JPH07279583A - 小口径推進装置用先導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーガースクリュー式土砂搬送装置を備えた
小口径推進装置用先導体において、地山の破砕をより確
実に行い、かかる先導体を備えた小口径推進装置の特に
岩層あるいは礫層における施工性を向上させる。 【構成】 小口径推進装置用先導体の掘削装置後部位置
に、オーガースクリューに接続された回転軸に固着され
た雄型破砕体と、雄型破砕体の外周に所定間隔をおいて
包囲配設された雌型破砕体とからなる土砂破砕装置を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒューム管や塩化ビニ
ール管等の管渠を地中に推進埋設するオーガー式搬送装
置を備えた小口径推進装置用先導体、特に、従来困難で
あった礫層あるいは岩層での施工に適した先導体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】下水道に代表される管渠の地下埋設にお
いては、地表面から掘削する開削工法が最も一般的であ
るが、近年の交通量の増大、輻輳した地下埋設物、さら
には、地域住民への影響などを考慮し、シールド工法、
推進工法などのいわゆる非開削工法が特に都市土木にお
いて多く用いられるようになった。

【０００３】シールド工法や推進工法は、発進あるいは
到達竪坑部分の地面を掘削するだけで、実質的な管渠埋
設部分は地表面を掘削する必要が無いため、上記したよ
うな開削工法における問題点を殆ど解消することができ
る。

【０００４】しかしながら、シールド工法や一般の推進
工法は、使用するシールド機に備えられる各種装置の製
作上の限界や、掘削土砂搬出のための作業員の出入り等
の都合によって、大口径のものにしか適用できず、一般
に口径が５００ｍｍ未満のものではその適用が困難であ
った。

【０００５】この対策として、埋設管渠内に土砂搬出用
のオーガースクリューを配設し、その先端にオーガース
クリューを回転軸とする掘削用のカッターを備えたいわ
ゆる小口径推進装置が開発されている。このような構造
によって、シールド機のような複雑かつ大型の機構を必
要とせず、また管渠内へ作業員が出入りせずに掘削土砂
の搬出が可能となり、従来困難であった口径５００ｍｍ
未満の管渠への推進工法の適用が可能となった。

【０００６】図７はこの小口径推進装置用先導体の一例
を簡略化して示す縦断面図で、５０は先端側がすりばち
状に開放した方向修正用ヘッド、５１は先導管Ｐ内に配
設された掘削土砂搬送装置である。この掘削土砂搬送装
置５１は、筒状のケーシング５１ａと、このケーシング
５１ａに内蔵されたオーガースクリュー５１ｂを備えて
いる。また、５２はオーガースクリュー５１ｂの先端に
オーガーシャフトジョイント５３を介して取付けられた
掘削オーガーヘッド、５４は進退させることにより方向
修正用ヘッド５０の傾きを換える方向修正用のシリンダ
ーである。

【０００７】この先導体は、図示しない竪坑内に設けら
れた油圧シリンダーにより埋設管を推進しつつオーガー
スクリュー５１ｂを旋回させることにより、これに接続
された掘削オーガーヘッド５２が前面の地山に押しつけ
られながら旋回し、オーガーヘッド５２の先端に設けら
れた掘削ビット５２ａによって地山が掘削される。掘削
された土砂は、掘削オーガーヘッド５２と方向修正用ヘ
ッド５０とによって形成された後部のチャンバ内に取り
込まれ、さらに推進力によって方向修正用ヘッド５０の
中心位置から掘削土砂搬送装置５１のケーシング５１ａ
内に取り込まれる。ここでオーガースクリュー５１ｂの
送り作用によって掘削土砂が順次発進竪坑内まで搬送排
出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記先導体
においては、掘削オーガーヘッド５２の掘削ビット５２
ａにより破砕された土砂が、直接背後のケーシング５１
ａ内に入り込むため、地山の十分な破砕が困難である。
特に、硬質の礫や岩の場合、オーガースクリュー５１ｂ
の羽根と羽根との間に十分に破砕されない塊状態の礫あ
るいは岩が嵌まり込んで土砂の搬送が不可能となり、こ
れによって、掘削オーガーヘッド５２後部のチャンバー
内を閉塞し最終的に推進不能な状態に陥る場合がある。

【０００９】そこで本発明は、オーガースクリュー式の
土砂搬送装置を備えた小口径推進装置用先導体における
上記問題を解決するもので、地山の破砕をより確実に行
い、かかる先導体を備えた小口径推進装置の特に岩層あ
るいは礫層における施工性を向上させることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、先導体本体内にケーシングとこれに内蔵
されたオーガースクリューとからなる土砂搬送装置を備
え、さらに先端部に前記オーガースクリューに接続され
た掘削装置を備えた小口径推進装置用先導体において、
前記掘削装置の後部位置に、前記オーガースクリューに
接続された回転軸に固着された雄型破砕体と、同雄型破
砕体の外周に所定間隔をおいて包囲配設された雌型破砕
体とからなる土砂破砕装置を備えたことを特徴とする。

