JPH04122798U - 埋設管掘削破砕用カツターヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄筋コンクリート製埋設管の管壁を効率よく
破砕するとともに、周方向および軸方向の鉄筋を適度な
長さで確実に切断して掘削破砕できるカッターヘッドを
提供する。 【構成】 シールド掘進機のカッターヘッド１１前面
に、半径方向に沿う面内でカッターヘッド１１の回転軸
心Ｏ₁ の周囲に所定角度毎に放射方向に配置された支持
軸心Ｏ₂ 〜Ｏ₄ を中心としてそれぞれ回転自在に支持さ
れた複数のローラービット２４，２５，２６を配設し、
前記ローラービット２４，２５，２６を、支持軸心Ｏ₂
を含む複数の面に沿ってそれぞれ刃部が形成された縦刃
形ローラービット２４と、支持軸心Ｏ₃ 回りに螺旋状に
刃部が形成された螺旋刃形ローラービット２５と、支持
軸心Ｏ₄ と直交する面内で支持軸心方向所定間隔毎に円
形刃部が形成された横刃形ローラービット２６とで構成
した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば管更新用のシールド掘進機等に採用されるカッターヘッド で、埋設管特に鉄筋コンクリート管を対象とした埋設管掘削破砕用カッターヘッ ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の管更新用掘削装置は、たとえば特開昭６３−１８９５９３号公報に開示 されている。このシールド掘進機のカッターヘッドは、本体の前部に放射方向の 複数本のアームを回転自在に配置し、これらアームにそれぞれ公知のカッタービ ットを取り付け、これらアームを偏心して回転駆動させるものであった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このシールド掘進機は、無鉄筋管すなわち陶管およびベースコンクリ ートを対象としているため、このような従来のカッターヘッドでは管体内周方向 および軸方向に配設された鉄筋を適当な長さで切断することがむづかしく、長い 状態で切断された鉄筋がカッターヘッドや排出装置に絡み付き、破砕掘削に支障 を来すおそれがあった。

【０００４】 本考案は、上記問題点を解決して、偏心回転運動も不要で、内部に配設された 周方向および軸方向の鉄筋を確実に短く切断して鉄筋コンクリート管を掘削破砕 できる埋設管掘削破砕用カッターヘッドを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するために本考案の第１の手段は、推進手段により軸心方向 に沿って前方に推進される回転体の前面に、半径方向に沿う面内で回転体軸心の 周囲に所定角度毎に放射方向に配置された支持軸心を中心としてそれぞれ回転自 在に支持された複数のローラービットを設け、前記ローラービットを、支持軸心 を含む複数の面に沿ってそれぞれ刃部が形成された縦刃形ローラービットと、支 持軸心回りに螺旋状の刃部が形成された螺旋刃形ローラービットとで構成したも のである。

【０００６】 また第２の手段は、第１の手段の縦刃形ローラービットと螺旋刃形ローラービ ットに加えて、支持軸心と直交する面内で支持軸心方向所定間隔毎に円形刃部が 形成された横刃形ローラービットを設けたものである。

【０００７】

【作用】

上記第１の手段において、回転体が回転されるとともに推進手段によりローラ ービットが鉄筋コンクリート管の端面に押し付けられると、縦刃形ローラービッ トによりコンクリート管壁を破砕するとともに、周方向に配設された鉄筋および 周方向に折り曲げられた鉄筋を破砕面に押し付けて切断し、また螺旋刃形ローラ ービットにより軸方向に突出してくる鉄筋を左右に折り曲げて捩じり金属疲労さ せて切断破壊する。これにより、鉄筋コンクリート管であっても管壁を確実に破 砕するとともに、鉄筋を短く切断して、埋設管を効率よく掘削破砕することがで きる。

【０００８】 また第２の手段の横刃形ローラービットにより、縦刃形ローラービットで破砕 面に形成された刃形パターンの軌跡を消去してコンクリートを細かく破砕すると ともに、半径方向に折り曲げられた鉄筋を短く切断することができ、さらに効果 的に鉄筋コンクリート製埋設管を破砕することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係る埋設管掘削破砕用カッターヘッドを使用した管更新用シー ルド掘進機の一実施例を図１〜図７に基づいて説明する。

【００１０】 この管更新用シールド掘進機１は、既設管（老朽管）２たとえば鉄筋コンクリ ート製の下水管を新たに口径の大きい新設管に更新するためのもので、図示しな いが、既設管２の埋設位置に発進用の立坑が掘削されている。そしてこの発進用 立坑内で既設管２が除去され、この立坑内からこのシールド掘進機１を発進させ て既設管２に沿って推進し、既設管２とその周囲の地盤を掘削破砕して除去し、 そのあとに新設管を設置してゆくものである。なお、既設管２は、図６に示すよ うに、コンクリート管壁２ａ内に周方向一定間隔毎に配置された軸心方向の縦鉄 筋２ｂと、軸心方向一定間隔毎に配置された円周方向の横鉄筋２ｃとが内在され ている。

