(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小口径管直線・短距離専用掘進機の後端部に連結固定される前筒部と、その後端部において推進管あるいは仮管に連結される後筒部とを備え、前筒部と後筒部とが曲線造成用ジャッキ部の介設により立体的に動くようにした機構を有し、前筒部および後筒部の少くとも一方には磁力線発生装置が搭載されているとともに、方向変化の計測装置が配設されていることを特徴とする小口径管掘進用装置。
【請求項２】
前筒部または後筒部にはレベル測定装置が配設されていることを特徴とする請求項１の小口径管掘進用装置。
【請求項３】
前筒部にはアダプター管部が設けられており、同じ管径であれば種類の異なる小口径管直線・短距離専用掘進機であっても前筒部に連結固定が可能とされていることを特徴とする請求項１または２の小口径管掘進用装置。
【請求項４】
曲線造成用ジャッキ部は、前筒部と後筒部とを接続する、立体的な動きの可能なヒンジと１本もしくは複数本のジャッキとにより構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの小口径管掘進用装置。
【請求項５】
磁力線発生装置は、複数個搭載されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの小口径管掘進用装置。
【請求項６】
方向変化の計測装置は、曲線造成用ジャッキ部のジャッキストローク計、または傾斜計とジャッキストローク計、もしくは磁歪センサー、あるいはトンボであることを特徴とする請求項１から５のいずれかの小口径管掘進用装置。
【請求項７】
前筒部と後筒部との曲線造成用ジャッキ部を介しての連結部には、一方が他方へのラップ部が設けられ、ラップ部にはシールパッキンが配設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの小口径管掘進用装置。
【請求項８】
後筒部には排水用ポンプ筒が配備されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかの小口径管掘進用装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの小口径管掘進用装置の前筒部には小口径管直線・短距離専用掘進機が連結固定されて曲線施工を含む長距離掘進が可能とされる小口径管掘進システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小口径管掘進用装置と掘進システムに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、国土交通省が標準工法としている小口径管推進工法の高耐荷力方式の泥水方式の中の、直線で短距離に使用される掘進機（以下：小口径管直線・短距離専用掘進機）を改造することなく曲線施工を可能にして、非常に安価な施工を実現でき、社会に貢献できる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道・電力線などのライフラインを安価に施工することのできる技術の開発は社会に貢献するために必要不可欠のものである。
【０００３】
一般的にライフラインは道路に埋設されるため、道路を開削できない場合はシールド工法か推進工法を採用することになる。現在、ライフラインは大都市から中小都市に移行し、必要断面が小さくなってきたため、人が管内で作業できない管径８００ｍｍ未満の小口径管推進工事の施工が主体になってきている。
【０００４】
しかしながら、推進工事には一般に立坑が必要であるが、近年は交通渋滞や振動・騒音の環境問題から、立坑を減少させるための技術として、長距離推進を可能にする工法と曲線施工を可能にする工法の開発が望まれていた。このような課題を解決することは、小口径管推進工事においては大変に難しいことになる。
【０００５】
それと言うのも、人が坑内に入ることのできる管径８００ｍｍ以上では人により測量することが可能であるが、人の入れない管径８００ｍｍ未満の小口径管においては、立坑の設置を減少させて、所定の計画どおりの推進工事を人によらない測量で行うことが大変に大きな課題となるからである。特に、曲線施工を実現するには、曲線時の測量ができる方法が必要不可欠となる。
【０００６】
小口径管の推進工事の人によらない測量方法には数種類の方式が知られている。たとえば図１０に例示したレーザー方式と図１１に示した磁力線方式とがある。レーザー方式の場合には小口径管直線・短距離専用掘進機内にレーザーターゲットを設置してレーザー光による測量を行うようにしている。ただ、このレーザー方式の場合には、レーザー光の直進性からして曲線施工の測量には適していない。
【０００７】
一方、磁力線を用いた方式では、掘進機に磁力線発生装置を搭載し、地上において磁力線検出装置で掘進機の位置を測定するようにしている（特許文献１−２）。レーザー光を用いる方式のように直線性に必ずしも制約されないことから、曲線施工への適用可能性を有している。
【０００８】
