JP4076074B2 - Drilling bit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機のシールドカッターに配置される掘削用ビットに関する。より詳細には、繊維によって強化されたコンクリート或いはモルタル壁を切削する際に使用する掘削用ビットに関する。
【0002】
【従来の技術】
シールド機は通常はティースビットで土砂を掘削するが、発進立坑からの発進時や、到達立坑への到達時には、発進立坑及び到達立坑を構成する鉄筋コンクリート或いはモルタルを切削、貫通しなければならない。
しかしながら、シールド機には、鉄筋で補強されたコンクリート或いはモルタルを切削して、貫通する能力は無い。
そのため従来のシールド工法では、予めブレーカで発進立坑や到達立坑の鉄筋入りのコンクリートやモルタルをはつって、シールド機通過用の貫通孔を穿孔し、以って、シールド機を発進立坑から発進せしめ、到達立坑内に到達せしめていた。
しかし、発進立坑や到達立坑を形成する鉄筋入りのコンクリートやモルタルを穿孔すると、当該貫通孔を介して発進立坑や到達立坑内に地下水や土砂が流入してしまう。
これに対処するために、発進立坑近傍の発進部位や、到達立坑近傍の到達部位における地盤を改良する必要があった。
【0003】
この様な問題を解消するため、新素材を用いたシールド(以下、本明細書では「新素材コンクリート壁」と記載)の発進・到達工法が提案されている。
かかる新素材コンクリート壁工法においては、従来ブレーカではつっていた箇所(シールド機が発進立坑から出る箇所、或いは、シールド機が到達立坑内へ進入する箇所)を新素材、例えば炭素繊維(CFRP)やガラス繊維(GFRP)、で補強されたコンクリート或いはモルタルで構成している。
【0004】
シールド機は通常のビットでは鉄筋は切れないが、新素材コンクリート壁切削用ビットと呼ばれるビットを設けることにより、炭素繊維(CFRP)やガラス繊維(GFRP)等で補強されたコンクリート或いはモルタルを掘削、切削して貫通することが出来る。
従って、従来の様なブレーカを使用する必要が無くなり、シールド機が発進立坑から出て行く際、或いは、到達立坑内に侵入する際に、地下水や砂利が立坑内に浸入してしまう事態が回避出来る。
そして、発進立坑近傍の発進部位や、到達立坑近傍の到達部位における地盤改良も不要となる。
【0005】
ここで、前述のFRPの補強材は構造部材であるH型鋼の様な形状を有しており、コンクリート或いはモルタル内に収められている。
【0006】
しかし、かかる新素材コンクリート壁工法においても、次の様な問題が存在することが判明した。
すなわち、新素材コンクリート壁工法においてCFRP等で強化されたコンクリート或いはモルタルを掘削するためのビット(新素材コンクリート壁切削用ビット)で切る際、コンクリート或いはモルタル内のFRPは靭性を有しているため、カッターに絡み付いてしまい、切断されない。そして、コンクリート或いはモルタルに付着・固着した状態となる。
そのまま、新素材コンクリート壁切削用ビットを回転すると、FRPは引っ張られて、引き千切られる。その結果、長尺に引き千切られたFRPが付着した状態でコンクリート或いはモルタルの大きな塊が立坑から除去される。
【0007】
長尺で引き千切られたFRPや、コンクリート或いはモルタルの大きな塊が除去されると、除去された土壌排出用の排出管路(例えば、泥水シールドであれば排出管)を通過する際に、大きな塊を伴った長尺のFRPが絡まりあって当該通路を閉塞する。
【0008】
また、靭性を有するFRPに新素材コンクリート壁切削用ビットが食い込む結果、ビットが摩耗して切れなくなる。
さらに、到達立坑に新素材コンクリート壁工法を使用した場合、到達立坑内にシールド機が侵入出来なくなる恐れがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、繊維により強化されたコンクリート或いはモルタル壁を切削する際に切削された繊維が必要以上に長尺となってしまうことを防止出来、繊維が付着したコンクリート或いはモルタルが除去された際に大きな塊となってしまうことを防止出来る様な掘削用ビットの提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明によれば、シールド機のシールドカッター(100)の中心から放射状に複数個配置される掘削用ビットにおいて、ベース(25)上に上面から見て台形の1対の切削用ビット(21N、22N)が対向して半径方向(R)に配置され、その台形の切削用ビット(21N、22N)の底辺(21Na、22Nb)が互いに向い合っているが、その端部が回転方向(T)に距離(δ)だけ偏位しており、一方の切削ビット(21N)の底辺(21Na)は窪んでおり、そして他方の切削ビット(22N)の頂辺(22Nb)が窪んでおり、一方の切削ビット(21N)の切削刃(21Nc、21Nd)と他方の切削ビット(22N)の切削刃(22Nc、22Nd)とは底辺(21Na、22Nb)同志が向い合っており、そして両切削ビット(21N、22N)はいずれも上面から見て八字状の切削刃(21Nc、21Nd、22Nc、22Nd)の間に切削部の存在しない領域(21Nc、22Ne)が存在している。(請求項1:図5,6)
【0012】
