JPH02256794A - 既設暗渠の敷設替え掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、既設暗渠を掘進機により、掘削撤去したのち
、新設暗渠を敷設する既設暗渠の敷設替え工法及びその
工法に使用する掘削装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、地山等に新設暗渠を敷設するには、切羽面全体を
泥水や泥土を用いて加圧し、地山の崩落を防止しながら
掘削する泥水加圧式シールド工法が知られている。一方
、既設の暗渠を掘削撤去して新設暗渠に敷替える工法も
各種提案され、実施されるに至っているが、いずれも乾
式１法によるものであり、これに用いる掘進機もカッタ
ピットで土砂の掘削を行なわせ、ディスクカッタおよび
ゲージカッタにより鉄筋およびコンクリートの破砕を行
わせているというものであった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このように、既設暗渠の敷替えに乾式１法を用いたのは
、既設暗渠の内空が開放されているため、既設暗渠の切
羽部を密閉状態にすることができず、したがって密閉部
に泥水を加圧するといった従来の泥水加圧式のシールド
工法を採用することができないという理由にもとすくも
のである。

また、掘進機に配備したディスクカッタおよびゲージカ
ッタで、鉄筋コンクリート製の既設暗渠を掘削する場合
、切削ズリの大部分は、鉄筋にコンクリートの大塊が固
着したものであり、その撤去に手間がかかるなどの欠点
があった。

本発明は上記問題点に着目して成されたものであり、そ
の目的は、従来の既設暗渠の敷設替え工法において、切
羽を密閉状態に保ち、該密閉部内に泥水を加圧し、地山
の安定を確保しながら、既設暗渠の曲折に沿って掘削を
行うことができるシールド工法を提供すると共に、該シ
ールド工法に使用する掘削装置を提供することにある。

また、この発明の他の目的は鉄筋コンクリート製の既設
暗渠の切削を行う場合に発生する大塊および鉄筋と小塊
ズリを容易に撤去できる既設暗渠の敷設替え掘削装置を
提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明に係る既設暗渠の敷設替え工法は、上記掘進機前
方のガイド部材とシール部材とで既設暗渠の掘削切羽部
を密閉状態にし、この密閉部に泥水圧を掛けて土圧及び
地下水圧を保持しながら施工されると同時に、上記ガイ
ド部材を上記既設暗渠に反力をとる方向制御装置により
案内させて掘進機の掘進方向を決定するようにしたもの
である。

本発明に係る既設暗渠の敷設替え掘削装置は、該掘削装
置における掘進機前方の掘削切羽部を既設暗渠の内周に
ガイド部材と、該ガイド部材の先端部に設置したシール
部材とにより形成した密閉部内に配設し、前記密閉部内
に加圧水を送入する手段及び既設暗渠の切削ズリを加圧
水と共に送出する手段と、前記ガイド部材を既設暗渠に
反力をとり上下及び左右に方向を決めるガイド部材の方
向制御装置とを備えるものとして構成される。

また、前記掘進機のカッターを、掘削切羽部に対応して
回転するように、カッタヘッドとガイド部材間にカッタ
ヘッドと同時に回転するサポートを取り付ける構成にす
ることも可能である。

本発明に係る別の掘削装置は、ガイド部材と、シール部
材とで形成した前記密閉部内に、加圧泥水を圧入する送
入パイプと、掘進機のカッタヘッドの外周から径方向中
央部に向う切削ズリの掻き上げ部材及び該掻き上げ部材
から投入される切削ズリを前記カッタヘッド中央部に集
積する集積室とを配置し、また、該集積室内部には大塊
ズリおよび鉄筋と小塊ズリに分離する格子板などの分離
手段と、該分離手段により分離した小塊ズリを加圧泥水
と共に送出する送出パイプと、分離した大塊ズリおよび
鉄筋を前記集積室から排出するために集積室を密封する
密封手段とを備えるものとして構成する。

また上記構成よりなる掘削装置には、前記ガイド部材に
既設暗渠の鉄筋を切断する切断カッターを取り付けるこ
とも可能である。

〈作用〉 本発明に係る泥水加圧式の既設暗渠の敷設替え工法は、
掘削装置における掘進機の前方における既設暗渠の内周
に配置したガイド部材と、該ガイド部材の先端部のシー
ル部材とにより既設暗渠の掘削切羽部を密閉状態にし、
この密閉部に送入パイプから加圧泥水を圧入することに
より、加圧泥水が掘削面に与える圧力によって既設暗渠
を防止しながら前記掘進機で掘削できると共に、該掘削
により生じた切削ズリも加圧泥水と共に送出パイプから
外部へ送出するようにしている。

