JP2000257374A - 既設埋設管路更新用掘進機、既設埋設管路更新用掘進機に用いるフライスカッタ盤、ならびに既設埋設管路更新時における掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掘進不能に陥ることなく、円滑且つ確実に掘進
できるようにする。 【解決手段】既設埋設管路Ｐ１の切削および掘進を行う
掘進機本体１Ａに対して、この掘進機本体１Ａの前方に
おいて掘進機本体１Ａの掘進力により後押しされ既設埋
設管路Ｐ１内を進行する先行体１Ｂを連結し、この先行
体１Ｂを、既設埋設管路Ｐ１の曲がりに追従して掘進機
本体１Ａに対して移動するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設埋設管路更新
用シールド掘進機に関し、更に詳しくは円滑且つ確実な
掘進が可能な既設埋設管路更新用シールド掘進機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下下水道等の既設埋設管を更新
する場合、既設埋設管の使用を中断することが困難であ
るため、既設埋設管とは別なルートまたは既設埋設管よ
りさらに深い場所に新規な埋設管路を構築する方法が一
般的に採用されてきた。

【０００３】このように別ルートに埋設管を新設するた
めには、新たな開削工事のための用地を確保する必要が
ある。しかし、わが国においてはかかる用地確保が困難
なことが多いこと、および既設埋設管より深い位置に埋
設管を新設するには施工経費がかさむことが問題視され
るようになった。

【０００４】かかる問題点に対し、特公平７−８１５０
０号公報において、シールド掘進機を用いて非開削で既
設埋設管路を更新する技術が提案されている。同技術
（以下、先行技術ともいう）は、図２５に示されるよう
に、中央に開口部を設けたカッターヘッド１０１を備え
既設埋設管路の切削および掘進を行う掘進機本体１００
Ｂと、カッターヘッド１０１の開口部１０１Ａを介して
前方に突出する管体１０２の先端部に回転継手構造によ
り連結され、この掘進機本体１００Ｂの前方において掘
進機本体１００Ｂの掘進に伴って既設埋設管路１０４内
を進行する先行隔壁体１００Ｆとからなるシールド掘進
機１００を用いるものである。特に先行隔壁体１００Ｆ
は、既設埋設管路１０４内を閉塞するように構成され、
且つ先行隔壁体１００Ｆの前方の既設埋設管路内から、
前記カッターヘッド１０１の中央を貫いて設けられた管
体１０２を通り、前記掘進機本体の後方に構築された新
設埋設管内まで連通する連絡流路１０５が設けられてい
る。

【０００５】そして、かかるシールド掘進機１００によ
り既設埋設管路１０４および周辺地盤を掘削撤去しなが
ら、シールド掘進機１００の後方に新設管路１０３を布
設するものである。この際、先行隔壁体１００Ｆは既設
埋設管路１０４内をシールド掘進機１００の掘進に伴っ
て進み、シールド掘進機１００を掘進方向へとガイドす
る役割とともに既設埋設管路１０４内からシールド掘進
機本体１００Ｂの作業スペースへ下水等が流入するのを
防ぐ役割も担う。また、既設埋設管路１０４内の下水等
は、連絡流路１０５を介して新設管路１０３内へ流され
るようになっているので、現在の下水設備を使用しなが
らの活線施工が可能となっている。なお、シールド掘進
機１００の掘進力は新設管渠１０３の基端（立て坑）に
置かれた元押しジャッキ１０６により新設管渠１０３を
介して与えられる。掘削ずりはスクリューコンベア１０
７等を通じて坑外へ運ばれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この先行技術
は次のように掘進不能に陥り易く円滑且つ確実な更新を
行えないという問題点を有していた。すなわち、既設埋
設管路は、通常多数のヒューム管等の嵌合連結により形
成されており、地盤の状態等により、一部の管体が僅か
に沈下していたりするものである。したがって、既設埋
設管路全体としては蛇行（特に上下方向）していること
が多いのが実情である。しかるに、先行技術では、先行
体は管体の中心軸心周りに回転するように掘進機本体に
対して連結されてはいるものの、既設埋設管路の曲がり
に追従して移動することができない。そのため、先行技
術のシールド掘進機では、先行体は既設埋設管路の曲が
り部分に差し掛かっても掘進機本体の掘進方向以外には
進行することができない。したがってかかる場合には掘
進機も掘進できなくなる。これでは、円滑且つ確実な更
新を行うことはできない。

【０００７】他方、前述のとおり通常の更新に際して
は、陶製またはコンクリート製の既設埋設管路を切削す
るとともに、同径サイズまたは１〜２サイズ上の新設管
路を布設するためには周辺地盤も掘削する。

【０００８】しかし、単なる地盤と異なり、特に鉄筋が
入った既設埋設管路の切削は次のような理由により非常
に難しいことが問題であった。すなわち、後述の実験例
にも示すように、鉄筋が入った既設埋設管路を切削する
と、コンクリート部分が先に割れて鉄筋が剥き出しにな
り、この剥き出しの鉄筋はカッタのビットに接触しても
撓む若しくは曲がることができるので切削されにくい。
そのため、掘進が進むにつれてコンクリートから突出す
る鉄筋が長くなり、ある程度まで達すると回転するカッ
タビット等に巻き付いてしまう。また、カッタビットに
より鉄筋を切断できたとしても、その切断長が長い場合
には、切断された鉄筋がカッタビット等に絡み付くこと
も想定される。そして、かかる鉄筋の巻き付きが生じた
場合、掘進不能になったり、掘進機の故障を生じるるお
それがある。

【０００９】そこで、本発明の主たる課題は、掘進不能
に陥ることなく、円滑且つ確実に掘進を行うことができ
る、既設埋設管路更新用シールド掘進機を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、既設埋設管
路の切削および掘進を行う掘進機本体に対して、この掘
進機本体の前方において掘進機本体の掘進に伴って既設
埋設管路内を進行する先行体を連結してなる掘進機にお
いて、前記先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従
して前記掘進機本体に対して移動するように構成したこ
とで解決できる。

【００１１】より具体的には、前記掘進機本体と先行体
とを連結部材を介して連結し、且つ各連結部分を自在継
手構造とすることにより、前記先行体を、前記既設埋設
管路の曲がりに追従して前記掘進機本体に対して移動す
るように構成することを推奨する（請求項２記載の発
明）。

【００１２】また、前記掘進機本体と前記先行体とを、
自在継手部を少なくとも２ヶ所に設けた連結部材を介し
て連結することにより、前記先行体を、前記既設埋設管
路の曲がりに追従して前記掘進機本体に対して移動する
ように構成することもできる（請求項３記載の発明）。

【００１３】さらに、前記掘進機本体と先行体とを、自
在継手部を少なくとも１ヶ所に設けた連結部材を介して
連結するとともに、前記連結部材の前記先行体に対する
連結部分および前記連結部材の前記掘進機に対する連結
部分の少なくとも一方を自在継手構造とすることによ
り、前記先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従し
て前記掘進機本体に対して移動するように構成すること
もできる（請求項４記載の発明）。

【００１４】これら本発明の掘進機において、前記掘進
機本体の掘進方向と前記自在継手間を結ぶ線に平行な方
向との斜度を検出する斜度検出手段と、その検出斜度に
基づき前記掘進機本体の方向修正を行う方向修正手段と
を備えるのは好ましい（請求項５記載の発明に関す
る）。

【００１５】また、前記掘進機本体の掘進方向と前記先
行体の進行方向との斜度を検出する斜度検出手段と、そ
の検出斜度に基づき前記掘進機本体の方向修正を行う方
向修正手段とを備えるのも好ましい（請求項６記載の発
明に関する）。

【００１６】前記先行体は前記既設管路内を閉塞するよ
うに構成され、且つ前記先行体の前方の既設埋設管路内
から、前記掘進機本体の後方に構築された新設埋設管内
まで連通する連絡流路が設けられている構成とすること
もできる（請求項７記載の発明に関する）。

【００１７】次に、既設埋設管路更新用掘進機に用いる
フライスカッタ盤としては、既設埋設管路更新用掘進機
の前面に回転自在に取付けられる回転盤と、前記回転盤
に、前方に突出するように固定して設けられたルーフビ
ットと、前記回転盤に、回転盤側方に突出するように固
定して設けられたオーバービットとを備えるものを推奨
する（請求項８記載の発明に関する）。

【００１８】また、既設埋設管路更新用掘進機の前面に
回転自在に取付けられる回転盤と、この回転盤に、前方
に突出するように固定して設けられたルーフビットとを
備えるフライスカッタ盤であって、前記ルーフビット
は、少なくとも回転盤側部分に関しては、前記突出方向
に対して直交する方向の幅が前記回転盤前面に近づくに
つれて太くなる外形を有しているものも推奨する（請求
項９記載の発明に関する）。これにより、鉄筋の巻き付
きや絡み付きを低減させることができる。

【００１９】この場合に、前記回転盤に、回転盤側方に
突出するオーバービットを備えせしめることを推奨する
（請求項１０記載の発明に関する）。

【００２０】他方、既設埋設管路の切削を行う切削手段
を備える掘進機本体に対して、この掘進機本体の前方に
おいて掘進機本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行
する先行体を連結してなる掘進機において、前記切削手
段として、請求項８〜１０のいずれか１項記載のフライ
スカッタ盤を備えた掘進機も本発明に含まれる（請求項
１１記載の発明）。

【００２１】次に、既設埋設管路更新時における掘進方
法としては、既設埋設管路の切削および掘進を行う掘進
機本体に対して、この掘進機本体の前方において掘進機
本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行する先行体を
連結し、この先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追
従して前記掘進機本体に対して移動させつつ、前記掘進
機本体により既設埋設管路の切削および掘進を行う方法
を提案する（請求項１２記載の発明）。

【００２２】特に、前記掘進機による既設埋設管路の切
削および掘進を行うに際し、前記掘進機本体の掘進方向
と前記先行体の進行方向との斜度を検出し、その検出斜
度に基づき前記掘進機本体の方向修正を行うのは好まし
い（請求項１３記載の発明）。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳説する。 ＜装置構成＞図１は、本発明に係る既設埋設管路更新用
掘進機例１を示し、図２〜７はI-I断面、II-II断面、II
I-III断面、IV-IV断面、V-V断面、およびVI-VI断面をそ
れぞれ示している。本掘進機１は、既設埋設管路Ｐ１の
切削および掘進を行う掘進機本体１Ａに対して、この掘
進機本体１Ａの前方において掘進機本体１Ａの掘進に伴
って既設埋設管路Ｐ１内を進行する先行体１Ｂを連結し
てなるものであり、先行体１Ｂは、既設埋設管路Ｐ１の
曲がりに追従して掘進機本体１Ａに対して移動するよう
になっている。

