(57)【要約】【課題】カッタ上方の非掘削部分の発生を解消して、掘削装置の推進を容易にするように構成される埋設管の管下掘削装置を提供する。【解決手段】地表近くの地中に埋設された既設管１の上方および側方の土が取り去られた後その既設管１の下方の土を掘削する管下掘削装置であり、既設管１上に載置される本体フレームと、本体フレームに支持されて下端部に一対のカッタドラム６１，６２を有するカッタ支持フレームを備え、前記両カッタドラム６１，６２が互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、カッタドラム６１，６２を支持する支持ハウジング５６，５７がそのカッタドラム６１，６２の閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、ツース７０が前記支持ハウジングに付設のブラケットの前記回転カッタ上側空間部に位置するとともに、その刃先は進行方向に向けて取着され、管下の土を掘り残しなく掘削する。【選択図】図１１
2006200172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、ツースが前記支持ハウジングに付設されるブラケットの前記回転カッタ上側空間部に位置するとともに、その刃先は進行方向に向かって取着されていることを特徴とする埋設管の管下掘削装置。
【請求項２】
前記ツースは、回転カッタの閉位置において、既設管に対向する位置に稜線が形成されている請求項１に記載の埋設管の管下掘削装置。
【請求項３】
前記ツースは、掘削時における進行方向に向かって尖った形状にされている請求項１に記載の埋設管の管下掘削装置。
【請求項４】
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、前記回転カッタに設けられるカッタビット先端の包絡面形状が前記既設管下半分に沿わせる円弧形状に配置されていることを特徴とする埋設管の管下掘削装置。
【請求項５】
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、ツースが前記支持ハウジングに付設されるブラケットの前記回転カッタ上側空間部に位置するとともに、その刃先は進行方向に向かって取着され、かつ前記回転カッタにおけるカッタビット先端の包絡面形状が埋設管下方の一部に沿わせる円弧形状に配置されていることを特徴とする埋設管の管下掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後に、その既設管の下方の土を掘削する際、土が管壁に付着残留することなく掘削する埋設管の管下掘削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然ガスや石油などを輸送するのに地表近く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、管の表面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、長年使用されていると、外周面に巻き付けられた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輸送流体そのものに支障を来たすだけでなく、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。そのために、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返して地表面に露出させ、管の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・損傷した管を新品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のための既設管周りの土を掘削するのに、掘削が厄介である既設管の下側を、管周面に沿うようにして回転カッタで掘削する掘削装置が、本出願人による先願発明として特許文献１および特許文献２にて開示されている。特許文献１によって示される管下掘削装置は、既設管上に載置される本体フレームに支持されて下端部に一対のカッタ装置が管の両側に位置するように垂設され、このカッタ装置は閉じ位置において回転カッタを支持する支持ハウジングが鉛直軸線に対して先端側が内側方向になるように傾斜配置されている。そして、回転カッタは支持ハウジングに内蔵された油圧モータにより回転駆動されて、刃先の描く包絡面が図示されるようにそろばん玉状に形成され、その上半部に配されるカッタビットが既設管の下半周面に近接する状態で土を掘削できる構成とされている。
【０００５】