また、前記ガイド部材に取り付けた方向制御装置により
既設暗渠に反力をとって上下及び左右にＭ逸機の掘削方
向を制御することができる。

さらに、カッタヘッドとガイド部材間にカッタヘッドと
同時に回転するサポートを取り付けることにより掘進機
のカッターを掘削切羽部に対応してカッタヘッドのぶれ
を防止する。

さらにまた、前記密閉部内における掘進機のカッタヘッ
ド外周部に設けた切削ズリの掻き上げ部材により、前記
カッタヘッドで掘削を行いながら、同時に切削ズリを掻
き上げ、前記集積室に切削ズリを投入し、分離手段によ
り分離した小塊ズリを加圧泥水と共に送出パイプから送
出し、かつ密封手段により集積室を前記密閉部から密閉
状態で隔離したまま、集積室に集積した大塊ズリを外部
へ排呂することができる。

〈実施例〉 本発明である掘削装置の一実施例を第１図〜第４図に基
づいて説明する。

第１図は本発明の工法に用いる掘削装置のトンネル軸方
向縦断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第３図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第４図は第１図のＣ−Ｃ断面図
である。

図において、シールド掘削装置１は、地盤２内に敷設し
た既設暗渠３を掘削撤去したのちに新設暗渠を敷設する
ものであり、掘進機４と、既設暗渠３の中央開口部７に
掘削切羽部を囲うように密閉して密閉部１１を設けるよ
うにしたガイド部材としての円筒形のガイドパイプ５及
びガイドパイプ５の先端部に設置した弾性シール部材１
０と、既設暗渠３に反力をとって上下左右に方向を決め
る掘進方向制御装置８とで構成する。

前記掘進機４は、その前部に第２図に示すように、ゲー
ジカッタ２１とディスクカッター２２をそれぞれ径方向
に等間隔で配置したカッタヘッド６を、またその後部に
新設暗渠１８であるセグメントに反力をとって掘削を行
う推進ジヤツキ９を有し、さらに前記カッタヘッド６に
はガイドパイプ５で支持された４本の、サポート１２を
有する。

また、第４図に示すように、密閉部１１には、加圧泥水
を送入する送入パイプ１４と、密閉部１１の内部から加
圧泥水を送出する送出パイプ１５とをそれぞれ密閉部１
１の中段部と下段部に設けている。

さらに、前記弾性シール部材１０は、ゴム製袋状のもの
であって、内部に液体又は気体を入れて。

既設暗渠３を掘進機４の推進と共に前進し、がっガイド
パイプ５との間を密閉している。

掘進機４が既設暗渠３に反力をとって掘進するようにし
た方向制御装Ｗ８は、第３図に示すように、ガイドロー
ラ位置調整ジヤツキ１７とガイドローラ１９とから成り
、ガイドパイプ５の外周に沿って上下及び左右の４カ所
に配置され、それぞれがガイドパイプ５の先端部とガイ
ドローラ盛替ジヤツキ１３を介して固定している。

上述した掘削装置１を用いて本発明の既設暗渠の敷設替
え工法について説明する。

まず、４台の掘進方向制御装置８のガイドローラ位置調
整ジヤツキ１７を伸長させて、新設暗渠の計画路線に沿
うように既設暗渠３に反力を取ってガイドパイプ５を必
要な断面方向に押付は保持させる。このとき、ガイドロ
ーラ盛替ジヤツキ１３は油圧開放することでガイドパイ
プ５が掘進機４の掘進に従って自由に摺動できるように
しておく。

