(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置であって、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、該枠状シールに保持されて内部に流体を供給することで膨張する第１管状シールと、該第１管状シールの内周側に位置するように前記枠状シールに保持されて該第１管状シールより軟質であると共に内部に流体を供給して膨張することで前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能な第２管状シールとを有することを特徴とするトンネル埋め戻し装置。
【請求項２】
地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置であって、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、基端部が該枠状シールに保持されて先細形状をなして前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能なブラシシールとを有することを特徴とするトンネル埋め戻し装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトンネル埋め戻し装置において、前記カッタは前面カッタと外周カッタと内周カッタとを有し、該内周カッタを研磨剤を噴出するウォータジェット装置としたことを特徴とするトンネル埋め戻し装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のトンネル埋め戻し装置において、前記胴体と前記加圧式シール部材との間には掘削物取込口が開口され、前記旋回体に前記カッタの後方に位置して掘削物を該掘削物取込口に導くガイド手段を設けたことを特徴とするトンネル埋め戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設されているトンネル構造体を解体して埋め戻すための作業に適用されるトンネル埋め戻し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既に地中に構築されているトンネルを撤去して埋め戻す装置及び工法としては、例えば、特開平４−７４９０号公報に記載された「トンネル埋め戻し方法及びシールド埋め戻し装置」がある。
【０００３】
この公報に記載された「トンネル埋め戻し方法及びシールド埋め戻し装置」に開示されたものは、セグメント（トンネル）の外径に嵌合する内筒が設けられると共にこの内筒に隔壁をもって外殻が連結され、この内筒と外殻との間の隔壁の前方に円環状のカッタ（面板）が設けられる一方、隔壁の後方に推進ジャッキが設けられ、外殻内にセグメントを破断するコアカッタと、後方に埋戻材を噴出する打設管とが設けられたものとなっている。
【０００４】
従って、モータによりカッタを回転した状態で、推進ジャッキによって内筒及び外殻を前進することで、カッタによりセグメントの外周辺を円環状に掘削し、装置が前進して形成された空間部に打設管から埋戻材を噴出して埋め戻す一方、コアカッタにより既設のセグメントを破断して解体撤去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トンネル構造体が埋設されている地盤が軟弱である場合、あるいは、シールド埋め戻し装置が泥水式である場合には、装置の胴体内周面と解体するトンネルの外周面との嵌合部から泥水が胴体の内部に浸入するのを防止する必要がある。ところが、上述した従来のシールド埋め戻し装置にあっては、内筒の内周面にはシール部材等が装着されてはおらず、外殻内への浸水を確実に防止することができない。
【０００６】
また、カッタが既設トンネル（セグメント）の外周辺を円環状に掘削するが、既設トンネルに対してカッタ（内筒と外殻）を同心状に位置させることは難しく、また、カッタとセグメントとの接触によるカッタの損傷を防止するため、掘削後にも既設トンネルの外周面にはコンクリートが残存し、この既設トンネルの外周面は凹凸状となる。