JP2009097295A - 推進トンネルの撤去埋め戻し装置 - Google Patents

推進トンネルの撤去埋め戻し装置 Download PDF

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Abstract

【課題】狭い到達立坑であっても閉塞ユニットの装着が可能となる。
【解決手段】推進トンネルの撤去埋め戻し装置1は略筒状のケーシング2を備えており、該ケーシング2の一端開口縁部分にはさや管Bを接続できるようになっている。また、このケーシング2の他端開口縁部分には第1カッター部材3が突設されていて、該ケーシング2が軸心Cの周りに回転されることに基づき(矢印D参照)、前記推進管Aの外周側の地盤Gを掘削するようになっている。埋め戻しを行う際には、さや管Bに接続されている状態のケーシング2に閉塞ユニット(不図示)を取り付けて、埋め戻し材がさや管B内に入らないようにする。閉塞ユニットを取り付ける際にケーシング全体をさや管Bから取り外す必要が無いので閉塞ユニットを取り付けるための到達立坑は狭くても良く、到達立坑の掘削のための時間を短縮できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、直列に接続された状態で地中に埋設された複数の推進管を撤去して埋め戻しを行う、推進トンネルの撤去埋め戻し装置に関する。
都市部では地下利用が進んでおり、水道や電気やガスなどのライフラインのためのトンネルが次々と構築されている。このようなトンネルを構築する方法としては、開削による方法と非開削による方法とがあるが、都市部で地表を開削することには様々な障害(例えば、交通量の多い道路の交通規制をしなければならなかったり、他の地下埋設物が邪魔となって掘削できなかったりという障害)を伴うので、一般には、非開削の推進工法が採用され、複数の推進管からなる推進トンネルが構築されている。そして、新たな推進トンネルが構築される一方では、老朽化した既設トンネルを撤去して新しいトンネルを更新したり、不要になった既設トンネルを撤去して埋め戻したりすることも行われており、そのための装置(推進トンネルの撤去埋め戻し装置)については種々の構造のものが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
図8は、推進管撤去装置及び推進管撤去方法の従来例を示す断面図である。図8中の符号100は、既設の推進トンネル(推進管列)を示し、符号Aは、該推進トンネル100を構成する推進管を示し、符号Bは、該推進管Aを覆うように該推進管Aの外周側に圧入されるさや管を示し、符号101は、さや管Bの先端側に取り付けられて推進管外周の地盤を掘削する掘削ユニットを示し、符号102は、該さや管Bを圧入するための圧入装置を示す。このさや管Bは、数m程度の長さの管状部材であって、さや管Bの端部開口に別のさや管Bの端部開口を嵌め込むことによって、複数のさや管Bを直列に連結できるようになっている。そのため、各さや管Bの開口縁部分には、他のさや管Bを接続(嵌合)するための接続部が形成されている。そして、上述の圧入装置102でさや管Bを軸心Cの周りに揺動させながら、軸心Cの方向に圧入することにより、掘削ユニット100によって推進管外周の地盤が掘削される。その後、推進管Aは一つ一つ取り外して撤去されることとなる。
ところで、推進管Aを撤去した後で埋め戻しを行う場合には、上述の掘削ユニット101を取り外し、その代わりにさや管開口を閉塞可能な閉塞ユニット(図9の符号103参照)をさや管Bに取り付け、埋め戻し材(不図示)を充填するようになっていた。
特開2005−188281号公報 特開2004−156304号公報
ところで、上記従来例では、閉塞ユニット103を取り付けるために掘削ユニット101の全体(数m程度の長さのもの)をさや管Bから取り外して地上に搬出する必要があり、その分、作業が煩雑になっていた。該掘削ユニット101の取り外しは到達立坑81内で行うこととなるが、掘削ユニット101の全体を取り外すことができるように大きなスペースを有する到達立坑81を形成する必要があり、該到達立坑81の掘削に時間が掛かってしまうという問題があった。さらに、閉塞ユニット103はさや管Bに直接取り付けるようになっているが、さや管内部に埋め戻し材が侵入しないように、閉塞ユニット103(さや管が嵌合される部分)を精度良く加工する必要があり、その加工コストが高くなってしまうという問題があった。
