JPH08319797A - シールド掘進機の障害物切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のシールド掘進機のビット等の構成を大
幅に変えることなく、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障
害物を切断することができ、かつ切断した破片を円滑に
処理することができるシールド掘進機の障害物切削装置
を提供する。 【構成】 切羽に対峙して回転するカッタヘッド１２に
複数のフライスカッタ１６が設けられ、このフライスカ
ッタは、カッタヘッドの回転により切羽のほぼ全面を切
削するように半径方向に間隔を隔てて配置されている。
各フライスカッタは、障害物切削用ビットを備えた回転
盤１７を有し、その回転軸は、カッタヘッドの回転軸と
ほぼ平行に配置され、かつ回転盤は、カッタヘッド内に
位置する待機位置とカッタヘッドの前方に突き出す切削
位置との間を前後に移動可能に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機に係わ
り、更に詳しくは、地中掘進中に鉄筋コンクリートや鋼
製の杭などが現れた場合、これを切削するシールド掘進
機の障害物切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、シールド掘進機の全体構成図で
あり、隔壁１ａを備えたシールド本体１、カッタヘッド
２、スクリュウコンベア３、ジャッキ４、等からなり、
カッタ駆動装置１ｂによりカッタヘッド２を回転させて
これに取付られたビット５により切羽６を切削し、切削
された土砂をカッタヘッドに設けられた隙間から隔壁１
ａとカッタヘッド２の間に充満させ、これをスクリュウ
コンベア３により装置内に導入しトンネルを通して外部
に搬土し、並行してシールド掘進機のテール部でセグメ
ント７を組み立て、ジャッキ４でセグメントの端面を後
方に押してシールド掘進機を前進させるようになってい
る。なお、この図で８は土圧計であり、カッタヘッド、
スクリュウコンベア、ジャッキ等を調整して、隔壁とカ
ッタヘッドの間の土圧をほぼ一定に保持するようにシー
ルド掘進機は運転される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したシールド掘進
機は、一般に後進が困難であり、かつカッタヘッド２に
取付られたビット５の交換も困難である。そのため、通
常のビット５で安定した掘進ができるように、綿密な計
画と調査を経てシールド工事の路線が決定されている。

【０００４】しかし、都市部などでは、計画された路線
を掘進中に、ビルの鉄筋コンクリート製の杭やＨ型鋼、
鋼矢板等の鋼板に遭遇する場合がある。このような場
合、土砂切削用の従来のビットでコンクリートや鉄筋，
鋼板を切削すると、ビットが短時間に摩耗したり、被切
削物がビットにからみつき連続して安定な掘削ができな
い問題点があった。従来はこのような場合に、薬剤注入
や凍結により切羽の土質を改良して土砂の崩壊を防止
し、作業員がシールド掘進機の前面に出て手作業でコン
クリートや鉄筋，鋼板を切断していた。しかしかかる作
業は、作業環境が悪く危険であり、かつ薬剤注入等に莫
大な費用と工期がかかる問題点があった。

【０００５】かかる問題点を解決するために、例えば、
「シールド掘進機の障害物切削装置」（特開平４−５３
９７号）、「シールド掘進機の前部の障害物を切断する
方法」（実公平５−４６４４０号）、「地中障害物解体
装置」（特開平５−９８８８９号）等が既に出願されて
いる。しかし、かかる従来のシールド掘進機の障害物切
削装置は、Ｈ型鋼、鋼板等の鉄骨の切削が困難であり、
かつ従来のビット等の構成を大幅に変更する必要があ
り、実現可能性に乏しい問題点があった。

【０００６】すなわち、特開平４−５３９７号のシール
ド掘進機の障害物切削装置は、カッタヘッドの表面に、
鉄筋切削ビットとコンクリート切削ビットを同一の回転
軸体に取り付けたものであり、コンクリートや鉄筋は切
削できるとしても、Ｈ型鋼、鋼板等の鉄骨の切削はでき
ず、かつカッタヘッドに大型の回転軸体を複数設けるた
め、通常の土砂の掘進時の性能が大幅に低下するおそれ
がある。

