JPH11350878A - シールド掘進機及びシールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カッタヘッドがアンカーに捕らえられことな
くその回転でアンカーを切断できるシールド技術を提供
する。 【解決手段】 シールド掘進機において、外周に多数の
切欠きを設け通常のローラビットの略半分以下の刃幅を
有するローラビットタイプのカッティングビット７を外
周リング４に複数個取り付け、掘削断面の外周側を先行
して切削できるように配置するとともに、メインカッタ
ビット９に先行して切羽を切削するメインカッタビット
９の刃幅の略１／３以下の複数個の先行ビット８をカッ
ティングビット７よりも掘削断面の内周側を切削できる
ようにスポーク３に取り付けて、それらの先行ビット８
の刃先先端が外周側に向けて低くなるように配置し、ア
ンカー２１を検知するための地中レーダ６をスポーク３
に取り付け、地中レーダ６でアンカー２１を検知した
ら、シールド掘進機の推進速度をアンカー２１の切断に
適切な速度に低下させてアンカー２１をビット７，８で
切断するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタヘッドの前
方に出現するアンカーを切断できるようにしたシールド
掘進機及びシールド工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市部周辺では、土留め壁や止水壁等を
支持するためのアンカーが地中に埋設されていることが
ままある。このアンカーは、ＰＣ鋼線の撚り線等で形成
されて強度が大きく容易に切断することができない。シ
ールド掘進機での掘進中、こうしたアンカーが前方に出
現すると、掘進の障害となって掘進不能になることがあ
る。しかるに、これまでは、シールド掘進機の機内で操
作することができる実用度の高いアンカー切断手段が開
発されていなかったため、シールド掘進機で地下坑を掘
進するに際し、その掘進に先立って下調査をし、掘進経
路にアンカーの出現が予定されるときには、そのアンカ
ーを事前に引き抜いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た下調査を実施したとしても、シールド掘進機の掘進経
路付近に多数のアンカーが打ち込まれている場合には、
アンカーの打ち込み角度が計画よりもずれている等に起
因して掘進経路内のアンカーが事前に引き抜かれていな
いこともあるため、シールド掘進機での掘進時に予期し
ないアンカーに遭遇することがある。こうした場合に
は、アンカーの位置する地山の掘進前に、事前にそのア
ンカーを発見できないのは勿論、掘進後も、直ちにはア
ンカーを発見できないため、従前の掘進速度でそのまま
掘進が続けられて地山掘削用のカッタビットがアンカー
に大きく食い込んでしまう。そして、地山掘削用のカッ
タビットは、刃幅が広く切削性能も優れてはいないた
め、カッタビットの切削抵抗が急激に増加してカッタト
ルクが急上昇し、その結果、カッタヘッドがアンカーに
捕らえられて駆動できなくなることがある。こうした場
合、薬液注入等の補助工法で切羽周辺を固めた後、作業
者が切羽に入り、ガス切断機によりガス切断して撤去し
なければならなかった。こうした工法は、人が切羽に出
て作業をする必要があるため、多大の時間と労力を要す
るとともに安全面でも問題が多く、難工事となってい
た。

【０００４】本発明は、従来の技術にみられるこうした
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、カッタヘッドがアンカーに捕らえられことなくその
回転でアンカーを切断できるシールド掘進機及びシール
ド工法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、地山掘削用のメインカッタビットがカッタヘッド
に取り付けられ、シールドジャッキで推進しながらカッ
タヘッドで地山を掘削して地中を掘進するシールド掘進
機において、「少なくともＰＣ鋼線が切断可能で刃幅が
通常のローラビットの略半分以下の刃先を有し、カッタ
ヘッドに取り付けたときに公転しながら自転できるよう
に構成されたカッティングビットを、少なくともカッタ
ヘッドの外周部の同一周面上に複数個取り付け、掘削断
面の外周側を先行して切削できるように配置して、カッ
タヘッドの前方に出現するアンカーをカッティングビッ
トで切断できるようにした」この出願の第１番目の発明
の技術手段により達成される。また、シールド工法にお
いて、「少なくともＰＣ鋼線を切削できる先行ビットが
メインカッタビットより先行してカッタヘッドに取り付
けられたシールド掘進機を用いて地中を掘進し、その掘
進時に掘進経路に位置するアンカーの存在を検知する第
１の工程と、この第１の工程によりアンカーの存在を検
知した後、シールド掘進機の推進速度を、少なくとも、
カッタヘッドが駆動不能とならない速度に低下させて切
羽を掘削する第２の工程とにより、先行ビットによりア
ンカーを切断するようにした」この出願の第２番目の発
明の技術手段によっても達成される。