【００１１】 前記発進用立坑内には、シールド掘進機１の推進用ジャッキ装置（図示せず） が配設され、最初にこのシールド掘進機１を前進させるとともに、その後は新設 管を介してシールド掘進機１を前進させている。このシールド掘進機１による管 更新作業では、とくに使用中の既設管Ａにおいて既設管Ａ内を流れる流水（下水 ）を地上側への迂回経路をつくることなく、シールド掘進機１内および新設管内 を通水管８や通水ホース（図示せず）を介して流すことができる点に特徴を有す るものである。

【００１２】 この管更新用シールド掘進機１は、図１，図２に示すように、方向修正ジャッ キ３を介して互いに傾動自在に連結された前胴４と後胴５からなるシールド本体 ６に、前胴４および後胴５の軸心部から前方に突出され先端部に既設管２内に摺 動自在に挿入されるシール体７を有する通水管８と、前胴４の前部で通水管８の 周囲に回転自在に支持されカッター旋回モーター９に駆動ギヤ機構１０を介して 回転駆動されるカッターヘッド１１と、カッターヘッド１１の後部で圧力室１２ を形成する回転隔壁１３から後方に延びる円筒状ケーシング１４内に通水管８の 周囲で回転自在に配設された螺旋状のリボンスクリュー１５およびこのリボンス クリュー１５を回転駆動するスクリュー駆動装置１６とを有する排土装置１７と を備えている。

【００１３】 前記カッターヘッド１１は、図１に示すように、中央部に通水管８を回転自在 に支持する軸受２０が配設され、その外周部前面が区画部材２１により３０度毎 に１２に区画されいる。そしてこの１２の区画位置で、１２０度毎の３か所にそ れぞれ既設管２の破砕片や掘削土砂を圧力室１３内に取り込む土砂取入口２２が 形成されるとともに、この土砂取入口２２の対称位置に既設管２の外周部の地盤 を掘削する地盤掘削用ローラービット２３が配置されている。また、残りの区画 には、管破砕用のローラービット２４，２５，２６がそれぞれ対称位置に配置さ れている。

【００１４】 すなわち、管破砕用のローラービット２４，２５，２６は、図３〜図５に示す ように、刃部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂの角速度をほぼ一定にするため円錐台状に 形成され、その支持軸心Ｏ₂ 〜Ｏ₄ はカッターヘッド１１の回転軸心Ｏ₁ を含む 面内で回転軸心Ｏ₁ 上の同一焦点Ｆから回転軸心Ｏ₁ と直交する面Ｓに対してθ °後方に傾斜して配置されて、軸部２４ａ，２５ａ，２６ａがそれぞれ軸受体２ ７を介して回転自在に支持されている。そしてその外周面に形成された刃部の形 状から、支持軸心Ｏ₂ の周囲で支持軸心Ｏ₂ を含む複数の面に沿って直状の刃部 ２４ｂが形成された縦刃形ローラービット２４と、支持軸心Ｏ₃ 回りに螺旋状に 刃部２５ｂが左右方向にそれぞれ形成された螺旋刃形ローラービット２５と、支 持軸心Ｏ₄ と直交する面内で支持軸心Ｏ₄ 方向所定間隔毎に円形の刃部２６ｂが 形成された横刃形ローラービット２５とに分類され、それぞれ対称位置に２個づ つ配置される。なお、各刃部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂが形成された円錐面の頂点 Ｐ₂ 〜Ｐ₄ は回転軸心Ｏ₁ より外周側に設定されるとともに、既設管２の破砕端 面は回転軸心Ｏ₁ と直交する面Ｓに平行にに破砕されるが、既設管２の破砕端面 が回転軸心Ｏ₁ と直交する面Ｓに対して傾斜する円錐状であっても差し支えない 。

【００１５】 また、地盤掘削用ローラービット２３は横刃形ローラービット２５と同一の形 状で管破砕用ローラービット２４，２５，２６より外周側で、その支持軸心は回 転軸心Ｏ₁ を通るように配置されている。

【００１６】 上記構成の管更新用シールド掘進機１による管更新作業を説明する。 既設管２の流水（下水等）を通水管８を介して後方の新設管側に通水し、カッタ ー旋回モーター９を駆動してカッターヘッド１１を回転駆動するとともに、発進 用立坑内の推進用ジャッキ装置を進展し新設管を介してシールド本体７を前進さ せる。これにより、カッターヘッド１１で既設管２を破砕するとともに既設管２ 周囲の地盤を掘削し、破砕片および土砂を圧力室１２内に取り込む。そしてスク リュー駆動装置１６により回転駆動されたリボンスクリュー１０で、圧力室７内 の破砕片および掘削土砂を効率よくケーシング９内に取り込み、ケーシング１０ 内を後方に送って排出する。

