(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管の外周部に土圧保持筒を貫入させて、切断装置により内部から埋設管を搬出可能な分割ブロックに切断して解体し、搬出するに際し、
前記土圧保持筒を、埋設管の外周部で周方向に複数に分割された円弧板状の先行フードと、埋設管の外周部に外嵌される筒体とで構成し、
まず、前記先行フードをそれぞれ前後に出退しつつ推進して、埋設管の後端部側から外周部に貫入させ、
次いで、前記先行フードを後退させるとともに、前記筒体を埋設管の後端部側から前記先行フードに沿って突出させて埋設管を覆い、
さらに前記筒体で覆った部分の埋設管を分割ブロックに切断する
ことを特徴とする埋設管の解体工法。
【請求項２】
埋設管内に移動自在に配置された解体フレームと、埋設管の端部に移動自在に配置されたシールドフレームとを具備し、
前記解体フレームおよびシールドフレームの少なくとも一方に、埋設管内から埋設管を搬出可能な大きさの分割ブロックに切断して解体する切断装置を設け、
前記シールドフレームに、埋設管の外周部に貫入されて土圧を保持する土圧保持筒を配設し、
この土圧保持筒を、埋設管の外周部で周方向に複数に分割された円弧板状に形成され、かつ貫入装置により前後に出退されて埋設管の後端部から外周部に貫入される先行フードと、前記貫入装置により貫入された先行フードを後退させるとともに、伸縮装置により先行フードに沿って埋設管の後端部から外周部に押し込まれる筒体とで構成した
ことを特徴とする埋設管の解体装置。
【請求項３】
シールドフレームと、埋設管の前方に設けられた前部立坑の支持壁とを連結する連結部材と、この連結部材を駆動する伸縮装置とにより、前記貫入装置の反力を支持するとともにシールドフレームを前進させる反力支持・推進装置を設け、
シールドフレームの後方空間に裏込め材を充填する裏込め材注入装置を設けた
ことを特徴とする請求項２記載の埋設管の解体装置。
【請求項４】
シールドフレーム内に、新設埋設管を組み立てる新設管組立装置と、この新設管組立装置により組み立てられた新設管を反力受けとして、貫入装置の反力を支持するとともにシールドフレームを推進させる推進装置を設けた
ことを特徴とする請求項２記載の埋設管の解体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上からの開削工法に適さない場所で、埋設状態のまま埋設管を解体して埋め戻すかまたは新設管を埋設する埋設管の解体工法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋設管の老朽化に伴う撤去または更新作業は、都市部近郊において交通障害等の問題から、地上から掘削する開削工法ではなく、立坑から実施する工法が多く実施されている。
【０００３】
たとえば厚肉の鉄筋コンクリート製埋設管などを撤去するものとして、特開平７−１１９８６７号公報がある。これは、撤去する埋設管の外周部に、外筒を挿入し、この外筒により土圧を保持しつつ、埋設管内の本体に設けた複数のカッターにより埋設管を搬出できる大きさに切断するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成によれば、埋設管に外筒を外嵌して土圧を保持するが、外筒を埋設管の外周部に貫入する方法および機構については、具体的に開示されておらず、口径の大きい埋設管の外周部に、さらに口径の大きい筒体を貫入することは困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明のうち請求項１記載の発明は、上記問題点を解決して、埋設管の切断撤去する際に土圧の影響を最小限に食い止める筒体の貫入をスムーズに実施できる埋設管の解体工法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、埋設管の外周部に土圧保持筒を貫入させて、切断装置により内部から埋設管を搬出可能な分割ブロックに切断して解体し、搬出するに際し、前記土圧保持筒を、埋設管の外周部で周方向に複数に分割された円弧板状の先行フードと、埋設管の外周部に外嵌される筒体とで構成し、まず、前記先行フードをそれぞれ前後に出退しつつ推進して、埋設管の後端部側から外周部に貫入させ、次いで、前記先行フードを後退させるとともに、前記筒体を埋設管の後端部側から前記先行フードに沿って突出させて埋設管を覆い、さらに前記筒体で覆った部分の埋設管を分割ブロックに切断するものである。