| 【発明の名称】 |
礫対応型打撃式小口径推進装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】三角 久
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| 【要約】 |
【課題】ビットの回転停止を防止し、また、方向修正のためのターゲット視凖の際の水抜き作業を不要とし、掘進作業を容易かつ時間短縮できる。
【解決手段】立坑から外管及び布設管を地中に押し込み、同時に外管の先端部のエアハンマ装置により地山を打撃掘削する推進装置おいて、上記ハンマ装置２の前端に設けたビット本体３は、外管１の先端部に外管１の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビット５２と、当該リングビット５２の内周に挿入して、リングビット５２を前方に押しながらハンマ装置２により一定幅だけ突出するセンタービット５１とから構成し、センタービット５１の内部には、途中から小内径になっていてセンタービット５１の前面に開口部を有する排気孔５４を設け、かつ、排気孔５４の途中部には、センタービット５１の外周の排土溝５５へ排気エアをＵターンさせるガイド孔５６を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 立坑に設けた元押し装置により外管及びこれに続く布設管を地中に押し込み、これと同時に外管の先端部に設けたエアハンマ装置により地山を打撃掘削する推進装置おいて、上記ハンマ装置の前端には、ビットを設け、上記ビットは、上記外管の先端部に当該外管の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビットと、当該リングビットの内周に挿入して、当該リングビットを前方に押しながら上記エアハンマ装置により上記一定幅だけ突出するセンタービットとから構成し、上記センタービット内部には、途中から小内径になっていて当該センタービット前面に開口部を有する中空状の排気孔を設け、かつ、当該排気孔の途中部には、当該センタービットの外周に設けた排土溝へ排気エアをＵターンさせる中空状のガイド孔を設けたことを特徴とする、礫対応型打撃式小口径推進装置。
【請求項２】 上記センタービットの外周に設けた排土溝は、当該センタービットの外周面側、上記環状のリングビットの内周面側、または、上記センタービットの外周面側と上記環状のリングビットの内周面側との両者間に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の礫対応型打撃式小口径推進装置。
【請求項３】 立坑に設けた元押し装置により外管及びこれに続く布設管を地中に押し込み、これと同時に外管の先端部に設けたエアハンマ装置により地山を打撃掘削する推進装置おいて、上記ハンマ装置の前端には、ビットを設け、上記ビットは、上記外管の先端部に当該外管の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビットと、当該リングビットの内周に挿入して、当該リングビットを前方に押しながら上記エアハンマ装置により上記一定幅だけ突出するセンタービットとから構成し、上記センタービット内部には、途中から小内径になっていて当該センタービット前面に開口部を有する中空状の排気孔を設け、かつ、当該排気孔の途中部には、当該センタービットの外周に設けた排土溝へ排気エアをＵターンさせる中空状のガイド孔を設け、当該ハンマ装置の後方に当該ハンマ装置と一体に回転する、外周凸部を有するクラッシャ部を設け、このクラッシャ部の後方に管状のケーシングを設け、この中に土砂を搬送するオーガスクリュウを設け、上記クラッシャ部の後部に上記ケーシング内に連絡した土砂取り入れ口を設け、上記オーガスクリュウの軸の中空内部に水を充填することなく、元押し装置側から位置計測用ターゲットを常時視凖できるように送水パイプを通し、当該送水パイプの端部の、上記土砂取り入れ口に近接した箇所に、水の噴射口を設けたことを特徴とする、礫対応型打撃式小口径推進装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は立坑に設けた元押し装置により外管及びこれに続く小口径の布設管を地中に押し込み、これと同時に外管先端部に設けたエアハンマにより地山を打撃掘削する小口径推進工法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来礫地盤における直径８００ｍｍ以下の小口径推進工法は、切削方式と打撃方式が一般に用いられている。この中で打撃方式は一般にエアハンマの打撃力で礫を破砕しているため、切削方式に比べ礫の破砕能力が高い、掘進スピードが速い等の利点が知られている。そして打撃方式の掘進機で礫地盤の地中に管路を布設する場合、エアハンマの排気エアは前方の地山に排出している。またこのハンマのビットで粉砕した土砂はビットヘッドの手前のビット本体外周に設けた排土溝を通して適宜の手段でハンマ後方に搬送している。
