JP3940681B2 - 矩形断面掘進装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は掘進装置に関し、詳しくは矩形断面を容易に掘削する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先端にカッターを備えた円筒状の掘削機の後端に推進管を連結して立坑から掘削方向へ押圧し、掘削機で地盤を掘削しながら推進管を次々と継ぎ足し、埋入された推進管で地中に管路を構築していく掘進装置がある。この装置で構築される管路の断面形状は円形が一般的である。
【０００３】
ところで、地下通路，雨水路，都市下水路，通信管路等には矩形断面の管路が好ましく用いられる。従って、従来の円形掘削機で必要な矩形断面積を確保するために本来使用されることのない部分まで掘削することになり、地中に無駄な空間を形成する不経済な施工でコスト上昇の一要因となっていた。
【０００４】
一方、直接矩形断面に掘削して矩形管路を構築する掘削機も存在するが、掘削機の前端に矩形断面を一度に掘削する特殊な構造のカッターが備えられており、構造が複雑且つ大型化して中小の管路構築には不向きで、且つ地盤の状態によっては緩みが発生して地盤注入等の改良が別途必要になり、円滑に掘進できなくなる問題があった。
【０００５】
また、矩形断面を一度に掘削する場合、形状上掘進中に上下左右への方向制御が難しくて浮き上がりや方向変位が生じ易く、さらに掘削途中のビットやカッター交換も複雑な構造を有しているから機内では不可能で、そのための交換立坑や修理立坑を形成しなければ対応できない問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、矩形断面を負荷なく円滑に掘削でき、しかも掘進中の方向制御が容易で正確な管路を構築でき、さらにメンテナンス性も良好な中小の管路構築に適する矩形断面掘進装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 掘削機の後端に推進管を連結して掘削方向へ押圧し、掘削機で地盤を掘削しながら矩形断面の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機が、地盤を円形断面に掘削するカッターを先端に備えた円形掘削機の後部に円形断面に掘削された削孔の断面を略矩形断面に整形するように掘削する補助カッターを備えた補助掘削機を取り付けた構造で、同補助掘削機の後端に矩形断面の推進管を連結し、円形掘削機で円形断面に一次掘削した後補助掘削機の各補助カッターで略矩形断面に二次掘削して断面略矩形状の管路を構築できるようにし、しかも補助掘削機の各補助カッター前方の円形掘削機後面に破砕ビットをそれぞれ設け、補助カッターで掘削した土砂を前記破砕ビットで細かく破砕できるようにしたことを特徴とする矩形断面掘進装置
２） 円形掘削機の後面に補助掘削機の補助カッターで掘削された土砂を掘削機の排土路に取り込む土砂取込口と土砂取込路を設けた前記１）記載の矩形断面掘進装置
３） 掘削機の後端に推進管を連結して掘削方向へ押圧し、掘削機で地盤を掘削しながら矩形断面の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機が、地盤を円形断面に掘削するカッターを先端に備えた円形掘削機の後部に円形断面に掘削された削孔の断面を略矩形断面に整形するように掘削する補助カッターを備えた補助掘削機を取り付けた構造で、同補助掘削機の後端に矩形断面の推進管を連結し、円形掘削機で円形断面に一次掘削した後補助掘削機の各補助カッターで略矩形断面に二次掘削して断面略矩形状の管路を構築できるようにし、しかも円形掘削機の後面に補助掘削機の補助カッターで掘削された土砂を掘削機の排土路に取り込む土砂取込口と土砂取込路を設け、更に排土路を各補助カッターで囲まれる中心部に設け、同排土路に開閉窓を取り外し自在に設け、同開閉窓を取り外して排土路外周の各補助カッターの交換を行えるようにしたことを特徴とする矩形断面掘進装置
４） 補助掘削機の各補助カッター前方の円形掘削機後面に破砕ビットをそれぞれ設け、補助カッターで掘削した土砂を前記破砕ビットで細かく破砕できるようにした前記３）記載の矩形断面掘進装置
