JPH05149090A - 小口径管埋設装置の回転掘削具 - Google Patents

小口径管埋設装置の回転掘削具

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JPH05149090A
JPH05149090A JP31448991A JP31448991A JPH05149090A JP H05149090 A JPH05149090 A JP H05149090A JP 31448991 A JP31448991 A JP 31448991A JP 31448991 A JP31448991 A JP 31448991A JP H05149090 A JPH05149090 A JP H05149090A
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正男 須田
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邦彦 有馬
Minoru Ouchi
実 大内
Sadao Kono
貞男 河野
Masashi Miyatake
昌志 宮武
Hiroshi Moriya
洋 守屋
Hiroji Honda
広二 本多
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AIRETSUKU GIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小口径管埋設装置に用いる回転掘削具におい
て、回転数は従来機と同じ条件で掘削土砂と粘性付与液
とを攪拌混合する攪拌能力をさらに向上させ、高速掘進
に対応できるようにする。 【構成】 掘進機本体の前部4−1に装着する回転掘削
具2の表面形状をほぼ円錐形状とし、切羽側先端中央部
に設けたカッタスポーク2−2の掘削刃3で切羽全断面
をほぼ同一平面で掘削する。掘削土砂と注入口2−1か
ら注入される粘性付与液とは回転掘削具の表面に設けた
攪拌用突起物2−4で内側から外周側へ順次攪拌混合さ
れ、塑性流動性のある泥土として掘進機本体と地山との
間の泥土通路9へ移送されるため、掘進速度を上げても
泥土通路9の閉塞が起こりにくい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地下ケーブル等の埋設
に使用される小口径管埋設装置の回転掘削具に関する。
【0002】
【従来の技術】地下ケーブル等の埋設用として、図6〜
図8に示すように、掘進機本体の前部4−1に掘削外径
が掘進機本体4−1,4−2の外径より大きく、粘性付
与液の注入口2−1を有する回転掘削具2を装着し、掘
進機本体の後部4−2に外径が掘進機本体4−1,4−
2の外径より大きく、回転掘削具2の外径より小さい埋
設管5を接続し、その埋設管5および掘進機本体4−
1,4−2を発進立坑内に設置した推進装置(図示しな
い)により推進し、前記回転掘削具2により地山1を掘
削しながら前記注入口2−1から注入した粘性付与液と
掘削土砂とを攪拌混合して塑性流動性を有する泥土12
となし、その泥土12を掘削された地山1と掘進機本体
4−1,4−2との間に形成される泥土通路9に充填し
つつ後方に移送する形式の小口径管埋設装置が先に提出
されている(特開平1−263386)。なお、図6〜
図8において、2−3は回転掘削具2の外筒部、2−4
は外筒部2−3の表面に設けられた攪拌用突起物、3は
回転掘削具2の円錐部表面に設けられた掘削刃、4−3
は方向修正時の反力を地山1に伝達するため掘進機本体
の後部4−2に設けられたリブ状突起物、6は回転掘削
具2の駆動装置、7は土砂圧送ポンプ、8はその土砂取
り込み口、10は方向修正ジャッキ、11は土砂圧送パ
イプ、13は粘性付与液供給通路である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この形式の小口径管埋
設装置の安定した運転を行うためには、 1)切羽面近傍において掘削土砂を塑性流動性のある泥
土に変換できること。
【0004】2)切羽面から土砂取り込み口までの泥土
通路が閉塞されないこと。
【0005】3)泥土通路より大きい礫等の固形物は地
山に押しのけ、泥土通路に侵入させないこと。
【0006】等が前提条件となる。
【0007】上記前提条件を満足する手段として特開平
1−263386では、回転掘削具2の最外周掘削刃3
の後方に掘進機本体4−1,4−2とほぼ同径の外筒部
2−3を設け、その外筒部2−3の表面に先端部回転半
