(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山掘削用のメインカッタビットがカッタヘッドに取り付けられ、シールドジャッキで推進しながらカッタヘッドで地山を掘削して地中を掘進するシールド掘進機において、少なくともＰＣ鋼線が切断可能で刃幅が１０ｍｍ以下であって、硬度や靭性を考慮した所定値に製作された刃先を有し、カッタヘッドに取り付けたときに公転しながら自転できるように構成されたカッティングビットを、少なくともカッタヘッドの外周部の同一周面上に複数個取り付け、掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置して、カッタヘッドの前方に出現するアンカーをカッティングビットで切断できるようにしたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
メインカッタビットに先行して切羽を切削する複数個の先行ビットを、少なくともＰＣ鋼線が切削可能で刃幅がメインカッタビットの略１／３以下になるように構成して、カッティングビットよりも掘削断面の内周側を切削できるようにカッタヘッドに取り付けるとともに、カッティングビットが掘削断面の外周側を先行して切削できるようにこれらのビットを配置したことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
複数個の先行ビットをカッタヘッドに取り付ける場合、カッタヘッドの径方向に向けて複数個取り付けて、これら径方向に向けて取り付けられた複数個の先行ビットを、刃先の先端が外周側に向けて低くなるように配置したことを特徴とする請求項２記載のシールド掘進機。
【請求項４】
カッティングビットに、外周に角部が形成されるように間隔を置いて複数の切欠きを設けたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
掘進経路に位置するアンカーを検知するためのアンカー検知装置を付設したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
地山をグリップしてカッタヘッドの駆動トルクの反力を地山でとることにより、ローリングを防ぐ働きをするローリング防止装置を付設したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
掘削土砂を排出する手段としてスクリューコンベアを備え、このスクリューコンベアに、切断したアンカーが入口付近で絡まったときに開口してこれを取り除くための点検口を設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のシールド掘進機。
【請求項８】
スクリューコンベアを後退可能に隔壁に取り付けるとともにスクリューコンベアの先端位置に設けた隔壁の開口部を開閉する遮断ゲートを設けたことを特徴とする請求項７に記載のシールド掘進機。
【請求項９】
上記請求項２記載のシールド掘進機を用いて地中を掘進し、その掘進時に掘進経路に位置するアンカーの存在を検知する第１の工程と、この第１の工程によりアンカーの存在を検知した後、シールド掘進機の推進速度を、少なくとも、カッタヘッドが駆動不能とならない速度に低下させて切羽を掘削する第２の工程とにより、先行ビットによりアンカーを切断するようにしたことを特徴とするシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタヘッドの前方に出現するアンカーを切断できるようにしたシールド掘進機及びシールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市部周辺では、土留め壁や止水壁等を支持するためのアンカーが地中に埋設されていることがままある。このアンカーは、ＰＣ鋼線の撚り線等で形成されて強度が大きく容易に切断することができない。シールド掘進機での掘進中、こうしたアンカーが前方に出現すると、掘進の障害となって掘進不能になることがある。しかるに、これまでは、シールド掘進機の機内で操作することができる実用度の高いアンカー切断手段が開発されていなかったため、シールド掘進機で地下坑を掘進するに際し、その掘進に先立って下調査をし、掘進経路にアンカーの出現が予定されるときには、そのアンカーを事前に引き抜いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした下調査を実施したとしても、シールド掘進機の掘進経路付近に多数のアンカーが打ち込まれている場合には、アンカーの打ち込み角度が計画よりもずれている等に起因して掘進経路内のアンカーが事前に引き抜かれていないこともあるため、シールド掘進機での掘進時に予期しないアンカーに遭遇することがある。こうした場合には、アンカーの位置する地山の掘進前に、事前にそのアンカーを発見できないのは勿論、掘進後も、直ちにはアンカーを発見できないため、従前の掘進速度でそのまま掘進が続けられて地山掘削用のカッタビットがアンカーに大きく食い込んでしまう。そして、地山掘削用のカッタビットは、刃幅が広く切削性能も優れてはいないため、カッタビットの切削抵抗が急激に増加してカッタトルクが急上昇し、その結果、カッタヘッドがアンカーに捕らえられて駆動できなくなることがある。
