JP4298897B2 - シールド装置及び既設管更新方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に設置された既設管を拡大したり、埋め戻したりする目的で、上記既設管の外周を掘削しつつ、上記既設管を撤去するシールド装置、及び、該シールド装置を用いて、上記既設管の外周部分に上記既設管に沿って新設管を設置する既設管更新方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、下水道などに使用されている地中の既設トンネル管路のうちには、通水量が不足するものがあり、下水道の既設トンネル管路に限らず既設トンネル管路のうちには老朽化が進行しているものがある。即ち、社会生活の変化に伴い、地下のトンネル管路の使用用途に比較してその断面積(口径)が不足するものがあった。この場合、そのような既設トンネル管路に代えて、その断面積のより大きなトンネル管路を設けることになる。しかし、建築物や地下構造物が密集した都市部や市街地においては、新たなトンネル管路を地下に設置するためのスペースの確保が困難な場合がある。
【0003】
そこで、特公平7−81501号公報や特開平7−260045号公報に開示されている技術のように、既設トンネル管路の断面積より大きな断面積を有するシールド掘進機を用いて、当該トンネル管路に沿って新たなトンネルを構築している。即ち、シールド掘進機のカッターによって、既設トンネル管路の周囲の地盤を掘削するとともに、当該トンネル管路を破砕している。トンネル管路の破壊及び地盤の掘削をしている際に、シールド掘進機の後方に新たなトンネル管路を設けている。
【0004】
ところで、上述のような技術では、シールド掘進機によって既設トンネル管路を破砕しているため、シールド掘進機の掘削能力を向上させなければならない。また、カッターのビットに異常な摩耗や欠損が生じる可能性があった。これらの問題点は、既設トンネル管路より大きな新設トンネル管路を設置する場合に限らず、既設トンネル管路を撤去した後に形成されたトンネルを埋め戻す場合にも同じである。
【0005】
そこで、特開平7−173989号公報には、回転式のカッターで既設トンネル管路の周囲を掘削することのできるシールド掘進機が記載されている。このシールド掘進機のカッターは、既設トンネル管路の外周を回転するリング状のものであり、カッターの内径は既設トンネル管路の外形とほぼ同一となっており、カッターの外形はシールド掘進機の外径とほぼ同一となっている。このシールド掘進機では、カッターが既設トンネル管路の外周を回転することにより、既設トンネル管路の外周領域の地盤を掘削し、既設トンネル管路がシールド掘進機の内側(カッターの内径より内側)に入り込む。そして、シールド工法により、シールド掘進機の後方に新たなセグメントを構築して、セグメントから反力をとって既設トンネル管路に沿ってシールド掘進機が進行している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平7−173989号公報のシールド掘進機では、回転式のカッターであるため、既設トンネル管路が円形断面である場合にしか適用できず、更に、新設されるトンネル管路も円形断面となってしまう。例えば、上述のシールド掘進機を矩形断面の既設トンネル管路に用いたものとすると、シールド掘進機の内側部分と既設トンネル管路の外周との間で十分な止水ができないため、切羽部分に加圧してその崩壊を防ぐことができなかった。したがって、上記シールド掘進機は、円形断面形状以外の既設トンネル管路に用いることができなかった。
【0007】
そこで、本発明の課題は、既設トンネル管路の周囲を掘削するに際し、該既設トンネル管路の断面形状が円形に限らず、例えば矩形断面形状などの非円形断面形状の既設トンネル管路にも使用し得るシールド装置を提供することにある。更に、既設トンネル管路の外周部分にこの既設トンネル管路に沿って新たなトンネル管路を設置することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく本発明に係るシールド装置は、掘削方向にほぼ直交する方向の軸心周りに周回する刃部(例えば、図1に示すカッタビット32)を備え、該刃部の周回により地中に配置された既設管の外部の地盤を掘削する掘削手段(例えば、図1に示す掘削手段3)と、
