JP2009215790A - 既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置および工法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去できるばかりでなく、地表面の隆起や陥没を招くことなく確実に埋め戻すことができる装置および工法を提供する。
【解決手段】掘削ヘッド３０によって既設埋設管１を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する作業、既設埋設管１の破片および土砂をスクリュコンベア２０によって排出する作業、および既設埋設管１の撤去に伴って生じた空間内に充填材Ｊを充填して埋め戻す作業を同時に一つの工程として実施する。掘削ヘッドの隔壁に圧力バランス弁を設けて充填過多による地表面の隆起や充填材の噴出を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、不要となった既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置および工法に関し、より詳しくは、既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去できるばかりでなく、地表面の隆起や陥没を招くことなく確実に埋め戻すことができるように改良する技術に関する。

上下水道等を含む各種用途に供される地中埋設管は、経年変化によって老朽化が進むため、新しい埋設管に交換する必要があるが、直径が小さく流量の少ない既設埋設管等の場合には交換工事を行うことなくその利用を停止することがある。このとき、老朽化した既設埋設管をそのまま地中に放置すると、既設埋設管の崩壊によって地表面が陥没するおそれがあるため、不要となった既設埋設管を撤去して埋め戻す工事を行う。

そこで、下記の特許文献１に記載されている「推進トンネルの撤去・埋め戻し工法」においては、既設の推進トンネルの周囲にさや管を敷設するとともに、推進トンネルを構成している推進管を１本ずつさや管の内部において撤去した後、さや管で掘削した削進穴に埋め戻し材を充填して地盤を埋め戻すようになっている。

また、下記の特許文献２に記載されている「埋設管を除去する方法及び埋設管を新管と置き換える方法」においては、発進立坑から到達立坑に向かって延びる既設埋設管の内部にスクリュコンベアを挿通した後、到達立坑の内部に露出したスクリュコンベアの先端に破砕ヘッドを取り付け、スクリュコンベアおよび破砕ヘッドを一体に回転駆動しながら発進立坑の側に牽引することにより既設埋設管を順次破砕しつつ、到達立坑の側から新管を推進して埋設管を交換するようになっている。

特開２００４−１５６３０４号公報 特開２００１−１２４２４２号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されている工法は、さや管を敷設して既設埋設管を撤去する工程と、さや管を引き抜きながら埋め戻し材を充填する工程との２つの工程を必要とするため、既設埋設管を効率よく撤去することができない。
また、既設埋設管を撤去するためにはさや管の内部に作業員が入る必要があるため、安全性の問題が生じるばかりでなく、小径の既設埋設管には対応することができないという問題がある。

さらに、上記の特許文献２に記載されている方法では、既設埋設管を新管に交換しない場合に、埋設管を撤去した空間が崩壊して路面の陥没を生じさせるおそれがある。また、既設埋設管を撤去した後の空間を埋め戻す場合に、充填材の充填をどのようにして行うのか全く記載も示唆もなしていない。

そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去できるばかりでなく、地表面の隆起や陥没を招くことなく確実に埋め戻すことができる、既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置および工法を提供することにある。

上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置であって、
発進立坑から到達立坑に向かって既設埋設管の内部に挿通される、中空管の周囲に螺旋状の羽根を有したスクリュコンベアと、
前記スクリュコンベアをその軸線方向および回転方向に駆動する、発進立坑の内部に設置された推進機と、
到達立坑において前記スクリュコンベアの先端に連結されるとともに、前記スクリュコンベアと一体に回転しながら発進立坑に向かって推進されるときに既設埋設管を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する掘削ヘッドと、
前記掘削ヘッドによって掘削された空間内に向かって前記中空管の先端から充填材を供給する充填材供給手段と、を備え、
前記掘削ヘッドは、
前記中空管の先端部分に同軸に連結される円盤状の隔壁と、
この隔壁の周囲に同軸に固定されて既設埋設管を破砕する部分の周囲を軸線方向に覆うシールド管と、
このシールド管の発進立坑側の先端に固定されて既設埋設管の周囲の地盤を掘削する掘削カッタと、
この掘削カッタと前記隔壁との間において前記シールド管の内部に配設されて既設埋設管を破砕する破砕カッタと、
前記隔壁よりも到達立坑の側の空間内に充填された前記充填材の圧力が所定の値を上回ったときに前記隔壁よりも発進立坑の側に充填材を漏出させる、前記隔壁に設けられた圧力バランス弁と、を有していることを特徴とする。

