JPH10184273A - 撤去・埋め戻しシールド工法およびそれに用いるシールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設の管渠を、非開削工法で、確実に低コス
トかつ短工期で撤去して埋め戻すことのできる撤去・埋
め戻しシールド工法およびそれに用いるシールド機を提
供することを課題とする。 【解決手段】 シールド機１を推進機構６によって管渠
Ａの外周部分の地盤Ｇに挿入していき、切断機構４で管
渠Ａをその内側から切断し、切断された管渠Ａの切断片
を排出機構５で管渠Ａの内方に取り込んで排出すること
によって管渠Ａを撤去していきつつ、隔壁３の後方の空
間に充填機構７で充填材Ｃを充填して空間を埋め戻して
いく構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば下水道管
等、地中に埋設されている各種の管渠を撤去して埋め戻
すときに用いて好適な撤去・埋め戻しシールド工法およ
びそれに用いるシールド機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば下水道管やトンネル等の管渠が地
中に埋設されている土地に、新たに建物を建てることが
ある。このような場合には、前記管渠を地中から撤去し
て埋め戻す必要があるが、このときには、この後に建て
る建物の基礎を支持するために、周囲地盤と少なくとも
同程度の強度が得られるよう埋め戻しを行わなければな
らない。

【０００３】従来より、このように既設の管渠を撤去・
埋め戻しするには、地表を開削して管渠を掘り出して撤
去する、いわゆる開削工法が取られることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の既設の管渠を撤去・埋め戻しするための
技術には、以下のような問題が存在する。まず、従来多
用されていた開削工法では、掘削土量が多くて要する手
間と労力が多大であるという問題がある。この問題は、
既設の管渠の設置深度が深いほど顕著なものとなる。こ
れ以外にも、地表の周辺環境に影響を与えること、さら
には管渠が道路敷地あるいはその近傍の地中に埋設され
ている場合には、工期中は交通に多大な影響を与えるこ
とになるといった幾つかの問題を抱えている。

【０００５】このような問題を解決するため、近年、既
設の管渠の撤去・埋め戻しに、いわゆるシールド工法を
適用することが検討されている。このようなシールド工
法は、撤去すべき管渠の外径よりも大きな内径のスキン
プレートを有したシールド機を用い、このシールド機に
備えたローラビット等の破砕機構で既設の管渠を破砕し
ながら、このシールド機を推進させていくことによっ
て、管渠を撤去していくものである。

【０００６】しかし、シールド工法を採用するに際して
は、以下のような問題が残されている。すなわち、既設
の管渠がコンクリート系の材料で形成されていれば、ロ
ーラビット等の破砕機構の磨耗が早く、これを交換する
手間がかかり、工期の長期化およびコスト上昇を招く。
また、既設の管渠が金属系の材料で形成されていればロ
ーラビット等の破砕機構では破砕することができないた
め、シールド工法を適用すること自体が困難である。

【０００７】これ以外にも、シールド工法を採用する場
合には、既設の管渠を破砕するため、破砕後の破片の撤
去、および破砕時の振動等による周囲地盤への影響も無
視できない。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、既設の管渠を、非開削工法で、確実に低コ
ストかつ短工期で撤去して埋め戻すことのできる撤去・
埋め戻しシールド工法およびそれに用いるシールド機を
提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
地中に埋設されている管渠を撤去し埋め戻す工法であっ
て、前記管渠の外径よりも大きな内径のスキンプレート
が備えられたシールド機を、推進手段によって前記管渠
の外周部分の地盤に挿入する第１の工程と、前記スキン
プレート内に備えられた切断機構で前記管渠をその内側
から切断する第２の工程と、切断された前記管渠の切断
片を、前記スキンプレート内に備えられた排出機構で前
記管渠の内方に取り込みこれを前方に排出することによ
って管渠を撤去する第３の工程と、前記スキンプレート
内を塞ぐよう設けられた隔壁の後方の、前記管渠が撤去
された空間に充填機構によって充填材を充填することに
よって、前記空間を埋め戻していく第４の工程とからな
ることを特徴としている。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の撤
去・埋め戻しシールド工法において、前記推進手段とし
て、その一端が前記シールド機の前記隔壁に固定された
牽引ロッドを用い、該牽引ロッドの他端を、前記シール
ド機の推進方向前方側に配置された牽引装置で牽引する
ことによって、前記シールド機を推進させることを特徴
としている。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１記載の撤
去・埋め戻しシールド工法において、前記推進手段とし
て、前記シールド機に設けられてその推進方向に沿って
伸縮駆動される推進ジャッキと、該推進ジャッキの先端
部に設けられて前記管渠の内周面に押し付けられるグリ
ッパーとを用いることを特徴としている。

