(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
新設管を構築するシールド掘進機の先端が既設管の側面近傍に到達した後、前記シールド掘進機をその鋼殻を残して解体撤去し、
前記鋼殻の正面開口から前記既設管との間の地盤を先行掘削すると共に前記鋼殻内で多数のセグメントにより１リングずつ組み立てて円筒状に接合した継手覆工リング群を前記先行掘削による継手掘削坑内へ順次推進装置で押し出し、
押し出された前記継手覆工リング群の推進方向端部を前記既設管の側面との嵌合形状に切り欠き、
前記切り欠きによって形成された前記継手覆工リング群の接続縁を前記押し出しによって前記既設管の側面に嵌合し、
前記既設管の側面のうち前記継手覆工リング群の接続縁との嵌合位置に囲まれた部分を開口することにより前記既設管と新設管とを連通させることを特徴とするシールド工法による地下の既設管と新設管の接続方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、
継手覆工リング群の接続縁と既設管の側面との嵌合は、
継手覆工リング群をその組み立てに伴う鋼殻からの所定距離の押し出しによって既設管の側面に当接又は近接させる工程と、
前記継手覆工リング群における前記既設管の側面との当接又は近接部分を前記側面と前記押し出し距離に相当する距離で対向する形状に切り欠く工程と、
を所要回数交互に繰り返すことによって行うことを特徴とするシールド工法による地下の既設管と新設管の接続方法。
【請求項３】
請求項１又は２の記載において、
継手覆工リング群には、予め既設管の断面を投影させた切欠予定形状に沿って多数の小孔を穿孔しておくことを特徴とするシールド工法による地下の既設管と新設管の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法による上下水道等の地下管路の施工技術に属するものであって、特に、既設管に新設管を接続するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、上下水道をはじめとするシールド工法による地下管路建設工事において、シールド掘進機１０１によって敷設される新設管１０２を既設管１０３に合流（分岐）接続する作業は、その接続地点で人孔１０４を介して行うのが通例であるが、地上の交通事情や他の地下埋設物１０５の存在等の条件によっては、人孔１０４を介さずに既設管１０３と新設管１０２を接続しなければならない。
【０００３】
従来、人孔１０４を介さずに新設管１０２を既設管１０３に接続する場合は、接続部周辺で地盤改良を行い、シールド掘進機１０１が既設管１０３の側面に到達したらシールド掘進機１０１の掘削機器類を解体し、次いで図１０に示すように、改良された地盤１０６を坑内から手掘りによって管接続用の素掘りトンネル１０６ａを掘削し、その坑内空間で、既設管１０３における接続対象部分の取り壊し作業及び接続壁１０７の構築作業を行っている。したがって、素掘りトンネル１０６ａの坑内壁の崩壊や地下水の出水等の恐れがなく前記管接続作業を安全に遂行できるようにするには、事前の地盤改良を大規模かつ入念に行うことが重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上下水道等の管路の接合が必要となる場所は、往々にして、土質や地上条件が厳しかったり、地下埋設物１０５が輻輳しているような箇所が多いことから、完璧な地盤改良は期待できない。したがって素掘りトンネル１０６ａ内での接続壁１０７の構築作業における坑内壁の崩壊等の危険性は解消されず、しかも広範囲での地盤改良によって施工コストが高くなるといった問題があった。また、上述の理由によって完璧な地盤改良が困難である場合、坑内で安全に接続作業を行うには、接続壁１０７の構築のための掘削に際して何らかの覆工を施す必要がある。しかるに、この場合に組み立てられる複数の覆工用部材（図示省略）の形状は、図１０に破線で示す既設管１０３の接合部の湾曲形状に応じて徐々に変化させる必要があり、しかも各覆工用部材の支持点をどのように取るかが技術的に難しかった。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、シールド工法による地下管路建設工事において、既設管に新設管を接続する場合に、接続部周辺の地盤に従来に比較して小規模な改良を施すだけで安全に施工することのできる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明は、新設管を構築するシールド掘進機の先端が既設管の側面近傍に到達した後、前記シールド掘進機をその鋼殻を残して解体撤去し、前記鋼殻の正面開口から前記既設管との間の地盤を先行掘削すると共に前記鋼殻内で多数のセグメントにより１リングずつ組み立てて円筒状に互いに接合した継手覆工リング群を前記先行掘削による継手掘削坑内へ順次推進装置で押し出し、押し出された継手覆工リング群の推進方向端部を前記既設管の側面との嵌合形状に切り欠き、この切り欠きによって形成された前記継手覆工リング群の接続縁を前記押し出しによって前記既設管の側面に嵌合し、前記既設管の側面のうち前記継手覆工リング群の接続縁との嵌合位置に囲まれた部分を開口することにより前記既設管と新設管とを連通させるものである。
