JPS60112991A - 振動式管埋設装置 - Google Patents

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】 本発明は、振動式管理設装置に関するものである。

既成の埋設管、特に直径が約８００＋ｎ＋ａ以下の埋設
管を埋設するには、従来の開削工法に代わって、例えば
発進立坑内に設置した推進シリンダによって埋設管を推
進する推進工法が主流となっており、この推進工法に用
いられる管理設装置として振動式のものが開発されてい
る。

この振動式管理設装置は、一般に第１図および第２図に
示すように、土砂１に発進立坑２を設け、この発進立坑
２内に推進装置としての推進シリンダ３會配設し、この
推進シリンダ３を埋設管４の後部に当接させ、その埋設
管４の先頭に掘進装置５を配設する。この掘進装置５は
、外径が埋設管４の外径と同一の円筒状の胴部刃と、最
大径が埋設管４や胴部刃の外径よりヤや大きい例えば円
錐状のヘッド６（または凸状のもの、球状のものもあり
得る。）とからなり、このヘッド６と胴部９との間に例
えば断面Ｕ字状のシール（またはベローズ状のものでも
良い。）　１４を介装し、土砂１がヘッド６および胴部
閣内に侵入したり、ヘッド６の振動が胴部刃に伝達した
りするのを防ぐように構成されている。この掘進装置５
内に起振機７と駆動モータ１０とを前後に内蔵する。す
なわち、ヘッド６に起振機７の前端を固定し、この起振
機７の後端に駆動モータ１０の前端を固定する。前記起
振機７はケーシング７０に偏心錘り７１の両側の軸７３
．７：？を軸受７２．７２’により回転自在に軸承し、
その偏心錘り７１のモータ側の軸７３に駆動モータ１０
の回転軸を連係し、胴部刃の中心軸方向に対して直角な
方向の振動を発生してヘッド６に加える。前記起振機７
の後端と胴部刃の前端とに複数本の小径棒１１の両端を
小径棒１１の軸方向と埋設管４の中心軸方向（埋設管４
の推進方向）と平行になるように固定して吸振装置を構
成する。この吸振装置は、推進方向に対して直角な方向
には柔な構造であって、起振機７の振動が胴部（資）や
埋設管４に伝達されず、また推進方向には剛な構造であ
って、推進シリンダ３の推力がヘッド６に伝達されるよ
うに構成する。前記ヘッド６の先端に粘性付与液の給液
口１２を複数個設けると共に、発進立坑２あるいは地上
に設けられ九粘性付与液の供給装置（図示せず）からの
ホース１３の先端を起振機７に接続し、粘性付与液が給
液口１２から土砂１へ供給されるように構成する。

次に、上述の振動式管理設装置の作動について説明する
。駆動モータ１０を駆動させて起振機７の偏心錘り７１
を回転させる。すると、推進方向に対して直角方向の振
動が発生し、ヘッド６に加わり、そのヘッド６が振動す
る。それと同時に給液口１２から粘性付与液を供給する
。すると、ヘッド６前面近傍の土砂１の強度が低下し、
この強度が低下した土砂１は給液口１２から供給された
粘性付与液とヘッド６の振動により攪拌混合されてスラ
リ化される。このスラリ１５は、掘進装置５および埋設
管４と自然状態の土砂１との間の間隙を通って後方へ、
すなわち発進立坑２内へ排出される。それと同時に、推
進シリンダ３を伸長させて掘進装置５および埋設管４を
推進させ、前記推進シリンダ３をストロークエンド、も
しくは埋設管４の１単位長さ伸長させたならば、推進シ
リンダ３を縮め１て新たな埋設管４を埋設中の埋設管４
の後部に接続する。以下、上述の操作を繰返して埋設管
４を土砂ｌ中に埋設する。

このように、上述の振動式管理設装置は、ヘッド６の推
進方向に対する直角方向な振動により、ヘッド６の前面
に作用する土砂１の抵抗力、すなわち先端抵抗力を低下
せしめるので、埋設管４を推進シリンダ３により直に推
進させる圧入式管理設装置に比較して、作業能率が良く
かつ推進シリンダ３が小型で済むと直った利点を具備す
る。まだ、土砂ｌをスラリ化し、そのスラリ１５を掘進
装置５および埋設管４の外周に充満させることにより、
掘進装置５および埋設管４の側面に作用する摩擦カー！
粘着力などの側面抵抗力をも低下せしめることができる
ので、さらに小さな推力で埋設管４を土砂１中に推進さ
せることができる。

なお、上述の振動式管理設装置は、給液口１２を設は粘
性付与液を供給するように構成したものであるが、給液
口１２を設けず粘性付与液を供給しないようにしても良
い。また、掘進装置５のヘッド６と胴部刃とは分割され
ているが、ヘッド６と胴部刃とが一体のもので吸振装置
が月同音じ（資）の後部にあっても良い。

かかる振動式管理設装置において重要なことは、如何に
速く能率良く埋設管４を土砂１中に埋設するかにある。

この振動式管理設装置の掘進速度は、推進シリンダ３の
推力に左右畑れる。すなＪつち、ヘッド６前面近傍の土
砂１にヘッド６の振動７５工有効に伝達され、かつヘッ
ド６の振動力；減衰しない程度に、推進シリンダ３の推
力を最適にｆ「用させたとき、掘進速度が最も向上され
る。

