JPH0465956B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、水道管、下水管のような既設管管を
開削工法によることなく更新する方法および装置
に関し、特に地中に埋設されている既設管を破壊
しつつ、そこに新設管を敷設することにより、既
設管路を更新する方法および装置に関する。

（従来技術） 水道管、下水管のような液体用管路を開削工法
によることなく更新する装置の一つとして、掘削
機を既設管の一端から他端へ向けて移動させつつ
該既設管を前記掘削機により掘削し、新設管を掘
進機による掘削跡に配置する装置がある。

しかし、この従来装置では、掘削機による掘削
物が掘削機用の到達竪坑に未掘削の既設管を経て
流出するため、到達竪坑に掘削物を受ける機械を
配置しなければならず、その設備が大型であり、
高価である。

また、前記の従来装置では、更新時に更新すべ
き既設管路の使用を中止しなければならないた
め、更新すべき既設管路に代える迂回路を掘削機
用の到達竪坑から地上を経て掘削機用の発進竪坑
にわたつて敷設しなければならない。

（発明の目的） 本発明の目的は、破壊すべき既設管を使用する
ことなく、掘削物を排出することができる、既設
管路の更新方法および装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、既設管路内を流れる流体
用の迂回路を地上に敷設することなく、既設管路
を更新することができる、既設管路の更新方法お
よび装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明の更新方法は、シールド型トンネル掘削
機を更新すべき既設管に沿つて前進させて少なく
とも前記既設管を前記掘削機により掘削し、前記
掘削機を前進させる間シール手段を前記掘削機の
前方にあつて前記既設管内に配置して前記掘削機
による掘削物が前記既設管内を前方へ流動するこ
とを防止し、前記掘削物を前記掘削機の後方へ排
出し、新設管を前記掘削機による掘削跡に配置す
べく前記新設管を推進手段により前記掘削跡内で
前進させることを含むことを特徴とする。

本発明の更新方法は、また、更新すべき既設管
内を流れる流体用の流路を有するシールド型トン
ネル掘削機を前記既設管に沿つて前進させて少な
くとも前記既設管を前記掘削機により掘削し、前
記掘削機を前進させる間、前記掘削機の前記流路
に連通された流路を有するシール手段を前記掘削
機の前方にあつて前記既設管内に配置して前記掘
削機による掘削物が前記既設管内を前方へ流動す
ることを防止するとともに前記流体を前記シール
手段の前記流路および前記掘削機の前記流路を経
へ前記掘削機の後方へ流動させ、前記掘削機によ
る掘削物を前記掘削機の後方へ排出し、新設管を
前記掘削機による掘削跡に配置すべく前記新設管
を推進手段により前記掘削跡内で前進させること
を含むことを特徴とする。

本発明の更新装置は、更新すべき既設管に沿つ
て移動されて少なくとも前記既設管を掘削するシ
ールド型トンネル掘削機と、前記掘削機による掘
削物が前記既設管内を前方へ流動することを防止
すべく前記掘削機の前方にあつて前記既設管内に
配置されるシール手段と、前記掘削物を前記掘削
機の後方へ排出する手段と、新設管を前記掘削機
による掘削跡に配置すべく前記新設管を前記掘削
跡内で前進させる推進手段とを含むことを特徴と
する。

本発明の更新装置は、また、更新すべき既設管
に沿つて移動されて少なくとも前記既設管を掘削
する、前記既設管内を流れる流体用の流路を有す
るシールド型トンネル掘削機と、前記掘削機によ
る掘削物が前記既設管内を前方へ流動することを
防止すべく前記掘削機の前方にあつて前記既設管
内に配置される、前記掘削機の前記流路に連通さ
れた流路を有するシール手段と、前記掘削物を前
記掘削機の後方へ排出する手段と、新設管を前記
掘削機による掘削跡に配置すべく前記新設管を前
記掘削跡内で前進させる推進手段と、前記流体を
前記シール手段の前記流路と前記掘削機の前記流
路を経て前記新設管の後方へ流動させるべく前記
掘削機の前記流路に連通された、前記新設管内に
配置された仮設流路手段とを含むことを特徴とす
る。

（発明の作用効果） 本発明によれば、掘削物が未掘削の既設管内へ
流動することをシール手段により防止しつつ少な
くとも既設管を掘削機により掘削するため、掘削
機による掘削物が未掘削の既設管内を前方へ流動
することがなく、従つて掘削物を受け、これを排
出する機器を掘削機の到達竪坑に設置する必要が
なく、廉価になる。

本発明によれば、また、更新すべき既設管路内
を流れる流体が、シール手段および掘削機の流路
を経て仮設流路手段によりさらに新設管の後方へ
流動するから、更新すべき既設管路を使用中止に
する必要がなくおよび未掘削の既設管内の流体を
地上に案内する迂回路を設けることなく、既設管
路を更新することができる。