上記既設管を撤去する撤去手段(例えば、図1に示す撤去手段4)と、を具備し、
上記掘削手段が上記既設管の外周を囲むように複数配置され、複数の上記掘削手段が上記既設管の外周領域の地盤を掘削し、かつ、上記撤去手段が外周の掘削された上記既設管を撤去することを特徴としている。
【0009】
ここで、撤去手段は、例えば、ノズルから噴射される水の圧力によって既設管を切断するウォータジェット式切断装置、回転するダイヤモンドカッタ等のカッタによって既設管を切断するカッタ式切断装置、及び、ピックハンマ等の往復運動するハンマの基端部を打撃することにより既設管を破砕し、既設管を切断する打撃切断装置等である。これら切断装置の中から、既設管の材質や構造に応じて、最適確実なものを選択する。更に、撤去手段は、既設管を切断する際に既設管の切断片(解体片)を保持するエレクタ等の保持装置を備えていても良い。更に、撤去手段は、既設管の切断片を搬出するベルトコンベアなどの搬出手段を備えていても良い。
【0010】
なお、刃部は軸心回りに周回するが、軸心を中心に円状に回転しても良い。また、例えば、二つの軸心に掛けられた無端状のチェーンに刃部が備えられ、この二つの軸心が同一方向に回転することによって、刃部が二つの軸心の周りを周回するようにしても良い。即ち、掘削手段は、例えば、チェーンカッタやドラムカッタなどを含む。なお、掘削手段は、刃部を周回させるための駆動手段を備えている。また、刃部が、往復運動するように軸心周りに周回しても良い。
【0011】
ここで、掘削手段が例えばドラムカッタである場合、本発明のように、上記軸心を中心に回転する回転体(例えば、図1に示すドラム31)を備え、上記刃部が該回転体の周壁に設けられている構成となる。
【0012】
ここで、回転体とは、上記軸心を軸とする円筒、円錐、或いは、円錐体等であり、その回転体の周壁にカッタビット等の刃部が設けられている。また、刃部はカッタビットや、回転体の周壁に螺旋状に巻かれた羽状のものでも良い。
【0013】
そして、本発明によれば、掘削手段が既設管の外周を囲むように複数配置されることにより、この掘削手段によって既設管の外周の地盤を掘削する。一方、外周部分の地盤が掘削された既設管は、撤去手段によって撤去される。このように、本シールド装置によれば、既設管の断面積より大きな断面積を有する新たな孔部を既設管を内包するように既設管に沿って形成しつつ、既設管を撤去することができる。この既設管の撤去は、掘削手段によって行われるものでなく、掘削手段とは別の撤去手段によって行われる。したがって、掘削手段の刃部が、異常に摩耗しなくなるとともに、欠損もしなくなる。
【0014】
また、掘削手段の刃部が掘削方向に垂直な軸心周りに周回することによって、既設管の外周部分の地盤を掘削する。即ち、従来のように、カッターがトンネル管路の外周周りを回転することにより、トンネル管路の外周を掘削するのではなく、トンネルの外周に配置された複数の掘削手段が自転により掘削しているため、矩形形状等の非円形断面形状(既設管の断面重心から既設管の外周の一点までの距離と、断面重心から既設管の外周の他の一点までの距離とが異なる断面形状)の既設管でも、容易にその外周部分の地盤を掘削することができる。また、掘削手段の配置の仕様や掘削手段の大きさ等を変更すれば、このシールド装置により新たに形成される地中の孔部は、円形断面形状に限らず、矩形形状等の非円形断面形状となる。もちろん、本シールド装置は、円形断面形状の既設管でもその外周部分の地盤を掘削することができるとともに、円形断面形状の孔部を形成することができる。
【0015】
また、既設管の外周領域の地盤を掘削することにより新たな孔部が形成されるため、新たな孔部を設置するための地中のスペース確保せずとも、既設管の断面積より大きな断面積を有する孔部を形成することができる。
【0016】
更に、従来では、駆動源によりカッターがトンネル管路の外周周りを回転させられていたので、大きな駆動力を必要としていたが、本発明では掘削手段がトンネル管路(既設管)の外周周りを回転せずに、配置された箇所で刃部を周回させているだけなので、それほど大きな駆動力を必要としない。
