(57)【要約】【課題】簡易な構成で、スムーズな推進動作を実現し、既設管の下方の土の掘削作業を効率的に行う。【解決手段】既設管１上に載置される本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に対し相対移動可能に支持され、下端部に一対のカッタ装置５６，５７を有するカッタ支持フレーム１２を備えてなり、本体フレーム１１およびカッタ支持フレーム１２を既設管１の軸線方向に交互に移動させつつカッタ装置５６，５７を回転させることにより、既設管１の下方の土を順次掘削していくように構成するとともに、本体フレーム１１の少なくともその前部に、既設管１の頂面と接触しその本体フレーム１１の移動に伴い転動するローラ７５を設ける。【選択図】　　　　　図１２
2004132122.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上に載置される本体フレームと、この本体フレームに対し相対移動可能に支持され、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、前記本体フレームおよびカッタ支持フレームを移動手段により前記既設管の軸線方向に交互に移動させつつ前記回転カッタを回転させることにより、前記既設管の下方の土を順次掘削していくように構成される管下掘削装置であって、
前記本体フレームの少なくとも前部に、前記既設管の頂面と接触しその本体フレームの移動に伴い転動するローラを設けることを特徴とする管下掘削装置。
【請求項２】
前記ローラは、その転動面が回転双曲面形状とされる請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項３】
前記ローラは、その転動面より側方に突出する鍔部を有するものである請求項１に記載の管下掘削装置。
【請求項４】
前記ローラは、高さ調節可能に設けられる請求項１〜３のいずれかに記載の管下掘削装置。
【請求項５】
前記本体フレームには、この本体フレームが前記既設管に対して移動する際にその既設管上の堆積物を除去するスクレーパが前記ローラを覆うように設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の管下掘削装置。
【請求項６】
前記スクレーパは、高さ調節可能に設けられる請求項５に記載の管下掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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管下掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、管の外周面に合成テープが巻き付けられた状態で埋設されている。
【０００３】
ところで、この種パイプラインは、長年使用していると、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、流体輸送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。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返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くる。
【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従来装置として、本出願人の先願である特願２００２−２６６８４４号にて提案されたものがある。この先願で提案されたものにおいて、管下掘削装置は、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対し相対移動可能に支持され、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、カッタ支持フレームと本体フレームとが移動手段により既設管の軸線方向に相互に移動可能な構成とされている。ここで、本体フレームには、カッタ支持フレームの移動時にその本体フレームを既設管に固定する第１の固定手段が設けられ、カッタ支持フレームには、本体フレームの移動時にそのカッタ支持フレームを既設管に固定する第２の固定手段が設けられている。また、本体フレームを既設管上に載置する際に、その既設管の頂面に接当する接当片が本体フレームの前部に、既設管の上面に接当する一対の接当片が本体フレームの後部にそれぞれ取着されている。
【０００５】
この従来装置においては、第１の固定手段により本体フレームを既設管に固定した状態で移動手段により本体フレームに対してカッタ支持フレームを推進させつつ回転カッタを回転させて掘削がなされ、１ストローク分の推進が終わると、第１の固定手段による固定を解いて第２の固定手段によりカッタ支持フレームを既設管に固定した状態で本体フレームを推進させ、この後、第１の固定手段にて本体フレームを既設管に固定して再度カッタ支持フレームを推進させて順次掘削が進められていく。
【０００６】
この掘削作業において、本体フレームを推進させる際には、前記各接当片と既設管との間に生じる摩擦力に抗して本体フレームが移動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置では、前記各接当片と既設管とが面接触ではなく厳密には線接触となっているため、大きな抵抗が生じてしまい、更に本体フレームの推進時にその本体フレームの前部に取着されている接当片が既設管の管肌に食い込むような形となって本体フレームが既設管に引っ掛かるような状態となるために、より大きな抵抗が生じてしまい、本体フレームをスムーズに推進させることができない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、推進動作をスムーズに行うことができ、これにより既設管の下方の土の掘削作業を効率的に行うことのできる管下掘削装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による管下掘削装置は、
