JPH0749759B2 - 老朽管渠リプレース作業用掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は老朽管渠の埋設位置に新管を入れかえる老朽管
渠リプレース作業用の掘削機に関する。

従来の技術 従来、新管を埋設するに際して老朽管渠は廃渠として別
ルートに開削工法などにより新管を埋設するか、また
は、老朽管渠を掘進機のカッタヘッドで細かく切削、破
砕して、破砕片とともにスクリューにて排土し、先進管
および新管を圧入推進させ、管到達側で先進管を回収し
て同ルートに同径管を埋設する掘削方式などが用いられ
ている。

発明が解決しようとする課題 上記従来の構成では、開削工法などにより別ルートに管
を埋設する場合、施工性が悪い。また、掘削方式などの
場合でも老朽管渠全体を切削、破砕しながら推進するの
で、掘進機の推進方向が不正確になりやすく、また推進
速度も遅い。さらに、老朽管渠の破砕片が地中に残って
地中に空間が生じた場合、地盤沈下を発生しやすいなど
の問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、掘進機の推進方向も正
確にできるとともに、速い推進速度も得られ、地盤沈下
も確実に防止できる老朽管渠リプレース作業に使用する
掘削機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、老朽管渠の埋設
ライン上に形成した発進坑から到達坑までの間で、埋設
ラインに沿って老朽管渠の底部を中心に天部と両側部が
残るように掘削し、発進坑から掘削したトンネル内に新
設管を設置するとともに、発進坑に設けた推進ジャッキ
により直接または新設管を介して掘進させ、新設管の埋
設後、新設管上方で残存する老朽管渠の空隙部にモルタ
ルを充填する老朽管渠リプレース作業用掘削機であっ
て、前胴の前部にカッタヘッドを回転自在に設けるとと
もに、この前胴の後部に複数の方向修正用ジャッキを介
して後胴を屈曲自在に連結し、前記前胴および後胴に、
先端摺接部材が外周側に出退自在に設けられて残存する
老朽管の天部と両側部の内面にそれぞれ摺接する複数の
グリッパ装置をそれぞれ配設したものであります。

作用 上記構成において、発進坑から到達坑に向けて、老朽管
渠の底部を中心に天部と両側部が残るように掘削機を掘
進させ、この掘削機に設けたグリッパ装置により摺接部
材を残存老朽管渠の天部および両側部の内面にそれぞれ
摺接させて掘削機を残存老朽管渠にグリップさせつつ方
向制御して掘削するとともに、発進坑内に設けた推進ジ
ャッキにより、直接あるいは一定距離前進するごとに掘
削機を推進ジャッキの間に挿入される新設管を介して掘
削機を推進させる到達坑まで掘進して新設管を発進坑か
ら到達坑にわたって埋設後、新設管上方で残存する老朽
管渠の空隙部にモルタルを充填する。

したがって、掘削機により老朽管渠の底部を中心に掘削
ので、地山の崩壊を完全に防止でき、また方向修正ジャ
ッキを駆動して後胴に対する前胴の傾斜角を制御するこ
とにより、掘進方向を容易に修正できるとともに正確な
掘削が行える。さらに、前胴および後胴にそれぞれ設け
たグリッパ装置により摺接部材を介して残存する老朽管
渠内にグリッパさせつつ掘削機により掘削するので、掘
削機の位置および姿勢を正確に制御することができる。
また老朽管渠の掘削面積をできるだけ少くして掘削速度
を速くでき、さらにまた新設管上方で残存老朽管の空隙
部にモルタルを充填することで、施工後の地盤沈下を確
実に防止できる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１は老朽管渠の一例である老朽馬蹄形
管（以下、老朽管と称する）で、第３図に示すように、
基礎部1a上に馬蹄形で両側壁1bと天壁1cからなる本体1d
が配設され、本体1dの下端部間に底壁1eが設けられてい
る。この老朽管１の埋設ライン上に所定距離をあけて発
進坑２と到達坑３とが掘削され、各坑2,3内の老朽管１
が撤去される。

４は発進坑２から到達坑３まで老朽管１の底部を掘削す
るリプレース作業用掘削機で、第２図、第３図に示すよ
うに、所定範囲で互いに傾動自在に連結された前胴５と
後胴６とを備え、前胴５の前部にはカッタビット７やロ
ーラビット８を有するカッタヘッド９が回転自在に配設
されている。このカッタヘッド９は、後方に延びる回転
筒10が前胴５内にシール部材11や旋回台軸受12を介して
支持筒29に回転自在に支持され、前記回転筒10の後端に
リングギヤ13が設けられ、前胴５内に配設されたカッタ
駆動モータ14の出力軸の駆動ギヤ15がリングギヤ13に噛
合されてカッタヘッド９が回転駆動される。前胴５の後
部には、後胴６の前部がシール材15等を介して幾分傾動
自在に内嵌され、前動５に設けた複数の方向修正ジャッ
キ16が後胴６に取付けられた連結部材17にピン連結され
て、前胴５と後胴６とが傾動可能に連結される。

