JP2536812B2 - 既設管路の更新方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水道管、下水道管の
ような既設管路を開削工法によることなく更新する方法
および装置に関し、特に地中に埋設されている既設管を
破壊しつつ、そこに新設管を敷設することにより、既設
管路を更新する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルのような既設管を開削工法によ
ることなく更新する装置の一つとして、掘削機を既設管
の一端から他端へ向けて移動させつつ該既設管を前記掘
削機により掘削し、新設管路を掘削機による掘削跡に構
築する装置がある。

【０００３】しかし、この従来装置では、掘削機による
掘削物および地下水が未掘削の既設管を経て流出するた
め、切刃の崩壊を招く。また、前記従来装置では、覆工
用のセグメントを掘削機による掘削跡に組み付けること
により新設管路を構築するから、セグメントの組み付け
に多くの人手と時間を要し、非能率的である。

【０００４】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、掘削物およ
び地下水が未掘削の既設管路を経て流出することを防止
するとともに、新設管路を能率的に構築することができ
る、既設管路の更新方法および装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【解決手段、作用、効果】本発明の更新方法は、少なく
とも既設管をシールド型トンネル掘削機により掘削しつ
つ前記掘削機を発進立坑に配置された推進手段により前
進させる間、連結機構により前記掘削機に連結されたシ
ール手段を前記掘削機の前方の前記既設管内に配置して
前記シール手段により前記掘削機による掘削物が前記既
設管内を前方へ流動することを防止するとともに、新設
管を前記推進手段により前記掘削機とともに前進させて
前記掘削機による掘削跡に配置することを含むことを特
徴とする。

【０００６】本発明の更新装置は、既設管に沿って移動
されて少なくとも前記既設管を掘削するシールド型トン
ネル掘削機と、連結機構により前記掘削機に連結された
シール手段であって前記掘削機による掘削物が前記既設
管内を前方へ流動することを防止すべく前記掘削機の前
方にあって前記既設管内に配置されるシール手段と、発
進立坑に配置され、新設管を前記掘削機とともに前進さ
せて前記掘削機による掘削跡に配置する推進手段とを含
むことを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、連結機構により掘削機に
連結されたシール手段により未掘削の既設管内を閉鎖し
つつ既設管を掘削機で掘削し、新設管を推進手段により
掘削機とともに前進させて掘削跡に配置するから、掘削
物および地下水が未掘削の既設管路を経て流出するこ
と、ひいては切羽の崩壊を防止することができ、またセ
グメントを掘削跡に組み付ける従来の装置に比べ、新設
管路を能率的に構築することができる。

【０００８】

【実施例】図１に示す更新装置１０は、地中に埋設され
ている下水用のコンクリート製の既設管１２をその下流
の側から破壊しつつ、既設管１２より大直径のコンクリ
ート製新設管１４を敷設する工事に用いられる。

【０００９】更新装置１０は、地盤１６に構築された発
進立て坑１８からその上流の側に構築された到達立て坑
（図示せず）に向けて前進されるシールド型トンネル掘
削機２０と、新設管１４を掘削機２０による掘削跡に押
し込みかつ掘削機２０を前進させる推進機構２２と、掘
削機２０による既設管１２の破片、掘削土砂のような掘
削物が既設管１２を経て前記到達立て坑へ達することを
防止すべく既設管１２内に移動可能に配置されたシール
機構２４と、前記掘削物を地上に排出する排出機構２６
と、既設管１２内の下水をシール機構２４および掘削機
２０を介して下流側の管路３０に流動させる仮設流路機
構２８とを含む。

【００１０】シールド型トンネル掘削機

【００１１】図２〜図６に示すシールド型トンネル掘削
機２０は、相互に突き合わされた第１および第２の本体
部３４，３６を備える筒状のシールド本体３２を含む。

【００１２】図２および図３に示すように、第１の本体
部３４は、内径が後方へ向けて漸次減少する円錐形の破
砕室すなわち第１の空間３８を規定する第１の筒部３４
ａと、第１の空間３８の後部に続き、該第１の空間の後
部の断面積より広い断面積を有する泥水室すなわち第２
の空間４０を規定する第２の筒部３４ｂとを備える。第
１および第２の筒部３４ａ，３４ｂは、第１の筒部３４
ａの後端部と第２の筒部３４ｂの前端部とにおいて複数
のボルトにより分離可能に相互に突き合わせ結合されて
いる。第１の空間３８の内径はほぼ同じであってもよ
い。