また、本発明によれば、シールド機のシールドカッター(100)の中心から放射状に複数個配置される掘削用ビットにおいて、ベース(25)上に上面から見て台形の1対の同じ形状の切削ビット(21N)が半径方向(R)に同じ向きに配置され、それらの切削ビット(21N)は回転方向(T)に距離(δ)だけ偏位しており、それらの台形の切削ビット(21N)の底辺(21Na)は窪んでいるか、頂辺は直線状であり、それらの切削ビット(21N)の切削刃(21Nd)は上面から見て八字状であり、それらの切削刃(21Nd)の間に切削部の存在しない領域(21Nf)が存在している。(請求項2:図7)
【0013】
1対の掘削用ビットが、回転方向について前後にずれている(δ)ため、例えばFRP(50)で強化されたコンクリート(55)やモルタルを切削するに際して、当該1対のビット(21N、22N、又は21N、21N)間に時間差が存在する。
2個のビットが同時に当たる(FRPを切削し始める)よりも、1つのビット(21N)が切削を開始した後、時間差を持って他方のビット(22N)が切削を開始した方が、FRP(50)が引き抜かれない。
換言すれば、2つのビット(21N、22N、又は21N、21N)が同時にFRPを引っ張る作用を行う時間が短くなり、FRP(50)が余分に引っ張り出される量が減少する。
そして、一箇所に当たる時間が微妙にずれるため、コンクリート(55)が細かく破砕される。
【0014】
ビットの面間間隔を縮小することと、1対のビット(21N、22N、又は21N、21N)をカッターディスク面上で前後にずらすことの相乗効果によって、新素材コンクリート壁の切削速度をアップさせることが出来、発生する切削片が縮小されることにより、排泥設備での閉塞などの障害が防止出来る。
【0015】
ここで、シールドカッター(100)の1部のビット、例えば所定の領域に存在する新素材コンクリート壁切削用ビット(18)のみを交換可能に構成することも出来る。
勿論、シールドカッター(100)の全ビットを交換可能に構成することも可能である。
【0016】
ここで、本発明を適用した新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)の方が、ティースビット(20)よりも進行方向に突出しているのが好ましい。
この様に構成すれば、発進立坑を貫通する際には、新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)が先に当たってロッド状のCFRP(50)が埋め込まれた新素材コンクリート(55)を切削する。この際、新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)は損傷を受けるが、地盤掘削に用いられるティースビット(20)は(立坑発進時にFRPで50補強されたコンクリート55やモルタルを掘削しないので、)損傷を受けていない状態で、地盤を掘削することが出来る。
【0017】
このように、本発明によれば、新素材コンクリートの利点を享受しつつ、新素材コンクリート壁工法の問題点を解決することが出来るのである。
【0018】
ここで、本発明を適用した新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)の方が、ティースビット(20)よりも進行方向に突出しているのが好ましい。
この様に構成すれば、発進立坑を貫通する際には、新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)が先に当たってロッド状のCFRP(50)が埋め込まれた新素材コンクリート(55)を切削する。この際、新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)は損傷を受けるが、地盤掘削に用いられるティースビット(20)は(立坑発進時にFRPで50補強されたコンクリート55やモルタルを掘削しないので、)損傷を受けていない状態で、地盤を掘削することが出来る。
【0019】
このように、本発明によれば、新素材コンクリートの利点を享受しつつ、新素材コンクリート壁工法の問題点を解決することが出来るのである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【0021】
先ず、図1から図4を参照して本発明の参考例を説明する。
図1のシールドカッター100の前面(右半分は省略している)には、シールドカッター100の中心から放射状に配置された新素材コンクリート壁切削用ビット(カッター)20Nの列A〜D、F〜Jと、交換装置付のビット18の列(図示の水平列)Eと、それらの列A〜Jの両側に配置され最も多くの数を有し、地盤を掘削するティースカッター20の列Tと、シールドカッター100の外周で隣り合う新素材コンクリート壁切削用ビットの列の中央に配置された特殊外周カッター20Dと、外周近傍で隣り合う新素材コンクリート壁切削用ビットの列を跨いで図示の左半分側には4箇所に配置された新素材コンクリート壁切削用ビット20Nとが取付けられている。
なお、図示の参考例では、新素材コンクリート壁切削用ビット20Nが新規形状であり、カッタービット(ティースビット:地盤掘削用のビット)20は通常の形状である。
【0022】
図2および図3を参照して、参考例の新素材コンクリート壁切削用ビット20Nの刃先形状の特徴を説明する。なお、図3における符号Uは、シールドカッターへの取り付け側を示す。
【0023】
比較対象の従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20Jの半径方向の断面形状を、図9に示す。
