JP3552070B2 - Obstacle cutting device of shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は地中掘進中に鉄筋コンクリート杭や鋼製の杭などが現れた場合、これを切削するシールド掘進機の障害物切削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
都市部などでは、シールド工事計画路線上にビルの鉄筋コンクリート製の杭や鋼杭などが存在する場合がある。このような場合、土砂切削用カッタビットで鉄筋、H鋼、鋼鉄板等を切削した場合、被切削物がビットにからみつき、または、被切削物にてビットが破損し、連続して安定な掘削ができない。このため従来はシールド掘進機の前面、つまり切羽に土砂の流入を防止するため、安定化用の薬液を注入する薬液注入工法や、凍結工法を用いて切羽の土砂を固め、作業員が切羽へ出て鉄筋コンクリート杭などの切断を行っていた。これらの工法は莫大な費用と工期を必要とするため、シールド掘進機側からの操作により障害物を切削する方法が提案されている。
【0003】
特公平6−54078号にはカッタヘッドに、円筒形の外周にスパイラル状のカッタを設け、カッタヘッドの半径方向に円筒軸を向けて配置したトンネル掘削機が開示されている。このスパイラルの刃は円周の一部の同一位置で全ての刃が欠けており、通常の掘削時は、この刃の欠けた面を掘進方向に向くようにして前進する。これにより通常の掘進時にはスパイラルの刃より先に土砂切削用のビットが土砂を切削する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報記載の掘削機の場合、全てのスパイラルカッタの同一回転位置では、刃が欠けているので、鉄筋コンクリート杭などを切断中スパイラルカッタに加わる力が不均一になり、振動や騒音を発生する。また実開平4−122798号には、埋設管削破枠用カッタヘッドとしてシールド掘削機のカッタヘッドに相当する面にローラカッタを設けた技術が開示されている。しかし、この技術では、ローラカッタはカッタヘッドの回転によって回転するだけで、自転装置がないため鉄筋コンクリート杭などを切削するのは困難である。また、このローラカッタは常に被掘削物に当たるので、普通の土砂掘削にも使用されることになり寿命が短くなるという問題点もある。
【0005】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、鉄筋コンクリート杭等の地中障害物をシールド掘削により機械的に削除する装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1の発明では、土砂掘削用ビットを備えたカッタヘッドに設けられ、カッタヘッドの半径方向と交差する方向にローラ刃の向きを配置し、ローラ刃の回転装置を有するローラカッタと、該ローラカッタをカッタヘッドの面板に対して垂直方向に進退させる進退装置とを備える。
【0007】
請求項2の発明では、前記ローラカッタは、前記カッタヘッドの半径方向に複数個設けられ、カッタヘッドを1回転した場合、カッタヘッド前面のほぼ全域が切削されるように配置される。
【0008】
請求項3の発明では、前記ローラ刃の刃は、のこぎり刃の形状をしている。
【0009】
【作用】
請求項1の発明では、カッタヘッドを回転することにより、各ローラカッタの刃は障害物に交差して当たり、回転装置によって回転して障害物を切削する。また進退装置により障害物を切削するときのみ土砂掘削用ビットよりローラカッタの刃を高くするので、摩耗が少なくなり寿命が長くなり、かつ通常の土砂切削時に地山を乱すことがないので、安定した施工が可能となる。またローラカッタは刃の円周方向に均一な形状なので、回転による振動や騒音の発生も少ない。
【0010】
請求項2の発明では、ローラカッタをカッタヘッド前面の全域をほぼ切削するように配置しているので、シールド掘進機の前進を阻害する障害物を同時に除去できる。
【0011】