そのため、内筒の内周面にシール部材を装着して常時既設トンネル（セグメント）の外周面に密着して止水しようとすると、シール部材が凹凸状の既設トンネルに摺接して破損してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、トンネル埋め戻し作業時の胴体内への浸水を抑制してシール性の向上を図ったトンネル埋め戻し装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のトンネル埋め戻し装置は、地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置であって、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、該枠状シールに保持されて内部に流体を供給することで膨張する第１管状シールと、該第１管状シールの内周側に位置するように前記枠状シールに保持されて該第１管状シールより軟質であると共に内部に流体を供給して膨張することで前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能な第２管状シールとを有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明のトンネル埋め戻し装置では、地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置であって、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、基端部が該枠状シールに保持されて先細形状をなして前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能なブラシシールとを有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明のトンネル埋め戻し装置では、前記カッタは前面カッタと外周カッタと内周カッタとを有し、該内周カッタを研磨剤を噴出するウォータジェット装置としたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明のトンネル埋め戻し装置では、前記胴体と前記加圧式シール部材との間には掘削物取込口が開口され、前記旋回体に前記カッタの後方に位置して掘削物を該掘削物取込口に導くガイド手段を設けたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の第１実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の概略断面、図２にトンネル埋め戻し装置の正面視、図３に第１加圧式シール部材の断面、図４乃至図７にトンネル埋め戻し装置による埋め戻し作業行程を表す概略断面を示す。
【００１４】
本実施形態のトンネル埋め戻し装置は、図１及び図２に示すように、既に地中に埋設されているトンネル構造体としての既設トンネルＴを解体して撤去すると同時に、この既設トンネルＴを撤去した空間部を埋め戻すものであって、本実施形態では、既設トンネルＴはボルトにより連結された鉄製のセグメントＳにより構成され、セグメントＳの外周辺にはセメントモルタルが固化されている。
【００１５】
このトンネル埋め戻し装置において、胴体１１は既設トンネルＴの外径よりやや大径で円筒形状をなす前胴１２と中胴１３と後胴１４とから構成されており、前胴１２と中胴１３とは外径がほぼ同じであるが、後胴１４はやや小さくなっている。前胴１２の内側には内筒１５が装着されると共に、後部にはリング形状の支持壁１６が固定されており、前胴１２は前端部に外径がほぼ同径の旋回体としてのカッタヘッド１７が軸受１８及びシール部材１９により旋回自在に装着されている。このカッタヘッド１７は前端部に複数のカッタビット（前面カッタ、内周カッタ）２０ａ，２０ｂとディスクカッタ（外周カッタ）２１が取付けられ、後端部に外歯のリングギア２２が固定されている。一方、前胴１１の支持壁１６には複数の駆動モータ２３が取付けられ、各駆動モータ２３の駆動軸２４には一対の自在継手２５，２６及び連結ロッド２７を介して駆動ギヤ２８が連結され、各駆動ギヤ２８はリングギア２２に噛み合っている。
【００１６】
従って、各駆動モータ２３を駆動すると、駆動軸２４の駆動力が自在継手２５、連結ロッド２７、自在継手２６を介して駆動ギヤ２８に伝達され、この駆動ギヤ２８と噛み合うリングギア１８を介してカッタヘッド１７を回転することができる。そして、このとき、カッタヘッド１７と共に回転する複数のカッタビット２０ａ，２０ｂ及びディスクカッタ２１により既設トンネルＴの外周辺を掘削することができる。
【００１７】
中胴１３は前端部がこの前胴１２の後端内周部にシール部材２９により屈曲自在に嵌合しており、この前胴１２の支持壁１６と中胴１３の支持壁３０との間には複数の中折ジャッキ３１が架設されている。従って、この複数の中折ジャッキ３１の伸縮ストロークを変えることで、既設トンネルＴの既設方向に合わせて、中胴１３に対して前胴１２を屈曲し、掘削方向を修正することができる。
