JP7073196B2 - 切断補助器具及び構造物の切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮力がかかる構造物を切断する際に用いる切断補助器具及びその切断補助器具を用いた構造物の切断方法に関する。

従来、複数のセグメントをボルトで連結してなる円筒状の一次覆工と、その一次覆工の内側に形成したコンクリート製の二次覆工とによって構築されたトンネルを解体する場合に、そのトンネルの内側から一次覆工及び二次覆工を円弧状のピースに切断して、それらピースを搬出撤去する解体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６－８８４９６号公報

ところで、シールド工法によって複数のセグメントを組み上げて構築したシールドトンネルには、そのトンネル軸方向に高い圧縮力が導入されている。
このシールドトンネルなどのように圧縮力が導入されて、圧縮力がかかっている構造物を解体するのに切断しようとしても、切断機の刃が構造物の切断面間に挟まれてしまい、切断作業効率が低下することがあったり、場合によっては切断不能になったりすることがあった。
そこで、本発明者らが鋭意検討して、高い圧縮力がかかる構造物であっても切断するのを可能にする技術を開発するに至った。

本発明の目的は、圧縮力がかかる構造物であっても好適な切断を可能にする切断補助器具及び切断補助器具を用いた構造物の切断方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る一の発明は、
圧縮力がかかる構造物を切断する際に用いる切断補助器具であって、
前記構造物を切断する仮想線上に形成された孔に挿入され、前記仮想線を挟むように配置される一対の外側くさび部材と、
前記一対の外側くさび部材の間に挿入され、前記一対の外側くさび部材を前記孔の内壁面に向けて押圧する内側くさび部材と、
を備えるようにした。

上記目的を達成するため、本出願に係る一の発明は、
圧縮力がかかる構造物を切断機の刃で切断する際に用いる切断補助器具であって、
前記構造物を切断する仮想線上に形成された孔に挿入され、前記仮想線を挟むように配置される一対の外側くさび部材と、
前記一対の外側くさび部材の間に挿入され、前記一対の外側くさび部材を前記孔の内壁面に向けて押圧する内側くさび部材と、
を備え、
前記内側くさび部材によって前記一対の外側くさび部材が前記孔の内壁面に向けて押圧されて、前記仮想線部分にかかる圧縮力が緩和された状態で、前記切断機を用い、前記仮想線に沿って前記構造物を切断することを可能にするように構成されているようにした。

また、望ましくは、
前記一対の外側くさび部材は、前記内側くさび部材を挟む内側面の間隔が先端側ほど狭くなるように、前記孔の奥側に配される先端側ほど厚く形成されており、
前記一対の外側くさび部材の外側面は、前記孔の内壁面の形状に対応する形状を有し、その内壁面に密接可能に形成されているようにする。

このような形状の一対の外側くさび部材を有する切断補助器具であれば、孔の内壁面を良好に押圧することができるので、圧縮力がかかる構造物をより好適に切断することができる。

また、本出願に係る他の発明は、
請求項１又は２に記載の切断補助器具を用いた構造物の切断方法であって、
構造物を切断する仮想線上に複数の孔を形成する工程と、
前記複数の孔に前記一対の外側くさび部材を設置する工程と、
前記一対の外側くさび部材の間に前記内側くさび部材を圧入する工程と、
前記仮想線に沿って前記構造物を切断する工程と、
を有するようにした。

かかる構成の構造物の切断方法であれば、構造物に形成した複数の孔に設置した切断補助器具の一対の外側くさび部材が孔の内壁面を押圧し、仮想線と交差する方向に孔を押し広げるような拡張力をかけることで、構造物の仮想線部分にかかる圧縮力を緩和することができるので、好適に構造物を切断することができる。

また、望ましくは、
前記仮想線に沿って前記構造物を切断する過程で前記孔部分を切断する場合、前記孔から前記切断補助器具を一旦外し、前記孔部分を切断した後、再度その孔に前記切断補助器具を設置するようにする。

こうすることで、構造物を切断した箇所にかかる圧縮力を切断前と同様に緩和することができるので、より好適に構造物を切断することができる。

また、望ましくは、
前記仮想線に沿って移動しつつ前記構造物を切断する切断機を使用する場合、
前記切断機の移動方向前方に近付いた前記孔から前記切断補助器具を一旦外し、前記切断機が通過した後、再度その孔に前記切断補助器具を設置するようにする。

