(57)【要約】【課題】幅広い範囲で埋め戻し土を効果的に締め固めできる機能を備えた埋設管補修後の埋め戻し土締め固め装置を提供する。【解決手段】油圧ショベルの作業機アーム３先端に付されて、既設管１を跨ぐように配される埋め戻し土の締め固め装置１０であって、左右それぞれ第１リンク（アーム１２，１３）とそれを回動させる押圧用油圧シリンダ２０，２１と、先端にパッド１８（１９）を付された第２リンク（押圧リンク１４，１５）とそれを回動させるパッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３、およびそれらを支持する支持フレーム１１とを備えた構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ショベルの作業機アーム先端に付されて、既設管を跨ぐように配される埋め戻し土の締め固め装置であって、
フレームと、フレームの左右にそれぞれ配される第１リンクと、第１リンクを支持して回動させる油圧シリンダと、各第１リンクの先端部に枢支され、先端にパッドを付された第２リンクと、第２リンクを支持して回動させる油圧シリンダとを備えることを特徴とする埋め戻し土締め固め装置。
【請求項２】
前記第１リンクの回動中心と、前記第２リンクとパッドとの連結点が既設管を挟んで対向する位置に配設されている請求項１に記載の埋め戻し土締め固め装置。
【請求項３】
前記第２リンクに油圧振動装置を取着してパッドを作動させる構成である請求項１または２に記載の埋め戻し土締め固め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地表近くに埋設された既設管の周囲の土を掘削して、既設管の補修後に埋め戻された土の管下部分への締め固めを行う、埋め戻し土締め固め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然ガスや石油等を輸送するのに、地表近く（例えば１ｍ程度の深さ）の地中にパイプラインを埋設することが行われている。このパイプラインは、管肌の損傷・腐食防止や寒冷地での輸送流体の凍結防止のために、管の外周に合成樹脂テープが巻き付けられた状態で埋設されている。
【０００３】
この種パイプラインは、長年使用していると、管の外周面に巻き付けられているテープが損傷することにより、管肌に損傷・腐食が生じる場合がある。このように管肌が損傷すると、流体輸送そのものに支障を来たすのみならず、その輸送流体の漏れによって思わぬ事故が発生する危険性がある。このため、埋設後所定期間が経過したパイプラインは、その周囲の土を掘り起こして地表面に露出させ、外周面に巻き付けられているテープを交換したり、あるいは腐食した管を新品の管と交換したりする補修作業が必要となっている。
【０００４】
このパイプラインの補修に際しては、既設管の周囲の土を掘削する掘削工程と、その後に既設管の周囲に巻かれたテープを除去して管肌を洗浄して点検し、新しいテープを巻付ける既設管補修工程と、この既設管補修工程の後に、既設管の周りに土を埋め戻す埋め戻し工程とを順次行うことが必要である。このうち、とりわけ埋め戻し工程においては、既設管の側方および下方に埋め戻した後に、その埋め戻された土を締め固める作業が必要となる。この埋め戻し工程で、土を締め固める操作を機械的に行う手段としては、図９によって示されるものがある。この管下締め固め装置は、掘削溝Ｋの側方に配される図示されない移動車両から突出される支持腕１２０とシリンダ１１５にて、既設管１の上方に配された支持フレーム１１０の左右両下端部に、それぞれ基端を枢着される支持部材１０１，１０２の自由端側にて一端を各々枢支されて四節平行リンク１０３，１０４が側方に突設され、それら四節平行リンク１０３，１０４の先端にて可動支持されるタンパーロッド１０５，１０６が垂設されている。そして、前記四節平行リンク１０３，１０４の上側のリンク１０３ａ，１０４ａに前記支持部材１０１，１０２にて支持されるトラニオンマウント型の油圧シリンダ１０７，１０８のロッドを連結され、この油圧シリンダ１０７，１０８によって前記タンパーロッド１０５，１０６の先端に取付くタンパー１０５ａ，１０６ａで既設管１の下方に埋め戻された土を締め固めるように構成されている。また、本出願人の先出願（特許文献１）によって提案されているものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５５９５０号公報（第４頁、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記図９に記載の先行技術にあっては、四節平行リンク機構（１０３，１０４）を介して油圧シリンダ１０７，１０８によりタンパー１０５ａ，１０６ａを操作し締め固めしているので、鉛直方向の締め付け力が主体をなして左右方向へ力が伝わらないため、管下部分への締め付け作用力が働き難い。したがって、既設管の両側で効率的な法面を形成するというような締め固めが行えないという問題点がある。