【０００６】この出願の第１番目の発明においては、カ
ッティングビットをカッタヘッドの特に外周部に取り付
けているため、カッティングビットでアンカーを切断す
る場合、アンカーがシールド掘進機の掘進経路中の何の
位置に出現しても、カッティングビットをアンカーに当
ててこれを切断することができる。また、カッティング
ビットは、掘削断面の外周側を先行して切削できるよう
に配置しているため、このカッティングビットを最初に
アンカーに当てることができる。そして、このカッティ
ングビットは、公転しながら自転できるように構成され
ていてこのこと自体で切断抵抗を軽減することができる
ことに加え、その刃先の刃幅を通常のローラビットの略
半分以下と狭くすることにより、アンカーの切削の際、
食い込み量を大きくしても切断抵抗を相対的に低くする
ことができて、食い込み量の割に切断抵抗をきわめて低
く押さえることができ、こうしたことにより、カッタヘ
ッドの駆動トルクが極端に上昇するようなことはない。
したがって、シールド掘進機がアンカーに遭遇してその
まま掘進を続けても、カッタヘッドがアンカーに捕まえ
られて駆動できなくなるような事態は容易に発生しな
い。そのため、アンカーに遭遇後このことを感知してか
ら、推進速度を低下させる等必要な対応を行なっても、
カッタヘッドが駆動できなくなるような重大事態が発生
することはなく、カッタヘッドの回転によりアンカーを
切断することができる。また、カッタヘッドの同一周面
上に複数個取り付けていて、カッタヘッドを１回転する
間に複数個のもので代る代るアンカーを圧砕するため、
推進速度を低下させてアンカーへの食い込み量を低く設
定しても、アンカーの切断速度が低下することは防げ
る。

【０００７】本発明を具体化する場合、特許請求の範囲
の請求項２に記載の技術手段を採用すれば、メインカッ
タビットに先行して切羽を切削する先行ビットをメイン
カッタビットの略１／３以下と狭くなるように構成し
て、カッティングビットよりも内周側を切削できるよう
にカッタヘッドに取り付けたため、万一、アンカーがカ
ッティングビットの内周側で先行ビットに当たった場合
でも、通常のメインカッタビットとは異なる刃幅の狭い
先行ビットに当たることになるため、アンカーを先行ビ
ットで切削する際に切削抵抗が軽減できる。この特許請
求範囲の請求項２に記載の技術手段を採用して具体化す
る場合、特に、特許請求範囲の請求項３に記載の技術手
段を採用すれば、径方向に向けて取り付けられた複数個
の先行ビットを、刃先の先端が外周側に向けて低くなる
ように配置していて、アンカーが同時に複数の先行ビッ
トに当たることはほとんどなくなるため、アンカーを先
行ビットで切削する際、カッタヘッドの駆動トルクを刃
幅の狭い１個の先行ビットに集中させることができてア
ンカーを効果的に切削することができるとともに切削抵
抗を大幅に低減することができる。

【０００８】本発明を具体化する場合、特許請求の範囲
の請求項４に記載の技術手段を採用すれば、カッティン
グビットには、外周に角部が形成されるように間隔を置
いて複数の切欠きを設けるようにしているため、アンカ
ーをその切欠きで動かないように拘束しながら、角部に
引っかけるようにして切断することができて、アンカー
の切断作業が一層効果的に行える。本発明を具体化する
場合、特許請求の範囲の請求項５に記載の技術手段を採
用すれば、シールド掘進機は、掘進経路に位置するアン
カーを検知するためのアンカー検知装置を付設してい
て、掘進経路に位置するアンカーの存在を事前に検知で
きるため、アンカーの切削に先立ち、そのアンカーの切
削に最適な値に掘進速度を低下し、調節することができ
て、アンカーの切断作業を効率的に行いながら、切羽の
掘削をそのまま続行することができる。本発明を具体化
する場合、特許請求の範囲の請求項６に記載の技術手段
を採用すれば、ローリング防止装置で地山をグリップし
てカッタヘッドの駆動トルクの反力を地山でとることが
できるようにしたため、カッタヘッドの駆動トルクが何
らかの原因で一時的に上昇した場合でも、その反力でシ
ールド本体がローリングするのを防げる。

【０００９】本発明を具体化する場合、特許請求の範囲
の請求項７に記載の技術手段を採用すれば、切断したア
ンカーが万一スクリューコンベアに絡まったときでも、
点検口を開口してそのアンカーを取り除くことができ、
スクリューコンベアが駆動不能になる危惧はない。この
特許請求範囲の請求項７に記載の技術手段を採用して具
体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項８に記載の
技術手段を採用すれば、こうした点検口をスクリューコ
ンベアに設けたことに加え、スクリューコンベアを後退
可能に隔壁に取り付けるとともに、スクリューコンベア
の先端位置に設けた隔壁の開口部を開閉する遮断ゲート
を設けたため、点検口を開口して切断したアンカーを取
り除く際、スクリューコンベアを後退させるとともに開
口部を遮断ゲートで遮蔽することにより、取り除き作業
がしやすい状態で安全に取り除くことができる。