前胴５と後胴６には、それぞれ切削破砕した老朽管１の
残部に摺接して掘削機４を案内する３台の前部グリッパ
装置18A,18B,18Bと３台の後部グリッパ装置19A,19B,19B
とが配設される。すなわち、前部グリッパ装置18A,18B,
18Bは、前胴５の軸心を中心として上方および両側部下
方に作動端が出退自在なジャッキ20と、作動端に取付け
られて先端面が天壁1cの内面および基礎部1aの切削面に
それぞれ摺接する摺接部材21とで構成される。また、後
部グリッパ装置19A,19B,19Bは、後胴６の軸心を中心と
して上方および両側方に作動端22aが出退自在なジャッ
キ22と、作動22端ａに取付けられて先端面が天壁1cの内
面および側壁部1bの切削面にそれぞれ摺接する摺接部材
23とで構成される。さらに、上方に向く前記グリッパ装
置18A,19Aはそれぞれジャッキ20,22がスキンプレート5
a,6aに貫通固定され、側方に向く前記グリッパ装置18B,
19Bは、スキンプレート5a,6aに形成した開口部からガイ
ド部材21,23が突出自在に設けられる。

24Aはカッタヘッドの支持筒29内から後胴６前部にわた
って配設された第１排土コンベヤ、24Bは後胴６から後
方に向って配設された第２排土コンベヤである。なお、
この後胴６は第２グリッパ装置24Bの後部位置で、前進
後胴6Aと後続後胴6Bとに分離可能に接続され、後続後胴
6B内には油圧ユニット25や照明具26、テレビカメラ27、
制御室28などが配設される。

第１図において、31は発進坑２内に配設された掘削機の
発進台、32は反力受け部材33を反力受けとして掘削機４
を推進させる推進ジャッキ装置で、掘削機４の進行方向
に伸縮して、直接あるいは一定距離前進するごとに掘削
機４の後胴６後端と間に挿入される新設ヒューム管34を
介して掘削機４を推進することができる。35は工事中に
既設管36同志を連通するバイパス管で、ポンプ37が介在
される。38はモルタル39をモルタル供給管40を介して残
部老朽管１の空隙部41に注入するモルタルポンプであ
る。

次に老朽管１のリプレース工法の手順を説明する。

〔１〕第１図（ａ）に示すように、老朽管１の埋設ライ
ン上に所定距離をあけて発進坑２と到達坑３を掘削し、
各坑2,3内の老朽管１を切断して撤去すると同時に、両
既設管36,36をバイパス管35で接続してポンプ37により
流送を行う。つぎに、発進坑２内に発進台31、推進ジャ
ッキ32、反力受け部材33を設置するとともに、発進台31
上に掘削機４の前胴５と前進後胴6Aとを老朽管１の底壁
1eに対向して配置する。そして、掘削機４のカッタ駆動
モータ14を駆動し、カッタヘッド９を回転させて推進ジ
ャッキ装置32を伸展し、老朽管１の基礎部1a、および本
体1cの側壁1b、底壁1cの一部と地盤とを掘削（切削）し
て土砂や破砕片を第１、第２排土コンベヤ24A,24Bから
発進坑２を介して外部に排出する。この時、上方のグリ
ッパ装置18A,18Bの摺接部材21,23は、第２図、第３図に
仮想線で示すように天壁1c内面に摺接する位置に保持さ
れ、さらに側方のグリッパ装置18B,19Bの摺接部材21,23
は、カッタヘッド９により切削された基礎部1aおよび側
壁1bの切削面にそれぞれ摺接する位置に保持され、これ
により掘削機４が残存老朽管１にグリップされてカッタ
ヘッド９の切削反力が支持されるとともに、掘進方向に
案内される。所定距離推進させた後、推進ジャッキ装置
32を収縮させて前進後胴6Aの後部に後続後胴6Bを接続
し、さらに推進を行う。

〔２〕第１図（ｃ）に示すように、掘削機４が所定距離
推進すると、再び推進ジャッキ装置32を収縮して掘削機
４と推進ジャッキ装置32の間に新設ヒューム管34を挿入
し、再び推進ジャッキ装置32を伸展して掘削機４を推進
させる。これを繰り返すことにより、第１図（ｃ）に示
すように掘削機４を到達坑３まで推進させることができ
る。推進時に掘削機４の方向を変える時には、方向修正
ジャッキ16を作動して前胴５を後胴６に対して傾動し、
推進方向を変えることができる。また、この時にグリッ
パ装置18A,18B,19A,19Bのジャッキ20,22を作動して摺接
部材21,23の位置を変位させることも可能である。

