JPH083352B2 - 埋設管体の敷設替装置 - Google Patents

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する埋設管体の敷設替装置に関す
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プンカッ
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、旧管体の周囲の地盤中に存在する地下水が破壊時
において旧管体内に浸入すると、破壊された旧管体の破
片を旧管体内或いは新管体内を通じて搬出する作業が困
難となる等の問題点が生じる。

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
替装置は、シールド機のスキンプレートの前端部に、旧
管体に被嵌可能な内径を有し且つ前端に該旧管体の外周
方の地盤を掘削するカッター刃を固着していると共に後
端内面にこの旧管体の開口後端部を破壊する破砕カッタ
ーを固着してなる筒状カッターを回転自在に内装し、こ
の筒状カッターの内周面に上記旧管体に摺接する地下水
等の浸入防止用シールを設けると共に外周面に上記カッ
ター刃によって掘削された土砂を上記スキンプレートの
内周面に沿って後方に搬送する螺旋状送り羽根を一体的
に設け、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によって破壊し、破砕片を旧管体内
或いは装置内を通じて外部に搬出する。この際、筒状カ
ッターの内周面には旧管体に摺接する地下水等の浸入防
止用シールを設けているので、旧管体や装置内には土砂
や地下水は浸入することなく、破砕片をドライな状態で
円滑に搬出することができる。又、筒状カッターはシー
ルを介して旧管体に接触状態で被嵌しているので、破砕
カッターで旧管体の後端部を破砕する際に芯振れが生じ
ることなく正確に破砕し得る。

一方、筒状カッターの前端部に固着しているカッター
刃によって旧管体の周囲の地盤が掘削され、回転する該
筒状カッターの外周面に設けた螺旋状送り羽根によって
後方の土砂取入室側に搬送され、土砂取入室からコンベ
アにより後方に排出される。

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
孔と略同一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）の外径よりもやゝ大径の円
板状仕切板（７）を一体的に固着し、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（７）間の隔室を土砂取入室（10）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（11）を配設し、土砂取入室（10）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（12）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ャッキ又は推進用ジャッキ（1
3）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（14）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板枠（6b）に突設してあ
り、このリング状板枠（6b）には複数個所に土砂取入口
（15）を開口させ、該取入口（15）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（16）に連通させていると共にこの環状空間部
（16）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（17）を配設して掘削土砂を前記土砂取入室
（10）に搬送するようにしてある。

又、筒状カッター（６）の回転駆動機構（11）は、ス
キンプレート（５）の内周面に固着した軸受（18）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（19）を支持させ、この回転筒体（19）
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（19）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（19）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
（10）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（10）内に臨ませている前記ス
クリューコンア（12）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（12）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）を開設してある。

（26）はスクリューコンベア（12）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
（10）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機（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
押進ジャッキ（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
進ジャッキ（28）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（22）を介
して筒体（19）が回転し、該筒体（19）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（１）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カッター
（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（14）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（15）がら環状空間部
（16）内に取り込まれ、螺旋上送り羽根（17）によって
後方に搬送されて土砂取入室（10）内に入る。

この土砂取入室（10）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
るのでそのまゝ該土砂取入室（10）内に開口しているス
クリューコンベア（12）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（10）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（12）に送り込むものである。

スクリューコンベア（12）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）と略同径のヒューム管等
の新管体（20）の前端面を発進側立坑（２）内で接続さ
せ、該新管体（20）の後端を押進ジャッキ（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（20）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
（20）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、方向修正ジャッキ（13）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
向修正ジャッキ（13）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（20）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（20）を発進側立坑
（２）に配設した押進ジャッキ（28）により推進させな
がら埋設したが、新管体（20）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、方向制御ジャッキ（28）を推進ジャッキとして使用
して該ジャッキ（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（10）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（７）に相当する）の中央孔（29）を旧管体（１）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ト
（30）を土砂取入室（10）内に向かって突設して環状空
間部（16）から搬送されてくる掘削土砂並びに掻上げへ
羽根（25）によって掻上げられる取入室（10）内の掘削
土砂を該土砂取入室（10）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（3
1）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）を通じて破壊
された旧管体（１）の破砕片をベルトコンベア（31）上
に移載して新管体（20）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。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の埋設管体の敷設替装置によれ
ば、シールド機のスキンプレートの前端部に、旧管体に
被嵌可能な内径を有し且つ前端に該旧管体の外周方の地
盤を掘削するカッター刃を固着していると共に後端内面
にこの旧管体の開口後端部を破壊する破砕カッターを固
着してなる筒状カッターを回転自在に内装していると共
にスキンプレート内にこの筒状カッターの回転駆動を設
けているので、筒状カッターに固着している上記カッタ
ー刃と破砕カッターとが一体的に回転してカッター刃に
よる旧管体の周囲地盤の掘削と、破砕カッターによる旧
管体の開口後端部の破砕とを同時に且つその回転によっ
て確実に行うことができるものである。

さらに、上記筒状カッターの内周面に旧管体に摺接す
る地下水等の浸入防止用シールを設けているので、この
シールによって旧管体内や装置内に土砂や地下水を浸入
するのを阻止することができ、従って、旧管体を破壊し
た破砕片をドライな状態で円滑に搬出することができる
ものであり、その上、このシールを介して筒状カッター
を旧管体に接触状態で被嵌させているので、破砕カッタ
ーで旧管体の後端部を破砕する際に芯振れが生じること
なく、旧管体をガイドとして装置を推進させながら正確
且つ能率よく破砕していくことができるものである。

また、筒状カッターの外周面に上記カッター刃によっ
て掘削された土砂を上記スキンプレートの内周面に沿っ
て後方に搬送する螺旋状送り羽根を一体的に設けている
ので、筒状カッターと一体的に回転するこの螺旋状送り
羽根によって掘削土砂を後方の土砂取入室側に円滑に搬
送することができ、さらにこの土砂取入室から後方に向
かって設置している土砂排出コンベアにより能率よく排
出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
工状態を示す簡略側面図、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
ド機の変形例を示す縦断側面図である。 （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、（10）……土砂取入室、（11）……駆動機構、（1
2）（31）……コンベア、（13）……ジャッキ、（20）
……新管体。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−14683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−83799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−53382（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290894（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド機のスキンプレートの前端部に、
   旧管体に被嵌可能な内径を有し且つ前端に該旧管体の外
   周方の地盤を掘削するカッター刃を固着していると共に
   後端内面にこの旧管体の開口後端部を破壊する破砕カッ
   ターを固着してなる筒状カッターを回転自在に内装し、
   この筒状カッターの内周面に上記旧管体に摺接する地下
   水等の浸入防止用シールを設けると共に外周面に上記カ
   ッター刃によって掘削された土砂を上記スキンプレート
   の内周面に沿って後方に搬送する螺旋状送り羽根を一体
   的に設け、さらに、この筒状カッターの後方側における
   スキンプレート内に該筒状カッターの回転駆動機構と掘
   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
   方に向かって土砂排出コンベアを設置し、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。