JPH0762984A - 管推進機用のホルダー付きローラービッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローラビッド取付けホルダーの裏面が摩耗す
ることなく、掘進方向の修正を円滑に行うことのできる
管推進機の回転掘削具に好適な管推進機用のホルダー付
きローラービッドを提供する。 【構成】 回転掘削具本体２００ａの粘性付与液注入口
２ａから粘性付与液を掘削土砂へ注入して生成した泥土
を、掘進過程で掘削孔と埋設管との間の隙間に充填して
埋設管を推進するタイプの管推進機に取り付けて使用す
る、ローラービッド取付けホルダー３０１とこのホルダ
ー３０１の回転軸に回転自在に軸支されたローラービッ
ド２０２とを有するホルダー付きローラービッドにおい
て、ローラービッド取付けホルダー３０１に、その裏面
３０１ｂ側の地山を掘削し得る掘削刃３０１ａを設ける
ことにより、前記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削孔と埋設管との間
の隙間に泥土を充填しながら埋設管を推進する推進工法
の作業機である管推進機の回転掘削具に取り付けられ、
硬質地山を切削する管推進機用のホルダー付きローラー
ビッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】直径略８００ｍｍ以下の小径の管を埋設
する工法として、推進工法と称する工法が知られてい
る。従来から一般的に用いられている推進工法では、埋
設管の後端を推進ジャッキで押すことにより、前部の地
山を圧密しながら埋設管を貫入する方法を採用してい
て、埋設管に大きな貫入抵抗が作用することから、強大
な推進力を必要とする、埋設管が破損しやすい、埋設管
の埋設方向が目標とする方向からずれやすい等各種の問
題があった。そのため、埋設管を貫入する際、前部の地
山を埋設管よりもやや大径に掘削するとともに掘削土砂
に粘性付与液を注入、撹拌混合し、その結果生成された
泥土を、地山の掘削孔と埋設管との間の環状の隙間に充
填して、埋設管の貫入抵抗を軽減するようにした推進工
法が最近開発されている（例えば、特公平３ー７００８
０号公報参照）。本発明は、このような新型の推進工法
の管推進機に用いる回転掘削具のローラビッドを改良し
ようとするものである。

【０００３】そこで、この新型の推進工法の管推進機を
従来の技術として示し、その技術内容を図４及び図５を
用いて説明する。図４は、従来の技術に係る管推進機の
運転時の状態を示す要部の断面図、図５は、図４中の管
推進機における回転掘削具の拡大断面図である。

【０００４】図４において、１は地山、２はこの地山１
を掘削するための回転掘削具、２ａはこの回転掘削具の
前端中心部に設けられ、粘性付与液を放射状すなわち円
周方向に噴射して掘削土砂に注入するための粘性付与液
注入口、２ｂは回転掘削具のカッタ部の骨組みをなすカ
ッタスポーク、２ｃは回転掘削具の後部に形成された外
筒部、３はカッタスポークに取り付けられた地山１を切
削するための掘削刃である。回転掘削具２は、拡大して
示すと図５のような構造をしており、掘削外径２Ｒが後
記埋設管５の外径よりもやや大径のものを用いて、その
埋設管５との間に環状の隙間を形成するような掘削孔を
掘削する。４は推進機本体、４ａは前端部に回転掘削具
が交換可能に取り付けられる前部推進機本体、４ｂは前
端部にこの前部推進機本体４ａ後端部が傾動可能に連結
され、後端を後記埋設管５前端に当接する後部推進機本
体、４ｃは後部推進機本体４ｂの前部に位置し、後記方
向修正ジャッキ７の伸縮により前部推進機本体４ａを傾
動させようとする際発生する方向修正反力を地山１へ伝
達する反力伝達部で、推進機本体４の外周の一部を凹凸
に形成して凸部を地山に接するようにし、凹部を泥土が
流れるようにしている。５は地山１に埋設するヒューム
管等の埋設管、６は油圧モータのような回転掘削具の駆
動装置、７は管推進機の曲進時に前部シールド本体４ａ
を首振りさせるようにして方向修正する方向修正ジャッ
キである。推進機本体４は、大別すると、前部推進機本
体４ａと後部推進機本体４ｂとからなる。後部推進機本
体４ｂにおける反力伝達部４ｃの内側には、方向修正ジ
ャッキ７が設置される。方向修正ジャッキ７は、傾動可
能に連結された前部推進機本体４ａと後部推進機本体４
ｂとに傾動できるように取付けられ、後部推進機本体４
ｂの周壁に沿って複数個設置されている。なお、埋設管
５の後方には、図示はされていないが、発進立坑が設け
られており、この発進立坑内には、最後方の埋設管５の
後端部を押すことにより、その前方の各埋設管５や管推
進機に推進力を付与するための推進ジャッキが複数個設
置されている。