（実施例） 以下、図面に示す本発明の更新装置の実施例に
ついて説明する。

第１図に示す更新装置１０は、地中に埋設され
ている下水用のコンクリート製の既設管１２をそ
の下流の側から破壊しつつ、既設管１２より大直
径のコンクリート製新設管１４を敷設する工事に
用いられる。

更新装置１０は、地盤１６に構築された発進竪
坑１８からその上流の側に構築された到達竪坑
（図示せず）に向けて前進されるシールド型トン
ネル掘削機２０と、新設管１４を掘削機２０によ
る掘削跡に押し込みかつ掘削機２０を前進させる
推進機構２２と、掘削機２０による既設管１２の
破片、掘削土砂のような掘削物が既設管１２を経
て前記到達竪坑へ達することを防止すべく既設管
１２内に移動可能に配置されたシール機構２４
と、前記掘削物を地上に排出する排出機構２６
と、既設管１２内の下水をシール機構２４および
掘削機２０を介して下流側の管路３０に流動させ
る仮設流路機構２８とを含む。

シールド型トンネル掘削機 第２図〜第６に示すシールド型トンネル掘削機
２０は、相互に突き合わされた第１および第２の
本体部３４，３６を備える筒状のシールド本体３
２を含む。

第２図および第３図に示すように、第１の本体
部３４は、内径が後方へ向けて漸次減少する円錐
形の破砕室すなわち第１の空間３８を規定する第
１の筒部３４ａと、第１の空間３８の後部に続
き、該第１の空間の後部の断面積より広い断面積
を有する泥水室すなわち第２の空間４０を規定す
る第２の筒部３４ｂとを備える。第１および第２
の筒部３４ａ，３４ｂは、第１の筒部３４ａの後
端部と第２の筒部３４ｂの前端部とにおいて複数
のボルトにより分離可能に相互に突き合わせ結合
されている。第１の空間３８の内径はほぼ同じで
あつてもよい。

第３図に示すように、第２の筒部３４ｂの前端
部外周および後端部外周には、周方向へ伸びる溝
が形成されている。第２の筒部３４ｂの前端部の
前記溝により前端部外周に形成されたフランジ部
には、第１および第２の筒部３４ａ，３４ｂを分
離可能に連結する複数の前記ボルトが配置されて
いる。これに対し、第２の筒部３４ｂの後端部の
前記溝により後端部外周に形成されたフランジ部
には、第１および第２の本体部３４，３６を分離
可能に連結する複数のボルトが配置されている。

第３図および第４図に示すように、第１の筒部
３４ａの後端面には、第１および第２の空間３
８，４０を区画する内向きの環状の格子４２が設
けられている。格子４２は、第１の筒部３４ａの
後端面に沿つて伸び、また、小さな掘削物が第１
の空間３８から第２の空間４０へ移動することは
許すが、大きな掘削物が第１の空間３８から第２
の空間４０へ移動することは阻止するように、シ
ールド本体３２の軸線の周りに等角度間隔に隔て
られた複数の開口４４を有する。格子４２は、第
２の筒部３４ｂの前端部内側に取り付けてもよ
い。第２の筒部３４ｂには、シールド本体３２内
を前方域と後方域とに区画する隔壁４６が設けら
れている。

第３図および第４図に示すように、隔壁４６に
は、隔壁４６をシールド本体３２の軸線方向へ貫
通して伸びる筒状のスリーブ４８が滑動不能およ
び回転不能に支承されている。隔壁４６の第１の
筒部３４ａの側には、スリーブ４８の周りを伸び
る内歯歯車５０が複数のボルトにより固定されて
いる。スリーブ４８には、該スリーブ４８をシー
ルド本体３２の軸線方向へ貫通するクランク軸５
２が複数の軸受５４により回転可能に支承されて
いる。クランク軸５２は、スリーブ４８に支承さ
れた軸部分５２ａと、該軸部分から前方へ伸びる
偏心部すなわち軸部分５２ｂとを備える。軸部分
５２ａの軸線は、シールド本体３２の軸線と一致
されている。これに対し、軸部分５２ｂの軸線
は、シールド本体３２および軸部分５２ａの軸線
から距離ｅだけ偏心されており、また、第１の空
間３８に配置されている。