【0017】
なお、本発明に係るシールド装置の後端部に掘進装置及びセグメント組立装置を設けることによって、掘進工法(シールド工法)に用いることもできるし、掘削開始位置から新設管を押して新設管とともにシールド装置を掘削方向に推進させる推進工法(セミシールド工法)にも用いることができる。即ち、既設管に沿って新たな管を構築することができる。
【0018】
また、本発明は、シールド装置であって、掘削方向から見て上記既設管を内包する外筒(例えば、図1に示す外筒21)を備え、複数の上記掘削手段が上記外筒の内側に設けられ、掘削方向から見て上記既設管と上記外筒とに囲まれる領域に複数の上記掘削手段がほぼ占めていることを特徴としている。
【0019】
以上のように、本発明によれば、掘削方向から見て外筒と既設管とに囲まれる領域に掘削手段がほぼ占めているため、外筒と既設管とに囲まれる領域の切羽が、掘り残し無く掘削される。更に、外筒と既設管とに囲まれる領域に掘削手段がほぼ占めているため、掘削手段を既設管周りに回転させずとも、既設管の外周領域(外筒と既設管とに囲まれる領域)を掘削することができる。したがって、上記本発明で説明したように、非円形断面形状の既設管でもその周囲を容易に掘削することができるとともに、掘削手段を駆動するための駆動力を最小限に抑えることができる。更に、掘削手段の刃部によって既設管を破砕してないので、刃部の摩耗及び欠損を抑えることができる。
【0020】
また、本発明は、上記本発明のシールド装置を用いる既設管更新方法であって、上記掘削手段により上記既設管の外周領域の地盤を掘削し、上記シールド装置を掘削方向に移動させ、上記既設管に沿うとともに上記既設管を内包する孔部を形成しつつ、形成された孔部の内側に新設管を設置し、かつ、上記撤去手段により上記既設管を撤去することを特徴としている。なお、新設管の設置は、セグメントを組立てる方法によって行っても良いし、パイプ等の管状部材を推進させる方法によって行っても良い。
【0021】
以上のように、本発明によれば、既設管の外周領域の地盤の掘削と既設管の撤去を分離させているため、掘削手段の刃部の摩耗及び欠損を抑えることができる。更に、非円形断面形状の既設管でもその周囲を容易に掘削することができるとともに、掘削手段を駆動するための駆動力を最小限に抑えることができる。また、既設管に沿って該既設管を内包するように孔部を形成しつつ、該孔部に新設管を設置しているため、新設管の設置のために新たな地中のスペースを確保せずとも、既設管より断面形状の大きい新設管を設置することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るシールド装置を、図1及び図2を参照して説明する。図1は、シールド装置1により既設管100の外周部分の地盤を掘削している状態を側面方向から示す断面図であり、図2は、シールド装置を前から示す正面図である。図3は、シールド装置1の先端部を概略して示す側面図である。なお、本実施形態では、既設管100は、略矩形状の断面形状をしている。
【0023】
シールド装置1は、掘削された孔部の崩壊を防止するシールド部2と、シールド部2の前端部に設けられ、既設管100の外周領域の地盤を掘削する掘削手段3,3,…と、外周が掘削された既設管100を撤去するため撤去手段4と、掘削手段3,3,…の前部の切羽の土圧を保つための送泥管6と、掘削された土砂を排出するための排泥管5と、切羽の泥水がシールド装置1の内部に浸水することを防止するための止水手段7(図3に図示)と、既設管100の外周面の裏込め材を除去するスクレーパ8(図3に図示)と、シールド装置1を推進させるためのシールドジャッキ25と、新設管101を設置するためのセグメント組立装置50と、を備えて構成されている。
【0024】
セグメント組立装置50は周知のエレクタであり、シールド装置1の後部側に設けられている。シールドジャッキ25もシールド装置1の後部側に設けられており、後述する外筒21の周方向に複数設けられている。そして、シールドジャッキ25は、新設管101を押圧すことにより、シールド装置1を推進させるとともに、シールド装置1の掘削方向(推進)を調整することができる。