【００１０】この出願の第２番目の発明においては、シ
ールド工法での施工過程でシールド掘進機の掘進経路に
アンカーが出現した場合、そのアンカーの存在を事前に
検知し、その検知後、シールド掘進機の推進速度を、少
なくとも、カッタヘッドが駆動不能とならないように速
度に低下させて切羽を掘進するようにしているので、シ
ールド掘進機の掘進時にカッタヘッドの回転により先行
ビットでアンカーを切断しても、カッタヘッドがアンカ
ーに捕らえられて駆動できなくなるようなことはない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示すこの出願のシールド掘進機に関
する発明の具体化例を図１乃至図５に基づいて説明する
ことにより、この出願のシールド掘進機及びシールド工
法に関する各発明の実施の形態を明らかにする。図１
は、本発明の具体化例のシールド掘進機の側断面図、図
２は、図１の矢印Ａ−Ａ方向の矢視図、図３は、本発明
の具体化例のシールド掘進機におけるカッティングビッ
トの拡大断面図、図４は、図３の矢印Ｂ−Ｂの矢視図、
図５は、図３のカッティングビットと対比するための通
常のローラビットの要部の拡大断面図である。

【００１２】図１乃至図４において、１は前部にカッタ
ヘッド２を有し、シールドジャッキ１ａにより推進され
る円筒状のシールド本体、２はスポーク３と外周リング
４とからなり種々のカッタビットを取り付けるカッタヘ
ッド、３はカッタヘッド２の回転軸３ａに放射状に設け
られるスポーク、４はこのスポーク３にこれを囲むよう
に取り付けてカッタヘッド２の外周を画定する外周リン
グである。カッタヘッド２は、本具体化例ではスポーク
３と外周リング４とで構成されているが、面板を設けた
もので構成してもよい。５は切羽の中心部を先掘りする
センタビット、６はアンカー２１を検知する地中レーダ
ー、７は後に詳述する、アンカー２１の切断専用のカッ
タビットであるカッティングビット、８は後に詳述す
る、メインカッタビット９に先行して切羽を切削する先
行ビット、９は地山掘削用のカッタビットであるメイン
カッタビット、１０は余掘用のコピーカッタ、１１はこ
のコピーカッタ１０を駆動するための圧油の管路や添加
剤の注入管路を回転軸３ａ側に接続するためのロータリ
ジョイント、１２は地中レーダー６の配線を回転軸３ａ
側に接続するスリップリング、１３はカッタヘッド駆動
用の減速機付き電動機である。なお、スリップリング１
２には、カッタヘッド２の回転位置を検出するためのロ
ータリエンコーダが内蔵されている。

【００１３】センタビット５は、切羽を芯抜きすること
により掘削抵抗を低減させる働きをする。このセンタビ
ット５は、先端の突出した山形形状の取付部材に多数の
先行ビット８を取り付けることにより凸状に形成され、
カッタヘッド２の中心部に回転軸３ａと同心状に設けら
れる。こうした先行ビット８は、カッタヘッド２の中心
部だけではなく、各カッタスポーク３にも多数取り付け
られていて、本具体化例の特徴をなすので、具体的な技
術内容については、後に改めて詳述する。地中レーダー
６は、カッタヘッド２の外周近くに設けられ、カッタヘ
ッド２を回転駆動することにより、掘進経路に位置する
アンカー２１を検知する働きをする。このアンカー検知
装置としての地中レーダー６をシールド掘進機に設けた
技術的意義は、この出願のシールド工法に関する第２番
目の発明の技術内容と直接関連するので、後に、本具体
化例の作用、効果を説明する際に詳述する。カッティン
グビット７は、カッタヘッド２に取り付けたときに公転
しながら自転できるように構成され、カッタヘッド２の
前方に出現するアンカー２１を切断する働きをする。こ
のカッティングビット７は、本具体化例の最大の特徴を
なすので、具体的な技術内容については、次段で詳述す
る。地山掘削用のメインカッタビット９は、垂直な平面
をなす各スポーク３の前面及び外周リング４に所定間隔
を置いて多数取り付けられ、スポーク３に取り付けられ
たものは、図１に示すように、外周側に位置するものほ
ど刃先の先端が低くなるように高さを変えている。シー
ルド掘進機は、何のようなタイプのものであれ、このメ
インカッタビット９だけは不可欠のビットとしてカッタ
ヘッド２に取り付けられ、シールドジャッキ１ａで推進
しながらカッタヘッド２で地山を掘削して地中を掘進す
る。

【００１４】次に、本具体化例の最大の特徴をなすカッ
ティングビット７の技術内容について、図３乃至図５を
用いて詳述する。図３に示すように、カッティングビッ
ト７は、外周部に刃先７ａを有するリング状のカッタ部
７ｄと、このカッタ部７ｄの中央の挿通孔に挿通し、ロ
ーラベアリング７ｆ及びボールベアリング７ｇを介して
カッタ部７ｄを回転可能に支持する固定軸部７ｅとで構
成される。このような構造を有するカッティングビット
７は、カッタヘッド２の外周部の同一周面上に複数個取
り付けられる。すなわち、本具体化例では、カッティン
グビット７を、図２に示すように、外周リング４にブラ
ケットを介して等間隔に４個ほど取り付け、各カッティ
ングビット７の刃先７ａの先端が同一円周上に位置する
ようにしている。したがって、減速機付き電動機１３を
駆動してカッタヘッド２を回転させると、カッティング
ビット７は、カッタヘッド２の回転に随伴して公転しな
がら、カッタ部７ｄが固定軸部７ｅを軸にして転動する
ことにより自転し、同一周上の個所を代る代る切削する
が、アンカー２１の切断時には、線状のアンカー２１を
押し付けながら転動するので、圧砕するがごとく切削し
て切断する。カッティングビット７は、このように構成
されていることから、その構造がいわゆるローラビット
一見似ているが、カッタ部７ｄの具体的構造が異なる。