【０００３】このエアハンマによる打撃式小口径推進装置としては、例えば、特許第２７０１２００号がある。これは、図７及び図８に示すごとく、外管１の先端部に設けたハンマ装置２のビット本体３の前端のビットヘッド４から前方に排出される排気エアの排気孔の排気孔１１から、ビットヘッド４の手前のビット本体３の外周に設けられた排土溝１２の一側に、上記排気エアをＵターンさせるガイドフード１３を設け、上記外管１内の上記ハンマ装置２の外周一端から他端にかけて螺旋形状のかくはん棒１４を設け、当該ハンマ装置２の後方に当該ハンマ装置２と一体に回転する、外周凸部を設けたクラッシャ部５を前部に有する土砂取り込み体６を設け、上記外管１の後端に接続された布設管１０内の上記クラッシャ部５の後方の土砂取り込み体６に管状のケーシング９を設け、この中に土砂を搬送するオーガスクリュウ軸７を設け、上記土砂取り込み体６に上記ケーシング９内に連絡した土砂取り込み口１６を設け、この土砂取り込み口１６に近接して水の噴射口２３を設けたものである。
【０００４】これらの装置で土中を掘進するには、まず上記ハンマ装置２に送る圧縮エアは立坑内の元押し装置（図示省略）側から布設管１０の内周とケーシング９の外周との環状間隙に供給され、前方に送られ、外管１内で土砂取り込み体６を回転自在に支持する軸受部８の後部外周のガイド孔２０及びこれに続く環状溝１９を通って土砂取り込み体６の空気取り込み孔から空気孔１５に達し、当該空気孔１５の前端部に設けたハンマ装置２に入る。また水は上記元押し装置（図示省略）側から注入され、オーガスクリュウ軸７の中空部７ａを通って土砂取り込み体６の中空部２１に入り、小径中空部２１ｂから各送水パイプ２２を通ってそれらの先端の各噴射口２３から噴射される。
【０００５】そしてハンマ装置２の作動によりビット本体３がハンマ装置２の前端から突出を繰り返す。これによりビットヘッド４は地山を連続して打撃する。そしてこれらの打撃により地山の礫を粉砕する。その際ハンマ装置２、土砂取り込み体６及びオーガスクリュウ軸７は上記元押し装置により一体に回転し、ビット本体３及びビットヘッド４も回転しながら打撃することとなる。そしてこのビットヘッド４の二つのヘッド片４ａは図９に示すごとく、ビットヘッド４の正回転により拡径する。またビット本体３の各排気口１１から排気エアーを排出するが、この排気エアはガイドフード１３により後方にＵターンし、排土溝１２に入りさらにハンマ装置２の外周と外管１の内周との間を各かくはん棒１４にガイドされて螺旋上に回転しながらハンマ装置２の後方に達する。このハンマ装置２の後方には外管１の内周との間隙を狭くした外周を有するクラッシャ部５が設けられているため、排気エアの一部はこのクラッシャ部５で折り返すが、他はこのクラッシャ部５の外周を通り、土砂取り込み体６の両側の土砂取り込み口１６から土砂挿通孔１７に入る。
【０００６】この折り返した排気エアはハンマ装置２の外周を逆流し、ビット本体３の外周と外管１の内周との隙間から前方の地山に吹き付ける。しかしこれらの排気エアは地山の礫等に当たって折り返し、ビットヘッド４の脇から上記排土溝１２に入る。その際これらの排気エアは上記粉砕された土砂を巻き込んで上記排土溝１２に入る。そこで上記の排気エアと合流し、ハンマ装置２の外周を各かくはん棒１４にガイドされて螺旋状に回転しながらクラッシャ部５に達する。そこで当該クラッシャ部５の回転により当該クラッシャ部５の外周と外管１の内周との間で土砂が擦りつぶされ、細かい土砂となって上記排気エアの圧力で各土砂取り込み口１６から各土砂挿通孔１７に入る。
【０００７】その際各土砂取り込み口１６箇所の噴射口２３から水が噴射し、土砂に当該水が混ざる。そして適度の水を含んで各土砂挿通孔１７を通り、環状間隙２６に入る。そしてケーシング９の内周とオーガスクリュウ軸７の外周との間に入り、当該オーガスクリュウにより管路の後方に排出される。
