JPH07269272A - 既設管撤去および新設管構築用シールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既設管の周りを任意断面に掘削し、既設管を
撤去するとともに、任意断面のトンネルを施工し得る既
設管撤去および新設管構築用シールド工法を提供するこ
と。 【構成】 既設管２５の外側に、既設管２５の周りにこ
れと非接触で偏心回転可能なカッタ４を有するシールド
機１を設置し、前記カッタ４により既設管２５の周りを
任意断面に掘削し、掘削後、シールド機１を推進させ、
トンネル掘削後、シールド機内２で既設管２５を切断
し、撤去するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、既設管撤去および新設
管構築用シールド工法に係り、さらに詳しくは既設の下
水道や上水道等のトンネルが古くなって改修が必要とな
った場合に、既設管を撤去したり、撤去と同時に任意断
面形状のトンネルを掘削し、新設管を構築するシールド
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、円形断面の既設管を撤去し、再び
円形断面の新設管を施工して行く工法はあったが、断面
矩形や、楕円形または馬蹄形等の任意断面のトンネルを
掘削し、任意断面の新設管を構築するシールド工法は存
在していない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
では既設管を撤去後、使用目的に合わせて任意断面形状
の新設管を構築することができなかった。

【０００４】本発明の目的は、上記の事情に鑑み提案さ
れたもので、その目的とするところは、既設管の周りを
任意断面に掘削し、既設管を撤去するとともに、任意断
面のトンネルを施工し得る既設管撤去および新設管構築
用シールド工法を提供することにある。

【０００５】また、本発明の他の目的は既設管を撤去す
ると同時に、任意断面の新設管を構築し得る既設管撤去
および新設管構築用シールド工法を提供することにあ
る。

【０００６】さらに、本発明の他の目的はより一層良好
に施工し得る既設管撤去および新設管構築用シールド工
法を提供することにある。

【０００７】さらに、本発明の他の目的は撤去前の残余
の既設管を利用して、能率良く新設管を構築し得る既設
管撤去および新設管構築用シールド工法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は既設管２５の外側に、既設管２５の周りに
これと非接触で偏心回転可能なカッタ４を有するシール
ド機１を設置し、前記カッタ４により既設管２５の周り
を任意断面に掘削し、掘削後、シールド機１を推進さ
せ、トンネル掘削後、シールド機内２で既設管２５を切
断し、撤去するようにしたものである。

【０００９】また、前記目的を達成するため、本発明は
既設管２５の外側に、既設管２５の周りにこれと非接触
で偏心回転可能なカッタ４を有するシールド機１を設置
し、前記カッタ４により既設管２５の周りを任意断面に
掘削し、掘削後、シールド機１を推進させ、トンネル掘
削後、シールド機内２で既設管２５を切断し、撤去する
とともに、シールド機内２に新設管構築用の資材３１を
搬入し、新設管３２を構築して行くようにしたものであ
る。

【００１０】さらに、前記目的を達成するため、本発明
は前記既設管２５の周りを掘削後、シールド機１の推進
時に、シールド機１のバルクヘッド３に取り付けられた
付着物除去手段により、既設管２５にこびりついている
裏込材等の付着物２８を取り除くようにしたものであ
る。

【００１１】さらに、前記目的を達成するため、本発明
は前記既設管２５の外周とシールド機１のバルクヘッド
３の開口部１９との間を、既設管２５の長さ方向に所定
の間隔をおいて設けられたシール部材２０により区画
し、この区画された空間に半固形物を埋め込んでシール
するようにしたものである。

【００１２】さらに、前記目的を達成するため、本発明
はシールド機内１に、撤去前の残余の既設管２５の内部
２６を通して新設管構築用の資材３１を搬入するように
したものである。

【００１３】

【作用】本発明では、既設管２５の外側に、既設管２５
の周りにこれと接触しないで偏心回転可能なカッタ４を
有するシールド機１を設置する。そして、前記カッタ４
により既設管２５の周りを任意断面に掘削し、掘削後、
シールド機１を推進させる。これにより、既設管２５の
周りに使用目的に合わせて断面円形のトンネルはもとよ
り、断面矩形，楕円形，馬蹄形等、任意断面のトンネル
を掘削することができる。

