JP2004100417A - 小口径管埋設装置油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】小口径管推進工法の先導管への油圧回路ホース数を減らし、埋設工事時埋設管内の空間に余裕をもたせ、埋設管のセット時間を短縮し又、油漏れ等の危険個所を減じる。
【解決手段】先導管内に載置した複数の非同時に駆動する油圧装置へ、必要数の方向切替弁と送先切替弁とを組み合わせて、また先導管内に載置した駆動圧の異なる複数の油圧装置に対しては、必要数の適合圧減圧弁と方向切替弁とを組み合わせて、立坑外に設置した油圧ユニットから最少１本の油圧ホースにて油圧油を供給し、且つ先導管内に載置した複数の油圧駆動装置から排出される油圧油をチェック弁を用いて排出ライン側に集約し、先導管からは最少１本の油圧ホースにて、立坑外に設置した油圧ユニットに回収することを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
小口径管推進工法の先導管内油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上下水道管や電線管等の比較的小口径の管を地中に埋設する手段として、埋設個所の地盤を管路全長にわたって開削して行う方法があるが、路面の交通障害を起こすと共に、騒音や振動が激しく、周辺環境に悪影響を及ぼす。また埋設位置が深い場合、開削時に土留めが必要となり、余分な工費が掛かるうえ、狭い作業場所では付近の民家まで地盤沈下が発生しやすい。
【０００３】
これに対し、地表から掘削したピット内から先導管の先端に設けられたカッタヘッドにより水平方向に地盤を掘削し、掘削した土砂をそのままスクリューコンベア等で挿通する先導管内及び埋設管内に敷設された排出管を通じ、又は掘削した土砂を泥水状にして送排泥管を通じてピットから地上へ搬出しつつ先導管に埋設管を接続して後方から押進し、順次埋設管を継足して地中に埋設する推進工法がある。
【０００４】
この方法では、埋設管内に掘削土砂の送排泥管、ピンチ弁等の操作用エアーライン、滑剤等の掘削補助剤輸送ライン、油圧ホース、駆動系と検出系の２本の信号ケーブル、推進方向確認用のターゲット通路、等々を設けなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに上記推進工法によるものでは、前記開削による問題点を解消することができるが、直径３００ｍｍ以下の小口径管を埋設しようとした場合、管径が小さく、その中に前述の掘削・排土用のパイプやホース、信号用ケーブル類等、及び掘削進路確認用のターゲット用空間確保の必要もあり、油圧ホースやカプラのサイズが限定される。
【０００６】
油圧ホースの径が限定されると、例えば内径がφ１５ｍｍ以下になるとき油圧油流量にも依るが単位距離あたりの配管抵抗が大きくなり、カプラ等の圧力損失も加えると相当な圧力降下が起るため、掘削能力が掘削進行に従い急速に落ちていくという問題点があった。また、油圧ホース数に比例して接続個所数も増加するので油圧ホース繋ぎ部分からの油漏れやカプラ外れ等の危険も生じるという問題点もあった。これらに対し、施工者の神経を油圧ラインの圧力損失対応や油漏れ等に多大に使わせていた。
【０００７】
更に、小口径管推進工法では、埋設管を延長する過程で油圧ホースを一旦切り離し、延長埋設管の中に通してセットする手順を繰り返していくが、油圧ホースの本数が多いと埋設管セットに要する時間が増加して、最終的な結果として工事所要時間の増加要素になる。
【０００８】
ここで、従来法での埋設管内に敷設される油圧ホース数は、例えば先導管内に三つの油圧駆動構成部分がある場合に、通常の油圧回路構成で設計すると油圧ホースの本数は６本になる。尚、原始的な配管構成ならば、油圧駆動アクチュエータの個数×２倍の油圧ホース本数となる。
【０００９】
油圧ホース数を減らすために、例えば特許第３２１９７４０号では、方向修正用ジャッキと送排泥管用止水バイパス弁との駆動油圧源を先導管内に油圧ユニットを搭載して、埋設管に仮敷設される油圧ホースをなくしている。しかしながら、特開２０００−３２８８７６では埋設管径が３００ｍｍ以下になると先導管内の油圧ユニット搭載は空間的に難しくなると考えられるため、地上に設置するのが好ましいとされている。
【００１０】
