JPH0465957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、地中に埋設されている下水用排水路
のような既設管路を開削工法によることなく更新
する装置に関し、特に複数のカツタビツトを備え
るカツタ組立体をシールド本体に対し自転および
公転させて前記カツタビツトにより前記既設管路
を掘削する、既設管路の更新装置に関する。

（従来技術） 老朽化した下水管の更新は、一般に、前記下水
管が埋設されている箇所を開削工法により掘削し
て既設管を露出させ、該既設管を除去した後、そ
の跡に新設管を沈め、掘削した溝を埋め戻す工法
によりなされている。しかし、この工法では、更
新すべき既設管が埋設されている箇所を掘削しな
ければならないため、その箇所が前記道路である
と該道路を一時通行禁止にしなければならない。

下水管を開削工法によることなく更新する装置
の一つとして、破壊機を既設管に沿つて前進させ
つつ該既設管を前記破壊機により破壊し、該既設
管と同一の直径寸法の新設管を破壊された既設管
の跡に押し込むことによつて敷設する装置があ
る。

しかし、この従来装置では、該既設管の内側か
ら外側へ向かう力を既設管に加えることにより、
すなわち既設管を押し広げることにより、該既設
管を破壊する構造であるため、前記力が既設管に
加えられると、該既設管にその長手方向へ伸びる
複数の亀裂が生じ、その結果既設管が大きな長さ
範囲にわたつて一度に破壊されてしまう。このよ
うに、既設管が大きな長さ範囲にわたつて一度に
破壊されると、その周囲の土砂が破壊された既設
管の跡に崩れ落ち、管路周囲の地盤の環境を破壊
する。また、この従来装置では、既設管をその周
囲の地盤に抗して押し広げるため、既設管の破壊
に大きな力を必要とする。

（発明の目的） 本発明は、既設管を一度に大きな長さ範囲にわ
たつて破壊することがなく、既設管を小さな力で
掘削することができる、既設管路の更新装置を提
供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の装置は、地中に埋設されている既設管
路を更新する装置であつて、シールド本体と、該
シールド本体内をその前方域と後方域とに区画す
る隔壁と、該隔壁に回転可能に支承されたクラン
ク軸であつてその偏心部が前記前方域に配置され
たクランク軸と、該クランク軸を回転させる駆動
手段と、複数のカツタビツトを有するカツタ組立
体であつて前記シールド本体の前部に配置され、
前記クランク軸の回転にともなつて前記クランク
軸の回転軸線の周りを旋回されるとともに前記偏
心部の軸線の周りを回転されて前記カツタにより
前記既設管路を破壊するカツタ組立体と、該カツ
タ組立体により破壊された破壊物を前記前方域か
らその外へ排出する手段とを含み、各カツタビツ
トは、前記カツタ組立体の旋回および回転にとも
なつて前記カツタビツトが前記カツタ組立体の回
転軸線に向けて運動するときに前記既設管路を破
壊する。

（発明の作用効果） 本発明によれば、カツタビツトがカツタ組立体
の回転中心に向けて移動されるときに、既設管は
破壊力を受けるため、既設管の長手方向へ伸びる
亀裂が既設管に生じるおそれがなく、既設管を大
きな長さ範囲にわたつて破壊することがない。ま
た、本発明の装置によれば、既設管にその中心へ
向かう力を加えるから、既設管を小さな力で破壊
することができる。

（実施例） 以下、図面を示す本発明の更新装置の実施例に
ついて説明する。

第１図に示す更新装置１０は、地中に埋設され
ている下水用のコンクリート製の既設管１２をそ
の下流の側から破壊しつつ、既設管１２より大直
径のコンクリート製新設管１４を敷設する工事に
用いられる。