第３図に示すように、軸部分５２ｂには、第１
の筒部３４ａとともにクラツシヤを構成するロー
タ５６が複数の軸受５８により回転可能に支承さ
れている。該ロータ５６は、直径寸法が後端の側
に向けて漸次増大する外表面を有する円錐形の形
状を呈し、また、第１の空間３８内に配置されて
いる。ロータ５６の後端外面と第１の筒部３４ａ
の後端内面との間隔は、シールド本体３２の直径
方向における格子４２の開口４４の寸法より小さ
い。なお、第１の空間３８を規定する第１の筒部
３４ａの内面およびロータ５６の外表面に、その
周方向へ伸びる複数の突出部または溝を設けても
よい。

第３図および第５図に示すように、ロータ５６
の先端部にはカツタ組立体６０が固定されてい
る。カツタ組立体６０は、ロータ５６から斜め前
方に傾斜してシールド本体３２の半径方向へ伸び
る複数のアーム６２と、該アーム６２に固定され
た複数のカツタビツト６４とを備える。アーム６
２の最先端に配置された各カツタビツトは、カツ
タ組立体６０の回転中心へ向かう内向きの刃先
と、これと逆の方向へ向かう外向きの刃先とを有
する。これに対し他の各カツタビツトは、その刃
先がカツタ組立体６０の回転中心へ向かうように
すなわち内向きとなるように配置されているとと
もに、前記刃先がそのカツタビツトの外側に配置
されたカツタビツトの刃先より後方となるように
配置されている。なお、各カツタビツトは、その
刃先がカツタ組立体６０の回転軸線と直交する同
一面に位置するように配置してもよい。

第３図および第４図に示すように、ロータ５６
の後端面には、内歯歯車５０と噛合する外歯歯車
６６が複数のボルトにより固定されている。外歯
歯車６６は、内歯歯車５０に対し、クランク軸５
２の軸部分５２ａに対する軸部分５２ｂの偏心量
と同一の距離ｅだけ偏心されている。このため、
歯車５０，６６はその直径方向の一方の部位で相
互に噛合し、両者が噛合する部位はクランク軸５
２の回転にともなつてスリーブ４８の周りを移動
し、その結果ロータ５６およびカツタ組立体６０
はシールド本体３２の軸線の周りに旋回運動（公
転）をするとともに軸部分５２ｂの周りに回転運
動（自転）をする。

第３図に示すように、ロータ５６と内歯歯車５
０との間には、両者の間を液密的に閉鎖するメカ
ニカルシール６８が配置されている。メカニカル
シール６８は、ロータ５６の後端面に該ロータ５
６と同軸的に設けられた環状の溝７０と、該溝に
嵌合されかつほぼ均一の外径寸法を有する筒状の
リング７２と、内歯歯車５０の前端面に該内歯歯
車と同軸的に固定された環状の受け座７４と、リ
ング７２を受け座７４に向けて押圧する複数のば
ね７６とを備える。溝７０は、内歯歯車５０の側
に開口する。

リング７２は、溝７０にシールド本体３２の軸
線方向へ滑動可能に受け入れられた環状の主体部
と、該主体部の後端外周から後方へ該主体部と同
軸的に伸びる突出部とを備える。リング７２の前
記主体部および前記突出部は、同一の直径寸法を
有し、また、ロータ５６と同軸的にすなわち内歯
歯車５０に対し前記距離ｅだけ偏心されている。
ばね７６は、圧縮コイルばねであり、また、溝７
０に連通する穴内に配置されている。

リング７２の前記主体部および前記突出部の外
径寸法、特にリング７２の後端面および受け座７
４の前端面すなわちリング７２と受け座７４との
接触面（シール面）の直径は、受け座７４の外径
寸法より少なくとも2e小さい。すなわち、リング
７２と受け座７４との接触面（シール面）の直径
は、リング７２の後端面（突出部）の外周部の直
径をD₁とし、受け座７４の前端面の外周部の直
径をD₂とすると、 D₁≦D₂−2e である。

第３図に示すように、隔壁４６はスリーブ４８
を巡る環状の油室７８を有し、該油室７８には潤
滑油が収容されている。油室７８は、隔壁４６に
穿たれた複数の穴８０、スリーブ４８の外周に形
成された環状の溝８２およびスリーブ４８に形成
された複数の穴８４を経て、クランク軸５２とス
リーブ４８との間の空間に連通されている。この
ため、クランク軸５２とスリーブ４８との間の空
間、隔壁４６とスリーブ４８との間の〓間は潤滑
油で満たされている。

ロータ５６の前端部とクランク軸５２の先端部
との接触部、ロータ５６とリング７２との接触
部、隔壁４６と内歯歯車５０との接触部およびス
リーブ４８と隔壁４６との接触部には、それぞれ
シール用のＯリングが配置されている。また、ス
リーブ４８の後端部とクランク軸５２の後端部と
の間には、潤滑油の流出を防止するシール材８６
が配置されている。シール材８６は、複数のボル
トによりスリーブ４８に固定されている。