径が回転掘削具2の掘削半径とほぼ等しい複数個の攪拌
用突起物2−4を周方向および軸方向に順次位置をずら
して設けることが提案された。
【0008】上記提案に基づく回転掘削具を制作し、実
際に使用してみた結果、それ以前の回転掘削具と比較し
て、掘削土砂と粘性付与液とを攪拌混合する攪拌機能お
よび礫等を地山に押しのける固形物排除機能の面でより
効果のあることが確認されている。しかし、上記提案に
基づく回転掘削具では、安定した掘進ができるのは掘進
速度が10cm/min 程度までであり、掘進速度をさらに
20cm/min 程度まで上げようとすると、攪拌能力の不
足により泥土通路の閉塞が発生することが判明した。こ
れは次のような理由によるものと推測される。
【0009】すなわち、図6および図7に示す従来技術
による回転掘削具では、回転掘削具2の円錐部表面に設
けた掘削刃3により切羽の中心から最外周部までの全断
面の掘削と掘削土砂の攪拌を同時に行うため、掘削量の
多い外周部掘削刃3の掘削土砂にまで先端中央部の注入
口2−1から注入される粘性付与液が十分に行きわたる
ことは難しく、回転掘削具2の回転数が同じであれば、
掘進速度を上げると単位掘進距離当りの回転数が減少す
るため、攪拌能力の不足をきたし、外周部掘削刃の掘削
土砂が塑性流動性の不十分な状態で後方の泥土通路9に
移送されることになり、その結果、泥土通路9の閉塞が
発生するものと考えられ。
【0010】また、回転掘削具2の回転数を上げるため
には、駆動装置6のパワーアップが必要であり、駆動装
置の搭載スペースに制約がある小口径管埋設装置では、
パワーアップにより回転掘削具2の回転数を上げること
にも限界がある。
【0011】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
で、回転掘削具の回転数は従来機と同じ条件で攪拌能力
をさらに向上させ、高速掘進に対応できるようにするこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、掘進機本体の前部に掘削外径が掘進機本体
の外径より大きく、粘性付与液注入用の注入口を有する
回転掘削具を装着し、掘進機本体の後部には外径が掘進
機本体の外径より大きく、前記回転掘削具の外径より小
さい埋設管を接続し、その埋設管および掘進機本体を発
進立坑内に設置した推進装置により推進し、前記回転掘
削具により地山を掘削しながら前記注入口から注入した
粘性付与液と掘削土砂とを攪拌混合して塑性流動性を有
する泥土となし、その泥土を掘削した地山と掘進機本体
との間に形成される泥土通路に充填しつつ後方に移送す
るようにした小口径管埋設装置の回転掘削具において、
前記回転掘削具の表面形状を切羽側の先端中央部を頂点
とするほぼ円錐形状として、その回転掘削具先端中央部
に粘性付与液注入口と、軸心に対してほぼ垂直に延び掘
削刃を装備した少なくとも2本以上のカッタスポークと
を設け、カッタスポークより後方の回転掘削具の表面に
は、カッタスポーク近傍から最外周部にかけてカッタス
ポークの掘削刃で掘削した土砂と、前記注入口から注入
した粘性付与液とを攪拌混合するための複数個の攪拌用
突起物を設けたことを特徴とする。
【0013】また、本発明は、前記回転掘削具の表面の
傾斜を最外周部に近付くに従って段階的もしくは連続的
にゆるやかにしたことを特徴とする。
【0014】
【作用】回転掘削具の先端中央部に設けられたカッタス
ポークの掘削刃は切羽の中心から最外周部までの全断面
をほぼ同一平面で掘削する。切羽からの掘削土砂は切羽
面の後方の掘削された地山と回転掘削具の表面との間に
できる空間に移動し、また、回転掘削具先端中央部の注
入口から注入される粘性付与液は、この掘削され、ゆる
んだ土砂が充満している空間内に切羽面を介して浸透し
やすくなる。このように、切羽面の後方の空間に移動し
た掘削土砂中に既に粘性付与液が行きわたった状態で、
回転掘削具の表面にカッタスポーク近傍から最外周部に
かけて設けられた攪拌用突起物で内側から外周側へ順次
攪拌混合させることにより、掘進速度を上げても十分な
攪拌能力が得られ、掘削土砂を塑性流動性のある泥土と
して後方の泥土通路に移送することができるので、泥土
通路の閉塞が起こりにくくなる。
【0015】回転掘削具の表面の傾斜を最外周部に近付
くに従ってゆるやかにすれば、粘性付与液と混合した掘
削土砂が円滑に内側から外周側へ、さらに後方の泥土通
路へと移動しやすくなり、泥土通路の閉塞が一層起こり
にくくなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5を用い
