地中障害物の切断装置および切断方法
【課題】カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、障害物を切断する高圧水を噴射する噴射ノズルをカッタヘッドに設けることができる地中障害物の切断装置およびこの切断装置を用いた切断方法を提供する。
【解決手段】シールド掘進機１のカッタヘッド１０におけるカッタスポーク１１には、カッタビット取付部１３が設けられており、カッタビット取付部１３にはカッタビット１２が取り付けられている。カッタビット１２は、カッタビット１２の磨耗や損傷等が生じた場合に、他のカッタビット１２に交換可能とされている。このカッタビット取付部１３には、カッタビット１２に代えて、地中障害物を切断するための噴射装置５が取付可能とされている。
【解決手段】シールド掘進機１のカッタヘッド１０におけるカッタスポーク１１には、カッタビット取付部１３が設けられており、カッタビット取付部１３にはカッタビット１２が取り付けられている。カッタビット１２は、カッタビット１２の磨耗や損傷等が生じた場合に、他のカッタビット１２に交換可能とされている。このカッタビット取付部１３には、カッタビット１２に代えて、地中障害物を切断するための噴射装置５が取付可能とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に設けられ、地中に埋設されたまま残存する地下構造物などの地中障害物を切断する地中障害物の切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機によって地中を掘進する際、進行方向前方の地中に埋設されたまま残存する地下構造物などの地中障害物が存在することがある。このような地中障害物は、シールド掘進機による掘進の妨げとなるので、切断して除去するようにしている。地中障害物を切断する方法として、従来、残置杭等の障害物切断方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。この残置杭等の障害物切断方法では、研磨材を混入した高圧水を噴射ノズルから噴射することにより、障害物を切断するというものである。
【特許文献１】特許第３４１７５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に開示された障害物の切断方法では、シールド掘進機のカッタヘッドに個別に噴射ノズルを設けている。このため、噴射ノズルを設けるスペースをカッタヘッドに確保しなければならず、その分カッタヘッドにおけるカッタビットなどを設けるスペースが狭くなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、噴射ノズルなどの切断手段をカッタヘッドに設けることができる地中障害物の切断装置およびこの切断装置を用いた切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明に係る地中障害物の切断装置は、カッタビットが着脱可能に取り付けられたカッタビット取付部が形成されたカッタ面板を備えるシールド掘進機に設けられ、地中における障害物を切断する地中障害物の切断装置であって、カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を備え、カッタビットが取り外されたカッタビット取付部に切断手段が取り付けられているものである。
【０００６】
本発明に係る地中障害物の切断装置においては、シールド掘進機に設けられたカッタビット取付部に対して、カッタビットを取り外して取り付けられる。このため、切断手段を設置する際の専用のスペースを必要としないので、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、切断手段をカッタヘッドに設けることができる。
【０００７】
ここで、カッタビットは、カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具によって交換可能とされており、交換治具には、カッタビットを取り外した際に、カッタビット取付部における切羽側と反切羽側とを止水する止水部材が設けられている態様とすることができる。
【０００８】
このように、カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具を用いることにより、カッタビットを取り外し、切断手段を取り付ける際の作業を容易に行うことができる。また、交換治具には、カッタビットを取り外した際に、カッタビット取付部における切羽側と反切羽側と止水する止水部材が設けられている。このため、カッタビットを取り外している際におけるシールド掘進機内への地下水等の浸入を防止することができる。
【０００９】
さらに、切断手段は、切断溶液を噴射する噴射ノズルである態様とすることができる。
【００１０】
このように、地中障害物を切断する切断手段としては、切断溶液を噴射する噴射ノズルを好適に用いることができる。
【００１１】
また、切断溶液は、溶液本体と、溶液本体に混入される研磨材とを含み、噴射ノズルに対して、溶液本体を供給する溶液配管と、研磨材を供給する研磨材配管とが接続されており、溶液配管および研磨材配管は、いずれも噴射ノズルから取り外し可能とされている態様とすることができる。
【００１２】
このように、切断溶液としては、溶液本体（たとえば水）と、溶液本体に混入される研磨材とを混合したものを好適に用いることができる。また、溶液本体を供給する溶液配管と、研磨材を供給する研磨材配管とが、いずれも噴射ノズルから取り外し可能とされていることにより、噴射ノズルをカッタビット取付部に取り付ける際に、溶液配管や研磨材配管が邪魔にならないようにすることができる。
【００１３】
さらに、噴射ノズルを揺動可能に支持する揺動部材が設けられている態様とすることができる。
【００１４】
このような揺動部材が設けられていることにより、地中障害物を切断する際に、噴射ノズルによる切断溶液の噴射方向を所望の方向に容易に移動させることができる。
【００１５】
他方、本発明に係る地中障害物の切断方法は、カッタビットが着脱可能とされたカッタビット取付部を有するカッタ面板を備えるシールド掘進機の前方にある地中における障害物を切断する地中障害物の切断方法であって、カッタビット取付部に取り付けられたカッタビットを取り外し、カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段をカッタビット取付部に取り付け、切断手段によって地中障害物を切断することを特徴とする。
【００１６】
このとき、カッタ面板を回転させながら、切断手段によって地中障害物を切断する態様とすることができる。
【００１７】
このように、このように、カッタ面板を回転させながら地中障害物を切断することにより、切断手段をカッタ面板に対して相対的に移動させる手段を用いることなく、地中障害物を切断することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る地中障害物の切断装置によれば、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、障害物を切断する高圧水を噴射する噴射ノズルをカッタヘッドに設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本実施形態に係る地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機の正面図、図２はそのカッタヘッドの側断面図、図３は交換治具の分解側面図、図４は噴射装置の側断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機１は、カッタ面板となるカッタヘッド１０を備えている。カッタヘッド１０は、正面視して十字形状に配設されたカッタスポーク１１を有しており、カッタスポーク１１には、切羽の掘削を行う複数のカッタビット１２が取り付けられている。
【００２１】
