JP2001115796A - トンネル埋戻し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掘削された掘削土が混じった泥水の通路の閉塞
を防止する。 【解決手段】既設のトンネル構造物Ａを撤去しながらト
ンネルＥの埋め戻しを行う装置である。地山Ｂの崩落を
防止する外筒１１と、先端にカッタヘッド７を備えた中
筒１２と、装置内外を遮蔽する内筒１３により三重筒状
の前胴２を形成する。中筒１２と内筒１３の間の隙間を
利用して泥水室２６を形成し、内筒１３の外周面と中筒
１２の内周面に周方向の仕切壁６０，６１を設け、且
つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下
部に排泥用開口部６２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法を応
用して、既存のトンネル構造物を撤去しながらトンネル
の埋め戻しを行うトンネル埋戻し装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下の開発は、それほど進んで居
なかったため、新たなトンネルの構築に際して、別の既
設のトンネルが障害となることがほとんどなかった。

【０００３】しかし、地下の開発が進むにつれ、新たに
トンネルを構築すべき領域に使用されなくなった古いト
ンネルが存在する場合がある。このような不要なトンネ
ルが存在する領域において、新たなトンネルをシールド
掘進機などによって構築する場合、新たに構築するトン
ネルが不要な古いトンネルと交差する場合には、新たな
トンネルの構築に先立って古い不要なトンネルを埋め戻
しておくことが必要である。

【０００４】ところで、古い不要なトンネル、例えば、
下水用のトンネルを撤去する場合は、トンネルの内面を
形成している２次覆工を除去した後、１次覆工と地山の
間に充填されている裏込材を外筒の先端部に設けられて
いるカッタで１ピッチずつ掘削し、裏込材が取り除かれ
たセグメントを順に解体除去する一方、セグメントを取
り除いた後のトンネル（空洞部）に土砂を埋め戻すこと
が行われている。

【０００５】しかしながら、従来のトンネル埋戻し装置
は、カッタによって掘削された裏込材や地山などの掘削
土が混じった泥水の通路が狭くて長いため、掘削土が詰
まり易いという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の問題を解消するものであり、その目的とするところ
は、カッタによって掘削された掘削土が混じった泥水の
通路の閉塞を防止するようにしたトンネル埋戻し装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るトンネル埋戻し装置は、既設のトンネ
ル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置
であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタ
ヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により
三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用
して泥水室を形成し、内筒の外周面と中筒の内周面に周
方向の仕切壁を設け、且つ、該仕切壁の上部に送泥用開
口部を設けるとともに下部に排泥用開口部を設けたこと
を特徴としている。

【０００８】上記のように、泥水室を送泥用開口部およ
び排泥用開口部を有する仕切壁によって仕切ることによ
り、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の排出が促
進され、掘削土が泥水室内で詰まることが少なくなる。

【０００９】また、本発明は、仕切壁の前方に位置して
中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削
土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌
される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進さ
れる。

【００１０】また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開
口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じっ
た泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出さ
れ、泥水室の閉塞を防止できる。

【００１１】また、本発明のトンネル埋戻し装置は、既
設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻し
を行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先
端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する
内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の
隙間を利用して泥水室を形成し、且つ、中筒の内周面に
らせん状の泥土送り手段を設けたことを特徴としてい
る。

【００１２】このように、中筒の内周面にらせん状の泥
土送り手段を設けたことにより、掘削土が混じった泥水
が排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室で
も泥土の沈降を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００１４】図１に示すように、トンネル埋戻し装置１
は、既存のトンネル構造物Ａの外径より、若干、大きな
内径を有する前胴２および前胴２の最外部を形成してい
る外筒１１の後部に摺動可能に嵌合させた後胴３から形
成されている。そして、後胴３は、前胴２に設けた油圧
シリンダ４によって前後に摺動されるようになってい
る。後胴３は、筒体５および隔壁６から形成され、隔壁
６によって筒体５の後端部が密閉されている。