次にカッタヘッド６の旋回用の油圧モーター１６を駆動
してカッタヘッド６とサポート１２とを回転し、これと
同時にスチール、コンクリート又は合成セグメントやヒ
ユーム管等の新設暗渠１８の端部に固定した推進ジヤツ
キ９を伸張して反力を取りながら掘進機４を推進させる
ことでカッタヘッド６に設けたゲージカッタ２１、ディ
スクカッター２２により、既設暗渠３の端面を掘削撤去
する。掘進が進むに連れ、ガイドパイプ５も弾性シール
部材１０と共に前進するが、方向制御装置８は、ガイド
パイプ５に接するガイドローラ１９が回動するのみでそ
の位置を保ち、ガイドローラ盛替ジヤツキ１３のみが伸
長する。このとき、密閉部１１内には送入パイプ１４よ
り加圧泥水が送り込まれているので、地盤２の崩落を防
止し得る水圧を保持しており、しかもこの泥水は掘削に
より生じた掘削ズリと一緒に送出パイプ１５を通して外
部へ排出される。

これらの掘削動作は方向制御装置８のガイドローラ盛替
ジヤツキ１３が伸びきった時点で一時停止し、ついでガ
イドローラ位置調整ジヤツキ１７を収縮して負荷を解放
することでガイドローラ盛替ジヤツキ１３を収縮して、
方向制御装置８をガイドパイプ５の先端付近へ前進させ
る。また掘進によって伸びきった状態の推進ジヤツキ９
も新設暗渠１８の端部における固定を解除し、収縮させ
。

これによって生じたスペースにセグメントを組み立てて
新設暗渠を構築する。

こうして再び推進ジヤツキ９を新設暗渠の端部に固定し
、以下上記と同様な操作を繰り返して既設暗渠の敷設替
えを継続して行く。

上記実施例によれば、既設暗渠内に上・下水などの通水
路、電線ケーブルやガス管が配設している場合にはこれ
らを通過させるための開口部を敷替え工事中にも既設暗
渠と新設暗渠側にもそれぞれ設けておくことができる。

本発明に係る掘削装置の他の実施例を第５図〜第９図に
基づいて説明する。

第５図は本発明の工法に用いる別゛の掘削装置のトンネ
ル軸方向縦断面図、第６図は第５図のＤ−Ｄ断面図、第
７図は第５図のＥ−Ｅ断面図、第８図は第５図のＦ−Ｆ
断面図、第９図は第５図のＧ−Ｇ断面図である。

第５図において、シールド掘削装置３１は、地盤３２内
に敷設した既設暗渠３３の切削を行う掘進機３４と、密
閉部３８を形成する掘進機３４のカッタヘッド３６の掘
進方向に突設した円筒形のガイド部材３５と、ガイド部
材３５と既設暗渠３３との間にすき間なく配設した後述
する弾性シール部材３７と、密閉部３８内に設置した３
台の切断カッター４０と、前記カッタヘッド３６の中央
部に切削ズリを集積する集積室４１と、既設暗渠３３に
反力をとって上下及び左右に掘進機３４の掘進方向を定
める方向制御装置４８とで構成している。

ここで、掘進機３４は、掘進機の前方にゲージカッタ４
２とディスクカッタ４３とを径方向に等間隔で配置した
カッタヘッド３６を有し、その後部には、カッタヘッド
３６の外周から径方向中央部に向って等間隔に配設した
掻き上げ部材としての切削ズリの掻き上げ板４７と、カ
ッタヘッド３６の旋回用の油圧モーター４４と、新設暗
渠４５の先端部で反力をとって掘進機３４の推進力とす
る推進ジヤツキ４６とからなる（第５図、第８図、第９
図）。

また、密閉部３８は、加圧泥水を送入する送入パイプ５
３を設けている。

さらに、弾性シール部材３７は、ゴム製袋状部材の内部
に液体又は気体を注入して成形しており。

既設暗渠３３の内側面と、ガイド部材３５の外側面に環
状にそれぞれ密着し、掘進機３６の掘進と共に前進する
ようにしている。

さらにまた、前記密閉部３８内の切断カッター４ｏは、
既設暗渠３３内の鉄筋３９を暗渠の軸方向に切断するよ
うになっている。

集積室４１には、その入口に前記掻き上げ板４７で投入
される掘削ズリと加圧泥水を遮断する密封手段としての
ゲート５７と油圧シリンダー５６が有り、その内部には
小塊ズリと大塊ズリおよび鉄筋とを分離する分離手段と
しての分離用格子板５４が、さらに小塊ズリと加圧泥水
の出口には出口バイブ５５を、大塊ズリおよび鉄筋の出
口には開口蓋５９をそれぞれ配置している。

