(57)【要約】      （修正有）【課題】埋設管の敷設途中において掘削ヘッドを交換する場合、埋設管を撤去せずに短時間に発進位置まで掘削ヘッドを撤去し交換できるようにする。【解決手段】推進機２０と、後部に配置された先導体２と、この先導体２内に挿通された内筒体３と、この内筒体３内に配置されたスクリュー４と、このスクリュー４の先端に固定された掘削ヘッド５と、を備えてなる地中推進装置１であって、上記掘削ヘッド５は、上記先導体２の内径よりも小さな外径であって上記内筒体３の外径よりも大きな外径を有するヘッド本体８と、このヘッド本体８には掘削ビット１５が固定されてなる複数の回動板１０などが取り付けられ、これら複数の回動板は、上記ヘッド本体８の正回転時には、掘削抵抗によりそれぞれ先端が上記先導体２の外周よりも外側に突出するよう移動し、逆回転時にも掘削抵抗によって上記ヘッド本体８の外周よりも内側に移動するよう配置されてなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発進位置に配置された推進機により到達位置方向に押圧されるとともに後部には埋設管が連続する筒状の先導体と、この先導体内に挿通された内筒体と、この内筒体内に配置され外周に螺旋構造を備えてなるとともに回転可能なスクリューと、このスクリューの先端に固定され正面には複数の掘削ビットが固定された掘削ヘッドと、を備えてなる地中推進装置であって、
上記掘削ヘッドは、上記先導体の内径よりも小さな外径であって上記内筒体の外径よりも大きな外径となされ略円盤状に成形されたヘッド本体と、このヘッド本体の正面に回動自在に軸支されてなるとともに正面には掘削ビットが固定されてなる複数の回動板とを有し、
これら複数の回動板は、上記ヘッド本体の正回転時には、地中の土の抵抗を掘削ビットが受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出するよう移動し、逆回転時には、それぞれ地中の土の抵抗を掘削ビットが受けて上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動するよう配置されてなることを特徴とする地中推進装置。
【請求項２】
前記ヘッド本体の正面には、該ヘッド本体の逆回転時に移動した前記各回動板が当接しそれ以上移動することを規制する規制部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の地中推進装置。
【請求項３】
前記ヘッド本体の中央には、予め地中に推進設置される誘導管が挿通される円形状の貫通穴が形成されてなるとともに、前記スクリューの中央には、上記貫通穴と同一の軸心を有し上記誘導管が挿通される筒状部が形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の地中推進装置。
【請求項４】
前記先導体の先端には、一方の係合部が形成された先導体側リングが固定され、前記内筒体の先端には、上記一方の係合部に係合する他方の係合部が形成されてなるとともに、上記先導体側リングと共働して先導体と内筒体との間を閉塞する内筒体側リングが固定されてなることを特徴とする請求項１，２又は３記載の地中推進装置。
【請求項５】
前記掘削ヘッドの外周面には、背面側にかけて徐々に縮径された一方の縮径面が形成されてなるとともに、前記内筒体側リングの内周面は、前記掘削ヘッドに形成された一方の縮径面に対応して徐々に縮径されてなる他方の縮径面が形成されてなることを特徴とする請求項４記載の地中推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中を掘削しながら埋設管を連続して推進させ地中に該埋設管を敷設する際に使用される地中推進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば発進立坑等の発進位置から到達立坑等の到達位置に向かって多数の埋設管を順次上記発進位置から推進し、上記発進位置から到達位置に亘って埋設管を地中に設置する地中推進方法が知られており、こうした推進工法を行う装置として、地中推進装置が使用されている。
【０００３】
この地中推進装置は、発進位置に配置された推進機と併用されるものであり、この推進機は、上記地中推進装置を到達位置方向に押圧する押圧機構と、後述するスクリューを回転させる回転機構を備えてなるものである。そして、上記地中推進装置は、後部には埋設管が連続する筒状の先導体と、この先導体内に挿通された内筒体と、この内筒体内に配置され外周に螺旋構造を備えてなるとともに回転可能なスクリューと、このスクリューの先端に固定され正面には複数の掘削ビットが固定された掘削ヘッドと、を備えている（特許文献１参照）。こうした従来の地中推進装置では、上記推進機により上記スクリューと掘削ヘッドとを回転駆動させながら、上記先導体に続く埋設管を到達位置方向に押圧することにより、地山が掘削されて徐々に先導体及び埋設管は推進して行くとともに、上記掘削ヘッドにより掘削された土砂は、上記スクリューの回転により上記内筒体内を通過して発進位置に搬送される。なお、上記地中推進装置により地中を推進する際には、推進距離に応じて上記埋設管を後方から継ぎ足すとともに、上記スクリュー並びに内筒体も継ぎ足して行く。