請求項3の発明では、ローラ刃の刃をのこぎり刃の形状にしているので切削効率がよい。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施例を示す縦断面図、図2は図1の正面図である。カッタヘッド1は厚みのある円盤形で前後面はカッタ前面板2とカッタ後面板3で構成されている。カッタヘッド1には開口4が設けられ、この開口4にはカッタヘッド1の半径方向にスポーク5が設けられ、このスポーク5には多数の土砂切削ビット6が取り付けられている。土砂切削ビット6はカッタヘッド1の同心円上に対向して2個ずつ設けられ、カッタヘッド1の正転、逆転に応じていずれか一方が切削するようになっている。土砂切削ビット6はカッタヘッド1を1回転したときカッタヘッド1の前面をほぼ切削できるように配置されている。隔壁7は円筒形のシェル8と共に外圧を支え、シールド掘進機の内部を大気圧に保つ。隔壁7にはカッタ駆動モータ9が設けられ、カッタヘッド1を回転する。回転方向は正転、逆転いずれも可能となっている。スクリューコンベヤ10は土砂切削用ビット6やローラカッタ12の切削した土砂やコンクリート、鉄筋片などが開口4より隔壁7側に入ってきたものを本装置の後方へ送り出す。なお、11はカッタヘッド1の前面に現れた鉄筋コンクリート杭や鋼杭などの障害物を示す。
【0013】
ローラカッタ12はカッタヘッド1の互いに120°離れた半径上に設けられている。各半径上の位置は、カッタヘッド1が1回転したとき、各ローラカッタ12の切削範囲がカッタヘッド1のほぼ全面を覆うように定めている。この場合、カッタヘッド1の中心とその近傍は覆えないが、その範囲は小さいので、障害物の切断には支障とならない。ローラカッタ12はその刃の向きがカッタヘッド1の半径と直交する方向に配置されている。
【0014】
図3、図4はローラカッタの構造を示し、図3は平面図、図4は図3のX−X矢視図である。ローラカッタ12のローラ刃13は円板状の3枚の刃を一定の間隔を設けて重ね合わせている。ローラ刃13の刃の形状は図5に示すように、のこぎり刃の形状をしている。障害物の切削はのこぎり刃により少しずつかき取るようにし、鉄筋等のからみ付きを防止する。のこぎり刃の形状は(A),(B)に示すように2通りあり、この刃の形状により回転方向がきまる。重ね合わせる3枚の刃はみな同じ方向に回る形状とする。全てのローラカッタ12のローラ刃13を(A)か(B)かのいずれか一方にしてもよいが、半分ずつとし、カッタヘッド1上の配置をそれぞれが均等となるよう分散してもよい。
【0015】
各ローラ刃13は油圧モータ14によって回転される。この各ローラ刃13と油圧モータ14は油圧シリンダ15によって昇降される。油圧シリンダ15はカッタ後面板3に固定されており、ローラカッタ12の使用時には図4の実線で示すローラ刃13の位置までローラ刃13と油圧モータ14を上昇させ、不使用時には破線で示すように、ローラ刃13の先端がカッタ前面板2と面位置となるように降下させる。
【0016】
図6はローラカッタ12の移動を説明する図である。(A)は通常掘削時を示し、(B)は障害物切削時の状態を示す。通常掘削時は、土砂切削ビット6で切削を行うため、ローラカッタ12の刃先はカッタ前面板2と面位置としている。これによりローラカッタ12のローラ刃13の摩耗を少なくすることができる。鉄筋コンクリート杭などの障害物11に突き当たった場合は(B)に示すように土砂切削ビット6よりも先にローラカッタ12の刃先を移動して障害物11の切削を行う。この場合、土砂切削ビット6は障害物11に当たらない。
【0017】
次に動作について説明する。
通常の土砂掘進中に障害物11に当たったときはシールド掘進機の進行を停止し、カッタヘッド1の回転を止める。次にローラカッタ12の油圧シリンダ15を操作してローラ刃13を土砂切削ビット6のよりも先の図6(B)に示す位置まで突き出す。次にカッタヘッド1の回転と共にローラカッタ12のローラ刃13も油圧モータ14により回転させながらシールド掘進機を前進させ、障害物11を切断してゆく。なおローラ刃13ののこぎり刃の向きが全て一定方向のときは、カッタヘッド1の回転方向はのこぎり刃の向きに合った方向とするが、図5の(A)と(B)が混ざったローラカッタ12の場合は、回転方向を交互に変えてゆく。ローラカッタ12に切削された鉄筋、鉄くず、コンクリートくずは開口4を通り、スクリューコンベヤ10により外部へ排出される。障害物11の切削が終了したらローラカッタ12を図6(A)の状態に収納し、土砂切削ビット6により土砂の切削を続行する。
【0018】
次に本発明の別の利用方法を説明する。
