特開 2024-37066 ヘッド用アダプタ、推進ヘッドシステムおよびヘッド用アダプタの使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024037066

(43)【公開日】2024-03-18

(54)【発明の名称】ヘッド用アダプタ、推進ヘッドシステムおよびヘッド用アダプタの使用方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20240311BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022141711

(22)【出願日】2022-09-06

(71)【出願人】

【識別番号】000141060

【氏名又は名称】株式会社関電工

(71)【出願人】

【識別番号】506343704

【氏名又は名称】株式会社トーメック

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】三角 久

(72)【発明者】

【氏名】内田 みつる

(72)【発明者】

【氏名】小林 俊久

(72)【発明者】

【氏名】植野 進一

(72)【発明者】

【氏名】壁内 輝夫

(72)【発明者】

【氏名】菊地 健太

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054GA01

(57)【要約】

【課題】地盤の性質の変化に対応可能なヘッド用アダプタを提供すること。
【解決手段】ヘッド用アダプタ２０は、推進工法用ヘッド３０の端面に当接可能な第１面と、前記第１面よりも面積が大きい平面である第２面２２と、前記第１面および前記第２面２２に連続する円柱面２６とを備える。前記第１面は、第１平面部、および前記第１平面部と交差する第２平面部を有し、前記第２面２２は、前記第１平面部または前記第２平面部と平行である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

推進工法用ヘッドの端面に当接可能な第１面と、
前記第１面よりも面積が大きい平面である第２面と、
前記第１面および前記第２面に連続する円柱面とを備える
ヘッド用アダプタ。

【請求項2】

前記第１面は、第１平面部、および前記第１平面部と交差する第２平面部を有し、
前記第２面は、前記第１平面部または前記第２平面部と平行である
請求項１に記載のヘッド用アダプタ。

【請求項3】

前記第１面と、前記第２面との間を貫通する貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記第２面側にザグリ部を有する
請求項１に記載のヘッド用アダプタ。

【請求項4】

前記ザグリ部は、深ザグリ部である
請求項３に記載のヘッド用アダプタ。

【請求項5】

推進工法用ヘッドと、ヘッド用アダプタとを備える推進ヘッドシステムであって、
前記推進工法用ヘッドは、端面にネジ穴を有し、
前記ヘッド用アダプタは、
前記推進工法用ヘッドの端面に当接可能な第１面と、
前記第１面よりも面積が大きい平面である第２面と、
前記第１面および前記第２面に連続する円柱面と、
前記第１面と、前記第２面とを貫通し、前記第２面側にザグリ部を有する貫通孔とを有し、
前記貫通孔を介して前記ネジ穴にねじ込まれたボルトにより、前記推進工法用ヘッドに固定される
推進ヘッドシステム。

【請求項6】

推進工法用ヘッドの端面に、第１面と前記第１面よりも面積が大きい平面である第２面と、前記第１面および前記第２面に連続する円柱面とを備えるヘッド用アダプタの前記第１面を当接させ、
前記推進工法用ヘッドと、前記ヘッド用アダプタとを固定する
ヘッド用アダプタの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッド用アダプタ、推進ヘッドシステムおよびヘッド用アダプタの使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

中心軸に対して傾斜した平面状の端面を有する推進工法用のヘッドが使用されている（特許文献１）。特許文献１のヘッドでは、推進に伴う地盤からの反力が端面に作用する。そのためヘッドは、中心軸に対して斜めに進む。オペレータは、中心軸回りにヘッドを適宜回転させることにより、ヘッドが進行する方向を制御し、所望の到達位置への掘進作業を行なえる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１６０７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、推進経路の途中に軟弱地盤が存在する場合がある。軟弱地盤では推進時に地盤からヘッドの端面に加わる反力が小さい。そのため、ヘッドの向きによる進行方向の変化が少なく、所定の目標位置への誘導が難しい。

【0005】

ヘッドが軟弱地盤に到達した場合には、ヘッドを出発地点まで引き戻して軟弱地盤用のヘッドに交換する作業が行なわれる場合がある。ヘッドの交換作業では、ヘッドに接続される油圧ホースおよびセンサ等の交換および調整が必要であるため、作業に時間がかかる。

【0006】

一つの側面では、地盤の性質の変化に対応可能なヘッド用アダプタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ヘッド用アダプタは、推進工法用ヘッドの端面に当接可能な第１面と、前記第１面よりも面積が大きい平面である第２面と、前記第１面および前記第２面に連続する円柱面とを備える。

【発明の効果】

【0008】

一つの側面では、地盤の性質の変化に対応可能なヘッド用アダプタを提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】推進ヘッドシステムの正面図である。