地表近くの地中に埋設された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対し相対移動可能に支持され、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、前記本体フレームおよびカッタ支持フレームを移動手段により前記既設管の軸線方向に交互に移動させつつ前記回転カッタを回転させることにより、前記既設管の下方の土を順次掘削していくように構成される管下掘削装置であって、
前記本体フレームの少なくとも前部に、前記既設管の頂面と接触しその本体フレームの移動に伴い転動するローラを設けることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１０】
本発明による管下掘削装置は、既設管の上方および側方の土が順次取り去られた後においてその既設管の下方の土を掘削する際に用いられる。本発明においては、カッタ支持フレームを支持する本体フレームが既設管上に降ろされ、一対の回転カッタが相互に近接されてそれら回転カッタを閉位置にした状態で、これら回転カッタを回転させることにより掘削が開始される。そして、本体フレームおよびカッタ支持フレームを交互に前進させつつ回転カッタが回転されることで、既設管の下方の土が進行方向の前部から順次掘削されていき掘削が進められていく。本発明によれば、本体フレームの少なくとも前部に、既設管の頂面と接触しその本体フレームの移動に伴い転動するローラが設けられるので、掘削作業において本体フレームを移動させる際の抵抗力を著しく低減することができるとともに、従来のように本体フレームが既設管に引っ掛かるような状態の発生を未然に防ぐことができる。したがって、推進動作をスムーズに行うことができ、掘削作業を効率的に行うことができる。また、本発明では、既設管の頂面にローラを接触させて転動させる構成とされるので、必要強度を担保すれば、ローラの数は例えば１個でも所望の効果を得ることが可能となる。したがって、装置構成の簡素化、並びに低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記ローラは、その転動面が回転双曲面形状とされるのが好ましい（第２発明）。こうすると、ローラの転動面が既設管の外表面における周方向に幅広く接触されるので、ローラの既設管に対する接触状態を安定に保つことができるとともに、ローラに案内機能を持たせることができる。また、前記ローラは、その転動面より側方に突出する鍔部を有するものであっても良い（第３発明）。このようにしても、ローラに設けられる鍔部によってローラに案内機能を持たせることができる。そして、いずれのものであっても、ローラを介して本体フレームを既設管に沿わせて確実に案内させることができ、これによって推進動作をよりスムーズに行うことができるという効果を奏する。
【００１２】
前記各発明において、前記ローラは、高さ調節可能に設けられるのが好ましい（第４発明）。このようにすれば、ローラが摩耗してもそのローラの取り付け位置を調整することで、既設管に対して本体フレームをスムーズに移動させるための適正な間隙を容易に確保することができる。
【００１３】
さらに、前記各発明において、前記本体フレームには、この本体フレームが前記既設管に対して移動する際にその既設管上の堆積物を除去するスクレーパが前記ローラを覆うように設けられるのが好ましい（第５発明）。このようにすれば、本体フレームが既設管に対して移動する際に、スクレーパによって既設管上に堆積した異物を排除することができ、堆積物がローラと既設管との間に噛み込むのを未然に防ぐことができる。これにより、よりスムーズな推進動作を安定に行わせることができるとともに、ローラの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１４】
ここで、前記スクレーパは、高さ調節可能に設けられるのが好ましい（第６発明）。こうすることで、スクレーパの先端が摩耗してもそのスクレーパの取り付け位置を調整して継続使用することができるとともに、スクレーパ機能を十全に発揮させるための既設管に対する適正な間隙を容易に確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による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。
【００１６】
図１には、本発明の一実施形態に係る管下掘削装置を作業前または取り外し後の状態で表す背面図が示され、図２には、同管下掘削装置を作業状態で表す背面図が示されている。また、図３（ａ）には図１の側面図が、図３（ｂ）には図２の側面図がそれぞれ示されている。
【００１７】
本実施形態において、既設管（埋設管）１は、その外周面にテープが巻き付けられた状態で、地表２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の補修作業を実行するに際しては、主要機械として油圧ショベル３が用いられ、この油圧ショベル３を含む各重機等が既設管１に平行に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
