JP2006241840A - セグメント撤去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削中に方向修正可能で、かつ、単純な構成で装置の小型化を図ることのできるセグメント撤去装置を提供する。
【解決手段】セグメント撤去装置１は、既設トンネルの一端部において、セグメントの外周を覆い既設トンネルの他端部へと掘進可能に設けられた筒状本体部２と、筒状本体部２の掘進方向Ｘ前端部に設けられてセグメントの外周を掘削するカッタービット３と、筒状本体部２を回転駆動させる回転駆動部４と、回転駆動部４の掘削方向Ａ前側にそれぞれ設けられてセグメントの内周面を押圧することによってセグメントから反力を取りながら前進する前側グリッパ部５と後側グリッパ部６と、これら両グリッパ部５、６間に設けられて前側グリッパ部５に対して後側グリッパ部６を前進させる第１ジャッキ部７と、後側グリッパ部６と回転駆動部４とに連結されて、後側グリッパ部６に対して回転駆動部４を前進させる第２ジャッキ部８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設トンネルを構築するセグメントの外周を掘削した後に、セグメントを撤去するセグメント撤去装置に関する。

トンネルを掘削する場合、通常、シールド掘進機が用いられており、このシールド掘進機の前面には回転駆動されて地山を掘削するカッタービットを有するカッターフェースが設けられ、カッターフェースが回転することにより、カッタービットによって土砂が掘削される。次いで、エレクタによって掘削された掘削面に複数のセグメントを組み付けてトンネルを構築している。
一方、老朽化し不要となったトンネルを撤去する場合は、覆工コンクリートを切削した後、周知のエレクタによってトンネルの内周面を構成するセグメントを取り外すことにより行われる。このようにトンネルの撤去には、安全かつ効率よく施工するために特殊な機械が必要とされている。
具体的には、メインビームを装置機軸として構成されるシールド機において、メインビームの掘進方向前端部に、下面側にサポートジャッキが備えられるとともに、これに隣接してスライド機構を兼用するグリッパ機構が設けられている。また、このシールド機は、メインビームの進行方向後部側を支持部としてセグメントの外側を環状に掘削する環状掘削装置を備えるとともに、この環状掘削装置に後続して埋戻し領域から区画する後部隔壁装置や、セグメントリングを取り外すセグメント圧壊装置等を備えている。そして、グリッパ装置でシールド機を固定した状態でスライドジャッキを伸長させることによってシールド機を前進させた後、グリッパ装置による固定を開放するとともにメインビームをサポートジャッキによって保持した状態とし、その後、スライドジャッキを収縮することによりグリッパ装置を前進させシールド機を固定する。このような動作の繰り返しによってシールド機を順次前進させている。また、このシールド機の前進に伴って環状掘削装置によってセグメントの外側を掘削し、その後、セグメント圧壊装置によってセグメントリングを取り外して撤去している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１１５７９９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のシールド機では、略直線状に延在するメインビームの上端部に略直線状にスライドジャッキが設けられ、その後方にメインビームに対して上下に延在してグリッパ装置が設けられ、さらに、メインビームの下面にはセグメントの内壁面に当接するサポートジャッキが設けられている。このように、メインビームに対してグリッパ装置、スライドジャッキ、サポートジャッキがそれぞれ設けられ、メインビームは略直線状に延在しているため、シールド機は直線状のみにしか前進することができない。そのため、掘削中にシールド機を方向修正することができないという問題があった。
また、上記シールド機においては、直線状に延在するメインビームにグリッパ装置、スライドジャッキ、サポートジャッキが取り付けられ、その上、メインビームの後方には環状掘削装置や後部隔壁装置、セグメント圧壊装置等が設けられており、装置全体として大型化が問題とされていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、掘削中に方向修正可能で、かつ、単純な構成で装置の小型化を図ることのできるセグメント撤去装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、例えば図１〜図４に示すように、既設トンネルを構築するセグメントＳの外周を掘削した後に、前記セグメントを撤去するセグメント撤去装置１であって、
前記既設トンネルの一端部において、前記セグメントの外周を覆い前記既設トンネルの他端部へと掘進可能に設けられた筒状本体部２と、
前記筒状本体部の掘進方向Ｘ前端部に設けられて前記セグメントの外周を掘削する掘削部（例えば、カッタービット３）と、
前記筒状本体部に設けられて筒状本体部を回転駆動させる回転駆動部４と、
前記回転駆動部の掘削方向Ａ前側にそれぞれ設けられて前記セグメントの内周面を押圧することによって前記セグメントから反力を取りながら前進する前側グリッパ部５と後側グリッパ部６と、
これら両グリッパ部間に設けられて前側グリッパ部に対して後側グリッパ部を前進させる第１ジャッキ部７と、
前記後側グリッパ部と前記回転駆動部とに連結されて、前記後側グリッパ部に対して前記回転駆動部を前進させる第２ジャッキ部８とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、筒状本体部が回転することによって、その前端部に設けられた掘削部によってセグメントの外周が掘削されるので、筒状本体部による強大な回転力が掘削部に伝達されて、掘削部によってセグメント外周の地山を確実に掘削することができる。また、従来ではメインビームに対してグリッパ装置やスライドジャッキ、サポートジャッキがそれぞれ設けられていたが、本発明では前側グリッパ部と後側グリッパ部とが設けられており、これら両グリッパ部間は第１ジャッキ部によって連結され、また、後側グリッパ部と回転駆動部の間は第２ジャッキ部によって連結されているので、両グリッパ部間においては第１ジャッキ部を介して、後側グリッパ部に対する前側グリッパ部の向きを変えることができ、後側グリッパ部と回転駆動部との間においては第２ジャッキ部を介して回転駆動部に対する後側グリッパ部の向きを変えることができる。よって、掘削する際の筒状本体部の方向修正が可能となる。
さらには、従来に比して大型のメインビームや、その他の装置を設ける必要もなく、単純な構成で装置全体の小型化を実現できる。また、その結果、装置の搬送等も容易となり、施工作業の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。

本発明に係るセグメント撤去装置によれば、筒状本体部による強大な回転力が掘削部に伝達されて、掘削部によってセグメント外周の地山を確実に掘削することができる。また、従来と異なり、両グリッパ部間及び後側グリッパ部と回転駆動部との間で、それぞれ前側グリッパ部や後側グリッパ部の向きを変えることができ、掘削する際の筒状本体部の方向修正が可能となる。さらに、単純な構成で装置全体の小型化を実現でき、装置の搬送が容易で施工作業の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態のセグメント撤去装置の側断面図、図２は図１におけるカッタービットの拡大図、図３は図１においてＡ−Ａを切断して矢印方向から見た際の断面図、図４は図１においてＢ−Ｂを切断して矢印方向から見た際の断面図である。
図１〜図４に示すように、本発明に係るセグメント撤去装置１は、既設のトンネルを構築するセグメントＳの外周を掘削してセグメントＳを撤去するための装置である。
このセグメント撤去装置１は、既設トンネルの基端部に形成された開口部Ｋを覆い既設トンネルの先端部へと掘進可能に設けられた筒状本体部２と、筒状本体部２の掘進方向Ｘ前端部に設けられてセグメントＳの外周を掘削するカッタービット（掘削部）３と、筒状本体部２を回転駆動させる回転駆動部４とを備えている。
また、回転駆動部４の掘削方向Ｘ前側には前後に、セグメントＳの内周面を押圧することによってセグメントＳから反力を取りながら前進する前側グリッパ部５と後側グリッパ部６と、これら両グリッパ部５、６間を連結して前側グリッパ部５に対して後側グリッパ部６を前進させる第１ジャッキ部７、後側グリッパ部６及び回転駆動部４に連結されて後側グリッパ部６に対して回転駆動部４を前進させる第２ジャッキ部８も備えている。

筒状本体部２は、既設トンネルの開口部Ｋの径よりも大きな径を有する円形板状の回転部２１と、この回転部２１の外周縁部から掘削方向Ｘ前側に延在する側壁部２２とを備えている。すなわち、筒状本体部２は一端部が閉塞された円筒形状をなしている。
回転部２１は、既設トンネルの開口部Ｋを外側から覆うように配置され、回転部２１の前面中央には回転駆動部４に連結されている。また、側壁部２２の前端部には複数のカッタービット３が所定間隔に取り付けられており、回転駆動部４の駆動によって回転部２１及びカッタービット３が回転するとともに、カッタービット３によって掘削面が掘削できるようになっている。また、図２に示すように、カッタービット３の直径Ｍは、側壁部２２の厚みＮよりも長く形成されており、このようなカッタービット３によって掘削された掘削穴は筒状本体部３の全体の径よりも大きくなり、筒状本体部３の方向修正が可能とされる。