【0025】
本実施の形態のシールド装置1は、その後部でセグメント組立装置50によりセグメントを組み立て、組み立てたセグメントからシールドジャッキ25で反力をとりながら推進するシールド工法に用いられる。即ち、該シールド装置1により既設管100の外周領域の地盤を掘削して、既設管100の断面形状より大きな断面形状を有する孔部を形成しつつ、形成された孔部に新設管101を構築し、新設管101から反力をとりながらシールドジャッキ25でシールド装置1を推進させる。こうすることにより、既設管100はシールド装置1の内側に入り込むが、既設管100はシールド装置1の後端部において撤去手段4により撤去される。
【0026】
シールド装置1の詳細な構造について説明する。まず、シールド部2は、外筒21と、隔壁22と、内筒23とが一体となって構成されている。外筒21の内周がなす断面積は、既設管100の外周がなす断面積より大きな面積となる。そして、外筒21は、既設管100を内包するように配置されている。この外筒21の前端部に掘削手段3,3,…が設けられている。そして、この外筒21の内側には、掘削手段3の後方に隔壁22が設けられている。この隔壁22は環状のものであり、その外周は外筒21の外周と同一形状をしている。隔壁22の内周がなす形状は、既設管100の外周がなす断面形状とほぼ同一の形状をしているが、隔壁22の内周がなす面積は既設管100の外周がなす断面積より大きくなっている。そして、この隔壁22も既設管100を内包するように配置されている。更に、隔壁22の内周部には内筒23が設けられている。内筒23は隔壁22から後方にのびており、内筒23の内周がなす断面形状は既設管の外周がなす断面形状とほぼ同じとなっているが、内筒23の内周がなす断面積は既設管100の外周がなす断面積より大きくなっている。即ち、内筒23は既設管100を内包するように配置されており、内筒23と既設管100との間には僅かなすき間が存在している。なお、内筒23と既設管100との間のすき間には後述する止水手段7が配置されている。
【0027】
また、掘削手段3は、外筒21の前端部の内側に設けられている。そして、掘削手段3は、掘削方向に直交する方向の軸心を中心に回転するドラム31と、ドラム31の周壁に設けられるカッタビット32と、ドラム31を上記軸心を中心に回転駆動させる駆動手段(図示略)とを備えて構成されている。ドラム31は、外筒21に対して回転自在に外筒21の内側に支持されている。そして、掘削手段3の駆動手段は、隔壁22の後方に設けられており、伝動機構(図示略)を介して隔壁22の前方側に設けられたドラム31を回転駆動している。カッタビット32は、ドラム31の周壁に複数設けられており、ドラム31が回転することによってカッタビット32がドラム31の軸心周りに周回する。なお、この伝動機構によりドラム31が配置位置に支持されている。
【0028】
以上のように構成されている掘削手段3が、外筒21の前端部に既設管100の外周を囲むように複数設けられている。そして、シールド装置1の正面から見て(掘削方向に見て)、外筒21と既設管100の外周とに囲まれる領域に掘削手段3がほぼ占められており、複数の掘削手段3により既設管100を内包するように配置されている。そして、既設管100の矩形形状の辺となる部分近傍に配置されている掘削手段3のドラム31は、略円柱形状をしている。また、既設管100の矩形形状の頂点となる部分近傍に配置されている掘削手段3のドラム31は、略円錐台形状をしている。そして、隣り合う掘削手段3のドラム31の周壁は、シールド装置1の正面から見てほぼ平行となっている。そして、ドラム31が軸心を中心に回転した際に、隣り合う掘削手段3のカッタビット32同士が干渉しないようになっている。また、ドラム31のシールド装置1の正面から見た既設管100側の面は、既設管100の外周に近接している。
【0029】
以上のように構成される複数の掘削手段3においては、既設管100の周りを回転するのではなく、配置された箇所においてドラム31が自転することにより、カッタビット32が既設管100の外周領域の地盤を掘削する。
【0030】
