(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を埋め戻す装置であって、既設のトンネル構造物より大径で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、機内外を遮蔽する内筒の三重筒で前胴を形成すると共に、中筒と内筒の隙間を利用して泥水室を形成することを特徴とする三重筒式トンネル埋戻し装置。
【請求項２】
既設のトンネル構造物と内筒内面の間の隙間を塞ぐ複数段の止水装置を内筒内面に配設すると共に、既設のトンネル構造物の後端面と内筒内面の間の隙間を塞ぐ止水装置を内筒内に設けた請求項１記載の三重筒式トンネル埋戻し装置。
【請求項３】
中筒先端のカッターヘッドに、高圧水吐出口を有する余掘装置を設けた請求項１又は２記載の三重筒式トンネル埋戻し装置。
【請求項４】
内筒内面にクリアランス測定器を設置した請求項１、２又は３記載の三重筒式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を埋め戻す三重筒式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、外筒がカッタを駆動する役目をし、内筒が機内外を遮蔽する二重管方式の埋戻し装置が提案されているが、この埋戻し装置には、カッタによって掘削された裏込材を取り込むための取込口がない。また、図１０に示すように、外筒１０１と内筒１０２の間に二重筒状形の送排泥管１０３を設けた四重管方式のトンネル埋戻し装置１００が提案されているが、二重筒状形の送排泥管１０３を採用したことにより、掘削断面が大きくなるため、埋め戻し材が多く、不経済である。
【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裏込材および土砂を容易に取り込めるようにする一方、掘削断面をできるだけ小さくし、埋戻し材をできるだけ少なくするようにした三重管式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、本発明に係る三重筒式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を埋め戻す装置であって、既設のトンネル構造物より大径で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、機内外を遮蔽する内筒の三重筒で前胴を形成すると共に、中筒と内筒の隙間を利用して泥水室を形成することを特徴としている。
【０００８】
上記のように、外筒、中筒、内筒の三重筒によって前胴を形成すると共に、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成することにより、従来のトンネル埋戻し装置に比べてトンネル埋戻し装置の外径を小さくすることができる。
【０００９】
従って、トンネル埋戻し装置による掘削断面が従来より小さくなるため、その分、埋め戻し材が少なくなり、経済的である。
【００１０】
また、本発明は、既設のトンネル構造物と内筒内面の間の隙間を塞ぐ複数段の止水装置を内筒内面に配設すると共に、既設のトンネル構造物の後端面と内筒内面の間の隙間を塞ぐ止水装置を内筒内に設けることにより、土砂および地下水の進入を防止することができる。
【００１１】
また、本発明は、中筒先端のカッターヘッドに、高圧水吐出口を有する余掘装置を設けることにより、余掘装置と吐出口から吐出する高圧水の相乗効果によって裏込材を効率的に除去することができる。
【００１２】
更に、本発明は、内筒内面にクリアランス測定器を設置することにより、内筒内面とセグメントの外周面の間のクリアランスを一定に保持することが可能になり、また、姿勢制御が容易になる。
【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。後胴３の前後運動は、前胴２に設けた油圧シリンダ４によって行われる。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の前部は、外筒１１、中筒１２、内筒１３から成る三重筒になっており、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】
また、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、上記隔壁２１に固定されている。図２に示すように、固定管２３に取り付けた前後二つの支持盤２４，２５によって中筒１２の内側に位置している内筒１３を支持するようになっている。そして、中筒１２と内筒１３の間の隙間を利用して泥水室２６を形成している。
【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、上記泥水室２６に連通している。また、排泥管２９は、内筒１３の底部に固定され、上記泥水室２６に連通している。
【００２２】
上記泥水室２６は、図３に示すように、上述したメインビット群９を設けた部位に開口している開口部３０に連通している。また、掘進用連結パイプ２７および固定管２３の中に埋戻し用の土砂を移送する移送管３１が通され、その先端部は、後胴３の隔壁６に取り付けられている。
【００２３】
