(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの既設の覆工管路を更新するトンネルの更新工法であって、
後方にテーパ状に拡径する先細状筒部を有する拡径用の拡径手段を用いて前記既設の覆工管路を分断するとともに分断された既設の覆工管路を拡径し、
かつ該既設の覆工管路の外周面側の地山を取り除きその内周面が新設の覆工管路の外周面よりも外側となる位置に半径方向に移動したのち、前記新設の覆工管路を配置するとともに、
前記既設の覆工管路の外周面側の地山は、前記先細状筒部に設けられたノズルを用いて分断により分割された部分から、半径方向外側に噴射される高圧水が地山と混合してなる泥水を、前記先細状筒部に設けられた泥水取入れ口から吸い込むことにより取り除くことを特徴とするトンネルの更新工法。
【請求項２】
前記新設の覆工管路の内周面は、既設の覆工管路の内周面よりも大径、又は同径であることを特徴とする請求項１記載のトンネルの更新工法。
【請求項３】
前記分断は、前記先細状筒部に周方向に設ける第１の分割具からなる第１の破断手段と、前記第１の分割具とは周方向位置を違えて後方かつ前記先細状筒部に周方向に設ける第２の分割具からなる第２の破断手段とを用いて行われるとともに、前記ノズルは、第２の分割具の間、かつ第１の分割具の長さ方向同位相に配したことを特徴とする請求項１又は２記載のトンネルの更新工法。
【請求項４】
新設の覆工管路はシールド工法、セミシールド工法、又はセミシールド工法からシールド工法に切り換える切換え工法により配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトンネルの更新工法。
【請求項５】
トンネルの既設の覆工管路を更新するための管路入換え装置であって、
新設の覆工管路が後方に連なる装置本体と、その先端に取り付けられる拡径手段とからなり、
かつ該拡径手段は、先端が既設の覆工管路の内周面内に挿入できかつ後方にテーパ状に後方に拡径する拡径する先細状筒部を具えるとともに、
該先細状筒部に、前記既設の覆工管路を分断する分断具を有する破断手段と、周方向に隔設され半径方向外方に高圧水を噴出するノズルと、前記高圧水と地山との混合により生じる泥水を吸い込む泥水取入れ口とを設け、該吸いこんだ泥水を排出する泥送部を具えるとともに、
該既設の覆工管路の外周面側の地山を前記泥水排出により取り除きその内周面が新設の覆工管路の外周面よりも外側となる位置に半径方向に移動させ、前記新設の覆工管路を配置することを特徴とする管路入れ換え装置。
【請求項６】
前記破断手段は、前記先細状筒部に周方向に設ける第１の分割具からなる第１の破断手段と、前記第１の分割具よりも後方で周方向位置を違えて前記先細状筒部に設けられる第２の分割具からなる第２の破断手段とを具えるとともに、前記ノズルは、第２の分割具の間、かつ第１の分割具の長さ方向同位相に配したことを特徴とする請求項５記載の管路入れ換え装置。
【請求項７】
前記拡径手段は、前記先細状筒部と、その先端に設けられる直筒状の先導部と具え、この先導部に、前記既設の覆工管路を内周面から少なくとも部分的に切断する複数の切断機からなる切断手段と、該先導部を前記既設の覆工管路の内周面で案内する案内手段とを具えることを特徴とする請求項５又は６記載の管路入れ換え装置。
【請求項８】
前記装置本体は、シールド工法、セミシールド工法、又はセミシールド工法からシールド工法に切り換える切換え工法により新設の覆工管路を配設することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の管路入れ換え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライフラインなどを形成する地下トンネルなどのトンネルを再生、更新するために好適に採用しうるトンネルの更新工法、及びそれに用いる管路入換え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人、車両等の通行のためのトンネルとともに、上下水道、電力、電話等の通信網の敷設のためのライフライン用などの地下トンネルも拡充され、とくにライフライン用の地下トンネルなどは都市を含めて各地において利用が拡大している。