JPH0314994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧気式小口径管推進装置、詳しくは地
下水の多い或いは地下水圧の高い地盤に小口径管
を推進埋設するに好適な装置に関するものであ
る。

従来から、例えば内径500ｍ／ｍ程度の小口径
管を地盤中に布設する方法として、定尺の小口径
管を直接地盤中に圧入しながら該管内に挿入した
スクリユーオーガーにより土砂を掘削、排出し、
その管の圧入が終了すれば次の小口径管を継ぎ足
して同様に圧入し、これを繰り返すことによつて
所定長の小径管が埋設されていた。

ところが、上記した従来方法によると、埋設す
べき或いは埋設された小口径管内が全て大気圧で
あるため、地下水の多い地盤や地下水圧の高い地
盤への施工の場合、管内に土砂と共に地下水が流
入して切羽部の地盤が崩壊しやすく、地盤沈下等
の事故を招く原因となる。又、小口径管が鋼管で
ある場合、後続管は溶接にて接合継足すという作
業が行なわれるが、管内に水があると満足な溶接
ができず、更に地下水が多いとスクリユーオーガ
ーによつて排出された土砂の含水量が多くこれを
廃棄処分するために搾水作業を要するなどの欠点
がある。

本発明は上記した欠点を改善することを目的と
してなされたものであつて、地下水の多い、ある
いは地下水圧の高い地盤に小口径管を埋設する際
小口径管内をあるいは切羽を圧縮空気によつて常
時加圧下に維持し、かくして土砂の崩壊や土砂と
共に多量の水が排出されるのを防止するに役立つ
圧気式小口径推進装置を提供するものである。

以下本発明装置の実施例を示した図面について
説明すると、第１図において、１は立坑、２は埋
設地盤、３は土留壁であつて、該立坑１は土留壁
３で囲まれている。４は管体５を地盤２内に圧入
しながら該管体５内に挿入したスクリユーオーガ
ー６を回転させるための推進装置、７は推進装置
４のフレーム８を移動可能に載置しているスライ
ドベースであつて、該フレーム８にはスライドベ
ース７内に設けられた動作シリンダー９の可動部
が固定され、該シリンダー９の作動によつて推進
装置４がスライドベース７上を移動するようにな
つている。該フレーム８には間隔をおいて設けら
れた前後の垂直壁１０，１１によつて区画された
画室１２，１３を備え、該画室１２，１３を回転
および前後動自在な中空軸１４が前後方向水平に
貫通しており、該中空軸１４は画室１２の部分に
おいて前後の垂直壁１０，１１間に支持された外
装管１５と図示せざるキーを介して嵌合され、該
外装管１５に固着したギヤーホイール１６をタイ
ミングベルトまたはチエーン１７を介してモータ
ー１８により回転させることにより該中空軸１４
に回転が伝達されるようになつている。又、該中
空軸１４の画室１３側にはストツパー１９が設け
られ該中空軸１４を回転させながら画室１３の前
後の壁間において前後方向に摺動できるようにな
つていて、該中空軸１４の後端部に設けられたロ
ータリージヨイント２０と往復動シリンダー手段
２１によつて該中空軸１４が前後動されるように
なつている。さらに該中空軸１４の後端にはスイ
ベルジヨイント２２を備え、圧縮空気源（図示せ
ず）に連通している給気パイプ２３からバルブ２
４を介して結合されたパイプ２５から該中空軸１
４内に圧縮空気が供給されるようになつている。
２６は中空軸１４の後端面の透明な閉塞板であ
る。

上記した画室１３の前方にはロータリーフイー
ダー２７を備え、該ロータリーフイーダー２７の
回転軸２８は中空軸１４の外周に該中空軸１４と
共に回転し、かつ該中空軸１４の前後動を許容す
るように嵌着され該フイーダー２７への掘削土砂
の入口は前方上面側に設けられ、また排出口は後
方下面側に設けられている。該中空軸１４は該フ
イーダー２７を貫通して前方に延び、埋設すべき
管体５内に配設されたスクリユーオーガー６の後
端部に設けている開閉操作バルブ２９を備えたピ
ンチバルブ３０に着脱自在に接続している。前記
した給気パイプ２３はバルブ３２，３３を介して
分岐され、バルブ３３から延びるパイプ３４は上
記フイーダー２７内に連通されている。

