(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進装置から推力を受けて掘進方向に推進される先導管と、当該先導管の先端部に設けられた小径のパイロット管と、を備えた推進機において、
前記パイロット管と前記先導管の双方に掘進方向を修正する修正機構が設けられていることを特徴とするパイロット管を備えた推進機。
【請求項２】
前記先導管には、位置確認手段が内蔵されていることを特徴とする請求項１記載のパイロット管を備えた推進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば下水道管渠や地中電線管等の推進工法に用いられる推進装置に係り、特にパイロット管の掘進方向と推進管の進行方向を一致させるための掘進方向修正機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管渠等の施工においては、予め構築した立坑の中に推進用のジャッキ装置を配置しておき、立坑に開けた発進坑口から掘削管を掘削方向に推力を与えながら移動させて掘削していく。多用されている推進工法として、掘削管による掘削前に小径のパイロット管を用いる二行程推進方法と、パイロット管を使用しない一工程推進方法がある。
【０００３】
パイロット管方式は、図６（Ａ）に示すように、推進管より小径の管（パイロット管７０）で無排土で推進し、パイロット管７０が到達坑に到達した後に、同軸上に接続した先導管７２を使って推進管を前進させる方法である。パイロット管７０は小径であるので、土質が多少悪い条件でも貫通することができ、また、パイロット管７０には通常方向修正機構７１が設けられているので、ほぼ真っ直ぐに穿孔を行うことができる。
【０００４】
一方、一工程推進方法の場合は、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、パイロット管は使用しないが、推進管とほぼ同径の先導管７３を用いている。そして、先導管７３には、特開２００１−０３２６８６号公報に本願発明者が開示したテーパブロック７４を用いた方向修正機構７５及び位置検出機能（レーザ位置検出装置、傾斜計）が備えられた一工程推進機を用いるので、先導管で位置を確認しながら方向修正を行い、先導管の後に推進管を接続し推進することができる。パイロット管を使用しないので、作業を簡略化して工期を短縮することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記パイロット管方式においては、砂レキ、玉石層等の土質の悪い条件になると、パイロット管が精度良く貫通しても推進管に方向修正装置が設けられていないので、推進管の進行方向がずれることがあり、また、ずれた場合の修正方法がないので、作業が中断することがある。
【０００６】
また、一工程推進機を用いた場合でも、砂レキや玉石層内を掘削するときには、排土されないレキや玉石が先導管の下に入り込み、方向修正に対する地山の反力以上にレキ、玉石の抵抗が大きいときに方向修正が困難である場合が多い。
そこで本発明が解決しようとする課題は、掘削困難な土質を有する地山でも精度よく掘進できる推進機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のパイロット管方式の推進機は、推進装置から推力を受けて掘進方向に推進される先導管と、当該先導管の先端部に設けられた小径のパイロット管と、を備えた推進機において、前記パイロット管と前記先導管の双方に掘進方向を修正する修正機構が設けられている。本発明では、一般的に砂レキ、玉石層でも精度を保ち推進可能なパイロット管の特色と、方向修正機能をもった一工程方式の特色を生かし、パイロット管を推進管推進に先立って発進側立坑から到達側立坑へ推進し、その後方向修正機能をもった先導管を発進側立坑内でパイロット管の基部に接続し、方向修正を行いながら、推進管を推進する。
【０００８】
掘進方向修正機構には、特開２００１−０３２６８６号公報に本願発明者が開示した先導管先部に扇形のテーパブロック付カッターを設けたものを用いることができる。この方式は、方向修正が必要でないときはテーパブロック付カッターを全周回転させながら地山を掘削し推進するが、方向修正が必要になったときにテーパブロック付カッターを規定の位置で４５度ないし９０度の角度で正転、逆転の反転運動を繰り返す。この反転運動により、テーパブロックの反対側の土砂取り込みが多くなり、また反対にテーパブロック側の土砂取り込みが少なくなるため、テーパブロック側の地山の抵抗が大きくなり、テーパブロックの反対側への方向修正が可能になる。