これらの地下トンネルの覆工管路は通常コンクリートにより構成されているが、コンクリートの地下トンネルは、条件がよい場合においても耐用年数が５０年前後といわれており、我が国における地下トンネルの普及時期から、更新が必要な地下トンネルも増えつつある。また集中的な雨量の増加によりトンネルの大径化が望まれる場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし地下トンネルは、特に都市部においては道路下に埋設されており、また道路下には大小各種のライフラインが敷設されている場合が多く、老朽化した地下トンネルを場所変えして新たな覆工管路を敷設することは実質的に困難であり、従って、地下トンネルの更新に際しては、地表を解放して既設の地下トンネルを露出させて取り出した上、その位置で再度新しい覆工管路を敷設することなどにより更新していた。その結果、更新工事のために長期に亘る工期を要し多大の工数を必要とするとともに交通を長期に亘って妨げる。
【０００４】
本発明は、既設の覆工管路を分断するとともに分断された既設の覆工管路を、取り除くことなく周囲に押しやり、新設の覆工管路を配設でき、トンネル形成工事における、いわゆるシールド工法、セミシールド工法、又はセミシールド工法からシールド工法に切り換える切換え工法を用いて覆工管路を入れ換えでき、前記課題を解決しうるトンネルの更新工法及びそれに用いる管路入換え装置の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１記載の発明は、トンネルの既設の覆工管路を更新するトンネルの更新工法であって、
後方にテーパ状に拡径する先細状筒部を有する拡径用の拡径手段を用いて前記既設の覆工管路を分断するとともに分断された既設の覆工管路を拡径し、
かつ該既設の覆工管路の外周面側の地山を取り除きその内周面が新設の覆工管路の外周面よりも外側となる位置に半径方向に移動したのち、前記新設の覆工管路を配置するとともに、
前記既設の覆工管路の外周面側の地山は、前記先細状筒部に設けられたノズルを用いて分断により分割された部分から、半径方向外側に噴射される高圧水が地山と混合してなる泥水を、前記先細状筒部に設けられた泥水取入れ口から吸い込むことにより取り除くことを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、前記新設の覆工管路の内周面は、既設の覆工管路の内周面よりも大径、又は同径であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、前記分断が、前記先細状筒部に周方向に設ける第１の分割具からなる第１の破断手段と、前記第１の分割具とは周方向位置を違えて後方かつ前記先細状筒部に周方向に設ける第２の分割具からなる第２の破断手段とを用いて行われるとともに、前記ノズルは、第２の分割具の間、かつ第１の分割具の長さ方向同位相に配したことを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の発明は、トンネルの既設の覆工管路を更新するための管路入換え装置であって、
新設の覆工管路が後方に連なる装置本体と、その先端に取り付けられる拡径手段とからなり、
かつ該拡径手段は、先端が既設の覆工管路の内周面内に挿入できかつ後方にテーパ状に後方に拡径する拡径する先細状筒部を具えるとともに、
該先細状筒部に、前記既設の覆工管路を分断する分断具を有する破断手段と、周方向に隔設され半径方向外方に高圧水を噴出するノズルと、前記高圧水と地山との混合により生じる泥水を吸い込む泥水取入れ口とを設け、該吸いこんだ泥水を排出する泥送部を具えるとともに、
該既設の覆工管路の外周面側の地山を前記泥水排出により取り除きその内周面が新設の覆工管路の外周面よりも外側となる位置に半径方向に移動させ、前記新設の覆工管路を配置することを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明は、前記破断手段が、前記先細状筒部に周方向に設ける第１の分割具からなる第１の破断手段と、前記第１の分割具よりも後方で周方向位置を違えて前記先細状筒部に設けられる第２の分割具からなる第２の破断手段とを具えるとともに、前記ノズルは、第２の分割具の間、かつ第１の分割具の長さ方向同位相に配したことを特徴とする。