シールド掘進機は立抗を掘って所定の深さまで下ろし、横方向に進んでゆく。また到着位置にも立抗を設け、そこから地上に引き上げる。立抗の周囲壁は土圧に耐えるため鉄筋コンクリート等で作られており、発進時、掘進方向の壁を人力で破壊するためにその壁の裏面の土砂を薬液注入工法などで固めた後、破壊作業を行う。到着時も同様にして破壊する壁の裏の土砂を固めた後、コンクリート壁を人力で破壊している。しかし、本発明のローラカッタ12を用いれば、このような立抗の壁を直接切削できるので、壁破壊に要する作業時間や費用を大幅に削減することができる。
【0019】
実施例ではローラカッタ12のローラ刃13は3枚重ねの場合を示したが、2枚とか4枚とか適宜変更してもよい。またローラ刃13の形状はのこぎり刃としたが円形や対称型ののこぎり刃とし、カッタヘッド1の回転方向を制限しない方法でもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明はカッタヘッドにローラカッタを設け、このローラカッタに回転装置とカッタヘッドの垂直方向に進退させる装置を設けることにより、障害物の撤去を掘進機のみで確実に行い、かつローラカッタの寿命を長くすることができる。これにより工期の短縮、作業の安全も図れる。また立抗における発進時の壁、到着時の壁を切削できるので、この作業時間や工費を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のシールド掘進機の縦断面図である。
【図2】実施例のシールド掘進機の正面図である。
【図3】ローラカッタの平面図である。
【図4】図3のX−X矢視図である。
【図5】ローラ刃の刃の形状を示す図である。
【図6】ローラカッタの進退動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 カッタヘッド
2 カッタ前面板
3 カッタ後面板
4 開口
5 スポーク
6 土砂切削ビット
11 障害物
12 ローラカッタ
13 ローラ刃
14 油圧モータ(回転装置)
15 油圧シリンダ(進退装置)[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an obstacle cutting device of a shield excavator that cuts a reinforced concrete pile, a steel pile, or the like that appears during underground excavation.
[0002]
[Prior art]
In an urban area or the like, a reinforced concrete pile or a steel pile of a building may exist on a shield construction plan line. In such a case, when a rebar, H steel, steel plate, or the like is cut with a cutter bit for earth and sand cutting, the cut object clings to the bit, or the bit is broken by the cut object, and continuously excavation is stable. Can not. For this reason, in the past, in order to prevent the inflow of earth and sand into the front face of the shield machine, that is, the face, the soil of the face was hardened using a chemical solution injection method that injects a stabilizing chemical solution or a freezing method, and the worker moved to the face. He was going out and cutting reinforced concrete piles. Since these construction methods require enormous cost and construction period, a method of cutting an obstacle by operation from a shield machine has been proposed.
