(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、前記泥水室の地山側前方の内筒の外周面と中筒の内周面に周方向の仕切壁を設け、且つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下部に排泥用開口部を設けたことを特徴とするトンネル埋戻し装置。
【請求項２】
前記仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けた請求項１記載のトンネル埋戻し装置。
【請求項３】
前記仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けた請求項１記載のトンネル埋戻し装置。
【請求項４】
既設のトンネル構造物を除去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、且つ、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことを特徴とするトンネル埋戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法を応用して、既存のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行うトンネル埋戻し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下の開発は、それほど進んで居なかったため、新たなトンネルの構築に際して、別の既設のトンネルが障害となることがほとんどなかった。
【０００３】
しかし、地下の開発が進むにつれ、新たにトンネルを構築すべき領域に使用されなくなった古いトンネルが存在する場合がある。このような不要なトンネルが存在する領域において、新たなトンネルをシールド掘進機などによって構築する場合、新たに構築するトンネルが不要な古いトンネルと交差する場合には、新たなトンネルの構築に先立って古い不要なトンネルを埋め戻しておくことが必要である。
【０００４】
ところで、古い不要なトンネル、例えば、下水用のトンネルを撤去する場合は、トンネルの内面を形成している２次覆工を除去した後、１次覆工と地山の間に充填されている裏込材を外筒の先端部に設けられているカッタで１ピッチずつ掘削し、裏込材が取り除かれたセグメントを順に解体除去する一方、セグメントを取り除いた後のトンネル（空洞部）に土砂を埋め戻すことが行われている。
【０００５】
しかしながら、従来のトンネル埋戻し装置は、カッタによって掘削された裏込材や地山などの掘削土が混じった泥水の通路が狭くて長いため、掘削土が詰まり易いという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題を解消するものであり、その目的とするところは、カッタによって掘削された掘削土が混じった泥水の通路の閉塞を防止するようにしたトンネル埋戻し装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るトンネル埋戻し装置は、既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、前記泥水室の地山側前方の内筒の外周面と中筒の内周面に周方向の仕切壁を設け、且つ、該仕切壁の上部に送泥用開口部を設けるとともに下部に排泥用開口部を設けたことを特徴としている。
【０００８】
上記のように、泥水室を送泥用開口部および排泥用開口部を有する仕切壁によって仕切ることにより、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の排出が促進され、掘削土が泥水室内で詰まることが少なくなる。
【０００９】
また、本発明は、仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進される。
【００１０】
また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じった泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出され、泥水室の閉塞を防止できる。
【００１１】
また、本発明のトンネル埋戻し装置は、既設のトンネル構造物を撤去しながらトンネルの埋め戻しを行う装置であって、地山の崩落を防止する外筒と、先端にカッタヘッドを備えた中筒と、装置内外を遮蔽する内筒により三重筒状の前胴を形成し、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成し、且つ、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことを特徴としている。
【００１２】
このように、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたことにより、掘削土が混じった泥水が排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室でも泥土の沈降を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に示すように、トンネル埋戻し装置１は、既存のトンネル構造物Ａの外径より、若干、大きな内径を有する前胴２および前胴２の最外部を形成している外筒１１の後部に摺動可能に嵌合させた後胴３から形成されている。そして、後胴３は、前胴２に設けた油圧シリンダ４によって前後に摺動されるようになっている。後胴３は、筒体５および隔壁６から形成され、隔壁６によって筒体５の後端部が密閉されている。
【００１５】
