(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状断面のシールド機本体１の前部に設けられ、中心部に既設埋設管進入孔２を有する回転カッターディスク３を回転させながら、既設埋設管４の周囲を掘削すると共に、前記シールド機本体１内部に設けた円周方向に間欠回転自在な第１駆動機構５及びこの第１駆動機構５を軸方向に移動自在に支持した第２駆動機構６とからなる駆動機構本体７により、第１駆動機構５に支持された切断カッター８を既設埋設管４の切断開始位置に位置決めさせたうえ切断開始位置から軸方向及び円周方向に切断移動させることにより、前記既設埋設管４の基端部において、この既設埋設管４の被切離部を解体物把持機構１０で把持した状態で、所定大きさの湾曲切断片１１として切離し、既設埋設管４の解体の進展に対応してシールド機本体１の後部においてセグメントリング１２を組立てることを特徴とする管路の更新工法。
【請求項２】
筒状断面のシールド機本体１の前部に設けられた回転カッターディスク３の中心部に既設埋設管４の進入孔２を有し、シールド機本体１内に切断カッター８の駆動機構本体７を設け、この駆動機構本体７は、第１駆動機構５を軸方向に移動させる第２駆動機構６と、切断カッター８を前記既設埋設管４の切断開始位置において管半径方向に移動自在及び円周方向に間欠回転自在に支持する前記第１駆動機構５とからなり、さらに、シールド機本体１内に前記切断カッター８による既設埋設管４の被切離部を把持する把持部本体１３を有する解体物把持機構１０を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
前記第２駆動機構６は、トンネル内に設けられた支持台車１５に駆動装置１４によりラック２７，ピニオン２８を介してトンネル軸方向に可動自在に支持されたガイドレール１６の先端に第１駆動機構５を取付けてなり、この第１駆動機構５は、回転シリンダー１７を備え、かつ前記切断カッター８は回転シリンダー１７の回転軸に取付けられていることを特徴とする請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記解体物把持機構１０は、シールド機本体１内において、駆動装置１８によりピニオン２０，環状歯車２１を介して回転自在に支持された把持部本体旋回用環状フレーム２２に取付けられており、駆動用流体圧シリンダー９３により既設埋設管４の半径方向に可動的に設けられた可動支持枠２４と、この可動支持枠２４に支持され駆動用流体圧シリンダー２３により軸方向に可動的に支持された前記把持部本体１３とからなることを特徴とする請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記ガイドレール１６に沿って走行自在な走行車２５に搬送ホイスト２６が設けられ、この搬送ホイスト２６により前記把持部本体１３により把持された湾曲切断片１１を吊り上げ可能であることを特徴とする請求項２に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中の既設埋設管を撤去しながら行なう管路の更新工法とシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中の埋設管の老朽化等により、この既設埋設管を撤去し、その後に、この既設埋設管の経路に沿ってトンネルを掘削し、このトンネル内に新しい管路としてのセグメントを順次組立てることがある。従来は、この場合、バックホウで地表面から埋設管に届く深さの溝を埋設管に沿って開削し、この溝を通して埋設管を地上に掘り出した後、この溝を埋戻す。こうして、既設の埋設管を地中から撤去した後、埋設管の経路に沿って掘進機を推進しながらトンネルを掘削し、このトンネル内でセグメントリングを組立てて管路を完成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記の場合は既設埋設管を撤去する作業と、トンネルを掘削する作業とが別々の作業であるため、既設埋設管を撤去し、その後にトンネルを掘削する作業に手間どり、施工期間と施工費が嵩むという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る管路の更新工法は、上述した課題を解決