また、特許文献２によって示される管下掘削装置は、図１８にて示されるように、図示されないワイヤロープによって牽引されて、既設管上に載置される本体フレーム１００から、下向きに設けられて既設管１の側方からその管の下側で互いに近接する位置に開閉可能に配される一対のカッタ支持フレーム１０１，１０２の先端部に相対向するようにして回転カッタ１０３，１０４を備えている。この回転カッタ１０３，１０４はセット後の状態で水平な支持軸周りに回転するようにされ、その外周面形状が既設管１の外周面に沿うように断面円弧状に形成されたディスクカッタである。そして、その周面には多数のカッタビットが螺旋状に埋設され、それらカッタビットが鉛直面に対して下部が外側を向くように傾斜して配されており掘削された土砂を外側の斜め下方Ｆ，Ｆに排出するようにされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２７１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１による管下掘削装置では、回転カッタによって管下部分の土を掘削する過程で、極寒冷地の場合、凍土を掘削することになるので、その凍土が含有水分の凍結によって管に強力に付着していることから、次のような問題点のあることが判明した。この装置によれば、管下掘削に際して、周囲の土の掘削除去に係わらず、図１９において示すように、回転カッタ１１０上方におけるカッタと既設管１との間隙部分Ｒ（斜線で示す）における土が残り、図上紙面の手前側に推進するとして、付着土が落下しないので回転カッタ１１０の後方位置に設けられる管保護部材１１５（掘削時における回転カッタ１１０の最近接位置を確保して管に傷つけないで掘削できるようにする位置決めの部材）などが付着土により前進を阻まれ、掘削装置の推進を阻害するという問題点がある。
【０００８】
また、前記特許文献２による管下掘削装置では、回転カッタ１０３，１０４の支持軸が横軸（水平軸）になっていて、かつ回転カッタ１０３，１０４の外形（カッタビットによって形成される包絡面で描く外形）が既設管１の周面に沿った断面円弧状に形成されている。このことから、回転カッタの周速は、先端側（内側）が後端側（外側）よりも遅くなることから、先端側と後端側とでの掘削速度が異なるので、先端側に合わせると作業性が悪くなり、掘削速度が落ちることから、特許文献１と同様に回転カッタ上方におけるカッタと既設管との間隙部分における土が残り、掘削装置の推進を阻害するという問題点がある。
【０００９】
本発明は、前述のような問題点を解消するためになされたもので、カッタ上方の非掘削部分の発生を解消して、掘削装置の推進を容易にするように構成される埋設管の管下掘削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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による埋設管の管下掘削装置は、
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、ツースが前記支持ハウジングに付設されるブラケットの前記回転カッタ上側空間部に位置するとともに、その刃先は進行方向に向かって取着されていることを特徴とするものである。
【００１１】
前記第１発明において、前記ツースは、回転カッタの閉位置において、既設管に対向する位置に稜線が形成されているのがよい（第２発明）。また、前記ツースは、掘削時における進行方向に向かって尖った形状にされているのがよい（第３発明）。
【００１２】
また、第４発明による埋設管の管下掘削装置は、
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、前記回転カッタに設けられるカッタビット先端の包絡面形状が前記既設管下半分に沿わせる円弧形状に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、第５発明による埋設管の管下掘削装置は、
地表近くの地中に埋設された既設管の上方および側方の土が取り去られた後にその既設管の下方の土を掘削する管下掘削装置であって、
前記既設管上に載置される本体フレームと、この本体フレームに支持されて下端部に一対の回転カッタを有するカッタ支持フレームを備え、前記両回転カッタが互いに離隔した位置と互いに近接する位置との間で開閉可能に設けられ、この回転カッタを支持する支持ハウジングがその回転カッタの閉位置において鉛直軸線に対して先端が内側方向に傾斜するように配され、ツースが前記支持ハウジングに付設されるブラケットの前記回転カッタ上側空間部に位置するとともに、その刃先は進行方向に向かって取着され、かつ前記回転カッタにおけるカッタビット先端の包絡面形状が埋設管下方の一部に沿わせる円弧形状に配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１発明の管下掘削装置によれば、回転カッタによる既設管の管下掘削と同時に、カッタフレームを前進させることにより、その回転カッタによる掘削部の上方に生じる非掘削部分に対して、ツースを押し込み、当該部分に残留する土をツースによって破砕して既設管に付着する土を剥ぎ落とすように作用させる。そして、回転カッタの掘削時にツースを土の残留ゾーンに押し込むだけで破砕困難なときには、回転カッタを支持するカッタ支持フレームを一時的に開閉動させるなどしてツースにより付着残土部分に横方向の外力を加えて掘り起し、破砕を促進させるなどの操作を行うことができる。こうすることにより、凍土のように管周壁に頑固に付着する土に対して、回転カッタの及ばないゾーンでも土の掘削を無理なく行え、土の付着残留による障害を解消することができるのである。