そして、掘削手段3の後方において、掘削手段3と、外筒21と、隔壁22とに囲まれる領域にチャンバー24が設けられる。送泥管6を介してこのチャンバー24へと水や泥水を供給される。送泥管6は、シールド装置1の後方から隔壁22を貫通してチャンバー24まで配設されている。そして、送泥管6を通して水や泥水が供給されることにより、チャンバー24に圧力がかけられ、この圧力によって切羽の崩壊を防止する。チャンバー24に供給された水や泥水及び掘削土を排出するため排泥管5が、チャンバー24から隔壁22を貫通してシールド装置1の後方まで配設されている。
【0031】
また、隔壁22の内周部分には、スクレーパ8が設けられている。このスクレーパ8の先端部は、既設管100の外周面に当接するようになっており、スクレーパ8の先端部によって既設管100の外周面に付着した付着物(裏込め材や土砂等)を剥がすものである。このスクレーパ8は、隔壁22の内周に沿って複数配置されており、既設管100の外周に付着した付着物をくまなく剥がせるようになっている。これにより、既設管100の外周面が滑らかになる。
【0032】
スクレーパ8の後方において、内筒23の内側に止水手段7が設けられている。止水手段7は、環状の中空弾性体71と、中空弾性体71の前方及び、中空弾性体71の環状の内側に設けられるワイヤブラシ72と、中空弾性体71内に圧縮空気を注入・排出するエア供給装置73と、ワイヤブラシ72のすき間にグリースや樹脂などの潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置74とを備えて構成されている。中空弾性体71とワイヤブラシ72とは、内筒23と既設管100の外周面との間に配置されとともに、内筒23に対して固定的に設けられている。そして、中空弾性体71内にエア供給装置73によって圧縮空気を供給することにより、中空弾性体71が既設管100の外周面に密接して、内筒23と既設管100とのすき間をシールする。これにより、チャンバー24の泥水等がシールド装置1内部やその後方へ浸水することが防止され、チャンバー24内の圧力を保つことができる。更に、中空弾性体71の耐摩耗性を向上させるために、ワイヤブラシ72が設けられている。中空弾性体71がワイヤブラシ72を介して既設管100の外周面に密接するため、耐摩耗性が向上する。更に、ワイヤブラシ72のすき間に、グリースなどの潤滑剤を供給すると、潤滑剤の潤滑作用によってワイヤブラシ72や中空弾性体71のシール性が向上するとともに、ワイヤブラシや72や中空弾性体72の耐摩耗性が向上する。ところで、上記スクレーパ8により既設管100の外周面を滑らかにした状態となっているため、止水手段7のシール性が向上する。
【0033】
撤去手段4は、外周が掘削された既設管100を保持するエレクタ41と、保持された既設管100を切断する切断手段42とを備えている。エレクタ41は、本体41aと、本体41aから掘削方向後方に向けて延在する第一のアーム部41bと、第一のアーム部41bの先端部に設けられ、第一のアーム部41bと略垂直な方向に延在する第二のアーム部41cと、第二のアーム部41cの先端部に設けられる真空吸着部41dとを備えて構成されている。そして、第一のアーム部41bは、本体41aに対して掘削方向に引き込み、押し出し自在となっているとともに、本体41aに対して回動自在となっている。更に、第二のアーム部41cは、第一のアーム部41bの延在方向に略垂直な方向に引き込み、押し出し自在となっている。更に、真空吸着部41dにより、既設管100を真空吸着することができる。即ち、このエレクタ41は、セグメント組立用の周知のエレクタである。なお、本体41aには、第一のアーム部41b及び第二のアーム部41cを駆動させる駆動手段(図示略)を備えており、この駆動手段が第一のアーム部41b及び第二のアーム部41cを進退・回転させる。
【0034】