【００１５】前胴２は、外筒１１、中筒１２、内筒１３
の三つの筒が三重になっており、外筒１１によって地山
（不図示）の崩落を防止するようになっている。中筒１
２は、外筒１１の内側に回転可能に設けられており、そ
の先端にカッタヘッド７を備えている。カッタヘッド７
は、図３に示すように、円環状に形成され、ローラーカ
ッタ８およびメインビット群９などが設けられている。

【００１６】そして、隣接するローラーカッタ８，８間
に所定の間隔を設けて一対のメインビット群９を備える
とともに、図中、上段側に位置しているメインビット群
９，９間に外側余掘装置１０を備え、下段側に位置して
いるメインビット群９，９間に内側余掘装置１４を備え
ている。

【００１７】これらの余掘装置１０，１４は、コピーカ
ッタ１５の突出長を調節することにより余掘り代を調整
できるようになっている。また、内側余掘装置１４は、
図４に示すように、コピーカッタ１５に既存のセグメン
トＣの外周面に向けて高圧水を噴射するジェット水吐出
口１６ａを備えている。

【００１８】図２に示すように、カッターヘッド７は、
既存のセグメントＣの外周面に向けて高圧水を噴射する
ジェット水吐出口１６ｂを備え、内筒１３もその内側に
同様のジェット水吐出口１６ｃを備えている。

【００１９】図１に示すように、中筒１２は、中空環状
の支持部材１８によって支持されている。そして、支持
部材１８の後端面に取り付けた環状の内歯歯車１９に
は、ピニオン２０が噛合しており、ピニオン２０が回転
すると、内歯歯車１９と一緒に中筒１２が回転するよう
になっている。ピニオン２０は、外筒１１の内部を仕切
っている隔壁２１に取り付けられているカッタ駆動モー
タ２２の回転軸に設けられている。

【００２０】図１に示すように、外筒１１の中心に配し
た中空の固定管２３は、隔壁２１に固定されている。ま
た、図２に示すように、中筒１２の内側に設けられてい
る内筒１３は、固定管２３に取り付けた前後二つの支持
盤２４，２５によって支持されている。そして、中筒１
２と内筒１３の間の隙間を利用して泥水室２６が形成さ
れている。

【００２１】図１に示すように、固定管２３の前端に連
結させた掘進用連結パイプ２７の中に送泥管２８および
排泥管２９を通している。送泥管２８は、内筒１３の天
井部に固定され、泥水室２６に連通している。一方、排
泥管２９は、内筒１３の底部に固定され、泥水室２６に
連通している。

【００２２】図３に示すように、泥水室２６は、メイン
ビット群９が設けられているカッターヘッド７の部位に
開口している開口部３０に連通している。また、図１に
示すように、掘進用連結パイプ２７および固定管２３の
中に埋戻し用土砂を移送する移送管３１が通され、その
先端部は、後胴部３の隔壁６に取り付けられている。

【００２３】図１に示すように、内筒１３の内側に止水
装置が三重に設けられている。具体的に説明すると、図
２に示すように、第１，第２の止水装置３２は、内筒１
３の内側に前後２段に設けられている。各止水装置３２
は、環状のバネ鋼入りゴムパッキン３３の環状の前縁部
を内筒１３の内側に固定し、その環状の自由縁部が既存
のセグメントＣの外周面に接触するようになっている。
このバネ鋼入りゴムパッキン３３の内側に可撓性の環状
の押圧膜３４が設けられ、押圧膜３４で仕切られた環状
のチャンバ３５に細管３６を通って空気又は水が、常
時、加圧注入され、環状のバネ鋼入りゴムパッキン３３
の自由縁部を既存のセグメントＣの外周面に押圧するよ
うになっている。

【００２４】一方、第３の止水装置３７は、図２に示す
ように、セグメントＣの端面に対向するように設置され
ている。第３の止水装置３７は、円弧状のスプレッダ３
８の前面に止水用パッド３９を有するとともに、スプレ
ッダ３８の背面に固定されているリブ４０にラジアル方
向摺動シール４１を備えている。スプレッダ３８は、支
持盤２４に取り付けられている油圧シリンダ４２のロッ
ド部に取り付けられている。また、図５に示すように、
隣接するスプレッダ３８どうしは、周方向止水シール４
３によって連結されている。周方向止水シール４３は、
スプレッダ３８の背面に取り付けられている。