【０００８】この様にして礫地盤の中を掘削推進していくが、一定区間（５０ｃｍ〜１ｍ）の掘進終了後に、オーガスクリュウ軸７の中空部７ａ及び土砂取り込み体６の中空部２１の水を抜き、当該土砂取り込み体６の中空部２１の段部２１ａに設けた位置計測用のターゲット４１を立坑内の元押し装置（図示省略）側から測定し、目的の方向から先端部がずれた場合にはどちらの方向にどれだけ傾いたかを調べ、元押し装置により布設管１０及び外管１を回し、傾いた方向に外管１の肉厚部１ａを持っていき、再び推進して方向修正を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構造の場合、掘進時にビットの回転が停止することがある。これは掘進時のビットの打撃による振動によって地山に緩みが生じ、拡径したヘッド片４ａと４ａとの間に礫等が崩れ噛み込むことでビットの回転の支障となり、その抵抗が回転トルクの許容を超え、ビット回転の停止となると推測される。この場合には、上記ビット本体３を逆回転させ、ヘッド片４ａ、４ａを縮径させなければならない。また、掘進５０ｃｍ〜１ｍの一定区間ごとに行う方向修正のためには、上述のごとく、ターゲット視凖のためのターゲット視凖空間の水抜き作業を行わなければならない。従って、これらのビットの回転停止の解除作業や、方向修正のためのターゲット視凖空間の水抜き作業を行うと、掘削施工作業が長時間に及んでしまう欠点がある。
【００１０】また、上記ビットの回転停止が発生すると、すぐにエアコンプレッサを停止するが、エアハンマは残圧でしばらく同一地点で地山の打撃を行う。すると、この打撃の振動で、拡径したヘッド片４ａと４ａとの間に、周辺地盤が崩れ込み当該地盤にゆるみが発生し、方向修正のための地盤反力か減少した状態になる。このようにして発生した地盤のゆるみに応じて方向修正効果が生じるため、方向変化が不安定となり、安定した方向修正効果が得られない。
【００１１】そこでこの発明は、エアハンマを用いた打撃式小口径推進工法において、ビットの回転停止の発生しない、また、方向修正のためのターゲット視凖の際の水抜き作業を不要とし、掘進作業を容易かつ時間短縮できる装置を提供し、上記課題を解決するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１項の発明は、立坑に設けた元押し装置により外管及びこれに続く布設管を地中に押し込み、これと同時に外管の先端部に設けたエアハンマ装置により地山を打撃掘削する推進装置おいて、上記ハンマ装置の前端には、ビットを設け、上記ビットは、上記外管の先端部に当該外管の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビットと、当該リングビットの内周に挿入して、当該リングビットを前方に押しながら上記エアハンマ装置により上記一定幅だけ突出するセンタービットとから構成し、上記センタービット内部には、途中から小内径になっていて当該センタービット前面に開口部を有する中空状の排気孔を設け、かつ、当該排気孔の途中部には、上記センタービットの外周に設けた排土溝へ排気エアをＵターンさせる中空状のガイド孔を設けた、礫対応型打撃式小口径推進装置とした。
【００１３】また請求項２項の発明は、請求項１において、上記センタービットの外周に設けた排土溝は、当該センタービットの外周面側、上記環状のリングビットの内周面側、または、上記センタービットの外周面側と上記環状のリングビットの内周面側との両者間に形成されたものである。
【００１４】また、請求項３項の発明は、立坑に設けた元押し装置により外管及びこれに続く布設管を地中に押し込み、これと同時に外管の先端部に設けたエアハンマ装置により地山を打撃掘削する推進装置おいて、上記ハンマ装置の前端には、ビットを設け、上記ビットは、上記外管の先端部に当該外管の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビットと、当該リングビットの内周に挿入して、当該リングビットを前方に押しながら上記エアハンマ装置により上記一定幅だけ突出するセンタービットとから構成し、上記センタービット内部には、途中から小内径になっていて当該センタービット前面に開口部を有する中空状の排気孔を設け、かつ、当該排気孔の途中部には、上記センタービットの外周に設けた排土溝へ排気エアをＵターンさせる中空状のガイド孔を設け、当該ハンマ装置の後方に当該ハンマ装置と一体に回転する、外周凸部を有するクラッシャ部を設け、このクラッシャ部の後方に管状のケーシングを設け、この中に土砂を搬送するオーガスクリュウを設け、上記クラッシャ部の後部に上記ケーシング内に連絡した土砂取り入れ口を設け、上記オーガスクリュウの軸の中空内部に水を充填することなく、元押し装置側から位置計測用ターゲットを常時視凖できるように送水パイプを通し、当該送水パイプの端部の、上記土砂取り入れ口に近接した箇所に、水の噴射口を設けた、礫対応型打撃式小口径推進装置とした。
【００１５】請求項１項の発明において、ハンマ装置を作動させると、センタービットが前進し、これに伴い、リングビットも一定幅摺動し、これらのセンタービットとリングビットで地山を打撃する。センタービットもリングビットと同じ一定幅しか摺動しないので、地山が緩んでも、それ以上前進することはない。またこれらのハンマ装置、センタービット及びリングビットも回転しながらこれらの前後運動を行う。また、上記ハンマ装置のセンタービットから前方に排出される排気エアは排気孔の途中部に設けた中空状のガイド孔によりＵターンさせて上記センタービットの外周に設けた排土溝に沿って後方に排出され、大部分はハンマ装置の外周と外管の内周の間隙を通ってハンマ装置の後方に到る。