【０００７】
すなわち、地中を掘り進むシールド掘進機の先端が既設管の側面近傍に到達したら、前記シールド掘進機の鋼殻からカッタフェイス及びその駆動装置等の内部機構を解体除去して、前記鋼殻の正面を開放し、そこから既設管の側面へ向けて地盤を手掘り等によって掘削するが、これによって形成される継手掘削坑の内壁は、前記鋼殻内で多数のセグメントにより組み立てた継手覆工リング群を推進装置で正面側へ順次押し出すことによって一次覆工される。また、鋼殻内から押し出される継手覆工リング群の推進方向の端面は、そのままの状態では円筒面をなす既設管の側面に対して嵌合状態とはならないため、前記端面が既設管の側面と部分的に当接する位置又はその近傍まで押し出された時点で、前記端面を既設管の側面の湾曲形状に合わせて切り欠くことによって、前記既設管の側面との接続縁を形成する。そしてその後、更に前記継手覆工リング群を推進装置で押し出すことによって前記接続縁を既設管の側面に嵌合させる。
【０００８】
上記嵌合作業においては、継手覆工リング群をその組み立てに伴う鋼殻からの所定距離の押し出し、例えば１リングに相当する距離の押し出しによって既設管の側面に当接又は近接させる工程と、前記継手覆工リング群における前記既設管の側面との当接又は近接部分を前記側面と前記押し出し距離に相当する距離で対向する形状に切り欠く工程とを所要回数交互に繰り返すことによって行われる。すなわち継手覆工リング群を、その既設管との対向部分を切り欠いては押し出し、切り欠いては押し出すことによって、完全に既設管の側面と嵌合状態とすることができる。また、前記切り欠き作業は、例えばガス切断等の方法により行われるが、前記継手覆工リング群（セグメント）には、予め既設管の断面を投影させた切除予定形状に沿って多数の小孔を穿孔しておくことによって、切断線を容易に特定することができ、切断作業の効率を向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図８は、本発明に係るシールド工法による地下の既設管と新設管の接続方法の一実施形態を工程順に示すものである。
【００１０】
まず図１において、参照符号Ｇは地盤、１は地盤Ｇ内を図示の断面に対して直交する方向に延在された既設管、３は地盤Ｇ中を掘進して新設管２を構築するシールド掘進機である。図示の例の場合、シールド掘進機３は、既設管１の延長方向に対して直交する方向に地盤Ｇを掘進しており、典型的には略円筒形の鋼殻３１の掘進方向前端（正面）で、カッタフェイス３２を駆動装置３３によって回転させて地盤Ｇを掘削し、これによって発生した掘削土を、カッタフェイス３２に形成されたスリット３２ａから密閉チャンバ３４内に導入して撹拌し、この密閉チャンバ３４からスクリュコンベア３５を介して後方へ搬送し、更にそこから適宜搬送手段を介して地上へ排出している。また、鋼殻３１の後端部内周では、掘削された坑内壁に、図示されていないエレクタによって複数のセグメント２１’からなる新設管用覆工リング群２１を１リングずつ組み立てて、新設管２の一次覆工を施すと共に、組み立てられた新設管用覆工リング群２１の前端に推進用油圧ジャッキ３６を当てて後方へ押圧することによって、その反力でシールド掘進機３を推進させている。また、施工された新設管用覆工リング群２１の内周には後述するようなコンクリート打設による二次覆工が行われ、これによって新設管２が構築される。
【００１１】
上述の一連の工程によって新設管２が地中を延長されて行き、その先端で地盤Ｇを掘削しているシールド掘進機３のカッタフェイス３２の先端部分が既設管１の側面に当接又はその近傍に到達したら、シールド掘進機３の運転を停止し、その鋼殻３１を残して、カッタフェイス３２、その駆動装置３３、密閉チャンバ３４の隔壁３４ａ、スクリュコンベア３５、推進用油圧ジャッキ３６等の内部装置を解体撤去する。一方、前記鋼殻３１と既設管１との遭遇部周囲の地盤Ｇに、適当な地盤改良材を注入することによって、改良地盤Ｇ’を形成する。
【００１２】