第２図および第３図に示すように、第２の本体
部３６は、第２の筒部３４ｂの後端部に連結され
る第１の筒部３６ａと、該第１の筒部３６ａの後
端部に挿入された第２の筒部３６ｂと、該第２の
筒部３６ｂの後端部に連結された第３の筒部３６
ｃを備える。第１の筒部３６ａの前端部にはシー
ルド本体３２の軸線と直交する支持壁８８が設け
られており、該支持壁にはスリーブ４８の後端部
を受け入れる穴９０が設けられている。第２の本
体部３６の第１の筒部３６ａと第２の筒部３６ｂ
とは、方向修正用の複数のジヤツキ９２により相
互に連結されている。第２の筒部３６ｂと第３の
筒部３６ｃとの間および第３の筒部３６ｃと最先
端の新設管１４との間には、連結具９３，９５が
配置されている。

支持壁８８の後部には、クランク軸５２を回転
させる駆動機構９４が複数のボルトにより固定さ
れている。駆動機構９４は、電動機と減速機とを
備え、また、駆動機構９４の出力軸９６はクラン
ク軸５２の後端部に設けられた穴に挿入されてい
る。出力軸９６とクランク軸５２とは、キー９８
により、回転不能に結合されている。

第３図に示すように、クランク軸５２、スリー
ブ４８および隔壁４６には、既設管１２内の下水
を仮設流路機構２８へ案内するための流路１０
０，１０２，１０４が形成されている。流路１０
０は、クランク軸５２の先端と、外周部とに開口
する。流路１０２は、流路１００からの下水を受
けこれを流路１０４に案内すべく、スリーブ４８
の内周面に形成された環状の溝と、該溝および流
路１０４を連通させる穴とからなる。クランク軸
５２とスリーブ４８との間にあつて環状の前記溝
の両側には、該溝からの下水の漏洩を防止する環
状のメカニカルシール１０６が配置されている。
スリーブ４８と隔壁４６との間には、流路１０
２，１０４の接続部からの下水の漏洩を防止する
一対のＯリングが配置されている。

第３図および第５図に示すように、ロータ５６
の円錐形の外表面には、ロータ５６の回転にとも
なつて第１の空間３８内の掘削物を撹拌し、該掘
削物に流動性を与える複数の羽根１０８が取り付
けられている。

掘削機および新設管用推進機構 推進機構２２は、第１図に示すように、掘削機
２０の前進方向へ伸びるように竪坑１８の底に設
置された一対のレール１１０と、該レール１１０
上に該レールに沿つて移動可能に設置されたスラ
イダ１１２と、該スライダ１１２を前進させる複
数のジヤツキ１１４とを備える。ジヤツキ１１４
は、竪坑１８内に構築された壁１１６に取り付け
られている。

ジヤツキ１１４は、先行する最後部の新設管１
４とスライダ１１２との間に新たな管が配置され
た後、伸長される。これにより、スライダ１１２
が前進され、新設管１４が掘削機２０による掘削
跡へ押し込まれ、掘削機２０が前進される。ジヤ
ツキ１１４が所定距離伸長されると、ジヤツキ１
１４が収縮され、スライダ１１２が引き戻され、
次いでスライダ１１２と最後部の新設管１４との
間に新たな管が配置され、その後ジヤツキ１１４
が伸長される。ジヤツキ１１４を収縮させてスラ
イダ１１２を引き戻し、最後部の新設管とスライ
ダ１１２との間に新たな管を配置する継ぎ足し作
業は、掘削機２０の発進竪坑と到達竪坑との間に
埋設されている既設管路の更新が終了するまで、
複数回行なわれる。

下水用シール機構 第７図および第８図に示すように、シール機構
２４は、既設管１２内を移動可能の本体１２０を
含む。該本体１２０は、既設管１２の軸線に沿つ
て伸びる筒状のシヤフト１２２と、複数の軸受１
２４によりシヤフト１２２の回りに回転可能に配
置された筒状のフレーム１２６とを備える。シヤ
フト１２２は、第１図および第９図に示す連結機
構１２８により掘削機２０のロータ５６に連結さ
れている。シヤフト１２２とフレーム１２６との
間には一対のメカニカルシール１３０が配置され
ており、軸受１２４が配置された前記領域には潤
滑油が収容されている。

シヤフト１２２の先端部には、撹拌ヘツド１３
２が固定されている。撹拌ヘツド１３２は、シヤ
フト１２２に固定されたボス１３４と、ボス１３
４に固定された複数（図示の例では６つ）の羽根
１３６とを備える。各羽根１３６は、シヤフト１
２２の軸線の周りに等角度間隔に配置されてお
り、また、溶接のような手段により先端部で相互
に連結されている。

