シールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法
【課題】金属製以外の障害物であっても容易にその存在を検知することができる検知構造と方法を提供する。
【解決手段】シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、探査回転体を取り付ける。この探査回転体の一部に探査ビットを取り付ける。この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成する。探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成する。
【解決手段】シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、探査回転体を取り付ける。この探査回転体の一部に探査ビットを取り付ける。この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成する。探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に鋼材やコンクリート塊、アースアンカー体、ワイヤーなどの障害物が埋設されている場合がある。
シールド掘進機が掘進中にそのような地中の障害物に当たった場合には、カッターフェイスやカッタースポークに溶接やボルトアップにて固定してあるビットが破損する可能性がある。
ビットにワイヤーのような柔軟性のあるものがからむと、カッタースポークなどの回転が不可能となる場合もある。
また障害物が既存の構造物の仮設材、本設構造物にかかわらず、障害物に設計外の力を与えると、本来の構造物に影響を与えてしまう可能性もある。
そのような事故の発生を避けるために、例えば磁気や電磁波を切羽面から地中に発信し、その反射波を検出して前方の埋設障害物の存在を確認する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０６６８６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のシールド掘進機における地中障害物の探査方法にあっては、金属製の障害物の検知はできるが、コンクリート製のものなどには反応しなという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために本発明のシールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法は、シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、探査回転体を取り付け、この探査回転体の一部に、探査ビットを取り付け、この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成し、探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成したシールド掘進機における地中障害物探査装置を特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のシールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 金属製以外の障害物であっても容易にその存在を検知することができる。
＜２＞ したがって障害物によって掘削用ビットが破損する前に、地上から適切な処理を行うことができるから、それ以降のシールド掘進機の掘進に影響を与えることがない。
＜３＞ 複数個所に障害物があっても、次々と検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００７】
＜１＞全体の構成。
本発明の装置は図１、２に示すように、シールド掘進機１のカッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた探査回転体２と、探査回転体２に取付けた探査ビット２１、および検知装置とによって構成する。
探査回転体２は、図１に示すようにスポークと直交する方向に取付けることも、あるいは図２に示すようにスポークと平行方向に取付けることもできる。
【０００８】
＜２＞探査回転体２。
カッターフェイスやカッタースポーク１１は切羽面を掘削する回転盤であるが、その一部に、探査回転体２を取付ける。
探査回転体２は、カッターフェイスなどに取付けた掘削用ビット１２とは異なり、掘削を目的とするものではなく、探査を目的とするものである。
探査回転体２を回転するように構成する意味は、掘削のための回転ではなく、ひとつの探査ビット２１が破損した場合に、回転して他の探査ビット２１をカッターフェイス、カッタースポーク１１の表面に露出させるための構成である。
探査回転体２としては例えば図３に示すように、回転軸２２の周囲に三方向に向けて探査ビット２１を突設させた歯車状に形成する。
この探査回転体２の回転軸２２はカッターフェイスの回転中心からの放射線と一致する方向に向けて取り付ける。
あるいはカッターフェイスの回転中心からの放射線と直交する方向に向けて取り付ける。
探査回転体２の回転は、例えば探査回転体２の中心の回転軸２２に、一定角度だけ回転するロータリーエンコーダーなどを取り付け、そこへ電流、圧力油を供給して探査ビット２１を１コマつづ一方へ送る構成を採用する。
あるいは探査回転体２にラチェット機構の回転軸２２を備え、油圧ジャッキで１コマづつ一方へ送ることによって探査回転体２に一定量の回転を与える構成を採用する。
あるいは、油圧ジャッキだけで回転軸２２に回転を与え、常時ジャッキによる押し付け力を与えることによって探査ビット２１の反転を阻止する構成を採用することもできる。
回転体２を、三面を突出させた三角状の歯車に形成するだけでなく、四面、五面などの多数の面をもった角柱に形成することができる。
あるいは図４に示すように、中心の回転軸２２から翼状に２本の支持腕２３を突出させ、その先端に探査ビット２１を取付けた形状に構成することもできる。
【０００９】
＜３＞探査ビット２１。
この探査回転体２に取り付けた探査ビット２１は、他の掘削用ビット１２よりも破損しやすいように形成してある。
