(57)【要約】【課題】埋設管を所望の埋設経路で所望の口径のものに交換でき、従来の技術より技術的困難がなく低コストで取り替え得る埋設管の取替え技術を提供する。【解決手段】カッターヘッド２１を有し埋設管１０４が連結される先導体２０を備え、先導体２０や埋設管１０４を推進しつつカッターヘッド２１で地山を掘削することにより埋設管１０４を地中に埋設する管推進機の前方に設置して、既設の埋設管１０１をカッターヘッド２１で破壊しつつ新設の埋設管１０４を埋設して既設の埋設管１０１を取り替えるときに使用する埋設管取替え用装置１を、先導体２０とは分離独立して構成され既設の埋設管１０１をシール６により密閉しながら同埋設管内１０１を先導体２０とは別個に前進させることが可能な止水壁５と、この止水壁５に取り付けられシール６の後方部位の既設の埋設管１０１に切り込み１０３を入れることが可能なカッター２とを設けて構成した。【選択図】        図１
2005023579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部にカッターヘッドを有し後部に埋設管が連結される先導体を備え、先導体や埋設管を推進しつつカッターヘッドで地山を掘削することにより埋設管を地中に埋設する管推進機を使用して、既設の埋設管をカッターヘッドで破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替える埋設管の取替え方法において、既設の埋設管に切り込みを入れることが可能なカッターを取り付けた止水壁を、先導体とは分離独立した状態で既設の埋設管内に設置する第１の工程と、所望の口径の先導体を、既設の埋設管と重なる所望の領域を掘進させ得るように同埋設管の後方に備え付けるとともに、止水壁を先導体とは別個に前進させつつカッターで既設の埋設管に切り込みを入れる第２の工程と、先導体と止水壁との間の空間に土圧を発生させつつ先導体を推進するとともに、第２の工程で切り込みを入れた埋設管を先導体のカッターヘッドで破砕して管埋設用の地下坑を形成する第３の工程と、新設の埋設管を先導体と共に推進して地下坑内に押し込む第４の工程とを経て、埋設管を取り替えるようにしたことを特徴とする埋設管の取替え方法。
【請求項２】
請求項１に記載の埋設管の取替え方法において、第２の工程で切り込みを入れた既設の埋設管に、地盤の強度を向上させるための薬液を注入した後に、その切り込みを入れた埋設管を先導体のカッターヘッドで破砕するようにしたことを特徴とする埋設管の取替え方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の埋設管の取替え方法において、第２の工程で止水壁を前進させる場合、止水壁をワイヤ類で牽引して前進させるようにしたことを特徴とする埋設管の取替え方法。
【請求項４】
前部にカッターヘッドを有し後部に埋設管が連結される先導体を備え、先導体や埋設管を推進しつつカッターヘッドで地山を掘削することにより埋設管を地中に埋設する管推進機の前方に設置して、既設の埋設管を先導体のカッターヘッドで破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替えるときに使用する埋設管取替え用装置であって、先導体とは分離独立して構成され既設の埋設管をシールにより密閉しながら同埋設管内を先導体とは別個に前進させることが可能な止水壁と、この止水壁に取り付けられシールの後方部位の既設の埋設管に切り込みを入れることが可能なカッターとを設けて構成したことを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項５】
請求項４に記載の埋設管取替え用装置において、止水壁に、地盤の強度を向上させる薬液を止水壁の前方から止水壁の後端側に供給するための薬液供給管を取り付けたことを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の埋設管取替え用装置において、止水壁に、止水壁牽引用のワイヤ類を取り付けるためのブラケットを付設したことを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項７】
請求項４又は請求項５に記載の埋設管取替え用装置において、止水壁に、駆動装置とこの駆動装置により回転駆動される駆動輪とを付設して、自走して前進させることができるように構成したことを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７の何れかに記載の埋設管取替え用装置において、カッターが、回転駆動されて埋設管の横筋を切断することが可能な円板状のカッターであることを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項９】