３５は先導する、管体５の先端部に位置して地
盤２の切削を行なうカツター部であり、該カツタ
ー部３５はオーガー軸３１の先端部に設けられ、
第５図および第６図に示しているように、軸心の
両側に扇形の開口３６，３６を備えた前面板３７
と、該前面板３７とほぼ同形の扇形の開口３８，
３８を備えた後面板３９とを備え、該前面板３７
は上記オーガー軸３１の先端部に固定されている
が後面板３９は該前面板３７の背面において該前
面板３７の外周に設けた溝４０に規制されて該オ
ーガー軸３１を中心として回動可能に取付けられ
ている。そして該前面板３７の中心部には透孔４
１を備えたビツト４２が設けられ、該後面板３９
の扇形開口部３８，３８を形成している扇形板部
分の一端縁４３，４３、即ち、掘削回転方向側の
端縁に該開口部３８，３８を通つて上記前面板３
７の前面よりも更に突出したスクレーバー４４，
４４が半径方向に列設され、オーガー軸３１が掘
削作用を行なう(イ)方向に回転されると、スクレー
バー４４が土砂の抵抗を受けて該前面板３７の回
転方向側の端縁４５，４５がスクレーバー４４，
４４に当接されるまで後面板３９は一時的に静止
状態を保ち、前面板３７の端縁４５，４５がスク
レーバー４４，４４に当接することによつてスク
レーバー４４，４４を備えた後面板３９が該前面
板３７と共に回転され、かくしてスクレーバー４
４，４４の回転方向側には前・後面板３７，３９
の開口３６，３８が重なつた扇形の開口部４６が
現れ、この開口部４６から掘削土砂が管体５内に
送り込まれ、スクリユーオーガー６によつて後方
に搬送されるようになつている。そしてオーガー
軸３１が逆転されると同様にしてスクレーバー４
４，４４が土砂の抵抗を受けて一時的に静止状態
となるが、前面板３７の他端縁４７が該スクレー
バー４４に当接して該スクレーバー４４と共に後
面板３９を逆回転させるとともに上記した扇形開
口部４６，４６が前面板３７によつて閉塞される
よになつている。４８は後面板３９の位置規制リ
ング、４９はオーガー軸３１に固定された測量用
ターゲツト、そして５０は立杭１に設置したトラ
ンジツトである。

前記した管体５は、第２図に略示しているよう
に複数の短管５−１，５−２…５−ｎが継ぎ足さ
れて形成され、またスクリユーオーガー６および
オーガー軸３１も同様にスクリユーを備えた短か
いオーガーユニツト６−１，６−２…６−ｎを継
ぎ足して管体５内に挿入されている。そして各オ
ーガーユニツト６−１，６−２…６−ｎの各オー
ガー軸３１の後部には該オーガー軸３１の中空部
内に空気を送入するための開口５１が設けられて
いると共に該開口５１にはバルブ５３が付設され
てあり、管体埋設時には全ての短管内のオーガー
軸３１の開口５１に付設されているバルブ５３は
閉止させている一方、次の短管継ぎ足し時には、
最後部の短管５−ｎのオーガーユニツト６−ｎに
おいて、該オーガー軸３１のバルブ５３をパイプ
５２を介して前記バルブ３２側に接続させるよう
にしている。又、各オーガーユニツトの後端に
は、上述した開閉操作バルブ２９を介して開閉さ
せられるピンチバルブ３０が設けられてあり、管
体埋設時には全てのピンチバルブ３０は全てのオ
ーガユニツトを連通状態となるように開放してい
る一方、次の短管継ぎ足し時には、最後部のオー
ガユニツト６−ｎにおいて、該ピンチバルブ３０
の開閉操作バルブ２９に給気パイプ５４を接続さ
せることにより、該ピンチバルブ３０を閉止させ
るようにしてある。第１，２図中の５５は前記し
た管体５をその外周を保持して回転させるととも
に該管体５の進行に応じてその前進を制御するた
めのパワーレンチである。