【００１８】
後胴１４は前端部がこの中胴１３の後端内周部に嵌合し、且つ、ガイドピン３２とガイド筒３３との嵌合により掘進方向に沿って移動自在となっており、この中胴１３の支持壁３０と後胴１４の支持壁３４との間には複数の推進ジャッキ３５が架設されている。従って、この複数の推進ジャッキ３５を伸長することで、後胴１４に対して前胴１２及び中胴１３等を前進することができる。そして、この後胴１４の後部には周方向均等間隔で複数のグリッパ３６が装着されており、油圧の供給により外周面を掘削したトンネルの壁面に圧接することができる。また、後胴１４の後端部には隔壁３７が形成され、この隔壁３７には既設トンネルＴを撤去した空間部を埋めるための複数の埋め戻し材供給装置３８が装着されると共に、埋め戻し材の充填状況を検査するための崩壊探査ジャッキ３９が装着されている。埋め戻し材としては、砂に固化材を適宜配合したものが好ましい。
【００１９】
また、胴体１１の中心部にはガイドビーム４０が掘進方向に沿って配設されており、後端部が後胴１４の支持壁３４に連結されている。そして、このガイドビーム４０の前端部はカッタヘッド１７よりも前方の既設トンネルＴの内部まで延設され、外周部に反力受けリング４１が嵌合し、両者の間には牽引ジャッキ４２が架設されている。この反力受けリング４１は径方向に沿った複数のアーム４３を有し、先端部に装着されたグリッパ４４がグリッパジャッキ４５により既設トンネルＴの内壁面に圧接自在となっている。なお、この反力受けリング４１の更に前方には、図示しない反力受け部材が既設トンネルＴを構成する既設セグメントＳに強固に固定されており反力受けリング４１は反力受けロッド４６を介してこの反力受け部材に連結されている。
【００２０】
また、ガイドビーム４０の中間部には移動リング４７が掘進方向に沿って移動自在に装着され、移動ジャッキ４８により移動可能となっている。そして、この移動リング４７には旋回リング４９が旋回自在に支持され、旋回モータ５０により旋回可能となっており、この旋回リング４９にはセグメント取り外し装置５１が搭載されている。このセグメント取り外し装置５１は既設セグメントＳ同士を連結するボルトを弛緩する図示しないボルト弛緩装置を有しており、径方向に移動して解体したセグメントＳを把持し、所定の位置に載置すると、図示しないホイストがセグメントＳを既設トンネルＴの外に搬出するようになっている。
【００２１】
更に、このガイドビーム４０内には送泥管５２と排泥管５３とが配設され、送泥管５２の一端部が上方に折れ曲がり、また、排泥管５３の一端部が下方に折れ曲がり、それぞれ前胴１１の内周側を通って前方に延設され、カッタヘッド１７の後方であってリングギア２２の外周側に開口する一方、他端部が既設トンネルＴ内の前方まで延設されて外部の掘削土処理設備に連結されている。なお、前胴１２の支持壁１６には後退防止ジャッキ５４が、周方向等間隔で複数装着されており、既設トンネルＴの端部のセグメントＳに押圧可能となっている。
【００２２】
ところで、本実施形態のトンネル埋め戻し装置では、軟弱地盤に埋設されたトンネルＴを撤去可能であり、また、泥水を供給しながら掘削することから、作業中に胴体１１内への泥水の浸入を確実に防止する必要がある。そのため、胴体１１の前部に既設トンネルＴとの嵌合部を止水するシール装置６１が設けられている。このシール装置６１は、図１に示すように、前胴１２の内筒１５の内周面に掘進方向前後に移動可能に支持された第１加圧式シール部材６２と、内筒１５の内周面に固定された第２加圧式シール部材６３と、内筒１５の内周面に固定された第３、第４シール部材６４，６５とから構成されている。
【００２３】
第１加圧式シール部材６２は、図１及び図３( ａ )に示すように、リング形状をなして内筒１５の内周面に対して掘進方向に沿って摺接可能なシール材８２を有するスライド式シールケース（枠状シール）８３と、このスライド式シールケース８３の内周側凹部８４に支持されてゴム製で管状をなすと共に内部に油などの流体を給排することで膨張、収縮可能な第１中空シール（第１管状シール）８５と、この第１中空シール８５の内周面側に位置するようにスライド式シールケース８３に支持され、第１中空シール８５より軟質材料で形成されると共に内部に油などの流体を給排することで膨張、収縮可能な第２中空シール（第２管状シール）８６と、第１中空シール８５と第２中空シール８６との間に介装されてリング形状をなす弾性ゴム（エラストマー）８７とから構成されている。そして、各中空シール８５，８６には図示しない流体給排管が接続されており、シールケース８３にはシールスライドジャッキ７２の駆動ロッド７４の先端部が連結されている。