するために、筒状断面のシールド機本体１の前部に設けられ、中心部に既設埋設管進入孔２を有する回転カッターディスク３を回転させながら、既設埋設管４の周囲を掘削すると共に、前記シールド機本体１内部に設けた円周方向に間欠回転自在な第１駆動機構５及びこの第１駆動機構５を軸方向に移動自在に支持した第２駆動機構６とからなる駆動機構本体７により、第１駆動機構５に支持された切断カッター８を既設埋設管４の切断開始位置に位置決めさせたうえ切断開始位置から軸方向及び円周方向に切断移動させることにより、前記既設埋設管４の基端部において、この既設埋設管４の被切離部を解体物把持機構１０で把持した状態で、所定大きさの湾曲切断片１１として切離し、既設埋設管４の解体の進展に対応してシールド機本体１の後部においてセグメントリング１２を組立てることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係るシールド掘進機は、上述した課題を解決するために、筒状断面のシールド機本体１の前部に設けられた回転カッターディスク３の中心部に既設埋設管４の進入孔２を有し、シールド機本体１内に切断カッター８の駆動機構本体７を設け、この駆動機構本体７は、第１駆動機構５を軸方向に移動させる第２駆動機構６と、切断カッター８を前記既設埋設管４の切断開始位置において管半径方向に移動自在及び円周方向に間欠回転自在に支持する前記第１駆動機構５とからなり、さらに、シールド機本体１内に前記切断カッター８による既設埋設管４の被切離部を把持する把持部本体１３を有する解体物把持機構１０を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係るシールド堀進機は、請求項２に記載のシールド掘進機において、前記第２駆動機構６は、トンネル内に設けられた支持台車１５に駆動装置１４によりラック２７，ピニオン２８を介してトンネル軸方向に可動自在に支持されたガイドレール１６の先端に第１駆動機構５を取付けてなり、この第１駆動機構５は、回転シリンダー１７を備え、かつ前記切断カッター８は回転シリンダー１７の回転軸に取付けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係るシールド掘進機は、請求項２に記載のシールド掘進機において、前記解体物把持機構１０は、シールド機本体１内において、駆動装置１８によりピニオン２０，環状歯車２１を介して回転自在に支持された把持部本体旋回用環状フレーム２２に取付けられており、駆動用流体圧シリンダー９３により既設埋設管４の半径方向に可動的に設けられた可動支持枠２４と、この可動支持枠２４に支持され駆動用流体圧シリンダー２３により軸方向に可動的に支持された前記把持部本体１３とからなることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に係るシールド掘進機は、請求項２に記載のシールド掘進機において、前記ガイドレール１６に沿って走行自在な走行車２５に搬送ホイスト２６が設けられ、この搬送ホイスト２６により前記把持部本体１３により把持された湾曲切断片１１を吊り上げ可能であることを特徴とする。
【０００５】
本発明によると、シールド機本体１の前端部における回転カッターディスク３の回転による既設埋設管４の周囲の切羽の掘削と、シールド機本体１内における切断カッター８による既設埋設管４の基端部の解体と、シールド機本体１の後部におけるセグメントリング１２の組立ての各工程を連続して、かつ自動的に行なうことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図示の例によって詳細に説明する。
図１〜図３において、シールド掘進機３１の筒形断面のシールド機本体１の前部には、中央部に既設埋設管４の進入孔２を有し、その外周に多数のカッタービット３２が放射状に取付けられた回転カッターディスク３が設けられている。
【０００７】
