(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進ロッドを地中に押込み、非開削で坑道を掘削した後で、推進ロッドの先端に装着され、推進ロッドを引戻す際に、坑道を拡径しながら、管を地中に引込んで敷設する推進工法用拡径治具において、
前端が推進ロッドの先端に装着可能で、後端に敷設する管の前端を連結可能な軸と、
軸の前部から径方向の外方に広がるように、軸線まわりに間隔をあけて複数本設けられ、軸線まわりに回転しながら地盤を掘削する撹拌翼と、
軸の後部に形成され、大略的に円筒状で、軸線に沿って前方から後方に径が拡大する円錐面部を外周の前部に有する圧密筒とを含み、
同一の段に属する複数本の撹拌翼は、前記軸に対し、軸線方向の前後にずれるように設けられることを特徴とする推進工法用拡径治具。
【請求項２】
前記撹拌翼は、前記軸線方向に間隔をあけて、複数段にわたって設けられることを特徴とする請求項１記載の推進工法用拡径治具。
【請求項３】
前記撹拌翼は、泥水の噴出孔を有することを特徴とする請求項１または２記載の推進工法用拡径治具。
【請求項４】
前記撹拌翼の少なくとも一部は、前記噴出孔を外周にも有することを特徴とする請求項３記載の推進工法用拡径治具。
【請求項５】
前記撹拌翼の前方側には、地盤を掘削する刃および前記噴出孔が設けられ、
前記複数本の撹拌翼のうちには、該刃および該噴出孔が、径方向に関して、他の撹拌翼と異なる位置に設けられる撹拌翼を含むことを特徴とする請求項３または４記載の推進工法用拡径治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体供給用の配管などのために管を地中に敷設するために用いる推進工法用拡径治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図６に示すような推進工法を用いて、都市ガスなどの流体の供給などに用いる配管を地中に敷設する工事が行われている。このような配管工事は、たとえば道路など、公共的な目的に使用される土地の地盤に対して行われることが多い。今日では、管を敷設する範囲の前部に対して、開削状態で敷設のための工事を行うことは困難であり、発進立坑２および到達立坑３を掘削し、発進立坑２から到達立坑３までの間は非開削の推進工法を適用する。
【０００３】
図６（１）に示すように、推進工法では、まず発進立坑２から到達立坑３に向けて、推進ロッド４を地盤１中に押込んでいく。推進ロッド４の先端には推進ヘッド５が装着され、周囲の地盤１中に泥水などを噴出して、軟化させながら、後端側の推進機６による推進力で地盤１に押込まれる。推進ロッド４は、一定の長さを有する鋼管であり、推進機６は、基端側に順次次の推進ロッド４を継ぎ足しながら、地盤１中に押込む。
【０００４】
推進機６は、図６に示すように地表に設置する場合もあり、また発進立坑２内に設置する場合もある。推進機６を地表に設置する場合には、推進ロッド４は、地表面に対して傾斜した方向に押込まれ、発進立坑２でいったん露出した後、到達立坑３に向けて再び地盤１中に押込まれる。発進立坑２内で、推進ロッド４が湾曲し、発進立坑２から到達立坑３までは、推進機６から地盤１中に押込まれる方向とは異なる方向に推進される。推進機６は、推進ロッド４をその軸線方向に押込むばかりではなく、軸線まわりに角変位させることもできる。推進ヘッド５は、傾斜面を有し、地盤１からの反力で推進ロッド４の軸線方向からずれるように進む。推進ロッド４を一様に回転させると、ずれの影響が打消されて推進ヘッド５を直進するようになる。すなわち、推進ヘッド５の向きで、推進ヘッド５の進行方向を調整することができる。
【０００５】
図６（２）に示すように、推進ロッド５による地盤１中の推進が続けられて、推進ヘッド５の部分が到達立坑３に到達すると、推進ヘッド５は拡径リーマ７に交換される。拡径リーマ７の後端には、地中に敷設すべき管の前端を連結することができる。
【０００６】
図６（３）に示すように、拡径リーマ７の後端にポリエチレン（以下「ＰＥ」と略称する）管８の前端を連結して、推進機６が推進ロッド４を引戻すと、ＰＥ管８を地盤１中に引込んで敷設することができる。推進機６は、図６（１）から図６（２）のように継ぎ足しながら地中に推進させた推進ロッド４を、個々の推進ロッド４を順次取外しながら、推進ロッド４の引込みも行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような拡径リーマ７は、地盤１の土質によって形状が違うものを使い分ける必要がある。たとえば、土質が砂質の地盤１に対しては、削り取って推進工法によって形成する坑道の径を拡大する必要がある。土質が粘土質の地盤１に対しては、粘土を外周側に押付けて固めるようにして坑道の拡径を行う必要がある。従来の拡径リーマ７は、地盤１の土質に応じて使い分ける必要があるので、たとえば発進立坑２や到達立坑３をピットとして掘削する際に、地盤１の土質を判断し、判断された土質に適合する拡径リーマ７を推進ロッド４の先端に装着するようにしている。