従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20Jは、例えば半径方向寸法L3が60mmの単一の切削部位(刃先)30を有しており、隣接するビットとの半径方向(図9では左右方向)における面間距離、すなわち半径方向におけるビット間の距離(換言すれば、ビットが存在しない領域の半径方向長さ)L1は、例えば、90mmである。
【0024】
それに対して、図2の参考例に係る新素材コンクリート壁切削用ビット20Nは、ビット先端の掘削部位(刃先)30は、切削部位が存在しない非切削領域40により、半径方向内側(図2では右側)の領域30aと、半径方向外側(図2では左側)の領域30bとに分けられている。
そして、領域30a、30bの半径方向長さL3、L4は共に35mm、非切削領域40の半径方向長さL2は40mmである。さらに、隣接するビット間の距離(面間距離)L1は40mmである。
すなわち、半径方向の面間距離L1が、従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20Jの90mmから参考例に係る新素材コンクリート壁切削用ビット20Nの40mmまで減少している。
換言すれば、参考例に係る新素材コンクリート壁切削用ビット20N(図2)は、従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20J(図9)に比較して、隣接するビット間の距離(面間距離)L1、或いは新素材コンクリート壁切削用ビット先端の切削部位(刃先)が存在しない領域40の半径方向寸法が小さい。
【0025】
隣接するビット間の距離(面間距離)L1、或いは新素材コンクリート壁切削用ビット先端の切削部位(刃先)が存在しない領域40の半径方向寸法が小さいことによる効果を、図4を参照して説明する。
図4は、発進立坑で、FRPの補強部を有する場所と、シールドカッターの中心を通る水平位置を含む左側の一部を描いた部分正面図である。
図4の太線で囲まれた領域Xは、従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20J(図9)を装着したシールド機により、新素材コンクリート壁工法におけるFRP50で強化されたコンクリート(或いはモルタル)55を切削した場合の、FRP50の切断片を示している。
なお、FRP55の補強部は図示のような梯子状の縦桟部55aと、横桟部55bとを有している。
【0026】
この切断片(領域X)は、新素材コンクリート壁切削用ビットの面間距離部分(非切削部分)の通過する軌跡(網掛けの領域Y)と、FRP50が配置されている領域(水平方向のハッチングを施した領域Z)とが重なり合う領域で決定する。そして、FRP50破断片の長さ(切断片の矢印V方向の長さ)は、新素材コンクリート壁切削用ビット20Jの面間距離部分(非切削部分)の通過する軌跡(網掛けの領域Y)の幅「ε」が短くなれば、短くなる。
上述した図9の従来の新素材コンクリート壁切削用ビット20J(面間距離90mm)を用いた場合における破断片の長さは、シールドカッター100の直径が13mの場合には最大で2mにも到達した。しかし、図2で示す様に、参考例に係るビット(面間距離40mm)を採用した場合にはシールドカッター100の直径が13mの場合に、最大1mまで減少する。
【0027】
このように、面間距離を減少することにより、FRP破断片の長さを短くすることが出来る。そして、FRP破断片の長さを短くすることにより、FRP破断片が絡まって土砂排出通路を閉塞する問題を解消することが出来る。
また、FRP破断片が短くなれば、それに付着して除去されるコンクリート或いはモルタルの塊の大きさも小さくなり、当該塊による排出通路閉塞の問題も解消される。
【0028】
ここで、新素材コンクリート壁切削用ビット20N先端30に切削部位が存在しない非切削領域40を設けると、シールドカッター100が回転した際に、新素材コンクリート壁切削用ビット20N先端30の切削部位が通過する軌跡が、全掘削面をカバーできない。
すなわち、FRP50等で補強されたコンクリート55或いはモルタルのシールド通過領域にビット20Nで切削されない領域が存在してしまうことになる。
通常のカッタービット20であれば、切羽の全領域を複数のカッタービット20でカバーしなければ、土壌を掘削できないので、シールド機で掘削することが出来ない。
これに対して、新素材コンクリート壁切削用ビット20Nであれば、切羽全面をカバーせず、上述した様な(新素材コンクリート壁切削用ビット20Nで切削されない)領域40が存在しても、当該領域40は、他の領域が新素材コンクリート壁切削用ビット20Nで切削される際に割れてしまい、崩れてしまうので、シールド機による掘削、進行、貫通に問題は発生しない。
【0029】
図示されてはいないが、新素材コンクリート壁切削用ビット20Nの方が、ティースビット(通常のカッタービット)20よりも進行方向に突出している。
発進立坑を貫通する際には、新素材コンクリート壁切削用ビット20Nが先に当たってロッド状のFRP50が埋め込まれた新素材コンクリート55を掘削する。
コンクリート掘削で新素材コンクリート壁切削用ビット20Nは傷むが、ティースビット20は立坑発進時にコンクリートを切削しないのでダメージが小さく、損傷を受けていない状態で地盤を掘削することが出来る。
