JP2012188805A - 既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 下水等の流通を停止させることなく老朽化した既設管路をその後端部から能率よく分断、解体して撤去することができると共に既設管路の外周地盤を該既設管路の軸心方向に沿って正確に掘削しながら新設管路を施工することができる装置を提供する。
【解決手段】 シールド本体１の隔壁前面中央部に既設管路P1の後端部中央内に向かって突出したセンタシャフト５を設けて、このセンタシャフト５内を通じてバイパス管P3により下水等を流通させながら既設管路P1の端部をワイヤーソー37によって複数個のブロック片に分割し、分割したブロック片をセンタシャフト５の回りに旋回可能な掴持手段21等によって搬出させる一方、シールド本体１の前方側に既設管路P1の後端部を被覆する筒体３を配設してこの筒体の前端に装着しているカッタビット７によって既設管路P1の外周地盤を掘削しながら後方側で新設管路P2を施工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、老朽化した下水管等の既設管路を解体、撤去しながら新設管路に更新する既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置に関する。

長年の使用によって老朽化した下水管等の既設管路を解体しながら新設管路に更新していく装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、既設管路よりも大径の円筒状スキンプレートの前端開口部に既設管路の後方外周地盤を掘削するビットを備えた円環状のカッタヘッドを配設してなるトンネル掘削機と、このトンネル掘削機の前方に配設されて既設管路をシール材を介して水密状態に被覆すると共に前端にビットを突設し、且つ、後端部をトンネル掘削機の隔壁前面中央部に前後左右方向に首振り自在に連結している円筒状フード体と、この円筒状フード体の後端内周面に突設し、その外周端側から内周端側に向かって後方に傾斜した傾斜前端面を有する分割用部材と、円筒状フード体によって被覆された上記既設管路の後端部内に搬入されて既設管路の端部を複数分割する円形切断刃を備えた切断機とからなる装置が知られている。

このように構成した装置によって既設管路を新設管路に更新するには、既設管路の到達側から上記切断機を円筒状フード体によって被覆されている既設管路の後端部内にまで搬入し、この切断機の円形切断刃によって既設管路の後端部をその外周部が薄く残存するように後端面から所定長さ部分にまで切り目を入れ、この切り目を既設管路の周方向に複数条、刻設したのち、円形切断刃を既設管路の周方向に向けて既設管路の内周面に沿って一周させることにより上記切り目の終端部間に切り目を入れ、しかるのち、上記円筒状フード体を前進させることによってこの円筒状フード体の後端内周部に突設している上記分割用部材を既設管路の後端面に押し付けて外周端側から内周端側に向かって後方に傾斜しているこの分割用部材の傾斜前端面により上記切り目部分から既設管路の後端部を内径方向に折り曲げて複数個のブロック片に分断し、このブロック状小片を既設管路内を通じて搬出する一方、トンネル掘削機の後方側においてはこのトンネル掘削機の掘進跡にトンネル掘削機の発進側からヒューム管を押し込むか、或いは、一定長の掘進毎にトンネル掘削機の掘進跡にセグメントを組み立てることによって築造外径が既設管路の外径よりも大径の新設管路を形成する作業を行っている。

特許第４０９４１８２号公報

しかしながら、上記のような既設管路の更新用トンネル掘削装置によれば、円形切断刃を備えている切断機によって既設管路の端部を複数分割しているので、切断機を既設管路内に搬入すると、既設管路の空間部の大半が円形切断刃による切断作業に使用されることになって、既設管路が下水管である場合にはその下水の流れを止めることなく流通させるためのバイパス管を設けることができないといった問題点がある。

さらに、既設管路の端部を長さ方向に切断したのち周方向に切断するには、一旦、切断機を既設管路の到達側に搬出して円形切断刃の向きを変更したのち、再び、既設管路の後端部にまで搬入しなければならないため、作業能率が低下するばかりでなく、円形切断刃によって既設管路の端部を完全に分断すると、既設管路の上周部側では分断されたブロック片が落下して切断機等を損傷させる虞れがあるので、上記のように切断機の円形切断刃によって既設管路の端部に長さ方向及び周方向に切り目を入れたのち、円筒状フード体の後端内周部に突設している分割用部材を既設管路の後端面に押し付けてこの分割用部材の傾斜前端面により上記切り目部分から既設管路の後端部を内径方向に折り曲げて複数個のブロック片に分断しているが、切り目部分を介してブロック片を内径方向に折り曲げようとすると、周方向に隣接するブロック片同士が互いにその切り目を介して押し付け合って内径方向への折り曲げに対して強固に抵抗し、分断をすることが困難となる事態が発生することになる。