【００１４】前記トンネルを掘削し、シールド機１を推
進後、シールド機内２で既設管２５を切断し、その破砕
管をシールド機１の外部に搬出し、撤去する。

【００１５】これと同時に、シールド機内２に分割され
た状態のセグメント等の新設管構築用の資材３１を搬入
して組み立て、新設管３２を構築して行く。これによ
り、既設管２５の撤去と同時に、新たに掘削されたトン
ネルに沿って任意断面の新設管３２を構築することがで
きる。

【００１６】さらに、本発明では既設管２５の周りを掘
削後、シールド機１の推進時に、シールド機１のバルク
ヘッド３に取り付けられた付着物除去手段により、既設
管２５にこびりついている裏込材等の付着物２８を取り
除く。これにより、既設管２５の切断作業を能率良く、
かつ安全に進めることができる。

【００１７】さらに、本発明では既設管２５の外周とシ
ールド機１のバルクヘッド３の開口部１９との間を、既
設管２５の長さ方向に所定の間隔をおいて設けられたシ
ール部材２０により区画する。そして、前記区画された
空間にグリース等の半固形物を埋め込んでシールする。
これにより、シールド機１の前方からシールド機内２へ
のごみやほこり等の異物の侵入を防ぐことができ、シー
ルド機内２の作業環境を改善することができる。

【００１８】さらに、本発明ではシールド機内２に、撤
去前の残余の既設管２５の内部２６を通して、分割され
たセグメントやその接続機材等の新設管構築用の資材３
１を搬入する。これにより、撤去前の残余の既設管２５
を利用して、シールド機内２に新設管構築用の資材３１
を簡便に運び込むことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１，図２は本発明の第１実施例を示すもので、
図１は既設管を撤去している状態の既設管およびシール
ド機の縦断側面図、図２は図１の正面図である。

【００２０】これらの図に示す第１実施例では、シール
ド機１により断面円形の既設管２５の周りに断面馬蹄形
のトンネル３０を掘削するようにしている。

【００２１】この実施例で用いているシールド機１は、
カッタ４と、スクリューコンベア等の排土装置１２と、
土砂圧送装置１４と、反力盤１６と、シールドジャッキ
１７と、掘削方向制御用ジャッキ１８と、シールド機１
のバルクヘッド３に設けられたシール部材２０とシール
部材兼付着物除去手段であるブラシ２１の組と、半固形
物であるグリース２３を供給するグリース管２２と、既
設管２５の切断機であるワイヤソー２４とを備えてい
る。

【００２２】前記シールド機１の本体の外形と、カッタ
４の外形は、掘削すべきトンネルの断面形状に対応させ
て、この実施例では馬蹄形に形成されている。

【００２３】前記カッタ４は、カッタ台５と、これの前
面に多数配列された掘削ビット６とを有している。前記
カッタ台５の中心部には、穴７が設けられている。この
穴７は、図２から分かるように、既設管２５の外径より
も大きく、かつ既設管２５の中心Ｏ₁ に対して偏心位置
Ｏ₂ に設けられており、カッタ４が偏心回転しても既設
管２５に接触しないように、隙間８が形成されている。
前記カッタ台５の背面には、図２に示すように、軸９が
４本取り付けられている。各軸９は、矩形の隅角部に相
当する位置に設けられている。各軸９には、回転子１０
が取り付けられており、各回転子１０は当該軸９の中心
Ｏ₃ に対して偏心位置Ｏ₄ に設けられている。各回転子
１０は、駆動モータ１１に連結されている。各駆動モー
タ１１は、同じ方向に同期的に回転するようになってい
る。その結果、カッタ４は駆動モータ１１を一斉に駆動
させることにより、回転子１０および軸９を通じて回転
駆動され、既設管２５の中心Ｏ₁ に対して偏心位置Ｏ₂
を回転中心として偏心回転し、馬蹄形のトンネル３０を
掘削し得るようになっている。なお、図２中では掘削ビ
ットが省略されている。

【００２４】前記排土装置１２は、カッタ４により掘削
された土砂を取り込み、排土口１３を通じて次の土砂圧
送装置１４に引き渡すようになっている。

【００２５】前記土砂圧送装置１４は、ポンプ配管１５
を通じて土砂ポンプ（図示せず）に連結されている。そ
して、この土砂圧送装置１４は前記排土装置１２から受
け取った土砂を、ポンプ配管１５および土砂ポンプを通
じてシールド機１の反力盤１６の後方に埋め戻すように
なっている。

