(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記内管と前記外管の管芯が同一となり、かつ、前記外管に対して前記内管が回転自在となるように、前記内管と前記外管とを結合する結合部材を前記内管と前記外管との間に具備する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の地中長尺物の撤去装置。
【背景技術】
【0002】
近年、耐用年数が過ぎるなどして不要となった電力ケーブルなどの地中長尺物が急速に増加している。このような地中長尺物は、維持費用やリサイクル、地中空間の有効利用の観点から、速やかに撤去することが望まれる。
【0003】
ところで、電力ケーブルや、通信ケーブル、ガス管、水道管などを地中長尺物の埋設方式には、直接埋設方式と呼ばれるものと、管路埋設方式と呼ばれるものなどがあり、従来、その埋設方式に応じて異なる撤去方法が実施されている。
【0004】
直接埋設方式は、トラフ内に電力ケーブルなどの埋設対象物を配置して地中に直接埋設するものである。一方、管路埋設方式は、マンホール間に布設した管の中に電力ケーブルなどの地中長尺物を収容して埋設するものである。
【0005】
直接埋設方式で埋設された地中長尺物を撤去する場合には、埋設された地中長尺物の上側の土砂を地表から掘り起こす方法が採られる。
【0006】
一方、管路埋設方式で埋設された地中長尺物を撤去する場合には、管内に収容された撤去対象の長尺物をマンホール内から引っ張ることで、管内から引っ張り出す方法が採られる。しかし、長年の間に例えば地盤改良剤などが管内に浸透することが原因となって、撤去対象の地中長尺物は、管内に固着してしまい、管内から容易に引っ張り出すことができない状態となっていることが多い。そこで従来、このように管内に固着している地中ケーブルを撤去する方法が、特許文献1、2に記載されている。この特許文献1、2の方法は、要するに、撤去対象である地中長尺物を内挿しながら地中長尺物の延在方向に掘進する掘進管を用いて、地中長尺物をその周辺物から離間させることにより、地中長尺物を撤去するようになされたものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、直接埋設方式で埋設された地中長尺物は、その上側の土を掘り起こして撤去を行わなければならないので、撤去工事が大がかりとなるだけでなく、地中長尺物の上方の地表面に建物などの構造物がある場合には掘り起こしての撤去が事実上不可能となる。また、地表面に構造物が無い場合でも、撤去対象の地中長尺物に近接した位置に他の埋設物などが存在する場合には、それらを損傷させずに撤去を行うことは困難であった。
【0009】
また、特許文献1、2では、掘進管内へ水などを注水するようになっている。例えば特許文献2では、挿入管(可撓性管)内へ注水された水は、剥がし用ヘッドの先端から吹き出し、作業側に流れ出る構成とされている。
【0010】
しかしながら、挿入管(可撓性管)はケーブルをはめ込んだ構造とされており、挿入管の内面とケーブル間は数ミリ程度(特許文献2では4mm)の空隙しかないので、この空隙に削りカスなどのゴミが詰まって、先端まで加圧水などが届かない現象が発生するおそれがある。
【0011】
また、還流水については、特許文献2には、可撓性管(挿入管)と管路との間(隙間)を通ると記載されているが、この隙間も14mmであり、掘削物の目詰まりで、還流水が作業場所に戻らない事象が発生するおそれがある。還流水が作業側に戻らないと言うことは、掘削物を外部搬出できないと言うことである。そこで、この対処法としては、挿入管を引き戻し、管路内面とケーブル間に詰まっている掘削物を除去する方法が考えられるが、このようにすると連続作業ができなくなり、結果として撤去対象を撤去するまでに長時間を要することとなる。
【0012】
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、地中長尺物の撤去に適した水の流れを作り出して、地中長尺物を容易に撤去することができる、地中長尺物の撤去装置を提供する。また、本発明は、直接埋設方式で埋設された地中長尺物の上方の地表面に建物などの構造物がある場合や、地中長尺物に近接した位置に他の埋設物などが存在する場合でも、地中長尺物を撤去することができる地中長尺物の撤去方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の地中長尺物の撤去装置の一つの態様は、