請求項４乃至請求項７の何れかに記載の埋設管取替え用装置において、カッターが、埋設管に切れ目又は切り傷を付けることが可能な回転駆動されない刃で構成されていることを特徴とする埋設管取替え用装置。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項７の何れかに記載の埋設管取替え用装置において、カッターが、回転駆動されて埋設管の周壁を螺旋状に切断することが可能なカッターであることを特徴とする埋設管取替え用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管推進機を使用して既設の埋設管を破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替える埋設管の取替え方法及びその方法の実施に使用する埋設管取替え用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下に埋設した下水管等の既設の埋設管が老朽化する等してこれを新しい埋設管に取り替える場合、従来は、既設の埋設管が埋設されている区域を地上から地下に向けて開削した後、既設の埋設管を新しい埋設管に取り替えて埋め戻す開削工法が多用されていた。こうした開削工法による埋設管の取替え方法は、都市部で交通渋滞をもたらすほか、地盤が緩みやすいという問題があった。
【０００３】
こうした問題を解消するため、既設の埋設管をカッターで軸方向に切断して周方向に複数分割することにより既設の埋設管を破壊しやすくした後、この既設の埋設管を管推進機により粉砕する等破壊して排出し、こうして形成された地下坑内に、新しい新設の埋設管を管推進機により推進して埋設する方法が最近提案されている。この種の埋設管の取替え方法及びその方法の実施に使用する装置は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００４】
しかしながら、これら特許文献１に記載の第１従来例の技術や特許文献２に記載の第２従来例の技術は、何れも、採用している技術手段からみて、新設の埋設管を既設の埋設管の埋設経路と同じ位置に埋設して既設の埋設管と取り替える場合にしか使用することができない。そのため、既設の埋設管の埋設経路を部分的に修正して新設の埋設管を埋設する必要が生じた場合には、こうした要求に応えることができない。例えば、下水管が適切な勾配で埋設されていない場合のように既設の埋設管が適正な位置に埋設されていない場合や既設の埋設管が地殻変動により本来の位置から変位した場合には、新設の埋設管の埋設位置を既設の埋設管と異なる適正な位置に部分的に修正することが必要になるが、第１従来例や第２従来例の技術では、こうした要求に応えることができない。
【０００５】
また、第１従来例や第２従来例の技術は、何れも、採用している技術手段からみて、既設の埋設管をこれと略同形の新設の埋設管に取り替える場合にしか使用することができない。そのため、当該地域の人口の増加や周辺環境の変化から、新設の埋設管の口径を拡大する要求が生じた場合には、こうした要求に応えることができない。
【０００６】
以上のような問題を解消することが可能な技術としては、特許文献３に記載の既埋設管の置換工法に係る発明を挙げることができる。この特許文献３に記載の第３従来例の技術は、土の支持力を向上するための充填材を既設の埋設管の内部及び外周部一帯に注入することにより、これら内部及び外周部一帯を略均一で十分な支持力を有する状態にした後、既設の埋設管を、管推進機としての掘削機で切削して破壊してから、新設の埋設管を推進埋設することにより、既設の埋設管を新設の埋設管と取り替えるようにした工法である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１ー２４１２９０号公報（第３−５頁、図１−８）
【０００８】
【特許文献２】
特許２６４７６９１号公報（第２−３頁、図１−６）
【０００９】
【特許文献３】
特開平９ー２１０２４９号公報（第２−３頁、図１−６）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、掘削機は、切羽に硬質部分（掘削しにくい部分）と軟質部分（掘削しやすい部分）とが混在していると、軟質部分を指向するように脇路にそれて掘進する。前記の第３従来例の技術では、既設の埋設管の内部及び外周部一帯を充填材の注入により略均一な支持力を有する状態に地盤改良してから掘削機を掘進させるようにしているので、充填材の注入が適正に行われる限り、所望の口径の掘削機を、脇路にそれないように計画線に沿って正しく掘進させて、既設の埋設管を破壊することができる。その結果、所望の口径の新設の埋設管を、既設の埋設管の埋設経路や口径には左右されることなく、設定した所望の経路に従って埋設することが可能となる。
【００１１】
しかしながら、地山には、大小様々な空隙や硬軟各様の土質が混在する等、それ自体均質ではないから、充填材の注入により既設の埋設管付近を略均一な支持力を有する状態に地盤改良しようとすると、特に既設の埋設管の外周部一帯を同埋設管と同様の状態に調えるのに多大な技術的な困難を伴う。また、こうしたことを達成しようとすると、高価な充填材を大量に必要とする。このように、第３従来例の技術は、これを適正に実施しようとすると、多大な技術的困難が伴うとともにコストが著しく高いものとなり、実用面で問題がある。
【００１２】
本発明は、こうした従来の技術にみられる問題を解消しようとするものであって、その技術課題は、既設の埋設管を、その埋設経路及び口径に左右されることなく所望の埋設経路で所望の口径の新設の埋設管に取り替えることができることに加え、従来の技術よりも技術的困難が伴うことなく低コストで取り替えることができる埋設管の取替え方法及びその方法の実施に使用する埋設管取替え用装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