図２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、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を通って空気または水が、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、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、上述した支持盤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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、既存のトンネル構造物の埋め戻し作業について説明する。
【００３０】
先ず、ジャッキ４６のロッド部（図示せず）を縮めてグリッパー装置４５を連結パイプ２７の先端部に引き寄せた後、図８に示すように、グリッパー装置４５の４本の腕部４８を伸長させて、グリッパー装置４５を既存のセグメントＣに固定する。このとき、反力受爪５４をセグメントＣの端板Ｃ１の前方に位置させる。なお、２次覆工は、予め、除去されている。
【００３１】
更に、第３の止水装置３７の油圧シリンダ４２のロッド部（図示せず）を伸長させてスプレッダ３８を既存のセグメントＣの後端面に押し付ける。また、送泥管２８から泥水室２６内に泥水ａを供給する一方、泥水室２６内の泥水ｂを排泥管２９から機外に排出させる。
【００３２】
上記の如き、準備工程を経た後、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を回転させると同時に、カッターヘッド７に設けた吐出口１６ｂおよび内筒１３に設けた吐出口１６ｃから高圧水を噴射させる。
【００３３】
しかる後に、ジャッキ４６のロッド部を伸ばしてトンネル埋戻し装置１の前胴２を既存のセグメントＣの前方に向かって引っ張ると、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。細かく砕かれた裏込材および土砂は、カッターヘッド７の開口部３０から泥水室２６に入り込み、排泥管２９から機外に排出される。
【００３４】
その間、前胴２の前進に伴って第３止水装置３７の油圧シリンダ４２のロッド部を同調して収縮させる。更に、前胴２に設けられている油圧シリンダ４を同調して伸長させて、後胴３の隔壁６によってトンネルＥ内に埋め戻されている土砂Ｆの崩落を防止する。
【００３５】
そして、前胴２がセグメント１個分、つまり、１ピッチ分前進すると、前胴２の前進を、一旦、中止する。
【００３６】
しかる後に、図９に示すように、グリッパー装置４５の４本の腕部４８を縮めた後、ジャッキ４６のロッド部を縮めてグリッパー装置４５を連結パイプ２７の先端部に引き寄せる。そして、エレクタ５６を用いて最後尾に位置している既存のセグメントＣを解体した後、既存のトンネル構造物Ａを利用して地上に搬送する。その間、前胴２に設けた油圧シリンダ４のロッド部（図示せず）を縮めながら後胴３の後方に生じたトンネル（空洞部）Ｅに土砂Ｆを埋め戻す。
【００３７】
上記の工程を繰り返し行って既存のトンネル構造物Ａを解体しながら埋め戻す。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、外筒、中筒、内筒の三重筒によってトンネル埋戻し装置の前胴を形成すると共に、中筒と内筒の間の隙間を利用して泥水室を形成したので、従来のトンネル埋戻し装置に比べてトンネル埋戻し装置の外径を小さくすることが可能になった。
【００３９】
従って、トンネル埋戻し装置による掘削断面が、従来より小さくなるため、その分、埋め戻し材が少なくなり、従来より経済的である。
【００４０】
また、本発明は、既設のトンネル構造物と内筒内面の間の隙間を塞ぐ複数段の止水装置を内筒内面に配設すると共に、既設のトンネル構造物の後端面と内筒内面の間の隙間を塞ぐ止水装置を内筒内に設けたので、土砂および地下水の進入を防止することができるようになった。
【００４１】
また、本発明は、中筒先端のカッターヘッドに、高圧水吐出口を有する余掘装置を設けたので、余掘装置と吐出口から吐出する高圧水の相乗効果によって裏込材を効率的に除去することが可能になった。
【００４２】
更に、本発明は、内筒内面にクリアランス測定器を設置するので、内筒内面とセグメントの外周面間のクリアランスを一定に保持することが可能になり、姿勢制御が容易になった。
【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】本発明に係るトンネル埋戻し装置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】裏込材掘削作業説明図である。
【図９】セグメント解体作業説明図である。
【図１０】従来のトンネル埋戻し装置の説明図である。
【符号の説明】
Ａ  既設のトンネル構造物
Ｅ  トンネル
Ｂ  地山
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
【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】
0004203918.tif 000009
【図９】
0004203918.tif 000010
【図１０】
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