フレーム１２６の先端部には、既設管１２内に
おけるシール機構２４の移動を滑らかにするガイ
ドヘツド１３８が取り付けられている。該ガイド
ヘツド１３８は、フレーム１２６に複数のボルト
により取り付けられたボス１４０と、該ボス１４
０に固定された複数（図示の例では６）のガイド
１４２とを有する。フレーム１２６の外周には、
板状の複数（図示の例では６）のガイド１４４が
取り付けられている。各ガイド１４２，１４４
は、シヤフト１２２の軸線方向へ伸び、また、シ
ヤフト１２２の軸線の周りに等角間隔に配置され
ている。ガイド１４２の先端部は、溶接のような
手段により相互に連結されている。ガイド１４４
の先端部も、溶接のような手段により相互に連結
されている。

フレーム１２６の後端にはテールカバー１４６
が複数のボルトにより取り付けられており、該テ
ールカバー１４６には円板状の複数のシール部材
１４８を備えるスペーサ１５０が複数のボルトに
より取り付けられている。シール部材１４８は、
弾性変形可能のゴムのような材料から成る。

第９図に示すように、シヤフト１２２と連結機
構１２８とは、フランジ継手１５２により連結さ
れている。これに対し、連結機構１２８とロータ
５６とは、連結機構１２８とロータ５６との相対
的な屈曲を許すように、自在継手１５４により連
結されている。自在継手１５４は、連結機構１２
８に設けられた球体１５６と、球体１５６を回転
可能に受けるように複数のボルトにより相互に結
合される一対の受け座１５８，１５９と、球体１
５６および受け座１５８を係合させるピン１６０
とを有する。ピン１６０は、受け座１５８を貫通
し、また、球体１５６の穴１６２に受け入れられ
ている。穴１６２は、ピン１６０より大きな直径
寸法を有する。これにより、球体１５６および受
け座１５８は、所定の角度範囲内で屈曲可能であ
るが、相対的な大きな回転を阻止される。受け座
１５８は、複数のボルトによりロータ５６の先端
に固定されている。

掘削機２０のロータ５６が回転されると、シヤ
フト１２２がフレーム１２６に対し回転される。
ロータ５６の旋回運動にともなつておよび既設管
路が湾曲しているとき、シール機構２４は掘削機
２０に対し傾斜されるが、この傾斜は自在継手１
５４により吸収される。

シヤフト１２２の中空部および連結機構１２８
の中空部は、既設管１２内の下水を掘削機２０の
流路１００へ案内する流路１６４，１６６を構成
する。

掘削物用排出機構 第１図および第６図に示すように、掘削物の排
出機構２６は、ずり排出用の泥水を第２の空間４
０に供給する管１７０と、第２の空間４０から掘
削物を泥水とともに排出する管１７２とを含む。
管１７０の一端は、連結具１７４により支持壁８
８に連結されており、また、隔壁４６をシールド
本体３２の軸線方向へ貫通するように設けられた
流路１７８（第３図参照）を介して第２の空間４
０に連通されている。管１７２の一端も、第６図
に示すように連結具１７６により支持壁８８に連
結されており、また、隔壁４６をシールド本体３
２の軸線方向へ貫通するように設けられた流路
（図示せず）を介して第２の空間４０に連通され
ている。連結具１７４，１７６は、支持壁８８の
後端面に複数のボルト（図示せず）により固定さ
れている。

第１図に示すように、管１７０は管１８２を介
して給水タンク１８４に連通され、管１７２は管
１８６を介して沈殿池１８８に連通されている。
管１８２には給水ポンプ１９０と複数のバルブ１
９２とが配置され、管１８６には排出ポンプ１９
４と複数のバルブ１９６とが配置されている。管
１８２，１８６は、その途中に屈曲および伸縮自
在の管を備える。ずり排出用の管１７２，１８６
の中空部の断面積は、格子４２の開口４４の面積
より大きい。給水ポンプ１９０の排出口と排出ポ
ンプ１９４の吸込口とは短絡管１９８により短絡
されており、該短絡管１９８にはバルブ２００が
配置されている。

第３図に示すように、第２の空間４０の底部に
は、管１７０から供給された泥水が管１７２へ直
接達することを防止し、かつ、前記泥水が第２の
空間４０を巡る流路を流れるように、第２の空間
４０内における泥水の流路を規定する仕切り２０
２が設けられている。