【0030】
図5及び図6を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。
図5において、ビットのベース25上のシールドカッターにおける半径方向Rについて、隣接する1対の新素材コンクリート壁切削用ビット(対向する様に配置された2個の新素材コンクリート壁切削用ビット)21N、22Nを配置させる。
第1実施形態では、この1対のビット21N、22Nを、回転方向Tについて距離δだけ偏位させている。
なお、1対の新素材コンクリート壁切削用ビット21N、22Nの相違は、図5において、一方(21N)の底辺21Naが窪んでいるのに対して、他方(22N)は頂辺22Nbが窪んでいることである。
【0031】
2個のビット21N、22Nが同時に当たる(FRPを切削し始める)よりも、1つのビット21Nが切削を開始した後、時間差を持って他方のビット22Nが切削を開始した方が、FRPが引き抜かれない。
回転方向の距離δが存在するので、一箇所に当たる時間が微妙にずれて、2つの新素材コンクリート壁切削用ビット(1対のビット)21N、22Nが同時にFRPを引っ張る作用を行う時間が短くなる。
【0032】
2つの新素材コンクリート壁切削用ビット21N、22NによりFRPで強化されたコンクリートやモルタルを一度に割ると、大きな塊が出来て、長い繊維が引き抜かれる。
これに対して、第1実施形態では、偏位量δの分だけ時間差が生じ、FRPが引っ張り出される量が減少し、FRP及びコンクリート(或いはモルタル)が細かく破砕される。
【0033】
ビットの面間間隔を縮小することと、1対のビットをカッターディスク面上で前後にずらすこととの相乗効果によって、繊維補強コンクリート(又は、モルタル)壁の切削速度をアップさせることが出来、発生する切削片が縮小されることにより、排泥設備での閉塞などの障害が防止出来る。
【0034】
ここで、回転方向の偏位量δは、ホルダ及びビットのサイズにより、決定される。そして、なるべく偏位量δは大きいことが好ましい。
【0035】
次に、図7を参照して、第2実施形態を説明する。
図7の第2実施形態は、図5及び図6の第1実施形態に対して、1対のビットとして、同じ形状の新素材コンクリート壁切削用ビット21Nを2個回転方向にδだけずらして配置した例であり、その他は第1実施形態と同様である。
【0036】
本発明において、前記掘削用ビット(20N)或いは前記1対の掘削用ビット(21N、22N、又は21N、21N)は、交換可能に構成されているのが好ましい。
ここで、ビット交換については、特開2001−20667号公報に開示されている手法を採用することが好ましい。
【0037】
図8を参照して、参考例の切削用ビットの交換装置を説明する。
図8の参考例は、新素材コンクリート壁切削用ビット(図1の符号18で、図1のシールドカッター100の左半分だけで19個を有している)を交換可能に構成した参考例である。詳細には、本出願人による特開2001−20667号公報の技術であり、摩耗した新素材コンクリート壁切削用ビットを新品に交換する技術である。
【0038】
図8において、全体を符号1で示すビット交換機は、相対する2面が開放された4角形状のケース3と、ケース3の一方の開放面に着脱可能に取付けられているケースカバー4とを有している。
前記ケース3内部には角環状の支持部材16、16で回動自在に両側部を支持されるボール弁7と、該ボール弁7に設けられた内孔7aに摺動可能に装着されるビット固定軸12と、該ビット固定軸12の先端に止水ピストン19を介して装着されたカッタービット18とを含んでいる。
そして、前記ビット固定軸12を前記ボール弁7から取り外した際に前記止水ピストン19を装着したカットビット18が前記ボール弁7の内孔に収納可能に構成されている。
【0039】
上述のビット交換装置1を用いることにより、地山の状態により、特殊ビット(交換可能な新素材コンクリート壁切削用ビット18)と通常のカッタービット(ティースカッター20)とを適宜交換することも可能である。
【0040】
すなわち、相対する2面が開放された4角形状のケース(3)と、ケース(3)の1方の開放面に着脱可能に取付けられているケースカバー(4)と、前記ケース(3)内部に角環状の支持部材(16、16)で回動自在に両側部を支持されるボール弁(7)と、該ボール弁(7)に設けられた内孔(7a)に摺動可能に装着されるビット固定軸(12)と、該ビット固定軸(12)の先端に止水ピストン(19)を介して装着されたカッタービット(18)とを含んで構成され、前記ビット固定軸(12)を前記ボール弁(7)から取り外した際に前記止水ピストン(19)を装着したカッタービット(18)が前記ボール弁(7)の内孔に収納可能に構成されたビット交換装置(1)によってビット交換が行われることが好ましい。
【0041】
上述のように、掘削用ビットを交換可能に構成すれば、摩耗した新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)を新品に交換することが出来る。
例えば、新素材コンクリート壁切削用ビット(20N)であれば、発進立坑から出る際にFRP(50)で補強されたコンクリート(55)或いはモルタルを切削して損傷したビット(20N)を交換することにより、到達立坑を構成するFRP(50)で補強されたコンクリート(55)或いはモルタルを切削して、シールド機が確実に到達立坑内に進入することを保証することが出来る。