【００２４】さらに具体的に説明する。掘進機本体１Ａ
は、いわゆるシールド掘進機と同様の構成を有してい
る。スキンプレート２の前端面には回転駆動源３により
回転する掘削面板４が設けられ、このスキンプレート２
内の掘削面板４より後方側には隔壁５が設けられ、さら
に、スキンプレート２の後部内にセグメントＣを組み立
てる等して新設埋設管Ｐ２を形成するように構成され、
スキンプレート２の後部には該新設埋設管Ｐ２を反力受
けとしてスキンプレート２を推進する図示しない推進ジ
ャッキが装着されている。

【００２５】スキンプレート２は、前スキンプレート２
１および後スキンプレート２２からなり、図８にも示す
ように、後スキンプレート２２の前端縁部が小径部２２
Ａとされ、この小径部２２Ａが前スキンプレート２１の
後端部に挿入され、一体的なスキンプレート２を形成し
ている。また、前スキンプレート２１後部の上端部と後
スキンプレート２２前部の上端部とを、掘進方向に対し
て水平方向に直交するリンク軸Ｒ１によって回転自在に
連結し、掘進機本体１Ａが図中二点鎖線でそれぞれ示す
ように上下に折れ曲がるようになっている。

【００２６】掘削面板４は、面板支持ドラム４Ａの外周
を支承するいわゆる周囲支持方式により、スキンプレー
ト２の中心軸心ＡＸ１と同心をなすように軸支されると
ともに、面板支持ドラム４Ａを介して油圧モータ等の回
転駆動源３により回転駆動されるようになっている。図
４にも示すように、駆動源３…は公知の掘進機と同様に
スキンプレート２内に周方向に沿って複数設けられてい
る。もちろん他の面板支持方式、及び面板駆動方式を採
用することもできる。

【００２７】また、面板４としては公知のものを採用で
きるが、本形態では、図３にも示すように、油圧モータ
等のフライス駆動源６Ｍにより、面板４の回転軸心ＡＸ
１に対して偏心する偏心軸周りに回転駆動される遊星フ
ライスカッタ６，６を一対設けているだけで、例えば前
述の特公平７−８１５００号公報記載の掘進機のよう
に、ローラカッタやトゥースカッタは設けていない。ま
た、図示例の遊星フライスカッタ６，６は、請求項７記
載の発明に従ったものである（詳しくは後述する）。本
遊星フライスカッタ６は後に詳しく述べる第1のタイプ
に相当するものであり、既設埋設管Ｐ１に鉄筋が埋め込
まれているものを切削する場合に、鉄筋をビットに絡み
付かせずに切削できるものである。

【００２８】また、本例の掘進機では、スキンプレート
２後方部位で構築した新設埋設管Ｐ２内から隔壁５およ
び面板４の中心部位を貫通し面板４の前方に突出する管
体（連結部材）１０が配設される。

【００２９】図示例の管体１０は、外周面に螺旋状羽根
１０Ａが形成されており、ズリ搬送用スクリューコンベ
ヤ１１のスクリュー軸を兼ねるようになっている。すな
わち、先ず、隔壁４を貫通してバルクヘッドＢＨ内から
スキンプレート後部まで延在する筒状ケーシング１２が
設けられ、スクリュー管軸１０はこのケーシング１２内
に同心状に収納され、さらにこのスクリュー管軸１０は
ケーシング１２に固定されたコンベヤ駆動源１３（図６
参照）により回転駆動されるようになっている。また、
図示しないが、スクリュー管軸１０を掘削面板４に固定
し、面板４の回転によって、すなわち駆動源２によって
回転するように構成することもできる。

【００３０】掘削面板４により掘削されバルクヘッドＢ
Ｈ内に取り込まれたズリ（面板４により切削された原地
盤土、埋設管材（すなわちコンクリート等）および鉄筋
を含む）はスクリューコンベヤ１１のケーシング１２の
先端開口１２Ａからケーシング１２内に入り、スクリュ
ー軸１０の回転により同ケーシング１２内を通って排出
されるようになっている。図１中のＺは排出された掘削
ズリを示している。特に、図示例の掘進機１はいわゆる
泥土加圧方式に属するものであり、掘削ズリは、送泥管
９Ａおよび加泥材吐出口９Ｂを介して面板４外側に吐出
供給された泥土とともに、スクリューコンベヤ１１によ
り排出するように構成するとともに、スクリューコンベ
ヤ１１のケーシング１２の後端部には開閉ゲート１４を
設け、このゲート１４の開閉により排泥量を調節できる
ように構成しており、この開閉ゲート１４による排泥量
調節と泥土の圧送量調節とによって、隔壁４より前方を
一定の加圧状態に保ち地山を保護できるようになってい
る。

【００３１】本例では、かかる掘進機本体１Ａの前方に
突出する管体１０に対して、掘進機本体１Ａの掘進に後
押しされ既設埋設管路Ｐ１内を進行する先行体１Ｂが連
結されている。

【００３２】図示例では、掘進機本体１Ａと先行体１Ｂ
とは連結管（連結部材）３０を介して連結されている。
より詳細には、連結管３０における先端リンク部３０Ａ
および後端リンク部３０Ｂが球状をなしており、そのう
ちの後端球状リンク部３０Ｂを掘進機本体１Ａの前方突
出管体１０の先端リンク部１０Ｒが摺動自在に握持し、
先端球状リンク部３０Ａを先行体１Ｂの後端リンク部４
１が摺動自在に握持している。かくして、各連結部分は
ボールリンク構造とされ、先行体１Ｂは既設埋設管路Ｐ
１の曲がりに追従して掘進機本体１Ａに対して自在に移
動することが可能となっている。また、連結管３０外面
には土圧計３１が固定されており、この土圧計３１の計
測結果に基づいて図示しない制御装置により前述の開閉
ゲート１４による排泥量調節と泥土の圧送量調節とを行
うようになっている。

【００３３】先行体１Ｂは、既設埋設管Ｐ１の断面形状
より一回り小さい断面形状に形成され、この先行体１Ｂ
の外周面には既設埋設管Ｐ１との間隙を密閉するパッキ
ング５２，５２が装着してある。なお、このパッキング
４２，４２の密閉力は、既設埋設管Ｐ１内を流れて来る
下水等を掘削作業領域に流入させないように確実に遮断
しうるとともに、シールド掘進機本体１Ａの掘進力によ
って先行体１Ｂが既設埋設管Ｐ１内を進行しうる強さに
設定する。

【００３４】また、先行体１Ｂには、その前方側の既設
埋設管Ｐ１内と連結管３０内とに連通する連通路４３を
設けてある。すなわち、この先行体１Ｂは既設埋設管Ｐ
１内の下水等を連通路を介して連結管３０内に流入させ
るが、掘削作業領域に対してはこれを遮断するようにな
っている。

【００３５】一方、連結管３０内通路は、その後端部に
連結された管体１０内に連通させ、管体１０の後端は新
設埋設管Ｐ２内に連通させれば良い。図示例では、管体
の後端は隔壁５を貫通して掘進機本体１Ａの後側まで延
在しており、延長管１０’により新設管Ｐ２内の後方位
置に通じさせている。かくして、先行体１Ｂの連通路４
３、連結管３０内通路および管体１０内通路により、本
発明にいう連絡流路が形成される。

【００３６】さらに本装置１では、先行体１Ｂの進行方
向Ｄ２に対する掘進機本体１Ａの掘進方向Ｄ１の斜度、
特に掘進方向Ｄ１に対する先行体１Ｂの進行方向Ｄ２の
水平方向斜度および鉛直方向斜度θ１（それぞれ傾斜方
向含む。以下、これらを第１の斜度ともいう）を検出す
る斜度検出手段と、その検出斜度に基づき掘進機本体１
Ａの方向修正を行う方向修正手段とを設けるのが好まし
い。

【００３７】かかる斜度検出手段としては、例えば図９
および図１０に示すように、先行体１Ｂの後端リンク部
４１と前方突出管体１０の先端リンク部１０Ｒとに跨る
ストロ−ク計ＳＴ１，…を上下左右の各部位に架設する
とともに、左右のストローク計ＳＴ１，ＳＴ１によりそ
れぞれ測定されるストローク値のストローク差に基づき
水平方向斜度を、上下のストローク計ＳＴ１，ＳＴ１に
よりそれぞれ測定されるストローク値のストローク差に
基づき鉛直方向斜度θ１を、それぞれ算出する図示しな
い演算装置を設けてなるもの５０を推奨する。

【００３８】なお、本例の掘進機１では本体１Ａと先行
対１Ｂとを２箇所のボールリンクにより連結しているた
め、掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行
となる状態には、掘削中心軸方向ＡＸ１と先行体１Ｂの
中心軸方向ＡＸ２とが図９に示すように同軸をなす状態
および図１２に示すように偏心する状態が存在する。一
方、上述の斜度検出手段５０では、掘進方向Ｄ１と先行
体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行である限り、掘削中心軸
方向ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸方向ＡＸ２とが同軸を
なしていても偏心していても、上下のストローク計間お
よび左右のストローク計間にストローク差が生じない。
したがって、本斜度検出手段５０は、ある時点でのスト
ローク値のみを検出しても、斜度検出を行うことができ
ない。しかし、通常の場合、突然に掘進方向Ｄ１と先行
体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行な状態にならず、図１１
に示すような掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２
とが交差する状態を経て、図１２に示すように両方向が
平行になると考えられる。よって、ストローク計ＳＴ
１，…のストローク差を適宜の間隔で若しくは連続的に
記録し或いは監視していれば、掘進方向に対して先行体
１Ｂの進行方向すなわち既設埋設管路の延在方向が傾斜
していれば、その斜度を検出することは可能である。ま
た、１〜２サイズ大きい新設管路を布設する場合、既設
埋設管路よりも大径の孔を削孔するので、掘進方向Ｄ１
と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行であれば、掘削中
心軸方向ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸方向ＡＸ２との多
少の偏心は実質的な問題とならない

【００３９】この他にも、図１３に示すように角度計Ｒ
Ｅ１およびストローク計ＳＴ２を組合せて用い、鉛直方
向および水平方向の斜度をそれぞれ検出する斜度検出手
段５１を設けることもできる。図示例では、前方突出管
体１０の先端半球部１０ＲにロータリーエンコーダＲＥ
１を固定し、このロータリーエンコーダＲＥ１のロータ
軸ＲＲと先行体１Ｂの後端リンク部４１とをストローク
計ＳＴ２により繋ぎ、掘進方向Ｄ１に対する先行体１Ｂ
の進行方向Ｄ２の水平方向斜度をロータリーエンコーダ
ＲＥ１により測定し、鉛直方向斜度をストローク計ＳＴ
２の計測値に基づき図示しない演算装置により算出する
ように構成している。逆に、先行体１Ｂの後端リンク部
４１にロータリーエンコーダを固定し、このロータリー
エンコーダのロータ部と前方突出管体１０の先端リンク
部１０Ｒとをストローク計により繋ぐようにしても良い
（図示せず）。また図１４に示すように、ストローク計
を用いずに（符号ＥＣで示すものは、伸縮連結杆であ
る）、水平方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲ
Ｅ２と、鉛直方向斜度を計測するロータリーエンコーダ
ＲＥ３とを設け、これらにより水平方向斜度および鉛直
方向斜度をそれぞれ計測するように構成することもでき
る。なお、上述のあるいは後述する斜度検出手段は、掘
進機１外部に露出するため防水性を求められる。よっ
て、この観点からはストローク計のみによる斜度検出手
段（前述の５０等）の方が好ましい。