しかしながら、上述の従来の振動式管」平膜装置は、第
３図に示すように、偏心錘す７１０発生する遠心力の作
用点Ｐと、ヘッド６の振動を拘束する土砂１の抵抗の着
力点Ｒとの位置を注目すると５、土砂１の抵抗の着力点
Ｒは円錐状のヘット９６上にあるのに対して、偏心錘り
７１の遠心力の作用、徹Ｐはヘッド６より後方（発進立
坑側）に位置している。このために、推進シリンダ３の
推力を１最犬にすると、推力と共に増加する土砂１の抵
抗力（νｌち振動に対する拘束力）によりヘット′″６
は掴まれた状態となり、このとき偏心錘り７１の遠心力
は起振機７後端側の振動と、吸振装置の小径棒１１の変
形にのみ費されるとと忙なる。すなわち、第４図の二点
鎖線に示す前小後大の振動モードとなる。

この振動モードになると、ヘッド１の前面近傍の土砂１
の強度低下、また土砂１と粘性付与液とのスラリ化が困
難となり、埋設管４の掘進が困難となる。逆に、推進シ
リンダ３の推力を弱めて過小にすると、第４図の二点鎖
線に示す前小後大の振動モードを避けることができるが
、その反面ヘッド６の振動が十分に土砂１に伝達されな
いので、ヘッド１の前面近傍の土砂ｌの強度低下が望め
ず、埋設管４の掘進速度が低下する。

そこで、前小後大の振動モードを防止する振動式管理設
装置が開発されている。この振動式管理設装置は、第５
図に示すように、起振機７の外側にストツノ月６の一端
を固定し、そのストッパ托の他端を胴部刃の前端に微小
の隙間をおいて対向させたものである。この結果、推進
シリンダ３の推力が過大となり、ヘッド６が土砂１に掴
まれだ状態となり、前小後大の振動モードが発生しよう
とすると、起振機７のストッパ１６が胴部（資）に当り
、前小後大の振動モードの発生を防ぐことができる。

ところが、ストツバ１６と胴部刃との摩擦力が起振機７
の横振動（埋設管４の中心軸に対して直角方向の振動）
を拘束する力となるので、前小後大の振動モードは生じ
ないが、起振機７およびヘッド６の振動が小さくなる。

従って、偏心錘り７１の回転によって発生する遠心力が
土砂１に対して有効゛に作用せず、埋設管４の掘進速度
が低下する。

本発明は、上述の諸欠点を改善した振動式管理設装置を
提供せんとするものである。

不発明は、偏心錘りの回転により発生する遠心力の作用
点の位置を、円錐状のヘッド内に位置するように構成し
たことを特徴とする。

以下、本発明の摂動式管理設装置の一実施例を第６図お
よび第７図を参照して説明する。

第６図は本発明の振動式管理設装置の一実施例を示した
掘進装置の断面図であって、図中第１図乃至第５図と同
符号は同一のものを示す。

しかして、この実施例における本発明の振動式管理設装
置は、ヘッド６に起振機７Ａの中間部を固定する。この
起振機７Ａは、前端（ヘッド６側）から後端（発進立坑
２側）にかけて径が大きぐな、る円錐台形部と、その円
錐台形部の最大径と外径が同一の円柱部とが前後に一体
となった偏心錘り７１Ａを形成し、この偏心錘り７１Ａ
の後端（駆動モータ１０側）に軸７３Ａを一体に設け、
この軸７３Ａをケーシング７０Ａに軸受７２Ａにより回
転自在に軸承し、前記偏心錘り７１Ａが円錐状のヘッド
６内に完全に内蔵され、偏心錘り７１Ａの回転にょシ発
生する遠心力の作用点Ｐ′が、第７図に示すように、円
錐状のヘッド６内に位置するように構成する。前記偏心
錘り７１Ａの軸７３Ａに駆動モータエ０の回転軸を連係
する。

この実施例における本発明の振動式管理設装置は、以上
の如き構成よりなるから、すなわち偏心錘り７１Ａの回
転により発生する遠心力の作用点Ｐ′が円錐状のヘッド
６内に位置するものであるから、推進シリンダ３の推力
を大きくし、円錐状のヘッド６上に位置する着力点Ｒに
作用する土砂１の抵抗が増加しても、円錐状のヘッド６
内に位置する作用点Ｐ′の遠心力が土砂１の抵抗（拘束
力）に対して有効に作用して起振機７の後端のみが大き
く振動、すなわち前小後大の振動モードの発生を防ぐこ
とができる。この結果、本発明の振動式管理設装置は、
従来の振動式管理設装置（第２図に例示するもの）と比
較して、推進シリンダ３より大きい推力を掘進装置５の
ヘッド６に加えることが可能で、その推力の増加分ヘッ
ド６の横振動が土砂ｌに伝達されて土砂ｌの強度が低下
される。このために、従来の撮動式管理設装置（第２図
に例示するもの）より土砂１と粘性付与液との混合攪拌
スラリ化の能率が向上して掘進速度がさらに向上される
。また、ストン・や機構を設けた従来の振動式管理設装
置（第５図に例示するもの）のように、ストツノ千１６
と胴部刃との摩擦力が起振機７の振動を拘束する力とし
て作用するようなことはなく、従って埋設管４の掘進速
度が向上される。