こうした技術課題を達成するため、請求項１に係るこの出願の埋設管の取替え方法の発明は、次の１）の方法を採用し、請求項４に係るこの出願の埋設管取替え用装置の発明は、次の２）のように構成した。
【００１４】
１）前部にカッターヘッドを有し後部に埋設管が連結される先導体を備え、先導体や埋設管を推進しつつカッターヘッドで地山を掘削することにより埋設管を地中に埋設する管推進機を使用して、既設の埋設管をカッターヘッドで破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替える埋設管の取替え方法において、
既設の埋設管に切り込みを入れることが可能なカッターを取り付けた止水壁を、先導体とは分離独立した状態で既設の埋設管内に設置する第１の工程と、所望の口径の先導体を、既設の埋設管と重なる所望の領域を掘進させ得るように同埋設管の後方に備え付けるとともに、止水壁を先導体とは別個に前進させつつカッターで既設の埋設管に切り込みを入れる第２の工程と、先導体と止水壁との間の空間に土圧を発生させつつ先導体を推進するとともに、第２の工程で切り込みを入れた埋設管を先導体のカッターヘッドで破砕して管埋設用の地下坑を形成する第３の工程と、新設の埋設管を先導体と共に推進してその地下坑内に押し込む第４の工程とを経て、埋設管を取り替えるようにする。
【００１５】
２）前部にカッターヘッドを有し後部に埋設管が連結される先導体を備え、先導体や埋設管を推進しつつカッターヘッドで地山を掘削することにより埋設管を地中に埋設する管推進機の前方に設置して、既設の埋設管を先導体のカッターヘッドで破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替えるときに使用する埋設管取替え用装置を構成する場合に、
先導体とは分離独立して構成され既設の埋設管をシールにより密閉しながら同埋設管内を先導体とは別個に前進させることが可能な止水壁と、この止水壁に取り付けられシールの後方部位の既設の埋設管に切り込みを入れることが可能なカッターとを設けて構成した。
【００１６】
前記１）の方法を採用したこの出願の埋設管の取替え方法の発明では、第１の工程で既設の埋設管内に設置した止水壁を第２の工程で前進させつつ、この止水壁に取り付けたカッターで既設の埋設管に切り込みを入れるので、破砕しにくい既設の埋設管を破砕しやすいように前処理することができる。そのため、既設の埋設管は、周辺の地山とほぼ同程度に破砕しやすい状態に調えることができる。また、既設の埋設管内に止水壁を設置したことにより、既設の埋設管内は、常に止水壁で密閉されているので、この止水壁と管推進機の先導体との間の空間にチャンバが形成される。それゆえ、管推進機の推進時に、このチャンバ内の掘削土砂に先導体から粘性付与液を注入することにより、地山を支持するための土圧をチャンバ内に発生させて地山の崩落や地下水の浸入を防ぎながら先導体を掘進させることが可能となる。
【００１７】
このように、止水壁に付設のカッターで既設の埋設管を破砕しやすい状態に調えるとともに止水壁と管推進機の先導体との間の空間にチャンバを形成することにより、先導体が通常の地山を掘進するときに近似する掘削条件を作り出すことができる。そして、既設の埋設管内に設置される止水壁は、特に、先導体とは分離独立した状態で先導体と別個に前進させ得るようにしているので、第１従来例や第２従来例の技術とは異なり、所望の口径の先導体を、既設の埋設管の埋設経路や口径に左右されることなく、通常の地山を掘進させるときと同様にして、既設の埋設管と重なる所望の領域を掘進させることができる。したがって、この出願の埋設管の取替え方法の発明によれば、所望の口径の新設の埋設管を所望の埋設経路で埋設して既設の埋設管を新設の埋設管に取り替えることができる。
【００１８】
一方、この出願の埋設管の取替え方法の発明では、破砕しにくい既設の埋設管を、第２の工程でこれにカッターで切り込みを入れることにより、周辺の地山とほぼ同程度に破砕しやすいように既設の埋設管を前処理しているので、第３従来例の技術のように既設の埋設管の内部及び外周部一帯を充填材の注入により略均一な支持力を有する状態に地盤改良をするようなことはしないでも、所望の口径の先導体を、脇路にそれないように計画線に沿って正しく掘進させて、既設の埋設管を破壊することができる。そのため、既設の埋設管付近を略均一な支持力を有する状態に地盤改良するための、第３従来例の技術にみられるような技術的困難が伴うことなく、地盤改良のための充填材も使用しなくても済み、既設の埋設管を新設埋設管に低コストで取り替えることができる。
【００１９】
以上の結果、この埋設管の取替え方法では、既設の埋設管を、その埋設経路及び口径に左右されることなく所望の埋設経路で所望の口径の新設の埋設管に取り替えることができることに加え、従来の技術よりも技術的困難が伴うことなく低コストで取り替えることができる。
【００２０】