【００１５】そこで、カッティングビット７のカッタ部
７ｄの具体的構造について詳述すると、カッタ部７ｄ
は、図３を図５と対比すると明らかなように、刃先７ａ
の刃幅Ｗ₂ が通常のローラビットの刃幅Ｗ₁ の略半分以
下に形成されていて、刃幅Ｗ₂が図５の通常のローラビ
ットよりは著しく狭くなるように形成されている。な
お、刃幅とは、図３及び図５からも明らかなように、ビ
ットの刃先における山形部の根元の幅を意味する。こう
した刃幅Ｗ₂ が狭いカッティングビット７を用いてアン
カー２１を切削した場合、通常のローラビットで切断し
た場合と比べ、刃先７ａの食い込み量が同じである限
り、切断抵抗を大幅に低減できる。そのため、シールド
掘進機での掘進時に予期しないアンカーに遭遇してその
まま掘進した場合でも、カッタトルクが急激に上昇して
カッタヘッド２がアンカー２１に捕まって停止するとい
う従来みられたような事態が容易には発生しない。カッ
ティングビット７の刃幅Ｗ₂ について具体的に述べる
と、その刃幅Ｗ₂ は、当該シールド掘進機のカッタトル
クの大きさや推進距離等を考慮しながら、６ｍｍ以上１
０ｍｍ以下の範囲において選択するのが望ましい。ただ
し、カッティングビット７の刃幅Ｗ₂ は、強度や耐久性
を抜きにして切断抵抗を低減するという点だけからみれ
ば狭くするほどよいので、１０ｍｍ以下の範囲であれば
その下限値は、刃先７ａの硬度や靭性等その材質を考慮
しながら設計上適宜選択すればよい。ちなみに、通常の
ローラビットの刃幅Ｗ₁は、概ね１６ｍｍ〜２０ｍｍの
範囲にあり、カッティングビット７の刃幅Ｗ₂ とはかな
りの開きがある。

【００１６】アンカー２１は、ＰＣ鋼線を用いたものが
一般的であり、ＰＣ鋼線より切断しにくいものもほとん
どないので、カッティングビット７の刃先７ａは、超硬
チップや高周波焼き入れの特殊鋼等、少なくともＰＣ鋼
線が切削できる性能の材料で製作されたものであればよ
い。カッティングビット７は、その刃先７ａの先端を、
これの切削軌跡の近接区域を切削する先行ビット８やメ
インカッタビット９の刃先先端よりも前方に位置するよ
うにして、掘削断面の外周側を先行して切削できるよう
に配置している。カッティングビット７の刃先７ａに
は、本具体化例ではその円周上に多数の切欠き７ｂを間
隔を置いて形成している。カッティングビット７は、通
常のローラビットとは異なりこうした切欠き７ｂを形成
しているため、アンカー２１の素線をこの切欠き７ｂで
動かないように拘束しながら、その切欠き７ｂで形成さ
れる角部７ｃに引っかけるようにして切断することがで
きる。その結果、アンカー２１の素線を単に刃先７ａで
切断するだけでなく、角部７ｃに断続的に引っかけるよ
うにして切断することができて、アンカー２１の切断作
業がきわめて効率的に行える。

【００１７】本具体化例の特徴をなす先行ビット８の技
術内容について詳述する。先行ビット８は、前述したよ
うにカッタヘッド２の中心部に設けられるだけでなく、
各カッタスポーク３の中央にも間隔を置いて多数取り付
けられている。この種の先行ビットは、通常のシールド
掘進機にも必要に応じて取り付けられるが、その目的
は、メインカッタビット９に先行して切羽を切削するこ
とにより、切羽を所定間隔でリング状にカットして崩れ
やすくし、さらには、メインカッタビット９の地山に当
たる面積を少なくして地山の掘削を容易に行えるように
するためである。本具体化例における先行ビット８は、
こうした機能を果たすだけでなく、アンカー２１が万一
カッタヘッド２の内周側に出現しても、これをメインカ
ッタ９に当てることなく切断する機能を発揮し、こうし
た機能を発揮できるようにするため、次に述べるような
独自の工夫を施している。