しかしながら、この磁力線による測量、測定方式を採用して実際に曲線を施工するには、磁力線発生装置を搭載するだけでなく、曲線造成用ジャッキ等の設備も必要となり、高価な掘進機を新たに製作しなければならず、施工単価も非常に高くなっているのが現状である。また、たとえ磁力線測定方式による場合であっても、長距離の施工を曲線施工も含めて実施するための掘進システムについての技術そのものが確立されてもいない。曲線施工用のジャッキ等の設備の組合わせをはじめ、測量そのものの精度の確保、向上の方策が確立されていないのである。
【０００９】
従って、交通渋滞が比較的問題にならない場合は、経済性に有利な直線で短距離に使用される小口径管推進工法で立坑を短い間隔で設けて擬似的に曲線に対応した施工をしている場合が多い。しかしながら、高価な掘進機の製作を必要とすることなく、施工単価の上昇を抑え、しかも立坑の設置を極力抑えて長距離の小口径管の推進を実現することは未だに解決できていないのが実情である。
【特許文献１】特開平１１−３５０８７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、高価な推進機の製作を必要とすることなく、施工単価の上昇を抑え、しかも立坑の設置を極力抑えて、直線施工とともに曲線施工を含む長距離の小口径管の推進を実現することのできる新しい技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。
【００１２】
第１：小口径管直線・短距離専用掘進機の後端部に連結固定される前筒部と、その後端部において推進管あるいは仮管に連結される後筒部とを備え、前筒部と後筒部とが曲線造成用ジャッキ部の介設により立体的に動くようにした機構を有し、前筒部および後筒部の少くとも一方には磁力線発生装置が搭載されているとともに、方向変化の計測装置が配設されている小口径管掘進用装置。
【００１３】
第２：前筒部または後筒部にはレベル測定装置が配設されている小口径管掘進用装置。
【００１４】
第３：前筒部にはアダプター管部が設けられており、同じ管径であれば種類の異なる小口径管直線・短距離専用掘進機であっても前筒部に連結固定が可能とされている小口径管掘進用装置。
【００１５】
第４：曲線造成用ジャッキ部は、前筒部と後筒部とを接続する、立体的な動きの可能なヒンジと１本もしくは複数本のジャッキとにより構成されている小口径管掘進用装置。
【００１６】
第５：磁力線発生装置は、複数個搭載されている小口径管掘進用装置。
【００１７】
第６：方向変化の計測装置は、曲線造成用ジャッキ部のジャッキストローク計、または傾斜計とジャッキストローク計、もしくは磁歪センサー、あるいはトンボである小口径管掘進用装置。
【００１８】
第７：前筒部と後筒部との曲線造成用ジャッキ部を介しての連結部には、一方が他方へのラップ部が設けられ、ラップ部にはシールパッキンが配設されている小口径管掘進用装置。
【００１９】
第８：後筒部には排水用ポンプ筒が配備されている小口径管掘進用装置。
【００２０】
第９：上記いずれかの小口径管掘進用装置の前筒部には小口径管直線・短距離専用掘進機が連結固定されて曲線施工を含む長距離掘進が可能とされる小口径管掘進システム。
【００２１】
以上のとおりの本発明は、その創案の動機が大変に重要な社会性を有している。すなわち、本発明は、公共投資が大きく縮小し、市場に余っている既存の小口径管直線・短距離専用掘進機を改造することなくそのまま有効利用して、非常に安価に、しかも立体的な曲線施工をも実現するとのことを創案の動機とし、発明の目的としている。
【００２２】
なお、本発明における「小口径管直線・短距離専用掘進機」とは、もっぱら人の入れない管径８００ｍｍ未満の小口径管の掘進のための従来より汎用されてきている既存の掘進機であって、実質的に、立坑をもって以外には曲線施工のできない直線施工用のものであって、しかも、直線であっても１５０ｍ未満、さらに実際的には１３０ｍ未満の短距離掘進という一般的な制約のもとにある掘進機を意味している。
【００２３】
そして当然にも、これらは実質的に作動する磁力線発生装置を持たない状態のものを意味している。
【００２４】
また、本発明において「長距離」との用語は、一般的に１３０ｍ以上、さらには１５０ｍ以上であることを意味してもいる。
【発明の効果】
【００２５】
既存の小口径管直線・短距離専用掘進機に磁力線発生装置やレベル測定装置を取り付けるためには、掘進機の外周部を切断し磁力線発生装置を納める空間を確保するために内蔵の機器を移動等の大きな改造を必要とする。また、曲線推進を可能にするため、曲線造成用ジャッキを新たに取り付けるため、磁力線発生装置の取り付けの場合と同様に、大きな改造が必要となり改造費用も高価となる。
【００２６】
しかも、このような磁力線発生装置やレベル測定装置、そしてジャッキを配設しただけでは曲線掘進は難しい。曲線掘進にともなう位置と方向の計測のための手段が考慮されねばならないからである。
【００２７】
これに対して、以上のとおりの本発明によれば、公共投資が大きく縮少し、市場に余っている既存の小口径管直線・短距離専用掘進機を改造することなくそのまま有効利用して、高価な掘進機の製作を必要とすることなく、施工単価の上昇を抑え、しかも立坑の設置を極力抑えて、直線施工とともに曲線施工を含む長距離の小口径管の推進を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００２９】