【００２４】
従って、図３( ａ )に示すように、第１加圧式シール部材８１の第１、第２中空シール８５，８６内に油圧を供給すると、第２中空シール８６が第１中空シール８５より軟質であるために大きく膨張し、この第２中空シール８６が既設トンネルＴの外周面にあるコンクリートモルタルＭの凹凸部に合わせて変形し、隙間なく密着して止水すると共に、スライド式シールケース８３のシール材８２が内筒１５の内周面に押圧密着して止水することができる。一方、各中空シール８５，８６内から油圧を排出すると収縮し、第２中空シール８６が既設トンネルＴの外周面から離間することとなり、この状態でシールスライドジャッキ７２を伸長することで、第１加圧式シール部材８１を前後に移動することができる。そして、既設トンネルＴに対して胴体１１が径方向にずれ、図３( ｂ )に示すように、内筒１５と既設トンネルＴとの距離が大きくなっても、第１中空シール８５が更に膨張することで、第２中空シール８６がコンクリートモルタルＭの凹凸部に隙間なく密着して止水することができる。
【００２５】
また、第２加圧式シール部材６３は、図１に示すように、リング形状をなして内筒１５の内周面に固定された固定式シールケース（枠状シール）７５と、この固定式シールケース７５に支持されたゴム製で管状をなして膨張、収縮可能な中空シール（管状シール）７６と、この中空シール７６の内周面に固着された軟質シール（図示略）とから構成されている。そして、中空シール７６には流体を給排するための図示しない給排管が接続されている。
【００２６】
更に、第３、第４シール部材６４，６４は基端部が内筒１５に固定されて先端部が後方に延出する舌片形状をなし、常時既設トンネルＴの外周面に押圧して止水している。
【００２７】
従って、図示しない油圧給排装置により給排管を通して第２加圧式シール部材６３の中空シール７６内に油圧を供給すると、この中空シール７６が膨張してその膨張力により軟質シールが既設トンネルＴの外周面にあるコンクリートモルタルＭの凹凸部に押圧密着して止水することができる。一方、中空シール７６内から油圧を排出するとこの中空シール７６が収縮し、軟質シールが既設トンネルＴの外周面から離間することとなり、この状態で推進ジャッキ３５を伸長することで、前胴１２と共にスライド式シールケース７５と中空シール７６と軟質シールを前方に移動することができる。また、第３、第４シール部材６４，６４は常時既設トンネルＴの外周面に押圧して止水しており、この押圧状態で前胴１２と共に前方に移動することができる。
【００２８】
ここで、上述した本実施形態のトンネル埋め戻し装置による既設トンネルＴを解体撤去してから埋め戻す作業について説明する。
【００２９】
図３( ｂ )及び図４に示すように、胴体１１の前部、つまり、前胴１２及びカッタヘッド１７を地中に埋設された既設トンネルＴの外周端部に嵌合し、複数のグリッパ３６を掘削トンネルの内壁面に圧接することで胴体１１を安定させ、また、グリッパジャッキ４５によりグリッパ４４を既設トンネルＴの内壁面に圧接することで反力受けリング４１を固定し、ガイドビーム４０を介して後胴１４が掘削反力を受け止めることができるようにする。更に、シール装置６１にて、各シールスライドジャッキ７２を伸長して第１加圧式シール部材６２を前方に移動させた状態で、第１中空シール８５及び第２中空シール８６内に油圧を供給して膨張させ、第２中空シール８６を既設トンネルＴの外周面（コンクリートモルタルＭ）に密着させると共に、スライド式シールケース８３の各シール材８２を内筒１５の内周面に密着させることで止水する。一方、第２加圧式シール部材６３の中空シール７６内から油圧を排出して収縮させ、軟質シールを既設トンネルＴの外周面から離間させる。
【００３０】
この状態で、駆動モータ２３を駆動してリングギア１８を介してカッタヘッド１７を回転しながら、複数の推進ジャッキ３５を伸長して後胴１４から反力を得ることで、図５に示すように、前胴１２及び中胴１３を前進すると共に、送泥管５２から前方に送水し、カッタヘッド１７に装着された複数のカッタビット２０ａ，２０ｂ及びディスクカッタ２１が既設トンネルＴの外周辺を掘削し、排泥管５３から掘削土砂を排出する。この推進ジャッキ３５の伸長による前胴１２及び中胴１３の前進時に、既設トンネルＴの既設方向に合わせて各中折ジャッキ３１の伸縮ストロークを変えることで、前胴１２を屈曲して掘削方向を修正する。
【００３１】