回転カッターディスク３は、前記のようにシールド機本体１の前部に配置され、かつ回転カッターディスク３の後部において、環状の支持部材３３がシールド機本体１に固定されている。前記環状の支持部材３３の内側に配置される環状従動歯車３５は、支持部材３３の内側に固定された隔壁３６に設けられている環状溝に軸受を介して回転自在に嵌設され、かつこの環状従動歯車３５は、隔壁３６に回転自在に嵌設された連結リング３４の後端部に固定され、その連結リング３４の前端部と回転カッターディスク３の後部とは、連結リング周囲方向に間隔をおいて配置された多数の連結部材３７を介して連結され、かつ回転カッターディスク３の中心部の既設埋設管進入孔２の周壁２９の内面には、この既設埋設管４の外周部を掘削する内周カッタービット３２ａが設けられている。
【０００８】
また、前記環状の支持部材３３の内側の周囲に、液圧モータからなる多数のカッターディスク回転用駆動装置３８が配設され、その駆動装置３８は隔壁３６に固定され、その駆動装置３８の回転軸に固定されたピニオン４０は、前記環状従動歯車３５に噛み合わされ、前記駆動装置３８により回転カッターディスク３が回転される。前後方向に間隔をあけて平行に配設された前記隔壁３６の内端に筒状ガイド４１が設けられ、その内周に環状ゴムシール４２が取付けられ、この環状ゴムシール４２を介して既設埋設管４が筒状ガイド４１内をシールド機本体１の後方に進入できる。
【０００９】
また、前記隔壁３６に形成された孔を挿通して送泥管４３の先端開口が前側の隔壁３６の前に導かれている。同様に、前記隔壁３６の孔を挿通して排泥管４５の先端開口が前側の隔壁３６の前に導かれている。
【００１０】
前記支持部材３３の後方に配置された多数のシールドジャッキ４６は、シールド機本体１に固定された環状保持部材４７に挿通固定される。４８はシールド機の方向制御用ジャッキである。また、環状保持部材４７の後側において、シールド機本体１にガイド溝４９が設けられ、このガイド溝４９に環状回転部材５０が回転自在に支持されていて、この環状回転部材５０の一側部に設けられた環状歯車５１に、環状保持部材４７に取付けられた駆動装置５２のピニオン５３が噛合しており、また、セグメント１２ａを据付けるためのエレクター５４が駆動機構５５を介して環状回転部材５０に取付けられている。
【００１１】
図１は、後方のセグメントリング１２に掘削反力をとり、シールドジャッキ４６によりシールド機本体１を前進させながら、その先端の回転カッターディスク３で既設埋設管４の周囲の切羽面５７を掘削し、シールド機本体１の後方でエレクター５４によりセグメントリング１２を組立てている状態が示されている。
【００１２】
また、このとき、既設埋設管４の基端は、回転カッターディスク３の中央部の埋設管進入孔２を通って、シールド機本体１内に進入しており、シールド機本体１の前進（つまり、回転カッターディスク３による掘削の進行）に対応して、順次既設埋設管４の基端を解体してトンネル後方へ排出すべく、シールド機本体１内において、第１駆動機構５及び、第１駆動機構５を支持する第２駆動機構６とからなる駆動機構本体７により動作する切断カッター８が設けられている。
【００１３】
第１の発明の実施の形態では、切断カッター８は、先端に高圧水噴射ノズル５８を有し、この噴射ノズル５８から、微細研摩粒子含有の超高圧水を噴射することによる切断方式が用いられており、この切断カッター８が駆動機構本体７により既設埋設管４の基端部内面を、この既設埋設管４の軸方向及び、軸方向と直行する方向に移動することにより、この既設埋設管４が所定幅で複数の湾曲切断片１１として切断されるものである。
【００１４】
切断カッター８に前記の動作を行なわせる前記第１駆動機構５と、第２駆動機構６と、切断カッター８による既設埋設管４の切断時湾曲切断片１１が落下しないよう、これを把持する解体物把持機構１０とを順に説明する。
【００１５】
まず、第２駆動機構６を構成する一部材として、シールド機本体１の後方に支持台車１５が設けられている。支持台車１５の車輪５６は、トンネル５９の前後方向に配設された走行レール６０に沿って可動自在に設けられている。この走行レール６０は、トンネル５９内において横方向に架設される支持枠６１で所定の高さ位置に設けられている。
【００１６】
支持台車１５は前後方向に伸長するガイドレール１６の後部をトンネル５９内で、その前後方向にスライド自在に支持している。ガイドレール１６は、図５，図６に断面で示すように大小のＩ形鋼を上下に接合した構成であって、後述の環状フレーム２２の内方と環状の保持部材４７内に四角に組まれた、たて枠６２及びよこ枠６３の内方と、環状回転部材５０の内方を前後方向に伸長しており、かつ前記たて枠６２に横架したよこ杆６４の支持ローラ６５がガイドレール１６の上部鍔縁６６の下面に回転自在に接していて、この支持ローラ６５により、モノレール方式でガイドレール１６の前部が前後方向に可動的に支持されている。
