JPH0355396A - シールド工法におけるウオータージェットによる障害物の切断方法および切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ この発明は、密閉式シ一ドルエ法において、切羽に出現
するドレーン材等の障害物を超高圧ジェット水により短
時間で切断する方法およびその装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

密閉式シードル工法において、切羽に合戒繊維束製ドレ
ーン材等の障害物が出現した場合、その障害物を切断し
て撤去する必要がある。

従来、前記障害物を切断する方式としては、（１）薬液
注入等により切羽地盤を改良して安定させたのち、作業
員が、シールド掘進機における隔壁と切羽との間に入り
、ビックやガス切断器等を使用してドレーン材等の障害
物を切断する方式、（２）シールド掘進機における回転
力フタのビットにドレーン材等の障害物を引掛けて、そ
の障害物を引きちぎり切断する方式等が知られている．
〔発明が解決しようとするＬ１！題〕 前記（１）の切断方式の場合は、作業員がシールド掘進
機の隔壁と切羽との間に入って切断作業を行なっている
間は、シールド掘進機の推進を停止させねばならないの
で、掘進能率が低下し、また前記隔壁と切羽との間の空
間は狭いので、作業性が悪いだけでなく、切断時に発生
するガス等により作業環境が非常に悪く、さらにシール
ド掘進機の推進を長時間停止すると、切羽地山が崩壊す
る恐れがある． また前記（２）の切断方式の場合は、通常、ドレーン材
等の障害物が１ｍピッチで多数埋設されると共に、１本
の障害物の引張強度が約４００ｋｇｆ　という大きい引
張強度を有するので、ドレーン材等の障害物を１本ずつ
引きちぎる場合、その障害物が引きちぎられる前に１０
倍以上にゴム状に伸ばされ、そのためドレーン材等の障
害物と共にシールド掘進機の上方地盤の沈下を引き起こ
すことがある。

この発明は、密閉式シールド工法において、切羽に出現
したドレーン材等の障害物を超高圧ジェット水により短
時間で容易に切断する方法およびその装置を提供するこ
とを目的とするものである，〔課題を解決するための手
段〕 前記目的を達或するために、この発明のシールド工法に
おけるウォータージェットによる障害物切断方法におい
ては、シールド掘進機１における回転カッタディスク２
の面仮３の周辺側に、回転カッタディスク２と共通の中
心を有する円弧状スリ・ント４を設け、旋回用駆動装置
５により回転力ソタディスク２と同心的に旋回される環
状旋回部材６を、前記回転カッタディスク２の後部にお
いてシールド機本体マ内に設け、前記回転カッタディス
ク２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回転さ
れる超高圧ジェット水噴射用ノズル８を前記環状旋回部
材６に取付け、前記回転カッタディスク２が障害物９に
接触または近接する位置に到達したとき、環状旋回部材
６および超高圧水噴射用ノズル８を旋回させると共に、
そのノズル８から噴射される超高圧ジェットにより前記
障害物９を切断する． またこの発明のシールド工法におけるウォータージェッ
トによる障害物切断装置においては、シールド掘進機１
における回転カッタディスク２の面板３の周辺側に、回
転力冫タディスク２と共通の中心を有する円弧状スリッ
ト４が設けられ、旋回用駆動装置５により回転カッタデ
ィスク２と同心的に旋回される環状旋回部材６が、前記
回転カッタディスク２の後部においてシールド機本体７
内の前部に回動自在に嵌設され、前記回転カッタディス
ク２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回転さ
れる超高圧ジエント水噴射用ノズル８は、前記環状旋回
部材６に対し前後移動自在に取付けられている． 〔作　用〕 密閉式シールド掘進機１における回転カッタディスク２
が障害物９に接触または近接する位置に到達したとき、
旋回用駆動装置５を運転して、超高圧ジェット水噴射用
ノズル８を支持している環状旋回部材６を旋回させ、か
つ超高圧ジェット水噴射用ノズル８から超高圧ジェット
水を切羽に向かって噴射すると、その超高圧ジェット水
により障害物９が切断される。