前記２）のように構成したこの出願の埋設管取替え用装置の発明は、こうした埋設管の取替え方法の発明の実施に使用する装置であるので、この埋設管取替え用装置に設けられた止水壁やカッターを用いて、前記１）に示した方法を実施すれば、既設の埋設管を新設の埋設管に取り替えることができ、その際、以上述べた作用効果を奏し、本発明の技術課題を達成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この出願の埋設管の取替え方法及び埋設管取替え用装置の各発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図１０に基づいて説明することによりこの出願の各発明の実施の形態を明らかにする。
【００２２】
まず、図１乃至図５を用いて、この出願の埋設管取替え用装置の発明を具体化した第１の例乃至第３の例の埋設管取替え用装置と、これらの装置を使用して実施するこの出願の発明に係る埋設管の取替え方法について説明する。
【００２３】
図１は、この出願の発明を具体化した第１の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、この出願の発明を具体化した第２の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は、この出願の発明を具体化した第３の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図である。
【００２４】
この出願の発明は、すでに述べた第１従来例、第２従来例及び第３従来例の技術と同様、管推進機を使用して既設の埋設管をカッターヘッドで破壊しつつ新設の埋設管を埋設して埋設管を取り替える埋設管の取替え方法及びこの埋設管の取替え方法の実施に使用する埋設管取替え用装置に係るものである。そこで、最初に、図１等に基づいて管推進機に関する一般的な技術内容を概説する。図１に図示の管推進機は、出願人が従来開発した管推進機であり、管推進機の一例として図示したものである。
【００２５】
管推進機は、大別すると、カッターヘッド２１を前部に有し、地中に埋設するための埋設管１０４が後部に連結される先導体２０と、発進立坑（図示せず）に設置され先導体２０や埋設管１０４を推進する元押し装置（図示せず）とで構成され、先導体２０や埋設管１０４を元押し装置で推進しつつカッターヘッド２１で地山を掘削することにより埋設管１０４を地中に埋設する。この管推進機を使用して管推進工法を実施するときには、排土管３１や埋設管１０４が先導体２０の後端に連結され、適宜継ぎ足される。
【００２６】
図において、２０は前部にカッターヘッド２１を有し後部に新設の埋設管１０４を連結して地中を掘進する先導体、２１はこの先導体２０に設けられ、回転駆動されて前方の地山を掘削するカッターヘッド、２２はこのカッターヘッド２１に多数固着されたカッタービット、２３は地山に食い込ませることによりカッターヘッド２１の回転反力を地山に伝達する突起状をなす反力伝達板、２４は先導体２０の後側底部に設けられ、切羽近傍で生成されて先導体２０の外周側を通過した泥土を機内に取り込む土砂取り込み口である。
【００２７】
カッターヘッド２１は、その掘削外径を先導体２０の胴体の外径よりも大きくするように構成して、反力伝達板２３を設けたことと相俟って、先導体２０の胴体外周と掘削穴の孔壁との間に環状の泥土通路を形成するようにしている。カッターヘッド２１の中央部には、粘性付与液を放射状に噴射して掘削土砂に注入するための粘性付与液注入口が設けられており、この粘性付与液注入口から粘性付与材を掘削土砂に注入すると、これら粘性付与材と掘削土砂とがカッターヘッド２１により撹拌混合されて、掘削土砂に粘性が付与される。その結果、塑性流動性のある泥土が切羽近傍で生成され、この泥土は、カッターヘッド２１の後方へ送られて先導体２０の胴体周囲の前記泥土通路を通過する。
【００２８】
反力伝達板２３は、地山に対向する側の面を横断面略円弧状の曲面に形成するとともに、カッターヘッド２１の掘削外径よりも若干突出するように形成している。そのため、この掘削外径より突出する反力伝達板２３の外周部が先導体２０の掘進時に掘削穴の周囲の地山に食い込んでカッターヘッド２１の回転トルクの反力を地山に伝達することにより、先導体２０のローリングを防止することができる。また、先導体２０を支持して先導体２０の胴体周囲に泥土通路を形成する働きもする。こうした反力伝達板２３は、先導体２０の胴体の同一外周面上に所定間隔を置いて複数個突設している。
【００２９】
３０は先導体２０の後端部に取り付けられた埋設管接続用のアダプタ、３１は土砂取り込み口２４から取り込まれて土砂圧送ポンプ（図示せず）で圧送される泥土を発進立坑側に排出する排土管、１００は地山の土砂、１０１は単位長さに製作され、すでに地中の埋設されている鉄筋コンクリート製の既設の埋設管、１０２ａは既設の埋設管１０１に周方向に埋め込まれている鉄筋である横筋、１０２ｂは既設の埋設管１０１に軸方向に埋め込まれている鉄筋である縦筋（図２参照）、１０４は単位長さに製作され、新たに地中に埋設される鉄筋コンクリート製の新設の埋設管である。
【００３０】
