JPH08319798A - シールド掘進機の障害物切削装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 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１
４、切削ビット１６、及び保護ビット１８からなる。掘
削ビットは、カッタヘッド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。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半径方向に隣接する切
削ビットの間を掘削ビットが通るように配置されてい
る。また、保護ビットは、切削ビットの回転軌跡上に位
置しかつ先端が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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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１
ａ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４−５３
９７号）、「シールド掘進機の前部の障害物を切断する
方法」（実公平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、切削ビット、及び保護ビ
ットからなり、掘削ビットは、カッタヘッドの回転によ
り切羽全面を切削するように配置されており、切削ビッ
トは、カッタヘッドと同心に円弧状に形成され、かつ半
径方向に隣接する切削ビットの間を前記掘削ビットが通
るように配置されており、保護ビットは、切削ビットの
回転軌跡上に位置し、かつ先端が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、切削ビット、及び保護ビットを半径方向
に間隔を隔てて複数配置し、掘削ビットにより土砂を切
削する際には、切削ビットの回転軌跡上に位置する保護
ビットを、切削ビットより前方に移動して、切削ビット
の摩耗を低減し、切削ビットにより障害物を切削する際
には、保護ビットを切削ビットより後方に移動して、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、隣接する切削ビットの
間を掘削ビットが通るように切削ビットが配置されてい
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、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、切削ビットの回転
軌跡上に位置する保護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、保護ビットを切削ビ
ットより前方に移動することにより、切削ビットの摩耗
を低減することができ、かつ、切削ビットにより障害物
を切削する際には、保護ビットを切削ビットより後方に
移動することにより、切削ビットを最も前方に位置さ
せ、保護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１
０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、切
削ビット１６、及び保護ビット１８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１
２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、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、切削ビット１
６、及び保護ビット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、保護ビット１８は、スポーク部１２
ａ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、保護ビット１８の半径方向位置は、切削ビ
ット１６の回転軌跡上に位置決めされている。更に、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、切削ビット１６
の回転軌跡上に位置する保護ビット１８を切削ビット１
６より前方に移動して、切削ビット１６の摩耗を低減
し、切削ビット１６により障害物９を切削する際には、
保護ビット１８を切削ビット１６より後方に移動して、
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ビット１８が
先に切羽に当たるので、切削ビット１６の摩耗を低減す
ることができ、かつ、切削ビット１６により障害物９を
切削する際には、切削ビット１６が最も前方に位置する
ので、保護ビット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、切削ビット１
６、及び保護ビット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１
２ａ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】切削ビット１６は、半径方向に隣接する切
削ビット１６の間を掘削ビット１４が通るように配置さ
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、保護ビット１８の半径方向位置も、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、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、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、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、切削ビットの回転軌跡上に位置する保護ビットを
備えているので、保護ビットを切削ビットより前方に移
動することにより、切削ビットの摩耗を低減することが
でき、保護ビットを切削ビットより後方に移動すること
により、保護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、切削ビット、及び保護ビットの前
後方向の位置関係を示す部分側面図である。

【図３】保護ビットの作動を示す図である。

【図４】掘削ビット、切削ビット、及び保護ビットの半
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 切削ビット １８ 保護ビット １８ａ 先端

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、切
   削ビット、及び保護ビットからなり、 掘削ビットは、カッタヘッドの回転により切羽全面を切
   削するように配置されており、 切削ビットは、カッタヘッドと同心に円弧状に形成さ
   れ、かつ半径方向に隣接する切削ビットの間を前記掘削
   ビットが通るように配置されており、 保護ビットは、切削ビットの回転軌跡上に位置し、かつ
   先端が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。
2. 【請求項２】 前記切削ビットは、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。
3. 【請求項３】 切羽に対峙して回転するカッタヘッドに
   掘削ビット、切削ビット、及び保護ビットを半径方向に
   間隔を隔てて複数配置し、 掘削ビットにより土砂を切削する際には、切削ビットの
   回転軌跡上に位置する保護ビットを切削ビットより前方
   に移動して、切削ビットの摩耗を低減し、 切削ビットにより障害物を切削する際には、保護ビット
   を切削ビットより後方に移動して、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。