既設埋設管更新装置および更新方法
【課題】金属製のカラーで接続された既設埋設管を容易に破砕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。
【解決手段】本発明の更新装置および更新方法は、金属製のカラーの円周方向の複数箇所を切断手段によって予め切断するとともに、既設埋設管の周囲の地盤に掘削液を噴射して軟化させた後、円錐状の破砕手段によって既設埋設管のコンクリート部分を内周側から破砕しつつ、カラーを半径方向外側に押動して既設埋設管の周囲に変位させてそこに放置する。切断手段として、既設埋設管の内部からコンクリート部分および金属製カラーを一体に破断する回転刃あるいは突刺刃を用いることができる。
【解決手段】本発明の更新装置および更新方法は、金属製のカラーの円周方向の複数箇所を切断手段によって予め切断するとともに、既設埋設管の周囲の地盤に掘削液を噴射して軟化させた後、円錐状の破砕手段によって既設埋設管のコンクリート部分を内周側から破砕しつつ、カラーを半径方向外側に押動して既設埋設管の周囲に変位させてそこに放置する。切断手段として、既設埋設管の内部からコンクリート部分および金属製カラーを一体に破断する回転刃あるいは突刺刃を用いることができる。
【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、金属製のカラーで接続されている既設埋設管を容易に破砕できるようにして更新作業を効率よく行う技術に関する。
【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１３に示したように地表面に掘設した立坑から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。
【０００３】
図１３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を更新管２に交換するべく地表面Ｇに発進坑３を掘設するとともに、この発進坑３の底部に推進機４を設置する。
そして、推進機４の駆動モータおよび減速機５によってスクリュコンベア６およびその先端に設けられているカッタヘッド７を一体に回転駆動し、カッタヘッド７から前方に突出している掘削ビットやカッタ８により既設埋設管１を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する。
さらに、破砕した既設埋設管１の破片および掘削した周囲の地盤の土砂は、スクリュコンベア６およびケーシング９によって後方に移送し、発進坑３側に取り出して地表面Ｇ側に除去する。
これと同時に、推進機４によってスクリュコンベア６，カッタヘッド７，更新管２，先導管１０を一体に前方に推進し、既設埋設管１を更新管２に順次交換する（下記特許文献１を参照）。
【０００４】
一方、既設埋設管更新方法のなかには、既設埋設管の内部に挿入した挿入体を拡径することにより既設埋設管を破壊して半径方向外側に押しのけるとともに、既設埋設管が埋設されていたスペースに更新管を推進することによって既設埋設管を更新するものがある（下記特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８３２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、既設埋設管のなかには、コンクリート管の端部同士を金属製のカラーで接続したものがある。
この場合、図１３に示した既設埋設管更新装置においては、カッタヘッド７に設けた掘削ビットやカッタ８によって金属製のカラーを破壊することになるが、破壊効率が低いことに加えて掘削ビットやカッタ８の寿命が低下するという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載した既設埋設管更新装置は、既設埋設管１を半径方向外側に拡大して破壊するものであるため、既設埋設管１の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼすばかりでなく、土被りが浅い場合には地上の道路表面を隆起させたりクラックを生じさせたりする場合がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、金属製のカラーで接続されている既設埋設管をも容易に破砕して既設埋設管の更新作業を効率よく行う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】
【０００９】
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、
金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を破砕しつつ、更新管を順次推進して前記既設埋設管を更新する装置であって、
前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断する切断手段と、
前記既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射する液体噴射手段と、
前記既設埋設管の内部に向かって先細でかつその基端が前記既設埋設管より大径な円錐状であるとともに、その円錐斜面に前記既設埋設管を破砕するカッタが配設されている破砕手段と、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を後方に搬送するコンベアスクリュと、
前記破砕手段および前記スクリュコンベアを回転駆動しつつ前記更新管と共に前方に推進する推進手段と、を備え、
前記破砕手段を前記既設埋設管と同軸に回転駆動して前記カッタにより前記既設埋設管を破砕しつつ前記外周面により前記カラーを半径方向外側に押動するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するための請求項１１に記載した手段は、
請求項１に記載した既設埋設管更新装置を用いることにより、金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を更新管に更新する方法であって、
前記切断手段により前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断し、
前記液体噴射手段により液体を噴射して前記既設埋設管の周囲の地盤を軟化させ、
前記推進機によって前記破砕手段を回転駆動しつつ前方に推進して前記既設埋設管を破砕しながら前記カラーを半径方向外側に押動し、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を前記コンベアスクリュによって後方に搬送しつつ、
前記推進機により前記更新管を順次推進して既設埋設管を更新す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および請求項１１に記載した既設埋設管の更新方法は、既設埋設管のコンクリート製の管体を接続している金属製のカラーを、掘削ビットやカッタによって破壊するのではなく、切断手段によって予め切断して円周方向に複数の部分に分割した後、分割したカラーを半径方向外側に押動して既設埋設管の周囲に変位させるものである。
そのため、既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射して予め軟化させておくとともに、円錐状の破砕手段を回転駆動して、その外周面に設けたカッタによって既設埋設管をその内周側から破砕しつつ、この破砕手段を前方に推進して分割されたカラーを半径方向外側に押動する。
これにより、掘削ビットやカッタによってカラーを破壊することに起因する掘削作業の効率低下や、掘削ビットやカッタの寿命低下といった問題は発生しない。
さらに、既設埋設管の周囲の地盤を軟化させてから肉厚の薄いカラーのみを半径方向外側に押動する構造であるから、既設埋設管の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼしたり、地上の道路表面を隆起させたりすることがない。
【００１２】
なお、請求項１に記載した既設埋設管更新装置においては、前記破砕手段の前端に案内手段を接続することにより、前記破砕手段が前記既設埋設管と同軸にあるいは更新管の計画中心線と同軸に前進するように案内することができる。
【００１３】
また、前記切断手段は、既設埋設管の管体およびカラーを既設埋設管の内部から一体に切断する回転刃と、この回転刃を回転駆動する回転駆動手段とを有することができる。
すなわち、既設埋設管の内部から回転刃によって管体と共にカラーを切断する構造であるから、カラーをその円周方向の複数の箇所において容易に切断することができる。
なお、回転駆動手段として電動モータや油圧モータを用いることができる。
【００１４】
このとき、前記切断手段は、既設埋設管のコンクリート製の管体を切断する第１の回転刃および金属製のカラーを切断する第２の回転刃と、第１および第２の回転刃をそれぞれ回転駆動する第１および第２の回転駆動手段と、を有することができる。
これにより、コンクリート製の管体を切断するのに適した第１の回転刃によって管体に切り溝を加工した後、金属製のカラーの切断に適した第２の回転刃をこの切り溝に挿入することにより金属製のカラーを効率よく切断することができる。
なお、回転駆動手段として電動モータや油圧モータを用いることができる。
【００１５】
また、前記切断手段には、既設埋設管の内部においてその直径方向に回転刃を揺動させる揺動手段を設けることができる。