【００１１】ここで、前記雄型破砕体の外周に、破砕さ
れた土砂を後部側へ送る送り羽根を形成したり、また、
前記掘削装置と破砕装置との間に、前記先導体本体内に
突出する破砕羽根を備えることができる。

【００１２】

【作用】先端の掘削装置によってある程度の大きさに破
砕された土砂は、雄型破砕体とこの雄型破砕体の外周に
所定間隔をおいて包囲配設された雌型破砕体との間を粉
砕されながら通過することにより、オーガースクリュー
の羽根に嵌まり込まない程度の大きさとなって排出され
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の特徴を図面に示す実施例に基づ
いて具体的に説明する。図１は本発明の一実施例である
小口径推進装置用先導体の側面断面図、図２は図１に示
す小口径推進装置用先導体の正面図である。

【００１４】１０は先導体の先端に設けられた掘削装置
で、正面形状が円形の掘削装置本体１１、中心部に設け
られたトリコンビット１２、及び、トリコンビット１２
の両側に設けられたローラーカッタ１３等によって構成
される。

【００１５】掘削装置本体１１は全体が旋回可能で、特
に図２に明瞭に示すように、その全面に地山掘削用の超
硬チップ１１ａが溶接によって固着されている。

【００１６】トリコンビット１２は先端が掘削装置本体
１１よりも前面に突出した形状で中心部の掘削を行い、
その中心位置には泥漿材あるいは水（以下単に水等とい
う）の噴出孔１２ａが設けられている。この噴出孔１２
ａから地山に水等を噴出させることにより、掘削時にお
けるトリコンビット１２の冷却を行い、また、掘削され
た土砂を泥漿化させて外部への搬出を容易にしている。

【００１７】トリコンビット１２を挟んで設けられた一
対のローラーカッタ１３は、先端に刃先を有する算盤玉
状の複数のカッターを所定間隔で同一軸線上に配置した
もので、両端をベアリング（図示せず）によって回動可
能に支持されている。このローラーカッタ１３を切羽に
向かって押さえつけながら転がすことにより、ローラー
カッタ１３の先端が礫あるいは岩層に食い込む。

【００１８】このように掘削装置本体１１前面のローラ
ーカッタ１３は、いわゆるくさび作用によって礫あるい
は岩を破砕し、従来のように、切羽前面の地山の礫を引
きずったりまた掘り起こすことが少なくなり、切羽の安
定性に優れ、小さなトルクでの掘削を可能にしている。
さらには、安定した掘削が可能で、振動，騒音が少な
く、信頼性にも優れている。

【００１９】一対のローラーカッタ１３の回転方向後部
位置には、トリコンビット１２あるいはローラーカッタ
１３等によって掘削された土砂を後部のチャンバーに取
り込むため、回転方向に傾斜させた掬い込みビット１４
が設けられている。これによって、掘削装置１０の推進
旋回に伴い、掬い込みビット１４によって掬い取られた
掘削土砂が、掬い込みビット１４の裏側に設けられた開
口部（図示せず）から掘削装置１０後部のチャンバー内
に自動的に取り込まれることとなる。

【００２０】さらに、２０は小口径推進装置用先導体の
最も外周を形成する鋼製の外筒で、この外筒２０によっ
て、掘削時における地山との回転磨耗を無くし、またロ
ーリングを効果的に防ぐことができる。また、外筒２０
の内側には、掘削装置１０と共に旋回する内筒２１が設
けられている。

【００２１】内筒２１の中心位置には、先端側を掘削装
置１０にまた後端側を後述するオーガーシャフトジョイ
ントに接続された接続軸２２が配設され、この接続軸２
２の外周に雄型破砕体２３が固着されている。２４はこ
の雄型破砕体２３の外周に所定間隔をおいて包囲配設さ
れた雌型破砕体で、この雄型破砕体２３及び雌型破砕体
２４によって、チャンバー内に取り込まれた掘削土砂の
破砕装置を構成している。

【００２２】土砂破砕装置の分解斜視図を示す図３、及
び、雄型破砕体２３の正面図を示す図４を参照してさら
に詳述する。

【００２３】接続軸２２は切羽部等に水等を供給するた
めの貫通孔２２ａを内部に形成しており、この貫通孔２
２ａの先端は上記したトリコンビット１２の噴出孔１２
ａに接続されている。