５） 補助掘削機のケーシングの断面が推進管と同形同寸法で、そのケーシングの前端外周縁に整形刃を設け、推進管が円滑に推進できる削孔を形成できるようにした前記１）〜４）いずれか記載の矩形断面掘進装置
６） 補助掘削機の補助カッターがビットを取り付けたオーガスクリューで、同補助カッターを補助掘削機のケーシングの四隅に設けた前記１）〜５）いずれか記載の矩形断面推進装置
７） 補助掘削機の補助カッターが回転軸に複数のカッターを軸着した構造で、同補助カッターを補助掘削機のケーシングの左右垂直に又は上下水平に設けた前記１）〜５）いずれか記載の矩形断面推進装置
にある。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、円形掘削機で円形断面に一次掘削した後、後部の補助掘削機の補助カッターで四隅を二次掘削することで、どのような地盤でも負荷なく連続的に円滑に掘進でき、前方は円形の掘進機であるから従来のように方向制御も容易に行えて正確な管路が構築され、後方は矩形の掘削機であるから掘削時の反力によるローリングも生じ難い。また、排土路の開閉窓から補助カッターの交換・点検が直接行えメンテナンス性にも優れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の円形掘削機の後面には、補助掘削機の補助カッターで掘削した土砂を円滑に処理するために土砂取込口を設け、同土砂取込口から取り込まれた土砂を補助掘削機内の排出路に案内する土砂取込路が設けられる。また、この排土路は各補助カッターで囲まれる中心部に設け、同排土路に開閉窓を設けることで、排土路外周の補助カッターの交換・点検作業を機内から直接容易に行えてメンテンナンス性が向上する。
【００１０】
補助掘削機の各補助カッターと対向する円形掘削機後面に破砕ビットをそれぞれ設けることで、補助カッターで掘削した土砂を破砕ビットで更に細かく破砕して円滑に排出することが可能となる。また、補助掘削機のケーシング前端外周縁に整形刃を設けると、補助カッターで二次掘削した後地盤を更に正確な矩形に掘削して推進管を負荷なく推進させることができて好ましい。
【００１１】
補助カッターとしては、回転軸にビットを備えた螺旋羽根を取り付けたオーガスクリューが一般的であるが、回転軸にカッターを１又は複数枚軸着した構造のものを左右垂直又は上下水平に設けると、カッターの刃先でコーナー部を直角に近い形状に掘削し、より正確で幅広な矩形断面の管路が構築できて好ましい。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図１は実施例の矩形断面掘進装置の説明図、図２は実施例の補助掘削機の拡大説明図、図３は実施例の円形掘削機の正面図、図４は実施例の補助掘削機の正面図、図５は実施例の補助カッターの駆動機構の説明図、図６は実施例の推進管の断面図、図７は実施例の矩形断面掘進装置による掘進を示す説明図、図８〜１０は図７のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ断面図、図１１は実施例の削孔の説明図である。
【００１３】
図中、１０は円形掘削機、１１はケーシング、１２はカッター、１３はケーシング、１４は方向制御ジャッキ、１５は排土路、１６は圧力バルブ、１７は土砂取込口、１８は土砂取込路、１９は破砕ビット、２０は補助掘削機、２１はケーシング、２２は排土路、２３は開閉窓、２４は補助カッター、２４ａは回転軸、２４ｂは螺旋羽根、２４ｃはビット、２４ｄは従動スプロケット、２５はモータ、２５ａは駆動スプロケット、２６は駆動チェーン、２７は整形刃、Ｇは地盤、Ｇａは土砂、Ｈは推進管、Ｓは削孔である。
【００１４】
本実施例の円形掘削機１０は全長が３〜５ｍで、図１，４に示すように円筒形状のケーシング１１の先端に外周に沿って回動するカッター１２を放射状に設け、ケーシング１１の内部には掘削した土砂Ｇａを後方へ送出する排土路１５を設け、ケーシング１１の後端に同径のケーシング１３を配設して方向制御ジャッキ１４で先端部を上下左右に調節自在にし、排土路１５の後部に排土圧を調整するバルーン状の圧力バルブ１６を設け、ケーシング１３の後面に土砂取込口１７と土砂取込路１８を設けてケーシング１３の後内部を取り込んだ土砂Ｇａの一時貯室とし、土砂取込口１７の近傍に破砕ビット１９を設けている。
【００１５】