【００１２】請求項４に係る発明は、地中に埋設されて
いる管渠を撤去し埋め戻すときに用いるシールド機であ
って、該シールド機には、前記管渠の外径よりも大きな
内径を有したスキンプレートと、該スキンプレートを前
記管渠の外周部分の地盤に挿入させて推進させるための
推進機構と、前記スキンプレート内に備えられて前記管
渠をその内側から切断する切断機構と、前記スキンプレ
ート内に備えられて、切断された前記管渠の切断片を、
前記管渠の内方に取り込みこれを前方に排出する排出機
構と、前記スキンプレートの後方に備えられて該スキン
プレート内を塞ぐ隔壁と、該隔壁の後方の、前記管渠が
撤去された空間に充填材を充填するための充填機構とが
備えられていることを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る撤去・埋め戻
しシールド工法およびそれに用いるシールド機の第一お
よび第二の実施の形態について図１ないし図３を参照し
て説明する。

【００１４】［第一の実施の形態］図１は、地中に埋設
されている既設の下水道管等の管渠を撤去・埋め戻しし
ている状態を示すもので、この図において、符号Ｇは地
盤、Ａは地盤Ｇ中に埋設されている例えばコンクリート
管，ダクタイル鋳鉄管等からなる既設の管渠、１はこの
管渠Ａを撤去・埋め戻しするために用いるシールド機、
をそれぞれ示している。

【００１５】シールド機１は、その外殻をなす円筒状の
スキンプレート２と、このスキンプレート２内を塞ぐ円
盤状の隔壁３と、管渠Ａを切断するための切断機構４
と、切断した管渠Ａの切断片を搬出するための排出機構
５と、このシールド機１を推進させるための推進機構
（推進手段）６と、管渠Ａの撤去後の空間を埋め戻すた
めの充填機構７とから概略構成されている。

【００１６】スキンプレート２は、既設の管渠Ａの外径
よりも僅かに大きな内径を有しており、その先端部に
は、地盤Ｇを撹拌するため水等を噴射するジェットノズ
ル１０と、既設の管渠Ａの外周面との隙間を塞ぐシール
部材１１とが備えられている。

【００１７】隔壁３は、スキンプレート２の後端部に設
けられており、この隔壁３の前方（図１において左方）
には、スキンプレート２の中心軸線と平行に延在するメ
インビーム１２が取り付けられている。

【００１８】切断機構４は、ウォールソー１４が、メイ
ンビーム１２にウォールソー駆動機構１５を介して設け
られた構成となっている。ウォールソー駆動機構１５
は、メインビーム１２の軸線回りに回動自在に設けられ
た回動部材１６と、この回動部材１６をメインビーム１
２の軸線方向に所定ストロークでスライドさせるスライ
ドシリンダ１７と、回動部材１６に一体に設けられてウ
ォールソー１４をスキンプレート２の径方向に伸縮駆動
させる伸縮シリンダ１８と、ウォールソー１４の向きを
９０゜回転させる回転アクチュエータ１９とから構成さ
れている。

【００１９】これにより、ウォールソー１４は、スキン
プレート２の円周方向と、スキンプレート２の軸線に沿
った方向とに移動自在とされ、さらにスキンプレート２
の径方向に進退自在となっており、加えてその向きが９
０゜変えられるようになっている。

