JPH06288180A - 拡大シールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】既設管の拡大敷設替えに際し、その推進が容易
で、任意の断面形状を選択出来る開放型の拡大シールド
装置を提供する。 【構成】その前面に、除去すべき既設の覆工３ａの径Ｄ
２より大なる径Ｄ１をなす開放部５ｓを形成した外殻５
の内周面に沿って、各先端にカッタビット１９ａが設け
られたオーガー１９を、地盤２を外殻５の前端縁と相似
形状に掘削し得る形で複数設けておく。シールド推進に
際し、地盤２の外殻５が推進すべき部分のみが、所定の
穿孔径Ｌ３をなすオーガー１９によりもまれて幅Ｌ３の
輪溝状に繰り抜かれる形で限定的に緩められて、これに
推進ジャッキ１１の推進力が加わることにより、地盤性
状に拘らずこれを緩ませることなく円滑な推進が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、老朽化した既設管渠を
新設管渠に拡大敷設替えするに用いるに好適な、拡大シ
ールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、老朽化したり、或いは機能不足に
陥った既設管渠を改修、即ちこれを新設管渠に更新する
際には、地上から土留め用杭を用いて撤去、新設作業を
行う開削工法や、或いは既設管渠より一回り大きな断面
のシールド機をその周囲を取り囲む形で推進させて、該
シールド機内で既設管渠の解体撤去作業と、既設のもの
よりサイズアップした新設セグメントの建て込み作業を
行うシールド工法等により、拡大敷設替えする方法があ
る。このうち、開削工法は公知のように道路事情、周辺
環境を悪化させるために、こういった地上環境に影響を
与えたくない地域においてはシールド工法の採用が多く
望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド工
法には掘削すべき地盤の性状に応じて、密閉型、開放型
等の各種の拡大シールド装置が用いられるが、密閉型シ
ールドは、他の埋設物の離隔及び土被りが小さい場合に
は切羽の圧力管理が難しく、またカッタビットの切削効
率が全体作業の能率を左右するために、極めて緻密な施
工計画及び管理が必要とされる、という施工上の問題点
を抱えている。しかも回転する掘削機構を、既設管渠周
囲の地盤を環状に掘り抜く形で設けた上で、該既設管渠
周囲の環状部分にここを密閉する形でシールド隔壁を設
けなければならないために、その構成及びシールド断面
形状は、既設管渠の断面形状に制約を受け易い。従っ
て、密閉型シールドにおいて、既設管渠の断面形状と対
応しないような任意のシールド断面形状を選択しようと
すると、その装置構成が極めて複雑になり、汎用性に欠
けるという難点がある。一方、開放型シールドは断面形
状の選択の幅は拡がるものの、例えば既設管渠が開削工
法で敷設されてその周りに埋め戻し土が用いられていた
り或いは地下水が多い場合には地盤が軟弱になっている
のでこれを緩ませて地盤沈下を引き起こす危険性が有
り、これに反して、既設管渠周りに薬液注入が施されて
いる場合には地盤が硬化してシールドスキンプレートの
貫入抵抗があまりにも大になってしまうために、このよ
うな開放型シールドを適用可能な地盤条件は極めて限定
されているという不都合がある。従って土被りの大小、
地盤性状に制約を受けることなく、既設管渠を任意の断
面形状の新設管渠に拡大敷設替えすることが出来るよう
な適当なるシールド装置があれば非常に都合が良い。そ
こで本発明は、上記事情に鑑み、地盤性状に拘らずこれ
を緩ませることなくシールド装置を円滑に推進出来るよ
うにして、任意の新設管渠断面形状を選定し得る、汎用
性の高い開放型の拡大シールド装置を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、地盤
（２）中を推進自在な殻体（５）を有し、前記殻体
（５）の推進方向前面に、除去すべき既設管（３ａ）の
径Ｄ２より大なる径Ｄ１の開放部（５ｓ）を形成し、前
記殻体（５）の内周に沿って、その先端に掘削ビット
（１９ａ）の設けられたオーガー（１９）を、前記地盤
（２）を該殻体（５）の前端縁部と相似形状に掘削し得
るように複数設けて、構成される。なお、（ ）内の番
号等は、図面における対応する要素を示す、便宜的なも
のであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束さ
れるものではない。以下の作用の欄についても同様であ
る。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、殻体（５）の
推進に際し、オーガー（１９）が地盤（２）を殻体
（５）の前端縁部と相似形状に掘削するように作用す
る。