【特許文献１】特開２００１−２１４６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、掘削しながら埋設管を敷設すべき地中には、多数の礫が存在したり、場合によっては過去に敷設された埋設管等の障害物が存在したりする場合がある。こうした障害物が存在する場合には、当初に配置した掘削ヘッドを交換しなければ、初期に予定された埋設管を敷設することができない。しかしながら、上述した従来の地中推進装置では、上記掘削ヘッドを交換するためには、既に敷設した埋設管も含めて、全てを発進位置まで撤去しなければならず、こうした作業は極めて面倒で且つ長い作業時間が必要となる。特に、埋設管として鋼管を使用し個々の鋼管を溶接しながら推進した場合には、引き抜いた鋼管を切断しなければならず、極めて過酷な作業となる。また、こうした鋼管を使用しない場合であったり溶接することなくボルト・ナット等の締結具を使用したりする場合であっても、引き抜いた後に形成される空洞の崩壊により地盤沈下を起す危険性もあることから、充填材などを用いて上記空洞を埋める作業も必要となり、工期を著しく遅延させる原因となるばかりか、膨大なコストが必要となる。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した従来の地中推進装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、埋設管の敷設途中において掘削ヘッドを交換する必要性が生じた場合であっても、敷設した埋設管を撤去する必要性がなく、極めて簡単且つ短時間内に発進位置まで掘削ヘッドを撤去し交換することができる新規な地中推進装置を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した目的を達成するために提案されたものであり、第１の発明（請求項１記載の発明）は、発進位置に配置された推進機により到達位置方向に押圧されるとともに後部には埋設管が連続する筒状の先導体と、この先導体内に挿通された内筒体と、この内筒体内に配置され外周に螺旋構造を備えてなるとともに回転可能なスクリューと、このスクリューの先端に固定され正面には複数の掘削ビットが固定された掘削ヘッドと、を備えてなる地中推進装置であって、上記掘削ヘッドは、上記先導体の内径よりも小さな外径であって上記内筒体の外径よりも大きな外径となされ略円盤状に成形されたヘッド本体と、このヘッド本体の正面に回動自在に軸支されてなるとともに正面には掘削ビットが固定されてなる複数の回動板とを有し、これら複数の回動板は、上記ヘッド本体の正回転時には、地中の土の抵抗を掘削ビットが受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出するよう移動し、逆回転時には、それぞれ地中の土の抵抗を掘削ビットが受けて上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動するよう配置されてなることを特徴とするものである。
【０００７】
この第１の発明では、スクリューの先端に固定された掘削ヘッドを該スクリューとともに正回転駆動させると、該掘削ヘッドを構成するヘッド本体の正面に複数固定された各回動板は、該回転板の正面に固定された掘削ビットと地中の土との抵抗により、先導体の外周よりも外側に移動する。そして、この掘削ヘッドが正回転することにより、地山が掘削され、掘削されることにより発生した土砂は、上記内筒体内に流入し、上記スクリューの回転により発進位置まで移送される。こうした動作とともに、上記先導体及びこれに後続する埋設管、内筒体及びスクリュー並びに掘削ヘッドは、発進位置から押圧され、この結果徐々に全体が地中を推進して行く。なお、上記掘削ヘッドを構成する各回動板の先端は、先導体の外周よりも外側に位置しているので、該先導体やこれに後続する埋設管の外周面と地山との摩擦抵抗が低減される。そして、こうした推進中に、上記掘削ヘッドが礫などの障害物に当たり、該掘削ヘッドを交換する必要性が生じた場合には、上記スクリュー及び掘削ヘッドを逆回転させる。こうした掘削ヘッドの逆回転により、それまで先導体の外周よりも外側に突出していた各回動板は、該回動板の正面に固定された掘削ビットと土砂との抵抗により上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動する。このように各回動板が移動すると、ヘッド本体の外径は先導体の内径よりも小さいことから、推進した先導体と埋設管とをそのままにした状態で、上記内筒体とスクリュー及び掘削ヘッドとを発進位置まで引き抜くことができ、ひいては掘削ヘッドを交換することができる。
【０００８】
