JPH0765462B2 - シールド工法におけるウオータージェットによる障害物の切断方法および切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、密閉式シードル工法において、切羽に出現
するドレーン材等の障害物超高圧ジェット水により短時
間で切断する方法およびその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

密閉式シードル工法において、切羽に合成繊維束製ドレ
ーン材等の障害物が出現した場合、その障害物を切断し
て撤去する必要がある。

従来、前記障害物を切断する方式としては、（１）薬液
注入等により切羽地盤を改良して安定させたのち、作業
員が、シールド掘進機における隔壁と切羽との間に入
り、ピックやガス切断器等を使用してドレーン材等の障
害物を切断する方式、（２）シールド掘進機における回
転カッタのピットのドレーン材等の障害物を引掛けて、
その障害物を引きちぎり切断する方式等が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記（１）の切断方式の場合は、作業員がシールド掘進
機の隔壁と切羽との間に入って切断作業を行なっている
間は、シールド掘進機の推進を停止させねばならないの
で、掘進能率が低下し、また前記隔壁と切羽との間の空
間は狭いので、作業性が悪いだけでなく、切断時に発生
するガス等により作業環境が非常に悪く、さらにシール
ド掘進機の推進を長時間停止すると、切羽地山が崩壊す
る恐れがある。

また前記（２）の切断方式の場合は、通常、ドレーン材
等の障害物が1mピッチで多数埋設されると共に、１本の
障害物の引張強度が約400kgfという大きい引張強度を有
するので、ドレーン材等の障害物１本ずつ引きちぎる場
合、その障害物が引きちぎられる前に10倍以上にゴム状
に伸ばされ、そのためドレーン材等の障害物と共にシー
ルド掘進機の上方地盤の沈下を引き起こすことがある。

この発明は、密閉式シールド工法において、切羽に出現
したドレーン材等の障害物を超高圧ジェット水により短
時間で容易に切断する方法およびその装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明のシールド工法に
おけるウォータージェットによる障害物切断方法におい
ては、シールド掘進機１における回転カッタディスク２
の面板３の周辺側に、回転カッタディスク２と共通の中
心を有する円弧状スリット４を設け、旋回用駆動装置５
により回転カッタディスク２と同心的に旋回される環状
旋回部材６を、前記回転カッタディスク２の後部におい
てシールド機本体７内に設け、前記回転カッタディスク
２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回転され
る超高圧ジェット水噴射用ノズル８を前記環状旋回部材
６に取付け、前記回転カッタディスク２が障害物９に接
触または近接する位置に到達したとき、環状旋回部材６
および超高圧水噴射用ノズル８を旋回させると共に、そ
のノズル８から噴射される超高圧ジェットにより前記障
害物９を切断する。

またこの発明のシールド工法におけるウォータージェッ
トによる障害物切断装置においては、シールド掘進機１
における回転カッタディスク２の面板３の周辺側に、回
転カッタディスク２と共通の中心を有する円弧状スリッ
ト４が設けられ、旋回用駆動装置５により回転カッタデ
ィスク２と同心的に旋回される環状旋回部材６が、前記
回転カッタディスク２の後部においてシールド機本体７
内の前部に回動自在に嵌設され、前記回転カッタディス
ク２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回転さ
れる超高圧ジェット水噴射用ノズル８は、前記環状旋回
部材６に対し前後移動自在に取付けられている。

〔作 用〕

密閉式シールド掘進機１における回転カッタディスク２
が障害物９に接触または近接する位置に到達したとき、
旋回用駆動装置５を運転して、超高圧ジェット水噴射用
ノズル８を支持している環状旋回部材６を旋回させ、か
つ超高圧ジェット水噴射用ノズル８から超高圧ジェット
水を切羽に向かって噴射すると、その超高圧ジェット水
により障害物９が切断される。