【0042】
さらに、地山の状態により、特殊ビット(20N)と通常のカッタービット(20)とを適宜交換することが出来る
【0043】
ここで、シールドカッター(100)の1部のビット、例えば所定の領域に存在する新素材コンクリート壁切削用ビット(18)のみを交換可能に構成することも出来る。
勿論、シールドカッター(100)の全ビットを交換可能に構成することも可能である。
【0044】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、新素材コンクリート壁切削用ビット20N、18のみが新規な形状で構成されているが、新素材コンクリート壁切削用ビット20N、18の様な特殊ビットのみならず、通常のティースビット20であっても、今回の新規形状が適用可能である。
また、上述の記載は、長尺の繊維(FRP50)により強化されたコンクリート55又はモルタルを掘削することが前提となっているが、短繊維を用いた繊維強化コンクリートについても、本発明の様な構成を具備したビットで掘削することが可能である。
さらに、図示の実施形態では、1部の新素材コンクリート壁切削用ビット18のみが交換可能に構成されているが、全ての新素材コンクリート壁切削用ビット20Nを交換可能に構成することも出来るし、ティースビット20も交換可能に構成しても良い。
【0045】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
(1) 隣接したビット間の半径方向寸法(面間距離)が比較的小さくなる様に構成されているので、例えば新素材コンクリート壁切削工法のようにCFRPやGFRPで補強されたコンクリート或いはモルタルを切削する場合に、切削されるFRPの長さが短くなる。
切削されるFRPが短くなれば、当該FRPが絡み付いてシールド機の排出通路(排泥通路)を閉塞してしまうことはく、また、切削されるFRPが短くなれば、FRPが固着しているコンクリートやモルタルの塊も小さくなるので、当該塊によりシールド機の排出通路が閉塞される可能性も激減する。
(2) 1対の掘削用ビットを、回転方向について前後にずらすことにより、例えばFRPで強化されたコンクリートやモルタルを切削するに際して、当該1対のビット間に時間差が生じ、2つのビットが同時にFRPを引っ張る作用を行う時間が短くなり、FRPが余分に引っ張り出される量が減少する。
そして、一箇所に当たる時間が微妙にずれるため、コンクリートが細かく破砕される。
(3) ビットの面間間隔を縮小することと、1対のビットをカッターディスク面上で前後にずらすことの相乗効果によって、繊維補強コンクリート(又は、モルタル)壁の切削速度をアップさせることが出来、発生する切削片が縮小されることにより、排泥設備での閉塞などの障害が防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例のカッターディスクの正面図。
【図2】本発明の参考例におけるカッタービットの断面図。
【図3】本発明の参考例におけるカッタービットの斜視図。
【図4】本発明の参考例における発進立坑、又は到達立坑での切削状態を示す部分正面図。
【図5】本発明の第1実施形態のカッタービットの上面図。
【図6】本発明の第1実施形態のカッタービットの斜視図。
【図7】本発明の第2実施形態のカッタービットの上面図。
【図8】本発明の参考例のカッタービット交換装置の構成図。
【図9】従来技術におけるカッタービットの断面図。
【符号の説明】
1・・・カッタービット交換装置
3・・・ケース
4・・・ケースカバー
18・・・交換可能なカッタービット
20・・・ティースビット
20N・・・新素材コンクリート壁切削用ビット
30・・・刃先
40・・・切削部位が存在しない領域
50・・・FRP
55・・・コンクリート
100・・・シールドカッター
L1・・・ビット間の面間距離
L2・・・切削部位が存在しない領域の半径方向距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excavation bit arranged in a shield cutter of a shield machine. More particularly, the present invention relates to a drill bit used when cutting concrete or mortar walls reinforced with fibers.
[0002]
[Prior art]
The shield machine usually excavates earth and sand with a teeth bit, but when starting from the starting shaft or reaching the reaching shaft, the reinforced concrete or mortar constituting the starting shaft and the reaching shaft must be cut and penetrated.
However, the shield machine does not have the ability to cut and penetrate concrete or mortar reinforced with reinforcing bars.