【図2】図１におけるＩＩ矢視図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線による部分断面図である。

【図4】ヘッド用アダプタの正面図である。

【図5】図４におけるＶ矢視図である。

【図6】図４におけるＶＩ矢視図である。

【図7】変形例の推進ヘッドシステムの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態１］
図１は、推進ヘッドシステム１０の正面図である。推進ヘッドシステム１０は、推進工法用ヘッド３０と、推進工法用ヘッド３０に取り付けられたヘッド用アダプタ２０と、図示を省略する推進装置とを含む。推進工法用ヘッド３０から推進装置までの間に、円筒形状の推進管４０が連続して複数本配置されている。

【0011】

推進工法用ヘッド３０は、推進管４０とほぼ同一外径を有する円柱面３１６と、円柱面３１６の中心軸に対して傾斜した斜切面３１とを有する、いわゆる斜切りヘッドである。斜切面３１は、推進工法用ヘッド３０の先端側の端面を構成している。

【0012】

本実施の形態の斜切面３１は、第１斜切面３１１と第２斜切面３１２との２つの平面により構成されている。第１斜切面３１１は、第２斜切面３１２と交差する平面である。図１においては、第１斜切面３１１、第２斜切面３１２、および、第１斜切面３１１と第２斜切面３１２との境界に形成されている稜線は、紙面に対して垂直である。

【0013】

第１斜切面３１１の第２斜切面３１２から遠い側の縁は、円柱面３１６よりも内側である。第２斜切面３１２の、第１斜切面３１１から遠い側の縁は、円柱面３１６よりも外側まで張り出して、ヘッド張出部３５を形成している。ヘッド張出部３５の先端と、円柱面３１６との間の距離を、距離ｈと記載する。

【0014】

円柱面３１６の中心軸と第１斜切面３１１との成す角度を角度ａ、円柱面３１６の中心軸と第２斜切面３１２との成す角度を角度ｂと記載する。本実施の形態においては、角度ａは３０度であり、角度ｂは６０度である。なお、３０度および６０度は、角度ａおよび角度ｂの例示である。角度ａは３０度に限定しない。角度ｂは６０度に限定しない。

【0015】

推進工法用ヘッド３０は、図示を省略する回転用アクチュエータ、センサおよび発信コイル等を備える。推進工法用ヘッド３０と推進装置とは、図示を省略する油圧ホースおよびケーブル等により接続されている。これらの構成要素は、従来から使用されているため、図示および説明を省略する。

【0016】

図２は、図１におけるＩＩ矢視図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線による部分断面図である。ヘッド用アダプタ２０は、図２および図３に示すように２本の第１ボルト５１および２本の第２ボルト５２により推進工法用ヘッド３０に固定されている。第１ボルト５１および第２ボルト５２は、たとえば六角ボルトである。図３は、第１ボルト５１と第２ボルト５２とに同一の仕様の六角ボルトを使用する例を示す。

【0017】

図４は、ヘッド用アダプタ２０の正面図である。図５は、図４におけるＶ矢視図である。図６は、図４におけるＶＩ矢視図である。ヘッド用アダプタ２０は、円柱面２６と、推進工法用ヘッド３０に接する側の端面である第１面２１と、推進工法用ヘッド３０と反対側の端面である第２面２２とを備える。第２面２２の面積は、第１斜切面３１１の面積と第２斜切面３１２の面積との合計である斜切面３１の面積よりも大きい。具体的には、第２面２２の面積は、第１面２１の面積の約１．６倍である。

【0018】

第１面２１は、第１平面部２１１と第２平面部２１２との二つの平面により構成されている。第１平面部２１１は、第２平面部２１２と交差する平面である。第２面２２は、平面である。図４においては、第１平面部２１１、第２平面部２１２、第１平面部２１１と第２平面部２１２との境界に形成されている谷線、および第２面２２は、紙面に対して垂直である。

【0019】

以後の説明においては、円柱面２６の中心軸と第１平面部２１１との成す角度を角度Ａ、円柱面２６の中心軸と第２平面部２１２との成す角度を角度Ｂ、円柱面２６の中心軸と第２面２２との成す角度を角度Ｃと記載する。角度Ａは角度ａと略同一であり、角度Ｂは角度ｂと略同一である。したがって、第１面２１は斜切面３１に当接可能である。円柱面２６の直径は、円柱面３１６の直径とほぼ同一である。

【0020】

第２面２２は、第１平面部２１１と略平行である。すなわち、角度Ｃは角度Ａと略同一である。第２面２２の第２平面部２１２側の縁は、円柱面２６よりも外側まで張り出して、アダプタ張出部２５を形成している。アダプタ張出部２５の先端と、円柱面２６との間の距離を、距離Ｈと記載する。距離Ｈは距離ｈと略同一である。