【０００８】
推進工法でＰＥ管８などの敷設を行う発進立坑２と到達立坑３との間の距離であるスパンは、たとえば数１０ｍであり、その距離は可能な範囲で長い方が効率的に敷設工事を行うことができる。しかしながら、スパンの途中で土質が変化すると、変化した土質に対して拡径リーマ７が適合しなくなり、拡径の効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、地盤の土質に応じて、使い分ける必要がなく、地中で土質が変化しても効率よく拡径を行うことができる推進工法用拡径治具を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、推進ロッドを地中に押込み、非開削で坑道を掘削した後で、推進ロッドの先端に装着され、推進ロッドを引戻す際に、坑道を拡径しながら、管を地中に引込んで敷設する推進工法用拡径治具において、
前端が推進ロッドの先端に装着可能で、後端に敷設する管の前端を連結可能な軸と、
軸の前部から径方向の外方に広がるように、軸線まわりに間隔をあけて複数本設けられ、軸線まわりに回転しながら地盤を掘削する撹拌翼と、
軸の後部に形成され、大略的に円筒状で、軸線に沿って前方から後方に径が拡大する円錐面部を外周の前部に有する圧密筒とを含み、
同一の段に属する複数本の撹拌翼は、前記軸に対し、軸線方向の前後にずれるように設けられることを特徴とする推進工法用拡径治具である。
【００１１】
本発明に従えば、推進工法用拡径治具は、軸と撹拌翼と圧密筒とを含んで構成される。軸は、前端が推進ロッドの先端に装着可能で、後端には敷設する管の前端を連結可能である。撹拌翼は、軸の前部から径方向の外方に広がるように、軸線まわりに間隔をあけて複数本設けられ、軸線まわりに間隔をあけて回転しながら地盤を掘削する。圧密筒は、軸の後部に大略的に円筒状となるように形成され、軸線に沿って前方から後方に径が拡大する円錐面部を外周の前部に有する。軸を推進ロッドの先端に装着して、推進ロッドを地中に引込むと、砂質の地盤であれば、推進ロッドおよび軸を軸線まわりに回転することによって、撹拌翼が地盤を掘削し、推進ロッドによって形成した坑道を拡径することができる。地盤の土質が粘土質であれば、圧密筒の前部の円錐面部で坑道を押広げ、拡径することができる。地盤が、砂質であっても粘土質であっても拡径を行うことができるので、地盤の土質に応じて交換することなく、また拡径の途中で土質が変化する地盤に対しても有効に使用することができる。
同一の段に属する複数本の撹拌翼は、軸に対して軸線方向の前後にずれるように設けられているので、軸線まわりに回転しながら地盤を掘削して拡径するときに受ける抵抗を減少させることができる。
【００１２】
また本発明で前記撹拌翼は、前記軸線方向に間隔をあけて、複数段にわたって設けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、撹拌翼が軸線方向に間隔をあけて複数段にわたって設けられるので、砂質の地盤に対する掘削力を高め、拡径の効率を向上させることができる。
【００１４】
また本発明で前記撹拌翼は、泥水の噴出孔を有することを特徴とする。
本発明に従えば、撹拌翼には泥水の噴出孔を有するので、含水率の低い地盤に対して泥水を噴出し、軟化させて撹拌翼による掘削を行わせることができる。
【００１５】
また本発明で前記撹拌翼の少なくとも一部は、前記噴出孔を外周にも有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、撹拌翼の少なくとも一部は外周にも噴出孔を有するので、含水率の低い硬質粘土が撹拌翼に絡み付いてしまっても、泥水を拡径する坑道の周面にも充分に供給し、崩れ落ちないように結合力を増加させることができる。
【００１７】
また本発明で前記撹拌翼の前方側には、地盤を掘削する刃および前記噴出孔が設けられ、
