JPH08277695A - 硬質地盤推進装置および同装置を用いる推進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転石、玉石または岩盤等特に硬質な地盤にお
いても能率良く地盤を掘削推進できる硬質地盤推進装置
および同装置を用いる推進方法を提供する。 【構成】 推進ジャッキにより推進する推進管、先端シ
ュ−およびその推進方向を修正するパワレンチを備え、
前記推進管および先端シュ−の内側に、回転することに
より地盤を掘削する回転ロ−ラ型刃先および掘削屑を排
出するオ−ガを備え、更にその内側に専用の給進シリン
ダにより前進および後退可能な内管を備え、当該内管の
先端部にはエアシリンダにより打撃を与えることができ
る打撃ハンマ刃先とを備えた硬質地盤推進装置および同
装置を用い能率よく硬質地盤を掘削推進する硬質地盤推
進方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水道をはじめ、電
気、ガスおよび上水道等の地下配管に必要な掘削装置お
よび同装置を用いる掘削方法に関するものであり、特
に、硬質地盤を掘削する硬質地盤推進装置および同装置
を用いる推進方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】作業員がトンネル内に入れない口径８０
０ｍｍ以下の比較的小口径の管を地下に敷設する方法は
敷設深度が比較的浅い場合には開鑿工法という方法が採
用されている。開鑿工法は地上から溝を掘削して管を全
長にわたり人手により接続、敷設して、敷設後溝を埋め
戻す工法である。しかしながら、敷設する管の深度が比
較的大きいものや道路の如く車両の往来の激しい場所、
または商店街等地上から溝を掘れない場合などは推進工
法と呼ばれる工法が採用される。推進工法は管を推進ジ
ャッキにより地中に押し込むもので、先ず発進立て坑を
地上から掘削し、必要深さまで掘削後発進立て坑内に地
盤を水平方向に掘削する推進装置を据付け、推進装置に
取り付けられた推進管を推進装置により地中に押し込
み、推進ジャッキのストロ−ク一杯まで推進管を押し込
んだ後推進ジャッキを元の位置に戻し、新たな推進管を
セットして押し込んだ推進管と接続させ、次々と推進管
を到達立て坑に向けて推進させる工法である。推進方式
には軟弱な地盤に適用する推進部分の土砂を押し退けて
推進する圧密工法と刃先を回転させて推進地盤を掘削す
る掘削工法があり、掘削工法には掘削した土砂を排出す
るため泥水を混入して地上に排出する泥水式推進工法と
同じく回転掘削した土砂を回転するオ−ガの推進によっ
て排出するオ−ガ式推進工法がある。