【0021】

第２面２２と第１平面部２１１との間に、２つの第１貫通孔２４１が設けられている。第１貫通孔２４１は、第１平面部２１１に対して垂直である。第１貫通孔２４１の第２面２２側には、第１ボルト５１の頭部を収容可能な深ザグリ部が設けられている。

【0022】

第２面２２と第２平面部２１２との間に、２つの第２貫通孔２４２が設けられている。第２貫通孔２４２は、第２平面部２１２に対して垂直である。第２貫通孔２４２の第２面２２側には、第２ボルト５２の頭部を収容可能な深ザグリ部が設けられている。

【0023】

図３に戻って説明を続ける。推進工法用ヘッド３０には、第１貫通孔２４１および第２貫通孔２４２に対応する位置に、ネジ穴が設けられている。それぞれのネジ穴は、斜切面３１に対して垂直である。ヘッド用アダプタ２０が取り付けられていない場合には、それぞれのネジ穴には、いわゆるイモネジが斜切面３１から突出しない状態に挿入されている。イモネジは、たとえば六角穴付き止めネジである。

【0024】

ヘッド用アダプタ２０が推進工法用ヘッド３０に取り付けられた状態について、説明する。第１ボルト５１は、第１貫通孔２４１を介して、第１斜切面３１１に設けられたネジ穴にねじ込まれている。第２ボルト５２は、第２貫通孔２４２を介して、第２斜切面３１２に設けられたネジ穴にねじ込まれている。

【0025】

ヘッド用アダプタ２０は、第１ボルト５１および第２ボルト５２により、推進工法用ヘッド３０に固定されている。第１ボルト５１および第２ボルト５２の頭部は、それぞれ深ザグリ部の中に収容されている。したがって、第１ボルト５１および第２ボルト５２は第２面２２から突出しない。

【0026】

円柱面２６の中心軸は、円柱面３１６の中心軸とほぼ一致する。第１平面部２１１と第１斜切面３１１、および、第２平面部２１２と第２斜切面３１２がそれぞれ接触した状態である。第２面２２は、円柱面３１６の中心軸に対して傾斜した状態である。

【0027】

ヘッド張出部３５の先端と、アダプタ張出部２５の先端とを結ぶ線は、円柱面３１６の中心軸に対して略平行である。推進工法用ヘッド３０の先端側から、円柱面３１６の中心軸に沿う方向に推進ヘッドシステム１０を見た場合、ヘッド張出部３５を含めて推進工法用ヘッド３０全体が、ヘッド用アダプタ２０の背後に隠れた状態になる。

【0028】

推進ヘッドシステム１０の使用方法の概要について説明する。オペレータは、事前の地盤調査および工事計画に基づいて定められた仕様の推進工法用ヘッド３０を準備する。オペレータは、推進装置を使用して発進部から推進工法用ヘッド３０を推進する。オペレータは、推進工法用ヘッド３０を適宜回転させて、推進工法用ヘッド３０が目標位置に到達するように制御する。

【0029】

推進工法用ヘッド３０が軟弱地盤に到達した場合、地盤から斜切面３１に加わる反力が小さいため、推進工法用ヘッド３０の向きを適切に制御することが難しい。具体的には、軟弱地盤においては推進工法用ヘッド３０の進行方向が変化しにくいため、掘進経路の曲率半径が大きくなる。

【0030】

そのまま掘進作業を継続することは不適切だと判断した場合、オペレータは、推進工法用ヘッド３０を発進部まで引き戻す。オペレータは、推進工法用ヘッド３０のネジ穴に取り付けられているイモビスを抜去する。

【0031】

オペレータは、斜切面３１と第１面２１とを当接させて、斜切面３１に設けられたネジ穴と、貫通孔２４との位置を合わせる。オペレータは、第１ボルト５１および第２ボルト５２を使用して推進工法用ヘッド３０にヘッド用アダプタ２０を取り付ける。

【0032】

推進工法用ヘッド３０と推進装置との間を接続する油圧ホースおよびケーブル等の付け替えおよびセンサの再調整等は不要である。したがって、ヘッド用アダプタ２０を取り付ける作業は、推進工法用ヘッド３０を交換する場合に比べて短時間で、容易に行なえる。

【0033】

オペレータは、ヘッド用アダプタ２０を取り付けた推進工法用ヘッド３０を、発進部から推進する。ヘッド用アダプタ２０および推進工法用ヘッド３０は既に掘進済の経路を通って、軟弱地盤まで到達する。