こうすることで、構造物を切断した箇所にかかる圧縮力を切断前と同様に緩和することができ、その切断面間に切断機の刃（ブレード）が挟まれてしまうことを防ぎ易くなる。

本発明によれば、圧縮力がかかる構造物であっても好適に切断することを可能にする。

本実施形態の切断補助器具を示す概略図であり、内側くさび部材を挿入する前の側面図（ａ）と、内側くさび部材を挿入した後の側面図（ｂ）と、図１（ｂ）のｃ－ｃ線における断面図（ｃ）である。 本実施形態の切断補助器具を示す概略側面図であり、内側くさび部材を引き抜く態様を示している。 切断補助器具を使用して構造物を切断する手順に関する上面視した説明図（ａ）（ｂ）である。 切断補助器具を使用して構造物を切断する手順に関する説明図であり、側面視したもの（ａ）と、上面視したもの（ｂ）である。 切断補助器具を使用して構造物を切断する手順に関する説明図であり、側面視したもの（ａ）と、上面視したもの（ｂ）である。 構造物であるシールドトンネルを示す概略斜視図（ａ）と、シールドトンネルをその軸方向と交差する方向に切断する場合の一例を示す説明図（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る切断補助器具とその切断補助器具を用いた構造物の切断方法の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

切断補助器具は、圧縮力がかかっている構造物を切断する場合に、その切断箇所での圧縮力を低減するために、構造物に設置して使用する器具である。
本実施形態では、シールド工法によって複数のセグメントを組み上げて構築した構造物であるシールドトンネルＴを切断する場合を例に説明する。図６（ａ）は、シールドトンネルＴを示す概略斜視図であり、図６（ｂ）は、シールドトンネルＴをその軸方向と交差する方向にウォールソーＣで切断する場合の一例を示す説明図である。
シールドトンネルＴには、そのトンネル軸方向に高い圧縮力が導入されているので、図６（ａ）に示す仮想線Ｌに沿って、シールドトンネルＴをその軸方向（長手方向）と交差する方向に切断する場合に、切断補助器具をシールドトンネルＴに設置して使用する。シールドトンネルＴをその軸方向に切断する場合（図６（ａ）に示す仮想線Ｌａに沿って切断する場合）には切断補助器具を使用しなくてもよい。
なお、シールドトンネルＴをその軸方向と交差する方向に２箇所の仮想線Ｌで切断し、その間の切断ピースを撤去すれば、シールドトンネルＴに導入されていた圧縮力（軸力）が抜けるので、少なくともこの２箇所の切断に切断補助器具を使用することになる。
つまり、シールドトンネルＴをその軸方向と交差する方向に切断する場合でも、２箇所の仮想線Ｌ間の切断ピースを撤去した後であれば、図６（ａ）に示す仮想線Ｌｂに沿って切断する場合には切断補助器具を使用しなくてもよい。

本実施形態の切断補助器具１００は、例えば、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、構造物（ここではシールドトンネルＴ）を切断する仮想線Ｌ上に形成された孔Ｈに挿入され、仮想線Ｌを挟むように配置される一対の外側くさび部材１０と、一対の外側くさび部材１０の間に挿入され、一対の外側くさび部材１０を孔Ｈの内壁面に向けて押圧する内側くさび部材２０と、一対の外側くさび部材１０を接近／離間可能に保持している架台３０等を備えている。

一対の外側くさび部材１０は、例えば、金属製の部材であり、内側くさび部材２０を挟む内側面の間隔が先端側ほど狭くなるように、孔Ｈの奥側に配される先端側ほど厚く形成されている。
また、一対の外側くさび部材１０の外側面は、孔Ｈの内壁面に密接する形状に形成されている。
具体的には、図１（ｃ）に示すように、外側くさび部材１０は、その外側面が円筒状の孔Ｈの内壁面に密接可能な曲面に形成された断面視略半円形状を呈する部材であり、その先端側ほど断面積が大きくなる態様に形成されている。
なお、外側くさび部材１０の内側面は、平坦な傾斜面に形成されている。

架台３０は、例えば、金属製の部材であり、後述するセンターホールジャッキ５０が据え付けられる支持台部３１と、支持台部３１に上端が固定されている一対の板状脚部３２と、板状脚部３２の下端に固定されている連結部３３とを備えている。

支持台部３１の中央には、後述する引き抜きボルト５１が挿通される貫通孔３１ａが設けられている。
一対の板状脚部３２は、復元可能な可撓性を有しており、その下端の連結部３３を接近／離間させることができる。
連結部３３には、外側くさび部材１０がボルト３３ａによって固定されている。
この連結部３３を介して一対の板状脚部３２に連結されている一対の外側くさび部材１０は、互いに接離可能になっている。

