(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機で地中を掘進し、その掘進時に掘進の障害となる地中障害物の存在を検知した後、シールド本体内に揺動可能に設置された障害物撤去手段のカッタをシールド本体のカッタヘッドの前方へ突出させることにより前記地中障害物を撒去するシールド工法において、シールド掘進機での掘進時に前記地中障害物を検知する第１の工程と、この第１の工程により前記地中障害物の存在を検知した後、シールド本体前部の周辺地山を支持することのできる筒状部材をカッタヘッド前面の切羽に向けて突出させてからシールド本体前部を後退させて、前記カッタヘッドから切羽に至るまでの距離を増加させて、筒状部材をその切羽の位置に取り残した状態にしながらシールド本体前部のみを後退させる第２の工程と、この第２の工程の終了後、前記カッタをカッタヘッド前方へ突出させると共に揺動させて前記地中障害物の撤去作業が可能な位置に位置決めし、前記カッタを駆動して前記カッタの駆動トルクを検知しながら前記カッタヘッドの前方へ前記カッタを突出させる押し込み速度を調節することにより、前記地中障害物を撤去する第３の工程とよりなることを特徴とするシールド工法。
【請求項２】
前記カッタの最大トルク及び前記押し込み速度は、前記地中障害物の種類及び周辺地盤の状態に応じて予め定めた基準値になるように設定されることを特徴とする請求項１記載のシールド工法。
【請求項３】
前記カッタの駆動トルクは、そのトルク過大検出レベル及びトルク過小検出レベルを前記地中障害物の種類及び周辺地盤の状態に応じて定義し、これらを地中障害物切削時における前記カッタのトルクと比較した結果に基づいて前記押し込み速度を決定することを特徴とする請求項１記載のシールド工法。
【請求項４】
前部に設けられたカッタヘッドがシールドジャッキにより推進されるシールド本体と、掘進の障害になる地中障害物を検知する障害物検知手段と、前記シールド本体内に揺動可能に設置され、前記カッタヘッド前方へ突出させることにより前記地中障害物を撤去する障害物撤去手段と、前記カッタヘッドの前方へ突出或いは前方より没入できるように前記シールド本体に出没可能に取り付けられ、前記カッタヘッドの前方へ突出させた際に周辺地山を支持することのできる筒状部材と、この筒状部材を出没させる筒状部材駆動手段とを備えたシールド掘進機において、前記障害物撤去手段のカッタの駆動トルクに応じて前記カッタヘッドの前方へ前記カッタを突出させるための押し込みジヤッキの押し込み速度を制御する制御手段を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記地中障害物の種類及び周辺地盤の状態に応じて予め定めた基準値になるように前記カッタの最大トルク及び前記押し込み速度を設定することを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記制御手段は、前記駆動トルクのトルク過大検出レベル及びトルク過小検出レベルを前記地中障害物の種類及び周辺地盤の状態に応じて定義し、これらを地中障害物切削時における前記カッタのトルクと比較した結果に基づいて前記押し込み速度を決定することを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記押し込み速度の制御に際し、前記カッタの駆動トルクが前記トルク過小検出レベルよりも低くなった時、このトルク過小検出レベルよりもトルク過大検出レベルを一時的に大きい値にすることを特徴とする請求項６記載のシールド掘進機。
【請求項８】
前記制御手段は、前記カッタの最大駆動トルク及び制御開始レベルを設定するトルク設定手段と、前記カッタの駆動トルクを検出するトルク検出手段と、前記カッタの切削時における駆動トルクと制御開始レベルを比較し、前記カッタの押し込み速度の補正量を演算する押し込み速度補正量演算手段と、前記カッタの押し込み速度の基準値を定義する押し込み速度設定手段と、前記カッタの押し込み速度の速度目標値を算出する押し込み速度補正手段と、前記カッタの押し込み速度を検出する押し込み速度検出手段と、前記カッタの押し込み速度を前記押し込み速度補正手段による算出速度に一致させる制御信号を出力する制御器とを具備することを特徴とする請求項４，５，６又は７記載のシールド掘進機。
【請求項９】
