大林組と三菱重工業（株）（本社：東京都千代田区、社長：西岡喬）は、シールドマシンのカッタースポークに取り付けてあるカッタービットを、迅速に、安全に、何度でも交換できる「面板回転式カッタービット交換システム」を開発しました。
掘進途中のカッタービットの摩耗、損傷や、土質に適したカッタービットの選択など、カッタービットの交換を迅速に、安全に、何度でも行うことで、シールドトンネルの長距離化、大深度化に対応し、工期短縮とコスト削減を目指します。

近年、都心部におけるシールドトンネル工事は、用地の取得が困難なことや地表構造物の密集化などにより中間立坑の築造が難しく、またその築造コストを削減するために、長距離化する傾向にあります。また、平成12年5月19日付けで「大深度地下の公共的使用に関する特別措置法」が成立し、地下構造物の輻輳化という地下空間の利用状況と相俟って、今後、一般的に硬い地盤である大深度でのシールドトンネル工事が増えることが予想されます。これらの状況では、摩耗、損傷したカッタービットの交換が、施工効率に大きく影響します。また、長距離化によってさまざまな土質を掘進する必要性が生じた場合には、各土質に適したカッタービットを選択して交換することが施工効率に大きく影響します。

従来、カッタービットの交換は、中間立坑で行うか、掘進停止後、切羽部を地表から地盤改良し、掘進機の外部に作業員が出てカッタービットを交換する方法が一般的でしたが、今後、シールドトンネルの長距離化、大深度化により中間立坑の築造や地表からの地盤改良が難しくなることが予想されます。今後のシールドトンネルの施工効率は、いかに迅速に、安全に、何度でも、カッタービットを交換できるかに大きく影響されます。

今回開発した「面板回転式カッタービット交換システム」は シールドトンネルの長距離化、大深度化に対応するために開発した、迅速かつ安全に、何度でも、カッタービットを交換することができるシステムです。カッタービットの交換手順は、まずカッタースポークに取り付けてあるカッタービットを、カッタースポークごと掘進機内にスライドして引き込みます。次に面板背面に装備されたスリット板で扇形に開いている面板のスリットを塞ぎます。カッター外周部はムーバブルフードで､またスリット外周部はチューブシールで外部との遮断、止水を行います。これらの手順を終了後、チャンバー内でカッタービットを交換します。交換後は、これまでと逆の手順で、カッタースポークを戻し、掘進を再開します。
迅速かつ安全に、何度でも、カッタービットを交換することができるので、シールドトンネルの長距離化、大深度化ニーズに対応できます。

今回、開発した「面板回転式カッタービット交換システム」の特徴は次のとおりです。

1. カッタービット交換が迅速にしかも何度でもできます

   従来、薬液注入などで切羽の安定および止水を行った後に交換を行っていましたが、機械式のため地盤改良工は不要で、迅速に何度でもカッタービットを交換することができます。
   
   

2. 土質に適したカッタービットの交換が可能なので掘進速度を向上できます

   カッタービットを何度でも交換できるので、土質にあったカッタービットに交換することで掘進速度を向上することができ、工期を短縮できます。
   
   

3. 交換時の安全性が向上します

   作業員が掘進機の外部に出ずにしかも大気圧下でカッタービットを交換することができるので、安全に交換作業ができます。
   
   

今後、シールドトンネルの長距離化、大深度化に対応して、積極的に「面板回転式カッタービット交換システム」を提案し、掘進速度の向上による工期短縮とコスト削減をめざし、作業員の安全性向上を実現していきます。