また、これらの特許例ではカッタヘッドの回転駆動力を先導管内に搭載された電気モーターから得る方法を採っている。これは電気配線の場合、油圧配管等に比べて小径のものでよく利用空間が大きく取れ、更に扱いやすいという長所があるためである。しかしながら、施工現場は泥水泥土の環境にあり、大電力を地中掘削先端部で使うことはケーブルの損傷、切断事故や絶縁不良等による漏電の危険性が付きまとい好ましくない。
【００１１】
本発明は上記従来の技術が有する問題点を解消させることを課題としてなされたもので、小口径管推進工法の先導管へ供給される油圧油のホース数を減らし、埋設工事時の埋設管内の空間に余裕をもたせ、埋設管のセット時間を短縮し又、油漏れ等の危険個所を半分以下とすることにある。
【００１２】
更に、油圧ホース／カプラ等のサイズアップを可能とすることで、埋設管の継足しが進むことによる配管抵抗からくる圧力損失増大を極力抑え、運転管理を容易にすることにある。
【００１３】
【課題を解決しようとする手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、先導管内に載置した複数の非同時に駆動する油圧装置へ、必要数の方向切替弁と送先切替弁とを組み合わせて、また先導管内に載置した駆動圧の異なる複数の油圧装置に対しては、必要数の適合圧減圧弁と方向切替弁とを組み合わせて、立坑外に設置した油圧ユニットから最少１本の油圧ホースにて油圧油を供給し、且つ先導管内に載置した複数の油圧駆動装置から排出される油圧油を、チェック弁を用いて排出ライン側に集約し、先導管からは最少１本の油圧ホースにて立坑外に設置した油圧ユニットに回収することにある。
【００１４】
こうすることにより、埋設管内に仮敷設する油圧ホース数を少なくとも半分以下に減らせられ、前述の課題が解消できるので、作業能率を著しく高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、まず小口径管埋設を示す概念図面を参照して推進装置の概要を、次に本発明と比較のため先に従来装置の油圧回路について図に従い説明する。
【００１６】
図３は一例としての小口径管埋設の推進装置全体を示す概念図であり、先導管１内にはカッタヘッド２に接続の油圧モーター３が搭載されている。ここで従来法の場合について説明すると、この油圧モーター３と油圧ユニット５は２本の油圧ホースにて繋げられており、７ｃは油圧ユニット５内に設けられている油圧ポンプ６の吐出側の配管であり、７ｄは油圧モーター３から油圧ユニット５に油圧油が戻る配管である。
【００１７】
カッタヘッド２には掘削方向修正用の４つのシリンダーが上下左右に取付けられており、この駆動用に油圧ホースとして吐出と戻りの２本（７ａ、７ｂ）が油圧ユニット５から配管されている。
【００１８】
また、埋設管継ぎ足し時に掘削泥土の送排泥を一時停止する必要があり、送排泥管のバイパス弁を作動させるために供給排出用として油圧ホースが２本（７ｅ、７ｆ）油圧ユニット５から配管されており、埋設管内に仮敷設される油圧ホースは合計６本となっている。
【００１９】
尚、先導管のＡ矢視からの断面を同図に示してあるが、図からも明らかなように管内には上記６本の油圧ホース７のほかに、掘削土砂の送排泥管２０、２１掘削補助剤（滑剤等）供給配管２３、検出信号用ケーブル２５、駆動信号用ケーブル２６及びその他として掘削進路補正用のターゲット２７用空間等が必要であり、遊び空間を取ることが難しく、このため油圧ホース７の外径も著しく制限されることが一般的である。
【００２０】
そして、図２は一例として図３に示した従来法の油圧回路の構成図を示すものであり、三つの油圧駆動構成部分（油圧モーター３、方向修正ジャッキ４、送泥管用バイパス弁１０）が夫々独立した油圧系にて構成されている。
【００２１】
まずオーガ部であるが、油圧ポンプ６ｂから方向切替弁９ｂを経て油圧モーター３に油圧油が送られ、カッタヘッド２に回転掘削力が与えられる。方向切替弁９ｂを吐出側と戻り側を切替ることで逆回転とすることができる。
【００２２】