【００２０】前記排出機構５は、フック等の保持具２０
がガイドレール２１に沿って移動自在に設けられた構成
となっている。ガイドレール２１は、メインビーム１２
と平行で、スキンプレート２内だけでなく、推進方向前
方（図１において左方）の既設の管渠Ａ内に向けて延出
するよう設けられている。

【００２１】推進機構６は、その一端が隔壁３に着脱自
在に固定された複数本の牽引ロッド２３と、これらの牽
引ロッド２３を牽引する図示しない牽引装置とから構成
されている。牽引装置（図示なし）は、例えば、既設の
管渠Ａを撤去すべき区間の到達点に掘削された立坑（図
示なし）内に設けられている。このような推進機構６で
は、牽引装置（図示なし）で牽引ロッド２３を牽引する
ことによって、シールド機１を推進させるようになって
いる。

【００２２】前記充填機構７は、注入管２５が隔壁３の
推進方向前方側に取り付けられ、隔壁３にはこの注入管
２５に対応した位置に貫通穴（図示なし）が形成された
構成となっている。そして、この注入管２５に図示しな
いホースで充填材Ｃを送給することにより、注入管２５
から隔壁３の推進方向後方側に充填材Ｃを注入するよう
になっている。このとき、充填材Ｃとしては、例えばセ
メントミルク、モルタル、あるいはこれらを土砂に混合
したもの等、周囲地盤Ｇと同程度の強度が得られるよう
なものを適宜用いる。

【００２３】次に、上記のような構成のシールド機１を
用いて、既設の管渠Ａを撤去・埋め戻しする方法につい
て説明する。

【００２４】これにはまず、管渠Ａを撤去すべき区間の
両端部に図示しない立坑を掘削する。そして、立坑（図
示なし）内に露出した部分の管渠Ａを撤去する。このと
き用いる管渠Ａの撤去方法については、いかなるものを
用いてもよい。

【００２５】次いで、発進側の立坑（図示なし）内にシ
ールド機１を吊り降ろした後、これを立坑（図示なし）
の側壁面に露出している管渠Ａの端部に対向させる。ま
た、到達側の立坑（図示なし）には、前記推進機構６の
牽引装置（図示なし）を設置し、牽引ロッド２３の一端
をシールド機１の隔壁３に固定する。

【００２６】（第１の工程）この後、まず、スキンプレ
ート２の先端部のジェットノズル１０から水等を噴射し
て管渠Ａの外周部の地盤Ｇを軟弱化させつつ、推進機構
６の牽引装置（図示なし）で牽引ロッド２３を牽引する
ことにより、シールド機１のスキンプレート２を管渠Ａ
の外周側の地盤Ｇに挿入していく。

【００２７】（第２の工程）そして、スキンプレート２
の所定長が立坑（図示なし）から地盤Ｇ内に挿入された
時点で、スキンプレート２の内側の管渠Ａの切断撤去を
開始する。これにはまず、切断機構４のウォールソー１
４を作動させつつ、これをウォールソー駆動機構１５の
伸縮シリンダ１８で外周側に伸ばした状態で、回動部材
１６を図示しない駆動源でメインビーム１２の軸線回り
に回転させることによって、管渠Ａを内側から円周方向
に切断する。これにより、管渠Ａは、いわゆる「輪切
り」された状態となる。

【００２８】続いて、ウォールソー１４を回転アクチュ
エータ１９で９０゜回転させた後、これをスライドシリ
ンダ１７でメインビーム１２の軸線方向に沿って移動さ
せていくことによって、管渠Ａをその軸線と平行に切断
する。このときには、図２に示すように、「輪切り」さ
れた管渠Ａを、例えば５分割するよう、５カ所で切断作
業を行う。その作業順序は、例えば、図２中でから
で示したように、管渠Ａの下方から上方に順次切断して
いくようにする。これにより、前記「輪切り」された管
渠Ａは、さらに「周方向に複数に分割」された状態とな
る。なお、上記の管渠Ａの切断作業中は、牽引ロッド２
３を隔壁３から取り外しておく。