また、新設管路を築造するためのトンネルは、円筒状フード体を先行させながらこの円筒状フード体に後続するトンネル掘削機によって既設管路の後方の外周地盤を掘削することにより形成しているため、円筒状フード体の前方に礫などが存在していると、円筒状フード体では破砕が困難となると共に円筒状フード体の先端に突設している貫入ビットの推進抵抗が増大して掘進作業が能率よく行えなくなる虞れがあり、さらに、既設管路に傾斜部や蛇行部、或いは、曲線部等の湾曲管部が存在している場合、円筒状フード体は既設管路の端部外周面に被せているから該既設管路の端部外周面に沿って既設管路上を同心的に前進移動させることができるが、トンネル掘削機は既設管路の後方に配設されているため、そのカッタヘッドの向きを制御する必要がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、老朽化した下水管等の既設管路内にバイパス管が敷設されていても、該既設管路の解体、撤去作業が円滑に且つ自動的に行えると共に、既設管路の外周地盤を既設管路の管軸方向に沿って能率よく且つ正確に掘削しながら既設管路を新設管路に更新することができる既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明の既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置は、請求項１に記載したように、前端開口部に隔壁を設けていると共にこの隔壁の中央部にバイパス管の通路を設けてあり、且つ、後方側で新設管路を施工するように構成したシールド本体と、このシールド本体の上記隔壁にその基端部を回転自在に支持させ、且つ、既設管路の後端部を被覆しながら回転してその前端に突設しているカッタビットにより既設管路の外周地盤を掘削する筒体と、既設管路の後部内に搬入されて既設管路の後端部の所定長さ部分を周方向に所定間隔毎に複数個のブロック片に切断するワイヤーソーを備えた切断機と、上記筒体の後端部内周面に配設された旋回リングの外周部に前後方向に移動自在に支持され且つ径方向に伸縮自在なブロック片掴持手段とからなることを特徴とする。

このように構成した既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置において、請求項２に係る発明は、シールド本体は方向修正ジャッキによって屈折自在に連結している前胴と後胴とからなり、その前胴の前端開口部に設けている隔壁中央部に筒体の背面板中央部を回転自在に支持していると共に隔壁後面に筒体の回転駆動モータを配設していることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、筒体の内側にこの筒体よりも短く、後端がシールド本体の隔壁中央部から突設している支持部材に上下左右方向に傾動自在に支持された内筒を配設し、この内筒の前端部内周面に既設管路の外周面に摺接したシール材を装着している共と、前端に既設管路の外周面に固着した裏込剤等の硬化層を斫る斫り刃を突設し、さらに、この内筒の外周面と上記筒体の内周面との間の空間を掘削土砂取込通路に形成していると共に内筒の背面板と筒体の背面板との間の空間をこの土砂取込通路に連通した泥水室に形成してあり、この泥水室に連結、連通した送排泥管を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成していることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、バイパス管の通路をシールド本体の隔壁の中央部から既設管路の後端中央部内に向かって突設している円管形状のセンターシャフトによって構成していることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、既設管路をその後端部側から解体、撤去するに従って、前進しながら後方側で新設管路を形成していく既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置であって、シールド本体の前端開口部に配設した隔壁の中央部にバイパス管の通路を設けているので、下水管からなる既設管路を更新するに際して、下水の流れを停止させることなくこのバイパス管を通じて下水を流通させながら老朽化した既設管路の解体作業及び新設管路の更新作業を行うことができ、また、このシールド本体の前端隔壁に基端部を回転自在に支持させ、且つ、既設管路の後端部を被覆しながら回転してその前端に突設しているカッタビットにより既設管路の外周地盤を掘削する筒体を設けているので、この筒体を既設管路の外周面上で回転させながらシールド本体を前進させることによって、シールド本体に先行するようにして既設管路の後端部の外周地盤を能率よく掘削するすることができると共に、既設管路を中心としこの既設管路と同心的に一定径のトンネルを正確に掘進することができてこの掘削跡に新設管路を精度よく築造することができる。

さらに、ワイヤーソーによって既設管路の後端部の所定長さ部分を周方向に所定間隔毎に複数個のブロック片に切断するように構成しているので、既設管路内に上記バイパス管が配管されていてもこのバイパス管の周囲の空間部を利用して既設管路の後端部にワイヤーソーを掛け渡してその後端部を複数個のブロック片に分断する作業が容易に行えると共に、上記筒体の後端部内周面に配設された旋回リングの外周部に、径方向に伸縮自在なブロック片掴持手段を前後方向に移動自在に支持させているので、上記ワイヤーソーによってブロック片に分断する際に、このブロック片を掴持手段で支持させながら分断作業を行うことができ、従って、ブロック片の分断、解体作業が比較的安全で且つ円滑に行えると共に分断したブロック片をこの掴持手段によって前方側の搬出手段にまで移送することができて、解体、撤去作業が自動的に能率よく行うことができる。