For this reason, in the conventional shield method, a breaker is used to drill through holes for passing through the shield machine in advance by using concrete or mortar containing reinforcing bars in the start and end shafts to break through the shield machine, thereby starting the shield machine from the start shaft. , I had reached the reach shaft.
However, if concrete or mortar containing reinforcing bars forming the start shaft or the reaching shaft is drilled, groundwater or earth and sand will flow into the start shaft or the reaching shaft through the through hole.
In order to cope with this, it was necessary to improve the ground at the start site near the start shaft and at the reach site near the reach shaft.
[0003]
In order to solve such a problem, a starting and reaching method of a shield using a new material (hereinafter referred to as “new material concrete wall” in this specification) has been proposed.
In such a new material concrete wall construction method, a conventional material such as carbon fiber (CFRP) or a place where a breaker has been used (a place where the shield machine exits from the start shaft or a place where the shield machine enters the reach shaft) is used. It consists of concrete or mortar reinforced with glass fiber (GFRP).
[0004]
The shield machine does not cut the rebar with a normal bit, but drills concrete or mortar reinforced with carbon fiber (CFRP) or glass fiber (GFRP) by providing a bit called a new material concrete wall cutting bit, Can be cut through.
Therefore, there is no need to use a conventional breaker, and the situation where groundwater and gravel enter the shaft when the shield machine goes out of the start shaft or enters the shaft is avoided. I can do it.
And the ground improvement in the start site | part in the vicinity of a start shaft and the reach | attainment site | part near a reach shaft becomes unnecessary.
[0005]
Here, the reinforcing material for FRP described above has a shape like a H-shaped steel which is a structural member, and is contained in concrete or mortar.
[0006]
However, it has been found that the new material concrete wall construction method has the following problems.
That is, when cutting with a bit for excavating concrete or mortar reinforced with CFRP or the like in the new material concrete wall construction method (new material concrete wall cutting bit), the FRP in the concrete or mortar has toughness. It gets entangled with the cutter and is not cut. And it will be in the state which adhered and adhered to concrete or mortar.
If the bit for cutting a new material concrete wall is rotated as it is, the FRP will be pulled and shredded. As a result, a large lump of concrete or mortar is removed from the shaft with the FRP that has been shredded in length.
[0007]
When a long and shredded FRP or a large block of concrete or mortar is removed, it will be large when passing through the removed drainage discharge line (for example, a discharge pipe in the case of a muddy water shield). A long FRP with a lump is entangled to block the passage.
[0008]
Moreover, as a result of the bit for cutting a new material concrete wall biting into the FRP having toughness, the bit is worn and cannot be cut.
Furthermore, when the new material concrete wall construction method is used for the reaching shaft, the shield machine may not be able to enter the reaching shaft.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and the cut fiber becomes longer than necessary when cutting concrete or mortar wall reinforced with fiber. An object of the present invention is to provide an excavation bit that can be prevented, and can be prevented from becoming a large lump when the concrete or mortar to which fibers are attached is removed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
[0011]
According to the present invention, in a plurality of excavation bits arranged radially from the center of the shield cutter (100) of the shield machine, a pair of trapezoidal cutting bits (21N, 22N) are arranged opposite to each other in the radial direction (R), and the bases (21Na, 22Nb) of the trapezoidal cutting bits (21N, 22N) face each other, but their ends are in the rotational direction (T). Is displaced by a distance (δ), the bottom (21Na) of one cutting bit (21N) is recessed, and the top (22Nb) of the other cutting bit (22N) is recessed, The cutting edges (21Nc, 21Nd) of the cutting bit (21N) and the cutting edges (22Nc, 22Nd) of the other cutting bit (22N) face each other (21Na, 22Nb), and both cuttings Tsu bets (21N, 22N) are both viewed from the upper surface eight characters shaped cutting blade (21Nc, 21Nd, 22Nc, 22Nd) existent region (21Nc, 22Ne) of the cutting portion exists between. (Claim 1: FIGS. 5 and 6)
[0012]
Further, according to the present invention, in a plurality of excavation bits arranged radially from the center of the shield cutter (100) of the shield machine, a pair of trapezoidal cuts having the same shape as seen from above on the base (25). The bits (21N) are arranged in the same direction in the radial direction (R), the cutting bits (21N) are offset by a distance (δ) in the rotational direction (T), and their trapezoidal cutting bits (21N ) Of the cutting bit (21N) has an eight-letter shape when viewed from above, and the bottom side (21Na) of the cutting bit (21Nd) has a rectilinear shape. There is a region (21Nf) where no cutting portion exists between them. (Claim 2: FIG. 7)
[0013]
Since the pair of excavation bits are displaced back and forth in the rotational direction (δ), for example, when cutting concrete (55) reinforced with FRP (50) or mortar, the pair of bits (21N, 22N , Or 21N, 21N).