また、切断手段42は、本体41aから掘削方向後方に向けて延在する第三のアーム部42bと、第三のアーム部42bの先端部に設けられ、第三のアーム部42bと略垂直な方向に延在する第四のアーム部42cと、第四のアーム部42cの先端部に設けられる切断装置42dとを備えて構成されている。この切断装置42dは、例えば、ノズルから噴射される水の圧力によって既設管100を切断するウォータジェット式切断装置、回転するダイヤモンドカッタ等のカッタによって既設管100を切断するカッタ式切断装置、及び、ピックハンマ等の往復運動するハンマの基端部を打撃することにより既設管100を破砕し、既設管を切断する打撃切断装置等である。なお、カッタ式切削装置の場合、切断装置42dは、第四のアーム部42cを軸として回転自在とした方が望ましい。
【0035】
なお、本体41aは、第三のアーム部42b及び第四のアーム部42cを駆動させる駆動手段を備えており、この駆動手段が第三のアーム部42b及び第四のアーム部42cを進退・回転させる。
【0036】
そして、エレクタ41の真空吸着部41dにより外周が掘削された既設管100を保持する。次いで、切断手段42の第三のアーム部42b及び第四のアーム部42cが押し出し、引き込み及び回転することによって、保持された既設管100を掘削方向に切削し、次いで、既設管100の周方向に切削する。これにより、既設管100を切り出す。
【0037】
更に、上記撤去手段4は、ベルトコンベアなどの搬送手段43を備えている。そして、エレクタ41の第一のアーム部41b及び第二のアーム部41cが押し出し、引き込み及び回転することによって、既設管を切り出した解体片を搬送手段43へと移送する。この搬送手段43によりこの解体片は、台車44に搬送される。台車44に搬送された解体片は、台車44によって立坑等の掘削開始位置へと運び出される。以上のようにして、既設管100が撤去される。なお、エレクタ41及び切断装置42は、既設管100に対して掘削方向に移動自在となり、既設管100の撤去につれて掘削方向に移動させられる。
【0038】
次に、上述のように構成されているシールド装置1を用いて、既設管100を撤去しつつ、新設管101を設置する既設管更新方法について説明する。
まず、既設管100の両端部に立坑を設置する。そして、一方の立坑において、上記シールド装置1を組み立てて、既設管100の一方の端部をシールド装置1の内筒23内に配置するようにして、シールド装置1をセッティングする。この際、止水手段7によって内筒23と既設管100との間をシールする。
【0039】
そして、セグメント組立装置50により新設管101を組み立てる。次いで、送泥管6によって泥水を供給して切羽を加圧しつつ、掘削手段3が回転駆動する。同時にシールドジャッキ25が後方に向けて突出し、新設管101を押圧する。これにより、新設管101から反力が得られ、シールド装置1が推進するとともに、掘削手段3が既設管100の外周領域の地盤を掘削する。所定距離(一セグメント分)シールド装置1が推進したら、再び、セグメント組立装置50により新たなセグメントを組み立てる。これにより、既設管100に沿うとともに、既設管100を内包する新設管101が設置される。更に、既設管100の外周領域を掘削し、新設管101を設置している際に、上述したように撤去手段4によって既設管100を撤去する。このように、既設管100を撤去し、新設管101を設置しつつ、もう一方の立坑まで掘削を行う。
【0040】
以上のように、本実施形態では、掘削手段3が既設管100の外周を囲むように複数配置されることにより、掘削手段3によって既設管100の外周の地盤を掘削する。一方、外周部分の地盤が掘削された既設管100は、撤去手段4によって撤去される。本実施形態のシールド装置1では、既設管100を撤去しつつ、この既設管100を内包するように孔部を設けることができる。そして、既設管100の撤去は、掘削手段3によって行われるのではなく、掘削手段3とは別の撤去手段4によって行われる。したがって、掘削手段3のカッタビット32の摩耗及び欠損を抑えることができる。
【0041】
また、本実施形態では、掘削手段3が既設管100の周りを回転しているのではなく、掘削手段3が配置された箇所で自転することによって既設管100の外周の地盤を掘削している。したがって、シールド装置1では、既設管が矩形断面形状であっても、その外周領域の地盤を掘削することができる。また、掘削手段3の配置の仕様を変更すれば、円形断面形状の既設管でも非円形断面形状の既設管でも、その外周領域の地盤を掘削することができる。更に、掘削手段3の配置の仕様を変更すれば、掘削される孔部の断面形状も円形断面でなく、非円形断面とすることもできる。更に、掘削方向から見て外筒21と既設管100とに囲まれる領域に複数の掘削手段が3ほぼ占めているため、外筒21と既設管100とに囲まれる領域の切羽が、掘り残し無く掘削される。