更新装置１０は、地盤１６に構築された発信竪
坑１８からその上流の側に構築された到達竪坑
（図示せず）に向けて前進されるシールド型トン
ネル掘削機２０と、新設管１４を掘削機２０によ
る掘削跡に押し込みかつ掘削機２０を前進させる
推進機構２２と、掘削機２０による既設管１２の
破片、掘削土砂のような掘削物が既設管１２を経
て前記到達竪坑へ達することを防止すべく既設管
１２内に移動可能に配置されたシール機構２４
と、前記掘削物を地上に排出する排出機構２６
と、既設管１２内の下水をシール機構２４および
掘削機２０を介して下流側の管路３０に流動させ
る仮設流路機構２８とを含む。

シールド型トンネル掘削機 第２図〜第６に示すシールド型トンネル掘削機
２０は、相互に突き合わされた第１および第２の
本体部３４，３６を備える筒状のシールド本体３
２を含む。

第２図および第３図に示すように、第１の本体
部３４は、内径が後方へ向けて漸次減少する円錐
形の破砕室すなわち第１の空間３８を規定する第
１の筒部３４ａと、第１の空間３８の後部に続
き、該第１の空間の後部に断面積より広い断面積
を有する泥水室すなわち第２の空間４０を規定す
る第２の筒部３４ｂとを備える。第１および第２
の筒部３４ａ，３４ｂは、第１の筒部３４ａの後
端部と第２の筒部３４ｂの前端部とにおいて複数
のボルトにより分離可能に相互に突き合わせ結合
されている。第１の空間３８の内径はほぼ同じで
あつてもよい。

第３図に示すように、第２の筒部３４ｂの前端
部外周および後端部外周には、周方向へ伸びる溝
が形成されている。第２の筒部３４ｂの前端部の
前記溝により前端部外周に形成されたフランジ部
には、第１および第２の筒部３４ａ，３４ｂを分
離可能に連結する複数の前記ボルトが配置されて
いる。これに対し、第２の筒部３４ｂの後端部の
前記溝により後端部外周に形成されたフランジ部
には、第１および第２の本体部３４，３６を分離
可能に連結する複数のボルトが配置されている。

第３図および第４図に示すように、第１の筒部
３４ａの後端面には、第１および第２の空間３
８，４０を区画する内向きの環状の格子４２が設
けられている。格子４２は、第１の筒部３４ａの
後端面に沿つて伸び、また、小さな掘削物が第１
の空間３８から第２の空間４０へ移動することは
許すが、大きな掘削物が第１の空間３８から第２
の空間４０へ移動することは阻止するように、シ
ールド本体３２の軸線の周りに等角度間隔に隔て
られた複数の開口４４を有する。格子４２は、第
２の筒部３４ｂの前端部内側に取り付けてもよ
い。第２の筒部３４ｂには、シールド本体３２内
を前方域と後方域とに区画する隔壁４６が設けら
れている。

第３図および第４図に示すように、隔壁４６に
は、隔壁４６をシールド本体３２の軸線方向へ貫
通して伸びる筒状のスリーブ４８が滑動不能およ
び回転不能に支承されている。隔壁４６の第１の
筒部３４ａの側には、スリーブ４８の周りを伸び
る内歯歯車５０が複数のボルトにより固定されて
いる。スリーブ４８には、該スリーブ４８をシー
ルド本体３２の軸線方向へ貫通するクランク軸５
２が複数の軸受５４により回転可能に支承されて
いる。クランク軸５２は、スリーブ４８に支承さ
れた軸部分５２ａと、該軸部分から前方へ伸びる
偏心部すなわち軸部分５２ｂとを備える。軸部分
５２ａの軸線は、シールド本体３２の軸線と一致
されている。これに対し、軸部分５２ｂの軸線
は、シールド本体３２および軸部分５２ａの軸線
から距離ｅだけ偏心されており、また、第１の空
間３８に配置されている。

第３図に示すように、軸部分５２ｂには、第１
の筒部３４ａとともにクラツシヤを構成するロー
タ５６が複数の軸受５８により回転可能に支承さ
れている。該ロータ５６は、直径寸法が後端の側
に向けて漸次増大する外表面を有する円錐形の形
状を呈し、また、第１の空間３８内に配置されて
いる。ロータ５６の後端外面と第１の筒部３４ａ
の後端内面との間隔は、シールド本体３２の直径
方向における格子４２の開口４４の寸法より小さ
い。なお、第１の空間３８を規定する第１の筒部
３４ａの内面およびロータ５６の外表面に、その
周方向へ伸びる複数の突出部または溝を設けても
よい。