そのために、一定の外力がかかると探査ビット２１は折れてしまい、その結果探査ビット２１の回転軸２２には無理な外力が作用しない。
探査ビット２１が破損した場合に、探査回転体２は前記したように複数の探査ビット２１を備えているから、１コマだけ回転を与えて破損していない新たな探査ビット２１をカッターフェイスから前方に露出させることができる。
【００１０】
＜４＞検知機構。
探査ビット２１が破損した場合にその破損の状態を検知して、作業者に向けて表示するように構成してある。
そのための検知機構としては、例えば探査ビット２１が破損した際に、カッターフェイスやカッタースポーク１１の回転トルクの変化を数値化して探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することができる。
あるいは探査回転体２に荷重計を取付けておき、探査ビット２１が破損した際に、探査ビット２１を取付けてある回転体の荷重計の荷重変化によって、探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することができる。
あるいは探査ビット２１にセンサーを取付けておき、センサーの断線などによって、探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することもできる。
【００１１】
＜５＞障害物の検知の機能。
次の機能について説明する。
【００１２】
＜６＞常時は収納しておく構成。
上記したように探査ビット２１は掘削に使用するビットではないから、常時、前方に露出しておく必要はない。
そこで地上からの探査などによって障害物３の出現が予想される範囲を通過するに場合に限り、ジャッキなどによって探査回転体２をカッタースポーク１１の前面から前方に向けて押し出す。
こうして探査ビット２１を出現させて、カッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた掘削用ビット１２よりも前方に露出させる。（図５）
その状態でカッタースポーク１１を回転して掘削を継続すると、まず探査ビット２１の先端が障害物３に接触する。（図６）
そのままカッタースポーク１１の回転を続けると、次の回転で探査ビット２１が再度障害物３に衝突して破損してしまう。（図７）
探査ビット２１が地中の障害物３に当たって破損したら、上記したいずれかの検知機構によって破損状態を検知する。
そして作業員などが知りうる状態でその結果をディスプレイその他に表示して障害物３の存在を知らせる。
探査ビット２１の破損によって地中の障害物３の位置が明確になるから、地上から掘削してその障害物３を取り除くなどの作業を行う。
【００１３】
＜７＞常時、前方に突出させておく構成。
障害物３の位置の予想がつかないような場合には、探査回転体２を回転してその一部に取付けた探査ビット２１を出現させて、カッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた掘削用ビット１２よりも前方に露出させる。
その状態でカッタースポーク１１を回転して掘削用ビット１２による掘削を継続する。
探査ビット２１が地中の障害物３に当たって破損した場合には上記のケースと同様に地中の障害物３の位置が明確になるから、対応策を採用する。
【００１４】
＜８＞新たな探査ビット２１の露出。
障害物３に接触して探査ビット２１は破損しているから、そのままでは次の障害物３の検知はできない。
そこで探査回転体２を１コマ回転して新たな探査ビット２１を出現させて前面に露出させ、上記のような工程にしたがって次の障害物３に対応する。
上記したような簡単な構成を採用することによって、地中障害物３の出現の可能性のある範囲で施工するシールド工法、シールド掘進機１において、安価で確実に障害物３の探査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の探査装置をカッタースポークに配置したシールド掘進機の実施例の正面図。
【図２】他の実施例の正面図。
【図３】探査回転体の実施例の説明図。
【図４】他の探査回転体の実施例の説明図。
【図５】回転ビットをカッタースポークの前面から露出させた状態の説明図。
【図６】障害物に接触する直前の説明図。
【図７】障害物によって探査ビットが破損した状態の説明図。
【符号の説明】
【００１６】
１：シールド掘進機
１１：カッタースポーク
１２：掘削用ビット
２：探査回転体
２２：探査ビット
３：障害物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に鋼材やコンクリート塊、アースアンカー体、ワイヤーなどの障害物が埋設されている場合がある。
シールド掘進機が掘進中にそのような地中の障害物に当たった場合には、カッターフェイスやカッタースポークに溶接やボルトアップにて固定してあるビットが破損する可能性がある。
ビットにワイヤーのような柔軟性のあるものがからむと、カッタースポークなどの回転が不可能となる場合もある。
また障害物が既存の構造物の仮設材、本設構造物にかかわらず、障害物に設計外の力を与えると、本来の構造物に影響を与えてしまう可能性もある。
そのような事故の発生を避けるために、例えば磁気や電磁波を切羽面から地中に発信し、その反射波を検出して前方の埋設障害物の存在を確認する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０６６８６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のシールド掘進機における地中障害物の探査方法にあっては、金属製の障害物の検知はできるが、コンクリート製のものなどには反応しなという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために本発明のシールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法は、シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、探査回転体を取り付け、この探査回転体の一部に、探査ビットを取り付け、この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成し、探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成したシールド掘進機における地中障害物探査装置を特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のシールド掘進機における地中障害物探査装置と探査方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 金属製以外の障害物であっても容易にその存在を検知することができる。