【００１３】図３に示すように、第２の筒部３４ｂの前
端部外周および後端部外周には、周方向へ伸びる溝が形
成されている。第２の筒部３４ｂの前端部の前記溝によ
り前端部外周に形成されたフランジ部には、第１および
第２の筒部３４ａ，３４ｂを分離可能に連結する複数の
前記ボルトが配置されている。これに対し、第２の筒部
３４ｂの後端部の前記溝により後端部外周に形成された
フランジ部には、第１および第２の本体部３４，３６を
分離可能に連結する複数のボルトが配置されている。

【００１４】図３および図４に示すように、第１の筒部
３４ａの後端面には、第１および第２の空間３８，４０
を区画する内向きの環状の格子４２が設けられている。
格子４２は、第１の筒部３４ａの後端面に沿って伸び、
また、小さな掘削物が第１の空間３８から第２の空間４
０へ移動することは許すが、大きな掘削物が第１の空間
３８から第２の空間４０へ移動することは阻止するよう
に、シールド本体３２の軸線の周りに等角度間隔に隔て
られた複数の開口４４を有する。格子４２は、第２の筒
部３４ｂの前端部内側に取り付けてもよい。第２の筒部
３４ｂには、シールド本体３２内を前方域と後方域とに
区画する隔壁４６が設けられている。

【００１５】図３および図４に示すように、隔壁４６に
は、隔壁４６をシールド本体３２の軸線方向へ貫通して
伸びる筒状のスリーブ４８が滑動不能および回転不能に
支承されている。隔壁４６の第１の筒部３４ａの側に
は、スリーブ４８の周りを伸びる内歯歯車５０が複数の
ボルトにより固定されている。スリーブ４８には、該ス
リーブ４８をシールド本体３２の軸線方向へ貫通するク
ランク軸５２が複数の軸受５４により回転可能に支承さ
れている。クランク軸５２は、スリーブ４８に支承され
た軸部分５２ａと、該軸部分から前方へ伸びる偏心部す
なわち軸部分５２ｂとを備える。軸部分５２ａの軸線
は、シールド本体３２の軸線と一致されている。これに
対し、軸部分５２ｂの軸線は、シールド本体３２および
軸部分５２ａの軸線から距離ｅだけ偏心されており、ま
た、第１の空間３８に配置されている。

【００１６】図３に示すように、軸部分５２ｂには、第
１の筒部３４ａとともにクラッシャを構成するロータ５
６が複数の軸受５８により回転可能に支承されている。
該ロータ５６は、直径寸法が後端の側に向けて漸次増大
する外表面を有する円錐形の形状を呈し、また、第１の
空間３８内に配置されている。ロータ５６の後端外面と
第１の筒部３４ａの後端内面との間隔は、シールド本体
３２の直径方向における格子４２の開口４４の寸法より
小さい。なお、第１の空間３８を規定する第１の筒部３
４ａの内面およびロータ５６の外表面に、その周方向へ
伸びる複数の突出部または溝を設けてもよい。

【００１７】図３および図５に示すように、ロータ５６
の先端部にはカッタ組立体６０が固定されている。カッ
タ組立体６０は、ロータ５６から斜め前方に傾斜してシ
ールド本体３２の半径方向へ伸びる複数のアーム６２
と、該アーム６２に固定された複数のカッタビット６４
とを備える。アーム６２の最先端に配置された各カッタ
ビットは、カッタ組立体６０の回転中心へ向かう内向き
の刃先と、これと逆の方向へ向く外向きの刃先とを有す
る。これに対し他の各カッタビットは、その刃先がカッ
タ組立体６０の回転中心へ向かうようにすなわち内向き
となるように配置されているとともに、前記刃先がその
カッタビットの外側に配置されたカッタビットの刃先よ
り後方となるように配置されている。なお、各カッタビ
ットは、その刃先がカッタ組立体６０の回転軸線と直交
する同一面に位置するように配置してもよい。