第３図および第５図に示すように、ロータ５６
の先端部にはカツタ組立体６０が固定されてい
る。カツタ組立体６０は、ロータ５６から斜め前
方に傾斜してシールド本体３２の半径方向へ伸び
る複数のアーム６２と、該アーム６２に固定され
た複数のカツタビツト６４とを備える。アーム６
２の最先端に配置された各カツタビツトは、カツ
タ組立体６０の回転中心へ向かう内向きの刃先
と、これと逆の方向へ向かう外向きの刃先とを有
する。これに対し他の各カツタビツトは、その刃
先がカツタ組立体６０の回転中心へ向かうように
すなわち内向きとなるように配置されているとと
もに、前記刃先がそのカツタビツトの外側に配置
されたカツタビツトの刃先より後方となるように
配置されている。なお、各カツタビツトは、その
刃先がカツタ組立体６０の回転軸線と直交する同
一面に位置するように配置してもよい。

第３図および第４図に示すように、ロータ５６
の後端面には、内歯歯車５０と噛合する外歯歯車
６６が複数のボルトにより固定されている。外歯
歯車６６は、内歯歯車５０に対し、クランク軸５
２のと軸部分５２ａに対する軸部分５２ｂの偏心
量と同一の距離ｅだけ偏心されている。このた
め、歯車５０，６６はその直径方向の一方の部位
で相互に噛合し、両者が噛合する部位はクランク
軸５２の回転にともなつてスリーブ４８の周りを
移動し、その結果ロータ５６およびカツタ組立体
６０はシールド本体３２の軸線の周りに旋回運動
（公転）をするとともに軸部分５２ｂの周りに回
転運動（自転）をする。

第３図に示すように、ロータ５６と内歯歯車５
０との間には、両者の間を液密的に閉鎖するメカ
ニカルシール６８が配置されている。メカニカル
シール６８は、ロータ５６の後端面に該ロータ５
６と同軸的に設けられた環状の溝７０と、該溝に
嵌合されかつほぼ均一の外径寸法を有する筒状の
リング７２と、内歯歯車５０の前端面に該内歯歯
車と同軸的に固定された環状の受け座７４と、リ
ング７２を受け座７４に向けて押圧する複数のば
ね７６とを備える。溝７０は、内歯歯車５０の側
に開口する。

リング７２は、溝７０にシールド本体３２の軸
線方向へ滑動可能に受け入れられた環状の主体部
と、該主体部の後端外周から後方へ該主体部と同
軸的に伸びる突出部とを備える。リング７２の前
記主体部および前記突出部は、同一の直径寸法を
有し、また、ロータ５６と同軸的にすなわち内歯
歯車５０に対し前記距離ｅだけ偏心されている。
ばね７６は、圧縮コイルばねであり、また、溝７
０に連通する穴内に配置されている。

リング７２の前記主体部および前記突出部の外
径寸法、特にリング７２の後端面および受け座７
４の前端面すなわちリング７２と受け座７４との
接触面（シール面）の直径は、受け座７４の外径
寸法より少なくとも２ｅ小さい。すなわち、リン
グ７２と受け座７４との接触面（シール面）の直
径は、リング７２の後端面（突出部）の外周部の
直径をD₁とし、受け座７４の前端面の外周部の
直径をD₂とすると、 D₁≦D₂−2e である。

第３図に示すように、隔壁４６はスリーブ４８
を巡る環状の油室７８を有し、該油室７８には潤
滑油が収容されている。油室７８は、隔壁４６に
穿たれた複数の穴８０、スリーブ４８の外周に形
成された環状の溝８２およびスリーブ４８に形成
された複数の穴８４を経て、クランク軸５２とス
リーブ４８との間の空間に連通されている。この
ため、クランク軸５２とスリーブ４８との間の空
間、隔壁４６とスリーブ４８との間の〓間は潤滑
油で満たされている。

