(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタヘッドを有する前胴とこの前胴が方向修正ジャッキにより傾動できるように連結される中胴とこの中胴が中折れ部を介して自由に傾動できるように連結される後胴とを備え、後胴の前端部に形成され長溝が形成された後胴のフランジとこの長溝内に摺動可能に嵌入される固定金具が突設され中胴の後端部に形成された中胴のフランジとで両フランジを互に傾動可能に嵌合して中折れ部を構成し、最大中折れ角を中折れ部の長溝の長さで規制するようにした先導体と、後胴に接続される後続管を推進する元押しジャッキとで構成され、方向修正ジャッキを操作することにより前胴を傾動させて後続管をカーブさせながら地中に押し込んで埋設して行くことのできる中折れ式の管推進機において、最大中折れ角を、中折れ部の長溝の長さで規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することのできる最大中折れ角の制限手段を設けたことを特徴とする中折れ式の管推進機。
【請求項２】
最大中折れ角の制限手段を、中胴及び後胴の一方の側に設けられる当接部材と、他方側に設けられ当接部材を当接させることのできる被当接部材とで構成して、中胴が後胴に対して傾動した際に当接部材を被当接部材に当接させて最大中折れ角を制限できるようにしたことを特徴とする請求項１の中折れ式の管推進機。
【請求項３】
当接部材が棒状の中折れ制限金具であり、被当接部材がこの棒状の中折れ制限金具を挿入することができる筒状部材であることを特徴とする請求項２の中折れ式の管推進機。
【請求項４】
当接部材が中胴及び後胴の一方の胴の内周縁部に着脱可能に取り付けられる板状の中折れ制限金具であり、被当接部材がそれらの他方の胴であることを特徴とする請求項２の中折れ式の管推進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタヘッドを有する前胴とこの前胴が方向修正ジャッキで傾動できるように連結される中胴とこの中胴が中折れ部を介して自由に傾動できるように連結される後胴とを備え、最大中折れ角を中折れ部で規制するようにした先導体と、後胴に接続される後続管を推進する元押しジャッキとで構成された中折れ式の管推進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直径８００ｍｍ以下の小口径の管を地中に埋設する工法として、管推進工法と称する工法が従来から一般に知られている。この管推進工法は、カッタヘッドを有する先導体の後方にヒューム管等で構成した後続管を順次連結し、これら後続管を発進立坑内に設置した元押しジャッキで推進しながら前方の地山を先導体で掘削して、各後続管を順次地中に押し込んで埋設して行く工法である。管推進機は、こうした管推進工法を実施するため、先導体と元押しジャッキとで構成された装置である。この管推進機のうち、本発明で改良しようとする管推進機は、方向修正ジャッキを操作することにより後続管をカーブさせながら地中に埋設して行くいわゆる曲線施工をすることのできる中折れ式の管推進機である。
【０００３】
そこで、こうした中折れ式の管推進機につき、本発明に関連する従来技術の基本的な技術内容を図３及び図４を用いて説明する。図３は、従来の中折れ式の管推進機における先導体の部分を概略的に示す水平断面図、図４は、従来の中折れ式の管推進機における先導体の中折れ部を拡大して示す水平断面図である。
【０００４】
図３及び図４において、１はカッタヘッド４を有する前胴、２はこの前胴１の後端部が連結される中胴、３はこの中胴２の後端部が連結される後胴、４は前胴１の前部に設けられ地山を掘削するカッタヘッド、５は前胴１を中胴２に対して連結し傾動させる方向修正ジャッキ、６は中胴２と後胴３との隣接端部間に形成され中胴２を後胴３に自由に傾動できるように連結する部分である中折れ部、７は前胴１と中胴２との隣接端部間に形成されこれらを連結する部分である方向修正部、８は後に詳述する固定金具、９は後胴３の後端部に接続されるアダプタ管、１０は中折れシールである。図３には明示していないが、カッタヘッド４は、各胴１，２，３や後続管よりもやや大径の穴を掘削できるようになっている。方向修正ジャッキ５は、前胴１及び中胴２の周方向に所定間隔を置いてこれらを連結するように複数個設置され、これら複数個の方向修正ジャッキ５のストローク差により前胴１を中胴２に対して傾動させることができる。方向修正ジャッキ５は、この例では左右対称に一対設けられ、前胴１を水平方向に傾動し得るようになっている。
【０００５】