こうした場合、薬液注入等の補助工法で切羽周辺を固めた後、作業者が切羽に入り、ガス切断機によりガス切断して撤去しなければならなかった。こうした工法は、人が切羽に出て作業をする必要があるため、多大の時間と労力を要するとともに安全面でも問題が多く、難工事となっていた。
【０００４】
本発明は、従来の技術にみられるこうした問題を解消しようとするものであって、その技術課題は、カッタヘッドがアンカーに捕らえられことなくその回転でアンカーを切断できるシールド掘進機及びシールド工法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
地山掘削用のメインカッタビットがカッタヘッドに取り付けられ、シールドジャッキで推進しながらカッタヘッドで地山を掘削して地中を掘進するシールド掘進機において、
「少なくともＰＣ鋼線が切断可能で刃幅が１０ｍｍ以下であって、硬度や靭性を考慮した所定値に製作された刃先を有し、カッタヘッドに取り付けたときに公転しながら自転できるように構成されたカッティングビットを、少なくともカッタヘッドの外周部の同一周面上に複数個取り付け、掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置して、カッタヘッドの前方に出現するアンカーをカッティングビットで切断できるようにした」この出願の第１番目の発明の技術手段により達成される。
また、シールド工法において、
「メインカッタビットに先行して切羽を切削する複数個の先行ビットを、少なくともＰＣ鋼線が切削可能で刃幅がメインカッタビットの略１／３以下になるように構成して、カッティングビットよりも掘削断面の内周側を切削できるようにカッタヘッドに取り付けるとともに、カッティングビットが掘削断面の外周側を先行して切削できるようにこれらのビットを配置したシールド掘進機を用いて地中を掘進し、その掘進時に掘進経路に位置するアンカーの存在を検知する第１の工程と、この第１の工程によりアンカーの存在を検知した後、シールド掘進機の推進速度を、少なくとも、カッタヘッドが駆動不能とならない速度に低下させて切羽を掘削する第２の工程とにより、先行ビットによりアンカーを切断するようにした」この出願の第２番目の発明の技術手段によっても達成される。
【０００６】
この出願の第１番目の発明においては、カッティングビットをカッタヘッドの特に外周部に取り付けているため、カッティングビットでアンカーを切断する場合、アンカーがシールド掘進機の掘進経路中の何の位置に出現しても、カッティングビットをアンカーに当ててこれを切断することができる。また、カッティングビットは、掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置しているため、このカッティングビットを最初にアンカーに当てることができる。そして、このカッティングビットは、公転しながら自転できるように構成されていてこのこと自体で切断抵抗を軽減することができることに加え、その刃先の刃幅を１０ｍｍ以下であって、硬度や靭性を考慮した所定値に設定して通常のローラビットよりも狭くすることにより、アンカーの切削の際、食い込み量を大きくしても切断抵抗を相対的に低くすることができて、食い込み量の割に切断抵抗をきわめて低く押さえることができ、こうしたことにより、カッタヘッドの駆動トルクが極端に上昇するようなことはない。したがって、シールド掘進機がアンカーに遭遇してそのまま掘進を続けても、カッタヘッドがアンカーに捕まえられて駆動できなくなるような事態は容易に発生しない。そのため、アンカーに遭遇後このことを感知してから、推進速度を低下させる等必要な対応を行なっても、カッタヘッドが駆動できなくなるような重大事態が発生することはなく、カッタヘッドの回転によりアンカーを切断することができる。また、カッタヘッドの同一周面上に複数個取り付けていて、カッタヘッドを１回転する間に複数個のもので代る代るアンカーを圧砕するため、推進速度を低下させてアンカーへの食い込み量を低く設定しても、アンカーの切断速度が低下することは防げる。
【０００７】