【０００７】
一方、特許文献１によって知られる既設管への埋め戻し土の締め固めを当初から法面を形成するような構成であるので、埋め戻し土を最初から管下寄りに投入しなければならず、埋め戻し作業が難しい。言い換えると幅広い範囲での埋め戻し土の締め固め操作ができず、管下についても充分な締め固めが困難であるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、幅広い範囲で埋め戻し土を効果的に締め固めできる機能を備えた埋め戻し土締め固め装置を提供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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明による埋め戻し土締め固め装置は、
油圧ショベルの作業機アーム先端に付されて、既設管を跨ぐように配される埋め戻し土の締め固め装置であって、
フレームと、フレームの左右にそれぞれ配される第１リンクと、第１リンクを支持して回動させる油圧シリンダと、各第１リンクの先端部に枢支され、先端にパッドを付された第２リンクと、第２リンクを支持して回動させる油圧シリンダとを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
前記発明において、前記第１リンクの回動中心と、前記第２リンクとパッドとの連結点が既設管を挟んで対向する位置に配設されているのがよい（第２発明）。
【００１１】
また、前記第１発明または第２発明において、前記第２リンクに油圧振動装置を取着してパッドを作動させるようにするのがよい（第３発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既設管に対する埋め戻し土を締め固めるにあたり、その管下層部の土をリンク機構を利用して両側から管下部分に向かって土を押付けるようにして油圧力で締め固められるので、管下を広い範囲で効果的に固めることができ、埋設される既設管自体の重量による変形損傷を防止して安定保持させることができるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明において締め固めるリンクに振動装置を組付けるようにすれば、そのリンクで押圧力により土を締め付けると同時に振動を加えることで、土層の内部に振動を与えて空間が生じないようにしつつ締め固めることができるので、より効果的に締め固め作業を遂行できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明による埋め戻し土締め固め装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には本発明の一実施形態による埋設管の埋め戻し土締め固め装置の正面図が、図２には要部の拡大正面図が、図３には図２のＡ−Ａ視図が、それぞれ示されている。
【００１６】
この実施形態の埋め戻し土締め固め装置１０は、天然ガスや石油を輸送するパイプラインにおける地表から１ｍ程度の深さに埋設された既設管１の周囲を掘削して露出させ、点検補修後にその既設管１の外周にテープを巻き付けた後、埋め戻すに際して管の下半部周りの戻し土を締め固めるのに使用される装置である。この埋設管の補修作業は、次の９工程からなっている。
（１）第１工程：表土剥ぎ
（２）第２工程：右側側溝掘削
（３）第３工程：左側側溝掘削
（４）第４工程：管下掘削
（５）第５工程：テープ除去、管肌洗浄
（６）第６工程：再テーピング
（７）第７工程：下層土埋め戻し
（８）第８工程：管下土締め固め
（９）第９工程：表土埋め戻し
【００１７】
これらの補修工程に基づいて順次作業を進行させて、既設管１の点検が行われ、腐食が発生している管については新品と交換され、点検が終了すると新たなテープを管の周りに巻付けるテーピング作業が行われる。この再テーピング工程が終ると、次いで第７工程の既設管の下部に掘削した土を埋め戻す作業が行われる。
【００１８】
第８工程の管下土締め固めは、前第７工程における下層土埋め戻しが完了した部位において既設管１を跨いでその両側から埋め戻された土を順次締め固めるのであり、図１に示されるように、油圧ショベル２の作業機アーム３の先端部に、掘削バケットに代えて取付けた締め固め装置１０により締め固めを行う。この際、油圧ショベル２は、既設管１の位置の側方に設けられる重機等の進行スペース４にその履帯が既設管１とほぼ平行するように設置され、上部旋回体２ａを進行方向に対して交差する向きに旋回させた状態で走行させる。
【００１９】