次に、本発明と直接関連する中折れ部６の具体的構造について詳述する。中胴２の後端部及び後胴３の前端部には、それぞれ、内周側及び外周側に切欠きを形成することによりフランジ２ａ及びフランジ３ａが形成されている。中胴２のフランジ２ａと後胴３のフランジ３ａとは、互に他方の切欠きに装着するようにして傾動可能に嵌合し、両者の接触部を中折れシール１０でシールする。中胴２のフランジ２ａの内周部には、左右に対称的にピン状の固定金具８が突設されており、後胴３のフランジ３ａの外周部には、後胴３の軸方向に長い長溝３ｂが固定金具８に対応する位置に形成されている。固定金具８の端部は、後胴３の長溝３ｂ内に嵌入され、中胴２を後胴３に対して傾動させると、長溝３ｂの長手方向に沿って摺動する。したがって、中胴２は、固定金具８が長溝３ｂ内を摺動できる範囲において自由に傾動することができ、後胴３に対する傾動角度である中折れ角θを任意に変えることができる。このように、中折れ部６は、大別すると、固定金具８が突設された中胴２のフランジ２ａと長溝３ｂが形成された後胴３のフランジ３ａとで構成され、長溝３ｂの長さにより、中胴が後胴に対して傾動できる角度の最大値である最大中折れ角を規制する。中折れ式の管推進機は、種々の地下条件の施工現場で使用され大小様々な曲率半径Ｒで曲線施工される可能性があることから、最大中折れ角は、これらの曲率半径Ｒのうちの最小の曲率半径での曲線施工に適応できるように設計されている。すなわち、実際に施工される可能性のある様々なカーブでの曲線施工のうち最も大きいカーブでの曲線施工が行えるように、最大中折れ角は、できるだけ大きく設定されている。
【０００６】
以上の説明から明らかなように、中折れ式の管推進機の先導体は、カッタヘッド４を有する前胴１とこの前胴１が方向修正ジャッキ５により傾動されるように連結される中胴２とこの中胴２が中折れ部を介して自由に傾動できるように連結される後胴３とを備え、中胴２が後胴３に対して傾動できる角度の最大値である最大中折れ角を中折れ部で規制するようにしている。図示していないが、アダプタ管９の後端部にはヒューム管等の埋設管が接続され、アダプタ管９とともに後続管をなす。この後続管の最後部に相当する位置には、管埋設の出発点となる発進立坑が構築されており、発進立坑内には、先導体や後続管を推進するための元押しジャッキが設置されている。中折れ式の管推進機は、大別すると、この元押しジャッキと前記先導体とで構成され、方向修正ジャッキ５を操作することにより前胴１を中胴２に対して傾動させて後続管をカーブさせながら地中に押し込んで埋設して行くことができる。
【０００７】
中折れ式の管推進機で管推進工法を実施する場合、最後部の後続管の後端面に発進立坑内の元押しジャッキを当接した後、元押しジャッキを伸長して後続管を推進する。この推進力は先導体に伝達され、先導体は、推進力を付与されながらカッタヘッド４で地山を掘削する。また、後続管内には図示しない排土管が敷設されており、掘削土砂は、この排土管を通じて地上に排出される。管推進機は、こうして、先導体で前方地山を掘削しながら先導体後方の後続管を元押しジャッキで推進して順次地中に押し込んで埋設して行く。曲線施工する場合には、左右の方向修正ジャッキ５を伸縮することにより、前胴１を中胴２に対して傾動させる。そうすると、図３に示すように、前胴１が中胴２に対して傾動しながら地山を掘進して曲進し、次いで、中胴２が後胴３に対して傾動しながら前胴１の曲進経路をたどるようにして曲進し、さらに、後胴３も中胴２に追従するように曲進する。その場合、図４に示すように、後胴３に伝達される推進力は、後胴３の前端面の片側３ｃを通じて中胴２の後端面に伝達されて前胴１に付与される。中折れ式の管推進機では、こうして、前胴１と中胴２と後胴３とで曲線経路が予め形成されるため、この曲線経路で後続管をガイドしながら曲進するように地中に押し込むことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の中折れ式の管推進機では、前述したように、中胴２が後胴３に対して中折れ部６で自由に傾動できるようになっていて、中折れ角θを自律的に保持することができず、その中折れ角θは、先導体の通過地盤の強度等の外的条件に左右されて変動する。しかも、最大中折れ角は、実際に施工される可能性のある様々なカーブでの曲線施工のうち最も大きいカーブでの曲線施工に適応できるように、できるだけ大きくするように設計されているため、その中折れ角θの変動も大幅なものとなる。こうしたことから、地盤が軟らかくて反力がとりにくいような地域において、直線施工や曲率半径の大きい緩やかなカーブでの曲線施工を行う場合、中折れ角θが必要以上に大きくなって先導体が予定した施工軌跡からずれたり、先導体の姿勢がふらついて推進方向が定まらないといった問題が生じた。従来、こうした問題が生じようとしたとき、オペレータは、これをいち早く感知して、例えば、方向修正角を小さくする等して、オペレータの操縦技術により対応していた。しかしながら、このオペレータの操縦技術に依存する方法は、オペレータの勘と経験に裏付けられた高度の熟練を要するだけでなく、こうした問題を確実に防止することはできない。