〔実施例〕

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

画面はこの発明の一実施例に係るシールド工法における
ウォータージェットによる障害物切断装置を示すもので
あって、円形のカッタディスク本体10に、カッタディス
ク本体半径方向に延長する多数の掘削物排出用開口部11
が放射状に設けられると共に、その開口部11の巾方向中
央部に沿って延長するビット支持部材12が固定され、そ
のビット支持部材12の巾方向の両側に多数のカッタビッ
ト13が固定され、前記カッタディスク本体10とビット支
持部材12とカッタビット13とにより回転カッタディスク
２が構成され、かつ回転カッタディスク２の面板３の周
辺側に、その回転カッタディスク２と共通の中心を有す
る複数の円弧状スリット４が、回転カッタディスク周囲
方向に間隔をおいて設けられ、さらに回転カッタディス
ク２は円筒状のシールド機本体７の前部に配置され、ま
たシールド機本体７内の前端側に隔壁14が溶接により固
着されている。

前記回転カッタディスク２の後部に支持環体15が同心的
に配置され、その支持環体15の前部と回転カッタディス
ク２の後部とは、支持環体周囲方向に間隔をおいて配置
された複数の連結部材16を介して連結され、かつ前記支
持環体15の内側に円盤17が固定され、前記支持環体15の
後部に環状従動歯車18が固定され、環状従動歯車18付き
の支持環体15は前記隔壁14により軸受19を介して支承さ
れ、さらに前記支持環体15の外周面と隔壁14との間にシ
ール材55が介在され、また回転カッタディスク２の中心
部に固定された中心軸20は、前記円盤17および隔壁14に
挿通されている。

前記隔壁14の後部の周囲に液圧モータからなる多数のカ
ッタディスク回転用駆動装置21が固定され、その駆動装
置21の回転軸に固定された駆動ピニオン22は前記環状従
動歯車18に噛み合わされ、前記駆動装置21により回転カ
ッタディスク２が１〜3RPMの速度で正回転または逆回転
される。

隔壁14の前触においてシールド機本体７内に環状旋回部
材６が配置され、その環状旋回部材６は、シールド機本
体７と隔壁14の前部に固定された環状支承部材23とによ
り軸受24,25を介して回転自在に支承され、かつ軸受24
の前において環状旋回部材６とシールド機本体７との間
にシール材26が介在されると共に、軸受24の内側におい
て環状旋回部材６の後面と隔壁14の前面との間にシール
材27が介在され、さらに軸受25の前部において環状旋回
部材６と環状支承部材23との間にシール材28が介在され
ると共に、軸受25の内側において環状旋回部材６と環状
支承部材23との間にシール材29が介在されている。

前記環状旋回部材６の内側に、内歯を有する環状従動歯
車30が固定され、液圧モータからなる旋回用駆動装置５
は隔壁14に固定され、その旋回用駆動装置５の回転軸に
固定された駆動ピニオン31は前記環状従動歯車30に噛み
合わされ、前記旋回用駆動装置５により環状旋回部材６
が回転カッタディスク２と同心的に旋回され、ノズルロ
ッド36の旋回速度は0.6〜1.0m/min程度に設定される。

前記隔壁14に、円弧状スリット４に対向する複数の円弧
状開口部32が隔壁周囲方向に間隔をおいて設けられ、前
後方向に延長するノズルロッドガイド管33は、前記円弧
状開口部32に挿通されると共に環状旋回部材６に挿通固
定され、かつ前記ノズルロッドガイド管33の後端部に支
持金具34が固定され、その支持金具34には、前記ノズル
ロッドガイド管33に連通する閉鎖用バルブ35が取付けら
れ、さらに前後方向に延長すると共に通水孔を備えてい
るノズルロッド36は前記ノズルロッドガイド管33および
閉鎖用バルブ35に摺動自在に嵌挿され、また前後移動用
液圧シリンダ37におけるシリンダは前記支持金具34にピ
ン結合され、前後移動用２段式液圧シリンダ37のピスト
ン杆の先端の連結金具は、ノズルロッド36の後端部に固
定されたブラケットとはボルトにより着脱自在に連結さ
れている。

前記ノズルロッド36の前端部に超高圧ジェット水噴射用
ノズル８が着脱自在に取付けられ、前記円弧状スリット
４における巾方向中心の回転半径と前記ノズル８の噴射
孔の回転半径とは、同一あるいはほぼ同一に設定され、
前記シールド機本体７内に固定された支持台38に、超高
圧水供給用ポンプ39とそのポンプ39に水を供給する清水
タンク40とが載置固定され、かつ前記ポンプ39の吐出口
は超高圧ホース41を介してノズルロッド36の後端部に接
続され、前記超高圧ジェット水噴射用ノズル８から約20
00〜3000kgf/cm²の超高圧ジェット水が前方に向かって
噴射される。

