JPH0429839B2 - - Google Patents

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JPH0429839B2
JPH0429839B2 JP59011460A JP1146084A JPH0429839B2 JP H0429839 B2 JPH0429839 B2 JP H0429839B2 JP 59011460 A JP59011460 A JP 59011460A JP 1146084 A JP1146084 A JP 1146084A JP H0429839 B2 JPH0429839 B2 JP H0429839B2
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excavation
bit
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reinforced concrete
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械式シールドによる鉄筋コンクリー
ト掘削装置に関するものである。
都市トンネルにおけるシールド工法では手掘
り、圧気による掘削や機械式シールドによる掘削
方法が採用されている。
都市部ではシールド工事計画路線上にビルの鉄
筋コンクリート製の杭や鋼材等の障害物が存在す
る場合がある。
このような場合、手掘式シールドでは第1図に
示すように、ムーバブルフードaのうち鉄筋コン
クリート製の杭bに当たらぬものを切羽cに貫入
させ、上段デツキdも前進させ、上部角落しを外
して排土する。切羽が進行するに伴い、ムーバブ
ルフードaを限界まで突出し切羽cを押えて、ム
ーバブルフードaと上段デツキdとの間に露出し
た杭bを切断する。次いで第2図に示すように上
段デツキd先端の杭bのない部分にアタツチメン
トeをつけて切羽cを押え、掘削排土して上段デ
ツキdとその下側のデツキとの間に杭bを露出さ
せ切断する。以上の操作を繰り返し、杭bをシー
ルド全断面にわたり除去している。
又、機械式シールドfの場合には、第3図に示
す通常土砂掘削用のビツトgでは鉄筋を切断する
ことができないため、カツタ後部隔壁及びカツタ
フエースkを切羽cに作業者が出られるような構
造とし、鉄筋コンクリート製の杭bを切羽cで人
力により処理している。
従つて、鉄筋コンクリート製の杭bはいずれも
人力で切断除去するため多大の労力を必要とし且
つ作業時間も長くなり工期の延長の原因となる。
又、作業者が切羽cに出て作業する場合には、
切羽cからの土砂の流入を防止する必要があるた
め、切羽cに安定化用の薬液を注入するか或いは
凍結工法を施工しなければならない。これらの薬
液注入工法、凍結工法は莫大な費用がかかり施工
費用増大の一因となる。
又、杭bが出現するのは一般に地上に構造物が
ある場所の地下であるため、薬液注入等の施工が
困難であるか或は出来たとしても不完全で土質に
よつては切羽cの安定が完全に保てず、作業者が
切羽cに出ることが非常に危険となる場合があ
る。
更に、機械式シールドで掘削を開始する場合、
機械式シールドを地下の所定の深さに設置する必
要があるので、第4図に示すように鉄筋コンクリ
ート壁iで立杭jを予め作り、機械式シールドf
を設置し、発進時に掘削方向の鉄筋コンクリート
壁i′を人力で破壊している。この立杭jの鉄筋コ
ンクリート壁i′の破壊作業も前述と同様に薬液注
入工法等を施工したうえで人力により行なつてい
るため、莫大な費用と長い作業時間を要してい
る。
本発明は上述の従来の機械式シールド工法の欠
点を除去する目的でなしたもので、回転可能なカ
ツタ前面に、超硬合金チツプをビツトシヤンクに
取り付けてなるコンクリート掘削用ビツトと、超
硬合金チツプ粒をビツトシヤンクに溶着してなる
鉄筋切削用ビツトとを、土砂掘削用ビツトの高さ
よりも所要の高さ高く、且つカツタの回転中心を
中心とする複数の同心円周上に夫々少なくとも2
個宛周方向等間隔位置に配設し、更に推進ジヤツ
キに低速掘進用の制御装置を設けて低速での速度