〔実施例〕 次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

図面はこの発明の一実施例に係るシールド工法における
ウォータージェットによる障害物切断装置を示すもので
あって、円形のカッタディスク本体１０に、カッタディ
スク本体半径方向に延長する多数の掘削物排出用開口部
１１が放射状に設けられると共に、その開口部１１の巾
方向中央部に沿って延長するビット支持部材１２が固定
され、そのビット支持部材ｌ２の巾方向の両側に多数の
カンタビット１３が固定され、前記カッタディスク本体
１０とビット支持部材ｌ２とカッタビット１３とにより
回転カッタディスク２が構或され、かつ回転カッタディ
スク２の面板３の周辺側に、その回転カッタディスク２
と共通の中心を有する複数の円弧状スリット４が、回転
カツタディスク周囲方向に間隔をおいて設けられ、さら
に回転カッタディスク２は円筒状のシールド機本体７の
前部に配置され、またシールド機本体７内の前端側に隔
壁１４が溶接により固着されている。

前記回転カッタディスク２の後部に支持環体ｌ５が同心
的に配置され、その支持環体１５の前部と回転カッタデ
ィスク２の後部とは、支持環体周囲方向に間隔をおいて
配置された複数の連結部材１６を介して連結され、かつ
前記支持環体１５の内側に円盤１７が固定され、前記支
持環体１５の後部に環状従動歯車１８が固定され、環状
従動歯車１８付きの支持環体ｌ５は前記隔壁１４により
軸受１９を介して支承され、さらに前記支持環体ｌ５の
外周面と隔壁ｌ４との間にシール材５５が介在され、ま
た回転カッタディスク２の中心部に固定された中心軸２
０は、前記円盤１７および隔壁１４に挿通されている。

前記隔壁１４の後部の周囲に液圧モータからなる多数の
カックディスク回転用駆動装置２１が固定され、その駆
動装置２１の回転軸に固定された駆動ビニオン２２は前
記環状従動歯車１８に噛み合わされ、前記駆動装置２ｌ
により回転カンタディスク２が１〜３ＰＰＭの速度で正
回転または逆回転される。

隔壁ｌ４の前部においてシールド機本体７内に環状旋回
部材６が配置され、その環状旋回部材６は、シールド機
本体７と隔壁１４の前部に固定された環状支承部材２３
とにより軸受２４．２５を介して回転自在に支承され、
かつ軸受２４の前において環状旋回部材６とシールド機
本体７との間にシール材２６が介在されると共に、軸受
２４の内側において環状旋回部材６の後面と隔壁１４の
前面との間にシール材２７が介在され、さらに軸受２５
の前部において環状旋回部材６と環状支承部材２３との
間にシール材２８が介在されると共に、軸受２５の内側
において環状旋回部材６と環状支承部材２３との間にシ
ール材２９が介在されている。

前記環状旋回部材６の内側に、内歯を有する環状従動歯
車３０が固定され、液圧モータからなる旋回用駆動装置
５は隔壁１４に固定され、その旋回用駆動装置５の回転
柚に固定された駆動ビニオン３１は前記環状従動歯車３
０に噛み合わされ、前記旋回用駆動装置５により環状旋
回部材６が回転カッタディスク２と同心的に旋回され、
ノズルロンド３６の旋回速度は０．６〜１．０ｍ／ｍｊ
ｎ程度に設定される。

前記隔壁１４に、円弧状スリット４に対向する複数の円
弧状開口部３２が隔壁周囲方向に間隔をおいて設けられ
、前後方向に延長するノズルロンドガイド管３３は、前
記円弧状開口部３２に挿通されると共に環状旋回部材６
に挿通固定され、かつ前記ノズルロッドガイド９３３の
後端部に支持金具３４が固定され、その支持金具３４に
は、前記ノズルロンドガイド管３３に連通ずる閉鎖用バ
ルブ３５が取付けられ、さらに前後方向に延長すると共
に通水孔を備えているノズルロッド３６は前記ノズルロ
フドガイド管３３および閉鎖用バルブ３５に摺動自在に
嵌挿され、また前後移動用液圧シリンダ３７におけるシ
リンダは前記支持金具３４にビン結合され、前後移動用
２段式液圧シリンダ３７のピストン杆の先端の連結金具
は、ノズルロンド３６の後端部に固定されたブラケント
とはボルトにより着脱自在に連結されている。

前記ノズルロッド３６の前端部に超高圧ジェット水噴射
用ノズル８が着脱自在に取付けられ、前記円弧状スリッ
ト４における巾方向中心の回転半径と前記ノズル８の噴
射孔の回転半径とは、同一あるいはほぼ同一に設定され
、前記シールド機本体７内に固定された支持台３８に、
超高圧水供給用ボンプ３９とそのポンブ３９に水を供給
する清水タンク４０とが載置固定され、かつ前記ボンブ
３９の吐出口は超高圧ホース４１を介してノズルロンド
３６の後端部に接続され、前記超高圧ジェット水噴射用
ノズル８から約２０００〜３０００ｋｇ　ｆ　／　ｃｔ
ａ　”の超高圧ジェット水が前方に向かって噴射される
。