【００２６】前記反力盤１６は、シールド機１の後方部
に取り付けられている。

【００２７】前記シールドジャッキ１７は、地山を掘削
後、前記反力盤１６に反力を取ってシールド機１を推進
させる。

【００２８】前記掘削方向制御用ジャッキ１８は、トン
ネル３０の掘削時、シールド機１の前方部の方向を制御
し、掘削方向を制御する。

【００２９】前記シール部材２０とブラシ２１は、図１
に示すように、既設管２５の長さ方向に所定の間隔をお
いて配置され、バルクヘッド３の後方部と前方部に設け
られている。そして、前記シール部材２０とブラシ２１
とにより、シールド機１のバルクヘッド３の前方部と前
方部間に区画された空間が形成されている。また、前記
ブラシ２１はシールド機１の推進時に、既設管２５に付
着している裏込材等の付着物２８をかき取って除去す
る。

【００３０】前記グリース管２２は、グリース供給装置
（図示せず）に連結されていて、前記シール部材２０と
ブラシ２１により区画された空間に、半固形物であるグ
リース２３を供給し、シールするようになっている。

【００３１】前記ワイヤソー２４は、既設管２５の周り
にトンネル３０を掘削後、シールド機内２で既設管２５
を切断し、破砕するようになっている。

【００３２】前記既設管２５の内部２６には、破砕管２
７の搬出装置として、トロッコ２９が走行可能に配置さ
れている。

【００３３】この第１実施例において、シールド機１や
ワイヤソー２４およびトロッコ２９を用いて既設管２５
を撤去し、新設管構築用のトンネル３０を掘削するに
は、次のように行う。

【００３４】まず、撤去すべき既設管２５の外側に、シ
ールド機１を設置し、シールド機内２にワイヤソー２４
を配備し、既設管２５の内部２６にはトロッコ２９を配
置し、待機させる。そして、あらかじめシールド機１の
バルクヘッド３に設けられたシール部材２０とブラシ２
１により区画された空間に、グリース管２２を介してグ
リース２３を詰めてシールし、地山掘削時にシールド機
１の前方からシールド機内２にごみやほこり等の異物が
侵入しないようにする。

【００３５】ついで、カッタ４の各駆動モータ１１を同
じ方向に同期的に回転させる。これにより、回転子１０
および軸９を介して、馬蹄形のカッタ台５が既設管２５
の中心Ｏ₁ に対して偏心位置Ｏ₂ を回転中心として偏心
回転する。前記カッタ台５には穴７が設けられていて、
既設管２５の外周と穴７間に、カッタ台５が偏心回転し
ても既設管２５に接触しないように隙間８が形成されて
いる。したがって、カッタ４は既設管２５の周りにこれ
と非接触で偏心回転し、カッタ台５に多数配列された掘
削ビット６により地山が掘削される。掘削された土砂
は、排土装置１２内に取り込まれ、この排土装置１２に
より搬送され、排土口１３を通じて土砂圧送装置１４に
引き渡される。前記土砂圧送装置１４は、排土装置１２
から受け取った土砂をポンプ配管１５を通じてシールド
機１の後方部に排出し、埋め戻す。

【００３６】このようにして、既設管２５の周りの所定
範囲の地山を掘削後、シールドジャッキ１７を伸長さ
せ、反力盤１６に反力を取り、シールド機１を推進させ
る。ついで、シールドジャッキ１７を縮小させ、反力盤
１６を前進させる。これにより、既設管２５の周りに、
所定長さにわたってこの実施例では馬蹄形のトンネル３
０を掘削することができる。また、シールド機１を推進
させたとき、バルクヘッド３に設けられているブラシ２
１により、既設管２５の周りに付着している裏込材等の
付着物２８をかき取り、除去する。これにより、既設管
２５の切断作業を能率良く、かつ安全に進めることが可
能となる。

【００３７】既設管２５の周りに任意長さのトンネル３
０を掘削後、シールド機内２でワイヤソー２４により既
設管２５を切断し、破砕する。そして、その破砕管２７
を残余の既設管２５の内部２６で待機中のトロッコ２９
に積み込み、既設管２５の外部に搬出し、既設管２５を
撤去して行く。

