JP2003227146A

JP2003227146A - 管下掘削装置

Info

Publication number: JP2003227146A
Application number: JP2002266844A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Kimoto; 健蔵木元; Yutaka Tsuji; 豊辻; Mitsunori Matsuda; 光範松田; Toshimasa Kanda; 俊正勘田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2003-08-15
Also published as: RU2309223C2

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトな装置構成で、排土効率の向上を
図り、既設管の下方の土の掘削作業を効率的に行う。【解決手段】既設管１上に載置される本体フレーム１
１と、この本体フレーム１１に支持され、下端部に一対
のカッタ装置５６，５７を有するカッタ支持フレーム１
２を備えてなり、各カッタ装置５６，５７を、互いに離
隔した位置と互いに近接した位置との間で開閉可能に設
けるとともに、このカッタ装置５６，５７の閉位置にお
いてそのカッタ装置５６，５７を支持する支持ハウジン
グを鉛直軸線に対して先端側が内側方向になるように傾
斜配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地表近くの地中に
埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた
後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、天然ガスや石油等を輸送するの
に、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプ
ラインを埋設することが行われている。このパイプライ
ンは、管肌の損傷・腐食防止や、寒冷地での輸送流体の
凍結防止のために、管の外周面に合成テープが巻き付け
られた状態で埋設されている。

【０００３】ところで、この種パイプラインは、長年使
用していると、外周面に巻き付けられたテープが損傷す
ることにより管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。こ
のように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を
来たすだけでなく、その輸送流体の漏れによって思わぬ
事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期
間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り返し
て地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテー
プを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換
したりする補修作業が必要となってくる。

【０００４】このパイプラインの補修のための既設管周
りの土を掘削する従来装置として、特許文献１および特
許文献２に開示されるものがある。これら各特許文献に
開示されたものにおいて、管下掘削装置は、水平軸周り
に回転される回転カッタを備え、この回転カッタが左側
螺旋刃と右側螺旋刃の二重螺旋刃構造とされ、これら螺
旋刃により掘削された土砂はその螺旋刃の回転によって
左右側方へ排土されるように構成されている。

【０００５】

【特許文献１】米国特許第５，６０１，３８３号明細書

【特許文献２】米国特許第６，１５４，９８８号明細書

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
特許文献に開示された従来装置ではいずれも、水平配置
の回転軸周りにカッタを回転させて、掘削後の土砂を水
平方向に排出する構造であるために、隣接する掘削刃間
の空隙部に土砂詰まりが生じ易くて排土が効果的に行え
ず、掘削効率の向上が望めないという問題点がある。な
お、このような問題点を解決するために、回転カッタの
回転軸を鉛直向きに配置することが考えられるが、この
ようにした場合には、回転カッタの径を相当大きくしな
ければ既設管の下方領域をカバーすることができず、装
置の大型化および全体重量の増大等が避けられないとい
う新たな問題点が発生する。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、コンパクトな装置構成で、排土効率の向上
を図り、既設管の下方の土の掘削作業を効率的に行うこ
とのできる管下掘削装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、本発明による管下掘削装置は、地
表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土
が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管
下掘削装置であって、前記既設管上に載置される本体フ
レームと、この本体フレームに支持され、下端部に一対
の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記
各回転カッタが、互いに離隔した位置と互いに近接した
位置との間で開閉可能に設けられるとともに、この回転
カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉
位置において鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜
するように配されることを特徴とするものである（第１
発明）。

【０００９】本発明による管下掘削装置は、既設管の上
方および側方の土が順次取り去られた後においてその既
設管の下方の土を掘削する際に用いられる。本発明にお
いては、カッタ支持フレームを支持する本体フレームが
既設管上に降ろされ、一対の回転カッタが相互に近接さ
れてそれら回転カッタを閉位置にした状態で、これら回
転カッタを回転させることにより掘削が開始される。そ
して、本体フレームおよびカッタ支持フレームを交互に
前進させつつ回転カッタが回転されることで、既設管の
下方の土が進行方向の前部から順次掘削されていき掘削
が進められていく。そして、掘削により生じた土砂は、
回転カッタの支持軸に略直交する方向である斜め下方に
排土される。こうして、既設管の外表面に傷を付けるこ
となく管下掘削が効率的に行われる。本発明によれば、
掘削時において回転カッタを支持する支持ハウジングが
鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜するように配
されているので、掘削土砂を重力の方向に沿うように斜
め下方にスムーズに排出することができる。また、回転
カッタの回転軸を鉛直向きに配置するものに比べて、カ
ッタ径を小さくすることができるので、装置のコンパク
ト化と軽重量化とを図ることができる。

