(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先導管内に配設されたケーシングに挿通されるスクリューコンベアの先端のカッタヘッドにより先端地盤を掘削し、掘削された土砂を前記スクリューコンベアにより搬出するとともに前記カッタヘッドにより掘削されたあとの地中に埋設管を押入して埋設する管埋設装置において、
前記カッタヘッドにより掘削される地盤に注水する注水口と、前記ケーシングに開口し前記カッタヘッドに向けて水の吐出方向が該カッタヘッドの回転方向と同方向になるように注水する注水口とを有し、各注水口に独立した給水系を接続してなり、各注水口からそれぞれ独立に注水するようにしたことを特徴とする管埋設装置。
【請求項２】
前記掘削地盤へ注水する注水口を前記カッタヘッドに設け、前記スクリューコンベアに向けて注水する注水口を前記先導管先端の刃口内面に設け、これら各注水口に互いに独立して設けられた給水系が接続されている請求項１記載の管埋設装置。
【請求項３】
前記各注水口へ水を給水する互いに独立した給水系は、吐出量、吐出圧を個別に制御可能とされている請求項１または２に記載の管埋設装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管埋設装置に係り、特に小口径管の埋設に適用して最適な管埋設装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上・下水道管、電線管等の比較的小口径の管を地表を開削することなく地中に埋設する手段として、従来から地表から掘削したピット内からスクリューコンベアの先端に設けられたカッタヘッドにより水平方向に地盤を掘削し、掘削した土砂はスクリューコンベアを挿通する先導管内のケーシングを通じてピットから地上へ搬出しつつ先導管に埋設管を接続して後方から押進させ、順次埋設管を継ぎ足して地中に管を埋設する手法が採られている。
【０００３】
そして掘削した土砂の搬送効率を高めること、および先導管の先端切羽の掘削土砂をほぐすことのために掘削地盤に水を注入するようになされている。またスクリューコンベアの先端に注水口を別に設け、この注水口に前記水を分流させて注水させ、これによりスクリューコンベア内の土砂の搬送効率を高めるようになされたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかして上記従来の管埋設装置では、水の供給系路が単一であるから、地盤の土質の性状、搬送土砂の性状によりいずれか一方の注水口のみに集中して注水され、他方の注水口は閉塞してしまうという問題があり、良好な掘削および掘削土砂の搬出ができないという不具合があった。
【０００５】
本発明は上記従来の技術が有する問題点を解消することを課題としてなされたもので、注水が１箇所のみに集中することがなく、また掘削地盤の土砂の性状に応じた適切な注水を可能として土砂の掘削効率および搬送効率を大幅に高めることができる管埋設装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、先導管内に配設されたケーシングに挿通されるスクリューコンベアの先端のカッタヘッドにより先端地盤を掘削し、掘削された土砂を前記スクリューコンベアにより搬出するとともに前記カッタヘッドにより掘削されたあとの地中に埋設管を押入して埋設する管埋設装置において、前記カッタヘッドにより掘削される地盤に注水する注水口と、前記ケーシングに開口し前記カッタヘッドに向けて水の吐出方向が該カッタヘッドの回転方向と同方向になるように注水する注水口とを有し、各注水口に独立した給水系を接続してなり、各注水口からそれぞれ独立に注水するようにしたことを特徴する。
【０００７】
前記掘削地盤へ注水する注水口を前記カッタヘッドに設け、前記スクリューコンベアに向けて注水する注水口を前記先導管先端の刃口内面に設け、これら各注水口に互いに独立して設けられた給水系を接続するようにすることが好ましい。
【０００８】
また前記ケーシングに開口する注水口の水の吐出方向を該カッタヘッドの回転方向と同方向とすれば、注水による水の流れが渦巻き状となり、掘削土砂の取り込み効率を高めることができるので一層好ましい形態となる。
【０００９】