アダプタ３０は、新設の埋設管１０４を嵌合させることにより同埋設管１０４を先導体２０の後方に接続できるようにする働きをする。排土管３１は、埋設管１０４と同様、単位長さに製作されている。新設の埋設管１０４は、図示しない発進立坑内で先導体２０の後方に接続され、順次継ぎ足されながら、発進立坑内の図示しない元押し装置で推進される。その際、排土管３１は、この埋設管１０４の内部に敷設した状態で先導体２０の後方に順次継ぎ足される。
【００３１】
管推進機は、以上の構造を備えているので、先導体２０を、元押し装置で推進しながらカッターヘッド２１を回転駆動して発進させると、先導体２０は、地山に掘削穴を形成しながら掘進する。こうして先導体２０を掘進させる過程で新設の埋設管１０４を、アダプタ３０を介して排土管３１と共に先導体２０の後端に適宜連結して、今度は、埋設管１０４を元押し装置で推進することにより、先導体２０を推進しつつカッターヘッド２１で地山を掘削する。その間、粘性付与液を掘削土砂へ注入してカッターヘッド２１で撹拌混合することにより、塑性流動性のある泥土を切羽近傍で生成する。
【００３２】
そうすると、この泥土は、後方へ送られ、環状の泥土通路に圧入、充填されて同通路を通過する。そして、その泥土の一部は、先導体２０の後部の土砂取り込み口２４に取り込まれて、排土管３１を通じて先導体２０内の図示しない土砂圧送ポンプにより地上に圧送、排出され、残りは、先導体２０の胴体外周に充満させるとともに埋設管１０４の外周に送られる。その間、土砂圧送ポンプで泥土の排出量を制御することにより、掘削穴と先導体２０の間に形成されたチャンバ内の土圧（泥土の圧力）を調整して切羽を土圧で支持する。管推進機は、こうして地山を土圧で支持するとともに、埋設管１０４の外周に送られる泥土により埋設管１０４の貫入抵抗を軽減しながら掘進する。
【００３３】
次に、図１及び図２に基づいて、この出願の埋設管取替え用装置の発明に関する基本的な技術内容やこの発明を具体化した第１の例の埋設管取替え用装置、更には、この装置を使用して実施するこの出願の発明に係る埋設管の取替え方法について説明する。
【００３４】
図１及び図２において、１は管推進機により既設の埋設管１０１をカッターヘッド２１で破壊しつつ新設の埋設管１０４を埋設して既設の埋設管１０１を新設の埋設管１０４と取り替えるときに使用する埋設管取替え用装置、２は止水壁５に取り付けられ既設の埋設管１０４に切り込み１０３を入れることが可能な円盤状のカッター、３はこのカッター２を回転駆動する駆動装置、４はカッター２を軸着して支持するアーム状の支持部材、５は先導体２０とは分離独立して構成され既設の埋設管１０１を密閉する円盤状の止水壁、６はこの止水壁５の外周部に付設され既設の埋設管１０１の内周面に密着する環状のシール、７はワイヤ類８を取り付けるためのワイヤ類取付用のブラケット、８は止水壁５を前進させるように牽引するためのロープやチェーン等の止水壁牽引用のワイヤ類である。
【００３５】
埋設管取替え用装置１は、カッター２と止水壁５とを設けて構成され、既設の埋設管１０１を新設の埋設管１０４と取り替えるときに管推進機の前方に設置して使用し、カッターヘッド２１による既設の埋設管１０１の破壊を行いやすくするように前処理する働きをする。止水壁５は、既設の埋設管１０１内に設置して先導体２０とは独立別個に前進させ得るように構成されており、同埋設管１０１の管路を密閉することにより、止水壁５の後方に設置する先導体２０との間に、先導体２０の掘進時に土圧をたてるためのチャンバを形成する働きをする。
【００３６】
カッター２は、特に、シール６の後方部位の既設の埋設管１０１に切り込み１０３を入れることができるように、支持部材４により止水壁５に取り付けられている。こうしたカッター２は、図２に示すように、止水壁５の外周側に放射状に複数個設置している。これらのカッター２は、既設の埋設管１０１内の多数の縦筋１０２ｂの間隙を縫いながら同埋設管１０１にスリット状の切り込み１０３を入れることにより、横筋１０２ａを切断しながら埋設管１０１を軸方向に切断する。その結果、既設の埋設管１０１は、周方向に所定間隔で分割されて複数個の分割片に分割される。ここに示す例では、カッター２は、既設の埋設管１０１にスリット状の切り込み１０３を入れてこれを完全に切断できるように構成しているが、横筋１０２ａを切断しながら埋設管１０１に筋目を入れるように構成してもよく、要は、埋設管１０１の横筋１０２ａを切断して埋設管１０１に切り込み１０３を入れることができるように構成すればよい。
【００３７】
以上のような埋設管取替え用装置１を使用してこの出願の発明に係る埋設管の取替え方法を実施するときには、第１の工程として、カッター２を取り付けた止水壁５を、先導体２０とは分離独立した状態で既設の埋設管１０１内に設置して埋設管１０１の管路を遮蔽する。第２の工程では、この埋設管１０１内に設置した止水壁５をワイヤ類８で牽引して、先導体２０とは別個に前進させつつカッター２で既設の埋設管に切り込み１０３を入れるが、これと前後して、所望の口径の先導体２０を、既設の埋設管１０１と重なる所望の領域を掘進させ得るように同埋設管１０１の後方に備え付けて何時でも発進できる状態に調える。この第２の工程において既設の埋設管１０１にカッター２で切り込み１０３を入れると、埋設管１０１の多数の横筋１０２ａがカッター２で切断されることとなる。
【００３８】