【００１０】本発明において、前記回転カッタは、前記
支持ハウジング周りに回転自在なカッタドラムを備え、
このカッタドラムの外周面に多数個のカッタビットが配
され、これらカッタビット先端の包絡面形状は、前記カ
ッタドラムの軸心に沿う中央部が最大径で、この中央部
より上端部および下端部に向かうにつれて次第に小径に
なるような形状にされているのが好ましい（第２発
明）。こうすることで、掘削時に、カッタドラムの中央
部より上方部分の包絡面を既設管の外周面に沿わせると
ともに、この中央部より下方部分の包絡面を、対向する
カッタドラムの包絡面に近接させることができ、既設管
の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することがで
きる。

【００１１】ここで、前記包絡面形状の最大径の位置
は、前記カッタドラムの上端縁からそのカッタドラム全
長の約１／３の距離にあり、かつその最大径位置より上
方側の径の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくされ
ているのが好ましい（第３発明）。

【００１２】本発明において、前記支持ハウジングに
は、前記既設管に対向する管保護片を先端に有する管保
護部材が設けられるのが好ましい（第４発明）。この場
合、前記管保護片は前記既設管に外表面に沿う曲面形状
とされるのが良い（第５発明）。このような管保護部材
を設けると、カッタドラムが予期せぬ外力によって突き
上げられた場合等に、管保護片が既設管の外表面に接当
することによって、カッタドラムが既設管に直接接当す
るのを防止することができ、掘削作業時に既設管が不用
意に損傷するのを防止することができる。

【００１３】前記各発明において、前記カッタ支持フレ
ームと前記本体フレームとは移動手段により前記既設管
の軸線方向に相互に移動可能とされ、前記本体フレーム
には、前記カッタ支持フレームの移動時にその本体フレ
ームを前記既設管に固定する第１の固定手段が設けら
れ、前記カッタ支持フレームには、前記本体フレームの
移動時にそのカッタ支持フレームを前記既設管に固定す
る第２の固定手段が設けられるのが好ましい（第６発
明）。このように構成されたものでは、第１の固定手段
により本体フレームを既設管に固定した状態で移動手段
により本体フレームに対してカッタ支持フレームを推進
させつつ回転カッタを回転させて掘削がなされ、１スト
ローク分の推進が終わると、第１の固定手段による固定
を解いて第２の固定手段によりカッタ支持フレームを既
設管に固定した状態で、本体フレームを推進させ、この
後、第１の固定手段にて本体フレームを既設管に固定し
て再度カッタ支持フレームを推進させて順次掘削が進め
られていく。こうして、既設管の外表面に傷を付けるこ
となく管下掘削を行うことができる。本発明によれば、
管下掘削装置が自走機能を有していて、自走しつつ掘削
作業がなされるので、牽引のための車両を用意する必要
がない。

【００１４】ここで、前記第１の固定手段は、前記カッ
タ支持フレームの移動方向の前後に各一対ずつ設けられ
て、開閉用油圧シリンダの作動により前記既設管を両側
から挟み込むことによって前記本体フレームをその既設
管に固定する開閉自在な把持部を備えているのが好まし
い（第７発明）。また、前記第２の固定手段は、開閉用
油圧シリンダの作動により前記既設管を両側から挟み込
むことによって前記カッタ支持フレームをその既設管に
固定する開閉自在な把持部を備えているのが好ましい
（第８発明）。

【００１５】また、前記移動手段は前記本体フレームと
カッタ支持フレームとを連結する推進用油圧シリンダで
あり、この推進用油圧シリンダの伸縮により前記カッタ
支持フレームと前記本体フレームとが相互に移動可能と
されるのが好ましい（第９発明）。こうすることで、よ
り簡易な構造で、カッタ支持フレームの推進動作および
本体フレームの引き寄せ動作を行うことができる。