また、図２に示すように、カッタスポーク１１には、カッタビット１２を取り付け可能なカッタビット取付部１３が設けられている。カッタビット取付部１３は円筒状をなし、カッタスポーク１１の裏面側（反切羽側）から表面側（切羽側）を貫通して取り付けられている。カッタビット取付部１３には、貫通穴１５が形成されており、カッタビット１２は貫通穴１５を貫通する形でカッタスポーク１１に取り付けられている。さらに、カッタビット取付部１３の後端部には、ボルト孔が形成されている。
【００２２】
カッタビット取付部１３の後端には、蓋部材１４が取付可能とされている。蓋部材は１４は、カッタビット取付部１３の後端部に形成されたボルト孔にボルトをねじ込むことによってカッタビット取付部１３の後端部に取り付けられている。この蓋部材１４によって、カッタビット取付部１３に形成された貫通穴１５が閉塞される。
【００２３】
また、カッタビット１２は、図２の位置Ｘに示すように、蓋部材１４を取り外すことにより、カッタスポーク１１から取り外すことができるように着脱自在とされている。こうして、カッタビット１２は、カッタビット１２の磨耗や損傷等が生じた場合に、他のカッタビット１２に交換可能とされている。カッタビット１２を取り外す際には、図３に示す交換治具２が用いられる。交換治具２は、接続胴部２１、ヨーク部材３０、およびゲート部材４０を備えている。接続胴部２１は、略円筒形状をなしている。カッタビット取付部１３における後端部には、接続胴部２１と略同径の嵌合部１６が形成されており、接続胴部２１の先端部は、この嵌合部１６に対して嵌合可能とされている。また、接続胴部２１の上部には、フック部材２２が設けられており、カッタビット取付部１３の後端部におけるカッタビット取付部１３の嵌合部１６に接続胴部２１を接続した際にフック部材２２の先端部が当接する位置に溝部１７が形成されている。
【００２４】
さらに、接続胴部２１の後端部には、ヨーク部材３０が接続されている。ヨーク部材３０は、略断面コ字形状をなす本発明のフードとなるヨーク３１と、取付部の後方に配置されたビット移動部材３２とを備えている。ヨーク３１は、上面部３１Ａ、下面部３１Ｂ、および背面部３１Ｃを備えている。上面部３１Ａおよび下面部３１Ｂの後端部は、それぞれ背面部３１Ｃに接続されている。また、接続胴部２１の後端部下側面には、ブラケット２３が設けられており、ヨーク３１の下面部３１Ｂの先端部は、ブラケット２３に対して回動可能に取り付けられている。さらに、上面部３１Ａの後端部は、背面部３１Ｃに対して回動可能とされている。
【００２５】
さらに、ヨーク３１の背面側に設けられたビット移動部材３２は、プッシュブルロッド３３を備えており、プッシュブルロッド３３の先端にはビット保持部材３４が取り付けられている。プッシュブルロッド３３は、ヨーク３１における背面部３１Ｃにねじ込まれており、プッシュブルロッド３３の外筒を回転させることによって、内ロッド部材がヨーク３１に対して前進または後退し、内ロッド部材の前進および後退に伴ってビット保持部材３４が前進および後退する。
【００２６】
ビット保持部材３４の先端部には、突起部が設けられており、カッタビット１２の後端面には、ビット保持部材３４における突起部が嵌合可能とされた嵌合孔が形成されている。ビット保持部材３４における突起部をカッタビット１２に形成された嵌合孔に嵌合させることによって、カッタビット１２がビット保持部材３４に保持される。
【００２７】
また、ゲート部材４０は、ヨーク部材３０におけるヨーク３１の先端部下面側に配置されたゲート板４１を備えている。ゲート板４１の側方には、ねじ状のゲート移動部材４２が設けられており、ゲート移動部材４２を回転させることにより、ゲート板４１が上下方向（ヨーク３１の径断面方向）に移動可能とされている。さらに、ゲート板４１における移動方向には、ゲート板受溝４３が形成されている。ゲート移動部材４２によってゲート板４１を移動させると、ゲート板受溝４３にゲート板４１が嵌め込まれる。また、ゲート板受溝４３にゲート板４１が嵌め込まれることにより、ゲート板４１によってヨーク３１が閉塞され、接続胴部２１からの浸水がゲート板４１によって防止される。
【００２８】
次に、本発明の切断手段となる噴射装置について説明する。図４に示すように、噴射装置５は噴射ノズル５０を備えている。噴射ノズル５０は、ケーシング５１に収容されており、ケーシング５１内に設けられた摺動機構５２によって摺動可能とされている。
【００２９】
摺動機構５２は、切羽方向に向けて水平に配設された一対の回転ネジ棒５３および摺動体５４を備えており、回転ネジ棒５３の端部には、回転ネジ棒５３を回転させる油圧モータ５５が取り付けられている。油圧モータ５５を作動させると、回転ネジ棒５３が回転し、回転ネジ棒５３の回転に伴って摺動体５４が移動する。摺動体５４には、噴射ノズル５０が固定されており、摺動体５４の移動に伴って噴射ノズル５０が移動する。
【００３０】
また、噴射ノズル５０の先端には、ボールバルブ５６および口元パッカー５７が設けられている。ボールバルブ５６は、ノズルを交換するとき本バルブを閉める場合に使用するバルブである。また、口元パッカー５７は、噴射ノズル５０から水が漏れないようにする場合の締めつけのために使用される。
【００３１】
この噴射装置５は、図２に示すように、カッタヘッド１０におけるカッタビット取付位置に対して、カッタビット１２に交換して取付可能とされている。図２における位置Ｙには、カッタビット１２に代えて、噴射装置５を取り付けた状態を示している。
【００３２】
さらに、蓋部材１４には、図示しないホース貫通孔が形成されており、噴射ノズル５０には、蓋部材１４におけるホース貫通孔を貫通する第一ホース５８および第二ホース５９が接続されている。また、図５に模式的に示すように、シールド掘進機１には、超高圧ポンプ６および研磨材供給装置７が設けられている。第一ホース５８は超高圧ポンプ６に接続され、第二ホース５９は研磨材供給装置７に接続されている。超高圧ポンプ６を作動させることにより、超高圧水が第一ホース５８を介して噴射ノズル５０に供給される。また、研磨材供給装置７を作動させることにより、研磨材が第二ホース５９を介して噴射ノズル５０に供給される。噴射ノズル５０では、超高圧水に研磨材が混合された切断水が噴射される。
【００３３】
以上の構成を有する本実施形態に係る地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機１では、地山を掘進する際には、カッタビット取付部１３にカッタビット１２を取り付けて、掘削を行う。また、掘削を進行している間に、シールド掘進機１の進行方向に残置杭などの地中障害物がある場合、カッタビット取付部１３に取り付けられたカッタビット１２を取り外し、カッタビット取付部１３に噴射装置５を取り付けて地中障害物の切断を行う。以下に、カッタビット１２の取り外しから噴射装置５の取り付けまでの手順について説明する。
【００３４】
カッタビット１２の取り外し作業は、図６〜図７に示す手順に沿って行われる。図６（ａ）に示すように、カッタスポーク１１におけるカッタビット取付部１３には、カッタビット１２が取り付けられている。このカッタビット１２を取り外すにあたり、最初に蓋部材１４をボルトＢをカッタビット取付部１３から取り外すことにより、蓋部材１４をカッタビット取付部１３から取り外す。
【００３５】
次に、図６（ｂ）に示すように、交換治具２における接続胴部２１をカッタスポーク１１における嵌合部１６に嵌め込み、フック部材２２を溝部１７に引っ掛けることにより、交換治具２をカッタビット取付部１３に取り付ける。この段階では、ゲート部材４０におけるゲート板４１は開いた状態とされている。続いて、プッシュブルロッド３３の外筒を回転させることにより、内ロッド部材を前進させ、ビット保持部材３４を前進させる。それから、図６（ｃ）に示すように、ビット保持部材３４における突起部をカッタビット１２の嵌合孔に嵌合させることにより、ビット保持部材３４によってカッタビット１２を保持する。
【００３６】