本発明を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項２に記載の技術手段を採用すれば、メインカッタビットに先行して切羽を切削する先行ビットをメインカッタビットの略１／３以下と狭くなるように構成して、カッティングビットよりも内周側を切削できるようにカッタヘッドに取り付けたため、万一、アンカーがカッティングビットの内周側で先行ビットに当たった場合でも、通常のメインカッタビットとは異なる刃幅の狭い先行ビットに当たることになるため、アンカーを先行ビットで切削する際に切削抵抗が軽減できる。この特許請求範囲の請求項２に記載の技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項３に記載の技術手段を採用すれば、径方向に向けて取り付けられた複数個の先行ビットを、刃先の先端が外周側に向けて低くなるように配置していて、アンカーが同時に複数の先行ビットに当たることはほとんどなくなるため、アンカーを先行ビットで切削する際、カッタヘッドの駆動トルクを刃幅の狭い１個の先行ビットに集中させることができてアンカーを効果的に切削することができるとともに切削抵抗を大幅に低減することができる。
【０００８】
本発明を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項４に記載の技術手段を採用すれば、カッティングビットには、外周に角部が形成されるように間隔を置いて複数の切欠きを設けるようにしているため、アンカーをその切欠きで動かないように拘束しながら、角部に引っかけるようにして切断することができて、アンカーの切断作業が一層効果的に行える。
本発明を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項５に記載の技術手段を採用すれば、シールド掘進機は、掘進経路に位置するアンカーを検知するためのアンカー検知装置を付設していて、掘進経路に位置するアンカーの存在を事前に検知できるため、アンカーの切削に先立ち、そのアンカーの切削に最適な値に掘進速度を低下し、調節することができて、アンカーの切断作業を効率的に行いながら、切羽の掘削をそのまま続行することができる。
本発明を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項６に記載の技術手段を採用すれば、ローリング防止装置で地山をグリップしてカッタヘッドの駆動トルクの反力を地山でとることができるようにしたため、カッタヘッドの駆動トルクが何らかの原因で一時的に上昇した場合でも、その反力でシールド本体がローリングするのを防げる。
【０００９】
本発明を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項７に記載の技術手段を採用すれば、切断したアンカーが万一スクリューコンベアに絡まったときでも、点検口を開口してそのアンカーを取り除くことができ、スクリューコンベアが駆動不能になる危惧はない。この特許請求範囲の請求項７に記載の技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項８に記載の技術手段を採用すれば、こうした点検口をスクリューコンベアに設けたことに加え、スクリューコンベアを後退可能に隔壁に取り付けるとともに、スクリューコンベアの先端位置に設けた隔壁の開口部を開閉する遮断ゲートを設けたため、点検口を開口して切断したアンカーを取り除く際、スクリューコンベアを後退させるとともに開口部を遮断ゲートで遮蔽することにより、取り除き作業がしやすい状態で安全に取り除くことができる。
【００１０】
この出願の第２番目の発明においては、シールド工法での施工過程でシールド掘進機の掘進経路にアンカーが出現した場合、そのアンカーの存在を事前に検知し、その検知後、シールド掘進機の推進速度を、少なくとも、カッタヘッドが駆動不能とならないように速度に低下させて切羽を掘進するようにしているので、シールド掘進機の掘進時にカッタヘッドの回転により先行ビットでアンカーを切断しても、カッタヘッドがアンカーに捕らえられて駆動できなくなるようなことはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示すこの出願のシールド掘進機に関する発明の具体化例を図１乃至図５に基づいて説明することにより、この出願のシールド掘進機及びシールド工法に関する各発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例のシールド掘進機の側断面図、図２は、図１の矢印Ａ−Ａ方向の矢視図、図３は、本発明の具体化例のシールド掘進機におけるカッティングビットの拡大断面図、図４は、図３の矢印Ｂ−Ｂの矢視図、図５は、図３のカッティングビットと対比するための通常のローラビットの要部の拡大断面図である。
【００１２】
図１乃至図４において、１は前部にカッタヘッド２を有し、シールドジャッキ１ａにより推進される円筒状のシールド本体、２はスポーク３と外周リング４とからなり種々のカッタビットを取り付けるカッタヘッド、３はカッタヘッド２の回転軸３ａに放射状に設けられるスポーク、４はこのスポーク３にこれを囲むように取り付けてカッタヘッド２の外周を画定する外周リングである。カッタヘッド２は、本具体化例ではスポーク３と外周リング４とで構成されているが、面板を設けたもので構成してもよい。５は切羽の中心部を先掘りするセンタビット、６はアンカー２１を検知する地中レーダー、７は後に詳述する、アンカー２１の切断専用のカッタビットであるカッティングビット、８は後に詳述する、メインカッタビット９に先行して切羽を切削する先行ビット、９は地山掘削用のカッタビットであるメインカッタビット、１０は余掘用のコピーカッタ、１１はこのコピーカッタ１０を駆動するための圧油の管路や添加剤の注入管路を回転軸３ａ側に接続するためのロータリジョイント、１２は地中レーダー６の配線を回転軸３ａ側に接続するスリップリング、１３はカッタヘッド駆動用の減速機付き電動機である。なお、スリップリング１２には、カッタヘッド２の回転位置を検出するためのロータリエンコーダが内蔵されている。