第８図及び第９図は本発明の振動式管理設装置および従
来の振動式管理設装置における推力に対する振動の大き
さ及び掘進速度の変化を示した図であって、それぞれ実
験ｒ−夕に基づく図である。

図において■は第２図に例示する従来の振動式管理設装
置、■は第５図に例示する従来の振動式管理設装置、■
は本発明の振動式管理設装置の推力に対する振動の大き
さ及び掘進速度の変化を示している。

ここで、推力に対する振動の大きさの変化は、推力が大
きくなると共に振動の拘束力が大きくなるので、■〜■
のどの場合においても、推力が大きくなると共に振動は
減少する。（第８図）まだ、掘進速度は振動が大きくて
も推力が小さいと土砂ｌに振動が十分伝わらないので小
さく、また推力が過大になると振動が減衰するので、こ
の場合も掘進速度は遅くなる。したがって、第９図のよ
うに、■〜■とも山形の傾向を示す。

次に、■〜■のそれぞれの場合を比較する。■の場合、
ある推力までは前端、後端とも同じ振動を発生するが、
ある推力を越えると前小後大の振動モードが発生し、第
８図に示すようにヘッド６の振動が激減する。しだがっ
て、掘進速度は前小後大の振動モードが発生したところ
で激減する。

■の場合、■で前小後大の振動モードが発生する推力以
上になると、ストンｔ４１５と胴部が接触してそこでの
摩擦力が振動を拘束することになるので、振動は摩擦力
の分だけ小さくなる。また、振動が小さくなった分だけ
掘進速度も低下する。それに対し、本発明の■の場合に
は、前小後大の振動モードが発生することはなく、また
摩擦力による振動の低下もないので、第８図に示すよう
に■、■よりも推力に対する振動の低下は緩慢となし、
例えば、同じ振動を発生させる場合には■、■より■の
方が大きな推力を作用でき、その分、振動が土砂１に伝
達されるので掘進速度は大きくなる。

以上の実施例からも明らかなように、本発明の振動式管
理設装置は、偏心錘りの回転により発生する遠心力の作
用点が円錐状のヘッド内に位置するように構成したもの
であるから、推力を大きくし、円錐状のヘッド上に位置
する着力点で作用する土砂の抵抗力を大きくしても、ヘ
ッド内に位置する作用点の遠心力が土砂の抵抗に対して
有効に作用し、前小後大の振動モードを防ぐことができ
る。従って、従来の振動式管理設装置と比べて推５力を
大きくすることができ、その分推進速度を向上させるこ
とができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動式管理設装置による推進工法の施工状態を
示した説明図である。第２図乃至第４図は従来の振動式
管理設装置を示し、第２図は掘進装置の断面図、第３図
は遠心力の作用点と土砂抵抗力の着力点とを表わした説
明図、第４図は前小後大の振動モードの説明図である。 第５図はストン・やを設けた従来の振動式管理設装置の
掘進装置の断面図である。第６図および第７図は本発明
の振動式管理設装置の一実施例を示し、第６図は掘進装
置の断面図、第７図は遠心力の作用点と土砂抵抗力の着
力点とを表わした説明図、第８図及び第９図は本発明の
振動式管理設装置および従来の振動式管理設装置におけ
る推力に対する振動の大きさ及び掘進速度の変化を示し
だ図である。 １・・・土砂、２・・・発進立坑、３・・・推進シリン
ダ（推進装置）、４・・・埋設管、５・・・掘進装置、
６・・・ヘッド、７Ａ・・・起振機、７０Ａ・・・ケー
シング、７１Ａ・・・偏心錘り、７２Ａ・・・軸受、７
３Ａ・・・軸、１０・・・駆動モータ、Ｐ′・・・遠心
力の作用点、Ｒ・・・土砂抵抗力の着力点。 特許出願人　日本電信電話公社 〃　日立建機株式会社 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第３図 第４図 第８図 狸月

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、埋設管の先頭に配設し５内部に起振機と駆動モータ
   とを前後に内蔵して埋設管の中心軸に対して直角な方向
   の振動を発生させる掘進装置と、土砂に設けた発進立坑
   内に配設し、埋設管の後部に当接させて埋設管および掘
   進装置を推進させる推進装置とを備え、前記掘進装置は
   、前部にヘッドを有し、前記起振機の偏心錘りの軸に駆
   動モータの回転軸を連係し、前記ヘッドに振動が加えら
   れるように構成した振動式管理設装置において、前記偏
   心錘りの回転により発生する遠心力の作用点の位置を、
   前記ヘッド内に位置するように構成したことを特徴とす
   る振動式管理設装置。 ２、　偏心錘りの軸の駆動モータ側のみを回転自在に軸
   承したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
   動式管理設装置。