【００１６】また、前記開閉用油圧シリンダ、推進用油
圧シリンダおよび回転カッタは油圧ショベルの駆動源に
て駆動されるのが好ましい（第１０発明）。こうするこ
とで、管下掘削装置側に動力源を設ける必要がなく、ま
た電源車等の他の動力源が不要であり、他の部位の掘削
においても使用される油圧ショベルの動力源を効果的に
利用することができる。

【００１７】また、前記本体フレームには前記既設管の
軸線方向に沿うレールが設けられるとともに、前記カッ
タ支持フレームには、前記レールを上方および下方から
挟んでそのレール上を転動する複数のローラを有するロ
ーラフレームが設けられ、前記ローラにはそのローラの
転動面より側方に突出する鍔部が設けられるのが好まし
い（第１１発明）。こうすることで、前記ローラに設け
られる鍔部によってローラの転動方向および左右方向の
ガイド機能を持たせることができ、ローラをレールに沿
わせて確実に案内させることができる。

【００１８】また、前記本体フレームには前記既設管の
軸線方向に沿うレールが設けられるとともに、前記カッ
タ支持フレームには、このカッタ支持フレームが前記本
体フレームに対して相対移動する際に前記レール上の堆
積物を除去するスクレーパが設けられるのが好ましい
（第１２発明）。このようにすれば、カッタ支持フレー
ムが本体フレームに対して相対移動する際に、スクレー
パによってレール上に堆積した異物を排除することがで
き、堆積物がローラとレールとの間に噛み込むのを未然
に防ぐことが可能となる。

【００１９】ここで、前記カッタ支持フレームには、前
記レールを上方および下方から挟んでそのレール上を転
動する複数のローラを有するローラフレームが設けら
れ、前記スクレーパは、前記ローラフレームの前部およ
び後部に高さ調節可能に設けられるのが好ましい（第１
３発明）。こうすることで、スクレーパの先端が摩耗し
てもそのスクレーパの取り付け位置を調整して継続使用
することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明による管下掘削装置
の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明
する。

【００２１】図１には、本発明の一実施形態に係る管下
掘削装置を作業前または取り外し後の状態で表す背面図
が示され、図２には、同管下掘削装置を作業状態で表す
背面図が示されている。また、図３（ａ）には図１の側
面図が、図３（ｂ）には図２の側面図がそれぞれ示され
ている。

【００２２】本実施形態において、既設管（埋設管）１
は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表
２から１ｍ程度の深さの位置に埋設されている。この既
設管１の補修作業を実行するに際しては、主要機械とし
て油圧ショベル３が用いられ、この油圧ショベル３を含
む各重機等が既設管１に平行に進行していくようにされ
ている。また、基本的にその進行方向に向かって既設管
１の右方は重機および資材運搬車両等の進行スペースと
され、左方は掘削された土の盛土スペースとされてい
る。ここで、掘削土（盛土）は、既設管１の上方の土
（表土）とその下層土とに分離するために、前記盛土ス
ペースのうち進行方向に向かって左側が表土スペース、
右側が下層土スペースとされている。また、その補修工
程は主として次の９工程からなっている。（１）第１工程：表土剥ぎ（２）第２工程：右側側溝掘削（３）第３工程：左側側溝掘削（４）第４工程：管下掘削（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄（６）第６工程：再テーピング（７）第７工程：下層土埋め戻し（８）第８工程：管下土締め固め（９）第９工程：表土埋め戻し

【００２３】本実施形態において用いられる管下掘削装
置４は、前記第１工程（表土剥ぎ）、第２工程（右側側
溝掘削）および第３工程（左側側溝掘削）における各作
業が終了した後に、前記第４工程（管下掘削）において
用いられる。

【００２４】この管下掘削工程においては、前記第３工
程における左側側溝掘削が完了した後方部位において、
左右の各側溝５，６の下部を既設管１の下方で相互に連
結するように掘削するものである。この管下掘削は、通
常タイプの油圧ショベル３を、既設管１の右方に設けら
れた重機等の進行スペースにその履帯が既設管１と略平
行になるように設置し、上部旋回体を進行方向に対して
左旋回方向に略９０°旋回させた状態にし、この油圧シ
ョベル３のアーム３ａの先端に取り付けたフック７にて
ワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、後
述するカッタドラム６１，６２を広げた状態で既設管１
上にその管下掘削装置４が載置されてその作業を行うよ
うに構成されている。なお、ワイヤロープ８の下端部は
後述する各ローラフレーム４２，４３に取着される。

