JPH06235290A - ドレーン材等の切断装置を備えたシールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールド掘進機の掘進作業を停止させること
なく、ドレーン材等の切断を効率良く行う。 【構成】 シールド掘進機１の前面に設けられているカ
ッタヘッドの外側部にウォーターノズル取付ボス１１を
配設し、そして、該ウォーターノズル取付ボス１１に取
付けてあるウォーターノズル１２からの超高圧ジェット
水Ｗの噴射方向がドレーン材２１の有効切断距離Ｌであ
って、且つ、シールド掘進機１が前進したとき、該シー
ルド掘進機１の断面周辺に略接する部位に向って該ウォ
ーターノズル１２が取付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ドレーン材等の切断
装置を備えたシールド掘進機に関するものであり、特
に、ドレーン材を切断する装置としてウォータージェッ
ト又は該ウォータージェットとカッティングブレードを
用いたシールド掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法に於て、ドレーン材と称せ
られる合成繊維束が切羽面に出現することがある。而し
て、該ドレーン材は切断して之を撤去する必要がある
が、その切断方式として、薬液注入によって切羽地盤を
改良安定した後、作業員がシールド掘進機の前面に設け
た隔壁と切羽との間に入り、そして、ピックやガス切断
器等を用いて該ドレーン材を切断する方式及びシールド
掘進機の前端面に配設されているカッタビットにドレー
ン材を引掛して該ドレーン材を強制的に引き裂いて切断
する方式等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の前者
は、作業員がシールド掘進機の隔壁と切羽との間に入っ
てドレーン材の切断作業を行っている間は、該シールド
掘進機の運転を一時停止させねばならないので、掘進効
率が低下し、更に、前記隔壁と切羽との間の空間は狭い
ので作業性が悪く、且つ、切断時に生じるガス等によっ
て作業環境が悪化して極めて危険であると共に、圧気下
の作業であるため苦渋作業となる。又、前記後者の場合
は、ドレーン材を強引にカッタビットでシールドに取り
込もうとするのであるから、周辺地盤を乱し、地表面の
沈下を招くと共に、ドレーン材がカッタビットに絡み付
く恐れもある。

【０００４】そこで、シールド掘進機の作業を停止する
ことなく、ドレーン材等の切断を効率良く行うために解
決せらるべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明
は該課題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために提案せられたものであり、シールド掘進機
の前方部に配設されたカッタヘッドの外周側部にウォー
ターノズルを突設したウォーターノズル取付ボスを設
け、更に、該ウォーターノズルからの超高圧ジェット水
の噴射方向が、ドレーン材等の切断有効距離であって、
且つ、シールド掘進機が前進したとき、該シールド掘進
機の断面周辺に略接する部位に向かうように、該ウォー
ターノズルが外方へ向って斜設せられたことを特徴とす
るドレーン材等の切断装置を備えたシールド掘進機、及
び上記ウォーターノズルはカッタヘッドの回転軌跡の全
周辺に及んで超高圧ジェット水を噴射すると共に、該カ
ッタヘッドの外周部には該ウォーターノズルの外にカッ
ティングブレードが回転自在に取付けられていることを
特徴とする請求項１記載のドレーン材等の切断装置を備
えたシールド掘進機、並びに上記ウォーターノズルから
の超高圧ジェット水の噴射は、カッタヘッドの中心より
左右に略４５度の範囲内の上方部位に於ては遮断される
か、或いは減少せらることを特徴とする請求項２記載の
ドレーン材等の切断装置を備えたシールド掘進機を提供
するものである。

【０００６】

【作用】請求項１記載の発明は、シールド掘進機のカッ
タヘッドの外周側部に組み込まれているウォーターノズ
ルより超高圧ジェット水を切羽面に向って噴射する。こ
のとき、該ウォーターノズルから噴射される超高圧ジェ
ット水は、シールド掘進機の推進時に於て該シールド掘
進機の断面周辺に略接する部位に向って噴射される。而
も、該超高圧ジェット水によって切断するための最も有
効な距離を例えば４０cm位とすれば、該４０cmの距離が
前記シールド掘進機の断面周辺に略接する点になるの
で、該ウォーターノズルはカッタヘッドの回転によって
ドレーン材をシールド掘進機の断面周辺部に沿って最も
効率良く切断することになり、依って、該カッタヘッド
に取付けられているカッタビット等にて該ドレーン材が
引き込まれることがなくなる。斯くして、シールド掘進
機による切羽面の掘削作業とウォータージェット水によ
るドレーン材の切断作業とが同時に行われることにな
る。