そして、図３( ｂ )に示すように、この前胴１２の前進による掘進時に、第１加圧式シール部材６２が既設トンネルＴの外周面及び内筒１５の内周面に密着することで止水している。即ち、前胴１２の前進時に、推進ジャッキ３５の伸長量と同量だけシールスライドジャッキ７２を収縮することで、既設トンネルＴに対して第２中空シール８６が移動しないようにして両者の密着状態を維持し、また、スライド式シールケース８３の各シール材８２と内筒１５の内周面とが密着状態で相対的に摺動する。そのため、掘削された既設トンネルＴの荒れた外表面に対して軟質シール７０がその凹凸状態に合わせて変形して隙間なく密着し、且つ、相対移動がないため、確実に止水できると共に第２中空シール８６の破損が防止される。また、機械加工された内筒１５の凹凸のない内周面に対して各シール材８２が密着した状態で相対移動するため、確実に止水できると共に破損が防止される。一方、第２加圧式シール部材６３は既設トンネルＴの外周面から離間しているため、前胴１２の前進時に既設トンネルＴの荒れた外表面に摺接することはなく、中空シール７６及び軟質シールの破損が防止される。
【００３２】
この掘削作業に伴って胴体１１内の作業空間では、セグメント取り外し装置５１が移動して既設セグメントＳの連結ボルトを弛緩して解体し、ホイストが作動して解体してセグメントＳを搬出している。
【００３３】
その後、推進ジャッキ３５が所定ストローク伸長して既設トンネルＴの外周辺を所定距離掘削すると、前胴１２及び中胴１３の前進を停止する。この状態で、図６に示すように、第２シール部材６３の中空部材７６内に油圧を供給して膨張させ、軟質シールを既設トンネルＴの外周面に密着させることで止水する。一方、第１加圧式シール部材６２にて、第１中空シール８５及び第２中空シール８６内から油圧を排出して収縮させ、第２中空シール８６を既設トンネルＴの外周面から離間させる。そして、後退防止ジャッキ５４を伸長して既設トンネルＴの端部のセグメントＳを押圧すると共に、複数のグリッパ３６による掘削トンネルの内壁面への圧接を解除し、複数の推進ジャッキ３５を収縮し、前胴１２及び中胴１３に対して後胴１４を前進して接近させる。このとき、牽引ジャッキ４２を推進ジャッキ３５と同期して伸長し、反力受けリング４１に対してガイドビーム４０を介して後胴１４を前方に牽引することで、前胴１２及び中胴１３の後退を阻止する。
【００３４】
そして、図７に示すように、前胴１２及び中胴１３に対して後胴１４が所定一まで前進すると、シールスライドジャッキ７２を伸長して第１加圧式シール部材６２を前方に移動させる。このとき、既設トンネルＴに対して収縮した第１中空シール８５及び第２中空シール８６を介して第２中空シール８６が離間して移動するため、既設トンネルＴの荒れた外表面に対して第２中空シール８６が摺接しないため、この第２中空シール８６の破損が防止される。一方、前胴１１が停止しているために第２加圧式シール部材６３の軟質シールがその凹凸状態に合わせて変形して隙間なく密着し、且つ、相対移動がないため、密封性が向上して止水できると共に破損が防止される。
【００３５】
このとき、中胴１３に対して後胴１４が接近すると、この後胴１４の後方に形成された空間部に対して、複数の埋め戻し材供給装置３８が埋め戻し材を吐出して充填することで、この空間部の埋め戻し作業を実施する。
【００３６】
このようにして胴体１１が所定距離移動するときに、既設トンネルＴを所定距離撤去すると共に、所定距離トンネルを埋め戻すことができる。その後、前述と同様に、前胴１２と既設トンネルＴとの間を第１加圧式シール部材６２によりシールした状態で、前胴１２及び中胴１３を前進することでカッタヘッド１７により地盤を掘削しながら既設トンネルＴを解体していく。この繰返により既設トンネルＴを全て撤去してトンネルを埋め戻していく。
【００３７】
なお、前胴１２及び中胴１３がある程度前進して反力受けリング４１に接近したら、グリッパ３６により後胴１４を掘削トンネルの内壁面に位置保持する一方、グリッパ４４による反力受けリング４１の位置保持を解除した状態で、牽引ジャッキ４２を伸長することでガイドビーム４０に対して反力受けリング４１を前進して作業を行えばよい。
【００３８】
このように本実施形態のトンネル埋め戻し装置にあっては、胴体１１を前胴１２、中胴１３、後胴１４により構成し、前胴１１と既設トンネルＴとの間をシール装置６１によりシールした状態で、推進ジャッキ３５の伸長により前胴１２及び中胴１３を前進してカッタヘッド１７により既設トンネルＴの外周辺を掘削すると同時に、胴体１１内の作業空間にて既設トンネルＴを解体し、推進ジャッキ３５の収縮により後胴１４を前進し、後方の空間部に埋め戻し材を充填してトンネルを埋め戻すようにしている。