続いて上記のごとく構成されている推進装置の
動作要領について説明すると、第１図に示してい
るように動作シリンダー９が収縮され、推進装置
４が最後方位置にセツトされていると共に埋設す
べき最後部の短管５−ｎを推進ヘツド５６に接続
させて該短管５−ｎとロータリーフイーダー２７
とを連通させ、且つこの短管５−ｎ内のオーガー
ユニツト６−ｎを中空軸１４に連結させている状
態において、モーター１８を起動させてギヤーホ
イール１６、外装管１５を介して中空軸１４を回
転させると、ロータリーフイーダー２７、エヤー
ピンチバルブ３０、オーガースクリユー６の軸３
１が回転駆動されてカツター部３５が回転し、ビ
ツト４２およびスクレーバー４４によつて地盤２
の掘削を開始するとともに前記したごとく開口部
４６が現れて、掘削した土砂は該開口部４６から
管５内に導入され、スクリユーオーガー６の回転
によつて順次後方に送られてロータリーフイーダ
ー２７から気密的に排出される。この排出土砂に
多量の地下水が認められた場合には、バルブ３３
を開き、パイプ２３からの圧縮空気をパイプ３４
を介してロータリーフイーダー２７内に供給し、
管体５内に通気して該管体５内を加圧状態とな
し、上記開口部４６からの地下水の流入を空気圧
によつて阻止する。かくして動作シリンダー９を
徐々に伸長させて推進装置４を前進させ、第２図
に示しているように該推進装置４がパワーレンチ
５５に近接した時点において、モーター１８を逆
転させ、オーガー軸３１を逆方向に回転させる
と、前記したごとくスクレーバー４４が土砂の抵
抗を受けて一時的に静止し、その間の前面板３７
の逆方向の回動によつて上記した開口部４６が閉
塞される。続いてバルブ２４を開くとパイプ２
５、スイベルジヨイント２２を介して中空軸１４
およびオーガー軸３１内に圧縮空気が送り込ま
れ、該圧縮空気はオーガー軸３１の先端の透孔４
１から地盤に向かつて噴出して管体５内への地下
水の浸入を防止する。次にバルブ３３を閉じロー
タリーフイーダー２７の外側に設備された推進ヘ
ツド５６の締付ボルト５７を緩めて推進ヘツド５
６と管体５との後端との結合を解いたのち、上記
動作シリンダー９を収縮させると、中空軸１４は
そのまゝ残つた状態で推進装置４が後退され、管
体５の後端部から推進ヘツド５６が離れる。この
後退寸法は画室１３のストツパー１９がフレーム
８の前壁に当接するまでの範囲である。

このようにして管体５の先端、即ち、最後部の
短管５−ｎの後端と推進ヘツド５６との間に空間
が形成されると、この空間を利用してバルブ３２
と該短管５−ｎのオーガーユニツト６−ｎの後部
に設けているバルブ５３との間をパイプ５２によ
つて連結すると共に該オーガーユニツト６−ｎの
後端に設けているピンチバルブ３０の操作用バル
ブ２９にパイプ５４を接続し、前記バルブ３２，
５３を開いてオーガー軸３１内に空気を圧送す
る。続いてパイプ２３内に供給されている圧力空
気よりもやゝ高圧な空気をパイプ５４からピンチ
バルブ３０の操作用バルブ２９を開いて該ピンチ
バルブ３０内に送気すると、このピンチバルブ３
０の内周面に張設している伸縮自在な樹脂膜５８
が膨張して該バルブ３０内を閉止し、中空軸１４
とオーガー軸３１間の空気の連通を遮断する。