その後、図７（ａ）に示すように、ビット保持部材３４によってカッタビット１２を保持したまま、ビット保持部材３４を前進させたときにプッシュブルロッド３３の外筒を回転させた方向と反対方向にプッシュブルロッド３３の外筒を回転させ、ビット保持部材３４を後退させて、カッタビット１２を接続胴部２１の内部に引き込む。このとき、ゲート部材４０におけるゲート移動部材４２を操作してゲート板４１を上昇させ、ゲート板４１における上端部をゲート板受溝４３に嵌め込む。ゲート板４１における上端部をゲート板受溝４３に嵌め込むことにより、ゲート板４１によって接続胴部２１が閉塞される。ゲート板４１によって接続胴部２１を閉塞し、接続胴部２１を止水することによりシールド掘進機１内へのカッタビット取付部１３からの浸水を防止することができる。
【００３７】
こうして、ゲート板４１によって接続胴部２１を止水したら、ビット保持部材３４からカッタビット１２を取り外す。その後、図７（ｂ）に示すように、ヨーク部材３０におけるブラケット２３周りに回転させてヨーク３１を開き、ヨーク３１の上面部３１Ａを背面部３１Ｃに対して回転させ、ヨーク３１を開放する。ヨーク３１を開放したら、その開放部からカッタビット１２を取り出す。こうして、カッタビット１２の取り外し作業が終了する。
【００３８】
カッタビット１２を取り外したら、噴射装置５の取付作業を行う。噴射装置５の取付作業は、図８〜図９に示す手順に沿って行われる。噴射装置５を取り付ける際には、図８（ａ）に示すように、噴射装置５の先端を接続胴部２１に挿入する。次に、図８（ｂ）に示すように、ヨーク３１を閉じる。こうして、噴射装置５を接続胴部２１およびヨーク部材３０によって密閉する。
【００３９】
続いて、ゲート板４１を下降させて接続胴部２１とカッタビット取付部１３とを連通させる。その後、図８（ｃ）に示すように、プッシュブルロッド３３によって噴射装置５を押し出す。プッシュブルロッド３３によって噴射装置５を押し出すことにより、噴射装置５をカッタビット取付部１３に進入させる。
【００４０】
それから、図９（ａ）に示すように、噴射装置５をカッタビット取付部１３に取り付けたら、ヨーク部材３０および接続胴部２１をカッタビット取付部１３から取り外す。その後、図９（ｂ）に示すように、カッタビット取付部１３に蓋部材１４を取り付け、第一ホース５８および第二ホース５９を蓋部材１４におけるホース貫通孔に貫通させ、第一ホース５８および第二ホース５９をそれぞれ噴射ノズル５０に接続して、カッタビット１２と噴射装置５との交換作業が終了する。
【００４１】
こうして、本実施形態に係るシールド掘進機１では、カッタビット取付部１３にカッタビット１２および噴射装置５を取り付けることができる。図６〜図９に示す例では、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する例を示しているが、折損あるいは磨耗等したカッタビット１２を新品のカッタビットと交換する場合にも同様の手順によって交換作業を行うことができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機１では、シールド掘進機１に設けられたカッタビット取付部１３に対して、カッタビット１２を取り外して噴射装置５が取り付けられる。このため、噴射装置５を設置する際の専用のスペースを必要としないので、カッタビット１２などの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、噴射装置５をカッタヘッド１０に設けることができる
【００４３】
また、交換治具２を用いることにより、カッタビット取付部１３からカッタビット１２を取り外し、噴射装置５を取り付ける際の作業を容易に行うことができる。さらに、カッタビット１２を取り外す際に、ゲート部材４０やヨーク部材３０によってカッタビット取付部１３とシールド掘進機１の内側とを止水している。このため、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する際のシールド掘進機１内への地下水等の浸入を防止することができる。
【００４４】
次に、カッタビット取付部１３に噴射装置５を取り付けた後の噴射装置５による地中障害物の切断方法について説明する。地中障害物を切断する際には、噴射装置における噴射ノズル５０に対して、第一ホース５８から高圧水を供給するとともに、第二ホース５９から研磨材を供給する。高圧水は、超高圧ポンプ６から供給され、研磨材は研磨材供給装置７から供給される。
【００４５】
噴射ノズル５０に供給された高圧水に対して研磨材は高圧水に混合されて、本発明の切断溶液である研磨材混合高圧水となる。研磨材混合高圧水は、噴射ノズル５０から地中障害物に向けて噴射される。噴射ノズル５０から噴射される研磨材混合高圧水は、高い切断能力を発揮させるためには、その吹付け範囲が狭くなる。このため、噴射ノズル５０から噴射される研磨材混合高圧水を一点のみに吹き付けたのでは、地中障害物を切断することができなくなるので、噴射ノズル５０を少しずつ動かしながら研磨材混合高圧水を噴射することが要求される。
【００４６】
そこで、本実施形態に係るシールド掘進機１では、噴射ノズル５０を動かすために、カッタビット１２を取り付けてシールドトンネルを掘進する場合と同様に、カッタヘッド１０を回転させて噴射ノズル５０を動かすことができる。噴射ノズル５０がカッタビット取付部１３に取り付けられていることから、カッタヘッド１０を回転させることにより、噴射ノズル５０を少しずつ動かすことができる。このように、カッタヘッド１０を回転させて噴射ノズル５０を動かすようにすると、噴射ノズル５０を動かす駆動装置などを別途設ける必要がなくなる。
【００４７】
また、カッタビットの他の取付態様について説明する。図１０は、他の態様でカッタヘッドに取り付けられたカッタビットの拡大側断面図である。図１０に示すように、カッタビット１２は、カッタスポーク１１に設けられたカッタビット取付部６０に取り付けられている。
【００４８】
カッタビット取付部６０は、カッタスポーク１１に固定されたケーシング６１を備えている。ケーシング６１には、カッタビット１２の外径と略同径の貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２にカッタビット１２が貫通される。
【００４９】
ケーシング６１における貫通孔６２の長さ方向略中央部には、ボールバルブ６３が設けられている。ボールバルブ６３は、弁体６４を備えており、弁体６４には、貫通孔６２と略同径の貫通孔６５が形成されている。ボールバルブ６３は、外形が球形をなしており、貫通孔６２の長さ方向に直交する方向に沿った回転軸周りに９０度回転可能とされている。ボールバルブ６３には、図示しない付勢部材が設けられており、ボールバルブ６３は、付勢部材によって弁体６４が貫通孔６２を塞ぐ方向に付勢されている。
【００５０】
さらに、ケーシング６１の後方（坑口側）には、交換用カセット６６が取り付けられている。交換用カセット６６には、ケーシング６１に形成された貫通孔６２と略同径の貫通孔６７が形成されており、ケーシング６１に取り付けられた状態では、ケーシング６１にける貫通孔６２と交換用カセット６６における貫通孔６７は同軸状に配置される。交換用カセット６６は、カッタビット１２をカッタビット取付部６０に対して相対的に後退させて、ケーシング６１から引き抜かれたときに、カッタビット１２とともにケーシング６１から取り外し可能とされている。
【００５１】
カッタビット１２をカッタビット取付部６０から取り外す際には、カッタビット取付部６０の後方位置にジャッキ７０が配置される。ジャッキ７０は、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２を備えており、第１リンク機構７１は、２本のリンク部材を備え、その一端部同士が互いに回動可能に取り付けられている。また、第２リンク機構７２も同様に２本のリンク部材を備えており、その一端部同士が互いに回動可能に取り付けられている。
【００５２】