次に図２に示すように、シールド掘進機３の内部機構の解体撤去によって開放された鋼殻３１の正面開口から、既設管１の直前の切羽面Ｇａを手掘り等によって掘削して継手掘削坑Ｇｂを形成して行く一方、鋼殻３１内に継手用セグメント２２’を搬入し、これを環状に接合して継手覆工リング群２２1 を組み立てる。この継手覆工リング２２1 （継手用セグメント２２’）は、基本的にはシールド掘進機３の後方に組み立てられる新設管用覆工リング群２１（セグメント２１’）と同様のものであるが、軸方向幅Ｗは例えば２０〜３０ｃｍの細幅に形成されている。また、鋼殻３１における正面開口付近の内周には、１回あたりのストロークがセグメント２１’の軸方向幅Ｗに相当する距離に設定された油圧ジャッキ３７を円周方向所定間隔で取り付け、組み立てた継手覆工リング２２1 は、この油圧ジャッキ３７によって前記幅Ｗに相当する距離だけ正面側へ向けて押し出し推進される。
【００１３】
次に図３に示すように、鋼殻３１内で組み立てられた２番目の継手覆工リング２２2 は、先行して組み立てられた継手覆工リング２２1 の後面に接合され、同様に、３番目の継手覆工リング２２3 は、２番目の継手覆工リング２２2 の後面に接合され、これら新たな継手接合リングの組み立て・接合の都度、油圧ジャッキ３７によって、前記鋼殻３１の正面開口から継手掘削坑Ｇｂの掘削に追随するように、幅Ｗに相当する距離ずつ押し出されて行く。このため、継手掘削坑Ｇｂは直ちにこの継手覆工リング群２２によって一次覆工され、しかも事前の地盤改良によって切羽面Ｇａの崩壊も抑えられるため、安全に作業を遂行できる。
【００１４】
上述の工程によって徐々にせり出されて行く継手覆工リング群２２のうち最先の継手覆工リング２２1 の一部が、やがて継手掘削坑Ｇｂの掘削によって露出した既設管１の側面に接触したら、図４に示すように、前記最先の継手覆工リング２２1 における既設管１との接触部を、ガス切断等の方法で円弧状に切り欠くことによって、１段目の接続縁２２ａ1 を形成する。この１段目の接続縁２２ａ1 は、例えば、既設管１の側面を図示の位置から継手用セグメント２２’の軸方向幅Ｗに相当する距離だけ後方へ平行移動させた場合の既設管１の断面の投影形状にほぼ対応するように形成される。
【００１５】
１段目の接続縁２２ａ1 の形成が終了したら、図５に示すように、切羽面Ｇａの更なる掘削の進行に合わせて、油圧ジャッキ３７によって継手覆工リング群２２（図示の例では継手覆工リング２２1 〜２２3 ）をその１リングの幅Ｗに相当する距離だけ押し出し、これによって、前記接続縁２２ａ1 を既設管１の側面とほぼ嵌合状態とする。そこで今度は図６に示すように、最先の継手覆工リング２２1 から２番目の継手覆工リング２２2 にかけて、上述と同様の方法により、既設管１の側面を図示の位置から前記幅Ｗに相当する距離だけ後方へ平行移動させた場合の既設管１の断面の投影形状にほぼ対応する円弧状の２段目の接続縁２２ａ2 を形成すると共に、油圧ジャッキ３７をそのストローク後端まで収縮させ、継手覆工リング群２２の後端に新たな継手覆工リング（図示の例では４番目の継手覆工リング２２4 ）を組み立てる。そしてその過程での更なる切羽面Ｇａの掘削の進行に合わせて、油圧ジャッキ３７によって継手覆工リング群２２をその１リングの幅Ｗに相当する距離だけ押し出し、これによって前記２段目の接続縁２２ａ2 を既設管１の側面とほぼ嵌合状態とする。
【００１６】
その後も上述と同様、継手覆工リング群２２に既設管１の側面と対応する形状の接続縁を順次深く切り欠き形成する工程と、前記継手覆工リング群２２の後端に新たな継手覆工リングを組み立て、継手掘削坑Ｇｂの掘削の進行に合わせて１リングの幅Ｗに相当する距離だけ押し出す工程とを、所要回数交互に繰り返しながら実行する。これによって、図７に示すように、ｎ番目までの継手覆工リング２２1 〜２２n からなる継手覆工リング群２２の全周が、この時点で形成されているｎ−２段目の接続縁２２ａn-2 において、ほぼ完全に既設管１の側面の半周部と嵌合状態となり、継手覆工リング群２２の組み立て及び推進は完了する。既設管１の側面と接続縁２２ａn-2 との嵌合部の隙間は、地盤Ｇからの湧水情況等により、必要に応じて止水処理を施す。
【００１７】
なお、上述の工程によって、最先の継手覆工リング２２1 〜ｎ−２番目の継手覆工リング２２n-2 は、接続縁２２ａn-2 によって円周方向に分断され、リングとしての形態をなさなくなるため、リングとしての形状による外圧支持機能はないが、前記接続縁２２ａn-2 が既設管１の側面とほぼ完全に嵌合状態となっており、しかも後続の継手覆工リングと互いに一体接合されているため、土圧に対する十分な支持強度を有する。また、先に述べたように、先行掘削される継手掘削坑Ｇｂの内壁は、その掘削に追随するように推進される継手覆工リング群２２によって直ちに覆工されるため、地山の崩壊を防止して安全に作業を遂行することができ、またこのため、事前に施される改良地盤Ｇ’も、図１０に示す従来工法に比較して範囲を縮小することができる。