なお、上記掘削ヘッドは、予め地中に推進設置される誘導管が挿通される円形状の貫通穴が形成されたものであっても良いし、掘削された土砂が流入する開口が形成されたものであっても良い。また、この掘削ヘッドを構成する回動板は、少なくとも二つ以上設けられている必要があり、それぞれヘッド本体の正面に回動自在に配置され、正面には掘削ビットが固定されている必要がある。これらの回動板の回動範囲は、先端が上記先導体の外周よりも外側に突出する位置から、該ヘッド本体の外周よりも内側に収まる位置であり、該回動板の回動中心となる位置は特に限定されない。但し、これらの回動板は、ヘッド本体の正回転時には、地中の土の抵抗を受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出するよう移動し、逆回転時には、それぞれ地中の土の抵抗を受けて上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動するよう配置されている必要がある。例えば、ヘッド本体の外周側に任意の回動中心とヘッド本体の中心とを結んだ線よりも掘削ビットの配置位置は、正回転方向に位置している必要があるとともに、（上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動した場合における）上記回転中心と掘削ビットとを結んだ線と該回転中心とヘッド本体の中心とを結んだ線との角度は、４５度以上１７０度未満とすることが望ましい。なお、上記回転中心と掘削ビットとを結んだ線と該回転中心とヘッド本体の中心とを結んだ線との角度を４５度未満とする場合には、掘削ヘッドが正回転した場合に、地中の土の抵抗を受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出しないおそれがあり、また、上記角度が１７０度以上である場合には、回転中心から掘削ビットまでの距離が短くなり、上記先導体の外周よりも外側まで掘削できない可能性がある。したがって、上記回転中心と掘削ビットとを結んだ線と該回転中心とヘッド本体の中心とを結んだ線との角度は、５０度から９０度の範囲とすることがより好ましい。
【０００９】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記ヘッド本体の正面には、該ヘッド本体の逆回転時に移動した前記各回動板が当接しそれ以上移動することを規制する規制部が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
この第２の発明では、ヘッド本体が逆回転することにより、それぞれ地中の土の抵抗を掘削ビットが受けて上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動した場合、上記回転中心と掘削ビットとを結んだ線と該回転中心とヘッド本体の中心とを結んだ線との角度が、４５度よりも狭い位置まで移動してしまうと、掘削ヘッドを交換した後に正回転させた際、掘削ビットと土との抵抗により、回動板の先端がヘッド本体の外側に開くよう回転しないおそれがある。この第２の発明によれば、こうした不都合を解消することができる。
【００１１】
なお、上記規制部は、少なくともヘッド本体の逆回転時に移動した前記各回動板が当接しそれ以上移動することを規制するものであれば良く、例えば、ヘッド本体の正面に凸部を形成し、この凸部が回動板に当接するように構成したものであっても良いし、回動板の外形形状に対応した薄肉部をヘッド本体の正面に形成し、この薄肉部と通常の肉厚とされた部位の境目を形成する起立面に回動板が当接するようにしたものであっても良い。
【００１２】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記第１又は第２の発明の何れかの発明において、前記ヘッド本体の中央には、予め地中に推進設置される誘導管が挿通される円形状の貫通穴が形成されてなるとともに、前記スクリューの中央には、上記貫通穴と同一の軸心を有し上記誘導管が挿通される筒状部が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
この第３の発明に係る地中推進装置では、発進位置から到達位置に亘って予め誘導管を推進させ、この誘導管にガイドされながら推進するタイプの地中推進装置に適用できるようにしたものである。
【００１４】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第１、第２又は第３の発明の何れかの発明において、前記先導体の先端には、一方の係合部が形成された先導体側リングが固定され、前記内筒体の先端には、上記一方の係合部に係合する他方の係合部が形成されてなるとともに、上記先導体側リングと共働して先導体と内筒体との間を閉塞する内筒体側リングが固定されてなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、第５の発明（請求項５記載の発明）は、上記第４の発明において、前記掘削ヘッドの外周面には、背面側にかけて徐々に縮径された一方の縮径面が形成されてなるとともに、前記内筒体側リングの内周面は、前記掘削ヘッドに形成された一方の縮径面に対応して徐々に縮径されてなる他方の縮径面が形成されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）によれば、埋設管の敷設途中において掘削ヘッドを交換する必要性が生じた場合であっても、敷設した埋設管を撤去する必要性がなく、極めて簡単且つ短時間内に発進位置まで掘削ヘッドを撤去し交換することができる。