JP3401177B2 - 管渠更新シールド掘削機 - Google Patents
管渠更新シールド掘削機Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管渠更新シールド掘
削機に係り、特に老朽化した下水道管渠を、その機能を
維持させながら取り壊すと同時にその水路に新しい管渠
を構築するようにした管渠更新シールド掘削機に関す
る。
削機に係り、特に老朽化した下水道管渠を、その機能を
維持させながら取り壊すと同時にその水路に新しい管渠
を構築するようにした管渠更新シールド掘削機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】管渠更新技術は老朽化した下水道管渠に
代えて新たな管渠を敷設するための有効な技術として、
そのニーズが高まってきている。また、都市部において
は、排水規模の拡大による雨水幹線の再整備の必要性か
ら管渠の更新が求められる場合も多い。すでに開発され
ている管渠更新のための掘削装置は、老朽化した古い管
渠をシールド機によって切削、破砕し、その廃材を、同
時に掘削した際に発生した掘削土砂とともに排出し、掘
削装置後方に新しい管渠を構築するタイプが多い。
代えて新たな管渠を敷設するための有効な技術として、
そのニーズが高まってきている。また、都市部において
は、排水規模の拡大による雨水幹線の再整備の必要性か
ら管渠の更新が求められる場合も多い。すでに開発され
ている管渠更新のための掘削装置は、老朽化した古い管
渠をシールド機によって切削、破砕し、その廃材を、同
時に掘削した際に発生した掘削土砂とともに排出し、掘
削装置後方に新しい管渠を構築するタイプが多い。
【０００３】図５は、出願人が共同開発した管渠更新用
のシールド掘削機の一例を示した縦断面図である（特開
平７−２６００４５号公報参照）。同図に示したシール
ド掘削機では、老朽化した管渠５１（以下、旧管渠５１
と記す。）内に仮設の通水管５２が設置されている。こ
の通水管５２に旧管渠５１の下水を切り回し、旧管渠５
１の排水機能をそのまま維持される。シールド掘削機５
０は、カッターヘッド５５がリング状をなし、通水管５
２が横断面の中央位置に挿通されるように設けられてい
る、このシールド掘削機５０には同図に示したように、
リング状のカッターヘッド５５の前面に複数のディスク
カッター５６が配設されている。ディスクカッター５６
が切削する切羽面の安定のために旧管渠５１内の通水管
５２の周囲には低強度モルタル５７が充填されている。
シールド掘削機５０を掘進させながら老朽化した鉄筋コ
ンクリート製の旧管渠５１と低強度モルタル５７とをデ
ィスクカッター５６で同時に切削破砕するようになって
いる。掘削発生土はシールド掘削機５０内に設けられて
いる搬土装置（図示せず）によってトンネル後方まで搬
出される。そして、シールド掘削機５０によって拡径掘
削されたトンネル後方において新管渠のセグメント５８
が組み立てられ新管渠が構築される。
のシールド掘削機の一例を示した縦断面図である（特開
平７−２６００４５号公報参照）。同図に示したシール
ド掘削機では、老朽化した管渠５１（以下、旧管渠５１
と記す。）内に仮設の通水管５２が設置されている。こ
の通水管５２に旧管渠５１の下水を切り回し、旧管渠５
１の排水機能をそのまま維持される。シールド掘削機５
０は、カッターヘッド５５がリング状をなし、通水管５
２が横断面の中央位置に挿通されるように設けられてい
る、このシールド掘削機５０には同図に示したように、
リング状のカッターヘッド５５の前面に複数のディスク
カッター５６が配設されている。ディスクカッター５６
が切削する切羽面の安定のために旧管渠５１内の通水管
５２の周囲には低強度モルタル５７が充填されている。
シールド掘削機５０を掘進させながら老朽化した鉄筋コ
ンクリート製の旧管渠５１と低強度モルタル５７とをデ
ィスクカッター５６で同時に切削破砕するようになって
いる。掘削発生土はシールド掘削機５０内に設けられて
いる搬土装置（図示せず）によってトンネル後方まで搬
出される。そして、シールド掘削機５０によって拡径掘
削されたトンネル後方において新管渠のセグメント５８
が組み立てられ新管渠が構築される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
たようなシールド掘削機５０ではカッターヘッド前面に
おいて旧管渠５１を破砕しながら掘進するため、次のよ
うな問題点がある。 （１）老朽化した旧管渠内には鉄筋が配筋されており、
鉄筋とコンクリートとをカッターで切削しながら掘進す
るため掘進スピードが低下する。 （２）カッタービットによって鉄筋を破砕切削するため
カッターのトルクを大きくしなければならず、また推進
力のアップが必要なためシールド掘削機自体の掘進能力
も向上させなければならず機械コストが増加する。 （３）カッタビットは鉄筋を切断するため摩耗が激し
く、頻繁にビットを交換しなければならない。 （４）カッタビット交換のための立坑の掘削や切羽前方
の空間の確保のために地盤改良工事や掘削工事が必要に