撤去対象である地中長尺物を内挿しながら前記地中長尺物の延在方向に掘進する掘進管
と、前記掘進管に水を供給する給水部と、前記掘進管に掘進するための駆動力を与える推進機と、を有し、前記掘進管を用いて、前記地中長尺物をその周辺物から離間させることにより、前記地中長尺物を撤去するようになされた、地中長尺物の撤去装置であって、
前記掘進管は、前記地中長尺物が内挿される内管と、前記内管の外周側に配置された外管と、を有する多重管構造を備え、
前記内管又は前記外管のいずれかの管の掘進方向先端には掘進刃を備え、
前記内管
の外面と前記外管
の内面との間
には、前記給水部より所定の水圧の水が供給され当該水が前記掘進管先端に向かって流れる隙間を備え、
前記内管の外面は、掘進方向先端部分が後端部分よりも拡径しており、前記隙間は、前記掘進方向先端側が他の部分よりも狭まっており、当該狭まった隙間の掘進方向先端から前記水が噴出される噴出部を備え、
前記内管の内面と前記地中長尺物の外面との間には、前記噴出部より噴出した前記水が前記推進機の方に戻ってくるための隙間を備え、
前記推進機が前記掘進刃を備える管を回転させながら、前記地中長尺物の延在方向に掘進可能な、
地中長尺物の撤去装置。
【0014】
本発明の地中長尺物の撤去方法の一つの態様は、
地中長尺物の埋設径路に発進
坑及び到達
坑を掘削する工程と、
前記発進
坑及び到達
坑内で前記地中長尺物を切断する工程と、
前記発進
坑内において、前記地中長尺物を内挿するように掘進管を設置すると共に、この掘進管に回転力及び押し込み力を与える推進機を設置する工程と、
前記掘進管に水を供給する給水部を設置する工程と、
を含み、
前記地中長尺物が内挿される内管と、前記内管の外周側に配置された外管と、を有する多重管構造を備え、
前記内管又は前記外管のいずれかの管の掘進方向先端には掘進刃を備える前記掘進管を用いて、
前記給水部より所定の水圧の水を供給することで前記内管
の外面と前記外管
の内面との間
の隙間に
前記掘進管先端に向かって水を流し、前記内管の外面は、掘進方向先端部分が後端部分よりも拡径して、他の部分よりも狭まっている前記隙間の前記掘進方向先端部分から前記水を噴出させながら、前記掘進刃を備える管を回転させることで、前記地中長尺物の延在方向に前記掘進管を掘進
することにより、前記噴出した水と前記掘進刃と協働して掘削物を掘削し、当該掘削物が混ざった前記水を、前記内管の内面と前記地中長尺物の外面との間の隙間を通って前記推進機の方向に還流させる工
程を更に含む、
地中長尺物の撤去方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、掘進管が多重管構造となっているので、地中長尺物の撤去に適した水の流れを作り出して、地中長尺物を容易に撤去することができるようになる。また、地中長尺物の埋設径路に発進
坑及び到達
坑を掘削し、多重管構造の掘進管を用いて掘進を行うので、直接埋設方式で埋設された地中長尺物の上方の地表面に建物などの構造物がある場合や、地中長尺物に近接した位置に他の埋設物などが存在する場合でも、地中長尺物を撤去することができるようになる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態に係る地中長尺物の撤去装置(以下、単に撤去装置と呼ぶ)の概略構成を示す。実施の形態では、本発明の撤去装置を、直接埋設方式で埋設された電力ケーブルの撤去に適用した場合について説明する。
【0019】
撤去装置は、撤去対象である地中長尺物としての電力ケーブル1を内挿しながら電力ケーブル1の延在方向に掘進する掘進管100と、掘進管100に掘進するための駆動力を与える推進機10と、掘進管100に水を供給する給水部20と、掘進管100から戻ってくる掘削物が混じった水を排水する排水部30と、電力ケーブル1を挟み込んで引っ張るボールローラーを備える引抜装置40と、を有する。