【０００９】
本発明は、従来の中折れ式の管推進機にみられるこうした問題を解消しようとするものであって、その技術課題は、従来のものに比べて、高度の熟練を要することなく、曲線施工を正確かつ確実に行える中折れ式の管推進機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、「カッタヘッドを有する前胴とこの前胴が方向修正ジャッキにより傾動できるように連結される中胴とこの中胴が中折れ部を介して自由に傾動できるように連結される後胴とを備え、後胴の前端部に形成され長溝が形成された後胴のフランジとこの長溝内に摺動可能に嵌入される固定金具が突設され中胴の後端部に形成された中胴のフランジとで両フランジを互に傾動可能に嵌合して中折れ部を構成し、最大中折れ角を中折れ部の長溝の長さで規制するようにした先導体と、後胴に接続される後続管を推進する元押しジャッキとで構成され、方向修正ジャッキを操作することにより前胴を傾動させて後続管をカーブさせながら地中に押し込んで埋設して行くことのできる中折れ式の管推進機」において、「最大中折れ角を、中折れ部の長溝の長さで規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することのできる最大中折れ角の制限手段を設けた」ことにより達成される。
【００１１】
本発明の中折れ式の管推進機は、こうした技術手段を採用したため、直線施工や緩やかなカーブでの曲線施工を行う場合、最大中折れ角の制限手段を用いて、最大中折れ角を中折れ部の長溝の長さで規制される角度よりも小さくするように制限することにより、例え、地盤が軟らかくて反力がとりにくいような地域で施工するときでも、先導体が予定した施工軌跡からずれたり、先導体の姿勢がふらついたりすることを防止できる。その結果、従来の中折れ式の管推進機に比べて、高度の熟練を要することなく、曲線施工を正確かつ確実に行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１及び図２に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の第１具体化例の中折れ式の管推進機の要部を示す水平断面図、図２は、本発明の第２具体化例の中折れ式の管推進機の要部を示す断面図で、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は水平断面図である。図１及び図２において、図３及び図４と同一符号を付けた部分は、これらの図と同等の部分を表すので、説明の重複を避けるため詳述しない。本発明の各具体化例の中折れ式の管推進機は、カッタヘッド４を有する前胴１とこの前胴１が方向修正ジャッキ５により傾動できるように連結される中胴２とこの中胴２が中折れ部６を介して自由に傾動できるように連結される後胴３とを備え、後胴３の前端部に形成され長溝３ｂが形成された後胴３のフランジ３ａとこの長溝３ｂ内に摺動可能に嵌入される固定金具８が突設され中胴２の後端部に形成された中胴２のフランジ２ａとで両フランジ２ａ，３ａを互に傾動可能に嵌合して中折れ部６を構成し、中胴２が後胴３に対して傾動できる角度の最大値である最大中折れ角を中折れ部６の長溝３ｂの長さで規制するようにした先導体と、後胴３に接続される後続管を推進する元押しジャッキとで構成され、方向修正ジャッキ５を操作することにより前胴１を傾動させて後続管をカーブさせながら地中に押し込んで埋設して行くことができるようにしている点において、図３及び図４に示す従来の中折れ式の管推進機と変わらない。
【００１３】