また、請求項２に係る発明によれば、上記シールド本体は方向修正ジャッキによって屈折自在に連結している前胴と後胴とからなり、その前胴の前端開口部に設けている隔壁中央部に筒体の背面板中央部を回転自在に支持していると共に隔壁後面に筒体の回転駆動モータを配設しているので、既設管路の更新中に該既設管路に傾斜部や、蛇行部或いは曲線部等の湾曲部が存在していても、筒体をこの筒体の回転駆動モータを配設している隔壁と一体的にシールド本体の後胴に対して方向修正ジャッキを介して上下左右方向に屈折させて既設管路の管軸方向に容易にその向きを変更させることができ、既設管路の外周面に新設管路の更新用トンネルを円滑且つ確実に掘削することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、筒体の内側にこの筒体よりも短く、後端がシールド本体の隔壁中央部から突設している支持部材に上下左右方向に傾動自在に支持された内筒を配設し、この内筒の前端部内周面に既設管路の外周面に摺接したシール材を装着しているので、内筒を単独的に既設管路の傾斜部や、蛇行部或いは曲線部等の湾曲部に沿ってその向きを自動的に変えながら筒体と一体的に前進移動させることができ、その内周面に装着しているシール材によって地下水や土砂等が既設管路内に浸入するのを確実に防止しながら既設管路の外周地盤の掘削や既設管路の解体、撤去作業が行えると共に内筒の前端に突設した斫り刃により既設管路の外周面に固着している裏込剤等の固着層を斫り取って爾後における既設管路の解体作業の円滑化を図ることができる。

その上、上記内筒の外周面と上記筒体の内周面との間の空間を掘削土砂取込通路に形成していると共に内筒の背面板と筒体の背面板との間の空間をこの土砂取込通路に連通した泥水室に形成してあり、この泥水室に連結、連通した送排泥管を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成しているので、泥水を泥水室から内外筒間に設けている土砂排出通路内に充満させてその泥水圧によりカッタビットによって掘削される切羽面を押さえながら掘進するに従って掘削される土砂をカッタビット間を通じて土砂排出通路内に確実に取り込むことができ、泥水室内を通じて還流する送排泥水管により、シールド本体内から新設管路内を通じて効率よく排出することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、上記バイパス管の通路をシールド本体の隔壁の中央部から既設管路の後端中央部内に向かって突設している円管形状のセンターシャフトによって構成しているので、このセンタシャフト内を通じて既設管路と新設管路間にバイパス管の配管が容易に行えるばかりでなく、センタシャフト内にバイパス管が挿通されているので、バイパス管に邪魔されることなく上記ワイヤーソーによる既設管路の端部の分断作業やセンタシャフト回りに掴持手段を旋回させてブロック片の掴持、搬送作業が円滑に行うことができ、従って、既設管路の解体作業が能率よく行うことができる。

既設管路を新設管路に更新中のトンネル掘削装置の簡略縦断側面図。 図１のＡ−Ａ線における簡略縦断正面図。 図１のＢ−Ｂ線における簡略縦断正面図。 既設管路をワイヤーソーによってブロック片に分断している状態の簡略縦断側面図。 既設管路の端部に周方向の数カ所に一定長さのスリットを形成した状態の簡略縦断正面図。 下側のブロック片を切り取っている状態の縦断正面図。 一側部のブロック片を切り取っている状態の縦断正面図。

次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１において、１は円筒形状に形成された一定長さを有するシールド本体で、前端開口部に隔壁２を一体に設けている短筒形状の前胴1aとこの前胴1aの後端部に前端部を接合している後胴1bとからなり、この接合部を屈折自在な中折れ部1cに形成していると共に、これらの前後胴1a、1bの内周面間を周方向に所定間隔毎に配設した複数本の方向修正ジャッキ22によって連結してこの方向修正ジャッキ22の作動によって上記前胴1aを後胴1bの前端部に対して中折れ部1cから上下左右に屈折させるように構成している。

このシールド本体１における上記前胴1aの前端部に設けている隔壁２の前面中央部に、ヒューム管からなる既設管路P1の後端部外周面を被覆した後述する筒体３の背面板中央部を回転自在に支持させてあり、隔壁２の後面側に配設した回転駆動モータ４によって筒体３をその中心回りに回転駆動するように構成していると共に、この筒体３の回転部で囲まれた隔壁２の中央部に、既設管路P1の後端部中央内に向かって突設した円管形状のセンタシャフト５の後端を固着している。このセンタシャフト５の前端は前方に向かって開口していると共に後端は隔壁２の中央部に設けている貫通孔（図示せず）の周縁部に固着してこの貫通孔を通して後端開口部を機内の後方に向かって開口させてあり、このセンタシャフト５内を通じて既設管路P1内とシールド本体１の後方部内に形成される新設管路P2内とに亘って可撓性のホースからなるバイパス管P3を挿通、配管させるように構成している。なお、上記センタシャフト５内における内底面に資材搬送設備28（図２、図３に示す）を配置してこのセンタシャフト５内を通じて既設管路P1と新設管路P2間で各種資材を搬入、搬出可能にしている。