[0003]
Japanese Patent Publication No. 6-54078 discloses a tunnel excavator in which a cutter head is provided with a spiral cutter on the outer periphery of a cylindrical shape, and the cutter shaft is arranged in a radial direction of the cutter head. All the blades of this spiral blade are missing at the same position on a part of the circumference, and during normal excavation, the blade advances forward with the chipped surface facing the excavation direction. Thereby, at the time of normal excavation, the earth and sand cutting bit cuts the earth and sand before the spiral blade.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the excavator described in the above publication, at the same rotation position of all the spiral cutters, the blades are missing, so that the force applied to the spiral cutter while cutting a reinforced concrete pile or the like becomes non-uniform, generating vibration and noise. . Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-122798 discloses a technique in which a roller cutter is provided on a surface corresponding to a cutter head of a shield excavator as a cutter head for a buried pipe cutting frame. However, in this technique, the roller cutter simply rotates by the rotation of the cutter head, and it is difficult to cut a reinforced concrete pile or the like because there is no rotation device. Further, since the roller cutter always hits the object to be excavated, it is also used for ordinary earth and sand excavation, and there is a problem that the life is shortened.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an apparatus for mechanically removing an underground obstacle such as a reinforced concrete pile by shield excavation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a roller head is provided on a cutter head provided with a sediment excavation bit, and the direction of the roller blade is arranged in a direction intersecting a radial direction of the cutter head. And a reciprocating device for reciprocating the roller cutter in a direction perpendicular to a face plate of the cutter head.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, a plurality of the roller cutters are provided in a radial direction of the cutter head, and are arranged so that when the cutter head is rotated once, substantially the entire area of the front surface of the cutter head is cut.
[0008]
In the invention of claim 3, the blade of the roller blade has a saw blade shape .
[0009]
[Action]
According to the first aspect of the invention, by rotating the cutter head, the blade of each roller cutter crosses and hits the obstacle, and is rotated by the rotating device to cut the obstacle. Also, the blade of the roller cutter is higher than the bit for earth and sand excavation only when cutting obstacles with the advance and retreat device, so wear is reduced and life is extended, and the ground is not disturbed during normal earth and sand cutting, so it is stable It is possible to perform the construction. Further, since the roller cutter has a uniform shape in the circumferential direction of the blade, there is little generation of vibration and noise due to rotation.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, since the roller cutter is disposed so as to substantially cut the entire area of the front surface of the cutter head, it is possible to simultaneously remove obstacles that hinder the advance of the shield machine.
[0011]
In the invention of claim 3, since the blade of the roller blade is formed in a saw blade shape, the cutting efficiency is high.
[0012]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of FIG. The
[0013]
The
[0014]
3 and 4 show the structure of the roller cutter, FIG. 3 is a plan view, and FIG. 4 is a view taken along line XX of FIG. The
[0015]
Each
[0016]
FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of the
[0017]
Next, the operation will be described.
When the obstacle hits the obstacle 11 during normal earth and sand excavation, the advance of the shield excavator is stopped, and the rotation of the
[0018]
Next, another method of using the present invention will be described.
The shield machine digs a pier, lowers it to a predetermined depth, and proceeds in the lateral direction. In addition, a stand is set up at the arrival position, and the ground is raised from there. The surrounding wall of the pier is made of reinforced concrete etc. to withstand the earth pressure, and at the time of start, after the wall in the direction of excavation is destroyed by human power, the earth and sand on the back side of the wall is hardened by chemical injection method and then destroyed Do the work. On arrival, the concrete wall is destroyed by hand after hardening the soil behind the destroyed wall. However, if the
[0019]
In the embodiment, the case where the
[0020]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention provides a roller cutter to the cutter head, and by providing the roller cutter with a rotating device and a device for moving the cutter head vertically, the removal of obstacles can be performed only by the excavator. This can be performed reliably and the life of the roller cutter can be extended. As a result, the construction period can be shortened and work safety can be improved. In addition, since the wall at the time of starting and the wall at the time of arrival in the standing can be cut, the work time and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a shield machine according to an embodiment.
FIG. 2 is a front view of the shield machine according to the embodiment.
FIG. 3 is a plan view of a roller cutter.
FIG. 4 is a view as viewed in the direction of arrows XX in FIG. 3;
FIG. 5 is a view showing a shape of a roller blade .
FIG. 6 is a view for explaining the reciprocating operation of the roller cutter.
[Explanation of symbols]
15 Hydraulic cylinder (retract device)
Claims (3)
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- 1995-05-25 JP JP12643395A patent/JP3552070B2/en not_active Expired - Fee Related
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