【００３８】既設管２５を所定区間にわたって撤去した
のち、シールド機内２に新設管構築用の資材を搬入し、
シールド機１の後方で組み立て、新設管（この実施例で
は省略）を構築する。

【００３９】以上の作業を繰り返して行うことにより、
既設管２５の周りに馬蹄形のトンネル３０を掘削し、既
設管２５を撤去すると同時に、トンネル３０の形状に沿
って馬蹄形の新設管を構築することが可能となる。

【００４０】次に、図３は本発明の第２実施例を示すも
ので、既設管の撤去と同時に新設管を構築している状態
における既設管，シールド機および新設管の縦断側面図
である。

【００４１】この図３に示す第２実施例では、既設管２
５の外側にシールド機１を設置し、シールド機内２にセ
グメント組立装置（図示せず）を配備して置く。そし
て、シールド機１により既設管２５の周りにトンネル３
０を掘削して行き、所定長さにわたって既設管２５を撤
去したのち、既設管２５の残余の部分の内部２６を通し
てトロッコ２９を走行させ、シールド機内２に分割した
状態のセグメントやこれの接続機材等の新設管構築用の
資材３１を搬入する。これにより、撤去前の既設管２５
の残余の部分を利用して、新設管構築用の資材３１をシ
ールド機内２に簡便に搬入することができる。

【００４２】ついで、シールド機内２の後部でセグメン
ト組立装置によりセグメントを組み立て、新設管３２を
施工する。トンネル３０内に新設管３２を構築した場合
に、残った断面部分は埋め戻す。

【００４３】続いて、カッタ４で地山を掘削後、構築さ
れた新設管３２に反力を取り、シールドジャッキ１７を
働かせてシールド機１を推進させる。

【００４４】以上の作業を繰り返して行うことによっ
て、既設管２５の撤去と同時に、新たに掘削されたトン
ネル３０に沿って任意断面の新設管３２を構築すること
が可能となる。

【００４５】この第２実施例の他の工程，作業は、前記
第１実施例と同様である。

【００４６】なお、本発明ではシールド機１の各部の構
造は前記第１，第２実施例に示すものに限らないし、グ
リース２３に代えて他の半固形物を用いても良く、ワイ
ヤソー２４に代えて他の切断機を用いても良く、トロッ
コ２９に代えて例えばコンベアを用いても良い。

【００４７】さらに、図４，図５および図６はシールド
機の色々な形状と、そのシールド機により掘削されるト
ンネルのいろいろな形状を示す正面図である。

【００４８】これら図４，図５および図６に示すよう
に、正面から見て矩形，円形，楕円形のシールド機１を
用いることにより、既設管２５の外側に、それぞれ断面
矩形，円形，楕円形のトンネル３４，３５，３６を掘削
し、各トンネルの形状に沿った新設管を施工することが
できる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
発明では既設管２５の外側に、既設管２５の周りにこれ
と非接触で偏心回転可能なカッタ４を有するシールド機
１を設置し、前記カッタ４により既設管２５の周りを任
意断面に掘削し、掘削後、シールド機１を推進させ、ト
ンネル掘削後、シールド機内２で既設管２５を切断し、
撤去するようにしているので、既設管２５の周りに使用
目的に合わせて任意形状のトンネルを掘削し、既設管２
５を撤去し得る効果があり、ひいてはトンネルの形状に
沿って任意の断面形状の新設管を構築することが可能と
なる。

【００５０】また、本発明の請求項２記載の発明では既
設管２５の外側に、既設管２５の周りにこれと非接触で
偏心回転可能なカッタ４を有するシールド機１を設置
し、前記カッタ４により既設管２５の周りを任意断面に
掘削し、掘削後、シールド機１を推進させ、トンネル掘
削後、シールド機内２で既設管２５を切断し、撤去する
とともに、シールド機内２に新設管構築用の資材３１を
搬入し、新設管３２を構築して行くようにしているの
で、既設管２５の周りに任意形状のトンネルを掘削し、
既設管２５を撤去すると同時に、トンネルの形状に沿っ
て任意の断面形状の新設管３２を構築し得る効果があ
る。

