JP3137743B2 - 既設トンネル撤去シールド機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不要になった既設の埋
設管を撤去するための既設トンネル撤去シールド機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えばシールドトンネルを掘進する際な
どに、そのルート上にある既設の埋設管路を撤去するこ
とがある。従来の既設埋設管の撤去工法は、図９に示す
ように、まづ道路面１から地下の既設埋設管（以下、単
に既設管という）２をはさんで鋼矢板３などを打ち込ん
で山留めを行う。ついで、その内部を掘り下げて立坑４
を形成し、鋼矢板３を山留め材５で支持して地盤の崩壊
を防ぐ。その後、地下の既設管２を撤去し、撤去したあ
とを埋め戻すというのが一般的である。また、立坑４内
に露出した撤去しない既設管６は、山留め材５に吊り防
護部材７で吊り下げて保護される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、新設の大口径シ
ールドトンネルが地下深部に計画されることが多くなる
に従い、地下に埋設された既設管を撤去する必要が生じ
てきた。しかしながら、上記従来の既設管の撤去工法
は、既設管が浅いうちは良いが、地下深い既設管の撤去
に対しては次のような種々の問題点があった。

【０００４】山留が深くなり工事費が高くなる。工
事中、道路を専有するため交通渋滞につながる。より
浅い所にある他の既設管を防護しなくてはならない場合
が多い。そこで、この発明は、上記従来の問題点に着目
してなされたものであり、既設管をシールド工法を利用
して撤去するようにした既設トンネル撤去シールド機を
提供することにより従来の問題点を解決することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、固着された隔壁により後端が蓋された後胴と、
これにシール部材を介して伸縮可能に組付けられ、前端
に撤去すべき既設管の端部が内挿される開口を有する前
胴とからなる二重管構造の殻体； 該殻体前端の開口の
外周に配設され既設管の外周の地山を掘削する回転カッ
タヘッドを備えた掘削手段； 前記殻体内部で前胴と後
胴との間に架設されて前胴と後胴を相対的に伸縮させる
ことにより前胴の前進と後胴の前胴への引き寄せを行い
殻体を掘進させる掘進ジャッキ； 殻体後端の前記隔壁
を貫通して既設管撤去後の空間に埋め戻し材を供給する
埋土注入管を少なくとも備えている。

【０００６】

【作用】伸縮自在の二重管構造とした殻体の後胴と前胴
とを、掘進ジャッキの伸縮操作で交互に漸進させて殻体
を掘進させつつ殻体内に取り込んだ既設管を除去してい
く。すなわち、掘進ジャッキを伸ばして後胴の隔壁に接
している外部の地盤を押圧する。その反力を前胴に加え
ながら回転カッタヘッドを回転させることにより、既設
管の外周を掘削して前胴を所定距離だけ推進する。この
掘進でシールド機内部に取り込まれた既設管の端部をカ
ッタその他の手段で取り壊して除去する。後胴は掘進ジ
ャッキを縮めて引き寄せ、前進させる。これにより隔壁
の後方にできる空間には、埋土材を注入して空間を充満
させる。上記のようにして、既設管外周の掘削と、前胴
の掘進及び後胴の引き寄せによる殻体の推進と、既設管
の端部の除去を繰り返すことで、地下の既設管の撤去と
埋め戻しをシールド方式で行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例の断面図である。この
実施例の既設トンネル撤去シールド機１０は、後端が隔
壁１２により蓋された後胴１３と、この後胴１３より大
きな直径を有して入れ子式に組付けられた前胴１４とか
らなる伸縮式二重管構造の殻体１５を備えている。後胴
１３の前端部と前胴１４の後端部とは、軸方向に相互に
スライド自在に結合されており、その結合部分にシール
部材１６を取り付けて、外部からの土砂や水の侵入を防
止している。なお、図では、後胴１３の前端を前胴１４
の２叉にした後端部で挟み込んだ構造を示したが、反対
に前胴１４側を後胴１３側で挟み込むようにしてもよ
い。