本発明は、上述の問題を解消する、推進トンネルの撤去埋め戻し装置を提供することを目的とするものである。
請求項1に係る発明は、図1乃至図3に例示するものであって、直列に接続された状態で地中に埋設されて推進トンネルを構成する複数の推進管(A)を撤去して埋め戻しを行う、推進トンネルの撤去埋め戻し装置(1)において、
前記推進管(A)の外周に配置できるように略筒状に形成されると共に、略筒状のさや管(B)を接続可能なさや管接続部(21a)を一端開口縁部分に有するケーシング(2)と、
該ケーシング(2)の他端開口縁部分に突設されると共に、該ケーシング(2)が軸心(C)の周りに回転されることに基づき前記推進管(A)の外周側の地盤(G)を掘削する第1カッター部材(3)と、
前記ケーシング(2)に着脱可能に支持されると共に、該ケーシング(2)を閉塞できる閉塞ユニット(図3(a) (b) の符号6参照)と、
該ケーシング(2)の内周面に、他端開口(2a)から一端開口(2b)に掛けて螺旋状に固設され、前記地盤(G)の掘削により生じた土砂を前記他端開口(2a)の側から前記一端開口(2b)の側へ搬送するスクリュウ部材(7)と、を備えたことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、図2に詳示するように、前記ケーシング(2)の他端開口縁部分に着脱可能に支持されると共に、前記第1カッター部材(3)が複数植設されてなるカッター支持用ブラケット(4)、を備えたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記スクリュウ部材(7)は、前記他端開口(2a)の側に配置された他端側スクリュウ部材(70A,70B,70C,70D)と、前記一端開口(2b)の側に配置された一端側スクリュウ部材(71)と、からなり、
前記他端側スクリュウ部材(70A,70B,70C,70D)は、互いに略平行な状態で複数本配置されると共に、撤去すべき推進管(A)の外周面に略接触するような高さに形成され、
前記一端側スクリュウ部材(71)は、撤去すべき推進管(A)の外周面との間に所定の隙間(d)が生じるような高さに形成されたことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発明において、図2に詳示するように、前記他端側スクリュウ部材(70A,70B,70C,70D)の端部であって、前記第1カッター部材(3)に近接する位置には、該第1カッター部材(3)と共に地盤(G)の掘削を行う第2カッター部材(13)が植設されたことを特徴とする。
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
請求項1及び2に係る発明によれば、埋め戻しのために閉塞ユニットを装着する際にケーシングの全体をさや管から取り外す必要は無いので、その分、作業を簡素化できる。また、ケーシングの全体を取り外す必要が無いので到達立坑は狭くても良く、到達立坑の掘削のための時間を短くできる。さらに、閉塞ユニット側の接続部形状及びケーシング側の接続部形状を比較的自由に設計することが可能となり、簡単な構造で加工コストが安く、密閉性に優れた接続部を採用することが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、前記ケーシングを回転させる駆動力を利用して土砂の排出も同時に行うことができ、土砂排出用の複雑な装置を別途設ける必要が無く、その分、コストの低減を図ることができる。また、前記他端側スクリュウ部材を複数本配置することで土砂の搬送力を高めることができる。さらに、前記他端側スクリュウ部材は推進管の外周面に略接触するような高さに形成されているので、該スクリュウ部材が、推進管のガイドとしての機能も有する。また、前記一端側スクリュウ部材は推進管の外周面との間に所定の隙間が生じるような高さに形成されているので、推進管の取り外しを容易にすることができる。