第１リンク機構７１および第２リンク機構７２における一方のリンクにおける他端部は、それぞれ基端側ブラケット７３に対して回動可能に取り付けられている。また、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２における他方のリンクにおける他端部は、それぞれ先端側ブラケット７４に対して回動可能に取り付けられている。基端側ブラケット７３は、シールド掘進機における仕切り板Ｓに対して固定可能とされている。一方、先端側ブラケット７４には、交換用カセット固定部材７５が取り付けられている。
【００５３】
このジャッキ７０は、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が互いに対称的に駆動し、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が非屈曲・屈曲状態に変化することで、ジャッキ７０が伸長・収縮する。具体的に、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が非屈曲状態のときにジャッキ７０が伸長し、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が屈曲状態のときにジャッキ７０が収縮する。
【００５４】
この態様に係るカッタビットについても、噴射装置との交換が可能とされている。以下、図１１を参照して、カッタビットと噴射装置との交換手順について説明する。カッタビットと噴射装置とを交換する際には、まず、カッタビット取付部６０からカッタビット１２を取り外す。そのため、図１１（ａ）に示すように、ジャッキ７０を仕切り板Ｂに取り付け、ジャッキ７０は伸長させて、交換用カセット固定部材７５に交換用カセット６６を取り付ける。
【００５５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ジャッキ７０を収縮させ、カッタビット１２をカッタビット取付部６０におけるケーシング６１から引き抜く。このとき、ボールバルブ６３が図示しない付勢部材の作用によって回転し、弁体６４によって貫通孔６２を閉塞する。こうして、弁体６４が貫通孔６２を閉塞することにより、貫通孔６２から土砂などがシールド掘進機１のチャンバなどへの侵入が阻止される。
【００５６】
こうして、ケーシング６１からカッタビット１２を引き抜いたら、図１１（ｃ）に示すように、交換用カセット６６をケーシング６１からカッタビット１２とともに取り外す。その後、ジャッキ７０から交換用カセット６６およびカッタビット１２を取り外す。このときにも、ケーシング６１における貫通孔６２はボールバルブ６３の弁体６４によって閉塞され、止水状態が維持されたままとなる。
【００５７】
その後、ジャッキ７０に対して、噴射装置５が取り付けられた交換用カセット６６を取り付け、ジャッキ７０を伸長させる。それから、ジャッキ７０を伸長させて、ケーシング６１における貫通孔６２に噴射装置５を挿入する。ここでの噴射装置５としては、カッタビット１２と略同径のものを用いている。
【００５８】
そして、交換用カセット６６からジャッキ７０を取り外す。こうして、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する。このようなものを用いて、カッタビットと噴射装置とを交換する態様とすることもできる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、噴射装置５におけるケーシング５１に対して噴射ノズル５０が固定されている態様としたが、噴射ノズル５０をケーシング５１に対して揺動させる揺動機構を設ける態様とすることができる。このときの揺動機構による揺動方向は、カッタヘッド１０の半径方向に沿った方向とするのが好適となる。カッタヘッド１０の半径方向に沿った方向に噴射ノズル５０を揺動させる揺動機構を有することにより、カッタヘッド１０を回転させただけでは向けることができない位置に噴射ノズル５０を向けることができるようになる。
【００６０】
また、上記実施形態では高圧水と研磨材を個別の配管を介して供給するようにしているが、これらを合わせて供給することもできる。さらに、上記実施形態では、切断手段として研磨材混合高圧水を噴射する噴射ノズルを用いているが、噴射ノズル以外の切断装置、たとえばカッタ装置などを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機の正面図である。
【図２】カッタヘッドの側断面図である。
【図３】交換治具の分解側面図である。
【図４】噴射装置の側断面図である。
【図５】噴射ノズルに接続される配管を説明する模式図である。
【図６】カッタビット取付部からカッタビットを取り外す工程を示す工程図である。
【図７】図６に続く工程を示す工程図である。
【図８】カッタビット取付部に噴射装置を取り付ける工程を示す工程図である。
【図９】図８に続く工程を示す工程図である。
【図１０】他の態様でカッタヘッドに取り付けられたカッタビットの拡大側断面図である。
【図１１】カッタビットを取り外してから噴射装置を取り付けるまでの工程を示す工程図である
【符号の説明】
【００６２】
１…シールド掘進機
２…交換治具
５…噴射装置
６…超高圧ポンプ
７…研磨材供給装置
１０…カッタヘッド
１１…カッタスポーク
１２…カッタビット
１３…カッタビット取付部
１４…蓋部材
１５…貫通穴
１６…嵌合部
１７…溝部
２１…接続胴部
２２…フック部材
２３…ブラケット
３０…ヨーク部材
３１…ヨーク
３１Ａ…上面部
３１Ｂ…下面部
３１Ｃ…背面部
３２…ビット移動部材
３３…プッシュブルロッド
３４…ビット保持部材
４０…ゲート部材
４１…ゲート板
４２…ゲート移動部材
４３…ゲート板受溝
５０…噴射ノズル
５１…ケーシング
５２…摺動機構
５３…回転ネジ棒
５４…摺動体
５５…油圧モータ
５６…ボールバルブ
５７…口元パッカー
５８…第一ホース
５９…第二ホース
６０…カッタビット取付部
６１…ケーシング
６２…貫通孔
６３…ボールバルブ
６４…弁体
６５…貫通孔
６６…交換用カセット
６７…貫通孔
７０…ジャッキ
７１…リンク機構
７２…リンク機構
７３…基端側ブラケット
７４…先端側ブラケット
７５…交換用カセット固定部材
Ｂ…仕切り板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に設けられ、地中に埋設されたまま残存する地下構造物などの地中障害物を切断する地中障害物の切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機によって地中を掘進する際、進行方向前方の地中に埋設されたまま残存する地下構造物などの地中障害物が存在することがある。このような地中障害物は、シールド掘進機による掘進の妨げとなるので、切断して除去するようにしている。地中障害物を切断する方法として、従来、残置杭等の障害物切断方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。この残置杭等の障害物切断方法では、研磨材を混入した高圧水を噴射ノズルから噴射することにより、障害物を切断するというものである。
【特許文献１】特許第３４１７５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に開示された障害物の切断方法では、シールド掘進機のカッタヘッドに個別に噴射ノズルを設けている。このため、噴射ノズルを設けるスペースをカッタヘッドに確保しなければならず、その分カッタヘッドにおけるカッタビットなどを設けるスペースが狭くなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、噴射ノズルなどの切断手段をカッタヘッドに設けることができる地中障害物の切断装置およびこの切断装置を用いた切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明に係る地中障害物の切断装置は、カッタビットが着脱可能に取り付けられたカッタビット取付部が形成されたカッタ面板を備えるシールド掘進機に設けられ、地中における障害物を切断する地中障害物の切断装置であって、カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を備え、カッタビットが取り外されたカッタビット取付部に切断手段が取り付けられているものである。