たとえば図１にその一実施形態を例示したように、本発明の小口径管掘進用装置（Ｂ）においては、小口径管直線・短距離専用掘進機（Ａ）の後端部に連結固定されるアダプター管（Ｂ１ａ）等を有する前筒部（Ｂ１）と、その後端部において推進管あるいは仮管（Ｃ）に連結される後筒部（Ｂ２）とを備え、前筒部（Ｂ１）と後筒部（Ｂ２）とが曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）の介設により立体的に動くようにした機構を有し、後筒部（Ｂ２）には磁力線発生装置（Ｂ４）が搭載されている。
【００３０】
前筒部（Ｂ１）に備えられているアダプター管（Ｂ１ａ）は、小口径管直線・短距離専用掘進機（Ａ）の後端部接続面の機種による違いを吸収し、同じ管径であれば種類の異なる小口径管直線・短距離専用掘進機（Ａ）であっても、本発明の小口径管掘進用装置（Ｂ）の前筒部（Ｂ１）への連結固定を可能としている。
【００３１】
そして、この実施形態においては、レベル測定装置（Ｈ）も搭載されている。
【００３２】
なお、図１の例では、後筒部（Ｂ２）は、排水用のポンプ筒（Ｂ５）を有しているが、このものは必ずしも必須ではない。ただ、１００ｍ以上、たとえば１２０ｍ、１３０ｍ等の長距離においては排水のためにこのポンプ筒（Ｂ５）を備えていることが望ましい。
【００３３】
本発明の小口径管掘進用装置では、たとえば以上の実施形態のように、従来の小口径管直線・短距離専用掘進機を改造することなく、小口径管直線・短距離専用掘進機の後続に曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）を搭載するだけでなく、磁力線発生装置（Ｂ４）レベル測定装置（Ｈ）を搭載して曲線推進工事を可能としている。
【００３４】
そして本発明の装置では、平面的な、つまり二次元での曲線掘進と、さらには立体的な三次元での曲線掘進に対応できるように、たとえば、曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）は、前筒部（Ｂ１）と後筒部（Ｂ２）とを接続する、立体的な動きの可能なヒンジ（Ｂ３ａ）と１本もしくは複数本のジャッキ（Ｂ３ｂ）とにより構成されている。
【００３５】
たとえば、正断面と平断面、そして側断面を例示した図２の実施形態では、ヒンジ（Ｂ３ａ）と２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）とにより曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）を構成している。この構成のジャッキ部（Ｂ３）によれば、図３に例示したように２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）の伸縮動作によって、上下方向の中折れ、左右方向の中折れという三次元での動きが可能とされる。これによって、立体的な掘進が実現されることになる。
【００３６】
ジャッキ部（Ｂ３）の構成は、さらには、図４のように、ヒンジ（Ｂ３ａ）と２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）を配置してもよいし、あるいは、図５（ａ）（ｂ）のように３本のジャッキ（Ｂ３ｂ）を配置するようにしてもよい。そして、これらの例に限定されることなく、様々な実施形態が考慮されてよい。
【００３７】
一方、磁力発生装置（Ｂ４）については、このものから発生する磁力線を地上の磁力線検出装置で検出、計測可能とするためのものである。この検出システムは、磁力線が磁力線検出装置のコイルを通過すると、そこに起電力が生じ、これによる誘導電圧の変動が検出されるという原理を利用したものである。
【００３８】
本発明においては、このような原理を利用した磁力線発生装置（Ｂ４）は、前筒部（Ｂ１）または後筒部（Ｂ２）における１個でも位置は計測できるが、方向性は過去の計測点から想定するしかなく、施工精度を向上させるには、図１に例示したように、本発明の装置の前後に２個以上配置して、１回の計測で２点以上を検出することにより本発明の装置が進むべき計画線に対してどの様な方向にあるかを精度良く計測できるようにすることが考慮される。
【００３９】
つまり、図６に平面概要図として示したように、磁力線発生装置（Ｂ４）が２個以上だと、検出位置が２点以上になり、検出位置を直線で結ぶことにより掘進機（Ａ）の方向が精度良くわかることになる。
【００４０】
そして本発明の装置においては、後筒部（Ｂ２）には、方向変化の計測装置を備えてもいる。磁力線発生装置を掘進機（Ａ）に直接取り付ける場合は、その位置を直接計測可能である。しかし本発明の場合は、掘進機（Ａ）の後ろの本発明の小口径管掘進用装置（Ｂ）に取り付けられている磁力線発生装置（Ｂ４）を計測するため、知りたい掘進機（Ａ）の位置を求める手段が必要となるからである。
【００４１】
方向変化の計測装置としては、たとえば曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）でのジャッキストローク計や、傾斜計とジャッキストローク計、もしくは磁歪センサー、あるいはトンボを用いることができる。
【００４２】
ジャッキストローク計は、前記のジャッキ（Ｂ３ｂ）の伸縮を計測可能としたものである。
【００４３】