締め固め装置１０は、図２に示されるように、油圧ショベル２の作業機アーム３先端に装着する支持フレーム１１と、この支持フレーム１１に基端を枢支されて既設管１の上方で左右交互に突出する"く"字状に形成されたアーム１２，１３，１３（本発明の第１リンクに相当）と、これら各アーム１２，１３，１３の先端部で中間位置をピン１６，１７，１７にて支持されて先端にパッド１８，１９を付された押圧リンク１４，１５（本発明の第２リンクに相当）と、前記アーム１２，１３，１３に押付け力を付勢する押圧用油圧シリンダ２０，２１，２１およびパッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３，２３とを含んで構成されている。
【００２０】
前記支持フレーム１１は、長方形をした基板１１ａの上面ほぼ中央部位置で上向きに所要間隔で平行して直立するブラケット１１ｂ，１１ｂを備え、このブラケット１１ｂ，１１ｂに作業機アーム３の先端およびアタッチメント操作用リンク５の先端とを、それぞれピン３ａ，５ａにて連結して装着されるようになっている。また、前記ブラケット１１ｂ，１１ｂ間の中心から幅方向（作業機アーム３の移動前後方向、以下同様）に所要寸法おいて右側には、前記押圧用油圧シリンダ２０（右アーム１２の押圧操作用）の基部取付ブラケット２４が直立して設けられている。そして、前記ブラケット１１ｂ，１１ｂの中心から幅方向に前記基部取付ブラケット２４と等寸法隔てた左側で、かつ、長手方向（作業機アーム３の移動前後方向に直交する方向）中心から等寸法で所要長さ離れた位置に、前記押圧用油圧シリンダ２１，２１（左アーム１３，１３の押圧操作用）の基部取付ブラケット２５，２５がそれぞれ直立して設けられている。さらに、前記基板１１ａの下面には、長手方向に前記基部取付ブラケット２５，２４，２５の配置ピッチに合致させて、三箇所で相互に平行してそれぞれ一対のアーム支持ブラケット２７，２６，２７が、基板１１ａ面に直交して、幅方向の端部に配設されている。
【００２１】
前記アーム１２，１３，１３は、一本のアーム１２（以下、右アーム１２という）が基端上部を前記支持フレーム１１における基板１１ａ下面で左側の中央位置に付設される前記支持ブラケット２６にピン２６ａにて支持され、他の二本のアーム１３，１３（以下、左アーム１３という）が前記右アーム１２と逆に基板１１ａ下面で右側の支持ブラケット２７，２７にそれぞれ基端上部をピン２７ａにて支持されている。これら左右のアーム１２，１３は、いずれも二枚のプレートを一組として平行に配され、その基端下部で前述の押圧用油圧シリンダ２０，２１，２１のロッド先端にピン３１，３２で連結され、先端部に押圧リンク１４，１５，１５を、それぞれ内側に介在させてピン１６，１７で連結されている。
【００２２】
このように構成される左右のアーム１２，１３，１３の先端にピン１６，１７，１７で連結される押圧リンク１４，１５，１５は、その下端部に下面を平坦な打付け面に形成されたパッド１８，１９がピン１８ａ，１９ａ，１９ａにて連結されて、幅方向に搖動可能に取付けられている。また、押圧リンク１４，１５，１５の上端部には前記アーム１２，１３，１３の中間部に基端を枢着されたパッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３，２３のロッド２２ａ，２３ａ、２３ａ端がピン２８，２９，２９にて連結され、そのロッド２２ａ，２３ａ，２３ａの伸縮により連結ピン１６，１７，１７位置を基準にして幅方向に移動することができるようになされている。なお、前記パッド１８，１９の既設管１側には近接スイッチ（図示せず）が取付けられ、パッド１８，１９が既設管１の外周面に接近するとその動作を停止させて、既設管１の周面が損傷しないように防御する対策が施されている。なお、前記パッド１８，１９は、左側のものが二本のアーム１３，１３に支持される押圧リンク１５，１５の先端部で同時に支える構造とされ、右側のパッド１８はその中央部で右アーム１２に連結される押圧リンク１４に支持される構造になっている。したがって、右側のパッド１８はその上面側で補強されてパッド面全体が有効に締め固め力を発揮するようにされている。
【００２３】
前記左右のアーム１２，１３，１３は、それぞれ基端を支持フレーム１１における上側の基部取付ブラケット２４，２５に枢着される押圧用油圧シリンダ２０，２１，２１の各ロッド２０ａ，２１ａ，２１ａ端をピン３１，３２，３２で連結され、左右アーム１２，１３がたすき掛けの状態にそれぞれ枢支点をともに反対側上部に位置するように配されている。したがって、左右両アーム１２，１３は既設管１の上側外に支点を置いてその反対側に当たる管下層を締め固めるように作動させる構成である。なお、前記右側の押圧リンク１４に繋がる押圧用油圧シリンダ２０は、左側の押圧リンク１５，１５を操作するものに較べて押圧力が大きくなるように口径の大きい油圧シリンダが用いられている。
【００２４】
