５及び先導体３が埋設管４５に対して相対的に回転するのが阻止される。
【００３８】
拡縮手段１８は、拡縮ジャッキ（図示せず）と、拡縮ジャッキを駆動させる駆動源とを備え、拡縮ジャッキを駆動させてクランプ１７を拡縮させることにより、クランプ１７が収納位置と突出位置との間を往復動し、突出位置でクランプ１７の表面が埋設管４５の内面に当接し、収納位置でクランプ１７の表面が埋設管４５の内面から離間するように構成されている。
【００３９】
保持体ケーシング１６の外周部には、図５〜図８に示すように、シール部材３５と、シール部材３５を拡縮させる拡縮手段２１とからなるシール手段２０が設けられ、このシール手段２０のシール部材３５を拡縮させることにより、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間がシールされ、又はシール状態が解除される。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、シール手段２０の拡縮手段２１を保持体ケーシング１６の周方向に所定の間隔ごと（６０度間隔ごと）に６箇所に設けているが、拡縮手段２１を保持体ケーシング１６の５箇所以下、又は７箇所以上に設けるように構成してもよい。
【００４１】
シール部材３５は、ゴム等の弾性体からなる断面略三角形状の環状をなすものであって、頂部が後述する支持部材２５のホルダ３１の外周面から外方向（埋設管４５方向）に所定量に突出するように、ホルダ３１によって保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４２】
拡縮手段２１は、保持体ケーシング１６の内面側に設けられる油圧又は空圧（本実施の形態では油圧）のアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２によって保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮される支持部材２５とを備え、支持部材２５によってシール部材３５が保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４３】
アクチュエータ２２は、保持体ケーシング１６の内面側に固定されるシリンダ本体２２ａと、シリンダ本体２２ａに設けられて、保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能なロッド２２ｂとを備え、ロッド２２ｂの先端に連結軸２３を介して後述する支持部材２５の押圧部材２６が連結されている。
【００４４】
支持部材２５は、アクチュエータ２２のロッド２２ｂの先端に連結軸２３を介して取り付けられて、ロッド２２ｂと一体に保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能な押圧部材２６と、一部が押圧部材２６の一部と係合して、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能なホルダ３１とを備え、ホルダ３１によってシール部材３５が保持体ケーシング１６の半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００４５】
支持部材２５の押圧部材２６及びホルダ３１は、保持体ケーシング１６の外周側に設けられている環状の凹部１６ａ内に収納され、押圧部材２６が凹部１６ａの底面側に設けられて、保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能に構成され、ホルダ３１が押圧部材２６の外周側に設けられて、保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能に構成されている。
【００４６】
保持体ケーシング１６の凹部１６ａの側面には、軸線方向に貫通する孔１６ｂが設けられ、この孔１６ｂ内に一端にフランジを有する筒状の軸受２４が取り付けられ、この軸受２４によってアクチュエータ２２のロッド２２ｂの先端の連結軸２３が保持体ケーシング１６の軸線方向に進退可能に支持されている。
【００４７】
押圧部材２６の外周面の一部は、保持体ケーシング１６の軸線に対して所定の角度をなすテーパ面２６ａに形成され、このテーパ面２６ａと後述するホルダ３１の第２ホルダ３３のテーパ面３３ａとが相互に係合し、これにより、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、後述するホルダ３１が保持体ケーシング１６の半径方向へ進退するように構成されている。
【００４８】
保持体ケーシング１６の凹部１６ａの内面には一対の案内プレート３０（第１案内プレート３０ａ及び第２案内プレート３０ｂ）が設けられ、この一対の案内プレート３０（第１案内プレート３０ａ及び第２案内プレート３０ｂ）によってホルダ３１が保持体ケーシング１６の半径方向に進退可能に支持されている。
【００４９】
ホルダ３１は、第１案内プレート３０ａ側に設けられて、第１案内プレート３０ａ上を保持体ケーシング１６の半径方向にスライド可能な第１ホルダ３２と、第２案内プレート３０ｂ側に設けられて、第２案内プレート３０ｂ上を保持体ケーシング１６の半径方向にスライド可能な第２ホルダ３３とを備えている。
【００５０】
第１ホルダ３２の第２ホルダ３３との対向面、及び第２ホルダ３３の第１ホルダ３２との対向面には、それぞれ断面略三角形状の凹部３２ａ、３３ｂが設けられ、これらの凹部３２ａ、３３ｂ間にシール部材３５を介装させた状態で、第１ホルダ３２と第２ホルダ３２との間をボルト３４で一体に連結することにより、第１ホルダ３２と第２ホルダ３３との間でシール部材３５が挟持固定される。
この場合、シール部材３５の頂部が第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３の外周面よりも外方に所定量突出するように、シール部材３５、第１ホルダ３２、及び第２ホルダ３３の各部の寸法が設定されている。
【００５１】
第２ホルダ３３の内周側の押圧部材２６のテーパ面２６ａと対向する部分は、押圧部材２６のテーパ面２６ａと合致するテーパ面３３ａに形成され、この第２ホルダ３３のテーパ面３３ａが押圧部材２６のテーパ面２６ａと相互に係合するように、押圧部材２６の外周側に第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３が設けられている。これにより、押圧部材２６の保持体ケーシング１６の軸線方向への進退に追従して、第１ホルダ３２及び第２ホルダ３３が保持体ケーシング１６の半径方向へ進退することになる。