これにより、既設埋設管のカラーをその円周方向の一ヶ所において切断した後、回転刃を直径方向に揺動させることにより、円周方向に１８０度離れた箇所を直ちに切断することができる。
【００１６】
また、前記切断手段は、既設埋設管の管体およびカラーを既設埋設管の内部からその直径方向に突き刺して破断する突刺刃と、既設埋設管の内部においてその直径方向に伸縮して突刺刃を直径方向に変位させる伸縮手段とを有することができる。
伸縮手段として、油圧ジャッキやスクリュージャッキ等を用いることができる。
すなわち、既設埋設管の内部から例えば槍の穂先状に形成した突刺刃によって管体と共にカラーを切断するから、簡単な構造でありながらカラーをその円周方向の複数の箇所において容易に切断することができる。
【００１７】
また、請求項３乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置は、切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる回動手段をさらに備えることができる。
すなわち、回転刃や突刺刃によってカラーをその円周方向の一ヶ所において切断した後、回動手段を用いてこれらの回転刃や突刺刃を既設埋設管の軸線の回りに回動させることにより、カラーをその円周方向の別の箇所において切断することができる。
したがって、回転刃や突刺刃を用いてカラーをその円周方向の複数の箇所で切断する作業を容易に行うことができる。
【００１８】
なお、前記切断手段は、破砕手段と分離して設けることができる。
すなわち、切断手段を発進坑から既設埋設管の内部に投入し、到達坑へと移動させながらカラーを切断した後、破砕手段を用いて既設埋設管を破砕しつつカラーを既設埋設管の周囲へと半径方向に押動することができる。
【００１９】
一方、前記切断手段を前記案内手段に設けるとともに、前記案内手段と前記破砕手段との間に軸受手段を介装して、前記案内手段と前記破砕手段とが一体に回転しないようにすることができる。
これにより、切断手段と破砕手段を一体に前進させることができるから、カラーを破断する作業と既設埋設管を破砕する作業を同時に効率よく行うことができる。
なお、切断手段を用いてカラーを円周方向の複数箇所で切断するときには、回動手段を用いて切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる。
【００２０】
他方、前記切断手段を前記案内手段に設けるとともに、前記案内手段と前記破砕手段との間にクラッチ手段を介装し、かつ前記クラッチ手段は前記案内手段が前記破砕手段と一体に回転する状態と回転しない状態とに切り換え可能に構成することができる。
これにより、切断手段を破砕手段と一体に前進させることができるから、カラーを破断する作業と既設埋設管を破砕する作業を同時に効率よく行うことができる。
なお、切断手段を用いてカラーを円周方向の複数箇所において切断するときには、クラッチを接続状態として破砕手段を回動させることにより案内手段を一体に回動させ、切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させることができる。
したがって、切断手段に回動手段を設ける必要がなく、その構造を簡単なものとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、金属製のカラーでコンクリート製の管体が接続されている既設埋設管の更新作業を効率よく行う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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の既設埋設管更新装置を示す全体断面図。
【図２】破砕手段を拡大して示す斜視図。
【図３】切断手段を示す断面図。
【図４】切断手段の作動を示す断面図。
【図５】（Ａ）カラーを切断する前の既設埋設管の断面図、および（Ｂ）カラーを切断した後の既設埋設管の断面図。
【図６】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図７】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図８】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図９】カラーを半径方向外側に変位させた状態の既設埋設管を示す断面図。
【図１０】第２実施形態の既設埋設管更新装置を示す断面図。
【図１１】第３実施形態の既設埋設管更新装置の切断手段を示す断面図。
【図１２】第４実施形態の既設埋設管更新装置の切断手段を示す断面図。
【図１３】従来の既設埋設管更新装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１〜図１２を参照し、本発明の既設埋設管の更新装置および更新方法の各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、前述した従来技術を含めて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。
【００２４】
第１実施形態
まず最初に図１〜図９を参照し、第１実施形態の既設埋設管の更新装置について説明する。
【００２５】
図１に示した本第１実施形態の既設埋設管の更新装置１００は、図１３に示した従来の既設埋設管更新装置のカッタヘッド７に、既設埋設管１３の内部に向かって先細であり、かつその基端が既設埋設管１３より大径な円錐状の破砕コーン（破砕手段）２１を取り付けた構造となっている。
【００２６】
この破砕コーン２１は、図２に示したように、既設埋設管１３を破砕するための複数のカッタ２２をその円錐外周面２１ａ上に有している。
また、円錐外周面２１ａには、カッタ２２が破砕した既設埋設管１３の破片をスクリュコンベア６の側に取り込むための複数の開口２３が貫設されている。
さらに、円錐外周面２１ａのうち基端側の部分には、既設埋設管１３の周囲の地盤に掘削液を噴射するための噴射孔２４が貫設されており、スクリュコンベア６の内部に挿通された図示されない配管から高圧の掘削液が供給されるようになっている。
【００２７】
また、破砕コーン２１の前端には、軸受２５ａを有した円筒状の接続部材２５を介して案内手段２６が接続されている。
この案内手段２６は、既設埋設管１３の内周面上を摺動する複数の摺動部材２６ａと、これらの摺動部材２６ａを連結する前後の連結部材２６ｂとから構成されている。
そして、後側の連結部材２６ｂの直径方向の中央部に接続部材２５の前端が軸支されるとともに、この連結部材２６ｂの直径方向の端部と接続部材２５との間に伸縮自在な油圧シリンダ２７が介装されている。
なお、この油圧シリンダ２７には、到達坑の側から延びる図示されない油圧配管が接続されていて、到達坑の側からその伸縮動作を制御できるようになっている。
【００２８】
これにより、発進坑３の内部に設けられている推進機４を用いてスクリュコンベア６を回転駆動すると、カッタヘッド７および破砕コーン２１が一体に回転するが、軸受２５ａの作用によって案内手段２６が回転することはない。
また、到達坑の側から油圧シリンダ２７の伸縮を制御することにより、破砕コーン２１が更新管の計画中心と常に同軸となるように制御することができる。
【００２９】
一方、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００は、破砕コーン２１とは別体に設けられた切断手段３０を備えている。
この切断手段３０は、図３に示したように、既設埋設管１３の内部に挿入される管状の本体部分３１と、この本体部分３１の外周にそれぞれ脚３２を介して取り付けられた複数の摺動体３３とを有しており、発進坑３の側から既設埋設管１３の内部に投入された後、到達坑の側から牽引されて既設埋設管１３の内部を前進するようになっている。
【００３０】
また、この切断手段３０は、本体部分３１の一端側の内部に軸受３４，３４によって支持された、本体部分３１の軸線の回りに回動自在な管状体３５を有している。
そして、この管状体３５の後端側の内周面に突設されたブラケット３６には、側面視でＬ字形の揺動アーム３７の基端が揺動自在に軸支されている。
さらに、揺動アーム３７の揺動端には、電動モータ３８が取り付けられ、既設埋設管１３の管体および鋼製カラー１４を既設埋設管１３の内部から切断可能な回転刃３９を回転駆動するようになっている。
【００３１】
一方、管状体３５の前端側の内周面に突設されたブラケット４１には、油圧シリンダ４２の基端が軸支されている。
そして、この油圧シリンダ４２のピストン４２ａの先端は、Ｌ字形揺動アーム３７の一端３７ａに軸支されている。
これにより、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって、回転刃３９を既設埋設管１３の内部においてその直径方向に往復揺動させることができる。
【００３２】
他方、本体部分３１の前端側の内部には、減速機付きモータ４３が設けられており、その回転軸４４は、管状体３５の前端側に固着された蓋体４５に接続されている。
これにより、減速機付きモータ４３を作動させることによって、管状体３５をその軸線の回りに正逆両方向に回動させることができる。
【００３３】
なお、電動モータ３８、油圧シリンダ４２、および減速機付きモータ４３は、到達坑の側から延びる電線および油圧配管４６が接続された制御手段４７によってその作動が制御されるようになっている。
【００３４】
次に図４〜図９を参照し、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００を用いて既設埋設管１３を更新管２に更新する方法について説明する。
