JPH03144184A - 埋設管体の敷設替装置 - 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〕 本発明はシールド工法によって古い下水道管等の管体を
新しい管体と敷設替えする工法及びその工法を実施する
ための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、下水道管の普及率が増大し、特に、都市において
はその普及率が８０〜９０％に達しているが、既設の下
水道管には極めて年月の経た管があり、このような古い
下水道管においては地下水が流入したり、管内に水垢が
堆積してその有効断面が縮小し、使用に耐えられなくな
った管路が発生している。

又、地下水道管等の埋設管が都市の道路には縦横に敷設
されており、新たに管体を敷設する場合にはその古い埋
設管が邪魔になることがある一方、人口の増大に伴って
敷設すべき管体を、埋設されている旧管体よりも大径に
して流量等を多くする必要に迫られている。

このように、既に埋設されている旧管体を新たな管体に
敷替えする場合、従来から地上から所謂オーブンカット
工法によって旧管体に達する溝孔を掘削し、旧管体を露
出させて新たな管体と置換することが行われている。

しかしながら、市街地などにおいては道路事情の悪化や
環境保全等に鑑みて地上から溝孔を掘削することができ
ない場合があり、又、施工が可能な場合でも作業時間等
に制限を受けて施工期間が増大するという問題点がある
。

このため、本願出願人は特開昭６２−３３９９６号公報
に記載しているように、トンネル工法によって埋設管を
新たな管体と敷替えする方法、即ち、埋設された旧管体
の開口端に新管体敷設用先行管の前端刃口を当接させ、
旧管体の開口部を破壊しながら該先行管を推進させると
共にこの先行管に新管体を後続させていく工法を開発し
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような管体敷替工法によれば、新
管体敷設用先行管の前端刃口を旧管体の開口端面に当接
させた状態にしながら旧管体の破壊に従って先行管を推
進させていくものであるから、旧管体の長さ方向に先行
管の進行方向を正確に制御しながら推進させることは極
めて困難であり、旧管体の開口端に全面的に先行管の刃
口が当接することなく互いに偏心状態に当接してズレが
生じ、特に、旧管体が彎曲している管路部においては、
該管路方向に沿って先行管を推進させることが困難であ
り、旧管体の敷設跡に新管体を置換させることができな
い場合が生じる。

又、先行管は旧管体と等しい外径に形成されているため
に、この先行管に後続して埋設される新管体も旧管体と
路間−径となり、大径の新管体に敷替え度いとする上記
要望を満たすことができない。

本発明はこのような問題点を解消することを目的とした
埋設管体の敷設替玉法とその工法を実施するための装置
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の埋設管体の敷設替
玉法は、埋設されている旧管体の開口端部外周面に摺接
して回転する筒状カッターを有するシールド機の後端に
新管体を後続させ、筒状カッターにより旧管体の周囲の
地盤を掘削すると共に該筒状カッター内の旧管体を破壊
しながらシールド機を前進させて、旧管体の埋設位置に
新管体を敷替えすることを特徴とするものである。

又、この工法を実施するための装置は、シールド機のス
キンプレートの前端部に、旧管体の開口端部外周面に被
嵌して該旧管体周囲の地盤を掘削するカッター刃を有す
る筒状カッターを回転自在に配設すると共に旧管体の開
口端部を破壊する適宜な破砕カッターを設け、前記筒状
カッターの後方側におけるスキンプレート内に前記筒状
カッターの駆動機構と掘削土砂取入室とを設けると共に
該掘削土砂取入室から後方に向かって排出コンベアを設
置し、さらに、スキンプレートの後端側テールプレート
に新管体を後続させるように構成してなるものである。

〔作　　　用〕

シールド機のスキンプレートの前端部に設けた筒状カッ
ターを旧管体の開口端部外周面に常に被嵌させた状態に
して該旧管体の開口端部を筒状カッターと一体的に回転
する破砕カッター或いは旧管体の開口端部内に設置した
適宜な破砕カッターによって破壊し、破砕片を旧管体又
はシールド機に後続する新管体内を通じて外部に搬出す
る。

この破砕に従ってシールド機を前進させると共に旧管体
の周囲の地盤を筒状カッターによって掘削していく。

掘削された土砂はスキンプレート内の土砂取入室内を介
してコンベアにより後方に排出する。

この際、土砂取入室をスキンプレートに張設した隔壁に
よって隔室に形成しておけば、地下水の高い地盤であっ
ても、地下水の浸入を防止しながら土砂の排出が行える
ものである。

