JPH1037668A

JPH1037668A - 密閉型シールド掘進機の支障物切断装置および同装置を使用した支障物の撤去方法

Info

Publication number: JPH1037668A
Application number: JP21604496A
Authority: JP
Inventors: Masao Yasukawa; 昌夫保川; Hirotomo Kawachi; 汎友河内; Masami Miura; 政美三浦; Hisao Ogawa; 久夫小川; Makoto Koda; 信甲田; Yoshikazu Kido; 義和木戸; Yoshiyuki Kawamura; 良之河村
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】作業員が切羽に出なくても支障物を切断
することができる。【解決手段】鋼管２４の前端部にダイヤモンドチップ
２５が設けられてなるコアカッター２２を、支障物Ｈに
押し付けることにより支障物Ｈを切断する切断装置２０
であって、切断装置２０がカッターヘッド１２の開口部
１９から切羽側とチャンバ１５内に前進・後退自在に、
かつ、カッターヘッド１２の半径方向に移動自在に装着
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、密閉型シールド
掘進機に装備される支障物切断装置、および、この切断
装置を使用してシールド前面に出現した支障物を撤去す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人口集中の著しい主要都市部において
は、シールド工法により地下空間に構造物を構築する場
合、地上および地下構造物の輻輳によって、既設構造物
やその基礎がシールド計画線上に出現し、シールド掘進
の支障物となる事例が増加している。近年、シールド工
事は周辺への影響等を考慮し、密閉型シールド工法が主
流となっており、この密閉型シールド掘進機ではその構
造上、施工中に切羽前方の状況を直接確認することは不
可能である。

【０００３】そこで、密閉型シールド工法で切羽前面に
支障物が出現した場合には、従来、薬液注入等により支
障物周辺の地盤改良を実施したり、チャンバ内に限定圧
気をかける等の切羽安定対策を施した後、作業員が切羽
へ出て支障物を撤去する方法が一般的に採用されてい
る。また、工事計画段階から支障物が存在することが明
らかな場合には、支障物を撤去し易いように開放型シー
ルドを採用したり、途中の立坑で密閉型シールドから開
放型シールドへ改造するといった方法が採用されること
もある。

【０００４】しかしながら、これらの方法では、切羽の
安定を薬液注入等の地盤改良や圧気工法等の補助工法に
依存せざるを得ず、切羽の安定性に問題がある。また、
このような状況下で、作業員が狭い切羽空間に出て作業
を行わなければならないことから、安全性や作業性、施
工性の点においても改善策が期待されている。

【０００５】シールドトンネルの計画線上に出現する支
障物の種類としては、杭および土留めがあり、これらの
材質としては、Ｈ形鋼、鋼管、鋼矢板等の鋼材やＲＣ、
木材等が挙げられる。この中で、木材については、シー
ルドマシンに取り付けられる通常のカッタービットで切
削が可能であり、シールド掘進上特に大きな問題とはな
らない。鋼材やＲＣについては、単独で出現した場合に
は特殊な対策を施していない通常のシールドマシンで切
削した事例もあるが、このような場合には切削によりカ
ッタービットが損傷し、直後にビット交換を実施する等
の対策が必要となる。

【０００６】特開平７−３２４５８９号公報には、土砂
を掘削するシールド掘進機のカッターヘッドで鉄筋や鋼
管杭などの障害物も切削破砕することのできるシールド
掘進機として、カッターヘッドの外周に設けられカッタ
ービットが取り付けられたスライドフードと、このスラ
イドフードの前後移動手段と、スライドフードの揺動手
段と、カッターヘッドに取り付けられ障害物を挟んで切
削破砕する固定ビットおよび可動ビットとからなるシー
ルド掘進機が開示されている。

【０００７】しかし、上記公報記載のシールド掘進機
は、障害物を細かく切削破砕した後、通常の掘進により
チャンバー内に取り込み排出するものであるから、障害
物の切削破砕に長時間を要するとともに、障害物の出現
位置や角度によっては切削破砕が困難となる場合があ
る。また、長尺に破砕された場合には、スムーズに排出
することができないという問題点を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】今後、都市の地下空間
は増々輻輳化が予想され、トンネル計画線に支障物が出
現する可能性も更に増大するものと考えられる。従っ
て、密閉型シールドで作業員が切羽へ出ることなく支障
物をスムーズに撤去することができる工法を確立するこ
とが要請されている。