【００３９】
そして、このシール装置６１を第１加圧式シール部材６２と、第２加圧式シール部材６３と、第３、第４シール部材６４，６５とで構成し、第１加圧式シール部材６２をシールスライドジャッキ７２により移動可能としたので、前胴１２及び中胴１３の前進時と後胴１４の前進時とで、各加圧式シール部材６２，６３とを使い分けることで、シール性及び耐久性の向上が図れる。また、この第１、第２加圧式シール部材６２，６３をスライド式シールケース８３，７５と第１，第２中空シール８５，８６及び中空シール７６と軟質シール７０とで構成したので、カッタヘッド１７により掘削されて凹凸形状となった既設トンネルＴの外周面のコンクリートモルタルＭに対して、第２中空シール８６及び軟質シール７０が押圧されることで変形して隙間なく密着することで、密封性が向上して止水できる。
【００４０】
なお、上述の実施形態において、第２加圧式シール装置６３をスライド式シールケース６７と中空シール６９と軟質シール７０により構成したが、本発明はこの構造に限定されるものではない。
【００４１】
図８に本発明の第２実施形態に係るトンネル埋め戻し装置における第１加圧式シール部材を表す要部断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４２】
第２実施形態において、図８に示すように、第１加圧式シール部材９１は、リング形状をなして内筒１５の内周面に対して掘進方向に沿って摺接可能なシール材９２を有するスライド式シールケース（枠状シール）９３と、このスライド式シールケース９３の第１凹部９４に支持されてゴム製で管状をなすと共に内部に油などの流体を給排することで膨張、収縮可能な中空シール（管状シール）９５と、基端部がスライド式シールケース９３の第２凹部９６に保持されて先細形状をなして軟質であるワイヤブラシシール９７とから構成されている。そして、中空シール９５には図示しない流体給排管が接続され、ワイヤブラシシール９７には図示しないグリース供給管が接続されており、シールケース９３にはシールスライドジャッキ７２の駆動ロッド７４の先端部が連結されている。
【００４３】
従って、第１加圧式シール部材９１の中空シール９５内に油圧を供給すると、この中空シール９５が膨張して既設トンネルＴの外周面にあるコンクリートモルタルＭの凹凸部に密着して止水すると共に、ワイヤブラシシール９７の先端部がコンクリートモルタルＭの凹凸部に隙間なく押圧密着して止水性の向上を図ることができる。一方、中空シール９５内から油圧を排出すると収縮して既設トンネルＴの外周面から離間することとなり、この状態でシールスライドジャッキ７２を伸長することで、第１加圧式シール部材９１を前後に移動することができ、この場合、ワイヤブラシシール９７の先端部がコンクリートモルタルＭの凹凸部に押圧しているために、補助的なシール効果を発揮できる。
【００４４】
なお、上述した第２実施形態では、第１加圧式シール部材に対する変形例を説明したが、第２加圧式シール部材に適用してもよい。
【００４５】
また、ここまでの実施形態の変形例では、主にシール装置に関するものであったが、別の装置を装着することでシール性を向上させることもできる。図９に本発明の第３実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の前端部断面、図１０に本発明の第４実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の前端部断面を示す。
【００４６】
第３実施形態において、図９に示すように、前胴１２の前端部にはカッタヘッド１７が旋回自在に装着されており、このカッタヘッド１７の後端部にはリングギア２２が固定される一方、前胴１１側には駆動モータ２３が取付けられ、駆動ギヤ２８がこのリングギア２２に噛み合っている。そして、このカッタヘッド１７の前端部にて、前面には複数のカッタビット２０ａが、外周面にはディスクカッタ２１が取付けられると共に、内周部にはウォータジェット装置（内周カッタ）121 が装着されている。このウォータジェット装置121 は、周方向に沿って複数配設された先端ノズル122 から研磨剤が含有する水を噴出することで既設トンネルＴの外周辺のコンクリートモルタルＭを掘削するものであり、給排管123 が連結されている。また、前胴１２の内周面には既設トンネルＴとの嵌合部を止水する前後にスライド可能な第１加圧式シール部材６２と、内筒１５に固定された第２加圧式シール部材６３とが設けられている。