制御を可能としたことを特徴とする機械式シール
ドによる鉄筋コンクリート掘削装置にかかるもの
である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
第5図は本発明のカツタ7の一例を示すもので
あり、1は図示していない駆動装置により回転さ
れるカツタ面板、2は該カツタ面板1に放射状に
所要数設けられたカツタスリツト、3は該各カツ
タスリツト2の中央に位置するカツタスポーク、
4は該カツタスポーク3の両側に所要の間隔で設
けた土砂掘削用ビツトである。
該土砂掘削用ビツト4は、第6図及び第7図に
示すように所定の推進方向の高さH1を有してお
り、カツタスリツト2側に張り出した頂部5に肉
盛してチツプ6を溶接してあり、カツタ7外周部
では掘削土量が多くカツタ7中心に近くなるにつ
れて掘削土量が減少するため、外周部は多条掘削
配置とし、中心近くは掘削条数を1条にする等、
外周部と比較して条数を落として配置し、各土砂
掘削用ビツト4の1個当りの仕事が略等しくなる
ようにしてある。
更に、前記カツタ面板1のカツタ7の回転中心
を中心とする同心円周上に1つの円周につき少な
くとも2個ずつ周方向等間隔位置に配置するよう
にしたコンクリート掘削用ビツト8を、各同心円
周が半径方向に所定の間隔となるよう夫々配設す
ると共に、前記各同心円周の間に鉄筋切削用ビツ
ト9を1つの同心円周につき少なくとも2個ずつ
周方向等間隔位置になるように夫々配設してあ
る。
コンクリート掘削用ビツト8は第8図及び第9
図に示すようにビツトシヤンク10の両端頂部に
超合金チツプ11を固着し所定の高さH2として
あり、コンクリート掘削に適合させるため前記土
砂掘削用ビツト4に比較して剛性を高め得るよう
該ビツト8のすくい角を0゜近く又は負の角度にと
り、更に超硬合金チツプ11の量を大きくしてあ
る。しかし、この超硬合金チツプ11は製作時の
欠けを無くすため、角は面をとる必要がある。従
つて、角が鋭くないため、コンクリートのような
脆性材の掘削には適するが、鉄筋のような延性材
の切削には必ずしも適さず、掘削効率が若干低下
する。
鉄筋コンクリートの鉄筋のような延性材を切削
するには超硬合金チツプの切削角が鋭いほうが切
削効率が高い。そこで、第10図乃至第12図に
示すように、ビツトシヤンク12の上端部近傍に
鋭い角を持つた数mm〜十数mmの超硬合金チツプ粒
13を銀ロー又は溶接で溶着し所定の高さH2と
して鉄筋切削用ビツト9を構成してある。
以上のコンクリート掘削用ビツト8及び鉄筋切
削用ビツト9の高さH2は、鉄筋コンクリートの
掘削を土砂の掘削に先行させる必要があることか
ら、土砂掘削用ビツト4の高さよりもおおよそ鉄
筋の太さDの寸法以上高く、すなわちH2=H1+
D+αの関係としておく。又、これらのビツト
8,9はコンクリートの掘削及び鉄筋の切削を主
体として考えるため、掘削土量ではなく切込み深
さを考えたビツト配置とする。ビツト切込み深さ
hは、 h=v/n・N v:シールド推進速度mm/min n:ビツト切削条数 N:カツタ回転数r.p.m の如くであり、カツタ中心部と外周部では変らな
い。従つて、コンクリート掘削用ビツト8及び鉄
筋切削用ビツト9は土砂掘削用ビツト4と異なり
中心からどの円周上でも同一ビツト条数配置とし
てある。
更に、カツタ7の先端中心の円錐形状部14に
も前記と同様のコンクリート掘削用ビツト8′及
び鉄筋切削用ビツト9′を配設してカツタ7の中
心に鉄筋コンクリートが位置する場合に対処し得
るようにしてある。ここで該円錐形状部14はカ
ツタ面板1から突出しているので、前記各ビツト
8′,9′の高さはカツタ面板1に配設した各ビツ
ト8,9よりも高さを低く且つ小型のものとする
ことができる。
更に又、第5図に示すカツタ7に対して、コン
クリート掘削用ビツトとして第13図に示すよう
な形状のコンクリート掘削用ビツト8″を配設し
てもよく、又、カツタ面板1の外周縁に第14図
に示すようなコンクリート掘削用ビツト8を補
助的に配設してもよい。
第15図に示すように、前記カツタ7を有した
機械式シールド22(第16図)の油圧ポンプ1
5から推進駆動部に圧油を送る配管16の途中