【００１８】すなわち、先行ビット８は、カッティング
ビット７と同様、少なくともＰＣ鋼線が切削できるよう
な材料で製作するほか、刃幅をメインカッタビット９よ
りも狭くなるように構成して切削抵抗を低減できるよう
にしている。その先行ビット８の刃幅は、通常のメイン
カッタビット９の刃幅の略１／３以下に形成されるが、
当該シールド掘進機のカッタトルクの大きさ等を考慮し
ながら、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲において選択
するのが望ましい。ただし、その刃幅は、強度や耐久性
を抜きにして切削抵抗を低減するという点でみれば狭く
するほどよいので、３０ｍｍ以下の範囲であればその下
限値は、刃先の硬度や靭性等その材質等を考慮しながら
設計上適宜選択すればよい。こうした先行ビット８は、
カッティングビット７よりも掘削断面の内周側を切削で
きるようにカッタヘッド２に複数個取り付けられる。本
具体化例では、これら複数個の先行ビット８がカッタヘ
ッド２の径方向に向けて取り付けられるようスポーク３
の中央に整列して取り付けられ、それらの先行ビット８
の刃先の先端が図１に示すように外周側に向けて低くな
るように配置されている。以上述べたカッティングビッ
ト７と先行ビット８とメインカッタビット９とを配置す
る場合、先行ビット８をメインカッタビット９に対し
て、刃先先端を結ぶ線がｌ₁ だけ前方にくるように先行
させ、カッティングビット７を、その刃先先端が先行ビ
ット８の刃先先端を結ぶ線よりｌ₂ だけ前方にくるよう
に先行ビット８に先行させて、カッティングビット７が
掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置して
いる。

【００１９】本具体化例のシールド掘進機は、以上のよ
うな構造によりカッタヘッド２の前方のアンカー２１を
切断できるようにしているが、これに関連して種々の工
夫を施しているので、次に、この点について説明する。
１４はシールド掘進機の隔壁１ｂに設置され遮断ゲート
１５を駆動する遮断ゲートジャッキ、１５は隔壁１ｂに
摺動可能に取り付けられ遮断ゲートジャッキ１４により
開口部１６を開閉する遮断ゲート、１６は隔壁１ｂにお
けるスクリューコンベア１７の先端位置に設けた開口
部、１７は隔壁１ｂの開口部１６に対応する位置に前
進、後退可能に取り付けられ掘削土砂を排出するスクリ
ューコンベア、１８はこのスクリューコンベア１７を前
進、後退させるように駆動するスライドジャッキ、１９
はスクリューコンベア１７の先端部近くに設けた点検口
である。シールド掘進機は、カッタヘッド２でのアンカ
ー２１の切断時、切断したアンカー２１がスクリューコ
ンベア１７の入り口付近に絡まる恐れがある。点検口１
９は、この切断したアンカー２１がスクリューコンベア
１７の入口付近絡まったとき、開口してそのアンカー２
１を取り除くために設けたものである。こうして点検口
１９からアンカー２１を取り除く場合、スクリューコン
ベア１７を、スライドジャッキ１８を駆動することによ
り、ｌ₄ だけ後退させてから、遮断ゲートジャッキ１４
で遮断ゲート１５を駆動して、開口部１６を遮断ゲート
１５により遮断する。

【００２０】２０はアンカー２１を切断する際にシール
ド本体１のローリングを防ぐためのグリッパとしてのロ
ーリング防止装置、２１はすでに述べたＰＣ鋼線の撚り
線等で形成されたアンカー、２２はこのアンカー２１の
支持用モルタルである。ローリング防止装置２０は、シ
ールド本体の径方向に出没可能で先細り形状をしていて
突出時に地山に食い込ませることのできるグリッパ部材
を有し、このグリッパ部材をジャッキ等適宜の駆動手段
で出没させることができるようになっている。こうした
ローリング防止装置２０は、シールド本体１の前胴側に
複数個設けられている。シールド掘進機は、カッタヘッ
ド２でアンカー２１を切断する場合に、切断抵抗により
生じるカッタヘッド２の駆動トルク２が一時的に上昇し
て、シールド本体１がローリングすることある。例え
ば、カッタヘッド２でのアンカー２１の切断の中断後再
起動する等カッタヘッド２を起動する場合やアンカー２
１の切断時に切削抵抗が急に大きくなる場合、カッタト
ルクが一時的に上昇することがある。ローリング防止装
置２０は、このようにアンカー２１の切断時の反力が大
きい場合、グリッパ部材をシールド本体１の外周からｌ
₃ だけ突出させて地山をグリップして、切断抵抗で生じ
るカッタヘッド２の駆動トルク２の反力を地山でとるこ
とにより、シールド本体１のローリングを防ぐ働きをす
る。

【００２１】本具体化例の作用、効果について説明す
る。本具体化例のシールド掘進機は、アンカー検知装置
としての地中レーダー６を設けているので、掘進時、ア
ンカー２１に遭遇する場合、第１段階として、掘進経路
に位置するアンカー２１の存在を事前に検知する。こう
してアンカー２１の存在を検知した後、オペレータは、
第２段階として、シールド掘進機の推進速度を、カッテ
ィングビット７又は先行ビット８でアンカー２１を切断
（切削）するのに最適な速度に低下させるようにシール
ドジャッキ１ａの駆動速度を調節してそのまま切羽を掘
削する。シールド掘進機の推進速度は、カッティングビ
ット７のアンカー２１への食い込み量が毎分１ｍｍ以上
２ｍｍ以下になるように調節するのが最も望ましい。こ
うしてシールド掘進機でその推進速度を調節しながら地
山の掘進を続行することにより、カッティングビット７
でアンカー２１を切断するようにする。地中レーダー６
の検知能力は、現状では６０ｃｍ程度であるが、カッタ
ヘッドに設けたビットがアンカー２１に当たる前にこれ
を検知することが十分可能である。アンカー２１を切断
するためには、アンカー２１を包んでいる支持用モルタ
ル２２に反力をかける必要があるが、周りの地山が軟ら
かくて反力が期待できない場合は、シールド掘進機の推
進速度を更に低下させることにより、カッティングビッ
ト７のアンカー２１への食い込み量を少なくして、アン
カー２１の切断時に生じる反力を低下させる必要があ
る。