【００１７】 このカッターヘッド１１において、カッターヘッド１１が回転されるとともに 管破砕用のローラービット２４，２５，２６が既設管２の端面に押し付けられる と、縦刃形ローラービット２４により、コンクリート管壁２ａを効率よく破砕す るとともに、周方向に配設された横鉄筋２ｃおよび周方向に折り曲げられた縦鉄 筋２ｂをコンクリート管壁２ａに押し付けて切断する。また螺旋刃形ローラービ ット２５により、軸方向に突出してくる縦鉄筋２ｂを左右に折り曲げて捩じり金 属疲労を生じさせて切断破壊する。さらに、横刃形ローラービット２６により、 縦刃形ローラービット２４でコンクリート管壁２ａの破砕面に形成された刃形パ ターンの軌跡を消去してコンクリートを細かく破砕するとともに、半径方向に折 り曲げられた縦鉄筋２ｂおよび横鉄筋２ｃを短く切断する。このように縦刃形ロ ーラービット２４と螺旋刃形ローラービット２５と横刃形ローラービット２６の 組み合わせにより、コンクリート管壁２ａを効果的に破砕するとともに、鉄筋の 径や配筋方向に関係なく鉄筋を適度の長さで確実に切断破壊することができ、鉄 筋入りのコンクリート管やそれを支持するベースコンクリート、基礎砕石を効率 よく破砕することができる。

【００１８】 図７は上記３種類の管破砕用のローラービット２４，２５，２６をカッターヘ ッド３１の等角度毎の対称位置に配置した他の実施例を示し、上記実施例と同様 の効果を発揮できる。

【００１９】 上記各実施例では、３種類の管破砕用のローラービット２４，２５，２６を使 用したが、既設管２の形状や鉄筋配設状態、ベースコンクリート等埋設状況によ っては、縦刃形ローラービット２４と螺旋刃形ローラービット２５の２種類でも 充分に効果を発揮することができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上に述べたごとく本考案の第１の手段によれば、縦刃形ローラービットによ りコンクリート管壁を破砕するとともに、周方向に配設された鉄筋および周方向 に折り曲げられた鉄筋を切断し、また螺旋刃形ローラービットにより軸方向に突 出してくる鉄筋を左右に折り曲げるとともに捩じって金属疲労させ切断破壊する ことができ、鉄筋コンクリート製の埋設管を確実に破砕することができる。

【００２１】 また第２の手段によれば、縦刃形ローラービットおよび螺旋刃形ローラービッ トに加えて横刃形ローラービットを設けたので、横刃形ローラービットにより、 縦刃形ローラービットで破砕面に形成された刃形パターンの軌跡を消去してコン クリートを細かく破砕するとともに、半径方向に折り曲げられた鉄筋を短く切断 することができ、さらに効率よく鉄筋コンクリート製の埋設管を破砕することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るカッターヘッドの一実施例を示す
正面図である。

【図２】同カッターヘッドを使用した管更新用のシール
ド掘進機の縦断面図である。

【図３】同カッターヘッドの縦刃形ローラービットの取
付け図である。

【図４】同カッターヘッドの螺旋刃形ローラービットの
取付け図である。

【図５】同カッターヘッドの横刃形ローラービットの取
付け図である。

【図６】既設管を示す斜視図である。

【図７】カッターヘッドの他の実施例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 管更新用シールド掘進機 ２ 既設管 2a コンクリート管壁 2b 縦鉄筋 2c 横鉄筋 ６ シールド本体 ７ シール体 ８ 通水管 ９ カッター旋回モーター 11 カッターヘッド 22 土砂取入口 23 地盤掘削用ローラービット 24 縦刃形ローラービット 24b 刃部 25 螺旋刃形ローラービット 25b 刃部 26 横刃形ローラービット 26b 刃部 Ｏ₁ カッターヘッド回転軸心 Ｏ₂ 〜Ｏ₄ ローラービット支持軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 玉地 伸好 茨城県古河市下山町２丁目544 石油鑿井 機製作株式会社古河工場内 (72)考案者 吉本 啓二 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進手段により軸心方向に沿って前方に
   推進される回転体の前面に、半径方向に沿う面内で回転
   体軸心の周囲に所定角度毎に放射方向に配置された支持
   軸心を中心としてそれぞれ回転自在に支持された複数の
   ローラービットを設け、前記ローラービットを、支持軸
   心を含む複数の面に沿ってそれぞれ刃部が形成された縦
   刃形ローラービットと、支持軸心回りに螺旋状の刃部が
   形成された螺旋刃形ローラービットとで構成したことを
   特徴とする埋設管掘削破砕用カッターヘッド。
2. 【請求項２】 推進手段により軸心方向に沿って前方に
   推進される回転体の前面に、半径方向に沿う面内で回転
   体軸心の周囲に所定角度毎に放射方向に配置された支持
   軸心を中心としてそれぞれ回転自在に支持された複数の
   ローラービットを設け、前記ローラービットを、支持軸
   心を含む複数の面に沿ってそれぞれ刃部が形成された縦
   刃形ローラービットと、支持軸心回りに螺旋状に刃部が
   形成された螺旋刃形ローラービットと、支持軸心と直交
   する面内で支持軸心方向所定間隔毎に円形刃部が形成さ
   れた横刃形ローラービットとで構成したことを特徴とす
   る埋設管掘削破砕用カッターヘッド。