【００２５】前記管下掘削装置４は、後述するように自
走機能を有しており、その作業時にワイヤロープ（命
綱）９によって油圧ショベル３の作業機の所要部に結合
されるとともに、油圧ショベル３側から多数本の油圧ホ
ース１０を介して油圧動力が供給されるように構成され
ている。

【００２６】次に、前記管下掘削装置４の詳細構造につ
いて説明する。図４には本実施形態の管下掘削装置の平
面図が、図５には側面図が、図６には正面図がそれぞれ
示されている。また、図７には図５のＺ矢視図が、図８
には図５のＡ−Ａ断面図が、図９には図５のＢ−Ｂ断面
図が、図１０には図５のＣ−Ｃ断面図が、図１１には図
９のＤ−Ｄ断面図がそれぞれ示されている。

【００２７】図示のように、本実施形態の管下掘削装置
４は、既設管１上に載置される本体フレーム１１と、こ
の本体フレーム１１に支持され、下端部に後述するカッ
タドラム６１，６２を有するカッタ支持フレーム（以
下、「ミドルサドル」と称する。）１２とを備えて構成
されている。

【００２８】前記本体フレーム１１は、進行方向の前端
部に配され、既設管１を跨ぐ門型形状のフロントサドル
１３と、このフロントサドル１３の後方に配され、やは
り既設管１を跨ぐ門型形状のリヤサドル１４と、これら
フロントサドル１３およびリヤサドル１４の各左右上端
部同士を連結するように前後方向に延設されるＩ型断面
の左レール１５および右レール１６とを備えて構成され
ている。

【００２９】前記フロントサドル１３は、図７に示され
ているように、フロントサドル本体１７と、このフロン
トサドル本体１７に対し中間部をピン１８，１９にて支
持されて回動される略くの字状の左クランプレバー２０
および右クランプレバー２１を備えている。そして、各
クランプレバー２０，２１の下端部にはピン２２，２３
によってフート（把持部）２４，２５が回動可能に取り
付けられ、また各クランプレバー２０，２１の上端部間
は開閉用油圧シリンダ２６にて連結され、この開閉用油
圧シリンダ２６の伸縮により各フート２４，２５が既設
管１に対して接離できるようにされている。また、前記
フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の
曲率と略同曲率の円弧面に形成され、その中央部下面に
は既設管１の頂面に接当する接当片２７が取着されて構
成されている。こうして、開閉用油圧シリンダ２６を収
縮状態にしてフロントサドル本体１７を既設管１上に載
置すると、接当片２７が既設管１の頂面に接当されるこ
とによりそのフロントサドル本体１７が既設管１に対し
て位置決めされる。この状態で開閉用油圧シリンダ２６
を伸長させると、各クランプレバー２０，２１がピン１
８，１９周りに回動されてそれらクランプレバー２０，
２１先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押し
付けられ、既設管１に対してフロントサドル１３が位置
決めされることになる。

【００３０】一方、リヤサドル１４は、図１０に示され
ているように、リヤサドル本体２８と、このリヤサドル
本体２８の下端部に中間部をピン２９，３０にて支持さ
れて回動される略三角形形状の左クランプレバー３１お
よび右クランプレバー３２を備えている。そして、各ク
ランプレバー３１，３２の内端部にはピン３３，３４に
よってフート（把持部）３５，３６が回動可能に取り付
けられ、また各クランプレバー３１，３２の外端部とリ
ヤサドル本体２８上部との間は開閉用油圧シリンダ３
７，３８にて連結され、これら開閉用油圧シリンダ３
７，３８の伸縮により各フート３５，３６が既設管１に
対して接離できるようにされている。また、前記リヤサ
ドル本体２８は、下面側の内面が既設管１の外面に近接
する形状に形成され、その左右の下面には既設管１の上
面に接当する接当片３９，４０がそれぞれ取着されて構
成されている。こうして、各開閉用油圧シリンダ３７，
３８を収縮状態にしてリヤサドル本体２８を既設管１上
に載置すると、接当片３９，４０が既設管１の上面に接
当されることによりそのリヤサドル本体２８が既設管１
に対して位置決めされる。この状態で各開閉用油圧シリ
ンダ３７，３８を伸長させると、各クランプレバー３
１，３２がピン２９，３０周りに回動されてそれらクラ
ンプレバー３１，３２先端のフート３５，３６が既設管
１の左右下部側面に押し付けられて、既設管１に対して
リヤサドル１４が位置決めされることになる。