【0034】

まだ掘進を行なっていない軟弱地盤内では、第２面２２の前面が軟弱地盤からの反力を受ける。前述の通り、第２面２２の面積は斜切面３１の面積よりも大きい。したがって、第２面２２が受ける反力は、ヘッド用アダプタ２０を取り付ける前に斜切面３１が受けた反力に比べて大きい。

【0035】

反力が大きいため、推進工法用ヘッド３０を回転させた場合の、推進工法用ヘッド３０の進行方向の変化が大きい。したがって、オペレータは所望の方向に推進工法用ヘッド３０を進めることができる。

【0036】

ヘッド張出部３５の先端と、アダプタ張出部２５の先端とを結ぶ線が、円柱面３１６の中心軸に対して略平行であるため、ヘッド用アダプタ２０を取り付ける前後で推進工法用ヘッド３０の回転角度と、推進工法用ヘッド３０が進行する向きとの関係が略同一である。したがって、オペレータがヘッド用アダプタ２０を取り付ける前後で同様の操作で、推進作業を行なえる推進ヘッドシステム１０を提供できる。

【0037】

軟弱地盤を通過した後であっても、ヘッド用アダプタ２０を取り付けた状態で掘進可能である場合には、オペレータはヘッド用アダプタ２０を取り付けた推進工法用ヘッド３０を目標位置に到達させる。仮に、軟弱地盤を通過した後に、ヘッド用アダプタ２０を取り付けた状態では掘進困難な地盤に到達した場合には、オペレータは推進工法用ヘッド３０を発進部まで引き戻してヘッド用アダプタ２０を取り外した後に、再度掘進作業を行なう。

【0038】

本実施の形態によると、掘進経路に軟弱地盤が存在する場合に推進工法用ヘッド３０に取り付けることにより掘進作業を継続可能なヘッド用アダプタ２０を提供できる。ヘッド用アダプタ２０の着脱は、推進工法用ヘッド３０を交換する場合に比べて、短時間で容易に実行できる。したがって、掘進経路の途中で地盤の性質が大きく変化する場合でも対応可能な推進ヘッドシステム１０を提供できる。

【0039】

なお、角度Ｃは、角度Ａよりも小さくても良い。角度Ｃが小さいほど、第２面２２の面積が大きいため、さらに軟弱地盤に適したヘッド用アダプタ２０を提供できる。角度Ｃは、角度Ａと角度Ｂとの中間程度の角度であってもよい。第２面２２は、斜切面３１と同様に二つの平面により構成されていてもよい。

【0040】

同一の推進工法用ヘッド３０に対して取り付け可能な複数の仕様のヘッド用アダプタ２０が用意されており、オペレータが、使用するヘッド用アダプタ２０を現場の状況に応じて選択してもよい。

【0041】

第１貫通孔２４１の深ザグリと、第２貫通孔２４２の深ザグリとを同程度の深さにしてもよい。そのようにする場合には、第１ボルト５１よりも第２ボルト５２を長くする。掘削簿に第２ボルト５２の上部に詰まる土の量が少ないため、第２ボルト５２を取り外す作業が容易な推進ヘッドシステム１０を提供できる。

【0042】

第１貫通孔２４１および第２貫通孔２４２に、深ザグリ部の代わりに皿ザグリ部が設けられており、第１ボルト５１および第２ボルト５２に、皿ネジが使用されてもよい。

【0043】

［変形例］
図７は、変形例の推進ヘッドシステム１０の正面図である。本変形例においては、斜切面３１は一つの平面である。したがって、第１面２１も一つの平面である。

【0044】

斜切面３１は、３つ以上の平面により構成されていても良い。斜切面３１は、曲面を含んでもよい。斜切面３１に当接可能な形状の第１面２１を有するヘッド用アダプタ２０を容易することにより、様々な形状の推進工法用ヘッド３０に対応するヘッド用アダプタ２０を提供できる。

【0045】

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0046】

特許請求の範囲に記載した独立請求項および従属請求項は、引用形式に関わらずのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載しても良い。

【符号の説明】

【0047】

１０ 推進ヘッドシステム
２０ ヘッド用アダプタ
２１ 第１面
２１１ 第１平面部
２１２ 第２平面部
２２ 第２面
２４ 貫通孔
２４１ 第１貫通孔
２４２ 第２貫通孔
２５ アダプタ張出部
２６ 円柱面
３０ 推進工法用ヘッド
３１ 斜切面
３１１ 第１斜切面
３１２ 第２斜切面
３１６ 円柱面
３５ ヘッド張出部
４０ 推進管
５１ 第１ボルト
５２ 第２ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】