このように、シールド機はその前端部に突設した筒状カ
ッターを旧管体の開口端部に被嵌させ、該旧管体をガイ
ドとしてその埋設方向に前進しながら旧管体の開口端部
外周方の地盤を掘削していくと共に破砕カッターによっ
て旧管体を破壊し、シールド機の推進に後続して旧管体
の埋設跡に新管体を推進、敷設していくものである。

この際、筒状カッターにより旧管体の周囲の地盤が掘削
されて旧管体よりも大径孔が形成されるので、該大径孔
と路間−径の大径の新管体を敷設することができる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、まず、敷替
えすべき旧管体（１）が埋設されている場所に、第１図
に示すように、旧管体（１）の長さ方向に適宜距離を存
して発進側立坑（２）と到達側立坑（３）とを掘削、形
成する。

この時、両立坑（２）（３）の掘削によって露出する旧
管体部分を破壊、除去する。

次いで、発進側立坑（２）内にシールド機（４）を設置
する。

このシールド機（４）は第２図に示すように、旧管体（
１）の外径よりも大径のスキンプレート（５）の前端部
内面に、先端にカッター刃（６ａ）を有する筒状カッタ
ー（６）を回転自在に配設すると共に該筒状カッター（
６）の後端に旧管体（１）の外径よりもや＼大径の円板
状仕切板（７）を一体側に固着し、この仕切板（７）の
前面外周に旧管体（１）の端面を破壊するためのリング
状の破砕カッター（８）を固着してあり、さらに仕切板
（７）の後方におけるスキンプレート（５）の中間部に
隔壁（９）を配設してその外周面をスキンプレート（５
）の内面に固着し、この隔壁（９）の中央部に一体的に
設けた筒状隔壁部（９ａ）の前端開口部（９ｂ）と前記
仕切壁（力量の隔室を土砂取入室００）に形成すると共
に隔壁（９）の外周部に前記筒状カッター（６）の回転
駆動機構（１りを配設し、土砂取入室００）に前記開口
部（９ｂ）を通じて開口前端を臨ませたスクリューコン
ベア０２）を配設する一方、スキンプレート（５）の後
端内周面に方向修正用ジヤツキ又は推進用ジヤツキθ３
）を周方向に所定間隔毎に取付けてなるものである。

さらに、上記構成において、筒状カッター（６）はその
内周面に取付けたワイヤーブラシシール０４）を旧管体
（１）の開口端部外周面に摺接させながら回転すると共
に前記カッター刃（６ａ）は筒状カッター（６）の前端
に固着して該前端面とスキンプレート（５）の前端面と
の間の空間部を覆うリング状仮枠（６ｂ）に突設してあ
り、このリング状仮枠（６ｂ）には複数個所に土砂取入
口Ｑ５）を開口させ、該取入口θつをスキンプレート（
５）の内周面と筒状カッター（６）の外周面間の環状空
間部０ωに連通させていると共にこの環状空間部０ωに
は筒状カッター（６）の外周面に固着した螺旋状送り羽
根θ力を配設して掘削土砂を前記土砂取入室０ωに搬送
するようにしである。

又、筒状カッター（６）の回転駆動機構（１０は、スキ
ンプレート（５）の内周面に固着した軸受側に筒状隔壁
部（９ａ）の外周面にシールを介して回転自在に被嵌し
た回転筒体θ９）を支持させ、この回転筒体θ９の前端
面と前記仕切板（７）の後端面外周部との複数個所を連
結片（２１）によって一体に連結すると共に回転筒体側
の後端部外周面に固着又は形成している歯車（２２）に
隔壁（９）に取付けた駆動モータ（２３）の回転軸に固
着している小径歯車（２４）を噛合させてなるものであ
る。

さらに、仕切板（７）と回転筒体θ９）を一体に連結し
ている前記連結片（２１）の外面に先端が土砂取入室０
ωの内面に近接する土砂掻上げ羽根（２５）を突設して
いると共に土砂取入室θ０）内に臨ませている前記スク
リューコンアＱ２）の前端外周面を筒状隔壁部（９ａ）
の前端開口部（９ｂ）の内周面に水密的に固着してあり
、このスクリューコンベア面は後方に向かって斜め上方
に傾斜した状態に配設され、その後端部下周面に土砂排
出口（１２ａ）を開設しである。

（２６）はスクリューコンベア０２）の駆動モータ、（
２７）は筒状隔壁部（９ａ）に取付けられて土砂取入室
００）内に加泥剤を注入する注入管である。

このように構成したシールド掘削１（４）を上記のよう
に発進側立坑（２）内に配設し、その前端部の筒状カッ
ター（６）を旧管体（１）の開口端部外周面に被嵌させ
ると共に後端側を発進側立坑（２）の壁面に配設した押
進ジヤツキ（２８）に受止させる。