【０００５】８は、回転掘削具２で掘削された掘削土砂
に粘性付与液注入孔２ａから注入した粘性付与液を撹拌
混合して生成された塑性流動性のある泥土、９は掘削孔
と埋設管５との間の環状隙間で形成され、泥土が圧送充
填される泥土通路、１０はこの泥土通路９の泥土を必要
に応じて圧送するための泥土ポンプ、１１はこの泥土ポ
ンプ１０で圧送される泥土を地上に排出するための泥土
圧送パイプ、１２は泥土通路９に設けた泥土取り込み
口、１３は地上から送られる粘性付与液を粘性付与液注
入口２ａに供給するための粘性付与液供給通路である。
泥土通路９は、当然のことながら発進立坑に通じている
が、この発進立坑側の泥土通路９の口は、その内部に圧
送充填された泥土８の圧を保持できるように、図示され
ていない圧力保持枠体で塞がれている。また、泥土通路
９の泥土取り込み口１２付近には、図示されていない
が、泥土圧検出器が設けられており、この泥土圧検出器
で検出された泥土圧が設定圧以上になると土砂圧送ポン
プ１０が駆動されて、泥土通路９内の泥土８の一部を泥
土取り込み口１２から泥土圧送パイプ１１を通じて発進
立坑又は地上に排出するようになっている。

【０００６】従来の技術に係る管推進機は、以上のよう
な構成を備えているので、この図示されていない推進ジ
ャッキにより管推進機に推進力を付与しつつ回転掘削具
の駆動装置６を駆動すると、回転掘削具２が回転して切
削刃３で切羽を掘削して掘削土砂を円周方向に逃がしつ
つ掘削孔を掘削する。同時に、粘性付与液供給通路１３
を通じて粘性付与液を回転掘削具２の粘性付与液注入口
２ａに供給すると、その粘性付与液は、同注入口２ａか
ら円周方向に噴射されつつ掘削土砂に注入され、撹拌混
合されて塑性流動性のある泥土８を生成する。そうする
と、管推進機を推進する過程において、この塑性流動性
のある泥土は、掘削孔と埋設管５との間の環状隙間で形
成される泥土通路９内に圧入、充填され、埋設管５の貫
入抵抗を軽減する。したがって、従来の技術に係る管推
進機によれば、埋設管５の推進距離が長くなっても、泥
土通路９における泥土８の通過抵抗を増加させることな
く、埋設管５の貫入抵抗を軽減させることができる。こ
のような管推進機を曲進させるためその掘進方向を修正
しようとする場合には、複数の方向修正ジャッキ７の一
方の側のもの及びこれに対向する側のものを互いに伸縮
することにより、前部推進機本体４ａと回転掘削具２と
を後部推進機本体４ｂに対して傾動させる。

【０００７】ところで、地山を掘削装置で掘削する場
合、通常は、カッタビッドとして、カッタヘッドの回転
に伴って公転して地山を切削するだけのカッタビッドを
用いるが、地山が大礫層や岩盤層等の硬質の地山である
ときには、カッタヘッドの回転に伴って公転し、推力の
付与により自転しながら大礫層や岩盤層等を圧砕する働
きをするローラビッドを用いるのが一般的である。以上
述べた従来の技術に係る管推進機においては、回転掘削
具における掘削刃として、図５に示す回転掘削具の構造
から明らかなように、回転掘削具の回転に伴って公転し
て地山を切削するだけの前者のカッタビッドを用いてい
た。そして、このようなカッタビッドを用いて硬質の地
山を掘削する場合には、推力を増加したり、回転数を落
してカッタトルクを増加したりすることにより対応して
いたが、そのカッタビッドは、元来が通常地山を切削す
るためのものであるため、硬質の地山を切削するのに最
適なものであるとはいえない。このような技術背景に鑑
み、本発明者は、管推進機の分野においても、硬質の地
山に最適な回転掘削具が得られるように、その開発に着
手した。すなわち、ローラビッドを取り付けた回転掘削
具を図５の回転掘削具とともに管推進機に備え付けるよ
うにし、掘削対象とする地山が硬質の地山であることが
事前に判明しているときには、このローラビッドを取り
付けた回転掘削具を図５の回転掘削具と交換使用するこ
とを考え、このようなことを実現できる管推進機につい
て、その後、研究開発を進めてきた。