【０００９】
かかる構成によって、推進管の径より小径のパイロット管での掘進方向を矯正した後にさらに推進管とほぼ同径の先導管の推進方向を矯正しながら推進することにより先導管の方向修正時の地山の抵抗にパイロット管の抵抗を加算することができ、掘削困難な土質を有する地山でも精度良く掘進することができる。
【００１０】
また、前記先導管に位置確認手段を内蔵することも可能である。位置確認手段は、例えば、先導管の後側から照射されるレーザ光を受けて現在位置を検知する受光器や、先導管の傾斜状態を検知する傾斜計を用いることができる。かかる構成によって、掘削方向の矯正を確実に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明のパイロット管を備えた推進機の先部の部分側断面図、図２（Ａ）は同推進機の先導管カッター部の正面図、図２（Ｂ）は同先導管カッター部の部分側断面図、図３はパイロット管の推進状態を示す説明図、図４（Ａ）はパイロット管の先部の側面図、図４（Ｂ）〜（Ｄ）は位置検出装置のランプ位置を示す説明図、図５は推進機の使用状態を示す説明図である。
推進機１は、図５に示すように発進側の立坑９内の底部に設置された推進装置の一例である推進ジャッキ２から推力を受けて掘進方向に推進され、掘進方向修正機構３及び位置確認手段４を内蔵した先導管５と、先導管５の後側に連続して接続される複数の推進管２０を備えている。この先導管５の先端部には、掘進方向を修正する修正機構６を備えた小径のパイロット管７の基部が着脱可能に取り付けられる接続部８が設けられている。
【００１２】
先導管５の掘進方向修正機構３は、図１に示すように先導管５の先部に配置され回転駆動されるカッタヘッド１４に設けられ、先細り状であって、基端側にかけて扇状に周面を展開したテーパブロック１０と、テーパブロック１０の周面に配置した掘削用のビット１１〜１３（図２参照）を備えている。カッタヘッド１４を回転させながら前進させると、掘進方向を変更せずに掘削することができ、カッタヘッド１４を規定の位置で４５度ないし９０度の角度で正転、逆転の反転運動を繰り返す。この反転運動により、テーパブロックの反対側の土砂取り込みが多くなり、また反対にテーパブロック側の土砂取り込みが少なくなるため、テーパブロック側の地山の抵抗が大きくなり、テーパブロックの反対側への方向修正が可能になる。
【００１３】
位置確認手段４としては、図５に示すように、発進側の立坑９に備えた推進方向監視用のレーザ投光器２５からのレーザを受けて先導管５の位置ずれを計測するためのテレビカメラを使用する。また、先導管５には、先導管５の傾斜を計測する遠隔傾斜計が配置されており、これを位置確認手段として使用することもできる。
【００１４】
図３、図４に示すように、先導管５の先部に接続される小径のパイロット管７は、多数の直管部材を接続したもので、修正機構６は、その先端のパイロット管ヘッド部２１に設けられている。修正機構６は、直管を斜めに切断し、切断部を楕円状の傾斜板１５で塞いだ形状で、傾斜板１５の外周部には多数の切削ビット１６が取り付けられている。また、パイロット管ヘッド部２１の内部には位置確認手段２６として位置ずれ計測用の複数のＬＥＤランプ２７〜２９が設けられている。
【００１５】
ＬＥＤランプ２７は、位置確認手段２６の後端部中央に配置され、ＬＥＤランプ２８、２９は、ＬＥＤランプ２７の半径方向外側に一列に並置され、その列の向きは、パイロット管７を後側から見たときの傾斜板１５の中心方向（法線方向）に一致している。ＬＥＤランプ２７〜２９は、発進側の立坑９内に配置したトランジット３０により常時観測することができ、中央のＬＥＤランプ２７の位置により位置ずれ量を計測でき、ＬＥＤ２７〜２９の方向により傾斜板１５の向きを特定することができる。傾斜板１５の法線方向は、例えば、図４（Ｂ）では上側、（Ｃ）では左上側、（Ｄ）では下側になっている。
【００１６】
パイロット管推進機構３１は、パイロット管７を回転させるためのモータ３２、チェーンスプロケット３３、３４、チェーン３５、パイロット管連結軸３６、ケーシング３７によって構成されており、モータ３２によってパイロット管７を回転させることができる。
【００１７】