【０００７】次に、請求項２記載の発明は、シールド掘
進機のカッタヘッドの回転に伴い、該カッタヘッドに組
み込まれているカッティングブレードが回転し乍ら、回
転軌跡に沿って切羽面に現われているドレーン材等を切
断する。而して、該ドレーン材は土圧等の影響をうけて
歪曲していることがある。この場合は、該カッティング
ブレードによって該切断部位の全巾を切断できないこと
があるが、この未切断部分は上記ウォータージェットに
よって確実に切断される。依って、シールド掘進機によ
る切羽面の掘削作業とドレーン材等の切断作業が同時、
且つ円滑に行われることができる。斯くして、該カッテ
ィングブレードは大型のものを用いる必要がないので該
カッティングブレードをカッタヘッドに取付けることも
容易となる。

【０００８】次に、請求項３記載の発明に於ては、前記
ウォーターノズルからの超高圧ジェット水の噴射がシー
ルド掘進機のカッタヘッド中心上方部の左右約４５度、
即ち約９０度の範囲内に於ては一時停止するか、或いは
該超高圧ジェット水の圧力を減少するので特に軟弱地盤
を掘進しているとき、トンネルの上方部が該超高圧ジェ
ット水の噴射にて崩落するようなことはなく、円滑なる
掘進とドレーン材等の切断作業ができる。このとき、前
記９０度の範囲内に於ても上記カッティングブレードに
よる切断は行われるのであるから、たとえ、該ドレーン
材が歪曲していても、該カッティングブレードによる切
断巾もドレーン材の大部分に及ぶことは当然であるか
ら、未切断部分はカッタヘッドの回転時にカッタビット
に引掛したとしても容易にちぎられることになり、依っ
て、ドレーン材全体をカッタビットにて引き込んで地山
の崩落現象を来すようなことはない。斯くしてシールド
掘進機による掘進作業とドレーン材等の切断作業とが同
時、且つ、円滑に行われることになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に従
って詳述する。図に於て１はシールド掘進機を示す。該
シールド掘進機１の前端部にカッタビット２，２…を取
付けられたカッタスポーク３が設けられている。図示例
では該カッタスポーク３は十字状に形成されてカッタヘ
ッドを形成しているが、該カッタヘッドは之に限定せら
るべきではない。而して、該カッタスポーク３は回転軸
４に固設されており、更に、該回転軸４の後部を該カッ
タスポーク３と一定間隔を有してシールド掘進機１の前
面に設けられた隔壁５を挿通せしめて大歯車６を嵌着
し、そして、該大歯車６を駆動モータ７のピニオンギヤ
８と歯合せしめて該カッタスポーク３を回転せしめ、該
カッタスポーク３に取付けられている前記カッタビット
２，２…にて切羽面９を掘削し、そして、ズリはスクリ
ューコンベヤ１０を介して外部に排出されるのである。

【００１０】而して、前記カッタスポーク３の先端部を
切欠３ａし、該切欠部３ａに、ウォーターノズル取付ボ
ス１１を前後に１８０度回転可能に取付ける。従って、
該ウォーターノズル取付ボス１１は該カッタスポーク３
の先端部を構成することになり、そして、該ウォーター
ノズル取付ボス１１の前方にウォーターノズル１２が取
替自在に嵌着又は螺着されている。又、該ウォーターノ
ズル１２を有する該ウォーターノズル取付ボス１１はカ
ッタスポーク３の先端部及び中間部に各１個宛設けられ
ている。

【００１１】又、該ウォーターノズル取付ボス１１の下
部に大歯車１３を嵌着し、そして、該大歯車１３を反転
駆動モータ１４のピニオンギヤ１５と歯合させ、そし
て、該ウォーターノズル取付ボスの軸部１１ａに軸受１
６を介して該カッタスポーク３に支持され、該反転駆動
モータ１４の駆動にて前方及び後方へ１８０度回転でき
るように構成されている。

【００１２】又、前記回転軸４の中心軸方向には超高圧
ジェット水通路４ａが開穿され、そして、該超高圧ジェ
ット水通路４ａの前端部はスイベルジョイント１７を介
して配管１８と連結し、そして、該配管１８を前記ウォ
ーターノズル１２と連結してある。更に、該超高圧ジェ
ット水通路４ａの後端部もスイベルジョイント１７を介
して高圧ホース１９に連結され、そして、該高圧ホース
１９をジェットポンプ２０に連結して、該ジェットポン
プ２０にて生成される超高圧ジェット水Ｗを前記ウォー
ターノズル１２より切羽面９に噴出せしめ、該超高圧ジ
ェット水Ｗにて該切羽面９に現れている合成繊維束のド
レーン材２１，２１…等を切断することができるように
構成されている。