なる場合がある。そのための付加的な工事コストが発生
する。 （５）新しい管渠の管径拡大量が小さい場合でも、導入
するシールド機の駆動機構の規模からある程度掘削径を
大きくとらなければならず、裏込め注入材や掘削土量の
増大を招く。 そこで、図５に示したようなカッターヘッド５５に装着
されたディスクカッター５６で旧管渠５１を破砕するシ
ールド掘削機に代えて図６に示したように、老朽化した
旧管渠６１の端部全体を、シールド掘削機６０の掘進に
伴って本体内に取り込み、取り込まれた部分を破砕手段
によって順次破砕して撤去しようとする方法も提案され
ている。
たようなシールド掘削機５０ではカッターヘッド前面に
おいて旧管渠５１を破砕しながら掘進するため、次のよ
うな問題点がある。 （１）老朽化した旧管渠内には鉄筋が配筋されており、
鉄筋とコンクリートとをカッターで切削しながら掘進す
るため掘進スピードが低下する。 （２）カッタービットによって鉄筋を破砕切削するため
カッターのトルクを大きくしなければならず、また推進
力のアップが必要なためシールド掘削機自体の掘進能力
も向上させなければならず機械コストが増加する。 （３）カッタビットは鉄筋を切断するため摩耗が激し
く、頻繁にビットを交換しなければならない。 （４）カッタビット交換のための立坑の掘削や切羽前方
の空間の確保のために地盤改良工事や掘削工事が必要に
なる場合がある。そのための付加的な工事コストが発生
する。 （５）新しい管渠の管径拡大量が小さい場合でも、導入
するシールド機の駆動機構の規模からある程度掘削径を
大きくとらなければならず、裏込め注入材や掘削土量の
増大を招く。 そこで、図５に示したようなカッターヘッド５５に装着
されたディスクカッター５６で旧管渠５１を破砕するシ
ールド掘削機に代えて図６に示したように、老朽化した
旧管渠６１の端部全体を、シールド掘削機６０の掘進に
伴って本体内に取り込み、取り込まれた部分を破砕手段
によって順次破砕して撤去しようとする方法も提案され
ている。
【０００５】このような方法を実現するためのシールド
掘削機６０の前面には旧管渠６１を掘削機６０内に取り
込むために、図６に示したような旧管渠６１が通過可能
な開口部６２が設けられている。この開口部６２には水
密性を保持するためにテールシール等の水密性保持手段
６３が設けられている。ところが、老朽化した旧管渠６
１の外周面には固化したモルタル等の裏込め材６４が付
着し、表面が凹凸形状になっている。このためテールシ
ール６３がその凹凸形状に追従できず、シールド掘削機
６０内に地下水が浸入する恐れがある。また、開口部６
２を旧管渠６１が支障なく通過するために、開口部６２
と旧管渠６１との間のクリアランスを大きくする必要が
ある。このため、テールシール６３も大型のものが必要
になり、水密性を保持するための構造も複雑になるとい
う問題がある。
掘削機６０の前面には旧管渠６１を掘削機６０内に取り
込むために、図６に示したような旧管渠６１が通過可能
な開口部６２が設けられている。この開口部６２には水
密性を保持するためにテールシール等の水密性保持手段
６３が設けられている。ところが、老朽化した旧管渠６
１の外周面には固化したモルタル等の裏込め材６４が付
着し、表面が凹凸形状になっている。このためテールシ
ール６３がその凹凸形状に追従できず、シールド掘削機
６０内に地下水が浸入する恐れがある。また、開口部６
２を旧管渠６１が支障なく通過するために、開口部６２
と旧管渠６１との間のクリアランスを大きくする必要が
ある。このため、テールシール６３も大型のものが必要
になり、水密性を保持するための構造も複雑になるとい
う問題がある。
【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、旧管渠を破砕する手段を掘
削機の内部に備えた管渠更新シールド掘削機を提供する
ことにある。
術が有する問題点を解消し、旧管渠を破砕する手段を掘
削機の内部に備えた管渠更新シールド掘削機を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は既設の旧管渠内にほぼ同心円状に配管され
旧管渠内の下水を切り回して排水させる切り回し円形配
管と、前記旧管渠の外周面を所定厚さで切削するととも
に旧管渠の端部を開口部から内部に取り込むとともに、
該旧管渠の外周地山をリング状に掘削して掘進するシー
ルド掘削機本体と、該シールド掘削機本体内に設けら
れ、シールド掘削機本体の掘進に伴い前記カッタヘッド
から送られる掘削発生土の一部をシールド掘削機本体後
方で組み立てられる新管渠のセグメントの裏込め土とし
て供給する搬土装置と、前記切り回し円形配管外周面に
取り付けられたガイドレールに沿って移動しながら前記
シールド掘削機本体内に取り込まれた前記旧管渠の一部
を切断する管渠切断装置とを備えたことを特徴とする。
に、本発明は既設の旧管渠内にほぼ同心円状に配管され
旧管渠内の下水を切り回して排水させる切り回し円形配
管と、前記旧管渠の外周面を所定厚さで切削するととも