補助掘削機２０は、図１，２，４，５に示すように断面略矩形状のケーシング２１の中心部に円形掘削機１０の排土路１５と連通する排土路２２を設け、同排土路２２に開閉窓２３を取り外し自在に設け、ケーシング２１の前面四隅に従動スプロケット２４ｄを後端に軸着した回転軸２４ａにビット２４ｃを備えた螺旋羽根２４ｂを取り付けてオーガスクリューに構成した補助カッター２４を軸支し、ケーシング２１内に駆動スプロケット２５ａを備えたモータ２５を左右に設け、上下の従動スプロケット２４ｄ間に駆動チェーン２６を掛架して各駆動スプロケット２５ａに歯合し、ケーシング２１の前面外周縁には整形刃２７を取り付けている。
【００１６】
本実施例では、発進立坑内で円形掘削機１０を油圧ジャッキで前方へ押し出し、図７〜１１に示すように地盤Ｇをケーシング１１，１３の長さ（３〜５ｍ）分円形断面に一次掘削する。一次掘削終了後、ケーシング１３の後端に補助掘削機２０を接続するとともにその後端に推進管Ｈを連結し、モータ２５を作動後各補助カッター２４を回動させて推進管Ｈを押し出す。次いで、各補助カッター２４で先に掘削された円形断面の削孔Ｓのコーナー部分を二次掘削して削孔Ｓを断面略矩形状に整形し、後続の推進管Ｈを削孔に埋入させる。その後、別の推進管Ｈを次々と継ぎ足して前記工程を繰り返し、求める断面矩形状の管路が構築される。
【００１７】
本実施例はこのように構成したから、円形掘削機１０で円形断面に一次掘削した後、後部の補助掘削機２０の補助カッター２４でコーナー部分を二次掘削することで、どのような地盤でも負荷なく連続的に円滑に掘進でき、前方は円形の掘進機であるから従来のように方向制御も容易に行えて正確な管路が構築され、後方は矩形の掘削機であるから掘削時の反力によるローリングも生じ難い。
【００１８】
また、円形掘削機１０の後面には補助掘削機２０の補助カッター２４で掘削した土砂Ｇａを取り込む土砂取込口１７を設けたから、同土砂取込口１７から取り込まれた土砂Ｇａが排出路２２を通じて円滑に処理できる。さらに、この排土路２２は各補助カッター２４で囲まれる中心部に設けたから、排土路２２の開閉窓２３を取り外して補助カッター２４の交換・点検作業を容易に行えてメンテナンス性が向上する。
【００１９】
また、補助掘削機２０の各補助カッター２４と対向する円形掘削機１０後面に破砕ビット１９をそれぞれ設けたから、補助カッター２４で掘削した土砂Ｇａを破砕ビット１９で更に細かく砕いて円滑に排出することが可能となる。また、補助掘削機２０の前端外周縁には整形刃２７を設けたから、補助カッター２４で二次掘削した後地盤Ｇを更に正確な矩形に掘削して推進管Ｈを負荷なく埋設できる。
【００２０】
図１２〜１４に示すのは、実施例の補助掘削機の他の例である。図１２は実施例の他の例の補助カッターの平面図、図１３は実施例の他の例の補助掘削機の説明図、図１４は実施例の他の例の補助掘削機の断面図である。図中、２５ｂは傘歯車、２８は補助カッター、２８ａは回転軸、２８ｂはカッター、２８ｃはビット、２８ｄは傘歯車である。
【００２１】
実施例の他の例では、図１２〜１４に示すように垂直の回転軸２８ａの上下部に先端及び上下面にビット２８ｃを備えた径の異なる十字状のカッター２８ｂを複数枚軸着するとともに中央部に傘歯車２８ｄを軸着した補助カッター２８を左右一対構成し、同一対の補助カッター２８をケーシング２１の前面左右に軸支してモータ２５に軸着した傘歯車２５ｂと前記傘歯車２８ｄとを歯合している。
【００２２】
実施例の他の例はこのように構成したから、垂直の回転軸２８ａでカッター２８ｂを水平回動させることで、図１３に示すように実施例と比較して削孔Ｓのコーナー部が直角に近い形状に掘削され、より正確且つ幅広な矩形断面の管路が構築可能となる。この補助カッター２８は垂直に限定されず、水平に軸支しても垂直と水平を前後に並設しても同様の正確な管路が構築できる。その他、符号、構成は実施例と同じである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば円形断面に一次掘削した後コーナー部分を連続的に二次掘削する二段掘削構造としたことで、地盤を矩形断面に負荷なく円滑に掘削でき、しかも掘進中の方向制御が容易で正確な管路を構築し得るメンテナンス性良好な矩形断面掘進装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の矩形断面掘進装置の説明図である。