【００１８】図３および図４に示すように、ロータ５６
の後端面には、内歯歯車５０と噛合する外歯歯車６６が
複数のボルトにより固定されている。外歯歯車６６は、
内歯歯車５０に対し、クランク軸５２の軸部分５２ａに
対する軸部分５２ｂの偏心量と同一の距離ｅだけ偏心さ
れている。このため、歯車５０，６６はその直径方向の
一方の部位で相互に噛合し、両者が噛合する部位はクラ
ンク軸５２の回転にともなってスリーブ４８の周りを移
動し、その結果ロータ５６およびカッタ組立体６０はシ
ールド本体３２の軸線の周りに旋回運動（公転）をする
とともに軸部分５２ｂの周りに回転運動（自転）をす
る。

【００１９】図３に示すように、ロータ５６と内歯歯車
５０との間には、両者の間を液密的に閉鎖するメカニカ
ルシール６８が配置されている。メカニカルシール６８
は、ロータ５６の後端面に該ロータ５６と同軸的に設け
られた環状の溝７０と、該溝に嵌合されかつほぼ均一の
外径寸法を有する筒状のリング７２と、内歯歯車５０の
前端面に該内歯歯車と同軸的に固定された環状の受け座
７４と、リング７２を受け座７４に向けて押圧する複数
のばね７６とを備える。溝７０は、内歯歯車５０の側に
開口する。

【００２０】リング７２は、溝７０にシールド本体３２
の軸線方向へ滑動可能に受け入れられた環状の主体部
と、該主体部の後端外周から後方へ該主体部と同軸的に
伸びる突出部とを備える。リング７２の前記主体部およ
び前記突出部は、同一の直径寸法を有し、また、ロータ
５６と同軸的にすなわち内歯歯車５０に対し前記距離ｅ
だけ偏心されている。ばね７６は、圧縮コイルばねであ
り、また、溝７０に連通する穴内に配置されている。

【００２１】リング７２の前記主体部および前記突出部
の外径寸法、特にリング７２の後端面および受け座７４
の前端面すなわちリング７２と受け座７４との接触面
（シール面）の直径は、受け座７４の外径寸法より少な
くとも２ｅ小さい。すなわち、リング７２と受け座７４
との接触面（シール面）の直径は、リング７２の後端面
（突出部）の外周部の直径をＤ₁ とし、受け座７４の前
端面の外周部の直径をＤ₂ とすると、

【００２２】Ｄ₁ ≦Ｄ₂ −２ｅ

【００２３】である。

【００２４】図３に示すように、隔壁４６はスリーブ４
８の周りを伸びる環状の油室７８を有し、該油室７８に
は潤滑油が収容されている。油室７８は、隔壁４６に穿
たれた複数の穴８０、スリーブ４８の外周に形成された
環状の溝８２およびスリーブ４８に形成された複数の穴
８４を経て、クランク軸５２とスリーブ４８との間の空
間に連通されている。このため、クランク軸５２とスリ
ーブ４８との間の空間、隔壁４６とスリーブ４８との間
の隙間は潤滑油で満たされている。

【００２５】ロータ５６の前端部とクランク軸５２の先
端部との接触部、ロータ５６とリング７２との接触部、
隔壁４６と内歯歯車５０との接触部およびスリーブ４８
と隔壁４６との接触部には、それぞれシール用のＯリン
グが配置されている。また、スリーブ４８の後端部とク
ランク軸５２の後端部との間には、潤滑油の流出を防止
するシール材８６が配置されている。シール材８６は、
複数のボルトによりスリーブ４８に固定されている。

【００２６】図２および図３に示すように、第２の本体
部３６は、第２の筒部３４ｂの後端部に連結される第１
の筒部３６ａと、該第１の筒部３６ａの後端部に挿入さ
れた第２の筒部３６ｂと、該第２の筒部３６ｂの後端部
に連結された第３の筒部３６ｃを備える。第１の筒部３
６ａの前端部にはシールド本体３２の軸線と直交する支
持壁８８が設けられており、該支持壁にはスリーブ４８
の後端部を受け入れる穴９０が設けられている。第２の
本体部３６の第１の筒部３６ａと第２の筒部３６ｂと
は、方向修正用の複数のジャッキ９２により相互に連結
されている。第２の筒部３６ｂと第３の筒部３６ｃとの
間および第３の筒部３６ｃと最先端の新設管１４との間
には、連結具９３，９５が配置されている。

