(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削ヘッドと摺動管を有し、掘削ヘッドは先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプとの連結部を有し、後端部が軸受を介して摺動管に連結され、摺動管は複数段に伸縮するすべり伸縮型管継手を有し、後端部を埋設する管に接続することを特徴とする掘削機。
【請求項２】
発進側からドリルパイプの先端にドリルヘッドを取り付けて地中を削進してパイロット孔を形成し、ドリルパイプの先端が到達側に達したら先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプとの連結部を有し、後端部が軸受を介して複数段に伸縮するすべり伸縮型管継手を有する摺動管に連結された掘削ヘッドとをドリルパイプの先端に連結し、ドリルパイプを発進側で牽引しながら掘削ヘッドを回転してパイロット孔を拡孔して前進させ、掘削ヘッドの前進により摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、摺動管の後端部に埋設する管又は摺動管に接合した管に後段の管を接合し、掘削ヘッドが摺動管の摺動スパーン長だけ前進したときに摺動管に接合した管を押し込んで摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手を縮小することを繰り返すことを特徴とする管引込み工法。
【請求項３】
上記摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小するときに、各すべり伸縮型管継手から滑材を外部に噴出させる請求項２記載の管引込み工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、あらかじめ掘削されたパイロット孔を拡径して本管を敷設する掘削機及びそれを使用した管引込み工法、特に長距離に敷設するときの作業能率の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川等の障害物の下方を滑らかな曲線で掘削し、ガス管等の各種配管を長距離で敷設するために、発進側から到達側にパイロット管を掘進させてパイロット孔を貫通させ、到達側に達したパイロット管の先端部に、拡孔ビットを連結し、パイロット管を発進側に引込みながら回転し、この回転により拡孔ビットを回転してパイロット孔を本管より大きな径に拡孔しながら本管を引き込む工法又は拡孔と本管の引込み工程を分離して拡孔してから本管を引き込む工法が採用されている。本管を引き込むため拡孔する大きさは、周囲の土質によるが、引き込む管外径の1.2〜1.5倍の大きさまで拡孔する。この拡孔するときにベントナイト泥水を多量に噴射し土砂とかきまぜて泥土を形成し孔壁を確保している。拡孔と本管の引込み工程を分離している場合は、同様にして拡孔した後、本管を引き込むときも高圧のベントナイト泥水を噴射して孔壁を確保するとともに泥水を滑材として利用して本管を引き込む。この泥水と土砂が分離，沈着すると撹拌と本管の引込みが不能となるため泥水を連続して噴射，撹拌しながら本管全体を一度に引き込む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにパイロット孔を拡孔するときに、拡孔機を用いて本管外径の1.2〜1.5倍の大きさに拡孔し、ベントナイトは硬化しないため、例えば管を道路の下に敷設したときに管周囲の土砂が沈下する危険性があった。
【０００４】
また、管全体を一度に引き込むためには、あらかじめ長尺の管を製作しておく必要があり、引込み側に引き込む長尺の管に見合った長さのスペースが必要であり、このスペースの確保は容易でなかった。
【０００５】
また、拡孔しながら本管を引き込む工法で引き込む管に見合った長さのスペースが確保できない場合には、管を溶接して接続しながら引き込むため、管を溶接しているときに拡孔作業を停止しなければならなかった。
【０００６】
さらに、本管外径の1.2〜1.5倍の大きさに拡孔するため、掘削する土砂の量が多くなり、市街地ではその搬送方法が問題であった。
【０００７】
この発明はかかる短所を改善するためになされたものであり、管周囲の土砂の沈下を防止するとともに、市街地においても長距離の管を迅速に敷設することができる掘削機及びそれを使用した管引込み工法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る掘削機は、掘削ヘッドと摺動管を有し、掘削ヘッドは先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプとの連結部を有し、後端部が軸受を介して摺動管に連結され、摺動管は複数段に伸縮するすべり伸縮型管継手を有し、後端部を埋設する管に接続することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る管引込み工法は、発進側からドリルパイプの先端にドリルヘッドを取り付けて地中を