(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発進立坑から地山を掘削し、発進立坑側から埋設管を継ぎ足して埋設管を最後尾から地山内に圧入して埋設する際に用いられる推進機であって、
前記埋設管の内径より少し小さい外径を有し、回転することによって地山を掘削する掘削部と、
この掘削部の背面に設けられ、前記埋設管の内径より少し小さい外径を有する内胴と、
この内胴の外周面を覆うように設けられ、前記埋設管の外径より少し大きい内径を有する外胴と、
前記内胴の後端部に設けられ、前記埋設管に反力を取って伸縮し、前記内胴を推進させる推進ジャッキと、
前記内胴と前記外胴とを接続する接続部材とを備え、
前記掘削部は、前記外胴の横断面より外側の範囲を掘削可能であり、かつ、前記掘削部を前記内胴とともに前記埋設管側に引き抜く際に、埋設管の内側に位置し、
前記外胴は、前記推進ジャッキを伸ばす前の状態で、推進方向先頭の埋設管を覆うように設けられ、かつ、前記埋設管を覆う推進方向の長さが継ぎ足される前記埋設管の長さよりも長くなるように設けられていることを特徴とする推進機。
【請求項２】
請求項１記載の推進機において、
前記掘削部は、前記埋設管の内径より少し小さい外径を有し、中心軸回りに回転するカッタヘッドと、このカッタヘッドの正面に該カッタヘッドの中心軸から偏心して設けられて自転する複数のカッタとを備え、
これら複数のカッタは、自転する際に互いに干渉しないように配置されており、かつ、所定の位置で自転を停止した際に、前記掘削部の正面視において前記内胴の内側に位置することを特徴とする推進機。
【請求項３】
請求項２記載の推進機において、
前記カッタは、前記掘削部の正面視において三角形状をなしており、
自転することによって、３つの頂部が前記外胴の横断面より外側に次々に突出し、
所定の位置で自転を停止した際に、前記掘削部の正面視において前記内胴の内側に位置することを特徴とする推進機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の推進機を用いた推進工法であって、
前記埋設管に反力をとりながら前記推進ジャッキを伸ばして地山を前記掘削部によって掘削する掘削工程と、
発進立坑側から埋設管を継ぎ足して、発進立坑に設けられた圧入ジャッキにより埋設管を最後尾から地山内へ圧入する圧入工程とを順次所定回数繰り返して地山内に埋設管を埋設し、
次いで、前記接続部材を取り外して前記内胴と外胴とを切り離し、前記掘削部を埋設管の内側に位置させたうえで、外胴を地山内に残して掘削部を内胴とともに埋設管内において後退させ、発進立坑より回収することを特徴とする推進工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進機および推進工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、推進機による推進工法は、発進立坑から推進機を入れ、地山の掘削を行いながらその後方に発進立坑側から埋設管を順次継ぎ足して埋設しつつ、発進立坑に設けられた圧入ジャッキにより、最後尾の埋設管を圧入するとともに、この圧入力によって推進機を前方に推し進め、埋設管の埋設作業終了後には、到達立坑から推進機を引き上げて回収するものである。
ところで、施工する場所によっては、到達立坑を設けることが不可能な場合もある。その場合、特開２００１−２９５５８２号公報に開示されているような推進工法が用いられる。この工法は、推進機が推進する反力を取るための内管とトンネルを形成する外管とを推進機に取り付けた状態で発進立坑から地山の掘削を行い、その進度に応じて発進立坑に据え付けられた圧入ジャッキによる後続の内管および外管の圧入作業を行うことで、地山内に内管および外管から形成された二重構造の埋設管を構築し、目標位置まで内管および外管を埋設した後、カッタの刃を縮小させ、内管と外管とを切り離し、発進立坑からウインチ等によって内管を回収し、最後に推進機を回収するものである。すなわち、この工法においては、推進機の推進状況に応じて発進立坑から内管と外管とを継ぎ足すことが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の工法においては、互いに大きさの異なる内管と外管とを継ぎ足していく必要があるため、発進立坑での作業が煩雑となり、また、内管および外管の埋設作業終了後は、推進機と内管とを回収しなければならず、長距離の施工になる程、推進機と内管の回収作業に時間を費やすものとなるため、施工効率の向上を図るのが困難であった。