すなわち、請求項１に記載した既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置は、掘削ヘッドによって既設埋設管を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する作業と、既設埋設管の破片および土砂をスクリュコンベアによって排出する作業、および既設埋設管の撤去に伴って生じた空間内に充填材を充填して埋め戻す作業を同時に、一つの工程として実施するものであるから、既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去することができる。
また、既設埋設管の撤去に伴って生じる空間のうち、充填材を充填して埋め戻す空間と破砕カッタを設けた側の空間とが隔壁によって分離されているので、充填材が破砕カッタの側に大量に流出して破砕カッタによる既設埋設管の破砕が不能となることがない。
また、充填材で埋め戻した空間内の充填材の圧力が所定の値を上回ったときに、隔壁に設けた圧力バランス弁を介して充填材を既設埋設管の側に漏出させる構造であるから、地表面の隆起や充填材の噴出を招くことなく確実に埋め戻すことができる。
さらに、掘削ヘッドを構成しているシールド管が、既設埋設管を破砕する部分の周囲を軸線方向に覆う構造であるから、破砕した既設埋設管の破片を確実に回収してスクリュコンベアによって排出することができ、地盤中に破片が残ることを防止できる。
加えて、シールド管の先端が既設埋設管の外周に追従するように前進させることができるので、シールド管、したがって破砕カッタが既設埋設管に対向するように確実に案内することができる。

また、請求項２に記載した手段は、請求項１に記載した既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置において、前記スクリュコンベアが、その軸線方向から見たときに既設埋設管の内径より小さい外径を有する軸線方向に平坦な部分を、その螺旋状の羽根の外周部分に有していることを特徴とする。
好ましくは、螺旋状の羽根の外周部分の全長にわたって平坦な部分を設ける。

すなわち、請求項２に記載した既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置においては、既設埋設管の内部にスクリュコンベアを挿通すると、その螺旋状の羽根の外周部分に設けた平坦部分が既設埋設管の内周面に密着する。
これにより、スクリュコンベアを既設埋設管に対して同軸に保持することができるから、スクリュコンベアの先端に連結する掘削ヘッドを既設埋設管に対して同軸に保持することができる。

さらに、請求項３に記載した既設埋設管を撤去し埋め戻すための工法は、請求項１または２に記載した装置を用いるものであって、
発進立坑から到達立坑に向かって既設埋設管の内部に前記スクリュコンベアを挿通し、
到達立坑の内部において前記スクリュコンベアの前端に前記掘削ヘッドを連結し、
前記推進機を用いて前記スクリュコンベアおよび前記掘削ヘッドを一体に回転駆動しながら発進立坑の側に推進することにより、前記掘削カッタにより既設埋設管の周囲の地盤を掘削しつつ前記破砕カッタにより既設埋設管を破砕し、
地盤の掘削および既設埋設管の破砕によって生じた土砂および破片を前記スクリュコンベアによって発進立坑の側に搬送し、
前記掘削ヘッドによって掘削された空間のうち到達立坑側の端部を閉鎖部材によって閉鎖し、
前記充填材供給手段によって前記中空管を介して充填材を供給することにより前記空間を順次埋め戻すことを特徴とする。

すなわち、請求項３に記載した既設埋設管を撤去し埋め戻すための工法は、掘削ヘッドによって既設埋設管を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する作業と、既設埋設管の破片および土砂をスクリュコンベアによって排出する作業、および既設埋設管の撤去に伴って生じた空間内に充填材を充填して埋め戻す作業を同時に、一つの工程として実施するものであるから、既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去できるとともに、既設埋設管の撤去に伴って生じた空間によって地表面が陥没することを確実に防止することができる。