【００５２】
そして、上記のように構成した本実施の形態による掘進機１を用いて地盤に埋設管４５による管路を構築するには、地盤に設けた発進立坑の底部に推進装置を設置し、推進装置の推進架台に掘削装置２及び埋設管４５をセットする。
【００５３】
この場合、予め埋設管４５の内部に掘削装置２の先導体３と保持体１５とを組み込んでおく。また、図７に示すように、保持体ケーシング１６の外周部に設けられている各シール手段２０の拡縮手段２１を作動させて、各シール手段２０の拡縮手段２１によってシール部材３５を保持体ケーシング１６から突出させて埋設管４５の内面に当接させ、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールしておく。
【００５４】
そして、保持体１５の拡縮ジャッキ１３を作動させてクランプ１７を埋設管４５の内面に当接させ、保持体１５を介して先導体３を埋設管４５の内面側に保持し、先導体３の回転盤５の回転時に先導体ケーシング４が埋設管４５に対して相対的に回転するのを阻止する。
【００５５】
そして、地上に設置されている泥水循環装置を作動させて、送泥管及び排泥管を介して地盤の切羽に泥水圧を加え、この状態で先導体３のモータ７を作動させて回転盤５と一体に固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）及び拡縮掘削ビット１１を回転駆動させ、推進装置の推進ジャッキを作動させて埋設管４５と一体に掘削装置２を地盤に設けた到達立坑に向けて推進させ、固定掘削ビット１０（内側固定掘削ビット１０ａ及び外側固定掘削ビット１０ｂ）と拡縮掘削ビット１１との協働により地盤を掘進しながら埋設管４５を地盤に圧入していく。
【００５６】
この場合、地盤の切羽には地上の泥水循環装置によって泥水圧が加えられているので、切羽の安定を保った状態で地盤の掘削作業を行うことができる。また、掘削装置２の推進方向の前方側の地盤を掘削することによって生じた土砂等は回転盤５の貫通孔５ｂを介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。又は、回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４内に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００５７】
また、地盤の状況に応じて拡縮掘削ビット１１を拡縮ジャッキ１３の作動により拡縮させ、回転盤５の外周面よりも半径方向の外方の地盤を掘削し、又はその地盤に埋設されている既設の埋設管等の障害物を破砕する。この際に生じる土砂や破砕粉等は回転盤５と先導体ケーシング４との間の隙間１４を介して先導体ケーシング４の内部に導かれ、排出管４０を介して真空吸引により発進立坑側に排出され、発進立坑から地上に排出されて回収される。
【００５８】
なお、掘削によって生じた土砂や破砕粉等が埋設管４５と先導体ケーシング４及び保持体ケーシング１６との間に浸入し、それらの間を介して発進立坑側に浸入しようとするが、図７に示すように、保持体ケーシング１６と埋設管４５との間にはシール手段２０が設けられ、シール手段２０のシール部材３５によってそれらの間がシールされているので、それらの間を介して発進立坑側に土砂や破砕粉等が浸入するのが防止される。
【００５９】
そして、上記のように掘削装置２により地盤を掘進しながら、埋設管４５を順次継ぎ足して地盤に圧入していくことにより、発進立坑と到達立坑との間の地盤に全長に亘って埋設管４５を埋設することができ、その部分に一連の管路を構築することができる。
【００６０】
上記のように構成した本実施の形態による掘進機１にあっては、掘削装置２の保持体１５の保持体ケーシング１６の外周部に拡縮手段２１とシール部材３５とからなるシール手段２０を設け、図７及び図８に示すように、シール手段２０のシール部材３５によって保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールし、又はシール状態を解除するように構成したので、地盤を掘削する際には、シール手段２０のシール部材３５によって保持体ケーシング１６と埋設管４５との間をシールすることにより、掘削によって生じた土砂や破砕粉等が埋設管４５と先導体ケーシング４及び保持体ケーシング１６との間を介して発進立坑側に浸入するのを防止できる。また、回転盤５の掘削ビット１０、１１を交換等するために、先導体３及び保持体１５を埋設管４５から引き抜く場合には、シール手段２０のシール部材３５による保持体ケーシング１６と埋設管４５との間のシール状態を解除することにより、シール手段２０のシール部材３５が掘削により生じた土砂や破砕粉等によって傷付いたり損傷したりすることなく、先導体３及び保持体１５を埋設管４５から容易に引き抜くことができる。
【００６１】
従って、回転盤５の掘削ビット１０、１１の交換等のために先導体３及び保持体１５を埋設管４５から引き抜く場合に、シール手段２０のシール部材３５が損傷等することはないので、シール部材３５を新しいものと交換する必要はなく、シール部材３５の交換に要する時間と手間と費用を削減することができ、掘削ビット１０、１１の交換等の作業を短時間で容易に行うことができる。
【００６２】
なお、上記の説明においては、シール手段２０を保持体１５の保持体ケーシング１６の外周部に設けたが、シール手段２０を先導体３の先導体ケーシング４の外周部に設けてもよいものであり、また、シール手段２０を保持体ケーシング１６と先導体ケーシング４の両方に設けてもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による掘進機の一実施の形態を示した概略図であって、掘削装置の先導体の縦断面図である。
【図２】図１に示すものの左側面図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図３の左側面図である。
【図５】掘削装置の保持体の断面図である。
【図６】図５のＢ矢視図である。
【図７】図５の部分拡大図であって、シール部材を埋設管の内面に当接させた状態を示した説明図である。