【０００６】

【実施例】図１は本発明による拡大シールド装置の一実
施例を用いた既設管渠の拡大敷設替え作業を示す側面
図、図２は図１に示す拡大シールド装置のII、II矢視
図、図３は図１に示す拡大シールド装置のIII、III矢視
図、図４は本発明による拡大シールド装置の別の実施例
を示す正面図、図５は図４に示す拡大シールド装置の背
面図、図６は本発明による拡大シールド装置のさらに別
の実施例を示す正面図、図７は本発明による拡大シール
ド装置のさらに別の実施例を示す正面図、図８は図６に
示す拡大シールド装置を用いて既設管渠を拡大敷設替え
する際における地盤改良作業を示す斜視図である。

【０００７】拡大シールド装置であるシールド装置１
は、図１に示すように、所定の外径Ｌ１をなす形で全体
形状円筒形に形成されたスキンプレート、即ち外殻５を
有しており、外殻５は、地盤２の地表面２ａから所定の
深さＰ１をなしその伸延方向を図１矢印Ａ、Ｂ方向に向
けた形で埋設供用されていて除去すべき既設管である下
水本管等の横断面形状円形をなす既設管路３のうち、既
に撤去更新された部分を除く図１矢印Ｂ方向端部におい
て、該既設管路３を形成している鉄筋コンクリート等か
らなり外径Ｄ２をなす円筒状の覆工３ａを包囲する形で
配設されている。外殻５の後側である図１矢印Ｂ方向側
には、新設管路３を拡大敷設替えした形の横断面形状円
形をなす新設管路３０が、例えば鉄筋コンクリート、或
いはスチール等からなるセグメント３１を、該セグメン
ト３１を構成している各々のセグメントピースを１リン
グの幅Ｌ２をなす形で円筒状にジョイントして、これを
地盤２中に埋設させることにより、既に敷設更新されて
おり、セグメント３１の前端部３１ａは、シールド装置
１の外殻５内に、１乃至２リング分（図１においては
１．５リング分）入り込み配置した形になっている。ま
た、外殻５の後端部である矢印Ｂ方向側端部にはテール
シール５１が、該外殻５とセグメント３１外周との間の
間隙をシールする形で設けられており、一方外殻５の前
端部である矢印Ａ方向側端部には、その先端側が鋭利に
補強された貫入ブレード１６が、図２に示すように該外
殻５の前端縁に沿ってここに複数固定装着されている。

【０００８】外殻５内の図１矢印Ａ方向側に示す前部に
は、図１に示すように、前記覆工３ａ周囲の地盤を掘削
するためのエキスカベータ７が、そのホーアタッチメン
ト７ａ部分を矢印Ｃ、Ｄ方向に回転自在で且つ矢印Ｅ、
Ｆ方向に揺動自在で且つ矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退自在
に支持された形で、該外殻５内の天端部に固定配設され
ており、即ちエキスカベータ７は、そのホーアタッチメ
ント７ａが図１破線で示すように移動して、その移動領
域中に配置する土砂及び以下に述べるコンクリートカッ
タ６を介しての覆工３ａの解体により生じるガラ等を、
後方側である矢印Ｂ方向側に向けて掻き取る形で収集し
得るように構成されている。エキスカベータ７の前方で
ある図１矢印Ａ方向側には、覆工３ａを切断するための
コンクリートカッタ６が、既設管路３の後端即ち矢印Ｂ
端部における覆工３ａ上にここを走行可能な形で配置さ
れており、コンクリートカッタ６には２ヶの鋸刃６ａ、
６ｂが、該覆工３ａを既設管路３の周長方向及び延長方
向に沿ってそれぞれ切断し得る形で設けられている。コ
ンクリートカッタ６の前方である矢印Ａ方には、地盤改
良機１５が、図１左右一対に示すそのグリッパ１５ｂ、
１５ｂを介して該改良機１５の支持本体であるビーム１
５ａ部分を覆工３ａの内周と接続し得る形で、該覆工３
ａの内底部分を走行自在な形でここに配設されており、
地盤改良機１５には薬注ガン１５ｃが、該ガン１５ｃに
接続されるパイプ等を介して地盤２中にこれを改良強化
するための薬材を供給注入し得る形で設けられている。
なお、図１に示す実施例においては、地盤改良用の薬注
ガン１５ｃは、シールド装置１の外殻５内にも、前記地
盤改良機１５の薬注ガン１５ｃとその薬材注入圧送方向
を違える形で配設されている。