削進してパイロット孔を形成し、ドリルパイプの先端が到達側に達したら先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプとの連結部を有し、後端部が軸受を介して複数段に伸縮するすべり伸縮型管継手を有する摺動管に連結された掘削ヘッドとをドリルパイプの先端に連結し、ドリルパイプを発進側で牽引しながら掘削ヘッドを回転してパイロット孔を拡孔して前進させ、掘削ヘッドの前進により摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、摺動管の後端部に埋設する管又は摺動管に接合した管に後段の管を接合し、掘削ヘッドが摺動管の摺動スパーン長だけ前進したときに摺動管に接合した管を押し込んで摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手を縮小することを繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
上記摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小するときに、各すべり伸縮型管継手から滑材を外部に噴出させると良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の掘削機は掘削ヘッドと摺動管を有する。掘削ヘッドは先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプとの連結部を有し、後端部が軸受を介して摺動管に連結されている。摺動管は複数の摺動筒と先端部が掘削ヘッドに連結された前筒と埋設する管を接続する後筒及び内筒を有し、複数の摺動筒と前筒と後筒で複数段に伸縮するすべり伸縮型管継手を形成している。
【００１２】
この掘削機を使用して管を地中に敷設するときは、発進側からドリルパイプの先端にドリルヘッドを取り付けて地中を削進してパイロット孔を形成し、ドリルパイプの先端が到達側に達したら掘削ヘッドをドリルパイプの先端に連結する。この状態でドリルパイプを発進側で牽引しながら掘削ヘッドを回転してパイロット孔を拡孔して前進させる。掘削機がほぼ地中に削進したら摺動管の後端部を停止させて掘削ヘッドが前進するにしたがつて複数段のすべり伸縮型管継手を徐々に引き出す。この摺動管の複数段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、停止している摺動管の後端部に埋設する管を溶接して接合する。このように摺動管のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、摺動管と管を溶接するから、管を接合するときに掘削ヘッドを停止させずに拡孔して前進させることができる。
【００１３】
掘削ヘッドが前進して摺動管が最大に引き出されたら、摺動管に接合した管を到達側に設置した元押し装置で地中に押し込み、摺動管のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小する。この摺動管のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小するときに、すべり伸縮型管継手から滑材を吹き出すことによりすべり伸縮型管継手のスリーブ表面に付着した泥水を除去することができ、すべり伸縮型管継手を抵抗なく押し込むことができる。
【００１４】
摺動管のすべり伸縮型管継手が最大に押し込められ、掘削ヘッドが管の１本分前進したら管の押し込みを停止し、摺動管のすべり伸縮型管継手を引き出しながら掘削ヘッドが前進しているときに、摺動管に接合した管に次の管を溶接して接合する。このように摺動管のすべり伸縮型管継手の引き出しと押し込みを繰返しながら引き込む管を順次接合して、管を接合するときにも掘削ヘッドを停止させずに前進させてパイロット孔を拡孔する。
【００１５】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の掘削機の構成を示す断面図である。図に示すように、掘削機１は掘削ヘッド２と摺動管３を有する。掘削ヘッド２は先端部にパイロット孔を掘削するドリルパイプ４との連結部２１を有し、後端部が軸受２２を介して摺動管３に連結されている。摺動管３は複数の摺動筒３１と先端部が掘削ヘッド２に連結された前筒３２と後筒３３及び内筒３４を有する。摺動筒３１は先端部の外径が後端部の外径より小さな段違いに形成され、先端部が一定長さのスリーブ形伸縮管継手のスリーブ３５を形成している。摺動筒３１の後端部と前筒３２の後端部の内面にはスリーブ３５を案内するガイド部３６を有する。後筒３３の先端部も一定長さのスリーブ形伸縮管継手のスリーブ３５を形成している。摺動筒３１と後筒３３のスリーブ３５の先端には、図２の部分断面図に示すように、ガイド部３６の内径より若干小さい外径を有する押え部３５１が設けられ、押え部３５１にはガイド部３６の嵌合するゴム等から形成されたシール部材３５２が固定されている。押え部３５１の後部には一定間隔をおいてストッパ３５３が設けられ、押え部３５１とストッパ３５３との間には滑材供給孔３５４が設けられている。摺動筒３１と前筒３２のガイド部３６の後端にはストッパ３５３と係合するリング状の係止部３６１を有する。係止部３６１にはゴムリングからなる弁３６２が取り付けられている。この前筒３２と例えば２個の摺動筒３１と後筒３３で３段に伸縮するすべり伸縮型管継手を構成している。内筒３４は前筒３２と２個の摺動筒３１と連結筒３３からなる３段のすべり伸縮型管継手を最大に押し込めたときとほぼ同じ長さを有し、前筒３２と２個の摺動筒３１と後筒３３の内面で前筒３２に同軸で取り付けられている。内筒３４の後端部には内筒３４を後筒３３に係止させるロックピンアクチュエータ３４１が設けられている。
