JPH0390790A

JPH0390790A - 地中掘削装置

Info

Publication number: JPH0390790A
Application number: JP22455589A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakajima; 隆中島; Iwao Fukai; 深井　巖; Koji Ueda; 浩二植田; Yasuhisa Katayanagi; 片柳　安久; Hiroshi Omori; 弘大森
Original assignee: Nippon Kokan Koji KK; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nippon Kokan Koji KK; JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-04-16
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2756594B2

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〕本発明は水平推進工法、円弧推進工法等に用いられる地
中掘削装置に関する。

〔従来の技術〕

ガス管、水道管等を埋設するに当り、非開削法によって
埋設管等を水平状或いは円弧状に掘削推進させる工法が
知られている。

この工法では、削進距離が長くなればなる程。

削進方向に誤差を生じ易く、このため削進途中において
度々孔曲り修正を行う必要がある。

この孔曲り修正方式として従来、 ■刃口とケーシングの間に複数の油圧ジヤツキを設けて
刃口の向きを変えて孔曲りを修正する方式 ■ケーシングの先端に孔曲りを検知する計器や刃口を揺
動させるジヤツキを組込んだパイロットヘッドで曲りを
修正する方式 ■先端にベンド部が形成されたダイナドリルを掘削用の
内管に挿入して内管先端から先行掘削し、しかる後この
ドリルに沿わせて内管及び外管を前進させることにより
孔曲り修正を行う方式％式％しかし、上記■の方式では、長手方向に短い刃口を油圧
シリンダーで修正するため土庄によっては修正困難な場
合がある。また上記■の方式では。

長いパイロットヘッドであることから前記■の方式の問
題は解決されるが、パイロット管とパイロットヘッドが
ヒンジ組手で接続されているために、刃口の受ける土庄
により孔曲りを生じやすく、したがって頻繁に孔曲り修
正を行う必要があり、掘削能率を落すことになる。しか
も、この方式では先端部に油圧シリンダー、曲り検知器
、可動部があり、特に長距離推進の場合、トラブルを起
こし易いという問題がある。さらにまた、上記■、■の
方式はいずれも油圧シリンダー等を使用しているため、
その開動用油圧ホースも長距離推進の場合には長くなり
、油圧洩れ等の事故が発生すると、その復旧に多大の費
用と日時を要する。

また■の方式は修正作業の度にダイナドリル挿脱等のツ
ールの組み換えを行う必要があり、その作業が煩雑で、
また掘削能率も低くならざるを得ない。

以上のような方式に対し、外管及び内管からなる二重着
方式の掘削装置において、内管先端部を斜状に構成し、
方向修正時には斜状先端を所定の方向に向けた状態で内
管を前方に押し出し、その斜状先端で土壁の反力を受け
させることにより内管を修正方向に変位させ、しかる後
、外管を内管に沿って前進させることにより、方向修正
を行うようにした方式の装置が知られている。また、単
管方式の掘削装置においても、削進管の先端を斜状に構
成し、方向修正時には、その斜状先端を所定の方向に向
けて削進管の押し込みを行い、土壁からの反力により削
進管先端を修正方向に変位させるようにした方式の装置
が知られている。

しかし、これらのうち前者の装置は、内管を非回転の状
態で押し出すだけで方向修正を行うものであるため、比
較的短距離の削進にしか利用できないという難点があり
、加えて、内管を押し出すことによりその方向を修正し
て＋Ｊ、剛性の高い外管を内管に沿って推進させると、
外管の剛性のために内管先端側の土壁が崩壊して内管が
元の位置に戻され、十分な修正機能を果し得ないという
大きな問題がある。特にこのような問題は滞水砂層等の
崩壊性地盤で著しく、実際上この方式は自立性の高い硬
質の地盤にしか適用できない。

また、後者の方式も削進管を単に押し込むだけで方向修
正を行うものであるため、これも長距離削進には不向き
である。また、上記したように方向修正は削進管を単に
押し込むだけであり、加えて、斜状先端で土庄を受ける
ためには削進管内の土をいくらか詰らせる必要があるこ
とから、排土を十分取り込むことができず、このため修
正時に大きな押し込み量を確保することができず、効率
的な曲げ作用は期待できない。