前記回転カッタディスク２と隔壁１４の外周側部分と支
持環体１５および円盤１７とにより泥水室４２が形或さ
れ、前記隔壁ｌ４の下側に、泥水室４２内に開口する排
泥管４３の一端部が連結され、その俳泥管４３に開閉弁
４４が設けられ、かつ泥水室４２内の下部に、排泥管４
３の吸込口４５の両側において駆動装置４６により回転
される撹拌器４７が設けられ、前記泥水室４２内の上側
には開閉弁４日を有する送泥管４９の給泥口５０が開口
している。

前記シールド機本体７内に固定された環状保持部材５１
に、多数のシールドジャッキ５２が貫通され、そのシー
ルドジャッキ５２の前端部はシールド機本体７に固定さ
れた支承リング５３に係合され、かつ前記シールドジャ
ッキ５２の後端部はセグメント５４の前面に係合される
。

なお回転カッタディスク２における開口部１ｌは開閉仮
（図示を省略した）により開閉される。

第６図ないし第８図は閉鎖用バルブ３５の一例を示すも
のであって、前記挿通孔５６および後部挿通孔５７を有
する弁箱５８内に弁仮５９が配置され、その弁板５９は
、後部挿通孔５７の上部に配置された横軸６０により弁
箱５８に框着され、かつ後部挿通孔５７に設けられた環
状溝にＯリング６ｌが嵌設されている．ノズルロッド３
６を弁′Ｒ５８に挿通すると、第６図に示すように前記
弁板５９が自動的に開放され、またノズルロッド３６を
弁箱５８から引抜くと、第７図および第８図に示すよう
に、弁板５９がその自重により自動的に閉鎖位置に回動
され、したがって、ノズルの屯検や交換を行なうとき、
切羽からの泥水等がノズルロンドガイド管３３を通って
シールド機本体７内に噴出するのを防止することができ
る。

前述のようにｔｉ或されたウォータージェットによる障
害物切断装置を有する密閉式シールド掘進！ａ１を使用
してトンネルを掘進する場合は、ノズルロンド３６を第
３図に実線で示すように後退位置に配置した状態で、カ
ッタディスク回転用駆動装置２１により回転カソタディ
スク２を正回転または逆回転あるいは正逆反復回転させ
て、その回転カッタディスク２により切羽地盤を掘削し
ながらシールド掘進機１を推進する． 第５図に示すように、地中に埋設された合戒繊維束製ド
レーン材等の障害物９に回転カッタディスク２が接触ま
たは近接したときは、まず前後移動用液圧シリンダ３７
によりノズルロンド３６を前進移動させて、そのノズル
ロッド３６の前端部および超高圧ジェット水噴射用ノズ
ル８を回転カッタディスク２の円弧状スリット４に挿入
し、次いで旋回用駆動装置５を運転して、前記ノズルロ
ッド３６を支持している環状旋回部材６を、正旋回また
は逆旋回あるいは正逆反復旋回させ、かつ必要に応じ、
回転カッタディスク２を環状旋回部材６と同方向に回転
させ、さらに超高圧水供給用ポンプ３９を運転して超高
圧ジェット水噴射用ノズル８から超高圧ジェット水を切
羽に向かって噴射し、その超高圧ジェット水より前記障
害物９を切断する。

超高圧ジェット水噴射用ノズル８の点検または交換を行
なう必要が生じた場合は、前後移動用液圧シリンダ３７
によりノズルロンド３６を後退移動させたのち、そのノ
ズルロッド３６の後端部のブラケットと前後移動用液圧
シリンダ３７との連結を解き、次いでノズルロンド３６
を後方に引抜くと同時に閉鎖用バルプ３５を閉じる．こ
のようにすれば、作業員が泥水室４２に入ることなく、
その泥水室４２の後部のシールド機本体７内で超高圧ジ
エント水噴射用ノズル８の点検や交換を安全に行なうこ
とができる。