従つて、それまで中空軸１４からオーガー軸３
１を通じて該オーガー軸３１の先端透孔４１から
地盤に向かつて圧力空気を噴出させていたのが、
パイプ５２からオーガー軸３１の後端のバルブ５
３、開口５１を介して行われるようになつて、中
空軸１４がオーガー軸３１から切り離し可能とな
る。

この状態にしたのち、バルブ２４を閉止して中
空軸１４側への空気の圧送を停止すると共にピン
チバルブ３０と中空軸１４とを連結しているボル
ト５９を外し、推進装置４をさらに後退させると
共に中空軸１４をシリンダー手段２１によつて後
退させて既設管体５と推進装置４との間に新たな
ユニツトオーガーと短管との配設用空間部を設け
る。

次いで、図示していないが、まず、次に埋設す
べき新しいユニツトオーガーの軸の前端部と既に
埋設された最後部の短管内に配設しているオーガ
ー軸３１の後端のピンチバルブ３０とを接続し、
併せて新しいユニツトオーガーの後端部に予め取
付けられている新しいピンチバルブと中空軸１４
とを接続し、次にバルブ２４を開きスイベルジヨ
イント２２を介して該中空軸１４内に圧縮空気を
送入して新しいオーガーユニツトの軸内を加圧状
態となしたのち、給気パイプ５４を取り外す。こ
の給気パイプ５４が取り外されると樹脂膜５８が
収縮して中空軸１４とオーガー軸３１とが連通さ
れ、中空軸１４内の加圧空気はオーガー軸３１内
に作用する。続いてバルブ５３を閉じてパイプ５
２を取り除き、既設管の後端面と新しい管体の前
端揚とを接合させ、管体が鋼管の場合は溶接して
連結する。次に推進装置４を若干前進させて新し
い管体の後端部に推進ヘツド５６を位置させ、ボ
ルト５９によつて両者を気密的に結合する。しか
るのちバルブ３３を開いて延長された管体５内に
空気を圧送しながら管体５およびスクリユーオー
ガー６を回転推進させて次の掘削作業を行い、新
たに接続した上記短管の埋設を行うものである。

このように、複数本の短管を接続してなる管体
５の推進、埋設時には、先端掘削部の土砂排出用
開口部４６にロータリーフイーダー２７から管体
内を通じて圧縮空気を供給して該開口部４６から
の地下水の流入を阻止しながら、掘削し、新たな
短管継ぎ足し時には、まず、掘削停止時に上記土
砂排出用開口部４６を閉止すると共に一連に接続
した短管内のオーガ軸３１内に中空軸１４を介し
て圧縮空気を供給してオーガ軸先端の透孔４１か
ら地盤に向かつて噴出させることにより管体内へ
の地下水の浸入を防止し、この状態で推進装置４
を適宜距離だけ後退させて管体の後端と推進装置
４間に空間を形成し、この空間を利用して管体最
後部の短管内に配設されているオーガー軸３１の
後端に設けられたバルブ２９，５３に外部からパ
イプ５２，５４を接続して前記中空軸１４からの
オーガー軸３１内への空気の供給を停止しても、
バルブ５３を通じてオーガー軸３１内に圧縮空気
の供給を続行させるようにする一方、該バルブ５
３よりも後方側に配設された他方のバルブ２９を
通じてピンチバルブ３０を閉止したのち、該ピン
チバルブ３０から中空軸１４を分離させ、このピ
ンチバルブ３０と中空軸１４間に一定長さの新た
なオーガー軸を連結し、再び中空軸１４を通じて
一連のオーガー軸に圧縮空気を供給すると共にバ
ルブ５３を閉じてパイプ５２，５４を取り外した
のち、新たな端管を継ぎ足して掘削、埋設作業を
行うという工程を繰り返すことにより一連の管体
を地下水の高い地盤に推進、埋設するものであ
る。