【００１６】また請求項３項の発明では、上記請求項１項の作用に加え、ハンマ装置の後方に移送された土砂は回転するクラッシャ部の外周と外管の内周ですりつぶされ、後部設備を通過できる大きさに細かくされる。そして水を加え、流動性を良くしている。そして上記排気エアの勢いでオーガスクリュウまで送り、そこでオーガスクリュウにより布設管の後方に送る。また、オーガスクリュウの中空部には、水を充填せず、元押し装置側から位置計測用ターゲットを常時視凖できるように、送水パイプを配設している。
【００１７】
【実施例】以下この発明の実施例を図に基づいて説明する。図１に示すごとく、外管１の先端部内に円筒状のハンマ装置２を設け、このハンマ装置２の前端にビット本体３を設けている。このビット本体３は、上記ハンマ装置２の前端に固定した略丸棒状のセンタービット５１と、このセンタービット５１の外周に設けた環状のリングビット５２とから構成されている。このリングビット５２は、外管１の先端内に大部分が挿入され、前後端に設けたフランジ部５２ａとフランジ部５２ｂとの間の外周に、外管１の先端部内周に固定した環状の補助金具５３が挿入されていることにより、外管１の中心軸に沿って一定幅摺動自在及び回転自在に係止されている。そして前端のフランジ部５２ａが補助金具５３にぶつかることにより、後方への摺動が規制され、外管１内には挿入不可能となっており、また、後端のフランジ部５２ｂが補助金具５３にぶつかることにより、前方への摺動幅が規制されている。
【００１８】また、上記センタービット５１は、上記リングビット５２の内周に摺動自在にに挿入され、後端に設けたフランジ部５１ａが上記リングビット５２の後端のフランジ部５２ｂを押圧自在となっている。また、このセンタービット５１の中央部には、ハンマ装置２からの排気エアの中空状の排気孔５４が設けられ、途中で内径を小さくして、ビッドヘッド前面に開口部５４ａを有している。また、当該センタービット５１の外周二箇所とこれに対向したリングビット５２の内周箇所には、図２に示すごとく、センタービット５１及びリングビット５２の前端から後端まで達する排土溝５５、５５を設け、上記センタービット５１の排気孔５４の途中部から排気エアを各排土溝５５にＵターンさせる中空状のガイド孔５６、５６を設けている。排土溝５５、５５は、リングビット５２の内周面側だけに設けてもよいし、センタービット５１の外周面側だけに設けてもよい。また、排土溝の個数を２以上としてもよい。また、図３Ａに示すごとく、オーガスクリュウ軸７の中空部７ａ内には送水パイプ５７が設けられ（図中、多数の点は送水を表している）、この送水パイプ５７はさらに、上記図８の土砂取り込み体６の中空部２１内を通って、上記図８の送水パイプ２２に連結されている。また、図３Ｂのように、中空部７ａ内に配設した内径のやや小さい同心管５７ａと中空部７ａとの間を送水パイプ（図中、多数の点は送水を表している）としてもよい。また、円外管１の先端部の一側には、図１及び図４乃至６に示すように、方向修正のための肉厚部１ａを設けている。
【００１９】そして、上記ハンマ装置２を作動させると、図４に示すごとく、センタービット５１が前進して打撃し、図５に示すごとく、センタービット５１のフランジ部５１ａが、リングビット５２の後端のフランジ部５２ｂに衝突し、双方のビットが一体となって地山を打撃する。その際、打撃力が地山の強度に勝ると、図６のように、リングビット５２の後端のフランジ部５２ｂが補助金具５３に衝突し、これと同時に外管１を引っ張ることとなる。このため双方のビットはそれ以上前方へ進まないので、地山の緩みは生じない。また、外管１に推進力を付与することとなる。その後元押し装置からの圧力で外管１が前進すると図４の状態に戻り、これらの動作を繰り返す。
【００２０】また、これらの打撃の際のハンマ装置２からの排気エアはセンタービット５１の排気孔５４から前方に排気され、一部は、内径の小さな開口部５４ａから排気されるが、大部分は二つの各ガイド孔５６を通ってＵターンし、各排土溝５５に入る。一方、上記ハンマビットに打撃された地山は粉砕され、粉砕された土砂が上記センタービット５１とリングビット５２との間に設けた各排土溝５５に入り、Ｕターンした排気エアに吹き飛ばされてビット本体３の後方に運ばれる。さらにハンマ装置２の外周と外管１の内周との間を、図７に示すごとく、各かくはん棒１４にガイドされて螺旋状に回転しながらハンマ装置２の後方に達する。このハンマ装置２の後方には、図８に示すごとく、外管１の内周との間隙を狭くした外周を有するクラッシャ部５が設けられているため、排気エアの一部はこのクラッシャ部５で折り返すが、他はこのクラッシャ部５の外周を通り、土砂取り込み体６の両側の土砂取り込み口１６から土砂挿通孔１７に入る。