【００１８】
次に図８に示すように、既設管１における継手覆工リング群２２との嵌合面の内側部分を切断して開口１ａし、油圧ジャッキ３７を撤去してから、図１のシールド掘進機３によって組み立てられた新設管用覆工リング群２１、前記シールド掘進機３の鋼殻３１及び継手覆工リング群２２からなる新設管２側の坑内壁に、二次覆工コンクリート２３を打設して既設管１の前記開口１ａに打ち継ぐことにより、既設管１とこれに合流（分岐）する新設管２との接続が完了する。
【００１９】
また、継手覆工リング２２1 〜２２n-1 （継手用セグメント２２’）には、図２乃至図６に示すように、各段階で形成すべき接続縁形状に対応して、予め多数の小孔２２ｂを数ｃｍ間隔であたかもミシン目のように穿孔しておくことによって、既設管１の側面と嵌合する形状の接続縁２２ａ1 ，２２ａ2 ，・・・ を切り欠き形成する際の切断位置を容易に特定し、かつ容易に切断することができる。
【００２０】
なお、図示の実施形態では接続縁が継手覆工リング群２２の接合リング数をｎとすると、接続縁２２ａの切り欠き施工回数はｎ−２となっているが、これは、１リングの軸方向幅Ｗ、既設管１の外径、鋼殻３１内での継手覆工リング２２の組立位置と既設管１の側面との間の距離等によって異なり、限定されるものではない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によると、次のような効果が実現される。
(1) 既設管の側面近傍に到達したシールド掘進機の鋼殻の正面開口から前記既設管の側面へ向けて形成される継手掘削坑の内壁が、掘削の進行に追随して前記鋼殻から押し出される継手覆工リング群によって一次覆工されるので、作業の安全性が向上し、また、事前に行う地盤改良の規模も縮小することができる。
(2) 鋼殻内から押し出される継手覆工リング群の推進方向の端面を、既設管の側面の湾曲形状に合わせて順次切り欠きながら継手覆工リング群の推進を行うことによって、継手覆工リング群と既設管の側面が嵌合し、良好な接合状態が得られる。
(3) 継手覆工リング（セグメント）には、予め既設管の断面を投影させた切除予定形状に沿って多数の小孔を穿孔しておくことによって、切断線を容易に特定することができ、切断作業の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド工法による地下の既設管と新設管の接続方法の一実施形態において、シールド掘進機の先端が既設管の側面近傍に到達した状態を示す説明図である。
【図２】上記実施形態において、シールド掘進機の内部機構を解体撤去し、その鋼殻内で最初の継手覆工リングを組み立てた状態を示す説明図である。
【図３】上記実施形態において、鋼殻内からその正面の継手掘削坑内へ推進された継手覆工リング群の端面が既設管の側面に当接した状態を示す説明図である。
【図４】上記実施形態において、継手覆工リング群における既設管との接触部を切り欠いて、１段目の接続縁を形成した状態を示す説明図である。
【図５】上記実施形態において、継手覆工リング群の推進によって、その１段目の接続縁が既設管の側面と嵌合した状態を示す説明図である。
【図６】上記実施形態において、既設管と嵌合した１段目の接続縁から更に大きく切り欠いて２段目の接続縁を形成した状態を示す説明図である。
【図７】上記実施形態において、継手覆工リング群が既設管の側面と嵌合した状態を示す説明図である。
【図８】上記実施形態において、既設管と新設管の接合完了状態を示す説明図である。
【図９】新設管を建設するシールド掘進機が既設管の側面へ向けて地中を掘進している状態を示す説明図である。
【図１０】従来技術による既設管と新設管の接続方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  既設管
２  新設管
２２  継手覆工リング群
２２1 〜２２n   継手覆工リング
２２’  継手用セグメント
２２ａ1 〜２２ａn-1   接続縁
２２ｂ  小孔
３  シールド掘進機
３１  鋼殻
３７  油圧ジャッキ
Ｇ  地盤
Ｇ’  改良地盤
【図１】
0003713094.tif 000002
【図２】
0003713094.tif 000003
【図３】
0003713094.tif 000004
【図４】
0003713094.tif 000005
【図５】
0003713094.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003713094.tif 000008
【図８】
0003713094.tif 000009
【図９】
0003713094.tif 000010
【図１０】
0003713094.tif 000011