(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂掘削用ビットを備えたカッタヘッドに設けられ、カッタヘッドの半径方向と交差する方向にローラ刃の向きを配置し、ローラ刃の回転装置を有するローラカッタと、該ローラカッタをカッタヘッドの面板に対して垂直方向に進退させる進退装置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機の障害物切削装置。
【請求項２】
前記ローラカッタは、前記カッタヘッドの半径方向に複数個設けられ、カッタヘッドを１回転した場合、カッタヘッド前面のほぼ全域が切削されるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機の障害物切削装置。
【請求項３】
前記ローラ刃の刃は、ノコギリ刃の形状をしていることを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機の障害物切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は地中掘進中に鉄筋コンクリート杭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】
都市部などでは、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杭などが存在する場合がある。このような場合、土砂切削用カッタビットで鉄筋、Ｈ鋼、鋼鉄板等を切削した場合、被切削物がビットにからみつき、または、被切削物にてビットが破損し、連続して安定な掘削ができない。このため従来はシールド掘進機の前面、つまり切羽に土砂の流入を防止するため、安定化用の薬液を注入する薬液注入工法や、凍結工法を用いて切羽の土砂を固め、作業員が切羽へ出て鉄筋コンクリート杭などの切断を行っていた。これらの工法は莫大な費用と工期を必要とするため、シールド掘進機側からの操作により障害物を切削する方法が提案されている。
【０００３】
特公平６−５４０７８号にはカッタヘッドに、円筒形の外周にスパイラル状のカッタを設け、カッタヘッドの半径方向に円筒軸を向けて配置したトンネル掘削機が開示されている。このスパイラルの刃は円周の一部の同一位置で全ての刃が欠けており、通常の掘削時は、この刃の欠けた面を掘進方向に向くようにして前進する。これにより通常の掘進時にはスパイラルの刃より先に土砂切削用のビットが土砂を切削する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公報記載の掘削機の場合、全てのスパイラルカッタの同一回転位置では、刃が欠けているので、鉄筋コンクリート杭などを切断中スパイラルカッタに加わる力が不均一になり、振動や騒音を発生する。また実開平４−１２２７９８号には、埋設管削破枠用カッタヘッドとしてシールド掘削機のカッタヘッドに相当する面にローラカッタを設けた技術が開示されている。しかし、この技術では、ローラカッタはカッタヘッドの回転によって回転するだけで、自転装置がないため鉄筋コンクリート杭などを切削するのは困難である。また、このローラカッタは常に被掘削物に当たるので、普通の土砂掘削にも使用されることになり寿命が短くなるという問題点もある。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、鉄筋コンクリート杭等の地中障害物をシールド掘削により機械的に削除する装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明では、土砂掘削用ビットを備えたカッタヘッドに設けられ、カッタヘッドの半径方向と交差する方向にローラ刃の向きを配置し、ローラ刃の回転装置を有するローラカッタと、該ローラカッタをカッタヘッドの面板に対して垂直方向に進退させる進退装置とを備える。
【０００７】
請求項２の発明では、前記ローラカッタは、前記カッタヘッドの半径方向に複数個設けられ、カッタヘッドを１回転した場合、カッタヘッド前面のほぼ全域が切削されるように配置される。
【０００８】
請求項３の発明では、前記ローラ刃の刃は、のこぎり刃の形状をしている。
【０００９】
【作用】
請求項１の発明では、カッタヘッドを回転することにより、各ローラカッタの刃は障害物に交差して当たり、回転装置によって回転して障害物を切削する。また進退装置により障害物を切削するときのみ土砂掘削用ビットよりローラカッタの刃を高くするので、摩耗が少なくなり寿命が長くなり、かつ通常の土砂切削時に地山を乱すことがないので、安定した施工が可能となる。またローラカッタは刃の円周方向に均一な形状なので、回転による振動や騒音の発生も少ない。
【００１０】
請求項２の発明では、ローラカッタをカッタヘッド前面の全域をほぼ切削するように配置しているので、シールド掘進機の前進を阻害する障害物を同時に除去できる。
【００１１】
請求項３の発明では、ローラ刃の刃をのこぎり刃の形状にしているので切削効率がよい。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例を示す縦断面図、図２は図１の正面図である。カッタヘッド１は厚みのある円盤形で前後面はカッタ前面板２とカッタ後面板３で構成されている。カッタヘッド１には開口４が設けられ、この開口４にはカッタヘッド１の半径方向にスポーク５が設けられ、このスポーク５には多数の土砂切削ビット６が取り付けられている。土砂切削ビット６はカッタヘッド１の同心円上に対向して２個ずつ設けられ、カッタヘッド１の正転、逆転に応じていずれか一方が切削するようになっている。土砂切削ビット６はカッタヘッド１を１回転したときカッタヘッド１の前面をほぼ切削できるように配置されている。隔壁７は円筒形のシェル８と共に外圧を支え、シールド掘進機の内部を大気圧に保つ。隔壁７にはカッタ駆動モータ９が設けられ、カッタヘッド１を回転する。回転方向は正転、逆転いずれも可能となっている。スクリューコンベヤ１０は土砂切削用ビット６やローラカッタ１２の切削した土砂やコンクリート、鉄筋片などが開口４より隔壁７側に入ってきたものを本装置の後方へ送り出す。なお、１１はカッタヘッド１の前面に現れた鉄筋コンクリート杭や鋼杭などの障害物を示す。