前記押し込み速度補正量演算手段は、トルク過小検出レベル及びトルク過大検出レベルの各々に対する駆動トルク検出値の差分を出力する引算器と、該引算器の出力に基づいてトルク偏差量を算出する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力に効果係数を乗じて押し込み速度補正量を算出する乗算器を備えることを特徴とする請求項８記載のシールド掘進機。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記押し込みジャッキに付属する油圧ポンプの傾転角を変化させてポンプ吐出量を調整し、前記押し込みジャッキの押し込み速度を調整することを特徴とする請求項４又は６記載のシールド掘進機。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記押し込みジャッキに付属する油圧ポンプ駆動装置の回転速度を調整し、これに伴うポンプ吐出量の変化によって前記押し込みジャッキの押し込み速度を調整することを特徴とする請求項４又は６記載のシールド掘進機。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記押し込みジャッキに付属する流量制御弁を調整して前記押し込みジャッキの押し込み速度制御を行うことを特徴とする請求項４又は６記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機で地中を掘進中、掘進の障害となる地中障害物の存在を検知した後、シールド本体内に設置された障害物撤去手段をカッタヘッド前方へ突出させて地中障害物を撤去しながら掘進するシールド工法及びシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機で地中を掘進してトンネル等の地下坑を掘削しているとき、特に、都市部においては、基礎坑、残置坑、シートパイル等の地中障害物の残骸に遭遇することがある。シールド掘進機の掘進経路に地中障害物の残骸が存在すると、カッタヘッドの掘削刃が損傷したり、掘進不能になる等して掘進の障害になる。シールド掘進機で地中を掘進中、こうした掘進の障害となる地中障害物に遭遇した場合、その撤去方法として、ウォータジェット、カッタビット、ブレーカ、ガス切断機を用いる等がある。いずれも、作業者が切羽に出て作業する必要があり、多大の時間と労力を要し、工事の長期化を招いていた。
【０００３】
こうした問題を解決する手段として、例えば、特願平８−８８３５０号に示されるシールド工法及びシールド掘進機があり、地中障害物を検知する障害物検知手段を備えて構成され、シールド本体内に揺動可能に支承されている。
【０００４】
このシールド掘進機は、地中を掘進中、掘進の障害となる地中障害物を障害物検知手段で探査し、その存在を検知し、地中障害物の分布状況に応じて周辺地盤を支持することのできる筒状部材を前方に突出させながらシールド本体前部を後退させ、シールド本体内に揺動可能に設置された障害物撤去手段をカッタヘッド前方へ突出させ、必要に応じて揺動させてシールド本体半径方向の位置を適当な位置に位置決めした後、これを駆動することにより地中障害物を切削し、コアとして取り出して撤去し、掘進を進めるように構成されている。したがって、このシールド掘進機を用いることにより、地中障害物を撤去する作業をシールド本体内に設置した障害物撤去手段で行えるため、作業者が切羽に出て撤去作業をする必要がなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のシールド掘進機によれば、シールド本体前部を後退させるため、カッタヘッドと切羽との間に空隙が生じる。障害物を撤去する作業は、障害物撤去手段を駆動して地中障害物を切削し、これをコアとして取り出して撤去し、掘進を進めるため、地中障害物を切削する際、障害物周辺の地盤に地中障害物の切削反力が働き、周辺地盤が崩壊する恐れがある。こうした事態の発生を防止するため、筒状部材を前方に突出させているが、完全に自立した状態の切羽の崩壊を防止する手段がない。例えば、切削反力が大きくなった場合等には自立した切羽が崩壊し、切削した地中障害物をコアとして取り出して撤去することができなくなる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、障害物撤去時の切羽の崩壊を防止でき、地中障害物を掘進断面の広範な領域にわたって安全かつ確実に撤去することのできるシールド工法及びシールド掘進機を提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、シールド掘進機で地中を掘進し、その掘進時に掘進の障害となる地中障害物の存在を検知した後、シールド本体内に揺動可能に設置された障害物撤去手段のカッタをシールド本体のカッタヘッドの前方へ突出させることにより前記地中障害物を撒去するシールド工法において、シールド掘進機での掘進時に前記地中障害物を検知する第１の工程と、この第１の工程により前記地中障害物の存在を検知した後、シールド本体前部の周辺地山を支持することのできる筒状部材をカッタヘッド前面の切羽に向けて突出させてからシールド本体前部を後退させて、前記カッタヘッドから切羽に至るまでの距離を増加させて、筒状部材をその切羽の位置に取り残した状態にしながらシールド本体前部のみを後退させる第２の工程と、この第２の工程の終了後、前記カッタをカッタヘッド前方へ突出させると共に揺動させて前記地中障害物の撤去作業が可能な位置に位置決めし、前記カッタを駆動して前記カッタの駆動トルクを検知しながら前記カッタヘッドの前方へ前記カッタを突出させる押し込み速度を調節することにより、前記地中障害物を撤去する第３の工程とにより、前記地中障害物を撤去するシールド工法にしている。
【０００８】
上記の工法によれば、地中障害物を検知した後、筒状部材をカッタヘッド前面の切羽に向けて突出させてから筒状部材を残したままシールド本体前部を後退させる第２の工程の後、カッタをカッタヘッド前方へ突出させると共に揺動させて位置決めし、地中障害物を撤去する第３の工程を実行する過程で、カッタを突出させる速度が障害物撤去時の前記カッタの駆動トルクを検知、すなわち地中障害物の切削力を監視しながら調節される。この結果、駆動トルクが過大又は過小になっても、カッタヘッドの押し込み速度は切羽に余計な力が働かないように設定されるので、シールド本体を後退させても切羽の崩壊を防止することが可能になる。
【０００９】
また、上記の目的は、前部に設けられたカッタヘッドがシールドジャッキにより推進されるシールド本体と、掘進の障害になる地中障害物を検知する障害物検知手段と、前記シールド本体内に揺動可能に設置され、前記カッタヘッド前方へ突出させることにより前記地中障害物を撤去する障害物撤去手段と、前記カッタヘッドの前方へ突出或いは前方より没入できるように前記シールド本体に出没可能に取り付けられ、前記カッタヘッドの前方へ突出させた際に周辺地山を支持することのできる筒状部材と、この筒状部材を出没させる筒状部材駆動手段とを備えたシールド掘進機において、前記障害物撤去手段のカッタの駆動トルクに応じて前記カッタヘッドの前方へ前記カッタを突出させるための押し込みジヤッキの押し込み速度を制御する制御手段を設けたシールド掘進機によっても達成される。
【００１０】
この構成によれば、カッタヘッドの前方へ障害物撤去手段のカッタを突出させるための押し込みジヤッキの押し込み速度が、カッタの駆動トルクに応じて過大又は過小にならない様に設定される結果、地中障害物の周辺の地盤に過大な切削力が加わるのが防止され、自立した切羽を崩壊させることなく、地中障害物を撤去することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明によるシールド掘進機を示す側断面図、図２は図１の矢印Ａ−Ａ矢視図である。
シールド本体１は円筒状を成し、後記するカッタヘッド２を備え、不図示のシールドジャッキにより推進される。カッタヘッド２は切羽を切断するもので、多数のカッタビットが図２に示す面板１７に取り付けられている。隔壁３は掘削土砂の取込部であるチャンバ１１とシールド本体１の機内側とを仕切っている。カッタヘッド２は旋回ベアリング１３ａによって支持され、この旋回ベアリング１３ａの旋回ギアとピニオン１３ｂからなる減速機構を介してカッタ駆動用油圧モータ１３ｃの回転動力が伝達される。
【００１２】
カッタヘッド２には、図２に示すように、掘削手段としてのカッタビットが放射状に付設されている。面板１７には半径方向に長孔１８が開口され、筒状掘削機１２（障害物撤去手段）が挿通できるようにしている。同様の長孔１８ａは隔壁３にも設けられ、隔壁３に設けられた遮蔽板５で開閉できるようになっている。この遮蔽板５は、図４に示すように、隔壁３に取り付けたガイドレール１６に揺動自在に装着され、同様にガイドレール１６に設けられた遮蔽板開閉ジャッキ１５により左右に揺動するように駆動して開閉できるようになっている。遮蔽板５は筒状掘削機１２を隔壁３の長孔１８ａに挿通させようとする時に開放され、筒状掘削機１２の不使用時には閉鎖される。
【００１３】