すなわち、この地中推進装置を構成する掘削ヘッドは、上記先導体の内径よりも小さな外径であって上記内筒体の外径よりも大きな外径となされ略円盤状に成形されたヘッド本体と、このヘッド本体の正面に回動自在に軸支されてなるとともに正面には掘削ビットが固定されてなる複数の回動板とを有し、これら複数の回動板は、上記ヘッド本体の正回転時には、地中の土の抵抗を受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出するよう移動し、逆回転時には、それぞれ地中の土の抵抗を受けて上記ヘッド本体の外周よりも内側に移動するよう配置されてなることから、上記各回動板に固定された掘削ビットにより地山を上記先導体の外径よりも大きな径で掘削することができる一方、掘削ヘッドを逆回転させることにより、上記各回動板をヘッド本体の外周よりも内側に移動させることにより、先導体と敷設された埋設管をそのままにした状態で、上記内筒体とスクリュー及び掘削ヘッドとを発進位置まで引き抜くことができ、ひいては掘削ヘッドを交換することができる。
【００１７】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、ヘッド本体の正面には、該ヘッド本体の逆回転時に移動した前記各回動板が当接しそれ以上移動することを規制する規制部が形成されてなることから、掘削ヘッドを正回転した場合に、回動板が掘削ビットと地中の土との抵抗を受けてそれぞれ先端が上記先導体の外周よりも外側に突出しない事態を有効に防止することができる。
【００１８】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）では、ヘッド本体の中央には、予め地中に推進設置される誘導管が挿通される円形状の貫通穴が形成されてなるとともに、前記スクリューの中央には、上記貫通穴と同一の軸心を有し上記誘導管が挿通される筒状部が形成されてなることから、発進位置から到達位置に亘って予め誘導管を推進させ、この誘導管にガイドされながら埋設管を真っ直ぐに、且つ、正確に敷設することができる。
【００１９】
また、第４の発明（請求項４記載の発明）では、発進位置に配置された推進機により、内筒体を到達位置方向に押圧すると、先導体側リングに形成された一方の係合部と内筒体側リングに形成された他方の係合部とが係合することにより、先導体も内筒体と一体的に推進させることができ、しかも、この内筒体側リングは、上記先導体側リングと共働して先導体と内筒体との間を閉塞することから、掘削ヘッドにより掘削された土砂が、先導体と内筒体との間に侵入する危険性がない。
【００２０】
また、第５の発明（請求項４記載の発明）では、内筒体側リングの内周面は、掘削ヘッドに形成された一方の縮径面に対応して徐々に縮径されてなる他方の縮径面が形成されてなることから、先ず、スクリューと掘削ヘッドを発進位置方向に移動させると、上記一方の縮径面と他方の縮径面とが当接し、その上でスクリュー及び掘削ヘッドと内筒体とを発進位置方向に移動させることにより、残置される先導体内に土砂が流入する危険性を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る地中推進装置を、図面を参照しながら工程順に詳細に説明する。なお、この実施の形態に係る地中推進装置は、（一工程目において）予め敷設された誘導管にガイドされながら（二工程目に）地中を推進する地中推進装置に本発明を適用したものである。そこで、以下、この地中推進装置の実施の形態を詳細に説明し、次いで、この地中推進装置を用いた地中推進工法に付いて簡単に説明する。
【００２２】
この地中推進装置１は、図１に示すように、先導体２と、内筒体３と、スクリュー４と、掘削ヘッド５を備えている。上記先導体２は、鋼製からなる筒状体であり、先端には、先導体側リング６が固定されている。なお、この先導体２は、先導体側リング６を除いて基本的に該先導体２に後続して地中に敷設される埋設管と同一である。そして、上記先導体側リング６は、上記先導体２の先端が挿入されるリング状の凹部６ａが背面に形成され、内周側に位置する部位の背面は、本発明を構成する一方の係合部６ｂとされている。なお、上記先導体２の後端は、該先導体２の外径と略同じ外径となされた埋設管Ｐが順次継ぎ足されながら固定されて行くものである。また、上記先導体側リング６の内周面には、後述する内筒体側リング７の外周面との間でのシール性を図る二つのオーリング（符号は省略する。）が配置されている。また、上記内筒体３は、上記先導体２（及び埋設管Ｐ）の内径よりも小径の外径を有してなる筒状体であり、先端の外周には、内筒体側リング７が固定されている。この内筒体側リング７は、上記先導体側リング６に形成された一方の係合部６ｂに対して後方から前方側に該内筒体３を移動させた場合に係合（当接）する他方の係合部７ａがリング状に形成されている。また、この他方の係合部７ａの形成位置よりも前方側の外径は、上記先導体側リング６の内径よりも僅かに小径とされてなるものであり、先端には上記内筒体３の先端よりも前方に突出したリング状突出部７ｂが形成されている。そして、このリング状突出部７ｂの内周面は、先端側から基端側にかけて徐々に縮径された他方の縮径面７ｃとされている。なお、こうした内筒体側リング７が先端に固定された内筒体３は、前端外周及び後端外周にそれぞれフランジ部３ａ，３ｂが形成され、特定の内筒体３の後端外周に形成されたフランジ部３ａと、この特定の内筒体３に後続する他の内筒体３の前端外周に形成されたフランジ部３ａとをボルト及びナット（何れも符号は省略する。）を介して互いに固定することにより（地中推進装置１の推進に伴い）順番に継ぎ足されて行くものである。
