(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機のカッタビットの交換方法であって、
先ず、地表から掘削機の掘削計画経路に向けて凹所を掘削し、
次に、前記凹所の前記掘削機の掘削計画経路上に該掘削機によって掘削可能な壁部を設け、
次に、前記凹所を埋め戻し、
次に、前記掘削機が前記壁部の近傍に進行してきた際に、該掘削機の前胴部のみを前進させることによって前記壁部を一部掘削し、
次に、前記前胴部を後退させて、部分的に残された壁部と該前胴部との間に空洞部を形成し、
次に、前記空洞部を利用してカッタビットを交換することを特徴とする掘削機のカッタビットの交換方法。
【請求項２】
請求項１記載の掘削機のカッタビットの交換方法において、
前記壁部は、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートが炭素繊維強化プラスチックで補強されて構成されていることを特徴とする掘削機のカッタビットの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機等の掘削機のカッタヘッドに備えられているカッタビットを交換するための、掘削機のカッタビットの交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長距離のシールドトンネル工事等においては、カッタビットが磨耗したり、様々な土質を掘進する必要性が生じたりすることによって、カッタビットを交換する必要がある。特に昨今においては、長距離に加えて大深度となるシールドトンネル工事が増えつつあり、大深度における地盤は硬質であるためカッタビットが磨耗しやすい。したがって、長距離・大深度となるシールドトンネル工事においては、その掘削工程においてカッタビットの交換を数多く行う必要がある。
従来工法においては、例えば、特開２０００−６４７７１号公報や特開平１１−２１０３６９号公報等に示す、コンクリート壁体等で構成される発進立坑や到達立坑を、掘削孔の途中において中間立坑として築造し、この中間立坑内でカッタビットの交換やカッタヘッド等のメインテナンスを行っていた。この際、中間立坑周囲の地盤の崩壊を防止するために、薬液注入工法、凍結工法等による地盤改良を行う必要もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に都市部等においては、用地の取得が困難なことや地表構造物の密集化等により中間立坑の築造が難しい場合がある。また、掘削孔が大深度化することにより、地表からの中間立坑周囲の地盤改良が困難な場合もある。
すなわち、従来工法は、都市化が進んだ地域の大深度化する掘削工事においては適用し難い。さらに、地盤によっては地盤改良の効果が想定通りに得られない場合があり、作業員の安全性にも問題が残る。
【０００４】
本発明の課題は、シールドトンネルの、長距離化、大深度化ニーズに対応し、安価かつ安全に掘削機のカッタビットを交換することが可能となる、掘削機のカッタビットの交換方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
掘削機（シールド機１）のカッタビットの交換方法であって、
先ず、地表２ａから掘削機（シールド機１）の掘削計画経路に向けて凹所（溝３）を掘削し、
次に、前記凹所（溝３）の前記掘削機（シールド機１）の掘削計画経路上に該掘削機（シールド機１）によって掘削可能な壁部（ＮＯＭＳＴ壁５）を設け、
次に、前記凹所（溝３）を埋め戻し、
次に、前記掘削機（シールド機１）が前記壁部（ＮＯＭＳＴ壁５）の近傍に進行してきた際に、該掘削機（シールド機１）の前胴部１ａのみを前進させることによって前記壁部（ＮＯＭＳＴ壁５）を一部掘削し、
次に、前記前胴部１ａを後退させて、部分的に残された壁部（ＮＯＭＳＴ壁５）と該前胴部１ａとの間に空洞部６を形成し、
次に、前記空洞部６を利用してカッタビットを交換することを特徴としている。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、前記凹所内の掘削機の掘削計画経路上に設けられた、該掘削機によって掘削可能な壁部が、この掘削機の前胴部のみを前進させることによって一部掘削される。その後、前記前胴部を後退させることによって形成される部分的に残された壁部と該前胴部の間の空洞部、を利用してカッタビットが交換されたり、カッタヘッド等のメインテナンスが行われたりする。
この際、前記空洞部は、部分的に残された壁部によって土留めが行われて安定する。また、凹所は、壁部を設けた後に埋め戻されるため、地盤の崩壊等を防止して安定して施工を行なえるとともに、環境面で地盤に与える影響も小さい。
【０００７】
したがって、例えば都市部等において、地表構造物の密集化等により中間立坑の築造が難しい場合や、掘削孔が大深度化することにより地表からの地盤改良が困難な場合においても、掘削機のカッタビットの交換やカッタヘッド等のメインテナンスを容易かつ安全に行うことが可能となる。
【０００８】
なお、前記凹所とは、例えば、地盤に形成される溝や穴である。
