(57)【要約】【課題】  安全な作業環境条件の下で時間の短縮を図りつつ行うことのできるカッタービットの交換方法を提供する。【解決手段】  回転する面盤１の中央部２にセンタービット４が設けられると共にカッタービット９を有し中央部２から半径方向に延びるカッタースポーク７が半径方向にスライド可能に設けられかつセンタービット４の背面側に交換作業空間６が設けられたシールド掘進機のカッタービット交換方法である。土砂等の流入を防ぐために交換作業空間６を外部の圧力よりも高い送水圧により注水して充填水で充満させ、交換作業空間６にカッタースポーク７を収容し、土砂等の流入を遮断した状態で交換作業空間６から排水した後、交換作業空間６でカッタービット９の交換を行なう。【選択図】  図３
2006257646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するカッタの中央部にセンタービットが設けられると共にカッタービットを有し前記中央部から半径方向に延びるカッタースポークが半径方向にスライド可能に設けられかつ前記センタービットの背面側に交換作業空間が設けられたシールド掘進機のカッタービット交換方法であって、
前記交換作業空間を外部の圧力よりも高い送水圧により注水して充填水で充満させ、該交換作業空間に前記カッタースポークを収容し、前記交換作業空間から排水した後、該交換作業空間で前記カッタービットの交換を行なうことを特徴とするカッタービット交換方法。
【請求項２】
前記カッタには、土砂等が前記交換作業空間に流入することを防止する第一ゲートが設けられており、前記交換作業空間を充填水で充満させた後前記第一ゲートを開き、前記交換作業空間に前記カッタースポークを収容し、前記第一ゲートを閉じた後、前記交換作業空間から排水することを特徴とする請求項１に記載のカッタービット交換方法。
【請求項３】
前記交換作業空間には、通路が通じており、前記カッタには、前記交換作業空間に充満された充填水が前記通路に浸入することを防止する第二ゲートが設けられており、前記交換作業空間からの排水後前記第二ゲートを開くことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカッタービット交換方法。
【請求項４】
回転するカッタの中央部にセンタービットが設けられると共にカッタービットを有し前記中央部から半径方向に延びるカッタースポークが半径方向にスライド可能に設けられかつ前記センタービットの背面側に交換作業空間が設けられたシールド掘進機であって、
前記交換作業空間には、通路が通じており、前記カッタは、前記カッタースポークの前記交換作業空間への収容のために開閉されかつ止水性を有する第一ゲートと、前記通路と前記交換作業空間との連通を断続するために開閉されかつ止水性を有する第二ゲートとを有し、
前記第一ゲートおよび前記第二ゲートが閉鎖された状態で前記交換作業空間が外部の圧力よりも高い送水圧により注水された充填水で充満され、前記第一ゲートが開放され、充填水が充満された前記交換作業空間に前記カッタースポークが前記第一ゲートを経て収容され、該第一ゲートが閉鎖され、前記交換作業空間からの排水後前記第二ゲートが開放され、前記交換作業空間が大気圧に等しくされることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項５】
前記交換作業空間は、前記カッタースポークから掘進方向に突出して設けられていることを特徴とする請求項４に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のカッタービットの交換を安全な作業環境条件の下で時間の短縮を図りつつ行うことのできるカッタービットの交換方法およびこの交換方法が適用可能なシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘進機では、摩耗したカッタービットの交換を行うビット交換方法として、その停止予定位置の真上の地上から地盤改良剤を地中に注入し、シールド掘進機を停止予定位置に向けて前進させて停止させ、シールド掘進機のチャンバー内に交換作業者が入り込み、カッタービットの摩耗具合を見て個別に交換する、全カッタービットを一度に交換する等のカッタービット交換方法が知られている。
【０００３】
また、ビットをチェーンに連結し、カッタービットを交換する際には、チェーンに連結されたカッタービットをチャンバー内に引き込んで交換する等のカッタービット交換方法も知られている。
【０００４】
なお、カッタービットの均等摩耗を図るために、カッタービットが半径方向に間隔を開けて配列されたカッタースポークをその半径方向に進退させる技術も知られている（例えば、特許文献１等）。