前胴２は、外筒１１、中筒１２、内筒１３の三つの筒が三重になっており、外筒１１によって地山（不図示）の崩落を防止するようになっている。中筒１２は、外筒１１の内側に回転可能に設けられており、その先端にカッタヘッド７を備えている。カッタヘッド７は、図３に示すように、円環状に形成され、ローラーカッタ８およびメインビット群９などが設けられている。
【００１６】
そして、隣接するローラーカッタ８，８間に所定の間隔を設けて一対のメインビット群９を備えるとともに、図中、上段側に位置しているメインビット群９，９間に外側余掘装置１０を備え、下段側に位置しているメインビット群９，９間に内側余掘装置１４を備えている。
【００１７】
これらの余掘装置１０，１４は、コピーカッタ１５の突出長を調節することにより余掘り代を調整できるようになっている。また、内側余掘装置１４は、図４に示すように、コピーカッタ１５に既存のセグメントＣの外周面に向けて高圧水を噴射するジェット水吐出口１６ａを備えている。
【００１８】
図２に示すように、カッターヘッド７は、既存のセグメントＣの外周面に向けて高圧水を噴射するジェット水吐出口１６ｂを備え、内筒１３もその内側に同様のジェット水吐出口１６ｃを備えている。
【００１９】
図１に示すように、中筒１２は、中空環状の支持部材１８によって支持されている。そして、支持部材１８の後端面に取り付けた環状の内歯歯車１９には、ピニオン２０が噛合しており、ピニオン２０が回転すると、内歯歯車１９と一緒に中筒１２が回転するようになっている。ピニオン２０は、外筒１１の内部を仕切っている隔壁２１に取り付けられているカッタ駆動モータ２２の回転軸に設けられている。
【００２０】
図１に示すように、外筒１１の中心に配した中空の固定管２３は、隔壁２１に固定されている。また、図２に示すように、中筒１２の内側に設けられている内筒１３は、固定管２３に取り付けた前後二つの支持盤２４，２５によって支持されている。そして、中筒１２と内筒１３の間の隙間を利用して泥水室２６が形成されている。
【００２１】
図１に示すように、固定管２３の前端に連結させた掘進用連結パイプ２７の中に送泥管２８および排泥管２９を通している。送泥管２８は、内筒１３の天井部に固定され、泥水室２６に連通している。一方、排泥管２９は、内筒１３の底部に固定され、泥水室２６に連通している。
【００２２】
図３に示すように、泥水室２６は、メインビット群９が設けられているカッターヘッド７の部位に開口している開口部３０に連通している。また、図１に示すように、掘進用連結パイプ２７および固定管２３の中に埋戻し用土砂を移送する移
送管３１が通され、その先端部は、後胴部３の隔壁６に取り付けられている。
【００２３】
図１に示すように、内筒１３の内側に止水装置が三重に設けられている。具体的に説明すると、図２に示すように、第１，第２の止水装置３２は、内筒１３の内側に前後２段に設けられている。各止水装置３２は、環状のバネ鋼入りゴムパッキン３３の環状の前縁部を内筒１３の内側に固定し、その環状の自由縁部が既存のセグメントＣの外周面に接触するようになっている。このバネ鋼入りゴムパッキン３３の内側に可撓性の環状の押圧膜３４が設けられ、押圧膜３４で仕切られた環状のチャンバ３５に細管３６を通って空気又は水が、常時、加圧注入され、環状のバネ鋼入りゴムパッキン３３の自由縁部を既存のセグメントＣの外周面に押圧するようになっている。
【００２４】
一方、第３の止水装置３７は、図２に示すように、セグメントＣの端面に対向するように設置されている。第３の止水装置３７は、円弧状のスプレッダ３８の前面に止水用パッド３９を有するとともに、スプレッダ３８の背面に固定されているリブ４０にラジアル方向摺動シール４１を備えている。スプレッダ３８は、支持盤２４に取り付けられている油圧シリンダ４２のロッド部に取り付けられている。また、図５に示すように、隣接するスプレッダ３８どうしは、周方向止水シール４３によって連結されている。周方向止水シール４３は、スプレッダ３８の背面に取り付けられている。
【００２５】
図１に示すように、固形管２３の前端に連結した掘進用連結パイプ２７にグリッパー装置４５が摺動可能に嵌合されている。グリッパー装置４５は、その前方に位置して連結パイプ２７に設置したシールドジャッキ兼逆進ジャッキ（以下、ジャッキと称する）４６のロッド部に連結されている。
【００２６】
図６に示すように、グリッパー装置４５は、連結パイプ摺動用ホルダ４７から放射状に設けた４本の腕部４８を有している。また、図７に示すように、各腕部４８の自由端にグリップシュー角度調整用ユニバーサルジョイント４９を介してグリップシュー５０が取り付けられている。また、各腕部４８の基部には、埋戻し装置方向調整時用球面軸受５１が設けられている。また、各腕部４８には、前後一対のグリッパージャッキ５２，５３が設けられている。また、グリップシュー５０には、反力受爪５４が前後一対、設けられている。
【００２７】
また、図２に示すように、内筒１３の内側に磁気式クリアランス測定器４４を設置し、内筒１３とセグメントＣ間のクリアランスを測定するようになっている。この磁気式クリアランス測定器４４は、内筒１３の周方向に４個、等間隔に設けられている。そして、４本の腕部４８の長さを調整して、通常、内筒１３とセグメントＣ間のクリアランスを一定に保持するようになっている。また、図１に示すように、支持盤２４の前方に公知のエレクタ５６が配設されている。
【００２８】
今、図８に示すように、グリッパー装置４５の４本の腕部４８を伸ばしてグリッパー装置４５を既存のセグメントＣに固定した後、第３の止水装置３７のスプレッダ３８を既存のセグメントＣの後端面に押し付け、更に、送泥管２８から泥水室２６に泥水ａを供給すると共に、吐出口１６ｂおよび１６ｃから高圧水を噴射する。
【００２９】
そして、カッタ駆動モータ２２を駆動して中筒１２およびカッターヘッド７を回転させた後、ジャッキ４６のロッド部を伸ばして前胴２を既存のセグメントＣの前方に向かって前進させると、既存のセグメントＣの外側の裏込材Ｄおよび地山Ｂがカッターヘッド７に設けたローラーカッタ８やメインビット群（不図示）などによって掘削される。