【００４０】また、かかる斜度検出手段５０〜５２と合
わせて、あるいはこれに代えて、掘進方向Ｄ１に対する
連結管３０の長手方向Ｄ３（自在継手部間を結ぶ線と平
行な方向）の水平方向斜度および鉛直方向斜度θ２（そ
れぞれ傾斜方向含む。以下、これらを第２の斜度ともい
う）を検出する第２の斜度検出手段を設けることもでき
る。

【００４１】かかる検出を行う場合、前述の第1の斜度
を計測する場合と同様の構成を応用できる。すなわち、
図１５に示すように、前方突出管体１０の先端リンク部
１０Ｒ（先行体１Ｂの後端リンク部４１であっても良
い）と連結管３０外周面とに跨るストロ−ク計ＳＴ３，
…を上下左右の各部位に架設し、これらストローク計Ｓ
Ｔ３，…により測定されるストローク値のストローク差
に基づき第2の斜度を検出したり、図１６に示すよう
に、掘進方向Ｄ１に対する連結管３０の長手方向Ｄ３の
水平方向斜度をロータリーエンコーダＲＥ４により測定
し、鉛直方向斜度をストローク計ＳＴ４の計測値に基づ
き図示しない演算装置により算出するように構成した
り、図１７に示すように、ストローク計を用いずに、水
平方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲＥ５と、
鉛直方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲＥ６と
を設け、これらにより水平方向斜度および鉛直方向斜度
をそれぞれ計測するように構成することができる。

【００４２】掘削中心軸ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸Ａ
Ｘ３とが同軸をなしている状態では、連結管３０の長手
方向Ｄ３は掘進方向Ｄ１に対して傾いておらず、掘削中
心軸ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸ＡＸ３とが偏心してい
る状態では、連結管３０の長手方向Ｄ３は掘進方向Ｄ１
に対して傾くので、第２の斜度検出手段５３〜５５によ
れば、掘進方向に対する連結管３０の斜度を知ることが
できる。また、検出された第２の斜度と既知の継手間距
離とに基づけば、先行体１Ｂの中心軸ＡＸ３と掘進機本
体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１とが偏心している場合の軸間
距離、すなわちどの方向にどれ位平行にズレているかを
算出することもできる。

【００４３】一方本例では、方向修正手段として、前述
のスキンプレート２の折れ曲がり部において、前スキン
プレート２１および後スキンプレート２２に方向修正ジ
ャッキ５１を架設するとともに、斜度検出センサ５０の
検出斜度に基づき掘進機本体１Ａの方向修正量を算出
し、この修正量に基づき方向修正ジャッキを作動させる
図示しない方向制御装置を設けている。本例では、前ス
キンプレート２１および後スキンプレート２２のリンク
軸Ｒ１を上部に設けているので、図５にも示すように、
スキンプレート２内下部に左右一対の方向修正ジャッキ
５１，５１を設けており、この方向修正ジャッキ５１，
５１の伸縮により、リンク軸Ｒ１周りにスキンプレート
２の折り曲げ角を調節できるようになっている。

【００４４】＜掘進方法＞掘進に際しては、図１に示す
ように、先行体１Ｂを既設埋設管路Ｐ１内に挿入した状
態で、掘進機本体１Ａによる掘進、すなわち面板４前面
の遊星フライスカッタ６により既設埋設管路Ｐ１および
周辺地盤を切削するとともに図示しない推進ジャッキに
より掘進機本体１Ａを推進させる。この際、先行体１Ｂ
は掘進機本体１Ａ前部に対して連結されているので、掘
進機本体１Ａの掘進に伴いその推進力により後押しされ
つつ既設埋設管路Ｐ１内を進行する。また、掘進機本体
１Ａの掘進に伴い、掘進機本体１Ａ後方においてセグメ
ントＣを組立て新設管路Ｐ１を布設する。また、先行体
１Ｂの前方側の下水等は、先行体１Ｂの連通路４３およ
び管体１０，１０’内よりなる連絡流路を介して、新設
管路Ｐ２内に排出させる。

【００４５】既設埋設管路Ｐ１が一部沈降等により蛇行
している場合には、先行体１Ｂはこれに追従して掘進機
本体１Ａに対して移動する。例えば既設埋設管路Ｐ１が
下方に折れ曲がっている場合、図１８に示すように先行
体１Ｂはその折れ曲がりに追従して進行方向を変えるよ
うに、掘進機本体１Ａに対して移動する。しかる後、再
び既設埋設管路Ｐ１が上方に折れ曲がり水平姿勢となっ
た場合、図１９に示すように、既設埋設管路Ｐ１の中心
軸ＡＸ２方向は掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１に対
して下方に平行にズレた位置になるが、先行体１Ｂはこ
れに追従して進行方向を変えるように掘進機本体１Ａに
対して移動する。かくして、既設埋設管路Ｐ１が蛇行し
ている場合にも先行体１Ｂがこれに追従して進路変更す
るため掘進機本体１Ａの掘進が妨げられることはない。

【００４６】しかし、掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ
１と既設埋設管路Ｐ１の中心軸（すなわち、先行体１Ｂ
の進行方向に沿う中心軸）ＡＸ２方向とのズレが増加す
ると、掘進予定経路からズレて掘進機本体１Ａを掘進さ
せてしまい、既設管路Ｐ１の一部を切削撤去できずに残
してしまったり、先行体１Ｂが移動限界に達し進行方向
を変えることができずに掘進不能に陥る、あるいは掘進
機１が破壊する虞があるので、前述のように斜度検出手
段５０〜５２および方向修正手段を設けるのが好まし
い。

【００４７】斜度検出手段５０〜５２を設けると、掘進
機本体１Ａの掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２
との斜度を適宜または逐次検出することができるので、
この検出結果に基づけば容易に掘進管理を行うことがで
きる。また、前述の第2の斜度検出手段５３〜５５を設
ければ、更に高度な掘進管理を行うことができる。検出
結果に基づく方向修正を厳密に行う場合には連続検出が
好ましいことはいうまでもない。図示例の掘進機１Ａに
は、前述のように先行体１Ｂの進行方向Ｄ２に対する掘
進方向Ｄ１の斜度を検出する斜度検出手段５０が設けら
れており、図１８に示す状態では、既設埋設管路Ｐ１が
掘進方向に対して下方８．９度傾いているので、検出さ
れる鉛直方向斜度θ１は下方に８．９度となる。また、
図１９に示すように先行体１Ｂの進行方向と掘進機本体
１Ａの掘進方向Ｄ１とが平行であるが、中心軸相互が偏
心している場合、検出される鉛直方向斜度θ１は０度と
なる。この場合において、前述の第2の斜度検出手段５
３〜５５を設ければ、既設埋設管路Ｐ１の中心軸心ＡＸ
２に対して掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１が、どの
方向にどれ位平行にズレているかを知ることができる。

【００４８】さらに方向修正手段を設けると、検出斜度
に基づき掘進機本体１Ａの掘進方向修正を適宜または逐
次行うことができる。多少の斜度があるからといってそ
の都度掘進方向を修正するのは管理・制御を複雑にする
上、新設管路を蛇行させることにもなるので好ましくな
い。したがって、例えば閾値を設定しておき、多少の斜
度を無視し、検出斜度が閾値を超えた場合に掘進機本体
１Ａの方向修正を行うようにすることもできる。

【００４９】たとえば図１８に示す状態から方向修正を
行うに際し、既設埋設管路と同軸的に新設管路を布設す
る場合には、方向修正ジャッキ５１，５１（同図には示
していない）を伸張させて、当該状態における掘進方向
Ｄ１に対して掘進機本体１Ａを下方に８．９度方向修正
するように掘進を行う。この際に先行体１Ｂの進行方向
Ｄ２に対する掘進方向Ｄ１の斜度θ１を監視するのが好
ましい。そして、検出斜度θ１が０度になったならば当
該斜度を保つように掘進機１の方向修正を行いつつ掘進
させる等して、既設埋設管路Ｐ１の中心軸ＡＸ２と掘進
機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１とを整合させることがで
きる。

【００５０】この他にも、既設埋設管路Ｐ１と管底また
は管頂を合わせるようにして新設管路を設ける場合に
は、各場合に応じて定まる既設埋設管路Ｐ１に対する掘
進機本体１Ａの位置関係を保つように、斜度検出に基づ
く方向修正を行うことができる。

【００５１】かくして、既設埋設管路Ｐ１が蛇行等して
いる場合にも、先行体１Ｂのガイドにより既設埋設管路
Ｐ１からズレることなく掘進機本体１Ａを掘進させるこ
とができる。よって、掘進に掘進不能に陥ることなく、
円滑且つ確実に管路の更新を行うことができる。

【００５２】＜フライスカッタ盤の具体例＞次に、本発
明に係るフライスカッタ盤について詳説する。本発明に
係るフライスカッタ盤のうち、第1のタイプは請求項７
記載の発明に従うものである。すなわち、図２０に示す
ように、掘進機の前面に回転自在に取付けられる回転円
盤６１と、回転円盤６１の前面に、掘進方向前方に突出
するように固定して設けられたルーフビット６２，６２
と、回転円盤６１の前面に、回転円盤側方に突出するよ
うに固定して設けられたオーバービット６３，６３とを
備えるものである。ルーフビット６２およびオーバービ
ット６３は、それぞれ、取付け部位および取付け方向は
異なるものの、柱状をなし、先端部の回転方向がわ部分
にのみ刃６２Ａ，６３Ａがそれぞれ形成されている（片
刃）点では同一のものである。本例では、ルーフビット
６２およびオーバービット６３が各２つ設けられてい
る。本第1のタイプ６０によれば、ルーフビット６２の
みの場合と比べて、鉄筋入管体の切削に関して管体およ
び鉄筋を確実に細かく切削できる（後述実験例を参
照）。

【００５３】図２１に示す第２のタイプ７１は、回転盤
７１の前面に、前方に突出するように固定して設けられ
たルーフビット７２，７２のみを一対備え、これらルー
フビット７２，７２の回転盤がわ部分は、突出方向に対
して直交する方向の幅Ｄ１が回転盤前面に近づくにつれ
て太くなる外形を有しているものである。したがって、
ルーフビット７２の回転盤がわ部分には先端側に向かう
につれて細くなる傾斜面部７２Ｂ，７２Ｂがそれぞれ形
成される。７２Ａ，７２Ａは刃部を示している。仮に鉄
筋等がルーフビット７２に巻きついたとしても、その巻
付鉄筋はこの傾斜面部７２Ｂによりルーフビット７２先
端側に滑動するので、ルーフビットから外れ易い。ま
た、ルーフビットが傾斜面部７２Ｂにより支持されてい
るので、ルーフビット７２が折れ難いという利点もあ
る。