請求項4に係る発明によれば、第1カッター部材だけを設けた場合に比べ、地盤を掘削する能力を向上させることができる。
以下、図1乃至図7に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ここで、図1(a) は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(地盤掘削時の構成)の一例を示す断面図であり、図1(b) は、第1カッター部材の配置位置等を示す側面図であり、図2は、ケーシングの他端開口部分の構造を示す拡大断面図である。また、図3(a)
は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(埋め戻し時の構成)の一例を示す断面図であり、図3(b) は、閉塞ユニットの形状を示す側面図であり、図4は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(埋め戻し時の構成)の他の例を示す断面図である。さらに、図5は、掘削及び撤去前の推進トンネルの状態の一例を示す断面図であり、図6は、掘削及び撤去時の様子を示す断面図であり、図7は、埋め戻し時の様子を示す断面図である。
本発明に係る推進トンネルの撤去埋め戻し装置は、直列に接続された状態で地中に埋設されて推進トンネルを構成する複数の推進管(図5及び図6の符号A,…参照)の外周側の地盤(図1(a) 及び図2の符号G参照)を掘削し、該推進管A,…を順次撤去し埋め戻しを行うためのものである。
本発明に係る推進トンネルの撤去埋め戻し装置は、図1(a) 及び図3(a) に符号1で例示するものであって、略筒状(略管状)のケーシング2を備えており、該ケーシング2の内径φは、撤去すべき推進管Aの外径φよりも所定寸法だけ大きく形成されていて、該ケーシング2を推進管Aの外周に配置できるように(つまり、該推進管Aを囲繞する状態に配置できるように)なっている。例えば、推進管Aの外径φが800〜900cmの場合には、ケーシング2の内径φは1200cm程度にすると良い。また、このケーシング2の一端開口縁部分にはさや管接続部21aが形成されていて、該ケーシング2とほぼ同じ径である略筒状のさや管Bを接続できるようになっている。図示のさや管接続部21aは、さや管Bを嵌合できるような円筒外周面であって、不図示のロックピン等によってさや管を接続できるように構成されている。
さらに、図2に詳示するように、該ケーシング2の他端開口縁部分(つまり、前記一端開口縁部分と反対側の開口縁部分)には第1カッター部材3が突設されていて、該ケーシング2が軸心Cの周りに回転されることに基づき(矢印D参照。詳細は後述する。)、前記推進管Aの外周側の地盤Gを掘削するようになっている。なお、該ケーシング2の他端開口縁部分には、該開口縁部分に沿った形状の部材(カッター支持用ブラケット)4が着脱可能に支持されるようにし、前記第1カッター部材3は、該カッター支持用ブラケット4に複数植設された状態にすると良い。
また、前記ケーシング2には、該ケーシング2の開口(掘削する側の開口)を閉塞することのできる閉塞ユニット(図3(a) (b) の符号6参照)が、該ケーシング2に着脱可能に支持されており、埋め戻しの際には該ケーシング2を閉塞してさや管内への埋め戻し材(図7の符号E参照)の侵入を防止するように構成されている。この閉塞ユニット6は、カッター支持用ブラケット4を取り外した後に、該ブラケット4を取り付けるためのボルト5を利用して前記ケーシング2に取り付けると良い。また、ケーシング2を図1及び図2に示すように一端側ケーシング21と他端側ケーシング20とに分断できるようにした場合には、図4に示すように他端側ケーシング20を取り外し、その代わりに閉塞ユニット6を装着するようにしても良い。ここで、この他端側ケーシング20の内周面に後述の他端側スクリュウ部材70A,70B,70C,70Dが形成されていた場合は、それらのスクリュウ部材70A,…は背丈が高く作業の邪魔になってしまうが、閉塞ユニット6を装着する際には他端側ケーシング20は取り外されるので、前記スクリュウ部材70A,…が作業の邪魔になることを回避できる。
ここで、本発明による効果について説明する。