【０００８】そこで、このようなローラビッドを用いた
回転掘削具について、本発明が完成する前に開発を進め
ていたものを従来型のローラビッド型回転掘削具として
示し、その構造を図６乃至図９に基づいて説明する。図
６は、図５の回転掘削具と交換使用可能な従来型のロー
ラビッド型回転掘削具の断面図、図７は、図６のローラ
ビッド型回転掘削具に取り付けられる在来のホルダー付
きローラビッドの側面図、図８は、図７の在来のホルダ
ー付きローラビッドの断面図、図９は、図７の在来のホ
ルダー付きローラビッドの平面図である。

【０００９】図において、２００はローラビッドを用い
た回転掘削具であるローラビッド型回転掘削具、２００
ａはこの回転掘削具本体、２０１はホルダー付きローラ
ービッド、２０２はローラービッド、２０３はこのロー
ラービッド２０２の取付け部である略水平部とホルダー
付きローラビッド２０１の回転掘削具本体２００ａへの
取付け部である略垂直部とからなるローラービッド取付
けホルダー、２０３ａはローラービッド取付けホルダー
２０３に一体的に形成され、ローラビッド２０２を回転
自在に軸支する回転中心軸、２０４はローラビッド２０
２を回転中心軸２０３ａに回転自在に軸支するためのベ
アリング、２０５はローラービッド２０２と回転中心軸
２０３ａとの間すなわちローラビッド回転部に土砂が侵
入するのを防ぐシール部材である。ローラビッド取付け
ホルダー２０３の回転中心軸２０３ａの直径は、強度を
考慮して、通常、ローラビッド２０２の外径の１／２程
度に設計されている。そのため、ローラビッド取付けホ
ルダー２０３は、このような直径の回転中心軸２０３ａ
を一体に形成しうるように、少なくともローラビッド２
０２の外径の１／２程度の幅（図９のような平面図でみ
た場合の幅）が必要である。また、ローラビッド取付け
ホルダー２０３は、ローラービッドを片持ち支持する構
造になっているため、肉厚を極端に薄くすることはでき
ない。このようなことから、片持ち支持方式のホルダー
付きローラービッドは、ほとんどものが図７乃至図９に
示すような構造において市販されている。本発明が完成
する前に開発を進めていたローラビッド型回転掘削具２
００においては、このような構造を有する在来のホルダ
ー付きローラービッド２０１を回転掘削具本体２００ａ
に複数個取り付けて構成していた。その取付けに当たっ
ては、管推進機の特質上、掘削土砂を回転掘削具２の円
周方向に逃がすことが必要であることから、図６に示す
ように、ローラビッドホルダー２０３の裏面２０３ｂす
なわちローラービッドを軸支している面の裏側の面を、
外側すなわち地山と対面する方向に向けて取り付けてい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来の技術
にかかわる管推進機において、硬質地山を掘進する際、
図５の回転掘削具２に換えて図６のローラビッド型回転
掘削具２００を装備して掘進したところ、大礫層や岩盤
層等硬質の地山を掘進することはできるが、管推進機に
おいては、在来のホルダー付きローラービッド２０１を
ローラービッド型回転掘削具本体２００ａに取り付ける
場合に、その特質上、前記したように、ローラビッドホ
ルダー２０３の裏面２０３ｂを地山と対面する方向に向
けて取り付けなければならないことから、一般の回転掘
削具にはみられない管推進機固有の問題が生じることを
見出した。すなわち、管推進機においては、ホルダー付
きローラービッド２０１を回転掘削具本体２００ａに前
記のような態様で取り付けるため、ローラビッド２０２
が摩耗すると、ローラビッド取付けホルダー２０３の裏
面２０３ｂも摩耗してシール部材２０５が破損し、その
結果、ローラビッド回転部に土砂が侵入してローラビッ
ド２０２が自転できなり、偏摩耗するという問題が生じ
ることを発見した。また、管推進機においては、掘進時
に、複数の方向修正ジャッキ７伸縮することにより、前
部推進機本体４ａとローラービッド型回転掘削具２００
とを後部推進機本体４ｂに対して傾動させてその掘進方
向の方向修正をしようとしても、ローラービッド取付け
ホルダー２０３の裏面２０３ｂが地山と面接触して動き
がとれなくなり、特に大きな掘進方向の修正を円滑に行
うことができなくなることも判明した。このように、在
来のホルダー付きローラービッド２０１は、管推進機の
回転掘削具に用いたとしても、これを一般の回転掘削具
に用いる場合とは異なり、ローラビッド取付けホルダー
２０３の裏面２０３ｂが摩耗したり、推進時に掘進方向
の修正が円滑に行えなくなったりして、管推進機の回転
掘削具に適したものにはならない。