【００２４】雄型破砕体２３は先端側に略円柱状の柱状
部２３ａを有し、さらに柱状部２３ａの基端部から後方
に向けて縮径する縮径部２３ｂを一体に形成している。
２３ｃは、図４に明瞭に示すように、接続軸２２を中心
として螺旋状に配置された超硬チップ列で、さらに、柱
状部２３ａには、外周に突設した送り羽根２３ｄが形成
されている。この送り羽根２３ｄによって、取り込まれ
た土砂が破砕されながら効率良く後方へと移送される。

【００２５】一方、雌型破砕体２４は、雄型破砕体２３
の外周に所定間隔をおいて包囲するように配設されてお
り、雄型破砕体２３の柱状部２３ａを包囲する形状の筒
状部２４ａ、また、雄型破砕体２３の縮径部２３ｂを包
囲するすり鉢状の縮径部２４ｂを有する。

【００２６】ここで、雄型破砕体２３と雌型破砕体２４
との間に形成される空間は、推進装置の規模等によって
適宜決定することができるが、後述するオーガースクリ
ューの羽根の間隔よりも狭いものとすることによって、
掘削装置１０の後部に形成されたチャンバーから移送さ
れた掘削土砂が、オーガースクリューの羽根に嵌まり込
まない程度にさらに細かく粉砕された状態で後部に移送
される。

【００２７】２５は内筒２１の内面側に形成されたチャ
ンバー内ズリ案内板兼破砕板で、羽根の表面に破砕用の
超硬チップが固着されており、これによって、チャンバ
ー内に取り込んだ掘削土砂を後部方向に導きながら、超
硬チップ付きズリ案内板兼破砕板にて破砕することがで
きる。

【００２８】また、図１中２６は外筒２０と内筒２１、
及び内筒２１と雌型破砕体２４の間に配設されたベアリ
ングである。

【００２９】さらに、２７は掘削装置１１の後部から水
等を噴出可能な水噴出装置で、基端部が接続軸２２の貫
通孔２２ａに接続されている。これによって、テールボ
イド内残りズリを切羽方向に押し出して、ズリと外筒２
０との接触による推進力の増大を防止し、また清掃及び
掘削装置１０の冷却効果を高めることができる。

【００３０】また、２８はリング状のスラストベアリン
グ、２８ａはこのスラストベアリング２８を支持するス
ラストベアリング受で、雌型破砕体２４の先端部は、ス
ラストベアリング２８の一方に固着されている。また、
スラストベアリング受２８ａは内筒２１によって支持さ
れている。

【００３１】雄型破砕体２３及び雌型破砕体２４によっ
て構成される掘削土砂破砕装置の後部位置には、従来例
で説明したように、筒状のケーシング３１とこのケーシ
ング３１に内蔵されたオーガースクリュー３２とからな
る掘削土砂搬送装置３０が設けられている。また、オー
ガースクリュー３２と接続軸２２とはオーガーシャフト
ジョイント３３によって接続されている。これによっ
て、雄型破砕体２３及び雌型破砕体２４によって破砕さ
れた掘削土砂が、掘削土砂搬送装置３０のオーガースク
リュー３２によって図示しない発進竪坑まで移送され
る。

【００３２】なお、図１において、３４は方向修正用の
シリンダー、４０は推進管、４１は鋼製カラーをそれぞ
れ示す。

【００３３】上記構成において、前方に推進しながらオ
ーガースクリュー３２を回転させることにより、先端の
掘削装置１０が旋回し、図５の説明図に示すように、こ
の掘削装置１０の超硬チップ１１ａ，トリコンビット１
２，ローラーカッタ１３によって地山がある程度の大き
さに破砕される。その際、トリコンビット１２の水噴出
孔１２ａ、及び水噴出装置２７の先端から水等を噴出さ
せながら掘削する。

【００３４】掘削された土砂（砂礫）は掘削装置１０後
部へと取り込まれ、ここで、チャンバー内ズリ案内板兼
破砕板２５によって、さらに細かく破砕されながら後部
へと移送される。

【００３５】次いで、破砕された土砂は、雄型破砕体２
３及び雌型破砕体２４の間を通過可能な大きさまで圧潰
され、所定の大きさに粉砕されたのち、さらに後部の土
砂搬送装置３０へと移送される。

【００３６】このように、本実施例の小口径推進装置用
先導体においては、地山は先ず先端に設けられた掘削装
置１０によって破砕され、次いで、チャンバー内ズリ案
内板兼破砕板２５によって破砕され、さらに、雄型破砕
体２３及び雌型破砕体２４の間を通過し圧潰破砕され
る。これによって、従来困難であった、礫層あるいは岩
層等の地層に対しても、搬送不能状態を引き起こすこと
なく推進作業が確実に行える。