【０００３】オ−ガ式推進工法は比較的硬質な地盤に適
用される工法である。管を推進する際に生じる管前方の
抵抗を、オ−ガ刃先の回転および給進によって掘削する
ことにより軽減し、掘削された土砂をオ−ガのスパイラ
ル羽根によって管内の後方に押し出して排除する方法で
ある。オ−ガ式推進装置は、推進装置基部に設けられた
一対のレ−ル上に、推進ジャッキにより推進可能に載置
される本体、即ち推進管取付機構と、推進管内部に取付
けられ先端にオ−ガ刃先を有するオ−ガを回転する回転
機、およびオ−ガを前進または後退させる給進シリンダ
からなる給進機構とを有するものである。オ−ガ刃先に
は刃先を給進機構の押圧力により地盤に食い込ませ、回
転によって地盤を切削する切削型刃先（ドラグ型刃先）
と大きな給進力によって山型の刃先を地盤に押圧して地
盤を圧壊させるロ−ラ型刃先がある。ドラグ型刃先は主
に経済的な理由から比較的に軟質の地盤に適用され、ロ
−ラ型刃先は最も硬質の地盤に適用されることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の地
盤掘削推進装置は、いずれも回転刃先による掘削のた
め、回転中心部においては刃先の周速度が遅くなり、刃
先外周部に比較して掘進能率が悪く、特に玉石、砂礫等
の硬質地盤においてはその掘進能力が低下し、また、転
石、玉石層では掘削対象となる転石や玉石が固定されて
いないことにより掘削面が移動し、有効な掘削ができな
いという問題があった。更に、転石、玉石層等の硬質地
盤において著しく掘進能力が低下した場合には地盤掘削
推進装置の運転を一時中止し、オ−ガ先端の回転用のオ
−ガ刃先または回転ロ−ラ型刃先を取り外し、エアシリ
ンダによる打撃ハンマ刃先と交換し、再度オ−ガ単位体
を次々と接続して掘削先端まで到達させ、エアシリンダ
によるピストン運動によりオ−ガ先端部分の転石、玉石
層を粉砕し、再度回転掘削用刃先と交換してオ−ガによ
り粉砕物等を排出するため、能率が悪く、また面倒であ
った。本発明は上記問題点を解決し、転石、玉石または
岩盤等特に硬質な地盤においても能率良く地盤を掘削推
進することができる硬質地盤推進装置および同装置を用
いる推進方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の第１は、推進ジャッキにより推進する推
進管、先端シュ−およびその推進方向を修正するパワレ
ンチを備え、前記推進管および先端シュ−の内側に、回
転することにより地盤を掘削する回転ロ−ラ型刃先およ
び掘削屑を排出するオ−ガを備え、更にその内側に専用
の給進シリンダにより前進および後退可能な内管を備
え、当該内管の先端部にはエアシリンダにより打撃を与
えることができる打撃ハンマ刃先とを備えた地盤推進装
置であることを特徴とし、本発明の第２は、同装置を用
い、回転ロ−ラ型刃先の中心部の打撃ハンマ刃先を回転
ロ−ラ型刃先面より後退させて未掘削転石を中心部に集
めて前記打撃ハンマ刃先によりオ−ガによる排出ができ
る大きさまで破砕する硬質地盤推進方法であり、本発明
の第３は、同装置を用い、比較的大きな玉石に対して
は、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より先行させ
て玉石を破砕し、オ−ガにより排出する硬質地盤推進方
法であり、本発明の第４は、同装置を用い、岩盤等を掘
削する場合は、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面よ
り先行させ、岩盤等に自由面を形成させることにより回
転ロ−ラ型刃先により掘削可能とする硬質地盤推進方法
であることを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明の硬質地盤推進装置は、従来の推進装置
と異なり、回転することにより掘削屑を排出するオ−ガ
およびその先端に取付けられ地盤を掘削する回転ロ−ラ
型刃先の内側に、専用の給進シリンダにより前進および
後退可能な内管を備え、当該内管の先端部にはエアシリ
ンダにより打撃を与えることができる打撃ハンマ刃先を
常時備えているため、あらゆる硬度の地盤を掘削推進す
ることができる。即ち、軟質地盤においては、打撃ハン
マ刃先を使用することなく、オ−ガ先端に取付けられた
回転ロ−ラ型刃先により掘削し、オ−ガにより掘削屑を
排出しながら推進させれば良く、それほど大きくない転
石層に直面した場合は、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型
刃先面よりも後退させて未掘削転石を中心部に集めて打
撃ハンマ刃先をエアシリンダによるピストン運動によ
り、オ−ガによる排出ができる大きさまで破砕して推進
させる方法を採用することができ、比較的大きな玉石に
直面した場合は、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面
より先行させて玉石を破砕し、オ−ガにより排出する方
法が能率的である。更に、岩盤等を掘削する場合は、打
撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より先行させ、岩盤
等に凹み（自由面）を形成させることにより回転ロ−ラ
型刃先により掘削可能とし推進させることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本実施例の一例を示す硬質地盤推進装置を発
進立て坑内に据え付けた状態を示す一部切欠き立面図で
あり、図２は図１の一部切欠き平面図、図３は本実施例
の硬質地盤推進装置の掘削先端において、それほど大き
くない転石層に直面した場合であり、打撃ハンマ刃先を
回転ロ−ラ型刃先面より後退させて未掘削転石を中心部
に集め、打撃ハンマ刃先により破砕する状態を示す。図
４は本実施例の硬質地盤推進装置の掘削先端において、
掘削面が岩盤に直面した場合であり、打撃ハンマ刃先を
回転ロ−ラ型刃先面より先行させ、岩盤等に凹み（自由
面）を形成させることにより回転ロ−ラ型刃先により掘
削する状態を示す。図５は従来の地盤推進装置を発進立
て坑内に据え付けた状態を示す一部切欠き立面図、図６
は従来の地盤推進装置の掘削先端に用いられる回転ロ−
ラ型刃先がオ−ガ先端に取付けられ掘削する状態を示す
状態説明図、図６は従来の地盤推進装置の掘削先端に用
いられる回転ロ−ラ型刃先では掘削できないため、回転
ロ−ラ型刃先を打撃ハンマ刃先に取り替えて掘削面の比
較的大きな転石または玉石を破砕している状態を示す状
態説明図である。図において符号１は推進管、２は先端
シュ−、３はオ−ガ刃先、４はオ−ガ、５は回転機、６
は給進シリンダ、７はタ−ゲットランプ、８はトランシ
ット、９はパワ−レンチ、１０は回転ロ−ラ型刃先、１
１は打撃ハンマ刃先、１１ａは打撃ハンマ刃先、１２は
内管、１３は中空回転軸、１４は推進ジャッキ、１５は
レ−ル、１６はエアシリンダ、１７および１８はベ−ス
固定ジャッキ、１９は鋼矢板、２０はコンクリ−ト、２
１は地盤、２２は硬質地盤、２３は転石、２４は軟質地
盤、２５は大きな玉石または岩盤を示す。

