JP3488407B2 - シールド掘進機のカッタ面板閉塞防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法や推
進工法に用いられるシールド掘進機のカッタ面板閉塞防
止方法に関するものである。 【０００２】 【従来技術】道路の地下に管路を埋設する方法として、
シールド工法や推進工法があり、この方法は一端に設け
た発進立坑よりシールド掘進機でトンネル孔を形成し、
そのトンネル孔内に管渠を所定の位置まで地中に埋設す
る方法であり、管路埋設箇所である道路等を掘り起こす
必要がなく、交通障害や生活環境保全が問題となる都市
部においては有効な工法として重要性が年々増加してい
る。 【０００３】シールド工法や推進工法の施工は、近年長
距離化の需要が多く、掘進効率が良いシールド掘進機を
用いた施工が一般に多く用いられている。シールド掘進
機の掘削方法は、シールド掘進機の先端に複数個の切削
ビットを装備したカッタ面板を回転させて、地盤を切削
しながら前進してトンネル孔を形成させる。カッタ面板
で掘削された掘削土は、カッタ面板に設けた取込口より
シールド掘進機内に取込まれ、後方に連結した管渠内を
通してトロバケットや流体輸送等によって立坑外に搬出
される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】前記したシールド掘進
機を用いた管渠の埋設方法は、シールド掘進機のカッタ
面板によって効率の良い地盤切削が行え、管渠の埋設が
スムーズに行えるようになった。しかし、土質条件が粘
性土地盤の場合は、カッタ面板の表面に粘土が徐々に付
着し、切削ビットとカッタ面板表面の高低差がなくな
り、粘土地盤を切削せずカッタ面板とが擦れ合っている
状態となり、推進施工が不可能となる。このため、カッ
タ面板への粘土付着を解決するために、地上よりボーリ
ングマシン等でシールド掘進機のカッタ面板付近まで穿
孔して高圧水を噴射してカッタ面板表面に付着した粘土
を取り除く方法が用いられている。 【０００５】上記したボーリングマシンによる解決方法
は、頻繁に起こる粘土付着のたびに、地上より穿孔を行
わなくてはならなく、都市部のように交通量の多い道路
上では交通の支障を来し、穿孔作業ができないという問
題がある。 【０００６】このため、本発明は、道路上から穿孔作業
を行うことなく、シールド掘進機のカッタ面板を効率良
く洗浄できるシールド掘進機のカッタ面板閉塞防止方法
を提供するものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、シー
ルド外殻と、前記シールド外殻の前部に回転自在に取り
付けられたカッタ面板と、前記カッタ面板の後方に設け
られたチャンバと、前記チャンバ内をとおり前記カッタ
面板と連結して回転可能に設置した回転軸とを備えたシ
ールド掘進機のカッタ面板閉塞防止方法において、先端
のカッタ面板中央にフィッシュテールを設け、フィッシ
ュテールと分離して後方に複数個の噴射孔を設置し、前
記回転軸には外孔を貫通し、外孔内に内管を挿通して先
端の噴射孔と接続し、前記噴射孔を回転させずに注入材
をカッタ面板表面に噴射させるシールド掘進機のカッタ
面板閉塞防止方法である。 【０００８】シールド外殻は、土圧や水圧による荷重に
耐えるように比較的強度のある鋼材等で製作されてお
り、推進工事では後続して押し込まれる管渠に大きな外
周抵抗がかからないように管渠外径よりもやや大きな外
径を有して、外殻と管渠の外径差によってできた空隙に
充填材を注入している。 【０００９】カッタ面板は、シールド外殻の外径と略同
じ外径を有した円形状で、カッタ面板を回転させること
によってカッタ面板の表面に装備した複数個の切削ビッ
トで、前方の地盤を切削してトンネル孔を形成する。切