【００２９】（第３の工程）切断された管渠Ａの切断片
Ａ’は、図１に示した排出機構５の保持具２０に図示し
ないワイヤー等で吊り下げ、これをガイドレール２１に
沿って移動させていくことにより、到達側の立坑（図示
なし）間で排出していく。これにより、スキンプレート
２内の管渠Ａの所定長が撤去されたこととなる。

【００３０】（第４の工程）この後は、前記と同様にし
て推進機構６でシールド機１を、未だ撤去していない部
分の管渠Ａの外周側の地盤Ｇ内に向けて所定寸法推進さ
せる。そして、隔壁３の後方側の、管渠Ａの撤去が完了
した空間に、充填機構７で充填材Ｃを注入することによ
って、前記空間を埋め戻す。

【００３１】しかる後には、前記第１ないし第４の工
程、すなわち、推進機構６によるシールド機１の挿入、
切断機構４による管渠Ａの切断、排出機構５による管渠
Ａの切断片Ａ’の排出、充填機構７による埋め戻し、の
各作業を順次繰り返していき、所定区間の管渠Ａを撤去
・埋め戻ししていく。

【００３２】上述した撤去・埋め戻しシールド工法で
は、シールド機１を推進機構６によって管渠Ａの外周部
分の地盤Ｇに挿入していき、切断機構４で管渠Ａをその
内側から切断し、切断された管渠Ａの切断片Ａ’を排出
機構５で管渠Ａの内方に取り込んで排出することによっ
て管渠Ａを撤去していきつつ、隔壁３の後方の空間に充
填機構７で充填材Ｃを充填して空間を埋め戻していく構
成となっている。このようにして、既設の管渠Ａを切断
しながら撤去し、後方の埋め戻すべき空間に充填材Ｃを
充填していくことによって、従来のように開削工法を用
いることなく、またシールド工法であっても管渠Ａを破
砕することもなく、既設の管渠Ａを撤去・埋め戻しする
ことができる。これにより、管渠Ａの材質を問うことな
く、また地表の周辺環境に影響を与えることなく、短工
期かつ低コストで管渠Ａの撤去・埋め戻しを確実に行う
ことが可能となる。

【００３３】なお、上記第一の実施の形態において、推
進機構６の牽引装置（図示なし）については、その設置
位置を到達側の立坑（図示なし）に限定する意図はな
く、牽引装置（図示なし）を確実に固定できるのであれ
ば、推進方向前方の管渠Ａ内等、他の場所であってもよ
い。

【００３４】［第二の実施の形態］次に、本発明に係る
撤去・埋め戻しシールド工法およびそれに用いるシール
ド機の第二の実施の形態について説明する。ここでは、
推進手段として、例えばグリッパーを用いる場合の例を
用いて説明する。なお、以下に説明する第二の実施の形
態において、前記第一の実施の形態との相違点は推進手
段のみであり、シールド掘削機１の他の部分の構成およ
び施工方法については同様であるので、共通する構成に
ついては同符号を付し、その説明を省略する。

【００３５】図３に示すように、シールド掘削機１’
は、スキンプレート２と、隔壁３と、切断機構４と、排
出機構５と、充填機構７と、推進機構（推進手段）３１
とから概略構成されている。

【００３６】推進機構３１は、複数本の推進ジャッキ３
２と、グリッパー３３とから構成されている。各推進ジ
ャッキ３２は、その基端部がブラケット３４を介してメ
インビーム１２に取り付けられており、シールド機１’
の推進方向に沿った方向に伸縮駆動されるようになって
いる。そして、これらの推進ジャッキ３２の先端部に
は、ブラケット３５を介してグリッパー３３が設けられ
ている。グリッパー３３は、シールド機１’の径方向に
向けて伸縮自在な２基の伸縮ジャッキ３６の先端部に、
それぞれ略円盤状のグリップ部材３７が備えられた構成
となっている。