【０００９】一方エキスカベータ７の後側である矢印Ｂ
方向側には、スクリュコンベヤ９が、コンクリートカッ
タ６により切断される覆工３ａのガラと、エキスカベー
タ７を介して掘削形成される該覆工３ａの周囲の地盤２
のズリを、外殻５のガーダー部５２より後方側である矢
印Ｂ方向側に搬送し得る形で設けられており、ガーダー
部５２の後側である矢印Ｂ方向側には、新設管路３０の
セグメント３１を建て込み形成するためのエレクタ１０
が、該ガーダー部５２に装着支持された形で設けられて
いる。エレクタ１０は、図３に示すように、外殻５の内
周との間に所定の間隙Ｌ６をなす形で板輪状に形成され
たガイドリング１０ｃを有しており、ガイドリング１０
ｃは、外殻５の内周に装着された複数のガイドローラ１
０ｄを介して、該外殻５に対してシールド内周方向に回
転自在な形でこれに支持されている。ガイドリング１０
ｃには、図１に示すように、セグメントピースを把持し
得る把持ア−ム１０ｂが、該ガイドリング１０ｃを介し
てシールド内周方向に回転自在で且つ放射方向である矢
印Ｉ、Ｊ方向に突出後退自在な形で設けられており、ま
た、ガイドリング１０ｃの後方側（矢印Ｂ方向側）に
は、図１矢印Ａ、Ｂ方向に伸延する梁状部材であるセグ
メント搬入ビーム１０ａが、図示されない新設管路３０
の矢印Ｂ方側から適宜な搬送手段を介して搬送される、
セグメント３１を構成しているセグメントピースを把持
ア−ム１０ｂに受け渡し自在な形で設けられている。ま
た、外殻５の後部には、シールド装置１をその推進方向
である矢印Ａ方向側に向けて地盤２中に推進させ得る推
進ジャッキ１１が、図３に示すように、該外殻５の内周
に沿ってここに複数装着固定されており、各推進ジャッ
キ１１にはラム１１ａが、セグメント３１の前端部３１
ａに推進反力を求めて、矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退駆動
自在な形で設けられている。

【００１０】ところで、シールド装置１には、図１及び
図２に示すように、その外殻５の前部である矢印Ａ方向
側部の内周全域に亙って推進補助手段１２が、該外殻５
の推進方向前面端部に前記覆工３ａの外径Ｄ２より大な
る径Ｄ１の開放部５ｓを形成する形で設けられており、
推進補助手段１２には、各々が鋼管等からなり列状に並
ぶ形のパイプ１３が複数設けられている。複数のパイプ
１３は、ガイドフレーム１７を介して連結一体化された
形で外殻５の内周に溶接等により固定されており、複数
のパイプ１３は、外殻５の構造強度を補強することによ
りシールド装置１における外殻５内の空間を支保するの
を補助すると共に、シールド装置１が推進すべき地盤２
を外殻５の前端形状に沿って穿削するためのオーガー１
９のケーシングとなっている。即ち推進補助手段１２
は、その各々がその先端に設けられたカッタビット１９
ａを介して地盤２を所定の穿孔径Ｌ３で穿孔自在な複数
のオーガー１９により構成されており、オーガー１９
は、外殻５の前端部において、その掘削ビットであるカ
ッタビット１９ａが、パイプ１３内の前端部に配設され
た前記貫入ブレード１６の内側にそれぞれ配置された形
で、該外殻５の内周に沿って所定台数だけ（実施例にお
いてはパイプ１３の本数だけ）設けられている。各オー
ガー１９にはスクリュロッド１９ｂが、オーガー用モー
タを介してカッタビット１９ａを旋回駆動自在な形でパ
イプ１３内に収容されている。従って、シールド装置１
のオーガー１９は、該シールド装置１より前方（矢印Ａ
方）の地盤２を外殻５の前端縁部形状と相似形状に掘削
し得る形で、外殻５の内周に沿って複数配設されてい
る。

