JP4270355B2 - トンネル埋戻し装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法を応用して、既存のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行うトンネル埋戻し装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、地下の開発は、それほど進んで居なかったため、新たなトンネルの構築に際して、別の既設のトンネルが障害となることがほとんどなかった。
【0003】
しかし、地下の開発が進むにつれ、新たにトンネルを構築すべき領域に使用されなくなった古いトンネルが存在する場合がある。このような不要なトンネルが存在する領域において、新たなトンネルをシールド掘進機などによって構築する場合、新たに構築するトンネルが不要な古いトンネルと交差する場合には、新たなトンネルの構築に先立って古い不要なトンネルを埋め戻しておくことが必要である。
【0004】
ところで、古い不要なトンネル、例えば、下水用のトンネルを撤去する場合は、トンネルの内面を形成している2次覆工を除去した後、1次覆工と地山の間に充填されている裏込材を外筒の先端部に設けられているカッタで1ピッチずつ掘削し、裏込材が取り除かれたセグメントを順に解体除去する一方、セグメントを取り除いた後のトンネル(空洞部)に土砂を埋め戻すことが行われている。
【0005】
しかしながら、従来のトンネル埋戻し装置は、カッタによって掘削された裏込材や地山などの掘削土が混じった泥水の通路が狭くて長いため、掘削土が詰まり易いという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題を解消するものであり、その目的とするところは、カッタによって掘削された掘削土が混じった泥水の通路の閉塞を防止するようにしたトンネル埋戻し装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るトンネル埋戻し装置は、既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、前記泥水室の地山側前方の内筒の外周面と中筒の内周面に周方向の仕切壁を設け、且つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下部に排泥用開口部を設けたことを特徴としている。
【0008】
上記のように、泥水室を送泥用開口部および排泥用開口部を有する仕切壁によって仕切ることにより、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の排出が促進され、掘削土が泥水室内で詰まることが少なくなる。
【0009】
また、本発明は、仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進される。
【0010】
また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じった泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出され、泥水室の閉塞を防止できる。
【0011】
また、本発明のトンネル埋戻し装置は、既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、且つ、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことを特徴としている。
【0012】
このように、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことにより、掘削土が混じった泥水が排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室でも泥土の沈降を防止できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
図1に示すように、トンネル埋戻し装置1は、既存のトンネル構造物Aの外径より、若干、大きな内径を有する前胴2および前胴2の最外部を形成している外筒11の後部に摺動可能に嵌合させた後胴3から形成されている。そして、後胴3は、前胴2に設けた油圧シリンダ4によって前後に摺動されるようになっている。後胴3は、筒体5および隔壁6から形成され、隔壁6によって筒体5の後端部が密閉されている。
【0015】
前胴2は、外筒11、中筒12、内筒13の三つの筒が三重になっており、外筒11によって地山(不図示)の崩落を防止するようになっている。中筒12は、外筒11の内側に回転可能に設けられており、その先端にカッタヘッド7を備えている。カッタヘッド7は、図3に示すように、円環状に形成され、ローラーカッタ8およびメインビット群9などが設けられている。
【0016】
そして、隣接するローラーカッタ8,8間に所定の間隔を設けて一対のメインビット群9を備えるとともに、図中、上段側に位置しているメインビット群9,9間に外側余掘装置10を備え、下段側に位置しているメインビット群9,9間に内側余掘装置14を備えている。
【0017】
これらの余掘装置10,14は、コピーカッタ15の突出長を調節することにより余掘り代を調整できるようになっている。また、内側余掘装置14は、図4に示すように、コピーカッタ15に既存のセグメントCの外周面に向けて高圧水を噴射するジェット水吐出口16aを備えている。
【0018】
図2に示すように、カッターヘッド7は、既存のセグメントCの外周面に向けて高圧水を噴射するジェット水吐出口16bを備え、内筒13もその内側に同様のジェット水吐出口16cを備えている。
