JPH0819827B2 - 既設管路の更新装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水道管、下水道管の
ような既設管路を開削工法によることなく更新する装置
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
新する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、新設管を掘削機による掘
削跡に配置する装置がある。

【０００３】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立て坑に未掘削の既設管を経て
流出するため、到達立て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。

【０００４】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、掘削機によ
る掘削物が未破壊の既設管内を前方へ流出することを確
実に防止することにある。

【０００５】

【解決手段、作用、効果】

【０００６】本発明の更新装置は、更新すべき既設管に
沿っ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
機の前方にあっ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、
前記掘削機と前記シール手段とを連結する連結手段であ
って前記シール手段に連結されているとともに前記掘削
機に屈曲可能に連結された連結手段と、前記新設管を前
記掘削機による掘削跡に配置する配置手段とを含む。

【０００７】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から、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を防止
することができ、従って掘削物を受け、これを排出する
機器を掘削機の到達立て坑に設置する必要がなく、廉価
になる。また、掘削機と前記シール手段とを連結する連
結手段を掘削機に屈曲可能に連結したから、段差部また
は傾斜部が既設管路に存在していても、シール手段が既
設管路に追従して変位してシール手段によるシール作用
の低下を防止し、その結果掘削物が未掘削の既設管内を
シール手段の前方へ流出することを確実に防止すること
ができる。

【０００８】好ましい実施例において、前記配置手段
は、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とともに、前記
シール手段および前記掘削機を前記新設管を経て前進さ
せる推進手段である。

【０００９】好ましい実施例において、前記連結手段
は、前記既設管内に該既設管に沿って移動可能に配置さ
れた連結機構であって一端部において前記シール手段に
連結された連結機構と、該連結機構の他端部を前記掘削
機に屈曲可能に連結する継手とを備える。

【００１０】

【実施例】図１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。

【００１１】更新装置１０は、地盤１６に構築された発
進立て坑１８からその上流の側に構築された到達立て坑
（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を経て前記到達立て坑へ達することを
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。

【００１２】シールド型トンネル掘削機

【００１３】図２〜図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３２を含む。

【００１４】図２および図３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３４
ａ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３４
ａ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ってもよ
い。

【００１５】図３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。

【００１６】図３および図４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３８，４０
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の後端面に沿って伸びて
おり、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。

【００１７】図３および図４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５２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。

【００１８】図３に示すように、軸部分５２ｂには、第
１の筒部３４ａとともにクラッシャを構成するロータ５
６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３
４ａ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。

【００１９】図３および図５に示すように、ロータ５６
の先端部にはカッタ組立体６０が固定されている。カッ
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ッタビット６４
とを備える。アーム６２の最先端に配置された各カッタ
ビットは、カッタ組立体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ッタビットは、その刃先がカ
ッタ組立体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
のカッタビットの外側に配置されたカッタビットの刃先
より後方となるように配置されている。なお、各カッタ
ビットは、その刃先がカッタ組立体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。

【００２０】図３および図４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５２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５２の回転にともなってスリーブ４８の周りを移
動し、その結果ロータ５６およびカッタ組立体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。

【００２１】図３に示すように、ロータ５６と内歯歯車
５０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５６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。

【００２２】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７０に連通する穴内に配置されている。

【００２３】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７４
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Ｄ_１とし、受け座７４の前
端面の外周部の直径をＤ_２とすると、

【００２４】Ｄ_１≦Ｄ_２−２ｅ

【００２５】である。

【００２６】図３に示すように、隔壁４６はスリーブ４
８の周りを伸びる環状の油室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
の隙間は潤滑油で満たされている。

【００２７】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。

【００２８】図２および図３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３６ｃを備える。第１の筒部３
６ａ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ャッキ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。

【００２９】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てお
り、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。

【００３０】図３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１００，１０２，
１０４が形成されている。流路１００は、クランク軸５
２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との間にあって環状の前記溝の
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１０２，１０４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。

【００３１】図３および図５に示すように、ロータ５６
の円錐形の外表面には、ロータ５６の回転にともなって
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。