Rather than hitting two bits at the same time (starting to cut FRP), after one bit (21N) starts cutting, the other bit (22N) starts cutting with a time lag when FRP ( 50) is not pulled out.
In other words, the time during which the two bits (21N, 22N, or 21N, 21N) simultaneously pull the FRP is shortened, and the amount by which the FRP (50) is pulled out is reduced.
And since the time which hits one place shifts | deviates slightly, concrete (55) is crushed finely.
[0014]
The cutting speed of the new material concrete wall is increased by the synergistic effect of reducing the space between the bits and shifting the pair of bits (21N, 22N, or 21N, 21N) back and forth on the cutter disk surface. In addition, since the generated cutting pieces are reduced, troubles such as blockage in the drainage equipment can be prevented.
[0015]
Here, it is also possible to replace only one part of the shield cutter (100), for example, a new material concrete wall cutting bit (18) existing in a predetermined region.
Of course, all the bits of the shield cutter (100) can be configured to be replaceable.
[0016]
Here, it is preferable that the new material concrete wall cutting bit (20N) to which the present invention is applied protrudes more in the traveling direction than the teeth bit (20).
If comprised in this way, when penetrating the start shaft, the new material concrete wall cutting bit (20N) hits first and the new material concrete (55) in which the rod-like CFRP (50) is embedded is cut. At this time, although the new material concrete wall cutting bit (20N) is damaged, the teeth bit (20) used for ground excavation (because it does not excavate concrete 55 or mortar reinforced with
[0017]
Thus, according to the present invention, it is possible to solve the problems of the new material concrete wall construction method while enjoying the advantages of the new material concrete.
[0018]
Here, it is preferable that the new material concrete wall cutting bit (20N) to which the present invention is applied protrudes more in the traveling direction than the teeth bit (20).
If comprised in this way, when penetrating the start shaft, the new material concrete wall cutting bit (20N) hits first and the new material concrete (55) in which the rod-like CFRP (50) is embedded is cut. At this time, although the new material concrete wall cutting bit (20N) is damaged, the teeth bit (20) used for ground excavation (because it does not excavate concrete 55 or mortar reinforced with
[0019]
Thus, according to the present invention, it is possible to solve the problems of the new material concrete wall construction method while enjoying the advantages of the new material concrete.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0021]
First, a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
On the front surface of the
In the illustrated reference example, the new material concrete
[0022]
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the features of the cutting edge shape of the new material concrete
[0023]
FIG. 9 shows a cross-sectional shape in the radial direction of a conventional new material concrete
The conventional new material concrete
[0024]
On the other hand, in the new material concrete
The radial lengths L3 and L4 of the
That is, the distance L1 between the surfaces in the radial direction is reduced from 90 mm of the conventional new material concrete
In other words, the new material concrete
[0025]
With reference to FIG. 4, the effect of the small radial dimension of the
FIG. 4 is a partial front view of a part of the left side including a place having an FRP reinforcing portion and a horizontal position passing through the center of the shield cutter in the start shaft.
Region X surrounded by a thick line in FIG. 4 is a concrete (or mortar) 55 reinforced with
The reinforcing part of the
[0026]
This cut piece (region X) includes a trajectory (shaded region Y) through which the inter-surface distance portion (non-cut portion) of the new material concrete wall cutting bit passes, and a region where the
When the conventional new material concrete
[0027]
Thus, the length of the FRP fragment can be shortened by reducing the inter-surface distance. Then, by shortening the length of the FRP fragment, it is possible to solve the problem of the FRP fragment being entangled and blocking the earth and sand discharge passage.
In addition, if the FRP fragment is shortened, the size of the concrete or mortar lump that adheres and is removed is also reduced, and the problem of blockage of the discharge passage by the lump is solved.
[0028]
Here, when the
That is, there is an area that is not cut by the
If the
In contrast, the new material concrete
[0029]
Although not shown, the new material concrete
When penetrating the start shaft, the new material concrete
Although the new material concrete
[0030]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 5, a pair of adjacent new material concrete wall cutting bits (two new material concrete wall cutting bits arranged to face each other) 21N in the radial direction R of the shield cutter on the
In the first embodiment, the pair of
The difference between the pair of new material concrete
[0031]
Rather than hitting two
Since there is a distance δ in the rotational direction, the time for hitting one place is slightly shifted, and the time for the two new material concrete wall cutting bits (a pair of bits) 21N and 22N to simultaneously pull the FRP is shortened. .
[0032]
When concrete and mortar reinforced with FRP by two new material concrete
On the other hand, in the first embodiment, a time difference is generated by the amount of deviation δ, the amount of FRP pulled out decreases, and FRP and concrete (or mortar) are finely crushed.