【０００６】
本発明に係る地中障害物の切断装置においては、シールド掘進機に設けられたカッタビット取付部に対して、カッタビットを取り外して取り付けられる。このため、切断手段を設置する際の専用のスペースを必要としないので、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、切断手段をカッタヘッドに設けることができる。
【０００７】
ここで、カッタビットは、カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具によって交換可能とされており、交換治具には、カッタビットを取り外した際に、カッタビット取付部における切羽側と反切羽側とを止水する止水部材が設けられている態様とすることができる。
【０００８】
このように、カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具を用いることにより、カッタビットを取り外し、切断手段を取り付ける際の作業を容易に行うことができる。また、交換治具には、カッタビットを取り外した際に、カッタビット取付部における切羽側と反切羽側と止水する止水部材が設けられている。このため、カッタビットを取り外している際におけるシールド掘進機内への地下水等の浸入を防止することができる。
【０００９】
さらに、切断手段は、切断溶液を噴射する噴射ノズルである態様とすることができる。
【００１０】
このように、地中障害物を切断する切断手段としては、切断溶液を噴射する噴射ノズルを好適に用いることができる。
【００１１】
また、切断溶液は、溶液本体と、溶液本体に混入される研磨材とを含み、噴射ノズルに対して、溶液本体を供給する溶液配管と、研磨材を供給する研磨材配管とが接続されており、溶液配管および研磨材配管は、いずれも噴射ノズルから取り外し可能とされている態様とすることができる。
【００１２】
このように、切断溶液としては、溶液本体（たとえば水）と、溶液本体に混入される研磨材とを混合したものを好適に用いることができる。また、溶液本体を供給する溶液配管と、研磨材を供給する研磨材配管とが、いずれも噴射ノズルから取り外し可能とされていることにより、噴射ノズルをカッタビット取付部に取り付ける際に、溶液配管や研磨材配管が邪魔にならないようにすることができる。
【００１３】
さらに、噴射ノズルを揺動可能に支持する揺動部材が設けられている態様とすることができる。
【００１４】
このような揺動部材が設けられていることにより、地中障害物を切断する際に、噴射ノズルによる切断溶液の噴射方向を所望の方向に容易に移動させることができる。
【００１５】
他方、本発明に係る地中障害物の切断方法は、カッタビットが着脱可能とされたカッタビット取付部を有するカッタ面板を備えるシールド掘進機の前方にある地中における障害物を切断する地中障害物の切断方法であって、カッタビット取付部に取り付けられたカッタビットを取り外し、カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段をカッタビット取付部に取り付け、切断手段によって地中障害物を切断することを特徴とする。
【００１６】
このとき、カッタ面板を回転させながら、切断手段によって地中障害物を切断する態様とすることができる。
【００１７】
このように、このように、カッタ面板を回転させながら地中障害物を切断することにより、切断手段をカッタ面板に対して相対的に移動させる手段を用いることなく、地中障害物を切断することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る地中障害物の切断装置によれば、カッタビットなどの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、障害物を切断する高圧水を噴射する噴射ノズルをカッタヘッドに設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本実施形態に係る地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機の正面図、図２はそのカッタヘッドの側断面図、図３は交換治具の分解側面図、図４は噴射装置の側断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機１は、カッタ面板となるカッタヘッド１０を備えている。カッタヘッド１０は、正面視して十字形状に配設されたカッタスポーク１１を有しており、カッタスポーク１１には、切羽の掘削を行う複数のカッタビット１２が取り付けられている。
【００２１】
また、図２に示すように、カッタスポーク１１には、カッタビット１２を取り付け可能なカッタビット取付部１３が設けられている。カッタビット取付部１３は円筒状をなし、カッタスポーク１１の裏面側（反切羽側）から表面側（切羽側）を貫通して取り付けられている。カッタビット取付部１３には、貫通穴１５が形成されており、カッタビット１２は貫通穴１５を貫通する形でカッタスポーク１１に取り付けられている。さらに、カッタビット取付部１３の後端部には、ボルト孔が形成されている。
【００２２】
カッタビット取付部１３の後端には、蓋部材１４が取付可能とされている。蓋部材は１４は、カッタビット取付部１３の後端部に形成されたボルト孔にボルトをねじ込むことによってカッタビット取付部１３の後端部に取り付けられている。この蓋部材１４によって、カッタビット取付部１３に形成された貫通穴１５が閉塞される。
【００２３】
また、カッタビット１２は、図２の位置Ｘに示すように、蓋部材１４を取り外すことにより、カッタスポーク１１から取り外すことができるように着脱自在とされている。こうして、カッタビット１２は、カッタビット１２の磨耗や損傷等が生じた場合に、他のカッタビット１２に交換可能とされている。カッタビット１２を取り外す際には、図３に示す交換治具２が用いられる。交換治具２は、接続胴部２１、ヨーク部材３０、およびゲート部材４０を備えている。接続胴部２１は、略円筒形状をなしている。カッタビット取付部１３における後端部には、接続胴部２１と略同径の嵌合部１６が形成されており、接続胴部２１の先端部は、この嵌合部１６に対して嵌合可能とされている。また、接続胴部２１の上部には、フック部材２２が設けられており、カッタビット取付部１３の後端部におけるカッタビット取付部１３の嵌合部１６に接続胴部２１を接続した際にフック部材２２の先端部が当接する位置に溝部１７が形成されている。
【００２４】
さらに、接続胴部２１の後端部には、ヨーク部材３０が接続されている。ヨーク部材３０は、略断面コ字形状をなす本発明のフードとなるヨーク３１と、取付部の後方に配置されたビット移動部材３２とを備えている。ヨーク３１は、上面部３１Ａ、下面部３１Ｂ、および背面部３１Ｃを備えている。上面部３１Ａおよび下面部３１Ｂの後端部は、それぞれ背面部３１Ｃに接続されている。また、接続胴部２１の後端部下側面には、ブラケット２３が設けられており、ヨーク３１の下面部３１Ｂの先端部は、ブラケット２３に対して回動可能に取り付けられている。さらに、上面部３１Ａの後端部は、背面部３１Ｃに対して回動可能とされている。
【００２５】
さらに、ヨーク３１の背面側に設けられたビット移動部材３２は、プッシュブルロッド３３を備えており、プッシュブルロッド３３の先端にはビット保持部材３４が取り付けられている。プッシュブルロッド３３は、ヨーク３１における背面部３１Ｃにねじ込まれており、プッシュブルロッド３３の外筒を回転させることによって、内ロッド部材がヨーク３１に対して前進または後退し、内ロッド部材の前進および後退に伴ってビット保持部材３４が前進および後退する。
【００２６】
ビット保持部材３４の先端部には、突起部が設けられており、カッタビット１２の後端面には、ビット保持部材３４における突起部が嵌合可能とされた嵌合孔が形成されている。ビット保持部材３４における突起部をカッタビット１２に形成された嵌合孔に嵌合させることによって、カッタビット１２がビット保持部材３４に保持される。