【０００９】
また、掘削機によって掘削可能な壁部、とは、例えば、いわゆるＮＯＭＳＴ（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）壁が挙げられるが、特に限定されるものではなく、カッタビットに絡み付くことなく掘削機で掘削可能で、かつ、掘削機の前胴部を後退させることによって、部分的に残された壁部と該前胴部との間に安定的に空洞部が形成されればよい。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の掘削機（シールド機１）のカッタビットの交換方法において、
前記壁部（ＮＯＭＳＴ壁５）は、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートが炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰストランド）で補強されて構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、前記壁部は、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートが炭素繊維強化プラスチックで補強されて構成されている。前記炭素繊維補強プラスチックは鉄筋に近いヤング係数を有しているとともに、耐腐食性に優れ、鉄筋に比べて施工性も良く、しかもシールド機１によって掘削された場合には、カッタビットに絡みついたりしない。したがって、従来に比して性能が劣らず、かつ、掘削機で掘削可能な壁部を、容易かつ安価に構築することができる。
【００１２】
前記壁部は、いわゆるＮＯＭＳＴ（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）壁とも呼ばれ、近年、掘削機の発進地点や到達地点において施工されている壁である。
【００１３】
前記炭素繊維強化プラスチックとしては、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）ストランドがある。これは、鉄筋に近いヤング係数を有する炭素繊維をより合わせて形成されるものであり、耐腐食性に優れ、しかもシールド機によって掘削された場合には、カッタビットに絡みついたりしない性質を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２を参照して本発明である掘削機のカッタビットの交換方法の実施の形態を詳細に説明する。図１、図２において、符号１は本発明に係るシールド機（掘削機）を示し、このシールド機１は、図示しないカッタヘッド引込ジャッキを伸縮させることにより、カッタヘッド１ｂが備えられている前胴部１ａのみを前進・後退させることが可能となっている。
【００１５】
図１は、シールド機の掘削計画経路上に構築されたＮＯＭＳＴ（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）壁５（壁部）を、このシールド機１によって掘削している状況を示す図である。ここで、ＮＯＭＥＳＴ壁５とは、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートが、炭素繊維に樹脂を含浸して硬化させた素線をより合わせたCFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）ストランドによって補強されて構成されている。ＣＦＲＰストランドは、炭素繊維補強プラスチックであり、鉄筋に近いヤング係数を有しているとともに、耐腐食性に優れ、しかもシールド機１によって掘削された場合には、カッタビットに絡みついたりしない。
【００１６】
前記ＮＯＭＥＳＴ壁５は、シールド機１の掘削計画経路に向けて地表２ａから掘削される溝３内に構築されており、さらにこの溝３は掘削した土砂４によって埋め戻されている。
【００１７】
以下に、シールド機１のカッタビットの交換方法について説明する。
先ず、地表２ａからシールド機１の掘削計画経路に向けて掘削を行い、この掘削計画経路にほぼ直行する溝３が形成されるようにする。ここで、溝３の長さおよび幅は、構築されるＮＯＭＳＴ壁５が埋設可能な長さおよび幅とする。
なお、埋設されるＮＯＭＳＴ壁５の縦横寸法は、シールド機１によって掘削可能となるように該シールド機１の径よりも所定寸法大きく設定されている。また、ＮＯＭＳＴ壁５の厚さは、シールド機１によって部分的に掘削された状態でも土留め機能を有するように設定されている。
【００１８】
次に、前記溝３の前記シールド機１の掘削計画経路上に該シールド機１によって掘削可能なＮＯＭＳＴ壁５を設ける。この際、ＮＯＭＳＴ壁５は、籠状に組み立てたＣＦＲＰストランドを溝３内に吊り下ろした後、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートを現場打設して形成してもよいし、工場等において予め前記のように形成したものを溝３内に吊り下ろしてもよい。
【００１９】
次に、前記溝３を地表２ａまで埋め戻す。
次に、図２（ａ）に示すように、前記シールド機１が前記ＮＯＭＳＴ壁５近傍に到達した時点で、該シールド機１の図示しないカッタヘッド引込ジャッキを伸張させることにより前胴部１ａのみを前進させて前記ＮＯＭＳＴ壁５を一部掘削する。この際、掘削されたＮＯＭＳＴ壁５は、通常の土砂と同様にして、図示しない排土コンベヤによってシールド機１の後方に排出される。
【００２０】
次に、前記カッタヘッド引込ジャッキを収縮させることにより前記前胴部１ａを後退させて、該前胴部１ａと部分的に残されたＮＯＭＳＴ壁５との間に空洞部６を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、作業員７がシールド機１から前記空洞部６に移動し、この空洞部６を作業スペースとしてカッタビットを交換したり、カッタヘッド１ｂ等のメインテナンスを行ったりする。
【００２１】
カッタビットの交換やカッタヘッド１ｂ等のメインテナンスの終了後には、シールド機１全体を前進させて、部分的に残っているＮＯＭＳＴ壁５を掘削してシールド掘削を続行する。
【００２２】
以上のように、所定距離ごとに、溝３を形成してＮＯＭＳＴ壁５を埋設しておくことによって、カッタビットの交換やカッタヘッド１ｂ等のメインテナンスを定期的に行うことができる。
【００２３】
本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
▲１▼前記溝３内のシールド機１の掘削計画経路上に構築された、該シールド機１によって掘削可能なＮＯＭＳＴ壁５が、このシールド機１の前胴部１ａのみを前進させることによって一部掘削される。その後、前記前胴部１ａを後退させることによって形成される部分的に残されたＮＯＭＳＴ壁５と該前胴部１ａの間の空洞部６、を利用してカッタビットが交換されたり、カッタヘッド１ｂ等のメインテナンスが行われたりする。
この際、前記空洞部６は、部分的に残されたＮＯＭＳＴ壁５によって土留めが行われて安定する。また、溝３は、ＮＯＭＳＴ壁５を構築した後に埋め戻されるため、地盤２の崩壊等を防止して安定して施工を行なえるとともに、環境面で地盤２に与える影響も小さい。
【００２４】
したがって、例えば都市部等において、地表構造物の密集化等により中間立坑の築造が難しい場合や、掘削孔が大深度化することにより地表２ａからの地盤改良が困難な場合においても、シールド機１のカッタビットの交換やカッタヘッド１ｂ等のメインテナンスを容易かつ安全に行うことが可能となる。
【００２５】
▲２▼前記ＮＯＭＳＴ壁５は、石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートが、炭素繊維からなるＣＦＲＰストランドで補強されて構成されており、このＣＦＲＰストランドは、鉄筋に近いヤング係数を有しているとともに、耐腐食性に優れ、鉄筋に比べて施工性も良く、しかもシールド機１によって掘削された場合には、カッタビットに絡みついたりしない。したがって、従来に比して性能が劣らず、かつ、シールド機１で掘削可能な壁部を、容易かつ安価に構築することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、シールド機１によって掘削可能な壁部として、いわゆるＮＯＭＳＴ（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）壁を使用しているが、特に限定されるものではなく、カッタビットに絡み付いたりすることなくシールド機１で掘削可能で、かつ、シールド機１の前胴部１ａを後退させることによって、部分的に残された壁部と該前胴部１ａとの間に安定的に空洞部６が形成されればよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、例えば都市部等において、地表構造物の密集化等により中間立坑の築造が難しい場合や、掘削孔が大深度化することにより地表からの地盤改良が困難な場合においても、掘削機のカッタビットの交換やカッタヘッド等のメインテナンスを容易かつ安全に行うことが可能となる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の効果を得ることができることは勿論のこと、従来に比して性能が劣らず、かつ、掘削機で掘削可能な壁部を、容易かつ安価に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド機の掘削計画経路上に構築されたＮＯＭＳＴ壁を、このシールド機によって掘削している状況を示す図である。
【図２】（ａ）は、シールド機の前胴部のみを前進させて、ＮＯＭＳＴ壁を掘削している状況を示す図であり、（ｂ）は、ＮＯＭＳＴ壁とカッタヘッドとの間に形成された空洞部を利用してカッタビットの交換を行っている状況を示す図である。
【符号の説明】
１      シールド機（掘削機）
１ａ    前胴部
２      地盤
２ａ    地表
３      溝
５      ＮＯＭＳＴ壁（壁部）
６      空洞部
【図１】
0003808350.tif 000002
【図２】
0003808350.tif 000003