【００２３】
また、上記内筒体３内には、スクリュー４が挿通されている。このスクリュー４は、円筒状に成形された筒状部４ａと、この筒状部４ａの外周に形成された螺旋状の羽根部４ｂとから構成されてなるものである。上記筒状部４ａの内径は、後述する先導管の外径よりも大きな内径とされている。なお、このスクリュー４も、上記内筒体３と同じように、地中推進装置１の推進に伴い徐々に継ぎ足されて行くものである。
【００２４】
そして、このスクリュー４の先端には、掘削ヘッド５が固定されている。この掘削ヘッド５は、図２に示すように、全体形状が略円板状に成形されたヘッド本体８と、このヘッド本体８に回動自在に軸支された第１ないし第３の移動板９，１０，１１とを備えている。上記ヘッド本体８は、図１に示すように、上記先導体２の内径及び先導体側リング６の内径よりも小さな外径を有しているとともに、該ヘッド本体８の外周面は、同一の外径とされた同径面８ａと、この同径面８ａの後方に形成された（一方の）縮径面８ｂとから構成され、この一方の縮径面８ｂは、上記内筒体側リング７に形成された他方の縮径面７ｃに対応している。すなわち、後述するように、上記一方の縮径面８ｂと他方の縮径面７ｃとは相互に密着するように、互いにその縮径率は同一とされている。また、上記ヘッド本体８には、図１及び図２に示すように、中心に（予め敷設された先導管が挿通される）貫通穴８ｃが形成され、この貫通穴８ｃと、上記スクリュー４を構成する筒状部４ａと同じ軸心とされている。また、上述した形状に成形されたヘッド本体８の正面には、第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆがヘッド本体８の回転方向に対して等間隔に形成されており、上記第１の薄肉部８ｄには、上記第１の移動板９が第１の支軸１２により回動自在に軸支され、上記第２の薄肉部８ｅには、上記第２の移動板１０が第２の支軸１３により回動可能に軸支され、上記第３の薄肉部８ｆには、上記第３の移動板１１が第３の支軸１４により回動自在に軸支されている。なお、図２中、最も外側に一点鎖線で示された部位は、上記先導体２の外径である。また、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆは、上記ヘッド本体８の外周面側に形成されてなるものであり、該第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの形状は、上記第１ないし第３の移動板９，１０，１１の外形形状と略同一とされている。なお、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆとヘッド本体８の正面との段差部（符号は省略する。）は、本発明を構成する規制部である。
【００２５】
そして、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの形状は、ヘッド本体８の外周から該ヘッド本体８中心方向に最も幅広とされた部位から正回転方向（図２中反時計回り方向）にかけて該ヘッド本体８の外周からの幅が徐々に狭い形状とされている。また、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの先端（掘削ヘッド５の正回転方向）には、それぞれ傾斜面部８ｈ，８ｉ，８ｊが形成されている。これらの傾斜面部８ｈ，８ｉ，８ｊは、それぞれヘッド本体８の外周と、第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの境界線と、ヘッド本体８の正面との境界線とにより、略三角形状とされてなるものであり、ヘッド本体８の外周とヘッド本体８の正面との境界線とにより形成される頂点から、第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの境界線までの範囲で徐々に該ヘッド本体８の肉厚が薄くなるように傾斜している。そして、上記第１ないし第３の移動板９，１０，１１を軸支する第１ないし第３の支軸１２，１３，１４は、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆの最も幅広の部位に固定されている。
【００２６】
そして、上記掘削ヘッド５の正面には、図３に示すように、多数の掘削ビット１５が固定されている。具体的には、上記掘削ビット１５は、上記ヘッド本体８の正面であって、上記第１の移動板９と第２の移動板１０との間に２つ、第２の移動板１０と第３の移動板１１との間に３つ、そして第３の移動板１１と第１の移動板９との間に４つ固定されている。また、上記第１ないし第３の移動板９，１０，１１の先端側中途部にそれぞれ２つずつ配置されている。そして、これらの掘削ビット１５は、基端側から先端側にかけて掘削ヘッド５の正回転方向に徐々に近づくように傾斜している。