このように従来の装置では十分な曲げ作用が得られず、
特に、剛性の高い外径２５０ｍを超えるような管につい
て効率的な曲げ修正を行えるような装置はほとんど皆無
と言ってよい。

また、従来の二重着方式の掘削装置では、内管を通じ掘
削水（泥水）を掘削部に供給するとともに、外管自体を
二重管構造とし、その内部を通じて減摩剤（ベントナイ
ト等）を外管先端方向に送り、吐出孔から外管外側に供
給するようにしている。しかし、このような方式では、
外管全長を二重管構造とするためコストが高くなり、ま
た、掘削水と減摩剤を別々に供給する手間もかかる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
その目的は、比較的径の大きい管であっても削進距離に
関係なく削進方向の修正を適切に行うことができ、加え
て方向修正時にツールの組み換え等を行う必要がなく、
また構造が簡単で故障が少なく、掘削自体も効率的に行
うことができる装置を提供することにある。

また１本発明の他の目的は上述した諸点に加え、減摩剤
を必要としない構造の装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、外管及び内管からなり、これら外管
及び内管を回転させながら先端ビットにより掘削を行う
二重管式の掘削装置において、内管の先端に掘削径が外
管先端部の外径よりも小さいリトラクトビットを起倒可
能に設けるとともに、外管先端側の管外面部に、外管先
端に向って外管軸線方向に傾斜した傾斜面を設けたこと
をその第１の特徴とする。

また本発明は上記構成に加え、内管先端に掘削水の噴射
孔を設けるとともに、外管に設けられた傾斜面の後方位
置の管周方向複数箇所に泥水吐出用の貫通孔を設けたこ
とをその第２の特徴とする。

〔作　　用〕

このような装置では、通常の削進時には内管と外管を回
転させつつ同時に削進させ、掘削による排土は内管と外
管との間から取り込まれ、管発進側に排出される。

また、方向修正を行う場合、外管をその先端外面の傾斜
面が修正方向と反対方向に向くように周方向で位置調整
する。そして、この状態から内管を回転させつつ、外管
を非回転として両管を同時に推進させる。これにより、
外管外面の傾斜面が土壁の反力を受け、外管は傾斜面形
成側と反対の方向にその向きが修正される。特に、内管
のリトラクトビットによる掘削径は外管先端の外径より
も小さいため、前記傾斜面は土壁の反力を受けやすく、
このため外管は確実にその方向が修正される。

このような本発明の方向修正機能は、特に滞水砂層のよ
うな崩壊性地盤において効果がある。すなわち、従来の
二重管方式の掘削装置における方向修正のように、まず
内管を修正方向に進行させ、次いでこの内管に沿って外
管を前進させるという方式では、外管の剛性によってそ
の押し込み力のほとんどを外管から突出した内管先端部
で受けることになり、その力が土壁に作用して地山が崩
壊し、内管が元の方向（修正前の方向）に戻されてしま
うおそれがある。これに対し本発明では、外管先端の傾
斜面により外管自体を曲げるため、押し込み力を外管全
体で受けることになり、このため外管先端側の土壁に押
し込み力が集中するようなことがなく、土壁の崩壊も防
止される。

また、この際、外管は単に土壁中に押し込まれるのでは
なく、内管で先掘りされた掘削孔に押し込まれるため、
大きな押し込み量を確保することができる。

なお、上記した方向修正機能は、円弧推進工法の場合に
は、管を少しづつ円弧状に方向修正するためにも用いら
れる。

また本願第２の発明によれば、掘削水（泥水）は内管内
を通ってその先端の噴射孔から掘削部に噴射される。掘
削水によってスラリー化した排土は内管と外管との間隙
から取り込まれ、管発進側へ排出される。泥水の一部は
外管の泥水吐出用の貫通孔から外管外周に供給され、減
摩剤として機能する。また、掘削部の泥水はほとんど総
て外管内に取り込まれ、外管先端部の外側には流れない
ため、外管先端の傾斜面が当たるべき土壁が泥水によっ
て崩壊するようなことがなく、このため傾斜面による方
向修正がより確実に行われる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明装置の一実施例を示すもの
である。