【００３５】
本第１実施形態の更新装置１００を用いて既設埋設管１３を更新する際には、まず最初に発進坑３の側から既設埋設管１３の内部に切断手段３０を投入した後、到達坑の側から牽引することによって既設埋設管１３の内部で徐々に前進させる。
【００３６】
そして、既設埋設管１３の単位長さに等しい所定距離だけ切断手段３０が移動する毎に、電動モータ３８を作動させて回転刃３９を回転駆動するとともに、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって揺動アーム３７の揺動端を上下方向に揺動させる。
すると、回転刃３９は、既設埋設管１３の内部で上下方向に往復変位し、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４のうち上下方向に対向する２箇所をそれぞれ切断する。
【００３７】
次いで、減速機付きモータ４３を作動させて、管状体３５をその軸線の回りに例えば９０度回動させる。
そして、電動モータ３８を再び作動させて回転刃３９を回転駆動するとともに、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって揺動アーム３７の揺動端を左右方向に揺動させる。
すると、回転刃３９は、既設埋設管１３の内部で左右方向に往復変位し、既設埋設管１３の管体およびカラー１４のうち水平方向に対向する２箇所をそれぞれ切断する。
【００３８】
これにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体を接続している金属製のカラー１４は、円周方向の４箇所で切断され、図５（Ａ）に示した最初の状態から図５（Ｂ）に示した切断完了状態となる。
なお、減速機付きモータ４３の作動を制御することにより、カラーを円周方向の８箇所で切断することもできるし、より多くの箇所で切断することもできる。
【００３９】
金属製カラー１４の切断が完了すると、切断手段３０を既設埋設管１３の内部でさらに前進させた後、発進坑３の内部の推進機４を用いてスクリュコンベア６、カッタヘッド７および破砕コーン２１を一体に回転させながら前方に推進する。
同時に、図６に示したように、破砕コーン２１の円錐外周面２１ａに設けられている複数の噴射孔２４から掘削液Ｗを噴射することにより、既設埋設管１３の周囲の地盤を軟化させる。
【００４０】
すると、図７に示したように、破砕コーン２１の円錐外周面２１ａに設けられている複数のカッタ２２は、既設埋設管１３のうちコンクリート製の管体をその内周側から破砕しつつ、金属製カラー１４を既設埋設管１３に対してその半径方向外側に押動する。
このとき、金属製カラー１４は、図５（Ｂ）に示したようにその円周方向の複数箇所が切断されており、かつ既設埋設管１３の周囲の地盤は噴射孔２４から噴射された掘削液によってある程度除去されつつ軟化している。
これにより、複数のカッタ２２は、金属製カラー１４を破壊することなく、図８および図９に示したように、既設埋設管１３の周囲の地盤に向かって金属製カラー１４を半径方向外側に容易に押動することができる。
【００４１】
すなわち、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００においては、カッタ２２が金属製カラー１４を破壊しあるいは切削することがないから、既設埋設管１３を破砕する作業の効率が低下したりカッタ２２の寿命が低下したりすることがない。
さらに、既設埋設管１３の周囲の地盤に高圧の掘削液Ｗを噴射し、この地盤をある程度除去しつつ軟化させてから厚みの薄いカラー１４を半径方向外側に押動するので、既設埋設管１３の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼしたり、地上の道路表面を隆起させたりすることがない。
【００４２】
なお、金属製カラー１４は、推進した更新管２の周囲に残置することになるが、破砕した既設埋設管１３の破片や土砂と共に、スクリュコンベア６によって発進坑３の側に回収することもできる。
【００４３】
第２実施形態
次に図１０を参照し、第２実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００４４】
上述した第１実施形態の更新装置１００においては、切断手段３０が破砕コーン２１とは別体に設けられていた。
これに対し、本第２実施形態の更新装置２００における切断手段５０は、接続部材５１およびクラッチ５２を介して破砕コーン２１に接続されて、スクリュコンベア６、カッタヘッド７および破砕コーン２１と一体に既設埋設管１３の内部で前進する構造となっている。
【００４５】
具体的に説明すると、切断手段５０は、既設埋設管１３の内部に挿入される有底円筒状の本体部分５３を有しており、その底壁５３ａにクラッチ５２が連結されている。
また、本体部分５３の外周には複数の摺動体５３ｂが設けられており、既設埋設管１３の内部を摺動して前進するようになっている。
【００４６】
また、本体部分５３の後端側の内周面に突設されたブラケット５４には、油圧シリンダ５５の基端が軸支されている。
さらに、本体部分５３の前端側の内周面に突設されたブラケット５６には、側面視でＬ字形の揺動アーム５７の基端が揺動自在に軸支されている。
そして、この揺動アーム５７の揺動端には、電動モータ５８が取り付けられ、既設埋設管１３の管体および鋼製カラー１４を既設埋設管１３の内部から切断可能な回転刃５９を回転駆動するようになっている。
これにより、油圧シリンダ５５を伸縮させることによって、回転刃５９を既設埋設管１３の内部においてその直径方向に往復揺動させることができる。
【００４７】
一方、この切断手段５０の本体部分５３は、クラッチ５２の作動を制御することにより、既設埋設管１３の軸線の回りに破砕コーン２１と一体に回動させることができる。
これにより、回転刃５９によって既設埋設管１３のカラー１４を切断する位置を変更するときには、クラッチ５２を接続状態とした後、発進坑３に設けた推進機４を作動させて破砕コーン２１を例えば９０度だけ回動させると、切断手段５０の本体部分５３もまた９０度回動することになる。
なお、破砕コーン２１を用いて既設埋設管１３を破砕するときには、クラッチ５２を接続解除状態とし、切断手段５０が破砕コーン２１と一体に回転しないようにする。
【００４８】
なお、クラッチ５２、油圧シリンダ５５、および電動モータ５８は、到達坑の側から延びる電線および油圧配管が接続された図示されない制御手段によってその作動が制御されるようになっている。
【００４９】
すなわち、本第２実施形態の既設埋設管更新装置２００は、切断手段５０を破砕コーン２１に接続したものである。
これにより、切断手段５０を用いて既設埋設管１３のコンクリート製の管体や金属製カラー１４を切断する作業と、破砕コーン２１を用いて既設埋設管１３を内周側から破砕する作業およびカラー１４を半径方向外側に押動する作業とを同時に実施できるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
また、切断手段５０は、既設埋設管１３の軸線の回りに回動するための機構を有していないので、その構造を簡単なものとすることができる。
【００５０】
第３実施形態
次に図１１を参照し、第３実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００５１】
上述した第２実施形態の更新装置２００においては、切断手段５０に設けた一枚の回転刃５９によって既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４を切断するようになっていた。
これに対して、本第３実施形態の既設埋設管更新装置３００の切断手段６０は、コンクリート製の管体を切断するための回転刃と、金属製のカラー１４を切断するための回転刃の両方を備えている。
【００５２】
具体的に説明すると、ブラケット５６にその基端が軸支されている揺動腕６１の揺動端はＴ字形となっており、その一方に端部に設けた第１の電動モータ６２が第１の回転刃６３を回転駆動するとともに、その他方の端部に設けらた第２の電動モータ６４が第２の回転刃６５を回転駆動するようになっている。
そして、第１の回転刃６３はコンクリート製の管体を切断するのに最適な構造となっており、第２の回転刃６５は金属製のカラー１４を切断するのに最適な構造となっている。
【００５３】
この切断手段６０を用いて既設埋設管１３のカラー１４を切断する際には、まず最初に第１の回転刃６３を上方に変位させて既設埋設管１３のコンクリート製の管体に上側の切り溝を加工する。
次いで、クラッチ５２を接続した状態で破砕コーン２１を９０度回動させることにより、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りで９０度回動させた後、第１の回転刃６３を水平に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に水平方向左側の切り溝を加工する。
同様に、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りでさらに９０度回動させた後、第１の回転刃６３を下方に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に下側の切り溝を加工する。
このとき、揺動アーム６１を上方に揺動させて第２の回転刃６５を上側の切り溝内に挿入した後、第２の電動モータ６４を作動させて第２の回転刃６５を回転駆動しつつ、揺動アーム６１をさらに上方に揺動させることにより、金属製のカラー１４の上側部分を切断することができる。