【００３１】また、前記ミドルサドル１２は、図８、図
９に示されているように、ミドルサドル本体４１と、こ
のミドルサドル本体４１に対しボルト締結により固着さ
れる左ローラフレーム４２および右ローラフレーム４３
を備え、各ローラフレーム４２，４３に、左右のレール
１５，１６を上下から挟み込むように複数のローラ４４
が装着されて構成されている。そして、各ローラ４４に
はそのローラ４４の転動面から側方に突出するように鍔
部（フランジ部）４４ａが設けられ、この鍔部４４ａに
よってローラ４４の転動方向（前後方向）および左右方
向のガイド機能を持たせるように構成されている。こう
して、各ローラ４４がレール１５，１６に沿って転動す
ることで、このローラ４４の鍔部４４ａがレール１５，
１６の側面に接触して案内され、ミドルサドル１２が本
体フレーム１１に対して前後方向に相対移動される。

【００３２】図４、図５に示されるように、前記ローラ
フレーム４２，４３の前部および後部には、前記ミドル
サドル１２が本体フレーム１１に対して相対移動する際
に、レール１５，１６上に堆積した異物を除去するスク
レーパ４２Ａ，４３Ａが取り付けられている。このスク
レーパ４２Ａ，４３Ａは、上部が前記ローラフレーム４
２，４３の端面にボルト締結されるとともに、下部がそ
のローラフレーム４２，４３の外方へ向けて側面視略く
の字状に屈曲形成されてなり、上部のボルト締結部に長
孔が形成されることによってその上下位置が調節できる
ようにされている。なお、このスクレーパ４２Ａ，４３
Ａの左右方向の幅はレール１５，１６の幅よりも若干広
めにされている。このようなスクレーパ４２Ａ，４３Ａ
を設けることで、ミドルサドル１２が前後方向に移動す
る際に、レール１５，１６上に堆積した土等を排除する
ことができ、この堆積物がローラ４４とレール１５，１
６との間に噛み込むことによる不具合の発生を未然に防
ぐことが可能となる。

【００３３】図８に示されるように、前記ミドルサドル
本体４１の前部には、このミドルサドル本体４１の下端
部に中間部をピン４５，４６にて支持されて回動される
略くの字状の左クランプレバー４７および右クランプレ
バー４８が設けられている。そして、各クランプレバー
４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート
（把持部）５１，５２が回動可能に取り付けられ、また
各クランプレバー４７，４８の上端部間は開閉用油圧シ
リンダ５３にて連結され、この開閉用油圧シリンダ５３
の伸縮により各フート５１，５２が既設管１に対して接
離できるようにされている。なお、前記フロントサドル
１３およびリヤサドル１４が既設管１上に載置された状
態では、ミドルサドル本体４１の円弧状の下面は既設管
１の外周面には接当せず、その外周面に対して近接した
位置にある。こうして、開閉用油圧シリンダ５３を収縮
状態から伸長方向に作動させると、各クランプレバー４
７，４８がピン４５，４６周りに回動されてそれらクラ
ンプレバー４７，４８先端のフート５１，５２が既設管
１の左右側面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設
管１に固定される。

【００３４】また、図９に示されるように、前記ミドル
サドル本体４１の後部には、このミドルサドル本体４１
の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されて回動
されるカッタ装置（回転カッタ）５６，５７が設けられ
ている。そして、各カッタ装置５６，５７の上端部とミ
ドルサドル本体４１とは開閉用油圧シリンダ５８，５９
にて連結され、各カッタ装置５６，５７は各開閉用油圧
シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周り
に回動されるようになっている。