本発明によれば、埋め戻しのために閉塞ユニット6を装着する際にケーシング2の全体をさや管Bから取り外す必要は無く少なくとも一部分(他端側ケーシング20)を取り外せば足りるので、その分、作業を簡素化できる。また、ケーシング2の全体を取り外す必要が無いので、閉塞ユニット6の装着を行う到達立坑81は狭くても良く、到達立坑の掘削のための時間を短くできる。
一方、従来の閉塞ユニット(図9の符号103参照)は、さや管接続部(つまり、他のさや管Bを嵌合させるために元々設けられている接続部であって、具体的には各さや管端部の外周面や内周面)を利用してさや管Bに接続されるようになっており、さや管Bとの隙間が許容範囲内となるようにさや管接続部に合わせて該閉塞ユニット103側の接続部を精度良く加工する必要があり、そのため、加工コストが高くなってしまうという問題があった。つまり、閉塞ユニット103はさや管Bに嵌合させることが前提となっていたので、隙間を許容範囲内にするためには、閉塞ユニット103の方を精度良く加工する必要があり、その分、加工コストが高くなってしまっていた。しかし、本発明の場合には、閉塞ユニット6はさや管Bにではなくケーシング2に接続されるようになっているので、閉塞ユニット6側の接続部形状及びケーシング2側の接続部形状の両方を比較的自由に設計することが可能となり、簡単な構造で加工コストが安く、密閉性に優れた接続部を採用することが可能となる。例えば、図3(a) に示す構造のものでは、ケーシング2の端面に突き当てた状態で閉塞ユニット6を配置するようになっているので、該端面の平面度及び閉塞ユニット6の平面度を適正に確保するだけで、接続部の密閉性を十分に高く保つことができ、加工コストの低減を図ることができる。
ところで、前記ケーシング2の他端開口2aから一端開口2bに掛けて、該ケーシング2の内周面にはスクリュウ部材7が螺旋状に固設されている。このスクリュウ部材7は、前記推進管Aに干渉しない程度の高さ(換言すれば、該推進管Aとケーシング2との隙間に配置されるような高さ)であって、該推進管Aの外周面に沿って配置され、前記地盤Gの掘削により生じた土砂を前記他端開口2aの側から前記一端開口2bの側へ搬送するように構成されている。このようなスクリュウ部材7を設けることにより、前記ケーシング2を回転させる駆動力を利用して土砂の排出も同時に行うことができ、土砂排出用の複雑な装置を別途設ける必要が無く、その分、コストの低減を図ることができる。このスクリュウ部材7は、図示のように、他端開口2aから一端開口2bへの途中で分断しても良い。このように分断されて一端開口2bの側に配置されるスクリュウ部材(符号71参照)を“一端側スクリュウ部材”とし、他端開口2aの側に配置されるスクリュウ部材(符号70A,70B,70C,70D参照)を“他端側スクリュウ部材”とすると、一端側スクリュウ部材と他端側スクリュウ部材とは、本数や形状(例えば、高さやピッチ)を異ならせても良い。図1(a) に示すスクリュウ部材は下表のように構成している。
Figure 2009097295
他端開口2aの側では、ピッチの狭いスクリュウ部材を、互いに略平行な状態で複数本(図では4本)設けているので、土砂の搬送力を高めることができる。図1(a) 及び図2に示す構成のものでは、前記第1カッター部材3と共に地盤Gの掘削を行う第2カッター部材13が、前記他端側スクリュウ部材70A,70B,70C,70Dの端部(前記第1カッター部材3に近接する側の端部)に複数本植設されているので、地盤Gを掘削する能力も向上させることができる。また、他端側スクリュウ部材70A,70B,70C,70Dの高さは、推進管Aの外周面に略接触する程度の高さであるので、該推進管Aを支持するガイドとしての機能も有する。さらに、推進管Aの外周面に付着している土砂も該他端側スクリュウ部材70A,70B,70C,70Dによって除去することができる。また、一端側スクリュウ部材71と推進管Aとの間には隙間dが生じるように構成されているので(つまり、前記一端側スクリュウ部材71は、推進管Aの外周面との間に所定の隙間dが生じるような高さに形成されているので)、該推進管Aの取り外しを容易にすることができる。なお、図1(a)