【００５４】
その後、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りでさらに９０度回動させた後、第１の回転刃６３を水平に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に水平方向右側の切り溝を加工する。
このとき、揺動アーム６１を水平方向左側に揺動させて第２の回転刃６５を水平方向左側の切り溝内に挿入した後、第２の電動モータ６４を作動させて第２の回転刃６５を回転駆動しつつ、揺動アーム６１をさらに水平方向左側に揺動させることにより、金属製のカラー１４の右側部分を切断することができる。
以下、同様の操作を繰り返すことにより、図５（Ｂ）に示したように既設埋設管１３のカラー１４の上下左右の４箇所を切断することができる。
【００５５】
すなわち、本第３実施形態の既設埋設管更新装置３００における切断手段６０は、既設埋設管１３のうちコンクリート製の管体を切断するための第１の回転刃６３と、金属製のカラー１４を切断するための第２の回転刃６５の両方を備えている。
これにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４をそれぞれ容易に切断することができるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
【００５６】
第４実施形態
次に図１２を参照し、第４実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００５７】
上述した第１〜第３実施形態の更新装置１００，２００，３００の各切断手段３０，５０，６０は、いずれも回転刃を用いて既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４を切断する構造となっていた。
これに対して、本第４実施形態の既設埋設管更新装置４００の切断手段７０は、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４に、既設埋設管１３の内部からその直径方向に突刺刃を突き刺して破断する構造となっている。
【００５８】
具体的に説明すると、切断手段７０の揺動腕７１の先端には油圧ジャッキ７２が取り付けられている。
そして、この油圧ジャッキ７２のピストン７３の先端には、槍の穂先のような側面視で三角形状の薄い突刺刃７４が固定されている。
これにより、既設埋設管１３の内部において油圧ジャッキ７２を伸長させてピストン７３を上昇させると、突刺刃７４が既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４に突き刺さり、カラー１４の上側部分を破断する。
【００５９】
次いで、ピストン７３を降下させて油圧ジャッキ７２の全長を短縮させた後、クラッチ５２を接続した状態で破砕コーン２１を９０度回動させることにより、油圧ジャッキ７２が水平方向に延びるようにする。
そして、油圧ジャッキ７２を伸長させると、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４に突刺刃７４が突き刺さり、カラー１４の水平方向左側の部分を破断する。
以下、同様の操作を繰り返すことにより、図５（Ｂ）に示したように既設埋設管１３のカラー１４の上下左右の４箇所を切断することができる。
【００６０】
すなわち、本第４実施形態の既設埋設管更新装置４００における切断手段７０は、油圧ジャッキ７２と突刺刃７４とを組み合わせたものであり、その構造が極めて簡単である。
これにより、既設埋設管１３のうち金属製カラー１４の厚みが薄いものについては、これを容易に破断できるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
【００６１】
以上、本発明による既設埋設管の更新装置および更新方法の各実施形態に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、上述した第１実施形態の既設埋設管更新装置１０の切断手段３０においては、その後端側に一枚の回転刃３９を設ける構造となっていた。
これに対して、この切断手段３０を改造し、その前端側に第１の回転刃を揺動自在に設けるとともに、その後端側に第２の回転刃を設ける構造とすることにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４をそれぞれ個別に効率よく切断する構造とすることもできる。
また、切断手段３０，５０，６０における電動モータ３８、５８、６２、６４は、いずれも油圧モータに置き換えることもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 既設埋設管
２ 更新管
３ 発進坑
４ 推進機
５ 駆動モータおよび減速機
６ スクリュコンベア
７ カッタヘッド
８ 掘削ビット
９ ケーシング
１０ 先導管
１１ 刃口
１３ 既設埋設管
１４ カラー
２１ 破砕コーン（破砕手段）
２２ カッタ
２４ 噴射孔
２５ 接続部材
２５ａ クラッチ
３０ 切断手段
５０ 切断手段
６０ 切断手段
１００ 第１実施形態の既設埋設管更新装置
２００ 第２実施形態の既設埋設管更新装置
３００ 第３実施形態の既設埋設管更新装置
４００ 第４実施形態の既設埋設管更新装置
【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、金属製のカラーで接続されている既設埋設管を容易に破砕できるようにして更新作業を効率よく行う技術に関する。
【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１３に示したように地表面に掘設した立坑から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。
【０００３】
図１３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を更新管２に交換するべく地表面Ｇに発進坑３を掘設するとともに、この発進坑３の底部に推進機４を設置する。
そして、推進機４の駆動モータおよび減速機５によってスクリュコンベア６およびその先端に設けられているカッタヘッド７を一体に回転駆動し、カッタヘッド７から前方に突出している掘削ビットやカッタ８により既設埋設管１を破砕しつつその周囲の地盤を掘削する。
さらに、破砕した既設埋設管１の破片および掘削した周囲の地盤の土砂は、スクリュコンベア６およびケーシング９によって後方に移送し、発進坑３側に取り出して地表面Ｇ側に除去する。
これと同時に、推進機４によってスクリュコンベア６，カッタヘッド７，更新管２，先導管１０を一体に前方に推進し、既設埋設管１を更新管２に順次交換する（下記特許文献１を参照）。
【０００４】
一方、既設埋設管更新方法のなかには、既設埋設管の内部に挿入した挿入体を拡径することにより既設埋設管を破壊して半径方向外側に押しのけるとともに、既設埋設管が埋設されていたスペースに更新管を推進することによって既設埋設管を更新するものがある（下記特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８３２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、既設埋設管のなかには、コンクリート管の端部同士を金属製のカラーで接続したものがある。
この場合、図１３に示した既設埋設管更新装置においては、カッタヘッド７に設けた掘削ビットやカッタ８によって金属製のカラーを破壊することになるが、破壊効率が低いことに加えて掘削ビットやカッタ８の寿命が低下するという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載した既設埋設管更新装置は、既設埋設管１を半径方向外側に拡大して破壊するものであるため、既設埋設管１の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼすばかりでなく、土被りが浅い場合には地上の道路表面を隆起させたりクラックを生じさせたりする場合がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、金属製のカラーで接続されている既設埋設管をも容易に破砕して既設埋設管の更新作業を効率よく行う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】
【０００９】
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、
金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を破砕しつつ、更新管を順次推進して前記既設埋設管を更新する装置であって、
前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断する切断手段と、
前記既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射する液体噴射手段と、
前記既設埋設管の内部に向かって先細でかつその基端が前記既設埋設管より大径な円錐状であるとともに、その円錐斜面に前記既設埋設管を破砕するカッタが配設されている破砕手段と、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を後方に搬送するコンベアスクリュと、