【００１０】
さらに請求項７記載の発明は、前記拡径手段が、前記先細状筒部と、その先端に設けられる直筒状の先導部と具え、この先導部に、前記既設の覆工管路を内周面から少なくとも部分的に切断する複数の切断機からなる切断手段と、該先導部を前記既設の覆工管路の内周面で案内する案内手段とを具えることを特徴とし、かつ請求項８に係る発明は、前記装置本体が、シールド工法、セミシールド工法、又はセミシールド工法からシールド工法に切り換える切換え工法により新設の覆工管路を配設することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１〜１４は、既設の覆工管路Ａを新設の覆工管路Ｂに入れ換え更新するに際して、前記新設の覆工管路Ｂの敷設を、当初のセミシールド工法からシールド工法に切り換えて行う切換え工法により行うとともに、入れ換えに際して、新設の覆工管路Ｂを既設の覆工管路Ａよりも大径とする場合を例示している。また図１は、管路入換え装置１が到達位置Ｙに到達し、拡径手段２が装置本体３とは分離されて引き上げられる状態を示し、シールド工法に切り替わった装置本体３はそのまま前進して到達位置Ｙに達しうる。
【００１３】
なお、ここでセミシールド工法とは、図１〜図３に示すように、一体筒状のヒューム管Ｆを、発進位置Ｘに設ける後方支圧壁Ｗに作用する元押しジャッキＪ（図１の一点鎖線で示す）の反力により装置全体を前進させ、地中に送り込むものである。そのとき元押しジャッキＪのストロークがヒューム管Ｆの長さＬｆよりも小のとき、ストラッド、乃至前後に走行自在かつジャッキを具えるジャッキ付台車（ともに図示せず）を用いてストロークを補う。またヒューム管Ｆの押し込み毎に次のヒューム管Ｆを発進位置Ｘに配置し同径の継手Ｔにより連結してヒューム管Ｆを押入し、かかる作業の繰り返しによって、ヒューム管Ｆが連続するセミシールド孔を形成するものである。
【００１４】
またシールド工法とは、図１３，図１４に示すように、内部のシールドジャッキ１４Ａなどの推進手段１４が、内部で組み立てたリング体Ｒを押出しその反力で前進することによって生じる空所内で、次のセグメントＳを用いて再度組み立てたリング体Ｒを押し出し、そのくり返しによって、このリング体Ｒにより孔の内壁を覆工されたトンネル、すなわちシールド孔を形成する工法の総称として用いる。
【００１５】
このように前記シールド工法では、リング分割体であるセグメントＳを機械内で組立てリング体Ｒを形成しつつ掘り進みうるのに対して、セミシールド工法では、発進位置の元押しジャッキＪ（さらには必要な中間の中押しジャッキ）を用いて一体筒状のヒューム管Ｆを、発進位置において押入し続けることによりセミシールド孔を形成するのであり、本実施の形態においては、前記のごとく、当初のセミシールド工法からシールド工法に切り換えて新設の覆工管路Ｂを敷設する。
【００１６】
なおセミシールド工法のヒューム管Ｆの長さは：通常、２、４３ｍ程度であり、又シールド工法のセグメントＳは１．００ｍ程度（但し、１．２ｍ径、１．３５ｍ径のものは０．７５ｍ）であって、通常、セミシールド工法は９００〜３０００mmの仕上り内径のセミシールド孔を、シールド工法は１５００〜５０００mmの仕上り内径のシールド孔を形成するのに用いられる。
【００１７】
図１、図３において、本発明のトンネルの更新工法は、既設の覆工管路Ａを分断するとともに分断された既設の覆工管路Ａを、その外周面の地山Ｍを取り除きつつ新設の覆工管路Ｂの外周面よりも外側となる位置に押し広げたのち、前記新設の覆工管路Ｂを配設するものであり、このために管路入換え装置１が用いられる。
【００１８】
管路入換え装置１は、図２に示すように、装置本体２と、その先端に取り外し可能に取り付けられる拡径手段３とからなり、かつ装置本体２は、本例では円筒状の周囲殻１０の先端に半径方向内方に向くフランジ１１を設けた基体１３を有するとともに、基体１３には、その後方のセグメントＳ組立用のテール部１３Ａと、前記フランジ１１に取り付けられ後方にのびる複数本、例えば６〜１２、本例では８本のシールドジャッキ１４Ａからなる推進手段１４を具える推進部１３Ｂとが設けられ、かつテール部１３Ａの後端部内面にはシール手段１５を配置している。なおこのシール手段１５は、セミシールド工法の場合には先端のヒューム管Ｆと接続される連結管Ｐの外周面と、シールド工法の場合には前記リング体Ｒの各外周面と接してシールし、装置本体２への水の浸入を防ぐ。