【００１３】
センタビット５は、切羽を芯抜きすることにより掘削抵抗を低減させる働きをする。このセンタビット５は、先端の突出した山形形状の取付部材に多数の先行ビット８を取り付けることにより凸状に形成され、カッタヘッド２の中心部に回転軸３ａと同心状に設けられる。こうした先行ビット８は、カッタヘッド２の中心部だけではなく、各カッタスポーク３にも多数取り付けられていて、本具体化例の特徴をなすので、具体的な技術内容については、後に改めて詳述する。地中レーダー６は、カッタヘッド２の外周近くに設けられ、カッタヘッド２を回転駆動することにより、掘進経路に位置するアンカー２１を検知する働きをする。このアンカー検知装置としての地中レーダー６をシールド掘進機に設けた技術的意義は、この出願のシールド工法に関する第２番目の発明の技術内容と直接関連するので、後に、本具体化例の作用、効果を説明する際に詳述する。カッティングビット７は、カッタヘッド２に取り付けたときに公転しながら自転できるように構成され、カッタヘッド２の前方に出現するアンカー２１を切断する働きをする。このカッティングビット７は、本具体化例の最大の特徴をなすので、具体的な技術内容については、次段で詳述する。地山掘削用のメインカッタビット９は、垂直な平面をなす各スポーク３の前面及び外周リング４に所定間隔を置いて多数取り付けられ、スポーク３に取り付けられたものは、図１に示すように、外周側に位置するものほど刃先の先端が低くなるように高さを変えている。シールド掘進機は、何のようなタイプのものであれ、このメインカッタビット９だけは不可欠のビットとしてカッタヘッド２に取り付けられ、シールドジャッキ１ａで推進しながらカッタヘッド２で地山を掘削して地中を掘進する。
【００１４】
次に、本具体化例の最大の特徴をなすカッティングビット７の技術内容について、図３乃至図５を用いて詳述する。図３に示すように、カッティングビット７は、外周部に刃先７ａを有するリング状のカッタ部７ｄと、このカッタ部７ｄの中央の挿通孔に挿通し、ローラベアリング７ｆ及びボールベアリング７ｇを介してカッタ部７ｄを回転可能に支持する固定軸部７ｅとで構成される。このような構造を有するカッティングビット７は、カッタヘッド２の外周部の同一周面上に複数個取り付けられる。すなわち、本具体化例では、カッティングビット７を、図２に示すように、外周リング４にブラケットを介して等間隔に４個ほど取り付け、各カッティングビット７の刃先７ａの先端が同一円周上に位置するようにしている。したがって、減速機付き電動機１３を駆動してカッタヘッド２を回転させると、カッティングビット７は、カッタヘッド２の回転に随伴して公転しながら、カッタ部７ｄが固定軸部７ｅを軸にして転動することにより自転し、同一周上の個所を代る代る切削するが、アンカー２１の切断時には、線状のアンカー２１を押し付けながら転動するので、圧砕するがごとく切削して切断する。カッティングビット７は、このように構成されていることから、その構造がいわゆるローラビット一見似ているが、カッタ部７ｄの具体的構造が異なる。
【００１５】
そこで、カッティングビット７のカッタ部７ｄの具体的構造について詳述すると、カッタ部７ｄは、図３を図５と対比すると明らかなように、刃先７ａの刃幅Ｗ2 が通常のローラビットの刃幅Ｗ1 の略半分以下に形成されていて、刃幅Ｗ2 が図５の通常のローラビットよりは著しく狭くなるように形成されている。なお、刃幅とは、図３及び図５からも明らかなように、ビットの刃先における山形部の根元の幅を意味する。こうした刃幅Ｗ2 が狭いカッティングビット７を用いてアンカー２１を切削した場合、通常のローラビットで切断した場合と比べ、刃先７ａの食い込み量が同じである限り、切断抵抗を大幅に低減できる。そのため、シールド掘進機での掘進時に予期しないアンカーに遭遇してそのまま掘進した場合でも、カッタトルクが急激に上昇してカッタヘッド２がアンカー２１に捕まって停止するという従来みられたような事態が容易には発生しない。カッティングビット７の刃幅Ｗ2 について具体的に述べると、その刃幅Ｗ2 は、当該シールド掘進機のカッタトルクの大きさや推進距離等を考慮しながら、６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲において選択するのが望ましい。ただし、カッティングビット７の刃幅Ｗ2 は、強度や耐久性を抜きにして切断抵抗を低減するという点だけからみれば狭くするほどよいので、１０ｍｍ以下の範囲であればその下限値は、刃先７ａの硬度や靭性等その材質を考慮しながら設計上適宜選択すればよい。ちなみに、通常のローラビットの刃幅Ｗ1は、概ね１６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあり、カッティングビット７の刃幅Ｗ2 とはかなりの開きがある。