回転駆動部４は、回転部２２に連結される回転軸４１と、回転駆動源となる複数の回転モータ４２と、回転モータ４２のモータ軸に連結されて回転モータ４２からの駆動を回転軸に伝達するためのプーリやベルト等から構成されている。なお、その他にギヤやピニオンを介した駆動手段であっても構わない。回転軸４１は、その外周を覆う略円筒状のケース４３内に収納されている。このケース４３の後端部には、後述の後側グリッパ部６に連結するための第２ジャッキ部８が設けられている。

前側グリッパ部５と後側グリッパ部６とは掘削方向Ｘの前後にそれぞれ所定間隔をあけて配設されている。各グリッパ部５、６は、セグメントＳの内周面のうち上下面を押圧する一対の垂直グリッパ５１、５２、６１、６２と、内周面のうち左右側面を押圧する一対の水平グリッパ５３、５４、６３、６４とを備えている。また、各グリッパ５１〜５４、６１〜６４は、図示しない油圧モータ等によって伸縮可能に駆動されている。

この掘削方向Ｘ前後に配設された両グリッパ部５、６間は、前側グリッパ部５に対して後側グリッパ部６が伸縮可能にスライド移動するための第１ジャッキ部７が設けられている。
第１ジャッキ部７は、前側グリッパ部５と後側グリッパ部６との間において上下かつ左右に所定間隔に４つ設けられ、前側グリッパ部５と後側グリッパ部６との間で前後に延在している。すなわち、前側グリッパ部５の上側垂直グリッパ５１と後側グリッパ部６の上側垂直グリッパ６１との間には左右に所定間隔に２つ設けられている。また、同様に、前側グリッパ部５の下側垂直グリッパ５２と後側グリッパ部６の下側垂直グリッパ６２との間に左右に所定間隔に２つ設けられている（図４参照）。

なお、グリッパ５１〜５４、６１〜６４は、周知のようにグリッパジャッキ５６、６６と、その先端に取り付けられたグリッパシュー５７、６７からなる。グリッパシュー５７、６７をセグメントＳの内周面に押圧して反力を取り、第１ジャッキ部７を伸長させてスライド移動できるようになっている。

また、後側グリッパ部６と回転駆動部４との間は、後側グリッパ部６に対して回転駆動部４が伸縮可能にスライド移動するための第２ジャッキ部８が設けられている。
第２ジャッキ部８は、後側グリッパ部６と回転駆動部４との間において上下に所定間隔となるように設けられ、後側グリッパ部６と回転駆動部４との間で前後に延在している。すなわち、後側グリッパ部６の上側垂直グリッパ６１と回転駆動部４を構成するケース４３の上面に第２ジャッキ部８の各端部が固定されている。また、同様に、後側グリッパ部６の下側垂直グリッパ６２と回転駆動部４の下面に第２ジャッキ部８の各端部が固定されている。

また、後側グリッパ部６において、２つの水平方向グリッパ６３、６４のうち互いに対向する面（すなわち、水平方向グリッパ６３、６４のグリッパジャッキ６６側の面）には、回転駆動部４の略中央から前側グリッパ部５の略中央まで前後に水平方向に延在するレール部９が設けられている。このレール部９には、後側グリッパ部６において、垂直方向グリッパ６１、６２の左右側面（すなわち、水平方向グリッパ６３、６４に対向する面）にそれぞれ取り付けられたホイール１０がスライド自在に係合されている。
また、回転駆動部４の左右側面にも、それぞれホイール１１が取り付けられており、これらホイール１１がレール部９にスライド自在に係合されている。
したがって、第１ジャッキ部７の伸縮に伴って後側グリッパ部６のホイール１０がレール部９に沿ってスライド移動し、第２ジャッキ部８の伸縮に伴って回転駆動部４のホイール１１がレール部９に沿ってスライド移動する。

