JPH03144097A - 非開削工法における乾式拡孔ヘッド及び乾式拡孔方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非開削による管理設工法において用いられる
拡孔ヘッドおよびこの拡孔ヘッドを用いた拡孔掘削方法
に関し、特に、水を用いることなく乾式で拡孔掘削を行
うことができる新たな拡孔方式を提供するものである。

〔従来の技術〕

交通量の多い道路や市街地などにガス管、水道管等の比
較的小口径の管を埋設する方法として。

非開削管理設工法が知られている。この工法は、発進立
坑から到達立坑に向かってパイロット管を敷設した後、
該パイロット管に沿って拡孔ヘッド（拡孔ビット）で拡
孔しつつ、本管を順次埋設するものである。前記拡孔ヘ
ッドは、到達立坑まで貫通したパイロット管の先端に接
続され、パイロット管を介して発進立坑側に引き寄せら
れる過程で拡孔掘削を行う。拡孔ヘッドは、パイロット
管接続側の面に掘削ビットと排土取入口を有し、後続の
埋設管に対して回転可能に連結される。

このような拡孔ヘッドを用いた工法における土砂排出方
式として、ヘッド本体内にスクリュー杆を設け、排土取
入口からヘッド内の土砂室に取り込まれた土砂を、スク
リュー杆を利用してパイロット管方向に送り出すように
する方式のものが知られている。この方式は、スクリュ
ー杆の回転数を地盤等の性質に応じて制御することによ
り、ヘッド本体内の土砂を圧密状態にして土砂の排出を
行うものである。

また、他の方式として、ヘッド内の土砂室に取り込んだ
土砂に水を加えてスラリー状とし、これをポンプ等を用
いて排土管により埋設管側に排出するようにしたものも
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらのうち前者の方式では、ヘッド内に取り
込まれる土砂が固結状態のものや粘性の高いものである
場合、土砂がヘッド内のスクリュー杆等の部材に粘着し
たり、或いは、これら部材によって土砂の流れが阻害さ
れるため、スクリュー杆によるヘッド内からの排土が円
滑に行われず、この結果、羽口にかかる土圧が増加し、
拡孔ヘッドの効率的な推進ができなくなるという問題が
ある。

また、後者の方式では、ヘッド本体の土砂室や立坑側に
ポンプや土砂排出管を設置しなければならないため、拡
孔ヘッド等の構造が複雑になり、また排土管の接続、取
外しなどにも多大の手間がかかるという難点がある。ま
た、土砂を水スラリーで排出するため、分離機や送水ポ
ンプ、水タンク等の付帯設備が必要になり、設備費や据
付面積の増大化を招き、施工コストが高くなるという欠
点もある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
その第１の目的は、構造が簡単で、しかもヘッド内に取
り込まれた土砂を効率的に排出することができる構造の
拡孔ヘッドを提供することにある。

また、本願筒２の目的は、このような拡孔ヘッドを用い
、地山を乱すことなく効率的な掘削を行うことができる
拡孔掘削方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明の拡孔ヘッドは、前面に掘削ビットと排
土取入口を有するヘッド本体の前面中央部に、先端にパ
イロット管との接続部を有し、後端側がヘッド本体内部
に連通した筒状部を形成し、該筒状部内からヘッド本体
内にわたって、パイロット管方向に排土を移送するため
のスクリュー杆を回転可能に設けてなる拡孔ヘッドであ
って、スクリュー杆内部を中空状にしてパイロット管側
からエアを供給し得るように構成するとともに、ヘッド
本体内のスクリュー杆端部に前記エア噴出用のノズルを
設け、スクリュー杆をその長手方向で進退可能に構成し
たものである。

また、このような拡孔ヘッドを用いる本発明法は、拡孔
ヘッドをパイロット管に接続し、パイロット管によりヘ
ッド本体とスクリュー杆を逆方向に回転させつつ、拡孔
ヘッドをパイロット管発進側に引き寄せることにより拡
孔掘削を行うに際し、掘削中、パイロット管を通じて供
給されるエアを、スクリュー杆端部のノズルからヘッド
本体内に噴出させ、該噴出エアによりヘッド本体内の土
砂を破砕且つ乾燥させた後、スクリュー杆でパイロット
管側に排出し、且つヘッド本体の回転数とビット切込量
を調整することにより、ヘッド本体前面の土砂を圧密状
態に保持するようにしたものである。

〔作用〕

本発明の拡孔ヘッドは、スクリュー杆端部のノズルから
ヘッド本体の内部（土砂室）に高圧のエアを噴出し、こ
のエアによりヘッド内の土砂を破砕且つ乾燥させて排出
し易い状態とし、これをスクリュー杆で排出する。スク
リュー杆はパイロット管を構成する内管によってヘッド
本体の回転方向とは逆方向に回転し、その内部に内管を
通じてエアが供給され、このエアが回転するスクリュー
杆の前記ノズルから噴射される。この際、スクリュー杆
をその長平方向で進退させることにより、エアをヘッド
内の全体に噴射させることができる。