【0019】
図1に示すように、中筒12は、中空環状の支持部材18によって支持されている。そして、支持部材18の後端面に取り付けた環状の内歯歯車19には、ピニオン20が噛合しており、ピニオン20が回転すると、内歯歯車19と一緒に中筒12が回転するようになっている。ピニオン20は、外筒11の内部を仕切っている隔壁21に取り付けられているカッタ駆動モータ22の回転軸に設けられている。
【0020】
図1に示すように、外筒11の中心に配した中空の固定管23は、隔壁21に固定されている。また、図2に示すように、中筒12の内側に設けられている内筒13は、固定管23に取り付けた前後二つの支持盤24,25によって支持されている。そして、中筒12と内筒13の間の隙間を利用して泥水室26が形成されている。
【0021】
図1に示すように、固定管23の前端に連結させた掘進用連結パイプ27の中に送泥管28および排泥管29を通している。送泥管28は、内筒13の天井部に固定され、泥水室26に連通している。一方、排泥管29は、内筒13の底部に固定され、泥水室26に連通している。
【0022】
図3に示すように、泥水室26は、メインビット群9が設けられているカッターヘッド7の部位に開口している開口部30に連通している。また、図1に示すように、掘進用連結パイプ27および固定管23の中に埋戻し用土砂を移送する移
送管31が通され、その先端部は、後胴部3の隔壁6に取り付けられている。
【0023】
図1に示すように、内筒13の内側に止水装置が三重に設けられている。具体的に説明すると、図2に示すように、第1,第2の止水装置32は、内筒13の内側に前後2段に設けられている。各止水装置32は、環状のバネ鋼入りゴムパッキン33の環状の前縁部を内筒13の内側に固定し、その環状の自由縁部が既存のセグメントCの外周面に接触するようになっている。このバネ鋼入りゴムパッキン33の内側に可撓性の環状の押圧膜34が設けられ、押圧膜34で仕切られた環状のチャンバ35に細管36を通って空気又は水が、常時、加圧注入され、環状のバネ鋼入りゴムパッキン33の自由縁部を既存のセグメントCの外周面に押圧するようになっている。
【0024】
一方、第3の止水装置37は、図2に示すように、セグメントCの端面に対向するように設置されている。第3の止水装置37は、円弧状のスプレッダ38の前面に止水用パッド39を有するとともに、スプレッダ38の背面に固定されているリブ40にラジアル方向摺動シール41を備えている。スプレッダ38は、支持盤24に取り付けられている油圧シリンダ42のロッド部に取り付けられている。また、図5に示すように、隣接するスプレッダ38どうしは、周方向止水シール43によって連結されている。周方向止水シール43は、スプレッダ38の背面に取り付けられている。
【0025】
図1に示すように、固形管23の前端に連結した掘進用連結パイプ27にグリッパー装置45が摺動可能に嵌合されている。グリッパー装置45は、その前方に位置して連結パイプ27に設置したシールドジャッキ兼逆進ジャッキ(以下、ジャッキと称する)46のロッド部に連結されている。
【0026】
図6に示すように、グリッパー装置45は、連結パイプ摺動用ホルダ47から放射状に設けた4本の腕部48を有している。また、図7に示すように、各腕部48の自由端にグリップシュー角度調整用ユニバーサルジョイント49を介してグリップシュー50が取り付けられている。また、各腕部48の基部には、埋戻し装置方向調整時用球面軸受51が設けられている。また、各腕部48には、前後一対のグリッパージャッキ52,53が設けられている。また、グリップシュー50には、反力受爪54が前後一対、設けられている。
【0027】
また、図2に示すように、内筒13の内側に磁気式クリアランス測定器44を設置し、内筒13とセグメントC間のクリアランスを測定するようになっている。この磁気式クリアランス測定器44は、内筒13の周方向に4個、等間隔に設けられている。そして、4本の腕部48の長さを調整して、通常、内筒13とセグメントC間のクリアランスを一定に保持するようになっている。また、図1に示すように、支持盤24の前方に公知のエレクタ56が配設されている。
【0028】
今、図8に示すように、グリッパー装置45の4本の腕部48を伸ばしてグリッパー装置45を既存のセグメントCに固定した後、第3の止水装置37のスプレッダ38を既存のセグメントCの後端面に押し付け、更に、送泥管28から泥水室26に泥水aを供給すると共に、吐出口16bおよび16cから高圧水を噴射する。
【0029】
そして、カッタ駆動モータ22を駆動して中筒12およびカッターヘッド7を回転させた後、ジャッキ46のロッド部を伸ばして前胴2を既存のセグメントCの前方に向かって前進させると、既存のセグメントCの外側の裏込材Dおよび地山Bがカッターヘッド7に設けたローラーカッタ8やメインビット群(不図示)などによって掘削される。
【0030】
掘削された裏込材や地山などの掘削土は、地下水や泥水aなどと一緒にカッターヘッド7に設けた開口部(不図示)から泥水室26に導入された後、掘削土が混じった泥水bとなって排泥管29から機外に排出される。泥水室26は、泥水室26を形成している中筒12と内筒13の間の隙間が狭いうえ、前後方向に長いため、掘削土が混じった泥水bが詰まらないようにする必要がある。なお、図8中、符号C1はセグメントの端板、Eはトンネル、Fは土砂を示している。
【0031】