【００１６】
アンカー２１は、ＰＣ鋼線を用いたものが一般的であり、ＰＣ鋼線より切断しにくいものもほとんどないので、カッティングビット７の刃先７ａは、超硬チップや高周波焼き入れの特殊鋼等、少なくともＰＣ鋼線が切削できる性能の材料で製作されたものであればよい。カッティングビット７は、その刃先７ａの先端を、これの切削軌跡の近接区域を切削する先行ビット８やメインカッタビット９の刃先先端よりも前方に位置するようにして、掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置している。カッティングビット７の刃先７ａには、本具体化例ではその円周上に多数の切欠き７ｂを間隔を置いて形成している。カッティングビット７は、通常のローラビットとは異なりこうした切欠き７ｂを形成しているため、アンカー２１の素線をこの切欠き７ｂで動かないように拘束しながら、その切欠き７ｂで形成される角部７ｃに引っかけるようにして切断することができる。その結果、アンカー２１の素線を単に刃先７ａで切断するだけでなく、角部７ｃに断続的に引っかけるようにして切断することができて、アンカー２１の切断作業がきわめて効率的に行える。
【００１７】
本具体化例の特徴をなす先行ビット８の技術内容について詳述する。先行ビット８は、前述したようにカッタヘッド２の中心部に設けられるだけでなく、各カッタスポーク３の中央にも間隔を置いて多数取り付けられている。この種の先行ビットは、通常のシールド掘進機にも必要に応じて取り付けられるが、その目的は、メインカッタビット９に先行して切羽を切削することにより、切羽を所定間隔でリング状にカットして崩れやすくし、さらには、メインカッタビット９の地山に当たる面積を少なくして地山の掘削を容易に行えるようにするためである。本具体化例における先行ビット８は、こうした機能を果たすだけでなく、アンカー２１が万一カッタヘッド２の内周側に出現しても、これをメインカッタ９に当てることなく切断する機能を発揮し、こうした機能を発揮できるようにするため、次に述べるような独自の工夫を施している。
【００１８】
すなわち、先行ビット８は、カッティングビット７と同様、少なくともＰＣ鋼線が切削できるような材料で製作するほか、刃幅をメインカッタビット９よりも狭くなるように構成して切削抵抗を低減できるようにしている。その先行ビット８の刃幅は、通常のメインカッタビット９の刃幅の略１／３以下に形成されるが、当該シールド掘進機のカッタトルクの大きさ等を考慮しながら、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲において選択するのが望ましい。ただし、その刃幅は、強度や耐久性を抜きにして切削抵抗を低減するという点でみれば狭くするほどよいので、３０ｍｍ以下の範囲であればその下限値は、刃先の硬度や靭性等その材質等を考慮しながら設計上適宜選択すればよい。こうした先行ビット８は、カッティングビット７よりも掘削断面の内周側を切削できるようにカッタヘッド２に複数個取り付けられる。本具体化例では、これら複数個の先行ビット８がカッタヘッド２の径方向に向けて取り付けられるようスポーク３の中央に整列して取り付けられ、それらの先行ビット８の刃先の先端が図１に示すように外周側に向けて低くなるように配置されている。以上述べたカッティングビット７と先行ビット８とメインカッタビット９とを配置する場合、先行ビット８をメインカッタビット９に対して、刃先先端を結ぶ線がｌ1 だけ前方にくるように先行させ、カッティングビット７を、その刃先先端が先行ビット８の刃先先端を結ぶ線よりｌ2 だけ前方にくるように先行ビット８に先行させて、カッティングビット７が掘削断面の外周側を先行して切削できるように配置している。
【００１９】
本具体化例のシールド掘進機は、以上のような構造によりカッタヘッド２の前方のアンカー２１を切断できるようにしているが、これに関連して種々の工夫を施しているので、次に、この点について説明する。１４はシールド掘進機の隔壁１ｂに設置され遮断ゲート１５を駆動する遮断ゲートジャッキ、１５は隔壁１ｂに摺動可能に取り付けられ遮断ゲートジャッキ１４により開口部１６を開閉する遮断ゲート、１６は隔壁１ｂにおけるスクリューコンベア１７の先端位置に設けた開口部、１７は隔壁１ｂの開口部１６に対応する位置に前進、後退可能に取り付けられ掘削土砂を排出するスクリューコンベア、１８はこのスクリューコンベア１７を前進、後退させるように駆動するスライドジャッキ、１９はスクリューコンベア１７の先端部近くに設けた点検口である。シールド掘進機は、カッタヘッド２でのアンカー２１の切断時、切断したアンカー２１がスクリューコンベア１７の入り口付近に絡まる恐れがある。点検口１９は、この切断したアンカー２１がスクリューコンベア１７の入口付近絡まったとき、開口してそのアンカー２１を取り除くために設けたものである。こうして点検口１９からアンカー２１を取り除く場合、スクリューコンベア１７を、スライドジャッキ１８を駆動することにより、ｌ4 だけ後退させてから、遮断ゲートジャッキ１４で遮断ゲート１５を駆動して、開口部１６を遮断ゲート１５により遮断する。