に旧管渠の端部を開口部から内部に取り込むとともに、
該旧管渠の外周地山をリング状に掘削して掘進するシー
ルド掘削機本体と、該シールド掘削機本体内に設けら
れ、シールド掘削機本体の掘進に伴い前記カッタヘッド
から送られる掘削発生土の一部をシールド掘削機本体後
方で組み立てられる新管渠のセグメントの裏込め土とし
て供給する搬土装置と、前記切り回し円形配管外周面に
取り付けられたガイドレールに沿って移動しながら前記
シールド掘削機本体内に取り込まれた前記旧管渠の一部
を切断する管渠切断装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】このとき前記管渠切断装置は、前記ガイド
レールに沿って円周方向及びトンネル延長方向に直線移
動して前記旧管渠をブロック状に切断する高圧水切断装
置とすることが好ましい。
レールに沿って円周方向及びトンネル延長方向に直線移
動して前記旧管渠をブロック状に切断する高圧水切断装
置とすることが好ましい。
【０００９】また、前記開口部の内周面と前記切削され
た旧管渠の外周面との間にフロントシールを装着し、シ
ールド掘削機前部での水密性を高めることが好ましい。
た旧管渠の外周面との間にフロントシールを装着し、シ
ールド掘削機前部での水密性を高めることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の管渠更新シールド
掘削機の一実施例を添付図面を参照して説明する。図１
は、本発明の管渠更新シールド掘削機を管渠更新工事に
適用した例を示した概略縦断面図である。この管渠更新
シールド掘削機１０は、大別して老朽化した旧管渠の外
周の地盤部分を所定の直径のリング状に掘削し、掘削さ
れた地山空間に新管渠ためのセグメントを組み立てる掘
削機本体２０と、掘削機本体２０内に取り込まれた旧管
渠１の老朽配管を切断する管渠切断装置４０と、前記掘
削機本体２０内を貫通し、老朽配管の下水を下流に通水
するための切り回し配管５とから構成されている。
掘削機の一実施例を添付図面を参照して説明する。図１
は、本発明の管渠更新シールド掘削機を管渠更新工事に
適用した例を示した概略縦断面図である。この管渠更新
シールド掘削機１０は、大別して老朽化した旧管渠の外
周の地盤部分を所定の直径のリング状に掘削し、掘削さ
れた地山空間に新管渠ためのセグメントを組み立てる掘
削機本体２０と、掘削機本体２０内に取り込まれた旧管
渠１の老朽配管を切断する管渠切断装置４０と、前記掘
削機本体２０内を貫通し、老朽配管の下水を下流に通水
するための切り回し配管５とから構成されている。
【００１１】掘削機本体２０は図１、図２に示したよう
に旧管渠の外径に等しい開口部２１を有するリング状の
カッターヘッド２２を有している。リング状カッターヘ
ッド２２の切削部分は本体に内蔵されたカッターモータ
ー２３によって駆動される。このカッターヘッド２２で
地盤２を掘削した際に発生する掘削土は、公知のシール
ド掘削機と同様にカッターヘッド２２後方に位置するカ
ッタチャンバー２４内に取り込まれる。その後、スクリ
ューコンベヤ２５によって掘削機本体２０本体の後方の
発生土搬出装置（図示せず）まで搬送される。
に旧管渠の外径に等しい開口部２１を有するリング状の
カッターヘッド２２を有している。リング状カッターヘ
ッド２２の切削部分は本体に内蔵されたカッターモータ
ー２３によって駆動される。このカッターヘッド２２で
地盤２を掘削した際に発生する掘削土は、公知のシール
ド掘削機と同様にカッターヘッド２２後方に位置するカ
ッタチャンバー２４内に取り込まれる。その後、スクリ
ューコンベヤ２５によって掘削機本体２０本体の後方の
発生土搬出装置（図示せず）まで搬送される。
【００１２】本実施の形態では、カッターヘッド２２に
は図２（ａ）に示したように、十字形のスポーク２７が
形成されている。スポーク２７の両側には複数のカッタ
ビット２８が装着されている。カッターモーター２３の
後方には図２（ｂ）に示したように、１２本の推進用の
シールドジャッキ２９が円周状に配置されている。掘削
機本体２０はシールドジャッキ２９のロッド先端２９ａ
で図１に示したように新たに組み立てられた新しい管渠
３のセグメント４の妻部を押圧することで推進すること
ができる。
は図２（ａ）に示したように、十字形のスポーク２７が
形成されている。スポーク２７の両側には複数のカッタ
ビット２８が装着されている。カッターモーター２３の
後方には図２（ｂ）に示したように、１２本の推進用の
シールドジャッキ２９が円周状に配置されている。掘削
機本体２０はシールドジャッキ２９のロッド先端２９ａ
で図１に示したように新たに組み立てられた新しい管渠
３のセグメント４の妻部を押圧することで推進すること
ができる。
【００１３】本実施の形態では、図１、図２（ｂ）に示
したように、掘削機本体２０内には上部に位置する２本
の第１スクリューコンベヤ２５と下部に位置する３本の
第２スクリューコンベヤ２が配備されている。第１スク
リューコンベヤ２５の一部はクランク状２５ａに屈曲