さらに、シールド本体１の前方側に、上記既設管路P1の後端部外周面を被覆した状態で回転する円筒形状の筒体３を配設していると共にこの筒体３内に筒体３よりも短い円筒形状の内筒６を筒体３の内周面からその外周面を小間隔を存した状態で配設してあり、筒体３の前端にはその内端面を既設管路P1の外周面に摺接又は近接させた状態で既設管路回りを旋回しながら、既設管路P1の周囲の前方地盤を掘削する複数のカッタビット７を図２に示すように周方向に所定間隔毎に突設していると共に筒体３の開口端内周面における隣接するカッタビット７、７間に土砂取込口8aを設けてあり、さらに、筒体３の内周面と上記内筒６の外周面との間の空間部によってこの掘削土砂取込口8aに連通した断面円環形状の掘削土砂取込通路8bを形成している。また、シールド本体１の外径は筒体６の外径と同径若しくは僅かに小径に形成されてあり、このシールド本体１に先行して筒体３により掘削されるトンネル掘削跡にシールド本体１を推進させるように構成している。

上記筒体３の後端にはシールド本体１の上記隔壁２の外周部前面に対向して円環状の背面板3aの外周端を一体に固着してあり、この背面板3aの内周部後面に、シールド本体１の隔壁２の前面中央部に回転自在に支持された内歯車９を一体に設けている一方、隔壁２の後面外周部に上記回転駆動モータ４を配設してこの回転駆動モータ４の回転軸に固着している小歯車4aを上記内歯車９に噛合させて回転駆動モータ４により筒体３を既設管路P1の中心回りに周方向に回転させるように構成している。

既設管路P1の後端部を被覆している上記内筒６の前端部内周面には既設管路P1の外周面に摺接したシール材6aが装着されていて地下水等が内筒６内に浸入するのを防止していると共に、上記筒体３の前端に装着しているカッタビット７の内端部後方近傍部において、この内筒６の前端に、既設管路P1の外周面に摺接してこの既設管路P1の外周面に固着した裏込剤等の硬化層（図示せず）を斫る先端が尖鋭端に形成された斫り刃10を周方向に一定間隔毎に突設してあり、さらに、隣接する斫り刃10、10間にその先端噴射口を臨ませて前方に向かってジェット水を噴射する複数本の噴射ノズル11（図２に示す）を配設し、前端にこれらの噴射ノズル11を有するパイプを内筒６の内周面に沿ってこの内周面に固定していると共にシールド本体１内に配設したジェット水供給手段（図示せず）に連結、連通させている。なお、噴射ノズル11は上記シール材6aを水密に貫通してからカッタビット７の後面側に向かって突設している。

この内筒６の後端には上記筒体３の背面板3aの前面から前方に一定間隔を存した位置に円環状の背面板6bの外周端を一体に固着してあり、この背面板6bの内周端面にリング部材6cの外周面を固着させていると共にこのリング部材6cの内周面を幅方向の中央部から前後開口縁に向かって凹円弧状に湾曲した湾曲面に形成してあり、この湾曲面をシールド本体１の隔壁２の前面中央部に前方に向かって突設している短筒形状の支持部材12の前端円形フランジ部12a の凸円弧状外周面に前後左右方向に傾動自在に外嵌させて、内筒６をこの円形フランジ部12a を支点として上下左右方向に自由に傾動可能にしている。

さらに、支持部材12の周囲における筒体３の背面板3aの前面と、内筒６の背面板6bとの間の空間部を泥水室13に形成してあり、この泥水室13に上記筒体３の内周面と内筒６の外周面との対向面間によって形成された土砂排出通路8bの後端を連通させている。この泥水室13にシールド本体１内を通じて配管されている送排泥管14、15の前端開口部を連通させていてこの送排泥管14、15内を還流する泥水によって泥水室13内の掘削土砂を後方に排出するようにしている。16は筒体３の背面板3aの前面外周部に泥水室13に向かって前方に突設している複数枚のスクレーパである。

また、内筒６の後端部内周面には図１、図３に示すように、その四方にローラ17を回転自在に取付けていると共に、これらのローラ17に旋回リング18の外周面を周方向に回動自在に支持させてあり、この旋回リング18の前面両側部に支持ジャッキ19、19を旋回リング18の径方向に互いに平行に装着し、これらの支持ジャッキ19、19のロッドの先端間を連結している連結部材27の前面両側部に一定長さの水平ガイドロッド20、20の後端を固定、支持させてこれらの水平ガイドロッド20、20を前方に向かって互いに平行に突設してあり、さらに、これらの水平ガイドロッド20、20に既設管路P1を切断機30によって分断、解体した際のブロック片P1-1〜P1-4（図５参照）を掴持する掴持手段21の両側部を前後方向に移動自在に挿通、支持させている。また、上記旋回リング18を電動モータ等の旋回駆動機構（図示せず）によって駆動するようにしてこの旋回リング18を回動させた際に、上記水平ガイドロッド20、20と共にこれらの水平ガイドロッド20、20に支持されている掴持手段21を上記センタシャフト５の回りを旋回可能にして構成している。