【００２７】支持壁８８の後部には、クランク軸５２を
回転させる駆動機構９４が複数のボルトにより固定され
ている。駆動機構９４は、電動機と減速機とを備え、ま
た、駆動機構９４の出力軸９６はクランク軸５２の後端
部に設けられた穴に挿入されている。出力軸９６とクラ
ンク軸５２とは、キー９８により、回転不能に結合され
ている。

【００２８】図３に示すように、クランク軸５２、スリ
ーブ４８および隔壁４６には、既設管１２内の下水を仮
設流路機構２８へ案内するための流路１００，１０２，
１０４が形成されている。流路１００は、クランク軸５
２の先端と、外周部とに開口する。流路１０２は、流路
１００からの下水を受けこれを流路１０４に案内すべ
く、スリーブ４８の内周面に形成された環状の溝と、該
溝および流路１０４を連通させる穴とからなる。クラン
ク軸５２とスリーブ４８との間にあって環状の前記溝の
両側には、該溝からの下水の漏洩を防止する環状のメカ
ニカルシール１０６が配置されている。スリーブ４８と
隔壁４６との間には、流路１０２，１０４の接続部から
の下水の漏洩を防止する一対のＯリングが配置されてい
る。

【００２９】図３および図５に示すように、ロータ５６
の円錐形の外表面には、ロータ５６の回転にともなって
第１の空間３８内の掘削物を撹拌し、該掘削物に流動性
を与える複数の羽根１０８が取り付けられている。

【００３０】掘削機および新設管用推進機構

【００３１】推進機構２２は、図１に示すように、掘削
機２０の前進方向へ伸びるように立て坑１８の底に設置
された一対のレール１１０と、該レール１１０上に該レ
ールに沿って移動可能に設置されたスライダ１１２と、
該スライダ１１２を前進させる複数のジャッキ１１４と
を備える。ジャッキ１１４は、立て坑１８内に構築され
た壁１１６に取り付けられている。

【００３２】ジャッキ１１４は、先行する最後部の新設
管１４とスライダ１１２との間に新たな管が配置された
後、伸長される。これにより、スライダ１１２が前進さ
れ、新設管１４が掘削機２０による掘削跡へ押し込ま
れ、掘削機２０が前進される。ジャッキ１１４が所定距
離伸長されると、ジャッキ１１４が収縮され、スライダ
１１２が引き戻され、次いでスライダ１１２と最後部の
新設管１４との間に新たな管が配置され、その後ジャッ
キ１１４が伸長される。ジャッキ１１４を収縮させてス
ライダ１１２を引き戻し、最後部の新設管とスライダ１
１２との間に新たな管を配置する継ぎ足し作業は、掘削
機２０の発進立て坑と到達立て坑との間に埋設されてい
る既設管路の更新が終了するまで、複数回行なわれる。

【００３３】下水用シール機構

【００３４】図７および図８に示すように、シール機構
２４は、既設管１２内を移動可能の本体１２０を含む。
該本体１２０は、既設管１２の軸線に沿って伸びる筒状
のシャフト１２２と、複数の軸受１２４によりシャフト
１２２の周りに回転可能に配置された筒状のフレーム１
２６とを備える。シャフト１２２は、図１および図９に
示す連結機構１２８により掘削機２０のロータ５６に連
結されている。シャフト１２２とフレーム１２６との間
には一対のメカニカルシール１３０が配置されており、
軸受１２４が配置された前記領域には潤滑油が収容され
ている。

【００３５】シャフト１２２の先端部には、撹拌ヘッド
１３２が固定されている。撹拌ヘッド１３２は、シャフ
ト１２２に固定されたボス１３４と、ボス１３４に固定
された複数（図示の例では６つ）の羽根１３６とを備え
る。各羽根１３６は、シャフト１２２の軸線の周りに等
角度間隔に配置されており、また、溶接のような手段に
より先端部で相互に連結されている。