し、新たに構築されるセグメント４内をトンネル後方に
向けて延設されている。第１スクリューコンベヤ２５は
掘削発生土の体積とテールボイド及び地山空間に充填さ
れる裏込め土の体積とのバランスを取ることを目的とし
て設けられている。一方、第２スクリューコンベヤ２６
は胴殻の内側と新管渠３のセグメント４の外側の間に直
線状をなして延設されている。
したように、掘削機本体２０内には上部に位置する２本
の第１スクリューコンベヤ２５と下部に位置する３本の
第２スクリューコンベヤ２が配備されている。第１スク
リューコンベヤ２５の一部はクランク状２５ａに屈曲
し、新たに構築されるセグメント４内をトンネル後方に
向けて延設されている。第１スクリューコンベヤ２５は
掘削発生土の体積とテールボイド及び地山空間に充填さ
れる裏込め土の体積とのバランスを取ることを目的とし
て設けられている。一方、第２スクリューコンベヤ２６
は胴殻の内側と新管渠３のセグメント４の外側の間に直
線状をなして延設されている。
【００１４】ここで、第１スクリューコンベヤ２５、第
２スクリューコンベヤ２６の役割について説明する。旧
管渠１の直径より新管渠３の直径が大きい場合、すなわ
ち管径が拡径された場合、掘削発生土は裏込め土量より
少ないので、掘削発生土の一部はセグメント４の背面の
地山空間に裏込めされ、残りは第１スクリューコンベヤ
２５によって掘削機本体２０後方に搬送される。このた
め、専用の裏込め注入材を必要としない上、掘削発生土
の外部への搬出量を低減することができる。新旧の管径
が等しい場合、理論上はセメントミルク等の新たな裏込
め材を充填する必要がない。また、旧管渠１の直径より
新管渠３の直径の方が小さい場合には、掘削発生土を第
２スクリューコンベヤ２６で裏込め空間内に充填し、さ
らに必要な量の裏込め材を追加充填すればよい。このと
き、掘削発生土はずべて裏込めに使用され、外部には搬
出されない。なお、テールボイドやセグメント背面の空
間が狭い場合、掘削発生土のうち裏込め材として使用さ
れない分は第１スクリューコンベヤ２５を経由してトン
ネル外に搬出されるが、従来より搬出量は大幅に低減さ
れる。
２スクリューコンベヤ２６の役割について説明する。旧
管渠１の直径より新管渠３の直径が大きい場合、すなわ
ち管径が拡径された場合、掘削発生土は裏込め土量より
少ないので、掘削発生土の一部はセグメント４の背面の
地山空間に裏込めされ、残りは第１スクリューコンベヤ
２５によって掘削機本体２０後方に搬送される。このた
め、専用の裏込め注入材を必要としない上、掘削発生土
の外部への搬出量を低減することができる。新旧の管径
が等しい場合、理論上はセメントミルク等の新たな裏込
め材を充填する必要がない。また、旧管渠１の直径より
新管渠３の直径の方が小さい場合には、掘削発生土を第
２スクリューコンベヤ２６で裏込め空間内に充填し、さ
らに必要な量の裏込め材を追加充填すればよい。このと
き、掘削発生土はずべて裏込めに使用され、外部には搬
出されない。なお、テールボイドやセグメント背面の空
間が狭い場合、掘削発生土のうち裏込め材として使用さ
れない分は第１スクリューコンベヤ２５を経由してトン
ネル外に搬出されるが、従来より搬出量は大幅に低減さ
れる。
【００１５】ここで、掘削機本体２０のカッターヘッド
２２の開口部２１の直径と老朽化した旧管渠１の外径と
の関係について図１および図３を参照して説明する。掘
削機本体２０のカッターヘッド２２の開口部２１の直径
は旧管渠１の外径よりも僅かに小さく設定されている。
このため、掘削機本体２０は掘進する際に旧管渠１の外
側の地盤２をリング状に掘削するとともに、旧管渠１の
外周面を僅かな量Δだけ削り取るようにして掘進する。
このとき旧管渠１の外周面には不陸をなす裏込めモルタ
ル７が固着している。この裏込めモルタル７は地盤２の
掘削と同時に削り取られる。これにより掘削機本体２０
内に取り込まれる旧管渠１の外周面１ａは平滑に仕上げ
られ、カッタチャンバー２４後方に設けられたフロント
シール３０と旧管渠１との水密性を向上させることがで
きる。カッタビット２８によって切削されるコンクリー
ト厚は管渠内に配筋された鉄筋（図示せず）の被り厚よ
り小さく設定されるため、鉄筋を切断せず、カッタビッ
トの摩耗は最小限に抑えられる。なお、本実施の形態で
はフロントシール３０には後述する公知のテールシール
の形状と同等のブラシ形状のものが開口部２１の内面に
複数列にわたり装着されている。
２２の開口部２１の直径と老朽化した旧管渠１の外径と
の関係について図１および図３を参照して説明する。掘
削機本体２０のカッターヘッド２２の開口部２１の直径
は旧管渠１の外径よりも僅かに小さく設定されている。
このため、掘削機本体２０は掘進する際に旧管渠１の外
側の地盤２をリング状に掘削するとともに、旧管渠１の
外周面を僅かな量Δだけ削り取るようにして掘進する。
このとき旧管渠１の外周面には不陸をなす裏込めモルタ
ル７が固着している。この裏込めモルタル７は地盤２の
掘削と同時に削り取られる。これにより掘削機本体２０
内に取り込まれる旧管渠１の外周面１ａは平滑に仕上げ