次いで、第３の工程として、先導体２０を推進しながらカッターヘッド２１で前方を掘削し、その間、カッターヘッド２１の粘性付与液注入口から粘性付与液を掘削物に注入してカッターヘッド２１で撹拌混合することにより、塑性流動性のある泥土を生成する。こうして、止水壁５と先導体２０との間の空間すなわちチャンバ内に土圧を発生させつつ先導体２０を推進するとともに、第２の工程で切り込みを入れた既設の埋設管１０１をカッターヘッド２１で破砕しつつ埋設管１０１の多数の縦筋１０２ｂを切断して管埋設用の地下坑を形成する。その際、横筋１０２ａや縦筋１０２ｂの切断片等障害物は、カッターヘッド２１によりその地下坑の周辺に押し退けることができるように構成しており、粒度の小さい掘削物だけが先導体２０の土砂取り込み口２４に取り込まれて、排土管３１を通じて地上に排出される。しかる後、第４の工程として、新設の埋設管１０４を先導体２０と共に推進して前記地下坑内に押し込み、その結果、既設の埋設管１０１が新設の埋設管１０４と取り替えられる。この埋設管の取替え方法では、こうした工程を所望の回数繰り返して既設の埋設管１０１を取り替える。
【００３９】
この埋設管の取替え方法では、第１の工程で既設の埋設管１０１内に設置した止水壁５を第２の工程で前進させつつ、この止水壁５に取り付けたカッター２で既設の埋設管１０１に切り込み１０３を入れるので、破砕しにくい既設の埋設管１０１を破砕しやすいように前処理することができる。そのため、既設の埋設管１０１は、周辺の地山とほぼ同程度に破砕しやすい状態に調えることができる。また、既設の埋設管１０１内に止水壁５を設置したことにより、既設の埋設管１０１の管路は、常に止水壁５で密閉されているので、この止水壁５と管推進機の先導体２０との間の空間にチャンバが形成される。それゆえ、管推進機の推進時に、このチャンバ内の掘削土砂に先導体２０から粘性付与液を注入することにより、地山を支持するための土圧をチャンバ内に発生させて地山の崩落や地下水の浸入を防ぎながら先導体２０を掘進させることが可能となる。
【００４０】
このように、止水壁５に付設のカッター２で既設の埋設管１０１を破砕しやすい状態に調えるとともに止水壁５と管推進機の先導体２０との間の空間にチャンバを形成することにより、先導体２０が通常の地山を掘進するときに近似する掘削条件を作り出すことができる。そして、既設の埋設管１０１内に設置される止水壁５は、特に、先導体２０とは分離独立した状態で先導体２０と別個に前進させ得るようにしているので、第１従来例や第２従来例の技術とは異なり、所望の口径の先導体２０を、既設の埋設管１０１の埋設経路や口径に左右されることなく、通常の地山を掘進させるときと同様にして、既設の埋設管１０１と重なる所望の領域を掘進させることができる。したがって、この埋設管の取替え方法によれば、所望の口径の新設の埋設管１０４を所望の埋設経路で埋設して既設の埋設管１０１を新設の埋設管１０４に取り替えることができる。
【００４１】
一方、この埋設管の取替え方法では、破砕しにくい既設の埋設管１０１を、第２の工程でこれにカッター２で切り込みを入れることにより、周辺の地山とほぼ同程度に破砕しやすいように既設の埋設管１０１を前処理しているので、第３従来例の技術のように既設の埋設管１０１の内部及び外周部一帯を充填材の注入により略均一な支持力を有する状態に地盤改良をするようなことはしないでも、所望の口径の先導体２０を、脇路にそれないように計画線に沿って正しく掘進させて、既設の埋設管１０１を破壊することができる。そのため、既設の埋設管１０１付近を略均一な支持力を有する状態に地盤改良するための、第３従来例の技術にみられるような技術的困難が伴うことなく、地盤改良のための充填材も使用しなくても済み、既設の埋設管１０１を新設埋設管１０４に低コストで取り替えることができる。
【００４２】
以上の結果、この埋設管の取替え方法では、既設の埋設管１０１を、その埋設経路及び口径に左右されることなく所望の埋設経路で所望の口径の新設の埋設管１０４に取り替えることができることに加え、従来の技術よりも技術的困難が伴うことなく低コストで取り替えることができる。また、この第１の例では、カッター２で既設の埋設管１０１に切り込みを入れるときに止水壁５を先導体２０と別個に前進させる場合、止水壁牽引用のワイヤ類８で牽引して前進させるようにしているので、止水壁５をシンプルな手段で前進させることができて、故障が生じる危険性が少なく止水壁５を確実に前進させることができる。
【００４３】
この発明を具体化した第２の例の埋設管取替え用装置１を図３及び図４に基づいて説明する。
【００４４】
この第２の例の埋設管取替え用装置１は、以上述べた第１の例の埋設管取替え用装置１において、回転駆動される円盤状のカッター２に換えて先鋭な刃による突起状のカッター２を止水壁５に多数取り付けたものであり、その他の点では、第１の例の装置と実質的な差異がない。すなわち、止水壁５の後方に、これと同心円状に支持部材としてのリング状のベース４ａを取り付けて、このベース４ａに多数の突起状のカッター２を放射状に固着している。このカッター２は、スリット状の切り込み１０３すなわち切れ目を付けるものであってもよいし、筋目状の切り込み１０３すなわち切り傷を付けるものであってもよい。
【００４５】