この状態で、駆動モータ（２３）を作動させると共に押
進ジヤツキ（２Ｂ）を伸長させると、駆動モータ（２３
）の回転によって小径歯車（２４）に噛合した歯車（２
２）を介して筒体０９）が回転し、該筒体側に連結片（
２１）を介して一体に連結している仕切板（７）の前面
に設けた破砕カッター（８）が回転して旧管体（１）の
後端面を破壊する。破壊された破砕片は旧管体（＋）内
を通じて到達側立坑（２）に適宜な搬出手段によって排
除する。

一方、仕切板（７）の外周に固着した筒状力・ツタ−（
６）も一体的に回転し、旧管体（１）の開口端部外周面
にその内周面のワイヤーブラシシール０■を摺接させて
旧管体（１）内に地盤中の地下水や土砂が浸入するのを
防止しながら前面のカッター刃（６ａ）によって旧管体
（１）周囲の地盤を掘削していく。

掘削された土砂は土砂取入口０５１から環状空間部θω
内に取り込まれ、螺旋状送り羽根０７）によって後方に
搬送されて土砂取入室θω内に入る。

この土砂取入室θω内において、掘削地盤が地下水を含
んだ軟弱な地盤であれば、土砂が泥土状となっているの
でそのま一該土砂取入室θω内に開口しているスクリュ
ーコンベア０２）によって搬出させることができるが、
硬い地盤の掘削土砂の場合には注入管（２７）から水等
の加泥剤を土砂取入室θ０）内に注入して泥土化させ、
掻上げ羽根（２５）で混合撹拌しながらスクリューコン
ベア０汎こ送り込むものである。

スクリューコンベア０りによって搬送される土砂はその
後端部の排出口（１２ａ）から該排出口（１２ａ）の下
方に待機する運搬車等に投入され、坑外に搬出される。

このように、シールド機（４）の前進に従って破砕カッ
ター（８）により旧管体（１）の開口端部を破砕すると
共に該旧管体（１）の周囲の地盤を筒状カッター（６）
のカッター刃（６ａ）により掘削し、シールド機（４）
が発進側立坑（２）から地中に推進すると、そのスキン
プレート（５）の後端に旧管体（１）よりも大径である
該スキンプレート（５）と略同径のヒユーム管等の新管
体ＱΦの前端面を発進側立坑（２）内で接続させ、該新
管体ＱΦの後端を押進ジヤツキ（２８）で押し進めなが
ら上述したように、旧管体（１）の開口端部外周方の地
盤を掘削していくと共に破砕カッター（８）によって旧
管体（１）を破壊していく。

シールド機（４）は筒状カッター（６）を旧管体（１）
の破破砕される開口部外周面に常に被嵌させた状態で該
旧管体（１）をガイドとして推進し、旧管体（１）の開
口端部の破砕とその外周方の地盤の掘削を行いながら該
シールド機（４）に後続して新管体Ｃ！のを順次、直列
に後続させて旧管体（１）の埋設跡に敷設替えしてゆき
、発進側立坑（２）と到達側立坑（３）間に新管体ＱΦ
を敷設するものである。

なお、旧管体（１）の埋設方向に対するシールド機（４
）の方向制御は、方向修正ジヤツキ０３）によって行い
、旧管体（１）に曲管部が存在していても、その方向修
正ジヤツキＱ３）の操作と共に旧管体（１）に被嵌した
筒状カッター（６）を該旧管体（１）に案内させながら
新管体Ｃ！ｌを旧管体（１）の埋設跡に正確に敷設して
いく。

又、シールド機（４）が到達側立坑近傍部に達した場合
には、破砕カッター（８）による旧管体（１）の破壊を
行うことなく、該シールド機（４）の推進力によって残
余の旧管体（１）を到達側立坑（３）内に押し出すこと
もできる。

以上の実施例において、新管体Ｑ０を発進側立坑（２）
に配設した押進ジヤツキ（２８）により推進させながら
埋設したが、新管体ＱΦがセグメントよりなる場合には
、スキンプレート（５）の後端部のテールプレート部（
５ａ）内でセグメントを組立ながら新管体を形成し、方
向制御ジヤツキ（２８）を推進ジヤツキとして使用して
該ジヤツキ（２８）の後端をセグメントよりなる新管体
の前端に反力を受止させながらシールド機械（４）を推
進させるものである。