隔壁３はカッタヘッド２と一緒に回転できるように、シールド本体１に回転自在に取り付けられており、カッタヘッド２と隔壁３とは筒状掘削機１２と三者一体になって回転する。更に、図３のように、隔壁３には筒状掘削機１２を支持するための固定フレーム１９が設けられ、球面軸受４を介して筒状掘削機１２を揺動自在に支持する。筒状掘削機１２はシールド掘進機による掘進の障害となる地中障害物を撤去することのできる地中障害物撤去手段となる。こうした機能を達成するため、筒状掘削機１２は隔壁３の長孔１８ａ及びカッタヘッド２の長孔１８を通じてカッタヘッド２の前方へ突出して位置決めをすることができ、この後、筒状掘削機１２を駆動して前方の地中障害物を撤去する。なお、１１１は障害物検知手段、１５５はスライド外筒（筒状部材）、１５６はスライド外筒を駆動する筒状部材駆動手段、１５７はカッタビットである。
【００１４】
次に、図３（図１の筒状掘削機１２の部分拡大図）、図５（図３のＣ−Ｃ矢視図）及び図６（図３のＤ−Ｄ矢視図）を参照して筒状掘削機１２の構成を説明する。
各図において、６は先端にカッタ２７を有するシリンダ状の外筒、７は外筒６内に摺動自在に且つ気密状態に嵌入された筒状のピストン、２０はジャッキフレーム、２１はジャッキフレーム２０に摺動自在に嵌入された筒状のスライドフレームである。外筒６はジャッキフレーム２０及びスライドフレーム２１内で前後に摺動し、回転可能に嵌挿され、且つジャッキフレーム２０との間の隙間をシール２０ａで密封されることにより、前記隙間から地下水や土砂等の侵入を防止することができる。この外筒６は外筒回転駆動装置２２で駆動されることにより回転し、この回転によって先端のカッタ２７で地中障害物を切削し、円筒状に切り取ることができる。この切り取られた地中障害物の切片は、外筒６の筒内に取り込まれる。
【００１５】
ピストン７は地中障害物の撤去時に地下水や土砂等が外筒６を通じて機内に侵入するのを阻止する働きをする。ピストン７には前端閉鎖部に薬液注入口２８を通じて外筒６内に瞬結性の薬液を注入することにより、筒内に取り込まれた地中障害物の切片を固化して筒内に保持できるようにしている。ピストン７は、こうして外筒６内に保持した地中障害物の切片をプッシュジャッキ１４の駆動により押し出す働きもする。
【００１６】
筒状掘削機１２は地中障害物をシールド本体１の全断面にわたって撤去できるようにすることが必要である。このため、カッタヘッド２の前方に突出してシールド本体１の軸方向の所望の位置に位置決めができるようにすると共に、シールド本体１の半径方向の所望の位置に位置決めができるようにする必要がある。これらの要求を満たすため、筒状掘削機１２には以下に説明する各種の手段が設けられている。
【００１７】
スィングジャッキ８は、各端部が隔壁３とジャッキフレーム２０に取り付けられ、その伸縮によりジャッキフレーム２０をシールド本体半径方向へ傾動させることができるように構成されている。隔壁３の長孔１８ａ及びカッタヘッド２の長孔１８を通じて筒状掘削機１２をカッタヘッド２の前方へ突出させた際、スィングジャッキ８の伸縮によりジャッキフレーム２０をシールド本体半径方向に傾動させれば、筒状掘削機１２は長孔に沿ってシールド本体半径方向に揺動する。したがって、スィングジャッキ８は筒状掘削機１２をシールド本体半径方向に位置決めする働きをする。
【００１８】
筒状掘削機１２はカッタヘッド２を回転させることにより、シールド本体周方向の所望の位置へ移動させることができ、スィングジャッキ８と共にカッタヘッド２を適切に操作すれば、シールド本体１の掘削断面のどの領域にでも位置決めすることができる。グリッパジャッキ９はジャッキフレーム２０に取り付けられ、外筒６の周囲に複数個が配置され、その伸縮によって外筒６の把持及びその開放が行われる。このグリッパジャッキ９はスライドフレーム２１に連動して外筒６を支持し、調芯をする働きをする。また、外筒６やピストン７に土圧や水圧がかかっている場合、後記するハンドジャッキ部２５を開放したとき、ハンドジャッキ部２５が外筒６を再度堅縛するまでの間把持し、外筒６やピストン７がその土圧等で後退するのを防止する。
【００１９】
押し込みジャッキ１０は、各端部をジャッキフレーム２０とスライドフレーム２１に取り付け、その伸縮により、スライドフレーム２１をジャッキフレーム２０に対して摺動しながらシールド本体軸方向へ移動させることができる。押し込みジャッキ１０は周方向に複数個が設置され、後記するようにグリッパジャッキ９やハンドジャッキ部２５を操作しながら伸縮を繰り返すことにより、外筒６を前進・後退させる。この様に、外筒６のシールド本体軸方向の位置決めは、この押し込みジャッキ１０を用いて行われる。
【００２０】