〔３〕第１図（ｄ）に示すように、推進ジャッキ装置32
により、さらに新設ヒューム管34を押し込んで掘削機４
を到達坑３から取出し、発振坑２から発進台31、推進ジ
ャッキ装置32、反力受部材33を取出す。

〔４〕第１図（ｅ）に示すように、新設ヒューム管34お
よび残部老朽管１の両端部を閉止板42で閉止し、発進坑
２内にモルタルポンプ38を配置する。このモルタルポン
プ38に接続されたモルタル供給管40を、閉止板42を貫通
させ新設ヒューム管34内から新設ヒューム管34中間部上
面に形成した貫通孔43を介して残部老朽管１の空隙部41
に接続し、そしてモルタル39を空隙部41内に充填する。
モルタル39の固化後、閉止板42を取外して第１図（ｆ）
に示すように新設ヒューム管34の敷設が完了する。

上記実施例によれば掘削機４により老朽管１の底壁1eを
中心に掘削し、掘削機４は、グリッパ装置18A,18B,19A,
19Bの摺接部材21,23を残部老朽管１の天壁1c内面と基礎
部1a掘削面および側壁1b掘削面に摺接させてグリップし
つつ案内されるので、地山を崩壊させることなく施工で
き、しかも老朽管１の埋設ラインに沿って正確に推進さ
せることができ、さらに老朽管１の掘削部分が少ないの
で掘削速度を速くできる。また、新設ヒューム管34上方
で残部老朽管１下部の空隙部41にモルタル39を充填する
ので、施工後の地盤沈下が非常に少く、また上方からの
負荷に対して強度が高い。

なお、地山崩壊がないので、掘削機１内の機器を防水タ
イプにすることにより、降雨中の施工や湿地、軟弱地盤
にも対応できる。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明によれば、老朽管渠の底部を
中心に掘削することにより、地山の崩壊を完全に防止し
て掘削を実施でき、また前胴および後胴に配設したグリ
ッパ装置の摺接部材を残存老朽管渠の天部および両側部
の内面にそれぞれ摺接させてグリップさせつつ掘削機を
掘進させるので、正確な掘削が行えるとともに、掘削機
の位置および姿勢を容易に制御することができる。ま
た、方向修正ジャッキにより後胴に対して前胴を傾斜さ
せることで、掘進方向を任意に制御することができる。
また老朽管渠の掘削面積をできるだけ少くすることによ
り、掘削速度も速くすることもできる。さらに、新設管
上方で残存老朽管の空隙部にモルタルを充填すること
で、施工後の地盤沈下を確実に防止でき、上方からの負
荷に対しても高強度にできる。

【図面の簡単な説明】

図面は第１図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれリプレース工法
の手順を説明する概略縦断面図、第２図は掘削機の縦断
面図、第３図は同正面図である。 １……老朽馬蹄形管（老朽管渠）、1a……基礎部、1b…
…側壁、1c……天壁、1e……底壁、２……発進坑、３…
…到達坑、４……掘削機、５……前胴、６……後胴、９
……カッタヘッド、16……方向修正ジャッキ、18A,18B
……前部グリッパ装置、19A,19B……後部グリッパ装
置、20,22……ジャッキ、21,23……摺接部材、32……推
進ジャッキ装置、33……反力受け部材、34……新設ヒュ
ーム管、38……モルタルポンプ、39……モルタル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 裕司 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 谷村 英宣 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−70795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−62289（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】老朽管渠の埋設ライン上に形成した発進坑
   から到達坑まで埋設ラインに沿って老朽管渠の底部を中
   心に天部と両側部が残るように掘削し、発進坑から掘削
   したトンネル内に新設管を設置するとともに、発進坑に
   設けた推進ジャッキにより直接または新設管を介して掘
   進され、新設管の埋設後、新設管上方で残存する老朽管
   渠の空隙部にモルタルを充填する老朽管渠リプレース作
   業用掘削機であって、 前胴の前部にカッタヘッドを回転自在に設けるととも
   に、この前胴の後部に複数の方向修正用ジャッキを介し
   て後胴を屈曲自在に連結し、前記前胴および後胴に、先
   端摺接部材が外周側に出退自在に設けられて残存する老
   朽管の天部と両側部の内面にそれぞれ摺接する複数のグ
   リッパ装置をそれぞれ配設したことを特徴とする老朽管
   渠リプレース作業用掘削機。