既設管路P1をブロック片に分断する切断機30は図４に示すように、既設管路P1内を通じて搬入、搬出可能な機函31に駆動大径プーリ32と上下ガイドプーリ33、34とを配設していると共に、機函31から前方に所定間隔を存して設置位置を変更可能にした一対の張設ガイドプーリ35、36を設けて、駆動大径プーリ32から上下ガイドプーリ33、34と張設ガイドプーリ35、36に無端状に掛け渡したワイヤーソー37を巡回させることにより、既設管路P1の所定部分を切断するように構成している。また、上記一対の張設ガイドプーリ35、36は既設管路P1の内周面に着台自在に設置可能な座部35a 、36a に立設した支柱35b 、36b の先端にその向きを自在に変更可能に支持されている。なお、ワイヤーソー37は、機函31に上記上下一対のガイドプール33、34を前後方向に位置調整可能に且つ常時、後方に付勢させることにより、或いは、機函31全体を常時、後方に付勢させることによって緊張状態を保持させるように構成している。

このように構成した既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置によって既設管路P1を新設管路P2に更新するに際して、既設管路P1内に図１、図２に示すようにシールド本体１の隔壁２から突設しているセンタシャフト５の前端部と中間部とを前後方向に摺動自在に支持する矩形枠状の支持脚台23を設置し、この支持脚台23の上端中央部と下端両側部との３方より突設している脚片23a を既設管路P1の内周面に着脱自在に圧着、固定すると共に、既設管路P1の内底面上に支持脚台23の両側脚片23a 、23a 間の空間部を利用してセンタシャフト５から前方近傍部に至るまでローラコンベア24を配設し、このローラコンベア24の前端から到達側に至るまで搬送台車（図示せず）を配設する。

さらに、センタシャフト５の前端部を支持している支持脚台23の上端から前方に向かって水平ガイド杆25を突設し、この水平ガイド杆25に上記ローラコンベア24の搬送終端部上から運搬台車にブロック片P1-1〜P1-4を移載させる電動ホィスト26を前後移動自在に吊支する。また、既設管路P1内からセンタシャフト５内とシールド本体１内を通じてバイパス管P3を新設管路P2内の後方まで配管してあり、既設管路P1が下水管である場合には、下水の流れを停止させることなく、このバイパス管P3内に下水を流通させながら工事を行う。

この状態にして内筒６内に進入している既設管路P1の端部を上記切断機30のワイヤーソー37によって切断して複数個のブロック片P1-1〜P1-4に分断すると共にこれらのブロック片P1-1〜P1-4を順次掴持手段21によって掴持させてローラコンベア24上に移送させ、既設管路P1内を到達側に向かって搬出する。このように、既設管路P1の端部を一定長、解体、撤去したのち、シールド本体１を前進させると共に回転駆動モータ４を作動させて筒体３を回転させながらシールド本体１と一体に前進させることにより、この筒体３の前端に装着しているカッタビット７により既設管路P1の周囲の地盤を一定長、掘削する。

なお、シールド本体１は一定長のトンネルを掘削する毎に後方の発進側でヒューム管からなる一定長の新設管路P2を継ぎ足して発進側に設置した推進ジャッキ（図示せず）を伸長させることにより推進させられるが、シールド本体１の後胴1bに複数本のシールドジャッキ（図示せず）を装着すると共にセグメントを組み立てるエレクタ（図示せず）を配設しておき、一定長のトンネルを掘進するごとにその掘進跡にエレレタによって一リング分のセグメントを組み立て既にセグメントの組み立てによって施工した新設管路の前端面に接続し、接続した覆工セグメントの前端に上記シールドジャッキのロッド端を受止させた状態で伸長させることより、新設管路に反力をとってシールド本体１を推進させるように構成しておいてもよい。

このようにシールド本体１を前進させて筒体３の前端カッタビット７により既設管路P1の外周地盤を掘削させると共に、内筒６も一体に前進させてその前端に突設している斫り刃10と隣接する斫り刃10、10間に臨ませている噴射ノズル11からのジェット水によって既設管路P1の外周面に固着している裏込剤等の硬化層を斫り取り、この斫り片をカッタビット７によって掘削された土砂と共にカッタビット７、７間に形成されている土砂取込口8aを通じて筒体３の内周面と内筒６の外周面間に形成されている上記土砂排出通路8b内に取り込む。なお、内筒６を設けることなく筒体３によって既設管路P1の端部外周面を直接、被覆しておき、既設管路P1の外周面とこの筒体３の内周面との間の空間部を土砂排出通路8bに形成しておいてもよい。