そこで、図１に基づいて本発明の第１具体化例の中折れ式の管推進機の特徴的な技術内容について説明する。図１において、１１は先端側及び基部側にそれぞれ雄ねじ部１１ａ及び軸部１１ｂを有し基部に頭部１１ｃを設けたボルトのような中折れ制限棒状金具、１２は雄ねじ部１１ａが螺合する雌ねじ部を内周部に有する雌ねじ筒、１３は中折れ制限棒状金具１１の軸部１１ｂが挿入される挿入孔を有する筒状部材である。雌ねじ筒１２及び筒状部材１３は複数設けられ、それぞれ、後胴３のフランジ３ａの内周及び中胴２の後端部内周に相対向するように固定されている。筒状部材１３の挿入孔は、中折れ制限棒状金具１１の軸部１１ｂを挿入した際に軸部１１ｂと筒状部材１３とがある程度の角度範囲で相対的に傾動し得る径になるように設計されている。中折れ制限棒状金具１１の頭部１１ｃは、雄ねじ部１１ａをねじ込むことにより筒状部材１３の端面との間隔を狭めておくと、軸部１１ｂと筒状部材１３とがこうして相対的に傾動したとき、筒状部材１３の端面に当接して、その傾動角度を、筒状部材１３の端面との間隔に応じて適宜の角度に制限する。本具体化例では、これら中折れ制限棒状金具１１と雌ねじ筒１２と筒状部材１３とにより、最大中折れ角を、中折れ部６の長溝３ｂで規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することのできる最大中折れ角の制限手段を構成する。
【００１４】
こうした最大中折れ角の制限手段を使用する場合、中折れ制限棒状金具１１の雄ねじ部１１ａを雌ねじ筒１２に螺着して、中折れ制限棒状金具１１の頭部１１ｃと筒状部材１３の端面との間隔を予め調節するとともに、中折れ制限棒状金具１１の軸部１１ｂを筒状部材１３に挿入する。この状態において本具体化例の管推進機により管推進工法を実施しているとき、中胴２と後胴３とが中折れ部６において必要以上に大きな中折れ角で折れ曲がろうとした場合、軸部１１ｂと筒状部材１３とが相対的に接近し、所定の角度傾動すると、中折れ制限棒状金具１１の頭部１１ｃが被当接部材である筒状部材１３の端面に当接して、最大中折れ角を、中折れ部の長溝３ｂで規制される中折れ角度よりも小さくなるように制限する。また、直線施工において中折れ部６での中折を全く必要としない場合は、中折れ制限棒状金具１１を十分に締め付けて頭部１１ｃを筒状部材１３の端面に押し当てると、中折れ制限棒状金具１１と筒状部材１３とが相対的に傾動できなくなる。さらに、中折れ制限棒状金具１１を筒状部材１３から抜き取ると、中折れ部６の長溝３ｂの長さにより設定された最大中折れ角が制限されなくなるため、中胴２と後胴３とを、設計された最大中折れ角で中折れさせることができる。このように、本具体化例では、中折れ制限棒状金具１１を筒状部材１３から着脱できるようにすることにより、最大中折れ角を、中折れ部６の長溝３ｂで規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することができる。
【００１５】
本具体化例では、中折れ制限棒状金具１１の頭部１１ｃと筒状部材１３の端面との間隔を調節することにより、中折れ制限棒状金具１１の軸部１１ｂと筒状部材１３との相対的な傾動角度を所望の値に制限できるため、頭部１１ｃを回転操作して、雄ねじ部１１ａの雌ねじ筒１２へのねじ込み代を調節することにより、最大中折れ角を、中折れ部６の長溝３ｂで規制されている中折れ角よりも小さくするように段階的に調節することができる。また、頭部１１ｃを回転操作して、これを筒状部材１３の端面から十分離すように移動することにより、中折れ制限棒状金具１１を筒状部材１３から抜き取らなくても、中折れ部６の長溝３ｂの長さにより設定された最大中折れ角で中胴２と後胴３とを中折れさせることができる。本具体化例では、雌ねじ筒１２及び筒状部材１３をそれぞれ後胴３のフランジ３ａ及び中胴２の後端部に固定しているが、これらをそれぞれ入れ替えて反対側に固定するようにしてもよい。
【００１６】
次に、図２に基づいて本発明の第２具体化例の中折れ式の管推進機の特徴的な技術内容について説明する。図２において、１４は、後胴のフランジ３ａの内周縁部に着脱可能に取り付けられるスペーサのような中折れ制限板状金具で、断面Ｌ字状の座金１５を介してボルト１６により着脱可能に取り付けられている。この中折れ制限板状金具１４は、環状部材を分割して形成したような円弧状のブロックをなす。本具体化例では、こうした中折れ制限板状金具１４を、フランジ３ａの内周縁部に環状をなすように多数配列し、フランジ３ａの前端面より若干突出するように、座金１５を介して取り付けられる。こうして中折れ制限板状金具１４を後胴のフランジ３ａに取り付けた場合、中折れ部６における後胴のフランジ３ａの前端面とこれに対向する中胴２の後端面との間の間隙は、中折れ制限板状金具１４により若干狭められる。
【００１７】