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、埋設管内に移動自在に配置された解体フレームと、埋設管の端部に移動自在に配置されたシールドフレームとを具備し、前記解体フレームおよびシールドフレームの少なくとも一方に、埋設管内から埋設管を搬出可能な大きさの分割ブロックに切断して解体する切断装置を設け、前記シールドフレームに、埋設管の外周部に貫入されて土圧を保持する土圧保持筒を配設し、この土圧保持筒を、この土圧保持筒を、埋設管の外周部で周方向に複数に分割された円弧板状に形成され、かつ貫入装置により前後に出退されて埋設管の後端部から外周部に貫入される先行フードと、前記貫入装置により貫入された先行フードを後退させるとともに、伸縮装置により先行フードに沿って埋設管の後端部から外周部に押し込まれる筒体とで構成したものである。
【０００８】
上記方法および装置によれば、最初に先行フードを前後動させつつ埋設管の外周部に外嵌させた後、次いで筒体を先行フードに沿って突出させるので、土圧を保持可能な強度を有する筒体をスムーズに埋設管に外嵌させることができ、切断装置による埋設管の切断時の土圧を確実に保持できて、地盤沈下等の事故を未然に防止することができる。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、上記構成において、シールドフレームと、埋設管の前方に設けられた前部立坑の支持壁とを連結する連結部材と、この連結部材を駆動する伸縮装置とにより、前記貫入装置の反力を支持するとともにシールドフレームを前進させる反力支持・推進装置を設け、シールドフレームの後方空間に裏込め材を充填するを埋める裏込め材注入装置を設けたものである。
【００１０】
上記構成によれば、裏込め材の充填状況にかかわらずシールドフレームの推進が可能であり、埋設管をスムーズに撤去して埋め戻すことができる。
さらに請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明においてシールドフレーム内に、新設埋設管を組み立てる新設管組立装置と、この新設管組立装置により組み立てられた新設管を反力受けとして、貫入装置の反力を支持するとともにシールドフレームを推進させる推進装置を設けたものである。
【００１１】
上記構成によれば、埋設管を撤去後に新設管を形成して管更新をスムーズに行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る埋設管の解体装置の第１の実施の形態を図１〜図１７に基づいて説明する。
【００１３】
この解体シールド装置は図１〜図７に示すように、既設埋設管１を解体撤去した後、埋め戻すもので、地中埋設管１内に移動自在に配置された解体フレーム２と、埋設管１の端部に配置されて埋設管に外嵌し、土圧を保持する土圧保持筒４を有するシールドフレーム３と、この土圧保持筒４の貫入時の反力を支持するとともにシールドフレーム３を推進させる反力支持・推進装置５と、シールドフレーム３の後方に裏込め材を供給する裏込め材注入装置６とが具備されている。
【００１４】
前記解体フレーム２には、埋設管１の内面に沿って軸心方向に移動可能な移動装置７と、埋設管１内から外周部に所定の厚みを残して切断溝を全周にわたって形成する周方向切断装置８と、埋設管１内からその切断溝にくさび部材９を押し付けて埋設管１をリング状にせん断分離するせん断分離装置１０とが配設されている。
【００１５】