本発明によれば、既設埋設管を安全にかつ効率よく撤去できるとともに、地表面の隆起や陥没を招くことなく確実に埋め戻すことができる既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置および工法を提供することができる。

以下、図１〜図６を参照し、本発明に係る既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置および工法の一実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、スクリュコンベアを発進立坑から到達立坑に向かって駆動することを推進と、到達立坑から発進立坑に向かって駆動することを牽引と、スクリュコンベアの軸線方向を前後方向と言う。

まず最初に図１〜図３を参照し、本実施形態の既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置について説明する。

図１に示した本実施形態の装置１００は、地盤中に埋設されている既設埋設管１を撤去しつつ地盤を埋め戻すためのもので、地表面Ｇから掘り下げられた発進立坑２の内部に設置された推進機１０と、発進立坑２から到達立坑３へと既設埋設管１の内部に挿通されるスクリュコンベア２０と、このスクリュコンベア２０の先端に連結される掘削ヘッド３０と、この掘削ヘッド３０によって掘削された空間のうち到達立坑３の側の端部を閉鎖する閉鎖部材４０とを備えている。

推進機１０は、スクリュコンベア２０の基端を接続するための図示されない接続部と、この接続部に接続されたスクリュコンベア２０を回転駆動するための油圧モータおよび減速機を有した駆動部１１と、スクリュコンベア２０を推進および牽引するための左右一対の油圧シリンダ１２と、スクリュコンベア２０の内部を介して充填材Ｊを供給するための充填材供給部１３とを有している。
なお、図示の都合上、油圧シリンダ１２を短縮させた状態で示してあるが、スクリュコンベア２０を牽引する際には、油圧シリンダ１２を伸張させた状態から短縮させた状態へと作動させることになる。

スクリュコンベア２０は、中空管２１の周囲に螺旋状に延びる羽根２２を設けたものであって、油圧シリンダ１２の伸縮ストロークに合わせた全長を有する基本ユニットを順次接続した構造となっている。
また、螺旋状に延びる羽根２２の外周部分には、その全長にわたって延びる軸線方向に平坦な部分２３が一体に溶接されている。そして、この平坦部分２３は、このスクリュコンベア２０を軸線方向から見たときに、既設埋設管１の内径よりわずかに小さい外径を有している。
これにより、既設埋設管１の内部にスクリュコンベア２０を挿通すると、既設埋設管１の内周面と平坦部分２３の外周面とが密着するため、スクリュコンベア２０をその全長にわたって既設埋設管１と同軸に保持することができる。

掘削ヘッド３０は、スクリュコンベア２０を構成している中空管２１の先端部分に同軸にかつ着脱自在に連結される円盤状の隔壁３１を有している。
そして、この隔壁３１の周囲に同軸にかつ一体に固定されているシールド管３２は、図３に示したように、既設埋設管１を破砕する部分の周囲を前後方向に覆うことができる長さに設定されている。
また、このシールド管３２の発進立坑２側の先端には、既設埋設管１の周囲の地盤を掘削するための掘削カッタ３３が固定されている
さらに、このシールド管３２の内周面のうち隔壁３１と掘削カッタ３３との間の部分には、既設埋設管１を破砕するための破砕カッタ３４が設けられている。
加えて、隔壁３１には圧力バランス弁３５が設けられていて、隔壁３１よりも到達立坑３の側の空間内に充填された充填材Ｊの圧力が所定の値を上回ったときに、隔壁３１よりも発進立坑２の側に充填材Ｊを漏出させるようになっている。

閉鎖部材４０は、到達立坑３の内壁面３ａに固定される板状の部材で、既設埋設管１を撤去したことに伴って地盤中に形成された空間の末端を閉鎖し、充填材Ｊが到達立坑３の側に漏れ出さないように密封する役割を果たす。