られ、カッタチャンバー２４後方に設けられたフロント
シール３０と旧管渠１との水密性を向上させることがで
きる。カッタビット２８によって切削されるコンクリー
ト厚は管渠内に配筋された鉄筋（図示せず）の被り厚よ
り小さく設定されるため、鉄筋を切断せず、カッタビッ
トの摩耗は最小限に抑えられる。なお、本実施の形態で
はフロントシール３０には後述する公知のテールシール
の形状と同等のブラシ形状のものが開口部２１の内面に
複数列にわたり装着されている。
【００１６】さらにフロントシール３０の変形例として
のシール構造について図５を参照して説明する。図５に
示したシール構造は旧管渠の外周面との間の水密性を確
実にするために設けられたものである。図５（ａ）に示
したように掘削機本体２０の胴殻１１は前胴１１Ａと後
胴１１Ｂとに分割された構造からなり、両者間には伸長
動作によって前胴１１Ａを切羽側に押し出す一方、縮退
動作により後胴１１Ｂを前胴１１Ａ側に引き寄せる油圧
シリンダ（図示せず）が複数基装備されている。また、
本変形例のフロントシール３０は前部シール１２Ａおよ
び後部シール１２Ｂからなり、それぞれ前胴１１Ａ及び
後胴１１Ｂの内周面に装着された合成ゴム製のリングチ
ューブをなす。この両シール１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ
独立して図示しない圧源から供給される圧力流体（油、
水等）の動作により膨張しその直径を拡径でき、膨張状
態で旧管渠１の外周部分に密着できる。図５（ａ）には
後部シール１２Ｂが膨張して旧管渠１の外周部分に密着
した初期状態が示されている。この初期状態から図示し
ない油圧シリンダのロッドを伸長させて前胴１１Ａを前
進させる。伸長スパン分前進した段階で図５（ｂ）に示
したように、前部シール１２Ａを膨張させて前胴１１Ａ
と旧管渠１の間のシールを図る。その後伸長ジャッキの
ロッドを縮退させて後胴１１Ｂを前胴１１Ａ側に引き寄
せるように掘削機本体を前進させる。図５（ｃ）に示し
た位置まで後胴１１Ｂを前進させた段階で後部シール１
２Ｂによるシールを行う。このようにして前胴１１Ａと
後胴１１の前進に伴い、前部シール１２Ａと後部シール
１２Ｂによるシールを盛り替えていく。これにより確実
なシール効果を得ることができる。
のシール構造について図５を参照して説明する。図５に
示したシール構造は旧管渠の外周面との間の水密性を確
実にするために設けられたものである。図５（ａ）に示
したように掘削機本体２０の胴殻１１は前胴１１Ａと後
胴１１Ｂとに分割された構造からなり、両者間には伸長
動作によって前胴１１Ａを切羽側に押し出す一方、縮退
動作により後胴１１Ｂを前胴１１Ａ側に引き寄せる油圧
シリンダ（図示せず）が複数基装備されている。また、
本変形例のフロントシール３０は前部シール１２Ａおよ
び後部シール１２Ｂからなり、それぞれ前胴１１Ａ及び
後胴１１Ｂの内周面に装着された合成ゴム製のリングチ
ューブをなす。この両シール１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ
独立して図示しない圧源から供給される圧力流体（油、
水等）の動作により膨張しその直径を拡径でき、膨張状
態で旧管渠１の外周部分に密着できる。図５（ａ）には
後部シール１２Ｂが膨張して旧管渠１の外周部分に密着
した初期状態が示されている。この初期状態から図示し
ない油圧シリンダのロッドを伸長させて前胴１１Ａを前
進させる。伸長スパン分前進した段階で図５（ｂ）に示
したように、前部シール１２Ａを膨張させて前胴１１Ａ
と旧管渠１の間のシールを図る。その後伸長ジャッキの
ロッドを縮退させて後胴１１Ｂを前胴１１Ａ側に引き寄
せるように掘削機本体を前進させる。図５（ｃ）に示し
た位置まで後胴１１Ｂを前進させた段階で後部シール１
２Ｂによるシールを行う。このようにして前胴１１Ａと
後胴１１の前進に伴い、前部シール１２Ａと後部シール
１２Ｂによるシールを盛り替えていく。これにより確実
なシール効果を得ることができる。
【００１７】次に、切り回し配管５の構成について説明
する。切り回し配管５はシールド掘削機１０による掘削
作業に先立ち、旧管渠１内に管渠更新区間の全区間にわ
たって配管される円形断面鋼管である。切り回し配管５
は旧管渠１とほぼ同心円状の位置にくるように仮設架台
（図示せず）上に設置される。この切り回し配管５内に
旧管渠１内を流れていた下水をすべて切り回すようにし
ておく。これによって旧管渠１の内部をドライにするこ
とができ、掘削機内で行われる旧管渠１の切断作業を容
易に進めることができる。この切り回し配管５の直径は
下水計画流量を確保できる寸法とすることが好ましい。
する。切り回し配管５はシールド掘削機１０による掘削
作業に先立ち、旧管渠１内に管渠更新区間の全区間にわ
たって配管される円形断面鋼管である。切り回し配管５
は旧管渠１とほぼ同心円状の位置にくるように仮設架台
（図示せず）上に設置される。この切り回し配管５内に
旧管渠１内を流れていた下水をすべて切り回すようにし
ておく。これによって旧管渠１の内部をドライにするこ