【0020】
本実施の形態の撤去装置を用いるに際しては、先ず、発進
坑2及び到達
坑3を掘削する。この発進
坑2及び到達
坑3はバックホウなどを用いて地表面から掘削すればよい。発進
坑2と到達
坑3の間の距離は、地中での電力ケーブル1の固着の程度や、発進
坑2及び到達
坑3を掘削可能な位置などに応じて、適宜選定すればよい。実際には、発進
坑2と到達
坑3の間の距離は200m程度である。また、一般に電力ケーブル1は、地表から1.2m程度の深さに埋設されているので、発進
坑2及び到達
坑3の深さは1.5m程度である。また、発進
坑2及び到達
坑3の幅及び奥行きは3m程度である。
【0021】
次に、発進
坑2及び到達
坑3内で電力ケーブル1を切断する。次に、発進
坑2内では、電力ケーブル1を内挿するように掘進管100を設置すると共に、この掘進管100に接続するように推進機10を設置する。掘進管100は、掘進が進むにつれて順次ロッドが継ぎ足されて長くされる。このロッドの継ぎ足しの仕方は、一般的なボーリングマシンと同様である。到達
坑3内では、電力ケーブル1を引抜装置40の2つのボールローラー間に挟持された状態にする。引抜装置40は、掘進管100が掘進している間、2つのボールローラー間に挟まれた電力ケーブル1を掘進方向に引っ張る。この張力は例えば1重量トン程度である。
【0022】
図2は、本実施の形態の掘進管100の詳細構成を示す断面図である。
【0023】
掘進管100は、内管110と外管120とからなる二重管構造となっている。ここでは内管110及び外管120は鉄製であるが、材料は限定されない。
【0024】
内管110は、ビット部111と、ロッド112と、ロッドカップリング113とから構成されている。これらの部品は、互いに螺合により接続される。掘進方向先端に接続されるビット部111には、超硬チップ111aが取り付けられている。超硬チップ111aは、ビット部111の先端部分の前面及び側面にロー付けされている。ただし、ビット部111における掘削刃の構造はこれに限らない。複数のロッド112は、ロッドカップリング113を介して接続される。ロッド112及びロッドカップリング113の内径は、内挿される撤去対象の電力ケーブル1の外径よりも10mm程度大きくされており、これにより、電力ケーブル1が内挿されたときに、ロッド112及びロッドカップリング113の内面と電力ケーブル1との外面との間には5mm程度の隙間が生じるようになっている。
【0025】
内管110のロッド112の外面には複数のガイドローラー114が設けられている。これにより、内管110は、ガイドローラー114によって、内管110の外面と外管120の内面との距離が一定に保たれながら、外管120に対して回転自在となるように支持されている。
図2では、ガイドローラー114が1つのロッド112に設けられている様子が示されているが、ガイドローラー114は各ロッド112に設けられている。なお、ガイドローラー114に代えてベアリングなどを設けてもよい。要は、内管110と外管120の管芯が同一となり、かつ、外管120に対して内管110が回転自在となるように、内管110と外管120とを結合する結合部材を、内管110と外管120との間に設ければよい。
【0026】
ビット部111は、ロッド112と比較して径が大きい構成となっている。これにより、内管110と外管120との間の隙間(具体的には内管110の外面と外管120の内面との間の隙間)は、内管110の(掘進方向側)先端部分であるビット部111においてロッド112の位置の隙間よりも狭くなっている。また、ビット部111の内面にはテーパ面111bが形成されており、ビット部111の内径は、このテーパ面111bの位置において、掘進方向側の先端側に向かって徐々に拡径したじょうご状となっている。
【0027】
また、内管110は、外管120よりも掘進方向に突き出ている。具体的には、ビット部111の先端が外管120の先端よりも5mm程度突き出ている。
【0028】
さらに、内管110の内面には渦状の溝が形成されている。
図3は、その様子を示した、ロッド112の内面の展開図である。ロッド112の内面には、
図3に示すような渦状の溝112aが形成されている。
