JPH05133190A - シールド掘削機のカツタ板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計画トンネル線上に存在する鉄筋コンクリー
ト製の基礎杭を切削可能にしたシールド掘削機のカッタ
板を提供する。 【構成】 シールド掘削機１のカッタ板本体３に地盤を
掘削するカッタビット６と土砂取入口５を設けていると
共に、カッタ板本体３の半径方向に一定間隔毎に基礎杭
の切削用コアーカッタ７を複数個、回転並びに出没自在
に配設し、さらに、コアーカッタ７による切削面のコン
クリート圧潰用ローラカッタ８を複数個、カッタ板本体
３の半径方向に一定間隔毎に突設してなる構造を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は橋台や橋脚を支持した基
礎杭、或いはその他の場所打ち既設基礎杭が存在する地
盤にトンネルを掘進することのできるシールド掘削機の
カッタ板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シールド掘削機としては土質
に応じた掘削が可能な種々の構造のものが知られている
が、いずれも、多数のカッタビットと機内に通じる土砂
取入口とを有するカッタ板を回転させながら、該カッタ
板面から突設している上記カッタビットにより地盤を掘
削し、土砂取入口から機内に掘削土砂を取り込みながら
トンネルを掘進するように構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシールド掘削機によれば、土質が多少変化し
ても計画トンネルに従って地盤を掘進していくことがで
きるが、トンネル計画線上に橋台等を支持した鉄筋コン
クリート製の基礎杭が存在すると、カッタ板から突設し
ているカッタビットでは該基礎杭を切削、除去すること
ができない。

【０００４】そのため、基礎杭が存在する地盤部分が計
画トンネル線上に入らないように予め設計しておかねば
ならず、従って、トンネル施工場所が限定されると共に
トンネルを基礎杭から迂回させて掘削する等の必要性が
生じて工期が長くなり、工費が高騰する等の問題点があ
る。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもの
で、トンネル掘進途上に基礎杭が存在しても、該基礎杭
を円滑かつ確実に切削、除去し得るようにしたシールド
掘削機のカッタ板の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシールド掘削機のカッタ板は、前面に多数
のカッタビットを突設していると共に土砂取入口を有す
るシールド掘削機の回転カッタ板であって、該カッタ板
本体に半径方向に実質的に接触又は一部が重複するよう
な配列状態となるように複数個のコアーカッタを配設
し、これらのコアカッタをカッタ板前面から出没可能と
した構造を有するものである。

【０００６】

【作用】計画トンネル線上をシールド掘削機の推進と共
にカッタ板を回転させながら該カッタ板に突設している
カッタビットにより地盤を掘削する。掘削土砂はカッタ
板に設けている土砂取入口から機内に取り込んでトンネ
ル内を通じて排出する。こうして切羽地盤を掘削しなが
らトンネルを掘進していくものであるが、その掘進途上
で鉄筋コンクリート製基礎杭に突き当たると、カッタ板
に設けているコアーカッタを基礎杭に対向させた状態で
該カッタ板を一旦停止させる。

【０００７】この状態にしてコアーカッタを回転させな
がら前進させると、基礎杭は該コアーカッタの先端切断
刃によってその表面から適宜深さ部分を円環状に切断さ
れる。この切断後、コアーカッタを後退させてカッタ板
を一定角度回動させ、再びコアーカッタを回転させなが
ら前進させて上記切断部に一部が重複するように略同一
深さ切断する。

【０００８】このように、カッタ板を一定角度ずつ回動
させてコアーカッタにより基礎杭を切断すると、その切
断部がコアーカッタの径に相当する縦幅でもって基礎杭
の左右方向に連続し、基礎杭にはその表面から適宜深さ
部分が溝状に切削されると共にコアーカッタはカッタ板
本体の半径方向に一定間隔毎に設けているので、上記溝
状切削部分が縦方向にも穿設されてカッタ板本体の径方
向に相当する基礎杭の長さ部分が適宜深さ切断、切削さ
れることになる。この際、コンクリート内に埋設されて
いる鉄筋もコアーカッタにより分断されるので、切断コ
ンクリート部分と共に切除される。

【０００９】こうしてコアーカッタによって基礎杭に、
該基礎杭と対向するカッタ板の当接対向部分の形状、大
きさに相当する部分を適宜深さ切断除去したのち、その
切断面から再び上記同様にして基礎杭の前後径方向に切
断し、この作業を繰り返し行ってカッタ板と対向する基
礎杭部分を切断除去する。しかるのち、通常通りにカッ
タ板を回転させながらシールド掘削機を推進させてトン
ネルを掘進していくものである。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例を図面について説明す
る。図１及び図２において、１はシールド掘削機で、そ
のスキンプレート２の開口前端に円板形状のカッタ板本
体３を配設し、該カッタ板本体３をその後方側に適宜間
隔を存して張設したスキンプレート２と一体の隔壁４に
回転自在に支持させてある。