ヘッド内の固結状態にある土砂や粘性の高い土砂は、こ
の高圧エアにより破砕、乾燥して流動化し、回転するス
クリュー杆によって容易にパイロット管側に移送、排出
される。

また、このような拡孔ヘッドを用いた拡孔掘削では、ヘ
ッド内に噴出されたエアが排土取入口から流出して地山
を乱すおそれがあり、このため本発明法では、土砂取込
量をヘッド本体の回転数とビット切込量を調整すること
により制限し、ヘッド本体前面（切羽面）の土砂を圧密
状態に保持する。すなわち、計算上の掘削断面積の例え
ば１７３〜２７３程度の範囲で土砂取り込みを行い、残
りの２７３〜１７３程度の土砂はヘッドの前面で圧密し
ながら掘削を行う。このようにすることにより、ヘッド
本体内のエアの外部への流出を抑えることができ、高圧
エア供給による地山の乱れ等の問題を適切に回避しつつ
、効率的な拡孔掘削を行うことができる。また、ヘッド
内からのエアの抜けが抑えられるため、エアのバック圧
力によりヘッド内からの土砂の排出性が効果的に高めら
れる。

〔実施例〕

第工図および第２図は本発明による拡孔ヘッドの一実施
例を示している。

拡孔ヘッドはヘッド本体１と該ヘッド本体１の後部に回
転可能に接続される管体１００とから構成されている。

なお、前記管体１００には埋設予定管（以下、埋設管と
いう）が溶接等により接続されるようになっている。

前記ヘッド本体１は、その前面に排土取入口２と掘削ビ
ット３を有している。すなわち、ヘッド本体前面の半径
方向には、ヘッド本体１の内部（土砂室Ｓ）に土砂を取
り込むためのスリット状の排土取入口２が複数設けられ
ており、またこれら排土取入口２に沿って複数の掘削ビ
ット３が設けられている。

ヘッド本体ｌの前面中央部には、先端にパイロット管と
の接続部６（４ねじ部）を有し、後端側がヘッド本体の
内部に連通した筒状部４が設けられている。

筒状部４内からヘッド本体内にわたって、排土移送用の
スクリュー杆５が回転可能且つ長手方向進退可能に設け
られている。

このスクリュー杆５は、エアが流通できるようその内部
が中空状に構成され、また、そのヘッド本体側の端部に
は複数のエア噴出用ノズル７８〜７Ｃが設けられている
。このうち、ノズル７ａがヘッド本体の径方向、ノズル
７ｂが斜め前方、ノズル７Ｃが斜め後方をそれぞれ向い
ており、これらノズルによりヘッド本体内部全体にエア
を噴射できるようにしている。このようなスクリュー杆
５はパイロット管を構成する内管（図示せず）に接続さ
れ、この内管により回転せしめられるとともに、内管を
通じてエアの供給を受ける。

ヘッド本体１の後部には、回転継手８を介して管体１０
０が回転可能に接続されている。この回転継手８は、ヘ
ッド本体の後部に固定された軸体８１と、管体１００側
でこれを軸支する軸受８２とにより構成されている。

その地図面において、９は減摩剤、１０は減摩剤供給・
管である。

次に、このような拡孔ヘッドを用いる本発明の拡孔方法
を説明する。

拡孔ヘッド（イ）は、第３図に示すように発進立坑Ｘか
ら到達立坑Ｙまで貫通したパイロット管（ハ）の先端に
取付けられ、発進立坑Ｘ側に引き寄せられつつ拡孔掘削
が行われる。すなわち、拡孔ヘッド（イ）は駆動装置（
ニ）の開動力により回転しつつ発進立坑Ｘ方向に後退す
るパイロット管（ハ）によって、ヘッド本体上のみが回
転せしめられつつ牽引され、前面の掘削ビット３によっ
て地盤を拡孔掘削する。そして、管体１００はその後部
に埋設管（０）を連行し、非回転の状態でヘッド本体１
に追随する。拡孔ヘッド（イ）に導かれる埋設管（０は
拡孔ヘッドの進行にともなって到達立坑Ｙ側で継ぎ足さ
れ、拡孔ヘッドが発進立坑Ｘ側に到達することにより、
その埋設が完了する。なお、このような管理設工程では
通常、到達立坑Ｙ側で管押しジヤツキ（ホ）により埋設
管（［１）の後端を押圧し、埋設管（Ｑ）の推進力が補
われる。

掘削により生じた土砂は排土取入口２からヘッド本体１
の内部（土砂室）に取り込まれ、さらにヘッド本体の回
転方向と逆方向に回転するスクリュー杆５のスクリュー
により、パイロット管方向に排出、移送される。

スクリュー杆５にはパイロット管（ハ）の内管を通じて
エアが供給され、このエアは回転するスクリュー杆端部
のノズル７８〜７Ｃからヘッド本体内に噴射され、ヘッ
ド本体内の固結状態にある土砂や粘性の高い土砂を破砕
、乾燥させ、排出が容易なように流動化させる。なお、
この際スクリュー杆Ｓをその長平方向で進退させること
により、ノズル７８〜７ｃからのエアをヘッド本体内全
体に行きわたらせることができる。また、スクリュー杆
５はヘッド本体とは逆方向に回転するため、前記エアに
よる破砕効果がより高められる。