【００２０】
２０はアンカー２１を切断する際にシールド本体１のローリングを防ぐためのグリッパとしてのローリング防止装置、２１はすでに述べたＰＣ鋼線の撚り線等で形成されたアンカー、２２はこのアンカー２１の支持用モルタルである。ローリング防止装置２０は、シールド本体の径方向に出没可能で先細り形状をしていて突出時に地山に食い込ませることのできるグリッパ部材を有し、このグリッパ部材をジャッキ等適宜の駆動手段で出没させることができるようになっている。こうしたローリング防止装置２０は、シールド本体１の前胴側に複数個設けられている。シールド掘進機は、カッタヘッド２でアンカー２１を切断する場合に、切断抵抗により生じるカッタヘッド２の駆動トルク２が一時的に上昇して、シールド本体１がローリングすることある。例えば、カッタヘッド２でのアンカー２１の切断の中断後再起動する等カッタヘッド２を起動する場合やアンカー２１の切断時に切削抵抗が急に大きくなる場合、カッタトルクが一時的に上昇することがある。ローリング防止装置２０は、このようにアンカー２１の切断時の反力が大きい場合、グリッパ部材をシールド本体１の外周からｌ3 だけ突出させて地山をグリップして、切断抵抗で生じるカッタヘッド２の駆動トルク２の反力を地山でとることにより、シールド本体１のローリングを防ぐ働きをする。
【００２１】
本具体化例の作用、効果について説明する。本具体化例のシールド掘進機は、アンカー検知装置としての地中レーダー６を設けているので、掘進時、アンカー２１に遭遇する場合、第１段階として、掘進経路に位置するアンカー２１の存在を事前に検知する。こうしてアンカー２１の存在を検知した後、オペレータは、第２段階として、シールド掘進機の推進速度を、カッティングビット７又は先行ビット８でアンカー２１を切断（切削）するのに最適な速度に低下させるようにシールドジャッキ１ａの駆動速度を調節してそのまま切羽を掘削する。シールド掘進機の推進速度は、カッティングビット７のアンカー２１への食い込み量が毎分１ｍｍ以上２ｍｍ以下になるように調節するのが最も望ましい。こうしてシールド掘進機でその推進速度を調節しながら地山の掘進を続行することにより、カッティングビット７でアンカー２１を切断するようにする。地中レーダー６の検知能力は、現状では６０ｃｍ程度であるが、カッタヘッドに設けたビットがアンカー２１に当たる前にこれを検知することが十分可能である。アンカー２１を切断するためには、アンカー２１を包んでいる支持用モルタル２２に反力をかける必要があるが、周りの地山が軟らかくて反力が期待できない場合は、シールド掘進機の推進速度を更に低下させることにより、カッティングビット７のアンカー２１への食い込み量を少なくして、アンカー２１の切断時に生じる反力を低下させる必要がある。
【００２２】
こうしてカッティングビット７でアンカー２１を切断する場合、カッティングビット７は、カッタヘッド２の特に外周部に取り付けているため、アンカー２１がシールド掘進機の掘進経路中の何の位置に出現しても、カッティングビット７をアンカー２１に当ててこれを切断することができる。また、カッティングビット７は、先行ビット８よりもｌ1 だけ先行していて掘削面の外周側を先行して掘削できるように配置しているため、カッタヘッド２の各ビット中、アンカー２１の切削に最も適したこのカッティングビット７を最初にアンカー２１に当てることができる。そして、このカッティングビット７は、カッタヘッド２の回転に随伴して公転しながら自転できるため、このこと自体で切断抵抗を軽減することができる。加えて、通常のローラビットとは異なり刃幅が１０ミリ以下ときわめて狭く、ローラビットの略半分以下であるため、アンカー２１の切削の際、食い込み量を大きくしても切断抵抗を相対的に低くすることができて、食い込み量の割に切削抵抗をきわめて低く押さえることができる。本具体化例のシールド掘進機では、カッティングビット７についてこれらの工夫をしたことにより、仮に、推進速度を低下させなかったとしても、カッタヘッド２の駆動トルクが極端に上昇することはない。したがって、アンカーに遭遇後、仮に、推進速度を低下させることなくそのまま掘進し続けたとしても、カッタヘッド２がアンカー２１に捕らえられて駆動できなくなるという事態は、容易には発生しない。そのため、アンカー２１に遭遇した後、その切断時にこのことを感知してから、推進速度を低下させる等必要な対応を行なっても、カッタヘッド２が駆動できなくなるような重大事態が発生することはなく、カッタヘッド２がアンカー２１に捕らえられることなくその回転でアンカー２１を切断することが可能となる。