【特許文献１】特開２００４−２７５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来のシールド掘進機では、カッタービットの交換のための装置が大がかりになり、シールド掘進機の製作コストが嵩み、狭隘な作業環境のもとで、地山崩壊を懸念しつつ作業を行わなければならないので、必ずしも安全環境のもとで容易に交換を行うことができるとはいえず、カッタービットの交換作業に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
地山に地盤改良剤を注入し、地盤改良を施してカッタービット交換を行う場合、安全面での改善は施されるものの、全体として工事費の増大が懸念される。
【０００７】
このような工事費の増大を招くことなく安全性の高いカッタービット交換方法として、リレービット工法が知られている。このものの適用が可能なシールド掘進機には、カッタとしての面盤の背面側にカッタースポークに沿うように半径方向に延びる交換作業空間が設けられている。その交換作業空間には、面盤の回転軸であるシャフトから作業者が入ることができる。カッタービットは、特殊なボールバルブに取り付けられている。ボールバルブは、その取り付け箇所を閉鎖した状態で反転可能な構成とされている。作業者は、交換作業空間に入り、ボールバルブを反転させ、ジャッキを使用して磨耗したカッタービットを引き抜き、新しいカッタービットを差し込んでボールバルブを反転させて、カッタービットを交換する。
【０００８】
しかしながら、リレービット工法では、カッタービットをボールバルブに取り付ける必要があることから、カッタービットの配置位置がボールバルブの配置可能な位置に拘束されてしまう。
【０００９】
他のカッタービット交換方法として、テレスポークビット工法が知られている。このものの適用が可能なシールド掘進機では、カッタースポークがインナーチューブおよびスライドフレームを内包する三重構造とされている。作業者は、油圧ジャッキで単一のカッタービットをカッタースポーク内に取り込んだ後、スライドフレームが組み込まれたインナーチューブを１８０°回転させる。これにより、カッタービット用の開口部がインナーチューブで塞がれ、カッタースポーク内への土砂または水等の流入が防止される。その後、スライドフレームを引き抜き、順次シールド機内からカッタービットの交換を行なう。
【００１０】
しかしながら、テレスポークビット工法では、カッタースポークを短く分割した構造にする必要がある。また、交換作業空間が狭いので、カッタービットの交換作業に時間がかかる。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、シールド掘進機のカッタービットの交換を安全な作業環境条件の下で時間の短縮を図りつつ行うことのできるカッタービットの交換方法およびこの交換方法が適用可能なシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載のカッタービットの交換方法は、回転するカッタの中央部にセンタービットが設けられると共にカッタービットを有し前記中央部から半径方向に延びるカッタースポークが半径方向にスライド可能に設けられかつ前記センタービットの背面側に交換作業空間が設けられたシ−ルド掘進機のカッタービット交換方法であって、前記交換作業空間を外部の圧力よりも高い送水圧により注水して充填水で充満させ、該交換作業空間に前記カッタースポークを収容し、前記交換作業空間から排水した後、該交換作業空間で前記カッタービットの交換を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載のカッタービットの交換方法は、請求項１に記載のカッタービットの交換方法であって、前記カッタには、土砂等が前記交換作業空間に流入することを防止する第一ゲートが設けられており、前記交換作業空間を充填水で充満させた後前記第一ゲートを開き、前記交換作業空間に前記カッタースポークを収容し、前記第一ゲートを閉じた後、前記交換作業空間から排水することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載のカッタービットの交換方法は、請求項１または請求項２に記載のカッタービットの交換方法であって、前記交換作業空間には、通路が通じており、前記カッタには、前記交換作業空間に充満された充填水が前記通路に浸入することを防止する第二ゲートが設けられており、前記交換作業空間からの排水後前記第二ゲートを開くことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載のシールド掘進機は、回転するカッタの中央