【００２７】
また、ゲート部材４０は、ヨーク部材３０におけるヨーク３１の先端部下面側に配置されたゲート板４１を備えている。ゲート板４１の側方には、ねじ状のゲート移動部材４２が設けられており、ゲート移動部材４２を回転させることにより、ゲート板４１が上下方向（ヨーク３１の径断面方向）に移動可能とされている。さらに、ゲート板４１における移動方向には、ゲート板受溝４３が形成されている。ゲート移動部材４２によってゲート板４１を移動させると、ゲート板受溝４３にゲート板４１が嵌め込まれる。また、ゲート板受溝４３にゲート板４１が嵌め込まれることにより、ゲート板４１によってヨーク３１が閉塞され、接続胴部２１からの浸水がゲート板４１によって防止される。
【００２８】
次に、本発明の切断手段となる噴射装置について説明する。図４に示すように、噴射装置５は噴射ノズル５０を備えている。噴射ノズル５０は、ケーシング５１に収容されており、ケーシング５１内に設けられた摺動機構５２によって摺動可能とされている。
【００２９】
摺動機構５２は、切羽方向に向けて水平に配設された一対の回転ネジ棒５３および摺動体５４を備えており、回転ネジ棒５３の端部には、回転ネジ棒５３を回転させる油圧モータ５５が取り付けられている。油圧モータ５５を作動させると、回転ネジ棒５３が回転し、回転ネジ棒５３の回転に伴って摺動体５４が移動する。摺動体５４には、噴射ノズル５０が固定されており、摺動体５４の移動に伴って噴射ノズル５０が移動する。
【００３０】
また、噴射ノズル５０の先端には、ボールバルブ５６および口元パッカー５７が設けられている。ボールバルブ５６は、ノズルを交換するとき本バルブを閉める場合に使用するバルブである。また、口元パッカー５７は、噴射ノズル５０から水が漏れないようにする場合の締めつけのために使用される。
【００３１】
この噴射装置５は、図２に示すように、カッタヘッド１０におけるカッタビット取付位置に対して、カッタビット１２に交換して取付可能とされている。図２における位置Ｙには、カッタビット１２に代えて、噴射装置５を取り付けた状態を示している。
【００３２】
さらに、蓋部材１４には、図示しないホース貫通孔が形成されており、噴射ノズル５０には、蓋部材１４におけるホース貫通孔を貫通する第一ホース５８および第二ホース５９が接続されている。また、図５に模式的に示すように、シールド掘進機１には、超高圧ポンプ６および研磨材供給装置７が設けられている。第一ホース５８は超高圧ポンプ６に接続され、第二ホース５９は研磨材供給装置７に接続されている。超高圧ポンプ６を作動させることにより、超高圧水が第一ホース５８を介して噴射ノズル５０に供給される。また、研磨材供給装置７を作動させることにより、研磨材が第二ホース５９を介して噴射ノズル５０に供給される。噴射ノズル５０では、超高圧水に研磨材が混合された切断水が噴射される。
【００３３】
以上の構成を有する本実施形態に係る地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機１では、地山を掘進する際には、カッタビット取付部１３にカッタビット１２を取り付けて、掘削を行う。また、掘削を進行している間に、シールド掘進機１の進行方向に残置杭などの地中障害物がある場合、カッタビット取付部１３に取り付けられたカッタビット１２を取り外し、カッタビット取付部１３に噴射装置５を取り付けて地中障害物の切断を行う。以下に、カッタビット１２の取り外しから噴射装置５の取り付けまでの手順について説明する。
【００３４】
カッタビット１２の取り外し作業は、図６〜図７に示す手順に沿って行われる。図６（ａ）に示すように、カッタスポーク１１におけるカッタビット取付部１３には、カッタビット１２が取り付けられている。このカッタビット１２を取り外すにあたり、最初に蓋部材１４をボルトＢをカッタビット取付部１３から取り外すことにより、蓋部材１４をカッタビット取付部１３から取り外す。
【００３５】
次に、図６（ｂ）に示すように、交換治具２における接続胴部２１をカッタスポーク１１における嵌合部１６に嵌め込み、フック部材２２を溝部１７に引っ掛けることにより、交換治具２をカッタビット取付部１３に取り付ける。この段階では、ゲート部材４０におけるゲート板４１は開いた状態とされている。続いて、プッシュブルロッド３３の外筒を回転させることにより、内ロッド部材を前進させ、ビット保持部材３４を前進させる。それから、図６（ｃ）に示すように、ビット保持部材３４における突起部をカッタビット１２の嵌合孔に嵌合させることにより、ビット保持部材３４によってカッタビット１２を保持する。
【００３６】
その後、図７（ａ）に示すように、ビット保持部材３４によってカッタビット１２を保持したまま、ビット保持部材３４を前進させたときにプッシュブルロッド３３の外筒を回転させた方向と反対方向にプッシュブルロッド３３の外筒を回転させ、ビット保持部材３４を後退させて、カッタビット１２を接続胴部２１の内部に引き込む。このとき、ゲート部材４０におけるゲート移動部材４２を操作してゲート板４１を上昇させ、ゲート板４１における上端部をゲート板受溝４３に嵌め込む。ゲート板４１における上端部をゲート板受溝４３に嵌め込むことにより、ゲート板４１によって接続胴部２１が閉塞される。ゲート板４１によって接続胴部２１を閉塞し、接続胴部２１を止水することによりシールド掘進機１内へのカッタビット取付部１３からの浸水を防止することができる。
【００３７】
こうして、ゲート板４１によって接続胴部２１を止水したら、ビット保持部材３４からカッタビット１２を取り外す。その後、図７（ｂ）に示すように、ヨーク部材３０におけるブラケット２３周りに回転させてヨーク３１を開き、ヨーク３１の上面部３１Ａを背面部３１Ｃに対して回転させ、ヨーク３１を開放する。ヨーク３１を開放したら、その開放部からカッタビット１２を取り出す。こうして、カッタビット１２の取り外し作業が終了する。
【００３８】
カッタビット１２を取り外したら、噴射装置５の取付作業を行う。噴射装置５の取付作業は、図８〜図９に示す手順に沿って行われる。噴射装置５を取り付ける際には、図８（ａ）に示すように、噴射装置５の先端を接続胴部２１に挿入する。次に、図８（ｂ）に示すように、ヨーク３１を閉じる。こうして、噴射装置５を接続胴部２１およびヨーク部材３０によって密閉する。
【００３９】
続いて、ゲート板４１を下降させて接続胴部２１とカッタビット取付部１３とを連通させる。その後、図８（ｃ）に示すように、プッシュブルロッド３３によって噴射装置５を押し出す。プッシュブルロッド３３によって噴射装置５を押し出すことにより、噴射装置５をカッタビット取付部１３に進入させる。
【００４０】
それから、図９（ａ）に示すように、噴射装置５をカッタビット取付部１３に取り付けたら、ヨーク部材３０および接続胴部２１をカッタビット取付部１３から取り外す。その後、図９（ｂ）に示すように、カッタビット取付部１３に蓋部材１４を取り付け、第一ホース５８および第二ホース５９を蓋部材１４におけるホース貫通孔に貫通させ、第一ホース５８および第二ホース５９をそれぞれ噴射ノズル５０に接続して、カッタビット１２と噴射装置５との交換作業が終了する。
【００４１】
こうして、本実施形態に係るシールド掘進機１では、カッタビット取付部１３にカッタビット１２および噴射装置５を取り付けることができる。図６〜図９に示す例では、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する例を示しているが、折損あるいは磨耗等したカッタビット１２を新品のカッタビットと交換する場合にも同様の手順によって交換作業を行うことができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機１では、シールド掘進機１に設けられたカッタビット取付部１３に対して、カッタビット１２を取り外して噴射装置５が取り付けられる。このため、噴射装置５を設置する際の専用のスペースを必要としないので、カッタビット１２などの部材を設けるスペースを十分に確保したまま、噴射装置５をカッタヘッド１０に設けることができる
