(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する装置であって、
前記発進坑の側から前記既設埋設管の内部に挿通されるスクリュオーガと、
このスクリュオーガを回転させつつ前後進させる前記発進坑内に設置された推進機と、  前記スクリュオーガの先端に接続されて一体に回転し前記既設埋設管の内周面を切削する切削カッタと、
この切削カッタに追従して前記既設埋設管の内部に挿通されて前記スクリュオーガを同軸に支持する、前記既設埋設管の内径と同等の外径を有した円筒状のケーシングと、
を備え、
前記切削カッタが前記到達坑に露出したときに前記切削カッタに代えて前記スクリュオーガの前端に取り付けられるとともに、前記発進坑に向かって前記スクリュオーガが後退するときに一体に回転して前記既設埋設管を破砕する破砕カッタと、
この破砕カッタのうち前記到達坑の側の部分に前記更新管を同軸に接続するための接続手段と、
をさらに備えることを特徴とする既設埋設管の更新装置。
【請求項２】
前記破砕カッタが前記既設埋設管を破砕する部分に向かって注水する注水機構と、
前記破砕カッタによって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給する地盤用薬剤供給機構と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載した既設埋設管の更新装置。
【請求項３】
請求項１に記載した更新装置を用いることにより、地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する方法であって、
前記既設埋設管に挿通した前記切削カッタが前記到達坑に露出したときに、前記切削カッタに代えて前記破砕カッタを前記スクリュオーガの前端に取り付け、
前記推進機を用いて前記スクリュオーガを回転駆動しつつ前記発進坑の側に後退させることにより前記破砕カッタによって前記既設埋設管の先端を順次破砕しながらその周囲の地盤を掘削し、
前記接続手段によって前記破砕カッタに接続されている前記更新管を前記破砕カッタが掘削した地盤の内部に引き込むことを特徴とする既設埋設管の更新方法。
【請求項４】
請求項２に記載した更新装置を用いることにより、地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する方法であって、
前記破砕カッタによって前記既設埋設管を破砕するときに前記注水機構を用いて破砕部分に向かって注水するとともに、
前記破砕カッタによって掘削された地盤に向かって前記地盤用薬剤供給機構から地盤用薬剤を供給することを特徴とする既設埋設管の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設されて老朽化した既設埋設管を新しい埋設管に更新する装置および方法に関し、より詳しくは、地盤の変動によって既設埋設管の一部が上下左右にずれている場合でも既設埋設管の内部にスクリュオーガおよびケーシングを確実に前進させることができるばかりでなく、既設埋設管の破砕片を発進坑の側に効率よく排出することができるように改良する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道等を含む各種用途に供される地中埋設管は、経年変化によって老朽化が進むため、適切な時期に新しい埋設管（更新管）に交換する必要がある。このとき、許容流量を増加させるために小径な既設埋設管を撤去し、より大径な埋設管に交換する場合がある。
【０００３】
この場合、既設埋設管が埋設されている個所の地盤を地表面から開削して既設埋設管を掘り出した後に新たな管を吊り込んで埋設し直す方法、あるいは図８〜図１０に示したように地表面に掘設した一方の立坑から他方の立坑へと水平方向に掘進しつつ既設埋設管を撤去して更新管に交換する方法が用いられる。
【０００４】
図８に示した従来の既設埋設の管更新方法においては、既設埋設管１を更新管２に交換するべく地表面Ｇに発進坑３および到達坑４を掘設する。そして、発進坑３の底部に配置された推進機５から前方に延びるスクリュオーガ６およびその先端に設けられているカッタ７は、推進機５の駆動モータ８によって回転駆動される。また、カッタ７の回転によって破砕された既設埋設管１は円筒状のケーシング９を介して発進坑３側に取り出されて発進坑３の外に除去される。これと同時に、推進機５に設けられている油圧ピストン１０を伸張させることによりシールド管１１および更新管２を前方へと変位させ、既設埋設管１を更新管２に順次交換する。
【０００５】