【００１８】
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（右側側溝掘削）および第３工程（左側側溝掘削）における各作業が終了した後に、前記第４工程（管下掘削）において用いられる。
【００１９】
この管下掘削工程においては、前記第３工程における左側側溝掘削が完了した後方部位において、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にその履帯が既設管１と略平行になるように設置し、上部旋回体を進行方向に対して左旋回方向に略９０°旋回させた状態にし、この油圧ショベル３のアーム３ａの先端に取り付けたフック７にてワイヤロープ８を介して管下掘削装置４を吊り下げ、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。
【００２０】
前記管下掘削装置４は、後述するように自走機能を有しており、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結合されるとともに、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。
【００２１】
次に、前記管下掘削装置４の詳細構造について説明する。図４には本実施形態の管下掘削装置の平面図が、図５には側面図が、図６には正面図がそれぞれ示されている。また、図７には図５のＺ矢視図が、図８には図５のＡ−Ａ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には図９のＤ−Ｄ断面図が、図１２（ａ）〜（ｃ）にはローラおよびスクレーパの取付構造説明図がそれぞれ示されている。
【００２２】
図示のように、本実施形態の管下掘削装置４は、既設管１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、下端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。
【００２３】
前記本体フレーム１１は、進行方向の前端部に配され、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、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。
【００２４】
前記フロントサドル１３は、図７に示されているように、フロントサドル本体１７と、このフロントサドル本体１７に対し中間部をピン１８，１９にて支持されて回動される略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。そして、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が回動可能に取り付けられ、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の伸縮により各フート２４，２５が既設管１に対して接離できるようにされている。
【００２５】
前記フロントサドル本体１７は、下面側の内面が既設管１の曲率と略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の中央上部前方には、図１２に示されるような、一対のブラケット７１，７１が突設され、各ブラケット７１の下面には、軸支持部材７２がボルト７３の締結により固定されている。そして、これら軸支持部材７２，７２に両端部を支持される支持軸７４にはローラ７５が装着され、本体フレーム１１が既設管１上に載置されたときには、このローラ７５が既設管１の頂面に接当されるとともに、本体フレーム１１の移動の際にはそのローラ７５が転動されるようになっている。
【００２６】
前記ローラ７５は、その転動面が既設管１の外表面に沿う回転双曲面形状とされている。こうして、ローラ７５の転動面を既設管１の外表面の周方向に幅広く接触させることにより、ローラ７５の既設管１に対する接触状態を安定に保つようにされるとともに、ローラ７５に案内機能を持たせるようにされている。
【００２７】
また、前記各ブラケット７１の下面と軸支持部材７２の取着面との間には所要枚数のシム（図示省略）が介挿されており、このシムの厚みや枚数を調整することにより、ローラ７５の取り付け高さの調整が行われるようになっている。こうして、本体フレーム１１を既設管１上に載置しその本体フレーム１１をその既設管１に対して移動させるに際に、フロントサドル本体１７の中央部下面と既設管１の頂面との間に適正な間隙が生じるように、ローラ７５の取り付け高さが設定される。また、ローラ７５が摩耗してもシム調整によって適正な間隙が容易に確保される。
【００２８】
こうして、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、ローラ７５の転動面が既設管１の頂面に接当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先端のフート２４，２５が既設管１の両側面に押し付けられ、既設管１に対してフロントサドル１３が位置決めされることになる。
【００２９】