【００１１】シールド装置１は、以上のような構成を有
しているので、該シールド装置１を用いて既設管路３の
改修を行うには、該既設管路３の通水切替、ヘドロ処
理、管内洗浄、枝管撤去等と、該管路３の上方における
地表面２ａ部分の陥没対策として路面仮覆工を行う等の
事前処理を施して後、適宜な発進立坑からシールド装置
１を発進させる。そして、図１に示すように、その外殻
５を未だ解体撤去されていない既設管路３の後端部から
その後側にかけて、覆工３ａの外方を包囲する形にして
シールド装置１を配置させ、外殻５内部におけるその前
半分である矢印Ａ方向側において覆工３ａの解体撤去作
業を行い、一方外殻５内部の後半分では、穿設管路３０
を形成するためのセグメント３１を建て込む作業を行い
ながら、該装置１を図１矢印Ａ方向側に推進させて、既
設管路３をこれより一回り大きな新設管路３０に更新し
ていく。この際の、コンクリートカッタ６、エキスカベ
ータ７、スクリュコンベヤ９、エレクタ１０、推進ジャ
ッキ１１、オーガー１９等の駆動は、立体ＴＶ画像を介
してリモートコントロールする形で坑外から行う。

【００１２】シールド推進に際しては、まず地盤改良機
１５のビーム１５ａを、グリッパ１５ｂ、１５ｂを介し
て既設管路３の覆工３ａに支持させた状態にしておい
て、薬注ガン１５ｃに薬注用のパイプを接続し、該パイ
プが所定の長さになるまで（即ち地盤改良すべき地盤２
の深さに対応した長さ分だけ）適宜継ぎ足し延長させつ
つ、地盤２中の矢印Ａ方向に向けて貫入させる。そし
て、地盤２を改良安定化させるに適した公知の地盤改良
用薬液を、薬注用のパイプを引き戻しつつ、図示しない
注入用ポンプフィーダ等から薬注ガン１５ｃを介して地
盤２中に圧送注入する。すると、シールド装置１の前方
側である矢印Ａ方側に配置している外殻５の前端部より
先行する部分の地盤２は、既設管路３の覆工３ａの放射
方向外側を包囲する部分の地盤２が地下水も含めて薬液
により固められて所定の地盤強度をなす形で、その改良
安定化が図られる。従って、シールド装置１の外殻５は
常に、その推進に先立ち、改良安定化が図られて該外殻
５内への土砂流入が防止された形の地盤２の後側を推進
していく形になる。なお、こうしてシールド装置１が推
進すべき外殻５より穿孔する部分の地盤２の改良安定化
を図る際、さらに外殻５の放射方向外側の地盤２をも改
良強化する必要があれば、図１に図示した外殻５内の薬
注ガン１５ｃを介して、さらに広範囲に地盤改良用薬液
を地盤２中に注入し、後に新設されるセグメント３１の
周囲の地盤２を補強安定化しておくことも可能である。

【００１３】こうして地盤改良用薬液の注入完了によ
り、外殻５より先行する地盤２の改良安定化が図られた
ところで、次に、推進ジャッキ１１のラム１１ａを介し
て既に建て込み覆工されて地盤２に定着支持されている
形の新設のセグメント３１の前端部３１ａに推進反力を
求める形で、シールド装置１の外殻５を矢印Ａ方向に向
けて所定距離、即ち例えば新設されるセグメント３１の
リング幅Ｌ２と対応する形の推進ジャッキ１１のストロ
ーク分だけ推進させる。この際、これと同時に、既に建
て込み定着された新設管路３０のセグメント３１の前端
部３１ａに推進ジャッキ１１のラム１１ａを当接させた
状態において、推進補助手段１２のオーガー用モーター
を駆動させて、各々のオーガー１９をパイプ１３内で回
転させる。すると、既に地盤改良用薬液により改良安定
化が図られて所定の強度に到達している地盤２が、外殻
５の推進距離分だけ、オーガー１９のカッタビット１９
ａが設けられた外殻５の前端縁部（矢印Ａ方向側端部）
と相似形状に掘削される。そしてこれにより、推進補助
手段１２が装着された外殻５が推進すべき部分の地盤２
のみが、所定の穿孔径Ｌ３をなすカッタビット１９ａに
よりもまれた形で、即ち幅Ｌ３をなす輪溝状に繰り抜か
れる形で限定的に緩められて、これに推進ジャッキ１１
の推進力が加わる形で、推進補助手段１２を含めた外殻
５が地盤２中に容易に貫入推進する。従って、シールド
装置１は、その外殻５が推進補助手段１２分だけ貫入抵
抗が増すにも拘らず、オーガー１９を介して外殻５の前
端縁部（矢印Ａ方向側端部）と相似形状に掘削されるこ
とにより、円滑に推進することが出来ると共に、該推進
補助手段１２により外殻５内の空間が支保補強された形
で装置全体の構造強度が確保されているところから、土
被り即ち既設管路３の深さＤ１が小さい場合にも外殻５
が土圧により変形することなく、安全に推進することが
出来る。また、シールド装置１の推進に際し、外殻５の
前端縁には貫入ブレード１６が、その各々の先端側が鋭
利に補強された形で複数装着されているところから、一
旦改良強化された地盤２における外殻５より外側の部分
を不要に掻き乱すことなく、該外殻５は地盤２中に的確
に貫入することが出来る。なお、オーガー１９を介して
穿孔掘削された地盤２の土砂は、スクリュロッド１９ｂ
を介して各パイプ１３の矢印Ｂ方向側の開口端等から掘
削ズリとなって排出されて、該排出された掘削ズリはエ
キスカベータ７の下方に一旦集積貯留される。従って、
オーガー１９穿孔により生じる土砂は、以下に述べる掘
削作業により形成される掘削ズリを処理すると同時に、
エキスカベータ７のホーアタッチメント７ａ、スクリュ
コンベヤ９を介して効率的に排出処理される。