内側くさび部材２０は、例えば、金属製の部材であり、下端側の先端ほど厚みが薄くなるテーパー形状を有している。
この内側くさび部材２０は、その両側面を一対の外側くさび部材１０の内側面に密接させて、一対の外側くさび部材１０の間に嵌合するようになっている。
なお、内側くさび部材２０の上端部には、後述する引き抜きボルト５１を螺着するためのボルト穴２０ａが設けられている。

このような切断補助器具１００は、構造物であるシールドトンネルＴを切断する仮想線Ｌ上に形成された孔Ｈに設置して使用される。
具体的には、図１（ａ）に示すように、シールドトンネルＴに形成された孔Ｈに一対の外側くさび部材１０を挿入した後、図１（ｂ）に示すように、一対の外側くさび部材１０の間に内側くさび部材２０をハンマーなどで打ち込むように挿入して設置される。
このとき、図１（ｃ）に示すように、一対の外側くさび部材１０は、仮想線Ｌを挟む配置に設置されているので、一対の外側くさび部材１０の間に内側くさび部材２０が打ち込まれたことで、一対の外側くさび部材１０は互いに離間し仮想線Ｌから離れる向きに付勢されており、孔Ｈの内壁面に向けて押圧されている。
この一対の外側くさび部材１０が孔Ｈの内壁面を押圧する拡張力が、シールドトンネルＴにかかっている圧縮力に抗するように作用し、シールドトンネルＴにかかる圧縮力を緩和するようにしている。

また、一対の外側くさび部材１０の間に打ち込んだ内側くさび部材２０を引き抜く場合は、例えば、図２に示すように、内側くさび部材２０のボルト穴２０ａに引き抜きボルト５１を螺着するとともに、架台３０の支持台部３１にセンターホールジャッキ５０が据え付け、そのセンターホールジャッキ５０によって引き抜きボルト５１を引き上げるようにして、内側くさび部材２０を引き抜くようにする。
一対の外側くさび部材１０の間から内側くさび部材２０を引き抜けば、孔Ｈから一対の外側くさび部材１０を抜き出すことができる。

次に、本実施形態の切断補助器具１００を用いた構造物（シールドトンネルＴ）の切断方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、シールドトンネルＴを切断する仮想線Ｌ上に複数の孔Ｈを形成する。
また、その仮想線Ｌに沿う位置にウォールソーＣの走行レールＲを設置する。
なお、ウォールソーＣは、走行レールＲに沿って移動しつつ対象物を切断する切断機であり、正確な切断が可能で、騒音、振動、粉塵が少ないものであるので、シールドトンネルＴを切断するのに適している。

次いで、図３（ｂ）に示すように、複数の孔Ｈに切断補助器具１００を設置する。
具体的には、複数の孔Ｈに一対の外側くさび部材１０を設置した後、一対の外側くさび部材１０の間に内側くさび部材２０を圧入するようにして、複数の孔Ｈに切断補助器具１００を設置する。
こうして孔Ｈに設置した切断補助器具１００の一対の外側くさび部材１０が孔Ｈの内壁面を押圧し、仮想線Ｌと交差する方向（図中、直交する方向）に孔Ｈを押し広げるような拡張力をかけることで、シールドトンネルＴの仮想線Ｌ部分にかかる圧縮力を緩和することができる。

次いで、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）に示すように、仮想線Ｌに沿ってシールドトンネルＴを切断する。
ここで、仮想線Ｌ上の複数の孔Ｈには切断補助器具１００が設置されており、シールドトンネルＴの仮想線Ｌ部分にかかる圧縮力が緩和されているので、好適にシールドトンネルＴを切削し、切断することができる。

特に、仮想線Ｌに沿ってシールドトンネルＴを切断する過程で孔Ｈ部分を切断する場合、その孔Ｈから切断補助器具１００を一旦外し、孔Ｈ部分を切断した後、再度その孔Ｈに切断補助器具１００を設置するようにする。
本実施形態では、仮想線Ｌに沿う走行レールＲに沿って移動しつつシールドトンネルＴを切断するウォールソーＣを使用しているので、ウォールソーＣの移動方向前方に近付いた孔Ｈから切断補助器具１００を一旦外し、ウォールソーＣが通過した後、再度その孔Ｈに切断補助器具１００を設置するようにする。
こうすることで、シールドトンネルＴを切断した箇所にかかる圧縮力を切断前と同様に緩和することができ、その切断面間にウォールソーＣの刃（ブレード）が挟まれてしまうことを防ぎ易くなる。