【００１５】
また、前記第２発明の構成を採用することにより、長い稜線部分で既設管付着土を外力で破砕する操作を容易にし、ツースを用いて残留付着土の除去操作の容易化を図ることができる。また、第３発明による構成を採用すれば、さらに推進時におけるツースによる破砕効果を高めることができる。
【００１６】
前記第４発明の管下掘削装置によれば、回転カッタを支持する支持ハウジングが鉛直軸線に対して先端側が内側方向に傾斜するように配されているので、掘削土砂を重力の方向に沿うように斜め下方に排出することができる。しかも、回転カッタの基端側が既設管の周面に沿うような円弧状曲周面を形成するようにカッタビットを配列しているので、既設管のほぼ下半周面に沿って土を削り取ることができ、管壁に残留する付着土が生じない状態で管下の土の掘削排除が行える。したがって、カッタ装置の前進によって後続する装置が残留土によって前進を阻まれることなく円滑に掘削進行することができ、作業能率の向上を図ることができるのである。
【００１７】
また、前記第５発明によれば、前記回転カッタの一部を既設管壁に沿わせて無理のない範囲を回転カッタにより掘削させ、同時にカッタの届きにくいゾーンに対してツースによる破砕効果で管壁への土の付着残留を解消させるようにすることで、回転カッタに対する負担を軽減してより有効に管下掘削を推進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明による埋設管の管下掘削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。
【００１９】
図１には管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図が、図２には管下掘削装置を作業状態で示す背面図が、図３には図１の側面図（ａ）および図２の側面図（ｂ）が、それぞれ示されている。
【００２０】
本実施形態において、既設管１（埋設管）は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表から１ｍ程度の深さの位置に埋設されている。この既設管１の補修作業を実施するに際しては、主要機械として油圧ショベル３が用いられている。この油圧ショベル３を含む各重機などが既設管１に平行して進行していくようにされている。また、基本的にその進行方向に向かって既設管１の右方は重機および資材運搬車両等の進行スペース２とされ、左方は掘削された土の盛土スペースとされている。ここで、掘削土（盛土）は、既設管１の上方の土（表土）とその下層土とに分離するために、前記盛土スペースのうち進行方向に向かって左側が表土スペース，右側が下層土スペースとされている。また、その補修工程は主として次の９工程からなっている。
（１）第１工程：表土剥ぎ
（２）第２工程：右側溝掘削
（３）第３工程：左側溝掘削
（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
【００２１】
本実施形態において用いられる管下掘削装置４は、前記第１工程（表土剥ぎ）、第２工程（右側溝掘削）および第３工程（左側溝掘削）の各作業が終了後に、前記第４工程（管下掘削）において用いられる。
【００２２】
この管下掘削工程においては、前記第３工程における左側溝掘削が完了した後方位置において、左右の各側溝５，６の下部を既設管１の下方で相互に連結するように管下を掘削するものである。この管下掘削は、通常タイプの油圧ショベル３を、既設管１の右方に設けられた重機等の進行スペース２にその履帯がほぼ平行するように設置し、上部旋回体を進行方向に対して左方向にほぼ９０°旋回させた状態にして、この油圧ショベル３のアーム３ａの先端に取付けたフック７にてワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊下げ、後述するカッタドラム６１，６２を広げた状態で既設管１上にその管下掘削装置４が載置されてその作業を行うように構成されている。なお、ワイヤロープ８の下端部は後述する各ローラフレーム４２，４３に取着される。
【００２３】
前記管下掘削装置４は、自走機能（後述）を有しており、その作業時にワイヤロープ（命綱）９によって油圧ショベル３の作業機の所要部に連結されるとともに、油圧ショベル３側から多数本の油圧ホース１０を介して油圧動力が供給されるように構成されている。
【００２４】
次に、本実施形態の管下掘削装置４の詳細構造について説明する。図４には管下掘削装置の平面図が、図５には管下掘削装置の側面図が、図６には管下掘削装置の正面図が、図７には図５のＺ矢視図が、図８には図５のＡ−Ａの断面図が、図９には図５のＢ−Ｂ断面図が、図１０には図５のＣ−Ｃ断面図が、図１１にはカッタ装置の要部を示す図が、図１２には図１１のＥ−Ｅ視図（ａ）とその平面図（ｂ）が、図１３にはツースの全体斜視図（ａ）とそのツース装着部の縦断面図（ｂ）が、それぞれ示されている。