次に、修正部であるが、油圧ポンプ６ａからでた油圧油は方向切替弁９ａを通り開閉指示弁８を経て指定の方向修正ジャッキ４に送られ、方向修正ジャッキ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを所望の方向に作動させる。この時４個の上下左右に取付けられ方向修正ジャッキ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、修正方向により４個の開閉指示弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの内、決められた上下左右の隣合った２個に開指示が信号ケーブルを通じてなされ、それによって作動する。こうして、修正が完了したならば、油圧ポンプ６ａ側の方向切替弁９ａを逆にして油圧ジャッキ４を元の状態に戻し、施工を続ける。
【００２３】
三つ目の油圧駆動構成部である掘削土砂の送排泥管バイパス弁１０は埋設管１９継ぎ足し時等の送排泥停止時に送排泥管２０、２１内に滞留する泥土が管底に沈降し、ラインの詰まり原因となるため、送排泥停止前に水又は固形物濾過回収液に送排泥管内を置換する必要があり、カッタヘッド２との切り離しのため備えられている。故に、送排泥停止前に油圧ポンプ６ｃから方向切替弁９ｃを経て油圧油が送排泥管バイパス弁１０に送られ送排泥ラインをバイパス状態にして管内の土砂分を取除く置換が行われる。埋設管１９の継ぎ足しが完了し掘削開始時には、方向切替弁９ｃを吐出側と戻り側とを切替、元のラインに戻す。
【００２４】
施工方法は従来法と同じであるが、ここから本発明の油圧回路構成による実施の形態の一例を図１に基き説明する。発進立坑外の油圧ユニット５内に一台の油圧ポンプ６Ａが設置してあり、油圧油の吐出側と戻り側を圧力調整用リリーフ弁１１とアンロード時の油圧油熱蓄積防止用アンロード弁１６とを介する２経路にて繋げてある。そして、油圧ユニット５からの２本の油圧ホース（出７Ａと戻り７Ｂ）はカプラ１２で埋設管内に仮敷設された油圧ホース７と接続され、更にカプラ１２で接続し先導管１内に油圧油を導くように構成されている。そして、先導管内にて吐出側は二つに分かれ、一方は方向切替弁９Ａを経由して、方向修正ジャッキ４部へ、もう一方は減圧弁１５を経た後方向切替弁９Ｂを経由して受送先切替弁１４Ａにて油圧モーター３又は、送排泥管用バイパス弁１０へ油圧油を送るよう配管されている。
【００２５】
ここで、油圧油の流れと機能とについて述べると、油圧ポンプ６Ａからの吐出はリリーフ弁１１にて設定圧力以上分が油圧油戻りタンク１７に戻り、設定圧力の油圧油はカプラ１２で接続された埋設管内の一本の供給ライン７Ａを通り、先導管１内に取付けられた方向切替弁９Ａを経て、上下左右に取付けられた４個の方向修正ジャッキ４の入口に達する。ここで、方向修正が必要となった場合、上述の隣合った２個４Ａ−４Ｂ、４Ａ−４Ｃ、４Ｂ−４Ｄ又は４Ｃ−４Ｄを駆動させるように、駆動用信号ケーブルを通じて開閉指示弁に開信号が送られ、方向修正ジャッキ４（４Ａ−４Ｂ、４Ａ−４Ｃ、４Ｂ−４Ｄ、４Ｃ−４Ｄのどれか１組）内に油圧がかかりカッタヘッド２が必要方向へ動くこととなる。この時、ジャッキ４（４Ａ−４Ｂ、４Ａ−４Ｃ、４Ｂ−４Ｄ、４Ｃ−４Ｄのどれか１組）の逆側から排出される油圧油は方向切替弁９Ａの排出側を経てチェック弁１３に送られ、チェック弁１３の働きによりその時点での油圧モーター３の排出ラインに合流する。そして、方向修正完了時には方向切替弁９Ａの吐出と排出を逆にして前述の駆動させた２個の方向修正ジャッキ４に逆圧を掛け元に戻す。この時、方向修正ジャッキ４（４Ａ−４Ｂ、４Ａ−４Ｃ、４Ｂ−４Ｄ、４Ｃ−４Ｄのどれか１組）の正側から排出される油圧油は方向切替弁９Ａを出たところからは方向修正時と同じラインを経てチェック弁１３に送られその時点での油圧モーター３の排出ラインに合流する。
【００２６】
次に、油圧モーター３には上記と同様、油圧ポンプ６Ａからの吐出油がカプラ１２で接続された埋設管１９内の油圧油供給ホース７Ａを通り、先導管１内で方向修正用油圧ジャッキ４のラインから分岐した部分に取付けられた減圧弁１５（油圧モーターの設定圧力に落とす）を通り、方向切替弁９Ｂを経て更に、油圧モーター３とバイパス弁との受送先切替弁１４Ａを通って油圧モーター３に供給される。尚、方向切替弁９Ｂの方向を切替ると油圧モーターの逆転を行うことができる。
【００２７】
油圧モーター３から排出される油圧油は受送先切替弁１４Ｂから方向切替弁９Ｂを経て埋設管内に敷設されている油圧油排出ホース７Ｂを通り、油圧ユニット５に戻る。また、油圧モーター３から排出されるドレンはチェック弁１３にて油圧モーター３の油圧油排出側に振分けられるので、上記排出油と合流して油圧ユニット５に戻ることになる。
【００２８】