【００３５】各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ６
０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケッ
ト）５６ａ，５７ａと、この支持ハウジング５６ａ，５
７ａの下端部に装着され、前記油圧モータ６０の出力軸
６０ａに駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動され
るカッタドラム６１，６２を備えて構成されている。ま
た、前記各カッタ装置５６，５７の既設管１に面する側
には管保護部材６３，６４が配されており、開閉用油圧
シリンダ５８，５９の伸長時にそれら管保護部材６３，
６４が既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接
する位置）まで移動するようにされている。ここで、こ
れら管保護部材６３，６４は、図１１に示されるよう
に、前記支持ハウジング５６ａ，５７ａの後面に一体に
設けられて内方へ向けて張り出す平面視略Ｌ字形のアー
ム部６３ａ，６４ａと、このアーム部６３ａ，６４ａの
先端に取着されて既設管１の外表面に沿う曲面形状の管
保護片６３ｂ，６４ｂとにより構成されている。これら
管保護部材６３，６４は、カッタドラム６１，６２が予
期せぬ外力によって突き上げられた場合、もしくはクラ
ンプレバー２０，２１；３１，３２による既設管１の把
持力の弛みが生じた場合等に、その管保護片６３ｂ，６
４ｂが既設管１の外表面に接当することによって、カッ
タドラム６１，６２が既設管１に直接接当するのを防止
する役目をする。こうして、掘削作業時に既設管１が不
用意に損傷するのを防止するようにされている。

【００３６】前記カッタドラム６１，６２は、外周面に
超硬合金よりなる多数個のカッタビットが螺旋状に配さ
れてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部
を外方へ向けて突出させた形状にされている。より具体
的には、カッタドラム６１，６２の軸心に沿う方向でそ
のカッタドラム６１，６２の上端縁から全長の約１／３
の距離に至るまでは次第に大径になるようにされ、この
最大径の位置からカッタドラム６１，６２の下端部に至
るまでは次第に小径になるようにされている。また、前
記最大径位置より上方側の径の縮小率が下方側の径の縮
小率より大きくなるようにされている。さらに、このカ
ッタビット先端の包絡面形状は、開閉用油圧シリンダ５
８，５９の伸長時に、言い換えればカッタ装置５６，５
７の作動時に、カッタドラム６１，６２の中央部より上
方部分の包絡面ｐが既設管１の外周面に沿うとともに、
この中央部より下方部分の包絡面ｑが対向するカッタド
ラムの包絡面ｑに近接するようにその形状が設定されて
いる。こうすることで、既設管１の下方の土砂を掘り残
しなく効果的に掘削することが可能である。

【００３７】また、図４、図５および図１０に示されて
いるように、前記リヤサドル本体２８の左右下部位置に
は、筒状部材６５，６６が前部を開放するようにして配
され、この筒状部材６５，６６の底部（後端部）と前記
ミドルサドル本体４１の後端部との間には推進用油圧シ
リンダ（本発明における「移動手段」に相当する。）６
７，６８がそのロッド６７ａ，６８ａを後方側にして配
されている。こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８
を伸長させると、リヤサドル１４とミドルサドル１２と
の相互間の距離が離れ、推進用油圧シリンダ６７，６８
を収縮させると、それら両者の相互間の距離が接近す
る。なお、前記筒状部材６３，６４は、推進用油圧シリ
ンダ６５，６６のストロークを確保する役目をするとと
もに、それら推進用油圧シリンダ６５，６６のロッド６
５ａ，６６ａの外面を覆う役目をする。

【００３８】次に、この管下掘削装置４を用いる掘削作
業について説明する。まず、作業に先立って、油圧ショ
ベル３のアーム３ａの先端にフック７を取り付け、この
フック７にワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊
り下げ、各開閉用油圧シリンダ２６，３７，３８，５
３，５８，５９を収縮させた状態、言い換えればフロン
トサドル１３のフート２４，２５、リヤサドル１４のフ
ート３５，３６およびミドルサドル１２のフート５１，
５２を広げた状態にするとともに、カッタドラム６１，
６２を広げた状態（図１参照）にし、更には推進用油圧
シリンダ６７，６８を収縮させた状態（図５の二点鎖線
参照）にし、この状態で管下掘削装置４を既設管１の上
方からその既設管１上に載置する。なお、予め管下掘削
装置４をセットする部分の管下部の土砂は排除されてい
る。

【００３９】こうして、管下掘削装置４を既設管１上に
載置した後、フロントサドル１３における開閉用油圧シ
リンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シ
リンダ３７，３８を伸長させて、各フート２４，２５；
３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサド
ル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール
１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定する。
これと同時に、ミドルサドル１２における開閉用油圧シ
リンダ５８，５９を伸長させて、カッタドラム６１，６
２を相互に接近させることによりそれらカッタドラム６
１，６２およびガイド部材６３，６４を所定位置にセッ
トする。