また、図９および図１０に示した従来の他の既設埋設管の更新方法（下記特許文献１を参照）においては、発進坑３から到達坑４に向けて既設埋設管１の内部にスクリュオーガ６を前進させ、その先端を到達坑４内に突出させて破砕ヘッド１２を取り付ける。そして、スクリュオーガ６を発進坑３の側に後退させつつ破砕ヘッド１２を用いて既設埋設管１を順次破砕し、その破片をスクリュオーガ６によって発進坑３の側に排出する。同時に、到達坑４に設けた推進機１３によって更新管２を順次推進して破砕ヘッド１２に追従させるとことにより、既設埋設管１を更新管２に交換する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２４２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図８に示した従来の既設埋設管更新方法においては、既設埋設管１の内径に比べてケーシング９の外径が小さいため、既設埋設管１の破砕片を発進坑３の側に排出す作業の効率を高める余地がある。
また、スクリュオーガ６、カッタ７、ケーシング９の推進と更新管２の推進とを同時に実施する必要があるため、推進機５の構造が複雑である。
【０００８】
さらに、図９および図１０に示した従来の既設埋設管更新方法においては、既設埋設管１の内径とスクリュオーガ６の外径とがほぼ等しくなっている。これにより、既設埋設管１が埋設されている地盤の変動によって既設埋設管１の一部が上下左右にずれていると、発進坑３から到達坑４に向かって既設埋設管１の内部にスクリュオーガ６を前進させることが困難となる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、地盤の変動によって既設埋設管の一部が上下左右にずれている場合でも既設埋設管の内部にスクリュオーガおよびケーシングを確実に前進させることができるばかりでなく、既設埋設管の破砕片を発進坑の側に効率よく排出することができる既設埋設管の更新装置および更新方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、
地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する装置であって、
前記発進坑の側から前記既設埋設管の内部に挿通されるスクリュオーガと、
このスクリュオーガを回転させつつ前後進させる前記発進坑内に設置された推進機と、  前記スクリュオーガの先端に接続されて一体に回転し前記既設埋設管の内周面を切削する切削カッタと、
この切削カッタに追従して前記既設埋設管の内部に挿通されて前記スクリュオーガを同軸に支持する、前記既設埋設管の内径と同等の外径を有した円筒状のケーシングと、
を備え、
前記切削カッタが前記到達坑に露出したときに前記切削カッタに代えて前記スクリュオーガの前端に取り付けられるとともに、前記発進坑に向かって前記スクリュオーガが後退するときに一体に回転して前記既設埋設管を破砕する破砕カッタと、
この破砕カッタのうち前記到達坑の側の部分に前記更新管を同軸に接続するための接続手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載した既設埋設管の更新装置においては、切削カッタの外径が既設埋設管の内径にほぼ等しいので、既設埋設管の内周面に付着しているヘドロ等の異物を確実に切削して除去することができる。
また、この切削カッタは、既設埋設管の内周面を削り取る能力を有しており、埋設地盤の変動によって既設埋設管の一部が上下左右にずれている場合には、その部分の既設埋設管の内周面を削り取ることができる。
このとき、円筒状のケーシングの外径が既設埋設管の内径にほぼ等しいので、スクリュオーガおよび切削カッタはこのケーシングによって既設埋設管と同軸に、より詳しくは既設埋設管（または更新管）の施工計画線と同軸に支持されるから、地盤の変動によって上下左右にずれている既設埋設管に追従することなく、施工計画線に沿って真っ直ぐに延びる管路を再形成することができる。
これにより、請求項１に記載した既設埋設管の更新装置によれば、切削カッタ、スクリュオーガ、ケーシングを一直線状に延びるように既設埋設管の内部に確実に挿通することができる。
なお、破砕カッタと接続手段との間に軸受部を介装することにより、破砕カッタの回転に伴って更新管が連れ回りしないようにすることができる。
また、請求項１に記載した既設埋設管の更新装置においては、発進坑に設けた推進機を用いてスクリュオーガを回転駆動しつつ発進坑の側に後退させると、破砕カッタが一体に回転して既設埋設管の先端を順次破砕する。
そして、破砕カッタによって破砕された既設埋設管の破片は、円筒状のケーシングおよびスクリュオーガによって搬送されるから、既設埋設管の内周面の影響を受けることなく発進坑の側に確実に排出することができる。