【００３２】掘削機および新設管用推進機構

【００３３】推進機構２２は、図１に示すように、掘削
機２０の前進方向へ伸びるように立て坑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
ールに沿っ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ャッキ１１４と
を備える。ジャッキ１１４は、立て坑１８内に構築され
た壁１１６に取り付けられている。

【００３４】ジャッキ１１４は、先行する最後部の新設
管１４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。ジャッキ１１４が所定距
離伸長されると、ジャッキ１１４が収縮され、スライダ
１１２が引き戻され、次いでスライダ１１２ど最後部の
新設管１４との間に新たな管が配置され、その後ジャッ
キ１１４が伸長される。ジャッキ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１
１２との間に新たな管を配置する継ぎ足し作業は、掘削
機２０の発進立て坑と到達立て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。

【００３５】下水用シール機構

【００３６】図７および図８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の軸線に沿って伸びる筒状
のシャフト１２２と、複数の軸受１２４によりシャフト
１２２の周りに回転可能に配置された筒状のフレーム１
２６とを備える。シャフト１２２は、図１および図９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。シャフト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。

【００３７】シャフト１２２の先端部には、撹拌ヘッド
１３２が固定されている。撹拌ヘッド１３２は、シャフ
ト１２２に固定されたボス１３４と、ボス１３４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、シャフト１２２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。

【００３８】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
ヘッド１３８が取り付けられている。該ガイドヘッド１
３８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１４０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、シャフト１２２の軸線方向へ伸びており、ま
た、シャフト１２２の軸線の周りに等角度間隔に配置さ
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。

【００３９】フレーム１２６の後端にはテールカバー１
４６が複数のボルトにより取り付けられており、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。

【００４０】図９に示すように、シャフト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１２８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１５６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を貫通してお
り、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。

【００４１】掘削機２０のロータ５６が回転されると、
シャフト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っ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１５４により吸収され
る。

【００４２】シャフト１２２の中空部および連結機構１
２８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。

【００４３】掘削物用排出機構

【００４４】図１および図６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４０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８８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（図３参照）を介して第２
の空間４０に連通されている。管１７２の一端も、図６
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３２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１７４，１７
６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。

【００４５】図１に示すように、管１７０は管１８２を
介して給水タンク１８４に連通されており、管１７２は
管１８６を介して沈殿池１８８に連通されている。管１
８２には給水ポンプ１９０と複数のバルブ１９２とが配
置されており、管１８６には排出ポンプ１９４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４
２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。

【００４６】図３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
経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２０２が設けられている。

【００４７】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４０へ管１
８２，１７０を介し供給し、第２の室４０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１９０，１９４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１９０，１９４
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。

【００４８】下水用仮設流路機構

【００４９】仮設流路機構２８は、図１〜図３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２１６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２１８とを備える。第１のガイド２１２の先端
は、連結具２２０（図３参照）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（図２参照）を有する。第３のガイ
ド２１８にもバルブ２２４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。

【００５０】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１
２８の流路１６６、掘削機２０の流路１００，１０２，
１０４、各ガイド２１２，２１４，２１８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２
２２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。

【００５１】更新装置１０の動作

【００５２】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およびカッタ組立体６０は、シールド本体３
２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って順次変位することから、
ロータ５６およびカッタ組立体６０は、また、軸部分５
２ｂ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。

【００５３】ロータ５６およびカッタ組立体６０の旋回
運動および回転運動により、カッタビット６４は、シー
ルド本体３２に対しカッタ組立体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。

【００５４】掘削機２０には、カッタ組立体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２
２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はカッタ組立体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。

【００５５】各カッタビット６４の刃先が内向きである
ことおよびカッタビット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、カッ
タビット６４は、該カッタビット６４がシールド本体３
２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、カッタビット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、カッタビット
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。

【００５６】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の回転にともなって羽根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４０へ流動する。第２の空間４
０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。

【００５７】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
回転運動にともなって、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。

【００５８】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１４８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。