さらに、前記フロントサドル本体１７には、本体フレーム１１が既設管１に対して相対移動する際に、既設管１上に堆積した異物を除去するスクレーパ８１が前記ローラ７５を内包するように取り付けられている。このスクレーパ８１は、両側部が当該フロントサドル本体１７の前端面にボルト８２の締結により固定されるとともに、中央部分が前方に向けて嘴形状に突出するように屈曲形成されてなり、両側部のボルト８２締結部に長孔８１ａが形成されることによってその上下位置が調整できるようにされている。本実施形態においては、このスクレーパ８１の先端部における中央下端部が既設管１の外表面に沿って切り欠かれた形状とされ、当該スクレーパ８１の上下位置を調整することにより、その切欠き形状部位８１ｂの下面と既設管１の頂面との間に、スクレーパ機能を十全に発揮させるに最適な間隙が生じるように設定されている。このようなスクレーパ８１を設けることで、本体フレーム１１が前方に移動する際に、既設管１上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ７５と既設管１との間に噛み込むのを未然に防ぐことができる。こうして、よりスムーズな推進動作を安定に行わせるとともに、ローラ７５の寿命の延命化を図るようにされている。なお、使用に伴いスクレーパ８１の先端部が摩耗した場合でも、そのスクレーパ８１の取り付け位置を調整することで、継続して使用することが可能である。また、摩耗限界に達した場合でも、ボルト８２の脱着によって容易に新品のスクレーパ８１と交換できる。
【００３０】
一方、前記リヤサドル１４は、図１０に示されているように、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略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が回動可能に取り付けられ、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。また、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。こうして、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の左右下部側面に押し付けられて、既設管１に対してリヤサドル１４が位置決めされることになる。
【００３１】
また、前記ミドルサドル１２は、図８、図９に示されているように、ミドルサドル本体４１と、このミドルサドル本体４１に対しボルト締結により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を上下から挟み込むように複数のローラ４４が装着されて構成されている。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るように鍔部（フランジ部）４４ａが設けられ、この鍔部４４ａによってローラ４４の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。こうして、各ローラ４４がレール１５，１６に沿って転動することで、このローラ４４の鍔部４４ａがレール１５，１６の側面に接触して案内され、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される。
【００３２】
図４、図５に示されるように、前記ローラフレーム４２，４３の前部および後部には、前記ミドルサドル１２が本体フレーム１１に対して相対移動する際に、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が取り付けられている。このスクレーパ４２Ａ，４３Ａは、上部が前記ローラフレーム４２，４３の端面にボルト締結されるとともに、下部がそのローラフレーム４２，４３の外方へ向けて側面視略くの字状に屈曲形成されてなり、上部のボルト締結部に長孔が形成されることによってその上下位置が調節できるようにされている。なお、このスクレーパ４２Ａ，４３Ａの左右方向の幅はレール１５，１６の幅よりも若干広めにされている。このようなスクレーパ４２Ａ，４３Ａを設けることで、ミドルサドル１２が前後方向に移動する際に、レール１５，１６上に堆積した土等を排除することができ、この堆積物がローラ４４とレール１５，１６との間に噛み込むことによる不具合の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００３３】
図８に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の前部には、このミドルサドル本体４１の下端部に中間部をピン４５，４６にて支持されて回動される略くの字状の左クランプレバー４７および右クランプレバー４８が設けられている。そして、各クランプレバー４７，４８の下端部にはピン４９，５０によってフート（把持部）５１，５２が回動可能に取り付けられ、また各クランプレバー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の外周面には接当せず、その外周面に対して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の左右側面に押し付けられ、ミドルサドル１２が既設管１に固定される。
【００３４】
また、図９に示されるように、前記ミドルサドル本体４１の後部には、このミドルサドル本体４１の下端部に上端部をピン５４，５５にて支持されて回動されるカッタ装置（回転カッタ）５６，５７が設けられている。そして、各カッタ装置５６，５７の上端部とミドルサドル本体４１とは開閉用油圧シリンダ５８，５９にて連結され、各カッタ装置５６，５７は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。
【００３５】