【００３６】フレーム１２６の先端部には、既設管１２
内におけるシール機構２４の移動を滑らかにするガイド
ヘッド１３８が取り付けられている。該ガイドヘッド１
３８は、フレーム１２６に複数のボルトにより取り付け
られたボス１４０と、該ボス１４０に固定された複数
（図示の例では６）のガイド１４２とを有する。フレー
ム１２６の外周には、板状の複数（図示の例では６）の
ガイド１４４が取り付けられている。各ガイド１４２，
１４４は、シャフト１２２の軸線方向へ伸び、また、シ
ャフト１２２の軸線の周りに等角度間隔に配置されてい
る。ガイド１４２の先端部は、溶接のような手段により
相互に連結されている。ガイド１４４の先端部も、溶接
のような手段により相互に連結されている。

【００３７】フレーム１２６の後端にはテールカバー１
４６が複数のボルトにより取り付けられており、該テー
ルカバー１４６には円板状の複数のシール部材１４８を
備えるスペーサ１５０が複数のボルトにより取り付けら
れている。シール部材１４８は、弾性変形可能のゴムの
ような材料から成る。

【００３８】図９に示すように、シャフト１２２と連結
機構１２８とは、フランジ継手１５２により連結されて
いる。これに対し、連結機構１２８とロータ５６とは、
連結機構１２８とロータ５６との相対的な屈曲を許すよ
うに、自在継手１５４により連結されている。自在継手
１５４は、連結機構１２８に設けられた球体１５６と、
球体１５６を回転可能に受けるように複数のボルトによ
り相互に結合される一対の受け座１５８，１５９と、球
体１５６および受け座１５８を係合させるピン１６０と
を有する。ピン１６０は、受け座１５８を貫通し、ま
た、球体１５６の穴１６２に受け入れられている。穴１
６２は、ピン１６０より大きな直径寸法を有する。これ
により、球体１５６および受け座１５８は、所定の角度
範囲内で屈曲可能であるが、相対的な大きな回転を阻止
される。受け座１５８は、複数のボルトによりロータ５
６の先端に固定されている。

【００３９】掘削機２０のロータ５６が回転されると、
シャフト１２２がフレーム１２６に対し回転される。ロ
ータ５６の旋回運動にともなっておよび既設管路が湾曲
しているとき、シール機構２４は掘削機２０に対し傾斜
されるが、この傾斜は自在継手１５４により吸収され
る。

【００４０】シャフト１２２の中空部および連結機構１
２８の中空部は、既設管１２内の下水を掘削機２０の流
路１００へ案内する流路１６４，１６６を構成する。

【００４１】掘削物用排出機構

【００４２】図１および図６に示すように、掘削物の排
出機構２６は、ずり排出用の泥水を第２の空間４０に供
給する管１７０と、第２の空間４０から掘削物を泥水と
ともに排出する管１７２とを含む。管１７０の一端は、
連結具１７４により支持壁８８に連結されており、ま
た、隔壁４６をシールド本体３２の軸線方向へ貫通する
ように設けられた流路１７８（図３参照）を介して第２
の空間４０に連通されている。管１７２の一端も、図６
に示すように連結具１７６により支持壁８８に連結され
ており、また、隔壁４６をシールド本体３２の軸線方向
へ貫通するように設けられた流路（図示せず）を介して
第２の空間４０に連通されている。連結具１７４，１７
６は、支持壁８８の後端面に複数のボルト（図示せず）
により固定されている。

【００４３】図１に示すように、管１７０は管１８２を
介して給水タンク１８４に連通され、管１７２は管１８
６を介して沈殿池１８８に連通されている。管１８２に
は給水ポンプ１９０と複数のバルブ１９２とが配置さ
れ、管１８６には排出ポンプ１９４と複数のバルブ１９
６とが配置されている。管１８２，１８６は、その途中
に屈曲および伸縮自在の管を備える。ずり排出用の管１
７２，１８６の中空部の断面積は、格子４２の開口４４
の面積より大きい。給水ポンプ１９０の排出口と排出ポ
ンプ１９４の吸込口とは短絡管１９８により短絡されて
おり、該短絡管１９８にはバルブ２００が配置されてい
る。