【００２５】
本実施形態の管下掘削装置４は、既設管１の上に載置される本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に支持され、下部に後述するカッタドラム６１，６２を有するカッタ支持フレーム（以下、「ミドルサドル」と称する）１２とを備えて構成されている。
【００２６】
前記本体フレーム１１は、進行方向の前端部に配されて既設管１を跨ぐ門型形状のフロントサドル１３と、このフロントサドル１３の後方に配されて、やはり既設管１を跨ぐ門型形状のリヤサドル１４と、これらフロントサドル１３およびリヤサドル１４の各左右上端部同士を連結するように前後方向に延設されるＩ型断面の左レール１５および右レール１６とを備えて構成されている。
【００２７】
前記フロントサドル１３は、図７に示されるように、フロントサドル本体１７と、このフロントサドル本体１７に対して中間部をピン１８，１９にて支持されて回動されるほぼ"く"の字状の左クランプレバー２０および右クランプレバー２１を備えている。各クランプレバー２０，２１の下端部には、ピン２２，２３によってフート（把持部）２４，２５が回動可能に取付けられ、また各クランプレバー２０，２１の上端部間は開閉用油圧シリンダ２６にて連結され、この開閉用油圧シリンダ２６の伸縮によって各フート２４，２５が既設管１に対して接離できるようにされている。
【００２８】
前記フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の曲率とほぼ同曲率の円弧面に形成されている。また、このフロントサドル本体１７の中央下部には既設管１の頂面に当接する接当片２７が取着されて、前記開閉用油圧シリンダ２６を収縮状態にしてフロントサドル本体１７を既設管１上に載置すると接当片２７が既設管１の頂面に当接されることによりそのフロントサドル本体１７が既設管１に対して位置決めされる。この状態で開閉用油圧シリンダ２６を伸長させると、各クランプレバー２０，２１がピン１８，１９周りに回動されてそれらクランプレバー２０，２１の先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押付けられ、既設管１に対してフロントサドル本体１７が位置決め固定されることになる。
【００２９】
一方、リヤサドル１４は、図１０に示されるように、リヤサドル本体２８と、このリヤサドル本体２８の下端部に中間部をピン２９，３０にて支持されて回動されるほぼ三角形形状の左クランプレバー３１および右クランプレバー３２を備えている。そして、各クランプレバー３１，３２の内端部にはピン３３，３４によってフート（把持部）３５，３６が回動可能に取付けられ、また各クランプレバー３１，３２の外端部とリヤサドル本体２８上部との間は開閉用油圧シリンダ３７，３８にて連結され、これら開閉用油圧シリンダ３７，３８の伸縮により、各フート３５，３６が既設管１に対して接離できるようにされている。
【００３０】
前記リヤサドル本体２８は、下面側の内面が既設管１の外面に近接する形状に形成され、その左右の下面には既設管１の上面に接当する接当片３９，４０がそれぞれ取着されて構成されている。そして、前記各開閉用油圧シリンダ３７，３８を収縮状態にしてリヤサドル本体２８を既設管１上に載置すると、接当片３９，４０が既設管１の上面に接当されることにより、そのリヤサドル本体２８が既設管１に対して位置決めされる。この状態で各開閉用油圧シリンダ３７，３８を伸長させると、各クランプレバー３１，３２がピン２９，３０周りに回動されてそれらクランプレバー３１，３２先端のフート３５，３６が、既設管１の左右の下部側面に押付けられて、既設管１に対してリヤサドル１４が位置決めされ固定される。
【００３１】
前記ミドルサドル１２は、図８および図９に示されるように、ミドルサドル本体４１と、このミドルサドル本体に対してボルト締結にて固着される左ローラフレーム４２および右ローラフレーム４３を備え、各ローラフレーム４２，４３に、左右のレール１５，１６を上下から挟むようにして複数のローラ４４が装着されて移動可能に構成されている。そして、各ローラ４４にはそのローラ４４の転動面から側方に突出すように鍔部４４ａが設けられ、この鍔部４４ａによってローラ４４の転動方向よび左右方向のガイド機能を持たせている。このローラ４４によってビーム１５，１６を案内としてミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して前後方向に相対移動できる。なお、このミドルサドル１２の前記ローラフレーム４２，４３の前部および後部には、レール１５，１６上に堆積した異物を除去するスクレーパ４２Ａ，４３Ａが付設され、レール１５，１６に沿って転動案内されるローラ４４と案内面との間で異物が噛み込むことによる不具合を未然に防止できるようにされている。
【００３２】