【００２１】この折り返した排気エアはハンマ装置２の外周を逆流し、ビット本体３の上記センタービット５１のフランジ部５１ａに当たって折り返し、そこで上記排気エアと合流する。図８に示すごとく、両側の土砂取り込み口１６に入った土砂は、各土砂取り込み口１６箇所の噴射口２３から水が噴射し、当該土砂に水が混ざる。そして適度の水を含んで土砂は各土砂挿通孔１７を通り、環状間隙２６に入る。そしてケーシング９の内周とオーガスクリュウ軸７の外周との間に入り、当該オーガスクリュウにより管路の後方に排出される。
【００２２】この様にして、外管１及び布設管１０は土中を推進するが、オーガスクリュウ軸７内に水がないため、いつでも元押し装置側からターゲットを視準でき、それ故方向修正ができる。また、打撃推進中に、土質の変化や摩耗等に応じて、センタービット５１及びハンマ装置２等を、リングビット５２及び外管１を残したまま引き抜き、センタービット５１の交換が可能である。
【００２３】なお、上記実施の形態例では、センタービット５１の外周と、リングビット５２の内周との間に、排土溝５５を設けたが、センタービット５１の外周のみ、又は、環状のリングビットの内周のみに排土溝を設ける構成でも良い。
【００２４】
【発明の効果】請求項１項の発明では、ビットの構成を、外管の先端部に当該外管の中心線に沿って一定幅摺動及び回転自在に係止した環状のリングビットと、当該リングビットの内側に挿入して、当該リングビットを前方に押しながら上記エアハンマ装置により上記一定幅だけ突出するセンタービットとからなる構成としたため、従来技術に生じたような、ビットの打撃の振動による地山の緩みやビットの回転停止が防止でき、切羽の乱れを最小限に抑え、安定した方向修正効果が得られる。また、センタービット及びリングビットは外管に係止されて一定幅しか突出しないため、これにより外管を引っ張ることとなり、外管に推進力を付与することになる。従って、元押し装置側では、外管を前方に押圧する力を小さくでき、押圧ジャッキを小型化できる。また、上述の如く排土溝に入った土砂を、Ｕターンした上記排気エアがハンマ装置の後方に搬送するため、極めて効率の良い排土方法である。その上、上述のように、ビットを、リングビットの内周にセンタービットを挿入した構成としたことにより、従来のごとく、ビットヘッドを回転さて拡径しながら地山を打撃するのと異なり、土砂が詰まったりせず、ビットが回転不能になることはない。従って上記事項と相俟って、スムーズな推進作業ができ、作業時間を短縮することができる。
【００２５】また請求項３項の発明では上記請求項１項の効果に加え、ハンマ装置の後方に移送された土砂は回転するクラッシャ部の外周と外管の内周ですりつぶされ、細かな粒径となる。そしてこれに水を加え、流動性を良くしているため、上記排気エアの力でオーガスクリュウまで土砂をスムーズに搬送できる。そしてそこでオーガスクリュウにより布設管の後方に送る。従って土砂の排出が極めて容易である。また、オーガスクリュウ軸の中空部に送水パイプを設け、このパイプにより水を通すため、当該中空部には常時水が入っておらず、推進しながら元押し装置側でターゲットを常時視凖できるので、従来のごとく、ターゲット視凖のため、ターゲットの視凖空間の水抜き作業が不要である。それ故、所定の方向に精度良く推進が可能であり、かつ推進施工の作業時間をより短縮することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４１０６０
【氏名又は名称】株式会社関電工
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| 【出願日】 |
平成１２年５月３０日（２０００．５．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５４１０
【弁理士】
【氏名又は名称】藤沢 則昭 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３３６３８９（Ｐ２００１−３３６３８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月７日（２００１．１２．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１５９６５４（Ｐ２０００−１５９６５４） |
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