【００１３】而して、該カッタスポーク３の外周側部に
設けてある上記ウォーターノズル１２は、図２に示す如
く該ウォーターノズル１２からの超高圧ジェット水Ｗの
噴射方向はドレーン材２１，２１…の全巾（約１０cm）
の有効切断距離Ｌ（約４０cm）の点がシールド掘進機１
の前進位置の断面周辺に略接する部位に向くように該ウ
ォーターノズル１２を外方へ向って斜設してある。

【００１４】斯くして、該ウォーターノズル１２は該カ
ッタスポーク３の回転に基いてシールド掘進機１の断面
周辺部位のドレーン材２１，２１…を効果的に切断する
ことができる。更に、該カッタスポーク３の中間部に設
けてあるウォーターノズル１２は、該ウォーターノズル
１２から噴射される前記超高圧ジェット水Ｗが切羽面に
現われるドレーン材２１，２１…に直交するように配設
されており、従って該中間部位のウォーターノズル１２
は、カッタスポーク３の回転によって前記ドレーン材２
１，２１…の中間部位を該ウォーターノズル１２の回転
軌跡に対応して切断することになり、依って、該ドレー
ン材２１，２１…がカッタビット２，２…に引掛して該
ドレーン材２１，２１…をカッタビット２，２…にて引
き込むことがないように構成されている。

【００１５】又、前記超高圧ウォータージェット水Ｗと
して、水溶性高分子を水に加えたものを用いるを可とす
る。而して、該水溶性高分子としてはアクリル系イオン
性水溶性高分子を用いることができる。然るときは、該
超高圧ウォータージェット水Ｗによるドレーン材２１，
２１…の切断が最も効果的に行われるのであるが、之に
限定せらるべきではない。

【００１６】次に、請求項２及び３記載の発明の一実施
例について説明する。図に於て、前記ウォーターノズル
１２，１２を取付けていない他のカッタスポーク３の両
端部に前後方向を開放した凹部３ｂを設ける。更に、該
凹部３ｂの一側部にブレード取付用ボディ２２の一端部
を枢着２３すると共に、該ブレード取付用ボディ２２の
他端部にカッティングブレード２４を回転自在に枢支す
る。

【００１７】尚、該カッティングブレード２４は、その
前方部が前記カッタビット２，２…の先端部より前方へ
突出するように取付けられていると共に、該カッティン
グブレード２４はブレード取付用ボディ２２内に配設さ
れている油圧モーター（図示せず）にて回転自在に形成
されている。又、該ブレード取付用ボディ２２を後方へ
９０度倒回させ、更に９０度起立させることができるよ
うにするために、該ブレード取付用ボディ２２の背面に
可倒シリンダ２５のピストンロッド２５ａの先端部を枢
支し、そして、該可倒シリンダ２５をカッタスポーク３
の背面に枢支している。

【００１８】而して、前記ウォーターノズル取付ボス１
１及び前記ブレード取付用ボディ２２の夫々の回動又は
倒回動作はウォーターノズル１２又はカッティングブレ
ード２４を交換する際に為されるものであり、且つ、之
等の交換は任意の方法によって行われる。又、該カッテ
ィングブレード２４は、地山の土砂が付着してドレーン
材２１，２１…の切断に支障を来す恐れがある。そこ
で、之を防ぐために該カッティングブレード２４に向け
て別途高圧水を噴射することが望ましい。而して、該高
圧水は回転軸４の中心及びカッタスポーク３内に配置さ
れる高圧ホース（図示せず）内を通過させて該カッティ
ングブレード２４に向って高圧水を噴射させ、そして、
該カッティングブレード２４に付着している土砂を除去
する。尚、高圧ホースの適宜個所にはスイベルジョイン
トが介装される。

【００１９】斯くして、該カッティングブレード２４
は、切羽面９に現われるドレーン材２１，２１…を該カ
ッティングブレード２４の回転軌跡に沿って切断する。
このとき、該ドレーン材２１，２１…は土圧の影響等に
よって歪曲していることがある。然るときは、該カッテ
ィングブレード２４によって前記切断面に於てドレーン
材２１，２１…の全巾（略１０cm）に及んで切断できな
いことがあるが、この場合に於ても上記ウォーターノズ
ル１２からの超高圧ジェット水Ｗの噴射によって該未切
断部分も切断され、従って、該ドレーン材２１，２１…
はシールド掘進機１の略断面周辺部位が切断されること
になり、該シールド掘進機１の掘進時にカッタビット
２，２…に絡みついて引き込まれることはない。依っ
て、地山の崩落を来すことなく該シールド掘進機１によ
る掘進とドレーン材２１，２１…の切断作業を同時に行
うことができる。