前記ミドルサドル本体４１の前部には、図８に示されるように、このミドルサドル本体４１の下端部に中間部をピン４５，４６で支持されて回動されるほぼ"く"の字状に形成された左クランプレバー４７および右クランプレバー４８が設けられている。これらクランプレバー４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート（把持部）５１，５２が回動可能に取付けられ、また、クランプレバー４７，４８の上端部間は開閉用油圧シリンダ５３にて連結され、この開閉用油圧シリンダ５３の伸縮により各フート５１，５２が既設管１に対して接離できるようにされている。なお、前記フロントサドル１３およびリヤサドル１４が既設管１上に載置された状態では、ミドルサドル本体４１の円弧状の下面は既設管１の外周面に接当せず、その外周面に近接した位置にある。こうして、開閉用油圧シリンダ５３を収縮状態から伸長方向に作動させると、各クランプレバー４７，４８がピン４５，４６周りに回動されてそれらクランプレバー４７，４８先端のフート５１，５２が既設管１の左右側面に押付けられて、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。
【００３３】
このように構成されるミドルサドル１２のミドルサドル本体４１の後部には、図９に示されるように、このミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されてそのピン５４，５５周りに回動されるカッタ装置５６，５７が設けられている。そして、各カッタ装置５６，５７は、その上端部とミドルサドル本体４１とを開閉用油圧シリンダ５８，５９にて連結され、各開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周りに回動されるようになっている。
【００３４】
各カッタ装置５６，５７は、油圧モータ６０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケット）５６ａ，５７ａと、この支持ハウジング５６ａ，５７ａの下端部にて装着され、前記油圧モータ６０の出力軸６０ａに駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動されるカッタドラム６１，６２（本発明の回転カッタに相当する）と、進行方向に刃先を向けて配置される複数本の掘削ツース７０とで構成されている。また、前記カッタ装置５６，５７の支持ハウジング５６ａ，５７ａの後方位置（進行方向に対して）には、その後面から既設管１に向かって管保護部材６３，６４が配設されている。これら管保護部材６３，６４は、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時に既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接する位置）まで移動してカッタドラム６１，６２が予期せぬ外力を受けて突き上げられるような場合でも既設管１との接触を阻止することができるようにされている。これらの管保護部材６３，６４は、図９，図１１，図１２に示されるように、既設管１の外周面に沿う円弧状に形成されて、支持ハウジング５６ａ，５７ａの支持ベース部材５６ｂ，５７ｂに基部を取着されて突出すアーム６３ａ，６４ａの先端部６３ｂ、６４ｂに、支持されている。なお、カッタ装置５６，５７は、既設管１に対して左右一対同一の構造のものが配設されているので、前記管保護部材６４（６３）の支持構造ならびに後述する掘削ツース７０の装着支持部の構造については、図１１および図１２に示すように、便宜上その一方のカッタ装置５７を代表して説明している。
【００３５】
前記リヤサドル本体２８の左右下部位置には、図４および図５に示されるように、筒状部材６５，６６が前部を開放するようにして配され、この筒状部材６５，６６の底部（後端部）と前記ミドルサドル本体４１の後端部との間には推進用油圧シリンダ（本発明における"移動手段"に相当する）６７，６８がそのロッド６７ａ，６８ａを後方側にして配されている。こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させると、リヤサドル１４とミドルサドル１２との相互間の距離が離れ、推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させると、それら両者の相互間の距離が接近する。なお、前記筒状部材６５，６６は、推進用油圧シリンダ６７，６８のストロークを確保する役目をするとともに、それら推進用油圧シリンダ６７，６８のロッド６７ａ，６８ａの外面を覆う役目をするのである。
【００３６】
前記カッタドラム６１，６２は、外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビットがらせん状に配され、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部を外向きに突出す形状にで上端縁から全長の約１／３の距離に到るまでは次第に大径になるようにされ、この最大径の位置からカッタドラム６１，６２の下端部に到るまでは次第に小径になるようにされている。また、前記最大径位置より上方側の径の縮小率が下方側の径の縮小率より大きくなるようにされている。そして、このカッタビット先端の包絡面形状は、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時に、言い換えるとカッタ装置５６，５７の作動時に、下半部６１ｂ、６２ｂの包絡面ｑが相互に近接するようにその形状を設定されている。