前記複数本の撹拌翼のうちには、該刃および該噴出孔が、径方向に関して、他の撹拌翼と異なる位置に設けられる撹拌翼を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、複数本の撹拌翼には、前方側に地盤を掘削する刃および噴出孔が設けられ、複数本の撹拌翼のうちには、刃および噴出孔が径方向に関して他の撹拌翼と異なる位置に設けられる撹拌翼が含まれるので、軸線まわりに回転する撹拌翼が掘削する対象となる地盤の部分や、泥水が噴射される噴出孔の位置が前部の撹拌翼に対して同一ではなく、刃によって掘削される地盤の位置や泥水の噴射される位置が分散し、全体として効率的な掘削を行い、拡径を効率的に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態による推進工法用拡径治具としての拡径リーマ１０の概略的な構成を示す。本実施形態の拡径リーマ１０では、軸１１を中心に拡径を行う。軸１１には、推進ロッドの先端に前端部が装着され、軸１１の前部から径方向の外方に広がるように、撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられる。撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、総称して参照符１２のみで示すこともあり、複数枚、たとえば３枚の撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、軸１１のまわりに間隔をあけて配置される。各撹拌翼１２の前方側には、刃１３が形成され、ノズル１４が設けられる。なお、各撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃの軸１１への装着位置は、軸線方向に少しずらしておく方が、回転時に地盤から受ける抵抗が小さくなるので好ましい。
【００２２】
図２に示すように複数の撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちの少なくとも１つの撹拌翼１２ｃには、他の撹拌翼１２ａ，１２ｂとは異なった位置に刃１３およびノズル１４が設けられる。図２に示すように、拡径リーマ１０が軸１１の軸線まわりに回転する際に、撹拌翼１２ａ，１２ｂ上に形成されている刃１３およびノズル１４の軌跡は重なるけれども、もう１つの撹拌翼１２ｃ上に形成されている刃１３およびノズル１４の描く軌跡は、中心からの径方向の位置がずれて重ならない。地盤に対する掘削を、偏らず行うことができる。撹拌翼１２ａ，１２ｂには、前方側だけでなく、外周に向かってもノズル１５が設けられている。地盤が含水率の低い硬質粘土であれば、拡径の際に撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃを回転させると、粘土が撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃに絡み付いてしまい、前方側に設けるノズル１４からは坑道の内周面にまで充分な泥水を噴射することができなくなる恐れがある。ノズル１５を撹拌翼１２ａ，１２ｂの外周面に設けておけば、泥水を坑道の内周面に充分に供給することができ、内周を湿らせて崩れにくくすることができる。
【００２３】
軸１１の前端にはねじ１６が形成され、図示を省略している推進ロッドの先端に螺合することができる。推進ロッドは、一定の長さの部材を、ねじで順次結合して形成される。本実施形態の軸１１には、推進ロッド側に形成されているねじに螺合するねじ１６を設けておく。
【００２４】
軸１１の後部には粘土質の地盤で拡径を行うのに適している圧密円筒１７を設ける。圧密円筒１７のうちの前半には円錐面部１８が形成される。円錐面部１８では、軸１１の軸線に沿って、前方から、後方に向かうに従って径が大きくなるように傾斜している。この傾斜によって地盤の土質が粘土質の場合には、土壌を坑道の周面部に押付けて、坑道の内周面を固めながら拡径を行うことができる。圧密円筒１７は、大略的に円筒状であり、軸１１の外周面と圧密円筒１７の内周面との間には隙間があいている。圧密円筒１７は、軸１１に対して、径方向に放射状に延びる複数の支持部材１９によって支持されている。圧密円筒１７は支持部材１９の端面と当接する部分に、取付けボルト２０を用いて固定される。
【００２５】
軸１１の後端部には、敷設する管を引込むために使用するスイベル継手２１を装着することができる。また、放射状に延びる支持部材１９には、圧密円筒１７の外径よりも大きな範囲で地盤を掘削するための切削ビット２２も埋込まれている。切削ビット２２は、各支持部材１９に対して、径方向に異なった位置にそれぞれ埋込まれている。したがって、図２に示すように、拡径リーマ１０を軸線まわりに回転したときに描く切削ビット２２の先端の軌跡は、それぞれ異なるようになる。
【００２６】
撹拌翼１２ａ，１２ｂの外周側に設けられるノズル１５は、図３に示すように、栓２３によって塞ぐこともできる。栓２３は、ノズル１５の内周面に形成されているねじと螺合し、完全に粘土質の地盤を掘進するときに、ノズル１５を塞いで、ノズル１５内に地盤中の泥が入込んで塞いでしまうことを防止する。ただし、地盤が砂質と粘土質との両方の部分を有しているようなときには、栓２３でノズル１５を塞がないで開口したまま用いる。
【００２７】