前記破砕手段および前記スクリュコンベアを回転駆動しつつ前記更新管と共に前方に推進する推進手段と、を備え、
前記破砕手段を前記既設埋設管と同軸に回転駆動して前記カッタにより前記既設埋設管を破砕しつつ前記外周面により前記カラーを半径方向外側に押動するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するための請求項１１に記載した手段は、
請求項１に記載した既設埋設管更新装置を用いることにより、金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を更新管に更新する方法であって、
前記切断手段により前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断し、
前記液体噴射手段により液体を噴射して前記既設埋設管の周囲の地盤を軟化させ、
前記推進機によって前記破砕手段を回転駆動しつつ前方に推進して前記既設埋設管を破砕しながら前記カラーを半径方向外側に押動し、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を前記コンベアスクリュによって後方に搬送しつつ、
前記推進機により前記更新管を順次推進して既設埋設管を更新す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および請求項１１に記載した既設埋設管の更新方法は、既設埋設管のコンクリート製の管体を接続している金属製のカラーを、掘削ビットやカッタによって破壊するのではなく、切断手段によって予め切断して円周方向に複数の部分に分割した後、分割したカラーを半径方向外側に押動して既設埋設管の周囲に変位させるものである。
そのため、既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射して予め軟化させておくとともに、円錐状の破砕手段を回転駆動して、その外周面に設けたカッタによって既設埋設管をその内周側から破砕しつつ、この破砕手段を前方に推進して分割されたカラーを半径方向外側に押動する。
これにより、掘削ビットやカッタによってカラーを破壊することに起因する掘削作業の効率低下や、掘削ビットやカッタの寿命低下といった問題は発生しない。
さらに、既設埋設管の周囲の地盤を軟化させてから肉厚の薄いカラーのみを半径方向外側に押動する構造であるから、既設埋設管の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼしたり、地上の道路表面を隆起させたりすることがない。
【００１２】
なお、請求項１に記載した既設埋設管更新装置においては、前記破砕手段の前端に案内手段を接続することにより、前記破砕手段が前記既設埋設管と同軸にあるいは更新管の計画中心線と同軸に前進するように案内することができる。
【００１３】
また、前記切断手段は、既設埋設管の管体およびカラーを既設埋設管の内部から一体に切断する回転刃と、この回転刃を回転駆動する回転駆動手段とを有することができる。
すなわち、既設埋設管の内部から回転刃によって管体と共にカラーを切断する構造であるから、カラーをその円周方向の複数の箇所において容易に切断することができる。
なお、回転駆動手段として電動モータや油圧モータを用いることができる。
【００１４】
このとき、前記切断手段は、既設埋設管のコンクリート製の管体を切断する第１の回転刃および金属製のカラーを切断する第２の回転刃と、第１および第２の回転刃をそれぞれ回転駆動する第１および第２の回転駆動手段と、を有することができる。
これにより、コンクリート製の管体を切断するのに適した第１の回転刃によって管体に切り溝を加工した後、金属製のカラーの切断に適した第２の回転刃をこの切り溝に挿入することにより金属製のカラーを効率よく切断することができる。
なお、回転駆動手段として電動モータや油圧モータを用いることができる。
【００１５】
また、前記切断手段には、既設埋設管の内部においてその直径方向に回転刃を揺動させる揺動手段を設けることができる。
これにより、既設埋設管のカラーをその円周方向の一ヶ所において切断した後、回転刃を直径方向に揺動させることにより、円周方向に１８０度離れた箇所を直ちに切断することができる。
【００１６】
また、前記切断手段は、既設埋設管の管体およびカラーを既設埋設管の内部からその直径方向に突き刺して破断する突刺刃と、既設埋設管の内部においてその直径方向に伸縮して突刺刃を直径方向に変位させる伸縮手段とを有することができる。
伸縮手段として、油圧ジャッキやスクリュージャッキ等を用いることができる。
すなわち、既設埋設管の内部から例えば槍の穂先状に形成した突刺刃によって管体と共にカラーを切断するから、簡単な構造でありながらカラーをその円周方向の複数の箇所において容易に切断することができる。
【００１７】
また、請求項３乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置は、切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる回動手段をさらに備えることができる。
すなわち、回転刃や突刺刃によってカラーをその円周方向の一ヶ所において切断した後、回動手段を用いてこれらの回転刃や突刺刃を既設埋設管の軸線の回りに回動させることにより、カラーをその円周方向の別の箇所において切断することができる。
したがって、回転刃や突刺刃を用いてカラーをその円周方向の複数の箇所で切断する作業を容易に行うことができる。
【００１８】
なお、前記切断手段は、破砕手段と分離して設けることができる。
すなわち、切断手段を発進坑から既設埋設管の内部に投入し、到達坑へと移動させながらカラーを切断した後、破砕手段を用いて既設埋設管を破砕しつつカラーを既設埋設管の周囲へと半径方向に押動することができる。
【００１９】
一方、前記切断手段を前記案内手段に設けるとともに、前記案内手段と前記破砕手段との間に軸受手段を介装して、前記案内手段と前記破砕手段とが一体に回転しないようにすることができる。
これにより、切断手段と破砕手段を一体に前進させることができるから、カラーを破断する作業と既設埋設管を破砕する作業を同時に効率よく行うことができる。
なお、切断手段を用いてカラーを円周方向の複数箇所で切断するときには、回動手段を用いて切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる。
【００２０】
他方、前記切断手段を前記案内手段に設けるとともに、前記案内手段と前記破砕手段との間にクラッチ手段を介装し、かつ前記クラッチ手段は前記案内手段が前記破砕手段と一体に回転する状態と回転しない状態とに切り換え可能に構成することができる。
これにより、切断手段を破砕手段と一体に前進させることができるから、カラーを破断する作業と既設埋設管を破砕する作業を同時に効率よく行うことができる。
なお、切断手段を用いてカラーを円周方向の複数箇所において切断するときには、クラッチを接続状態として破砕手段を回動させることにより案内手段を一体に回動させ、切断手段を既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させることができる。
したがって、切断手段に回動手段を設ける必要がなく、その構造を簡単なものとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、金属製のカラーでコンクリート製の管体が接続されている既設埋設管の更新作業を効率よく行う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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の既設埋設管更新装置を示す全体断面図。
【図２】破砕手段を拡大して示す斜視図。
【図３】切断手段を示す断面図。
【図４】切断手段の作動を示す断面図。
【図５】（Ａ）カラーを切断する前の既設埋設管の断面図、および（Ｂ）カラーを切断した後の既設埋設管の断面図。
【図６】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図７】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図８】図１に示した既設埋設管更新装置の作動を示す断面図。
【図９】カラーを半径方向外側に変位させた状態の既設埋設管を示す断面図。
【図１０】第２実施形態の既設埋設管更新装置を示す断面図。
【図１１】第３実施形態の既設埋設管更新装置の切断手段を示す断面図。
【図１２】第４実施形態の既設埋設管更新装置の切断手段を示す断面図。
【図１３】従来の既設埋設管更新装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１〜図１２を参照し、本発明の既設埋設管の更新装置および更新方法の各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、前述した従来技術を含めて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。
【００２４】
第１実施形態
まず最初に図１〜図９を参照し、第１実施形態の既設埋設管の更新装置について説明する。
【００２５】
図１に示した本第１実施形態の既設埋設管の更新装置１００は、図１３に示した従来の既設埋設管更新装置のカッタヘッド７に、既設埋設管１３の内部に向かって先細であり、かつその基端が既設埋設管１３より大径な円錐状の破砕コーン（破砕手段）２１を取り付けた構造となっている。