【００１４】シールド推進作業を行ったところで次に、
コンクリートカッタ６を駆動させてその鋸刃６ａ、６ｂ
を適宜回転及び移動させる形で、覆工３ａを構成してい
る鉄筋コンクリート等を適宜な塊状に分割するようにこ
れを切断して、既設管路３を所定の進行ピッチ分だけ解
体する作業を行う。そして、覆工３ａの切断作業を所定
の進行ピッチ分だけ終えたところで、コンクリートカッ
タ６を前出の地盤改良機１５と共に、既設管路３内にお
けるシールド掘進方向前方側である矢印Ａ方向側に走行
移動させる形で退避させる。こうしておいて、エキスカ
ベータ７を、そのホーアッタチメント７ａを適宜矢印
Ａ、Ｂ方向に突出後退及び、矢印Ｃ、Ｄ方向に回転及
び、矢印Ｅ、Ｆ方向に揺動させる形で、図１破線で示す
ように駆動させて、覆工３ａ外周囲においてシールド装
置１の推進補助手段１２との間に環状に残留配置してい
る地盤２を掘削し、当該掘削により形成された土砂をコ
ンクリートカッタ６により塊状に切断されてガラとなっ
た覆工３ａと共にホーアタッチメント７ａに掻き集めさ
せる形で除去して、これにより既設管路３を新設管路３
０の横断面径に対応させた形で拡大する。そして、覆工
３ａの鉄筋を含むガラと地盤２のズリをスクリュコンベ
ヤ９に、これらを混ぜたままの状態で搭載する。これ等
の解体済み覆工３ａと地盤２の掘削ズリは、既に更新敷
設された新設管路３０を介して、該新設管路３０の後方
側であるシールド装置１の発進坑口側、即ち図１矢印Ｂ
方向側に搬送し、適宜坑外へ排出処理する。

【００１５】こうして既設の覆工３ａの解体撤去及び地
盤２の拡大掘削を行う際、これが行われるに対応した部
分の地盤２は、既にシールド装置１に先行する形でその
前方側である矢印Ａ方向側において既設管路３中に配置
している地盤改良機１５の薬注ガン１５ｃを介して、地
盤改良用薬液が注入されることによりその改良安定化が
図られて固められており、従って、エキスカベータ７が
掘削すべき新設管路３０の切羽２ｂの安定もまた確保さ
れているところから、該切羽２ｂが崩れて土砂等が外殻
５内に流入する危険性なく円滑且つ安全に解体及び掘削
作業が行われ得る。また、コンクリートカッタ６、エキ
スカベータ７等の機械設備を駆動させる際には、これに
より避け難い形である程度の衝撃、振動が生じるが、当
該解体及び掘削作業を行っているシールド装置１は既に
上述したように一旦地盤改良用薬液を介して地盤改良を
施されて後、外殻５が貫入する部分のみが限定的に輪溝
状に緩められた形になっている地盤２中に配置している
ことにより、これらの機械設備６、７の駆動により生じ
る衝撃、振動によっても、シールド装置１の上側の地盤
２を緩めてここに地盤沈下を生じさせるような危険性は
極力回避される。さらに、既設管路３の覆工３ａは、そ
のうちシールド装置１の外殻５内に取り込まれた後端部
分である矢印Ｂ方向側端部のみが切断解体されるところ
から、解体作業時に覆工３ａの予期しない部分が土圧に
より破壊することはなく、従って既設管路３内の作業に
係る安全性は、これが破壊撤去される直前まで確保され
ている。

