(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設管渠の端部外周に外嵌されるスキンプレートを有するシールド本体を設け、
前記スキンプレートを、既設管渠にシール部材を介して軸心方向にスライド自在に外嵌される内周プレートと、この内周プレートに収容空間をあけて外嵌される外周プレートからなる二重構造とし、
前記スキンプレートの前部に既設管渠の外周部を掘削可能な複数の掘削ビットを配置し、
シールド本体内に掘削ビットを周方向に駆動するカッタ駆動装置を設けるとともに、前記掘削ビットに駆動力を伝達する駆動部材を前記収容空間に周方向に回動自在に配置し、
既設管渠内に固定開放自在でシールド本体を推進させる推進装置と、
シールド本体の後部に、推進した空間部を埋め戻す埋め戻し装置とを具備した
ことを特徴とする管渠埋め戻し用シールド装置。
【請求項２】
カッタ駆動装置を、掘削ビットを周方向に所定角度往復回動するように構成した
ことを特徴とする請求項１記載の管渠埋め戻し用シールド装置。
【請求項３】
掘削ビットに泥水を供給するとともに泥水により掘削土砂を排出する送排泥装置を設け、
前記送排泥装置に、収容空間内で外周プレートと駆動部材の隙間、または内周プレートと駆動部材の隙間を周方向に複数に分割して、送泥管が接続された送泥通路と、排泥管が接続された排泥通路とを形成した
ことを特徴とする請求項１または２記載の管渠埋め戻し用シールド装置。
【請求項４】
掘削ビットに泥水を供給するとともに掘削土砂を泥水と共に排出する送排泥装置を設け、
前記送排泥装置に、収容空間または駆動部材に沿って送泥手段および排泥手段を設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の管渠埋め戻し用シールド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法により既設の管渠を破砕して埋め戻す管渠埋め戻し用シールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、不要となった管渠を破砕して埋め戻すためのシールド装置は、たとえば（１）特開平６−２２１０９９号公報および（２）特開平１０−１８４２７３号公報に開示されている。
【０００３】
（１）の従来例は、埋め戻す既設管渠よりもかなり大径に形成されたシールド本体の前部に、既設管渠の外周部に外嵌するリング状のカッタヘッドを配置し、シールド本体の前部に、カッタヘッドの中心穴から取り込まれた管渠を切断分離して取り除くコア抜き装置が配設されたものである。
【０００４】
また（２）の従来例は、既設管渠内に突っ張り状態で固定されるグリッパ装置と、グリッパ装置からシールド本体を前進させる推進ジャッキとを具備し、シールド本体のスキンプレートを既設管渠に所定の隙間をあけて外嵌する円筒状に形成し、スキンプレートには、前端部に地山を攪拌するためのジェットノズルが設けられるとともに、管渠との隙間を塞ぐシール材が設けられたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（１）の従来構成では、リング状カッタヘッドの半径方向の幅をある程度確保する必要があるため、シールド本体の外径が大きくなって余分な地山を掘削することになる。また既設管渠および地山とカッタヘッドとの摩擦抵抗も大きく、多大な掘削動力を必要とするという問題があった。
【０００６】
また（２）の従来例では、シールド本体のスキンプレート外径を十分に小さく形成できるものの、ジェットノズルから噴射されるジェット水により、管渠の外周面に固着された土砂や裏込め材を除去する必要があり、ジェット水により固結した土砂や裏込め材を除去できない場合には、スキンプレートと既設管渠、地山との摩擦抵抗が極めて大きくなってシールド本体の推進が困難となるおそれがあり、信頼性に欠けるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決して、余分な地山の掘削を最小限に抑えられるとともに、摩擦抵抗を最小限として既設管渠の外周部を掘削除去できる既設管渠埋め戻し用シールド装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、既設管渠の端部外周に外嵌されるスキンプレートを有するシールド本体を設け、前記スキンプレートを、既設管渠にシール部材を介して軸心方向にスライド自在に外嵌される内周プレートと、この内周プレートに収容空間をあけて外嵌される外周プレートからなる二重構造とし、前記スキンプレートの前部に既設管渠の外周部を掘削可能な複数の掘削ビットを配置し、シールド本体内に掘削ビットを周方向に駆動するカッタ駆動装置を設けるとともに、前記掘削ビットに駆動力を伝達する駆動部材を前記収容空間に周方向に回動自在に配置し、既設管渠内に固定開放自在でシールド本体を推進させる推進装置と、シールド本体の後部に、推進した空間部を埋め戻す埋め戻し装置とを具備したものである。