この発明を実施する場合、前後移動用液圧シリンダ３７
の伸縮および旋回用駆動装置５の運転停止を、遠隔制御
または自動制御により行なうようにしてもよい。また超
高圧で噴射される水に高分子材や研磨材を混入してもよ
い，このように研磨材を混入した超高圧水を噴射すれば
、泥水中で超高圧ジェット水噴射用ノズル８が前記障害
物９から比較的大きく離れていても（例えば約２０ｃｍ
程度）、その障害物９を容易に切断することができる， さらにまた、回転カッタディスク２０回転を一時停止さ
せた状態で、ノズルロンド３６を支持している環状旋回
部材６を、正旋回または逆旋回あるいは正逆反復旋回さ
せて、超高圧ジェット水による障害物９の切断を行なっ
てもよい．（発明の効果） この発明は前述のように構戊されているので、以下に記
載するような効果を奏する， 超高圧ジェット水噴射用ノズル８から回転カッタディス
ク２の円弧状スリット４内を通って噴射される超高圧ジ
ェット水により、地中に埋設され？いる合或繊維束製ド
レーン材等の障害物９を容易にかつ迅速に切断すること
ができ、しかもシールド堀進機ｌの１進を停止すること
なく前記障害吻９を切断することができるので、トンネ
ル掘進能率を低下させることなく前記障害物９の切断を
行なうことができ、さらに超高圧ジェット水により障害
吻９を切断するので地盤に悪影響を及ばずことなく障害
物９を切断することができる。また超高圧ジェット水噴
射用ノズル８を環状旋回部材６に対し前後１１ｐ動自在
に取付けることにより、超高圧ジェット水噴射用ノズル
８を障害物９に対し最適の切断位置に接近させて、障害
物９の切断を確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すものであって第１図は
障害物切断装置を有する密閉式シールドｍ進機の縦断側
面図、第２図はその正面図、第３図は第１図の一部を拡
大して示す縦断側面図、第４図は吸込口および撹拌器付
近を示す正面図、第５図は超高圧ジェット水によるドレ
ーン材からなる障害物の切断状況を示す縦断側面図であ
る。第６図はノズルロッドにより閉鎖用バルブが開放さ
れている状態を示す縦断側面図、第７図は閉鎖用バルブ
が閉鎖された状態を示す縦断側面図、第８図は第７図の
Ａ−Ａ線断面図である， 図において、ｌはシールド掘進機、２は回転カンタディ
スク、３は面板、４は円弧状スリット、５は旋回用Ｗｊ
＠動装置、６は環状旋回部材、７はシールド機本体、８
は超高圧ジェット水噴射用ノズル、９は障害物、１３は
カッタビット、１４は隔壁、１５は支持環体、１６は連
結部材、１８は環状従動歯車、２１はカッタディスク回
転用駆動装置、２２は駆動ビニオン、２３は環状支承部
材、３０は環状従動歯車、３１は駆動ビニオン、３２は
円弧状開口部、３４は支持金具、３５は閉鎖用バルブ、
３６はノズル口・ンド、３７は前後移動用液圧シリンダ
、３９は超高圧水供給用ボンブ、４０は清水タンク、４
１は超高圧ホース、４２は泥水室、４７は撹拌器、５９
は弁板、６０は横軸である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド掘進機１における回転カッタディスク２
   の面板３の周辺側に、回転カッタディスク２と共通の中
   心を有する円弧状スリット４を設け、旋回用駆動装置５
   により回転カッタディスク２と同心的に旋回される環状
   旋回部材６を、前記回転カッタディスク２の後部におい
   てシールド機本体７内に設け、前記回転カッタディスク
   ２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回転され
   る超高圧ジェット水噴射用ノズル８を前記環状旋回部材
   ６に取付け、前記回転カッタディスク２が障害物９に接
   触または近接する位置に到達したとき、環状旋回部材６
   および超高圧水噴射用ノズル８を旋回させると共に、そ
   のノズル８から噴射される超高圧ジェットにより前記障
   害物９を切断するシールド工法におけるウォータージェ
   ットによる障害物切断方法。
2. （２）シールド掘進機１における回転カッタディスク２
   の面板３の周辺側に、回転カッタディスク２と共通の中
   心を有する円弧状スリット４が設けられ、旋回用駆動装
   置５により回転カッタディスク２と同心的に旋回される
   環状旋回部材６が、前記回転カッタディスク２の後部に
   おいてシールド機本体７内の前部に回動自在に嵌設され
   、前記回転カッタディスク２の円弧状スリット４とほぼ
   同一の回転半径で回転される超高圧ジェット水噴射用ノ
   ズル８は、前記環状旋回部材６に対し前後移動自在に取
   付けられているシールド工法におけるウォータージェッ
   トによる障害物切断装置。