前記解体フレーム２は、外周が埋設管１の内面に沿う円弧状に形成された門形部２ａ，２ｂが前後に配設されている。そして、移動装置７は、図６に示すように、門形部２ａ，２ｂにそれぞれ配設された左右一対のグリッパ装置１１Ａ，１１Ｂと、グリッパ装置１１Ａ，１１Ｂを互いに接近離間移動する移動用シリンダ１２とにより構成され、解体フレーム２を埋設管１の軸心方向に移動させることができる。
【００１６】
また、解体フレーム２の後部には、図３，図５に示すように、旋回モータ１４によりギヤ機構１５を介して埋設管１の軸心周りに旋回される回転リング１３がガイドローラ１３ａを介して配設されている。そしてこの回転リング１３には、周方向切断装置８とせん断分離装置１０と旋回用把持装置１６とが配設されている。
【００１７】
前記周方向切断装置８は、回転リング１３の所定位置に揺動アーム２１が埋設管１の軸心と平行な軸心周りに回動自在に支持され、この揺動アーム２１の先端部に、駆動モータにより埋設管１の軸心と平行な軸心周りに回転駆動される円形の周方向カッタ２２が設けられている。そして回転リング１３と揺動アーム２１との間に、周方向カッタ２２を外周側に出退駆動するカッタ押付けシリンダ２３が連結されて構成されている。したがって、カッタ押付けシリンダ２３を伸展して出退アーム２１を後退した格納位置から突出する使用位置に揺動させ、駆動モータにより回転駆動される周方向カッタ２２を埋設管１の内面に押付けるとともに、旋回モータ１４によりリングギヤ機構１５を介して回転リング１３を旋回させることにより、埋設管１の内面に切断溝を全周にわたって形成することができる。
【００１８】
また、せん断分離装置１０は、前記旋回リング１３と、この旋回リング１３の対称位置に配設された一対のくさび部材９とこれをそれぞれ打ち出す打込みシリンダ２４からなり、打込みシリンダ２４は回転リング１３に接線方向の軸心周りに回動自在に支持されて、埋設管１の軸心方向に沿う格納位置と半径方向に沿う打込み位置との間で回動される。したがって、打込み位置に回動させた打込みシリンダ２４間に反力部材２５を装着して打込み時の反動を相殺することにより、くさび部材９を大きい破壊力で相対方向に打ち出すことができる。
【００１９】
さらに、旋回用把持装置１６は、回転リング１３の所定位置から前方に突出された張出部材２６に、分離埋設管１ａの所定位置に植設された把持用ボルトを把持する把持具２７が設けられ、この把持具２７により把持用ボルトを介して分離埋設管１ａを把持した状態で回転リング１３が回転駆動されることにより、分離埋設管１ａを旋回移動させることができ、この回転リング１３と旋回用把持装置１６とで旋回把持手段が構成される。これにより、後述する軸方向切断装置を一定位置で作動することにより、分離埋設管１ａを解体フレーム２の下部を通して搬出可能な大きさの分離ブロック１ｂに切断することができる。
【００２０】
シールドフレーム３は、隔壁３１を有するシールド本体３２と、このシールド本体３２の前部にスライド自在に配設された土圧保持筒４とを備え、この土圧保持筒４は、筒体３４とこの筒体３４にスライド自在に内嵌されて周方向に複数、たとえば８枚に分割された円弧板状の先行フード３５とで構成されている。また、シールド本体３２と筒体３４との間には、伸縮装置である複数の伸縮ジャッキ３６が連結され、さらに筒体３４内には、各先行フード３５をそれぞれ前方に出退させる貫入装置である貫入ジャッキ３７が配設されている。これら貫入ジャッキ３７の前後動による衝撃力により、各先行フード３５をそれぞれ埋設管１の外周部に効果的に貫入させ、伸縮ジャッキ３６の伸展と貫入ジャッキ３７の収縮により、先行フード３５の貫入位置に筒本体３３を容易に突出させることができる。３８は筒体３４と先行フード３５の間および先行フード３５と埋設管１との間にシール用グリースを注入するシール剤注入管である。
【００２１】