【図８】図５の部分拡大図であって、シール部材を埋設管の内面から離間させた状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 掘進機
２ 掘削装置
３ 先導体
４ 先導体ケーシング
５ 回転盤
５ａ 支持孔
５ｂ 貫通孔
６ 駆動手段
７ モータ
８ 減速機
９ ロータリージョイント
１０ 固定掘削ビット
１０ａ 内側固定掘削ビット
１０ｂ 外側固定掘削ビット
１１ 拡縮掘削ビット
１２ 拡縮手段
１３ 拡縮ジャッキ
１３ａ 駆動部
１３ｂ ビット取付け部
１４ 隙間
１４ａ クラッシャー部
１５ 保持体
１６ 保持体ケーシング
１６ａ 凹部
１６ｂ 孔
１７ クランプ
１８ 拡縮手段
２０ シール手段
２１ 拡縮手段
２２ アクチュエータ
２２ａ シリンダ本体
２２ｂ ロッド
２３ 連結軸
２４ 軸受
２５ 支持部材
２６ 押圧部材
２６ａ テーパ面
３０ 案内プレート
３０ａ 第１の案内プレート
３０ｂ 第２案内プレート
３１ ホルダ
３２ 第１ホルダ
３２ａ 凹部
３３ 第２ホルダ
３３ａ テーパ面
３３ｂ 凹部
３４ ボルト
３５ シール部材
４０ 排出管
４５ 埋設管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、
前記埋設管内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体とからなる掘削装置と、
該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、
前記先導体又は前記保持体と前記埋設管との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段を設けたことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記シール手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられて、前記先導体又は前記保持体から前記埋設管の方向に拡縮可能なシール部材と、該シール部材を拡縮させる拡縮手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記拡縮手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能なロッドを有するアクチュエータと、該アクチュエータのロッドの進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能な支持部材とを備え、該支持部材によって前記シール部材が前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ロッドに連結されて前記ロッドと一体に前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能な押圧部材と、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、一部が前記押圧部材の一部と係合して前記押圧部材の進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能なホルダとを備え、該ホルダに前記シール部材が支持されていることを特徴とする請求項３に記載の掘進機。
【請求項１】
泥水圧を加えながら地盤を掘進して埋設管を圧入することにより、該地盤に該埋設管による管路を構築する掘進機であって、
前記埋設管内に設けられるとともに、推進方向の先端に回転盤が回転可能に設けられ、かつ、該回転盤に該回転盤と一体に回転可能に少なくとも１つの掘削ビットが設けられる先導体と、該先導体を前記埋設管に保持する保持体とからなる掘削装置と、
該掘削装置に推進力を付与する推進装置とを備え、
前記先導体又は前記保持体と前記埋設管との間に、それらの間をシールし又はシール状態を解除するシール手段を設けたことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記シール手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられて、前記先導体又は前記保持体から前記埋設管の方向に拡縮可能なシール部材と、該シール部材を拡縮させる拡縮手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記拡縮手段は、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能なロッドを有するアクチュエータと、該アクチュエータのロッドの進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能な支持部材とを備え、該支持部材によって前記シール部材が前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ロッドに連結されて前記ロッドと一体に前記先導体又は前記保持体の軸線方向に進退可能な押圧部材と、前記先導体又は前記保持体に設けられるとともに、一部が前記押圧部材の一部と係合して前記押圧部材の進退に追従して前記先導体又は前記保持体の半径方向に拡縮可能なホルダとを備え、該ホルダに前記シール部材が支持されていることを特徴とする請求項３に記載の掘進機。
【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２００９−２４９８９６（Ｐ２００９−２４９８９６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８４１７（Ｐ２００８−９８４１７）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５０４４２８７５１）株式会社トッケン (8)
【出願人】（５０７２７３２９７）トラストテック株式会社 (4)
【出願人】（５９９０７０７４３）株式会社日晃機械商会 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５０４４２８７５１）株式会社トッケン (8)
【出願人】（５０７２７３２９７）トラストテック株式会社 (4)
【出願人】（５９９０７０７４３）株式会社日晃機械商会 (2)
【Ｆターム（参考）】
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