そして、埋設管を継足す時、油圧モーター３は油圧油供給を受送先切替弁１４Ａにて送排泥管バイパス弁１０へ切替ることにより停止すると共に、バイパス弁１０が開き送排泥管２１，２２がその部分でつながり、ライン内の土砂取除き置換が行われる。この時バイパス弁１０油圧作動部より排出される油圧油は受送先切替弁１４Ｂから方向切替弁９Ｂを経て埋設管内に敷設されている油圧油排出ホース７Ｂを通り、油圧ユニット５に戻る。
【００２９】
継足しが完了し、掘削再開前に方向切替弁９Ｂを切替供給側と排出側を逆にして受送先切替弁１４Ｂを経由して油圧油を流すことによりバイパス弁１０は元に復帰し、この時の排出される油圧油は受送先切替弁１４Ａ及び方向切替弁９Ｂを経て埋設管内に敷設されている油圧油排出ホース７Ｂを通り、油圧ユニット５に戻る。
【００３０】
この後、受送先切替弁１４Ａ，Ｂを油圧モーター３側に切替ると共に方向切替弁９Ｂの供給側と排出側を逆して元に戻し、掘削埋設を推進する。
【００３１】
このような油圧回路を組むことにより、本例では従来例と比べて埋設管１９内に仮敷設する油圧ホース７は３分の１に減り、それに従ってカプラ１２部も３分の１に減るため、セット及びオフセット時間が減少すると共に、油漏れやカプラ１２外れ等の危険個所が３分の１に減少させることができる。また、油圧ポンプ６も１台でよくなる。
【００３２】
更に、例えば、φ２００ｍｍ管の埋設の場合、油圧ホース数を６本から２本に減らせることとなり、従来この径の管埋設で使用されてきた外径２０．４ｍｍ×内径１２．７ｍｍの油圧ホース×６本を口径が２段階上の外径２８．７ｍｍ×内径１９ｍｍの油圧ホース×２本にしても埋設管内空間の専有面積は小さくでき、カプラサイズも１段上のものが使えるのでホース内径拡大分と合わせて１００ｍ当たりの圧力損失は油圧油２２．５Ｌ／分の油圧油流量時、往復約４ＭＰａから約１．５ＭＰａへ減少させることができた。
【００３３】
尚、往復１．５ＭＰａ位の圧力損失であれば、油圧モーターの許容圧力を心配する必要がないので油圧ポンプの吐口圧を最初からその分上げて運転することで、掘削進行に従って油圧油の圧力損失による掘削能力低下等に配慮を払わずともよくなる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述のとおり本発明によれば、以下の効果がある。
▲１▼油圧ホースの本数が減少して、埋設管のセット及びオフセット時間が減少できる。
▲２▼セットホース数の減少分をホース径の増大（カプラサイズの増大含む）に使え長距離化に伴う経路での圧力損失の低減化が図れる。
▲３▼ホース接続個所が減ることで、油漏れやカプラ外れ等の危険個所が半分に減少する。
▲４▼従来法の油圧ホース全断面積から本発明の方法による油圧ホース全断面積分を差引くとプラスになり、利用空間の拡大が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧回路構成図。
【図２】従来の油圧回路構成図。
【図３】小口径管埋設の推進装置全体を示す概念図
【符号の説明】
（弁、ジャッキ、ポンプ等の符号に付記した英字大文字は本発明、英字小文字は従来法のものをさす。）
１　先導管
２　カッタヘッド
３　油圧モーター
４　方向修正ジャッキ
５　油圧ユニット
６　油圧ポンプ
７　油圧ホース
８　開閉指示弁
９　方向切替弁
１０　送排泥管用バイパス弁
１１　リリーフ弁
１２　カプラ
１３　チェック弁
１４　受送先切替弁
１５　減圧弁
１６　アンロード弁
１７　油圧油戻りタンク
１８　推進機
１９　埋設管
２０　送泥管
２１　排泥管
２７　ターゲット
３０　発進立坑

Claims (1)

1. 小口径管を地中に押入埋設する管埋設装置において、先導管内に載置した複数の非同時に駆動する油圧装置へ、必要数の方向切替弁と送先切替弁とを組み合わせて、また先導管内に載置した駆動圧の異なる複数の油圧装置に対しては、必要数の適合圧減圧弁と方向切替弁とを組み合わせて、立坑外に設置した油圧ユニットから最少一本の油圧ホースにて油圧油を供給し、且つ先導管内に載置した複数の油圧駆動装置から排出される油圧油を、チェック弁を用いて排出ライン側に集約し、先導管からは最少一本の油圧ホースにて立坑外に設置した油圧ユニットに回収することを特徴とする小口径管埋設装置。

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