ポンプ１９０，１９４は、掘削機による掘削時
に作動される。これにより、排出機構２６は、タ
ンク１８４内の泥水を掘削機２０の第２の空間４
０へ管１８２，１７０を介し供給し、第２の室４
０内の泥水を掘削物とともに管１７２，１８６を
介して沈殿池１８８へ排出する、これに対し、新
設管の継ぎ足し作業時には、ポンプ１９０，１９
４が停止され、所定のバルブが閉じられた状態
で、管１８２，１８６が新たな管内に通された
後、所定のバルブが開放され、ポンプ１９０，１
９４が作動される。なお、第２の室40に供給され
た泥水の一部は第１の室３８に流動するが、多く
の泥水は排出機構２６により沈殿池１８８へ排出
される。

下水用仮設流路機構 仮設流路機構２８は、第１図〜第３図に示すよ
うに、フランジ継手２１０により相互に連結され
た複数のパイプを備える第１のガイド２１２と、
該第１のガイド２１２の後端に連結された伸縮お
よび湾曲可能の第２のガイド２１４と、該第２の
ガイド２１４の後端部に接続された排出ポンプ２
１６と、該排出ポンプ２１６から排出される下水
を下流の側の管路３０に案内する第３のガイド２
１８とを備える。第１のガイド２１２の先端は、
連結具２２０（第３図参照）により支持壁８８に
連結されており、また、掘削機２０の流路１０４
に連通されている。第１のガイド２１２は、シー
ルド本体３２内の部位にバルブ２２２（第２図参
照）を有する。第３のガイド２１８にもバルブ２
２４が配置されている。第３のガイド２１８の排
出ポンプ２１６と反対の側の端部は、該端部に配
置されたシール部材２２６とともに既設管３０に
挿入されている。

ポンプ２１６が作動されると、既設管１２内の
下水は、シール機構２４の流路１６４、連結機構
１２８の流路１６６、掘削機２０の流路１００，
１０２，１０４、各ガイド２１２，２１４，２１
８を経て、後方の管路３０へ強制的に流動され
る。なお、新設管の継ぎ足し時に、ポンプ２１６
は一時的に停止され、バルブ２２２は一時的に閉
じられ、第２のガイド２１４は新たな管内を通さ
れる。

更新装置１０の動作 更新作業時、掘削機２０の駆動機構９４が作動
され、クランク軸５２が回転される。これによ
り、ロータ５６およびカツタ組立体６０は、シー
ルド本体３２の軸線に対しｅだけ偏心してクラン
ク軸５２の周りをクランク軸５２の回転方向と同
一の方向へ旋回（公転）される。ロータ５６に固
定された外歯歯車６６と、隔壁４６に固定された
内歯歯車５０との噛み合い部位がロータ５６の旋
回運動にともなつて順次変位することから、ロー
タ５６およびカツタ組立体６０は、また、軸部分
５２ｂを中心としてクランク軸５２の回転方向と
反対の方向へ回転（自転）される。

ロータ５６およびカツタ組立体６０の旋回運動
および回転運動により、カツタビツト６４は、シ
ールド本体３２に対しカツタ組立体６０とともに
旋回運動および回転運動をするのみならず、シー
ルド本体３２に対し、シールド本体３２の中心へ
向かういわゆる内方およびこれと反対の外方へす
なわちシールド本体３２の半径方向への往復運動
をする。

掘削機２０には、カツタ組立体６０が上記のよ
うに旋回および回転されている状態で、推進機構
２２により新設管１４を介して推力が加えられ
る。これにより、新設管１４は掘削された穴内へ
押し込まれ、掘削機２０はカツタ組立体６０で既
設管１２を破砕するとともに該既設管１２の周囲
の土砂を掘削しつつ前進される。

各カツタビツト６４の刃先が内向きであること
およびカツタビツト６４がシールド本体３２に対
し該本体３２の半径方向へ往復運動をすることか
ら、カツタビツト６４は、該カツタビツト６４が
シールド本体３２に対し回転軸線の方向へすなわ
ち内方へ移動するとき、既設管１２を破壊し、か
つ、既設管１２の周囲の土砂を掘削する。既設管
１２は、カツタビツト６４による内向きの力を受
けて破壊れることになる。この結果、既設管１２
に外向きの力すなわち既設管１２を押し広げる力
を作用させて既設管１２を破壊する装置に比べ、
既設管１２は、小さな力で破壊される。また、カ
ツタビツト６４が外方へ移動されるときに既設管
１２に該既設管を破壊する力が作用しないことか
ら、未破壊の既設管１２にその長手方向への大き
な亀裂が生じない。

破壊された既設管の破片および掘削された土砂
を含むずりすなわち掘削物は、第１の空間３８内
へ受け入れられる。第１の空間３８内に受け入れ
られた前記掘削物は、ロータ５６の回転にともな
つて羽根１０８により撹拌されつつ、第１の空間
３８から格子４２の開口４４を経て第２の空間４
０へ流動する。第２の空間４０へ流動した掘削物
は第２の空間４０内へ供給された泥水と混合さ
れ、その混合物すなわちスラリーは排出機構２６
により沈殿池１８８へ排出される。