＜２＞ したがって障害物によって掘削用ビットが破損する前に、地上から適切な処理を行うことができるから、それ以降のシールド掘進機の掘進に影響を与えることがない。
＜３＞ 複数個所に障害物があっても、次々と検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００７】
＜１＞全体の構成。
本発明の装置は図１、２に示すように、シールド掘進機１のカッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた探査回転体２と、探査回転体２に取付けた探査ビット２１、および検知装置とによって構成する。
探査回転体２は、図１に示すようにスポークと直交する方向に取付けることも、あるいは図２に示すようにスポークと平行方向に取付けることもできる。
【０００８】
＜２＞探査回転体２。
カッターフェイスやカッタースポーク１１は切羽面を掘削する回転盤であるが、その一部に、探査回転体２を取付ける。
探査回転体２は、カッターフェイスなどに取付けた掘削用ビット１２とは異なり、掘削を目的とするものではなく、探査を目的とするものである。
探査回転体２を回転するように構成する意味は、掘削のための回転ではなく、ひとつの探査ビット２１が破損した場合に、回転して他の探査ビット２１をカッターフェイス、カッタースポーク１１の表面に露出させるための構成である。
探査回転体２としては例えば図３に示すように、回転軸２２の周囲に三方向に向けて探査ビット２１を突設させた歯車状に形成する。
この探査回転体２の回転軸２２はカッターフェイスの回転中心からの放射線と一致する方向に向けて取り付ける。
あるいはカッターフェイスの回転中心からの放射線と直交する方向に向けて取り付ける。
探査回転体２の回転は、例えば探査回転体２の中心の回転軸２２に、一定角度だけ回転するロータリーエンコーダーなどを取り付け、そこへ電流、圧力油を供給して探査ビット２１を１コマつづ一方へ送る構成を採用する。
あるいは探査回転体２にラチェット機構の回転軸２２を備え、油圧ジャッキで１コマづつ一方へ送ることによって探査回転体２に一定量の回転を与える構成を採用する。
あるいは、油圧ジャッキだけで回転軸２２に回転を与え、常時ジャッキによる押し付け力を与えることによって探査ビット２１の反転を阻止する構成を採用することもできる。
回転体２を、三面を突出させた三角状の歯車に形成するだけでなく、四面、五面などの多数の面をもった角柱に形成することができる。
あるいは図４に示すように、中心の回転軸２２から翼状に２本の支持腕２３を突出させ、その先端に探査ビット２１を取付けた形状に構成することもできる。
【０００９】
＜３＞探査ビット２１。
この探査回転体２に取り付けた探査ビット２１は、他の掘削用ビット１２よりも破損しやすいように形成してある。
そのために、一定の外力がかかると探査ビット２１は折れてしまい、その結果探査ビット２１の回転軸２２には無理な外力が作用しない。
探査ビット２１が破損した場合に、探査回転体２は前記したように複数の探査ビット２１を備えているから、１コマだけ回転を与えて破損していない新たな探査ビット２１をカッターフェイスから前方に露出させることができる。
【００１０】
＜４＞検知機構。
探査ビット２１が破損した場合にその破損の状態を検知して、作業者に向けて表示するように構成してある。
そのための検知機構としては、例えば探査ビット２１が破損した際に、カッターフェイスやカッタースポーク１１の回転トルクの変化を数値化して探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することができる。
あるいは探査回転体２に荷重計を取付けておき、探査ビット２１が破損した際に、探査ビット２１を取付けてある回転体の荷重計の荷重変化によって、探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することができる。
あるいは探査ビット２１にセンサーを取付けておき、センサーの断線などによって、探査ビット２１の破損状態を検知するように構成することもできる。
【００１１】
＜５＞障害物の検知の機能。
次の機能について説明する。
【００１２】
＜６＞常時は収納しておく構成。
上記したように探査ビット２１は掘削に使用するビットではないから、常時、前方に露出しておく必要はない。
そこで地上からの探査などによって障害物３の出現が予想される範囲を通過するに場合に限り、ジャッキなどによって探査回転体２をカッタースポーク１１の前面から前方に向けて押し出す。
こうして探査ビット２１を出現させて、カッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた掘削用ビット１２よりも前方に露出させる。（図５）
その状態でカッタースポーク１１を回転して掘削を継続すると、まず探査ビット２１の先端が障害物３に接触する。（図６）
そのままカッタースポーク１１の回転を続けると、次の回転で探査ビット２１が再度障害物３に衝突して破損してしまう。（図７）
探査ビット２１が地中の障害物３に当たって破損したら、上記したいずれかの検知機構によって破損状態を検知する。
そして作業員などが知りうる状態でその結果をディスプレイその他に表示して障害物３の存在を知らせる。
探査ビット２１の破損によって地中の障害物３の位置が明確になるから、地上から掘削してその障害物３を取り除くなどの作業を行う。
【００１３】
＜７＞常時、前方に突出させておく構成。
障害物３の位置の予想がつかないような場合には、探査回転体２を回転してその一部に取付けた探査ビット２１を出現させて、カッターフェイスやカッタースポーク１１に取付けた掘削用ビット１２よりも前方に露出させる。
その状態でカッタースポーク１１を回転して掘削用ビット１２による掘削を継続する。