【００２０】又、前記ウォーターノズル１２からの超高
圧ジェット水Ｗの噴射によってシールド掘進機１の断面
周辺部位を切断するとき、地山が軟弱地盤である場合
は、掘削したトンネルＴの上方部が崩落することがあ
る。そこで、少なくともカッタスポーク３の外側部に配
設されているウォーターノズル１２からの超高圧ジェッ
ト水Ｗの噴射を該ウォーターノズル１２の回転軌跡のう
ち上方部位に於ては停止するか又は減圧減量して前記崩
落現象を防止する必要がある。

【００２１】そこで、請求項３記載の発明は回転軸４に
ケリ子２６を突設し、そして、該回転軸４の中心より左
右略４５度の方向の隔壁５に夫々タッチセンサ２７，２
７を取付けると共に、前記ジェットポンプ２０の吐出口
に電磁弁２８を設け、制御盤２９からの指令によって該
電磁弁２８が開閉するように構成されている。而して、
該制御盤２９は回転軸４の回転に伴い、前記片方のタッ
チセンサ２７にケリ子２６がタッチしたとき、今まで該
ウォーターノズル１２より噴射されていた超高圧ジェッ
ト水Ｗの噴射が停止又は減少し、更に、他方のタッチセ
ンサ２７にタッチしたとき、該ウォーターノズル１２か
らの前記噴射が再開始されるように構成されている。即
ち、該ウォーターノズル１２からの超高圧ジェット水Ｗ
の前記噴射はシールド掘進機１の上方部位の略９０度の
範囲内に於ては行われないことになるので、該超高圧ジ
ェット水Ｗの噴射に基因して地山が崩落するようなこと
は未然に免れることができる。

【００２２】而して、上記実施例はカッタヘッドとし
て、土圧系シールドに用いられるスポーク形のシールド
掘進機について説明したが、之に限定せらるべきではな
く、泥水シールド掘進機に用いられる面板形のカッタヘ
ッドについて実施されてもよい。尚、本発明は、本発明
の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、
そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然で
ある。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記一実施例にて詳述せる如
く、シールド掘進機の前面で切羽面に現れるドレーン材
等の外周及びその内側部を最も効果的に切断できるの
で、掘削土と共に之等切断されたドレーン材等の排出を
容易に行うことができる。従って、シールド掘進部の断
面以外の地盤に影響を与えず、更に、ドレーン材等をカ
ッタビットにて引張り込むことがなくなるので、地表面
の地盤沈下を招来することはない。

【００２４】又、シールド掘進機の掘進作業を中止しな
いで、前記ドレーン材等の切断作業を行うことができ、
且つ、切羽面に作業員が出て前記ドレーン材の切断作業
を行う必要がなくなるので、作業性の向上と安全性に寄
与する等、正に諸種の効果を奏する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、その正面図。

【図２】ウォーターノズル部分が上方へ回転してきたと
きの一部切欠側面図。

【図３】タッチセンサとケリ子との関係を示す解説図。

【図４】一方のカッティングブレードが上方へ回転して
きたときの一部切欠側面図。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ３ カッタスポーク ３ａ 切欠部 ３ｂ 凹部 ５ 隔壁 １１ ウォーターノズル取付ボス １２ ウォーターノズル ２２ ブレード取付用ボディ ２４ カッティングブレード ２６ ケリ子 ２７ タッチセンサ ２８ 電磁弁 ２９ 制御盤 Ｗ 超高圧ジェット水

フロントページの続き (72)発明者 松下 祐輔 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 松下 重治 神奈川県横浜市神奈川区富家町１番地１ 株式会社熊谷組横浜支店内 (72)発明者 甲田 信 愛知県豊川市穂ノ原２丁目１番 株式会社 熊谷組豊川工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の前方部に配設されたカ
   ッタヘッドの外周側部にウォーターノズルを突設したウ
   ォーターノズル取付ボスを設け、更に、該ウォーターノ
   ズルからの超高圧ジェット水の噴射方向が、ドレーン材
   等の切断有効距離であって、且つ、シールド掘進機が前
   進したとき、該シールド掘進機の断面周辺に略接する部
   位に向かうように、該ウォーターノズルが外方へ向って
   斜設せられたことを特徴とするドレーン材等の切断装置
   を備えたシールド掘進機。
2. 【請求項２】 上記ウォーターノズルはカッタヘッドの
   回転軌跡の全周辺に及んで超高圧ジェット水を噴射する
   と共に、該カッタヘッドの外周部には該ウォーターノズ
   ルの外にカッティングブレードが回転自在に取付けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載のドレーン材等の
   切断装置を備えたシールド掘進機。
3. 【請求項３】 上記ウォーターノズルからの超高圧ジェ
   ット水の噴射は、カッタヘッドの中心より左右に略４５
   度の範囲内の上方部位に於ては遮断されるか、或いは減
   少せらることを特徴とする請求項２記載のドレーン材等
   の切断装置を備えたシールド掘進機。