【００１１】本発明は、このような従来の技術にみられ
る問題を解消し、ローラビッド取付けホルダーの裏面が
摩耗することなく、掘進方向の修正を円滑に行うことの
できる管推進機の回転掘削具に好適な管推進機用のホル
ダー付きローラービッドを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「掘進方向を修正できる回転掘削具と、掘削土砂に
混合することにより泥土を生成するための粘性付与液を
掘削土砂に注入する注入手段とを有し、粘性付与液の掘
削土砂への注入により生成した泥土を、埋設管を推進し
つつ回転掘削具により掘進する過程で掘削孔と埋設管と
の間の隙間に充填する管推進機の回転掘削具に取り付け
られるローラービッドであって、ローラービッド取付け
ホルダーとこのホルダーの回転軸に回転自在に軸支され
たローラービッドとを有し、ローラービッド取付けホル
ダーに、ローラービッドを軸支している面の裏面側の地
山を掘削し得る掘削刃を設けた」ことを特徴とする特許
請求の範囲に記載されているとおりの管推進機用のホル
ダー付きローラービッドにより達成される。

【００１３】

【作用】本発明の管推進機用のホルダー付きローラービ
ッドは、このような構成を備えているので、これを取り
付けた回転掘削具を装備して管推進機で硬質の地山を掘
進した場合、管推進機の直進時には、ローラービッドで
切羽面を掘削するとともに、その掘削後の坑壁に凹凸が
あれば、直ちにローラービッド取付けホルダーの掘削刃
で削り落して均すため、ローラービッド取付けホルダー
の裏面は、その掘削刃で形成された空間内を地山と接触
することなく空転することとなり、その裏面が摩耗する
ことはない。また、管推進機の掘進方向の修正時には、
切羽面はローラービッドで掘削し、その掘削直後の坑壁
は、ローラービッド取付けホルダーの掘削刃で余掘する
ため、ローラービッド取付けホルダーの裏面が地山と面
接触することはなく、掘進方向の修正を円滑に行える。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図３に基づいて説
明する。図１は、ローラビッド型回転掘削具に取り付け
られる本発明の実施例のホルダー付きローラビッドの側
面図、図２は、図１の本発明の実施例のホルダー付きロ
ーラビッドの背面図、図３は、図５の回転掘削具と交換
使用可能な本発明の実施例に関するのローラビッド型回
転掘削具の断面図である。図１乃至図３において、図６
乃至図９と同一の符号を付けた部分は、これらの図面と
同等の部分を表しているので、説明の重複を避けるため
詳述しない。

【００１５】本発明の実施例の管推進機用のホルダー付
きローラービッド３００は、従来型のものと同様、ロー
ラービッド取付けホルダー３０１と、このホルダー３０
１の回転軸に回転自在に軸支されたローラービッド２０
２とを有しているが、ローラービッド取付けホルダー３
０１には掘削刃３０１ａが設けられており、この点で在
来のホルダー付きローラービッドとは異なる。そこで、
この点に関する構成を詳述する。

【００１６】図１乃至図３において、３０１は本実施例
に関するローラービッド取付けホルダー、３０１ａはこ
のローラービッド取付けホルダー３０１に設けた掘削刃
で、ローラービッド取付けホルダー３０１は、掘削刃３
０１ａが設けられている点を除外すれば従来型のホルダ
ー付きローラービッド２０１のローラービッド取付けホ
ルダー２０３と同じ構造をしている。掘削刃３０１ａ
は、図１及び図２を併せ参照すれば明らかなように、ロ
ーラービッド取付けホルダー３０１の略水平部の両側壁
に間隔をおいて一対ずつ計４個ほど固着されていて、ロ
ーラービッド２０２を軸支している面の裏面３０１ｂの
側の地山を掘削し得るように同ホルダー３０１に設けら
れている。この掘削刃３０１ａは、何れも、その先端が
ローラービッド２０２の先端とほぼ同じ高さになるよう
に形成されている。このような構成を備えたホルダー付
きローラービッド３００を回転掘削具本体２００ａに取
り付ける場合には、図３によく表れているように、掘削
刃３０１ａの先端が管推進機の予定している掘削外径に
対応する位置に位置決めされるように取り付ける。