【００２３】
さらに、カッティングビット７は、カッタヘッド２の同一周面上に４個取り付けていて、カッタヘッド２を１回転する間に４個のもので代る代るアンカー２１を圧砕するため、アンカー２１への食い込み量を毎分１ｍｍ以上２ｍｍ以下と低く設定する場合でも、シールド掘進機の推進速度をそれほど低下させることはない。また、カッティングビット７は、本具体化例では通常のローラビットとは異なり刃先７ａに角部７ｃが形成されるように切欠き７ｂを設けているため、アンカー２１の素線を切欠き７ｂで動かないように拘束しながら、角部７ｃに引っかけるようにして切断することができて、アンカー２１の切断作業がきわめて効率的に行える。
【００２４】
本具体化例のシールド掘進機は、掘進時にアンカー２１に遭遇した場合、以上のようにして、アンカー２１を、通常はカッティングビット７で切削して切断するが、アンカー２１がカッタヘッド２の中心寄りに出現した場合、先行ビット８を設けていないシールド掘進機にあっては、アンカー２１が同時に複数のメインカッタビット９に当たって、アンカー２１の切断効率が低下することも考えられる。こうしたことから、本具体化例では、刃幅が３０ミリ以下とメインカッタビット９の略半分以下の刃幅が狭い先行ビット８を、メインカッタビット９に先行して切羽を切削できるようにカッタヘッド２に複数個取り付けている。そのため、万一、アンカー２１がカッティングビット７の内周側で先行ビット８に当たった場合でも、刃幅の狭い先行ビット８に当たることになり、アンカー２１を先行ビット８で切削する際に切削抵抗が軽減でき、アンカー２１の切断効率が低下することはない。しかも、こうした先行ビット８をカッタヘッド２の径方向に複数個取り付けて、これら複数個の先行ビット８を外周側に位置するものほど刃先の先端が低くなるように配置しているため、アンカー７が同時に複数の先行ビット８に当たることはほとんどない。したがって、このことによっても、先行ビット８でのアンカー２１の切削時の切削抵抗が軽減されるだけでなく、カッタヘッド２の駆動トルク２を刃幅の狭い１個の先行ビット８に集中させることができて、アンカー２１を効果的に切削し切断することができる。
【００２５】
本具体化例のシールド掘進機は、特に、掘進経路に位置するアンカー２１を検知するための地中レーダ６を付設していて、掘進経路に位置するアンカー２１の存在を事前に検知できるため、以上のような技術手段でアンカー２１を切断する場合、その切断に先立ち、アンカー２１の切削に最適な値に掘進速度を低下し、調節することができて、アンカー２１の切断作業を効率的に行いながら、切羽の掘削を中断することなくそのまま続行することができる。シールド掘進機の掘進経路にアンカー２１が埋設されている地山でシールド工法を実施する場合、このように、掘進経路に位置するアンカー２１の存在を前もって検知し、そのアンカー２１の存在の検知後、シールド掘進機の推進速度を調節し、少なくとも、カッタヘッド２が駆動不能とならない速度まで低下させて切羽を掘削し、こうしたプロセスにより、先行ビット８でアンカー２１を切断するようにするれば、シールド掘進機のカッタヘッド２に、カッティングビット７のようなアンカー２１の切断に最適のカッタビットが取り付けられていなくても、少なくともＰＣ鋼線を切削できる先行ビット８が取り付けられていれば、カッタヘッド２がアンカー２１に捕らえられことなくその回転でアンカー２１を切断できるようにするという初期の目的は達成される。本出願の第２番目の発明は、こうしたシールド工法の実施のプロセスに関するものである。
【００２６】
本具体化例のシールド掘進機では、特にローリング防止装置２０を設けているので、そのグリッパ部材を突出させて地山をグリップすることにより、アンカー２１の切断の際にカッタヘッド２を再起動する等何らかの原因で、カッタヘッド２の駆動トルクが一時的に上昇した場合でも、その反力でシールド本体１がローリングするのを防げる。本具体化例のシールド掘進機は、スクリューコンベア１７を備えた土圧式シールド掘進機であるため、切断したアンカー２１がそのスクリューコンベア１７の先端部に絡みつくことにより、スクリューコンベア１７が駆動不能になる危惧もある。しかるに、本具体化例では、スクリューコンベア１７を前進、後退可能に隔壁１ｂに取り付けてスライドジャッキ１８で後退できるようにし、また、スクリューコンベア１７の先端位置に設けた隔壁１ｂの開口部１６は、遮断ゲート１５を遮断ジャッキ１４で駆動して適宜開閉できるようにとともに、必要に応じて開口し得る点検口１９を設けため、万一、切断したアンカー２１がスクリューコンベア１７に絡んだ場合でも、スクリューコンベア１７を後退させるとともに開口部１６を遮断ゲート１５で遮蔽することにより、スクリューコンベア１７に絡んだアンカー２１を、その取り除き作業がしやすい状態で安全に点検口１９から取り除くことができる。
【００２７】