所望長さの管体の埋設後、内部に挿入されてい
るオーガー軸３１を引き抜いて撤去する。

なお、トランジツト５０は透明な閉塞板２６を
通してターゲツト４０の位置を確認し、管体５が
計画線通りに推進しているかどうかを測量するも
のである。また上記実施例においては、カツター
部３５の前面の圧縮空気を噴出させる手段として
オーガー軸３１の中空部を直接利用しているが、
第７図および第８図に示したようにオーガー軸を
二重管構造としてその環状空間６０に空気を送入
するとともにエアーピンチバルブ３０に代えて逆
止弁６１を使用しても、バルブ５３からの送気口
とその後部に通気部を閉塞する装置を具備させれ
ば同等の作用を行なわしめることができる。そし
てこのように二重管構造を採用すれば圧縮空気に
よつてオーガー軸の中空部の空胴部が曇るという
現象を防止することができる。

以上のように本発明の小口径管の推進装置によ
れば、先導管に後続管を順次接続しながら接続管
体を地盤中に推進させると共に接続管体内に挿通
したスクリユーオーガーにより掘削土砂を後方に
搬送し、後続管と推進装置との間に設けたロータ
リーフイーダーから土砂を排出する装置におい
て、前記接続管体は一定長さの短管５−１，５−
２…５−ｎを順次接続することにより形成されて
いると共に、前記スクリユーオーガーは各短管内
に挿入された短い中空オーガー軸３１の外周にス
クリユーを備えてなるオーガーユニツト６−１，
６−２…６−ｎを順次接続することにより形成さ
れてあり、このスクリユーオーガー先端部に掘削
方向の回転時に開口し、逆回転時に閉塞される掘
削排出用開口部４６を設けているので、管体の推
進埋設時には、土砂排出用開口部４６を開放状態
にしてスクリユーオーガーにより掘削土砂を排出
しながら円滑に掘進していくことができるのは勿
論、掘削を停止して短管を接続する場合には、土
砂排出用開口部４６を閉止し、土砂が管体に流入
するのを阻止して切羽地盤の崩壊を防止すること
ができるものである。

さらに、土砂を排出するロータリーフイーダー
２７の加圧側と圧縮空気源とをバルブ３３を介し
てパイプ３４に接続して掘進時に該ロータリーフ
イーダー２７に連結させた最後部の短管内を通じ
て一連の管体５内に加圧空気を送入するように構
成しているので、管体５内を通じて加圧空気が切
羽地盤側に供給されて地下水の多い地盤に管体を
推進、埋設する場合における管体内への地下水の
流入を阻止することができると共に掘削中におけ
る切羽地盤の崩壊を防止できるものである。

又、オーガー軸３１の先端面に該オーガー軸３
１の中空部と切羽地盤とが連通する透孔４１を設
ける一方、前記各オーガーユニツト６−１，６−
２，…，６−ｎの各オーガー軸の後部側壁と後端
部に、短管埋設時にはバルブ５３の閉止により外
部との連通を遮断されて一連のオーガー軸を前記
透孔４１に連通状態とし且つ短管継ぎ足し時に
は、最後部のオーガー軸のみのバルブ５３を開放
して給気パイプ５２を接続させる該バルブ５３を
付設した開口部５１と、短管埋設時にオーガー軸
を連通状態にすると共に短管継ぎ足し時には最後
部のオーガー軸のみの後端を閉塞させる適宜なバ
ルブとをそれぞれ配設し、更に、上記スクリユー
オーガーのオーガー軸３１を駆動する推進装置内
に設けた中空軸１４内と圧縮空気源とをバルブ２
４を介してパイプ２５でもつて接続して前記土砂
排出用開口部４６の閉止時に該中空軸１４を通じ
てオーガー軸３１内に圧縮空気を供給することに
より前記透孔から掘削地盤に圧縮空気を噴出させ
るように構成しているので、短管の継ぎ足し時に
推進装置を最後部の短管から切り離して後退させ
ても、中空軸１４から一連に接続したオーガー軸
３１を通じてその先端透孔４１から圧縮空気を切
羽地盤に噴出させることができ、該圧縮空気によ
つて切羽地盤を抑えて地下水が管体内に浸入する
のを阻止し得るものである。