【００１７】本実施例のホルダー付きローラービッド３
００は、以上のような構成を備えているので、これを取
り付けた回転掘削具を装備して管推進機で硬質の地山を
掘進した場合、管推進機の直進時には、ローラービッド
２０２で切羽面を掘削するとともに、その掘削後の坑壁
に凹凸があれば、直ちにローラービッド取付けホルダー
３０１の掘削刃３０１ａで削り落して均すため、ローラ
ービッド取付けホルダー３０１の裏面３０１ｂは、その
掘削刃３０１ａで形成された空間内を地山と接触するこ
となく空転することとなり、その裏面３０１ｂが在来の
ホルダー付きローラービッド２０１のように摩耗するよ
うなことはない。また、管推進機の掘進方向の修正時に
は、切羽面はローラービッド２０２で掘削し、その掘削
直後の坑壁は、ローラービッド取付けホルダー３０１の
掘削刃３０１ａで余掘するため、ローラービッド取付け
ホルダー３０１の裏面３０１ｂが在来のホルダー付きロ
ーラービッド２０１のように地山と面接触して動きがと
れなくなるようなことはなくなり、掘進方向の修正が円
滑に行える。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、特許請求の範囲に記載されている構成、特に、「ロ
ーラービッド取付けホルダーに、ローラービッドを軸支
している面の裏面側の地山を掘削し得る掘削刃を設け
た」構成を備えているので、ローラビッド取付けホルダ
ーの裏面が摩耗することなく、掘進方向の修正を円滑に
行うことのできる管推進機の回転掘削具に好適な管推進
機用のホルダー付きローラービッドを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラビッド型回転掘削具に取り付けられる本
発明の実施例のホルダー付きローラビッドの側面図であ
る。

【図２】図１の本発明の実施例のホルダー付きローラビ
ッドの背面図である。

【図３】図５の回転掘削具と交換使用可能な本発明の実
施例に関するローラビッド型回転掘削具の断面図であ
る。

【図４】従来の技術に係る管推進機の運転時の状態を示
す要部の断面図である。

【図５】図４中の管推進機における回転掘削具の拡大断
面図である。

【図６】図５の回転掘削具と交換使用可能な従来型のロ
ーラビッド型回転掘削具の断面図である。

【図７】図６のローラビッド型回転掘削具に取り付けら
れる在来のホルダー付きローラビッドの側面図である。

【図８】図７の在来のホルダー付きローラビッドの断面
図である。

【図９】図７の在来のホルダー付きローラビッドの平面
図である。

【符号の説明】

２ 回転掘削具 ２ａ 粘性付与液注入口 ４ 推進機本体 ４ａ 前部推進機本体 ４ｂ 後部推進機本体 ５ 埋設管 ７ 方向修正ジャッキ ８ 泥土 ９ 泥土通路 １３ 粘性付与液供給通路 ２００ａ ローラービッド型回転掘削具本体 ２０２ ローラビッド ３００ ホルダー付きローラービッド ３０１ ローラービッド取付けホルダー ３０１ａ 掘削刃 ３０１ｂ ローラービッド取付けホルダーの裏面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進方向を修正できる回転掘削具と、掘
   削土砂に混合することにより泥土を生成するための粘性
   付与液を掘削土砂に注入する注入手段とを有し、粘性付
   与液の掘削土砂への注入により生成した泥土を、埋設管
   を推進しつつ回転掘削具により掘進する過程で掘削孔と
   埋設管との間の隙間に充填する管推進機の回転掘削具に
   取り付けられるローラービッドであって、ローラービッ
   ド取付けホルダーとこのホルダーの回転軸に回転自在に
   軸支されたローラービッドとを有し、ローラービッド取
   付けホルダーに、ローラービッドを軸支している面の裏
   面側の地山を掘削し得る掘削刃を設けたことを特徴とす
   る管推進機用のホルダー付きローラービッド。