【００１３】
ローラカッタ１２はカッタヘッド１の互いに１２０°離れた半径上に設けられている。各半径上の位置は、カッタヘッド１が１回転したとき、各ローラカッタ１２の切削範囲がカッタヘッド１のほぼ全面を覆うように定めている。この場合、カッタヘッド１の中心とその近傍は覆えないが、その範囲は小さいので、障害物の切断には支障とならない。ローラカッタ１２はその刃の向きがカッタヘッド１の半径と直交する方向に配置されている。
【００１４】
図３、図４はローラカッタの構造を示し、図３は平面図、図４は図３のＸ−Ｘ矢視図である。ローラカッタ１２のローラ刃１３は円板状の３枚の刃を一定の間隔を設けて重ね合わせている。ローラ刃１３の刃の形状は図５に示すように、のこぎり刃の形状をしている。障害物の切削はのこぎり刃により少しずつかき取るようにし、鉄筋等のからみ付きを防止する。のこぎり刃の形状は（Ａ），（Ｂ）に示すように２通りあり、この刃の形状により回転方向がきまる。重ね合わせる３枚の刃はみな同じ方向に回る形状とする。全てのローラカッタ１２のローラ刃１３を（Ａ）か（Ｂ）かのいずれか一方にしてもよいが、半分ずつとし、カッタヘッド１上の配置をそれぞれが均等となるよう分散してもよい。
【００１５】
各ローラ刃１３は油圧モータ１４によって回転される。この各ローラ刃１３と油圧モータ１４は油圧シリンダ１５によって昇降される。油圧シリンダ１５はカッタ後面板３に固定されており、ローラカッタ１２の使用時には図４の実線で示すローラ刃１３の位置までローラ刃１３と油圧モータ１４を上昇させ、不使用時には破線で示すように、ローラ刃１３の先端がカッタ前面板２と面位置となるように降下させる。
【００１６】
図６はローラカッタ１２の移動を説明する図である。（Ａ）は通常掘削時を示し、（Ｂ）は障害物切削時の状態を示す。通常掘削時は、土砂切削ビット６で切削を行うため、ローラカッタ１２の刃先はカッタ前面板２と面位置としている。これによりローラカッタ１２のローラ刃１３の摩耗を少なくすることができる。鉄筋コンクリート杭などの障害物１１に突き当たった場合は（Ｂ）に示すように土砂切削ビット６よりも先にローラカッタ１２の刃先を移動して障害物１１の切削を行う。この場合、土砂切削ビット６は障害物１１に当たらない。
【００１７】
次に動作について説明する。
通常の土砂掘進中に障害物１１に当たったときはシールド掘進機の進行を停止し、カッタヘッド１の回転を止める。次にローラカッタ１２の油圧シリンダ１５を操作してローラ刃１３を土砂切削ビット６のよりも先の図６（Ｂ）に示す位置まで突き出す。次にカッタヘッド１の回転と共にローラカッタ１２のローラ刃１３も油圧モータ１４により回転させながらシールド掘進機を前進させ、障害物１１を切断してゆく。なおローラ刃１３ののこぎり刃の向きが全て一定方向のときは、カッタヘッド１の回転方向はのこぎり刃の向きに合った方向とするが、図５の（Ａ）と（Ｂ）が混ざったローラカッタ１２の場合は、回転方向を交互に変えてゆく。ローラカッタ１２に切削された鉄筋、鉄くず、コンクリートくずは開口４を通り、スクリューコンベヤ１０により外部へ排出される。障害物１１の切削が終了したらローラカッタ１２を図６（Ａ）の状態に収納し、土砂切削ビット６により土砂の切削を続行する。
【００１８】
次に本発明の別の利用方法を説明する。
シールド掘進機は立抗を掘って所定の深さまで下ろし、横方向に進んでゆく。また到着位置にも立抗を設け、そこから地上に引き上げる。立抗の周囲壁は土圧に耐えるため鉄筋コンクリート等で作られており、発進時、掘進方向の壁を人力で破壊するためにその壁の裏面の土砂を薬液注入工法などで固めた後、破壊作業を行う。到着時も同様にして破壊する壁の裏の土砂を固めた後、コンクリート壁を人力で破壊している。しかし、本発明のローラカッタ１２を用いれば、このような立抗の壁を直接切削できるので、壁破壊に要する作業時間や費用を大幅に削減することができる。
【００１９】
実施例ではローラカッタ１２のローラ刃１３は３枚重ねの場合を示したが、２枚とか４枚とか適宜変更してもよい。またローラ刃１３の形状はのこぎり刃としたが円形や対称型ののこぎり刃とし、カッタヘッド１の回転方向を制限しない方法でもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明はカッタヘッドにローラカッタを設け、このローラカッタに回転装置とカッタヘッドの垂直方向に進退させる装置を設けることにより、障害物の撤去を掘進機のみで確実に行い、かつローラカッタの寿命を長くすることができる。これにより工期の短縮、作業の安全も図れる。また立抗における発進時の壁、到着時の壁を切削できるので、この作業時間や工費を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】実施例のシールド掘進機の正面図である。
【図３】ローラカッタの平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】ローラ刃の刃の形状を示す図である。
【図６】ローラカッタの進退動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  カッタヘッド
２  カッタ前面板
３  カッタ後面板
４  開口
５  スポーク
６  土砂切削ビット
１１  障害物
１２  ローラカッタ
１３  ローラ刃
１４  油圧モータ（回転装置）
１５  油圧シリンダ（進退装置）
【図１】
0003552070.tif 000002
【図２】
0003552070.tif 000003
【図３】
0003552070.tif 000004
【図４】
0003552070.tif 000005
【図５】
0003552070.tif 000006
【図６】
0003552070.tif 000007