本発明の装置は外管ｌ及び内管２からなり、これら外管
及び内管はその発進側の回転・推進装置により回転（通
常、反対方向に回転）せしめられつつ推進される。

前記外管ｌは、その先端側（図中、Ｌの範囲）の外面に
傾斜面３を有している。この傾斜面３は外管先端に向か
って外管軸線方向に傾斜している。

この傾斜面３の外管軸線に対する角度は１通常数度程度
の大きさに構成される。なお、この傾斜面３は必ずしも
平面状である必要はなく、長手方向の全部または一部を
曲線状に構成してもよい。

外管１は、前記傾斜面３が設けられた先端側が大径に構
成されており、該大径部１１と外管本体とが形成する段
部１２近傍の管周方向複数箇所に泥水吐出用の貫通孔１
０が設けられている。

外管先端周方向の複数箇所にはビット４が設けられてい
る。

前記内管２は、その最先端部にビット５を有するととも
に、外管から突出すべき先端部の周方向複数箇所（本実
施例では３箇所）に、掘削径が外管先端部の外径よりも
小さい起倒可能なりフラクトビット６を有している。こ
のリフラクトビット６は、スプリング（図示せず）等の
作用により内管軸線と直交する方向に起立し、且つその
作用に抗して内管先端方向に向って倒れ、内管の収納部
７内に収納されるようになっている。このようにリトラ
クトビットを起倒可能とすることにより。

掘削途中においても内管２を外９１から容易に抜き出す
ことができる。

また、外管内側に位置した内管部位の外側周方向複数箇
所には、外管内面に当接すべき当接部８が突設されてい
る。本発明装置では、排土が外管１と内管２との間隙Ｓ
を通じて発進側に排出されるものであり、このため、前
記当接部８は、この排土用の間隙Ｓを塞がないよう内管
周方向で間隔的に設けられる。

また内管２の先端には掘削水の噴射孔９が設けられ、内
管内を通じて供給された掘削水をこの噴射孔９から掘削
部に噴射するようにしている。

以上のような構成の具体的構造の一例をあげると次の通
りである。

・外管外径：　２００〜３００ｎｎ＋・傾斜面傾　き＝７°７° 長　さ：　５（１０ｎｎ前後・外管からの内管の突出長：　４５Ｏｎ＋ｍ前後以上の
ような装置では、通常の削進（直進掘り）を行う場合、
外管１及び内管２を回転させつつ両管を推進させる。第
４図に示すように掘削部には内管２を通じて掘削水（泥
水）が供給され、スラリー化した排土は内管２と外管１
の間隙Ｓから取り込まれ、管の発進側に排出される。管
内に取り込まれた泥水の一部は貫通孔ｌＯから外管外周
に供給され、減摩剤として機能する。

掘削途中の任意の段階でジャイロ等により削進方向の検
出が行われ、方向に許容範囲を超える誤差を生じている
場合には、その段階で方向修正を行う。

第５図（Ａ）、（Ｂ）は方向修正の方法を示しており、
第５図（Ａ）に示す状態で削進を中止した後、ジャイロ
等により修正すべき方向とその修正量を検出し、外管１
の傾斜面３を修正すべき方位と外管径方向で反対方向に
向ける。そして、この状態で内管２を回転させ、外管１
を非回転の状態として両管を同時に推進させる。この推
進により、第５図（Ｂ）に示すように外管の傾斜面３は
土壁の反力を受け、外管工は内管２とともに傾斜面３と
反対方向にその向きが修正される。ここで、リトラクト
ビット６は外管先端外径よりも小さい径で掘削するため
、傾斜面３は土壁からの反力を受けやすく、外管の方向
修正が確実に行われる。また、掘削部の泥水はほとんど
総て外管内に取り込まれ、外管先端の外側には流れない
ため、第４図に示すような傾斜面の当たるべき土壁Ａが
泥水によって崩壊するようなことがなく、傾斜面３によ
る方向修正が確実に行われる。