削された土砂は、カッタ面板に設けた複数個の取込口よ
りシールド掘進機内のチャンバ内取り込まれる。 【００１０】噴射孔は、フィッシュテールから分離させ
てカッタ面板中央に設けられている。噴射孔を、回転軸
の外孔内に挿通して回転しない内管と接続することによ
って、噴射孔を回転させずに注入材を噴射させて、回転
するカッタ面板上の全表面を洗浄する。 【００１１】 【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図面を基
に説明する。図１は、従来技術であるシールド掘進機の
カッタ面板閉塞防止方法を説明する縦断面図である。埋
設する管渠の外径よりやや大きな外径を有し、円筒状に
製作されたシールド外殻２の先端に、前記シールド外殻
２と略同じ径をもった円形のカッタ面板３が装備されて
いる。カッタ面板３の背面には、シールド外殻２を閉塞
するように設けた隔壁５によってチャンバ６が設けら
れ、カッタ面板３によって切削された掘削土をチャンバ
６内に取り込み、管内を通して後方に掘削土を搬送させ
る。カッタ面板３背面の中央には、後方に設置した駆動
機９の回転を伝達させる回転軸８が連結されている。前
記回転軸８は、隔壁５に固定された軸受７によって支持
されている。回転軸８内の中央部分には、後方から先端
のカッタ面板３中央のフィッシュテール４部まで注入孔
１０を穿孔する。前記注入孔に１０に接続して、カッタ
面板３の表面に放射状に注入材を噴射する噴射孔１１が
フィッシュテール４部に設けられている。回転軸８後方
の注入孔１０には、高圧水等を供給する供給部１２が設
けられているが、注入孔１０に連結された供給部１２が
回転軸８による回転の影響を受けないように、ロータリ
ジョイント等を設置して対応させる。噴射孔１１は、回
転軸８とともに回転するため、カッタ面板の同一面を洗
浄するため、取込口１３付近に設けられた切削ビット１
４の設置方向似合わせて配置されている。 【００１２】本従来技術では、チャンバ６内に礫破砕用
のコーン状の破砕具を装備したシールド掘進機１を開示
したが、通常の砂地盤等を掘進するためのシールド掘進
機１を採用することも可能である。 【００１３】図２は、従来技術であるシールド掘進機の
カッタ面板を説明する正面図である。カッタ面板３に
は、切削した掘削土をチャンバ６内に取り込むために、
円周方向に所定の間隔で取込口１３が設けられている。
取込口１３の設置数および大きさは、土質条件等によっ
て変化させる。取込口１３近傍のカッタ面板上には、カ
ッタ面板３前面の地盤が効率良く掘削できるように複数
個の切削ビット１４が配列して装備されている。カッタ
面板３中央のフィッシュテール４内には、回転軸８の注
入孔１０と接続した噴射孔１１がフィッシュテール４を
中心として放射状に複数個設けられている。噴射孔１１
の方向としては、噴射孔１１がカッタ面板３と同回転し
て同一部分だけを洗浄するため、取込口１３の近傍に配
設された切削ビット１４の洗浄を優先して、切削ビット
１４の方向に向けて設置されている。 【００１４】噴射孔１１内には、逆止弁（図示省略）を
設けることによって、高圧水等噴射停止時に地下水等に
よって土砂が噴射孔１１内に逆流するのを防止すること
ができる。噴射孔１１より噴射させる注入材は、カッタ
面板３の表面に強固に付着した粘土を吹き飛ばすため
に、高圧力の水や泥水、または圧縮空気が、土質条件や
施工条件を検討して用いられる。 【００１５】図３は、フィッシュテールを詳細に説明す
る側面図である。フィッシュテール４の先端には、直線
上に切削ビット１４が配列されてフィッシュテール４の
長さ分の地盤を切削する。テール受台１５の頂部には、
フィッシュテール４中央より複数個の噴射孔１１が放射
状に設けられている。噴射孔１１は、パイプ等を半円に