【００４４】図３に示すように、第２の空間４０の底部
には、管１７０から供給された泥水が管１７２へ直接達
することを防止し、かつ、前記泥水が第２の空間４０を
巡る流路を流れるように、第２の空間４０内における泥
水の流路を規定する仕切り２０２が設けられている。

【００４５】ポンプ１９０，１９４は、掘削機による掘
削時に作動される。これにより、排出機構２６は、タン
ク１８４内の泥水を掘削機２０の第２の空間４０へ管１
８２，１７０を介し供給し、第２の室４０内の泥水を掘
削物とともに管１７２，１８６を介して沈殿池１８８へ
排出する。これに対し、新設管の継ぎ足し作業時には、
ポンプ１９０，１９４が停止され、所定のバルブが閉じ
られた状態で、管１８２，１８６が新たな管内に通され
た後、所定のバルブが開放され、ポンプ１９０，１９４
が作動される。なお、第２の室４０に供給された泥水の
一部は第１の室３８に流動するが、多くの泥水は排出機
構２６により沈殿池１８８へ排出される。

【００４６】下水用仮設流路機構

【００４７】仮設流路機構２８は、図１〜図３に示すよ
うに、フランジ継手２１０により相互に連結された複数
のパイプを備える第１のガイド２１２と、該第１のガイ
ド２１２の後端に連結された伸縮および湾曲可能の第２
のガイド２１４と、該第２のガイド２１４の後端部に接
続された排出ポンプ２１６と、該排出ポンプ２１６から
排出される下水を下流の側の管路３０に案内する第３の
ガイド２１８とを備える。第１のガイド２１２の先端
は、連結具２２０（図３参照）により支持壁８８に連結
されており、また、掘削機２０の流路１０４に連通され
ている。第１のガイド２１２は、シールド本体３２内の
部位にバルブ２２２（図２参照）を有する。第３のガイ
ド２１８にもバルブ２２４が配置されている。第３のガ
イド２１８の排出ポンプ２１６と反対の側の端部は、該
端部に配置されたシール部材２２６とともに既設管３０
に挿入されている。

【００４８】ポンプ２１６が作動されると、既設管１２
内の下水は、シール機構２４の流路１６４、連結機構１
２８の流路１６６、掘削機２０の流路１００，１０２，
１０４、各ガイド２１２，２１４，２１８を経て、後方
の管路３０へ強制的に流動される。なお、新設管の継ぎ
足し時に、ポンプ２１６は一時的に停止され、バルブ２
２２は一時的に閉じられ、第２のガイド２１４は新たな
管内を通される。

【００４９】更新装置１０の動作

【００５０】更新作業時、掘削機２０の駆動機構９４が
作動され、クランク軸５２が回転される。これにより、
ロータ５６およびカッタ組立体６０は、シールド本体３
２の軸線に対しｅだけ偏心してクランク軸５２の周りを
クランク軸５２の回転方向と同一の方向へ旋回（公転）
される。ロータ５６に固定された外歯歯車６６と、隔壁
４６に固定された内歯歯車５０との噛み合い部位がロー
タ５６の旋回運動にともなって順次変位することから、
ロータ５６およびカッタ組立体６０は、また、軸部分５
２ｂを中心としてクランク軸５２の回転方向と反対の方
向へ回転（自転）される。

【００５１】ロータ５６およびカッタ組立体６０の旋回
運動および回転運動により、カッタビット６４は、シー
ルド本体３２に対しカッタ組立体６０とともに旋回運動
および回転運動をするのみならず、シールド本体３２に
対し、シールド本体３２の中心へ向かういわゆる内方お
よびこれと反対の外方へすなわちシールド本体３２の半
径方向への往復運動をする。

【００５２】掘削機２０には、カッタ組立体６０が上記
のように旋回および回転されている状態で、推進機構２
２により新設管１４を介して推力が加えられる。これに
より、新設管１４は掘削された穴内へ押し込まれ、掘削
機２０はカッタ組立体６０で既設管１２を破砕するとと
もに該既設管１２の周囲の土砂を掘削しつつ前進され
る。