【0042】
また、既設管100の外周領域の地盤を掘削することにより新たな孔部を形成し、この孔部に新設管101を設置している。したがって、地中に新たな新設管を設置するためのスペースを確保せずとも、既設管100の断面積より大きな断面積となる新設管101を設置することができる。
【0043】
更に、従来では、駆動源によりカッターがトンネル管路の外周周りを回転させられていたので、大きな駆動力を必要としていたが、本発明では掘削手段3がトンネル管路(既設管)の外周周りを回転せずに、配置された箇所でカッタビット32を周回させているだけなので、それほど大きな駆動力を必要としない。
【0044】
なお、本発明のシールド装置及び既設管更新方法は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、新設管101の設置はシールド工法によって行われていたが、推進工法によって行っても良い。
【0045】
また、既設管100の断面形状は矩形としたが、例えば、図4に示すように、円形断面の既設管103としても良い。この際、掘削手段3のドラム31の形状は、例えば、掘削方向から見て既設管103の中心から放射するような台形断面となる円錐台とすると、掘削方向から外筒21と既設管103の外周とに囲まれる領域に隙間なくほぼ埋め込まれた状態となる。ドラム31の形状を円錐台とすることによって、掘削方向から見て隣り合う掘削手段3のドラム31の周壁が平行となる。そして、隣り合うドラム31が回転してもそのカッタビット32が干渉しないように、カッタビット32をドラム31の表面に設ける。
【0046】
また、掘削手段3の刃部はカッタビット32としたが、例えば、ドラム31に螺旋状に巻かれた刃根状の刃部としても良い。また、掘削手段3は、ドラム31とカッタビット32とからなるドラムカッタを備える構成としたが、例えば、図5に示すようにしても良い。図5に示すように、この例のシールド装置の掘削手段3は、無端状のチェーン35と、チェーン35に備えられるカッタビット36と、チェーン35を掛ける少なくとも二つのスプロケット(図示略)と、一つのスプロケットを回転駆動させる駆動手段とを備えている。そして、スプロケットは掘削方向に垂直な軸を中心として回転自在となっており、外筒21に回転自在に支持されている。そして、駆動手段によりスプロケットを回転させることにより、カッタビット3が掘削方向の軸心周りに周回し、これにより切羽を掘削することができる。チェーンカッタ式の複数の掘削手段3を、既設管100を囲むように配置し、掘削方向から見て外筒21と既設管100の外周とに囲まれる領域に、ほぼ占めるように配置している。チェーンカッタ式の掘削手段3でも、既設管100の周りを周回しているのではなく、配置された箇所でカッタビット36が周回している。
【0047】
上記シールド装置1は、既設管100を撤去して、既設管100より大きな新設管101を設置するために用いたが、既設管100の外周を掘削しつつ、上記既設管100を撤去し、掘られた孔部を埋め戻す目的で使用しても良い。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、既設管の断面積より大きな断面積を有する新たな孔部を既設管を内包するように既設管に沿って形成しつつ、既設管を撤去することができる。この既設管の撤去は、掘削手段によって行われるものでなく、掘削手段とは別の撤去手段によって行われる。したがって、掘削手段の刃部が、異常に摩耗しなくなるとともに、欠損もしなくなる。
【0049】
また、掘削手段の刃部が掘削方向に垂直な軸心周りに周回することによって、既設管の外周部分の地盤を掘削する。即ち、既設管の外周を回って掘削するのではなく、トンネルの外周に配置された複数の掘削手段が自転により掘削しているため、矩形形状等の非円形断面形状の既設管でも、容易にその外周部分の地盤を掘削することができる。また、掘削手段の配置の仕様や掘削手段の大きさ等を変更すれば、このシールド装置により新たに形成される地中の孔部は、円形断面形状に限らず、矩形形状等の非円形断面形状となる。もちろん、円形断面形状の既設管でもその外周部分の地盤を掘削することができるとともに、円形断面形状の孔部を形成することができる。