【0029】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
【0030】
先ず、上述したように発進
坑2及び到達
坑3を掘削し、発進
坑2及び到達
坑3内で電力ケーブル1を切断し、発進
坑2内で、電力ケーブル1を内挿するように掘進管100を設置すると共にこの掘進管100に接続するように推進機10を設置する。また、到達
坑3内で、電力ケーブル1を引抜装置40の2つのボールローラー間に挟持させる。
【0031】
このような準備が完了すると、引抜装置40によって電力ケーブル1を引っ張りながら、掘進管100及び推進機10による掘進を行う。掘進は、推進機10が内管110を回転させながら、内管110及び外管120を掘進方向に押圧することで行われる。
【0032】
これに加えて、掘進時には、内管110の外面と外管120の内面との間の隙間に、給水部20によって所定の水圧とされた水が推進機10内の給水径路(図示せず)を通して供給される。このように、内管110の外面と外管120の内面との間の隙間に供給された水は、掘進管100の先端から噴出する。
【0033】
図4は、掘進管100内における水の流れを示した断面図である。供給された水は、内管110の外面と外管120の内面との間の隙間を通って掘進管100の先端側(掘進方向側)に向かって流れる注水F0は、掘進管100の先端から噴出する。掘進管100の先端から噴出した噴出水F1は、超硬チップ111aと協働して土砂などの掘削物を掘削する。そして、掘削物が混ざった還流水F2は、内管110の内面と電力ケーブル1の外面との間の隙間を通って推進機10(
図1参照)の方向に戻ってくる。この掘削物が混ざった還流水F2は、推進機10の排水径路(図示せず)を通って排水部30(
図1参照)に送られる。
【0034】
このように、本実施の形態においては、掘進管100を二重管構造とし、内管110と外管120との間の隙間を通して噴出水F1を噴出すると共に、還流水F2は内管110と電力ケーブル1との間の隙間を通るようにしたことにより、噴出水F1の力で掘削物を崩しながら先端刃で削りつつ、掘削物の混ざった還流水F2を排水するといった一連の動作を連続的に行うことができ、かつ、電力ケーブル1の撤去に適した水の流れを作り出すことができる。
【0035】
つまり、従来の一重管構造の掘削管においては、噴射水と、掘削物を含んだ還流水と、の還流を同一の管内で行う構造となっているので、実際上、噴射切削後に注水を停止し、先端部の溜まり水による圧力で掘削物を後方(後端側)に戻して除去する必要がある。よって、一重管構造の掘削管においては、噴射を停止することから、水の還流を用いた掘削物の除去ができない構造であり、掘削物が掘削管内に詰まり易い構造となっている。掘削物が掘削管内に詰った場合には、掘削管内に注水して詰まりを改善する必要があり、その分作業時間が長くなる。本実施の形態の二重管構造によれば、このような問題を解決できる。
【0036】
本実施の形態の二重管構造では、噴出水F1は、掘削物が流れ込まない専用の流路を通るので、目詰まりの生じない流路を通って、確実に先端部に到達する。一方、還流水F2は、注水F0とは別の流路を通って噴出水F1の水圧により後方に戻される。
【0037】
ここで、還流水F2には掘削物が混入するので、この掘削物が大きいと、内管110と電力ケーブル1との間の隙間に詰まる可能性もある。これに対処するために、本実施の形態では、内管110の先端部分にテーパ面111bを形成して、内管110の内面(ビット部111の内面)を掘進方向側の先端側に向かって徐々に拡径したじょうご状にしている。このようにすることで、掘削物が混入した還流水F2は、内管110のロッド112部分と電力ケーブル1との間のような狭い隙間にいきなり入るのではなく、じょうご状に広い隙間となっている内管110の先端側の内面、すなわち回転しているビット部111の内面で撹拌されながら、スムーズにロッド112(内管110)と電力ケーブル1との間の隙間に取り込まれる。この撹拌により、掘削物がより細かくなるので、内管110と電力ケーブル1との間の隙間における目詰まりを抑制できる。
【0038】
さらに、ロッド112の内面には