【００４０】次いで、このセット状態でカッタドラム６
１，６２をモータ６０により回転させることにより、既
設管１の下方の土（下層土）を掘削するとともに、推進
用油圧シリンダ６７，６８を伸長させて掘削作業が行わ
れていく。このとき、ミドルサドル１２は左右のレール
１５，１６に沿って案内されて既設管１に対して回転す
ることなく推進されていく。なお、カッタドラム６１，
６２の回転により掘削された土は、カッタドラム６１，
６２の支持軸に略直交する方向である外側の斜め下方に
排出される。

【００４１】この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が
伸びきって１ストローク分の推進が終わると、ミドルサ
ドル１２における開閉用油圧シリンダ５３を伸長させて
各フート５１，５２を既設管１の外面に押し付け、ミド
ルサドル１２を既設管１に固定する。これと同時に、フ
ロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およ
びリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ３７，３
８を収縮させて、既設管１を把持していた各フート２
４，２５；３５，３６をフリーにする。この状態で推進
用油圧シリンダ６７，６８を収縮させることで本体フレ
ーム１１を前方へ移動させる。

【００４２】こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８
をストロークエンドまで縮めると、再度各フート２４，
２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロン
トサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右
レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定
するとともに、フート５１，５２の押し付け状態を解除
する。そして、再度カッタドラム６１，６２を回転させ
るとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸張させ
て掘削作業を順次行っていく。なお、この掘削作業中ワ
イヤロープ９を緩めておくことにより作業が妨げられる
ことはない。また、油圧ショベル３は掘削作業の進展に
合わせて移動させていく。

【００４３】本実施形態の管下掘削装置４によれば、こ
の管下掘削装置４を既設管１上に載置すれば、既設管１
の外表面に傷を付けることなく、この既設管１に沿って
自走して管下掘削を効率的に行うことができる。しか
も、掘削時においてカッタ装置５６，５７を支持する支
持ハウジング５６ａ，５７ａが鉛直軸線に対して先端側
が内側方向に傾斜するように配されているので、掘削中
にカッタドラムが目詰まりを起すことなく、掘削土砂を
重力の方向に沿うように斜め外下方へスムーズに排出す
ることができる。また、カッタ装置の回転軸を鉛直向き
に配置するものに比べて、カッタ径を小さくすることが
できるので、装置のコンパクト化と軽重量化とを図るこ
とができる。さらに、油圧ショベルの動力源によって駆
動されるので、これによっても装置のコンパクト化を図
ることができる。

【００４４】本実施形態においては、カッタドラムに取
着されるカッタビットの詳細構造について説明していな
いが、このカッタビットについては、掘削対象となる地
盤が湿地もしくは普通土の場合と、硬岩の場合とで交換
できるようにするのが好ましい。

【００４５】なお、本実施形態におけるフート２４，２
５；３５，３６およびその駆動部が、本発明における第
１の固定手段に対応し、本実施形態におけるフート５
１，５２およびその駆動部が、本発明における第２の固
定手段に対応する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る管下掘削装
置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図であ
る。

【図２】図２は、管下掘削装置を作業状態で示す背面図
である。

【図３】図３（ａ）は、図１の側面図、図３（ｂ）は図
２の側面図である。

【図４】図４は、管下掘削装置の平面図である。

【図５】図５は、管下掘削装置の側面図である。

【図６】図６は、管下掘削装置の正面図である。

【図７】図７は、図５のＺ矢視図である。

【図８】図８は、図５のＡ−Ａ断面図である。

【図９】図９は、図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。

【図１１】図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】

１既設管（埋設
管）２地表３油圧ショベル４管下掘削装置１０油圧ホース１１本体フレーム１２カッタ支持フ
レーム１３フロントサド
ル１４リヤサドル１５，１６レール２０，２１，３１，３２，４７，４８クランプレバ
ー２４，２５，３５，３６，５１，５２フート（把持
部）２６，３７，３８，５３，５８，５９開閉用油圧シ
リンダ４２，４３ローラフレー
ム４２Ａ，４３Ａスクレーパ４４ローラ５６，５７カッタ装置
（回転カッタ）６１，６２カッタドラム６３，６４管保護部材６７推進用油圧シ
リンダ