【００２７】
したがって、地中で上記掘削ヘッド５が正回転するとともに前方に押圧されると、土砂は、上記各傾斜面部８ｈ，８ｉ，８ｊから上記第１ないし第３の移動板１２，１３，１４の正面に到る。すると、土砂と上記各掘削ビット１５との摩擦抵抗が生じ、第１ないし第３の移動板１２，１３，１４は、図３に示す状態から、図２に示すように、時計回り方向にやや回転し、該第１ないし第３の移動板１２，１３，１４の各先端がヘッド本体８の外周よりも外側に突出する。こうした状態により、地山は上記各掘削ビット１５により上記先導体２の外径と略同じ範囲で掘削される。また、上記正回転されている掘削ヘッド５を停止させ、逆回転させることにより、それまで外側に先端が突出していた第１ないし第３の移動板９，１０，１１は、各掘削ビット１５と土砂との抵抗又は該掘削ヘッド５の外周に存在する土砂と第１ないし第３の移動板９，１０，１１との抵抗により、図２に示す状態から各支軸１２，１３，１４を中心に図２中反時計回り方向に回転し、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆとヘッド本体８の正面との段差部（符号は省略する。）により、それ以上第１ないし第３の移動板９，１０，１１は回転することがなく、図３に示す状態となる。すなわち、それまで先端がヘッド本体８の外側に突出していた第１ないし第３の移動板９，１０，１１は、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆに収まり、ヘッド本体８の外周よりも外側に突出しない状態となる。そして、図３に示す状態とされた後に、上記スクリュー４を手前（発進位置方向）に移動させると、上記掘削ヘッド５に形成された一方の縮径面８ｂは、上記内筒体側リング７に形成された他方の縮径面７ｃと接合し、さらにスクリュー４を手前に移動させると、該スクリュー４と内筒体３とが一体的に手前に移動する（引き出される）。
【００２８】
以下、上述した地中推進装置１を使用しながら地中を掘削し埋設管Ｐを敷設する方法に付いて説明する。この埋設管の敷設工法は、発進位置である発進立坑と、この発進立坑から離間した到達位置である到達立坑を形成し、上記発進立坑内に推進機２０を設置する。この推進機２０は、図４，図５又は図６に示すように、左右二本のレール２１，２２上に配置されてなるものである。これら二本のレール２１，２２は、上記発進立坑から到達立坑方向に向けて配置されてなるものであり、この推進機２０をガイドするものである。また、上記二本のレール２１，２２のそれぞれの後端側上面には、左右の当接部材２３，２４（図６参照）が固定されている。そして、この発進機２０は、上記二本のレール２１，２２の長さ方向にスライド可能に支持されたスライド部材２５と、このスライド部材２５に固定された左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７とを備えている。上記左油圧シリンダ２６の図示しないシリンダロッドは、上記左の当接部材２３に固定され、上記右油圧シリンダ２７のシリンダロッド２７ａは、上記右の当接部材２４に固定されている。したがって、上記左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７の駆動により、この推進機２０は、前進及び後退する。また、上記スライド部材２５の中心には、円盤状に成形された内側回動盤３０が正回転及び逆回転自在に配置されている。この内側回動盤３０は、後述する先導管を回転させる際及びスクリュー４を回転させる場合に使用される部位であり、該内側回動盤３０の中心には、貫通穴３０ａが形成されてなり、また、該回動盤３０の正面には、上記貫通穴３０ａと同径の内径を有するリング状の内側位置決め部３０ｂが、該回動盤３０の正面から突出している（図５参照）。また、上記スライド部材２５の正面には、上記内側位置決め部３０ｂの径よりも大径とされた外側位置決め部２５ａが突出しており、この外側位置決め部２５ａの内側には、外側回動盤２９が回転自在に配置されている。この外側回動盤２９は、ドーナツ状に成形されてなるものであり、後述する内筒体３を回動させる際に使用される部材である。なお、上記内側位置決め部３０ｂは、後述する先導管内管を位置決めする部位であり、上記外側位置決め部２５ａは、上記内筒体３を位置決めする部位である。また、上記スライド部材２５の背面には、図６に示すように、上記回動盤３０を正回転及び逆回転させる６つの駆動モータ３１が配置されている。
【００２９】