【００３０】
掘削された裏込材や地山などの掘削土は、地下水や泥水ａなどと一緒にカッターヘッド７に設けた開口部（不図示）から泥水室２６に導入された後、掘削土が混じった泥水ｂとなって排泥管２９から機外に排出される。泥水室２６は、泥水室２６を形成している中筒１２と内筒１３の間の隙間が狭いうえ、前後方向に長いため、掘削土が混じった泥水ｂが詰まらないようにする必要がある。なお、図８中、符号Ｃ１はセグメントの端板、Ｅはトンネル、Ｆは土砂を示している。
【００３１】
そこで、図９に示すように、内筒１３の外周面に周方向の仕切壁６０を設けるとともに、中筒１２の内周面に一対の周方向の仕切壁６１，６１を設けて前胴２の前方に泥水室２６を形成する。仕切壁６１，６１は、仕切壁６０を挟むように、その前後に設けられている。また、図１０に示すように、仕切壁６０の下部に排泥用開口部６２を備える一方、仕切壁６０の上部に送泥用開口部（図示せず）を備えている。排泥用開口部６２には、通路６３を介して排泥管２９が連通している。更に、仕切壁６０の前方に位置して複数のかき上げ部材６４を設けている。かき上げ部材６４は、立方体形に形成され、中筒１２の内周面に一定の間隔で取り付けられている。
【００３２】
しかして、送泥管２８から泥水室２６に供給された泥水ａは、仕切壁上部の送泥用開口部（図示せず）を通って泥水室２６に流出し、ローラーカッタ８やメインビット群（不図示）などによって掘削された掘削土は、カッターヘッド７に設けた開口部（不図示）から泥水室２６に導入される。そして、掘削土が混じった泥水ｂは、中筒１２の内周面に取り付けたかき上げ部材６４によって攪拌され、仕切壁６０の下部にある排泥用開口部６２から通路６３に流入し、更に、排泥管２９を通って機外に排出される。
【００３３】
以上の説明では、仕切壁６０の前方にかき上げ部材６４を設けた場合について説明したが、図１１および図１２に示すように、かき上げ部材６４の代わりに、排泥用開口部６２に左右一つのアジテータ６７を設置し、掘削土が混じった泥水ｂを排泥用開口部６２から通路６３に積極的に排出するようにしてもよい。なお、図中、６８は駆動モータ、６９は胴部を示している。
【００３４】
また、図１３に示すように、中筒１２の内壁面にらせん状のプレート７０を設けてもよい。このプレート７０は、固定物の挟み込みを防ぐため、不連続に設けられている。
【００３５】
しかして、送泥管２８から泥水室２６に泥水ａが供給され、カッターヘッド７に設けた開口部（不図示）から泥水室２６に掘削土が導入されるため、掘削土が混じった泥水は、中筒１２の内周面に設けたらせん状のプレート７０によって攪拌され、送泥管２９から機外に排出される。なお、その他の部位については、第１の実施形態の装置と同じ部品に同じ符号を付して詳しい説明を省略した。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、泥水室を送泥用開口部および排泥用開口部を有する仕切壁によって仕切ったので、泥水の循環および掘削土が混じった泥水の排出が促進される。そのため、掘削土が混じった泥水が泥水室内で詰まることが少なくなった。
【００３７】
また、本発明は、仕切壁の前方に位置して中筒の内周面に複数のかき上げ部材を設けたため、掘削土が混じった泥水がかき上げ部材によって積極的に攪拌される一方、掘削土が混じった泥水の排出が一層促進されるようになった。
【００３８】
また、本発明は、仕切壁に設けた排泥用開口部の前方にアジテータを設けたので、掘削土が混じった泥水がアジテータによって排泥用開口部の方に送出され、泥水室の閉塞を防止できるようになった。
【００３９】
また、本発明は、中筒の内周面にらせん状の泥土送り手段を設けたので、掘削土が混じった泥水が排泥管の方に積極的に送出され、狭くて長い泥水室でも掘削土が混じった泥水の沈降を防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル埋戻し装置の断面図である。
【図２】前胴の要部拡大断面図である。
【図３】カッターヘッドの一部断面を含む正面図である。
【図４】内側余掘装置の拡大図である。
【図５】第３止水装置の背面図である。
【図６】グリッパー装置の正面図である。
【図７】グリッパー装置の縦断面図である。
【図８】本発明に係るトンネル埋戻し装置の作業説明図である。
【図９】仕切壁およびかき上げ装置の説明図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】アジテータの説明図である。
【図１２】図１１のＸII−ＸII断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ  既設のトンネル構造物
Ｂ  地山
Ｅ  トンネル
１  トンネル埋戻し装置
２  前胴
７  カッタヘッド
１１  外筒
１２  中筒
１３  内筒
２６  泥水室
６０，６１  仕切壁
６２  排泥用開口部
【図１】
0004270355.tif 000002
【図２】
0004270355.tif 000003
【図３】
0004270355.tif 000004
【図４】
0004270355.tif 000005
【図５】
0004270355.tif 000006
【図６】
0004270355.tif 000007
【図７】
0004270355.tif 000008
【図８】
0004270355.tif 000009
【図９】
0004270355.tif 000010
【図１０】
0004270355.tif 000011
【図１１】
0004270355.tif 000012
【図１２】
0004270355.tif 000013
【図１３】
0004270355.tif 000014