【０００７】また、実公平５−４６４４０号と特開平５
−９８８８９号の方法や装置は、切断用流体噴射ノズル
やウォータジェットノズルにより、障害物を切断又は解
体するものであるが、切断後の障害物の処理に問題があ
り、ウォータジェット装置が非常に高価である、等の問
題点があった。

【０００８】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、従来のシールド掘進機のビット等の構成を大幅に
変えることなく、コンクリート、鉄筋、鋼板等の障害物
を切断することができ、かつ切断した破片を円滑に処理
することができるシールド掘進機の障害物切削装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、切羽に
対峙して回転するカッタヘッドに複数のフライスカッタ
が設けられ、該複数のフライスカッタは、カッタヘッド
の回転により切羽のほぼ全面を切削するように半径方向
に間隔を隔てて配置されており、各フライスカッタは、
障害物切削用ビットを備えた回転盤を有し、該回転盤の
回転軸は、カッタヘッドの回転軸とほぼ平行に配置され
ており、かつ前記回転盤は、カッタヘッド内に位置する
待機位置とカッタヘッドの前方に突き出す切削位置との
間を前後に移動可能に設けられている、ことを特徴とす
るシールド掘進機の障害物切削装置が提供される。

【００１０】本発明の好ましい実施例によれば、カッタ
ヘッドをその中心からほぼ一定の間隔を有する複数の同
心リング状領域に区分し、前記間隔は単一のフライスカ
ッタで切削できる幅以下に設定されており、各リング状
領域に少なくとも１つのフライスカッタが配置されてい
る。

【００１１】

【作用】上述した本発明の構成によれば、複数のフライ
スカッタが、カッタヘッドの回転により切羽のほぼ全面
を切削するように半径方向に間隔を隔てて配置されてお
り、各フライスカッタは、障害物切削用ビットを備えた
回転盤を有し、該回転盤の回転軸は、カッタヘッドの回
転軸とほぼ平行に配置されているので、フライスカッタ
による回転盤の自転と、カッタヘッドの回転による回転
盤の公転とにより、切羽のほぼ全面を回転盤の障害物切
削用ビットにより切削し、コンクリート、鉄筋、鉄骨等
の障害物を小さい破片（切削屑）にすることができる。
従って、この破片を、通常の土砂と同様に、カッタヘッ
ドに設けられた隙間から隔壁とカッタヘッドの間に取り
込み、スクリュウコンベアを介してスムースに外部に搬
出することができる。

【００１２】更に、本発明によれば、回転盤は、カッタ
ヘッド内に位置する待機位置とカッタヘッドの前方に突
き出す切削位置との間を前後に移動可能に設けられてい
るので、通常の土砂を切削する際には、待機位置に回転
盤を収容して土砂による摩耗等を防止することができ、
障害物を切削する際には、回転盤をカッタヘッドの前方
に突き出し、土砂掘進用のビットの摩耗を防止しなが
ら、効果的に障害物を切削することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には、
同一の符号を付して使用する。図１は、本発明による障
害物切削装置を備えたシールド掘進機のカッタヘッド正
面図であり、図２はフライスカッタの配置を示す模式図
である。

【００１４】図１において、切羽に対峙して回転するカ
ッタヘッド１２には半径方向に間隔を隔てて複数の掘削
ビット１４ａ，ｂ（土砂掘削用ビット）が配置されてい
る。掘削ビット１４は、ティースビットと呼ばれる半径
方向にほぼ一定の幅を持ったカンナ刃のような形状の刃
であり、カッタヘッド１２の回転により切羽全面を切削
するように配置されている。また図示のように、掘削ビ
ット１４ａ，ｂは、カッタヘッド１２のスポーク部１２
ａの両側に設けられており、カッタヘッド１２の正回転
時及び逆回転時の両方で切羽全面を切削できるようにな
っている。更に、スポーク部１２ａの両側には、土砂を
内部に取り込むためのスリット１２ｂが設けられてお
り、このスリット１２ｂを通して、掘削ビット１４ａ，
ｂで切削された土砂をシールド掘進機のカッタチャンバ
２１に取り込み、前述したスクリュウコンベア３を介し
て外部に搬出するようになっている。