に、微小流量を制御し得る微小流量制御弁17を
設けると共に、該弁17の上流側と下流側とをス
トツプバルブ18を有する配管19により連通し
てバイパスとしてある。図中20は主流量制御弁
である。通常の土砂掘削時は微小流量制御弁17
を閉としストツプバルブ18を開とした状態で、
主流量制御弁20により速度制御を行ない20〜60
mm/minで掘進する。鉄筋コンクリート掘削時は
ストツプバルブ18を閉、微小流量制御弁17を
開として低速での速度制御を行ない5mm/min以
下で掘進するようにしてある。
次に上記実施例により鉄筋コンクリートを掘削
する方法について説明する。
第16図は立杭21からの本発明の機械式シー
ルド22の発進の場合を示す例であり、該立杭2
1のコンクリート壁厚800mm、主鉄筋D29mm
(ctc125mm)、配力筋D25mm(ctc250mm)、エレメ
ントジヨイント部の鋼材L75×75×12mm(ctc250
mm)、鋼板t=6mmとして、φ4.95m土圧バランス
型加水式シールド掘進機で掘削する例である。機
械式シールド22を前進させ、コンクリート壁2
3に当接する地点で掘進速度を低速にコントロー
ルして約4mm/minの掘進速度とし、カツタ7を
回転しつつ掘進する。コンクリート壁23はコン
クリート掘削用ビツト8,8′及び鉄筋切削用ビ
ツト9,9′の先端によりすり削られ、すり削ら
れたコンクリート片はカツタスリツト2から排出
される。更に掘進するとコンクリート壁23に埋
設されている鉄筋に当接するが、鉄筋切削用ビツ
ト9,9′のビツトシヤンク12に溶着されてい
る切削角の鋭い超硬合金チツプ粒13により切削
される。以上の掘削及び切削は同心円周上に配置
した前記ビツト8,8′,9,9′がカツタ面板1
と共に回転する際のヤスリ作業を利用して行なう
ものであり、これらのビツト8,8′,9,9′に
適度な切込深さのもとで推進力とカツタ回転力を
与えることにより、コンクリートや鉄筋にヤスリ
的な摺削状態を生ぜしめ、障害物の除去を行なう
ものである。
これにより、従来人力によつていたコンクリー
ト壁23の破壊除去作業が機械で行なえるように
なり、800mmの壁厚のコンクリート壁の除去作業
に約2週間かかつていたものが、1日で完了する
ことができるようになつた(掘削コンクリート
量:4.95m×4.95m×π/4×0.2π=3.85m3、切断鉄 筋量:主鉄筋40本、配力筋20本、切断鋼材:16
本、切断鋼板:4個所)。更に、人力作業を不要
にしたので地山の薬液注入による安定化作業も不
要となり、薬液注入に要する莫大な費用を節減す
ることができる。
更に、シールド工事計画路線上に鉄筋コンクリ
ート杭等の障害物がある場合は、約30mm/minの
速度で土砂を掘進している機械式シールドの掘進
速度を5mm/min以下として前記と同様にコンク
リート掘削用ビツト8,8′及び鉄筋切削用ビツ
ト9,9′の摺削作用により掘削、除去する。こ
れにより、掘進を連続的に行なうことができ、人
力作業を無くすることができ、薬剤注入等の切羽
の安定化も不要となる。
第17図は本発明の他の実施例であり、コンク
リート掘削用ビツト(図示せず)及び鉄筋切削用
ビツト9をカツタスポーク3に同心円周上に且つ
カツタ7の中心部と外周部とが略同じ掘削条数と
なるよう配設した例である。これらのビツト8,
9の高さは前記実施例の場合と同様、おおよそ鉄
筋の太さの寸法だけ高さを高くして所定の太さの
鉄筋を切削し得るようにしてあり、コンクリート
掘削用ビツト8と鉄筋切削用ビツト9とを適当に
配列してあることも前記実施例と同様である。図
中、第5図と同一符号は同一のものを示す。
本実施例の場合にも、立杭からの発進時の鉄筋
コンクリート壁の除去及びシールド工事計画路線
上の鉄筋コンクリート製の障害物の除去を入力作
業を要することなく行なうことができ、薬剤注入
等の安定化作業を不要とし得る。
なお、本発明の機械式シールドによる鉄筋コン
クリート掘削装置は上述の実施例のみに限定され
るものではなく、機械式のシールドであれば、土
圧式、泥水式を問わず適用できること、コンクリ
ート掘削用ビツト及び鉄筋切削用ビツトの高さ、