【００４７】
従って、駆動モータ２３を駆動してカッタヘッド１７を回転しながら、前胴１２を前進すると、カッタヘッド１７に装着された複数のカッタビット２０ａ、ディスクカッタ２１が既設トンネルＴの外周辺のコンクリートモルタルＭを掘削すると共に、ウォータジェット装置121 の先端ノズル122 から水と共に噴射される研磨剤によりコンクリートモルタルＭを滑らかに掘削することができる。そのため、既設トンネルＴの外周面は凹凸がなく滑らかな面となり、この掘削面に対して各シール部材６２，６３が密着することで、シール部材６２，６３とセグメントＳとの間の密封性を高めて止水性を向上することができると共に、各シール部材６２，６３の損傷を防止できる。
【００４８】
第４実施形態において、図１０に示すように、カッタヘッド１７の前端部にて、前面には複数のカッタビット２０ａが、外周面にはディスクカッタ２１が取付けられると共に、内周部にはブラケット131 を介して周方向に沿ったリング形状のはく離カッタ（内周カッタ）132 が装着されている。このはく離カッタ132 は、内周面がセグメントＳの外周面と略平行な平坦面をなす断面三角形状であって、外周部に突出する突出部132aを有している。また、カッタヘッド１７に固定されたリングギア２２の前端部にはブラケット133 を介して周方向に沿ったリング形状の排土ガイド（ガイド手段）134 が装着されている。この排土ガイド134 は、内周面がセグメントＳの外周面と略平行な平坦面をなす断面三角形状である。
【００４９】
従って、カッタヘッド１７を回転しながら前胴１２を前進すると、カッタヘッド１７に装着された複数のカッタビット２０ａ、ディスクカッタ２１、はく離カッタ132 が既設トンネルＴの外周辺のコンクリートモルタルＭを掘削することとなり、この場合、はく離カッタ132 により既設トンネルＴの外周辺のコンクリートモルタルＭが滑らかに掘削される。また、カッタヘッド１７の掘削により発生した土砂は後方に流動するが、この掘削土砂は排土ガイド134 により排泥管５３の入口（掘削物取込口）に導かれることとなり、シール部材６２，６３側への流動を抑制できる。そのため、コンクリートモルタルＭの掘削面に対して各シール部材６２，６３が密着することで、シール部材６２，６３とセグメントＳとの間の密封性を高めて止水性を向上できると共に、各シール部材６２，６３の損傷を防止できる。
【００５０】
なお、上述の実施形態では、既設トンネルＴの撤去作業をセグメントＳの締結ボルトを弛緩して既設セグメントＳを解体して行ったが、例えば、円盤状のカッタ等を用いて切断して解体してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のトンネル埋め戻し装置によれば、地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置が、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、該枠状シールに保持されて内部に流体を供給することで膨張する第１管状シールと、該第１管状シールの内周側に位置するように前記枠状シールに保持されて該第１管状シールより軟質であると共に内部に流体を供給して膨張することで前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能な第２管状シールとを有するので、胴体の前進によるカッタの掘削時には、一方の加圧式シール部材により胴体の内周面とトンネル構造体の外周面との間を止水する一方、この加圧式シール部材の前進時には、他方の加圧式シール部材により胴体の内周面とトンネル構造体の外周面との間を止水することとなり、この場合、軟質部がトンネル構造体の凹凸面に隙間なく密着することとなり、トンネル埋め戻し作業時の胴体内への浸水をシール部材とセグメント間の密封性を高めて止水性を向上することができると共に、シール部材の破損を防止することができる。また、作業に伴って胴体とトンネル構造体との距離が変化しても、各管状シールの膨張量が変化して軟質シールが既設トンネルの荒れた凹凸面に隙間なく密着することとなり、シール部材とセグメント間の密封性を高めて止水性を向上することができる。
【００５２】