【０００９】
上記構成によれば、二重構造としたスキンプレートの収容空間内に、掘削ビットを駆動する駆動部材を配置したので、駆動部材が既設管渠または地山に接触することがなく、摩擦抵抗がほとんどない。したがって、掘削ビットを小さい駆動力で周方向に駆動することができ、カッタ駆動装置の駆動力を大幅に低減することができる。また二重構造であっても、収容空間を小さく形成することにより、スキンプレートの外径を小さくすることができ、既設管渠外周の余分な掘削部分を削減することができ、掘削に要するコストを低減することができる。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、カッタ駆動装置を、掘削ビットを周方向に所定角度往復回動するように構成したものである。
上記構成によれば、掘削ビットを周方向に往復回動するように構成したので、全周にわたるような動力伝達部材（リングギヤなど）が不要となり、カッタ駆動装置の組立や構造を簡略化することができる。
【００１１】
さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、掘削ビットに泥水を供給するとともに泥水により掘削土砂を排出する送排泥装置を設け、前記送排泥装置に、収容空間内で外周プレートと駆動部材の隙間、または内周プレートと駆動部材の隙間を周方向に複数に分割して、送泥管が接続された送泥通路と、排泥管が接続された排泥通路とを形成したものである。
【００１２】
さらに請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、掘削ビットに泥水を供給するとともに掘削土砂を泥水と共に排出する送排泥装置を設け、前記送排泥装置に、収容空間または駆動部材に沿って送泥手段および排泥手段を設けたものである。
【００１３】
上記各構成によれば、送排泥装置により、送泥通路または送泥手段から供給された泥水により、掘削ビットにより掘削された土砂や裏込め材を洗い流し、排泥通路または排泥手段から回収するので、さらに掘削が容易に効率よく実施することができ、掘削に要する動力を削減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る既設管渠埋め戻し用シールド装置の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１５】
このシールド装置は、図１に示すように、既設管渠Ｃの外周部に外嵌されるスキンプレート２を有するシールド本体１と、スキンプレート２の前部に配置されて既設管渠の外周部の地山を掘削する掘削装置３と、シールド本体１から既設管渠Ｃの軸心Ｏ方向に沿って前方に伸展されたメインビーム４と、このメインビーム４に配置されて既設管渠Ｃを切断分離する解体用切断装置５および切断された分離管渠を撤去する解体用エレクタ装置６と、このメインビーム４の前部でシールド本体１を既設管渠Ｃに沿って前進させる推進装置１０と、シールド本体１の後部で推進した空間部を埋め戻す埋め戻し装置７が具備され、メインビーム４は、シールド本体１の前部サポート８と後部サポート９により軸心Ｏ位置に支持されている。
【００１６】
メインビーム４の前部に設けられた推進装置１０は、図１，図５に示すように、メイングリッパ装置１１とサブグリッパ装置１２と牽引ジャッキ１３とを具備し、メイングリッパ装置１１はメインビーム４にスライド自在に外嵌されたメイン支持筒１１ａから１２０度ごとに３本のメイン保持ジャッキ１１ｂが半径方向に配設され、メイン保持ジャッキ１１ｂによりそれぞれメイン押付板１１ｃを既設管渠Ｃの内面に圧接してメイングリッパ装置１１を既設管渠Ｃに固定可能に構成されている。またサブグリッパ装置１２は、メイン支持筒１１ａの後部でメインビーム４にスライド自在に外嵌されたサブ支持筒１２ａと、メイン支持筒１１ａとサブ支持筒１２ａの間に連結されてサブグリッパ装置１２を前後にスライド可能な押引きジャッキ１２ｄと、サブ支持筒１２ａから下方に所定角度隔てて半径方向に配置されサブ押板１２ｃを既設管渠Ｃの内面に圧接可能なサブ保持ジャッキ１２ｂとが具備されている。さらに牽引ジャッキ１３は、メインビーム４の先端部材４ａとメイン支持筒１１ａの間に連結されている。
【００１７】
したがって、メイン保持ジャッキ１１ｂをそれぞれ伸展しメイン押付材１１ｃを既設管渠Ｃの内面に圧接させてメイングリッパ装置１１を既設管渠Ｃに固定し、牽引ジャッキ１３を伸展させることにより、メインビーム４を介してシールド本体１を前進させることができる。そして、押引きジャッキ１２ｄを収縮させてサブグリッパ装置１２をメイングリッパ装置１１に接近させた後、サブ保持ジャッキ１１ｃを伸展しサブ押付材１２ｃを既設管渠Ｃの内面に圧接させてサブグリッパ装置１２を既設管渠Ｃに固定し、ついでメイン保持ジャッキ１１ｂを収縮した後に、牽引ジャッキ１３を収縮させると同時に押引きジャッキ１２ｄを伸展させることにより、メイングリッパ装置１１を既設管渠Ｃ内に沿って前進させることができる。