また、前記各押圧用油圧シリンダ２０，２１，２１およびパッド位置調整用油圧シリンダ２２，２２，２３に対する動力用の油圧は図示省略された動力用油圧ホースを油圧ショベル２側の動力源から接続されて制御手段を介して制御供給されるようになっている。
【００２５】
このようになされた本実施形態の締め固め装置１０は、テーピングされた既設管１に対して、前述のように油圧ショベル２の作業機アーム３先端に吊り下げるようにして装着され、左右両方の押圧用油圧シリンダ２０，２１（以下、油圧シリンダの作動ならびに操作について左アーム１３に付属するものは同時に作動するのでそれらの符号は一つで代表する）のロッド２０ａ，２１ａを伸縮させるとともに各パッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３を作動させてそれらのロッド２２ａ，２３ａを収縮させ、押圧リンク１４，１５，１５を左右両方に開いた状態にして既設管１を跨いで上側から埋め戻されている下層土Ｄ（図１参照）の上に降ろす。
【００２６】
次いで、左右の押圧用油圧シリンダ２０，２１のロッド２０ａ，２１ａを徐々に伸長させて埋め戻し土上に設置させた左右のパッド１８，１９に押圧力を付加する。こうすると、パッド１８，１９によって接触している範囲の土が押付けられて締め固められる。したがって、押圧用油圧シリンダ２０，２１のロッド２０ａ，２１ａを所要長さ伸長させると、各パッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３のロッド２２ａ，２３ａを収縮または少し伸長させてパッド１８，１９の位置を変え、再び前記要領でパッド１８，１９に押圧力を付加して埋め戻し土Ｄを締め固める。このような操作を継続して繰返すことにより広い範囲で埋め戻し土Ｄの締め固めを行うことができる。この締め固めに際しての押付け反力は、作業機アーム３を介して油圧ショベル２によって受止められることになる。
【００２７】
また、既設管１の下層から両側に埋め戻された土を締め固める際に、各パッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３のロッド２２ａ，２３ａを最収縮させた状態から伸長させると押圧リンク１４，１５，１５はそれぞれピン１６，１７を中心に回動し、ピン１８ａ，１９ａはピン１６，１７を中心にしてそれぞれ円弧運動をする。ピン１８ａ，１９ａに装着されたパッド１８，１９は、この円弧運動により既設管１の下層両側に埋め戻された土を管の下に押し込ませるとともに、図２に示すような法面を形成する。こうして、左右アーム１２，１３は、その基端枢支点（ピン２６ａ，２７ａ位置）と押圧用油圧シリンダ２０，２１の基端枢支点（ピン２０ｂ，２１ｂ位置）がともに既設管１の上側でパッド１８，１９に対して、その既設管１を跨いで反対の位置にあり、押圧用油圧シリンダ２０，２１による押圧推力が左右アーム１２，１３を介して押圧リンク１４，１５との枢支点（ピン１６，１７位置）に作用するので、パッド１８，１９には、各パッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３の伸長変位によって、押圧推力の分力が、左右アーム１２，１３の各基端枢支点２６ａ，２７ａをそれぞれ中心基点とし、これとピン１８ａ，１９ａを結ぶ半径で描く円弧線上のその接線方向（図上矢印Ｆの方向）に締め固め力を働かせることができる。
【００２８】
つまり、各パッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３のロッド２２ａ，２３ａを順次伸長させることにより、締め固め操作を既設管１の側方で、最も外側から次第に既設管１寄りに押圧リンク１４，１５を変位させてパッド１８，１９に押圧力を繰り返し付加すると、埋め戻し土Ｄが管寄りに押付けられて管下部分の締め固めとそれに連なる下層部で法面が形成できるように締め固められる。こうすれば、この運動により、水平に対して３０〜４５°程度の理想的な法面形成を行い、その法面を垂直に押圧締め固めて管下を広い範囲で効果的に固めることになり、既設管１自体の重量による変形損傷を防止して安定保持することができる。
【００２９】
こうして、既設管１の下層部の埋め戻し土の締め固め操作は、パッド１８，１９の長さ分相当が締め固められるにつれて、この締め固め装置１０を埋め戻し方向に徐々に前進させて間断なく締め固め操作が行われるのであり、その状況に応じて吊下げ保持状態を保ちつつ油圧ショベル２を前進させることにより、締め固め作業を進捗することができるのである。なお、この締め固め装置１０において支持フレーム１１に図示省略するが、既設管１に対する上側からの接近限界を規制するスイッチなどを設けておくことにより、近接許容範囲を超えて既設管１の外周面に接触して損傷を与えるのを防止できる。
【００３０】