プッシュジャッキ１４は、各端部を外筒６及びピストン７の各々の内周壁に取り付けられている。プッシュジャッキ１４の伸縮により、ピストン７を外筒６に対して摺動しながらシールド本体軸方向に移動させることができる。ジャッキフレーム２０は、その前端部に球面軸受４を固着し、固定フレーム１９の内周面に形成した球面状の凹部に嵌め込むと同時に回転軸３０で支えることにより、固定フレーム１９によって支持される。筒状掘削機１２を揺動させる場合、この球面軸受４に設けられた回転軸３０が揺動の支点になる。スライドフレーム２１には、これを回転駆動し、或いは把持するための装置が設置されている。
【００２１】
２３はピニオンであり、スライドフレーム２１に取り付けられた外筒回転駆動装置２２の出力側に連結されている。２４は外歯付き旋回輪であり、外輪と内輪を有し、外輪にピニオン２３と噛み合う外歯を持っている。２５はバンドジャッキ部であり、外筒６を堅縛して把持する。外歯付き旋回輪２４の内輪側はスライドフレーム２１に取り付けられ、非回転部分となる。また、外歯付き旋回輪２４の外輪側には、バンドジャッキ部２５が取り付けられている。
【００２２】
バンドジャッキ部２５は、図６に示すように、複数の円弧状のリンク２５ａの端部同士を軸着して鎖状部材を形成し、この鎖状部材の両端部をバンドジャッキ２６の両端部に連結することにより、リング状のバンドを成すように形成されている。したがって、バンドジャッキ２６を縮めてバンドジャッキ部２５に堅縛力を付与し、外筒６を把持し、しかる後に外筒回転駆動装置２２を駆動すると、その回転力はピニオン２３を介して外歯付き旋回輪２４の外輪に伝達され、この外輪に取り付けられているバンドジャッキ部２５に伝達され、外筒６を回転駆動する。また、バンドジャッキ部２５で外筒６を把持した上で、押し込みジャッキ１０を伸縮すると、その力はスライドフレーム２１及びバンドジャッキ部２５を介して外筒６に伝達されるので、その伸縮により外筒６を後退又は前進させることができる。したがって、バンドジャッキ部２５で外筒６を把持した後、押し込みジャッキ１０と外筒回転駆動装置２２とを駆動して外筒６を徐々に前進させながら回転すると、地中障害物を切削することができる。
【００２３】
ところで、前記したように、外筒６はバンドジャッキ部２５を介して外筒回転駆動装置２２により回転駆動され、この外筒回転駆動装置２２はスライドフレーム２１に取り付けられていることから、外筒６の回転反力はスライドフレーム２１に作用する。そして、このスライドフレーム２１は、ジャッキフレーム２０に摺動自在に嵌入しているため、外筒６の回転反力が作用すると回動するという不都合が生じる。そこで、外筒回転駆動装置２２の駆動時に外筒６の回転反力を受けても、スライドフレーム２１が回動しないようにするため、回転反力受け機構を設けている。
【００２４】
図５は回転反力受け機構の構成例を示す。図５において、２１ａはジャッキフレーム２０の外周部に設けられたガイドピン挿通用ブラケットであり、ピン孔を備えている。２９はガイドピン挿通用ブラケット２１ａのピン孔に挿通されたガイドピンであり、スライドフレーム２１の外周部に固定されている。ガイドピン挿通用ブラケット２１ａ及びガイドピン２９は、左右対象に一対が設けられている。
【００２５】
スライドフレーム２１はガイドピン挿通用ブラケット２１ａによりガイドピン２９を介して回り止めされるため、外筒回転駆動装置２２の駆動時に外筒６の回転反力が作用しても回動することはない。また、ガイドピン２９は、押し込みジャッキ１０によって外筒６を前後に移動させる際のスライドフレーム２１のガイドとして兼用することができる。なお、ジャッキフレーム２０は、回転軸３０により固定フレーム１９に支持されているため、外筒６の回転反力が作用しても回動することはない。
【００２６】
次に、以上のような筒状掘削機１２を用いて地中障害物を撤去するための基本的な操作を図７〜図１０を参照して説明する。
地中障害物１１０を撤去するに際しては、まず、遮蔽板５を開いた後、バンドジャッキ部２５で外筒６を堅縛して把持すると共に、グリッパジャッキ９による外筒６の把持を解除し、この後、押し込みジャッキ１０を縮小して外筒６をスライドフレーム２１の前進に連動させて前進させる。このようにして外筒６を前進させた後、ついでグリッパジャッキ９で外筒６を把持すると共に、バンドジャッキ部２５による外筒６の把持を解除し、この後、押し込みジャッキ１０を伸長して外筒６を連動させることなくスライドフレーム２１のみを後退させると共に、押し込みジャッキ１０の後端部を外筒６に対して相対的に後退させる。この結果、スライドフレーム２１と押し込みジャッキ１０は共に原位置に復帰する。
【００２７】