【００１１】カッタ板本体３は、中心から放射状に突設
した一定厚みと長さを有する複数のアーム状板部3a、3b
と、これらのアーム状板部3a、3bの対向側面間に設けた
土砂取入口５と、アーム状板部3a、3bの先端間を一体に
連結してなるリング状周縁部3cとからなり、アーム状板
部3a、3bの両側縁部とリング状周縁部3cの前端面に多数
の土砂掘削用カッタビット６を前方に向けて突設してあ
る。

【００１２】上記アーム状板部3aと3bとは周方向に交互
に配設され、一方のアーム状板部3aにはカッタ板本体３
の前面から出没自在なコアーカッタ７が、他方のアーム
状板部3bにはコンクリート切除用ローラカッタ８がそれ
ぞれ数個宛設けてある。

【００１３】コアーカッタ７は図３、図４に示すよう
に、有底短筒形状に形成され、前方側に向けたその円環
状の開口端に周方向に一定間隔毎にコンクリート並びに
鉄筋の切削可能な切削刃９を固着してなり、アーム状板
部3aの背面側から回転しながら前方に突出させるように
構成している。

【００１４】このコアーカッタ７の回転機構は、アーム
状板部3aの背面側に前後方向に移動可能な可動ケーシン
グ10を配設すると共に該可動ケーシング10の内部中央に
駆動モータ12を内装した中央室11を一体に設け、駆動モ
ータ12の回転軸13を減速機14を介してコアーカッタ７の
外底面中央に一体に固着させた構造を有し、駆動モータ
12の作動によってコアーカッタ７を垂直面上で回転させ
るようにしてある。

【００１５】コアーカッタ７の出没機構は、アーム状板
部3aの背面に上記可動ケーシング10を前後動自在に被
嵌、支持した固定円筒体部15と、上記中央室11の外周面
をキー嵌合等によって前後動のみ可能に被嵌した中央固
定ケーシング16と、アーム状板部3a又は中央固定ケーシ
ング16に一端を連結し、そのロッド端を可動ケーシング
10の内面に一体に連結したジャッキ17とから構成され、
このジャッキ17の作動により可動ケーシング10を前後動
させてコアーカッタ７をカッタ板本体３の前面から出没
させるようにしてある。なお、中央固定ケーシング16の
前端部は、コアーカッタ７が収納可能な円筒体部16a に
形成されてあり、その前端をアーム状板部3aの前面に開
口させてある。

【００１６】このようなコアーカッタ７は各アーム状板
部3aに対して図２に示すように２個宛配設されているも
のであるが、これらのコアーカッタ７はカッタ板本体３
の中心部から外径方向に該コアーカッタ７の径に略相当
する間隔毎に配設されている。例えば、カッタ板本体３
の中心部に最も接近した位置に配設されたコアーカッタ
７を有するアーム状板部3aに対してカッタ板本体３の回
転方向に隣接する次のアーム状板部3aには、前記中心側
のコアーカッタ７に対してカッタ板本体３の外径方向に
コアーカッタ７の直径に略相当する間隔を存した部分に
コアーカッタ７を設けている。

【００１７】以下同様にしてカッタ板本体３の回転方向
に順次上記間隔をもって外径方向にずらした位置にコア
ーカッタ７を順次これらのアーム状板部3a、3a、3aに配
設してなる。なお、コアーカッタ７、７同士の一部が同
心円上で重複するような位置に設けておいてもよく、ま
た、コアーカッタ７の設置数が多い場合には、２つのコ
アーカッタ７が同心円上で完全に重複するような位置に
設けられた構造となっていてもよい。なお、最外端側に
配設されているコアーカッタ７は、図７に示すように、
やゝ外径方向に傾斜させておくことが望ましい。

【００１８】また、他方のアーム状板部3bに設けたロー
ラカッタ８の配列状態もカッタ板本体３の回転方向に対
して隣接するアーム状板部3aに配設されたローラカッタ
８が順次その一部が重複するように位相差を設けて配設
されている。このローラカッタ８の取付部の構造は、各
アーム状板部3bに所定長さ間隔毎に取付孔18を穿設し、
該取付孔18のカッタ板本体３の径方向で対向する面間に
ローラカッタ８の中心軸を回転自在に支持して該ローラ
カッタ８の外周一部をアーム状板部3bから前方に突出さ
せているものである。