【００１９】
前記切り換え工法を採用する本例では、施工当初のセミシールド工法の段階では、テール部１３Ａ内の前記連結管Ｐが、前記発進位置Ｘから押し込まれた前端のヒューム管Ｆに作用する押出し力を受け、かつテール部１３Ａは、シールド工法に切り換え後には、図１３，図１４に示すセグメントＳからなる前記リング体Ｒを組立できる。
【００２０】
なお、前記推進部１３Ａのシールドジャッキ１４Ａは、前記ヒューム管Ｆを使用するセミシールド工法の段階では、発進位置Ｘに設ける前記元押しジャッキＪ（図１の一点鎖線で示す）の反力を受けるものであるため、ヒューム管Ｆの長さＬｆはシールドジャッキ１４Ａのストローク長さとは無関係に選択しうる。他方、シールド工法に切り換えたのちは、一度の伸張によりリング体Ｒの押出しを可能とするため、そのストロークを好ましくは前記セグメントＳの長さ以上とする。従って、シールド工法で用いる前記セグメントＳの長さＬｓは、前記ヒューム管Ｆの前記長さＬｆよりも小であって、１／１．５〜１／４倍程度の長さに選定できる。
【００２１】
前記拡径手段３は、本例では、先端が既設の覆工管路内に間隙Ｇを有して挿入されかつ後方にテーパ状に拡径する先細状筒部２０と、その先端で前方に同径でのびる直筒状の先導部２１とからなり、この先細状筒部２０と、先導部２１とは一体な拡径基体２２を用いて構成される。拡径基体２２は、前記先細状筒部２０をなすテーパ筒体２４、テーパ筒体２４から前方に突出する部分で前記先導部２１を構成するとともにテーパ筒体２４の先端から後方に該テーパ筒体２４の後端までのびる直筒体２５と、テーパ筒体２４と直筒体２５の後端間を継ぐフランジ２６、及びテーパ筒体２４と直筒体２５との間を仕切りその間で環状空所２９を構成する一対の前後の仕切板体とからなる。拡径基体２２の前記フランジ２６は、装置本体２の基体１３のフランジ１１とボルト結合などの分解可能な結合手段により固定されることにより、装置本体２と拡径手段３とは分離可能に連結され、また適宜の位置合わせピンなどの図示しない合わせ手段により芯合わせされる。
【００２２】
前記先導部２１には、前記既設の覆工管路Ａを内周から少なくとも部分的に切る複数の切断機３３からなる切断手段３２、前記先導部２１を前記既設の覆工管路Ａの内周面で案内する案内手段３４、及び先導部２１と既設の覆工管路Ａ内周面との間を水密するシール手段３５を設け、さらに先端には内部への水などの流入を防ぐ止水壁を形成する止水手段３６が取付けられる。
【００２３】
前記切断機３３は、直筒体２５の内周面に固定される例えば油圧モータ（図示せず）により回転し、かつ一部を前記直筒体２５から外方に突出させた丸鋸からなる。又切断機３３は、その突出部で既設の覆工管路Ａの少なくとも一部深さ、既設の覆工管路Ａが鉄筋入りであるときには、好ましくは該鉄筋を切断しうる半径位置まで突出させる。なおこの切断機３３は、本例では図６に示すように、直筒体２５の上位置と、左右位置とに設けているが、下向きなど、他の適宜の位置にも配設してもよく、これらの切断機３３は、既設の覆工管路Ａを縦方向に切断、乃至切り目である割面ａを形成できる。
【００２４】
また前記案内手段３４は、図４，図７に示すように、前記直筒体２５に固定される軸受け金物３７に広巾かつ外周面円弧の案内ローラ３９を設けた複数の案内具４０からなり、この案内具４０は上下、左右を含む例えば４５゜の円周ピッチで配置され、拡径手段３を既設の覆工管路Ａの内周面で案内する。なお前記シール手段３５は、長さ方向に２段に配されるシール材３５Ａ，３５Ｂからなる。
【００２５】
前記先細状筒部２０には、例えば前記割面ａなどを形成した前記既設の覆工管路Ａを分断する破断手段４３と、周方向に隔設され外方に高圧水を噴出するノズル４４と、前記高圧水と地山との混合により生じる泥水を排出する泥送部４５とを設けている。
【００２６】