【００２５】図１に示すように、固形管２３の前端に連
結した掘進用連結パイプ２７にグリッパー装置４５が摺
動可能に嵌合されている。グリッパー装置４５は、その
前方に位置して連結パイプ２７に設置したシールドジャ
ッキ兼逆進ジャッキ（以下、ジャッキと称する）４６の
ロッド部に連結されている。

【００２６】図６に示すように、グリッパー装置４５
は、連結パイプ摺動用ホルダ４７から放射状に設けた４
本の腕部４８を有している。また、図７に示すように、
各腕部４８の自由端にグリップシュー角度調整用ユニバ
ーサルジョイント４９を介してグリップシュー５０が取
り付けられている。また、各腕部４８の基部には、埋戻
し装置方向調整時用球面軸受５１が設けられている。ま
た、各腕部４８には、前後一対のグリッパージャッキ５
２，５３が設けられている。また、グリップシュー５０
には、反力受爪５４が前後一対、設けられている。

【００２７】また、図２に示すように、内筒１３の内側
に磁気式クリアランス測定器４４を設置し、内筒１３と
セグメントＣ間のクリアランスを測定するようになって
いる。この磁気式クリアランス測定器４４は、内筒１３
の周方向に４個、等間隔に設けられている。そして、４
本の腕部４８の長さを調整して、通常、内筒１３とセグ
メントＣ間のクリアランスを一定に保持するようになっ
ている。また、図１に示すように、支持盤２４の前方に
公知のエレクタ５６が配設されている。

【００２８】今、図８に示すように、グリッパー装置４
５の４本の腕部４８を伸ばしてグリッパー装置４５を既
存のセグメントＣに固定した後、第３の止水装置３７の
スプレッダ３８を既存のセグメントＣの後端面に押し付
け、更に、送泥管２８から泥水室２６に泥水ａを供給す
ると共に、吐出口１６ｂおよび１６ｃから高圧水を噴射
する。

【００２９】そして、カッタ駆動モータ２２を駆動して
中筒１２およびカッターヘッド７を回転させた後、ジャ
ッキ４６のロッド部を伸ばして前胴２を既存のセグメン
トＣの前方に向かって前進させると、既存のセグメント
Ｃの外側の裏込材Ｄおよび地山Ｂがカッターヘッド７に
設けたローラーカッタ８やメインビット群（不図示）な
どによって掘削される。

【００３０】掘削された裏込材や地山などの掘削土は、
地下水や泥水ａなどと一緒にカッターヘッド７に設けた
開口部（不図示）から泥水室２６に導入された後、掘削
土が混じった泥水ｂとなって排泥管２９から機外に排出
される。泥水室２６は、泥水室２６を形成している中筒
１２と内筒１３の間の隙間が狭いうえ、前後方向に長い
ため、掘削土が混じった泥水ｂが詰まらないようにする
必要がある。なお、図８中、符号Ｃ１はセグメントの端
板、Ｅはトンネル、Ｆは土砂を示している。

【００３１】そこで、図９に示すように、内筒１３の外
周面に周方向の仕切壁６０を設けるとともに、中筒１２
の内周面に一対の周方向の仕切壁６１，６１を設けて前
胴２の前方に泥水室２６を形成する。仕切壁６１，６１
は、仕切壁６０を挟むように、その前後に設けられてい
る。また、図１０に示すように、仕切壁６０の下部に排
泥用開口部６２を備える一方、仕切壁６０の上部に送泥
用開口部（図示せず）を備えている。排泥用開口部６２
には、通路６３を介して排泥管２９が連通している。更
に、仕切壁６０の前方に位置して複数のかき上げ部材６
４を設けている。かき上げ部材６４は、立方体形に形成
され、中筒１２の内周面に一定の間隔で取り付けられて
いる。