て説明する。
【0017】図1は本発明の回転掘削具を用いた小口径
管埋設装置の掘進中の状態図、図2はその要部拡大図、
図3〜図5は回転掘削具の形状を示した図で、図中、図
6〜図8と同一符号は同一部分もしくは機能的に同等の
部分を示す。
【0018】図1〜図5において、回転掘削具2の表面
形状は切羽側の先端中央部を頂点とするほぼ円錐形状
(本実施例では2段円錐部とその外周側に連なる円筒状
の外筒部2−3からなる)をしており、その外筒部2−
3は掘進機本体4−1,4−2とほぼ同径となってい
る。
【0019】回転掘削具2の先端中央部には掘削土砂中
に粘性付与液を注入するための注入口2−1を設けてお
り、掘進機本体の前部4−1に設けられた粘性付与液供
給通路13を通して注入口2−1に粘性付与液が供給さ
れる。
【0020】注入口2−1の真近に掘削刃3を装備した
カッタスポーク2−2を設けてある。このカッタスポー
ク2−2は、回転掘削具2が1回転する間に掘削刃3に
より切羽全断面をほぼ同一平面で掘削できるよう軸心に
対してほぼ垂直に、少なくとも2本以上軸対称に設けら
れる。
【0021】カッタスポーク2−2より後方の回転掘削
具2の表面(2段円錐部および外筒部2−3)には複数
個の攪拌用突起物2−4を設けてある。これらの攪拌用
突起物2−4は、礫等の固形物を地山に押しのけるよう
掘削土砂に当る面を先細状に傾斜させてある。
【0022】最外周の掘削刃3および最外周の攪拌用突
起物2−4の先端部回転半径で決まる回転掘削具2の掘
削外径は掘進機本体4−1,4−2の外径より大きくし
てある。
【0023】上記のように構成した回転掘削具2を掘進
機本体の前部4−1に装着し、搭載した駆動装置6によ
って回転駆動する。
【0024】図1に示す小口径管埋設装置の掘進形態は
図6〜図8に示した従来機と同様である。すなわち、回
転掘削具2を回転させ、掘削刃3で掘削した土砂を切羽
近傍から直接掘進機本体4−1,4−2内に取り込まな
いで、掘削土砂中に注入口2−1から粘性付与液を注入
し、回転掘削具2の回転により攪拌混合して、掘削土砂
を塑性流動性のある泥土12に変換し、この泥土12を
掘削された地山1と掘進機本体4−1,4−2との間に
できる隙間、すなわち泥土通路9を通して後方の土砂取
り込み口8まで移送し、土砂圧送ポンプ7で排土するこ
とによってできた穴に小口径管を埋設してゆく方法をと
っている。
【0025】次に、本実施例における回転掘削具2の作
用を説明する。
【0026】カッタスポーク2−2の掘削刃3により切
羽の中心から最外周までの全断面がほぼ同一平面で掘削
され、切羽面の後方の掘削された地山1と回転掘削具2
の表面(2段円錐部および外筒部2−3)との間に空間
14ができるため、切羽面からの掘削土砂はこの空間1
4に移動しようとする。
【0027】回転掘削具先端中央部の注入口2−1から
注入された粘性付与液は、地山へ浸透するよりも、一旦
掘削され、ゆるんだ土砂が充満している前記空間14内
に切羽面を介して入りやすくなる。
【0028】掘削刃3で掘削された土砂と注入口2−1
から注入された粘性付与液とは、カッタスポーク2−2
で全体的に粗く攪拌混合された後、新たに掘削される切
羽面からの掘削土砂の土砂圧により後方の空間14内に
移動し、ここで回転掘削具2の表面(2段円錐部および
外筒部2−3)に設けられた攪拌用突起物2−4によ
り、内側から外周側へ順次攪拌混合される。攪拌用突起
物2−4は掘削土砂中に既に粘性付与液が行きわたった
状態で攪拌混合するため、従来に比べて攪拌効率が向上
し、回転掘削具の回転数が従来機と同じ条件で掘進速度
を上げても、掘削土砂を塑性流動性のある泥土として後
方の泥土通路9に移送することができる。本実施例で
は、さらに回転掘削具2の表面形状を、表面の傾斜が最
外周部に近付くに従ってゆるやかとなる2段円錐形状に
してあるため、空間14内の粘性付与液と混合した掘削
土砂がより円滑に後方の泥土通路9へ移動しやすくな
り、泥土通路9の閉塞が一層起こりにくくなる。回転掘
削具2の表面の傾斜を段階的でなく、連続的にゆるやか
にしても同様の効果が得られる。なお、回転掘削具の表
面の傾斜を全体的にゆるやかにした場合には曲進しやす
くなる傾向があるが、最外周部に近付くに従って段階的
もしくは連続的に傾斜をゆるやかにすることで、そのよ
うな不具合も回避できる。
【0029】泥土通路9へ入りきれない礫等の固形物
は、従来と同様、回転掘削具2の傾斜した表面と攪拌用