そこで、図9に示すように、内筒13の外周面に周方向の仕切壁60を設けるとともに、中筒12の内周面に一対の周方向の仕切壁61,61を設けて前胴2の前方に泥水室26を形成する。仕切壁61,61は、仕切壁60を挟むように、その前後に設けられている。また、図10に示すように、仕切壁60の下部に排泥用開口部62を備える一方、仕切壁60の上部に送泥用開口部(図示せず)を備えている。排泥用開口部62には、通路63を介して排泥管29が連通している。更に、仕切壁60の前方に位置して複数のかき上げ部材64を設けている。かき上げ部材64は、立方体形に形成され、中筒12の内周面に一定の間隔で取り付けられている。
【0032】
しかして、送泥管28から泥水室26に供給された泥水aは、仕切壁上部の送泥用開口部(図示せず)を通って泥水室26に流出し、ローラーカッタ8やメインビット群(不図示)などによって掘削された掘削土は、カッターヘッド7に設けた開口部(不図示)から泥水室26に導入される。そして、掘削土が混じった泥水bは、中筒12の内周面に取り付けたかき上げ部材64によって攪拌され、仕切壁60の下部にある排泥用開口部62から通路63に流入し、更に、排泥管29を通って機外に排出される。
【0033】
以上の説明では、仕切壁60の前方にかき上げ部材64を設けた場合について説明したが、図11および図12に示すように、かき上げ部材64の代わりに、排泥用開口部62に左右一つのアジテータ67を設置し、掘削土が混じった泥水bを排泥用開口部62から通路63に積極的に排出するようにしてもよい。なお、図中、68は駆動モータ、69は胴部を示している。
【0034】
また、図13に示すように、中筒12の内壁面にらせん状のプレート70を設けてもよい。このプレート70は、固定物の挟み込みを防ぐため、不連続に設けられている。
【0035】
しかして、送泥管28から泥水室26に泥水aが供給され、カッターヘッド7に設けた開口部(不図示)から泥水室26に掘削土が導入されるため、掘削土が混じった泥水は、中筒12の内周面に設けたらせん状のプレート70によって攪拌され、送泥管29から機外に排出される。なお、その他の部位については、第1の実施形態の装置と同じ部品に同じ符号を付して詳しい説明を省略した。
【0036】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、泥水室を送泥用開口部および排泥用開口部を有する仕切壁によって仕切ったので、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の排出が促進される。そのため、掘削土が混じった泥水が泥水室内で詰まることが少なくなった。
【0037】
また、本発明は、仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進されるようになった。
【0038】
また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じった泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出され、泥水室の閉塞を防止できるようになった。
【0039】
また、本発明は、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたので、掘削土が混じった泥水が排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室でも掘削土が混じった泥水の沈降を防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトンネル埋戻し装置の断面図である。
【図2】前胴の要部拡大断面図である。
【図3】カッターヘッドの一部断面を含む正面図である。
【図4】内側余掘装置の拡大図である。
【図5】第3止水装置の背面図である。
【図6】グリッパー装置の正面図である。
【図7】グリッパー装置の縦断面図である。
【図8】本発明に係るトンネル埋戻し装置の作業説明図である。
【図9】仕切壁およびかき上げ装置の説明図である。
【図10】図9のX−X断面図である。
【図11】アジテータの説明図である。
【図12】図11のXII−XII断面図である。
【図13】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
A 既設のトンネル構造物
B 地山
E トンネル
1 トンネル埋戻し装置
2 前胴
7 カッタヘッド
11 外筒
12 中筒
13 内筒
26 泥水室
60,61 仕切壁
62 排泥用開口部
Claims (4)
- 既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、前記泥水室の地山側前方の内筒の外周面と中筒の内周面に周方向の仕切壁を設け、且つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下部に排泥用開口部を設けたことを特徴とするトンネル埋戻し装置。
- 前記仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けた請求項1記載のトンネル埋戻し装置。
- 前記仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けた請求項1記載のトンネル埋戻し装置。
- 既設のトンネル構造物を除去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、且つ、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことを特徴とするトンネル埋戻し装置。
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