【００５３】各カッタビット６４がカッタ組立体６０の
回転中心に向けられた刃先を有することおよびカッタビ
ット６４がシールド本体３２に対し該本体３２の半径方
向へ往復運動をするこどから、カッタビット６４は、該
カッタビット６４がシールド本体３２に対し回転軸線の
方向へすなわち内方へ移動するとき、既設管１２を破壊
し、かつ、既設管１２の周囲の土砂を掘削する。既設管
１２は、カッタビット６４による内向きの力を受けて破
壊れることになる。この結果、既設管１２に外向きの力
すなわち既設管１２を押し広げる力を作用させて既設管
１２を破壊する装置に比べ、既設管１２は、小さな力で
破壊される。また、カッタビット６４が外方へ移動され
るときに既設管１２に該既設管を破壊する力が作用しな
いことから、未破壊の既設管１２にその長手方向への大
きな亀裂が生じない。

【００５４】破壊された既設管の破片および掘削された
土砂を含むずりすなわち掘削物は、第１の空間３８内へ
受け入れられる。第１の空間３８内に受け入れられた前
記掘削物は、ロータ５６の回転にともなって羽根１０８
により撹拌されつつ、第１の空間３８から格子４２の開
口４４を経て第２の空間４０へ流動する。第２の空間４
０へ流動した掘削物は第２の空間４０内へ供給された泥
水と混合され、その混合物すなわちスラリーは排出機構
２６により沈殿池１８８へ排出される。

【００５５】第１の空間３８に受け入れられた掘削物中
の大きな礫および破片は、ロータ５６の旋回運動および
回転運動にともなって、ロータ５６によりシールド本体
３２の第１の空間３８を規定する内面に押圧されて開口
４４を通過可能の大きさの小片に破砕される。開口４４
を通過可能の大きさに破砕された小片は、開口４４を経
て第２の空間４０へ受け入れられる。このため、礫およ
び破片が排出用の管１７２，１８６に詰まることがな
い。

【００５６】第１および第２の空間３８，４０は、更新
作業の間、切羽の崩壊および地盤の隆起が生じない所定
の圧力に維持される。これにより、第１の空間部３８内
の掘削物の一部は、既設管１２内へ流動する。しかし、
シール機構２４のシール部材１４８は、既設管１２内へ
流動された掘削物により既設管１２の内周面に押圧さ
れ、前記掘削物が既設管１２内をシール機構２４の位置
よりさらに前方へ流動することを阻止し、その結果切羽
の崩壊が確実に防止される。シール部材１４８は、ま
た、既設管１２内の下水が第１の空間３８内へ流動する
ことを防止する。

【００５７】シール機構２４は、掘削機２０の前進にと
もなって既設管１２内を前進される。このとき、シール
機構２４のガイド１４２，１４４がそりの作用をするた
め、既設管１２の内周面に凹凸が存在していても、シー
ル機構２４の移動は滑らかである。

【００５８】シール機構２４のシャフト１２２は、掘削
機２０のロータ５６の回転にともなってシャフト１２２
の軸線の周りを回転される。このため、新設管１２内の
下水が撹拌羽根１３６により撹拌され、該下水中の固形
物が羽根１３６により粉砕され、その結果シール機構２
４の移動がより滑らかになり、仮設流路機構２８の流路
が閉塞されない。

【００５９】ロータ５６の旋回運動および回転運動によ
り、メカニカルシール６８のリング７２が受け座７４に
向けて押圧されつつ受け座７４に対して旋回運動をする
が、第２の空間４０の圧力によりリング７２がばね７６
の力に抗して後退される力はリング７２の後端面に作用
しない。すなわち、ロータ５６の旋回運動および回転運
動により、メカニカルシール６８のリング７２が受け座
７４に向けて押圧されつつ受け座７４に対して旋回運動
をしても、リング７２の外径寸法がほぼ均一であること
と、リング７２と受け座７４との接触面（シール面）の
直径が、

【００６０】Ｄ₁ ≦Ｄ₂ −２ｅ

【００６１】であることとから、リング７２の後端面全
体が常に受け座７４の前端面に接触されており、従って
リング７２の後端面には第２の空間４０の圧力に起因す
る前記力は作用しない。このため、リング７２と受け座
７４との間の液密性が維持される。