切断したものをテール受台１５上に固着した実施形態を
開示しているが、テール受台１５に溝やパイプを埋め込
んだ構造とすることも可能である。 【００１６】図４は、本発明のシールド掘進機の閉塞防
止方法を説明する縦断面図である。回転軸８の中央に外
孔１６を貫通させ、前記外孔１６内に後端に供給部１２
を装備した内管１７を挿通する。内管１７の先端は、フ
ィッシュテール４と分離して後方に放射状に設置した噴
射孔１１に、接続されている。内管１７は、外孔１６内
に余裕を持って挿通されて完全に回転軸８と分離された
機構となっているため、回転軸８の回転力が内管１７に
加わることはなく、停止した状態となっている。このた
め、内管１７の先端に接続した噴射孔１１も回転するこ
となく、一定の方向に注入材を噴射するが、カッタ面板
３が回転しているために全カッタ面板３の表面を効率良
く洗浄する。 【００１７】図５は、従来技術である他のカッタ面板閉
塞防止方法を説明する縦断面図である。シールド掘進機
１の外殻２の内壁面に、軸方向に沿って外殻２先端まで
注入管１８を固着し、注入管１８の先端には吐出孔１９
がカッタ面板３と平行にカッタ面板３中央に向かって装
備されている。注入管１８の後端には、シールド掘進機
１内の隔壁５の後方に延長されて、注入ポンプ（図示省
略）に接続されている。この時、カッタ面板３の外周部
分を除いて、カッタ面板３位置をシールド掘進機１内の
後方に位置させることによって、効率の良いカッタ面板
３の洗浄が行える。 【００１８】前記したシールド掘進機１の外殻２に注入
管１８を固着する方法と、フィッシュテール４部に噴射
孔１１を設ける方法を併用することによって、より効率
の良いカッタ面板３の洗浄が可能となる。 【００１９】 【発明の効果】以上のように、本発明のシールド掘進機
のカッタ面板閉塞防止方法により、カッタ面板の表面や
切削ビットに強固に付着した粘土を、フィッシュテール
中心から放射状に設置した複数個の噴射孔から高圧の注
入材を噴射することによって、付着粘土を吹き飛ばすと
ともに、カッタ面板で粘土を注入材と攪拌して流動性の
ある掘削土としてシールド掘進機内に取り込む。 【００２０】

【図面の簡単な説明】 【図１】従来技術であるシールド掘進機の閉塞防止方法
を説明する縦断面図である。 【図２】従来技術であるシールド掘進機のカッタ面板を
説明する正面図である。 【図３】フィッシュテールを詳細に説明する側面図であ
る。 【図４】本発明のシールド掘進機の閉塞防止方法を説明
する縦断面図である。 【図５】従来技術である他のカッタ面板閉塞防止方法を
説明する縦断面図である。 【符号の説明】 １ シールド掘進機 ２ 外殻 ３ カッタ面板 ４ フィッシュテール ５ 隔壁 ６ チャンバ ７ 軸受 ８ 回転軸 ９ 駆動機 １０ 注入孔 １１ 噴射孔 １２ 供給部 １３ 取込口 １４ 切削ビット １５ テール受台 １６ 外孔 １７ 内管 １８ 注入管 １９ 吐出孔

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】シールド外殻と、前記シールド外殻の前部
   に回転自在に取り付けられたカッタ面板と、前記カッタ
   面板の後方に設けられたチャンバと、前記チャンバ内を
   とおり前記カッタ面板と連結して回転可能に設置した回
   転軸とを備えたシールド掘進機のカッタ面板閉塞防止方
   法において、先端のカッタ面板中央にフィッシュテール
   を設け、フィッシュテールと分離して後方に複数個の噴
   射孔を設置し、前記回転軸には外孔を貫通し、外孔内に
   内管を挿通して先端の噴射孔と接続し、前記噴射孔を回
   転させずに注入材をカッタ面板表面に噴射させることを
   特徴とするシールド掘進機のカッタ面板閉塞防止方法。