【００２２】こうしてカッティングビット７でアンカー
２１を切断する場合、カッティングビット７は、カッタ
ヘッド２の特に外周部に取り付けているため、アンカー
２１がシールド掘進機の掘進経路中の何の位置に出現し
ても、カッティングビット７をアンカー２１に当ててこ
れを切断することができる。また、カッティングビット
７は、先行ビット８よりもｌ₁ だけ先行していて掘削面
の外周側を先行して掘削できるように配置しているた
め、カッタヘッド２の各ビット中、アンカー２１の切削
に最も適したこのカッティングビット７を最初にアンカ
ー２１に当てることができる。そして、このカッティン
グビット７は、カッタヘッド２の回転に随伴して公転し
ながら自転できるため、このこと自体で切断抵抗を軽減
することができる。加えて、通常のローラビットとは異
なり刃幅が１０ミリ以下ときわめて狭く、ローラビット
の略半分以下であるため、アンカー２１の切削の際、食
い込み量を大きくしても切断抵抗を相対的に低くするこ
とができて、食い込み量の割に切削抵抗をきわめて低く
押さえることができる。本具体化例のシールド掘進機で
は、カッティングビット７についてこれらの工夫をした
ことにより、仮に、推進速度を低下させなかったとして
も、カッタヘッド２の駆動トルクが極端に上昇すること
はない。したがって、アンカーに遭遇後、仮に、推進速
度を低下させることなくそのまま掘進し続けたとして
も、カッタヘッド２がアンカー２１に捕らえられて駆動
できなくなるという事態は、容易には発生しない。その
ため、アンカー２１に遭遇した後、その切断時にこのこ
とを感知してから、推進速度を低下させる等必要な対応
を行なっても、カッタヘッド２が駆動できなくなるよう
な重大事態が発生することはなく、カッタヘッド２がア
ンカー２１に捕らえられることなくその回転でアンカー
２１を切断することが可能となる。

【００２３】さらに、カッティングビット７は、カッタ
ヘッド２の同一周面上に４個取り付けていて、カッタヘ
ッド２を１回転する間に４個のもので代る代るアンカー
２１を圧砕するため、アンカー２１への食い込み量を毎
分１ｍｍ以上２ｍｍ以下と低く設定する場合でも、シー
ルド掘進機の推進速度をそれほど低下させることはな
い。また、カッティングビット７は、本具体化例では通
常のローラビットとは異なり刃先７ａに角部７ｃが形成
されるように切欠き７ｂを設けているため、アンカー２
１の素線を切欠き７ｂで動かないように拘束しながら、
角部７ｃに引っかけるようにして切断することができ
て、アンカー２１の切断作業がきわめて効率的に行え
る。

【００２４】本具体化例のシールド掘進機は、掘進時に
アンカー２１に遭遇した場合、以上のようにして、アン
カー２１を、通常はカッティングビット７で切削して切
断するが、アンカー２１がカッタヘッド２の中心寄りに
出現した場合、先行ビット８を設けていないシールド掘
進機にあっては、アンカー２１が同時に複数のメインカ
ッタビット９に当たって、アンカー２１の切断効率が低
下することも考えられる。こうしたことから、本具体化
例では、刃幅が３０ミリ以下とメインカッタビット９の
略半分以下の刃幅が狭い先行ビット８を、メインカッタ
ビット９に先行して切羽を切削できるようにカッタヘッ
ド２に複数個取り付けている。そのため、万一、アンカ
ー２１がカッティングビット７の内周側で先行ビット８
に当たった場合でも、刃幅の狭い先行ビット８に当たる
ことになり、アンカー２１を先行ビット８で切削する際
に切削抵抗が軽減でき、アンカー２１の切断効率が低下
することはない。しかも、こうした先行ビット８をカッ
タヘッド２の径方向に複数個取り付けて、これら複数個
の先行ビット８を外周側に位置するものほど刃先の先端
が低くなるように配置しているため、アンカー７が同時
に複数の先行ビット８に当たることはほとんどない。し
たがって、このことによっても、先行ビット８でのアン
カー２１の切削時の切削抵抗が軽減されるだけでなく、
カッタヘッド２の駆動トルク２を刃幅の狭い１個の先行
ビット８に集中させることができて、アンカー２１を効
果的に切削し切断することができる。