【００１６】こうして、所定の掘進ピッチ、例えばセグ
メント３１のリング幅Ｌ２と対応する距離だけ覆工３ａ
の解体撤去と地盤２の掘削を行うと、該掘進ピッチに対
応した分だけ新設管路３０の切羽２ｂが矢印Ａ方向に前
進する。そこで次に、推進ジャッキ１１のラム１１ａを
矢印Ａ方向に後退駆動させてから、エレクタ１０を介し
て、新設管路３０の図１右方の図示しない坑口側から搬
送されたセグメントピースをセグメント搬入ビーム１０
ａを介して把持ア−ム１０ｂに把持させて、これをガイ
ドローラ１０ｄを介してガイドリング１０ｃを図３矢印
Ｇ、Ｈ方向に回転させ、又ア−ム１０ｂを矢印Ｉ、Ｊ方
向に突出乃至後退させる形で、セグメントピースを円筒
状にジョイントして、既に構築されているセグメント３
１の前端部３１ａに継ぎ足すように建て込む。即ち新設
管路３０の覆工部材であるセグメント３１を１リング分
延長構築し、これを地盤２に定着支持させる。するとこ
れにより、既設管路３は所定距離、例えばセグメント３
１のリング幅Ｌ２と対応する距離だけが新設管路３０に
置き換えられる形で、拡大更新される。

【００１７】そこで、再び前述したように、地盤改良機
１５を介して地盤改良用の薬液を注入することにより地
盤２を改良安定化してからシールド装置１を推進させ、
覆工３ａの解体撤去作業と既設の覆工３ａの周りの地盤
２を除去する形の拡大掘削作業を行い、セグメント３１
を建て込み延長させる一連の作業を、所定の施工サイク
ルで繰り返していく。するとこれにより、老朽化した既
設管渠である既設管路３を新設管渠である新設管路３１
に拡大敷設替えするための一連の作業を、地表面２ａに
何等影響を与えることなく、シールド装置１の外殻５内
で行うことが、効率的且つ安全確実に行われる。

【００１８】なお、上述した実施例においては、その外
殻５が円筒状に形成されたシールド装置１を用いて、横
断面形状円形をなす既設管路３を横断面形状円形をなす
新設管路３０に拡大敷設替えする例を述べたが、本発明
においては外殻５及びこれにより拡大敷設替えされる既
設管路３、新設管路３０等の断面形状が円形に限定され
る要素は全くなく、即ち管路３、３０のいずれかが矩
形、楕円状等に形成されていたり、或いはシールド装置
の外殻５が管路断面形状に対応する形で、矩形、楕円或
いは門型等の如何なる形状に形成されていて何等差し支
えない。例えば、図４にその正面側を示し図５にその背
面側を示すシールド装置１には、その横断面形状が長円
形をなす環状に形成された形の外殻２５が、断面円形の
既設管路３の外方を包囲する形で配設されており、断面
長円形をなす外殻２５の後方側（図１においては矢印Ｂ
方向側に対応する図５紙面の手前側）には、長円形をな
すセグメントが建て込まれる。従って、既設管路３とこ
れが拡大更新された後の新設管路の断面形状は必ずしも
対応していないが、前述した断面円形の新設管路３０を
形成構築するのと全く同様の施工手順で、断面長円形の
新設管路を構築することが何等の障害なく出来る。即
ち、本発明においては、元あった既設管路３の断面形状
に限定されることなく、該管路３の更新に際し、新設さ
れるセグメントの搬入が容易であったり、或いは、上下
水等の流通、送配電線架設、人車等の走行といったよう
なその供用目的に最も適した管路断面形状になるよう
に、任意の形状の新設管路を選択的に構築することが出
来る。