とができ、掘削機内で行われる旧管渠１の切断作業を容
易に進めることができる。この切り回し配管５の直径は
下水計画流量を確保できる寸法とすることが好ましい。
【００１８】図１および図４（ａ）、（ｂ）を参照して
管渠切断装置４０について説明する。この管渠切断装置
４０は、ノズルヘッド４３を備えた高圧水ジェット切断
機である。ノズルヘッド４３は切り回し配管５の外周部
分に所定間隔をあけて取り付けられたリング状の２本の
円周方向ガイドレール４１と、前後の円周方向ガイドレ
ール４１を跨ぐようにして設置されたリニアガイドレー
ル４２に支持されている。この高圧水ジェット切断機で
は高圧ポンプ４４から供給された水圧2000〜3000kgf/cm
2の高圧水Ｗをノズル先端４３ａから噴射させることが
できる。またこの高圧水Ｗの供給経路において研磨材４
５を混入させてコンクリートのみならずコンクリート内
に配筋された鉄筋も容易に切断することができる。
管渠切断装置４０について説明する。この管渠切断装置
４０は、ノズルヘッド４３を備えた高圧水ジェット切断
機である。ノズルヘッド４３は切り回し配管５の外周部
分に所定間隔をあけて取り付けられたリング状の２本の
円周方向ガイドレール４１と、前後の円周方向ガイドレ
ール４１を跨ぐようにして設置されたリニアガイドレー
ル４２に支持されている。この高圧水ジェット切断機で
は高圧ポンプ４４から供給された水圧2000〜3000kgf/cm
2の高圧水Ｗをノズル先端４３ａから噴射させることが
できる。またこの高圧水Ｗの供給経路において研磨材４
５を混入させてコンクリートのみならずコンクリート内
に配筋された鉄筋も容易に切断することができる。
【００１９】ノズルヘッド４３部分は図４に矢印で示し
たように旧管渠１の内側を円周方向ガイドレール４１に
沿って円周方向移動するとともに、トンネル延長方向に
対してリニアガイドレール４２上を直線移動することが
できる。このノズルヘッド４３の移動によって旧管渠１
を運搬可能な所定寸法のブロックに切断することができ
る。このノズルの運転は所定の制御運転でも手動運転で
もよい。本実施の形態では、切断されたブロックは掘削
機本体２０の後方に設置された図示しないエレクター装
置を兼用した把持装置（図示せず）によって搬出台車に
搭載され、トンネル外に搬出することができる。このと
き旧管渠１の外周面は平滑に切削されているため個々の
ブロックの形状を揃えることができ、搬出作業も容易に
行え、不要な残材が発生することもない。
たように旧管渠１の内側を円周方向ガイドレール４１に
沿って円周方向移動するとともに、トンネル延長方向に
対してリニアガイドレール４２上を直線移動することが
できる。このノズルヘッド４３の移動によって旧管渠１
を運搬可能な所定寸法のブロックに切断することができ
る。このノズルの運転は所定の制御運転でも手動運転で
もよい。本実施の形態では、切断されたブロックは掘削
機本体２０の後方に設置された図示しないエレクター装
置を兼用した把持装置（図示せず）によって搬出台車に
搭載され、トンネル外に搬出することができる。このと
き旧管渠１の外周面は平滑に切削されているため個々の
ブロックの形状を揃えることができ、搬出作業も容易に
行え、不要な残材が発生することもない。
【００２０】裏込め土８に用いられる掘削土の種類によ
っては、裏込め時に所定の強度を発揮できるようにす
る。一例として掘削土の中に遅延性のセメント硬化剤を
混合したり、流動化剤等の混合により裏込め土８の充填
性を高めることが好ましい。第２スクリューコンベヤ２
６は本実施の形態では図２（ｂ）、（ｃ）に示したよう
に新管渠３の下側部分に３本配置されているが、上部位
置にある排土用の第１スクリューコンベヤ２５の位置と
切り替えるようなＹ字管等の切替管（図示せず）を設置
することもできる。これにより、新管渠３の外周の空隙
部分の全体にわたり裏込め土８を確実に供給することが
できる。また、図２（ｃ）に示したように掘削機本体２
０の後端面に土圧計を埋め込んでおくことにより第２ス
クリューコンベヤ２６から排出された裏込め土８の充填
具合を確認できる。これによりスクリューコンベヤ２６
の運転状態を調整することも可能である。なお、掘削機
本体２０の後端には公知のテールシール３１が装着され
ており、後端側からの地下水の逆流、裏込め土８の侵入
を防止することができる。
っては、裏込め時に所定の強度を発揮できるようにす
る。一例として掘削土の中に遅延性のセメント硬化剤を
混合したり、流動化剤等の混合により裏込め土８の充填
性を高めることが好ましい。第２スクリューコンベヤ２
６は本実施の形態では図２（ｂ）、（ｃ）に示したよう
に新管渠３の下側部分に３本配置されているが、上部位
置にある排土用の第１スクリューコンベヤ２５の位置と
切り替えるようなＹ字管等の切替管（図示せず）を設置
することもできる。これにより、新管渠３の外周の空隙
部分の全体にわたり裏込め土８を確実に供給することが
できる。また、図２（ｃ）に示したように掘削機本体２
０の後端面に土圧計を埋め込んでおくことにより第２ス