【００２５】本具体化例のシールド掘進機は、特に、掘
進経路に位置するアンカー２１を検知するための地中レ
ーダ６を付設していて、掘進経路に位置するアンカー２
１の存在を事前に検知できるため、以上のような技術手
段でアンカー２１を切断する場合、その切断に先立ち、
アンカー２１の切削に最適な値に掘進速度を低下し、調
節することができて、アンカー２１の切断作業を効率的
に行いながら、切羽の掘削を中断することなくそのまま
続行することができる。シールド掘進機の掘進経路にア
ンカー２１が埋設されている地山でシールド工法を実施
する場合、このように、掘進経路に位置するアンカー２
１の存在を前もって検知し、そのアンカー２１の存在の
検知後、シールド掘進機の推進速度を調節し、少なくと
も、カッタヘッド２が駆動不能とならない速度まで低下
させて切羽を掘削し、こうしたプロセスにより、先行ビ
ット８でアンカー２１を切断するようにするれば、シー
ルド掘進機のカッタヘッド２に、カッティングビット７
のようなアンカー２１の切断に最適のカッタビットが取
り付けられていなくても、少なくともＰＣ鋼線を切削で
きる先行ビット８が取り付けられていれば、カッタヘッ
ド２がアンカー２１に捕らえられことなくその回転でア
ンカー２１を切断できるようにするという初期の目的は
達成される。本出願の第２番目の発明は、こうしたシー
ルド工法の実施のプロセスに関するものである。

【００２６】本具体化例のシールド掘進機では、特にロ
ーリング防止装置２０を設けているので、そのグリッパ
部材を突出させて地山をグリップすることにより、アン
カー２１の切断の際にカッタヘッド２を再起動する等何
らかの原因で、カッタヘッド２の駆動トルクが一時的に
上昇した場合でも、その反力でシールド本体１がローリ
ングするのを防げる。本具体化例のシールド掘進機は、
スクリューコンベア１７を備えた土圧式シールド掘進機
であるため、切断したアンカー２１がそのスクリューコ
ンベア１７の先端部に絡みつくことにより、スクリュー
コンベア１７が駆動不能になる危惧もある。しかるに、
本具体化例では、スクリューコンベア１７を前進、後退
可能に隔壁１ｂに取り付けてスライドジャッキ１８で後
退できるようにし、また、スクリューコンベア１７の先
端位置に設けた隔壁１ｂの開口部１６は、遮断ゲート１
５を遮断ジャッキ１４で駆動して適宜開閉できるように
とともに、必要に応じて開口し得る点検口１９を設けた
め、万一、切断したアンカー２１がスクリューコンベア
１７に絡んだ場合でも、スクリューコンベア１７を後退
させるとともに開口部１６を遮断ゲート１５で遮蔽する
ことにより、スクリューコンベア１７に絡んだアンカー
２１を、その取り除き作業がしやすい状態で安全に点検
口１９から取り除くことができる。

【００２７】本具体化例では、カッティングビット７に
多数の切欠き７ａを設けているが、この切欠き７ａは、
アンカーの切断作業をより効果的に行えるようにするた
めの付加的な技術手段であるから、必要に応じて適宜省
略することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この出
願のシールド掘進機に関する第１番目の発明は、特許請
求の範囲の請求項１に記載の技術手段を採用しているの
で、本発明のシールド掘進機によれば、カッタヘッドが
アンカーに捕らえられことなくその回転でアンカーを切
断することができる。また、カッタヘッドを１回転する
間に複数個のもので代る代るアンカーを圧砕できるよう
にしているため、アンカーへの食い込み量を低く設定し
ても、アンカーの切断速度が低下するのを防ぐことがで
きる。

【００２９】この出願の第１番目の発明を具体化する場
合、特に、特許請求範囲の請求項２に記載の技術手段を
採用すれば、万一、アンカーがカッティングビットの内
周側で先行ビットに当たった場合でも、アンカーをこの
先行ビットにより切断効率を低下させることなく切断す
ることができる。この特許請求範囲の請求項２に記載の
技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請求範
囲の請求項３に記載の技術手段を採用すれば、このよう
にアンカーを先行ビットで切断する際、カッタヘッドの
駆動トルクを刃幅の狭い１個の先行ビットに集中させる
ことができてアンカーを効果的に切削することができ
る。この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特
に、特許請求範囲の請求項４に記載の技術手段を採用す
れば、アンカーをカッティングビットで切断する際、ア
ンカーをカッティングビットの切欠きで動かないように
拘束しながら、その切欠きで形成された角部に引っかけ
るようにして切断することができて、アンカーの切断作
業が一層効果的に行える。この出願の第１番目の発明を
具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項５に記載
の技術手段を採用すれば、掘進経路に位置するアンカー
の存在を事前に検知することにより、アンカーの切削に
先立ち、その切削に最適な値に掘進速度を低下し調節す
ることができて、アンカーの切断作業を効率的に行いな
がら、切羽の掘削をそのまま続行することができる。

