(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、互いに反対方向に回転する向かい合った一対のカッタと該カッタをそれぞれ回転する回転装置とを有したローラカッタと、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、前記ローラカッタは、前記カッタの刃の向きがカッタヘッドの半径方向と交差する方向に配置さ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。
【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、カッタヘッドの前面切羽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】
前記一対のカッタの一方は単一のローラ刃からなるか、または複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタは前記一方のカッタのローラ刃の数より一つ多い複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタのローラ刃の重ね位置に一方のカッタのローラ刃の中心がくるように配置され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。
【請求項４】
前記刃は、のこぎり刃の形状をしていることを特徴とする請求項１ないし３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、土砂切削用カッタヘッドで鉄筋、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、互いに反対方向に回転する向かい合った一対のカッタと該カッタをそれぞれ回転する回転装置とを有したローラカッタと、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、前記ローラカッタは、前記カッタの刃の向きがカッタヘッドの半径方向と交差する方向に配置されている。
【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、カッタヘッドの前面切羽のほぼ全域が切削されるように配置されている。
【０００８】
請求項３の発明では、前記一対のカッタの一方は単一のローラ刃からなるか、または複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタは前記一方のカッタのローラ刃の数より一つ多い複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタのローラ刃の重ね位置に一方のカッタのローラ刃の中心がくるように配置されている。
【０００９】
請求項４の発明では、前記刃は、のこぎり刃の形状をしている。
【００１０】
【作用】
請求項１の発明では、カッタヘッドの回転により各ローラカッタのカッタは障害物に交差して当たり、一対のカッタは互いに反対方向に回転装置によって回転しながら鉄筋コンクリートなどの障害物を切削し、かみ込んで圧壊する。また進退装置により障害物を切削するときのみローラカッタのカッタを土砂切削ビットより高くして通常の土砂切削には使用しないため、ローラカッタの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。
【００１１】
請求項２の発明では、ローラカッタをカッタヘッドの前面切羽のほぼ全域を切削でき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。
【００１２】
請求項３の発明では、一対のカッタの一方は単一のローラ刃からなるか、または複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタは一方のカッタのローラ刃の数より一つ多い複数のローラ刃を重ねてなり、他方のカッタのローラ刃の重ね位置に一方のカッタのローラ刃の中心がくるように配置されているので、すき間なく切削でき、かつ鉄筋等をせん断的に破壊することができる。
【００１３】
請求項４の発明では、ローラ刃の各刃はのこぎり刃の形状をしているので、鉄筋等を確実に捕らえることができ、切削効率がよい。
【００１４】
【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には半径方向に伸びた開口４が設けられ、開口４には半径方向にスポーク５が設けられており、このスポーク５には多数の土砂切削ビット６が取付られている。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、逆転に対していずれか一方が切削する。土砂切削ビット６はカッタヘッド１の中心からの半径上の位置をそれぞれずらして配置され、カッタヘッド１が１回転したとき切削面がその全域を覆うようになっている。隔壁７は円筒形のシェル８と共に外圧を支え、シールド掘進機内を大気圧に保つ。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を正転、逆転方向に回転する。スクリューコンベヤ１０は土砂切削ビット６やローラカッタ１２が切削、圧壊した土砂やコンクリート片、鉄筋くずが開口４から隔壁７側に入ってきたものを本装置の後方へ送り出す。１１は障害物を示し、カッタヘッド１の前面に現れた状態を示す。
【００１５】
ローラカッタ１２はカッタヘッド１の直径上に設けられた幅広のスポーク５上に設けられ、中心からのそれぞれの位置はカッタヘッド１が１回転したとき、切削範囲がカッタヘッド１の前面切羽のほぼ全面を覆うように互いの位置を設定している。ただし、中心とその近傍は覆われていないが、その範囲は少ないので支障とならない。ローラカッタ１２の刃の向きはカッタヘッド１の円周方向に配置されている。