【００３７】
前述のカッタドラム６２の最大径位置から上半部と支持ハウジング５７ａの支持ベース部材５７ｂとの間には、前記管保護部材６４のアーム取付基部６４ｃ（第１発明におけるブラケットに対応）の既設管１に面する側面に取付座を介して前記掘削ツース７０が装着されている。この掘削ツース７０は、超硬合金製で、図１３に示されるように、所要長さで尖端部７１の下面を削ぎ、上面にはその全長にわたり山形に形成されて稜線部７２を備えた形状にされている。そして、この掘削ツース７０の取付箇所には、前記アーム取付基部６４ｃの前面に、進行方向に軸心線が合致するようにして長手方向に平行する案内を両側に配された取付座７５が設けられ、この取付座７５に前記掘削ツース７０が嵌め込まれて複数本（実施形態では二本）、先端を掘削進行方向に向けて所要の間隔で平行に配設される。この掘削ツース７０は、裏面７３に直交して中間部に二箇所で段付き取付孔７４，７４が設けられ、この取付孔７４を通じて取付ボルト７６を前記取付座７５に設けられたねじ孔に螺合して取付けられている。なお、この掘削ツース７０は、取付座７５において両側面を取付座側板７５ａ，７５ａに、後端面を取付アーム６４ａの側面に、それぞれ支持されて、取付ボルト７６には掘削時の負荷が直接作用しないようにして付されている。こうすることにより、掘削ツース７０に大きな負荷が作用しても取付ボルト７６が破損して支障を来たさないようにされている。
【００３８】
次にこの管下掘削装置４を用いた掘削作業について説明する。まず作業に先立ち油圧ショベル３のアーム３ａの先端にフック７を取り付け、このフック７にワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊下げ、各開閉用油圧シリンダ２６，３７，３８，５３，５８，５９を収縮させた状態、言い換えれば、フロントサドル１３のフート２４，２５、リヤサドル１４のフート３５，３６およびミドルサドル１２のフート５１，５２を広げた状態にするとともに、カッタドラム６１，６２を広げた状態（図１参照）にし、さらに推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させた状態（図５の二点鎖線を参照）にして、この状態で管下掘削装置４を既設管１の上方からその既設管１上に載置する。なお、予め管下掘削装置４をセットする部分での管下部分は土砂を排除しておく。
【００３９】
こうして管下掘削装置４を既設管１上に載置した後、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ３７，３８を伸長させて各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押付け、本体フレーム１１を既設管１に固定する。これと同時に、ミドルサドル１２における開閉用油圧シリンダ５８，５９を伸長させてカッタドラム６１，６２を相互に接近させることにより、それらカッタドラム６１，６２および管保護部材６３，６４を所定位置にセットする。
【００４０】
このセット状態でカッタ装置５６，５７の各カッタドラム６１，６２をモータ６０，６０により回転させることにより、既設管１の下方の土を掘削するとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させて掘削作業が行われていく。このときミドルサドル１２は左右のレール１５，１６に案内されて既設管１に対して回転することなく推進される。なお、カッタドラム６１，６２の回転により掘削された土は、カッタドラム６１，６２の支持軸にほぼ直交する方向である外側の斜め下方に排出される。
【００４１】
このカッタドラム６１，６２による掘削と同時に、そのカッタドラム６１，６２の上方位置で掘進方向に刃先を向けて配設されている掘削ツース７０が、カッタビットの及ばない上側の掘り残し部分に対して押し込まれ、既設管１の外周面に付着している土を、その掘削ツース７０によって破砕して排除する。そして、掘削ツース７０の押し込みによる破砕力では不足する場合、カッタ装置５６，５７の開閉用油圧シリンダ５８，５９を少し収縮させて支持ハウジング５６ａ，５７ａを外側に開き、再び開閉用油圧シリンダ５８，５９を伸長させてカッタドラム６１，６２を閉じる方向に戻す操作を加えることにより、管下層の土砂が緩められると同時に、掘削ツース７０を既設管１の外側に押し当てるようにすると、その掘削ツース７０の上面は山形に形成されているので、その稜線部分７２によって付着土砂を打ち砕くことができる。こうして、掘削ツース７０によってカッタドラム６１，６２による掘削が及ばないで管外側に残留する土の付着部分を破砕することにより、既設管１の下半分に沿った範囲の土の掘削が全体にわたり行うことができるのである。