【００３７】このような推進機構３１でシールド機１’
を推進させるには、グリッパー３３の伸縮ジャッキ３
６，３６を伸ばしてグリップ部材３７，３７を既設の管
渠Ａの内壁面の例えば上下に押し付けた状態で、推進ジ
ャッキ３２を収縮させることによって行う。シールド機
１’の推進後は、伸縮ジャッキ３６，３６を縮めてグリ
ップ部材３７，３７を管渠Ａの内壁面から離し、推進ジ
ャッキ３２を伸ばすことによって、グリッパー３３を前
方に盛り替えるようにする。

【００３８】上記推進機構３１を備えたシールド機１’
で既設の管渠Ａを撤去・埋め戻しするには、前記第一の
実施の形態で示したのと同様に、切断機構４で管渠Ａを
その内側から切断し、切断された管渠Ａの切断片Ａ’を
排出機構５で管渠Ａの内方に取り込んで排出することに
よって管渠Ａを撤去していきつつ、隔壁３の後方の空間
に充填機構７で充填材Ｃを充填して空間を埋め戻してい
く。このときに、シールド機１’を前記推進機構３１で
推進させる点のみが、前記第一の実施の形態で示した方
法と異なる。

【００３９】上述した撤去・埋め戻しシールド工法にお
いても、前記第一の実施の形態と同様の効果を得ること
ができる。さらに、推進機構３１にグリッパー３３を用
いることにより、前記第一の実施の形態における推進機
構６の如く牽引装置を固定する必要もなく、撤去すべき
管渠Ａの長さが長い場合にも施工を容易に行うことがで
きる。

【００４０】なお、上記第一および第二の実施の形態に
おいて、シールド機１，１’の構成については、上記の
ものに限定するものではなく、既設の管渠Ａを切断して
撤去していくのであれば、他の構成を採用してもよい。
特に、第一の実施の形態で示した牽引ロッド２３の先端
を、第二の実施の形態で示したブラケット３４に固定す
るようにしても良く、このような構成とすれば管渠Ａの
切断中における牽引ロッド２３の取り外し作業を配する
ことが可能となる。また、撤去すべき既設の管渠Ａにつ
いては、その材質はもちろんのこと、断面形状等につい
ても何ら問うものではなく、さらに管渠Ａは下水道管に
限らず、トンネル等であってもよい。さらに、充填材Ｃ
については、埋め戻した後に要求される地盤Ｇの強度に
応じて、適宜その材料を選択すればよい。

【００４１】加えて、推進手段として、上記第一の実施
の形態においては牽引ロッド２３を用い、第二の実施の
形態ではグリッパー３３を用いる構成としたが、これら
は撤去すべき管渠Ａの長さ等に応じて適宜選択すればよ
いものである。例えば牽引ロッド２３は、その機構が簡
便であることから、撤去すべき管渠Ａの区間が短い場合
に適し、また、グリッパー３３は、盛替が容易であるこ
とから撤去すべき管渠Ａの区間が長いものである場合に
適している。

【００４２】これ以外にも、本願発明の主旨を逸脱しな
い範囲内であれば、施工手順等、各構成について他の構
成を採用してもよいのは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る撤
去・埋め戻しシールド工法によれば、シールド機を推進
手段によって管渠の外周部分の地盤に挿入していき、切
断機構で管渠をその内側から切断し、切断された管渠の
切断片を排出機構で管渠の内方に取り込みこれを前方に
排出することによって管渠を撤去していきつつ、隔壁の
後方の管渠が撤去された空間に充填機構で充填材を充填
して空間を埋め戻していく構成となっている。請求項２
に係る撤去・埋め戻しシールド工法によれば、推進手段
として、その一端が隔壁に固定された牽引ロッドを用
い、牽引ロッドの他端を牽引装置で牽引することによっ
てシールド機を推進させる構成となっている。さらに、
請求項３に係る撤去・埋め戻しシールド工法によれば、
推進手段として、管渠の内周面に押し付られるグリッパ
ーと、推進ジャッキとを用いる構成となっている。この
ようにして、既設の管渠を切断しながら撤去し、後方の
埋め戻すべき空間には充填材を充填していくことによっ
て、従来のように開削工法を用いることなく、またシー
ルド工法であっても管渠を破砕することなく、既設の管
渠を撤去・埋め戻しすることができる。これにより、管
渠の材質を問うことなく、また地表の周辺環境に影響を
与えることなく、短工期かつ低コストで管渠の撤去・埋
め戻しを確実に行うことが可能となる。