以上により、外筒６を単位距離前進させるための１サイクルの操作を終了する。地中障害物１１０の撤去を開始するとき、以上のような「バンドジャッキ部２５による外筒６の把持」−「グリッパジャッキ９による外筒６の把持の解除」−「押し込みジャッキ１０の縮小」−「グリッパジャッキ９による外筒６の把持」−「バンドジャッキ部２５による外筒６の把持の解除」−「押し込みジャッキ１０の伸長」の操作を何度も繰り返して押し込みジャッキ１０の尺取り虫的な動作により、外筒６を小刻みに前進させ、筒状掘削機１２を図７に示すように、カッタヘッド２の長孔１８から突出させ、地山１００に当接させる。
【００２８】
筒状掘削機１２のカッタ２７が地山１００に当接すると、バンドジャッキ部２５は外筒６を堅縛及び把持する。この後、押し込みジャッキ１０の縮小により外筒６を漸次前進させて地山１００へ切り込み力を付与しながら外筒回転駆動装置２２で外筒６を回転駆動し、カッタ２７で地山１００を切断して円筒状に切断する。このような過程で、外筒６は漸次前進するため、外筒６で切断された地山１００の切片は筒内に取り込まれる。この地山１００の切片の筒内への取り込みが円滑に行えるように、外筒６の前進に応じてプッシュジャッキ１４を縮小して外筒６の前進量だけピストン７を後退させ、前方地山の切断を進める。
【００２９】
図８はピストン７を５００ｍｍだけ後退させて地山１００を５００ｍｍ切断し、外筒６のカッタ２７を地中障害物１１０に当接させた状態を示している。この状態で押し込みジャッキ１０が縮んでフルストロークまで前進したとすると、図９に示すように、グリッパジャッキ９で外筒６を把持してからバンドジャッキ部２５による外筒６の把持を解除し、しかる後、押し込みジャッキ１０を伸長し、その後端及びスライドフレーム２１を後退させて原位置に復帰させる。こうした状態において、外筒回転駆動装置２２及び押し込みジャッキ１０により外筒６を漸次前進させながら回転駆動する。ついで地中障害物１１０を切断しながら、その切片を外筒６内に取り込む。
【００３０】
図１０は切羽前方を１０００ｍｍ切断し、外筒６のカッタ２７が地中障害物１１０を切断後、その前方の地山１００まで到達した状態を示している。ピストン７は１０００ｍｍほど後退して同区間の地山１００や地中障害物１１０の切片を筒内に取り込んでおり、プッシュジャッキ１４はピストン７の後退に伴って全ストロークが縮んでいる。このプッシュジャッキ１４の全ストロークの縮小動作により、外筒６による切断作業の一工程が終了後、外筒６内の地中障害物１１０の切片を後記する方法により搬出する。この搬出作業の終了後は、スィングジャッキ８により筒状掘削機１２を揺動させ、シールド本体半径方向の位置を順次変え、同様の切断作業をその都度繰り返し、地中障害物１１０の内、掘進の障害となる部分をシールド本体半径方向に向けて切断していく。
【００３１】
このように、本実施の形態においては、外筒６を把持手段であるバンドジャッキ部２５で把持し、伸縮する押し込みジャッキ１０を駆動してその駆動力をバンドジャッキ部２５を介して外筒６に伝達することにより、外筒６を前進又は後退させ、更に、バンドジャッキ部２５による外筒６の把持を解除し、押し込みジャッキ１０を逆方向に駆動することにより押し込みジャッキ１０のみを初期状態に復帰できるようにし、こうした操作を繰り返し、外筒６をカッタヘッド２に対して出没させ、前進又は後退させることができるようにしているため、障害物撤去手段のカッタヘッド２に対する出没が単にジャッキ操作だけで機械的に行え、切断作業の便が良好になる。この作業例では、地中障害物１１０を一工程で奥の方まで完全に切断できるものとしたが、地中障害物１１０の奥の部分を一工程で切断できない場合、地中障害物１１０の搬出作業の終了後、以上のような操作を再度行って外筒６を更に前進させ、当該箇所の切断作業を続行する。ここでは、予め地中障害物１１０が掘進断面の中央に現れるシールド掘進機の掘進経路を設定するようにした例を示したが、例えば、地中障害物１１０が図１３に示すように、掘進断面の右上に位置する場合、カッタヘッド２をその方向へ回動させ、筒状掘削機１２を回動すると共に外筒６を揺動し、筒状掘削機１２のシールド本体周方向及び半径方向の位置決めを行い、上記した様にして切断作業をシールド本体半径方向へ向けて反復することもできる。
【００３２】
以上、地中障害物１１０の撤去作業の前段の作業である地中障害物１１０の切断作業について述べたが、次に、その後段の作業である地中障害物１１０の搬出作業について、図１１を参照して説明する。