方向制御装置４８は、第６図に示すように、ガイド部材
３５の外周に沿って上下及び左右の４カ所に設置してお
り、それぞれがガイド部材位置調整ジヤツキ４９を伸縮
して、ガイド部材３５を必要な断面方向に押付は保持す
るガイドローラ５０を設けている。

上記した構成より成る掘削装置３１の掘進機構について
説明する。

まず、４台の方向制御装置４８のガイド部材位置調整ジ
ヤツキ４９をそれぞれ伸長し、既設暗渠３３に反力を取
ってガイド部材３５を必要な断面方向に押付は保持させ
る。次に油圧モータ４４を駆動しカッタヘッド３６を回
転させ、これと同時に、新設暗渠４５の端部に固定した
掘進ジヤツキ４６を伸長して反力をとりながら、掘進機
３４を推進し、カッタヘッド３６に設けたゲージカッタ
４２、ディスクカッタ４３で既設暗渠３３の端面を掘削
する。このとき、密閉部３８内には送入パイプ５３より
加圧泥水が送り込まれており、密閉部３８内は地盤３２
の崩落を防止し得る水圧を保持している。さらに、前記
既設暗渠３３の掘削と同時に切断カッタ４０の油圧ジヤ
ツキ５１を収縮するとカッタ部５２は既設暗渠３３の側
壁に入り込み、掘進機３４の前進と共に鉄筋３９を切断
していく。切断された鉄筋３９や切削ズリは、掻き上げ
板４７によって掻き上げられ、集積室４１の上部開口部
より集積室４１内に加圧泥水と共に入る。集積室４１内
の分離用格子板５４で、鉄筋などの大塊ズリは格子板５
４の上部に集積し、小塊ズリは格子板５４の下部に落下
して送出パイプ５５を通して排水と共に外部へ排出され
る。集積室４１の上部が大塊ズリで満杯になった時点で
、送入・送出パイプ５３，５５のバルブ５８，５９を全
閉にし、油圧シリンダー５６でゲート５７を閉じ集積室
４１を密封する。次に集積室４１の外側部に設けた開口
蓋５９をはずし、密閉部３８の外側から鉄筋などの大塊
ズリを撤去する。撤去した後。

開口蓋５９を閉じて集積室４１を密封した後、油圧シリ
ンダー５６を作動させて密閉部３８側のゲート５７を開
け、バルブ５８を両開にして再び加圧水の送排出を行い
上記掘削動作を続ける。

またこれらの掘進動作は掘進機の前進によって推進ジヤ
ツキ４６が伸びきった時点でも一時停止し、推進ジヤツ
キ６の新設暗渠４５端部での固定を解除して収縮させ、
これによって生じたスペースにセグメントを組み立てて
、新設暗渠を構築する。

こうして再び推進ジヤツキ４６を新設暗渠端部に固定し
、以下上記と同様な操作を繰り返して既８＃栗の敷設替
えを継続する。

なお、上記した２つの実施例における掘進機４゜３６と
掘削方向を決定する方向制御装置８，４８は、一連のコ
ンピュータ操作によって自動制御することもできる。ま
た、２つの実施例ではセグメントの組立式により新設暗
渠を説明したが、この他にヒユーム管又は場所打ち工法
による新設暗渠の敷設替えが考えられる。

〈効果〉 以上のように、本発明に係る既設暗渠の敷設替え工法及
びその工法に使用する掘削装置によれば。

既設暗渠の内周にガイド部材と該ガイド部材の先端部に
設置したシール部材とにより、この間に密閉部が形成さ
れ、該密閉部内に水圧を掛けることにより、切羽を安定
に保持しながら掘削できるため、地盤沈下あるいは周辺
地下構造物への影響がなくなり、既設暗渠内に下水等が
滴下しても通水しながらの掘進も可能となる。

また、既設暗渠に反力をとって上下及び左右に方向を定
めるガイド部材に方向制御装置を設けることにより、既
設暗渠掘削時に掘削反力が掘削装置を偏向させるように
作用しても、掘進方向が変化することはなく、確実なｍ
進方向の制御が可能となる。