なお、シールドトンネルＴのセグメント厚が例えば３００ｍｍの場合、その厚さのセグメント（シールドトンネルＴ）を切断可能なブレード径を有するウォールソーＣを用いて１段階でシールドトンネルＴを切断してもよいが、例えば１００ｍｍ切削用のウォールソーＣ、２００ｍｍ切削用のウォールソーＣ、３００ｍｍ切削用のウォールソーＣを段階的に使用し、３段階に分けてシールドトンネルＴを切断するようにしてもよい。
その場合、少なくともウォールソーＣの刃（ブレード）がシールドトンネルＴを抜ける３００ｍｍ切削用のウォールソーＣを使用する３段階目に切断補助器具１００を用いればよい。
もちろん１００ｍｍ切削用のウォールソーＣを使用する１段階目の切削や、２００ｍｍ切削用のウォールソーＣを使用する２段階目の切削に、切断補助器具１００を用いてもよい。

このように、本実施形態の切断補助器具１００を用いれば、圧縮力がかかるシールドトンネルＴを好適に切断することができる。

なお、以上の実施の形態においては、一対の外側くさび部材１０の間に打ち込んだ内側くさび部材２０を引き抜く場合に、センターホールジャッキ５０（引き抜きボルト５１）を使用するとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の駆動装置を使って内側くさび部材２０を引き抜くようにしてもよい。

また、以上の実施の形態においては、一対の外側くさび部材１０の間に内側くさび部材２０をハンマーなどで打ち込むように挿入するとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、架台３０に据え付け可能であって、内側くさび部材２０を押し下げることができる駆動装置などを使って内側くさび部材２０を一対の外側くさび部材１０の間に挿入するようにしてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１０ 外側くさび部材（一対の外側くさび部材）
２０ 内側くさび部材
２０ａ ボルト穴
３０ 架台
３１ 支持台部
３１ａ 貫通孔
３２ 板状脚部
３３ 連結部
３３ａ ボルト
５０ センターホールジャッキ
５１ 引き抜きボルト
１００ 切断補助器具
Ｔ シールドトンネル（構造物）
Ｌ 仮想線
Ｈ 孔
Ｃ ウォールソー（切断機）
Ｒ 走行レール

Claims (5)

1. 圧縮力がかかる構造物を切断機の刃で切断する際に用いる切断補助器具であって、
   前記構造物を切断する仮想線上に形成された孔に挿入され、前記仮想線を挟むように配置される一対の外側くさび部材と、
   前記一対の外側くさび部材の間に挿入され、前記一対の外側くさび部材を前記孔の内壁面に向けて押圧する内側くさび部材と、
   を備え、
   前記内側くさび部材によって前記一対の外側くさび部材が前記孔の内壁面に向けて押圧されて、前記仮想線部分にかかる圧縮力が緩和された状態で、前記切断機を用い、前記仮想線に沿って前記構造物を切断することを可能にするように構成されていることを特徴とする切断補助器具。
2. 前記一対の外側くさび部材は、前記内側くさび部材を挟む内側面の間隔が先端側ほど狭くなるように、前記孔の奥側に配される先端側ほど厚く形成されており、
   前記一対の外側くさび部材の外側面は、前記孔の内壁面の形状に対応する形状を有し、その内壁面に密接可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の切断補助器具。
3. 請求項１又は２に記載の切断補助器具を用いた構造物の切断方法であって、
   構造物を切断する仮想線上に複数の孔を形成する工程と、
   前記複数の孔に前記一対の外側くさび部材を設置する工程と、
   前記一対の外側くさび部材の間に前記内側くさび部材を圧入する工程と、
   前記仮想線に沿って前記構造物を切断する工程と、
   を有することを特徴とする構造物の切断方法。
4. 前記仮想線に沿って前記構造物を切断する過程で前記孔部分を切断する場合、前記孔から前記切断補助器具を一旦外し、前記孔部分を切断した後、再度その孔に前記切断補助器具を設置することを特徴とする請求項３に記載の構造物の切断方法。
5. 前記仮想線に沿って移動しつつ前記構造物を切断する切断機を使用する場合、
   前記切断機の移動方向前方に近付いた前記孔から前記切断補助器具を一旦外し、前記切断機が通過した後、再度その孔に前記切断補助器具を設置することを特徴とする請求項３に記載の構造物の切断方法。

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