第２の例の埋設管取替え用装置１は、既設の埋設管１０１が塩化ビニール管や陶管のような鉄筋コンクリート製の埋設管に比べて低強度の埋設管である場合に使用するとよい。この第２の例の装置１は、カッター２を駆動するための駆動装置を要しないので、構造が簡素で安価に製作することができ、こうした比較的低強度の既設の埋設管１０１を対象とした埋設管取替え用装置として好適である。この埋設管取替え用装置１を使用してこの出願の発明に係る埋設管の取替え方法を実施するときにも、第１の例と同様にして行うことができる。
【００４６】
この発明を具体化した第３の例の埋設管取替え用装置１を図５に基づいて説明する。
【００４７】
この第３の例の埋設管取替え用装置１は、第１の例の埋設管取替え用装置１において、止水壁５に、地盤の強度を向上させる薬液を止水壁５の前方から止水壁５の後端側に供給するための薬液供給管１０を取り付けたものであり、止水壁５の後方に薬液の注入口９を開口している。薬液としては、セメントミルクやセメント・ベントナイト等、地盤の強度を向上させるために管推進工法等で通常使用しているものを使用する。こうした薬液供給管１０から薬液を供給すると、薬液が、カッター２で切り込み１０３を入れた既設の埋設管１０１の内部に充填されて、既設の埋設管１０１が地山の土圧で押し潰されるのを予防することができるとともに、切り込み１０３から地山側に滲出して、既設の埋設管１０１を地山からずれないように薬液で固定することができる。そのため、カッター２で切り込み１０３を入れて前処理した既設の埋設管１０１を先導体２０のカッターヘッド２１で円滑に破砕することができる。
【００４８】
次に、この発明を具体化した第４の例乃至第５の例の埋設管取替え用装置１を図６乃至図１０に基づいて説明する。
【００４９】
図６は、この出願の発明を具体化した第４の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図、図７は、図６のＣ−Ｃ線断面図、図８は、この出願の発明を具体化した第５の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図、図９は、図８のＤ−Ｄ線断面図、図１０は、図８のＥ−Ｅ線断面図である。
【００５０】
この発明を具体化した第４の例の埋設管取替え用装置１を図６及び図７に基づいて説明する。
【００５１】
この第４の例の埋設管取替え用装置１は、第１の例の埋設管取替え用装置１において、止水壁５に、図示しない駆動装置とこの駆動装置により回転駆動される駆動輪１２とを付設して、自走して前進させることができるように構成したものである。すなわち、止水壁５の前方に、これと同心円状に支持部材としてのリング状の駆動輪１２の取付部材１３を取り付けて、この取付部材１３に、複数の駆動輪１２を上下にそれぞれ対称的に軸着している。駆動装置は、駆動輪１２の取付部材１３に内蔵されているので、図には表れない。この第４の例の埋設管取替え用装置１は、駆動輪１２の回転数を調節して自走させることができるので、埋設管取替え用装置１の前進速度を精妙に制御することができる。
【００５２】
この発明を具体化した第５の例の埋設管取替え用装置１を図８乃至図１０に基づいて説明する。
【００５３】
この第５の例の埋設管取替え用装置１は、第１の例の埋設管取替え用装置１において、回転駆動される円盤状のカッター２に換えて、回転駆動されて埋設管の周壁を螺旋状に切断することが可能なカッター２を止水壁５の後方に取り付けてこれに付帯する機構を付設したものであり、その他の点では、第１の例の装置と実質的な差異がない。この第５の例では、止水壁５は、シール６が取り付けられて外周部をなすリング状の止水壁外周部５ａと、その内部に回転可能に軸受１４で支持された止水壁本体５ｂとで構成される。止水壁本体５ｂの後方には、カッター２を支持するためのアーム状の支持部材４−１が固定部材４−２を介して対称的に一対固定されており、各支持部材４−１にカッター２を軸着している。止水壁本体５ｂの前方には、駆動輪１２を支持するためのアーム状の支持部材１３−１が固定部材１３−２を介して対称的に一対固定されており、各支持部材１３−１に駆動輪１２を軸着している。また、各支持部材４−１には、カッター２を回転駆動するための駆動装置３が取り付けられている。
【００５４】
この第５の例の埋設管取替え用装置１は、駆動輪１２を回転駆動しながらカッター２を駆動装置３で回転駆動すると、駆動輪１２が既設の埋設管１０１の内周面上を転動して支持部材１３−１を旋回させながら前進させ、これに伴って、止水壁５も、止水壁本体５ｂがリング状の止水壁外周部５ａに対して相対回転しながら前進する。そうすると、駆動装置３で回転駆動されているカッター２は、公転しながら前進して既設の埋設管１０１の周壁を螺旋状に切断する。その結果、鉄筋コンクリート製の既設の埋設管１０１の横筋１０２ａだけでなく縦筋１０２ｂも切断することとなるので、こうして前処理した埋設管１０１を先導体２０のカッターヘッド２１により破砕する際に、前処理した既設の埋設管１０１を先導体２０のカッターヘッド２１で一層確実に破砕することが可能となり、更には、縦筋１０２ｂがカッターヘッド２１に絡まることを防ぐことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この出願の発明の埋設管の取替え方法及び埋設管取替え用装置では、それぞれ、「課題を解決するための手段」の項に示した１）及び２）の手段を採用しているので、既設の埋設管を、その埋設経路及び口径に左右されることなく所望の埋設経路で所望の口径の新設の埋設管に取り替えることができることに加え、従来の技術よりも技術的困難が伴うことなく低コストで取り替えることができる。