また、円筒状のケーシングは、その外径が既設埋設管の内径にほぼ等しく設定されていてその内径も充分に大きいから、破砕カッタによって破砕された既設埋設管の破片を発進坑の側に効率よく排出することができる。
さらに、スクリュオーガの後退によって、破砕カッタが掘削した地盤の内部に更新管を引き込むから、推進機の構造が複雑になることもなく、既設埋設管の更新作業を効率よく実施することができる。
【００１４】
また、上記の課題を解決するための請求項２に記載した手段は、請求項１に記載した既設埋設管の更新装置に対し、
前記破砕カッタが前記既設埋設管を破砕する部分に向かって注水する注水機構と、
前記破砕カッタによって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給する地盤用薬剤供給機構と、をさらに追加したものである。
なお、地盤用薬剤とは、掘削した地盤の崩れを防止するもの、地盤と更新管との間に生じる摩擦を低減するもの、さらには地盤を固化させるソイルセメント等を含む、広い概念のものである。
【００１５】
すなわち、請求項２に記載した既設埋設管の更新装置においては、破砕カッタが既設埋設管を破砕する部分に向かって注水するので、既設埋設管の破砕片を発進坑の側に効率よく排出することができる。
また、破砕カッタによって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給するので、掘削された地盤の崩れを防止しつつ更新管をスムーズに地盤の内部に引き込むことができる。
さらに、既設埋設管を破壊し撤去する工事だけを行う場合には、破砕カッタからソイルセメント等を供給することができる。
【００１８】
また、上記の課題を解決するための請求項３に記載した手段は、請求項１に記載した更新装置を用いることにより、地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する方法であって、
前記既設埋設管に挿通した前記切削カッタが前記到達坑に露出したときに、前記切削カッタに代えて前記破砕カッタを前記スクリュオーガの前端に取り付け、
前記推進機を用いて前記スクリュオーガを回転駆動しつつ前記発進坑の側に後退させることにより前記破砕カッタによって前記既設埋設管の先端を順次破砕しながらその周囲の地盤を掘削し、
前記接続手段によって前記破砕カッタに接続されている前記更新管を前記破砕カッタが掘削した地盤の内部に引き込むことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、請求項３に記載した既設埋設管の更新方法によれば、破砕カッタによって既設埋設管を順次破砕しつつ、その破片を円筒状のケーシングおよびスクリュオーガによって発進坑の側に出し、同時に破砕カッタによって掘削された地盤の内部に更新管を引き込むことができる。
【００２０】
また、上記の課題を解決するための請求項４に記載した手段は、請求項２に記載した更新装置を用いることにより、地表面に掘設した発進坑と到達坑との間で延びる既設埋設管を順次破砕しつつ更新管に更新する方法であって、
前記破砕カッタによって前記既設埋設管を破砕するときに前記注水機構を用いて破砕部分に向かって注水するとともに、
前記破砕カッタによって掘削された地盤に向かって前記地盤用薬剤供給機構から地盤用薬剤を供給することを特徴とする。
【００２１】
すなわち、請求項４に記載した既設埋設管の更新方法によれば、破砕カッタが既設埋設管を破砕する部分に向かって注水するので既設埋設管の破砕片をケーシングの内部に効率よく取り込むことができる。
また、破砕カッタによって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給するので、掘削された地盤の崩れを防止しつつ更新管をスムーズに地盤の内部に引き込むことができる。
なお、既設埋設管を破壊し撤去する工事だけを行う場合は、破砕カッタからソイルセメント等を供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、地盤の変動によって既設埋設管の一部が上下左右にずれている場合でも既設埋設管の内部にスクリュオーガおよびケーシングを確実に前進させることができるばかりでなく、既設埋設管の破砕片を発進坑の側に効率よく排出することができる既設埋設管の更新装置および更新方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１乃至図７を参照し、本発明に係る既設埋設管の更新装置および更新方法の一実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、前述した従来技術と同一の部分には同一の参照符号を用いて重複した説明を省略するとともに、発進坑から到達坑に向かう方向を前方と言う。