【００１７】
ガイドレール１６の上部鍔縁６６の後部上面にはラック２７が形成されていて、このラック２７が支持台車１５に設けられた駆動装置１４のピニオン２８と噛合しており、駆動装置１４を駆動することで、ピニオン２８とラック２７を介してガイドレール１６はトンネル５９の前後方向に移動できる。また、ガイドレール１６の後部は支持台車１５のガイドローラ６７で支持されており、かつ内側空間を通って後方に伸長している。
【００１８】
ガイドレール１６の先端は既設埋設管４の基端部内方に伸長しており、この既設埋設管４の内方位置において、ガイドレール先端部１６ａに、第１駆動機構５の駆動源としての回転シリンダー１７がトンネル軸方向に固着してあり、その回転軸に保持体６８を介して回転シリンダー１７の軸線と直角方向に切断カッター８の筒状支持部６９が保持されており、切断カッター８の高圧水噴射ノズル５８は、既設埋設管４の内壁面に向けて設置されている。なお、筒状支持部６９の基端には超高圧水供給ホース７０が接続される。
【００１９】
前記の構成において、回転シリンダー１７の軸線は、既設埋設管４の軸線と合致する位置に設けられている。したがって、回転シリンダー１７を駆動することにより、切断カッター８がその回転中心である既設埋設管４の軸線を中心として３６０°回動でき、このとき既設埋設管４の内周壁４ａを円周方向全周に亘り切断することができる。
【００２０】
また、このとき、内径寸法が異なる各種の既設埋設管４の内壁面に向け切断カッター８の高圧水噴射ノズル５８の先端が適正間隔を保って位置できるよう、切断カッター８の筒状支持部６９が保持体６８に可動的に保持され、かつ保持体６８に取付けられるノズル位置調整シリンダー７１のプランジャ７２が連結金具７３を介して筒状支持部６９に連結されている。したがって、ノズル位置調整シリンダー７１を駆動して切断カッター８の高圧水噴射ノズル５８を既設埋設管４の半径方向に移動させ、高圧水噴射ノズル５８から噴射される超高圧水による最適な切断状態が常に保持されるように設定できる。
【００２１】
前記第１駆動機構５と第２駆動機構６とで保持された切断カッター８は、第２駆動機構６のガイドレール１６を前進移動させることで高圧水噴射ノズル５８から超高圧水を噴射しながら既設埋設管４の軸方向に移動して、この既設埋設管４にその基端から軸方向に一定長さの切込み線を入れる。
【００２２】
つづいて、第１駆動機構５の回転シリンダー１７を駆動して切断カッター８の高圧水噴射ノズル５８を既設埋設管４の円周方向に所定角度（例えば３０°）旋回移動させ、この既設埋設管４の円周方向に切込み線を入れる。
【００２３】
次に再び、第２駆動機構６のガイドレール１６を後退移動させることで、切断カッター８は高圧水噴射ノズル５８から超高圧水を噴射しながら既設埋設管４の軸方向手前に移動して、この既設埋設管４に、その基端方向に所定長の切込み線を入れる。
【００２４】
前記切断カッター８の既設埋設管４の内部での前進→旋回→後退の３方向の移動により、この既設埋設管４の基端部の管壁に略コ字形の切込み線が入れられ、この切込み線で囲まれた内側を湾曲切断片１１として既設埋設管４から切り取ることができる。
【００２５】
そして、前記切断カッター８の前進−旋回−後退の３方向の移動を１サイクルとする湾曲切断片１１の切取り動作を、既設埋設管４の円周方向３６０°の各角度位置で繰返して行なうことにより、既設埋設管４を所定幅のリング状に切断解体することができる。
【００２６】
また、前記の切断カッター８により湾曲切断片１１を切り取る際、この湾曲切断片１１が切り取られる部分を解体物把持機構１０により把持しておくことで、この湾曲切断片１１が落下せず、スムーズな切断が行なえるように構成されている。
【００２７】
解体物把持機構１０の把持部本体１３は湾曲切断片１１を把持した状態で、既設埋設管４の軸線方向と円周方向とに移動できる。このため前記把持部本体１３は、図５に示すように、把持部本体旋回用環状フレーム２２と一体回転するように設けられた可動支持枠２４に既設埋設管４の軸線と平行な状態で保持されている把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３のプランジャ３０の先端に設けられている。