さらに前記各注水口へ水を給水する互いに独立した給水系は、水の吐出量、吐出圧を個別に制御するよう構成すれば、掘削地盤や掘削土砂の性状に応じて最適な注水を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明を適用する一般的な管埋設装置の概要を示すもので、地表から開削されたピット１内に駆動装置２が配置され、この駆動装置２の推進シリンダ３を伸長作動させることにより管受部４を介して埋設管５を地中に押入埋設して行くものである。
【００１２】
前記埋設管５の先端には先導管６が接続され、この先導管６および埋設管５内に配設されたケーシング７内にスクリューコンベア８が挿通されており、このスクリューコンベア８の先端に固着されたカッタヘッド９の面板１０は、図２に示すように先導管６の先端に接続された刃口１１にベアリング１２を介して回転中心が定められて回転自在に支持されている。
【００１３】
前記スクリューコンベア８は、前記駆動装置２に搭載のモータ１３により減速機を介して回転駆動されるようになっている。
【００１４】
前記先導管６および埋設管５とケーシング７との間にはスクリューコンベア用給水系を構成する給水管１４が配設され、この給水管１４の先端は前記ケーシング７の先端位置に前記スクリューコンベア８の先端部位へ向けて開口されて矢印ａのように水を吐出する注水口１５に接続されており、この給水管１４の後方部は前記ピット１内または地上に設置された給水源１６（ポンプ）に接続されている。
【００１５】
また前記スクリューコンベア８の軸部８ａ内には、カッタヘッド用給水系を構成する給水管１７（上記軸部８ａが無空であるときは孔で構成）が前記スクリューコンベア８用の給水管１４とは独立した別系統として配設され、この給水管１７の先端は前記カッタヘッド９の前面に開口された注水口１８に接続されており、この給水管１７の後方部は前記給水源１６とは別の給水源１９（ポンプ）に接続されている。
【００１６】
前記の各給水源１６，１９は、水の供給量、吐出圧が制御部２０，２１により個別に制御することができるようになっている。
【００１７】
前記ケーシング７に開口する注水口１５は、図３に示すようにスクリューコンベア８（カッタヘッド９）の回転方向ｂと同方向へ向けて水が吐出するように向きが定められており、地盤の掘削時にカッタヘッド９の面板１０の裏側に注水による渦流を生じさせ、カッタヘッド９の面板１０からの掘削土砂の取り込み効率を高めるようになされている。
【００１８】
図４〜図６は本発明の具体的構成例を示すもので、刃口１１にその先端から刃口１１と同芯の凹部２２が形成され、この凹部２２内に、カッタヘッド９の面板１０の背面に突出された円筒状部２３が嵌合されてベアリング２４，２５により回転自在に支持され、この刃口１１の内周側で前記ケーシング７と連なる内周壁部１１ａにスクリューコンベア用給水管１４が設けられており、その先端の注水口１５がスクリューコンベア８の先端部位に向けて開口されている。
【００１９】
なお、図４および図５において２６は掘削用ビット、２７は掘削土砂取り込み口を示す。これら図４〜図６において前記図２と共通する部材にはこれと同一符号を付すに留める。
【００２０】
図７はカッタヘッド９の面板１０の背面に止水コーン２８を有し、カッタヘッド９をベアリング支持とせずに刃口１１の先端部内周面の先端に向けて拡開するテーパー状の止水コーン受面２９と止水コーン２８との間のクリアランスＣによりカッタヘッド９の同芯回転を保証する構成の管埋設装置に本発明を適用した場合を示すものである。なお図２と共通する部材にはこれと同一符号を付すに留め、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
次に作用を説明する。
【００２２】
埋設管５の埋設時には、通常のようにピット１内に刃口１１、先導管６、およびカッタヘッド９を有するスクリューコンベア８をそれぞれ吊り込んで所定の位置にセットし、駆動装置２のモータ１３を駆動してスクリューコンベア８を回転させ、そのカッタヘッド９により先端地盤を掘削しつつ推進シリンダ３を駆動して管受部４を介して地中に押進させ、掘削が進むにつれて順次埋設管５を継ぎ足して押入埋設させて行く。
【００２３】
上記掘削過程において、掘削対象地盤の土質に応じカッタヘッド用給水管１７および／またはスクリューコンベア用給水管１４を通じて水を供給し、掘削効率および掘削土砂の搬送効率をそれぞれ高めるようにされる。