【００５４】図２２に示す第３のタイプ７０’は、第2
のタイプにおいて、回転盤７１の前面に、回転盤側方に
突出するオーバービット７３，７３を一対備えせしめた
ものであり、第2のタイプの利点（鉄筋巻付き防止効果
およびビット折れ防止効果）を有するとともに、第1の
タイプと同様に管切削性が良好となる利点を有する。オ
ーバービット７３，７３の数は適宜定めれば良く、従っ
て１つでも良いが、多くし過ぎると切削抵抗が増すの
で、本例のように２つとするか、あるいは次述の第4の
タイプのように３つとするのが好ましい。

【００５５】図２３に示す第4のタイプは、第３のタイ
プをさらに改良したものである。すなわち、本第４のタ
イプでは、円盤の三方周縁部を盤面と直交する平面で切
り欠いてなる、丸角正三角形状の回転盤８１と、この回
転盤前面の各頂部近傍にそれぞれ配列固定された３つの
ルーフビット８２…と、各ルーフビット８２…間と対応
する、切り欠き面８１Ａ…に固定され、回転盤８１の回
転軌跡円Ｒ２外まで突出する３つのオーバービット８３
…とを備えたものである。ルーフビット８２およびオー
バービット８３は、取付け部位および取付け方向は異な
るものの、長手方向全部分（刃部含む）が、長手方向に
対して直交する方向の幅Ｄ２が回転盤前面に近づくにつ
れて太くなる外形をそれぞれ有している。また、ルーフ
ビット８２およびオーバービットは、先端から基端にか
けて全体に、回転方向がわ部分およびその反対側部分の
両方に刃８２Ａ，８２Ｂおよび８３Ａ，８３Ｂが形成さ
れている。すなわち両刃とされている。本第４のタイプ
は、前述第１〜第３のタイプと比べて鉄筋巻付き防止効
果、ビット折れ防止効果、および切削性に優れる。

【００５６】なお、これらフライスカッタ盤を備えた掘
進機も本発明に含まれる（請求項１０記載の発明に関す
る）。

【００５７】＜その他＞（イ）本発明における先行体と
掘進機本体との連結形態は、上記例に限定されるもので
はない。図示しないが、例えば請求項３記載の発明に従
って、自在継手部を少なくとも２ヶ所に設けた連結部材
を介して掘進機本体と先行体とを連結することにより、
先行体を、既設埋設管路の曲がりに追従して掘進機本体
に対して移動するように構成することができる。

【００５８】また、これも図示しないが、請求項４記載
の発明に従って、掘進機本体と先行体とを、自在継手部
を少なくとも１ヶ所に設けた連結部材を介して連結する
とともに、連結部材の先行体に対する連結部分および連
結部材の掘進機に対する連結部分の少なくとも一方を自
在継手構造とすることにより、先行体を、既設埋設管路
の曲がりに追従して掘進機本体に対して移動するように
構成することもできる。

【００５９】（ロ）上記掘進機例１では、前スキンプレ
ート２１後部の上端部と後スキンプレート２２前部の上
端部とを、掘進方向に対して水平方向に直交するリンク
軸Ｒ１によって回転自在に連結し、掘進機本体１Ａが上
下方向に折れ曲がるように構成したが、例えば前スキン
プレート後部の上端部と後スキンプレート前部の上端部
とを自在継手により連結して、全方向に折れ曲がるよう
に構成するのも好ましい（図示せず）。この場合、方向
修正ジャッキも掘進機本体の全方向の屈折が可能なよう
に複数設けるのが好ましい。 （ハ）上記掘進機例１では、掘進機本体１Ａが上下方向
に折れ曲がるように構成しているので、前述の第１の斜
度検出手段５０〜５２および第２の斜度検出手段５５を
設ける場合、水平方向斜度を検出するためのストローク
計やロータリーエンコーダを設けなくても良い。

【００６０】（ニ）本発明の連絡流路は、上記例のよう
に先行体１Ｂおよび掘進機本体１Ａとの連結部材３０内
を通るようにする必要はなく、別途設けることもでき
る。

【００６１】（ホ）本発明の掘進機は、上記例のように
連絡流路を設けなくても良い。例えば既設埋設管が小径
である場合等においては、先行体１Ｂのサイズを大きく
できず、そのため上記例のような下水等の連通路４３を
設けることができない場合もある。かかる場合には、先
行体前方側の既設埋設管路内と新設管路内とを適宜の連
絡管により地上を通して連通させる（図示せず）。

【００６２】＜実験例＞以下では、本発明に係るフライ
スカッタ盤を装着した掘進機によるヒューム管の切削実
験について詳説し、本発明に係るフライスカッタ盤の効
果を明らかにする。

【００６３】本実験で用いた本発明に係るフライスカッ
タ盤は、ルーフビットおよびオーバービットを各２つ有
する前述図２１に示す第１のタイプのもの（以下、本発
明例という）である。

【００６４】また、比較例として、図２４に示すよう
に、回転盤９１と、回転盤９１の前面に、掘進方向前方
に突出するように固定して設けられた一対のルーフビッ
ト９２，９２のみを備えるフライスカッタ盤９０につい
ても実験を行った。

【００６５】本実験では、地上にヒューム管を固定し、
この管体の一端側面に対して上記例の掘進機（ローラカ
ッタおよびトゥースカッタ等の他のカッタは装着してい
ない）を同心的に掘進させ、切削状況観察および切削片
の観察を行った。その結果を表１に示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】表１に示すとおり、本発明例のフライスカ
ッタ盤によれば、管体および鉄筋を確実に且つスムーズ
に切削でき、それらの切削片も細かく、鉄筋の巻付きも
皆無となり、振動も小さいことが判明した。他方、比較
例によると、鉄筋の巻付きを回避できず、特にヒューム
管ソケット部の切削に関し、コンクリートの過大な破損
を生じたり、カッタ面板が停止する事態が生じた。

【００６８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、掘進不
能に陥ることなく、円滑且つ確実に掘進できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る掘進機の縦断面図である。

【図２】図１のI-I断面要部を示す断面図である。

【図３】図１のII-II断面要部を示す断面図である。

【図４】図１のIII-III断面要部を示す断面図である。

【図５】図１のIV-IV断面要部を示す断面図である。

【図６】図１のV-V断面要部を示す断面図である。

【図７】図１のVI-VI断面要部を示す断面図である。

【図８】図１の要部を示す要部拡大縦断面図である。

【図９】第1の斜度検出手段を設けた連結管部分の要部
のみを示す、概略縦断面図である。

【図１０】第1の斜度検出手段を設けた連結管部分の要
部のみを示す、管横断方向に沿う縦断面図である。

【図１１】第1の斜度検出手段の作動原理図である。

【図１２】第1の斜度検出手段の作動原理図である。

【図１３】他の第1の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１４】他の第1の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１５】第２の斜度検出手段を設けた連結管部分の要
部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１６】他の第２の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１７】他の第２の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１８】掘進状態を示す要部拡大縦断面図である。

【図１９】掘進状態を示す要部拡大縦断面図である。

【図２０】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２１】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２２】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２３】本発明に係るフライスカッタ盤の、（ａ）平
面図および（ｂ）そのVII-VII断面図である。

【図２４】比較例のフライスカッタ盤を示す斜視図であ
る。

【図２５】従来の掘進機の掘進状態を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…掘進機、１Ａ…掘進機本体、１Ｂ…先行体、２スキ
ンプレート、３…面盤の回転駆動源、４…面板、５…隔
壁、６フライスカッタ盤、１０…スクリュー管軸、３０
…連結管。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月２２日（１９９９．４．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】 既設埋設管路更新用掘進機、既設埋設
管路更新用掘進機に用いるフライスカッタ盤、ならびに
既設埋設管路更新時における掘進方法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設埋設管路更新
用シールド掘進機に関し、更に詳しくは円滑且つ確実な
掘進が可能な既設埋設管路更新用シールド掘進機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下下水道等の既設埋設管を更新
する場合、既設埋設管の使用を中断することが困難であ
るため、既設埋設管とは別なルートまたは既設埋設管よ
りさらに深い場所に新規な埋設管路を構築する方法が一
般的に採用されてきた。

【０００３】このように別ルートに埋設管を新設するた
めには、新たな開削工事のための用地を確保する必要が
ある。しかし、わが国においてはかかる用地確保が困難
なことが多いこと、および既設埋設管より深い位置に埋
設管を新設するには施工経費がかさむことが問題視され
るようになった。

【０００４】かかる問題点に対し、特公平７−８１５０
０号公報において、シールド掘進機を用いて非開削で既
設埋設管路を更新する技術が提案されている。同技術
（以下、先行技術ともいう）は、図２５に示されるよう
に、中央に開口部を設けたカッターヘッド１０１を備え
既設埋設管路の切削および掘進を行う掘進機本体１００
Ｂと、カッターヘッド１０１の開口部１０１Ａを介して
前方に突出する管体１０２の先端部に回転継手構造によ
り連結され、この掘進機本体１００Ｂの前方において掘
進機本体１００Ｂの掘進に伴って既設埋設管路１０４内
を進行する先行隔壁体１００Ｆとからなるシールド掘進
機１００を用いるものである。特に先行隔壁体１００Ｆ
は、既設埋設管路１０４内を閉塞するように構成され、
且つ先行隔壁体１００Ｆの前方の既設埋設管路内から、
前記カッターヘッド１０１の中央を貫いて設けられた管
体１０２を通り、前記掘進機本体の後方に構築された新
設埋設管内まで連通する連絡流路１０５が設けられてい
る。

【０００５】そして、かかるシールド掘進機１００によ
り既設埋設管路１０４および周辺地盤を掘削撤去しなが
ら、シールド掘進機１００の後方に新設管路１０３を布
設するものである。この際、先行隔壁体１００Ｆは既設
埋設管路１０４内をシールド掘進機１００の掘進に伴っ
て進み、シールド掘進機１００を掘進方向へとガイドす
る役割とともに既設埋設管路１０４内からシールド掘進
機本体１００Ｂの作業スペースへ下水等が流入するのを
防ぐ役割も担う。また、既設埋設管路１０４内の下水等
は、連絡流路１０５を介して新設管路１０３内へ流され
るようになっているので、現在の下水設備を使用しなが
らの活線施工が可能となっている。なお、シールド掘進
機１００の掘進力は新設管渠１０３の基端（立て坑）に
置かれた元押しジャッキ１０６により新設管渠１０３を
介して与えられる。掘削ずりはスクリューコンベア１０
７等を通じて坑外へ運ばれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この先行技術
は次のように掘進不能に陥り易く円滑且つ確実な更新を
行えないという問題点を有していた。すなわち、既設埋
設管路は、通常多数のヒューム管等の嵌合連結により形
成されており、地盤の状態等により、一部の管体が僅か
に沈下していたりするものである。したがって、既設埋
設管路全体としては蛇行（特に上下方向）していること
が多いのが実情である。しかるに、先行技術では、先行
体は管体の中心軸心周りに回転するように掘進機本体に
対して連結されてはいるものの、既設埋設管路の曲がり
に追従して移動することができない。そのため、先行技
術のシールド掘進機では、先行体は既設埋設管路の曲が
り部分に差し掛かっても掘進機本体の掘進方向以外には
進行することができない。したがってかかる場合には掘
進機も掘進できなくなる。これでは、円滑且つ確実な更
新を行うことはできない。