【００２８】
図１，図５，図７〜図８に示すように把持部本体１３における支持体７４に、前記駆動用流体圧シリンダー２３のプランジャ３０の先端と互いに平行な一対のガイド杆７５の端部が固定されている。ガイド杆７５は駆動用流体圧シリンダー２３を中間に挾んで可動支持枠２４の下部に固定された筒状ガイド７６にスライド自在に進入している。
【００２９】
また、前記支持体７４には枢軸７７により上下で一対をなす回動腕７８が２組平行に枢支されていて、回動腕７８の先端にその挟持面に弾性体が装着されてなる挟持板７９が固着されている。また支持体７４には回動腕駆動用流体圧シリンダー８０が設けられていて、この流体圧シリンダー８０の一端に、前記一方の回動腕７８の基端が連結軸８１を介して枢着されており、また、プランジャ８３の先端に前記他方の回動腕７８の基端が連結軸８２を介して枢着されている。
【００３０】
したがって、前記駆動用流体圧シリンダー８０のプランジャ８３を伸縮させて枢軸７７を支点として上下一対の回動腕７８を回動させることで、その先端の挟持板７９により、既設埋設管４の湾曲切断片１１を挟持できる。
【００３１】
把持部本体１３の旋回用環状フレーム２２には、図４，図６に示されるように環状ガイド溝８４と環状歯車２１が設けられていて、環状ガイド溝８４には、よこ枠６３に取付けられた複数のガイドローラ８５が回転自在に嵌合しており、それにより旋回用環状フレーム２２は、シールド機本体１内において回転自由に支持されている。環状歯車２１には、たて枠６２に固定した駆動装置１８のピニオン２０が噛合しており、この駆動装置１８により前記ガイドローラ８５に支持された旋回用環状フレーム２２を円滑に回転駆動することができる。
【００３２】
図４，図６に示すように、旋回用環状フレーム２２の前側周面の両側対称位置には、ブラケット８６が固定されていて、このブラケットの先端に筒状ガイド８７が固定されており、この筒状ガイド８７に正面が略船底形状の可動支持枠２４の両端から垂直に立上るガイド軸８８がスライド自由に挿入されている。筒状ガイド８７の側面には駆動用流体圧シリンダー９３が下向きに固着されていて、そのプランジャ８９の先端が連結軸９０により前記可動支持枠２４の端部に連結されている。
【００３３】
そして、既述のとおり可動支持枠２４の下端には、前記把持部本体１３から一体に後方に伸びる平行な２本のガイド杆７５がスライド自在に嵌合する筒状ガイド７６が２連平行に設けられ、かつ２連の筒状ガイド７６の中間において、可動支持枠２４の下端に把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３が固着されている。
【００３４】
前記の構成により、切断された湾曲切断片１１を把持部本体１３が把持している状態において、流体圧シリンダー９３を駆動し、そのプランジャ８９を伸長させることで、前記把持部本体１３が把持した湾曲切断片１１を、その切込み線を介して既設埋設管４の管体位置から外方（図１，図４の場合下方）に移動させる。
【００３５】
つづいて、把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３を駆動してそのプランジャ３０を収縮することにより、把持部本体１３に把持された湾曲切断片１１をトンネル内後方に所定距離移動させる。この後退移動した湾曲切断片１１の上方には搬送ホイスト２６が待機しており、この搬送ホイスト２６により湾曲切断片１１を吊り上げてトンネル内の後方へ搬送するものである。
【００３６】
前記搬送ホイスト２６を含む搬送機構９１を説明すると、搬送ホイスト２６は搬送台車９２に吊り下げられている。搬送台車９２は、駆動装置（図示省略）と走行車輪９４を有し、この走行車輪９４は、ガイドレール１６の下部鍔縁９５に沿ってトンネル内を前後方向に走行できる。
【００３７】
搬送ホイスト２６は湾曲切断片１１を吊り上げて搬送するもので、このため湾曲切断片１１の湾曲内面には、これを切断カッター８で切断作業する前に、予めフックボルト９６（図１３に示す）を埋設しておき、搬送ホイスト２６で湾曲切断片１１を吊り上げる際は、そのフックボルト９６に巻上げワイヤー９７のフック９８を引掛けて吊り上げる。