【００４３】
また、交換治具２を用いることにより、カッタビット取付部１３からカッタビット１２を取り外し、噴射装置５を取り付ける際の作業を容易に行うことができる。さらに、カッタビット１２を取り外す際に、ゲート部材４０やヨーク部材３０によってカッタビット取付部１３とシールド掘進機１の内側とを止水している。このため、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する際のシールド掘進機１内への地下水等の浸入を防止することができる。
【００４４】
次に、カッタビット取付部１３に噴射装置５を取り付けた後の噴射装置５による地中障害物の切断方法について説明する。地中障害物を切断する際には、噴射装置における噴射ノズル５０に対して、第一ホース５８から高圧水を供給するとともに、第二ホース５９から研磨材を供給する。高圧水は、超高圧ポンプ６から供給され、研磨材は研磨材供給装置７から供給される。
【００４５】
噴射ノズル５０に供給された高圧水に対して研磨材は高圧水に混合されて、本発明の切断溶液である研磨材混合高圧水となる。研磨材混合高圧水は、噴射ノズル５０から地中障害物に向けて噴射される。噴射ノズル５０から噴射される研磨材混合高圧水は、高い切断能力を発揮させるためには、その吹付け範囲が狭くなる。このため、噴射ノズル５０から噴射される研磨材混合高圧水を一点のみに吹き付けたのでは、地中障害物を切断することができなくなるので、噴射ノズル５０を少しずつ動かしながら研磨材混合高圧水を噴射することが要求される。
【００４６】
そこで、本実施形態に係るシールド掘進機１では、噴射ノズル５０を動かすために、カッタビット１２を取り付けてシールドトンネルを掘進する場合と同様に、カッタヘッド１０を回転させて噴射ノズル５０を動かすことができる。噴射ノズル５０がカッタビット取付部１３に取り付けられていることから、カッタヘッド１０を回転させることにより、噴射ノズル５０を少しずつ動かすことができる。このように、カッタヘッド１０を回転させて噴射ノズル５０を動かすようにすると、噴射ノズル５０を動かす駆動装置などを別途設ける必要がなくなる。
【００４７】
また、カッタビットの他の取付態様について説明する。図１０は、他の態様でカッタヘッドに取り付けられたカッタビットの拡大側断面図である。図１０に示すように、カッタビット１２は、カッタスポーク１１に設けられたカッタビット取付部６０に取り付けられている。
【００４８】
カッタビット取付部６０は、カッタスポーク１１に固定されたケーシング６１を備えている。ケーシング６１には、カッタビット１２の外径と略同径の貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２にカッタビット１２が貫通される。
【００４９】
ケーシング６１における貫通孔６２の長さ方向略中央部には、ボールバルブ６３が設けられている。ボールバルブ６３は、弁体６４を備えており、弁体６４には、貫通孔６２と略同径の貫通孔６５が形成されている。ボールバルブ６３は、外形が球形をなしており、貫通孔６２の長さ方向に直交する方向に沿った回転軸周りに９０度回転可能とされている。ボールバルブ６３には、図示しない付勢部材が設けられており、ボールバルブ６３は、付勢部材によって弁体６４が貫通孔６２を塞ぐ方向に付勢されている。
【００５０】
さらに、ケーシング６１の後方（坑口側）には、交換用カセット６６が取り付けられている。交換用カセット６６には、ケーシング６１に形成された貫通孔６２と略同径の貫通孔６７が形成されており、ケーシング６１に取り付けられた状態では、ケーシング６１にける貫通孔６２と交換用カセット６６における貫通孔６７は同軸状に配置される。交換用カセット６６は、カッタビット１２をカッタビット取付部６０に対して相対的に後退させて、ケーシング６１から引き抜かれたときに、カッタビット１２とともにケーシング６１から取り外し可能とされている。
【００５１】
カッタビット１２をカッタビット取付部６０から取り外す際には、カッタビット取付部６０の後方位置にジャッキ７０が配置される。ジャッキ７０は、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２を備えており、第１リンク機構７１は、２本のリンク部材を備え、その一端部同士が互いに回動可能に取り付けられている。また、第２リンク機構７２も同様に２本のリンク部材を備えており、その一端部同士が互いに回動可能に取り付けられている。
【００５２】
第１リンク機構７１および第２リンク機構７２における一方のリンクにおける他端部は、それぞれ基端側ブラケット７３に対して回動可能に取り付けられている。また、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２における他方のリンクにおける他端部は、それぞれ先端側ブラケット７４に対して回動可能に取り付けられている。基端側ブラケット７３は、シールド掘進機における仕切り板Ｓに対して固定可能とされている。一方、先端側ブラケット７４には、交換用カセット固定部材７５が取り付けられている。
【００５３】
このジャッキ７０は、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が互いに対称的に駆動し、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が非屈曲・屈曲状態に変化することで、ジャッキ７０が伸長・収縮する。具体的に、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が非屈曲状態のときにジャッキ７０が伸長し、第１リンク機構７１および第２リンク機構７２が屈曲状態のときにジャッキ７０が収縮する。
【００５４】
この態様に係るカッタビットについても、噴射装置との交換が可能とされている。以下、図１１を参照して、カッタビットと噴射装置との交換手順について説明する。カッタビットと噴射装置とを交換する際には、まず、カッタビット取付部６０からカッタビット１２を取り外す。そのため、図１１（ａ）に示すように、ジャッキ７０を仕切り板Ｂに取り付け、ジャッキ７０は伸長させて、交換用カセット固定部材７５に交換用カセット６６を取り付ける。
【００５５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ジャッキ７０を収縮させ、カッタビット１２をカッタビット取付部６０におけるケーシング６１から引き抜く。このとき、ボールバルブ６３が図示しない付勢部材の作用によって回転し、弁体６４によって貫通孔６２を閉塞する。こうして、弁体６４が貫通孔６２を閉塞することにより、貫通孔６２から土砂などがシールド掘進機１のチャンバなどへの侵入が阻止される。
【００５６】
こうして、ケーシング６１からカッタビット１２を引き抜いたら、図１１（ｃ）に示すように、交換用カセット６６をケーシング６１からカッタビット１２とともに取り外す。その後、ジャッキ７０から交換用カセット６６およびカッタビット１２を取り外す。このときにも、ケーシング６１における貫通孔６２はボールバルブ６３の弁体６４によって閉塞され、止水状態が維持されたままとなる。
【００５７】
その後、ジャッキ７０に対して、噴射装置５が取り付けられた交換用カセット６６を取り付け、ジャッキ７０を伸長させる。それから、ジャッキ７０を伸長させて、ケーシング６１における貫通孔６２に噴射装置５を挿入する。ここでの噴射装置５としては、カッタビット１２と略同径のものを用いている。
【００５８】
そして、交換用カセット６６からジャッキ７０を取り外す。こうして、カッタビット１２と噴射装置５とを交換する。このようなものを用いて、カッタビットと噴射装置とを交換する態様とすることもできる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、噴射装置５におけるケーシング５１に対して噴射ノズル５０が固定されている態様としたが、噴射ノズル５０をケーシング５１に対して揺動させる揺動機構を設ける態様とすることができる。このときの揺動機構による揺動方向は、カッタヘッド１０の半径方向に沿った方向とするのが好適となる。カッタヘッド１０の半径方向に沿った方向に噴射ノズル５０を揺動させる揺動機構を有することにより、カッタヘッド１０を回転させただけでは向けることができない位置に噴射ノズル５０を向けることができるようになる。