また、外管は推進機によって牽引されているので、外管には地山との摩擦力が作用し、埋設された外管が長くなる程、外管に作用する摩擦力は大きくなり、これによって、推進機に推進方向と逆の大きな負荷が作用する。そのため、この負荷以上の大きな推進力を推進機に与えなければならなかった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、発進立坑での作業や推進機の回収作業を容易にでき、かつ、推進機に推進方向と逆の大きな負荷が作用しない推進機および推進工法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、発進立坑Ｓから地山を掘削し、発進立坑側から埋設管Ｐを継ぎ足して埋設管を最後尾から地山内に圧入して埋設する際に用いられる推進機１０であって、前記埋設管の内径より少し小さい外径を有し、回転することによって地山を掘削する掘削部１と、この掘削部の背面に設けられ、前記埋設管の内径より少し小さい外径を有する内胴２と、この内胴の外周面を覆うように設けられ、前記埋設管の外径より少し大きい内径を有する外胴３と、前記内胴の後端部に設けられ、前記埋設管に反力を取って伸縮し、前記内胴を推進させる推進ジャッキ４と、前記内胴と前記外胴とを接続する接続部材５とを備え、前記掘削部は、前記外胴の横断面より外側の範囲を掘削可能であり、かつ、前記掘削部を前記内胴とともに前記埋設管側に引き抜く際に、埋設管の内側に位置し、前記外胴は、前記推進ジャッキを最も縮めた際に、推進方向先頭の埋設管を覆うように設けられ、かつ、前記埋設管を覆う推進方向の長さが継ぎ足される前記埋設管の長さよりも長くなるように設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、内胴は埋設管の内径より少し小さい外径を有しているので、掘削終了後は埋設管内を移動可能となる。また、掘削部は、外胴の横断面より外側の範囲を掘削可能であり、かつ、掘削部を内胴とともに埋設管側に引き抜く際に、埋設管の内側に位置するので、掘削終了後は、埋設管内を移動可能となる。よって、埋設管の埋設作業終了後に掘削部および内胴を埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
また、推進機は推進ジャッキで推進し、推進機が埋設管を牽引することはないので、推進機には、常に外胴に対する摩擦力だけが作用する。よって、従来の推進機のように埋設管が長くなるほど埋設管と地山との摩擦力が大きくなって施工が困難になることはなく、長距離施工になっても推進機は推進ジャッキの推進力のみで推進する。つまり、推進機に推進方向と逆の大きな負荷が作用しないことから、大きな推進力を与えるために、大型のジャッキ等を必要としない。
【０００７】
請求項２記載の発明は、例えば、図１および図２に示すように、請求項１記載の推進機において、前記掘削部は、前記埋設管の内径より少し小さい外径を有し、中心軸回りに回転するカッタヘッド１ａと、このカッタヘッドの正面に該カッタヘッドの中心軸から偏心して設けられて自転する複数のカッタ１ｂとを備え、これら複数のカッタは、自転する際に互いに干渉しないように配置されており、かつ、所定の位置で自転を停止した際に、前記掘削部の正面視において前記内胴の内側に位置することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、カッタヘッドは、埋設管の内径より少し小さい外径を有しているため、埋設管内を移動可能となる。また、複数のカッタは、所定の位置で自転を停止した際に、掘削部の正面視において内胴の内側に位置するので、内胴が埋設管内を移動可能であることから、これらのカッタも埋設管内を移動可能となる。