さらに、推進装置の後退によつて最後部のオー
ガー軸３１を外部に露出させることができ、該オ
ーガー軸３１の後部開口５１に付設したバルブ５
３にパイプ５２を接続させて中空軸４１を切り離
しても上記先端透孔４１に圧縮空気を供給するこ
とができ、管体内への地下水の浸入を常に防止し
ながら後続短管を接続するための溶接作業やオー
ガー軸継ぎ足し作業が的確に行うことができ、精
度のよい埋設管を施工し得ると共に水分の少ない
土砂が管体を通つて排出されるので、搾水作業が
不要となつて土砂処理の経費が軽減できる等の多
大な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示したもので、第１図
は掘削状態の装置要部の部分断面側面図、第２図
は後続短管の接続のために推進装置を後退させた
状態の部分断面側面図、第３図および第４図は先
導管の正面図および断面側面図、第５図および第
６図は開口部を形成するための前面板および後面
板の正面図、第７図および第８図はオーガーユニ
ツトの軸部の他の実施例を示した軸部の断面側面
図および断面正面図である。 ５……管体、５−１，５−２…５−ｎ……接続
短管、６……スクリユーオーガー、６−１，６−
２…６−ｎ……オーガーユニツト、１４……中空
軸、２４……バルブ、２５……パイプ、２７……
ロータリーフイーダー、３１……オーガー軸、３
３……バルブ、３４……パイプ、４１……透孔、
４６……開口部、５１……開口、５３……バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先導管に後続管を順次接続しながら接続管体
   を地盤中に推進させると共に接続管体内に挿通し
   たスクリユーオーガーにより掘削土砂を後方に搬
   送し、後続管と推進装置との間に設けたロータリ
   ーフイーダーから土砂を排出する装置において、
   前記接続管体は一定長さの短管５−１，５−２…
   ５−ｎを順次接続することにより形成されている
   と共に、前記スクリユーオーガーは各短管内に挿
   入された短い中空オーガー軸３１の外周にスクリ
   ユーを備えてなるオーガーユニツト６−１，６−
   ２…６−ｎを順次接続することにより形成されて
   あり、このスクリユーオーガー先端部に掘削方向
   の回転時に開口し、逆回転時に閉塞される土砂排
   出用開口部４６を設けると共に該オーガー軸３１
   の先端面に該オーガー軸３１の中空部と切羽地盤
   とが連通する透孔４１を設け、前記各オーガーユ
   ニツト６−１，６−２…６−ｎの各オーガー軸の
   後部側壁と後端部に、短管埋設時にはバルブ５３
   の閉止により外部との連通を遮断されて一連のオ
   ーガー軸を前記透孔４１に連通状態とし且つ短管
   継ぎ足し時には、最後部のオーガー軸のみのバル
   ブ５３を開放して給気パイプ５２を接続させる該
   バルブ５３を付設した開口部５１と、短管埋設時
   にオーガー軸を連通状態にする一方、短管継ぎ足
   し時には最後部のオーガー軸のみの後端を閉塞さ
   せる適宜なバルブとをそれぞれ配設し、更に、上
   記スクリユーオーガーのオーガー軸３１を駆動す
   る推進装置内に設けた中空軸１４内と圧縮空気源
   とをバルブ２４を介してパイプ２５でもつて接続
   して前記土砂排出用開口部４６の閉止時に該中空
   軸１４を通じてオーガー軸３１内に圧縮空気を供
   給することにより前記透孔から掘削地盤に圧縮空
   気を噴出させるようにすると共に、土砂を排出す
   るロータリーフイーダー２７の加圧側と圧縮空気
   源とをバルブ３３を介してパイプ３４により接続
   して掘進時に該ロータリーフイーダー２７に連結
   させた最後部の短管内を通じて一連の管体５内に
   加圧空気を送入することにより管体５内を加圧状
   態に保持し得るように構成したことを特徴とする
   小口径管の推進装置。