[0033]
The cutting speed of the fiber reinforced concrete (or mortar) wall can be increased by the synergistic effect of reducing the space between the bits and shifting the pair of bits back and forth on the cutter disk surface. By reducing the size of the generated cutting piece, it is possible to prevent troubles such as blockage in the drainage equipment.
[0034]
Here, the amount of deviation δ in the rotational direction is determined by the size of the holder and the bit. The displacement amount δ is preferably as large as possible.
[0035]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The second embodiment shown in FIG. 7 is different from the first embodiment shown in FIGS. 5 and 6 in that two pairs of new material concrete
[0036]
In the present invention, the excavation bit (20N) or the pair of excavation bits (21N, 22N, or 21N, 21N) is preferably configured to be replaceable.
Here, regarding the bit exchange, it is preferable to adopt the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20667.
[0037]
With reference to FIG. 8, the cutting bit replacement apparatus of the reference example will be described.
The reference example of FIG. 8 is a reference example in which a new material concrete wall cutting bit (
[0038]
In FIG. 8, a bit switch generally indicated by reference numeral 1 includes a
Inside the
When the bit fixing shaft 12 is detached from the
[0039]
By using the above-described bit exchanging device 1, a special bit (a replaceable new material concrete wall cutting bit 18) and a normal cutter bit (a teeth cutter 20) can be appropriately exchanged depending on the state of the ground. It is.
[0040]
That is, a rectangular case (3) having two opposite surfaces open, a case cover (4) removably attached to one open surface of the case (3), and the case (3) A ball valve (7) supported on both sides by a square annular support member (16, 16) so as to be rotatable, and an inner hole (7a) provided in the ball valve (7) are slidable. A bit fixing shaft (12) to be mounted, and a cutter bit (18) mounted to the end of the bit fixing shaft (12) via a water stop piston (19). A bit exchanging device (12) configured such that when the 12) is removed from the ball valve (7), the cutter bit (18) fitted with the water stop piston (19) can be stored in the inner hole of the ball valve (7). The bit exchange is preferably performed according to 1).
[0041]
As described above, if the excavation bit is configured to be replaceable, the worn new material concrete wall cutting bit (20N) can be replaced with a new one.
For example, in the case of a new material concrete wall cutting bit (20N), replace the damaged bit (20N) by cutting concrete (55) reinforced with FRP (50) or mortar when leaving the start shaft. By cutting the concrete (55) or mortar reinforced with the FRP (50) constituting the reaching shaft, it is possible to ensure that the shield machine surely enters the reaching shaft.
[0042]
Furthermore, the special bit (20N) and the normal cutter bit (20) can be appropriately exchanged depending on the state of the ground.
Here, it is also possible to replace only one part of the shield cutter (100), for example, a new material concrete wall cutting bit (18) existing in a predetermined region.
Of course, all the bits of the shield cutter (100) can be configured to be replaceable.
[0044]
The illustrated embodiment is merely an example, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
For example, in the illustrated embodiment, only the new material concrete
In addition, the above description is based on the premise that the concrete 55 or mortar reinforced with long fibers (FRP50) is excavated, but the fiber reinforced concrete using short fibers is also as in the present invention. It is possible to excavate with a bit having a configuration.
Further, in the illustrated embodiment, only one part of the new material concrete
[0045]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) Since the radial dimension (distance between faces) between adjacent bits is relatively small, concrete or mortar reinforced with CFRP or GFRP is used, for example, as in the new material concrete wall cutting method. When cutting, the length of the FRP to be cut becomes shorter.
If the FRP to be cut is short, the FRP will be entangled and the discharge passage (sludge passage) of the shield machine will not be blocked, and if the FRP to be cut is short, the FRP is fixed. Since the mass of concrete or mortar is also reduced, the possibility of the discharge passage of the shield machine being blocked by the mass is greatly reduced.
(2) When cutting a pair of excavation bits back and forth in the rotational direction, for example, when cutting concrete or mortar reinforced with FRP, a time difference occurs between the pair of bits, and the two bits are simultaneously The time for performing the action of pulling the FRP is shortened, and the amount of extra FRP pulled out is reduced.
And since the time which hits one place shifts | deviates slightly, concrete is crushed finely.
(3) The cutting speed of the fiber-reinforced concrete (or mortar) wall can be increased by the synergistic effect of reducing the distance between the bits and shifting the pair of bits back and forth on the cutter disk surface. By reducing the generated cutting pieces, it is possible to prevent obstructions such as blockage in the mud drainage equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a cutter disk according to a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cutter bit in a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a cutter bit in a reference example of the present invention.
FIG. 4 is a partial front view showing a cutting state at a starting shaft or a reaching shaft in a reference example of the present invention.
FIG. 5 is a top view of the cutter bit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a cutter bit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a top view of a cutter bit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a cutter bit exchange device according to a reference example of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a cutter bit in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cutter
55 ...
Claims (2)
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