よって、埋設管の埋設作業終了後に、内胴とともにカッタを埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、例えば、図１および図２に示すように、請求項２記載の推進機において、前記カッタは、前記掘削部の正面視において三角形状をなしており、自転することによって、３つの頂部が前記外胴の横断面より外側に次々に突出し、所定の位置で自転を停止した際に、前記掘削部の正面視において前記内胴の内側に位置することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、地山の掘削時は、三角形状のカッタの頂部は外胴の横断面より外側に次々に突出するため、推進機のうちで最も外側に位置する外胴が推進するのに必要な範囲を掘削する。また、所定の位置で自転を停止した際には、掘削部の正面視において内胴の内側に位置するので、カッタも埋設管内を移動可能となる。よって、埋設管の埋設作業終了後に、内胴とともにカッタを埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、例えば、図３および図４に示すように、請求項１〜３のいずれかに記載の推進機を用いた推進工法であって、前記埋設管に反力をとりながら前記推進ジャッキを伸ばして地山を前記掘削部によって掘削する掘削工程と、発進立坑側から埋設管を継ぎ足して、発進立坑に設けられた圧入ジャッキＪにより埋設管を最後尾から地山内へ圧入する圧入工程とを順次所定回数繰り返して地山内に埋設管を埋設し、次いで、前記接続部材を取り外して前記内胴と外胴とを切り離し、前記掘削部を埋設管の内側に位置させたうえで、外胴を地山内に残して掘削部を内胴とともに埋設管内において後退させ、発進立坑より回収することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、推進工法は、掘削工程と圧入工程とを順次所定回数繰り返して地山内に埋設管を埋設しているので、推進機は推進ジャッキで推進し、推進機が埋設管を牽引することはなく、推進機には、常に外胴に対する摩擦力だけが作用する。よって、従来の推進機のように埋設管が長くなるほど埋設管と地山との摩擦力が大きくなって施工が困難になることはなく、長距離施工になっても推進機は推進ジャッキの推進力のみで推進し、大きな推進力を与えるために、大型のジャッキ等を必要としない。
また、接続部材を取り外して内胴と外胴とを切り離し、掘削部を埋設管の内側に位置させたうえで、外胴を地山内に残して掘削部を内胴とともに埋設管内において後退させ、発進立坑より回収するので、到達立坑を構築できない場合でも推進機を発進立坑から容易に回収できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の推進機および推進工法について詳細に説明する。
図１〜図４に示すように、推進機１０は、発進立坑Ｓから地山を掘削し、発進立坑Ｓ側から埋設管Ｐを継ぎ足して埋設管Ｐを最後尾から地山内に圧入して埋設する際に用いられるものであり、掘削部１、内胴２、外胴３、推進ジャッキ４、接続部材５等を備えている。
【００１４】
図１および図２に示すように、掘削部１は、回転することによって地山を掘削するものであり、埋設管Ｐの内径より少し小さい外径を有しており、カッタヘッド１ａ、カッタ１ｂを備えている。
カッタヘッド１ａは、地山を掘削するカッタ１ｂを支持するとともに、推進機１０の前面の地山の崩壊を防ぐものであり、推進機１０の先端に取り付けられている。カッタヘッド１ａは、地山内に埋設される埋設管Ｐの内径より少し小さい外径を有するように形成されており、推進機１０を埋設管Ｐ内において後退させる際に、埋設管Ｐ内を移動可能な大きさとされている。
【００１５】
カッタ１ｂは、自転して地山を掘削するものであり、カッタヘッド１ａの地山に対向する面側に取り付けられている。カッタ１ｂは、例えば、正面視三角形状に形成されており、カッタヘッド１ａの中心軸から偏心した位置に、三つ取り付けられている。また、各カッタ１ｂは、自転する際に互いに干渉しないように配置されており、所定の位置で自転を停止した際に、内胴２の内側に位置するようにカッタヘッド１ａに取り付けられている。さらに、各カッタ１ｂの自転時には、図２の一点鎖線に示すように、３つの頂部が外胴３の横断面より外側に次々に突出するようになっている。