【００１９】また、推進補助手段１２は、上述した実施
例のようにオーガー１９のケーシングであるパイプ１３
が、ガイドフレーム１７を介して複数連結された構成に
なっていなくとも構わず、例えば図６に示すように、複
数のパイプ１３が、通常地盤支持の為に用いられるパイ
プルーフ状に連結されてこれが構成されていても構わな
い。図６に示すシールド装置２６における推進補助手段
３２においては、周方向に隣接するパイプ３３、３３
が、該パイプ３３、３３の左右側部にそれぞれ設けられ
た雌ジョイント３３ａと雄ジョイント３３ｂを介して両
者が互いに連結された形で、外殻５の内周に沿って複数
のパイプ３３が並設されている。隣接するパイプ３３、
３３間の雌ジョイント３３ａと雄ジョイント３３ｂが連
結された部分には、オーガー１９が配置していないセク
ション３５が形成されており、殻セクション３５には、
雌ジョイント３３ａに嵌合された雄ジョイント３３ｂの
図６内側に形成されている空隙部分が、図６紙面と交差
方向に伸延する形で配設されている。従って、推進補助
手段３２においては、図８に示すように、内周方向に隣
接するオーガー１９、１９のケーシングであるパイプ３
３、３３間にセクション３５が、それぞれ図８矢印Ａ、
Ｂ方向に伸延する形で形成配設されており、当該隣接す
るパイプ３３、３３間に形成されるセクション３５を介
して、地盤改良用薬液２２を注入する為の薬注管３６
を、図８に示すように、シールド前方側（図６紙面の手
前側）の地盤２中に向けて、例えば改良すべき穿孔距離
Ｌ４分だけ矢印Ａ方向に向けて、ここに貫入させること
が出来る。これにより、前述した、シールド装置１の外
殻５内に設けられる薬注ガン１５ｃ又は地盤改良機１５
等の地盤改良材注入手段を省略したり、或いはその構成
を簡略化することが可能となる。

【００２０】さらに外殻５内に設けられる推進補助手段
１２は、既設の覆工３ａの外周に限りなく接近し得る形
で（開放部５ｓが限りなく小さくなる形で）設けられて
いても差し支えなく、即ち図７に示す例においては、推
進補助手段１２を構成している各オーガー１９の穿孔径
Ｌ３が、覆工３ａの外周と外殻５の内周の間に形成され
る間隙部分の幅と対応する形でこれより若干小さくなる
ように形成されたものを用いて構成されている。各パイ
プ１３には前述した実施例と同様にオーガー１９が配設
されており、従って、図７に示すシールド装置２７は、
その推進時にオーガー１９を介して、覆工３ａの外周と
外殻５の内周の間に配置している地盤２の略殆どを掘削
除去してしまうことが出来る。従って、シールド推進に
引き続き行われるべきエキスカベータ７等を介しての拡
大掘削時には、単にこれ等の覆工３ａ、外殻５、及び各
パイプ１３間の間隙を介してここに残留している地盤２
を除去するだけで良く、掘削作業の省力化を図ることが
出来る。

