シールド工法による杭切断過程における動的応答特性を分析するために、南京地下鉄10号線のシールドが群杭工事を横断する背景を基に、数値シミュレーションと理論解析を組み合わせて、杭切断に伴う衝撃荷重が誘発する動的応答を解明した。カッティングヘッドに振動センサーを設置し、シールド杭切断カッティングヘッドの動的応答をモニタリングした。結果は、シールドが約5 mm/minの低速で鉄筋コンクリート杭を切断する際、推力およびトルクの変動は小さく、杭は円柱形で切断断面が徐々に拡大するため、推力およびトルクは明確な遅れ特性を示し、切断過程全体で推力およびトルクのピーク値は初期値の約1.3倍および1.25倍であった。数値シミュレーションの結果、複数回の切断作用下で鉄筋切断部は圧縮-引張破断を呈し、衝撃荷重の影響でカッティングヘッド軸受部位に複数の動的応答ピークが現れ、そのピーク値は約0.6gに達した。実測データでは、衝撃荷重下でカッティングヘッド軸受部位の振動加速度に約0.1秒間隔で連続する複数のピークが現れ、振幅は約0.5gに達し、実測衝撃応答波形は理論解と非常に類似し、相互に検証された。この波形は複数の工具による連続的な鉄筋切断の典型的特徴として位置付けられる。切断過程全体で加速度応答の実効値およびピーク値が著しく上昇し、最大強度は粘土質地盤を切断する場合の約2倍に達し、切断完了後は急速に低下した。

シールド杭切断; 鉄筋コンクリート杭; 動的応答; 時間周波数特性; リアルタイム監視; 数値解析