【０００９】而して、本発明の目的は、作業員が切羽に
出ることなく支障物を切断することのできる密閉型シー
ルド掘進機の切断装置を提供するものである。また、本
発明は、同装置を使用して切断片をスムーズにチャンバ
後方へ搬送し、これを機内で回収することのできる支障
物の撤去方法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る密閉型シー
ルド掘進機の支障物切断装置は、回転式の切削手段を支
障物に押し付けることにより該支障物を切断する切断装
置であって、該切断装置がカッターヘッドの開口部から
切羽側とチャンバ内に前進・後退自在に、かつ、カッタ
ーヘッドの半径方向に移動自在に装着されてなることを
特徴とするものである。

【００１１】前記切削手段は、鋼管の前端部にダイヤモ
ンドチップが設けられてなるコアカッターであることが
好ましい。

【００１２】本発明に係る支障物の撤去方法は、前記支
障物切断装置により支障物を切断した後、コアカッター
内に取り込まれた切断片を把持ハンドで掴み、チャンバ
後方へ排出することを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】密閉型シールドには、泥水式シー
ルドと土圧式シールドとがあり、両者は切羽の安定を保
持するために、泥水という流体を用いるか、あるいは、
泥土化した土砂という固体を用いるかという点で基本的
に相違する。以下、泥水式シールド掘進機に本発明を適
用した好適な実施形態について、図面を参照しながら詳
述する。

【００１４】図１は、密閉型シールド掘進機１０の要部
を縦断して示す側面図であり、図２はその正面図であ
る。シールド掘進機１０は、シールド１１の前面に設け
られたカッターヘッド１２を駆動モータ１３により回転
させて切羽を掘削し、かつ、隔壁１４と切羽の間のチャ
ンバ１５を加圧した泥水で満たすことにより、切羽の安
定を図るとともに、掘削した土砂を泥水中に取り込み、
排泥水として流体輸送を行う、通常の泥水式シールドタ
イプのものである。なお、図１において、符号１６はシ
ールドジャッキであり、符号１８はセグメント組立用の
エレクタである。

【００１５】本発明において、シールド掘進機１０は、
カッターヘッド１２の開口部１９に切断装置２０を装備
しており、この切断装置２０は、図１および図２に示す
通常掘進時には、開口部１９後方のチャンバ１５内に格
納されており、磨耗等による損傷から保護される。

【００１６】図３は、切断装置２０の部分を拡大して示
した断面図であり、以下、その側面図である図４および
正面図である図５を参照しながら、切断装置２０の構成
を説明する。

【００１７】切断装置２０は回転式の切削手段２２を備
えており、本実施形態では、切削手段２２としてコアカ
ッターを採用した。コアカッター２２は、内径が約０．
６〜１．０ｍの鋼管２４の前端部にダイヤモンドチップ
２５を並べたものである。従って、この場合には支障物
として直径または横幅が数百ｍｍ〜１ｍ程度の鋼材また
はＲＣを対象とする。

【００１８】コアカッターを構成する鋼管２４は、鋼管
２４の後方外周部に設けた軸受装置２６で支持される。
本実施形態では鋼管２４の後端部を固定ジャッキ２８に
より固定したが、これは切断作業によって磨耗した鋼管
２４の交換を容易にするためである。軸受装置２６は軸
受ケーシング３０内に収容され、パッキング３２により
土砂からシールされている。軸受装置２６の外輪に形成
された大歯車３４は、図５に示すように、カッターモー
タ３６によって駆動されるピニオンギア３８と噛み合っ
ている。