探査ビット２１が地中の障害物３に当たって破損した場合には上記のケースと同様に地中の障害物３の位置が明確になるから、対応策を採用する。
【００１４】
＜８＞新たな探査ビット２１の露出。
障害物３に接触して探査ビット２１は破損しているから、そのままでは次の障害物３の検知はできない。
そこで探査回転体２を１コマ回転して新たな探査ビット２１を出現させて前面に露出させ、上記のような工程にしたがって次の障害物３に対応する。
上記したような簡単な構成を採用することによって、地中障害物３の出現の可能性のある範囲で施工するシールド工法、シールド掘進機１において、安価で確実に障害物３の探査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の探査装置をカッタースポークに配置したシールド掘進機の実施例の正面図。
【図２】他の実施例の正面図。
【図３】探査回転体の実施例の説明図。
【図４】他の探査回転体の実施例の説明図。
【図５】回転ビットをカッタースポークの前面から露出させた状態の説明図。
【図６】障害物に接触する直前の説明図。
【図７】障害物によって探査ビットが破損した状態の説明図。
【符号の説明】
【００１６】
１：シールド掘進機
１１：カッタースポーク
１２：掘削用ビット
２：探査回転体
２２：探査ビット
３：障害物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、
探査回転体を取り付け、
この探査回転体の一部に、探査ビットを取り付け、
この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成し、
探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成した、
シールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項２】
探査回転体は、
歯車状に形成し、
各歯車に相当する部分に探査ビットをとりつけて構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項３】
探査ビットが破損した際に、
カッターフェイスやカッタースポークの回転トルクの変化によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項４】
探査ビットが破損した際に、
探査ビットを取付けた回転体の荷重計の荷重変化によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項５】
探査ビットが破損した際に、
探査ビットに取付けたセンサーの断線によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置を使用し、
障害物の出現が予想される場合に、
探査回転体を回転してその一部に取付けた探査ビットを出現させて、
カッターフェイスやカッタースポークに取付けた掘削用ビットよりも前方に露出させて掘削を継続し、
探査ビットが地中の障害物に当たって破損した場合に、
その破損状態を検知して表示する、シールド掘進機における地中障害物探査方法。
【請求項７】
請求項１記載の装置を使用し、
掘削中には、
探査回転体を回転してその一部に取付けた探査ビットを出現させて、
カッターフェイスやカッタースポークに取付けた掘削用ビットよりも前方に露出させて掘削を継続し、
探査ビットが地中の障害物に当たって破損した場合に、
その破損状態を検知して表示する、シールド掘進機における地中障害物探査方法。
【請求項１】
シールド掘進機のカッターフェイスやカッタースポークの内部に、
探査回転体を取り付け、
この探査回転体の一部に、探査ビットを取り付け、
この探査ビットは、他の掘削ビットよりも破損しやすいように形成し、
探査ビットの破損の状態を検知して表示するように構成した、
シールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項２】
探査回転体は、
歯車状に形成し、
各歯車に相当する部分に探査ビットをとりつけて構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項３】
探査ビットが破損した際に、
カッターフェイスやカッタースポークの回転トルクの変化によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項４】
探査ビットが破損した際に、
探査ビットを取付けた回転体の荷重計の荷重変化によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項５】
探査ビットが破損した際に、
探査ビットに取付けたセンサーの断線によって、
探査ビットの破損状態を検知するように構成した、
請求項１記載のシールド掘進機における地中障害物探査装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置を使用し、
障害物の出現が予想される場合に、
探査回転体を回転してその一部に取付けた探査ビットを出現させて、
カッターフェイスやカッタースポークに取付けた掘削用ビットよりも前方に露出させて掘削を継続し、
探査ビットが地中の障害物に当たって破損した場合に、
その破損状態を検知して表示する、シールド掘進機における地中障害物探査方法。
【請求項７】
請求項１記載の装置を使用し、
掘削中には、
探査回転体を回転してその一部に取付けた探査ビットを出現させて、
カッターフェイスやカッタースポークに取付けた掘削用ビットよりも前方に露出させて掘削を継続し、
探査ビットが地中の障害物に当たって破損した場合に、
その破損状態を検知して表示する、シールド掘進機における地中障害物探査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１７７５１８（Ｐ２００７−１７７５１８Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７７４９５（Ｐ２００５−３７７４９５）
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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