ロータ５６の前端部とクランク軸５２の先端部
との接触部、ロータ５６とリング７２との接触
部、隔壁４６と内歯歯車５０との接触部およびス
リーブ４８と隔壁４６との接触部には、それぞれ
シール用のＯリングが配置されている。また、ス
リーブ４８の後端部とクランク軸５２の後端部と
の間には、潤滑油の流出を防止するシール材８６
が配置されている。シール材８６は、複数のボル
トによりスリーブ４８に固定されている。

第２図および第３図に示すように、第２の本体
部３６は、第２の筒部３４ｂの後端部に連結され
る第１の筒部３６ａと、該第１の筒部３６ａの後
端部に挿入された第２の筒部３６ｂと、該第２の
筒部３６ｂの後端部に連結された第３の筒部３６
ｃを備える。第１の筒部３６ａの前端部にはシー
ルド本体３２の軸線と直交する支持壁８８が設け
られており、該支持壁にはスリーブ４８の後端部
を受け入れる穴９０が設けられている。第２の本
体部３６の第１の筒部３６ａと第２の筒部３６ｂ
とは、方向修正用の複数のジヤツキ９２により相
互に連結されている。第２の筒部３６ｂと第３の
筒部３６ｃとの間および第３の筒部３６ｃと最先
端の新設管１４との間には、連結具９３，９５が
配置されている。

支持壁８８の後部には、クランク軸５２を回転
させる駆動機構９４が複数のボルトにより固定さ
れている。駆動機構９４は、電動機と減速機とを
備え、また、駆動機構９４の出力軸９６はクラン
ク軸５２の後端部に設けられた穴に挿入されてい
る。出力軸９６とクランク軸５２とは、キー９８
により、回転不能に結合されている。

第３図に示すように、クランク軸５２、スリー
ブ４８および隔壁４６には、既設管１２内の下水
を仮設流路機構２８へ案内するための流路１０
０，１０２，１０４が形成されている。流路１０
０は、クランク軸５２の先端と、外周部とに開口
する。流路１０２は、流路１００からの下水を受
けこれを流路１０４に案内すべく、スリーブ４８
の内周面に形成された環状の溝と、該溝および流
路１０４を連通させる穴とからなる。クランク軸
５２とスリーブ４８との間にあつて環状の前記溝
の両側には、該溝からの下水の漏洩を防止する環
状のメカニカルシール１０６が配置されている。
スリーブ４８と隔壁４６との間には、流路１０
２，１０４の接続部からの下水の漏洩を防止する
一対のＯリングが配置されている。

第３図及び第５図に示すように、ロータ５６の
円錐形の外表面には、ロータ５６の回転にともな
つて第１の空間３８内の掘削物を攪拌し、該掘削
物に流動性を与える複数の羽根１０８が取り付け
られている。

掘削機および新設管用推進機構 推進機構２２は、第１図に示すように、掘削機
２０の前進方向へ伸びるように竪坑１８の底に設
置された一対のレール１１０と、該レール１１０
上に該レールに沿つて移動可能に設置されたスラ
イダ１１２と、該スライダ１１２を前進させる複
数のジヤツキ１１４とを備える。ジヤツキ１１４
は、竪坑１８内に構築された壁１１６に取り付け
られている。

ジヤツキ１１４は、先行する最後部の新設管１
４とスライダ１１２との間に新たな管が配置され
た後、伸長される。これにより、スライダ１１２
が前進され、新設管１４が掘削機２０による掘削
跡へ押し込まれ、掘削機２０が前進される。ジヤ
ツキ１１４が所定距離伸長されると、ジヤツキ１
１４が収縮され、スライダ１１２が引き戻され、
次いでスライダ１１２と最後部の新設管１４との
間に新たな管が配置され、その後ジヤツキ１１４
が伸長される。ジヤツキ１１４を収縮させてスラ
イダ１１２を引き戻し、最後部の新設管とスライ
ダ１１２との間に新たな管を配置する継ぎ足し作
業は、掘削機２０の発進竪坑と到達竪坑との間に
埋設されている既設管路の更新が終了するまで、
複数回行なわれる。