【００１５】また、図１に示すように、本発明の障害物
切削装置を備えたシールド掘進機１０には、切羽に対峙
して回転するカッタヘッド１２に複数のフライスカッタ
１６が設けられている。複数のフライスカッタ１６は、
カッタヘッド１２の回転により切羽のほぼ全面を切削す
るように半径方向に間隔を隔てて配置されている。すな
わち、図２（Ａ）に例示するように、カッタヘッド１２
をその中心からほぼ一定の間隔を有する複数の同心リン
グ状領域に区分し、その間隔を単一のフライスカッタ１
６で切削できる幅に設定した場合に、各リング状領域に
少なくとも１つのフライスカッタが配置されている。な
お、図１及び図２（Ａ）の例では、カッタヘッド１２の
中心部分にはフライスカッタ１６が配置されていないた
め、この部分の障害物は切削されないが、この部分はカ
ッタビットの切削速度が非常に低いため、掘削ビット１
４ｂにて障害物を切削しても差し支えない。

【００１６】なお、図２（Ｂ）に例示するように、カッ
タヘッド１２をその中心を含む複数の同心リング状領域
に区分し、カッタヘッド１２の中心から偏心した位置に
中心のフライスカッタ１６を配置して、切羽の全面をフ
ライスカッタ１６により切削できるようにしてもよい。
上述した構成により、フライスカッタ１６の自転と、カ
ッタヘッド１２の回転によるフライスカッタ１６の公転
とにより、切羽のほぼ全面をフライスカッタ１６により
切削し、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物を小さい
破片（切削屑）にすることができる。従って、この破片
を、通常の土砂と同様に、カッタヘッド１２に設けられ
たスリット１２ｂから隔壁とカッタヘッドの間に取り込
み、スクリュウコンベアを介してスムースに外部に搬出
することができる。

【００１７】図３（Ａ）は、図１の側面図であり、図３
（Ｂ）はその部分拡大図である。この図に示すように、
各フライスカッタ１６は、障害物切削用ビットを備えた
回転盤１７を有し、この回転盤１７の回転軸は、カッタ
ヘッド１２の回転軸とほぼ平行に配置されている。ま
た、回転盤１７は、カッタヘッド１２内に位置する待機
位置Ｂとカッタヘッド１２の前方に突き出す切削位置Ａ
との間を前後に移動可能に設けられている。すなわち図
３（Ｂ）において、回転盤１７は、回転支持台１８に回
転駆動装置１９ａ（例えば、油圧モータ）により回転駆
動されるように取付けられており、この回転支持台１８
は、可動ジャッキ１９ｂによりカッタヘッド１２の前後
方向に移動できるようになっている。かかる構成によ
り、通常の土砂を切削する際には、待機位置Ｂに回転盤
１７を収容して土砂による摩耗等を防止することがで
き、障害物９を切削する際には、回転盤１７をカッタヘ
ッド１２の前方に突き出し、土砂掘進用のビットの摩耗
を防止しながら、効果的に障害物を切削することができ
る。

【００１８】なお、本発明によるシールド掘進機の障害
物切削装置により障害物９を切削する際には、薬剤注入
や凍結により障害物９を十分に固定して、障害物９が切
削抵抗により移動しないようにするのがよい。