クリューコンベヤ２６から排出された裏込め土８の充填
具合を確認できる。これによりスクリューコンベヤ２６
の運転状態を調整することも可能である。なお、掘削機
本体２０の後端には公知のテールシール３１が装着され
ており、後端側からの地下水の逆流、裏込め土８の侵入
を防止することができる。
【００２１】以上に示した実施の形態では、コンクリー
ト製の旧管渠１を切断するのに高圧水切断装置４０を使
用したが、切り回し配管５をガイドとして移動可能な従
来のコンクリートカッター等を使用することもできる。
ト製の旧管渠１を切断するのに高圧水切断装置４０を使
用したが、切り回し配管５をガイドとして移動可能な従
来のコンクリートカッター等を使用することもできる。
【００２２】次に、この管渠更新シールド掘削機１０を
用いて行う管渠更新作業の手順について簡単に説明す
る。まず、老朽化した旧管渠１の全長にわたる範囲にお
いて管内部に切り回し配管５を配管し、更新区間全域で
下水を切り回し配管５に切り回す。引き続き発進立坑等
において旧管渠１の外周を露出させ、この露出した管を
内包するように掘削機本体２０を組み立てる。シールド
掘進に伴い、新管渠３のセグメント４の１リング分の掘
進を行ったら掘削機本体２０を停止し、掘削機本体２０
内に取り込まれた旧管渠１の内周面に沿って切り回し配
管５に支持されたガイドレール４１、４２をガイドとし
て高圧水Ｗを旧管渠１の内面に向けて噴射させながらノ
ズル４３を所定方向に移動させ、旧管渠１を運搬可能な
大きさのコンクリートブロックに切断する。このコンク
リートブロックは掘削機本体２０後方に配備されたエレ
クター装置を改造した把持装置（図示せず）によって搬
送台車等に搭載され、トンネル外に搬出される。その
後、新管渠３のセグメント４の搬入を行い、新しいセグ
メント４を１リング分だけ組み立てる。このセグメント
４の妻面にシールドジャッキ２９の反力をとり、次のサ
イクルの掘進を行う。このようにして、老朽化した旧管
渠１の撤去と新管渠３のセグメント４の組み立てとを交
互に行うことにより、下水排水機能を停止させずに新管
渠３の構築を行うことができる。また、切羽から第２ス
クリューコンベヤ２６によって搬出された発生掘削土の
一部を、新管渠３の直径に応じて裏込め土８として使用
することにより、従来の裏込め注入材を大幅に節約する
ことができる。
用いて行う管渠更新作業の手順について簡単に説明す
る。まず、老朽化した旧管渠１の全長にわたる範囲にお
いて管内部に切り回し配管５を配管し、更新区間全域で
下水を切り回し配管５に切り回す。引き続き発進立坑等
において旧管渠１の外周を露出させ、この露出した管を
内包するように掘削機本体２０を組み立てる。シールド
掘進に伴い、新管渠３のセグメント４の１リング分の掘
進を行ったら掘削機本体２０を停止し、掘削機本体２０
内に取り込まれた旧管渠１の内周面に沿って切り回し配
管５に支持されたガイドレール４１、４２をガイドとし
て高圧水Ｗを旧管渠１の内面に向けて噴射させながらノ
ズル４３を所定方向に移動させ、旧管渠１を運搬可能な
大きさのコンクリートブロックに切断する。このコンク
リートブロックは掘削機本体２０後方に配備されたエレ
クター装置を改造した把持装置（図示せず）によって搬
送台車等に搭載され、トンネル外に搬出される。その
後、新管渠３のセグメント４の搬入を行い、新しいセグ
メント４を１リング分だけ組み立てる。このセグメント
４の妻面にシールドジャッキ２９の反力をとり、次のサ
イクルの掘進を行う。このようにして、老朽化した旧管
渠１の撤去と新管渠３のセグメント４の組み立てとを交
互に行うことにより、下水排水機能を停止させずに新管
渠３の構築を行うことができる。また、切羽から第２ス
クリューコンベヤ２６によって搬出された発生掘削土の
一部を、新管渠３の直径に応じて裏込め土８として使用
することにより、従来の裏込め注入材を大幅に節約する
ことができる。
【図１】本発明による管渠更新シールド掘削機の一実施
の形態を示した縦断面図。
の形態を示した縦断面図。
【図２】図１に示した管渠更新シールド掘削機の各部断
面を示した横断面図。
面を示した横断面図。
【図３】図１のシールド掘削機のカッタヘッド部分を示
した部分拡大断面図。
した部分拡大断面図。
【図４】管渠切断装置の概略構成を示した部分拡大図。
【図５】フロントシールの変形例によるシール状態を示
した状態説明図。
した状態説明図。
【図６】従来の管渠更新用シールド掘削機の一例を示し
た縦断面図。
た縦断面図。
【図７】旧管渠を内部に取り込むようにした従来の管渠
更新用シールド掘削機の一例を示した部分断面図。
更新用シールド掘削機の一例を示した部分断面図。
１ 旧管渠
２ 地盤
３ 新管渠
４ セグメント
５ 切り回し配管
１０ 管渠更新シールド掘削機
２０ 掘削機本体
２１ 開口部
２２ カッタヘッド
２５，２６ スクリューコンベヤ
２８ カッタビット
３０ フロントシール
３１ テールシール