このような本発明の方向修正機能は、崩壊性地盤におい
て顕著な方向修正作用を有する。本発明者等の実験によ
れば、外管２８５ｎｍのサイズの外管を用い、傾斜面３
の角度を７°、その長さを５００ｍとした本発明装置に
より、崩壊性地盤において方向修正（上方向への修正）
を行ったところ、推進距離３ｍにつき４Ｃ！＋１上方に
持ち上がることが確認された。このように本発明装置が
崩壊性地盤において大きな効果を発揮するのは、方向修
正を外管自体を曲げることにより行うため、修正時の押
し込み力（上述した実験例の場合、７　ｔｏｎ前後）を
外管全体で受けることになり、これによって押し込み時
における土壁の崩壊が防止されることによるためである
。これに対し、内管先端に傾斜面を有する従来装置のよ
うに、内管を曲げ、外管をそれに追従させるようにした
場合、修正時の押し込み力のほとんど総てを外管から突
出した内管先端部で受けることになり、このため、その
部分の土壁に内管から大きな力が作用して土壁崩壊が生
じ、内管が元の方向（修正前の方向）に戻されてしまう
。

本発明装置は、上下方向の方向修正だけでなく、その傾
斜面３を修正すべき方向と１８０°反対側に向けること
により任意の方向に方向修正を行うことができる。

なお、本発明の装置は、水平推進工法だけでなく、管を
円弧状に推進させる円弧推進工法にも適用することがで
き、この場合には、直進掘削と上記方向修正機能を用い
て上方へ方向修正する掘削とを交互に繰り返すことによ
り管を円弧状に推進させる。

また、本発明の装置は、外管自体を埋設管とする工法、
及び外管をパイロット管として用い、削進到達側で外管
に拡孔ビットを接続し、拡孔ビットをその後部に埋設管
を連行させつつ外管により発進側に引き寄せるようにす
る工法のいずれにも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、次のような効果が得られる
。

■削進方向の修正を確実且つ効率的に行うことができ、
特に、崩壊性地盤において従来装置では得られない大き
な曲げ修正効果が得られる。

■その優れた曲げ修正機能により、外径が２５０膿を超
えるような管であっても適切に曲げ修正を行うことがで
きる。

■方向修正時には、単に管が土壁に押し込まれるのでは
なく、内管による先掘孔に外管が押し込まれるため、長
距離削進においても何ら問題なく適用することができる
。

■方向修正削進中でも排土の取り込みが十分行われるた
め、大きな押し込み量が得られ、この面からも効率的な
曲げ修正を行うことができる。

■方向修正時にツールの組み換え等を行う必要もなく、
構造も簡単で故障も少なく、しかも通常の掘削自体も効
率的に行うことができる。

以上のように本発明は、削進距離、管径等に関係なく確
実且つ効率的な方向修正を行うことができるものであり
、埋設管用地中掘削装置として極めて汎用性の高い装置
である。

また本願第２の発明によれば、以上のような効果に加え
、掘削部から外管内に取り込まれる泥水の一部を減摩剤
として使用するため、従来のように減摩剤を掘削水と別
に供給するような必要がなく、またこのため外管を二重
管構造とする必要もないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明装置の一実施例を示すもの
で、第１図は縦断面図、第２図は第１図中ｎ−ｎ線に沿
う断面図、第３図は第１図中ｍ−ｍ線に沿う断面図であ
る。第４図は本発明装置による掘削状況を示す説明図で
ある。第５図（Ａ）、（Ｂ）は本発明装置により方向修
正を行う場合を段階的に示す説明図である。図において、ｌは外管、２は内管、３は傾斜面、６はリ
トラクトビット、ＩＯは貫通孔である。図面の浄書

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外管及び内管からなり、これら外管及び内管を回
転させながら先端ビットにより掘削を行う二重管式の掘
削装置において、内管の先端に掘削径が外管先端部の外
径よりも小さいリトラクトビットを起倒可能に設けると
ともに、外管先端側の管外面部に、外管先端に向って外
管軸線方向に傾斜した傾斜面を設けたことを特徴とする
地中掘削装置。
（２）外管及び内管からなり、これら外管及び内管を回
転させながら先端ビットにより掘削を行う二重管式の掘
削装置において、内管の先端に掘削水の噴射孔を設ける
とともに、その後方位置に掘削径が外管先端部の外径よ
りも小さいリトラクトビットを起倒可能に設け、外管先
端側の管外面部に、外管先端に向って外管軸線方向に傾
斜した傾斜面を設けけるとともに、該傾斜面の後方位置
の管周方向複数箇所に泥水吐出用の貫通孔を設けたこと
を特徴とする地中掘削装置。