図４は、本発明の実施の他の形態の拡径リーマ３０として、図１の実施形態の拡径リーマ１０の前方に、小径リーマ３１を装着して使用する状態を示す。図５に示すように、小径リーマ３１も、複数の撹拌翼３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する。撹拌翼３２ａ，３２ｂ，３２ｃについての基本的な構成は、図１の撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃと基本的に同等であり、全体が小形化されている。ただし、刃３３は撹拌翼３２ａ，３２ｂ，３２ｃの前方側に設けられているけれども、ノズル３４は後方側に設けられている。本実施形態では、撹拌翼３２ａ，３２ｂ，３２ｃと撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃとが２段にわたって設けられているので、砂質の地盤に対する拡径の効率を一層高めることができる。ノズル３４が後方を向いているので、２段目の撹拌翼１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる掘削の効率を向上させることができる。小径リーマ３１と軸１１との接合は、軸１１の先端に設けられているねじ１６を用いて行う。小径リーマ３１の前方側にも、ねじ３６が設けられ、組合わせた状態の拡径リーマ３０を推進ロッドの先端に螺合することができる。
【００２８】
本実施形態の拡径リーマ３０は、図１に示す実施形態の拡径リーマ１０に、さらに小径リーマ３１を付加して形成している。小径リーマ３１を付加するか否かは、管を敷設する地盤の土質に応じて判断する。砂質の土質であることが明瞭なときには、小径リーマ３１を装着することによって、拡径の効率を高めることができる。土質が不明なときや、粘土質と両方の土質が混在しているときには、小径リーマ３１を装着しない拡径リーマ１０の状態で、両方の土質に合わせて効率のよい拡径を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、砂質の地盤で拡径を行うための撹拌翼と、粘土質の地盤で拡径を行うための圧密筒とを含むので、砂質地盤用および粘土質地盤用の使い分けの必要がない推進工法用拡径治具を得ることができる。これによって、推進工法で管を地中に敷設するために準備する治工具の数を減らすことができ、また使用する拡径治具を選択するための判断の手間も省くことができる。さらに、地盤の土質が途中で変わるような場合であっても、効率よく拡径を続けることができる。
また、同一の段に属する複数本の撹拌翼が軸に対して軸線方向の前後にずれるようにして設けられているので、地盤中から受ける抵抗力が少なくなり、効率よく拡径を行うことができる。
【００３０】
また本発明によれば、撹拌翼が複数段にわたって設けられるので、砂質の地盤に対して拡径の効率を高めることができる。
【００３１】
また本発明によれば、撹拌翼に泥水の噴出孔が設けられるので、地盤を掘削する部分に直接泥水などを噴出して、拡径を容易に行うことができる。
【００３２】
また本発明によれば、撹拌翼の外周にも噴出孔が設けられるので、含水率の低い硬質の粘土などが撹拌翼に絡み付いてしまっても、泥水を掘削中の坑道の周囲に充分に供給して、坑道の周壁が崩れにくくすることができる。
【００３３】
また本発明によれば、撹拌翼の前方側に設ける刃と噴出孔とを、撹拌翼のうちの一部ではずらして設けるので、掘削する部分や泥水が噴射される部分が偏らず、全体として効率的に拡径を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態としての推進工法用拡径治具である拡径リーマ１０の一部を切欠いて示す側面図である。
【図２】図１の拡径リーマ１０の正面図である。
【図３】図１の拡径リーマ１０で撹拌翼１２の外周に設けるノズル１５を密封する栓２３を示す部分的な斜視図である。
【図４】本発明の実施の他の形態の推進工法用拡径治具である拡径リーマ３０の一部を切欠いて示す側面図である。
【図５】図４の拡径リーマ３０の先端に装着する小径リーマ３１の正面図である。
【図６】従来からの推進工法を用いる管の敷設手順を示す簡略化した断面図である。
【符号の説明】
１０，３０  拡径リーマ
１１  軸
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ  撹拌翼
１３，３３  刃
１４，１５，３４  ノズル
１６，３６  ねじ
１７  圧密円筒
１８  円錐面部
１９  支持部材
２１  スイベル継手
【図１】
0003865344.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003865344.tif 000004
【図４】
0003865344.tif 000005
【図５】
0003865344.tif 000006
【図６】
0003865344.tif 000007