【００４２】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が１ストローク伸長すると、ミドルサドル１２における開閉用油圧シリンダ５３を伸長させて各フート５１，５２を既設管１の外面に押付け、ミドルサドル１２を既設管１に固定する。これと同時に、フロントサドル１３における開閉用油圧シリンダ２６およびリヤサドル１４における開閉用油圧シリンダ３７，３８を収縮させて、既設管１を把持していた各フート２４，２５；３５，３６をフリーにする。この状態で推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させることにより本体フレーム１１を前方へ移動させる。
【００４３】
こうして、推進用油圧シリンダ６７，６８をストロークエンドまで収縮させると、再度各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押付け、本体フレーム１１を既設管１に固定するとともに、フート５１，５２の押付け状態を解除する。そして、再度カッタドラム６１，６２を回転させるとともに、推進用油圧シリンダ６７，６８を伸長させて掘削作業を順次行う。
【００４４】
このように、本実施形態の管下掘削装置によれば、回転カッタ（カッタドラム６１，６２）に加えて掘削ツース７０を配設することにより、主要部をカッタドラムで掘削して、残余部分を掘削ツース７０で突き崩し、掘り残しが発生することなく一挙に掘進することができるので、管下の掘削作業を能率よく行うことができるのである。
【００４５】
次に、カッタ装置の異なる他の実施形態について説明する。図１４には他の実施形態の管下掘削装置の正面図が、図１５にはカッタドラムの要部拡大概要図が、図１６には図１５のＤ−Ｄ視図が、それぞれ示されている。なお、本実施形態では、前記実施形態のものと基本構成において同様であるので、前記実施形態と同一もしくは同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略するものとする。
【００４６】
この実施形態の管下掘削装置におけるカッタ装置５６Ａ，５７Ａは、図１４および図１５で示されるように、ミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５に支持されてそのピン５４，５５周りに回動自在に垂設されている。そして、各カッタ装置５６Ａ，５７Ａは、その上端部とミドルサドル本体４１とを開閉用油圧シリンダ５８，５９にて連結され、各開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸縮により、ピン５４，５５周りに回動されるようになっている。
【００４７】
各カッタ装置５６Ａ，５７Ａは、油圧モータ６０を内蔵する円筒状の支持ハウジング（カッタブラケット）５６ａ，５７ａの下端部に装着され、前記油圧モータ６０の出力軸に駆動伝達機構を介して連結されて回転駆動されるカッタドラム６１Ａ、６２Ａ（本発明の回転カッタに相当する）を備えて構成されている。また、前記カッタ装置５６Ａ，５７Ａの支持ハウジング５６ａ，５７ａの後方位置には、既設管１に向かって管保護部材６３，６４が配設されている。この管保護部材６３，６４は、支持ハウジング５６ａ，５７ａの支持ベース部材５６ｂ，５７ｂに基部を取着されて突出すアーム６３ａ，６４ａ（図１６参照）の先端部６３ｂ，６４ｂを、既設管１の外周面に沿う円弧状に形成されている。
【００４８】
また、カッタドラム６１Ａ，６２Ａは、外周面に超硬合金よりなる多数個のカッタビットがらせん状に配されてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が図１５で示されるように、カッタドラム６１Ａ，６２Ａの上半部６１ａ，６２ａでは全高さの約１／２強の高さ寸法の範囲でカッタドラム６１Ａ，６２Ａを閉じ合わせた状態にて、それぞれのカッタドラム６１Ａ，６２Ａが既設管１の下半部のほぼ半分の周面に所要の間隔をとって沿うような断面円弧状に形成され、かつ下半部６１ｂ，６２ｂでは最大径の位置から全高寸法の残りの約１／２弱の範囲の外形を下端に向かって次第に小径となる截頭円錐形に形成されている。そして、このカッタドラムに配設される多数のカッタビット先端で形成される包絡面形状は、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時に、言い換えるとカッタ装置５６，５７の作動時に、上半部６１ａ，６２ａの包絡面Ｑが既設管１の下半外周面に沿うとともに、下半部６１ｂ、６２ｂの包絡面ｑが相互に近接するようにその形状を設定されている。こうすることで、既設管１の下半部に沿った範囲の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することができる。
【００４９】
このように構成されるカッタ装置５６Ａ，５７Ａを備える管下掘削装置では、掘削作業に際して既設管１上に載置してセットした後、前記実施形態で説明のようにして既設管１の管下を掘削する。このとき、カッタドラム６１Ａ，６２Ａはその周面に植設された多数のカッタビットの先端で描く包絡面が既設管１の下半部分を囲む円弧状に配されているので、その既設管１の下半部分の周面に沿った状態で掘削する。したがって、その既設管１に沿った下半部分で掘り残しなく掘削されていく。その際、カッタドラム６１，６２は、その進行方向の背後位置において管保護部材６３，６４によって既設管１の外面に接近するのを規制されているので、既設管１の外面に触れることなく既設管１の下半外周面に沿うようにして掘り残しなく掘削されるのである。