【００２４】
すなわち掘削対象地盤が滞水砂層である場合のように先端地盤の切羽掘削面を大きく乱したくないときは、カッタヘッド９の注水口１８からの注水を止めるべくカッタヘッド用給水管１７への給水を停止させて掘削を行う。またカッタヘッド９の土砂取り込み口２７から取り込まれる土砂が円滑に流動してスクリューコンベア８により良好に搬送される場合はスクリューコンベア用給水管１４への給水を停止し、その注水口１５からの注水を止める。
【００２５】
掘削対象地盤が水の供給を必要とする土質である場合には、制御部２０，２１により供給源１６，１９を制御することによりその土質に見合った水量（水圧）の水をスクリューコンベア用給水管１４およびカッタヘッド用給水管１７へ供給し、各注水口１５，１８から注水する。これによりカッタヘッド９による先端地盤の掘削、およびスクリューコンベア８による掘削土砂の搬送が良好に行われる。
【００２６】
掘削地盤が粘性土質である場合であって、取り込まれた土砂がスクリューコンベア８に付着して通路を閉塞するおそれがあるようなときは、スクリューコンベア８へ向けて吐出する水の水量および水圧を高め、スクリューコンベア８の表面に流動面域を形成して土砂の付着を防ぎ、搬送効率を向上させて掘削スピードを高めるようにする。
【００２７】
ケーシング７の先端に開口する注水口１５から吐出する水流の方向をカッタヘッド９の回転方向ｂと同方向になるようにすれば、カッタヘッド９の面板１０の裏側に沿って注水の流れが渦巻き状となり、土砂の取り込み効率を高めることができる。
【００２８】
上記いずれの場合の注水時においても、スクリューコンベア用給水管１４の注水口１５、またはカッタヘッド用給水管１７の注水口１８へはそれぞれ独立した給水系により水が供給されるので、いずれか一方の注水口１５または１８が土砂により目詰まりを起こしたとしても、他方の注水口に水が集中して過大に流出することがない。また掘削地盤の土質に応じ各給水源１６，１９を制御することで各注水口１５，１８のそれぞれから最適な水量、水圧の水を注入することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カッタヘッドから先端地盤へ注水する注水口への給水系と、スクリューコンベアの先端部位へ注水する注水口への給水系とをそれぞれ独立に設け、各給水系への吸水量を個別に制御して供給するようにしたので、注水口の一つに水が集中してその箇所に過剰な注水が行われることがなく、これにより最適な掘削と最良の土砂搬送とを行わせることができる。
【００３０】
また掘削対象土質により個々の注水口から吐出される水の流量、圧力を調整することができるので、掘削可能な地盤の対象範囲を拡大することができ、さらに各注水口への給水系を独立して設けていることにより注水口の開口箇所を任意最適位置に選定することが可能となり、特にスクリューコンベアの先端付近に向けて開口させれば粘性土質の地盤の掘削時における掘削土砂がスクリューコンベアに付着して通路閉塞を起こすことを防止することができる。
【００３１】
ケーシングの先端に開口する注水口からの吐出水流をカッタヘッドの回転方向と同方向とすれば、カッタヘッドの面板の裏側で渦流を生じ、これにより掘削土砂の取り込み効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする管埋設装置の一例を示す略示側面図。
【図２】本発明の一実施形態の略示断面図。
【図３】図２の正面図。
【図４】本発明の具体的形態例を示す要部の断面図。
【図５】同、正面図。
【図６】図４のＡ−Ａ相当の断面図。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図２相当図。
【符号の説明】
２  駆動装置
３  推進シリンダ
５  埋設管
６  先導管
７  ケーシング
８  スクリューコンベア
１１  刃口
１４  スクリューコンベア用給水系（給水管）
１５，１８  注水口
１６，１９  給水源（ポンプ）
１７  カッタヘッド用給水系（給水管）
２８  止水コーン
２９  止水コーン受面
【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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