【００５９】シール機構２４は、掘削機２０の前進にと
もなって既設管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。また、掘削機２０と
シール機構２４とを連結する連結機構１２８が継手１５
４により掘削機２０に屈曲可能に連結されているから、
段差部または傾斜部が既設管路に存在していても、シー
ル機構２４が既設管路に追従して変位することによりシ
ール機構２４によるシール作用の低下を防止し、その結
果掘削物が未掘削の既設管内をシール手段の前方へ流出
することを確実に防止することができるし、シール機構
２４が掘削機２０の前進の妨げにならない。

【００６０】シール機構２４のシャフト１２２は、掘削
機２０のロータ５６の回転にともなってシャフト１２２
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２
４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。

【００６１】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、

【００６２】Ｄ_１≦Ｄ_２−２ｅ

【００６３】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、従って
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】

【図１】本発明の更新装置の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】掘削機のシールド本体を断面して掘削機とシー
ル装置を示す図である。

【図３】掘削機の一実施例を示す拡大断面図である。

【図４】図３の４−４線に沿って得た断面図である。

【図５】図２の５−５線に沿って得た拡大断面図であ
る。

【図６】図２の６−６線に沿って得た拡大断面図であ
る。

【図７】シール装置の一実施例を示す拡大断面図であ
る。

【図８】図７の左側面図である。

【図９】連結機構の一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

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（推進手段） ２４ シール機構（シール手段） ２６ 掘削物用排出機構 ３２ シールド本体 ５２ クランク軸 ５２ｂ クランク軸の軸部分（偏心部） ５６ ロータ ６０ カッタ組立体 １２２ シャフト １２６ フレーム １２８ 連結機構（連結手段） １２８ 自在継手（連結手段） １４８ シール部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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装置
   であって、前記既設管に沿っ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って前記既設管内
   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、前記掘削機と前記シール手段と
   を連結する連結手段であって前記シール手段に連結され
   ているとともに前記掘削機に屈曲可能に連結された連結
   手段と、前記新設管を前記掘削機による掘削跡に配置す
   る配置手段とを含む、既設管路の更新装置。
2. 【請求項２】 前記配置手段は、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
   で前進させるとともに、前記シール手段および前記掘削
   機を前記新設管を経て前進させる推進手段である、特許
   請求の範囲第（１）項に記載の既設管路の更新装置。
3. 【請求項３】 前記連結手段は、前記既設管内に該既設
   管に沿って移動可能に配置された連結機構であって一端
   部において前記シール手段に連結された連結機構と、該
   連結機構の他端部を前記掘削機に屈曲可能に連結する継
   手とを備える、特許請求の範囲第（１）項に記載の既設
   管路の更新装置。
4. 【請求項４】 前記掘削機は、前記推進手段による推力
   を前記新設管を介して受ける筒状のシールド本体と、該
   本体の軸線の周りに回転可能に該本体に支持されたクラ
   ンク軸であって前記本体の前端部に偏心部を有するクラ
   ンク軸と、該クランク軸を回転させる駆動機構と、前記
   本体の前端部に配置されかつ前記クランク軸の偏心部に
   回転可能に支持されたロータと、該ロータの前部に支持
   されたカッタ組立体であって少なくとも前記既設管を掘
   削するカッタ組立体とを備え、前記連結手段は前記ロー
   タに屈曲可能に連結されている、第（２）項または第
   （３）項に記載の既設管路の更新装置。
5. 【請求項５】 前記ロータは、前記本体の前端部と共同
   して、掘削された既設管の破片をさらに小片に破砕する
   クラッシャを構成している、特許請求の範囲第（４）項
   に記載の既設管路の更新装置。
6. 【請求項６】 前記シール手段は、前記既設管の軸線に
   沿って伸びかつ前記掘削機に連結されたシャフトと、該
   シャフトの周りに回転可能に配置された筒状のフレーム
   と、該フレームに配置された円板状の複数のシール部材
   であって弾性変形可能の複数のシール部材とを備える、
   特許請求の範囲第（１）項〜第（５）項のいずれか１項
   に記載の既設管路の更新装置。