【００１９】このようなコアーカッタ７及びローラカッ
タ８を備えた上記カッタ板本体３の回転駆動手段につい
ては、周知の構造のものでよいが、図においては該カッ
タ板本体３の中心軸19を隔壁４の中心部に回転自在に支
持させると共にその背面の同心円上から突設した複数本
の支持材20の先端間に固着しているリング体21を隔壁４
に同じく回転自在に支持させ、該リング体21の外周面に
一体に設けた歯車22に隔壁４の背面側に設置した駆動モ
ータ23の回転軸に固着している小歯車24を噛合させて該
駆動モータ23により回転させるように構成している。

【００２０】また、カッタ板本体３の背面と隔壁４との
対向面間の空間部で形成されている土砂取込室25からの
土砂搬出手段としては、機内にスクリューコンベア26を
設置し、該スクリューコンベア26の下傾端の開口部を土
砂取込室25の下端部内に臨ませた構造としている。図
中、27はスキンプレート２の内周面複数箇所に配設した
推進ジャッキ、28はセグメント組立用エレクタである。

【００２１】このように構成したシールド掘削機１は、
スキンプレート２のテール部内で組立てたセグメント29
に反力を支持させて推進ジャッキ27を作動させることに
より前進すると共に、駆動モータ23の作動によってカッ
タ板本体３を回転させることによりカッタビット６で地
盤を掘削しながらトンネルを築造していく。そして、掘
削した土砂は土砂取入口５から取込室25内に取り込ま
れ、スクリューコンベア26によって機内に搬出され、ト
ロ等によりトンネル内を通じて排出される。

【００２２】このようにトンネルを掘削すると共に掘削
した壁面にセグメント覆工を施しながら前進して、図５
に示すように、地盤中に打設された橋台等の鉄筋コンク
リート製支持基礎杭Ａにカッタ板本体３の前面一部が当
接状態で対向すると、その位置で地盤の掘削を一端停止
する。

【００２３】次いで、該カッタ板本体３の任意のアーム
状板部3aに配設しているコアーカッタ７、例えば、図５
において最外径部に配設されたコアーカッタ7-1 とこの
コアーカッタ7-1 からコアーカッタの直径に略等しい間
隔を存した部分に配設されているコアーカッタ7-3 とを
有するアーム状板部3a-1を基礎杭Ａに対向させ、これら
のコアーカッタ7-1、7-3 を駆動モータ12の作動によっ
て回転させると共にジャッキ17によって前進させる。

【００２４】そうすると、これらのコアーカッタ7-1 、
7-3 の先端切削刃９によって、図７に示すように、基礎
杭Ａの表面から適宜深さ部分がそれぞれ円環状に切削b1
される。この切削中にコンクリート内に埋設されている
鉄筋Ｃに達すると、該鉄筋Ｃも切削刃９によって切断さ
れて所定長さに分断C1し（図10図参照) 、コアーカッタ
内にコンクリート部分と共に一旦収納された状態とな
る。

【００２５】次いで、コアーカッタが切削可能な深さま
で達すると、ジャッキ17により後退させてこれらのコア
ーカッタ7-1 、7-3 を基礎杭Ａの表面から離したのち、
カッタ板本体３を一定角度だけ回動させ、既に切削され
た上記円環状切削部b1に一半部分が重複するようにコア
ーカッタ7-1 、7-3 によって次の円環状切削部b2を上記
同様に切削する。

【００２６】このような円環状切削部b1、b2、b3・・・
を図６に示すように、順次カッタ板本体３を所定角度
宛、回動させながらコアーカッタ7-1 、7-3 によって切
削すると、コアーカッタ7-1 、7-3 の抜き取り時や先に
切削した切削部と次に切削する切削部との重複によって
これらのコアーカッタ7-1 、7-3 で囲まれた基礎杭Ａの
コンクリート部分や分断された鉄筋部分C1が剥脱或いは
切断除去され、基礎杭Ａに径方向に彎曲した切削溝B1、
B3が形成される。

【００２７】また、アーム状板部3aが図５に示すよう
に、120 度の位相差でもって放射状に設けている場合に
は、上記アーム状板部3a-1のコアーカッタ7-1 、7-3 に
よって基礎杭Ａを切削する時に、該アーム状板部3a-1に
隣接するアーム状板部3a-2のコアーカッタ7-1 、7-4 、
或いはアーム状板部3a-3のコアーカッタ7-2 、7-5 によ
って上記切削溝B1、B3から一定間隔を存した基礎杭部分
に同様にして切削溝B1、B4、或いはB2、B5が形成するこ
とができる。

【００２８】カッタ板本体３を一定角度宛、上記のよう
に回動させながらコアーカッタ７による基礎杭Ａの切削
を行い、カッタ板本体３が一回転すると、コアーカッタ
7-1〜7-5 によって切削された切削溝B1〜B5が図６に示
すように、基礎杭Ａの長さ方向に順次連なってカッタ板
本体３と対向する基礎杭Ａの部分が、図５において斜線
で示す範囲に亘り、コアーカッタ７の切削深さに応じた
深さを有する切削部Ｄが形成される。