したがって、こうした状態で本具体化例の管推進機により施工している場合において、中胴２と後胴３とが中折れ部６において大きな中折れ角で折れ曲がろうとしたとき、中折れ制限板状金具１４と中胴２の後端面とが相対的に傾動し、所定の角度傾動すると、当接部材としての中折れ制限板状金具１４が被当接部材としての中胴２の後端面に当接して、最大中折れ角を、中折れ部の長溝３ｂで規制される中折れ角度よりも小さくするように制限する。また、ボルト１６を緩めて中折れ制限板状金具１４を後胴のフランジ３ａから取り外すと、長溝３ｂの長さにより設定された最大中折れ角が制限されなくなるため、中胴２と後胴３とを、設計された最大中折れ角で中折れさせることができる。このように、本具体化例では、中折れ制限板状金具１４を後胴のフランジ３ａから着脱できるようにすることにより、最大中折れ角を、中折れ部６の長溝３ｂで規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することができる。こうした中折れ制限板状金具１４は、厚さの異なるものを予め何組か用意しておけば、これらを選択して使用することにより、最大中折れ角を所望の角度に段階的に調節することができる。本具体化例では、中折れ制限板状金具１４を後胴のフランジ３ａの内周縁部に取り付けて、中折れ制限板状金具１４を中折れ部６の中折れ時に中胴２の後端面に当接させるようにしているが、中折れ制限板状金具１４を中胴２の内周縁部に取り付けて、中折れ制限板状金具１４を後胴のフランジ３ａの後端面に当接させるようにしてもよく、要は、中胴２及び後胴３の一方の胴の内周縁部に中折れ制限板状金具１４を着脱可能に取り付け、中胴２が後胴３に対して傾動した際に、その中折れ制限板状金具１４を他方の胴の端面に当接させることにより、その傾動角度を制限するようにすればよい。
【００１８】
以上述べた各具体化例の中折れ式の管推進機は、直線施工や緩やかなカーブでの曲線施工を行う場合、最大中折れ角を、中折れ部の長溝３ｂで規制される中折れ角度よりも小さくなるように制限することができて、中折れ部の中折れ角θが必要以上に大きくなることを防げるので、例え、地盤が軟らかくて反力がとりにくいような地域で推進工法を実施するときでも、先導体が予定した施工軌跡からずれたり、先導体の姿勢がふらついたりすることを防止できる。その結果、従来の中折れ式の管推進機に比べ、高度の熟練を要することなく、曲線施工を正確かつ確実に行える。このように、従来のものより優れた効果を発揮するように構成されたものでありながら、複雑な機構を要することなく、機内の内部空間も実質上損なわれない。各具体化例における最大中折れ角の制限手段は、具体的構造を異にするが、何れも、中胴２及び後胴３の一方の側に設けられる当接部材と、他方側に設けられ当接部材を当接させることのできる被当接部材とで構成して、中胴２が後胴３に対して傾動した際に当接部材を被当接部材に当接させて最大中折れ角を制限できるようにした点では、軌を一にしており、この点に本発明の基本的な技術が存在する。したがって、こうした最大中折れ角の制限手段を具現する場合、当接部材としての中胴２側の固定金具８を当接させるための被当接部材を後胴３の長溝３ｂの端部に着脱可能に埋設するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、中折れ式の管推進機において、特に、最大中折れ角を、中折れ部で規制される角度よりも小さくするように選択的に制限することのできる最大中折れ角の制限手段を設けたことにより、従来のものに比べて、高度の熟練を要することなく、曲線施工を正確かつ確実に行える中折れ式の管推進機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１具体化例の中折れ式の管推進機の要部を示す水平断面図である。
【図２】本発明の第２具体化例の中折れ式の管推進機の要部を示す断面図で、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は水平断面図である。
【図３】従来の中折れ式の管推進機における先導体の部分を概略的に示す水平断面図である。
【図４】従来の中折れ式の管推進機における先導体の中折れ部を拡大して示す水平断面図である。
【符号の説明】
１    前胴
２    中胴
２ａ  中胴のフランジ
３    後胴
３ａ  後胴のフランジ
３ｂ  長溝
４    カッタヘッド
５    方向修正ジャッキ
６    中折れ部
７    方向修正部
８    固定金具
１１    中折れ制限棒状金具
１２    雌ねじ筒
１３    筒状部材
１４    中折れ制限板状金具
１５    座金
１６    ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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