【００３７】なお、推進方向の修正はシリンダー３４を
進退させることによって行う。ここで、本実施例のよう
にスラストベアリング２８を備えることによって、オー
ガースクリュー３２の回転により掘掘削装置１０を回転
させながら修正シリンダー３４による方向修正を行うと
き、修正シリンダー３４の力を雌型破砕体２４に伝達さ
せ、回転と方向修正を同時に可能としている。また、修
正シリンダー３４を進退させた場合、修正シリンダー３
４の前方位置に設けられたスラストベアリング２８の中
心位置でそれより前方の掘削装置１０を含む短い部分が
修正方向に折れるため、方向修正が短時間でかつ的確に
行えるようになる。

【００３８】なお、本実施例の小口径推進装置用先導体
は、図７に示す従来の小口径推進装置用先導体の先端部
を取り替えることによって構成することができる。

【００３９】また、上記実施例においては、掘削装置１
０の中心位置に場所をとらないトリコンビット１２を設
けたものについて説明したが、本発明は無論これに限定
されず、例えば、図６の正面図に示すように、トリコン
ビット１２に換え、中心位置に２連のローラーカッタ１
５を設けることもできる。このような構造は、特に、中
心部にローラーカッタ１５を設置するスペースを確保可
能な大径のものに適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。

【００４１】（ａ）掘削装置の後部位置に、オーガース
クリューに接続された回転軸に固着された雄型破砕体
と、同雄型破砕体の外周に所定間隔をおいて包囲配設さ
れた雌型破砕体とからなる土砂破砕装置を備えることに
より、先端の掘削装置によってある程度の大きさに破砕
された土砂は、雄型破砕体と雌型破砕体との間を圧潰さ
れながら通過し、オーガースクリューの羽根に嵌まり込
まない程度の大きさとなって排出され、従来困難であっ
た、普通土から礫，玉石，岩盤にまで広範囲に使用可能
となる。

【００４２】（ｂ）雄型破砕体の外周に、破砕された土
砂を後部側へ送る送り羽根を形成することにより、掘削
土砂の移送効率を向上させることができる。

【００４３】（ｃ）掘削装置と破砕装置との間に、先導
体本体内に突出する破砕羽根を備えることにより、さら
に破砕効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である小口径推進装置用先導
体の側面縦断面図である。

【図２】図１に示す小口径推進装置用先導体の正面図で
ある。

【図３】図１に示す小口径推進装置用先導体の要部を示
す分解斜視図である。

【図４】図１に示す小口径推進装置用先導体の雄型破砕
体の正面図である。

【図５】図１に示す小口径推進装置用先導体の掘削状況
を示す側面断面図である。

【図６】小口径推進装置用先導体の他の実施例を示す正
面図である。

【図７】従来の小口径推進装置用先導体の側面断面図で
ある。

【符号の説明】 １０ 掘削装置、１１ 掘削装置本体、１１ａ 超硬チ
ップ、１２ トリコンビット、１２ａ 水噴出孔、１３
ローラカッタ、１４ 掬い込みビット、２０外筒、２
１ 内筒、２２ 接続軸、２２ａ 貫通孔、２３ 雄型
破砕体、２３ａ 柱状部、２３ｂ 縮径部、２３ｃ 超
硬チップ列、２３ｄ 送り羽根、２４雌型破砕体、２４
ａ 筒状部、２４ｂ 縮径部、２４ｃ 超硬チップ、２
５チャンバー内ズリ案内板兼破砕板、２６ ベアリン
グ、２７ 水噴出装置、２８スラストベアリング、２８
ａ スラストベアリング受、３０ 掘削土砂搬送装置、
３１ ケーシング、３２ オーガースクリュー、３３
オーガーシャフトジョイント、３４ 方向修正用シリン
ダー、４０ 推進管、４１ 鋼製カラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先導体本体内にケーシングとこれに内蔵
   されたオーガースクリューとからなる土砂搬送装置を備
   え、さらに先端部に前記オーガースクリューに接続され
   た掘削装置を備えた小口径推進装置用先導体において、 前記掘削装置の後部位置に、前記オーガースクリューに
   接続された回転軸に固着された雄型破砕体と、同雄型破
   砕体の外周に所定間隔をおいて包囲配設された雌型破砕
   体とからなる土砂破砕装置を備えたことを特徴とする小
   口径推進装置用先導体。
2. 【請求項２】 前記雄型破砕体の外周に、破砕された土
   砂を後部側へ送る送り羽根を形成したことを特徴とする
   請求項１記載の小口径推進装置用先導体。
3. 【請求項３】 前記掘削装置と破砕装置との間に、前記
   先導体本体内に突出する破砕羽根を備えていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の小口径推進装置用先導
   体。