【００２９】次いで、この切削部Ｄにシールド掘削機１
のカッタ板本体３を近づけたのち、上記同様にしてコア
ーカッタ７により直ちに次の切削溝を形成していっても
よいが、該切削部Ｄには、コアーカッタ７による掘り残
し部分や分断鉄筋C1が残存する場合が生じるので、その
前に図９〜図12に示すように、ローラカッタ８により該
切削部Ｄ面を破砕する。

【００３０】即ち、図９、図10に示すように、各アーム
状板部3bに突設しているローラカッタ８を切削部Ｄ面に
押し付けながらカッタ板本体３を回転させると、図11、
図12に示すように、切削部Ｄから突設している残存コン
クリート突起部が削り落とされると共に分断鉄筋C1も除
去され、さらに、コアーカッタ７による円環状切削部の
底部までその部分に残存するコンクート部分が圧潰され
て該切削部Ｄの表面がコアーカッタ７による切削の支障
にならない状態に均される。

【００３１】しかるのち、シールド掘削機１を僅かに前
進させてカッタ板本体１を切削部Ｄに近づけ、該切削部
Ｄに再びコアーカッタ７によって上記同様に所定深さの
切削溝B1〜B5を形成して切削部Ｄをさらに深くし、その
切削面をローラカッタ８により削り均す。この切削作業
を繰り返し行うことによってシールド掘削機１のカッタ
板本体３に対向する基礎杭Ａ部分を切断するものであ
る。

【００３２】このようにシールド掘削機１がそのカッタ
板本体３のコアーカッタ７によって基礎杭Ａを切削しな
がら該基礎杭Ａを通過したのちは、通常通りに該カッタ
板本体３のカッタビット６によって地盤を掘削しながら
トンネルを築造していく。なお、切断された基礎杭Ａの
端面は、トンネルのセグメント覆工29と一体化してトン
ネル部に支持させるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明のシールド掘削機の
カッタ板によれば、前面に多数のカッタビットを突設し
ていると共に土砂取入口を有するシールド掘削機の回転
カッタ板において、該カッタ板本体に半径方向に実質的
に接触又は一部が重複するような配列状態となるように
複数個のコアーカッタを配設し、これらのコアカッタを
カッタ板前面から出没可能に構成してなるものであるか
ら、カッタビットにより地盤を掘削しながら通常通りト
ンネルを築造することができるのは勿論、計画トンネル
線上に橋台等の支持基礎杭が存在していても、該基礎杭
をカッタ板本体に突設しているコアーカッタによって確
実に切削除去することができる。

【００３４】さらに、コアーカッタはカッタ板本体から
出没自在であり、且つカッタ板本体の半径方向に一定間
隔毎に設けられているので、コアーカッタを基礎杭に回
転させながら押進させることによって所定深さまで切削
できると共に基礎杭中の鉄筋もコアーカッタによって分
断することができて容易に排除し得るものであり、その
上、複数のコアーカッタをカッタ板本体の半径方向に配
設しているので、これらのコアーカッタによってシール
ド掘削機の通過を阻止している基礎杭部分を能率良く切
削でき、トンネル施工工期の短縮を図ることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド掘削機の簡略縦断側面図、

【図２】カッタ板本体の正面図、

【図３】コアーカッタ部分の縦断側面図、

【図４】コアーカッタの正面図、

【図５】計画トンネル線上の基礎杭に対向したカッタ板
本体の正面図、

【図６】コアーカッタによる基礎杭の切削工程を示す説
明図、

【図７】コアーカッタによる基礎杭の切削状態を示す縦
断側面図、

【図８】別なコアーカッタによる基礎杭の切削状態を示
す縦断側面図、

【図９】ローラカッタによる圧潰状態を示す簡略縦断側
面図、

【図１０】その横断面図、

【図１１】ローラカッタによる圧潰後の切削部を示す簡
略縦断側面図、

【図１２】その横断面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ２ スキンプレート ３ カッタ板本体 3a、3b アーム状板部、 ５ 土砂取入口 ６ カッタビット ７ コアーカッタ ８ ローラカッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 潤治 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 松本 清志 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面に多数のカッタビットを突設してい
   ると共に土砂取入口を有するシールド掘削機の回転カッ
   タ板において、該カッタ板本体に半径方向に実質的に接
   触又は一部が重複するような配列状態となるように複数
   個のコアーカッタを配設し、これらのコアカッタをカッ
   タ板前面から出没可能に構成していることを特徴とする
   シールド掘削機のカッタ板。
2. 【請求項２】 カッタ板本体に複数のコンクリート切除
   用ローラカッタを突設していることを特徴とする請求項
   １記載のシールド掘削機のカッタ板。