【００２６】
この破砕コーン２１は、図２に示したように、既設埋設管１３を破砕するための複数のカッタ２２をその円錐外周面２１ａ上に有している。
また、円錐外周面２１ａには、カッタ２２が破砕した既設埋設管１３の破片をスクリュコンベア６の側に取り込むための複数の開口２３が貫設されている。
さらに、円錐外周面２１ａのうち基端側の部分には、既設埋設管１３の周囲の地盤に掘削液を噴射するための噴射孔２４が貫設されており、スクリュコンベア６の内部に挿通された図示されない配管から高圧の掘削液が供給されるようになっている。
【００２７】
また、破砕コーン２１の前端には、軸受２５ａを有した円筒状の接続部材２５を介して案内手段２６が接続されている。
この案内手段２６は、既設埋設管１３の内周面上を摺動する複数の摺動部材２６ａと、これらの摺動部材２６ａを連結する前後の連結部材２６ｂとから構成されている。
そして、後側の連結部材２６ｂの直径方向の中央部に接続部材２５の前端が軸支されるとともに、この連結部材２６ｂの直径方向の端部と接続部材２５との間に伸縮自在な油圧シリンダ２７が介装されている。
なお、この油圧シリンダ２７には、到達坑の側から延びる図示されない油圧配管が接続されていて、到達坑の側からその伸縮動作を制御できるようになっている。
【００２８】
これにより、発進坑３の内部に設けられている推進機４を用いてスクリュコンベア６を回転駆動すると、カッタヘッド７および破砕コーン２１が一体に回転するが、軸受２５ａの作用によって案内手段２６が回転することはない。
また、到達坑の側から油圧シリンダ２７の伸縮を制御することにより、破砕コーン２１が更新管の計画中心と常に同軸となるように制御することができる。
【００２９】
一方、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００は、破砕コーン２１とは別体に設けられた切断手段３０を備えている。
この切断手段３０は、図３に示したように、既設埋設管１３の内部に挿入される管状の本体部分３１と、この本体部分３１の外周にそれぞれ脚３２を介して取り付けられた複数の摺動体３３とを有しており、発進坑３の側から既設埋設管１３の内部に投入された後、到達坑の側から牽引されて既設埋設管１３の内部を前進するようになっている。
【００３０】
また、この切断手段３０は、本体部分３１の一端側の内部に軸受３４，３４によって支持された、本体部分３１の軸線の回りに回動自在な管状体３５を有している。
そして、この管状体３５の後端側の内周面に突設されたブラケット３６には、側面視でＬ字形の揺動アーム３７の基端が揺動自在に軸支されている。
さらに、揺動アーム３７の揺動端には、電動モータ３８が取り付けられ、既設埋設管１３の管体および鋼製カラー１４を既設埋設管１３の内部から切断可能な回転刃３９を回転駆動するようになっている。
【００３１】
一方、管状体３５の前端側の内周面に突設されたブラケット４１には、油圧シリンダ４２の基端が軸支されている。
そして、この油圧シリンダ４２のピストン４２ａの先端は、Ｌ字形揺動アーム３７の一端３７ａに軸支されている。
これにより、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって、回転刃３９を既設埋設管１３の内部においてその直径方向に往復揺動させることができる。
【００３２】
他方、本体部分３１の前端側の内部には、減速機付きモータ４３が設けられており、その回転軸４４は、管状体３５の前端側に固着された蓋体４５に接続されている。
これにより、減速機付きモータ４３を作動させることによって、管状体３５をその軸線の回りに正逆両方向に回動させることができる。
【００３３】
なお、電動モータ３８、油圧シリンダ４２、および減速機付きモータ４３は、到達坑の側から延びる電線および油圧配管４６が接続された制御手段４７によってその作動が制御されるようになっている。
【００３４】
次に図４〜図９を参照し、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００を用いて既設埋設管１３を更新管２に更新する方法について説明する。
【００３５】
本第１実施形態の更新装置１００を用いて既設埋設管１３を更新する際には、まず最初に発進坑３の側から既設埋設管１３の内部に切断手段３０を投入した後、到達坑の側から牽引することによって既設埋設管１３の内部で徐々に前進させる。
【００３６】
そして、既設埋設管１３の単位長さに等しい所定距離だけ切断手段３０が移動する毎に、電動モータ３８を作動させて回転刃３９を回転駆動するとともに、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって揺動アーム３７の揺動端を上下方向に揺動させる。
すると、回転刃３９は、既設埋設管１３の内部で上下方向に往復変位し、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４のうち上下方向に対向する２箇所をそれぞれ切断する。
【００３７】
次いで、減速機付きモータ４３を作動させて、管状体３５をその軸線の回りに例えば９０度回動させる。
そして、電動モータ３８を再び作動させて回転刃３９を回転駆動するとともに、油圧シリンダ４２のピストン４２ａを伸縮させることによって揺動アーム３７の揺動端を左右方向に揺動させる。
すると、回転刃３９は、既設埋設管１３の内部で左右方向に往復変位し、既設埋設管１３の管体およびカラー１４のうち水平方向に対向する２箇所をそれぞれ切断する。
【００３８】
これにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体を接続している金属製のカラー１４は、円周方向の４箇所で切断され、図５（Ａ）に示した最初の状態から図５（Ｂ）に示した切断完了状態となる。
なお、減速機付きモータ４３の作動を制御することにより、カラーを円周方向の８箇所で切断することもできるし、より多くの箇所で切断することもできる。
【００３９】
金属製カラー１４の切断が完了すると、切断手段３０を既設埋設管１３の内部でさらに前進させた後、発進坑３の内部の推進機４を用いてスクリュコンベア６、カッタヘッド７および破砕コーン２１を一体に回転させながら前方に推進する。
同時に、図６に示したように、破砕コーン２１の円錐外周面２１ａに設けられている複数の噴射孔２４から掘削液Ｗを噴射することにより、既設埋設管１３の周囲の地盤を軟化させる。
【００４０】
すると、図７に示したように、破砕コーン２１の円錐外周面２１ａに設けられている複数のカッタ２２は、既設埋設管１３のうちコンクリート製の管体をその内周側から破砕しつつ、金属製カラー１４を既設埋設管１３に対してその半径方向外側に押動する。
このとき、金属製カラー１４は、図５（Ｂ）に示したようにその円周方向の複数箇所が切断されており、かつ既設埋設管１３の周囲の地盤は噴射孔２４から噴射された掘削液によってある程度除去されつつ軟化している。
これにより、複数のカッタ２２は、金属製カラー１４を破壊することなく、図８および図９に示したように、既設埋設管１３の周囲の地盤に向かって金属製カラー１４を半径方向外側に容易に押動することができる。
【００４１】
すなわち、本第１実施形態の既設埋設管更新装置１００においては、カッタ２２が金属製カラー１４を破壊しあるいは切削することがないから、既設埋設管１３を破砕する作業の効率が低下したりカッタ２２の寿命が低下したりすることがない。
さらに、既設埋設管１３の周囲の地盤に高圧の掘削液Ｗを噴射し、この地盤をある程度除去しつつ軟化させてから厚みの薄いカラー１４を半径方向外側に押動するので、既設埋設管１３の周囲に設けられている他の埋設管に悪影響を及ぼしたり、地上の道路表面を隆起させたりすることがない。
【００４２】
なお、金属製カラー１４は、推進した更新管２の周囲に残置することになるが、破砕した既設埋設管１３の破片や土砂と共に、スクリュコンベア６によって発進坑３の側に回収することもできる。
【００４３】
第２実施形態
次に図１０を参照し、第２実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００４４】
上述した第１実施形態の更新装置１００においては、切断手段３０が破砕コーン２１とは別体に設けられていた。
これに対し、本第２実施形態の更新装置２００における切断手段５０は、接続部材５１およびクラッチ５２を介して破砕コーン２１に接続されて、スクリュコンベア６、カッタヘッド７および破砕コーン２１と一体に既設埋設管１３の内部で前進する構造となっている。
【００４５】
具体的に説明すると、切断手段５０は、既設埋設管１３の内部に挿入される有底円筒状の本体部分５３を有しており、その底壁５３ａにクラッチ５２が連結されている。
また、本体部分５３の外周には複数の摺動体５３ｂが設けられており、既設埋設管１３の内部を摺動して前進するようになっている。
【００４６】
また、本体部分５３の後端側の内周面に突設されたブラケット５４には、油圧シリンダ５５の基端が軸支されている。
さらに、本体部分５３の前端側の内周面に突設されたブラケット５６には、側面視でＬ字形の揺動アーム５７の基端が揺動自在に軸支されている。
そして、この揺動アーム５７の揺動端には、電動モータ５８が取り付けられ、既設埋設管１３の管体および鋼製カラー１４を既設埋設管１３の内部から切断可能な回転刃５９を回転駆動するようになっている。
これにより、油圧シリンダ５５を伸縮させることによって、回転刃５９を既設埋設管１３の内部においてその直径方向に往復揺動させることができる。
【００４７】