フロントページの続き (72)発明者松田光範大阪府枚方市上野３丁目１−１株式会社小松製作所大阪工場内 (72)発明者勘田俊正大阪府枚方市上野３丁目１−１株式会社小松製作所大阪工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地表近くの地中に埋設された既設管の上
方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方
の土を掘削する管下掘削装置であって、前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フ
レームに支持され、下端部に一対の回転カッタを有する
カッタ支持フレームを備え、前記各回転カッタが、互い
に離隔した位置と互いに近接した位置との間で開閉可能
に設けられるとともに、この回転カッタを支持する支持
ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線
に対して先端側が内側方向に傾斜するように配されるこ
とを特徴とする管下掘削装置。
【請求項２】前記回転カッタは、前記支持ハウジング
周りに回転自在なカッタドラムを備え、このカッタドラ
ムの外周面に多数個のカッタビットが配され、これらカ
ッタビット先端の包絡面形状は、前記カッタドラムの軸
心に沿う中央部が最大径で、この中央部より上端部およ
び下端部に向かうにつれて次第に小径になるような形状
にされている請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項３】前記包絡面形状の最大径の位置は、前記
カッタドラムの上端縁からそのカッタドラム全長の約１
／３の距離にあり、かつその最大径位置より上方側の径
の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくされている請
求項２に記載の管下掘削装置。
【請求項４】前記支持ハウジングには、前記既設管に
対向する管保護片を先端に有する管保護部材が設けられ
る請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項５】前記管保護片は前記既設管に外表面に沿
う曲面形状とされる請求項４に記載の管下掘削装置。
【請求項６】前記カッタ支持フレームと前記本体フレ
ームとは移動手段により前記既設管の軸線方向に相互に
移動可能とされ、前記本体フレームには、前記カッタ支
持フレームの移動時にその本体フレームを前記既設管に
固定する第１の固定手段が設けられ、前記カッタ支持フ
レームには、前記本体フレームの移動時にそのカッタ支
持フレームを前記既設管に固定する第２の固定手段が設
けられる請求項１〜５のいずれかに記載の管下掘削装
置。
【請求項７】前記第１の固定手段は、前記カッタ支持
フレームの移動方向の前後に各一対ずつ設けられて、開
閉用油圧シリンダの作動により前記既設管を両側から挟
み込むことによって前記本体フレームをその既設管に固
定する開閉自在な把持部を備えている請求項６に記載の
管下掘削装置。
【請求項８】前記第２の固定手段は、開閉用油圧シリ
ンダの作動により前記既設管を両側から挟み込むことに
よって前記カッタ支持フレームをその既設管に固定する
開閉自在な把持部を備えている請求項７に記載の管下掘
削装置。
【請求項９】前記移動手段は前記本体フレームとカッ
タ支持フレームとを連結する推進用油圧シリンダであ
り、この推進用油圧シリンダの伸縮により前記カッタ支
持フレームと前記本体フレームとが相互に移動可能とさ
れる請求項８に記載の管下掘削装置。
【請求項１０】前記開閉用油圧シリンダ、推進用油圧
シリンダおよび回転カッタは油圧ショベルの駆動源にて
駆動される請求項９に記載の管下掘削装置。
【請求項１１】前記本体フレームには前記既設管の軸
線方向に沿うレールが設けられるとともに、前記カッタ
支持フレームには、前記レールを上方および下方から挟
んでそのレール上を転動する複数のローラを有するロー
ラフレームが設けられ、前記ローラにはそのローラの転
動面より側方に突出する鍔部が設けられる請求項６に記
載の管下掘削装置。
【請求項１２】前記本体フレームには前記既設管の軸
線方向に沿うレールが設けられるとともに、前記カッタ
支持フレームには、このカッタ支持フレームが前記本体
フレームに対して相対移動する際に前記レール上の堆積
物を除去するスクレーパが設けられる請求項６に記載の
管下掘削装置。
【請求項１３】前記カッタ支持フレームには、前記レ
ールを上方および下方から挟んでそのレール上を転動す
る複数のローラを有するローラフレームが設けられ、前
記スクレーパは、前記ローラフレームの前部および後部
に高さ調節可能に設けられる請求項１２に記載の管下掘
削装置。