【0050】
また、既設管の外周領域の地盤を掘削することにより新たな孔部が形成されるため、新たな孔部を設置するための地中のスペース確保せずとも、既設管の断面積より大きな断面積を有する孔部を形成することができる。
【0051】
更に、掘削手段がトンネル管路(既設管)の外周周りを回転せずに、配置された箇所で刃部を周回させているだけなので、それほど大きな駆動力を必要としない。
【0052】
また、本発明によれば、掘削方向から見て外筒と既設管とに囲まれる領域に掘削手段がほぼ占めているため、外筒と既設管とに囲まれる領域の切羽が、掘り残し無く掘削される。更に、外筒と既設管とに囲まれる領域に掘削手段がほぼ占めているため、掘削手段を既設管周りに回転させずとも、既設管の外周領域(外筒と既設管とに囲まれる領域)を掘削することができる。したがって、上記本発明と同様の作用効果を奏する。
【0053】
また、本発明によれば、既設管の外周領域の地盤を掘削しているため、掘削手段の刃部の摩耗及び欠損を抑えることができる。更に、非円形断面形状の既設管でもその周囲を容易に掘削することができるとともに、掘削手段を駆動するための駆動力を最小限に抑えることができる。また、既設管に沿って該既設管を内包するように孔部を形成しつつ、該孔部に新設管を設置しているため、新設管の設置のために新たな地中のスペースを確保せずとも、既設管より断面形状の大きい新設管を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールド装置を遮断して示す側面図である。
【図2】上記シールド装置の正面図である。
【図3】上記シールド装置の前端部を概略して示しており、上記シールド装置の止水手段及びシールド部を説明するための図面である。
【図4】上記シールド装置とは別の例のシールド装置を示す正面図である。
【図5】上記シールド装置とは別の例のシールド装置を示す正面図である。
【符号の説明】
1 シールド装置
3 掘削手段
4 撤去手段
31 ドラム(回転体)
32 カッタビット(刃部)
35 チェーン
36 カッタビット(刃部)
41 エレクタ(撤去手段を構成する。)
42 切断手段(撤去手段を構成する。)
42d 切断装置
50 セグメント組立装置
100 既設管
101 新設管
103 既設管
Claims (3)
- 地中に配置された既設管の中心軸にほぼ直交する方向の軸心を中心に回転する略円錐台形状の回転体と、該回転体の周壁に設けられた刃部とを具備し、該刃部の周回により上記既設管の外部の地盤を掘削する掘削手段と、
上記既設管を撤去する撤去手段と、
上記既設管の外周面に当接するスクレーパと、
上記掘削手段の背面に泥水を供給する送泥管と、
上記泥水及び掘削土を排出するための排泥管と、
上記泥水が上記シールド装置内部に浸水することを防止する止水手段と、を備え、
上記掘削手段が上記既設管の外周を囲むように複数配置され、複数の上記掘削手段が上記既設管の外周領域の地盤を掘削し、かつ、上記撤去手段が外周の掘削された上記既設管を撤去することを特徴とするシールド装置。 - 請求項1記載のシールド装置であって、
掘削方向から見て上記既設管を内包する外筒を備え、複数の上記掘削手段が上記外筒の内側に設けられ、掘削方向から見て上記既設管と上記外筒とに囲まれる領域に複数の上記掘削手段がほぼ占めていることを特徴とするシールド装置。 - 請求項1または2記載のシールド装置を用いる既設管更新方法であって、
上記掘削手段により上記既設管の外周領域の地盤を掘削し、上記シールド装置を掘削方向に移動させ、上記既設管に沿うとともに上記既設管を内包する孔部を形成しつつ、形成された孔部の内側に新設管を設置し、かつ、上記撤去手段により上記既設管を撤去することを特徴とする既設管更新方法。
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