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を備えて構成されている。また、前記各カッタ装置５６，５７の既設管１に面する側には管保護部材６３，６４が配されており、開閉用油圧シリンダ５８，５９の伸長時にそれら管保護部材６３，６４が既設管１の外周面に近接する位置（もしくは当接する位置）まで移動するようにされている。ここで、これら管保護部材６３，６４は、図１１に示されるように、前記支持ハウジング５６ａ，５７ａの後面に一体に設けられて内方へ向けて張り出す平面視略Ｌ字形のアーム部６３ａ，６４ａと、このアーム部６３ａ，６４ａの先端に取着されて既設管１の外表面に沿う曲面形状の管保護片６３ｂ，６４ｂとにより構成されている。これら管保護部材６３，６４は、カッタドラム６１，６２が予期せぬ外力によって突き上げられた場合、もしくはクランプレバー２０，２１；３１，３２による既設管１の把持力の弛みが生じた場合等に、その管保護片６３ｂ，６４ｂが既設管１の外表面に接当することによって、カッタドラム６１，６２が既設管１に直接接当するのを防止する役目をする。こうして、掘削作業時に既設管１が不用意に損傷するのを防止するようにされている。
【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螺旋状に配されてなり、そのカッタビット先端の包絡面形状が中央部を外方へ向けて突出させた形状にされている。より具体的には、カッタドラム６１，６２の軸心に沿う方向でそのカッタドラム６１，６２の上端縁から全長の約１／３の距離に至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の下端部に至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。さらに、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、言い換えればカッタ装置５６，５７の作動時に、カッタドラム６１，６２の中央部より上方部分の包絡面ｐが既設管１の外周面に沿うとともに、この中央部より下方部分の包絡面ｑが対向するカッタドラムの包絡面ｑに近接するようにその形状が設定されている。こうすることで、既設管１の下方の土砂を掘り残しなく効果的に掘削することが可能である。
【００３７】
また、図４、図５および図１０に示されているように、前記リヤサドル本体２８の左右下部位置には、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６３，６４は、推進用油圧シリンダ６５，６６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６５，６６のロッド６５ａ，６６ａの外面を覆う役目をする。
【００３８】
次に、この管下掘削装置４を用いる掘削作業について説明する。まず、作業に先立って、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を吊り下げ、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、更には推進用油圧シリンダ６７，６８を収縮させた状態（図５の二点鎖線参照）にし、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をセットする部分の管下部の土砂は排除されている。
【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の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム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およびガイド部材６３，６４を所定位置にセットする。
【００４０】
次いで、このセット状態でカッタドラム６１，６２をモータ６０により回転させることにより、既設管１の下方の土（下層土）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に沿って案内されて既設管１に対して回転することなく推進されていく。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の支持軸に略直交する方向である外側の斜め下方に排出される。
【００４１】
この後、推進用油圧シリンダ６７，６８が伸びきって１ストローク分の推進が終わると、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の外面に押し付け、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を収縮させることで本体フレーム１１を前方へ移動させる。
【００４２】
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縮めると、再度各フート２４，２５；３５，３６を既設管１の外面に押し付け、フロントサドル１３、リヤサドル１４、左レール１５および右レール１６よりなる本体フレーム１１を既設管１に固定するとともに、フート５１，５２の押し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を伸張させて掘削作業を順次行っていく。なお、この掘削作業中ワイヤロープ９を緩めておくことにより作業が妨げられることはない。また、油圧ショベル３は掘削作業の進展に合わせて移動させていく。
【００４３】