【００１８】
解体用切断装置５はメインビーム４の中間部に配置されており、図４に示すように、複数（図面では左右一対）のウォールソー１４ａを半径方向および軸心方向に移動させて既設管渠Ｃの壁体を軸心Ｏ方向に切断可能な軸心方向切断装置１４と、複数（図面では前後一対）のウォールソー１５ａを半径方向および周方向に移動させて既設管渠Ｃの壁体を円周方向に切断可能な周方向切断装置１５とで構成されている。
【００１９】
解体用エレクタ装置６はメインビーム４の後部に配置されており、解体用切断装置５により切断された既設管渠Ｃの壁体を保持して、図示しない搬送装置に移載し搬出させるものである。
【００２０】
埋め戻し装置７は、図２に示すように、シールド本体１の後部にシール筒１６が軸心方向にスライド自在に配置され、このシール筒１６の後端部に埋め戻し用の可動隔壁１７が全面にわたって取付けられ閉止されている。そして埋め戻し材供給装置（図示せず）から埋め戻し材を注入するバルブ付の埋め戻し材注入管１８が可動隔壁１７に貫設される。また、埋め戻し状態に応じて土圧を保持しつつ可動隔壁１７を移動させる隔壁移動ジャッキ１９がシールド本体１と可動隔壁１７の間に連結されている。
【００２１】
次に本発明に係る掘削装置３を図２，図３，図６および図７を参照して説明する。
スキンプレート２の中間部から前部は、既設管渠Ｃにシール部材２４を介して軸心方向にスライド自在に外嵌される筒状の内周プレート２１と、この内周プレート２１に収容空間２３をあけて外嵌される筒状の外周プレート２２からなる二重構造に構成されている。またスキンプレート２の前部に配置されたビット支持リング２５に、既設管渠Ｃの外周地山や裏込め材を掘削する複数の掘削ビット２６が所定間隔ごとに取付けられている。そして収容空間２３には、ビット支持リング２５を介して掘削ビット２６を周方向に駆動する円筒状の駆動プレート（駆動部材）２７が配置されており、この駆動プレート２７は、シール材および軸受部材を介して内周プレート２１に周方向にスライド自在に外嵌されている。シールド本体１内には、掘削ビット２６を周方向に往復駆動するカッタ駆動装置２８が設けられており、このカッタ駆動装置２８は、内周プレート２１の後部に周方向に形成された一対の駆動用開口部２１ａにそれぞれ臨んで取付けられた受動ブラケット２８ａと、受動ブラケット２８ａと内周プレート２１の所定位置の間に連結された一対のビット回動ジャッキ２８ｂとで構成され、両ビット回動ジャッキ２８ｂを相対駆動することにより、駆動プレート２７およびビット支持リング２５を介して掘削ビット２６を所定角度範囲で往復回動させることができ、これにより既設管渠Ｃの外周部の地山および裏込め材を掘削することができる。
【００２２】
またこの掘削装置３には、掘削部に泥水を供給するとともに掘削土砂を泥水と共に排出する送排泥装置２９が設けられている。この給排泥装置２９は、前記収納空間２３が外周プレート２２にシールド軸心方向に沿って突設された区画板２９ａにより周方向に複数に区画され、外周プレート２２と駆動プレート２７の間に複数の送泥通路２９ｂおよび排泥通路２９ｃが交互に形成されいる。そして、収納空間２３の後端部を閉鎖する端板２９ｄに、送泥通路２９ｂに連通する送泥管２９ｅが貫通接続されるとともに、給泥通路２９ｃに連通する排泥管２９ｆが貫通接続されている。これにより、送泥管２９ｅから送泥通路２９ｃに供給された泥水が掘削ビット２６により掘削部に送られて掘削を促進させ、掘削土砂を同伴した泥水が送泥管２９ｅから排泥管２９ｆに排出される。
【００２３】
なお、送排泥装置２９の変形例として、図８，図９に示すように、駆動プレート２７を肉厚に形成して送泥孔（送泥手段）２９ｇおよび排泥孔（排泥手段）２９ｈを穿設してビット支持リング２５に開口させてもよい。送泥管２９ｅと排泥管２９ｆの接続は、それぞれフレキシブルホースを使用することができる。もちろん、収納空間２３に沿わせて送泥用、排泥用のホース（送泥手段）（排泥手段）や送泥用、排泥用の管を配設することもできる。
【００２４】
上記構成において、解体用切断装置５により、スキンプレート２内の既設管渠Ｃを切断し、切断された管壁を解体用エレクタ装置６により取り除いて、図示しない搬送装置により搬出する。既設管渠Ｃの解体が進むと、推進装置１０によりグリッパ装置１１，１２および牽引ジャッキ１３を駆動してシールド本体１を推進させる。
【００２５】