一方、この切断手段５０の本体部分５３は、クラッチ５２の作動を制御することにより、既設埋設管１３の軸線の回りに破砕コーン２１と一体に回動させることができる。
これにより、回転刃５９によって既設埋設管１３のカラー１４を切断する位置を変更するときには、クラッチ５２を接続状態とした後、発進坑３に設けた推進機４を作動させて破砕コーン２１を例えば９０度だけ回動させると、切断手段５０の本体部分５３もまた９０度回動することになる。
なお、破砕コーン２１を用いて既設埋設管１３を破砕するときには、クラッチ５２を接続解除状態とし、切断手段５０が破砕コーン２１と一体に回転しないようにする。
【００４８】
なお、クラッチ５２、油圧シリンダ５５、および電動モータ５８は、到達坑の側から延びる電線および油圧配管が接続された図示されない制御手段によってその作動が制御されるようになっている。
【００４９】
すなわち、本第２実施形態の既設埋設管更新装置２００は、切断手段５０を破砕コーン２１に接続したものである。
これにより、切断手段５０を用いて既設埋設管１３のコンクリート製の管体や金属製カラー１４を切断する作業と、破砕コーン２１を用いて既設埋設管１３を内周側から破砕する作業およびカラー１４を半径方向外側に押動する作業とを同時に実施できるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
また、切断手段５０は、既設埋設管１３の軸線の回りに回動するための機構を有していないので、その構造を簡単なものとすることができる。
【００５０】
第３実施形態
次に図１１を参照し、第３実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００５１】
上述した第２実施形態の更新装置２００においては、切断手段５０に設けた一枚の回転刃５９によって既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４を切断するようになっていた。
これに対して、本第３実施形態の既設埋設管更新装置３００の切断手段６０は、コンクリート製の管体を切断するための回転刃と、金属製のカラー１４を切断するための回転刃の両方を備えている。
【００５２】
具体的に説明すると、ブラケット５６にその基端が軸支されている揺動腕６１の揺動端はＴ字形となっており、その一方に端部に設けた第１の電動モータ６２が第１の回転刃６３を回転駆動するとともに、その他方の端部に設けらた第２の電動モータ６４が第２の回転刃６５を回転駆動するようになっている。
そして、第１の回転刃６３はコンクリート製の管体を切断するのに最適な構造となっており、第２の回転刃６５は金属製のカラー１４を切断するのに最適な構造となっている。
【００５３】
この切断手段６０を用いて既設埋設管１３のカラー１４を切断する際には、まず最初に第１の回転刃６３を上方に変位させて既設埋設管１３のコンクリート製の管体に上側の切り溝を加工する。
次いで、クラッチ５２を接続した状態で破砕コーン２１を９０度回動させることにより、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りで９０度回動させた後、第１の回転刃６３を水平に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に水平方向左側の切り溝を加工する。
同様に、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りでさらに９０度回動させた後、第１の回転刃６３を下方に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に下側の切り溝を加工する。
このとき、揺動アーム６１を上方に揺動させて第２の回転刃６５を上側の切り溝内に挿入した後、第２の電動モータ６４を作動させて第２の回転刃６５を回転駆動しつつ、揺動アーム６１をさらに上方に揺動させることにより、金属製のカラー１４の上側部分を切断することができる。
【００５４】
その後、切断手段６０を既設埋設管１３の軸線の回りでさらに９０度回動させた後、第１の回転刃６３を水平に変位させて、既設埋設管１３のコンクリート製の管体に水平方向右側の切り溝を加工する。
このとき、揺動アーム６１を水平方向左側に揺動させて第２の回転刃６５を水平方向左側の切り溝内に挿入した後、第２の電動モータ６４を作動させて第２の回転刃６５を回転駆動しつつ、揺動アーム６１をさらに水平方向左側に揺動させることにより、金属製のカラー１４の右側部分を切断することができる。
以下、同様の操作を繰り返すことにより、図５（Ｂ）に示したように既設埋設管１３のカラー１４の上下左右の４箇所を切断することができる。
【００５５】
すなわち、本第３実施形態の既設埋設管更新装置３００における切断手段６０は、既設埋設管１３のうちコンクリート製の管体を切断するための第１の回転刃６３と、金属製のカラー１４を切断するための第２の回転刃６５の両方を備えている。
これにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４をそれぞれ容易に切断することができるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
【００５６】
第４実施形態
次に図１２を参照し、第４実施形態の既設埋設管更新装置について説明する。
【００５７】
上述した第１〜第３実施形態の更新装置１００，２００，３００の各切断手段３０，５０，６０は、いずれも回転刃を用いて既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４を切断する構造となっていた。
これに対して、本第４実施形態の既設埋設管更新装置４００の切断手段７０は、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製カラー１４に、既設埋設管１３の内部からその直径方向に突刺刃を突き刺して破断する構造となっている。
【００５８】
具体的に説明すると、切断手段７０の揺動腕７１の先端には油圧ジャッキ７２が取り付けられている。
そして、この油圧ジャッキ７２のピストン７３の先端には、槍の穂先のような側面視で三角形状の薄い突刺刃７４が固定されている。
これにより、既設埋設管１３の内部において油圧ジャッキ７２を伸長させてピストン７３を上昇させると、突刺刃７４が既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４に突き刺さり、カラー１４の上側部分を破断する。
【００５９】
次いで、ピストン７３を降下させて油圧ジャッキ７２の全長を短縮させた後、クラッチ５２を接続した状態で破砕コーン２１を９０度回動させることにより、油圧ジャッキ７２が水平方向に延びるようにする。
そして、油圧ジャッキ７２を伸長させると、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４に突刺刃７４が突き刺さり、カラー１４の水平方向左側の部分を破断する。
以下、同様の操作を繰り返すことにより、図５（Ｂ）に示したように既設埋設管１３のカラー１４の上下左右の４箇所を切断することができる。
【００６０】
すなわち、本第４実施形態の既設埋設管更新装置４００における切断手段７０は、油圧ジャッキ７２と突刺刃７４とを組み合わせたものであり、その構造が極めて簡単である。
これにより、既設埋設管１３のうち金属製カラー１４の厚みが薄いものについては、これを容易に破断できるから、既設埋設管の更新作業を効率よく行うことができる。
【００６１】
以上、本発明による既設埋設管の更新装置および更新方法の各実施形態に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、上述した第１実施形態の既設埋設管更新装置１０の切断手段３０においては、その後端側に一枚の回転刃３９を設ける構造となっていた。
これに対して、この切断手段３０を改造し、その前端側に第１の回転刃を揺動自在に設けるとともに、その後端側に第２の回転刃を設ける構造とすることにより、既設埋設管１３のコンクリート製の管体および金属製のカラー１４をそれぞれ個別に効率よく切断する構造とすることもできる。
また、切断手段３０，５０，６０における電動モータ３８、５８、６２、６４は、いずれも油圧モータに置き換えることもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 既設埋設管
２ 更新管
３ 発進坑
４ 推進機
５ 駆動モータおよび減速機
６ スクリュコンベア
７ カッタヘッド
８ 掘削ビット
９ ケーシング
１０ 先導管
１１ 刃口
１３ 既設埋設管
１４ カラー
２１ 破砕コーン（破砕手段）
２２ カッタ
２４ 噴射孔
２５ 接続部材
２５ａ クラッチ
３０ 切断手段
５０ 切断手段
６０ 切断手段
１００ 第１実施形態の既設埋設管更新装置
２００ 第２実施形態の既設埋設管更新装置
３００ 第３実施形態の既設埋設管更新装置
４００ 第４実施形態の既設埋設管更新装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を破砕しつつ、更新管を順次推進して前記既設埋設管を更新する装置であって、
前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断する切断手段と、
前記既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射する液体噴射手段と、