これらのカッタ１ｂには、公知のカッタビット（図示しない）が複数取り付けられている。なお、カッタ１ｂは、三角形状に限らず、四角形や楕円等、上述の要件を満たすものであればその形状、配置、数量、大きさは問わない。
【００１６】
図３および図４に示すように、内胴２は、掘削部１が地山の土圧によって傾倒するのを防止するとともに、地山の掘削作業に必要な諸設備が内蔵されたものであり、掘削部１が地山に対向する面の背面側にその先端部が取り付けられている。内胴２は、埋設管Ｐの内径より少し小さい外径を有するように形成されており、推進機１０を埋設管Ｐ内周面に沿って後退させる際に、埋設管Ｐ内を移動可能な大きさとされている。
【００１７】
外胴３は、内胴２等へ地山の土圧がかかるのを防ぐとともに、掘削した箇所に土砂が崩落するのを防いで、埋設管Ｐが埋設可能な空間を確保するものである。外胴３は、内胴２の外周面を覆うように設けられており、埋設管Ｐの外径より少し大きい内径を有するように形成されている。また、外胴３の先端部はその横断面が内胴２の横断面よりわずかに大きい程度に縮小されており、内胴２の外周と外胴３の内周との間には、止水処理が施されている。また、外胴３の内周と埋設管Ｐの外周との間には、公知のテールシールが取り付けられている。
【００１８】
推進ジャッキ４は、推進機１０が推進するためのものであり、内胴２の内側の後端部に取り付けられ、埋設管Ｐの先端の内周面に取り付けられた反力受け６に推進反力がとれるようになっている。
【００１９】
接続部材５は、内胴２と外胴３とを接続するものである。接続部材５の構造は、図示しないが、例えば、内胴２の外周面および外胴３の内周面に取り付けられた板材にそれぞれピン孔が形成されており、両ピン孔にピンを挿通するものである。なお、接続部材５は、これに限らず、内胴２と外胴３とを接続するものであれば、その構造は問わない。
【００２０】
ここで、推進機１０を用いた推進工法について説明する。
最初に、図３を参照して、推進機１０によって地山を掘削し、その後方に埋設管Ｐを埋設する方法について説明する。
埋設管Ｐを地山内に埋設するには、まず、発進立坑Ｓを構築し、その底部に埋設管Ｐを地山内へ圧入する圧入ジャッキＪを設置する。圧入ジャッキＪの先端にはスペーサ９を介して推進機１０および埋設管Ｐが設けられ、推進ジャッキ４は縮み、圧入ジャッキＪは伸びた状態となっている（図３（ａ）参照）。
掘削準備が整い次第、掘削部１を回転し、埋設管Ｐに取り付けられた反力受け６に反力をとりながら推進ジャッキ４を伸ばし、地山の掘削を行う（掘削工程、図３（ｂ）参照）。カッタ１ｂは、外胴３の横断面より外側まで地山を掘削し、推進ジャッキ４を伸ばすことにより、掘削部１や内胴２は地山内を推進し、外胴３も内胴２に伴って推進する。
継ぎ足す埋設管Ｐの長さほど推進機１０が推進した後に、掘削部１の回転を停止し、圧入ジャッキＪを縮め、最後方の埋設管Ｐとスペーサ９との間に新たに埋設管Ｐを継ぎ足す（圧入工程、図３（ｃ）参照）。
次いで、圧入ジャッキＪを伸ばすとともに、推進ジャッキ４を縮めることにより、継ぎ足された埋設管Ｐが地山内に埋設される（圧入工程、図３（ｄ）参照）。
以下、上述の作業を繰り返すことにより、推進機１０の推進とともに埋設管Ｐが地山内に埋設されていく。
【００２１】
次に、図４を参照して、埋設管Ｐの埋設作業終了後に、掘削部１および内胴２を発進立坑Ｓから回収する方法について説明する。
図４に示すように、例えば、既設の埋設管Ｅと埋設管Ｐとを繋ぐ場合、推進機１０が既設の埋設管Ｅの内部に到達した時点で埋設管Ｐの埋設作業が終了する（図４（ａ）参照）。
次いで、全てのカッタ１ｂが内胴２の内側に納まるようにカッタ１ｂの位置を調整する。また、内胴２と外胴３とを接続している接続部材５および推進ジャッキ４の反力をとるための反力受け６を取り外す（図４（ｂ）参照）。このとき、掘削部１および内胴２は埋設管Ｐの内側に位置しており、内胴２と外胴３とは切り離された状態となる。
次いで、ウインチ（図示しない）等を用いて、外胴３を地山内に残した状態で掘削部１を内胴２とともに埋設管Ｐ内において後退させ、発進立坑Ｓより回収する（図４（ｃ）参照）。なお、地山内に残された外胴３は、既設の埋設管Ｅと施工された埋設管Ｐとの間に位置し、埋設管Ｐの一部を構成する。