第１の空間３８に受け入れられた掘削物中の大
きな礫および破片は、ロータ５６の旋回運動およ
び回転運動にともなつて、ロータ５６によりシー
ルド本体３２の第１の空間３８を規定する内面に
押圧されて開口４４を通過可能の大きさの小片に
破砕される。開口４４を通過可能の大きさに破砕
された小片は、開口４４を経て第２の空間４０へ
受け入れられる。このため、礫および破片が排出
用の管１７２，１８６に詰まることがない。

第１および第２の空間３８，４０は、更新作業
の間、切羽の崩壊および地盤の隆起が生じない所
定の圧力に維持される。これにより、第１の空間
部３８内の掘削物の一部は、既設管１２内へ流動
する。しかし、シール機構２４のシール部材１４
８は、既設管１２内へ流動された掘削物により既
設管１２の内周面に押圧され、前記掘削物が既設
管１２内をシール機構２４の位置よりさらに前方
へ流動することを阻止する。シール部材１４８
は、また、既設管１２内の下水が第１の空間３８
内へ流動することを防止する。

シール機構２４は、掘削機２０の前進にともな
つて既設管１２内を前進される。このとき、シー
ル機構２４のガイド１４２，１４４がそりの作用
をするため、既設管１２の内周面に凹凸が存在し
ていても、シール機構２４の移動は滑らかであ
る。

シール機構２４のシヤフト１２２は、掘削機２
０のロータ５６の回転にともなつてシヤフト１２
２の軸線の周りを回転される。このため、新設管
１２内の下水が撹拌羽根１３６により撹拌され、
該下水中の固形物が羽根１３６により粉砕され、
その結果シール機構２４の移動がより滑らかにな
り、仮設流路機構２８の流路が閉塞されない。