地中障害物１１０の搬出作業を開始する場合、切断作業とは逆に、〔バンドジャッキ部２５による外筒６の把持→グリッパジャッキ９による外筒６の把持の解除→押し込みジャッキ１０の伸長→グリッパジャッキ９による外筒６の把持→バンドジャッキ部２５による外筒６の解除→押し込みジャッキ１０の縮小〕の操作を何度も繰り返して押し込みジャッキ１０を駆動し、外筒６を小刻みに後退させ、図１１に示すように隔壁３内に戻し、その直後に遮蔽板５を閉じ、土砂や水の侵入等の不測の事態に備えるようにする。こうした搬出作業を始めようとする場合、地中障害物１１０の切断作業の終了時点で外筒６が下を向いていると、外筒６内に取り込まれている地中障害物１１０の切片が外筒６の後退時に重力により外筒６から落下し、散逸する恐れがある。そのため、瞬結性の薬液を薬液注入口２８から外筒６内に注入し、地中障害物１１０の切片を固化して外筒６内に確実に保持できるようにする。
【００３３】
こうして外筒６を隔壁３内に戻した後、グリッパジャッキ９による外筒６の把持を解除し、ついでジャッキフレーム２０やスライドフレーム２１からピストン７と共に外筒６を取り外し、機内へ取り出す。そして、プッシュジャッキ１４を伸長させてピストン７を駆動し、外筒６内に取り込まれている地中障害物１１０の切片を外筒６から押し出し、機内の所定箇所に排出する。この排出作業の終了後、外筒６をピストン７と共にジャッキフレーム２０やスライドフレーム２１内に再セットし、切断作業の次の工程に着手する。
【００３４】
本例においては、地中障害物１１０の排出作業がこのように外筒６を取り外し、機内に取り出すことにより行え、しかもピストン７を駆動するだけで行えるため、その排出作業の便が良好である。また、外筒６を取り出すことができるため、地中障害物１１０の撤去作業を行わない間は、この外筒６を取り外して適当な場所に保管することができ、機内での他の作業の邪魔にならない。図１１においては、外筒６を取り外して機内に取り出す場合、外筒６を特にウィンチ１２０で吊るして機内に降ろし、降ろし終わった後に地中障害物１１０の切片を排出するようにしている。
【００３５】
地中障害物１１０の排出作業を以上のようにして実施する場合、外筒６をスライドフレーム２１等から取り外している間、切断作業の次の工程に着手することができないため、作業能率の面で問題がある。こうしたことから、ピストン７を装着した同一規格の外筒６を予め用意（例えば一対）しておき、一方の外筒６で地中障害物１１０の排出作業をしている間、他方の外筒６を用いて切断作業の次の工程に着手するようにすれば、作業能率の向上を図ることができる。その場合、図１１の例のように、地中障害物１１０の排出作業にウィンチ１２０を使用する場合、予め用意した外筒６の取り外し及び再セットは、いずれもウィンチ１２０を用いて行えるようにする。
【００３６】
図１２〜図１５はシールド掘進機の作動を示す説明図である。
シールド本体１は２分割され、前胴部１５０と後胴部１５２から構成されている。前胴部１５０の後端部には若干大きい径の嵌合部が形成され、この嵌合部は後胴部１５２の前端部に形成された若干小径の嵌合部の外周部に摺動可能に嵌合（後胴部１５２と同一面になるようにして）されている。前胴部１５０及び後胴部１５２の各内周部には油圧駆動による摺動ジャッキ１５４が取り付けられており、その伸縮により前胴部１５０が後胴部１５２に対して前後に摺動させることができ、その最大ストロークはＬ３  である。カッタヘッド２には、図２のように、従来と同様の地山探査レーダ等の障害物検知手段１１１が設けられ、地中障害物１１０を検知する。
【００３７】
以上のような構造を備えたシールド掘進機を使用する場合のプロセスについて説明する。シールド掘進機で地中を掘進し、地中障害物１１０を撤去する場合、まず、その掘進時に掘進の障害となる地中障害物１１０の存在を検知するが、地中障害物１１０を検知する障害物検知手段１１１は、最大でもカッタヘッド２の前方３０ｃｍ〜１ｍ程度の距離にある地中障害物１１０しか検知できないのが現状である。こうしたことから、掘進時に地中障害物１１０を検知したとき、カッタヘッド２の前方３０ｃｍ〜１ｍ程度の間近な距離に位置している。地中障害物１１０を検知した後、障害物撤去手段としての筒状掘削機１２をカッタヘッド２の前方へ突出させて駆動することにより、地中障害物１１０の撤去作業を実施する。地中障害物１１０の分布の態様次第では、地中障害物１１０が間近に存在する状態で地中障害物１１０の撤去作業を行っても、その作業目的を達成できる場合がある。
【００３８】
しかし、上記したように、シールド本体１内には各種の機器類が錯綜して設置されており、筒状掘削機１２の理想的な配置ができない上、筒状掘削機１２の揺動角度が制約される。例えば、地中障害物１１０が掘進断面の広範な領域にわたって分布している場合、外筒６の揺動中心軸から離れた箇所に位置する地中障害物１１０に対しては、外筒６を限度一杯に揺動しても近づけることはできず、その撤去が不可能になる。