前記破断手段４３は、本例では、図５に示し、かつ図７，図８に略示する、長さ方向に隔てて設けた第１，第２の破断手段４７，４９からなり、第１の破断手段４７は、図８に示すように、先細状筒部２０の先端近傍に位置する。またこの第１の破断手段４７は、図５（ａ）に示すように、軸受け金物５１Ａに回転軸を含む断面において楔状となるローラ５１Ｂを設けた複数の第１の分割具４７Ａからなり、この第１の分割具４７Ａは、前記ローラ５１Ｂの最外側半径ｒ１を既設の覆工管路Ａの内周面の半径ｒａ（図６に示す）よりも大とすることにより、前記既設の覆工管路Ａを破断でき、しかも例えば丸鋸である前記切断機３３と長さ方向に同じ位相、即ち、上位置と左右位置とを含む４５゜の円周ピッチで配置されることによって、第１の分割具４７Ａは切断機３３によって形成された割面ａなどの分断線に沿って移動することにより、少なくとも該部分での分断を容易としている。
【００２７】
前記第２の破断手段４９は、周方向に隣合う第１の分割具４７Ａの後方かつ周方向中間に位置し、前記ローラ５１Ｂよりも大径のローラ５１Ｄを軸受け金物５１Ｃに枢支した複数の第２の分割具４９Ａからなり、かつ最外側半径ｒ２を前記第１の分割具５１のローラの最外側半径ｒ１よりも大径とし、これにより第１の破断手段４７により分断した既設の覆工管路Ａをさらに小片に分断しうる。
【００２８】
前記ノズル４４は高圧水を外向きに噴出でき、かつ周方向に隣り合う前記第２の分割具４９Ａの周方向中間に位置することにより、第１の分割具４７Ａと長さ方向の同位相に位置し、そのためこの第１の分割具４７Ａにより分割された部分に前記高圧水を噴射して、分断された既設の覆工管路Ａの外周面側の地山と効率よく混合して泥水とする。また前記泥送部４５は、前記空間２９に面する前記テーパ筒体２４に複数個の泥水取入れ孔５４を穿設するとともに、環状空間２９を囲む前記直筒体２５には、前記泥水取入れ口５４から吸い込む泥水を戻す排出路５５が接続される。
【００２９】
また前記管路入換え装置１には、前記切断手段３２と、推進手段１４であるシールドジャッキ１４Ａとに油圧を供給する油圧装置、前記ノズル４４に高圧水を送る高圧水送給装置、及び排水路５５を経て泥水を吸引する吸引装置、及び必要な制御を行う制御装置を具えるバキューム油圧水圧台車５が、適宜のホースＨなどを介して接続される。なお前記シールドジャッキ１４Ａは、セミシールド工法のときにも油圧供給回路をへて油圧が供給されて地山を押圧している。また油圧供給回路に油圧検知手段が設けることにより、前記泥水の排出による地山の取り除きとともに、シールドジャッキ１４Ａに作用する反力の低下に伴う押し圧力の低下を検知し、管路入換え装置１が前進可能であることを検出できる。なお、シールドジャッキ１４Ａによる検出ではなくて、例えば泥流の濃度、量を検知して地山の取り除き量を検知するなど、適宜の他の検知装置を用いうるとともに、バキューム油圧水圧台車５には、自走手段、裏込めグラウト注入手段など、他の適宜の手段を配することができる。
【００３０】
而して、管路入換え装置１の発進に際して、発進立抗である発進位置Ｘに管路入換え装置１を設置し、元押しジャッキＪにより既設の覆工管路Ａ内に進入させる。そのとき必要により、小巾のストラッド（図示せず）を介在させ、元押しジャッキＪのストロークを補うことができる。なお、管路入換え装置１は、装置本体２と拡径手段３とに分解しておくことができ、拡径手段３の先導部２１のみを既設の覆工管路Ａに挿入した後、装置本体２を発進立抗に下ろして拡径手段３と接続することもできる。発進に際しては前記バキューム油圧水圧台車５は地上に配置する。なおバキューム油圧水圧台車５はトンネルの更新進行とともにトンネル内に移し換えることもできるが、油圧、水圧の強さが十分であれば地上に設置したままとすることもできる。
【００３１】
図３は例えば下水用の既設の覆工管路Ａを更新する場合であって、当初はセミシールド工法による既設の覆工管路Ａを更新している場合を示し、そのために管路入換え装置１の前記テール部１３Ａには、図２にも示すごとく、施工前期に用いるヒューム管Ｆと、後期に用いるセグメントＳからなるリング体Ｒとを連結するための前記連結管Ｐを収納し、かつ連結管Ｐによって元押しジャッキＪによる推進荷重をヒューム管Ｆを介して負担させている。
【００３２】