図3に示したような溝112aが形成されているので、内管110と電力ケーブル1との間の隙間に渦現象が生じるので、掘削物を速やかに後方に搬出することができる。もしも、内管110と電力ケーブル1との間の隙間に掘削物が詰まった場合には、内管110を逆回転させれば、詰まった掘削物はビット部111の内面の拡径部へと押し出されるので、その位置で内管110を回転させ続けることにより、ビット部111の内面で掘削物を撹拌して砕くことができ、目詰まりを解消できる。また、内管110と電力ケーブル1との間の隙間に掘削物が詰まった場合には、内管110の正回転及び逆回転を数回繰り返えせば、詰まった掘削物は溝112aによって破断されるので、目詰まりが解消される。
【0039】
また、内管110の外面の掘進方向先端側を後端側よりも拡径して、掘進方向先端部分での内管110と外管120との間の隙間を狭くしたことにより、(掘進管100の後端側に別途加圧装置を設けることなく)注水F0は掘進方向先端部分で水圧が上昇し、掘進管100の先端から噴出水F1が勢いよく噴出する。この結果、掘削能力が向上する。掘進管100の掘進方向先端部分での内管110と外管120との間の隙間を狭くしたことにより、加圧装置がなくても掘進方向先端部分で水圧を上昇させることができる。
【0040】
また、本実施の形態の二重管構造によれば、内管110と電力ケーブル1との間の還流水F2によって、電力ケーブル1に対して電力ケーブル1を掘進方向に押し出す力(抗力のように還流水F2とは逆向きの力)が働く。これにより、従来に比して弱い引っ張り力で電力ケーブル1を到達
坑3に引っ張り出すことができるようになり、小スペースに設置可能な、従来に比して引っ張り能力の低い簡易な構成の引抜装置40を用いることができるようになる。よって、小スペースでの施工が可能となる。
【0041】
また、本実施の形態の二重管構造によれば、外管120は回転せず内管110のみが回転する構成とし、さらに内管110をガイドローラー114を介して外管120によって支持する構成としたことにより、回転しながら前進する内管110の左右上下方向のぶれ挙動を抑制できる。この結果、掘削による電力ケーブル1の損傷を抑制しながら、掘進管100を安定的に前進させることができる。因みに、掘進管100は接続部で撓むことができる構成となっているので、電力ケーブル1の曲がりに追従できる。また、掘進管100をポリエチレンのような可撓性材料によって形成すれば、電力ケーブル1の曲がりにより追従させることができる。
【0042】
また、外管120は、周囲の土砂が内管110の位置に崩れてくるのを防止する役割も果たしている。これにより、無駄な土を除去することによって地中に空間ができてしまうことを防止でき、地表面の陥没などを防止できる。本実施の形態では、外管120の掘進方向側先端部が、内管110(ビット部111)の掘進方向先端部の掘削刃(超硬チップ111a)の後端部の傍に配置された状態で掘進するため、内管110の回転で掘削された後、後端側の外管120も同時に掘進方向に前進するため、周囲の土砂が崩れてくるのを効果的に防止することができる。
【0043】
このような、掘進管100及び推進機10を用いた掘進が行われることにより、電力ケーブル1がその周辺物から離間され、引抜装置40によって引っ張り出されて撤去されると、次に、給水を停止した状態で推進機10によって掘進管100が逆回転しながら掘進方向と逆方向に引っ張ることにより掘進管100を引き抜く。最後に、発進
坑2から流動化処理剤などを流し込むことで、掘進管100を引き抜いた後に残る空間を充填する。なお、内管110のみを引き抜いて外管120を残すようにしてもよい。この場合には、空間を充填する処理を行わなくてもよい。また、外管120を新たな電力ケーブルを布設するための管路として用いることもできる。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態によれば、二重管構造の掘進管100を用いて、内管110と外管120との間、及び、内管110と電力ケーブル1との間に水を流しながら、内管110を回転させて、掘進管100を掘進させることで、電力ケーブル1をその周辺物から離間させるようにしたことにより、電力ケーブル1の撤去に適した水の流れを作り出して、電力ケーブル1を容易に撤去することができる。