また、回転駆動部４を挟むようにして、セグメントＳを取り外す周知のエレクタ１２が設けられている。

次に、上述の構成からなるセグメント撤去装置１の動作とともに、セグメントＳの撤去方法について説明する。
まず、既設トンネルの先端開口部Ｋを回転部２１で覆い、かつ、筒状本体２のカッタービット３が掘削方向Ｘを向くようにセグメント撤去装置１を設置する。この状態において、後側グリッパ部６はセグメントＳの内周面を押圧している。そして、この状態から、前側グリッパ部５が第１ジャッキ部７を伸長させて前方にセグメント１リング分移動して、移動した位置でセグメントＳの内周面を押圧して固定する。
次いで、後側グリッパ部６のセグメントＳ内周面への押圧を解除するとともに、第１ジャッキ部７の伸縮に伴って後側グリッパ部６が前方にセグメント１リング分移動した後、移動した位置でセグメントＳの内周面を押圧して固定する。この際に、後側グリッパ部６に設けられたホイール１０がレール部９に沿ってスライド移動することになる。
次いで、第２ジャッキ部８の伸縮に伴って筒状本体部２が前方にセグメント１リング分移動するとともに、回転モータ４２が駆動することにより回転駆動部４を介して回転部２１及びカッタービット３が回転し、カッタービット３によってセグメントＳの外周の地山が掘削される。この際に、回転駆動部４に設けられたホイール１１がレール部に沿ってスライド移動することになる。
地山が掘削された箇所のセグメントＳは、エレクタ１２によって撤去されて坑外へと搬出される。そして、再度、前側グリッパ部５が前方に移動して同様の動作が順次繰り返され、セグメントＳが全て撤去される。
なお、筒状本体部２がスライド移動すると同時に、地山に空洞が形成されるので、この空洞に裏込め材を注入して空洞を充填していく。また、地山に被圧水や自立しない層が存在するような場合は圧気工法を併用することが好ましい。
また、筒状本体部２の方向修正は、第１ジャッキ部７にストローク差を付けることによって可能であり、また、第２ジャッキ部８にストローク差を付けることによっても可能である。

以上、本発明の実施の形態のセグメント撤去装置１によれば、筒状本体部２が回転することによって、その強大な回転力がカッタービット３に伝達されて、カッタービット３によりセグメントＳ外周の地山を確実に掘削することができる。また、両グリッパ部５、６間は第１ジャッキ部７によって連結され、後側グリッパ部６と回転駆動部４の間は第２ジャッキ部８によって連結されているので、両グリッパ部５、６間及び後側グリッパ部６と回転駆動部４との間で各ジャッキ７、８を介して、後側グリッパ部６に対する前側グリッパ部５の向きや、回転駆動部４に対する後側グリッパ部６の向きを変えることができ、掘削する際の筒状本体部２の方向修正が可能となる。
また、従来に比して比較的単純な構成であるので、装置１全体の小型化を実現でき、その結果、装置１の搬送等が容易となり、施工作業の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。
さらに、後側グリッパ部６及び回転駆動部４にはホイール１０、１１がそれぞれ設けられ、両グリッパ部５、６間及び後側グリッパ部６と回転駆動部４の間にはレール部９が設けられているので、第１ジャッキ部７又は第２ジャッキ部８の伸縮に伴って、各ホイール１０、１１がレール部９に沿ってスムーズに移動することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上記実施の形態では、セグメントＳを撤去して既設トンネルを埋める場合について説明したが、セグメントＳを撤去した後、セグメントＳの外周の掘削した箇所に新たにセグメントＳを組み付けて、既設トンネルよりも径の大きなトンネルを施工するようにしても構わない。

本発明の実施の形態を示すためのもので、セグメント撤去装置の側断面図である。 同、図１におけるカッタービットの拡大図である。 同、図１においてＡ−Ａを切断して矢印方向から見た際の断面図である。 同、図１においてＢ−Ｂを切断して矢印方向から見た際の断面図である。

符号の説明

１ セグメント撤去装置
２ 筒状本体部
３ カッタービット（掘削部）
４ 回転駆動部
５ 前側グリッパ部（グリッパ部）
６ 後側グリッパ部（グリッパ部）
７ 第１ジャッキ部
８ 第２ジャッキ部
９ レール部
１０、１１ ホイール
Ａ 掘削方向
Ｋ 開口部
Ｓ セグメント

Claims (1)

1. 既設トンネルを構築するセグメントの外周を掘削した後に、前記セグメントを撤去するセグメント撤去装置であって、
   前記既設トンネルの一端部において、前記セグメントの外周を覆い前記既設トンネルの他端部へと掘進可能に設けられた筒状本体部と、
   前記筒状本体部の掘進方向前端部に設けられて前記セグメントの外周を掘削する掘削部と、
   前記筒状本体部に設けられて筒状本体部を回転駆動させる回転駆動部と、
   前記回転駆動部の掘削方向前側にそれぞれ設けられて前記セグメントの内周面を押圧することによって前記セグメントから反力を取りながら前進する前側グリッパ部と後側グリッパ部と、
   これら両グリッパ部間に設けられて前側グリッパ部に対して後側グリッパ部を前進させる第１ジャッキ部と、
   前記後側グリッパ部と前記回転駆動部とに連結されて、前記後側グリッパ部に対して前記回転駆動部を前進させる第２ジャッキ部とを備えていることを特徴とするセグメント撤去装置。

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