前記回転カッタディスク２と隔壁14の外周側部分と支持
環体15および円盤17とにより泥水室42が形成され、前記
隔壁14の下側に、泥水室42内に開口する排泥管43の一端
部が連結され、その排泥管43に開閉弁44が設けられ、か
つ泥水室42内の下部に、排泥管43の吸込口45の両側にお
いて駆動装置46により回転される撹拌器47が設けられ、
前記泥水室42内の上側には開閉弁48を有する送泥管49の
給泥口50が開口している。

前記シールド機本体７内に固定された環状保持部材51
に、多数のシールドジャッキ52が貫通され、そのシール
ドジャッキ52の前端部にはシールド機本体７に固定され
た支承リング53に係合され、かつ前記シールドジャッキ
52の後端部はセグメント54の前面に係合される。

なお回転カッタディスク２における開口部11は開閉板
（図示を省略した）により開閉される。

第６図ないし第８図は閉鎖用バルブ35の一例を示すもの
であって、前記挿通孔56および後部挿通孔57を有する弁
箱58内に弁板59が配置され、その弁板59は、後部挿通孔
57の上部に配置された横軸60により弁箱58に枢着され、
かつ後部挿通孔57に設けられた環状溝にＯリング61が嵌
設されている。ノズルロッド36を弁箱58に挿通すると、
第６図に示すように前記弁板59が自動的に開放され、ま
たノズルロッド36を弁箱58から引抜くと、第７図および
第８図に示すように、弁板59がその自重により自動的に
閉鎖位置に回動され、したがって、ノズルの点検や交換
を行なうとき、切羽からの泥水等がノズルロッドガイド
管33を通ってシールド機本体７内に噴出するのを防止す
ることができる。

前述のように構成されたウォータージェットによる障害
物切断装置を有する密閉式シシールド掘進機１を使用し
てトンネルを掘進する場合は、ノズルロッド36を第３図
に実線で示すように後退位置に配置した状態で、カッタ
ディスク回転用駆動装置21により回転カッタディスク２
を正回転または逆回転あるいは正逆反復回転させて、そ
の回転カッタディスク２により切羽地盤を掘削しながら
シールド掘進機１を推進する。

第５図に示すように、地中に埋設された合成繊維束製ド
レーン材等の障害物９に回転カッタディスク２が接触ま
たは近接したときは、まず前後移動用液圧シリンダ37に
よりノズルロッド36を前進移動させて、そのノズルロッ
ド36の前端部および超高圧ジェット水噴射用ノズル８を
回転カッタディスク２の円弧状スリット４に挿入し、次
いで旋回用駆動装置５を運転して、前記ノズルロッド36
を支持している環状旋回部材６を、正旋回または逆旋回
あるいは正逆反復旋回させ、かつ必要に応じ、回転カッ
タディスク２を環状旋回部材６と同方向に回転させ、さ
らに超高圧水供給用ポンプ39を運転して超高圧ジェット
水噴射用ノズル８から超高圧ジェット水を切羽に向かっ
て噴射し、その超高圧ジェット水より前記障害物９を切
断する。

超高圧ジェット水噴射用ノズル８の点検または交換を行
なう必要が生じた場合は、前後移動用液圧シリンダ37に
よりノズルロッド36を後退移動させたのち、そのノズル
ロッド36の後端部のブラケットと前後移動用液圧シリン
ダ37との連結を解き、次いでノズルロッド36を後方に引
抜くと同時に閉鎖用バルブ35を閉じる。このようにすれ
ば、作業員が泥水室42に入ることなく、その泥水室42の
後部のシールド機本体７内で超高圧ジェット水噴射用ノ
ズル８の点検や交換を安全に行なうことができる。

この発明を実施する場合、前後移動用液圧シリンダ37の
伸縮および旋回用駆動装置５の運転停止を、遠隔制御ま
たは自動制御により行なうようにしてもよい。また超高
圧で噴射される水に高分子材や研磨材を混入してもよ
い。このように研磨材を混入した超高圧水を噴射すれ
ば、泥水中で超高圧ジェット水噴射用ノズル８が前記障
害物９から比較的大きく離れていても（例えば約20cm程
度）、その障害物９を容易に切断することができる。