【０００８】前胴１４の前端は既設管が取り込まれる開
口１７とされ、その開口１７の外周には、回転カッタヘ
ッド１９およびその駆動用モータ２０からなる掘削手段
２１が配設されている。その掘削手段２１の回転カッタ
ヘッド１９はリング形状で、殻体１５の開口１７の外周
部分に図外のベアリングを介して回転自在に配設されて
おり、ヘッド前面に多数のビット１９ａを有している。
その回転カッタヘッド１９の駆動用モータ２０は前胴１
４の内壁に固定され、出力ギア２４を介して回転カッタ
ヘッド１９を回転駆動する。

【０００９】また、殻体１５の内部には、掘削手段２１
を殻体１５と共に前進させる掘進手段として、掘削ジャ
ッキ２２が円周沿いに複数基配設されている。この実施
例では、掘削ジャッキ２２の本体は前胴１４の内壁に取
り付けて固定し、一方ジャッキ先端部は後胴１３の隔壁
１２に係止して配設した場合を示しているが、ジャッキ
本体を後胴１３に固定して取り付けるとともに、ジャッ
キ先端部を前胴１４に係止して配設しても良い。

【００１０】この実施例の殻体１５は、内部に更に、既
設トンネルの破砕手段としてのコンクリートカッタ２５
を備えている。このコンクリートカッタ２５は、旋回モ
ータ２６で旋回駆動されるとともに前後に移動可能に図
示しないエレクタ装置で支持された旋回リング２７に取
付けられている。なお、図１にはコンクリートカッタ２
５として既設管２を輪切りにするもののみを示している
が、既設管２を軸方向に切断するものも旋回リング２７
に取付け、併用してもよい。

【００１１】３０は、既設トンネル撤去シールド機１０
の掘進で殻体の隔壁１２の後方に形成された空間を埋め
戻すために用いる埋土材の注入管であり、この注入管３
０は既設埋設管２内を通り隔壁１２を貫通して開口して
いる。３１は前胴１４の内壁と既設管２との間に介装さ
れたシールである。次に作用を説明する。

【００１２】この既設トンネル撤去シールド機１０を用
いた施工手順は、つぎの通りである。 先ず、既設管２の撤去箇所の始点Ａと終点Ｂとに立坑
４，４を設置する。山留杭３を打設し、既設管２が邪魔
になって山留杭３の打設ができなかった箇所には地盤改
良Ｃを施してから内部を掘削する（図２）。

【００１３】始点Ａの立坑４内で既設トンネル撤去シ
ールド機１０を組み立てて、既設管２の撤去部分の始端
を機械内部に取り込む（図３）。 始点Ａの立坑４の内部空間を砂，埋土Ｆで埋め戻し、
山留杭３を引き抜く（図４）。外部と既設トンネル撤去
シールド機１０内との間で行われる物や人の出入りに
は、終点Ｂの立坑４を利用する。

【００１４】既設管２を壊しながら、終点Ｂの立坑４
の側に向かって既設トンネル撤去シールド機１０を推進
させる（図５）。すなわち、コンクリートカッタ２５を
運転するとともに旋回リング２７を駆動して、殻体１５
の内部に取り込んだ既設管２の端部を所定長さだけ切除
し、運搬可能なサイズのブロックに分断する。分断した
ブロックは、既設管２の内部に設けられている図示しな
い搬出装置で運び出し、終点Ｂの立坑４から外部に排出
する（図６）。

【００１５】続いて、掘削ジャッキ２２を伸ばして後胴
の隔壁１２を押圧する。その隔壁１２の外部は埋土で充
満されており、掘削ジャッキ２２による押圧の反力で前
胴１４に前進力が加わる。この状態で掘削手段２１の回
転カッタヘッド１９を回転させて、ビット１９ａで既設
管２の外周部の地山Ｅを掘削する。なお、回転カッタヘ
ッド１９による掘削および残土搬出は、泥水の送排によ
り行う。これにより、前胴１４が掘進される。所定距離
を掘進したら、掘削手段２１の回転と掘削ジャッキ２２
の伸長運転を停止する。この掘進で、あらたに既設管２
の端部が前胴１４の開口１７内に取り込まれる（図
７）。