【００３８】
なお、前記のフックボルト９６に代えて、湾曲切断片１１を紐体でたすき掛けに結び、この紐体に前記フック９８を引掛けて吊り上げてもよい（但し、図示せず）。
【００３９】
湾曲切断片１１を吊り下げた搬送ホイスト２５は、ガイドレール１６に沿ってトンネル後方まで移動するもので、このとき、把持部本体旋回用環状支持フレーム２２と、環状保持部材４７と、エレクター旋回用環状回転部材５０と、支持台車１５のそれぞれの内側空間を通過して後方に移動するから、これら各部材と湾曲切断片１１とは相互にぶつかることがないような配置関係に設けられる。
【００４０】
次に、図１，図１３ほかによって全体の動作を順に説明する。
1.  回転カッターディスク３が所定の掘削を行なった後、把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３を駆動して把持部本体１３を前進させ、かつ回動腕駆動用流体圧シリンダー８０を駆動して既設埋設管４の切断すべき部位を挟持させる。
2.  駆動装置１４を駆動し、ラック２７，ピニオン２８の噛合を介してガイドレール１６を前進させ、超高圧水利用の切断カッター８で、既設埋設管４の内面基端部から軸方向に所定長の切断線を入れる。
3.  回転用シリンダー１７を駆動して、切断カッター８を既設埋設管４の内面において円周方向に所定角度旋回移動させ、▲２▼における切断線に対し直角に切断線を入れる。
4.  ガイドレール１６を後退させて、切断カッター８で既設埋設管４の内面基端部に▲３▼における切断線と平行に切断線を入れて、湾曲切断片１１を既設埋設管４の管本体から切断する（なお、▲２▼の工程の前に湾曲切断片１１の湾曲内面にフックボルト９６を埋設しておく）。
5.  流体圧シリンダー９３を伸長して可動支持枠２４を移動し、把持部本体１３に把持された湾曲切断片１１を既設埋設管４の管本体の外方に移動する。
6.  湾曲切断片１１の切断部位が既設埋設管４の最下端のときは、その位置で把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３を収縮させて、湾曲切断片１１を搬送ホイスト２６の下方に移動する。また、湾曲切断片１１の切断位置が既設埋設管４の最下部位置以外（たとえば上方など）のときは、旋回駆動装置１８を駆動して把持部本体旋回用環状フレーム２２を旋回し、これに取付けられた把持部本体１３を一旦下方（つまり、図１の位置）に移動した後、前記駆動用流体圧シリンダー２３の収縮動作を行ない、湾曲切断片１１を搬送ホイスト２６の下方に移動する。
7.  搬送ホイスト２６の巻上げワイヤー９７を引き下げて、フック９８を湾曲切断片１１のフックボルト９６に引掛ける。
8.  回動腕駆動用流体圧シリンダー８０を駆動して、把持部本体１３を湾曲切断片１１から外し、かつ把持部本体駆動用流体圧シリンダー２３を収縮駆動して、把持部本体１３を湾曲切断片１１から離間させる。
9.  搬送ホイスト２６の巻上げワイヤー９７を巻上げて湾曲切断片１１を所定の高さまで吊り上げる。
10. 搬送台車９２をガイドレール１６に沿って後方に走行させ、搬送ホイスト２６を図１３の２点鎖線の位置まで移動する。
11. 搬送ホイスト２６の巻上げワイヤー９７を引下げて、走行レール６０の後部で待機している牽引ロープ９９上に湾曲切断片１１を下す。
12. 再び搬送ホイスト２６をガイドレール１６に沿って前進させ、先端位置で待機させる。
13. ガイドレール１６の第１駆動機構５と第２駆動機構６を再び駆動して、切断カッター８に1.〜4.の動作を行なわせ、かつ把持部本体１３と搬送台車９２に5.〜12. の動作を行なわせ、その繰返しにより既設埋設管４を円周方向に複数分割して順次円弧状の湾曲切断片１１として解体し、トンネル後方に排出する。
【００４１】
例えば前記、既設埋設管４を所定の幅で、かつ全周を１２分割して解体するとすれば、１つの湾曲切断片１１は３０°ずつの湾曲切断片として切離される。このとき、前述のとおり、切断カッター８の旋回中心と、把持部本体１３の旋回中心は、既設埋設管４の中心軸線と一致しているので、この既設埋設管４の全周、いずれの角度位置における湾曲切断片１１の切り出しも円滑に行なわれる。
14. 一方、前記の動作により既設埋設管４の基端部が所定幅にわたり環状に解体されたならば、シールド機本体１の後部においてはエレクター５４を操作してセグメント１２ａをリング状に組立てトンネルの覆工を行なう。