【００４４】請求項４に係るシールド機によれば、管渠
の外径よりも大きな内径を有したスキンプレートと、推
進機構と、管渠を内側から切断する切断機構と、切断さ
れた管渠の切断片を管渠の内方に取り込み前方に排出す
る排出機構と、隔壁と、隔壁の後方の管渠が撤去された
空間に充填材を充填するための充填機構とが備えられた
構成となっている。これにより、請求項１ないし３の撤
去・埋め戻しシールド工法を実現することが可能とな
り、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る撤去・埋め戻しシールド工法お
よびそれに用いるシールド機の一例を示す側断面図であ
る。

【図２】 前記撤去・埋め戻しシールド工法によって管
渠を切断した状態を示す立断面図および斜視図である。

【図３】 本発明に係る撤去・埋め戻しシールド工法お
よびそれに用いるシールド機の他の一例を示す側断面図
である。

【符号の説明】

１ シールド機 ２ スキンプレート ３ 隔壁 ４ 切断機構 ５ 排出機構 ６，３１ 推進機構（推進手段） ７ 充填機構 ２３ 牽引ロッド ３２ 推進ジャッキ ３３ グリッパー Ａ 管渠 Ｃ 充填材 Ｇ 地盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設されている管渠を撤去し埋め
   戻す工法であって、 前記管渠の外径よりも大きな内径のスキンプレートが備
   えられたシールド機を、推進手段によって前記管渠の外
   周部分の地盤に挿入する第１の工程と、 前記スキンプレート内に備えられた切断機構で前記管渠
   をその内側から切断する第２の工程と、 切断された前記管渠の切断片を、前記スキンプレート内
   に備えられた排出機構で前記管渠の内方に取り込みこれ
   を前方に排出することによって管渠を撤去する第３の工
   程と、 前記スキンプレート内を塞ぐよう設けられた隔壁の後方
   の、前記管渠が撤去された空間に充填機構によって充填
   材を充填することによって、前記空間を埋め戻していく
   第４の工程とからなることを特徴とする撤去・埋め戻し
   シールド工法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の撤去・埋め戻しシールド
   工法において、前記推進手段として、その一端が前記シ
   ールド機の前記隔壁に固定された牽引ロッドを用い、該
   牽引ロッドの他端を、前記シールド機の推進方向前方側
   に配置された牽引装置で牽引することによって、前記シ
   ールド機を推進させることを特徴とする撤去・埋め戻し
   シールド工法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の撤去・埋め戻しシールド
   工法において、前記推進手段として、前記シールド機に
   設けられてその推進方向に沿って伸縮駆動される推進ジ
   ャッキと、該推進ジャッキの先端部に設けられて前記管
   渠の内周面に押し付けられるグリッパーとを用いること
   を特徴とする撤去・埋め戻しシールド工法。
4. 【請求項４】 地中に埋設されている管渠を撤去し埋め
   戻すときに用いるシールド機であって、 該シールド機には、前記管渠の外径よりも大きな内径を
   有したスキンプレートと、該スキンプレートを前記管渠
   の外周部分の地盤に挿入させて推進させるための推進機
   構と、前記スキンプレート内に備えられて前記管渠をそ
   の内側から切断する切断機構と、前記スキンプレート内
   に備えられて、切断された前記管渠の切断片を、前記管
   渠の内方に取り込みこれを前方に排出する排出機構と、
   前記スキンプレートの後方に備えられて該スキンプレー
   ト内を塞ぐ隔壁と、該隔壁の後方の、前記管渠が撤去さ
   れた空間に充填材を充填するための充填機構とが備えら
   れていることを特徴とするシールド機。