次に図４〜図６を参照し、本実施形態の装置１００を用いて既設埋設管１を撤去して埋め戻すための工法について説明する。

既設埋設管１を撤去して埋め戻す作業の第１段階では、地表面Ｇから発進立坑２および到達立坑３を掘り下げた後、発進立坑２の内部に推進機１０を設置する。
そして、発進立坑２の側から既設埋設管１の内部にスクリュコンベア２０を挿通し、図４に示したようにスクリュコンベア２０の先端が到達立坑３に達するまで、推進機１０の油圧シリンダ１２を用いてスクリュコンベア２０を順次推進する。
このとき、スクリュコンベア２０の螺旋状の羽根２２の外周部分に設けられている平坦部分２３が既設埋設管１の内周面にほぼ密着するので、スクリュコンベア２０をその全長にわたって既設埋設管１と同軸に保持することができる。

次いで、図５に示したように、到達立坑３の内部において、スクリュコンベア２０の中空管２１の先端部分に掘削ヘッド３０を連結する。
このとき、スクリュコンベア２０が既設埋設管１に対して同軸に保持されているので、掘削ヘッド３０のシールド管３２もまた既設埋設管１に対して同軸に保持することができる。

その後、推進機１０の駆動部１１を作動させてスクリュコンベア２０および掘削ヘッド３０を一体に回転駆動しつつ、推進機１０の油圧シリンダ１２を徐々に短縮させると、スクリュコンベア２０および掘削ヘッド３０を発進立坑２に向かって一体に牽引することができる。
これに伴い、シールド管３２の先端に設けられている掘削カッタ３３が既設埋設管１の周囲の地盤を順次掘削するとともに、シールド管３２の内部に設けられている破砕カッタ３４が既設埋設管１をその端部から順次破砕する。

このとき、掘削ヘッド３０を構成しているシールド管３２が、既設埋設管１を破砕する部分の周囲を前後方向に覆っているので、既設埋設管１の破片を確実に回収してスクリュコンベア２０によって排出することができ、地盤中に破片が残ることを防止できる。
また、シールド管３２の先端が既設埋設管１の外周に追従しながら前進するので、シールド管３２、したがって破砕カッタ３４を既設埋設管１に対向するように確実に案内することができる。

同時に、既設埋設管１を破砕し撤去したことに伴って生じた空間のうち隔壁３１よりも到達立坑３の側にある部分の内部には、推進機１０に設けられている充填材供給部１３より供給される充填材Ｊが、スクリュコンベア２０の中空管２１の先端から噴射される。

このとき、既設埋設管１の撤去に伴って生じた空間のうち、充填材Ｊを充填して埋め戻す空間と破砕カッタ３４が設けられている空間とを隔壁３１によって分離しているので、充填材Ｊが破砕カッタ３４の側に大量に流出して破砕カッタ３４による既設埋設管１の破砕が不能となることはない。
また、充填材Ｊで埋め戻した空間内の充填材Ｊの圧力が所定の値を上回ったときには、隔壁３１に設けた圧力バランス弁３５が作動して、既設埋設管１の側に充填材Ｊを漏出させる構造であるから、地表面の隆起や充填材Ｊの噴出を招くことなく確実に埋め戻すことができる。

さらに、推進機１０を用いて掘削ヘッド３０およびスクリュコンベア２０を順次牽引し、掘削ヘッド３０が発進立坑２に達すると、掘削ヘッド３０を取り除くとともに、発進立坑２の側壁２ａに固定される閉鎖部材によって充填材Ｊが漏れ出ないように密封する。

すなわち、本実施形態の既設埋設管を撤去して埋め戻すための工法は、掘削ヘッド３０によって既設埋設管１を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する作業と、既設埋設管１の破片および土砂をスクリュコンベア２０によって排出する作業、および既設埋設管１の撤去に伴って生じた空間内に充填材Ｊを充填して埋め戻す作業を同時に、一つの工程として実施するものである。
これにより、既設埋設管１を安全にかつ効率よく撤去できるばかりでなく、既設埋設管１の撤去に伴って生じた空間によって地表面Ｇが陥没することを確実に防止することができる。