次に、図４には埋め戻し土締め固め装置の他の実施形態を表わす正面図が、図５には図４のＢ−Ｂ視図が、図６には埋め戻し土締め固め装置の斜視図が、図７には振動装置の一例を表わす縦断面図が、そして図８には図７のＣ−Ｃ視断面図が、それぞれ示されている。なお、この実施形態では、基本的に前記実施形態の装置と同様で、パッドに対して振動装置を付加した点が異なるものである。したがって、前述の実施形態と同一もしくは同様の構成については、前記実施形態のものと同一の符号を付して詳細な説明について省略することとする。
【００３１】
この実施形態の締め固め装置１０Ａは、支持フレーム１１、左右アーム１２，１３と押圧用油圧シリンダ２０，２１並びにパッド位置調整用油圧シリンダ２２，２３と押圧リンク１４Ａ、１５Ａに対する連結構造については、前記締め固め装置１０と同一であるので、その部分の説明を省略し、異なる部分について説明する。なお、左のアーム１３と押圧リンク１５Ａおよびそれに取付く油圧シリンダ２１，２３はそれぞれ２組であるが、作動については同時に行われるので、それぞれ一つの符号で代表する。
【００３２】
押圧リンク１４Ａ，１５Ａは、その左右アーム１２，１３の先端部とのピン１６，１７による連結部からの下半部に、振動装置４０をそれぞれ組み付けられて、その振動装置４０のヘッド４６にパッド１８Ａ，１９Ａがそれぞれ独立して連結された構成のものである。
【００３３】
この振動装置４０は、油圧モータ４１により作動する構造のもので、図７および図８に示されるように、本体ケーシング４２内で支持されて油圧モータ４１により駆動される偏心軸４３に、ロッド４４の基部が支持されて、その偏心軸４３の他端に連結されるピストン４５を軸線方向に高速で往復運動させて先端部に配されるヘッド４６を介して連結されるパッド１８Ａまたは１９Ａに振動を与える構成のものである。なお、図中符号４７はシリンダ、４２′はケーシング、４８，４８′はスプリング、４９は蛇腹状のカバーである。
【００３４】
このように構成される振動装置４０を押圧リンク１８Ａ（１９Ａ）に一体に組付けて油圧モータ４１に圧油を供給して回転駆動させると、油圧モータ４１に直結の偏心軸４３が高速回転することにより、ロッド４４が激しく往復運動することによりスプリング４８′および４８を介して連結されるヘッド４６に振動が発生し、この振動がパッド１８Ａ（１９Ａ）に伝達されて、このパッド１８Ａ、１９Ａが前記要領で押圧リンク１４Ａ、１５Ａに加えられる押圧力とともに振動を伴って埋め戻し土を押付け締め固めが行われる。こうすると、パッド１８Ａ，１９Ａが押付ける埋め戻し土の内部に振動が伝播して、土層深くまで押圧力が作用して空間が埋められ、締め固め効果が高められる。したがって、迅速に締め固め作業が行われるのである。
【００３５】
この実施形態によれば、振動機能を付加しているので、左右アーム１２，１３並びに押圧リンク１４Ａ、１５Ａを前記実施形態と同様に操作することにより既設管下の埋め戻し土の締め固めをより効果的に行うことができる。
【００３６】
以上の説明では天然ガスや石油の輸送パイプラインにおける場合について記載したが、これ以外の既設管路の埋め戻し土の締め固め作業にも対応できるものであることは言うまでもない。また、押圧リンクと押圧力を付勢するアームおよびそれらを操作する油圧シリンダとの配置について、前記実施形態では３組のもので記載されているが、これに限定されることはなく、これを４組もしくはそれ以上の配列とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による埋設管の埋め戻し土締め固め装置の正面図
【図２】要部の拡大正面図
【図３】図２のＡ−Ａ視図
【図４】埋め戻し土締め固め装置の他の実施形態を表わす正面図
【図５】図４のＢ−Ｂ視図
【図６】埋め戻し土締め固め装置の斜視図
【図７】振動装置の一例を表わす縦断面図
【図８】図７のＣ−Ｃ視断面図
【図９】従来の管下締め固め装置の概要図
【符号の説明】
【００３８】
１    既設管
２    油圧ショベル
１０，１０Ａ    締め固め装置
１１    支持フレーム
１１ｂ  ブラケット
１２    右アーム
１３    左アーム
１４，１５，１４Ａ、１５Ａ    押圧リンク
１６，１７，２８，２９    ピン
１８，１９，１８Ａ，１９Ａ    パッド
２０，２１    押圧用油圧シリンダ
２２，２３    パッド位置調整用油圧シリンダ
２４，２５    基部取付ブラケット
２６，２７    アームの支持ブラケット
４０    振動装置
４１    油圧モータ
４４    ロッド
４５    ピストン
４６    ヘッド
【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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