【００６２】更新装置１０のように、掘削機２０のカッ
タ組立体６０の旋回運動と回転運動とにより既設管を掘
削すると、カッタ組立体の回転運動のみにより既設管を
掘削する場合に比べ、既設管を効率よく掘削することが
できる。

【００６３】また、図２および図３に示すように、各カ
ッタビットを、その刃先がシールド本体３２の半径方向
において当該カッタビットの外側に配置されたカッタビ
ットの刃先より掘削機２０の前進方向における後方とな
るように、配置すると、図２および図３から明らかなよ
うに、外側の各カッタビットによる既設管の周囲の土砂
の掘削が内側の各カッタビットによる既設管の掘削より
も先行するから、切刃の崩壊を確実に防止することがで
きる。

【００６４】上記の各効果をより高める上で、図２およ
び図３に示すように、各カッタビットを、その刃先が前
記カッタ組立体の回転中心に向くように、配置すること
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の更新装置の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】掘削機のシールド本体を断面して掘削機とシー
ル装置を示す図である。

【図３】掘削機の一実施例を示す拡大断面図である。

【図４】図３の４−４線に沿って得た断面図である。

【図５】図２の５−５線に沿って得た拡大断面図であ
る。

【図６】図２の６−６線に沿って得た拡大断面図であ
る。

【図７】シール装置の一実施例を示す拡大断面図であ
る。

【図８】図７の左側面図である。

【図９】連結機構の一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 更新装置 １２ 既設管 １４ 新設管 ２０ シールド型トンネル掘削機 ２２ 掘削機および新設管用推進機構 ２４ シール機構 ２６ 掘削物用排出機構 ３２ シールド本体 ４６ 隔壁 ５０ 内歯歯車 ５２ クランク軸 ５６ ロータ ６０ カッタ組立体 ６２ アーム ６４ カッタビット ６６ 外歯歯車 ９４ 駆動機構

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも既設管をシールド型トンネル
   掘削機により掘削しつつ前記掘削機を発進立坑に配置さ
   れた推進手段により前進させる間、連結機構により前記
   掘削機に連結されたシール手段を前記掘削機の前方の前
   記既設管内に配置して前記シール手段により前記掘削機
   による掘削物が前記既設管内を前方へ流動することを防
   止するとともに、新設管を前記推進手段により前記掘削
   機とともに前進させて前記掘削機による掘削跡に配置す
   ることを含む、既設管路の更新方法。
2. 【請求項２】 既設管に沿って移動されて少なくとも前
   記既設管を掘削するシールド型トンネル掘削機と、連結
   機構により前記掘削機に連結されたシール手段であって
   前記掘削機による掘削物が前記既設管内を前方へ流動す
   ることを防止すべく前記掘削機の前方にあって前記既設
   管内に配置されるシール手段と、発進立坑に配置され、
   新設管を前記掘削機とともに前進させて前記掘削機によ
   る掘削跡に配置する推進手段とを含む、既設管路の更新
   装置。
3. 【請求項３】 前記掘削機は、シールド本体と、複数の
   カッタビットを有するカッタ組立体であって前記本体の
   前部に前記本体の軸線の周りの旋回運動および前記軸線
   から変位された軸線の周りの回転運動が可能に配置さ
   れ、少なくとも前記既設管を掘削するカッタ組立体と、
   該カッタ組立体に前記旋回運動および前記回転運動をさ
   せる駆動機構とを備える、特許請求の範囲第（２）項に
   記載の既設管路の更新装置。
4. 【請求項４】 各カッタビットは、その刃先が前記シー
   ルド本体の半径方向において当該カッタビットの外側に
   配置されたカッタビットの刃先より前記掘削機の前進方
   向における後方となるように、配置されている、特許請
   求の範囲第（２）項または第（３）項に記載の既設管路
   の更新装置。
5. 【請求項５】 各カッタビットは、前記カッタ組立体の
   回転中心に向けられた刃先を有する、特許請求の範囲第
   （３）項または第（４）項に記載の既設管路の更新装
   置。
6. 【請求項６】 最外周に配置された各カッタビットは、
   さらに、前記カッタ組立体の回転中心と反対の側に向く
   刃先を有する、特許請求の範囲第（５）項に記載の既設
   管路の更新装置。