15. 既設埋設管４の解体と、セグメント１２ａの組立てが進行するにつれてシールド機本体１をシールドジャッキ４６により前進させ、かつ回転カッターディスク３により既設埋設管４の周囲の切羽面５７を掘削する。
【００４２】
シールド機本体１の前進に伴ない、これに付設されている各部材が一体に前進移動し、かつ切断カッター８による湾曲切断片１１の切断すべき位置も前寄りに移動するが、ガイドレール１６の長さは一定である。
【００４３】
このため、ガイドレール１６自体を前進移動させると共に、それに伴ないガイドレール１６のラック２７にピニオン２８が噛合ってこのガイドレール１６を前進，後退させる駆動装置１４を搭載した支持台車１５自体を前進移動させる必要がある。
【００４４】
このため、図１３に示されるように、シールド掘進が進行するのに伴ない走行レール６０の前端に単位レール６０ａを順次継ぎ足してこの走行レール６０をトンネル内前方に順次伸長し、この伸長した走行レール６０に沿って支持台車１５を前方に移動し、それによりガイドレール１６が前寄りに移動した状態で、これに対する適正な支持状態を保持できる。
【００４５】
前記支持台車１５を前進移動させる手段は任意であるが、本発明では、図１に２点鎖線で示すとおり支持台車１５に一端を係止した牽引ロープ９９を前方に伸ばし、環状保持部材４７内側のたて枠６２に牽引ロープ９９を引掛け、このたて枠６２に反力をとって牽引ロープ９９の他端を引くことにより、支持台車１５を走行レール６０に沿って前移動するように設けられている。
【００４６】
前記のとおり1.〜15. の工程を順次繰返すことにより、シールド機本体１の先端で既設埋設管４の周囲を掘削しながら、シールド機本体１内で既設埋設管４の基端部を順次解体してトンネルから排出し、さらにシールド機本体１の後部においてセグメントリング１２を組立てながらシールド掘進を進展できる。
【００４７】
図１０は本発明の第２の実施の形態を示し、この第２の実施の形態においては、第１の発明の実施の形態における超高圧水による切断カッター８に代えて、回転ディスクカッター１００からなる切断カッター８ａが用いられている。
【００４８】
第２の発明の実施の形態では、切断カッター８ａが湾曲切断片１１を既設埋設管４から切離する際、略コ字形の切断線の角部で方向変換させる必要があるので、この切断カッター８ａでは、ガイド杆１０１の下端に旋回用流体圧シリンダー１０２が設けられていて、その旋回プランジャ１０３に回転ディスクカッター１００の保持枠１０４が取付けられている。回転ディスクカッター１００の軸１０５には、駆動装置１０６が連結されている。
【００４９】
ガイド杆１０１は回転用流体圧シリンダー１７のプランジャに設けられる保持体６８に保持されており、また、この保持体６８に保持されたカッター位置の調整用シリンダー７１のプランジャ７２が連結金具７３を介してガイド杆１０１の下端に設けられている。
【００５０】
したがって、カッター位置の調整用シリンダー７１を駆動して切断カッター８ａを既設埋設管４の半径方向に移動させ、回転ディスクカッター１００で図１０のように既設埋設管４を切断するもので、かつ湾曲切断片１１を切り離すべく略コ字形に切断するに際しては、その軸線方向と円周方向の直線部の移動は、第１の発明の実施の形態と同様、第２駆動機構６におけるガイドレール１６の移動と、第１駆動機構５における回転用流体圧シリンダー１７の回転により行ない、その角部での方向変換を旋回用流体圧シリンダー１０２で行なうことにより、前記回転ディスクカッター１００による湾曲切断片１１の切離を円滑に行なうことができる。図１０における他の構成は第１の発明の実施の形態と同じであるので、これと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図１１，図１２は、本発明の第３の実施形態を示し、ここでは、シールド機本体１の先端の回転カッターディスク３の既設埋設管進入孔２の内周２ａに、複数のローラ１０７が配設された例が示されている。このローラ１０７は既設埋設管４が進入孔２を進入する際には管外周と軽く接する程度で大きな抵抗とはならず、一方、トンネル推進時は既設埋設管４の外周を適度に接して回転カッターディスク３をガイドできるような配置に設けるとよい。