【００５０】
さらに、図１７にはカッタ装置の他の実施形態の概要図が示されている。このカッタ装置５６Ｂ，５７Ｂ（具体的には５７Ｂを図示）では、前記掘削ツース７０とカッタドラムカッタドラム６１Ｂ，６２Ｂの上半部分の一部の包絡面形状を円弧形状にしたものとの併用のものである。したがって、前記実施形態と同一もしくは同様の部分については、前述の実施形態と同一の符号を付して詳細な説明は省略するものとする。
【００５１】
この実施形態では、カッタ装置５６Ｂ，５７Ｂがカッタドラム６１Ｂ，６２Ｂとしてその最大径部分から上側（上半部６２ｄ）に配されるカッタビットの先端による包絡面形状を、既設管１の外周に沿って一部を形成したカッタドラム６１Ｂ、６２Ｂと、前記掘削ツース７０とを、併用した構成である。
【００５２】
このカッタ装置５６Ｂ，５７Ｂでは、カッタドラム６２Ｂ（６１Ｂ）については、カッタビットの配列を構成上容易な範囲で既設管１の外周面に沿った断面円弧状に形成され、この状態で既設管１の下半部分をカバーできない部分に前記構成の掘削ツース７０を、前記構成のようにして刃先を進行方向に向けて配設する。こうすることによって、掘削時には、カッタドラム６２Ｂ（６１Ｂ）の回転により既設管１の下側の土の大部分は、そのカッタドラム６２Ｂ（６１Ｂ）によって掘削され、残る既設管１の下半部の側方上部で掘削されない部分を掘削ツース７０の推進力によって破砕されて剥ぎ取られ、結果的に既設管１の下半部分全体をカッタ装置５６Ｂ，５７Ｂの推進で掘削除去することができる。
【００５３】
このように、本発明にかかる管下掘削装置によれば、カッタ装置が備えられるミドルサドルを推進させて掘り残しなしに掘削することができるので、凍土に埋設されている既設管においても、その既設管の下半部の周面に沿って覆っている土全体が順次削り落とされることになって、土の管壁付着残留を生じさせないので、次工程のテープ除去、管肌洗浄作業を順調に進めることができ、埋設管路の補修作業の効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で示す背面図
【図２】管下掘削装置を作業状態で示す背面図
【図３】図１の側面図（ａ）および図２の側面図（ｂ）
【図４】管下掘削装置の平面図
【図５】管下掘削装置の側面図
【図６】管下掘削装置の正面図
【図７】図５のＺ矢視図
【図８】図５のＡ−Ａの断面図
【図９】図５のＢ−Ｂ断面図
【図１０】図５のＣ−Ｃ断面図
【図１１】カッタ装置の要部を示す図
【図１２】図１１のＥ−Ｅ視図（ａ）とその平面図（ｂ）
【図１３】ツースの全体斜視図（ａ）とツース装着部の縦断面図（ｂ）
【図１４】他の実施形態の管下掘削装置の正面図
【図１５】カッタドラムの要部拡大概要図
【図１６】図１５のＤ−Ｄ視図
【図１７】カッタ装置の他の実施形態の概要図
【図１８】先行技術におけるカッタ装置の概要図
【図１９】従来の管下掘削装置における問題点を示す説明図
【符号の説明】
【００５５】
１      既設管
４      管下掘削装置
１１    本体フレーム
１２    カッタ支持フレーム（ミドルサドル）
１３    フロントサドル
１４    リヤサドル
５６，５６Ａ，５６Ｂ，５７，５７Ａ，５７Ｂ    カッタ装置
５６ａ，５７ａ    支持ハウジング
５８，５９    開閉用油圧シリンダ
６０    油圧モータ
６１，６１Ａ，６１Ｂ，６２，６２Ａ，６２Ｂ    カッタドラム
６１ａ，６２ａ    カッタドラムの上半部
６３，６４，６４Ａ    管保護部材
６７，６８    推進用油圧シリンダ
７０      掘削ツース
７１      尖端部
７２      稜線部
７５      取付座
【図１】
2006200172.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006200172.tif 000007
【図６】
2006200172.tif 000008
【図７】
2006200172.tif 000009
【図８】
2006200172.tif 000010
【図９】
2006200172.tif 000011
【図１０】
2006200172.tif 000012
【図１１】
2006200172.tif 000013
【図１２】
2006200172.tif 000014
【図１３】
2006200172.tif 000015
【図１４】
2006200172.tif 000016
【図１５】
2006200172.tif 000017
【図１６】
2006200172.tif 000018
【図１７】
2006200172.tif 000019
【図１８】
2006200172.tif 000020
【図１９】
2006200172.tif 000021