請求項２の発明のトンネル埋め戻し装置によれば、地中に埋設された円筒形状をなすトンネル構造体を撤去して埋め戻す装置が、前記トンネル構造体より大径の円筒形状をなす胴体と、該胴体の前部に回転自在に支持されて前記トンネル構造体の外周辺を掘削可能なカッタを有する旋回体と、周辺の地盤あるいは前記トンネル構造体から推進反力を得て前記胴体を前進させる推進手段と、前記胴体の内周面側に設けられて前記トンネル構造体の外周面側に加圧密着する軟質部を有する前後一対の加圧式シール部材と、該一対の加圧式シール部材のうちの一方を掘進方向前後に移動するシール部材移動手段と、前記胴体内の作業空間から前記トンネル構造体を解体する解体手段とを具え、前記加圧式シール部材はリング形状をなし、前記胴体の内周面に摺接あるいは固定されて止水可能な枠状シールと、基端部が該枠状シールに保持されて先細形状をなして前記トンネル構造体の外周面側に押圧して止水可能なブラシシールとを有するので、胴体の前進によるカッタの掘削時には、一方の加圧式シール部材により胴体の内周面とトンネル構造体の外周面との間を止水する一方、この加圧式シール部材の前進時には、他方の加圧式シール部材により胴体の内周面とトンネル構造体の外周面との間を止水することとなり、この場合、軟質部がトンネル構造体の凹凸面に隙間なく密着することとなり、トンネル埋め戻し作業時の胴体内への浸水をシール部材とセグメント間の密封性を高めて止水性を向上することができると共に、シール部材の破損を防止することができる。また、掘削後におけるトンネルの荒れた凹凸面に対してブラシシールが常時隙間なく密着することとなり、ブラシシールの破損を考慮することなくシール部材とセグメント間の密封性を高めて止水性を向上することができる。
【００５３】
請求項３の発明のトンネル埋め戻し装置によれば、カッタを前面カッタと外周カッタと内周カッタとで構成し、内周カッタを研磨剤を噴出するウォータジェット装置としたので、ウォータジェット装置によりトンネルの外周辺を凹凸なく滑らかに掘削することとなり、シール部材が掘削面に隙間なく密着して破損を考慮することなくシール部材とセグメント間の密封性を高めて止水性を向上することができる。
【００５４】
請求項４の発明のトンネル埋め戻し装置によれば、胴体と加圧式シール部材との間には掘削物取込口を開口し、旋回体にカッタの後方に位置して掘削物を掘削物取込口に導くガイド手段を設けたので、カッタの掘削により発生した土砂は後方に流動するが、ガイド手段により掘削物取込口に導いてシール部材側への流動を抑制することで、シール部材の破損を防止することができる。
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の概略断面図である。
【図２】  トンネル埋め戻し装置の正面図である。
【図３】  第１加圧式シール部材の断面図である。
【図４】  トンネル埋め戻し装置による埋め戻し作業行程を表す概略断面図である。
【図５】  トンネル埋め戻し装置による埋め戻し作業行程を表す概略断面図である。
【図６】  トンネル埋め戻し装置による埋め戻し作業行程を表す概略断面図である。
【図７】  トンネル埋め戻し装置による埋め戻し作業行程を表す概略断面図である。
【図８】  本発明の第２実施形態に係るトンネル埋め戻し装置における第１加圧式シール部材を表す要部断面図である。
【図９】  本発明の第３実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の前端部断面図である。
【図１０】  本発明の第４実施形態に係るトンネル埋め戻し装置の前端部断面図である。
【符号の説明】
１１  胴体
１２  前胴
１３  中胴
１４  後胴
１７  カッタヘッド（旋回体）
２３  駆動モータ
３５  推進ジャッキ
３８  埋め戻し材供給装置
５１  セグメント取り外し装置（解体手段）
６１  シール装置
６２，８１，９１，101   第１加圧式シール部材
６３  第２加圧式シール部材
６７，７５，８３，９３，102   シールケース（枠状シール）
６９，７６，８５，８６，９５，105 ，106 ，107 ，108    中空シール（管状シール）
７０  軟質シール
７２  シールスライドジャッキ（シール部材移動手段）
９７  ワイヤブラシシール
112   固化剤噴射ノズル
116   樹脂膜貼付け装置
121   ウォータジェット装置
132   はく離カッタ
134   排土ガイド（ガイド手段）
142   水噴射ノズル
151   バックアップシール
Ｔ  既設トンネル（トンネル構造体）
Ｓ  セグメント
Ｆ１  固化剤層
Ｆ２  樹脂膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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