下水用シール機構 第７図および第８図に示すように、シール機構
２４は、既設管１２内を移動可能の本体１２０を
含む。該本体１２０は、既設管１２の軸線に沿つ
て伸びる筒状のシヤフト１２２と、複数の軸受１
２４によりシヤフト１２２の周りに回転可能に配
置された筒状のフレーム１２６とを備える。シヤ
フト１２２は、第１図および第９図に示す連結機
構１２８により掘削機２０のロータ５６に連結さ
れている。シヤフト１２２とフレーム１２６との
間には一対のメカニカルシール１３０が配置され
ており、軸受１２４が配置された前記領域には潤
滑油が収容されている。

シヤフト１２２の先端部には、攪拌ヘツド１３
２が固定されている。攪拌ヘツド１３２は、シヤ
フト１２２に固定されたボス１３４と、ボス１３
４に固定された複数（図示の例では６つ）の羽根
１３６とを備える。各羽根１３６は、シヤフト１
２２の軸線の周りに等角度間隔に配置されてお
り、また、溶接のような手段により先端部で相互
に連結されている。

フレーム１２６の先端部には、既設管１２内に
おけるシール機構２４の移動を滑らかにするガイ
ドヘツド１３８が取り付けられている。該ガイド
ヘツド１３８は、フレーム１２６に複数のボルト
により取り付けられたボス１４０と、該ボス１４
０に固定された複数（図示の例では６）のガイド
１４２とを有する。フレーム１２６の外周には、
板状の複数（図示の例では６）のガイド１４４が
取り付けられている。各ガイド１４２，１４４
は、シヤフト１２２の軸線方向へ伸び、また、シ
ヤフト１２２の軸線の周りに等角度間隔に配置さ
れている。ガイド１４２の先端部は、溶接のよう
な手段により相互に連結されている。ガイド１４
４の先端部も、溶接のような手段により相互に連
結されている。

フレーム１２６の後端にはテールカバー１４６
が複数のボルトにより取り付けられており、該テ
ールカバー１４６には円板状の複数のシール部材
１４８を備えるスペーサ１５０が複数のボルトに
より取り付けられている。シール部材１４８は、
弾性変形可能のゴムのような材料から成る。

第９図に示すように、シヤフト１２２と連結機
構１２８とは、フランズ継手１５２により連結さ
れている。これに対し、連結機構１２８とロータ
５６とは、連結機構１２８とロータ５６との相対
的な屈曲を許すように、自在継手１５４により連
結されている。自在継手１５４は、連結機構１２
８に設けられた球体１５６と、球体１５６を回転
可能に受けるように複数のボルトにより相互に結
合される一対の受け座１５８，１５９と、球体１
５６および受け座１５８を係合させるピン１６０
とを有する。ピン１６０は、受け座１５８を貫通
し、また、球体１５６の穴１６２に受け入れられ
ている。穴１６２は、ピン１６０より大きな直径
寸法を有する。これにより、球体１５６および受
け座１５８は、所定の角度範囲内で屈曲可能であ
るが、相対的な大きな回転を阻止される。受け座
１５８は、複数のボルトによりロータ５６の先端
に固定されている。

掘削機２０のロータ５６が回転されると、シヤ
フト１２２がフレーム１２６に対し回転される。
ロータ５６の旋回運動にともなつておよび既設管
路が湾曲しているとき、シール機構２４は掘削機
２０に対し傾斜されるが、この傾斜は自在継手１
５４により吸収される。

シヤフト１２２の中空部および連結機構１２８
の中空部は、既設管１２内の下水を掘削機２０の
流路１００へ案内する流路１６４，１６６を構成
する。

掘削物用排出機構 第１図および第６図に示すように、掘削物の排
出機構２６は、ずり排出用の泥水を第２の空間４
０に供給する管１７０と、第２の空間４０から掘
削物を泥水とともに排出する管１７２とを含む。
管１７０の一端は、連結具１７４により支持壁８
８に連結されており、また、隔壁４６をシールド
本体３２の軸線方向へ貫通するように設けられた
流路１７８（第３図参照）を介して第２の空間４
０に連通されている。管１７２の一端も、第６図
に示すように連結具１７６により支持壁８８に連
結されており、また、隔壁４６をシールド本体３
２の軸線方向へ貫通するように設けられた流路
（図示せず）を介して第２の空間４０に連通され
ている。連結具１７４，１７６は、支持壁８８の
後端面に複数のボルト（図示せず）により固定さ
れている。