【００５６】
この出願の発明の埋設管の取替え方法を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、既設の埋設管が地山の土圧で押し潰されるのを予防することができるとともに既設の埋設管を地山からずれないように薬液で固定することができるので、カッターで切り込みを入れて前処理した既設の埋設管を先導体のカッターヘッドで円滑に破砕することができる。この出願の発明の埋設管の取替え方法を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、カッターで既設の埋設管に切り込みを入れるときに止水壁を先導体と別個に前進さる場合、止水壁牽引用のワイヤ類で牽引して前進させるので、止水壁をシンプルな手段で前進させることができて、故障が生じる危険性が少なく止水壁を確実に前進させることができる。
【００５７】
この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項５に記載のように具体化すれば、この出願の発明の埋設管の取替え方法を請求項２に記載のように具体化した場合と同様の効果を奏する。この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項６に記載のように具体化すれば、この出願の発明の埋設管の取替え方法を請求項３に記載のように具体化した場合と同様の効果を奏する。
【００５８】
この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項７に記載のように具体化すれば、埋設管取替え用装置を自走させることができるので、埋設管取替え用装置を精妙に制御することができる。この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項８に記載のように具体化すれば、カッターが回転駆動されて埋設管の横筋を切断することができるので、鉄筋コンクリート製の既設の埋設管を対象とした埋設管取替え用装置として使用することができる。この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項９に記載のように具体化すれば、カッターを駆動するための駆動装置を要しないので、構造が簡素で安価に製作することができ、比較的低強度の既設の埋設管を対象とした埋設管取替え用装置として好適である。この出願の発明の埋設管取替え用装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項１０に記載のように具体化すれば、カッターが埋設管の周壁を螺旋状に切断することにより鉄筋コンクリート製の既設の埋設管の横筋だけでなく縦筋も切断して、カッターで切り込みを入れて前処理した既設の埋設管を一層確実に破砕することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明を具体化した第１の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】この出願の発明を具体化した第２の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】この出願の発明を具体化した第３の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図である。
【図６】この出願の発明を具体化した第４の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】この出願の発明を具体化した第５の例の埋設管取替え用装置を使用して埋設管の取替え方法を実施している状態を示す要部の縦断面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図８のＥ−Ｅ線断面図である。
【符号の説明】
１    埋設管取替え用装置
２    カッター
３    （カッター２の）駆動装置
４    （カッター２の）支持部材
４ａ  ベース
５    止水壁
６    シール
７    ワイヤ類取付用のブラケット
８    止水壁牽引用のワイヤ類
９    薬液の注入口
１０    薬液供給管
１１    薬液
１２    駆動輪
１３    （駆動輪１２の）取付部材
１４    軸受
２０    先導体
２１    カッターヘッド
２２    カッタービット
２３    反力伝達板
２４    土砂取り込み口
１０１    既設の埋設管
１０２ａ  横筋
１０２ｂ  縦筋
１０３    切り込み
１０４    新設の埋設管
【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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