土砂排出通路8b内には、送泥管14を通じて泥水室13に供給された泥水が充満してあり、筒体３の前進に従って土砂取込口8a内に取込まれた上記掘削土砂と硬化層の斫り片は泥水によって土砂排出通路8bから泥水室13内に送り込まれ、泥水室13内で筒体３の背面板3aに突設しているスクレーパ16によって攪拌されながら排泥管15を通じてシールド本体１の後方に既に施工された新設管路P2内を通じて排出され、地上等の適所に設置した土砂貯留槽（図示せず）に送られてこの土砂貯留槽に堆積する一方、土砂貯留槽から泥水を送泥管15を通じて泥水室13に送り込む。こうして、掘削土砂を硬化層の斫り片と共に排除しながら既設管路P1の外周面に筒体３のカッタビット７によって既設管路P1と同心的に一定径のトンネルを掘削する。

また、シールド本体１が曲線施工されている既設管路P1の管路部に達してこの管路部の湾曲外周面に沿ってその外周地盤を掘進する場合には、方向修正ジャッキ22を作動させて後胴1bに対し、前胴1aを中折れ部1cを介して湾曲した既設管路P1の管軸方向に屈折させることにより、前胴1aの前端隔壁２にその後端部を支持されている筒体３を前胴1aと一体的に傾動させてその掘進方向を既設管路P1の管軸方向に向ける。一方、内筒６は、その後端部を支持している支持部材12の円形フラン部12a を支点として既設管路P1の湾曲外周面によって自動的にその向きを既設管路P1の管軸方向に向けられる。

こうして、シールド本体１と一体に推進する筒体３の前端カッタビット７により筒状胴体１の外周地盤が掘削される従って、解体すべき既設管路P1の後端部が内筒６内に相対的に進入し、一定長の既設管路P1の後端部が内筒６内に取込まれると、シールド本体１を停止させて既設管路P1の後端部を上記切断機30によって一定長、長さ方向及び周方向に切断して、複数のブロック片P1-1〜P1-4に分断する。

具体的には、切断機30を既設管路P1の後端部内に搬入してその機函31を図４、図５に示すように、既設管路P1の内底面上の一側寄り部分に設置してワイヤーソー37がセンタシャフト５に邪魔されることなく前後方向に張設できるようにすると共に、張設ガイドプーリ35、36における一方の張設ガイドプーリ35を既設管路P1の内底面一側における後端内周面上に設置してその座部35a をボルト等によって着脱可能に固定し、他方の張設ガイドプーリ36を既設管路P1の端面から切断すべき長さ部分を存した一側下部における内周面上に設置してその座部36a をボルト等によって着脱可能に固定する。この他方の張設ガイドプーリ35の設置位置には予め内外周面間に亘って貫通したワイヤーソー37の挿通孔38a が穿設されてあり、この挿通孔38a にワイヤーソー37を挿通して既設管路P1の端部外周面に長さ方向に沿わせると共に挿通孔38a と既設管路P1の後端面から既設管路P1内に向かって引き出されるワイヤーソー部分をこれらの前後張設ガイドプーリ35、36に掛け渡し、さらに、機函31側の上下ガイドプーリ33、34に無端状に掛け渡す。

この状態にしてワイヤーソー37に一定の張力を付与しながら大径駆動プール32を回転させることにより、既設管路P1の後端面から上記挿通孔38a までの一定長さ部分を切断して図５に示すように垂直なスリット41を形成する。このスリット41の形成後、張設ガイドプーリ35、36をスリット41の上方位置における既設管路P1の一側部側の内周面上部に上記同様にして前後に一定間隔を存して設置、固定し、既設管路P1の端面から一定長さ部分を存した位置に穿設している挿通孔38b を通じて上記同様にワイヤーソー37を既設管路P1の端部外周面に沿わせると共にこのワイヤーソー37をこれらの張設ガイドプーリ35、36と上記上下ガイドプーリ33、34に無端状に掛け渡した状態にしてワイヤーソー37を巡回駆動することにより既設管路P1の一側上部における後端面から上記挿通孔間に至る長さ部分を切断してスリット42を形成する。

さらに、切断機30を既設管路P1の内底面上の他側寄り部分、即ち、先に既設管路P1の内底面の一側部上に設置した位置に対してセンタシャフト５を介して対称位置の内底面の他側部上に切断機30を設置してワイヤーソー37がセンタシャフト５に邪魔されることなく前後方向に張設できるようにすると共に、張設ガイドプーリ35、36における一方の張設ガイドプーリ35を既設管路P1の他側下部における後端内周面上に設置してその座部35a をボルト等によって着脱可能に固定し、他方の張設ガイドプーリ36を既設管路P1の端面から上記スリット41又は42と同等の長さ部分を存した他側下部における内周面上に設置してその座部36a をボルト等によって着脱可能に固定する。