【００１９】図４は、本発明による障害物切削装置を備
えたシールド掘進機１０の別の使用方法を示す図であ
る。この図で、２０はコンクリート製の立坑であり、立
抗２０内にシールド掘進機を搬入して、掘削を開始する
状態を示している。かかる場合に、従来は、薬剤注入工
法や凍結工法により立坑２０を囲む部分を地盤改良し、
シールド掘進機で掘削するコンクリート壁の一部を、予
め手作業でハツル（壊す）か、その部分だけを鉄筋の入
られないコンクリート壁にしておき、シールド掘進機で
掘削を開始していた。これに対して、上述した本発明の
障害物切削装置を備えたシールド掘進機１０では、鉄筋
の入ったコンクリート壁をそのまま切削することができ
るので、立坑２０の全体を鉄筋の入った通常のコンクリ
ート壁にすることができる。なお、シールド掘進機のメ
ンテナンスや搬出のために、掘進中のシールド掘進機を
立坑２０に到達する場合も同様である。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できる
ことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】上述したように、本発明の障害物切削装
置によれば、フライスカッタによる回転盤の自転と、カ
ッタヘッドの回転による回転盤の公転とにより、切羽の
ほぼ全面を回転盤の障害物切削用ビットにより切削し、
コンクリート、鉄筋、鉄骨等の障害物を小さい破片（切
削屑）にすることができ、この破片を、通常の土砂と同
様に、カッタヘッドに設けられたスリットから隔壁とカ
ッタヘッドの間に取り込み、スクリュウコンベアを介し
てスムースに外部に搬出することができる。

【００２２】また、通常の土砂を切削する際には、待機
位置に回転盤を収容して土砂による摩耗等を防止するこ
とができ、障害物を切削する際には、回転盤をカッタヘ
ッドの前方に突き出し、土砂掘進用のビットの摩耗を防
止しながら、効果的に障害物を切削することができる。

【００２３】従って、本発明のシールド掘進機の障害物
切削装置は、従来のシールド掘進機のビット等の構成を
大幅に変えることなく、コンクリート、鉄筋、鉄骨等の
障害物を切断することができ、かつ切断した破片を円滑
に処理することができる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による障害物切削装置のカッタヘッド正
面図である。

【図２】フライスカッタの配置を示す模式図である。

【図３】図１の側面図とその部分拡大図である。

【図４】本発明によるシールド掘進機の障害物切削装置
の別の使用方法を示す図である。

【図５】従来のシールド掘進機の全体構成図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 １ａ 隔壁 ２ カッタヘッド ３ スクリュウコンベア ４ ジャッキ ５ ビット ６ 切羽 ７ セグメント ８ 土圧計 ９ 障害物 １０ シールド掘進機 １２ カッタヘッド １２ａ スポーク部 １２ｂ スリット １４ 掘削ビット（ティースビット） １６ フライスカッタ １７ 回転盤 １８ 回転支持台 １９ａ 回転駆動装置 １９ｂ 可動ジャッキ ２０ 立坑

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽に対峙して回転するカッタヘッドに
   複数のフライスカッタが設けられ、該複数のフライスカ
   ッタは、カッタヘッドの回転により切羽のほぼ全面を切
   削するように半径方向に間隔を隔てて配置されており、 各フライスカッタは、障害物切削用ビットを備えた回転
   盤を有し、該回転盤の回転軸は、カッタヘッドの回転軸
   とほぼ平行に配置されており、かつ前記回転盤は、カッ
   タヘッド内に位置する待機位置とカッタヘッドの前方に
   突き出す切削位置との間を前後に移動可能に設けられて
   いる、ことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削装
   置。
2. 【請求項２】 カッタヘッドをその中心からほぼ一定の
   間隔を有する複数の同心リング状領域に区分し、前記間
   隔は単一のフライスカッタで切削できる幅以下に設定さ
   れており、各リング状領域に少なくとも１つのフライス
   カッタが配置されている、ことを特徴とする請求項１に
   記載のシールド掘進機の障害物切削装置。