【０００７】他方、前述のとおり通常の更新に際して
は、陶製またはコンクリート製の既設埋設管路を切削す
るとともに、同径サイズまたは１〜２サイズ上の新設管
路を布設するためには周辺地盤も掘削する。

【０００８】しかし、単なる地盤と異なり、特に鉄筋が
入った既設埋設管路の切削は次のような理由により非常
に難しいことが問題であった。すなわち、後述の実験例
にも示すように、鉄筋が入った既設埋設管路を切削する
と、コンクリート部分が先に割れて鉄筋が剥き出しにな
り、この剥き出しの鉄筋はカッタのビットに接触しても
撓む若しくは曲がることができるので切削されにくい。
そのため、掘進が進むにつれてコンクリートから突出す
る鉄筋が長くなり、ある程度まで達すると回転するカッ
タビット等に巻き付いてしまう。また、カッタビットに
より鉄筋を切断できたとしても、その切断長が長い場合
には、切断された鉄筋がカッタビット等に絡み付くこと
も想定される。そして、かかる鉄筋の巻き付きが生じた
場合、掘進不能になったり、掘進機の故障を生じるおそ
れがある。

【０００９】そこで、本発明の主たる課題は、掘進不能
に陥ることなく、円滑且つ確実に掘進を行うことができ
る、既設埋設管路更新用シールド掘進機を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、既設埋設管
路の切削および掘進を行う掘進機本体に対して、この掘
進機本体の前方において掘進機本体の掘進に伴って既設
埋設管路内を進行する先行体を連結してなる掘進機にお
いて、前記先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従
して前記掘進機本体に対して移動するように構成したこ
とで解決できる。

【００１１】より具体的には、前記掘進機本体と先行体
とを連結部材を介して連結し、且つ少なくとも各連結部
分を自在継手構造とすることにより、前記先行体を、前
記既設埋設管路の曲がりに追従して前記掘進機本体に対
して移動するように構成することを推奨する（請求項２
記載の発明）。

【００１２】また、前記掘進機本体と前記先行体とを、
自在継手部を少なくとも２ヶ所に設けた連結部材を介し
て連結することにより、前記先行体を、前記既設埋設管
路の曲がりに追従して前記掘進機本体に対して移動する
ように構成することもできる（請求項３記載の発明）。

【００１３】さらに、前記掘進機本体と先行体とを、自
在継手部を少なくとも１ヶ所に設けた連結部材を介して
連結するとともに、前記連結部材の前記先行体に対する
連結部分および前記連結部材の前記掘進機に対する連結
部分の少なくとも一方を自在継手構造とすることによ
り、前記先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従し
て前記掘進機本体に対して移動するように構成すること
もできる（請求項４記載の発明）。

【００１４】これら本発明の掘進機において、前記掘進
機本体の掘進方向と前記自在継手間を結ぶ線に平行な方
向との斜度を検出する斜度検出手段と、その検出斜度に
基づき前記掘進機本体の方向修正を行う方向修正手段と
を備えるのは好ましい（請求項５記載の発明に関す
る）。

【００１５】また、前記掘進機本体の掘進方向と前記先
行体の進行方向との斜度を検出する斜度検出手段と、そ
の検出斜度に基づき前記掘進機本体の方向修正を行う方
向修正手段とを備えるのも好ましい（請求項６記載の発
明に関する）。

【００１６】前記先行体は前記既設管路内を閉塞するよ
うに構成され、且つ前記先行体の前方の既設埋設管路内
から、前記掘進機本体の後方に構築された新設埋設管内
まで連通する連絡流路が設けられている構成とすること
もできる（請求項７記載の発明に関する）。

【００１７】次に、既設埋設管路更新用掘進機に用いる
フライスカッタ盤としては、既設埋設管路更新用掘進機
の前面に回転自在に取付けられる回転盤と、前記回転盤
に、前方に突出するように固定して設けられたルーフビ
ットと、前記回転盤に、回転盤側方に突出するように固
定して設けられたオーバービットとを備えるものを推奨
する（請求項８記載の発明に関する）。

【００１８】また、既設埋設管路更新用掘進機の前面に
回転自在に取付けられる回転盤と、この回転盤に、前方
に突出するように固定して設けられたルーフビットとを
備えるフライスカッタ盤であって、前記ルーフビット
は、少なくとも回転盤側部分に関しては、前記突出方向
に対して直交する方向の幅が前記回転盤前面に近づくに
つれて太くなる外形を有しているものも推奨する（請求
項９記載の発明に関する）。これにより、鉄筋の巻き付
きや絡み付きを低減させることができる。

【００１９】この場合に、前記回転盤に、回転盤側方に
突出するオーバービットを備えせしめることを推奨する
（請求項１０記載の発明に関する）。

【００２０】他方、既設埋設管路の切削を行う切削手段
を備える掘進機本体に対して、この掘進機本体の前方に
おいて掘進機本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行
する先行体を連結してなる掘進機において、前記切削手
段として、請求項８〜１０のいずれか１項記載のフライ
スカッタ盤を備えた掘進機も本発明に含まれる（請求項
１１記載の発明）。

【００２１】次に、既設埋設管路更新時における掘進方
法としては、既設埋設管路の切削および掘進を行う掘進
機本体に対して、この掘進機本体の前方において掘進機
本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行する先行体を
連結し、この先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追
従して前記掘進機本体に対して移動させつつ、前記掘進
機本体により既設埋設管路の切削および掘進を行う方法
を提案する（請求項１２記載の発明）。

【００２２】特に、前記掘進機による既設埋設管路の切
削および掘進を行うに際し、前記掘進機本体の掘進方向
と前記先行体の進行方向との斜度を検出し、その検出斜
度に基づき前記掘進機本体の方向修正を行うのは好まし
い（請求項１３記載の発明）。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳説する。 ＜装置構成＞図１は、本発明に係る既設埋設管路更新用
掘進機例１を示し、図２〜７はI-I断面、II-II断面、II
I-III断面、IV-IV断面、V-V断面、およびVI-VI断面をそ
れぞれ示している。本掘進機１は、既設埋設管路Ｐ１の
切削および掘進を行う掘進機本体１Ａに対して、この掘
進機本体１Ａの前方において掘進機本体１Ａの掘進に伴
って既設埋設管路Ｐ１内を進行する先行体１Ｂを連結し
てなるものであり、先行体１Ｂは、既設埋設管路Ｐ１の
曲がりに追従して掘進機本体１Ａに対して移動するよう
になっている。

【００２４】さらに具体的に説明する。掘進機本体１Ａ
は、いわゆるシールド掘進機と同様の構成を有してい
る。スキンプレート２の前端面には回転駆動源３により
回転する掘削面板４が設けられ、このスキンプレート２
内の掘削面板４より後方側には隔壁５が設けられ、さら
に、スキンプレート２の後部内にセグメントＣを組み立
てる等して新設埋設管Ｐ２を形成するように構成され、
スキンプレート２の後部には該新設埋設管Ｐ２を反力受
けとしてスキンプレート２を推進する図示しない推進ジ
ャッキが装着されている。

【００２５】スキンプレート２は、前スキンプレート２
１および後スキンプレート２２からなり、図８にも示す
ように、後スキンプレート２２の前端縁部が小径部２２
Ａとされ、この小径部２２Ａが前スキンプレート２１の
後端部に挿入され、一体的なスキンプレート２を形成し
ている。また、前スキンプレート２１後部の上端部と後
スキンプレート２２前部の上端部とを、掘進方向に対し
て水平方向に直交するリンク軸Ｒ１によって回転自在に
連結し、掘進機本体１Ａが図中二点鎖線でそれぞれ示す
ように上下に折れ曲がるようになっている。

【００２６】掘削面板４は、面板支持ドラム４Ａの外周
を支承するいわゆる周囲支持方式により、スキンプレー
ト２の中心軸心ＡＸ１と同心をなすように軸支されると
ともに、面板支持ドラム４Ａを介して油圧モータ等の回
転駆動源３により回転駆動されるようになっている。図
４にも示すように、駆動源３…は公知の掘進機と同様に
スキンプレート２内に周方向に沿って複数設けられてい
る。もちろん他の面板支持方式、及び面板駆動方式を採
用することもできる。

【００２７】また、面板４としては公知のものを採用で
きるが、本形態では、図３にも示すように、油圧モータ
等のフライス駆動源６Ｍにより、面板４の回転軸心ＡＸ
１に対して偏心する偏心軸周りに回転駆動される遊星フ
ライスカッタ６，６を一対設けているだけで、例えば前
述の特公平７−８１５００号公報記載の掘進機のよう
に、ローラカッタやトゥースカッタは設けていない。ま
た、図示例の遊星フライスカッタ６，６は、請求項７記
載の発明に従ったものである（詳しくは後述する）。本
遊星フライスカッタ６は後に詳しく述べる第1のタイプ
に相当するものであり、既設埋設管Ｐ１に鉄筋が埋め込
まれているものを切削する場合に、鉄筋をビットに絡み
付かせずに切削できるものである。

【００２８】また、本例の掘進機では、スキンプレート
２後方部位で構築した新設埋設管Ｐ２内から隔壁５およ
び面板４の中心部位を貫通し面板４の前方に突出する管
体（連結部材）１０が配設される。

【００２９】図示例の管体１０は、外周面に螺旋状羽根
１０Ａが形成されており、ズリ搬送用スクリューコンベ
ヤ１１のスクリュー管軸を兼ねるようになっている。す
なわち、先ず、隔壁５を貫通してバルクヘッドＢＨ内か
らスキンプレート後部まで延在する筒状ケーシング１２
が設けられ、スクリュー管軸１０はこのケーシング１２
内に同心状に収納され、さらにこのスクリュー管軸１０
はケーシング１２に固定されたコンベヤ駆動源１３（図
６参照）により回転駆動されるようになっている。ま
た、図示しないが、スクリュー管軸１０を掘削面板４に
固定し、面板４の回転によって、すなわち駆動源２によ
って回転するように構成することもできる。

【００３０】掘削面板４により掘削されバルクヘッドＢ
Ｈ内に取り込まれたズリ（面板４により切削された原地
盤土、埋設管材（すなわちコンクリート等）および鉄筋
を含む）はスクリューコンベヤ１１のケーシング１２の
先端開口１２Ａからケーシング１２内に入り、スクリュ
ー管軸１０の回転により同ケーシング１２内を通って排
出されるようになっている。図１中のＺは排出された掘
削ズリを示している。特に、図示例の掘進機１はいわゆ
る泥土加圧方式に属するものであり、掘削ズリは、送泥
管９Ａおよび加泥材吐出口９Ｂを介して面板４外側に吐
出供給された泥土とともに、スクリューコンベヤ１１に
より排出するように構成するとともに、スクリューコン
ベヤ１１のケーシング１２の後端部には開閉ゲート１４
を設け、このゲート１４の開閉により排泥量を調節でき
るように構成しており、この開閉ゲート１４による排泥
量調節と泥土の圧送量調節とによって、隔壁４より前方
を一定の加圧状態に保ち地山を保護できるようになって
いる。