さらにまた、回転カッタディスク２の回転を一時停止さ
せた状態で、ノズルロッド36を支持している環状旋回部
材６を、正旋回または逆旋回あるいは正逆反復旋回させ
て、超高圧ジェット水による障害物９の切断を行なって
もよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

超高圧ジェット水噴射用ノズル８から回転カッタディス
ク２の円弧状スリット４内を通って噴射される超高圧ジ
ェット水により、地中に埋設されている合成繊維束製ド
レーン材等の障害物９を容易にかつ迅速に切断すること
ができ、しかもシールド掘進機１の推進を停止すること
なく前記障害物９を切断することができるので、トンネ
ル掘進能率を低下させることなく前記障害物９の切断を
行なうことができ、さらに超高圧ジェット水により障害
物９を切断するので地盤に悪影響を及ぼすことなく障害
物９を切断することができる。また超高圧ジェット水噴
射用ノズル８を環状旋回部材６に対し前後移動自在に取
付けることにより、超高圧ジェット水噴射用ノズル８を
障害物９に対し最適の切断位置に接近させて、障害物９
の切断を確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すものであって、第１図
は障害物切断装置を有する密閉式シールド掘進機の縦断
側面図、第２図はその正面図、第３図は第１図の一部を
拡大して示す縦断側面図、第４図は吸込口および撹拌器
付近を示す正面図、第５図は超高圧ジェット水によるド
レーン材からなる障害物の切断状況を示す縦断側面図で
ある。第６図はノズルロッドにより閉鎖用バルブが開放
されている状態を示す縦断側面図、第７図は閉鎖用バル
ブが閉鎖された状態を示す縦断側面図、第８図は第７図
のＡ−Ａ線断面図である。 図において、１はシールド掘進機、２は回転カッタディ
スク、３は面板、４は円弧状スリット、５は旋回用駆動
装置、６は環状旋回部材、７はシールド機本体、８は超
高圧ジェット水噴射用ノズル、９は障害物、13はカッタ
ビット、14は隔壁、15は支持環体、16は連結部材、18は
環状従動歯車、21はカッタディスク回転用駆動装置、22
は駆動ピニオン、23は環状支承部材、30は環状従動歯
車、31は駆動ピニオン、32は円弧状開口部、34は支持金
具、35は閉鎖用バルブ、36はノズルロッド、37は前後移
動用液圧シリンダ、39は超高圧水供給用ポンプ、40は清
水タンク、41は超高圧ホース、42は泥水室、47は撹拌
器、59は弁板、60は横軸である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 裕一 埼玉県越谷市大沢３―30―18 アーバンエ ステートＢ棟102 (56)参考文献 実開 昭61−188696（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機１における回転カッタディ
   スク２の面板３の周辺側に、回転カッタディスク２と共
   通の中心を有する円弧状スリット４を設け、旋回用駆動
   装置５により回転カッタディスク２と同心的に旋回され
   る環状旋回部材６を、前記回転カッタディスク２の後部
   においてシールド機本体７内に設け、前記回転カッタデ
   ィスク２の円弧状スリット４とほぼ同一の回転半径で回
   転される超高圧ジェット水噴射用ノズル８を前記環状旋
   回部材６に取付け、前記回転カッタディスク２が障害物
   ９に接触または近接する位置に到達したとき、環状旋回
   部材６および超高圧水噴射用ノズル８を旋回させると共
   に、そのノズル８から噴射される超高圧ジェットにより
   前記障害物９を切断するシールド工法におけるウォータ
   ージェットによる障害物切断方法。
2. 【請求項２】シールド掘進機１における回転カッタディ
   スク２の面板３の周辺側に、回転カッタディスク２と共
   通の中心を有する円弧状スリット４が設けられ、旋回用
   駆動装置５により回転カッタディスク２と同心的に旋回
   される環状旋回部材６が、前記回転カッタディスク２の
   後部においてシールド機本体７内の前部に回動自在に嵌
   設され、前記回転カッタディスク２の円弧状スリット４
   とほぼ同一の回転半径で回転される超高圧ジェット水噴
   射用ノズル８は、前記環状旋回部材６に対し前後移動自
   在に取付けられているシールド工法におけるウォーター
   ジェットによる障害物切断装置。