第１図に示すように、管１７０は管１８２を介
して給水タンク１８４に連通され、管１７２は管
１８６を介して沈殿池１８８に連通されている。
管１８２には給水ポンプ１９０と複数のバルブ１
９２とが配置され、管１８６には排出ポンプ１９
４と複数のバルブ１９６とが配置されている。管
１８２，１８６は、その途中に屈曲および伸縮自
在の管を備える。ずり排出用の管１７２，１８６
の中空部の断面積は、格子４２の開口４４の面積
より大きい。給水ポンプ１９０の排出口と排出ポ
ンプ１９４の吸込口とは短絡管１９８により短絡
されており、該短絡管１９８にはバルブ２００が
配設されている。

第３図に示すように、第２の空間４０の底部に
は、管１７０から供給された泥水が管１７２へ直
接達することを防止し、かつ、前記泥水が第２の
空間４０を巡る流路を流れるように、第２の空間
４０内における泥水の流路を規定する仕切り２０
２が設けられている。

ポンプ１９０，１９４は、掘削機による掘削時
に作動される。これにより、排出機構２６は、タ
ンク１８４内の泥水を掘削機２０の第２の空間４
０へ管１８２，１７０を介して供給し、第２の室
４０内の泥水を掘削物とともに管１７２，１８６
を介して沈殿池１８８へ排出する。これに対し、
新設管の継ぎ足し作業時には、ポンプ１９０，１
９４が停止され、所定のバルブが閉じられた状態
で、管１８２，１８６が新たな管内に通された
後、所定のバルブが開放され、ポンプ１９０，１
９４が作動される。なお、第２の室４０に供給さ
れた泥水の一部は第１の室３８に流動するが、多
くの泥水は排出機構２６により沈殿池１８８へ排
出される。

下水用仮設流路機構 仮設流路機構２８は、第１図〜第３図に示すよ
うに、フランジ継手２１０により相互に連結され
た複数のパイプを備える第１のガイド２１２と、
該第１のガイド２１２の後端に連結された伸縮お
よび湾曲可能の第２のガイド２１４と、該第２の
ガイド２１４の後端部に接続された排出ポンプ２
１６と、該排出ポンプ２１６から排出される下水
を下流の側の管路３０に案内する第３のガイド２
１８とを備える。第１のガイド２１２の先端は、
連結具２２０（第３図参照）により支持壁８８に
連結されており、また、掘削機２０の流路１０４
に連通されている。第１のガイド２１２は、シー
ルド本体３２内の部位にバルブ２２２（第２図参
照）を有する。第３のガイド２１８にもバルブ２
２４が配置されている。第３のガイド２１８の排
出ポンプ２１６と反対の側の端部は、該端部に配
置されたシール部材２２６とともに既設管３０に
挿入されている。

ポンプ２１６が作動されると、既設管１２内の
下水は、シール機構２４の流路１６４、連結機構
１２８の流路１６６、掘削機２０の流路１００，
１０２，１０４、各ガイド２１２，２１４，２１
８を経て、後方の管路３０へ強制的に流動され
る。なお、新設管の継ぎ足し時に、ポンプ２１６
は一時的に停止され、バルブ２２２は一時的に閉
じられ、第２のガイド２１４は新たな管内を通さ
れる。