【００３１】本例では、かかる掘進機本体１Ａの前方に
突出する管体１０に対して、掘進機本体１Ａの掘進に後
押しされ既設埋設管路Ｐ１内を進行する先行体１Ｂが連
結されている。

【００３２】図示例では、掘進機本体１Ａと先行体１Ｂ
とは連結管（連結部材）３０を介して連結されている。
より詳細には、連結管３０における先端リンク部３０Ａ
および後端リンク部３０Ｂが球状をなしており、そのう
ちの後端球状リンク部３０Ｂを掘進機本体１Ａの前方突
出管体１０の先端リンク部１０Ｒが摺動自在に握持し、
先端球状リンク部３０Ａを先行体１Ｂの後端リンク部４
１が摺動自在に握持している。かくして、各連結部分は
ボールリンク構造とされ、先行体１Ｂは既設埋設管路Ｐ
１の曲がりに追従して掘進機本体１Ａに対して自在に移
動することが可能となっている。また、連結管３０外面
には土圧計３１が固定されており、この土圧計３１の計
測結果に基づいて図示しない制御装置により前述の開閉
ゲート１４による排泥量調節と泥土の圧送量調節とを行
うようになっている。

【００３３】先行体１Ｂは、既設埋設管Ｐ１の断面形状
より一回り小さい断面形状に形成され、この先行体１Ｂ
の外周面には既設埋設管Ｐ１との間隙を密閉するパッキ
ング４２，４２が装着してある。なお、このパッキング
４２，４２の密閉力は、既設埋設管Ｐ１内を流れて来る
下水等を掘削作業領域に流入させないように確実に遮断
しうるとともに、シールド掘進機本体１Ａの掘進力によ
って先行体１Ｂが既設埋設管Ｐ１内を進行しうる強さに
設定する。

【００３４】また、先行体１Ｂには、その前方側の既設
埋設管Ｐ１内と連結管３０内とに連通する連通路４３を
設けてある。すなわち、この先行体１Ｂは既設埋設管Ｐ
１内の下水等を連通路を介して連結管３０内に流入させ
るが、掘削作業領域に対してはこれを遮断するようにな
っている。

【００３５】一方、連結管３０内通路は、その後端部に
連結された管体１０内に連通させ、管体１０の後端は新
設埋設管Ｐ２内に連通させれば良い。図示例では、管体
の後端は隔壁５を貫通して掘進機本体１Ａの後側まで延
在しており、延長管１０’により新設管Ｐ２内の後方位
置に通じさせている。かくして、先行体１Ｂの連通路４
３、連結管３０内通路および管体１０内通路により、本
発明にいう連絡流路が形成される。

【００３６】さらに本装置１では、先行体１Ｂの進行方
向Ｄ２に対する掘進機本体１Ａの掘進方向Ｄ１の斜度、
特に掘進方向Ｄ１に対する先行体１Ｂの進行方向Ｄ２の
水平方向斜度および鉛直方向斜度θ１（それぞれ傾斜方
向含む。以下、これらを第１の斜度ともいう）を検出す
る斜度検出手段と、その検出斜度に基づき掘進機本体１
Ａの方向修正を行う方向修正手段とを設けるのが好まし
い。

【００３７】かかる斜度検出手段としては、例えば図９
および図１０に示すように、先行体１Ｂの後端リンク部
４１と前方突出管体１０の先端リンク部１０Ｒとに跨る
ストロ−ク計ＳＴ１，…を上下左右の各部位に架設する
とともに、左右のストローク計ＳＴ１，ＳＴ１によりそ
れぞれ測定されるストローク値のストローク差に基づき
水平方向斜度を、上下のストローク計ＳＴ１，ＳＴ１に
よりそれぞれ測定されるストローク値のストローク差に
基づき鉛直方向斜度θ１を、それぞれ算出する図示しな
い演算装置を設けてなるもの５０を推奨する。

【００３８】なお、本例の掘進機１では本体１Ａと先行
対１Ｂとを２箇所のボールリンクにより連結しているた
め、掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行
となる状態には、掘削中心軸方向ＡＸ１と先行体１Ｂの
中心軸方向ＡＸ２とが図９に示すように同軸をなす状態
および図１２に示すように偏心する状態が存在する。一
方、上述の斜度検出手段５０では、掘進方向Ｄ１と先行
体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行である限り、掘削中心軸
方向ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸方向ＡＸ２とが同軸を
なしていても偏心していても、上下のストローク計間お
よび左右のストローク計間にストローク差が生じない。
したがって、本斜度検出手段５０は、ある時点でのスト
ローク値のみを検出しても、斜度検出を行うことができ
ない。しかし、通常の場合、突然に掘進方向Ｄ１と先行
体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行な状態にならず、図１１
に示すような掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２
とが交差する状態を経て、図１２に示すように両方向が
平行になると考えられる。よって、ストローク計ＳＴ
１，…のストローク差を適宜の間隔で若しくは連続的に
記録し或いは監視していれば、掘進方向に対して先行体
１Ｂの進行方向すなわち既設埋設管路の延在方向が傾斜
していれば、その斜度を検出することは可能である。ま
た、１〜２サイズ大きい新設管路を布設する場合、既設
埋設管路よりも大径の孔を削孔するので、掘進方向Ｄ１
と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２とが平行であれば、掘削中
心軸方向ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸方向ＡＸ２との多
少の偏心は実質的な問題とならない。

【００３９】この他にも、図１３に示すように角度計Ｒ
Ｅ１およびストローク計ＳＴ２を組合せて用い、鉛直方
向および水平方向の斜度をそれぞれ検出する斜度検出手
段５１を設けることもできる。図示例では、前方突出管
体１０の先端半球部１０ＲにロータリーエンコーダＲＥ
１を固定し、このロータリーエンコーダＲＥ１のロータ
軸ＲＲと先行体１Ｂの後端リンク部４１とをストローク
計ＳＴ２により繋ぎ、掘進方向Ｄ１に対する先行体１Ｂ
の進行方向Ｄ２の水平方向斜度をロータリーエンコーダ
ＲＥ１により測定し、鉛直方向斜度をストローク計ＳＴ
２の計測値に基づき図示しない演算装置により算出する
ように構成している。逆に、先行体１Ｂの後端リンク部
４１にロータリーエンコーダを固定し、このロータリー
エンコーダのロータ部と前方突出管体１０の先端リンク
部１０Ｒとをストローク計により繋ぐようにしても良い
（図示せず）。また図１４に示すように、ストローク計
を用いずに（符号ＥＣで示すものは、伸縮連結杆であ
る）、水平方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲ
Ｅ２と、鉛直方向斜度を計測するロータリーエンコーダ
ＲＥ３とを設け、これらにより水平方向斜度および鉛直
方向斜度をそれぞれ計測するように構成することもでき
る。なお、上述のあるいは後述する斜度検出手段は、掘
進機１外部に露出するため防水性を求められる。よっ
て、この観点からはストローク計のみによる斜度検出手
段（前述の５０等）の方が好ましい。

【００４０】また、かかる斜度検出手段５０〜５２と合
わせて、あるいはこれに代えて、掘進方向Ｄ１に対する
連結管３０の長手方向Ｄ３（自在継手部間を結ぶ線と平
行な方向）の水平方向斜度および鉛直方向斜度θ２（そ
れぞれ傾斜方向含む。以下、これらを第２の斜度ともい
う）を検出する第２の斜度検出手段を設けることもでき
る。

【００４１】かかる検出を行う場合、前述の第1の斜度
を計測する場合と同様の構成を応用できる。すなわち、
図１５に示すように、前方突出管体１０の先端リンク部
１０Ｒ（先行体１Ｂの後端リンク部４１であっても良
い）と連結管３０外周面とに跨るストロ−ク計ＳＴ３，
…を上下左右の各部位に架設し、これらストローク計Ｓ
Ｔ３，…により測定されるストローク値のストローク差
に基づき第2の斜度を検出したり、図１６に示すよう
に、掘進方向Ｄ１に対する連結管３０の長手方向Ｄ３の
水平方向斜度をロータリーエンコーダＲＥ４により測定
し、鉛直方向斜度をストローク計ＳＴ４の計測値に基づ
き図示しない演算装置により算出するように構成した
り、図１７に示すように、ストローク計を用いずに、水
平方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲＥ５と、
鉛直方向斜度を計測するロータリーエンコーダＲＥ６と
を設け、これらにより水平方向斜度および鉛直方向斜度
をそれぞれ計測するように構成することができる。

【００４２】掘削中心軸ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸Ａ
Ｘ３とが同軸をなしている状態では、連結管３０の長手
方向Ｄ３は掘進方向Ｄ１に対して傾いておらず、掘削中
心軸ＡＸ１と先行体１Ｂの中心軸ＡＸ３とが偏心してい
る状態では、連結管３０の長手方向Ｄ３は掘進方向Ｄ１
に対して傾くので、第２の斜度検出手段５３〜５５によ
れば、掘進方向に対する連結管３０の斜度を知ることが
できる。また、検出された第２の斜度と既知の継手間距
離とに基づけば、先行体１Ｂの中心軸ＡＸ３と掘進機本
体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１とが偏心している場合の軸間
距離、すなわちどの方向にどれ位平行にズレているかを
算出することもできる。

【００４３】一方本例では、方向修正手段として、前述
のスキンプレート２の折れ曲がり部において、前スキン
プレート２１および後スキンプレート２２に方向修正ジ
ャッキ５１を架設するとともに、斜度検出センサ５０の
検出斜度に基づき掘進機本体１Ａの方向修正量を算出
し、この修正量に基づき方向修正ジャッキを作動させる
図示しない方向制御装置を設けている。本例では、前ス
キンプレート２１および後スキンプレート２２のリンク
軸Ｒ１を上部に設けているので、図５にも示すように、
スキンプレート２内下部に左右一対の方向修正ジャッキ
５１，５１を設けており、この方向修正ジャッキ５１，
５１の伸縮により、リンク軸Ｒ１周りにスキンプレート
２の折り曲げ角を調節できるようになっている。