さらに筒体３４内には、切断されたリング状の分離埋設管１ａを埋設管１の軸心位置下方で軸心方向に沿って切断する軸心方向切断装置４１が設けられている。この軸心方向切断装置４１は、筒体３４内の下部に配設されたガイド部材４２に、ガイドローラ４３を介して軸心方向に移動自在なスライド体４４が配設され、このスライド体４４に接線方向の軸心周りに回動自在に設けられた揺動アーム４５の先端部に円形カッター４６が設けられている。そして取付部材４２には、スライド体４４を出退駆動する移動シリンダ４７が配設され、またスライド体４４には揺動アーム４５を上下に回動させる押付けシリンダ４８が設けられている。
【００２２】
したがって、移動シリンダ４７によりスライド体４４を出退させるとともに、押付けシリンダ４８により揺動アーム４５を下方に回動することにより、円形カッター４６で分離埋設管１ａを軸心方向に沿って複数の分割ブロック１ｂに切断することができる。
【００２３】
さらにまた、筒体３４内の上部には分割ブロック１ｂを持ち上げて埋設管１内に搬入するための解体部チェーンブロック５１が設けられている。なお、分割ブロック１ｂを埋設管１内を通って前部立坑４Ａに引き出すための搬出部チェーンブロック５２が前部立坑５３に配設されている。
【００２４】
前記反力支持・推進装置５は、シールドフレーム３の隔壁３１から前部立坑５３内の支持壁５５との間に張設された複数の、たとえば４本の連結部材である主牽引部材６１、たとえばワイヤロープや総ねじ軸などと、支持壁４に設置されて各牽引部材６１を駆動する伸縮装置である主牽引ジャッキ６２とで構成され、場合によっては、方向および姿勢制御のために隔壁３１と後部立坑５４の支持壁５６との間に設置される２本の副牽引部材６３および副牽引ジャッキ６４が付加される。
【００２５】
この埋設管１の撤去空間に裏込め材を充填する裏込め材供給装置６は、前部立坑５３に配置された裏込め材タンク７１と、注入ポンプ７２と、隔壁３１の注入孔に接続された注入ホース７３とで構成される。
【００２６】
次に上記埋設管の解体装置による解体方法を図面を参照して説明する。
１．図１に示すように、撤去する埋設管１の両側に前部立坑５３および後部立坑５４を掘削してその部分の埋設管１を解体撤去し、立坑５４から埋設管１内に解体フレーム２を挿入配置する。
【００２７】
２．図１１，図１２に示すように、グリッパ装置１１Ａ，１１Ｂおよび移動シリンダ１２を駆動して解体フレーム２を軸心方向に移動させ、周方向切断装置８を駆動して、外周部に所定の厚みが残る切断溝Ｃを全周囲にわたって一定ピッチ毎に形成する。
【００２８】
３．後部立坑５４の支持壁から埋設管１の後端部にシールドフレーム３を配置し、ついで隔壁３１に連結した牽引部材６１，６３をそれぞれ立坑５３，５４の支持壁５５，５６まで引き出し、牽引ジャッキ６２，６４を装着し、反力支持・推進装置５を配設する。そして、図７に仮想線で示すように、まず各貫入ジャッキ３７を駆動して先行フード３５をそれぞれ埋設管１の外周部に貫入する。この時、各貫入ジャッキ３７により各先行フード３５がそれぞれ前後に出退されつつその衝撃力により前方に効果的に押し込まれ、その反力はシールドフレーム３を介して牽引部材６１に支持されることから、各先行フード３５は埋設管１周囲の地盤に良好に貫入される。ついで、伸縮ジャッキ３６を伸展して筒体３４を埋設管１の外周部に押込むと同時に貫入ジャッキ３７を収縮し、筒体３４を先行フード３５の外周部に外嵌させる。さらに図８に示すように、牽引ジャッキ６２，６４を駆動し、伸縮ジャッキ３６を収縮してシールド本体３２を前進させる。この時、裏込め材注入装置６から後方空間に裏込め材が供給充填される。
【００２９】
４．図９，図１２に示すように、再度、貫入ジャッキ３７を駆動して先行フード３５を奥に貫入し、次いで図１０，図１４に示すように、伸縮ジャッキ３６を伸展して筒体３４を埋設管１の外周部に押込みつつ同時に貫入ジャッキ３７を収縮する。これにより埋設管１の切断溝の２ピッチ分が筒体３４で覆われる。この時の埋設管１と筒体３４との隙間には、シール剤注入管３８からシール材が充填されて止水される。
【００３０】
５．図１５，図１６に示すように、せん断分離装置１０を駆動して切断溝Ｃに沿って埋設管１をせん断し、リング状の分離埋設管１ａを形成する。すなわち、格納位置の打込みシリンダ２４を打込み位置に設定し、打込みシリンダ２４間に反力部材２５を装着した後、回転リング１３を旋回させて位置決めし、そして打込みシリンダ２４を駆動してくさび部材９を切断溝に合計６個所打込んで埋設管をせん断分離する。