更新装置１０の動作 更新作業時、掘削機２０の駆動機構９４が作動
され、クランク軸５２が回転される。これによ
り、ロータ５６およびカツタ組立体６０は、シー
ルド本体３２の軸線に対しｅだけ偏心してクラン
ク軸５２の周りをクランク軸５２の回転方向と同
一の方向へ旋回（公転）される。ロータ５６に固
定された外歯歯車６６と、隔壁４６に固定された
内歯歯車５０との噛み合い部位がロータ５６の旋
回運動にともなつて順次変位することから、ロー
タ５６およびカツタ組立体６０は、また、軸部分
５２ｂを中心としてクランク軸５２の回転方向と
反対の方向へ回転（自転）される。

ロータ５６およびカツタ組立体６０の旋回運動
および回転運動により、カツタビツト６４は、シ
ールド本体３２に対しカツタ組立体６０とともに
旋回運動および回転運動をするのみならず、シー
ルド本体３２に対し、シールド本体３２の中心へ
向かういわゆる内方およびこれと反対の外方へす
なわちシールド本体３２の半径方向への往復運動
をする。

掘削機２０には、カツタ組立体６０が上記のよ
うに旋回および回転されている状態で、推進機構
２２により新設管１４を介して推力が加えられ
る。これにより、新設管１４は掘削された穴内へ
押し込まれ、掘削機２０はカツタ組立体６０で既
設管１２を破砕するとともに該既設管１２の周囲
の土砂を掘削しつつ前進される。

各カツタビツト６４の刃先が内向きであること
およびカツタビツト６４がシールド本体３２に対
し該本体３２の半径方向へ往復運動することか
ら、カツタビツト６４は、該カツタビツト６４が
シールド本体３２に対し回転軸線の方向へすなわ
ち内方へ移動するとき、既設管１２を破壊し、か
つ、既設管１２の周囲の土砂を掘削する。既設管
１２は、カツタビツト６４による内向きの力を受
けて破壊されることになる。この結果、既設管１
２に外向きの力すなわち既設管１２を押し広げる
力を作用させて既設管１２を破壊する装置に比
べ、既設管１２は、小さな力で破壊される。ま
た、カツタビツト６４が外方へ移動されるときに
既設管１２に該既設管を破壊する力が作用しない
ことから、未破壊の既設管１２にその長手方向へ
の大きな亀裂が生じない。

破壊された既設管の破片および掘削された土砂
を含むずりすなわち掘削物は、第１の空間３８内
へ受け入れられる。第１の空間３８内に受け入れ
られた前記掘削物は、ロータ５６の回転にともな
つて羽根１０８により攪拌されつつ、第１の空間
３８から格子４２の開口４４を経て第２の空間４
０へ流動する。第２の空間４０へ流動した掘削物
は第２の空間４０内へ供給された泥水と混合さ
れ、その混合物すなわちスラリーは排出機構２６
により沈殿池１８８へ排出される。

第１の空間３８に受け入れられた掘削物中の大
きな礫および破片は、ロータ５６の旋回運動およ
び回転運動にともなつて、ロータ５６によりシー
ルド本体３２の第１の空間３８を規定する内面に
押圧されて開口４４を通過可能の大きさの小片に
破砕される。開口４４を通過可能の大きさに破砕
された小片は、開口４４を経て第２の空間４０へ
受け入れられる。このため、礫および破片が排出
用の管１７２，１８６に詰まることがない。

第１および第２の空間３８，４０は、更新作業
の間、切羽の崩壊および地盤の隆起が生じない所
定の圧力に維持される。これにより、第１の空間
部３８内の掘削物の一部は、既設管１２内へ流動
する。しかし、シール機構２４のシール部材１４
８は、既設管１２内へ流動された掘削物により既
設管１２の内周面に押圧され、前記掘削物が既設
管１２内をシール機構２４の位置よりさらに前方
へ流動することを阻止する。シール部材１４８
は、また、既設管１２内の下水が第１の空間３８
内へ流動することを防止する。

シール機構２４は、掘削機２０の前進にともな
つて既設管１２内を前進させる。このとき、シー
ル機構２４のガイド１４２，１４４がそりの作用
をするため、既設管１２の内周面に凹凸が存在し
ていても、シール機構２４の移動は滑らかであ
る。