【００２１】なお、本発明の適用は、実施例において述
べたような、下水管等の管渠である既設管路３の拡大敷
設替えに限定されるものではなく、地盤２中に掘削形成
された坑道中に建て込まれた管渠状の構造体であれば、
例えばこれより大断面をなす電車線、道路等のトンネル
や、ダム取水路、その他、その大小及び使用目的に拘ら
ず任意の既設管渠を、任意の形状、構成の新設管渠に更
新するのに適用されて何等差し支えない。さらに、シー
ルド装置１において既設管路３を拡大敷設替えするため
に用いるコンクリートカッタ６、エキスカベータ７、ス
クリュコンベヤ９等は、同様の働きをし得る他の機械設
備を用いてこれを行っても全く構わない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、地
盤２中を推進自在な外殻５等の殻体を有し、前記殻体の
推進方向前面に、除去すべき覆工３ａ等の既設管の径Ｄ
２より大なる径Ｄ１の開放部５ｓを形成し、前記殻体の
内周に沿って、その先端にカッタビット１９ａ等の掘削
ビットの設けられたオーガー１９を、前記地盤２を該殻
体の前端縁部と相似形状に掘削し得るように複数設けて
構成したので、殻体の推進に際し、オーガー１９が地盤
２を殻体の前端縁部と相似形状に掘削することが出来
る。従って、シールド装置１等の本発明による拡大シー
ルド装置は、シールド推進に先立ち、殻体が推進すべき
地盤中に地盤改良剤を任意の範囲に注入することによ
り、該地盤を十分な強度に改良硬化させておくことが出
来、当該地盤の改良硬化によってシールド推進が阻害さ
れることはない。即ち殻体は、これを推進させる為の推
進ジャッキ１１等の推進手段による推進力に加えて、オ
ーガー１９による地盤掘削に補助される形で、円滑に推
進することが出来るので、本発明の拡大シールド装置に
よれば、除去すべき既設管の周囲の地盤性状や、その土
被りの大小に制約を受けることなく、常に良好な掘進作
業が保証される。また、殻体が推進すべき地盤は、オー
ガーを介して殻体前端縁部と相似形状に掘削されること
により、シールド推進によって、殻体が貫入する領域以
外の不要の範囲の地盤がかき乱されることがない。故
に、老朽化した既設管渠を新設管渠に拡大敷設替えする
際に、開放部を介して既設管渠を取り囲む形で殻体を推
進させて、該殻体内の前部で既設管渠の解体撤去作業を
行いながら、後部で既設のものより一回り大きな断面の
新設セグメント、現場打設覆工等の新設管渠の構築作業
を行うようにすれば、除去すべき既設管周囲の地盤に緩
みを生じさせたり、延いては地盤沈下を生じさせる危険
性なく、効率的且つ安全な拡大敷設替え作業が、地上構
造物並びに地盤、地下水位等に影響を何等与えることな
く円滑に行われ得る。なお、本発明による拡大シールド
装置は、その殻体が、除去すべき既設管の径Ｄ２より大
なる径Ｄ１の開放部５ｓを形成するように構成されてい
る、所謂開放型シールド機であるために、その断面形状
は既設管断面形状に制約を受けることなく、任意の形状
を選択することが出来る。従って、本シールド機の選択
に当たっては、前述したように既設管周囲の地盤性状に
限定されることがないことに加えて、長円形、矩形等の
任意の新設管渠断面形状を選定することが出来るので、
広範な施工条件に対応することが出来、故に、汎用性が
高い拡大敷設替えシールド施工を得ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による拡大シールド装置の一実施例を用
いた既設管渠の拡大敷設替え作業を示す側面図である。

【図２】図１に示す拡大シールド装置のII、II矢視図で
ある。

【図３】図１に示す拡大シールド装置のIII、III矢視図
である。

【図４】本発明による拡大シールド装置の別の実施例を
示す正面図である。

【図５】図４に示す拡大シールド装置の背面図である。

【図６】本発明による拡大シールド装置のさらに別の実
施例を示す正面図である。

【図７】本発明による拡大シールド装置のさらに別の実
施例を示す正面図である。

【図８】図６に示す拡大シールド装置を用いて既設管渠
を拡大敷設替えする際における地盤改良作業を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１……拡大シールド装置（シールド装置） ２……地盤 ３ａ……既設管（覆工） ５……殻体（外殻） ５ｓ……開放部 １９……オーガー １９ａ……掘削ビット（カッタビット）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｌ 1/024 (71)出願人 000002299 清水建設株式会社 東京都港区芝浦一丁目２番３号 (71)出願人 000206211 大成建設株式会社 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 (71)出願人 000235543 飛島建設株式会社 東京都千代田区三番町２番地 (71)出願人 000195971 西松建設株式会社 東京都港区虎ノ門１丁目20番10号 (71)出願人 000140982 株式会社間組 東京都港区北青山２丁目５番８号 (71)出願人 000174943 三井建設株式会社 東京都千代田区岩本町３丁目10番１号 (72)発明者 武田 邦夫 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 中尾 努 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 山本 征彦 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 勝沼 清 東京都港区赤坂二丁目３番６号 株式会社 小松製作所内 (72)発明者 萩原 英樹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 平地 正憲 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 清水 好臣 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 渡辺 徹 神奈川県大和市下鶴間2570−４ 西松建設 株式会社技術研究所内 (72)発明者 竹之内 康昭 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 本多 正人 東京都千代田区岩本町三丁目10番１号 三 井建設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤中を推進自在な殻体を有し、 前記殻体の推進方向前面に、除去すべき既設管の径より
   大なる径の開放部を形成し、 前記殻体の内周に沿って、その先端に掘削ビットの設け
   られたオーガーを、前記地盤を該殻体の前端縁部と相似
   形状に掘削し得るように複数設けて構成した、拡大シー
   ルド装置。