本実施形態の管下掘削装置４によれば、この管下掘削装置４を既設管１上に載置すれば、既設管１の外表面に傷を付けることなく、この既設管１に沿って自走して管下掘削を効率的に行うことができる。しかも、掘削時においてカッタ装置５６，５７を支持する支持ハウジング５６ａ，５７ａ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、掘削中にカッタドラムが目詰まりを起すことなく、掘削土砂を重力の方向に沿うように斜め外下方へスムーズに排出することができる。また、カッタ装置の回転軸を鉛直向きに配置するものに比べて、カッタ径を小さくすることができるので、装置のコンパクト化と軽重量化とを図ることができる。さらに、油圧ショベルの動力源によって駆動されるので、これによっても装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４４】
また、本体フレーム１１の前部に既設管１の頂面と接触しその本体フレーム１１の移動に伴い転動するローラ７５が設けられるので、前述の掘削作業において、本体フレーム１１を移動させる際の抵抗力を著しく低減することができるとともに、従来発生していた本体フレーム１１が既設管１に引っ掛かるような不具合を未然に防ぐことができる。したがって、推進動作をスムーズに行うことができ、掘削作業を効率的に行うことができる。また、既設管１の頂面にローラ７５を接触させて転動させる構成とされるので、必要強度を担保することによって、ローラ７５の設置個数は本実施形態のように１個でも所望の効果を得ることができる。したがって、装置構成の簡素化、並びに低コスト化を図ることができるという利点がある。
【００４５】
本実施形態においては、既設管１の頂面上を転動するローラ７５が、その転動面が既設管１の外表面に沿う回転双曲面形状とされたものである例を示したが、これに限られず、図１３に示されるようなローラ８５であっても良い。このローラ８５は、略円柱曲面状の転動面を有するとともに、両端部から側方に突出するように鍔部（フランジ部）８５ａ，８５ａが設けられ、そしてその転動面の中心およびそれら鍔部８５ａ，８５ａの先端を含む包絡面の形状が既設管１の外表面に沿う形状とされ、それら鍔部８５ａ，８５ａによってローラ８５の転動方向（前後方向）および左右方向のガイド機能を持たせるように構成されている。このようなローラ８５であっても、そのローラ８５を介して本体フレーム１１を既設管１に沿わせて確実に案内させることができるので、推進動作をよりスムーズに行わせることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、カッタドラムに取着されるカッタビットの詳細構造について説明していないが、このカッタビットについては、掘削対象となる地盤が湿地もしくは普通土の場合と、硬岩の場合とで交換できるようにするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る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である。
【図２】図２は、管下掘削装置を作業状態で示す背面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の側面図、図３（ｂ）は図２の側面図である。
【図４】図４は、管下掘削装置の平面図である。
【図５】図５は、管下掘削装置の側面図である。
【図６】図６は、管下掘削装置の正面図である。
【図７】図７は、図５のＺ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図９は、図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１２は、ローラおよびスクレーパの取付構造説明図である。
【図１３】図１３は、ローラの他の態様を説明する正面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　既設管（埋設管）
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　地表
３　　　　　　　　　　　　　　　　　　油圧ショベル
４　　　　　　　　　　　　　　　　　　管下掘削装置
１０　　　　　　　　　　　　　　　　　油圧ホース
１１　　　　　　　　　　　　　　　　　本体フレーム
１２　　　　　　　　　　　　　　　　　カッタ支持フレーム
１３　　　　　　　　　　　　　　　　　フロントサドル
１４　　　　　　　　　　　　　　　　　リヤサドル
１５，１６　　　　　　　　　　　　　　レール
２０，２１，３１，３２，４７，４８　　クランプレバー
２４，２５，３５，３６，５１，５２　　フート（把持部）
２６，３７，３８，５３，５８，５９　　開閉用油圧シリンダ
４２，４３　　　　　　　　　　　　　　ローラフレーム
４２Ａ，４３Ａ　　　　　　　　　　　　スクレーパ（レール側）
４４　　　　　　　　　　　　　　　　　ローラ（レール側）
５６，５７　　　　　　　　　　　　　　カッタ装置（回転カッタ）
６１，６２　　　　　　　　　　　　　　カッタドラム
６３，６４　　　　　　　　　　　　　　管保護部材
６７　　　　　　　　　　　　　　　　　推進用油圧シリンダ
７５，８５　　　　　　　　　　　　　　ローラ（既設管側）
８１　　　　　　　　　　　　　　　　　スクレーパ（既設管側）
【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】
2004132122.tif 000009
【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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【図１３】
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