【００１９】軸受ケーシング３０はその直径位置におい
て、回転軸３９、３９を介して一対のスライド枠４０、
４０で支承するとともに、俯仰ジャッキ４２、４２によ
り３０度程度俯仰できるようにすることにより、シール
ド最外周部および中央部におけるコアカッター２２によ
る切断を可能とした。俯仰ジャッキ４２はシリンダー側
をスライド枠４０にピン止めし、ロッド側を軸受ケーシ
ング３０のブラケット３５にピン止めする。

【００２０】スライド枠４０は、スライド軸４３との直
交断面がＣ字形状であり、また、スライド枠４０と摺動
するスライド軸４３には、その摺動を妨げない位置にサ
イドブロック４４が一体に固定されている。サイドブロ
ック４４は、カッターヘッド１２の開口部１９に沿って
設けられた図示を省略したガイドに案内されると共に、
半径方向移動ジャッキ４６にピン固定されている。従っ
て、サイドブロック４４は半径方向移動ジャッキ４６の
作動により、シールド中央部から最外周部までの任意位
置へカッターヘッド１２の半径方向に移動させることが
できる。

【００２１】軸受ケーシング３０はカッタースライドジ
ャッキ４８により前後方向に移動可能である。カッター
スライドジャッキ４８は、シリンダー側をサイドブロッ
ク４４にピン止めし、ロッド側を固定棒４９を介して軸
受ケーシング３０に固定されている。

【００２２】図１に示すように、隔壁１４の後方機内に
は搬出ロック５０が設置され、搬出ロック５０には、チ
ャンバ１５と流通可能な切羽側ゲート５２と、機内と流
通可能な機内側ゲート５３が設けられている。また、搬
出ロック５０内には、同ロック５０内と、コアカッター
２２を構成する鋼管２４内との間を、支障物Ｈの切断片
を把持ハンド５６で掴んで移動することのできる、切断
片の回収手段５５が装備されている。

【００２３】続いて、上記切断装置２０による支障物Ｈ
の撤去方法を説明する。

【００２４】（１）シールド前方にＨ形鋼等の支障物Ｈ
が出現したら、その位置を前方探査またはボーリング等
により把握し、支障物Ｈの直前位置までシールド掘進機
１０で前進し、シールド断面内の支障物Ｈの位置を再確
認する。

【００２５】（２）切断装置２０を支障物Ｈの切断位置
まで移動する。切断装置２０は、次の３動作を適宜組み
合わせることにより、シールド断面のあらゆる位置に出
現する支障物Ｈと対向する位置まで移動し、これを切断
することができる。

【００２６】ジャッキ４６による、切断装置２０のシ
ールド半径方向の移動動作。カッターヘッド１２の回転による、切断装置２０のシ
ールド円周方向の移動動作。俯仰ジャッキ４２による、コアカッター２２の俯仰動
作。

【００２７】（３）図１に示すような、チャンバ１５内
に格納した状態の切断装置２０を、カッタースライドジ
ャッキ４８を作動して、図４の状態からスライド枠４０
を前進させることにより、図６に示すカッターヘッド１
２の開口部１９から切羽前方に突出した状態とする。な
お、図４および図６において、符号Ｆはカッターヘッド
１２の前端面を示している。次いで、カッターモータ３
６を駆動して、支障物Ｈにコアカッター２２のチップ２
５を押し付けることにより、支障物Ｈ背面の反力や支障
物Ｈ自身の耐力を得て支障物Ｈを切断する。このとき、
コアカッター２２の回転速度と送り速度を調整すること
により、支障物Ｈの種類や硬度に応じた最適な切削作業
を行うことができる。

【００２８】（４）支障物Ｈから切り離された切断片が
鋼管２４内に取り込まれた状態で、カッタースライドジ
ャッキ４８を操作してコアカッター２２を後退させ、再
び、図１に示すようにコアカッター２２をチャンバ１５
内に格納する。

【００２９】（５）カッターヘッド１２を回転させ（
動作）、また、切断装置２０を半径方向に移動すること
により（動作）、コアカッター２２の鋼管２４を搬出
ロック５０の切羽側ゲート５２と対向する位置に合わせ
る。搬出ロック５０の切羽側ゲート５２を開放した後、
切断片の回収手段５５を鋼管２４内に前進させ、切断片
を把持ハンド５６で掴んだ後、搬出ロック５０内に後退
させ、切断片を搬出ロック５０内に取り込む。