【００３２】しかして、送泥管２８から泥水室２６に供
給された泥水ａは、仕切壁上部の送泥用開口部（図示せ
ず）を通って泥水室２６に流出し、ローラーカッタ８や
メインビット群（不図示）などによって掘削された掘削
土は、カッターヘッド７に設けた開口部（不図示）から
泥水室２６に導入される。そして、掘削土が混じった泥
水ｂは、中筒１２の内周面に取り付けたかき上げ部材６
４によって攪拌され、仕切壁６０の下部にある排泥用開
口部６２から通路６３に流入し、更に、排泥管２９を通
って機外に排出される。

【００３３】以上の説明では、仕切壁６０の前方にかき
上げ部材６４を設けた場合について説明したが、図１１
および図１２に示すように、かき上げ部材６４の代わり
に、排泥用開口部６２に左右一つのアジテータ６７を設
置し、掘削土が混じった泥水ｂを排泥用開口部６２から
通路６３に積極的に排出するようにしてもよい。なお、
図中、６８は駆動モータ、６９は胴部を示している。

【００３４】また、図１３に示すように、中筒１２の内
壁面にらせん状のプレート７０を設けてもよい。このプ
レート７０は、固定物の挟み込みを防ぐため、不連続に
設けられている。

【００３５】しかして、送泥管２８から泥水室２６に泥
水ａが供給され、カッターヘッド７に設けた開口部（不
図示）から泥水室２６に掘削土が導入されるため、掘削
土が混じった泥水は、中筒１２の内周面に設けたらせん
状のプレート７０によって攪拌され、送泥管２９から機
外に排出される。なお、その他の部位については、第１
の実施形態の装置と同じ部品に同じ符号を付して詳しい
説明を省略した。

【００３６】

【発明の効果】上記のように、本発明は、泥水室を送泥
用開口部および排泥用開口部を有する仕切壁によって仕
切ったので、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の
排出が促進される。そのため、掘削土が混じった泥水が
泥水室内で詰まることが少なくなった。

【００３７】また、本発明は、仕切壁の前方に位置して
中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削
土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌
される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進さ
れるようになった。

【００３８】また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開
口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じっ
た泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出さ
れ、泥水室の閉塞を防止できるようになった。

【００３９】また、本発明は、中筒の内周面にらせん状
の泥土送り手段を設けたので、掘削土が混じった泥水が
排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室でも
掘削土が混じった泥水の沈降を防止できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトンネル埋戻し装置の断面図であ
る。

【図２】前胴の要部拡大断面図である。

【図３】カッターヘッドの一部断面を含む正面図であ
る。

【図４】内側余掘装置の拡大図である。

【図５】第３止水装置の背面図である。

【図６】グリッパー装置の正面図である。

【図７】グリッパー装置の縦断面図である。

【図８】本発明に係るトンネル埋戻し装置の作業説明図
である。

【図９】仕切壁およびかき上げ装置の説明図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。

【図１１】アジテータの説明図である。

【図１２】図１１のＸII−ＸII断面図である。

【図１３】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 既設のトンネル構造物 Ｂ 地山 Ｅ トンネル １ トンネル埋戻し装置 ２ 前胴 ７ カッタヘッド １１ 外筒 １２ 中筒 １３ 内筒 ２６ 泥水室 ６０，６１ 仕切壁 ６２ 排泥用開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高本 耕平 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 山村 忠史 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 三浦 輝夫 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設のトンネル構造物を撤去しながらト
   ンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防
   止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装
   置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、
   中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、内筒
   の外周面と中筒の内周面に周方向の仕切壁を設け、且
   つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下
   部に排泥用開口部を設けたことを特徴とするトンネル埋
   戻し装置。
2. 【請求項２】 前記仕切壁の前方に位置して中筒の内周
   面に複数のかき上げ部材を設けた請求項１記載のトンネ
   ル埋戻し装置。
3. 【請求項３】 前記仕切壁に設けた排泥用開口部の前方
   にアジテータを設けた請求項１記載のトンネル埋戻し装
   置。
4. 【請求項４】 既設のトンネル構造物を撤去しながらト
   ンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防
   止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装
   置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、
   中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、且
   つ、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたこ
   とを特徴とするトンネル埋戻し装置。