その他の構成は第１の発明の実施の形態と同じであるので、これと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、シールド機本体１の先端で既設埋設管４の周囲を掘削する工程と、シールド機本体１内で既設埋設管４の基端部を順次解体する工程と、シールド機本体１の後部でセグメントリング１２を組立て覆工する工程を自動的に、かつ連続して行なえるので、既設埋設管４の解体と新しい管路の構築を迅速な作業で行なうことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施の形態に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】図１におけるシールド機本体の前端部の拡大図である。
【図３】図２における左側面図である。
【図４】図１における既設埋設管の切断部の拡大図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図４のＣ−Ｃ線の位置で切断し、かつ把持部本体が湾曲切断片を把持して後退した位置での断面図である。
【図９】図４のＤ−Ｄ線方向に見た図である。
【図１０】第２の発明の実施の形態に係る既設埋設管の切断部の拡大図である。
【図１１】第３の発明の実施の形態として、図１における回転カッターディスクの内周カッタービットに代えてガイドローラとした例を示すシールド機本体の前端部の拡大断面図である。
【図１２】図１１の左側面図である。
【図１３】本発明に係る工法の動作手順を説明するための側面説明図である。
【符号の説明】
１  シールド機本体
２  既設埋設管進入孔
３  回転カッターディスク
４  既設埋設管
５  第１駆動機構
６  第２駆動機構
７  駆動機構本体
８  切断カッター
１０  解体物把持機構
１１  湾曲切断片
１２  セグメントリング
１３  把持部本体
１４  駆動装置
１５  支持台車
１６  ガイドレール
１７  回転用流体圧シリンダー
１８  駆動装置
２０  ピニオン
２１  環状歯車
２２  把持部本体旋回用環状フレーム
２３  駆動用流体圧シリンダー
２４  可動支持枠
２５  走行車
２６  搬送ホイスト
２７  ラック
２８  ピニオン
３０  プランジャ
３１  シールド掘進機
３２  カッタービット
３３  環状支持部材
３４  連結リング
３５  環状従動歯車
３６  隔壁
３７  連結部材
３８  駆動装置
４０  ピニオン
４１  筒状ガイド
４２  環状ゴムシール
４３  送泥管
４５  排泥管
４６  シールドジャッキ
４７  環状保持部材
４８  方向制御用ジャッキ
４９  ガイド溝
５０  環状回転部材
５１  環状歯車
５２  駆動装置
５３  ピニオン
５４  エレクター
５５  駆動機構
５６  車輪
５７  切羽面
５８  高圧水噴射ノズル
５９  トンネル
６０  走行レール
６１  支持枠
６２  たて枠
６３  よこ枠
６４  よこ杆
６５  支持ローラ
６６  上部鍔縁
６７  ガイドローラ
６８  保持体
６９  筒状支持部
７０  超高圧水供給ホース
７１  ノズル位置調整用シリンダー
７２  プランジャ
７３  連結金具
７４  支持体
７５  ガイド杆
７６  筒状ガイド
７７  枢軸
７８  回動腕
７９  挟持板
８０  回動腕駆動用流体圧シリンダー
８１  連結軸
８２  連結軸
８３  プランジャ
８４  環状ガイド溝
８５  ガイドローラ
８６  ブラケット
８７  筒状ガイド
８８  ガイド軸
８９  プランジャ
９０  連結軸
９１  搬送機構
９２  搬送台車
９３  駆動用流体圧シリンダー
９４  走行車輪
９５  下部鍔縁
９６  フックボルト
９７  巻上げワイヤー
９８  フック
９９  牽引ロープ
１００  回転ディスクカッター
１０１  ガイド杆
１０２  旋回用流体圧シリンダー
１０３  旋回プランジャ
１０４  保持枠
１０５  軸
１０６  駆動装置
１０７  ローラ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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