そして、この埋設管の敷設工法においては、先ず、図７に示すように、発進立坑Ｈ１内に、上記推進機２０を設置するとともに、上記回動盤３０に先導管４０の基端を取り付け、上記推進機２０のスライド部材２５を前進及び後退させることを繰り返すことにより、先導管４０を到達立坑Ｈ２方向に圧入する。なお、上記先導管４０は、鋼管からなる先導管外管４１と、この先導管外管４１内に挿通されてなる先導管内筒４２とから構成されている。上記先導管内管４２は、基端が上記推進機２０を構成する内側位置決め部３０ｂにより位置決めされるものであり、先端には、掘削用ビット４３が固定されている。なお、上記先導管内管４２の先端側の内部には、図示しない高輝度発光ダイオードが複数（三つ）固定されている。したがって、上記推進機２０を構成する左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７の駆動により、上記スライド部材２５を前進させるとともに、上記６つの駆動モータ３１を駆動させることにより、上記掘削用ビット４３が回転しながら到達立坑Ｈ２方向に圧入される。なお、上記要領により、上記左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７のストローク長さに対応した所定の長さの先導管４０が地中に圧入されると、再び上記左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７を駆動させて元の状態に復帰させ、上記先導管外管４２の後端に新たな先導管外管（符号は省略する。）を溶接することにより継ぎ足し、また、上記先導管内管４２も同じように継ぎ足す。なお、上記先導管外管４１は、必ずしも到達立坑Ｈ２に到達するまで継続的に継ぎ足す必要な無く、中途で継ぎ足すのを止め、先導管内管４２のみを継ぎ足しても良い。
【００３０】
こうした作業を繰り返すことにより、継ぎ足されて長尺とされた先導管４０を構成する先導管内管４２の先端が上記到達立坑Ｈ２内に到達すると、上記掘削用ビット４３を取り外し、該先導管内管４２の先端を、図８に示すように、固定金具４４により到達立坑Ｈ２内壁に固定する。次いで、上記推進機２０を利用して、上記先導管外管４１のみを発進立坑Ｈ１方向に引き抜く（１工程目の終了）。そして、こうした先導管外管４１を全て引き抜いた後には、２工程目の作業として、上記地中推進装置１を使用して、埋設管Ｐを順次埋設する。
【００３１】
この地中推進装置１を使用した埋設管Ｐの埋設工法は、先ず、上記先導管内管（以下、単に先導管４０という。）４０の発進立坑Ｈ１側の端部側を上記掘削ヘッド５に形成された貫通穴８ｃに挿通し、次いでこの掘削ヘッド５の背面に上記スクリュー４を構成する筒状部４ａの先端を固定する。次に、上記スクリュー４の外側に上記先導体２が位置するようにし、さらに、この先導体２内に上記内筒体３を挿通しながら、該内筒体３内に上記スクリュー４が挿通されるようにセットする。上記先導体２内に内筒体３を挿入することにより、該内筒体３の先端に固定された他方の係合部７ａと、先導体側リング６に形成された一方の係合部６ｂとが互いに係合する。したがって、上記内筒体３を到達立坑Ｈ２方向に押圧することにより、先導体２も押圧される。そこで、上記（短い）内筒体３の後端を上記推進機２０のスライド部材２５に設けられた外側位置決め部２５ａに係合させるとともに、上記（短い）スクリュー４を構成する筒状部４ａの後端を上記回動盤３０に固定する。こうした作業が終了すると、上記推進機２０を前進駆動させ、上記スクリュー４及び内筒体３を前方（到達立坑Ｈ２側）に押圧するとともに、上記６つの駆動モータ３１を正回転させる。こうした作業により、上記掘削ヘッド５は正回転し、該掘削ヘッド５（のヘッド本体８）の正面に固定された掘削ビット１５により地中が掘削されるとともに、この地中推進装置１全体は、上記掘削ヘッド５及びスクリュー４を構成する円筒部４ａ内に挿通された先導管４０にガイドされながら先進する。なお、上記掘削ヘッド５により掘削された土砂は、該掘削ヘッド５の外周側から背面側に移動し、さらに上記内筒体３内を通過して発進立坑Ｈ１に移送される。こうして発進立坑Ｈ１に移送された土砂は、図示しない手段により、地上に搬送される。
【００３２】
そして、所定長さ（左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７のストローク長さ）推進させると、次いで、上記スクリュー４、内筒体３を継ぎ足すとともに、上記先導体２には埋設管Ｐを溶接する。こうした作業が終了すると、全体を再び上記推進機２０を使用して、到達立坑Ｈ２方向に推進させる。図９は、こうした要領により複数の推進管Ｐを先導体２に継ぎ足しながら所定距離敷設した後の状態を模式的に示すものである。そして、この状態において、上記掘削ヘッド５が地中の図示しない礫やコンクリート等の障害物に当たり、その位置よりもさらに前進しない場合には、一旦上記駆動モータ３１の駆動を停止させ、次いで該駆動モータ３１を逆回転させる。こうした駆動モータ３１の逆回転により上記掘削ヘッド５も逆回転し、これに伴いそれまで先端が外側に突出していた（開いていた）第１ないし第３の移動板９，１０，１１は、前述したように、各掘削ビット１５と土砂との抵抗により、図２に示す状態から各支軸１２，１３，１４を中心に図２中反時計回り方向に回転し、図３に示す状態となる。すなわち、それまで先端がヘッド本体８の外側に突出していた第１ないし第３の移動板９，１０，１１は、上記第１ないし第３の薄肉部８ｄ，８ｅ，８ｆに収まり、ヘッド本体８の外周よりも外側に突出しない状態となる。そして、図３に示す状態とされた後に、上記スクリュー４を手前（発進位置方向）に移動させると、上記掘削ヘッド５に形成された一方の縮径面８ｂは、上記内筒体側リング７に形成された他方の縮径面７ｃと接合し、さらにスクリュー４を手前に移動させると、該スクリュー４と内筒体３とが一体的に手前に移動する（引き出される）。
【００３３】