【００１６】
スリーブ３５の滑材供給孔３５４にが逆止弁５を有する滑材供給供給管６が連結されている。また、掘削ヘッド２には伸縮管継手７を有する排泥管８が連結されている。
【００１７】
上記のように構成された掘削機１を使用して地中に小口径管を引き込むときの動作を、図３と図４の施工工程図を参照して説明する。
【００１８】
まず、図３（ａ）に示すように、発進立坑１０からドリルパイプ４の先端にドリルヘッドを取り付け、リグ１１によりドリルパイプ４を回転しながら地中１２を削進してパイロット孔を形成する。このパイロット孔を形成するときに、例えば地上に張ったケーブルに電流を流して磁界を発生させ、これをドリルヘッドの後方に設置した磁気センサで検出することにより、ドリルパイプ４の先端を正確に位置決めすることができる。ドリルパイプ４の先端が到達立坑１３に達したら、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、掘削機１による拡孔と管引込み工程に入る。拡孔と管引込み工程では到達立坑１３に達したドリルパイプ４の先端からドリルヘッドを取外し、ドリルパイプ４の先端を掘削機１の掘削ヘッド２の連結部２１に連結する。そして、掘削機１の内筒３４に設けたロックピンアクチュエータ３４１を、図１に示すように、ロック状態にして内筒３４を後筒３３に係止させて摺動管３を最大に押し込めて固定して状態で、ドリルパイプ４に発進立坑１０から泥水を圧送しながら、発進立坑１０でドリルパイプ４を回転して掘削ヘッド２を回転させてながらドリルパイプ４を発進立坑１０側に引き込む。掘削ヘッド２は掘削した土砂とドリルパイプ４から送られる泥水を混合撹拌しながら地中１２に引き込まれる。この混合した泥水は掘削機１内の排泥管８により排出する。図４（ａ）に示すように、掘削機１がほぼ地中に削進したら内筒３４に設けたロックピンアクチュエータ３４１のロックを解除して削進する。ロックピンアクチュエータ３４１のロックを解除して削進すると、摺動管３の後筒３３が停止した状態で３段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出される。この摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、停止している後筒３に引き込む管１４を溶接して接合する。このように摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、摺動管３の後筒３３に管１４を溶接するから、管１４を接合するときに掘削ヘッド２を停止させずに拡孔することができる。また、摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、摺動筒３１と後筒３３のスリーブ３５に接続した滑材供給供給管６からスリーブ３５とガイド部３６の間に滑材を供給し、供給した滑材を弁３６２から吹き出させ、スリーブ３５とガイド部３６の間に泥水が入ることを防ぐ。
【００１９】
管１４を摺動管３に接続して、図４（ｂ）に示すように、掘削ヘッド２が前進して摺動管３が最大に引き出されたら、摺動管３に接合した管１４を到達立坑１３に設置した元押し装置１５で地中１２に押し込む。この管１４を押し込むことにより、摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手が押し込まれる。また、摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小するときに、摺動筒３１と後筒３３のスリーブ３５とガイド部３６の間に滑材を供給し、供給した滑材を弁３６２から吹き出させておくから、スリーブ３５の表面に付着した土砂を除去することができ、摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手を抵抗なく押し込むことができる。摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手が最大に押し込められたらロックピンアクチュエータ３４１をロック状態にして内筒３４を後筒３３に係止させて掘削ヘッド２をドリルパイプ４で牽引回転しながら管１４を押し込む。掘削ヘッド２が管１４の１本分前進したら、ロックピンアクチュエータ３４１をロック状態にして掘削ヘッド２の前進にともない摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手を引き出す。この摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手を引き出しながら掘削ヘッド２が前進しているときに、図３（ａ）に示すように、摺動管３に接合した管１４に次の管１４を溶接して接合する。このように摺動管３の３段のすべり伸縮型管継手の引き出しと押し込みを繰返しながら引き込む管１４を順次接合するから、管１４を接合するために掘削ヘッド２を停止する必要がなく、管１４を長距離で埋設するときの拡孔と管引込みを短時間で行うことができる。また、掘削ヘッド２を前進させながら管１４を引き込むから、掘削ヘッド２で拡孔する径を管１４の外径より幾分大きくすれば良く、混合，撹拌する土砂の量を少なくすることができるとともに、敷設した管１４の周囲の土砂が沈下することを防ぐことができる。
【００２０】
上記実施例は掘削機１に管１４を直接接合した場合について説明したが、掘削機１の摺動管３の摺動ストロークが短い場合には、図３に示すように、摺動管３を２段にして、１本の管１４の全長に応じた摺動ストロークを得るようにしても良い。このように１本の管１４の全長に応じた摺動ストロークを得るようにすると管１４を溶接して接合する時間や溶接継手の検査時間を十分に取ることができる。
【００２１】
上記のようにして掘削機１で拡孔しながら管１４を引き込むときに、長距離を施工するために管１４を引き込むときの推力が過大になるような場合は、引き込んでいる管１４の中間部に中押し管を設けて、元押し装置１５にかかる推力を中押し管の前段部と後段部に分割するようにしても良い。
【００２２】
また、上記実施例は発進立坑１０からドリルパイプ４を通して泥水を供給し、掘削した土砂と混合した泥水を排泥管８で排出する場合について説明したが、排泥管８の代わりに送排泥管を設けて到達立坑１３側から泥水を供給し、掘削した土砂と混合した泥水を到達立坑１３側に排出するようにしても良い。
【００２３】
さらに、上記実施例は発進立坑１０と到達立坑１３を設けて管１４を敷設する場合について説明したが、発進立坑１０と到達立坑１３を設けないで地表面からパイロット孔を直接削進して、地表面から管１４を直接敷設するようにしても良い。
【００２４】
また、上記実施例は小口径管を地中に引き込む場合について説明したが、大口径管も同様にして引き込むことができる。この場合は掘削ヘッド２のドリルパイプ４との連結部２１にスイベルジョイントを設け、掘削ヘッド２に電動機又は油圧モータ等の回転駆動装置を設置し、この回転駆動装置で掘削ヘッド２を直接回転するようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、掘削ヘッドが前進するにしたがつて掘削機の摺動管に有する複数段のすべり伸縮型管継手が徐々に引き出されているときに、停止している摺動管と管を溶接して接合したり、摺動管に接合した管に後段の管を溶接して接合するようにしたから、管を接合するときに掘削ヘッドを停止させずに拡孔して前進させることができ、管を長距離で埋設するときの拡孔と管引込みを短時間で行うことができる。
【００２６】
また、掘削ヘッドを前進させながら管を引き込むから、掘削ヘッドで拡孔する径を管の外径より幾分大きくすれば良く、掘削する土砂の量を少なくすることができるため、地山の緩みを防止し、掘削する土砂の搬送や処分を簡単にすることができる。
【００２７】
さらに、掘削ヘッドで拡孔する径を管の外径より幾分大きくすれば良いから、敷設した管を敷設した後に敷設した管周囲の土砂が沈下することを防ぐことができ、管を道路等の下に敷設したときに道路等が陥没することを防止することができる。
【００２８】
また、掘削ヘッドを前進させながら管を順次溶接して接合するから、長距離施工する場合も事前に長尺の管を準備しておく必要がなく、小さな施工スペースで管を引き込むことができる。
【００２９】
さらに、摺動管のすべり伸縮型管継手を押し込んで縮小するときに、すべり伸縮型管継手から滑材を吹き出すことにより、すべり伸縮型管継手のスリーブ表面に付着した泥水を除去することができ、すべり伸縮型管継手を抵抗なく押し込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の掘削機の構成を示す断面図である。
【図２】摺動管の部分断面図である。
【図３】管を引き込むときの施工工程図である。
【図４】引き込むときの摺動管の伸長状態を示す施工工程図である。
【符号の説明】
１      掘削機
２      掘削ヘッド
３      摺動管
４      ドリルパイプ
１０    発進立坑
１３    到達立坑
１４    管
２２    軸受
３１    摺動筒
３２    前筒
３３    後筒
３４    内筒
３５    スリーブ
３６    ガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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