次に、第３図は本発明の別な実施例を示すもので、上記
実施例においては、土砂取入室θ０）を密室状態に構成
したが、この実施例においては、筒状カッター（６）と
一体回転するリング状枠（７“）（上記実施例の仕切板
（力に相当する）の中央孔（２９）を旧管体（＋）並び
に全面的に開口した筒状隔壁（９ａ）を通じて機内後方
に連通させ、該筒状隔壁（９ａ）の前端上周部にシュー
１−　（３０）を土砂取入室０ω内に向かって突設して
環状空間部θ０から搬送されてくる掘削土砂並びに掻上
げ羽根（２５）によって掻上げられる取入室００）内の
掘削土砂を該土砂取入室００）内に突出しているベルト
コンベア（３１）の前端上に投入し、このベルトコンベ
ア（３１）によって後方に搬出するものである。

又、リング状枠（７゛）の中央孔（２９）を通して破壊
された旧管体（１）の破砕片をベルトコンベア（３Ｉ）
上に移載して新管体２ｆＤ内を通じて発進側立坑（３）
に搬出可能にしているものである。

その他の構成並びに管体敷替工法は上記実施例と同様で
ある。

なお、以上のいずれの実施例においても、旧管体（１）
の開口部の破砕は、筒状カッター（６）と一体的に回転
する破砕カッター（８）によって行っているが、このよ
うな破砕カッター（８）を使用することなく、適宜な破
砕装置を旧管体（１）の開口部内に設置して該破砕装置
により旧管体（１）を破壊しながらシールド機（４）の
推進による新管体ＱΦの敷設を行ってもよいものである
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、埋設されている旧管体の
開口端部外周面に摺接して回転する筒状カッターを有す
るシールド機の後端に新管体を後続させ、筒状カッター
により旧管体の周囲の地盤を掘削すると共に該筒状カッ
ター内の旧管体を破壊しながらシールド機を前進させて
、旧管体の埋設位置に新管体を敷替えするものであるか
ら、シールド機のスキンプレートの前端部に設けた筒状
カッターを旧管体の開口端部外周面に常に被嵌させた状
態で該旧管体をガイドとしてシールド機を推進させるこ
とができ、従って、旧管体の埋設跡に新管体を確実且つ
能率よく敷替えすることができるものである。

さらに、筒状カッターにより旧管体の周囲の地盤が掘削
されて該旧管体よりも大径孔が形成され、この掘削孔内
にシールド機に後続させて新管体を埋設させることがで
きるので、旧管体よりも大径の新管体を容易に敷設替え
することができ、流量等を増大させた大径の管路を得る
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は敷替え施
工状態を示す前略側面図、第２図は新管体を後続させた
シールド機の一例を示す縦断側面図、第３図は該シール
ド機械 面図である。 （１）・・・旧管体、（４）・−・シールド機、（５）
・・・スキンプレート、（６）・・・筒状カッター、（
６ａ）・・・カッター刃、（８）・・・破砕カッター、
（９）・・・隔壁、θ０）・・・土砂取入室、（１１）
・・・駆動典構、０２）（３１）・・・コンヘア、０３
）・・・ジヤツキ、ＱＯ・・・新管体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、埋設されている旧管体の開口端部外周面に摺接
   して回転する筒状カッターを有するシールド機の後端に
   新管体を後続させ、筒状カッターにより旧管体の周囲の
   地盤を掘削すると共に該筒状カッター内の旧管体を破壊
   しながらシールド機を前進させて、旧管体の埋設位置に
   新管体を敷替えすることを特徴とする埋設管体の敷設替
   工法。
2. （２）、新管体が旧管体よりも大径である請求項（１）
   記載の埋設管体の敷設替工法。
3. （３）、シールド機のスキンプレートの前端部に、旧管
   体の開口端部外周面に被嵌して該旧管体周囲の地盤を掘
   削するカッター刃を有する筒状カッターを回転自在に配
   設すると共に旧管体の開口端部を破壊する適宜な破砕カ
   ッターを設け、前記筒状カッターの後方側におけるスキ
   ンプレート内に前記筒状カッターの駆動機構と掘削土砂
   取入室とを設けると共に該掘削土砂取入室から後方に向
   かって排出コンベアを設置し、さらに、スキンプレート
   の後端側テールプレートに新管体を後続させるように構
   成したことを特徴とする埋設管体の敷設替装置。
4. （４）、該筒状カッターの後端内部に前記破砕カッター
   を一体的に配設したことを特徴とする請求項（３）記載
   の埋設管体の敷設替装置。
5. （５）、筒状カッターの後方におけるスキンプレート内
   に隔壁を設け、この隔壁と筒状カッターの後端間に前記
   土砂取入室を設けたことを特徴とする請求項（３）記載
   の埋設管体の敷設替装置。