前記既設埋設管の内部に向かって先細でかつその基端が前記既設埋設管より大径な円錐状であるとともに、その円錐斜面に前記既設埋設管を破砕するカッタが配設されている破砕手段と、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を後方に搬送するコンベアスクリュと、
前記破砕手段および前記スクリュコンベアを回転駆動しつつ前記更新管と共に前方に推進する推進手段と、を備え、
前記破砕手段を前記既設埋設管と同軸に回転駆動して前記カッタにより前記既設埋設管を破砕しつつ前記外周面により前記カラーを半径方向外側に押動するように構成されていることを特徴とする既設埋設管更新装置。
【請求項２】
前記破砕手段の前端に接続されて前記既設埋設管の内部に位置し、前記破砕手段が前記既設埋設管と同軸に前進するように案内する案内手段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更新装置。
【請求項３】
前記切断手段は、前記既設埋設管の管体およびカラーを前記既設埋設管の内部から一体に切断する回転刃と、この回転刃を回転駆動する回転駆動手段とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項４】
前記切断手段は、前記既設埋設管のコンクリート製の管体を切断する第１の回転刃および金属製の前記カラーを切断する第２の回転刃と、前記第１および第２の回転刃をそれぞれ回転駆動する第１および第２の回転駆動手段と、を有していることを特徴とする請求項３に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項５】
前記切断手段は、前記既設埋設管の内部においてその直径方向に前記回転刃を揺動させる揺動手段を有していることを特徴とする請求項３または４に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項６】
前記切断手段は、前記既設埋設管の管体およびカラーを前記既設埋設管の内部からその直径方向に突き刺して破断する突刺刃と、前記既設埋設管の内部においてその直径方向に伸縮して前記突刺刃を変位させる伸縮手段とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項７】
前記切断手段を前記既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる回動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項８】
前記切断手段は、前記破砕手段と分離して設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項９】
前記切断手段は、前記案内手段に設けられており、
かつ前記案内手段と前記破砕手段との間に軸受手段が介装されて、前記案内手段と前記破砕手段とが一体に回転しないようになっていることを特徴とする請求項９に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項１０】
前記切断手段は、前記案内手段に設けられており、
かつ前記案内手段と前記破砕手段との間にクラッチ手段が介装されて、
前記クラッチ手段は、前記案内手段が前記破砕手段と一体に回転する状態と回転しない状態とに切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項１１】
請求項１に記載した既設埋設管更新装置を用いることにより、金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を更新管に更新する方法であって、
前記切断手段により前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断し、
前記液体噴射手段により液体を噴射して前記既設埋設管の周囲の地盤を軟化させ、
前記推進機によって前記破砕手段を回転駆動しつつ前方に推進して前記既設埋設管を破砕しながら前記カラーを半径方向外側に押動し、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を前記コンベアスクリュによって後方に搬送しつつ、
前記推進機により前記更新管を順次推進して既設埋設管を更新することを特徴とする既設埋設管の更新方法。
【請求項１】
金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を破砕しつつ、更新管を順次推進して前記既設埋設管を更新する装置であって、
前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断する切断手段と、
前記既設埋設管の周囲の地盤に液体を噴射する液体噴射手段と、
前記既設埋設管の内部に向かって先細でかつその基端が前記既設埋設管より大径な円錐状であるとともに、その円錐斜面に前記既設埋設管を破砕するカッタが配設されている破砕手段と、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を後方に搬送するコンベアスクリュと、
前記破砕手段および前記スクリュコンベアを回転駆動しつつ前記更新管と共に前方に推進する推進手段と、を備え、
前記破砕手段を前記既設埋設管と同軸に回転駆動して前記カッタにより前記既設埋設管を破砕しつつ前記外周面により前記カラーを半径方向外側に押動するように構成されていることを特徴とする既設埋設管更新装置。
【請求項２】
前記破砕手段の前端に接続されて前記既設埋設管の内部に位置し、前記破砕手段が前記既設埋設管と同軸に前進するように案内する案内手段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更新装置。
【請求項３】
前記切断手段は、前記既設埋設管の管体およびカラーを前記既設埋設管の内部から一体に切断する回転刃と、この回転刃を回転駆動する回転駆動手段とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項４】
前記切断手段は、前記既設埋設管のコンクリート製の管体を切断する第１の回転刃および金属製の前記カラーを切断する第２の回転刃と、前記第１および第２の回転刃をそれぞれ回転駆動する第１および第２の回転駆動手段と、を有していることを特徴とする請求項３に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項５】
前記切断手段は、前記既設埋設管の内部においてその直径方向に前記回転刃を揺動させる揺動手段を有していることを特徴とする請求項３または４に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項６】
前記切断手段は、前記既設埋設管の管体およびカラーを前記既設埋設管の内部からその直径方向に突き刺して破断する突刺刃と、前記既設埋設管の内部においてその直径方向に伸縮して前記突刺刃を変位させる伸縮手段とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項７】
前記切断手段を前記既設埋設管の軸線の回りに一体に回動させる回動手段をさらに備えることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項８】
前記切断手段は、前記破砕手段と分離して設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項９】
前記切断手段は、前記案内手段に設けられており、
かつ前記案内手段と前記破砕手段との間に軸受手段が介装されて、前記案内手段と前記破砕手段とが一体に回転しないようになっていることを特徴とする請求項９に記載した既設埋設管更新装置。
【請求項１０】
前記切断手段は、前記案内手段に設けられており、
かつ前記案内手段と前記破砕手段との間にクラッチ手段が介装されて、
前記クラッチ手段は、前記案内手段が前記破砕手段と一体に回転する状態と回転しない状態とに切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載した既設埋設管更新装置。
【請求項１１】
請求項１に記載した既設埋設管更新装置を用いることにより、金属製のカラーによって管体が接続されている既設埋設管を更新管に更新する方法であって、
前記切断手段により前記カラーをその円周方向の複数箇所において切断し、
前記液体噴射手段により液体を噴射して前記既設埋設管の周囲の地盤を軟化させ、
前記推進機によって前記破砕手段を回転駆動しつつ前方に推進して前記既設埋設管を破砕しながら前記カラーを半径方向外側に押動し、
前記既設埋設管の破片および前記地盤の土砂を前記コンベアスクリュによって後方に搬送しつつ、
前記推進機により前記更新管を順次推進して既設埋設管を更新することを特徴とする既設埋設管の更新方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２６７６９（Ｐ２０１１−２６７６９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７０２３３（Ｐ２００９−１７０２３３）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００１７７４１６）三和機材株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００１７７４１６）三和機材株式会社 (144)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]