JP3558098B2 - シールド掘進機の障害物切削装置及び方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シールド掘進機に係わり、更に詳しくは、地中掘進中に鉄筋コンクリート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及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、シールド掘進機の全体構成図であり、隔壁1aを備えたシールド本体1、カッタヘッド2、スクリュウコンベア3、ジャッキ4、等からなり、カッタ駆動装置1bによりカッタヘッド2を回転させてこれに取付られたビット5により切羽6を切削し、切削された土砂をカッタヘッドに設けられた隙間から隔壁1aとカッタヘッド2の間に充満させ、これをスクリュウコンベア3により装置内に導入しトンネルを通して外部に搬土し、並行してシールド掘進機のテール部でセグメント7を組み立て、ジャッキ4でセグメントの端面を後方に押してシールド掘進機を前進させるようになっている。なお、この図で8は土圧計であり、カッタヘッド、スクリュウコンベア、ジャッキ等を調整して、隔壁とカッタヘッドの間の土圧をほぼ一定に保持するようにシールド掘進機は運転される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したシールド掘進機は、一般に後進が困難であり、かつカッタヘッド2に取付られたビット5の交換も困難である。そのため、通常のビット5で安定した掘進ができるように、綿密な計画と調査を経てシールド工事の路線が決定されている。
【0004】
しかし、都市部などでは、シールド工事の計画路線をシールド掘進機で掘進中に、ビルの鉄筋コンクリート製の杭やH鋼、鋼矢板等の鋼板に遭遇する場合がある。このような場合、土砂切削用の従来のビットで鉄筋や鋼板を切削すると、被切削物がビットにからみつき連続して安定な掘削ができない問題点があった。そのため従来はシールド掘進機の前面、つまり切羽に薬剤を注入したり凍結させて土砂の崩壊を防止し、作業員が切羽へ出て手作業で鉄筋や鋼板を切断していたが、作業環境が悪く危険であり、かつ薬剤注入等の土質改良に莫大な費用と工期を必要とする問題点があった。
【0005】
かかる問題点を解決するために、例えば、「シールド掘進機の障害物切削装置」(特開平4−5397号)、「シールド掘進機の前部の障害物を切断する方法」(特公平5−46440号)、「地中障害物解体装置」(特開平5−98889号)等が既に出願されている。しかし、かかる従来のシールド掘進機の障害物切削装置は、H鋼、鋼板等の鉄骨等の切削が困難であり、かつ従来のビット5等の構成を大幅に変更する必要があり、実現可能性に乏しい問題点があった。
【0006】
すなわち、特開平4−5397号のシールド掘進機の障害物切削装置は、カッタヘッドの表面に、鉄筋切削ビットとコンクリート切削ビットを同一の回転軸体に取り付けたものであり、コンクリートや鉄筋は切削できるとしても、H鋼、鋼板等の鉄骨等の切削はできず、かつカッタヘッドに大型の回転軸体を複数設けるため、通常の土砂の掘進時の性能が大幅に低下するおそれがある。
【0007】
また、実公平5−46440号と特開平5−98889号の方法や装置は、切断用流体噴射ノズルやウォータジェットノズルにより、障害物を切断又は解体するものであるが、切断後の障害物の処理に問題があり、ウォータジェット装置が高価である、等の問題点があった。
【0008】
本発明は、上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来のシールド掘進機のビット等の構成を大幅に変えることなく、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物を切断することができ、かつ切断した破片を円滑に処理することができるシールド掘進機の障害物切削装置及び方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、切羽に対峙して回転するカッタヘッドに半径方向に間隔を隔てて複数配置された掘削ビット、保護掘削ビット、及び別の半径方向に間隔を隔てて複数配置された障害物切削ビットからなり、掘削ビットと保護掘削ビットは、カッタヘッドの回転により切羽全面を掘削するように配置されており、障害物切削ビットは、カッタヘッドと同心に円弧状に形成され、かつ回転軌跡が前記掘削ビットの間を通るように配置されており、保護掘削ビットは、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置し、かつ先端が障害物切削ビットより前方に位置する保護位置と後方に位置する待機位置との間を前後に移動可能に設けられている、ことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削装置が提供される。
【0010】
本発明の好ましい実施例によれば、前記障害物切削ビットは、周方向にノコギリ状の刃を有する。また、本発明によれば、切羽に対峙して回転するカッタヘッドに掘削ビット、保護掘削ビットを半径方向に間隔を隔てて複数配置し、及び障害物切削ビットを別の半径方向に間隔を隔てて複数配置し、掘削ビットにより土砂を掘削する際には、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置する保護掘削ビットを障害物切削ビットより前方に移動して、障害物切削ビットの摩耗を低減し、障害物切削ビットにより障害物を切削する際には、保護掘削ビットを障害物切削ビットより後方に移動して、障害物切削ビットを最も前方に位置させる、ことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削方法が提供される。