【００１６】つづいて、掘削ジャッキ２２を上記の逆方
向に運転して縮め、後胴１３を前胴１４の方へ引き寄せ
る。前胴１４が引き寄せられると、隔壁１２の後方に空
隙ができる。この隙間に直ちに、埋土材の注入管３０か
ら充填材を供給して充填する（図８）。以上の動作を繰
り返すことにより、始点Ａの立坑４から終点Ｂの立坑４
に至る部分の既設管２を撤去するとともに、撤去後の空
間を埋め戻すことができる。

【００１７】なお、上記の実施例においては、既設管２
の破砕手段として、殻体１４に内蔵されたコンクリート
カッタ２５を用いたものを説明したが、アブレッシブウ
オータジェット等でもよい。また、必ずしも自動機械に
頼る必要はなく、人力で操作する機械を用いることもで
きる。またセグメントが露出している場合は、ボルト等
を外すことで撤去可能であり、コンクリートを切断する
手間を省くことができ、コンクリートカッタ２５は不要
である。

【００１８】また、既設トンネル撤去シールド機１０で
撤去することができる既設管２は、コンクリート管に限
らず、鋼管や煉瓦製の管などでもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の既設トン
ネル撤去シールド機は、後端に隔壁を有する後胴と、こ
れに組付けられた前胴とからなる伸縮自在の二重管構造
の殻体構造を備え、その前端に配設した回転カッタヘッ
ドで既設管の外周の地殻を掘削するとともに、掘進ジャ
ッキを伸ばして前胴のみを前進せしめ、その後掘進ジャ
ッキを縮めることで後胴を引き寄せ、その際生じた空間
を埋め戻しながら掘進し、この掘進で殻体内に取り込ん
だ既設管の端部を取り壊していくものとした。そのた
め、次のような効果が得られる。

【００２０】地中作業であるから、工事中に道路が専
有されることがなく、道路交通を妨げない。 山留工事で工事費が嵩むようなこともなく、又埋設管
等を切り回す必要もなく、試掘を含めて工事費が低減す
る。 既設管の内部に既設トンネル撤去シールド機１０の推
進装置を設置する必要はないので、撤去した既設管の運
搬等の作業が効率良く行えるし、作業現場がすっきりし
ており作業員の安全も確保しやすい。

【００２１】既設管の撤去を目で直接に確認でき、確
実である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】図１に示す既設トンネル撤去シールド機による
施工手順説明図である。

【図３】同じく施工手順説明図である。

【図４】同じく施工手順説明図である。

【図５】同じく施工手順説明図である。

【図６】図１の装置による既設管の切断工程の説明図で
ある。

【図７】図１の装置における前胴前進工程の説明図であ
る。

【図８】図１の装置における後胴引き寄せ、充填材注入
工程の説明図である。

【図９】従来の既設トンネル撤去工事の一例を説明する
図である。

【符号の説明】

１０ 既設トンネル撤去シールド機 １２ 隔壁 １３ 後胴 １４ 前胴 １５ 殻体 １７ 開口 １９ 回転カッタヘッド ２１ 掘削手段 ２２ 掘進ジャッキ ３０ 埋土注入管

フロントページの続き (72)発明者 平地 正憲 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−221099（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21F 15/00 E21D 9/06 301 E21D 9/06 311 E21D 9/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固着された隔壁により後端が蓋された後
   胴と、これにシール部材を介して伸縮可能に組付けら
   れ、前端に撤去すべき既設管の端部が内挿される開口を
   有する前胴とからなる二重管構造の殻体、 該殻体前端の開口の外周に配設され既設管の外周の地山
   を掘削する回転カッタヘッドを備えた掘削手段、 前記殻体内部で前胴と後胴との間に架設されて前胴と後
   胴を相対的に伸縮させることにより前胴の前進と後胴の
   前胴への引き寄せを行い殻体を掘進させる掘進ジャッ
   キ、 殻体後端の前記隔壁を貫通して既設管撤去後の空間に埋
   め戻し材を供給する埋土注入管を少なくとも備えた既設
   トンネル撤去シールド機。