このような拡孔掘削において、本発明法ではヘッド本体
の回転数とそのビット切込量を調整することによってヘ
ッド本体１への土砂取込量を制限し、第４図に示すよう
にヘッド本体１前面で土砂を圧密しながら掘削を行う。

すなわち、ヘッド本体１内に高圧エアを噴出させる本発
明法では、エアが排土取入口から掘削部に流出してその
地山を乱すおそれがある。これに対し、上述のように土
砂取込量を制限することによってヘッド前面を圧密する
ことにより、エアの流出が防止され、地山を安定して保
持しつつ掘削を行うことができる。

加えて、ヘッド内からのエアの抜けがなくなるため、エ
アのバック圧力により、ヘッド内からの土砂の排出性が
高められ、効率的な排土が可能になる。

拡孔ヘッドの掘削量は下式により求められる。

Ｑ＝π（Ｄ−ｄ）Ｎ−を 但し、　Ｄ：拡孔ヘッド外径 ｄ：パイロット管外径 Ｎ：ヘッド本体回転数 ｔ：ビット切込量 本発明では、通常、土砂取込量をＱ／３〜２Ｑ／３程度
に制限するようヘッドの回転数とビット切込量をコント
ロールし、ヘッド前面に土砂圧密状態を形成する。

第５図は掘削装置全体の概略図である。図中、１１はエ
アポンプ、１２はエアと土砂を分離するための分離機、
１３は排土流量計であり、この排土流量計１３により土
砂の取り込み量を管理する。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明の拡孔ヘッドは、その構造が極めて簡
単であり、しかも、回転するスクリュー杆端部のノズル
からヘッド本体の内部に高圧のエアを噴出し、ヘッド内
の土砂を破砕且つ乾燥させるため、スクリュー杆による
土砂の排出を円滑且つ効率的に行うことができる。

また、このような拡孔ヘッドを用いる本発明法によれば
、ヘッド内への土砂取込量をヘッド本体の回転数とビッ
ト切込量を調整することにより制限し、ヘッド本体前面
の土砂を圧密状態に保持するため、ヘッド本体内のエア
の外部への流出を抑えることができ、高圧エア供給によ
る地山の乱れ等の問題を適切に回避しつつ、乾式による
効率的な拡孔掘削を行うことができる。また、拡孔ヘッ
ド内からのエアの抜けが抑えられるため、エアのバック
圧力により、ヘッド内からの土砂の排出性を効率的に高
めることができる。さらに、本発明法は簡単な構造の拡
孔ヘッドを用いるだけで済み、しかも、従来の水スラリ
ー排土方式で必要とされるような送水ポンプや分離機等
の付帯設備が全く不要であり、このため設備据付面積が
極めて少なくて済み、また設備費も上記方式に較べ大幅
に節減することができる。

【図面の簡単な説明】

第工図および第２図は本発明に係る拡孔ヘッドの一実施
例を示すもので、第工図は縦断面図、第２図は第１図中
■−■線に沿う断面図である。第３図は本発明の拡孔方
法を示す説明図である。第４図は拡孔ヘッド前面の圧密
状態を示す説明図である。第５図は本発明の実施に供さ
れる掘削装置の概酩図である。 図において、１はヘッド本体、２は排土取入口、３は掘
削ビット、４は筒状部、５はスクリュー杆、７８〜７ｃ
はノズル、（イ）は拡孔ヘッド、（０は埋設管、（ハ）
はパイロット管である。 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前面に掘削ビットと排土取入口を有するヘッド本
   体の前面中央部に、先端にパイロット管との接続部を有
   し、後端側がヘッド本体内部に連通した筒状部を形成し
   、該筒状部内からヘッド本体内にわたって、パイロット
   管方向に排土を移送するためのスクリュー杆を回転可能
   に設けてなる拡孔ヘッドであって、スクリュー杆内部を
   中空状にしてパイロット管側からエアを供給し得るよう
   に構成するとともに、ヘッド本体内のスクリュー杆端部
   に前記エア噴出用のノズルを設け、スクリュー杆をその
   長手方向で進退可能に構成してなる非開削工法における
   乾式拡孔ヘッド。
2. （２）請求項（１）の拡孔ヘッドをパイロット管に接続
   し、パイロット管によりヘッド本体とスクリュー杆を逆
   方向に回転させつつ、拡孔ヘッドをパイロット管発進側
   に引き寄せることにより拡孔掘削を行うに際し、掘削中
   、パイロット管を通じて供給されるエアを、スクリュー
   杆端部のノズルからヘッド本体内に噴出させ、該噴出エ
   アによりヘッド本体内の土砂を破砕且つ乾燥させた後、
   スクリュー杆でパイロット管側に排出し、且つヘッド本
   体の回転数とビット切込量を調整することにより、ヘッ
   ド本体前面の土砂を圧密状態に保持することを特徴とす
   る非開削工法における乾式拡孔方法。