【図２】実施例の補助掘削機の拡大説明図である。
【図３】実施例の円形掘削機の正面図である。
【図４】実施例の補助掘削機の正面図である。
【図５】実施例の補助カッターの駆動機構の説明図である。
【図６】実施例の推進管の断面図である。
【図７】実施例の矩形断面掘進装置による掘進を示す説明図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】実施例の削孔の説明図である。
【図１２】実施例の他の例の補助カッターの平面図である。
【図１３】実施例の他の例の補助掘削機の説明図である。
【図１４】実施例の他の例の補助掘削機の断面図である。
【符号の説明】
１０ 円形掘削機
１１ ケーシング
１２ カッター
１３ ケーシング
１４ 方向制御ジャッキ
１５ 排土路
１６ 圧力バルブ
１７ 土砂取込口
１８ 土砂取込路
１９ 破砕ビット
２０ 補助掘削機
２１ ケーシング
２２ 排土路
２３ 開閉窓
２４ 補助カッター
２４ａ 回転軸
２４ｂ 螺旋羽根
２４ｃ ビット
２４ｄ 従動スプロケット
２５ モータ
２５ａ 駆動スプロケット
２５ｂ 傘歯車
２６ 駆動チェーン
２７ 整形刃
２８ 補助カッター
２８ａ 回転軸
２８ｂ カッター
２８ｃ ビット
２８ｄ 傘歯車
Ｇ 地盤
Ｇａ 土砂
Ｈ 推進管
Ｓ 削孔
Claims (7)
- 掘削機の後端に推進管を連結して掘削方向へ押圧し、掘削機で地盤を掘削しながら矩形断面の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機が、地盤を円形断面に掘削するカッターを先端に備えた円形掘削機の後部に円形断面に掘削された削孔の断面を略矩形断面に整形するように掘削する補助カッターを備えた補助掘削機を取り付けた構造で、同補助掘削機の後端に矩形断面の推進管を連結し、円形掘削機で円形断面に一次掘削した後補助掘削機の各補助カッターで略矩形断面に二次掘削して断面略矩形状の管路を構築できるようにし、しかも補助掘削機の各補助カッター前方の円形掘削機後面に破砕ビットをそれぞれ設け、補助カッターで掘削した土砂を前記破砕ビットで細かく破砕できるようにしたことを特徴とする矩形断面掘進装置。
- 円形掘削機の後面に補助掘削機の補助カッターで掘削された土砂を掘削機の排土路に取り込む土砂取込口と土砂取込路を設けた請求項１記載の矩形断面掘進装置。
- 掘削機の後端に推進管を連結して掘削方向へ押圧し、掘削機で地盤を掘削しながら矩形断面の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機が、地盤を円形断面に掘削するカッターを先端に備えた円形掘削機の後部に円形断面に掘削された削孔の断面を略矩形断面に整形するように掘削する補助カッターを備えた補助掘削機を取り付けた構造で、同補助掘削機の後端に矩形断面の推進管を連結し、円形掘削機で円形断面に一次掘削した後補助掘削機の各補助カッターで略矩形断面に二次掘削して断面略矩形状の管路を構築できるようにし、しかも円形掘削機の後面に補助掘削機の補助カッターで掘削された土砂を掘削機の排土路に取り込む土砂取込口と土砂取込路を設け、更に排土路を各補助カッターで囲まれる中心部に設け、同排土路に開閉窓を取り外し自在に設け、同開閉窓を取り外して排土路外周の各補助カッターの交換を行えるようにしたことを特徴とする矩形断面掘進装置。
- 補助掘削機の各補助カッター前方の円形掘削機後面に破砕ビットをそれぞれ設け、補助カッターで掘削した土砂を前記破砕ビットで細かく破砕できるようにした請求項３記載の矩形断面掘進装置。
- 補助掘削機のケーシングの断面が推進管と同形同寸法で、そのケーシングの前端外周縁に整形刃を設け、推進管が円滑に推進できる削孔を形成できるようにした請求項１〜４いずれか記載の矩形断面掘進装置。
- 補助掘削機の補助カッターがビットを取り付けたオーガスクリューで、同補助カッターを補助掘削機のケーシングの四隅に設けた請求項１〜５いずれか記載の矩形断面推進装置。
- 補助掘削機の補助カッターが回転軸に複数のカッターを軸着した構造で、同補助カッターを補助掘削機のケーシングの左右垂直に又は上下水平に設けた請求項１〜５いずれか記載の矩形断面推進装置。
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