【００３１】
６．図１７に示すように、分離埋設管１ａの下部に把持用ボルトを植設し、この把持用ボルトを把持具２７で把持させる。そして、軸心方向切断装置４１を駆動して、分離埋設管１ａの把持部近傍を切断し、さらに回転リング１３を駆動して把持具２７を旋回させ、分離埋設管１ａを所定角度回転させる。そして軸心方向切断装置４１により解体フレーム２の下部空間を搬出できる大きさの分割ブロック１ｂを形成する。この分割ブロック１ｂは、解体部チェーンブロック５１と搬出部チェーンブロック５２とで前部立坑５３に搬出される。この把持具２７による分離埋設管１ａの回転と、軸心方向切断装置４１による切断とを繰り返して複数の分割ブロック１ｂに解体し、排出する。
【００３２】
７．すべての分割ブロック１ｂを搬出後、牽引ジャッキ６２，６４を駆動し、伸縮ジャッキ３６収縮してシールド本体３２を前進させ、裏込め材注入装置６から後方空間に裏込め材が供給充填される。
【００３３】
８．グリッパ装置１１Ａ，１１Ｂおよび移動シリンダ１２を駆動して解体フレーム２が軸心方向に移動される。
そして４から８が繰り返されて埋設管１が解体搬出される。
【００３４】
上記実施の形態によれば、解体フレーム２に、外周側に所定厚みを残す切断溝Ｃを形成する周方向切断装置８と、その切断溝Ｃに楔部材９を打込んで分離埋設管１ａをせん断するせん断分離装置１０とを設けたので、切断工具でいっきに切断した場合に、分離した埋設管１ａが自重よりずれてきしみ、切断工具が切断部に挟み込まれて抜き差しならないような状態になることがなく、埋設管１をリング状に良好に切断分離することができる。
【００３５】
また、分離埋設管１ａの一部を旋回用把持装置１６で把持して回転リング１３を旋回させることにより、分離埋設管１ａを旋回させつつ、シールドフレーム３側の軸心方向切断装置４１により搬出可能な分割ブロック１ｂに切断するので、軸方向切断装置４１は、周方向の一定位置で軸心方向にのみ移動するように配置すればよく、軸心方向切断装置４１の占有容積を少なくして、限られた既設管１内の空間を有効利用することができる。
【００３６】
さらに、反力支持・推進装置により、シールドフレーム３を埋設管１側の前部立坑５３の支持壁５５に強固に連結固定できるので、土圧支持筒４の貫入時の反力および解体位置へのシールドフレーム３の推進を良好に行うことができる。
【００３７】
さらにまた、土圧保持筒４の筒体３４内に、周方向に分割された複数の先行フード３５をそれぞれ貫入ジャッキ３７を介して配設したので、先行フード３５により先行貫入した後、伸縮ジャッキ３６により先行フード３５に沿って筒体３４を貫入しつつ貫入ジャッキ３７を収縮して、先行フード３５に筒体３４を外嵌させることができ、土圧を保持可能な強度を有し全周にわたる筒体３４をスムーズに貫入し、埋設管１に外嵌させることができる。
【００３８】
図１８は、埋設管解体装置の他の実施の形態を示し、先の実施の形態では、解体後の空間に裏込め材を充填して埋め戻したのに対して、この実施の形態では、シールドフレーム３の後部に新設管７１を組み立てるものである。上記実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明は省略する。
【００３９】
すなわち、シールドフレーム３内には、公知技術からなる新設管７１のセグメント組立装置７２が配設されており、  伸縮ジャッキ３６とは別に、組み立てられた新設管７１を反力受けして、シールドフレーム３を前進させるとともに、貫入ジャッキ３６の反力を支持する推進ジャッキ７３が配設されている。
【００４０】