【0011】
【作用】
上述した本発明の方法及び装置によれば、カッタヘッドに半径方向に間隔を隔てて複数配置された障害物切削ビットが、カッタヘッドと同心に円弧状に形成されているので、コンクリート、鉄筋、鋼板等の障害物に障害物切削ビットにより半径方向に間隔を隔てた溝(切り込み)を切削加工することができる。更に、障害物切削ビットは回転軌跡が掘削ビットの間を通るように配置されているので、溝が加工されて破断しやすくなった障害物を掘削ビットにより容易に破断し、障害物切削ビットの半径方向間隔よりも小さい破片に破断することができる。従って、この破片を、通常の土砂と同様に、カッタヘッドに設けられた隙間から隔壁とカッタヘッドの間に取り込み、スクリュウコンベアを介してスムースに外部に搬出することができる。
【0012】
更に、本発明によれば、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置する保護掘削ビットを備えているので、掘削ビットにより土砂を切削する際には、保護掘削ビットを障害物切削ビットより前方に移動することにより、障害物切削ビットの摩耗を低減することができ、かつ、障害物切削ビットにより障害物を切削する際には、保護掘削ビットを障害物切削ビットより後方に移動することにより、障害物切削ビットを最も前方に位置させ、保護掘削ビットによる影響を受けずに、効果的に障害物を切削することができる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号を付して使用する。図1は、本発明によるシールド掘進機の障害物切削装置のカッタヘッド正面図である。この図に示すように、本発明の障害物切削装置10は、切羽に対峙して回転するカッタヘッド12に半径方向に間隔を隔てて複数配置された掘削ビット14、保護掘削ビット18及び別の半径方向に間隔を隔てて複数配置された障害物切削ビット16からなる。図1において、掘削ビット14は、ティースビットと呼ばれる半径方向にほぼ一定の幅を持ったカンナ刃のような形状の刃である。この掘削ビット14は、カッタヘッド12の回転により切羽全面を切削するように配置されている。また図示のように、掘削ビット14は、カッタヘッド12のスポーク部12aの両側に設けられており、カッタヘッド12の正回転時及び逆回転時の両方で切羽全面を切削できるようになっている。
【0014】
更に、スポーク部12aの両側には、土砂を内部に取り込むためのスリット12bが設けられており、このスリット12bを通して、掘削ビット14で切削された土砂をシールド掘進機のカッタチャンバ19に取り込み、前述したスクリュウコンベア3を介して外部に搬出するようになっている。また、図1に示すように、障害物切削ビット16は、カッタヘッド12と同心に円弧状に形成されている。また、保護掘削ビット18は、スポーク部12aの中央部に半径方向に間隔を隔てて配置されている。
【0015】
図2は、掘削ビット14、障害物切削ビット16、及び保護掘削ビット18の前後方向の位置関係を示す部分側面図であり、図3は保護掘削ビット18の作動を示す図である。なお、図2及び図3では上側が切羽であり、横方向がカッタヘッド12の回転方向(周方向)である。図2に示すように、保護掘削ビット18は、スポーク部12aの中央部に埋設されたジャッキ19のロッド先端に取付けられており、その先端18a(図で上端)が障害物切削ビット16より前方(図で上方)に位置する保護位置Aと後方(図で下方)に位置する待機位置Bとの間を前後(図で上下)に移動可能に設けられている。保護掘削ビット18の先端18aには、超硬合金のビットが取付られている。また、保護掘削ビット18の半径方向位置は、障害物切削ビット16の回転軌跡上に位置決めされている。更に、障害物切削ビット16は、周方向にノコギリ状の刃16aを有している。
【0016】
かかる構成により、カッタヘッド12に半径方向に間隔を隔てて複数配置された障害物切削ビット16が、カッタヘッド12と同心に円弧状に形成されているので、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物に障害物切削ビットにより半径方向に間隔を隔てた溝(切り込み)を切削加工することができる。
【0017】
本発明の障害物切削方法によれば、掘削ビット14により土砂を切削する際には、障害物切削ビット16の回転軌跡上に位置する保護掘削ビット18を障害物切削ビット16より前方に移動して、障害物切削ビット16の摩耗を低減し、障害物切削ビット16により障害物9を切削する際には、保護掘削ビット18を障害物切削ビット16より後方に移動して、障害物切削ビット16を最も前方に位置させる。この方法により、図3(A)に示すように、掘削ビット14により土砂を切削する際には、前方に移動した保護掘削ビット18が先に切羽に当たるので、障害物切削ビット16の摩耗を低減することができ、かつ、障害物切削ビット16により障害物9を切削する際には、障害物切削ビット16が最も前方に位置するので、保護掘削ビット18による影響を受けずに、効果的に障害物を切削することができる。
【0018】