【０００８】地下に電気、ガス、上下水道等の地下配管
を敷設するためには、先ず地盤推進装置を据え付ける発
進立て坑および到達立て坑を地上から掘削する。地盤推
進装置の大きさは長さ３〜７ｍ、幅１〜２．５ｍ、高さ
１．５〜２ｍ位であるので、必要な機種に応じて発進立
て坑を掘る必要がある。深さは敷設する管の深さに応じ
て変化するが大体２〜７ｍ位である。図１および図２に
示す如く地上から発進立て坑を掘り、土崩れを防ぐた
め、穴の周囲を鋼矢板１９で覆い、地盤推進装置を据え
付ける底面はコンクリ−ト２０を打設する。地盤推進装
置を発進立て坑に降ろし、ベ−ス固定ジャッキ１７およ
び１８により装置を固定する。このように据え付けるこ
とにより先端シュ−２を先端に設けた推進管１を硬質地
盤２２に推進させることによる反動力をベ−ス固定ジャ
ッキ１７により鋼矢板１９を経由して地盤２１に受けさ
せることができる。図１および図２においては、先端シ
ュ−２を先端に設けた推進管１、先端に回転ロ−ラ型刃
先１０を取り付けたオ−ガ４およびその内側に先端にエ
アシリンダ１６により駆動する打撃ハンマ刃先１１を取
り付けた内管１２をセットした状態が示されているが、
これらは掘削推進が進むにつれ、次々と各単位体を継ぎ
足して掘削推進させるものである。図１において８はト
ランシットであり、内管１２のエアシリンダ１６の後部
に設けたタ−ゲットランプ７を肉眼で観察することによ
り推進方向が正しいか否かを監視し、方向が正しくない
場合はパワレンチ９を作動させて先端シュ−２を先端に
設けた推進管を回転させ推進方向を修正する。図２に示
す１４は推進ジャッキであり、この推進ジャッキ１４に
より回転機５、給進シリンダ６、中空回転軸１３を始め
前記全ての部品を搭載した推進機本体をレ−ル１５上を
摺動させることにより推進方向へ推進または元の位置に
後退させる。給進シリンダ６は先端にエアシリンダ１６
により駆動する打撃ハンマ刃先１１を取り付けた内管１
２専用の給進シリンダであり、本発明の各種推進方法に
応じて内管を前進または後退させることができる。回転
機５は先端に回転ロ−ラ型刃先１０を取り付けたオ−ガ
４および前記給進シリンダ６により前進または後退する
内管１２を回転させることができる。図３は本発明の推
進方法を示す状態図であり、オ−ガ４による掘削屑の排
出能率が低下した場合に、打撃ハンマ刃先１１を回転ロ
−ラ型刃先面より給進シリンダ６を作動させて後退さ
せ、推進ジャッキ１４および回転ロ−ラ型刃先１０の回
転により未掘削転石２３を中心部に集めて、エアシリン
ダ１６を作動させて転石２３を破砕させながら推進させ
る状態を示している。ボ−リング調査により、比較的大
きな玉石のある地盤に対しては、打撃ハンマ刃先１１を
今度は回転ロ−ラ型刃先より先行させて玉石を破砕させ
ながら推進させると能率が良い。図４に示す如く、大き
な玉石または岩盤２５等を掘削する場合は、打撃ハンマ
刃先１１を回転ロ−ラ型刃先面より先行させ、エアシリ
ンダ１６を作動させて岩盤等に凹み（自由面）を形成さ
せることにより、回転ロ−ラ型刃先１０を回転させて岩
盤等を破砕しながら推進させることができる。