【００４４】＜掘進方法＞掘進に際しては、図１に示す
ように、先行体１Ｂを既設埋設管路Ｐ１内に挿入した状
態で、掘進機本体１Ａによる掘進、すなわち面板４前面
の遊星フライスカッタ６により既設埋設管路Ｐ１および
周辺地盤を切削するとともに図示しない推進ジャッキに
より掘進機本体１Ａを推進させる。この際、先行体１Ｂ
は掘進機本体１Ａ前部に対して連結されているので、掘
進機本体１Ａの掘進に伴いその推進力により後押しされ
つつ既設埋設管路Ｐ１内を進行する。また、掘進機本体
１Ａの掘進に伴い、掘進機本体１Ａ後方においてセグメ
ントＣを組立て新設管路Ｐ２を布設する。また、先行体
１Ｂの前方側の下水等は、先行体１Ｂの連通路４３およ
び管体１０，１０’内よりなる連絡流路を介して、新設
管路Ｐ２内に排出させる。

【００４５】既設埋設管路Ｐ１が一部沈降等により蛇行
している場合には、先行体１Ｂはこれに追従して掘進機
本体１Ａに対して移動する。例えば既設埋設管路Ｐ１が
下方に折れ曲がっている場合、図１８に示すように先行
体１Ｂはその折れ曲がりに追従して進行方向を変えるよ
うに、掘進機本体１Ａに対して移動する。しかる後、再
び既設埋設管路Ｐ１が上方に折れ曲がり水平姿勢となっ
た場合、図１９に示すように、既設埋設管路Ｐ１の中心
軸ＡＸ２方向は掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１に対
して下方に平行にズレた位置になるが、先行体１Ｂはこ
れに追従して進行方向を変えるように掘進機本体１Ａに
対して移動する。かくして、既設埋設管路Ｐ１が蛇行し
ている場合にも先行体１Ｂがこれに追従して進路変更す
るため掘進機本体１Ａの掘進が妨げられることはない。

【００４６】しかし、掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ
１と既設埋設管路Ｐ１の中心軸（すなわち、先行体１Ｂ
の進行方向に沿う中心軸）ＡＸ２方向とのズレが増加す
ると、掘進予定経路からズレて掘進機本体１Ａを掘進さ
せてしまい、既設管路Ｐ１の一部を切削撤去できずに残
してしまったり、先行体１Ｂが移動限界に達し進行方向
を変えることができずに掘進不能に陥る、あるいは掘進
機１が破壊する虞があるので、前述のように斜度検出手
段５０〜５２および方向修正手段を設けるのが好まし
い。

【００４７】斜度検出手段５０〜５２を設けると、掘進
機本体１Ａの掘進方向Ｄ１と先行体１Ｂの進行方向Ｄ２
との斜度を適宜または逐次検出することができるので、
この検出結果に基づけば容易に掘進管理を行うことがで
きる。また、前述の第2の斜度検出手段５３〜５５を設
ければ、更に高度な掘進管理を行うことができる。検出
結果に基づく方向修正を厳密に行う場合には連続検出が
好ましいことはいうまでもない。図示例の掘進機１Ａに
は、前述のように先行体１Ｂの進行方向Ｄ２に対する掘
進方向Ｄ１の斜度を検出する斜度検出手段５０が設けら
れており、図１８に示す状態では、既設埋設管路Ｐ１が
掘進方向に対して下方８．９度傾いているので、検出さ
れる鉛直方向斜度θ１は下方に８．９度となる。また、
図１９に示すように先行体１Ｂの進行方向と掘進機本体
１Ａの掘進方向Ｄ１とが平行であるが、中心軸相互が偏
心している場合、検出される鉛直方向斜度θ２は０度と
なる。この場合において、前述の第2の斜度検出手段５
３〜５５を設ければ、既設埋設管路Ｐ１の中心軸心ＡＸ
２に対して掘進機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１が、どの
方向にどれ位平行にズレているかを知ることができる。

【００４８】さらに方向修正手段を設けると、検出斜度
に基づき掘進機本体１Ａの掘進方向修正を適宜または逐
次行うことができる。多少の斜度があるからといってそ
の都度掘進方向を修正するのは管理・制御を複雑にする
上、新設管路を蛇行させることにもなるので好ましくな
い。したがって、例えば閾値を設定しておき、多少の斜
度を無視し、検出斜度が閾値を超えた場合に掘進機本体
１Ａの方向修正を行うようにすることもできる。

【００４９】たとえば図１８に示す状態から方向修正を
行うに際し、既設埋設管路と同軸的に新設管路を布設す
る場合には、方向修正ジャッキ５１，５１（同図には示
していない）を伸張させて、当該状態における掘進方向
Ｄ１に対して掘進機本体１Ａを下方に８．９度方向修正
するように掘進を行う。この際に先行体１Ｂの進行方向
Ｄ２に対する掘進方向Ｄ１の斜度θ１を監視するのが好
ましい。そして、検出斜度θ１が０度になったならば当
該斜度を保つように掘進機１の方向修正を行いつつ掘進
させる等して、既設埋設管路Ｐ１の中心軸ＡＸ２と掘進
機本体１Ａの掘削中心軸ＡＸ１とを整合させることがで
きる。

【００５０】この他にも、既設埋設管路Ｐ１と管底また
は管頂を合わせるようにして新設管路を設ける場合に
は、各場合に応じて定まる既設埋設管路Ｐ１に対する掘
進機本体１Ａの位置関係を保つように、斜度検出に基づ
く方向修正を行うことができる。

【００５１】かくして、既設埋設管路Ｐ１が蛇行等して
いる場合にも、先行体１Ｂのガイドにより既設埋設管路
Ｐ１からズレることなく掘進機本体１Ａを掘進させるこ
とができる。よって、掘進に掘進不能に陥ることなく、
円滑且つ確実に管路の更新を行うことができる。

【００５２】＜フライスカッタ盤の具体例＞次に、本発
明に係るフライスカッタ盤について詳説する。本発明に
係るフライスカッタ盤のうち、第1のタイプは請求項７
記載の発明に従うものである。すなわち、図２０に示す
ように、掘進機の前面に回転自在に取付けられる回転円
盤６１と、回転円盤６１の前面に、掘進方向前方に突出
するように固定して設けられたルーフビット６２，６２
と、回転円盤６１の前面に、回転円盤側方に突出するよ
うに固定して設けられたオーバービット６３，６３とを
備えるものである。ルーフビット６２およびオーバービ
ット６３は、それぞれ、取付け部位および取付け方向は
異なるものの、柱状をなし、先端部の回転方向がわ部分
にのみ刃６２Ａ，６３Ａがそれぞれ形成されている（片
刃）点では同一のものである。本例では、ルーフビット
６２およびオーバービット６３が各２つ設けられてい
る。本第1のタイプ６０によれば、ルーフビット６２の
みの場合と比べて、鉄筋入管体の切削に関して管体およ
び鉄筋を確実に細かく切削できる（後述実験例を参
照）。

【００５３】図２１に示す第２のタイプ７１は、回転盤
７１の前面に、前方に突出するように固定して設けられ
たルーフビット７２，７２のみを一対備え、これらルー
フビット７２，７２の回転盤がわ部分は、突出方向に対
して直交する方向の幅が回転盤前面に近づくにつれて太
くなる外形を有しているものである。したがって、ルー
フビット７２の回転盤がわ部分には先端側に向かうにつ
れて細くなる傾斜面部７２Ｂ，７２Ｂがそれぞれ形成さ
れる。７２Ａ，７２Ａは刃部を示している。仮に鉄筋等
がルーフビット７２に巻きついたとしても、その巻付鉄
筋はこの傾斜面部７２Ｂによりルーフビット７２先端側
に滑動するので、ルーフビットから外れ易い。また、ル
ーフビットが傾斜面部７２Ｂにより支持されているの
で、ルーフビット７２が折れ難いという利点もある。

【００５４】図２２に示す第３のタイプ７０’は、第2
のタイプにおいて、回転盤７１の前面に、回転盤側方に
突出するオーバービット７３，７３を一対備えせしめた
ものであり、第2のタイプの利点（鉄筋巻付き防止効果
およびビット折れ防止効果）を有するとともに、第1の
タイプと同様に管切削性が良好となる利点を有する。オ
ーバービット７３，７３の数は適宜定めれば良く、従っ
て１つでも良いが、多くし過ぎると切削抵抗が増すの
で、本例のように２つとするか、あるいは次述の第4の
タイプのように３つとするのが好ましい。

【００５５】図２３に示す第4のタイプは、第３のタイ
プをさらに改良したものである。すなわち、本第４のタ
イプでは、円盤の三方周縁部を盤面と直交する平面で切
り欠いてなる、丸角正三角形状の回転盤８１と、この回
転盤前面の各頂部近傍にそれぞれ配列固定された３つの
ルーフビット８２…と、各ルーフビット８２…間と対応
する、切り欠き面８１Ａ…に固定され、回転盤８１の回
転軌跡円Ｒ２外まで突出する３つのオーバービット８３
…とを備えたものである。ルーフビット８２およびオー
バービット８３は、取付け部位および取付け方向は異な
るものの、長手方向全部分（刃部含む）が、長手方向に
対して直交する方向の幅が回転盤前面に近づくにつれて
太くなる外形をそれぞれ有している。また、ルーフビッ
ト８２およびオーバービット８３は、先端から基端にか
けて全体に、回転方向がわ部分およびその反対側部分の
両方に刃８２Ａ，８２Ｂおよび８３Ａ，８３Ｂが形成さ
れている。すなわち両刃とされている。本第４のタイプ
は、前述第１〜第３のタイプと比べて鉄筋巻付き防止効
果、ビット折れ防止効果、および切削性に優れる。

【００５６】なお、これらフライスカッタ盤を備えた掘
進機も本発明に含まれる（請求項１０記載の発明に関す
る）。

【００５７】＜その他＞（イ）本発明における先行体と
掘進機本体との連結形態は、上記例に限定されるもので
はない。図示しないが、例えば請求項３記載の発明に従
って、自在継手部を少なくとも２ヶ所に設けた連結部材
を介して掘進機本体と先行体とを連結することにより、
先行体を、既設埋設管路の曲がりに追従して掘進機本体
に対して移動するように構成することができる。

【００５８】また、これも図示しないが、請求項４記載
の発明に従って、掘進機本体と先行体とを、自在継手部
を少なくとも１ヶ所に設けた連結部材を介して連結する
とともに、連結部材の先行体に対する連結部分および連
結部材の掘進機に対する連結部分の少なくとも一方を自
在継手構造とすることにより、先行体を、既設埋設管路
の曲がりに追従して掘進機本体に対して移動するように
構成することもできる。

【００５９】（ロ）上記掘進機例１では、前スキンプレ
ート２１後部の上端部と後スキンプレート２２前部の上
端部とを、掘進方向に対して水平方向に直交するリンク
軸Ｒ１によって回転自在に連結し、掘進機本体１Ａが上
下方向に折れ曲がるように構成したが、例えば前スキン
プレート後部の上端部と後スキンプレート前部の上端部
とを自在継手により連結して、全方向に折れ曲がるよう
に構成するのも好ましい（図示せず）。この場合、方向
修正ジャッキも掘進機本体の全方向の屈折が可能なよう
に複数設けるのが好ましい。 （ハ）上記掘進機例１では、掘進機本体１Ａが上下方向
に折れ曲がるように構成しているので、前述の第１の斜
度検出手段５０〜５２および第２の斜度検出手段５５を
設ける場合、水平方向斜度を検出するためのストローク
計やロータリーエンコーダを設けなくても良い。