【００２４】
まず最初に図１乃至図６を参照し、本実施形態における既設埋設管の更新装置１００について詳細に説明する。
【００２５】
図１に示したように地表面Ｇに掘設した発進坑３には推進機５が配置されている。
この推進機５は、次述するスクリュオーガ２１、切削カッタ２２、円筒状のケーシング２３を既設埋設管１の内部に順次推進するともに、スクリュオーガ２１および切削カッタ２２を回転駆動する役割を果たす。
なお、スクリュオーガ２１は、図示されない支持腕等により、円筒状のケーシング２３と同軸にかつ回転自在に支持されている。
【００２６】
図２に拡大して示したように、切削カッタ２２は、その外径が既設埋設管１の内径にほぼ等しく、その外周面に設けられている切刃２２ａによって既設埋設管１の内周面に付着しているヘドロ等の異物を確実に切削して除去できるようになっている。
また、切削カッタ２２には貫通孔２２ｂが貫設されており、切刃２２ａによって切削されたヘドロ等の異物および既設埋設管１の内周面の破片をケーシング２３の内部に取り込むことができるようになっている。
【００２７】
図４に示したように、推進機５によって前方に推進されたスクリュオーガ２１の先端が到達坑４に露出すると、切削カッタ２２に代えて破砕カッタ３０を取り付ける。
この破砕カッタ３０は、図６に拡大して示したように、スクリュオーガ２１の先端に固定されて同軸にかつ一体に回転する円盤状の本体部分３１と、この本体部分３１の後面に突設された複数の切刃３２とを有している。
また、本体部分３１の前面に突設されている円筒状の支持部３３には、軸受部３４を介して接続手段３５が連結されている。この接続手段３５は、更新管２の先端部分と係合し、スクリュオーガ２１の後退に伴って更新管２を地盤の内部に引き込む役割を果たす。
【００２８】
さらに、破砕カッタ３０には、図６中に矢印Ａで示したように切刃３２が既設埋設管１を破砕する部分に向かって注水する図示されない注水機構と、矢印Ｂで示したように切刃３２によって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給する図示されない地盤用薬剤供給機構とが並設されている。
なお、注水用の水および地盤用薬剤は、スクリュオーガ２１の中心軸の内部を介して発進坑３の側から供給することができる。
【００２９】
次に、図１〜図７を参照し、上述した更新装置１００を用いて既設埋設管１を更新管２に更新する方法について説明する。
【００３０】
本実施形態の更新方法において、まず最初に、図１に示したように発進坑３の側から既設埋設管１の内部に切削カッタ２２、スクリュオーガ２１、ケーシング２３を挿通する。
そして、推進機５を用いてスクリュオーガ２１を回転駆動しつつ到達坑４に向かって推進すると、切削カッタ２２が一体に回転しつつ前進し既設埋設管１の内周面を切削する。
このとき切削カッタ２２の外径が既設埋設管１の内径にほぼ等しいので、既設埋設管１の内周面に付着しているヘドロ等の異物を確実に切削して除去することができる。
【００３１】
また、切削カッタ２２は、既設埋設管１の内周面を削り取る能力を有しており、埋設地盤の変動によって既設埋設管１の一部が上下左右にずれている場合には、その部分の既設埋設管１の内周面を削り取ることができる。
具体的に説明すると、図３に示したように、円筒状のケーシング２３の外径が既設埋設管１の内径にほぼ等しいので、スクリュオーガ２１および切削カッタ２２は、ケーシング２３によって既設埋設管１と同軸に、より詳しくは既設埋設管１（または更新管２）の施工計画線Ｃと同軸に支持される。
これにより、図３の左半分に示したように、地盤の変動によって既設埋設管１が下方にずれている場合には、ずれている既設埋設管１に追従することなく既設埋設管１の内周面を切削し、既設埋設管１の施工計画線Ｃに沿って真っ直ぐに延びる管路１ａを形成することができる。
したがって、本実施形態の更新方法によれば、切削カッタ２２、スクリュオーガ２１、ケーシング２３を一直線状に延びるように既設埋設管１の内部に確実に挿通することができる。
【００３２】
次いで、図４に示したように、既設埋設管１に挿通した切削カッタ２２およびスクリュオーガ２１が到達坑４に露出すると、切削カッタ２２に代えて破砕カッタ３０をスクリュオーガ２１の前端に取り付ける。
同時に、破砕カッタ３０に並設された接続手段３５に更新管２の前端を係合させる。
そして、発進坑３に設けた推進機５を用いてスクリュオーガ２１を回転駆動しつつ発進坑３の側に後退させると、図５に示したように、破砕カッタ３０が一体に回転してその切刃３２が既設埋設管１の先端を順次破砕しつつ、破砕カッタ３０によって掘削された地盤の内部に更新管２が引き込まれる。