【００３０】この出願の第１番目の発明を具体化する場
合、特に、特許請求範囲の請求項６に記載の技術手段を
採用すれば、カッタヘッドの駆動トルクが一時的に上昇
した場合でも、その反力でシールド本体がローリングす
るのを防げる。この出願の第１番目の発明を具体化する
場合、特に、特許請求範囲の請求項７に記載の技術手段
を採用すれば、切断したアンカーが万一スクリューコン
ベアに絡まったときでも、点検口を開口してそのアンカ
ーを取り除くことができ、スクリューコンベアが駆動不
能になる危惧はない。この特許請求範囲の請求項７に記
載の技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請
求範囲の請求項８に記載の技術手段を採用すれば、こう
して点検口を開口して切断したアンカーを取り除く際、
取り除き作業がしやすい状態で安全に取り除くことがで
きる。

【００３１】この出願のシールド工法に関する第２番目
の発明は、特許請求の範囲の請求項９に記載の技術手段
を採用しているので、このシールド工法の発明によって
も、この出願のシールド掘進機に関する第１番目の発明
と同様、カッタヘッドがアンカーに捕らえられことなく
その回転でアンカーを切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体化例のシールド掘進機の側断面図
である。

【図２】図１の矢印Ａ−Ａ方向の矢視図である。

【図３】本発明の具体化例のシールド掘進機におけるカ
ッティングビットの拡大断面図である。

【図４】図３の矢印Ｂ−Ｂの矢視図である。

【図５】図３のカッティングビットと対比するための通
常のローラビットの要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 １ａ シールドジャッキ ２ カッタヘッド ３ スポーク ４ 外周リング ５ センタービット ６ 地中レーダ ７ カッティングビット ７ａ 刃先 ７ｂ 切欠き ７ｃ 角部 ７ｄ 固定軸部 ７ｅ 固定軸部 ８ 先行ビット ９ メインカッタビット １４ 遮断ゲートジャッキ １５ 遮断ゲート １６ 開口部 １７ スクリューコンベア １８ スライドジャッキ １９ 点検口 ２０ ローリング防止装置 ２１ アンカー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山掘削用のメインカッタビットがカッ
   タヘッドに取り付けられ、シールドジャッキで推進しな
   がらカッタヘッドで地山を掘削して地中を掘進するシー
   ルド掘進機において、少なくともＰＣ鋼線が切断可能で
   刃幅が通常のローラビットの略半分以下の刃先を有し、
   カッタヘッドに取り付けたときに公転しながら自転でき
   るように構成されたカッティングビットを、少なくとも
   カッタヘッドの外周部の同一周面上に複数個取り付け、
   掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置し
   て、カッタヘッドの前方に出現するアンカーをカッティ
   ングビットで切断できるようにしたことを特徴とするシ
   ールド掘進機。
2. 【請求項２】 メインカッタビットに先行して切羽を切
   削する複数個の先行ビットを、少なくともＰＣ鋼線が切
   削可能で刃幅がメインカッタビットの略１／３以下にな
   るように構成して、カッティングビットよりも掘削断面
   の内周側を切削できるようにカッタヘッドに取り付ける
   とともに、カッティングビットが掘削断面の外周側を先
   行して切削できるようにこれらのビットを配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 【請求項３】 複数個の先行ビットをカッタヘッドに取
   り付ける場合、カッタヘッドの径方向に向けて複数個取
   り付けて、これら径方向に向けて取り付けられた複数個
   の先行ビットを、刃先の先端が外周側に向けて低くなる
   ように配置したことを特徴とする請求項２記載のシール
   ド掘進機。
4. 【請求項４】 カッティングビットに、外周に角部が形
   成されるように間隔を置いて複数の切欠きを設けたこと
   を特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の
   シールド掘進機。
5. 【請求項５】 掘進経路に位置するアンカーを検知する
   ためのアンカー検知装置を付設したことを特徴とする請
   求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のシー
   ルド掘進機。
6. 【請求項６】 地山をグリップしてカッタヘッドの駆動
   トルクの反力を地山でとることにより、ローリングを防
   ぐ働きをするローリング防止装置を付設したことを特徴
   とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請
   求項５に記載のシールド掘進機。
7. 【請求項７】 掘削土砂を排出する手段としてスクリュ
   ーコンベアを備え、このスクリューコンベアに、切断し
   たアンカーが入口付近で絡まったときに開口してこれを
   取り除くための点検口を設けたことを特徴とする請求項
   １、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求
   項６に記載のシールド掘進機。
8. 【請求項８】 スクリューコンベアを後退可能に隔壁に
   取り付けるとともにスクリューコンベアの先端位置に設
   けた隔壁の開口部を開閉する遮断ゲートを設けたことを
   特徴とする請求項７に記載のシールド掘進機。
9. 【請求項９】 少なくともＰＣ鋼線を切削できる先行ビ
   ットがメインカッタビットより先行してカッタヘッドに
   取り付けられたシールド掘進機を用いて地中を掘進し、
   その掘進時に掘進経路に位置するアンカーの存在を検知
   する第１の工程と、この第１の工程によりアンカーの存
   在を検知した後、シールド掘進機の推進速度を、少なく
   とも、カッタヘッドが駆動不能とならない速度に低下さ
   せて切羽を掘削する第２の工程とにより、先行ビットに
   よりアンカーを切断するようにしたことを特徴とするシ
   ールド工法。