【００１６】
図３，図４はローラカッタ１２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の刃は、３枚のローラ刃１４からなる第１カッタ１３ａと２枚のローラ刃１４からなる第２カッタ１３ｂより構成され、各ローラ刃１４の形状は図５に示すようにのこぎり刃の形状となっている。第１カッタ１３ａのローラ刃１４の重ね合わせ部には第２カッタ１３ｂのローラ刃１４の中心がくるように配置され、すき間なく切削できるようになっている。油圧モータ１５は第１カッタ１３ａと歯車で接続され、第１カッタ１３ａの回転軸と第２カッタの回転軸とを歯車で接続し、第１カッタ１３ａと第２カッタ１３ｂは互いに反対方向に回転するようになっている。これによりコンクリートや鉄筋などを少しずつかき取りかみ込んでくだくようにする。
【００１７】
ローラカッタ１２は油圧シリンダ１６によりカッタヘッド１の前後方向、すなわち、カッタヘッド１の面板に対して垂直方向に進退移動する。油圧シリンダ１６はカッタ後面板３に固定されている。図５はローラカッタ１２の移動範囲を説明する図で、障害物切削時には実線で示す位置にローラ刃１４を移動し、土砂切削時には破線で示す位置に移動する。
【００１８】
図６はローラカッタの移動を説明する図である。（Ａ）は通常のシールド掘進時の状態を示し、（Ｂ）は障害物切削時の状態を示す。通常切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のローラ刃１４の先端をカッタ前面板２と面位置として土砂を切削しないようにし、摩耗を防止する。障害物切削時はローラ刃１４の先端を土砂切削ビット６より突き出し、障害物１１が土砂切削ビットに当たらないようにして、障害物１１を少しずつ削りとり第１カッタ１３ａと第２カッタ１３ｂとではさみ込みくだいてゆく。
【００１９】
次に動作について説明する。通常の土砂掘進中に鉄筋コンクリート杭などの障害物１１に当たったときはシールド掘進機を停止し、カッタヘッド１の回転を止める。次に油圧シリンダ１６を操作してローラカッタ１２のローラ刃１４を土砂切削ビット６よりも先の図６（Ｂ）に示す位置まで突き出し、カッタヘッド１の回転と共に油圧モータ１５を回転させてローラ刃１４を回転させながらシールド掘進機を少しずつ前進させ障害物１１を削り取ってゆく。この間カッタヘッド１は正転、反転を一定期間で繰り返し、シールド掘進機が一方向にローリングしないようにする。これにより鉄筋コンクリート杭の場合はコンクリート、鉄筋を少しずつ削りとりながら欠けたコンクリート片やコンクリートから外れた鉄筋片を第１カッタ１３ａと第２カッタ１３ｂのかみ合い部でかみ込んで押しつぶし、開口４を通ってスクリューコンベヤ１０により外部へ排出してゆく。障害物１１の切削が終了するとローラカッタ１２のローラ刃１４を引き込んで図６（Ａ）に状態に戻し、通常の土砂切削に入る。
【００２０】
次に本発明による立抗の壁切削について説明する。シールド掘進機は立抗を掘って所定の深さまで下ろし、横方向に掘り進んでゆく。また掘進の到着位置にも立抗を設け、そこから引き上げる。この立抗の壁は土圧に耐えるため鉄筋コンクリートで作られており、発進または到着する壁を破壊して、立抗より出てゆき、または入ってくる。この壁の破壊作業は従来、破壊する壁の裏の土砂を薬液注入工法や凍結工法により固めた後、人手により破壊している。しかし、本発明の障害物切削装置により、シールド機自体でこれらの壁の切削作業を行うことができる。これにより作業時間、費用が大幅に減少できる。
【００２１】
上記実施例ではローラカッタ１２のローラ刃１４を第１カッタ１３ａでは３枚、第２カッタ１３ｂでは２枚としたが、適宜変更可能である。この場合一方のカッタのローラ刃１４の数を他方より１枚少なくして、相互のローラ刃１４の重ね合わせ目に他方の刃が位置するようにする。すなわち、一対のカッタの一方は単一のローラ刃１４からなるか、または複数のローラ刃１４を重ねてなるものとし、他方のカッタは一方のカッタのローラ刃１４の数より一つ多い複数のローラ刃１４を重ねてなるものとし、他方のカッタのローラ刃１４の重ね位置に一方のカッタのローラ刃１４の中心がくるように配置する。またローラ刃１４の形状はのこぎり刃ではなく円形でもよい。
【００２２】
【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互いに反対方向に回転する一対のカッタとその回転装置を有するローラカッタを設け、この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ようにしたので、従来人力により行っていた障害物の撤去をシールド掘削のみで確実に行い、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、作業の安全が図れる。また立抗における発進時や到着時の壁の切削も可能となり、工期の短縮、工費の削減が可能となる。
【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】ローラカッタの刃の形状とその移動を示す図である。
【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
１３ａ  第１カッタ
１３ｂ  第２カッタ
１４  ローラ刃
１５  油圧モータ（回転装置）
１６  油圧シリンダ（進退装置）
【図１】
0003551546.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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