【００５１】さらに、本発明の請求項３記載の発明では
前記既設管２５の周りを掘削後、シールド機１の推進時
に、シールド機１のバルクヘッド３に取り付けられた付
着物除去手段により、既設管２５にこびりついている裏
込材等の付着物２８を取り除くようにしているので、既
設管２５の切断作業を能率良く、かつ安全に進めること
ができるという効果がある。

【００５２】さらに、本発明の請求項４記載の発明では
前記既設管２５の外周とシールド機１のバルクヘッド３
の開口部１９との間を、既設管２５の長さ方向に所定の
間隔をおいて設けられたシール部材により区画し、この
区画された空間に半固形物を埋め込んでシールするよう
にしているので、シールド機１の前方からシールド機内
２にごみやほこり等の異物の侵入を防止し、シールド機
内２の作業環境を改善し得る効果がある。

【００５３】さらに、本発明の請求項５記載の発明では
シールド機内２に、撤去前の残余の既設管２５の内部２
６を通して新設管構築用の資材３１を搬入するようにし
ているので、撤去前の既設管２５の残余の部分を利用し
て、シールド機内２に新設管構築用の資材３１を簡便に
搬入し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、既設管を撤
去している状態の既設管およびシールド機の縦断側面図
である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すもので、既設管の撤
去と同時に新設管を構築している状態における既設管，
シールド機および新設管の縦断側面図である。

【図４】正面から見て矩形のシールド機と、このシール
ド機により掘削された断面矩形のトンネルを示す正面図
である。

【図５】正面から見て円形のシールド機と、このシール
ド機により掘削された断面円形のトンネルを示す正面図
である。

【図６】正面から見て楕円形のシールド機と、このシー
ルド機により掘削された断面楕円形のトンネルを示す正
面図である。

【符号の説明】

１ シールド機 ２ シールド機内 ３ シールド機のバルクヘッド ４ シールド機のカッタ ７ カッタ台の中央部に設けられた穴 １２ 排土装置 １７ シールドジャッキ １９ バルクヘッドの開口部 ２０ シール部材 ２１ シール部材兼付着物除去手段であるブラシ ２３ 半固形物であるグリース ２４ 既設管の切断機であるワイヤソー ２５ 既設管 ２９ 破砕管や新設管構築用の資材を搬送するトロッコ ３０ 断面馬蹄形のトンネル ３１ 新設管構築用の資材 ３２ 新設管 ３４ 断面矩形のトンネル ３５ 断面円形のトンネル ３６ 断面楕円形のトンネル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設管２５の外側に、既設管２５の周り
   にこれと非接触で偏心回転可能なカッタ４を有するシー
   ルド機１を設置し、前記カッタ４により既設管２５の周
   りを任意断面に掘削し、掘削後、シールド機１を推進さ
   せ、トンネル掘削後、シールド機内２で既設管２５を切
   断し、撤去することを特徴とする既設管撤去および新設
   管構築用シールド工法。
2. 【請求項２】 既設管２５の外側に、既設管２５の周り
   にこれと非接触で偏心回転可能なカッタ４を有するシー
   ルド機１を設置し、前記カッタ４により既設管２５の周
   りを任意断面に掘削し、掘削後、シールド機１を推進さ
   せ、トンネル掘削後、シールド機内２で既設管２５を切
   断し、撤去するとともに、シールド機内２に新設管構築
   用の資材３１を搬入し、新設管３２を構築して行くこと
   を特徴とする既設管撤去および新設管構築用シールド工
   法。
3. 【請求項３】 前記既設管２５の周りを掘削後、シール
   ド機１の推進時に、シールド機１のバルクヘッド３に取
   り付けられた付着物除去手段により、既設管２５にこび
   りついている裏込材等の付着物２８を取り除くことを特
   徴とする請求項１または２記載の既設管撤去および新設
   管構築用シールド工法。
4. 【請求項４】 前記既設管２５の外周とシールド機１の
   バルクヘッド３の開口部１９との間を、既設管２５の長
   さ方向に所定の間隔をおいて設けられたシール部材によ
   り区画し、この区画された空間に半固形物を埋め込んで
   シールすることを特徴とする請求項１または２記載の既
   設管撤去および新設管構築用シールド工法。
5. 【請求項５】 シールド機内２に、撤去前の残余の既設
   管２５の内部２６を通して新設管構築用の資材３１を搬
   入することを特徴とする請求項２記載の既設管撤去およ
   び新設管構築用シールド工法。