【００６０】
また、上記実施形態では高圧水と研磨材を個別の配管を介して供給するようにしているが、これらを合わせて供給することもできる。さらに、上記実施形態では、切断手段として研磨材混合高圧水を噴射する噴射ノズルを用いているが、噴射ノズル以外の切断装置、たとえばカッタ装置などを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】地中障害物の切断装置を備えるシールド掘進機の正面図である。
【図２】カッタヘッドの側断面図である。
【図３】交換治具の分解側面図である。
【図４】噴射装置の側断面図である。
【図５】噴射ノズルに接続される配管を説明する模式図である。
【図６】カッタビット取付部からカッタビットを取り外す工程を示す工程図である。
【図７】図６に続く工程を示す工程図である。
【図８】カッタビット取付部に噴射装置を取り付ける工程を示す工程図である。
【図９】図８に続く工程を示す工程図である。
【図１０】他の態様でカッタヘッドに取り付けられたカッタビットの拡大側断面図である。
【図１１】カッタビットを取り外してから噴射装置を取り付けるまでの工程を示す工程図である
【符号の説明】
【００６２】
１…シールド掘進機
２…交換治具
５…噴射装置
６…超高圧ポンプ
７…研磨材供給装置
１０…カッタヘッド
１１…カッタスポーク
１２…カッタビット
１３…カッタビット取付部
１４…蓋部材
１５…貫通穴
１６…嵌合部
１７…溝部
２１…接続胴部
２２…フック部材
２３…ブラケット
３０…ヨーク部材
３１…ヨーク
３１Ａ…上面部
３１Ｂ…下面部
３１Ｃ…背面部
３２…ビット移動部材
３３…プッシュブルロッド
３４…ビット保持部材
４０…ゲート部材
４１…ゲート板
４２…ゲート移動部材
４３…ゲート板受溝
５０…噴射ノズル
５１…ケーシング
５２…摺動機構
５３…回転ネジ棒
５４…摺動体
５５…油圧モータ
５６…ボールバルブ
５７…口元パッカー
５８…第一ホース
５９…第二ホース
６０…カッタビット取付部
６１…ケーシング
６２…貫通孔
６３…ボールバルブ
６４…弁体
６５…貫通孔
６６…交換用カセット
６７…貫通孔
７０…ジャッキ
７１…リンク機構
７２…リンク機構
７３…基端側ブラケット
７４…先端側ブラケット
７５…交換用カセット固定部材
Ｂ…仕切り板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタビットが着脱可能に取り付けられたカッタビット取付部が形成されたカッタ面板を備えるシールド掘進機に設けられ、地中における障害物を切断する地中障害物の切断装置であって、
前記カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を備え、
前記カッタビットが取り外された前記カッタビット取付部に前記切断手段が取り付けられていることを特徴とする地中障害物の切断装置。
【請求項２】
前記カッタビットは、前記カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具によって交換可能とされており、
前記交換治具には、前記カッタビットを取り外した際に、前記カッタビット取付部における切羽側と反切羽側とを止水する止水部材が設けられている請求項１に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項３】
前記切断手段は、切断溶液を噴射する噴射ノズルである請求項１または請求項２に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項４】
前記切断溶液は、溶液本体と、前記溶液本体に混入される研磨材とを含み、
前記噴射ノズルに対して、前記溶液本体を供給する溶液配管と、前記研磨材を供給する研磨材配管とが接続されており、
前記溶液配管および前記研磨材配管は、いずれも前記噴射ノズルから取り外し可能とされている請求項３に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルを揺動可能に支持する揺動部材が設けられている請求項３または請求項４に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項６】
カッタビットが着脱可能とされたカッタビット取付部を有するカッタ面板を備えるシールド掘進機の前方にある地中における障害物を切断する地中障害物の切断方法であって、
前記カッタビット取付部に取り付けられたカッタビットを取り外し、
前記カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を前記カッタビット取付部に取り付け、
前記切断手段によって前記地中障害物を切断することを特徴とする地中障害物の切断方法。
【請求項７】
前記カッタ面板を回転させながら、前記切断手段によって前記地中障害物を切断する請求項６に記載の地中障害物の切断方法。
【請求項１】
カッタビットが着脱可能に取り付けられたカッタビット取付部が形成されたカッタ面板を備えるシールド掘進機に設けられ、地中における障害物を切断する地中障害物の切断装置であって、
前記カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を備え、
前記カッタビットが取り外された前記カッタビット取付部に前記切断手段が取り付けられていることを特徴とする地中障害物の切断装置。
【請求項２】
前記カッタビットは、前記カッタビット取付部に接続可能とされた交換治具によって交換可能とされており、
前記交換治具には、前記カッタビットを取り外した際に、前記カッタビット取付部における切羽側と反切羽側とを止水する止水部材が設けられている請求項１に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項３】
前記切断手段は、切断溶液を噴射する噴射ノズルである請求項１または請求項２に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項４】
前記切断溶液は、溶液本体と、前記溶液本体に混入される研磨材とを含み、
前記噴射ノズルに対して、前記溶液本体を供給する溶液配管と、前記研磨材を供給する研磨材配管とが接続されており、
前記溶液配管および前記研磨材配管は、いずれも前記噴射ノズルから取り外し可能とされている請求項３に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルを揺動可能に支持する揺動部材が設けられている請求項３または請求項４に記載の地中障害物の切断装置。
【請求項６】
カッタビットが着脱可能とされたカッタビット取付部を有するカッタ面板を備えるシールド掘進機の前方にある地中における障害物を切断する地中障害物の切断方法であって、
前記カッタビット取付部に取り付けられたカッタビットを取り外し、
前記カッタビット取付部に着脱可能とされた切断手段を前記カッタビット取付部に取り付け、
前記切断手段によって前記地中障害物を切断することを特徴とする地中障害物の切断方法。
【請求項７】
前記カッタ面板を回転させながら、前記切断手段によって前記地中障害物を切断する請求項６に記載の地中障害物の切断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２６３９２８（Ｐ２００９−２６３９２８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１２８７５（Ｐ２００８−１１２８７５）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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