修正機構６を回転させると掘進方向を変えずに切削ビット１６により掘削することができ、修正機構６を停止させてパイロット管７を前進させると、傾斜板１５の半径方向の向きとは逆側に進行方向を変えることができる。例えば図３に示すように、傾斜板１５が上向きに配置されている状態でパイロット管７を前進させると、パイロット管７の進行方向を下側に変えることができる。
【００１８】
先導管５の接続部８は円筒状に形成されて外周の２カ所にキー１７が配置され、また、接続部８の半径方向には貫通孔１８が形成されている。最後尾のパイロット管７ａの後端部２２と接続部８とは、ピン１９によって揺動可能なスイベル継手構造で接続されており、パイロット管７を回転させずにカッタヘッド１４のみを回転させることができる。
【００１９】
次に、図３、図５を参照してパイロット管方式の推進機１の使用手順について説明する。まず、作業に先立って発進側の立坑９及び到達側の立坑２３を設置する。次いで、発進側の立坑９内に発進台２４、推進ジャッキ２を設置する。また、推進ジャッキ２にパイロット管推進機構３１を取り付け、トランジット３０を推進計画線上に配置する。次にパイロット管ヘッド部２１をパイロット管推進機構３１にネジによって取り付け、モータ３２でパイロット管ヘッド部２１を回転させながら推進し、次に順次パイロット管７をネジにより接続しパイロット管ヘッド部２１と同様に推進していく。方向修正が必要になったときはトランジット３０で傾斜板１５の向きを確認し、回転を止めて推進し方向修正を行う。
【００２０】
次に、パイロット管ヘッド部２１が到達側の立坑２３に到達したら、最後部のパイロット管７に先導管５を接続し、さらに先導管５の後側に複数の推進管２０を接続しながら所定の直径の孔部を形成していく。このとき、例えば、先導管５の下側に玉石等が入った場合には、先導管５は上向きに力を受けるが、先導管５に設けられた位置確認手段４によって、位置ずれを検知し、さらにテーパブロック１０を、上側を中心にして４５度ないし９０度の角度で正転、逆転の反転運動を繰り返し、先導管５を前進させて、パイロット管７に沿って真っ直ぐな貫通孔を形成することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）掘進方向修正機構を内蔵した先導管の先端部に修正機構を備えた推進管より小径のパイロット管の基部が取り付けられるので、小径のパイロット管での掘進方向を矯正した後に、さらに推進管とほぼ同径の先導管の推進方向を矯正することができ、掘削困難な土質を有する地山でも精度良く掘進することができる。（２）また、先導管に位置確認手段を内蔵するので、掘削方向の矯正を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のパイロット管を備えた推進機の先部の部分側断面図である。
【図２】  （Ａ）は同推進機の先導管カッター部の正面図、（Ｂ）は同先導管カッター部の部分側断面図である。
【図３】  パイロット管の推進状態を示す説明図である。
【図４】  （Ａ）は、パイロット管の先部の側面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は、位置検出装置のランプ位置を示す説明図である。
【図５】  パイロット管を備えた推進機の使用状態を示す説明図である。
【図６】  （Ａ）は従来例に係る二行程推進機の説明図、（Ｂ）、（Ｃ）は他の従来例に係る一行程推進機の説明図である。
【符号の説明】
１  推進機
２  推進ジャッキ（推進装置）
３  掘進方向修正機構
４  位置確認手段
５  先導管
６  修正機構
７，７ａ  パイロット管
８  接続部
９  立坑（発進側）
１０  テーパブロック
１１〜１３  ビット
１４  カッタヘッド
１５  傾斜板
１６  切削ビット
１７  キー
１８  貫通孔
１９  ピン
２０  推進管
２１  ヘッド部
２２  後端部
２３  立坑（到達側）
２４  発進台
２５  レーザ投光器
２６  位置確認手段
２７〜２９  ＬＥＤランプ
３０  トランジット
３１  パイロット管推進機構
３２  モータ
３３，３４  チェーンスプロケット
３５  チェーン
３６  パイロット管連結軸
３７  ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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