【０００９】図５は従来の地盤推進装置を示すもので、
大体の機能は本願発明と同じであるが、従来の地盤推進
装置は本願発明の硬質地盤推進装置と異なり、先端に打
撃ハンマ刃先１１を取り付けた内管１２を有しておら
ず、必要に応じてその都度オ−ガ４の先端の刃先をオ−
ガ刃先３、図６に示す如く回転ロ−ラ型刃先１０または
図７に示す如く打撃ハンマ刃先１１ａと交換して推進さ
せているため、軟質地盤に対しては良好であるが、硬質
地盤に対しては掘削能率が低下する。従来の地盤推進装
置の給進シリンダ６は、オ−ガ４を前進または後退させ
るものであり、回転機５はオ−ガ４を回転させるもので
ある。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）オ−ガの内側に専用の給進シリンダにより前進およ
び後退可能な内管を備え、内管の先端部にはエアシリン
ダにより打撃を与えることができる打撃ハンマ刃先を常
時備えているため、硬質地盤に対しても能率よく掘削推
進することができる。 ２）通常の大きさの転石等を含有する地盤に対しては、
打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より後退させて未
掘削転石を中心部に集めて打撃ハンマ刃先により破砕す
る方法を採用することにより、能率よく掘削推進するこ
とができる。 ３）比較的大きな玉石に対しては、打撃ハンマ刃先を回
転ロ−ラ刃先面より先行させて玉石を破砕する方法を採
用することにより、能率よく掘削推進することができ
る。 ４）岩盤等を掘削する場合は、打撃ハンマ刃先を回転ロ
−ラ型刃先面より先行させ、岩盤等に凹み（自由面）を
形成させることにより、回転ロ−ラ型刃先により掘削可
能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の硬質地盤推進装置の一部切
り欠き垂直断面図。

【図２】図１の一部切欠き平面図。

【図３】本発明の硬質地盤推進装置を用いて、打撃ハン
マ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より後退させて破砕する方
法を示す説明図。

【図４】本発明の硬質地盤推進装置を用いて、打撃ハン
マ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より先行させ、岩盤等に凹
み（自由面）を形成させ、回転ロ−ラ型刃先を回転させ
て岩盤等を破砕する方法を示す説明図。

【図５】従来の地盤推進装置の一部切り欠き垂直立面
図。

【図６】従来の回転ロ−ラ型刃先を示す一部切欠き説明
図。

【図７】従来の打撃ハンマ刃先を示す一部切欠き説明
図。

【符号の説明】

１ 推進管 ２ 先端シュ− ３ オ−ガ刃先 ４ オ−ガ ５ 回転機 ６ 給進シリンダ ７ タ−ゲットランプ ８ トランシット ９ パワレンチ １０ 回転ロ−ラ型刃先 １１ 打撃ハンマ刃先 １１ａ 打撃ハンマ刃先 １２ 内管 １３ 中空回転軸 １４ 推進ジャッキ １５ レ−ル １６ エアシリンダ １７ ベ−ス固定ジャッキ １８ ベ−ス固定ジャッキ １９ 鋼矢板 ２０ コンクリ−ト ２１ 地盤 ２２ 硬質地盤 ２３ 転石 ２４ 軟質地盤 ２５ 大きな玉石または岩盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進ジャッキにより推進する推進管、先
   端シュ−およびその推進方向を修正するパワレンチを備
   え、前記推進管および先端シュ−の内側に、回転するこ
   とにより地盤を掘削する回転ロ−ラ型刃先および掘削屑
   を排出するオ−ガを備え、更にその内側に専用の給進シ
   リンダにより前進および後退可能な内管を備え、当該内
   管の先端部にはエアシリンダにより打撃を与えることが
   できる打撃ハンマ刃先とを備えたことを特徴とする硬質
   地盤推進装置。
2. 【請求項２】 請求項１の装置を用い、回転ロ−ラ型刃
   先の中心部の打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より
   後退させて未掘削転石を中心部に集めて前記打撃ハンマ
   刃先によりオ−ガによる排出ができる大きさまで破砕す
   ることを特徴とする硬質地盤推進方法。
3. 【請求項３】 請求項１の装置を用い、比較的大きな玉
   石に対しては、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面よ
   り先行させて玉石を破砕し、オ−ガにより排出すること
   を特徴とする硬質地盤推進方法。
4. 【請求項４】 請求項１の装置を用い、岩盤等を掘削す
   る場合は、打撃ハンマ刃先を回転ロ−ラ型刃先面より先
   行させ、岩盤等に自由面を形成させることにより回転ロ
   −ラ型刃先により掘削可能とすることを特徴とする硬質
   地盤推進方法。