たとえば、図２、図３に例示したヒンジ（Ｂ３ａ）と２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）とにより曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）を構成した装置においては、２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）の各々にジャッキストローク計を装着し、さらに傾斜部を装備することにより、立体的な、３次元での位置、方向の計測が可能となる。図７（ａ）（ｂ）このことを例示したものである。
【００４４】
図７（ａ）の平面概要図に示したように、ジャッキストローク計により２本のジャッキ（Ｂ３ｂ）の伸縮を計測し、前筒部（Ｂ１）における基準点である中折点を中心としての水平相対角度θを求めることができる。その角度θと中折点から掘進機（Ａ）先端までの長さＬの三角関数により先端の水平相対位置が計算できる。そして、図７（ｂ）のようにレベル基準タンクの液面標高とレベル測定装置（Ｈ）により、後筒部（Ｂ２）の標高を測定し、それより先は後筒部（Ｂ２）の絶対傾斜角度ζ１とレベル測定装置から中折点までの長さＬ１、掘進機の絶対傾斜角度ζ２と中折れ点から先端までの長さＬ２により三角関数で先端の鉛直標高が計算できる。
【００４５】
このようにして、磁力線発生装置（Ｂ４）の位置かあら、掘進機（Ａ）の位置を計算でき、掘進の方向が把握されることになる。
【００４６】
図８（ａ）（ｂ）は、機械的な計測装置としてトンボ（Ｂ７）を用いた場合を例示している。図８（ａ）は、前筒部（Ｂ１）と後筒部（Ｂ２）とが直線状態にある場合のトンボ（Ｂ７）の見え方を示している。図８（ｂ）は、前筒部（Ｂ１）が上を向いている状態と右を向いている状態の各々の場合のトンボ（Ｂ７）の見え方示している。このトンボ（Ｂ７）の見え方は、図中では人の目と顔の向きとして示しているが、適宜な撮像手段、あるいはスコープによって観察できることは言うまでもない。このようにトンボ（Ｂ７）によっても掘進の方向が把握されることになる。
【００４７】
さらに、本発明の装置においては、掘進時の外部からの泥水、水の進入を防ぐ機能として、図１、そして図９に例示したように、前筒部（Ｂ１）と後筒部（Ｂ２）との曲線造成用ジャッキ部（Ｂ３）を介しての連結部には、一方が他方へのラップ部（Ｄ）が設けられラップ部（Ｄ）にはシールパッキン（Ｅ）が配設されたものとすることができる。これらのラップ部（Ｄ）やシールパッキン（Ｅ）の形状、構造は、様々であってよいことは言うまでもない。
【００４８】
たとえば以上のような本発明の推進用装置を用いることによって、そして、このものと既存の小口径管直線・短距離専用掘進機と連結した掘進システムが構成されることによって、前記のとおりの優れた効果が奏されることになる。
【００４９】
もちろん本発明は以上の例示に限定されることなく、細部の形態は様々に可能であってこれらも本発明に包含されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の装置の一実施形態を例示した正断面図である。
【図２】ヒンジと２本のジャッキの配置例を示した正断面図、平断面そして側断面図である。
【図３】図２の配置例での３次元の動きを例示した図である。
【図４】図２とは異なる配置例を示した正断面図および側断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、各々、３本のジャッキの配置例を示した正断面および側断面図である。
【図６】複数の磁力発生装置による掘進機の方向把握を示した平面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、２本のジャッキのストローク計と傾斜計による掘進機先端の水平および鉛直の相対角度を示した平面および正断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）はトンボとその見え方を示した概要図である。
【図９】ラップ部とシールパッキンについて例示した正断面図である。
【図１０】従来のレーザー方式による測量、測定を示した概要図である。
【図１１】磁力線方式による測量、測定を示した概要図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ  小口径管直線・短距離専用掘進機
Ｂ  小口径管掘進用装置
Ｂ１  前筒部
Ｂ１ａ  アダプター管
Ｂ２  後筒部
Ｂ３  ジャッキ部
Ｂ３ａ  ヒンジ
Ｂ３ｂ  ジャッキ
Ｂ４  磁力発生装置
Ｂ５  ポンプ筒
Ｂ６  傾斜計
Ｂ７  トンボ
Ｃ  推進管・仮管
Ｄ  ラップ部
Ｅ  シールパッキン
Ｈ  レベル測定装置
【図１】
0004611241.tif 000002
【図２】
0004611241.tif 000003
【図３】
0004611241.tif 000004
【図４】
0004611241.tif 000005
【図５】
0004611241.tif 000006
【図６】
0004611241.tif 000007
【図７】
0004611241.tif 000008
【図８】
0004611241.tif 000009
【図９】
0004611241.tif 000010
【図１０】
0004611241.tif 000011
【図１１】
0004611241.tif 000012