【００６０】（ニ）本発明の連絡流路は、上記例のよう
に先行体１Ｂおよび掘進機本体１Ａとの連結部材３０内
を通るようにする必要はなく、別途設けることもでき
る。

【００６１】（ホ）本発明の掘進機は、上記例のように
連絡流路を設けなくても良い。例えば既設埋設管が小径
である場合等においては、先行体１Ｂのサイズを大きく
できず、そのため上記例のような下水等の連通路４３を
設けることができない場合もある。かかる場合には、先
行体前方側の既設埋設管路内と新設管路内とを適宜の連
絡管により地上を通して連通させる（図示せず）。

【００６２】＜実験例＞以下では、本発明に係るフライ
スカッタ盤を装着した掘進機によるヒューム管の切削実
験について詳説し、本発明に係るフライスカッタ盤の効
果を明らかにする。

【００６３】本実験で用いた本発明に係るフライスカッ
タ盤は、ルーフビットおよびオーバービットを各２つ有
する前述図２０に示す第１のタイプのもの（以下、本発
明例という）である。

【００６４】また、比較例として、図２４に示すよう
に、回転盤９１と、回転盤９１の前面に、掘進方向前方
に突出するように固定して設けられた一対のルーフビッ
ト９２，９２のみを備えるフライスカッタ盤９０につい
ても実験を行った。

【００６５】本実験では、地上にヒューム管を固定し、
この管体の一端側面に対して上記例の掘進機（ローラカ
ッタおよびトゥースカッタ等の他のカッタは装着してい
ない）を同心的に掘進させ、切削状況観察および切削片
の観察を行った。その結果を表１に示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】表１に示すとおり、本発明例のフライスカ
ッタ盤によれば、管体および鉄筋を確実に且つスムーズ
に切削でき、それらの切削片も細かく、鉄筋の巻付きも
皆無となり、振動も小さいことが判明した。他方、比較
例によると、鉄筋の巻付きを回避できず、特にヒューム
管ソケット部の切削に関し、コンクリートの過大な破損
を生じたり、カッタ面板が停止する事態が生じた。

【００６８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、掘進不
能に陥ることなく、円滑且つ確実に掘進できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る掘進機の縦断面図である。

【図２】図１のI-I断面要部を示す断面図である。

【図３】図１のII-II断面要部を示す断面図である。

【図４】図１のIII-III断面要部を示す断面図である。

【図５】図１のIV-IV断面要部を示す断面図である。

【図６】図１のV-V断面要部を示す断面図である。

【図７】図１のVI-VI断面要部を示す断面図である。

【図８】図１の要部を示す要部拡大縦断面図である。

【図９】第1の斜度検出手段を設けた連結管部分の要部
のみを示す、概略縦断面図である。

【図１０】第1の斜度検出手段を設けた連結管部分の要
部のみを示す、管横断方向に沿う縦断面図である。

【図１１】第1の斜度検出手段の作動原理図である。

【図１２】第1の斜度検出手段の作動原理図である。

【図１３】他の第1の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１４】他の第1の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１５】第２の斜度検出手段を設けた連結管部分の要
部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１６】他の第２の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１７】他の第２の斜度検出手段を設けた連結管部分
の要部のみを示す、概略縦断面図である。

【図１８】掘進状態を示す要部拡大縦断面図である。

【図１９】掘進状態を示す要部拡大縦断面図である。

【図２０】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２１】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２２】本発明に係るフライスカッタ盤を示す斜視図
である。

【図２３】本発明に係るフライスカッタ盤の、（ａ）平
面図および（ｂ）そのVII-VII断面図である。

【図２４】比較例のフライスカッタ盤を示す斜視図であ
る。

【図２５】従来の掘進機の掘進状態を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】 １…掘進機、１Ａ…掘進機本体、１Ｂ…先行体、２…ス
キンプレート、３…面盤の回転駆動源、４…掘削面板、
５…隔壁、６…遊星フライスカッタ、１０…スクリュー
管軸（前方突出管体）、３０…連結管。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592057385 株式会社湘南合成樹脂製作所 神奈川県平塚市代官町31番27号 (71)出願人 000207621 大日本土木株式会社 岐阜県岐阜市宇佐南１丁目６番８号 (71)出願人 390028015 株式会社地崎工業 東京都港区西新橋２丁目23番１号 (71)出願人 597024773 中日コプロ株式会社 愛知県名古屋市千種区今池南26番４号 (71)出願人 000219406 東亜建設工業株式会社 東京都千代田区四番町５ (71)出願人 000222668 東洋建設株式会社 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 (71)出願人 390036504 日特建設株式会社 東京都中央区銀座８丁目14番14号 (71)出願人 395022018 日本海洋掘削株式会社 東京都港区西麻布三丁目20番16号 (71)出願人 000176785 三菱建設株式会社 東京都中央区日本橋本町３丁目３番６号 (72)発明者 千田 昌平 茨城県竜ヶ崎市松葉３−５−10 (72)発明者 正化 澄夫 東京都千代田区永田町２−17−３ 株式会 社大本組内 (72)発明者 有賀 照男 神奈川県愛甲郡愛川町中津4036−１ コク ド工機株式会社内 (72)発明者 横島 康弘 神奈川県平塚市代官町31−27 株式会社湘 南合成樹脂製作所内 (72)発明者 杉浦 孝文 東京都新宿区市谷田町二丁目35番地 大日 本土木株式会社内 (72)発明者 佐々木 雅彦 東京都港区西新橋２−23−１ 株式会社地 崎工業内 (72)発明者 前園 郁也 愛知県名古屋市千種区今池南26−４ 中日 コプロ株式会社内 (72)発明者 相良 拓 東京都千代田区四番町５ 東亜建設工業株 式会社内 (72)発明者 藤尾 良也 大阪府大阪市中央区高麗橋４−１−１ 東 洋建設株式会社内 (72)発明者 中島 利美 東京都中央区銀座８−14−14 日特建設株 式会社内 (72)発明者 林 廣一 東京都港区西麻布３−20−16 日本海洋掘 削株式会社内 (72)発明者 高橋 勇 東京都中央区日本橋本町３−３−６ 三菱 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA02 AA06 AC18 BA09

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既設埋設管路の切削および掘進を行う掘進
   機本体に対して、この掘進機本体の前方において掘進機
   本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行する先行体を
   連結してなる掘進機において、 前記先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従して前
   記掘進機本体に対して移動するように構成したことを特
   徴とする既設埋設管路更新用掘進機。
2. 【請求項２】前記掘進機本体と先行体とを連結部材を介
   して連結し、且つ少なくとも各連結部分を自在継手構造
   とすることにより、前記先行体を、前記既設埋設管路の
   曲がりに追従して前記掘進機本体に対して移動するよう
   に構成した請求項１記載の既設埋設管路更新用掘進機。
3. 【請求項３】自在継手部を少なくとも２ヶ所に設けた連
   結部材を介して前記掘進機本体と前記先行体とを連結す
   ることにより、前記先行体を、前記既設埋設管路の曲が
   りに追従して前記掘進機本体に対して移動するように構
   成した請求項１記載の既設埋設管路更新用掘進機。
4. 【請求項４】前記掘進機本体と先行体とを、自在継手部
   を少なくとも１ヶ所に設けた連結部材を介して連結する
   とともに、前記連結部材の前記先行体に対する連結部分
   および前記連結部材の前記掘進機に対する連結部分の少
   なくとも一方を自在継手構造とすることにより、前記先
   行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従して前記掘進
   機本体に対して移動するように構成した請求項１記載の
   既設埋設管路更新用掘進機。
5. 【請求項５】前記掘進機本体の掘進方向と前記自在継手
   間を結ぶ線に平行な方向との斜度を検出する斜度検出手
   段と、その検出斜度に基づき前記掘進機本体の方向修正
   を行う方向修正手段とを備えた請求項２〜４のいずれか
   １項記載の既設埋設管路更新用掘進機。
6. 【請求項６】前記掘進機本体の掘進方向と前記先行体の
   進行方向との斜度を検出する斜度検出手段と、その検出
   斜度に基づき前記掘進機本体の方向修正を行う方向修正
   手段とを備えた請求項１〜５のいずれか１項記載の既設
   埋設管路更新用掘進機。
7. 【請求項７】前記先行体は前記既設管路内を閉塞するよ
   うに構成され、且つ前記先行体の前方の既設埋設管路内
   から、前記掘進機本体の後方に構築された新設埋設管内
   まで連通する連絡流路が設けられている請求項１〜６の
   いずれか1項記載の既設埋設管路更新用シールド掘進
   機。
8. 【請求項８】既設埋設管路更新用掘進機の前面に回転自
   在に取付けられる回転盤と、前記回転盤に、前方に突出
   するように固定して設けられたルーフビットと、前記回
   転盤に、回転盤側方に突出するように固定して設けられ
   たオーバービットとを備えることを特徴とする既設埋設
   管路更新用掘進機に用いるフライスカッタ盤。
9. 【請求項９】既設埋設管路更新用掘進機の前面に回転自
   在に取付けられる回転盤と、この回転盤に、前方に突出
   するように固定して設けられたルーフビットとを備える
   フライスカッタ盤であって、 前記ルーフビットは、少なくとも回転盤側部分に関して
   は、前記突出方向に対して直交する方向の幅が前記回転
   盤前面に近づくにつれて太くなる外形を有していること
   を特徴とする既設埋設管路更新用掘進機に用いるフライ
   スカッタ盤。
10. 【請求項１０】前記回転盤に、回転盤側方に突出するオ
    ーバービットを備えた請求項９記載の既設埋設管路更新
    用掘進機に用いるフライスカッタ盤。
11. 【請求項１１】既設埋設管路の切削を行う切削手段を備
    える掘進機本体に対して、この掘進機本体の前方におい
    て掘進機本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行する
    先行体を連結してなる掘進機において、 前記切削手段として、請求項８〜１０のいずれか１項記
    載のフライスカッタ盤を備えたことを特徴とする既設埋
    設管路更新用掘進機。
12. 【請求項１２】既設埋設管路の切削および掘進を行う掘
    進機本体に対して、この掘進機本体の前方において掘進
    機本体の掘進に伴って既設埋設管路内を進行する先行体
    を連結し、 この先行体を、前記既設埋設管路の曲がりに追従して前
    記掘進機本体に対して移動させつつ、前記掘進機本体に
    より既設埋設管路の切削および掘進を行うことを特徴と
    する既設埋設管路更新時における掘進方法。
13. 【請求項１３】前記掘進機による既設埋設管路の切削お
    よび掘進を行うに際し、前記掘進機本体の掘進方向と前
    記先行体の進行方向との斜度を検出し、その検出斜度に
    基づき前記掘進機本体の方向修正を行う請求項１２記載
    の既設埋設管路更新時における掘進方法。