図4は、掘削ビット14、障害物切削ビット16、及び保護掘削ビット18の半径方向の位置関係を示す説明図である。なおこの図で、左右方向はカッタヘッドにおける半径位置であり、上下方向は回転方向(周方向)を示している。前述のように、掘削ビット14は、半径方向にほぼ一定の幅を持ったカンナ刃のような形状の刃であり、複数のビット全体で、カッタヘッド12の回転により切羽全面を切削するように配置されている。すなわち、各掘削ビット14a,bは、同一のスポーク部12aには間隔を隔てて配置されているが、別のスポーク部12aの掘削ビット14a,bとは、半径方向の少しズレており、全体のビットを仮に半径方向に直線上に並べると、図4(A)に示すように、ほとんど密接して並ぶように配置されている。この構成により、カッタヘッド12を回転させれば、切羽全面を切削することができる。
【0019】
障害物切削ビット16は、回転軌跡が掘削ビット14の間を通るように配置されている。すなわち掘削ビット14と同じように、全体のビットを仮に半径方向に直線上に並べると、図4(A)に示すように、各障害物切削ビット16は、掘削ビット14の境目に位置するように配置されている。また、前述のように、保護掘削ビット18の半径方向位置も、障害物切削ビット16の回転軌跡上に位置決めされている。この構成により、障害物切削ビット16により溝が加工されて破断しやすくなった障害物を掘削ビット14により容易に破断し、障害物切削ビット16の半径方向間隔よりも小さい破片に破断することができる。従って、この破片を、通常の土砂と同様に、カッタヘッドに設けられた隙間から隔壁とカッタヘッドの間に取り込み、スクリュウコンベアを介してスムースに外部に搬出することができる。
【0020】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物に障害物切削ビットにより半径方向に間隔を隔てた溝(切り込み)を切削加工することができ、更に、溝が加工されて破断しやすくなった障害物を掘削ビットにより容易に破断し、障害物切削ビットの半径方向間隔よりも小さい破片に破断することができる。また、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置する保護掘削ビットを備えているので、保護掘削ビットを障害物切削ビットより前方に移動することにより、障害物切削ビットの摩耗を低減することができ、保護掘削ビットを障害物切削ビットより後方に移動することにより、保護掘削ビットによる影響を受けずに、効果的に障害物を切削することができる。
【0022】
従って、本発明のシールド掘進機の障害物切削装置及び方法 は、従来のシールド掘進機のビット等の構成を大幅に変えることなく、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物を切断することができ、かつ切断した破片を円滑に処理することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による障害物切削装置のカッタヘッド正面図である。
【図2】掘削ビット、障害物障害物切削ビット、及び保護掘削ビットの前後方向の位置関係を示す部分側面図である。
【図3】保護掘削ビットの作動を示す図である。
【図4】掘削ビット、障害物切削ビット、及び保護掘削ビットの半径方向の位置関係を示す説明図である。
【図5】従来のシールド掘進機の全体構成図である。
【符号の説明】
1 シールド本体
1a 隔壁
2 カッタヘッド
3 スクリュウコンベア
4 ジャッキ
5 ビット
6 切羽
7 セグメント
8 土圧計
9 障害物
10 障害物切削装置
12 カッタヘッド
12a スポーク部
12b 隙間
14 掘削ビット(ティースビット)
16 障害物切削ビット
18 保護掘削ビット
18a 先端
Claims (3)
- 切羽に対峙して回転するカッタヘッドに半径方向に間隔を隔てて複数配置された掘削ビット、保護掘削ビット、及び別の半径方向に間隔を隔てて複数配置された障害物切削ビットからなり、
掘削ビットと保護掘削ビットは、カッタヘッドの回転により切羽全面を掘削するように配置されており、
障害物切削ビットは、カッタヘッドと同心に円弧状に形成され、かつ回転軌跡が前記掘削ビットの間を通るように配置されており、
保護掘削ビットは、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置し、かつ先端が障害物切削ビットより前方に位置する保護位置と後方に位置する待機位置との間を前後に移動可能に設けられている、ことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削装置。 - 前記障害物切削ビットは、周方向にノコギリ状の刃を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のシールド掘進機の障害物切削装置。
- 切羽に対峙して回転するカッタヘッドに掘削ビット、保護掘削ビットを半径方向に間隔を隔てて複数配置し、及び障害物切削ビットを別の半径方向に間隔を隔てて複数配置し、
掘削ビットにより土砂を掘削する際には、障害物切削ビットの回転軌跡上に位置する保護掘削ビットを障害物切削ビットより前方に移動して、障害物切削ビットの摩耗を低減し、
障害物切削ビットにより障害物を切削する際には、保護掘削ビットを障害物切削ビットより後方に移動して、障害物切削ビットを最も前方に位置させる、ことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削方法。
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- 1995-05-25 JP JP12643595A patent/JP3558098B2/ja not_active Expired - Fee Related
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