４０ 管渠切断装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−246787（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−269272（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−221099（ＪＰ，Ａ)
特許2585027（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21D 9/06 301
E21D 9/06 311
E21F 15/00
F16L 1/024
Claims (3)
- 【請求項１】既設の旧管渠内にほぼ同心円状に配管され
旧管渠内の下水を切り回して排水させる切り回し円形配
管と、前記旧管渠の外周面を所定厚さで切削するととも
に旧管渠の端部を開口部から内部に取り込むとともに、
該旧管渠の外周地山をリング状に掘削して掘進するシー
ルド掘削機本体と、該シールド掘削機本体内に設けら
れ、シールド掘削機本体の掘進に伴い前記カッタヘッド
から送られる掘削発生土の一部をシールド掘削機本体後
方で組み立てられる新管渠のセグメントの裏込め土とし
て供給する搬土装置と、前記切り回し円形配管外周面に
取り付けられたガイドレールに沿って移動しながら前記
シールド掘削機本体内に取り込まれた前記旧管渠の一部
を切断する管渠切断装置とを備えたことを特徴とする管
渠更新シールド掘削機。 - 【請求項２】前記管渠切断装置は、前記ガイドレールに
沿って円周方向及びトンネル延長方向に直線移動して前
記旧管渠をブロック状に切断する高圧水切断装置である
ことを特徴とする請求項１記載の管渠更新シールド掘削
機。 - 【請求項３】前記開口部の内周面と前記切削された旧管
渠の外周面との間にフロントシールを装着したことを特
徴とする請求項１記載の管渠更新シールド掘削機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34072697A JP3401177B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 管渠更新シールド掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34072697A JP3401177B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 管渠更新シールド掘削機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11159278A JPH11159278A (ja) | 1999-06-15 |
| JP3401177B2 true JP3401177B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=18339731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34072697A Expired - Fee Related JP3401177B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 管渠更新シールド掘削機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401177B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6444259B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2018-12-26 | 株式会社クボタ工建 | シールド掘進機、既設の管状体の撤去方法、既設の管状体の撤去および新しい管状体の敷設方法 |
| KR102009865B1 (ko) * | 2018-01-25 | 2019-08-13 | 강릉건설(주) | Tbm 굴착 방식의 하수관 교체 장치 및 방법 |
| CN111271073A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-06-12 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种基于换刀机器人的环形轨道运刀装置及运刀方法 |
| CN114233306A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-25 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种多功能掘进装置 |
-
1997
- 1997-11-26 JP JP34072697A patent/JP3401177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11159278A (ja) | 1999-06-15 |
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