この他方の張設ガイドプーリ36の設置位置にも予め内外周面間に亘って貫通したワイヤーソー37の挿通孔38c が穿設されてあり、この挿通孔38c を通してワイヤーソー37を既設管路P1の端部外周面に長さ方向に沿わせた状態にして上記同様に前後張設ガイドプーリ35、36に掛け渡し、さらに、機函31側の上下ガイドプーリ33、34に無端状に掛け渡す。

この状態にしてワイヤーソー37に一定の張力を付与しながら大径駆動プール32を回転させることにより、既設管路P1の後端面から一定長さ部分を切断して図５に示すように、上記スリット41と平行な垂直スリット43を形成する。このスリット43の形成後、張設ガイドプーリ35、36をスリット43の上方位置における既設管路P1の他側上部の内周面上に上記同様にして前後に一定間隔を存して設置、固定し、上記挿通孔38c に対して上方側の既設管路P1の他側上部に穿設した挿通孔38d を通じて上記同様にワイヤーソー37を既設管路P1の端部外周面に沿わせると共にこのワイヤーソー37をこれらの張設ガイドプーリ35、36と上記上下ガイドプーリ33、34に無端状に掛け渡した状態にしてワイヤーソー37を巡回駆動することにより、既設管路P1の後端面から上記スリット43と同一長さ部分を切断してスリット44を形成する。

なお、図５に示すように、既設管路P1の底部側（下部側）における両側部にワイヤーソー37によって切断形成されるスリット41、42は互いに平行となるように垂直に切断されているが、これらのスリット41、43に対して既設管路P1の上側両側部に設けられる上記スリット42、44は、既設管路P1の径方向に切断、形成されている。こうして、既設管路P1の端部における四方部に所定長さのスリット41〜44を切断、形成したのち、これらのスリット41〜44によって分断されている既設管路P1の端部における上下両側部のブロック片P1-1〜P1-4を上記切断機30と掴持手段21とを使用して順次、解体する。なお、ワイヤーソー37による上記スリット41〜44の形成時や上下両側のブロック片P1-1〜P1-4の切断、解体時には、センタシャフト５の下方のローラコンベア24を一旦、既設管路P1内の前方側に撤去しておき、ブロック片P1-1〜P1-4の搬出時にはローラコンベア24をセンタシャフト５の下方にまで搬入する。

上記のようにしてスリット41〜44によって周方向に所定幅毎に分断されているブロック片P1-1〜P1-4を既設管路P1から順次切除する順序は、互いに平行な垂直スリット41、43によって既設管路P1の内方に向かって抜き取り可能な下側ブロック片P1-1から始める。まず、図６に示すように、この下側ブロック片P1-1を挟んで周方向に隣接する上記両側スリット41、43の終端（前端）に設けた両側貫通孔38a 、38c 部分の既設管路P1の内周面上に上記張設ガイドプーリ35、36をそれぞれ設置してこれらの両側貫通孔38a 、38c 間を通じてワイヤーソー37を貫通孔38a 、38c 間の既設管路P1の外周面に掛け渡すと共に張設ガイドプーリ35、36と機函31側の上下ガイドプーリ33、34とに無端状に掛け渡す一方、掴持手段21を図１に示すようにこの下側ブロック片P1-1の内周面中央部上にまで移動させて降下させることにより、下側ブロック片P1-1の中央部に突設している突片（図示せず）を掴持、支持させた状態にする。

しかるのち、ワイヤーソー37を巡回、駆動することにより貫通孔38a 、38c 間の既設管路P1の下周部を切断して下側ブロック片P1-1を切り離し、支持ジャッキ19のロッドを収縮させることによって掴持手段21を既設管路P1内に向かって移動させて下側ブロック片P1-1を隣接する両側ブロック片P1-2、P1-3間から抜き取るようにして吊り上げ、しかるのち、掴持手段21を水平ガイドロッド20、20に沿って前方に移動させたのち、支持ジャッキ19のロッドを伸長させることより、この掴持手段21を降下させて上記ブロック片P1-1をローラコンベア24の搬送始端部上に移載する。

