シールドマシンの機械式ビット交換工法「THESEUS工法」を開発 -口径に関係なく、マシン内部から何度でも効率よく安全にビット交換が可能-

2021/02/22  日立造船 株式会社 


2021年 2月 22日
日立造船株式会社
大成建設株式会社

シールドマシンの機械式ビット交換工法「THESEUS 工法」を開発
-口径に関係なく、マシン内部から何度でも効率よく安全にビット交換が可能-

日立造船株式会社(社長兼COO:三野禎男)と大成建設株式会社(社長:相川善郎)は共同で、シールドマシンの口径に関係なく、マシン内部から可動式マンホールとスライド式交換装置を用いて、ビット交換を可能とする機械式ビット交換工法「THESEUS※1工法」(図 1 参照)を開発しました。本工法は、ビット交換用の立坑を新たに構築する必要がなくなるため、周辺環境への影響を軽減した施工を実現でき、また、何度でも効率よく安全にビット交換が可能です。

通常、シールドマシン先端部のカッターヘッドに設置された先行ビット※2は、摩耗が激しく、長距離掘進や硬質地盤、大きな玉石を含む砂礫地盤を掘進する場合には、施工途中でビット交換作業が必要となります。これまでは、地上よりビット交換のための立坑を掘り、カッターヘッドを露出させる方法で交換作業を行っていましたが、トンネル路線は幹線道路下に計画されていることが多いため、立坑工事に伴う交通渋滞や騒音の発生などが課題となっていました。また、外径9m超のような大口径シールドマシンでは、先行ビットを取付けているカッタースポーク内に作業空間を設けて、直接、人が出入りして交換することが可能ですが、外径3m程度の小口径シールドマシンでは、同様の方法を用いることは技術的に難しく、ビット交換用立坑を設置せざるを得ませんでした。

そこで、両社は、あらゆる口径のシールドマシンを対象に立坑を設けることなく、何度でも効率的かつ安全にビット交換ができる「THESEUS 工法」を開発し、この度、ビット交換機構の実大モデルを用いた実証実験を行い、その効果を確認しました。

本工法の特徴は以下のとおりです。

(1)可動式マンホールを活用し、シールドマシン口径に関係なく先行ビットを何度でも交換可能

カッターヘッドを回転させることで、1 基の可動式マンホールを用いてすべてのスポークに繰り返しアクセスが可能となり、シールドマシンの口径に関係なく、交換対象となる外周側に配置されたすべての先行ビットを交換できます。(図 2・3 参照)

(2) シールドマシン内からカッタースポークに直接アクセスし、効率よく短時間で交換可能

可動式マンホールを用いた実大モデルによる実証実験の結果、マンホールを介して内部に比較的広い作業空間を確保でき、シャッタースライド機構を採用することにより、旧ビット引込から新ビット設置まで1個当たり 20 分以内で交換できます。(図 2・3、写真 1・2、表1 参照)

(3) 地下数十mの水圧条件下で高い止水性を確保し、大気圧下で安全に交換可能

可動式マンホールとスポーク背面の接合箇所は、印籠継手※3の噛み合わせ効果により、地下数十mの水圧が作用する条件下でも止水性を確保できます(写真 3 参照)。また、可動式マンホールとスポーク内空間は上記の継手構造によりしっかり連結されるため、大気圧下の作業空間で安全にビットを交換できます。

今後、両社は、本工法を長距離シールド工事に導入し、ビット交換作業の効率化により生産性向上を図るとともに、周辺環境に配慮した工法として、更なる安全性の向上に努めてまいります。

公式ページ(続き・詳細)はこちら
http://www.hitachizosen.co.jp/%E3%80%90%E3%83%AA%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%80%91%E6%A9%9F%E6%A2%B0%E5%BC%8F%E3%83%93%E3%83%83%E3%83%88%E4%BA%A4%E6%8F%9B%E5%B7%A5%E6%B3%95.pdf

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