【0045】
また、本実施の形態によれば、電力ケーブル1の埋設径路に発進
坑2及び到達
坑3を掘削し、二重管構造の掘進管100を用いて、内管110と外管120との間、及び、内管110と電力ケーブル1との間に水を流しながら、内管110を回転させることで、電力ケーブル1をその周辺物から離間させるようにしたことにより、直接埋設方式で埋設された電力ケーブル1の上方の地表面に建物などの構造物がある場合や、電力ケーブル1に近接した位置に他の埋設物などが存在する場合でも、電力ケーブル1を良好に撤去することができる。
【0046】
なお、上述の実施の形態では、撤去対象が電力ケーブル1である場合について述べたが、撤去対象はこれに限らず、例えば通信ケーブルや、ガス管、水道管などが撤去対象であってもよい。本発明は地中長尺物を撤去する場合に広く適用可能である。
【0047】
また、上述の実施の形態では、本発明を、直接埋設方式で埋設された地中長尺物を撤去するために用いた場合について述べたが、管路埋設方式などの他の埋設方式で埋設された地中長尺物を撤去する場合にも用いることができる。本発明を管路埋設方式で埋設された地中長尺物を撤去する場合に用いると、外管120によって管路を保護できるので、管路を損傷させずに地中長尺物を撤去できるようになる。また、地中長尺物撤去後に外管120を抜き取らなければ、新たな管路として用いることもできる。
【0048】
また、上述の実施の形態では、掘削刃(超硬チップ111a)を内管110(ビット部111)に取り付け、外管120を回転させずに内管110のみを回転させた場合について述べたが、外管に掘削刃を取り付け、外管のみを回転させてもよい。ただし、上述の実施の形態のような直接埋設方式の場合は、外管120に掘削刃を取り付けて外管120を回転させると、周囲の土砂が崩れるおそれがあるため、直接埋設方式の場合は上述の実施の形態のように内管110のみ回転させることが好ましい。
【0049】
一方、管路埋設方式の場合は、土砂の引き込みが無い管路内であれば、内管で電力ケーブルなどの地中長尺物を防護しながら、掘削刃を取り付けた外管を回転させて固着物を削りながら掘進可能なため、外管のみを回転させても支障は無い。管路埋設方式の場合、全長に亘って電力ケーブルなどの地中長尺物に固着物が固着している事例は少なく、全長の内、途中の10m以下の区間で固着物が存在するケースが大半である。この場合、固着物がある地点まで内管、外管を送り込み、固着物に当たった段階で回転させるには、電力ケーブルなどの地中長尺物が見えず、地中長尺物に外傷を与えるリスクがある。よって、内管に掘削刃を取り付けずに外管に掘削刃を取り付け、外管のみを回転させて掘進する場合は、当該リスクを回避することができる。また、掘削刃を取り付けた外管のみを回転させて掘進する場合も、上述の実施の形態と同様、内管は、外管よりも掘進方向に突き出ている構成が好ましい。また、水の流れも上述の実施の形態と同様に流れる(F0、F1、F2)ように構成するのが好ましい。すなわち、掘削刃の取り付け位置が内管から外管に変わり、外管を回転させて内管を回転させないこと以外は、
図2や
図4と同様の構成が好ましい。
【0050】
また、上述の実施の形態では、内管110と外管120との間の隙間から噴出水F1を噴出し、内管110と電力ケーブル1の間の隙間から還流水F2を戻すようにしたが、内管110と電力ケーブル1の間の隙間から噴出水を噴出し、内管110と外管120との間の隙間から還流水を戻すようにしてもよい。ただし、このようにすると、噴出水が掘進管の外周方向へと向かうようになり、掘進管の周辺の土砂などを崩してしまうおそれがあるので、水の流れは上述の実施の形態のようにすることが好ましい。
【0051】
さらに、上述の実施の形態では、掘進管100を内管110と外管120の二重管構造とした場合について述べたが、三重管構造や四重管構造としてもよい。要は、掘進管を
多重管構造として、噴出水の流路と還流水の径路とを独立した径路とすればよい。
【0052】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。