この時、掘削装置３では、カッタ駆動装置２８の両ビット回動ジャッキ２８ｂが相対して伸縮駆動され、収容空間２３内の駆動プレート２７を介して掘削ビット２６にが往復回動される。これにより既設管渠Ｃの外周地山および裏込め材がを掘削される。そして、送排泥装置２９により掘削が促進されるとともに、泥水により掘削土砂が除去されて排出される。
【００２６】
そして、シールド本体１が前進されると、埋め戻し装置７により、隔壁移動ジャッキ１９が伸展されて可動隔壁１７の位置が保持され、埋め戻し材注入管１８から埋め戻し材を可動隔壁１７の後部に注入するとともに、土圧を保持しつつ隔壁移動ジャッキ１９が収縮されて可動隔壁１７が前方に移動される。
【００２７】
上記実施の形態によれば、掘削装置３において、スキンプレート２を既設管渠Ｃにシール部材２４により止水しつつ外嵌される内周プレート２１と、この内周プレート２１に収容空間２３をあけて外嵌される外周プレート２２により構成し、前記収容空間２３に、掘削ビット２６を往復回動させる駆動プレート２７を配置したので、スキンプレート２の外径はそれほど大きくならない。したがって、掘削ビット２６による余分な掘削部分をできるだけ少なくすることができる。また駆動プレート２７は既設管渠Ｃの外周面や地山に接触することが全くないため、掘削時の摩擦抵抗を極めて小さくすることができて、従来に比べてカッタ駆動装置２８の動力を大幅に削減することができる。
【００２８】
さらに、収容空間２３を利用して送泥通路２９ａと排泥通路２９ｂを形成して掘削した土砂を洗い流して回収することができ、掘削ビット２６の掘削抵抗を軽減できて摩耗を減少させ、掘削をスムーズにかつ効果的に行うことができる。
【００２９】
また収容空間２３または駆動プレート２７を利用して送泥手段および排泥手段を設けることができ、配管や通路の形成を容易に行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、二重構造としたスキンプレートの収容空間内に、掘削ビットを駆動する駆動部材を配置したので、駆動部材が既設管渠または地山に接触することがなく、摩擦抵抗がほとんどない。したがって、掘削ビットを小さい駆動力で周方向に駆動することができ、カッタ駆動装置の駆動力を大幅に低減することができる。また二重構造であっても、収容空間を小さく形成することにより、スキンプレートの外径を小さくすることができ、既設管渠外周の余分な掘削部分を削減することができ、掘削に要するコストを低減することができる。
【００３１】
また請求項２記載の発明によれば、掘削ビットを周方向に往復回動するように構成したので、全周にわたるような動力伝達部材（リングギヤなど）が不要となり、カッタ駆動装置の組立や構造を簡略化することができる。
【００３２】
さらに請求項３または４記載の発明によれば、送排泥装置により、送泥通路または送泥手段から供給された泥水により、掘削ビットにより掘削された土砂や裏込め材を洗い流し、排泥通路または排泥手段から回収するので、さらに掘削が容易に効率よく実施することができ、掘削に要する動力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管渠埋め戻し用シールド装置の実施の形態を示す縱断面図である。
【図２】同シールド装置の要部を拡大した縦断面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１に示すＣ−Ｃ断面図である。
【図６】同シールド装置の掘削装置を示す拡大縦断面図である。
【図７】同掘削装置を示す部分拡大正面図である。
【図８】掘削装置の他の実施の形態を示す拡大縦断面図である。
【図９】同掘削装置を示す部分拡大正面図である。
【符号の説明】
Ｃ    既設管渠
１    シールド本体
２    スキンプレート
３    掘削装置
４    メインビーム
４ａ  先端部材
５    解体用切断装置
６    解体用エレクタ装置
７    埋め戻し装置
１０    推進装置
１１    メイングリッパ装置
１２    サブグリッパ装置
１３    牽引ジャッキ
２１    内周プレート
２２    外周プレート
２３    収容空間
２４    シール部材
２５    ビット支持リング
２６    掘削ビット
２７    駆動プレート
２８    カッタ駆動装置
２８ｂ  ビット回動ジャッキ
２９    送排泥装置
２９ａ  区画板
２９ｂ  送泥通路
２９ｃ  排泥通路
【図１】
0003821658.tif 000002
【図２】
0003821658.tif 000003
【図３】
0003821658.tif 000004
【図４】
0003821658.tif 000005
【図５】
0003821658.tif 000006
【図６】
0003821658.tif 000007
【図７】
0003821658.tif 000008
【図８】
0003821658.tif 000009
【図９】
0003821658.tif 000010