また管路入換え装置１は下流に向かって進行するとともに、その前端は前記止水手段６により止水している。また新設の覆工管路Ｂに止水壁６１を設けて管路入換え装置１の後方を止水しており、止水壁６１に上流から流下する下水は、適宜の排水ポンプ６３を用いて、管路入換え装置１の前方の排水口６４から上流側に排水される。また前記バキューム油圧水圧台車５は、本例では新設の覆工管路Ｂの下方で掛け渡した横木上のレール又は床板などからなる敷き材６６上に配置される。
【００３３】
トンネル更新作業において、図７に示すごとく、前記案内手段３４により前記先導部２１を既設の覆工管路Ａと略同芯に維持しつつ既設の覆工管路Ａに挿入されるに伴い、前記切断手段３２により既設の覆工管路Ａに内周面側から切り目を入れ前記割面ａを長さ方向に形成する。又前記シール手段３５、止水手段３６は、下水を止水するとともに、前記シール手段３５はノズル４４からの高圧水の前方への流出を阻止する。
【００３４】
さらに元押しジャッキＪによるヒューム管Ｆの押し込みによる管路入換え装置１の前進に伴い、前記先細状筒部２０の破断手段４３の第１の破断手段４７の第１の分割具４７Ａが前記割面ａ位置を含めて既設の覆工管路Ａの内周面と当接して半径方向外側に拡径し、該既設の覆工管路Ａを図８に示すごとく、分断位置ｂで分断する。分断片ｃは先細状筒部２０のテーパ外周面と摺動する相対移動によってさらに拡径して破断するとともに、前記第２の破断手段４７の第２の分割具４９Ａは分断片ｃの周方向中間位置を押圧し拡径してさらに分断できる。
【００３５】
前記分断位置ｂには前記のように同位相で後方にノズル４４が周方向に隔設され、外方に高圧水を噴出することにより、分断位置ｂを通して高圧水が地山に当たり、高圧水と地山との混合により泥水を生じ、この泥流は前記テーパ筒体２４の複数個の泥水取入れ孔５４から泥送部４５を経て排出路５５から排出される。
【００３６】
地山の排出によって、前記分断片ｃの前記先細状筒部２０に沿った半径方向外側への移動を容易とし、また前記のように、本例ではシールドジャッキ１４Ａが前進に対する反力の低下に伴う押し圧力の低下を検知し、元押しジャッキＪを伸張させヒューム管Ｆを押して管路入換え装置１を前進させ、拡径した既設の覆工管路Ａ内に順次進入しうることとなり、同様な工程を繰り返すことによって、セミシールド工法により、既設の覆工管路Ａを新設の覆工管路Ｂに更新しうる。
【００３７】
またセミシールド工法からシールド工法への切り換え時には、図１３に示すように、前記シールドジャッキ１４Ａを伸張して連結管Ｐを送出し、前記テール部１３Ａ内でセグメントＳをリング体Ｒに組み立てうる空間を形成し、このリング体Ｒと前記連結管Ｐとを結合する。さらに、前記検知手段が管路入換え装置１を前進可能であることを検出することにより、該シールドジャッキ１４Ａを伸ばして図１４に示す内部のリング体Ｒを押出すシールド工法に切り換わり、新設の覆工管路Ｂを構成し、トンネルを更新できる。
【００３８】
なお、テール部１３Ａには、連結管Ｐを短寸として、予めセグメントＳからなるリング体Ｒを連結管Ｐと結合して収納しておくことにより、切り換えを円滑とすることができる。またテール部１３Ａ内には、セグメントＳ組立用のエレクタを設けることもできる。
【００３９】
シールド工法に切り換え後に、元押しジャッキＪを発進位置Ｘから取り除き、セグメントＳ、掘削土砂などの搬入、搬出を容易とする。シールドジャッキ１４Ａの伸長によるリング体Ｒのテール部６からの押し出しとともにリング体Ｒの外周に裏込め層Ｍを設ける。セミシールド工法では全ての掘削の完了後に裏込めを行うのに対して、シールド工法では、１リング毎のセグメントの組立作業が済んで推進が始まり、リング体Ｒが機外に出た直後にリング体Ｒ毎に裏込注入が実施される。
【００４０】
この裏込注入により、リング体Ｒが固定され、かかる作業の繰り返しにより、シールド孔が、セミシールド孔に続いて形成しうる。なお型枠を用いてモルタル巻きした２次覆工層を形成しないことにより、このシールド孔と、セミシールド孔の内径とを略同一にできる。
【００４１】