このとき、破砕カッタ３０と接続手段３５との間に軸受部３４が介装されているから、破砕カッタ３０が回転しても更新管２が回転することはなく、推進機５の駆動モータ８によって破砕カッタ３０を確実に回転させることができる。
【００３３】
また、図６中に矢印Ａで示したように、破砕カッタ３０に設けられている注水機構（図示せず）が既設埋設管１の破砕部分に向かって注水するので、既設埋設管１の破砕片をケーシング２３の内部に効率よく取り込むことができる。
そして、ケーシング２３の内部に取り込まれた既設埋設管１の破片は、ケーシング２３の内部においてスクリュオーガ２１によって順次搬送されるから、既設埋設管１の内周面の影響を受けることなく、発進坑３の側に確実に排出することができる。
また、ケーシング２３は、その外径が既設埋設管１の内径にほぼ等しく設定されていてその内径も充分に大きいから、破砕カッタ３０によって破砕された既設埋設管１の破片を発進坑３の側に効率よく排出することができる。
【００３４】
同時に、図６中に矢印Ｂで示したように、破砕カッタ３０に設けられている地盤用薬剤供給機構（図示せず）が、破砕カッタ３０によって掘削された地盤に向かって地盤用薬剤を供給するので、掘削された地盤の崩れを防止しつつ更新管２をスムーズに地盤の内部に引き込むことができる。
なお、既設埋設管１を破壊し撤去する工事だけを行う場合には、破砕カッタ３０からソイルセメント等を供給することもできる。
【００３５】
そして、図７に示したように、破砕カッタ３０が発進坑３に露出すると、破砕カッタ３０とスクリュオーガ２１および更新管２との接続をそれぞれ切り離すことにより、既設埋設管１を更新管２に更新する作業が完了する。
【００３６】
すなわち、本実施形態の既設埋設管の更新方法によれば、地盤の変動によって既設埋設管１の一部が上下左右にずれている場合であっても、既設埋設管１の内部にスクリュオーガ２１およびケーシング２３を確実に挿通することができるばかりでなく、ケーシング２３を用いることによって既設埋設管１の破砕片を発進坑３の側に効率よく排出することができる。
【００３７】
以上、本発明に係る既設埋設管の更新装置および更新方法の一実施形態ついて詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態においては、スクリュオーガ２１の先端に一体物の切削カッタ２２を取り付けているが、切削カッタの形態は様々に変更することができる。
【００３８】
また、ケーシング２３および更新管２をあたかも一体物であるかのように図示したが、推進機５の油圧ピストン１０のストロークに合わせた長さに分割した個別の管要素を順次継ぎ足す構造であることは、この分野の当業者にとって周知のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る既設埋設管の更新装置の一実施形態を示す側面断面図。
【図２】図１に示した切削カッタの部分を拡大して示す側面断面図。
【図３】図２に示した切削カッタの作動を説明する側面断面図。
【図４】破砕カッタを取り付けた状態を示す側面断面図。
【図５】既設埋設管を破砕しつつ更新管を引き込んだ状態を示す側面断面図。
【図６】図５に示した破砕カッタを拡大して示す側面断面図。
【図７】既設埋設管を更新管で更新した状態を示す側面断面図。
【図８】従来の既設埋設管の更新装置を示す側面断面図。
【図９】他の従来の既設埋設管の更新装置を示す側面断面図。
【図１０】図９に示した既設埋設管の更新装置を示す側面断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  既設埋設管
２  更新管
３  発進坑
４  到達坑
５  推進機
６  スクリュオーガ
７  カッタ
８  駆動モータ
９  ケーシング
１０  油圧ピストン
１１  シールド管
１２  破砕ヘッド
１３  推進機
２１  スクリュオーガ
２２  切削カッタ
２３  ケーシング
３０  破砕カッタ
３１  本体部分
３２  切刃
３３  支持部
３４  軸受部
３５  接続手段
１００  本発明に係る既設埋設管の更新装置
【図１】
0005042803.tif 000002
【図２】
0005042803.tif 000003
【図３】
0005042803.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005042803.tif 000008
【図８】
0005042803.tif 000009
【図９】
0005042803.tif 000010
【図１０】
0005042803.tif 000011