【００３０】（６）切羽側ゲート５２を閉め、搬出ロッ
ク５０内の泥水を抜いた後、機内側ゲート５３を開けて
切断片を機内へ搬出する。最後に、機内側ゲート５３を
閉め、搬出ロック５０内を泥水で加圧し、ロック内圧を
切羽圧と一致させる。以下、上記一連の切断作業を繰り
返すことによりシールド断面内の支障物Ｈを完全に撤去
することができる。

【００３１】なお、上記実施形態では切削手段２２とし
てコアカッターを採用したが、支障物の厚みが大きくて
一度に切断できない場合には、コアカッターの代わりに
フェースカッターを用いるのがよい。フェースカッター
は、鋼管２４の前端面において、複数の直径方向にダイ
ヤモンドチップ２５またはローラビットを並べたもので
あり、コアカッターと同じく回転運動により支障物を細
かく切削または破砕することができる。

【００３２】また、上記実施形態では、主として泥水式
シールドに用いられる面板形のシールド掘進機について
説明したが、本発明はこれに限られず、土圧式シールド
掘進機に用いられるスポーク形のカッターヘッドであっ
てもよい。また、切断片の回収手段５５としては、上記
把持ハンド５６を備えたものの他、減圧吸引力を利用し
たものや、鋼製支障物に対しては磁力を利用したもの等
を採用することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の密閉型シールド掘進機の
支障物切断装置によれば、作業員が切羽へ出ることなく
支障物をスムーズに切断、撤去することができる。ま
た、シールド掘進時には、該切断装置をチャンバ内に格
納可能であり、装置を磨耗等による損傷から保護するこ
とができる。

【００３４】請求項２記載の密閉型シールド掘進機の支
障物切断装置によれば、切削手段をコアカッターとした
ので、前記効果に加えて、切断装置をコンパクトな構造
とすることができる。

【００３５】請求項３記載の前記支障物切断装置を使用
した支障物の撤去方法によれば、支障物を切断してから
排出するまでの間にトンネル切羽に影響を与えずに、チ
ャンバ内に取り込まれた支障物切断片を機内後方へスム
ーズに排出することができるという優れた効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉型シールド掘進機の要部を縦断して示す側
面図である。

【図２】図１に示す密閉型シールド掘進機の正面図であ
る。

【図３】切断装置２０の縦断側面図である。

【図４】格納時における切断装置２０の側面図である。

【図５】格納時における切断装置２０の正面図である。

【図６】切断時における切断装置２０の側面図である。

【符号の説明】

Ｈ支障物１０シールド掘進機１２カッターヘッド１４隔壁１５チャンバ１９カッターヘッドの開口部２０切断装置２２切断手段としてのコアカッター２４鋼管２５ダイヤモンドチップ３０軸受ケーシング３６カッターモータ４０スライド枠４２俯仰ジャッキ４４サイドブロック４６半径方向移動ジャッキ４８カッタースライドジャッキ５０搬出ロック５５切断片の回収手段５６把持ハンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川久夫東京都新宿区津久戸町１番８号株式会社熊谷組東京支店内 (72)発明者甲田信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)発明者木戸義和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)発明者河村良之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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転式の切削手段を支障物に押し付ける
ことにより該支障物を切断する切断装置であって、該切
断装置がカッターヘッドの開口部から切羽側とチャンバ
内に前進・後退自在に、かつ、カッターヘッドの半径方
向に移動自在に装着されてなる密閉型シールド掘進機の
支障物切断装置。
【請求項２】前記切削手段が鋼管の前端部にダイヤモ
ンドチップが設けられてなるコアカッターである請求項
１記載の支障物切断装置。
【請求項３】請求項２記載の支障物切断装置により支
障物を切断した後、コアカッター内に取り込まれた切断
片を把持ハンドで掴み、チャンバ後方へ排出することを
特徴とする支障物の撤去方法。