このように、本例では、発進位置の元押しジャッキ１３（さらには中間の中押しジャッキ１４）を用いてヒューム管Ｆを、発進位置において押入し続けることによりセミシールド孔を形成するセミシールド工法と、リング片状のセグメントＳを機械内で組立てリング体Ｒを形成しつつ掘り進みうるシールド工法とを併用して地中にトンネルを形成する。なお、セミシールド工法、シールド工法のみを採用することもできる。なお到達位置Ｙに到達後には図１に示すように、拡径手段３，装置本体２とを分解して順次運び出す。
【００４２】
図１５〜図２１は、既設の覆工管路Ａの上部位置を押し上げることなく既設の覆工管路Ａを更新でき、その結果、既設の覆工管路Ａの上方で管路が平行、乃至横切って配設されるときにも、押し上げによる該管路の変形を抑止しつつ、トンネルを更新しうる管路入換え装置１を例示している。
【００４３】
この管路入換え装置１は、図１５，図１６に示すごとく、装置本体２に連結される拡径手段３の先細状筒部２０は、その先端で前方にのび既設の覆工管路Ａ内に間隙Ｇを有して挿入される直筒状の先導部２１と上端高さを整一するとともに上端部を除いて後方に向かって拡径する。このため、該拡径手段３の前記拡径基体２２は、前記先導部２１から拡径手段３後端にのびる直筒体２５と、前記先細状筒部２０をなすテーパ筒体２４と、後端のフランジ２６とを具えるとともに、前記直筒体２５はその上端を前記フランジ２５の上端よりも前記間隙Ｇの高さ分を下方に位置させ、またテーパ筒体２４は上端を前記直筒体２５の上端に揃えるとともに、下端が前記フランジ２６の下端と一致するように、芯が前方に向かって上に傾斜する下膨らみのテーパ状としている。
【００４４】
なお、前記先導部２１には、複数の切断機３３からなる切断手段３２と、前記先導部２１を前記既設の覆工管路Ａの内周面で案内する案内具４０からなる案内手段３４と、前記シール手段３５と、止水手段３６とが取付けられる。なお切断手段３２の前記切断機３３は、直筒体２５の上位置と、左右位置とに設けているが、下向きなど、他の適宜の位置にも配設することもでき、図１７に示すように該切断機３３により既設の覆工管路Ａに割面ａを形成できる。また前記切断手段３２、案内手段３４、シール手段３５、止水手段３６は、図１〜１４の実施例と同様に構成できる。
【００４５】
さらに先細状筒部２０には、前記破断手段４３と、ノズル４４とを設けるとともに、前記高圧水と地山との混合により生じる泥水を排出する泥送部４５を設けている。前記破断手段４３は、本例でも長さ方向に隔てて設けた第１，第２の破断手段４７，４９からなり、第１の破断手段４７は、図１８に示すように、第１の分割具４７Ａを、例えば左右位置と下位置と、それらの間の４５度角度位置とに設けている。これにより、既設の覆工管路Ａの上端を押し上げることなく、管路入換え装置１の進行とともに該既設の覆工管路Ａを分断できる。破断手段４３、ノズル４４、泥送部４５などは前記実施例と同様に構成できる。
【００４６】
前記第２の破断手段４９は、第１の分割具４７Ａの後方かつ周方向の中間に位置する複数の第２の分割具４９Ａからなり、図１９に示すごとく、第１の破断手段４７により分断した既設の覆工管路Ａをさらに小片に分断しうる。またノズル４４は、周方向に隣り合う前記第２の分割具４９Ａの周方向中間に位置することにより、第１の分割具４７Ａと長さ方向の同位相に位置し、そのためこの第１の分割具５１による分割部分に前記高圧水を噴射して、分断された既設の覆工管路Ａの外周面の地山と効率よく混合して泥水とし、泥水取入れ口５４から泥水を吸い込むことにより分断片ｃ外周面側の地山を除く。
【００４７】
また地山の除去とともに、推進部１４のシールドジャッキ１４Ａの油圧回路に設ける前記検知器が油圧の低下を検知することによって前進し、先細条筒部２０が左右、下方の分割片ｃを半径方向外側に押し下げることにより新設の覆工管路Ｂの敷設を可能とする。
【００４８】
又本形態においても、新設の覆工管路Ｂの配設に際しては、シールド工法、セミシールド工法、又はセミシールド工法からシールド工法に切り換える切換え工法を採用できる。
【００４９】
なお本発明のトンネルの更新工法、及びそれに用いる管路入換え装置において、切断手段として、例えば高圧水ジェット手段、溶断手段を用い、又は併用するなど、案内手段３４、シール手段３５と、止水手段３６、破断手段４３、ノズル４４、泥送部４５などとともに、その個数、配置、構造など、同様な機能を発揮出来さえすれば、目的に応じて種々な公知の構成が採用できる。