ローラコンベア26上に移載されたブロック片P1-1は、該ローラコンベア26の搬送終端部上から電動ホイスト26によって吊り上げられて運搬台車上に移載される一方、掴持手段21は元の位置まで後退したのち、この掴持手段21を備えている旋回リング18を電動モータ等によって周方向に旋回させて次に解体すべき一側ブロック片P1-2に対向させ、支持ジャッキ19のロッドを伸長させることによって上記同様にしてその掴持手段21によりこの一側ブロック片P1-2の中央部に突設している突片を掴持してこの一側ブロック片P1-2を支持すると共に、他方の貫通孔38c 部分上に設置していた張設ガイドプーリ36を一方の貫通孔38a
部分に設置している張設ガイドプーリ35に対して上方の一側貫通孔38b 部分の既設管路内周面上に移設し、図７に示すように、これらの貫通孔38a 、38b にワイヤーソー37を挿入してこの一側ブロック片P1-2の外周面にこれらの貫通孔38a 、38b 間に亘って掛け渡すと共に張設ガイドプーリ35、36から機函31側の上下ガイドプーリ33、34間にに無端状に掛け渡し、このワイヤーソー37を巡回、駆動することにより貫通孔38a 、38b 間の既設管路P1の一側部を切断して一側ブロック片P1-2を切り離し、上記同様にして掴持手段21によって吊支して水平ガイドロッド20、20に沿って前方に搬出し、該ブロック片P1-2をローラコンベア26の搬送始端部上に移載したのち、電動ホイスト29を介して運搬台車27に搬送し、到達側に搬出する。

次いで、既設管路P1の端部内周面における他側部側に切断機30を移動させて設置し、上記と同様にして他側ブロック片P1-3の両側スリット43、44の前端の貫通孔38c 、38d 間にワイヤーソー37を掛け渡すと共に掴持手段21をセンタシャフト回りに旋回させることにより他側ブロック片P1-3の内面中央部を掴持させた状態にしてワイヤーソー37により他側ブロック片P1-3を切り離し、掴持手段21によってローラコンベア26に移載させる。最後に残される上側ブロック片P1-4の前端における両側端面間に亘ってその外周面にワイヤーソー37を掛け渡してこの上側ブロック片P1-4を上記掴持手段21で掴持、支持させた状態でワイヤーソー37を巡回させることにより切断し、掴持手段21を下方に旋回させると共に水平ガイドロッド20、20に沿って前方に移動させてこの掴持手段21からローラコンベア26上に該上側ブロック片P1-4を移載させる。

こうして、シールド本体１を発進側から新設管路P2を介して推進させて筒体３を回転させながらカッタビット７により既設管路P1の後端部外周地盤を一定長、掘削する作業と、既設管路P1の後端部の一定長さ部分を複数のブロック片P1-1〜P1-4に分断、搬出する工程とを繰り返し行うことにより、既設管路P1を解体しながら新設管路P2に更新していくものである。

P1 既設管路
P2 新設管路
P3 バイパス管
P1-1〜P1-4 ブロック片
１ シールド本体
２ 隔壁
３ 筒体
５ センタシャフト
６ 内筒
７ カッタビット
8b 土砂取込通路
13 泥水室
14、15 送排泥管
18 旋回リング
17 支持ジャッキ
20 水平ガイドロッド
21 掴持手段
30 切断機
37 ワイヤーソー

Claims (4)

1. 前端開口部に隔壁を設けていると共にこの隔壁の中央部にバイパス管の通路を設けてあり、且つ、後方側で新設管路を施工するように構成したシールド本体と、このシールド本体の前端隔壁にその基端部を回転自在に連結し、且つ、既設管路の後端部を被覆しながら回転してその前端に突設しているカッタビットにより既設管路の外周地盤を掘削する筒体と、既設管路の後部内にまで搬入されて既設管路の後端部の所定長さ部分を周方向に所定間隔毎に複数個のブロック片に切断するワイヤーソーを備えた切断機と、上記筒体の後端部内周面に配設された旋回リングの外周部に前後方向に移動自在に支持され且つ径方向に伸縮自在なブロック片掴持手段とからなることを特徴とする既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置。
2. シールド本体は方向修正ジャッキによって屈折自在に連結している前胴と後胴とからなり、その前胴の前端開口部に設けている隔壁中央部に筒体の背面板中央部を回転自在に支持していると共に隔壁後面に筒体の回転駆動モータを配設していることを特徴とする請求項１に記載の既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置。
3. 筒体の内側にこの筒体よりも短く、後端がシールド本体の隔壁中央部から突設している支持部材に上下左右方向に傾動自在に支持された内筒を配設し、この内筒の前端部内周面に既設管路の外周面に摺接したシール材を装着している共と、前端に既設管路の外周面に固着した裏込剤等の硬化層を斫る斫り刃を突設し、さらに、この内筒の外周面と上記筒体の内周面との間の空間を掘削土砂取込通路に形成していると共に内筒の背面板と筒体の背面板との間の空間をこの土砂取込通路に連通した泥水室に形成してあり、この泥水室に連結、連通した送排泥管を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成していることを特徴とする請求項１に記載の既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置。
4. バイパス管の通路をシールド本体の隔壁の中央部から既設管路の後端中央部内に向かって突設している円管形状のセンターシャフトによって構成していることを特徴とする請求項１に記載の既設管路の解体、更新用トンネル掘削装置。

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