に示す例では、一端側スクリュウ部材は1本で、他端側スクリュウ部材は4本であるが、もちろんこれに限られるものではなく、本数を適宜変更しても良い。
ところで、上述のケーシング2は、図示のように、一端開口2bを含む側と他端開口2aを含む側とで分断できるようにしても良い。以下、一端開口2bを含む側のケーシングを“一端側ケーシング(符号21参照)”と称し、他端開口2aを含む側のケーシングを“他端側ケーシング(符号20参照)”と称することとする。この場合、内方に突出するフランジ部(図2の符号21a参照)を一端側ケーシング21の端部(他端側ケーシング20に近接する側の端部)に設け、同じく内方に突出するフランジ部(図2の符号20a参照)を他端側ケーシング20の端部(一端側ケーシング21に近接する側の端部)に設けておき、それらのフランジ部20a,21aをボルト22等で連結しておくと良い。また、前記他端側ケーシング20には上述の他端側スクリュウ部材70A,70B,70C,70Dを設けておき、前記一端側ケーシング21には上述の一端側スクリュウ部材71を設けておくと良い。
一方、図1(a) に示すように、前記ケーシング2の一端開口2bの側であって、トンネル軸心Cの近傍には二重のスイベルジョイント(ロータリージョイント)82を、支持装置83によって着脱自在に支持しておくと良い。そして、このスイベルジョイント82の一側(液体入力側)には、水を供給するための給水管84と、滑材を供給するための滑材供給管85と、を接続しておき、該スイベルジョイント82からケーシング他端開口2aには、掘削部(地盤G)に水を注水するための注水管86を延設し、該スイベルジョイント82からケーシング2の内周面に掛けては、ケーシング2の外周面に滑材を注入する滑材注入管87を延設しておくと良い。なお、符号88は、滑材を注入するためにケーシング21に穿設された注入孔を示す。
次に、上述の撤去埋め戻し装置1を用いて推進トンネルの撤去及び埋め戻しを行う方法について説明する。
まず、図5に示すように、撤去を行いたい推進管列A,…の両端に発進立坑80と到達立坑81とを形成する。なお、推進管列A,…の敷設時に既に立坑が形成されていて、その立坑が埋め戻しされずに残っているような場合にはその立坑を利用しても良い。
そして、発進立坑80には、図6に示すように、
・ 撤去埋め戻し装置1を駆動するための駆動装置(オールケーシング掘削機)9や、
・ 推進管Aやさや管Bを一時的に載置するための管受架台10
などを設置する。上述の給水管84や滑材供給管85は地上まで延設しておき(不図示)、給水装置(同じく不図示)や滑材供給装置(同じく不図示)に接続する。
なお、上述の駆動装置9は、撤去埋め戻し装置1のケーシング2或いはさや管Bを把持し、それらをトンネル軸心Cの周りに揺動させ、さらに、それらをトンネル軸心Cの方向に圧入できる機能を有している必要がある。図6中の符号80aは発進坑口を示し、符号90は、駆動装置9のベースを示し、符号91は、上述のケーシング2或いはさや管Bの開口縁部を把持することのできるチャック部を示し、符号92は、該チャック部91をトンネル軸心Cの周りに揺動させるための揺動用ジャッキを示し、符号93は、前記ベース90に支持されていて前記揺動用ジャッキ92に油圧を供給する油圧供給装置を示し、符号94は、トンネル軸心Cに沿って移動可能に配置された圧入フレームを示し、符号95は、該圧入フレーム94と前記ベース90との間に配置されて該圧入フレーム94を前記トンネル軸心Cの方向に圧入する圧入用ジャッキを示す。
駆動装置9や管受架台10等の設置が終了すると、次に、クレーンを使って前記管受架台10に上述の撤去埋め戻し装置1を吊り降ろし、前記圧入フレーム94に該撤去埋め戻し装置1を把持させる。この状態で圧入用ジャッキ95を収縮させると共に、揺動用ジャッキ92を作動させると、前記撤去埋め戻し装置1のカッター部材3,13が推進管外周の地盤に押し付けられながら、地盤の掘削が開始される。所定ストロークの掘削が終了すると、圧入フレーム94による把持を解除して、さや管Bを撤去埋め戻し装置1に連結し、圧入フレーム94や圧入用ジャッキ95や揺動用ジャッキ92を再び作動させて、地盤の掘削を開始する。このように、さや管Bを順次連結しながら掘削を続行する。なお、地盤掘削が終了した区間の推進管Aは、公知の方法で順次地上に搬出する。