こうした引き出し作業ないし掘削ヘッド５の交換作業を説明すると、先ず、上記スクリュー４の後端を上記推進機２０に固定し、上記（左右の）油圧シリンダ２６，２７を駆動させることにより、先端に掘削ヘッド５が固定されたスクリュー４及び内筒体３を所定の長さ（左油圧シリンダ２６及び右油圧シリンダ２７のストローク長さ）の分だけ発進立坑Ｈ１内に引き出し、先に継ぎ足した部位を切断したり図示しないボルト・ナットによる締結状態を解除したりしながら取り除き、再度（左右の）油圧シリンダ２６，２７を駆動させることにより所定の長さ引き出す。図１０は、掘削ヘッド５及びスクリュー４並びに内筒体３が、やや発進立坑Ｈ１方向に引き出され、やや移動した後の状態を拡大して示すものであり、図１１は、先導体２及び敷設された埋設管Ｐを残した状態で、掘削ヘッド５及びスクリュー４並びに内筒体３が引き出される途中を示すものである。こうした作業を繰り返すことにより、既に敷設された先導体２及び埋設管Ｐをそのままにした状態で、発進立坑Ｈ１内まで掘削ヘッド５を移動させることができ、この状態において、別個の掘削ヘッドに交換する。なお、新たな掘削ヘッドに交換した後には、前述した要領で、再びスクリュー４及び内筒体３をそれぞれ継ぎ足しながら、図３に示すように、上記内筒体側リング７に形成された他方の係合部７ａと、先導体側リング６に形成された一方の係合部６ｂとが互いに係合するまで前進させ、されに前述した要領で、埋設管Ｐを到達立坑Ｈ２まで敷設する。
【００３４】
そして、上述した要領で地中推進装置１が到達立坑Ｈ２まで推進した後には、前記掘削ヘッド５を交換する際の作業と同じように、発進立坑Ｈ１に設置した推進機２０を利用しながら、図１２に示すように、掘削ヘッド５及びスクリュー４並びに内筒体３を発進立坑Ｈ１方向に順次抜き出し、また、残置された先導体２に固定された先導体側リング６を取り外す。なお、上記先導体２とこれに後続する多数の埋設管Ｐは、同一の素材により同径に成形されていることから、埋設管Ｐの一部として地中に残置する。
【００３５】
このように、上記地中推進装置１によれば、推進途中に礫やコンクリート等の障害物が存在し、それまで使用していた掘削ヘッド５を新たな掘削ヘッドに交換する必要性が生じた場合であっても、既に敷設した埋設管Ｐを全て発進立坑Ｈ１まで抜き出す必要性はなく、該埋設管Ｐはそのままの状態で交換することができる。したがって、この地中推進装置１によれば、既に敷設した埋設管Ｐを引き抜いた後に形成される空洞の崩壊により地盤沈下を起す危険性も防止することができ、また、充填材などを用いて上記空洞を埋める作業も必要なくなり、工期を短縮することができるとともに、コストも低減することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態に係る地中推進装置１では、予め発進位置である発進立坑Ｈ１から到達位置である到達立坑Ｈ２に亘って敷設された先導管４０にガイドされるものに本発明を適用したものであるが、本発明は、必ずしもこうした先導管４０にガイドされる構造を備えている必要性はない。すなわち、掘削ヘッド５の中心には、先導体４０が挿通される貫通穴８ｃが形成されている必要性はなく、また、スクリュー４の軸は、先導体４０が挿通される円筒部４ａとされている必要性はない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る地中推進装置の要部を示す側断面図である。
【図２】第１ないし第３の移動板が開いた後の状態を示す掘削ヘッドの正面図である。
【図３】第１ないし第３の移動板が閉じた後の状態を示す掘削ヘッドの正面図である。
【図４】推進機を示す正面図である。
【図５】推進機を示す右側面図である。
【図６】推進機を示す背面図である。
【図７】先導管を敷設する工程を模式的に示す側面図である。
【図８】先導管を構成する先導管外管を除去する工程を模式的に示す側面図である。
【図９】地中推進装置の推進工程を模式的に示す側面図である。
【図１０】先導体及び埋設管を残した状態で掘削ヘッド等がやや発進立坑方向に引かれた状態を拡大して示す側面図である。
【図１１】先導体及び埋設管を残した状態で掘削ヘッド等が発進立坑方向に引かれた状態を示す側面図である。
【図１２】埋設管を到達立坑まで敷設した後に、掘削ヘッド等が発進立坑方向に引かれた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    地中推進装置
２    先導体
３    内筒体
４    スクリュー
５    掘削ヘッド
６    先導体側リング
６ｂ    一方の係合部
７    内筒体側リング
７ａ    他方の係合部
７ｃ    他方の縮径面
８    ヘッド本体
８ｂ    一方の縮径面
９    第１の移動板
１０    第２の移動板
１１    第３の移動板
１２    第１の支軸
１３    第２の支軸
１４    第３の支軸
１５    掘削ビット
Ｈ１    発進立坑
Ｈ２    到達立坑
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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