形状、配列、設置数は機械式シールドの大きさに
合わせて適宜変更し得ること、掘進速度は一般に
低速であるが、鉄筋コンクリート等の障害物の大
きさに合わせて増速又は減速し得ること等、本発
明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を
加え得ることは勿論である。
以上述べたように本発明の機械式シールドによ
る鉄筋コンクリート掘削装置によれば、下記の如
き種々の優れた効果を発揮する。
() カツタにコンクリート掘削用ビツトと鉄
筋切削用ビツトとを土砂掘削用ビツトより高く
張り出して配置したカツタを回転させつつ低速
で推進させるようにしたので、鉄筋コンクリー
ト等の障害物を摺削作用により掘削除去しつつ
掘進することができる。
() 機械的に鉄筋コンクリート等の障害物を
掘削除去できるので、従来行なつていた発進時
の立杭のコンクリート壁の除去或いは工事計画
路線上の鉄筋コンクリート杭等の人手による除
去作業が不要となる。従つて、危険な切羽での
人手作業がなくなるため作業の安全性が向上
し、且つ作業期間も大幅に短縮できる。
() 切羽に作業者が出る必要がなくなるの
で、従来必要としていた薬剤注入等による切
羽、地山の安定化のための莫大な費用が不要と
なり、大幅な施工費の低減が可能となり、更に
工期も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、従来の手掘式シールドに
おける鉄筋コンクリート杭の除去作業の説明図で
あり、第1図は上部の杭の除去作業の説明図、第
2図は中央部の杭の除去作業の説明図、第3図は
従来の機械式シールドにおける鉄筋コンクリート
杭の除去作業の説明図、第4図は従来の機械式シ
ールドの発進時の作業の説明図、第5図は本発明
の機械式シールドのカツタ部の説明図、第6図は
第5図の部詳細説明図、第7図は第6図の−
方向矢視図、第8図は第5図の部詳細説明
図、第9図は第8図の−方向矢視図、第10
図は第5図の部詳細説明図、第11図は第10
図のXI−XI方向矢視図、第12図は第10図のXII
−XII方向矢視図、第13図は第5図の部詳細
説明図、第14図は第5図のXI部詳細説明図、
第15図は本発明の機械式シールドの低速制御回
路の説明図、第16図は本発明の機械式シールド
の立杭からの発進の場合を示す説明図、第17図
は本発明の機械式シールドのカツタの他の実施例
の説明図である。 図中、1はカツタ面板、2はカツタスリツト、
3はカツタスポーク、4は土砂掘削用ビツト、
8,8′,8″,8はコンクリート掘削用ビツ
ト、9,9′は鉄筋切削用ビツト、17は微小流
量制御弁、21は立杭を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 回転可能なカツタ前面に、超硬合金チツプを
    ビツトシヤンクに取り付けてなるコンクリート掘
    削用ビツトと、超硬合金チツプ粒をビツトシヤン
    クに溶着してなる鉄筋切削用ビツトとを、土砂掘
    削用ビツトの高さよりも所要の高さ高く、且つカ
    ツタの回転中心を中心とする複数の同心円周上に
    夫々少なくとも2個宛周方向等間隔位置に配設
    し、更に推進ジヤツキに低速掘進用の制御装置を
    設けて低速での速度制御を可能としたことを特徴
    とする機械式シールドによる鉄筋コンクリート掘
    削装置。
JP1146084A 1984-01-25 1984-01-25 機械式シールドによる鉄筋コンクリート掘削装置 Granted JPS60156900A (ja)

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JPS60156900A JPS60156900A (ja) 1985-08-17
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JPH01160087U (ja) * 1988-04-25 1989-11-07
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