部にセンタービットが設けられると共にカッタービットを有し前記中央部から半径方向に延びるカッタースポークが半径方向にスライド可能に設けられかつ前記センタービットの背面側に交換作業空間が設けられたシールド掘進機であって、前記交換作業空間には、通路が通じており、前記カッタは、前記カッタースポークの前記交換作業空間への収容のために開閉されかつ止水性を有する第一ゲートと、前記通路と前記交換作業空間との連通を断続するために開閉されかつ止水性を有する第二ゲートとを有し、前記第一ゲートおよび前記第二ゲートが閉鎖された状態で前記交換作業空間が外部の圧力よりも高い送水圧により注水された充填水で充満され、前記第一ゲートが開放され、充填水が充満された前記交換作業空間に前記カッタースポークが前記第一ゲートを経て収容され、該第一ゲートが閉鎖され、前記交換作業空間からの排水後前記第二ゲートが開放され、前記交換作業空間が大気圧に等しくされることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載のシールド掘進機は、請求項４に記載のシールド掘進機であって、前記交換作業空間は、前記カッタースポークから掘進方向に突出して設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のカッタービットの交換方法によれば、土砂等の流入が防止された交換作業空間でカッタービットの交換作業を行なうことができる。このため、安全な作業環境で交換作業を行なうことができ、作業効率を高めることができる。また、カッタービットが交換作業空間の水中に没して清浄化されるので、交換作業の環境条件の衛生の向上化を図ることができかつ交換作業の容易化も図ることができる。さらに、センタービットの背面側の交換作業空間にカッタースポーク全体をスライドさせて収容するので、交換作業の時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係わるシールド掘進機のカッタービットの交換方法の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００１９】
本実施例では、本発明に係わるシールド掘進機（図示せず。）に設けられるカッタとして面盤１が採用されている。図１は、この面盤１を模式的に示す正面図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【００２０】
面盤１は、掘進方向に前進される（矢印Ａ参照。）。面盤１は、全体に円板形状を呈しており、中央部２とカッタースポーク配設板部３とを有する。カッタースポーク配設板部３は、中央部２の外周に設けられている。中央部２は、カッタースポーク配設板部３から掘進方向に突出している。中央部２の掘進方向前端側には、センタービットとしてのフィッシュテールビット４が設けられている。中央部２の掘進方向後端側には、図２に示すように、シャフト５が取り付けられている。面盤１は、シャフト５の回転に伴って回転する。カッタースポーク配設板部３には、後述するカッタースポーク７が配設される。
【００２１】
中央部２は、カッタースポーク配設板部３から掘進方向に突出し、フィッシュテールビット４の背面側の空間が拡大され、その空間が交換作業空間６とされている。
【００２２】
カッタースポーク配設板部３には、半径方向に延びるカッタースポーク７が設けられている。カッタースポーク７には、複数個のカッタービット９が設けられている。各カッタービット９は、半径方向に互いに間隔を開けて配設されている。
【００２３】
カッタースポーク配設板部３には、溝形状のスポーク設置空間１０が設けられている。本実施例では、スポーク設置空間１０は、面盤１の回転方向に９０°毎に設けられている（図１参照。）。カッタースポーク配設板部３の各スポーク設置空間１０の間には、固定式カッタービット（図示せず。）が設けられている。各カッタースポーク７は、スポーク設置空間１０に配設されている。各スポーク設置空間１０は、カッタースポーク配設板部３で半径方向に沿って延びており、交換作業空間６に通じている。各カッタースポーク７は、スポーク設置空間１０と交換作業空間６との間でスライド可能である。各カッタースポーク７のスライドには、ウインチ、ジャッキ等の公知の駆動機構が用いられる。
【００２４】
シャフト５には、作業者１１の通行用の通路１２が形成されている。通路１２は、交換作業空間６に通じている。
【００２５】
交換作業空間６と各スポーク設置空間１０との間には、開閉可能なナイフゲート式バルブ１３が設けられている。各ナイフゲート式バルブ１３は、止水性を有しており、土砂または水等が交換作業空間６に流入することを防ぐために閉鎖される。また、交換作業空間６と通路１２との間には、同様にナイフゲート式バルブ１４が設けられている。通常時、各ナイフゲート式バルブ１３およびナイフゲート式バルブ１４は、閉鎖されている。