シール機構２４のシヤフト１２２は、掘削機２
０のロータ５６の回転にともなつてシヤフト１２
２の軸線の周りを回転される。このため、新設管
１２内の下水が攪拌羽根１３６により攪拌され、
該下水中の固形物が羽根１３６により粉砕され、
その結果シール機構２４の移動がより滑らかにな
り、仮設流路機構２８の流路が閉塞されない。

ロータ５６の旋回運動および回転運動により、
メカニカルシール６８のリング７２が受け座７４
に向けて押圧されつつ受け座７４に対して旋回運
動をするが、第２の空間４０の圧力によりリング
７２がばね７６の力に抗して後退される力はリン
グ７２の後端面に作用しない。すなわち、ロータ
５６の旋回運動および回転運動により、メカニカ
ルシール６８のリング７２が受け座７４に向けて
押圧されつつ受け座７４に対して旋回運動をして
も、リング７２の外径寸法がほぼ均一であること
と、リング７２と受け座７４との接触面（シール
面）の直径が、 D₁≦D₂−2e であることとから、リング７２の後端面全体が常
に受け座７４の前端面に接触されており、従つて
リング７２の後端面には第２の空間４０の圧力に
起因する前記力は作用しない。このため、リング
７２と受け座７４との間の液密性が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の更新装置の一実施例を示す正
面図、第２図は掘削機のシールド本体を断面して
掘削機とシール装置を示す図、第３図は掘削機の
一実施例を示す拡大断面図、第４図は第３図の４
−４線に沿つて得た断面図、第５図は第２図の５
−５線に沿つて得た拡大断面図、第６図は第２図
の６−６線に沿つて得た拡大断面図、第７図はシ
ール装置の一実施例を示す拡大断面図、第８図は
第７図の左側面図、第９図は連結機構の一実施例
を示す断面図である。 １０：更新装置、１２：既設管、１４：新設
管、１６：地盤、２０：シールド型トンネル掘削
機、２２：掘削機および新設管用推進機構、２
４：シール機構、２６：掘削物用排出機構、２
８：下水用仮設流路機構、３２：シールド本体、
４６：隔壁、５０：内歯歯車、５２：クランク
軸、５６：ロータ、６０：カツタ組立体、６４：
カツタビツト、６６：外歯歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地中に埋設されている既設管路を更新する装
   置であつて、シールド本体と、該シールド本体内
   をその前方域と後方域とに区画する隔壁と、該隔
   壁に回転可能に支承されたクランク軸であつてそ
   の偏心部が前記前方域に配置されたクランク軸
   と、該クランク軸を回転させる駆動手段と、複数
   のカツタビツトを有するカツタ組立体であつて前
   記シールド本体の前部に配置され、前記クランク
   軸の回転にともなつて前記クランク軸の回転軸線
   の周りを旋回されるとともに前記偏心部の軸線の
   周りを回転されて前記カツタにより前記既設管路
   を掘削するカツタ組立体と、該カツタ組立体によ
   り掘削された掘削物を前記前方域からその外へ排
   出する手段とを含み、各カツタビツトは、前記カ
   ツタ組立体の旋回および回転にともなつて前記カ
   ツタビツトが前記カツタ組立体の回転軸線に向け
   て運動するときに前記既設管路を掘削する、既設
   管路の更新装置。 ２ 前記各カツタビツトは、その刃先が前記カツ
   タ組立体の回転中心に向けられている、特許請求
   の範囲第１項に記載の既設管路の更新装置。 ３ 前記更新装置は、前記シールド本体の前記前
   方域内にあつて前記クランク軸の前記偏心部に回
   転可能に支承されたロータと、前記シールド本体
   または前記隔壁と前記ロータとの一方に固定され
   た内歯歯車およびその他方に固定された外歯歯車
   を備える歯車機構とをさらに含み、前記カツタ組
   立体は前記ロータの先端部に取り付けられ、それ
   により前記カツタ組立体は前記クランク軸の回転
   にともなつて前記クランク軸の回転軸線の周りを
   旋回されるとともに前記偏心部の周りを回転され
   る、特許請求の範囲第１項に記載の既設管路の更
   新装置。