【００５０】
【発明の効果】
本請求項１の発明は、既設の覆工管路を分断するとともに分断された既設の覆工管路を、その外周面の地山を取り除きつつ新設の覆工管路の外周面よりも外側となる位置に押し広げたのち、前記新設の覆工管路を配設することにより、道路の開削の手間がなく、新たな敷設場所を要することなくトンネルを更新でき、都市等の再生のために好適に採用できる。
【００５１】
また請求項２の発明のように、新設の覆工管路を既設の覆工管路と同径とすることも拡径することもでき、拡径したときには、排水能力を増して近年の一時的排水の増大に対応でき、また請求項３のように、地山との混合により生じる泥水を排出することにより分断された既設の覆工管路の外周面側の地山を取り除くことによって作業能率を改善しうる。
【００５２】
また請求項５の管路入換え装置を用いることにより前記トンネルの更新施工を容易とし、かつ請求項６の発明のように既設の覆工管路を破断する分断具と前記ノズルとは、長さ方向に並べて配置することにより地山の除去を能率化し、かつ適宜の検知手段と併用したときには、過堀りを減じて地盤沈下などの弊害を定しうる。
【００５３】
また請求項７の発明のように、先導部に、既設の覆工管路を内周から少なくとも部分的に切る複数の切断機からなる切断手段と、先導部を既設の覆工管路の内周面で案内する案内手段とを設けることにより既設の覆工管路に沿って容易に確実に新設の覆工管路を敷設しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の一実施の形態を例示する断面図である。
【図２】本発明の方法で用いる管路入換え装置を例示する正面図である。
【図３】セミシールド工法による更新状態を例示する断面図である。
【図４】案内手段を例示する斜視図である。
【図５】破断主段を例示する斜視図である。
【図６】図３のＩ−Ｉ線矢示図である。
【図７】図３のII−II線断面図である。
【図８】図３のIII −III 線断面図である。
【図９】管路入換え装置の他の例を示す正面図である。図３のIV−IV線断面図である。
【図１０】図３のＶ−Ｖ線矢示図である。
【図１１】図３のVI−VI線矢示図である。
【図１２】図３のVII −VII 線断面図である。
【図１３】セミシールド工法からシールド工法への切り換え状態を例示する断面図である。
【図１４】シールド工法の状態を例示するVII−VII線断面図である。
【図１５】  管路入換え装置の他の例を示す正面図である。
【図１６】図１５の装置による更新状態を例示する断面図である。
【図１７】図１５のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１８】図１５のII−II線断面図である。
【図１９】図１５のIII −III 線断面図である。
【図２０】図１５のIV−IV線矢示図である。
【図２１】図１５のＶ−Ｖ線矢示図である。
【符号の説明】
１      管路入換え装置
２      装置本体
３      拡径手段
５      バキューム油圧水圧台車
１３      基体
１３Ａ    テール部
１３Ｂ    推進部
１４      推進手段
１４Ａ    シールドジャッキ
２０      先細状筒部
２１      先導部
２２      拡径基体
２４      テーパ筒体
２５      直筒体
３２      切断手段
３３      切断機
３４      案内手段
３５      シール手段
４０      案内具
４２      分断具
４３      破断手段
４５      ノズル
４６      泥送部
４７      第１の破断手段
４７Ａ    第１の分割具
４９      第２の破断手段
４９Ａ    第２の分割具
Ａ      既設の覆工管路
Ｂ      新設の覆工管路
Ｆ      ヒューム管
Ｓ      セグメント
Ｒ      リング体
ａ      割面
ｂ      分断位置
ｃ      分断片
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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