そして、前記撤去埋め戻し装置1が到達立坑81に到達し、全ての推進管Aの撤去が完了すると、カッター支持用ブラケット4を外して閉塞ユニット6を撤去埋め戻し装置1に装着し、図7に示すように、埋め戻し材Eを充填しながら、さや管B及び撤去埋め戻し装置1を発進立坑80の側に移動させる。このようにして、埋め戻しを完了させる。
図1(a) は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(地盤掘削時の構成)の一例を示す断面図であり、図1(b)は、第1カッター部材の配置位置等を示す側面図である。 図2は、ケーシングの他端開口部分の構造を示す拡大断面図である。 図3(a) は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(埋め戻し時の構成)の一例を示す断面図であり、図3(b)は、閉塞ユニットの形状を示す側面図である。 図4は、本発明に係る撤去埋め戻し装置の構成(埋め戻し時の構成)の他の例を示す断面図である。 図5は、掘削及び撤去前の推進トンネルの状態の一例を示す断面図である。 図6は、掘削及び撤去時の様子を示す断面図である。 図7は、埋め戻し時の様子を示す断面図である。 図8は、推進管撤去装置及び推進管撤去方法の従来例を示す断面図である。 図9は、埋め戻しを行う従来の様子を示す断面図である。
符号の説明
1 推進トンネルの撤去埋め戻し装置
2 ケーシング
2a ケーシングの他端開口
2b ケーシングの一端開口
3 第1カッター部材
4 カッター支持用ブラケット
6 閉塞ユニット
7 スクリュウ部材
13 第2カッター部材
21a さや管接続部
70A,70B,70C,70D 他端側スクリュウ部材
71 一端側スクリュウ部材
A 推進管
B さや管
C 軸心
G 推進管の外周側の地盤

Claims (4)

  1. 直列に接続された状態で地中に埋設されて推進トンネルを構成する複数の推進管を撤去して埋め戻しを行う、推進トンネルの撤去埋め戻し装置において、
    前記推進管の外周に配置できるように略筒状に形成されると共に、略筒状のさや管を接続可能なさや管接続部を一端開口縁部分に有するケーシングと、
    該ケーシングの他端開口縁部分に突設されると共に、該ケーシングが軸心の周りに回転されることに基づき前記推進管の外周側の地盤を掘削する第1カッター部材と、
    前記ケーシングに着脱可能に支持されると共に、該ケーシングを閉塞できる閉塞ユニットと、
    該ケーシングの内周面に、他端開口から一端開口に掛けて螺旋状に固設され、前記地盤の掘削により生じた土砂を前記他端開口の側から前記一端開口の側へ搬送するスクリュウ部材と、
    を備えたことを特徴とする推進トンネルの撤去埋め戻し装置。
  2. 前記ケーシングの他端開口縁部分に着脱可能に支持されると共に、前記第1カッター部材が複数植設されてなるカッター支持用ブラケット、
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の推進トンネルの撤去埋め戻し装置。
  3. 前記スクリュウ部材は、前記他端開口の側に配置された他端側スクリュウ部材と、前記一端開口の側に配置された一端側スクリュウ部材と、からなり、
    前記他端側スクリュウ部材は、互いに略平行な状態で複数本配置されると共に、撤去すべき推進管の外周面に略接触するような高さに形成され、
    前記一端側スクリュウ部材は、撤去すべき推進管の外周面との間に所定の隙間が生じるような高さに形成された、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の推進トンネルの撤去埋め戻し装置。
  4. 前記他端側スクリュウ部材の端部であって、前記第1カッター部材に近接する位置には、該第1カッター部材と共に地盤の掘削を行う第2カッター部材が植設された、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の推進トンネルの撤去埋め戻し装置。
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