したがって、解体フレーム２側で埋設管１を解体中に、シールドフレーム３側で後部立坑５４から新設管７１を介して搬入されたセグメントを、セグメント組立装置７２により組み立てて新設管７１を構築し、この新設管７１を反力受けとしてシールドフレーム３を前進させ、さらに先行フード３５および筒体３５の貫入反力を支持することができる。したがって、先の実施の形態の反力支持・推進装置５が不要となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１および２記載の発明によれば、最初に先行フードを前後動させつつ埋設管の外周部に外嵌させた後、次いで筒体を先行フードに沿って突出させるので、土圧を保持可能な強度を有する筒体をスムーズに埋設管に外嵌させることができ、切断装置による埋設管の切断時の土圧を確実に保持できて、地盤沈下等の事故を未然に防止することができる。
【００４２】
また請求項３記載の発明によれば、裏込め材の充填状況にかかわらずシールドフレームの推進が可能であり、埋設管をスムーズに撤去して埋め戻すことができる。
【００４３】
さらに請求項４記載の発明によれば、埋設管を撤去後に新設管を形成して管更新をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る埋設管解体装置の実施の形態を示す作業前の全体縦断面図である。
【図２】同解体装置を示す作業中の全体縦断面図である。
【図３】同解体装置を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】図３に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図５】図３に示すII−II断面図である。
【図６】図３に示すIII−III断面図である。
【図７】同解体装置の土圧保持筒の動作を示す部分拡大縦断面図である。
【図８】同解体装置の土圧保持筒の動作を示す部分拡大縦断面図である。
【図９】同解体装置の土圧保持筒の動作を示す部分拡大縦断面図である。
【図１０】同解体装置の土圧保持筒の動作を示す部分拡大縦断面図である。
【図１１】同解体装置による解体作業を説明する縦断面図である。
【図１２】同解体装置による解体作業を説明する横断面図である。
【図１３】同解体装置による解体作業を説明する縦断面図である。
【図１４】同解体装置による解体作業を説明する縦断面図である。
【図１５】同解体装置による解体作業を説明する縦断面図である。
【図１６】同解体装置による解体作業を説明する横断面図である。
【図１７】同解体装置による解体作業を説明する縦断面図である。
【図１８】本発明に係る埋設管解体装置の他の実施の形態を示す全体縦断面図である。
【符号の説明】
１    埋設管
１ａ  分離埋設管
１ｂ  分割ブロック
２    解体フレーム
３    シールドフレーム
４    土圧保持筒
５    反力支持・推進装置
６    埋め戻し材注入装置
７    移動装置
８    周方向切断装置
９    楔部材
１０    せん断分離装置
１１Ａ，１１Ｂ  グリッパ装置
１２    移動装置
１３    回転リング
２３    カッタ押付けシリンダ
２５    反力部材
３１    隔壁
３２    シールド本体
３４    筒体
３５    先行フード
３６    伸縮ジャッキ
３７    貫入ジャッキ
４１    軸心方向切断装置
５３    前部立坑
５４    後部立坑
６１    主牽引部材
６２    主牽引ジャッキ
【図１】
0003891645.tif 000002
【図２】
0003891645.tif 000003
【図３】
0003891645.tif 000004
【図４】
0003891645.tif 000005
【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】
0003891645.tif 000013
【図１３】
0003891645.tif 000014
【図１４】
0003891645.tif 000015
【図１５】
0003891645.tif 000016
【図１６】
0003891645.tif 000017
【図１７】
0003891645.tif 000018
【図１８】
0003891645.tif 000019