さらにまた、前記密閉部内における掘進機のカッタヘッ
ドに切削ズリの掻き上げ部材を設けたので、該カッター
ヘッドで切削を行いながら同時に切削ズリの掻き上げを
行うことができる。また、該掻き上げ部材から投入され
る切削ズリを集積する集積室と、該集積室には集積室を
密封する密封手段とを配設したので、密閉部内の水圧を
保持し、地山の崩落を防止しつつ、前記集積室から密閉
部外部へ大塊ズリを搬出でき、鉄筋コンクリート環の既
設暗渠の切削撤去を行う場合にも大きな効果が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る掘削装置のトンネル軸方向縦断面
図、第２図は掘進機のカッタヘッドを示す第１図のＢ−
Ｂ断面図、第３図はガイド部材先端部付近の第１図のＡ
−Ａ断面図、第４図は第１図におけるＣ−Ｃ断面図、第
５図は本発明に係る他の掘削装置のトンネル軸方向縦断
面図、第６図は方向制御装置の配置を示す第５図のＤ−
Ｄ断面図、第７図は切断カッターの配置を示す第５図の
Ｅ−Ｅ断面図、第８図は第５図におけるＦ−Ｆ断面図、
第９図は第５図におけるＧ−Ｃ断面図である。 １．３１・・シールド掘削装置、３，３３・・既設暗渠
、４，３４・・掘進機、５．３５・・ガイド部材、８，
４８・・方向制御装置、１０゜３７・・弾性シール部材
、１１．３８・・密閉部、１２・・サポート、１４，５
３・・送入パイプ、１５．５５・・送出パイプ、３９・
・鉄筋、４１・・集積室、４７・・掻き上げ板、５４・
・分離用格子板、５７・・ゲート。 特許呂願人 同

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）既設暗渠を掘進機により掘削撤去したのち、新設暗
   渠を敷設する既設暗渠の敷設替え工法において、 上記既設暗渠の掘削撤去方法が上記掘進機前方のガイド
   部材とシール部材とで既設暗渠の掘削切羽部を密閉状態
   にし、 この密閉部内に泥水圧をかけて土圧及び地下水圧を保持
   しながら掘削撤去すると同時に、上記ガイド部材を方向
   制御装置により上記既設暗渠の曲折に応じて、前記掘進
   機の掘進方向を制御し既設暗渠を掘削撤去することを特
   徴とする既設暗渠の敷設替え工法。 ２）既設暗渠を掘削撤去し、新設暗渠を敷設する掘削装
   置において、 該掘削装置における掘進機前方の掘削切羽部を囲む既設
   暗渠の内周に配置したガイド部材と、該ガイド部材の先
   端部に設置したシール部材とにより密閉部を形成し、該
   密閉部内に加圧泥水を圧入する送入パイプ及び既設暗渠
   の切削ズリを加圧泥水と共に送出する送出パイプと、前
   記既設暗渠に反力をとって上下及び左右に掘進機の掘進
   方向を決めるガイド部材に取り付けた方向制御装置とか
   ら成る既設暗渠の敷設替え掘削装置。 ３）前記掘進機のカッターが既設暗渠の掘削切羽部に対
   応して回転するように、カッタヘッドとガイド部材間に
   カッタヘッドと同時に回転するサポートを取り付けて成
   る請求項２記載の既設暗渠の敷設替え掘削装置。 ４）既設暗渠を掘削撤去し、新設暗渠を敷設する掘削装
   置において、 該掘削装置における掘進機前方の掘削切羽部を囲む既設
   暗渠の内周に配置したガイド部材と、該ガイド部材の先
   端部に設置したシール部材とにより密閉部を形成し、 該密閉部内に加圧泥水を圧入する圧入パイプと、掘進機
   のカッタヘッドの外周から径方向中央部に向う切削ズリ
   の掻き上げ部材及び該掻き上げ部材から投入される切削
   ズリを集積する集積室とを配置し、 該集積室内部には投入された切削ズリを大塊と小塊に分
   類する分離手段と、該分離手段により分離した小塊ズリ
   を加圧泥水と共に送出する送出パイプと、前記分離手段
   により分離した大塊ズリを前記集積室から排出するため
   に前記密閉部より集積室を密封する密封手段とを具備し
   、前記ガイド部材には既設暗渠に反力をとって上下及び
   左右に掘進機の掘進方向を決める方向制御装置を取り付
   けて成る既設暗渠の敷設替え掘削装置。 ５）前記ガイド部材に既設暗渠の鉄筋を切断する切断カ
   ッターを備えた請求項４記載の既設暗渠の敷設替え掘削
   装置。