本具体化例では、カッティングビット７に多数の切欠き７ａを設けているが、この切欠き７ａは、アンカーの切断作業をより効果的に行えるようにするための付加的な技術手段であるから、必要に応じて適宜省略することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この出願のシールド掘進機に関する第１番目の発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の技術手段を採用しているので、本発明のシールド掘進機によれば、カッタヘッドがアンカーに捕らえられことなくその回転でアンカーを切断することができる。また、カッタヘッドを１回転する間に複数個のもので代る代るアンカーを圧砕できるようにしているため、アンカーへの食い込み量を低く設定しても、アンカーの切断速度が低下するのを防ぐことができる。
【００２９】
この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項２に記載の技術手段を採用すれば、万一、アンカーがカッティングビットの内周側で先行ビットに当たった場合でも、アンカーをこの先行ビットにより切断効率を低下させることなく切断することができる。この特許請求範囲の請求項２に記載の技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項３に記載の技術手段を採用すれば、このようにアンカーを先行ビットで切断する際、カッタヘッドの駆動トルクを刃幅の狭い１個の先行ビットに集中させることができてアンカーを効果的に切削することができる。この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項４に記載の技術手段を採用すれば、アンカーをカッティングビットで切断する際、アンカーをカッティングビットの切欠きで動かないように拘束しながら、その切欠きで形成された角部に引っかけるようにして切断することができて、アンカーの切断作業が一層効果的に行える。この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項５に記載の技術手段を採用すれば、掘進経路に位置するアンカーの存在を事前に検知することにより、アンカーの切削に先立ち、その切削に最適な値に掘進速度を低下し調節することができて、アンカーの切断作業を効率的に行いながら、切羽の掘削をそのまま続行することができる。
【００３０】
この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項６に記載の技術手段を採用すれば、カッタヘッドの駆動トルクが一時的に上昇した場合でも、その反力でシールド本体がローリングするのを防げる。この出願の第１番目の発明を具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項７に記載の技術手段を採用すれば、切断したアンカーが万一スクリューコンベアに絡まったときでも、点検口を開口してそのアンカーを取り除くことができ、スクリューコンベアが駆動不能になる危惧はない。この特許請求範囲の請求項７に記載の技術手段を採用して具体化する場合、特に、特許請求範囲の請求項８に記載の技術手段を採用すれば、こうして点検口を開口して切断したアンカーを取り除く際、取り除き作業がしやすい状態で安全に取り除くことができる。
【００３１】
この出願のシールド工法に関する第２番目の発明は、特許請求の範囲の請求項９に記載の技術手段を採用しているので、このシールド工法の発明によっても、この出願のシールド掘進機に関する第１番目の発明と同様、カッタヘッドがアンカーに捕らえられことなくその回転でアンカーを切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例のシールド掘進機の側断面図である。
【図２】図１の矢印Ａ−Ａ方向の矢視図である。
【図３】本発明の具体化例のシールド掘進機におけるカッティングビットの拡大断面図である。
【図４】図３の矢印Ｂ−Ｂの矢視図である。
【図５】図３のカッティングビットと対比するための通常のローラビットの要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１    シールド本体
１ａ  シールドジャッキ
２    カッタヘッド
３    スポーク
４    外周リング
５    センタービット
６    地中レーダ
７    カッティングビット
７ａ  刃先
７ｂ  切欠き
７ｃ  角部
７ｄ  固定軸部
７ｅ  固定軸部
８    先行ビット
９    メインカッタビット
１４    遮断ゲートジャッキ
１５    遮断ゲート
１６    開口部
１７    スクリューコンベア
１８    スライドジャッキ
１９    点検口
２０    ローリング防止装置
２１    アンカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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