突起物2−4により地山へ押しのけられる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転掘削
具の先端中央部に設けたカータスポークの掘削刃で切羽
全断面をほぼ同一平面で掘削し、その掘削土砂と先端中
央部の注入口から注入される粘性付与液とをカッタスポ
ークより後方の回転掘削具の表面に設けた攪拌用突起物
で内側から外周側へ順次攪拌混合させることにより、回
転掘削具の回転数は従来機と同じ条件で攪拌能力を一段
と向上させることができるので、掘進速度を上げても泥
土通路の閉塞が起こりにくく、高速掘進に対応できるよ
うになる。
【0031】また、回転掘削具の表面の傾斜を最外周部
に近付くに従ってゆるやかにすることで、粘性付与液と
混合した掘削土砂がより円滑に後方の泥土通路へ移動で
きるようになり、泥土通路の閉塞を一層起こりにくくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転掘削具を用いた小口径管埋設装置
の掘進状態を示す縦断面図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】本発明の回転掘削具の正面図である。
【図4】図3のA−A断面図である。
【図5】図3のB−B断面図である。
【図6】従来技術による小口径管埋設装置の掘進状態を
示す縦断面図である。
【図7】図6のC矢視図である。
【図8】図6のD−D断面図である。
【符号の説明】
1…地山、2…回転掘削具、2−1…粘性付与液注入
口、2−2…カッタスポーク、2−3…外筒部、2−4
…攪拌用突起物、3…掘削刃、4−1…掘進機本体の前
部、4−2…掘進機本体の後部、5…埋設管、6…回転
掘削具の駆動装置、7…土砂圧送ポンプ、8…土砂取り
込み口、9…泥土通路、10…方向修正ジャッキ、11
…土砂圧送パイプ、12…泥土、13…粘性付与液供給
通路、14…切羽面の後方空間。
フロントページの続き (72)発明者 有馬 邦彦 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 大内 実 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 河野 貞男 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 宮武 昌志 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 守屋 洋 東京都台東区秋葉原5番8号 アイレツク 技建株式会社内 (72)発明者 本多 広二 東京都台東区秋葉原5番8号 アイレツク 技建株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 掘進機本体の前部に掘削外径が掘進機本
    体の外径より大きく、粘性付与液注入用の注入口を有す
    る回転掘削具を装着し、掘進機本体の後部には外径が掘
    進機本体の外径より大きく、前記回転掘削具の外径より
    小さい埋設管を接続し、その埋設管および掘進機本体を
    発進立坑内に設置した推進装置により推進し、前記回転
    掘削具により地山を掘削しながら前記注入口から注入し
    た粘性付与液と掘削土砂とを攪拌混合して塑性流動性を
    有する泥土となし、その泥土を掘削した地山と掘進機本
    体との間に形成される泥土通路に充填しつつ後方に移送
    するようにした小口径管埋設装置の回転掘削具におい
    て、前記回転掘削具の表面形状を切羽側の先端中央部を
    頂点とするほぼ円錐形状として、その回転掘削具先端中
    央部に粘性付与液注入口と、軸心に対してほぼ垂直に延
    び掘削刃を装備した少なくとも2本以上のカッタスポー
    クとを設け、カッタスポークより後方の回転掘削具の表
    面には、カッタスポーク近傍から最外周部にかけてカッ
    タスポークの掘削刃で掘削した土砂と、前記注入口から
    注入した粘性付与液とを攪拌混合するための複数個の攪
    拌用突起物を設けたことを特徴とする小口径管埋設装置
    の回転掘削具。
  2. 【請求項2】 回転掘削具の表面の傾斜を最外周部に近
    付くに従って段階的もしくは連続的にゆるやかにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の小口径管埋設装置の回転
    掘削具。
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