【００２２】
以上のように、本実施の形態の推進機１０によれば、内胴２は埋設管Ｐの内径より少し小さい外径を有しているので、埋設管Ｐ内を移動可能であり、掘削部１は、外胴３の横断面より外側の範囲を掘削可能であり、かつ、掘削部１を内胴２とともに埋設管Ｐ側に引き抜く際に、埋設管Ｐの内側に位置するので、掘削終了後は、埋設管Ｐ内を移動可能である。よって、掘削部１および内胴２を埋設管Ｐ側に後退させて発進立坑Ｓから容易に回収できる。
また、推進機１０は推進ジャッキ４で推進し、推進機１０が埋設管Ｐを牽引することはないので、推進機１０には、常に外胴３に対する摩擦力しか作用しない。よって、長距離施工になっても推進機１０は推進ジャッキ４の推進力のみで推進できる。つまり、推進機１０に推進方向と逆の大きな負荷が作用しないことから、大きな推進力を与えるために、大型のジャッキ等を必要としない。
また、埋設管Ｐの埋設作業終了後、掘削部１および内胴２は回収できて再利用が可能であり、外胴３は埋設管Ｐの一部として利用可能であるため、施工後の廃棄物はなく、推進機１０の全ての構成品を有効に利用できる。なお、これらの構成品は、施工中に大きな負荷が作用していないため、わずかなメンテナンスで再利用が可能である。
さらに、内胴２と外胴３との接続構造は簡単なものであり、接続や切り離し作業が容易となるので、施工効率の向上を図ることができる。
【００２３】
なお、本発明に係る推進機および推進工法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更、改良、組み合わせ等がなされた構造および方法を包含するものである。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、埋設管の埋設作業終了後に、掘削部および内胴を埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
また、推進機は推進ジャッキで推進し、推進機が埋設管を牽引することはないので、長距離施工になっても推進機は推進ジャッキの推進力のみで推進する。つまり、推進機に推進方向と逆の大きな負荷が作用しないことから、大きな推進力を与えるために、大型のジャッキ等を必要としない。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、埋設管の埋設作業終了後に、内胴とともにカッタを埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、埋設管の埋設作業終了後に、内胴とともにカッタを埋設管側に後退させて発進立坑から容易に回収できる。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、推進機は推進ジャッキで推進し、推進機が埋設管を牽引することはないので、長距離施工になっても推進機は推進ジャッキの推進力のみで推進し、大きな推進力を与えるために、大型のジャッキ等を必要としない。また、到達立坑を構築できない場合でも、推進機を発進立坑から容易に回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるカッタと内胴および外胴との位置関係を説明するための図である。
【図２】上記実施の形態におけるカッタと内胴および外胴との位置関係を説明するための図である。
【図３】上記実施の形態における推進工法を説明するための図である。
【図４】上記実施の形態における推進機の回収作業を説明するための図である。
【符号の説明】
１      掘削部
１ａ    カッタヘッド
１ｂ    カッタ
２      内胴
３      外胴
４      推進ジャッキ
５      接続部材
１０    推進機
Ｊ      圧入ジャッキ
Ｐ      埋設管
Ｓ      発進立坑
【図１】
0003781692.tif 000002
【図２】
0003781692.tif 000003
【図３】
0003781692.tif 000004
【図４】
0003781692.tif 000005