【００２６】
次に、本発明に係るカッタービット９の交換方法について説明する。図３は、本発明に係るカッタービット９の交換方法を手順に沿って（ａ）〜（ｄ）で示す模式的な断面図である。
【００２７】
先ず、交換作業空間６には、面盤１前方の外部の圧力よりも高い送水圧で注水され、交換作業空間６が充填水で充満され、その水圧が外部の土砂または水等の圧力に等しいかそれ以上とされる（図３（ａ）、（ｂ）参照。）。この充填水には、泥水、水および加泥材等が用いられる。
【００２８】
次いで、交換作業空間６の上方に位置し、交換すべきカッタースポーク７に対応するナイフゲート式バルブ１３を開放する。その後、カッタースポーク７をスポーク設置空間１０から交換作業空間６にスライドさせる（図３（ｂ）参照。）。このとき、交換作業空間６は、外部との圧力バランスが取られているので、外部の土砂または水等の流入が防止される。また、カッタースポーク７が交換作業空間６の水中に没入される。
【００２９】
交換作業空間６へのカッタースポーク７の収容後、ナイフゲート式バルブ１３を閉鎖する（図３（ｃ）参照。）。この閉鎖後、交換作業空間６から排水する。例え土砂等が交換作業空間６に進入しても、この排水に伴って排出される。
【００３０】
交換作業空間６からの排水後、ナイフゲート式バルブ１４を開放する（図３（ｄ）参照。）。これにより、交換作業空間６がシールド掘進機（図示せず。）内に等しい気圧とされる。なお、ナイフゲート式バルブ１４に換えてマンロックを用いることができる。
【００３１】
止水確認・土砂流入防止確認後、作業者１１は、通路１２から交換作業空間６に入る。作業者１１は、収容されたカッタースポーク７のカッタービット９の点検、交換を行う。
【００３２】
このカッタービット９の交換方法によれば、以下の効果が得られる。
【００３３】
（１）作業者１１は、シールド掘進機（図示せず。）内に等しい気圧下でかつ良好な作業環境条件下で、清浄化されたカッタービット９の点検および交換を行うことができ、作業の安全性が高められる。
【００３４】
（２）充満された充填水の圧力を利用して外部から交換作業空間６への土砂または水等の流入を防止しているので、複雑な機構を設けることなく、確実に外部の土砂または水等の交換作業空間への流入を防止することができる。
【００３５】
（３）一度のカッタースポーク７の交換作業空間６への収容作業で、作業者１１は、カッタースポーク７に取り付けられた全てのカッタービット９を点検、交換することができる。このため、作業の時間を大幅に短縮することができ、延いては工費を大幅に低減することができる。
【００３６】
また、この交換方法が適用可能なシールド掘進機では、面盤１の中央部２をカッタースポーク配設板部３から掘進方向に突出させて交換作業空間６を拡大することにより、収容したカッタースポーク７のカッタービット９の点検、交換作業を行う場所を確保している。このため、カッタースポーク配設板部３の厚さ寸法を従来の面盤の厚さ寸法に略等しくすることができる。
【００３７】
さらに、交換作業空間６がカッタースポーク７の配設位置から掘進方向に突出しているので、カッタースポーク７の掘進方向への変位を必要とすることなく、カッタースポーク７を半径方向へスライドさせて交換作業空間６に収容することができる。
【００３８】
交換終了後は、これまでの作業手順と反対の手順で公知の手段により、カッタースポーク７を元の位置に戻すことができる。
【００３９】
なお、本実施例は、泥水式のシールド掘進機について説明したが、これに限定されるものではなく、カッタースポーク配設板部３の無い泥土式のシールド掘進機にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係わるシールドの掘進機の面盤の正面図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係るカッタービットの交換方法を手順に沿って示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  面盤
２  中央部
４  （センタービットとしての）フィッシュテールビット
６  交換作業空間
７  カッタースポーク
９  カッタービット
１１  作業者
１２  通路
１３  （第一のゲートとしての）ナイフゲート式バルブ
１４  （第二のゲートとしての）ナイフゲート式バルブ
【図１】
2006257646.tif 000003
【図２】
2006257646.tif 000004
【図３】
2006257646.tif 000005