本発明に係る装置の一実施形態を示す全体断面側面図。 図１に示した推進機の部分を拡大して示す断面側面図。 図１に示した掘削ヘッドの部分を拡大して示す断面側面図。 既設埋設管にスクリュコンベアを挿通した状態を示す全体断面側面図。 スクリュコンベアに掘削ヘッドを連結した状態を示す全体断面側面図。 既設埋設管を撤去して埋め戻した状態を示す全体断面側面図。

符号の説明

１ 既設埋設管
２ 発進立坑
３ 到達立坑
１０ 推進機
１１ 駆動部
１２ 油圧シリンダ
１３ 充填材供給部
２０ スクリュコンベア
２１ 中空管
２２ 螺旋状の羽根
２３ 平坦部分
３０ 掘削ヘッド
３１ 隔壁
３２ シールド管
３３ 掘削カッタ
３４ 破砕カッタ
３５ 圧力バランス弁
４０ 閉鎖部材
１００ 本発明に係る既設埋設管を撤去して埋め戻すための装置

Claims (3)

1. 発進立坑から到達立坑に向かって既設埋設管の内部に挿通される、中空管の周囲に螺旋状の羽根を有したスクリュコンベアと、
   前記スクリュコンベアをその軸線方向および回転方向に駆動する、発進立坑の内部に設置された推進機と、
   到達立坑において前記スクリュコンベアの先端に連結されるとともに、前記スクリュコンベアと一体に回転しながら発進立坑に向かって推進されるときに既設埋設管を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する掘削ヘッドと、
   前記掘削ヘッドによって掘削された空間内に向かって前記中空管の先端から充填材を供給する充填材供給手段と、を備え、
   前記掘削ヘッドは、
   前記中空管の先端部分に同軸に連結される円盤状の隔壁と、
   この隔壁の周囲に同軸に固定されて既設埋設管を破砕する部分の周囲を軸線方向に覆うシールド管と、
   このシールド管の発進立坑側の先端に固定されて既設埋設管の周囲の地盤を掘削する掘削カッタと、
   この掘削カッタと前記隔壁との間において前記シールド管の内部に配設されて既設埋設管を破砕する破砕カッタと、
   前記隔壁よりも到達立坑の側の空間内に充填された前記充填材の圧力が所定の値を上回ったときに前記隔壁よりも発進立坑の側に充填材を漏出させる、前記隔壁に設けられた圧力バランス弁と、
   を有していることを特徴とする既設埋設管を撤去し埋め戻すための装置。
2. 前記スクリュコンベアは、その軸線方向から見たときに既設埋設管の内径より小さい外径を有する軸線方向に平坦な部分を、その螺旋状の羽根の外周部分に有していることを特徴とする。
3. 請求項１または２に記載した装置を用いて既設埋設管を撤去し埋め戻すための工法であって、
   発進立坑から到達立坑に向かって既設埋設管の内部に前記スクリュコンベアを挿通し、
   到達立坑の内部において前記スクリュコンベアの前端に前記掘削ヘッドを連結し、
   前記推進機を用いて前記スクリュコンベアおよび前記掘削ヘッドを一体に回転駆動しながら発進立坑の側に推進することにより、前記掘削カッタにより既設埋設管の周囲の地盤を掘削しつつ前記破砕カッタにより既設埋設管を破砕し、
   地盤の掘削および既設埋設管の破砕によって生じた土砂および破片を前記スクリュコンベアによって発進立坑の側に搬送し、
   前記掘削ヘッドによって掘削された空間のうち到達立坑側の端部を閉鎖部材によって閉鎖し、
   前記充填材供給手段によって前記中空管を介して充填材を供給することにより前記空間を順次埋め戻すことを特徴とする既設埋設管を撤去し埋め戻すための工法。

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