ロータ５６の旋回運動および回転運動により、
メカニカルシール６８のリング７２が受け座７４
に向けて押圧されつつ受け座７４に対して旋回運
動をするが、第２の空間４０の圧力によりリング
７２がばね７６の力に抗して後退される力はリン
グ７２の後端面に作用しない。すなわち、ロータ
５６の旋回運動および回転運動により、メカニカ
ルシール６８のリング７２が受け座７４に向けて
押圧されつつ受け座７４に対して旋回運動をして
も、リング７２の外径寸法がほぼ均一であること
と、リング７２と受け座７４との接触面（シール
面）の直径が、 D₁≦D₂−2e であることとから、リング７２の後端面全体が常
に受け座７４の前端面に接触されており、従つて
リング７２の後端面には第２の空間４０の圧力に
起因する前記力は作用しない。このため、リング
７２と受け座７４との間の液密性が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の更新装置の一実施例を示す正
面図、第２図は掘削機のシールド本体を断面して
掘削機とシール装置を示す図、第３図は掘削機の
一実施例を示す拡大断面図、第４図は第３図の４
−４線に沿つて得た断面図、第５図は第２図の５
−５線に沿つて得た拡大断面図、第６図は第２図
の６−６線に沿つて得た拡大断面図、第７図はシ
ール装置の一実施例を示す拡大断面図、第８図は
第７図の左側面図、第９図は連結機構の一実施例
を示す断面図である。 １０：更新装置、１２：既設管、１４：新設
管、１６：地盤、２０：シールド型トンネル掘削
機、２２：掘削機および新設管用推進機構、２
４：シール機構、２６：掘削物用排出機構、２
８：下水用仮設流路機構、１２８：連結機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地中に埋設されている既設管を破壊しつつ新
   設管を敷設することにより既設管路を更新する方
   法であつて、シールド型トンネル掘削機を前記既
   設管に沿つて前進させて少なくとも前記既設管を
   前記掘削機により掘削し、前記掘削機を前進させ
   る間シール手段を前記掘削機の前方にあつて前記
   既設管内に配置して前記掘削機による掘削物が前
   記既設管内を前方へ流動することを防止し、前記
   掘削物を前記掘削機の後方へ排出し、前記新設管
   を前記掘削機による掘削跡に配置すべく前記新設
   管を推進手段により前記掘削跡内で前進させるこ
   とを含む、既設管路の更新方法。 ２ 前記掘削機による前記既設管の掘削時に前記
   既設管の周りの土砂をも掘削する、特許請求の範
   囲第１項に記載の既設管路の更新方法。 ３ 前記新設管の前進により前記掘削機を前進さ
   せる、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の既設管路の更新方法。 ４ 掘削された前記既設管の破片を前記掘削機の
   前部に配置されたクラツシヤによりさらに小片に
   破砕し、破砕された小片を、前記掘削機の後方か
   ら前記掘削機の前部へ排出用液体を供給しつつ前
   記掘削機の前部へ供給された前記排出用液体とと
   もに前記掘削機の後方へ排出する、特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項に記載の既設管路
   の更新方法。 ５ 地中に埋設されている既設管を破壊しつつ新
   設管を敷設することにより既設管路を更新する方
   法であつて、前記既設管内を流れる流体用の流路
   を有するシールド型トンネル掘削機を前記既設管
   に沿つて前進させて少なくとも前記既設管を前記
   掘削機により掘削し、前記掘削機を前進させる
   間、前記掘削機の前記流路に連通された流路を有
   するシール手段を前記掘削機の前方にあつて前記
   既設管内に配置して前記掘削機による掘削物が前
   記既設管内を前方へ流動することを防止するとと
   もに前記流体を前記シール手段の前記流路および
   前記掘削機の前記流路を経て前記掘削機の後方へ
   流動させ、前記掘削機による掘削物を前記掘削機
   の後方へ排出し、前記新設管を前記掘削機による
   掘削跡に配置すべく前記新設管を推進手段により
   前記掘削跡内で前進させることを含む、既設管路
   の更新方法。 ６ 前記流体用の流路を有する連結機構により前
   記シール手段と前記掘削機とを相互に連結し、該
   連結機構の前記流路を介して前記流体を前記シー
   ル手段から前記掘削機に流動させる、特許請求の
   範囲第５項に記載の既設管路の更新方法。 ７ 前記掘削機による前記既設管の掘削時に前記
   既設管の周りの土砂をも掘削する、特許請求の範
   囲第５項または第６項に記載の既設管路の更新方
   法。 ８ 前記新設管の前進により、前記掘削機を前進
   させるとともに前記シール手段を前進させる、特
   許請求の範囲第５項、第６項または第７項に記載
   の既設管路の更新方法。 ９ 掘削された前記既設管の破片を前記掘削機の
   前部に配置されたクラツシヤによりさらに小片に
   破砕し、破砕された小片を、前記掘削機の後方か
   ら前記掘削機の前部へ排出用液体を供給しつつ前
   記掘削機の前部へ供給された前記排出用液体とと
   もに前記掘削機の後方へ排出する、特許請求の範
   囲第５項、第６項、第７項または第８項に記載の
   既設管路の更新方法。 １０ 地中に埋設されている既設管を破壊しつつ
   新設管を敷設することにより既設管路を更新する
   装置であつて、前記既設管に沿つて移動されて少
   なくとも前記既設管を掘削するシールド型トンネ
   ル掘削機と、前記掘削機による掘削物が前記既設
   管内を前方へ流動することを防止すべく前記掘削
   機の前方にあつて前記既設管内に配置されるシー
   ル手段と、前記掘削物を前記掘削機の後方へ排出
   する手段と、前記新設管を前記掘削機による掘削
   跡に配置すべく前記新設管を前記掘削跡内で前進
   させる推進手段とを含む、既設管路の更新装置。 １１ 前記シール手段および前記掘削機は、前記
   推進手段により前記新設管とともに前進される、
   特許請求の範囲第１０項に記載の既設管路の更新
   装置。 １２ 前記シール手段は、前記既設管内に該既設
   管に沿つて移動可能に配置された連結機構により
   前記掘削機に連結されている、特許請求の範囲第
   １０項または第１１項に記載の既設管路の更新装
   置。 １３ 地中に埋設されている既設管を破壊しつつ
   新設管を敷設することにより既設管路を更新する
   装置であつて、前記既設管に沿つて移動されて少
   なくとも前記既設管を掘削する、前記既設管内を
   流れる流体用の流路を有するシールド型トンネル
   掘削機と、前記掘削機による掘削物が前記既設管
   内を前方へ流動することを防止すべく前記掘削機
   の前方にあつて前記既設管内に配置される、前記
   掘削機の前記流路に連通された流路を有するシー
   ル手段と、前記掘削物を前記掘削機の後方へ排出
   する手段と、前記新設管を前記掘削機による掘削
   跡に配置すべく前記新設管を前記掘削跡内で前進
   させる推進手段と、前記流体を前記シール手段の
   前記流路と前記掘削機の前記流路を経て前記新設
   管の後方へ流動させるべく前記掘削機の前記流路
   に連通された、前記新設管内に配置された仮設流
   路手段とを含む、既設管路の更新装置。 １４ 前記シール手段と前記掘削機とは前記流体
   用の流路を有する連結機構により連結されてお
   り、前記シール手段の前記流路と前記掘削機の前
   記流路とは前記連結機構の前記流路を介して連通
   されている、特許請求の範囲第１３項に記載の既
   設管路の更新装置。