【００３９】
つまり、シールド掘進機で地中を掘進する場合、通常の掘進時は摺動ジャッキ１５４を限度まで縮めて前胴部１５０を最大限後退させた状態で掘進する。地中障害物１１０の位置は、事前調査でほぼ確実に予想できるため、掘進中、シールド掘進機が地中障害物１１０の予想位置の少し手前の地点に到達したときには、図１２のように摺動ジャッキ１５４を最大ストロークＬ３  の長さを伸ばして前胴部１５０を最大限前進させ、しかる後、地中障害物１１０の存在を障害物検知手段１１１で検知するまで掘進を進める。
【００４０】
図１２には、こうして掘進が進められ、シールド掘進機が地中障害物１１０の存在を障害物検知手段１１１で検知して停止した状態が示されている。このとき、カッタヘッド２から地中障害物１１０までの距離は、障害物検知手段１１１の検知能力に相当する３０ｃｍ〜１ｍ程度の距離Ｌ１  であり、地中障害物１１０はカッタヘッド２の前方の間近な距離に位置している。仮に、筒状掘削機１２をカッタヘッド２の前方へ突出させて地中障害物１１０の撤去作業を行ったとすると、筒状掘削機１２の揺動角度θが上記した理由で制約されている上、カッタヘッド２から地中障害物１１０までの距離が３０ｃｍ〜１ｍ程度の距離と短いことから、シールド本体１の全断面に対応する地山領域の内、図１３中に重なりあった多数の円形実線で示すドーナツ状の領域だけが筒状掘削機１２による切断作業可能領域１６０となり、そのドーナツ状領域の内側及び外側には、筒状掘削機１２では切断作業の不可能な切断作業不可能領域１６４，１６６が生じる。したがって、図１２及び図１３に示すように、地中障害物１１０が外筒６の揺動中心軸線から離れた掘削断面部位にまで分布している場合、地中障害物１１０には切断作業のできない部分１６２が生じる。
【００４１】
このような場合、図１２に示す状態（地中障害物１１０の存在を検知してシールド掘進機を停止させた状態）において、シールド本体１の前部であるカッタヘッド２を後退させ、カッタヘッド２と切羽との間に空間を形成するようにし、カッタヘッド２から地中障害物１１０までの距離が大きくなるようにする。シールド本体１の前部を後退させる具体的な方法として、本実施の形態においては、図１４に示すように、摺動ジャッキ１５４を最大ストロークＬ３  の長さだけ縮めて前胴部１５０を通常の掘進時の位置まで後退させ、これによりカッタヘッド２を後退させるようにしている。
【００４２】
このようにしてシールド本体１の前部を後退させた場合、カッタヘッド２から地中障害物１１０までの距離は、摺動ジャッキ１５４の最大ストロークＬ３  に相当する距離にまで増加する。したがって、予め最大ストロークＬ３  を適切に設定すれば、図１５に示すように、シールド本体１の全断面に対応する地山領域の全てが切断作業可能領域１６０になり、切断作業不可能領域１６４，１６６は生じない。この結果、本実施の形態によるシールド掘進機によれば、地中障害物１１０がシールド掘進機の掘進断面のいずれの部位に出現しても、地中障害物１１０の撤去が可能になる。
【００４３】
また、カッタヘッド２からの地中障害物１１０までの距離を大きく設定すれば、地中障害物１１０の撤去範囲をシールド本体１の全断面に対応する領域よりも更に拡大することができ、シールド本体１の外周部に裏込め管やグリース供給管等の突起物が付設されているシールド掘進機にも適用することができる。更に、筒状掘削機１２の揺動角度θを小さく設定することができるので、シールド本体１の口径が小さいシールド掘進機にも適用することができる。
【００４４】
このように、本発明の実施の形態によれば、筒状掘削機１２の揺動角度θが制約されたとしても、地中障害物１１０を掘進断面の全領域にわたって確実に撤去することのできるシールド掘進機を得ることができる。
【００４５】
本発明の実施の形態によるシールド掘進機は、地中障害物１１０の撤去作業時にシールド本体１の前部を後退させるため、カッタヘッド２と切羽の間に空隙ができ、この空隙周辺の地山の地盤改良を完全に行わない限り、地山が崩壊する恐れがある。こうした事態の発生を防止するため、本実施の形態では、シールド本体１の前胴部１５０の外周部にスライド外筒１５５を出没可能に取り付けており、シールド本体１の前部の後退時、このスライド外筒１５５を切羽に向けて突出させることにより、前記空隙周辺の地山が崩壊するのを防ぐようにしているが、自立した切羽面１０１の崩壊を防止する手段がなく、地中障害物１１０の撤去作業時には、その切削抵抗が障害物周辺の地盤に作用し、自立した切羽面１０１が崩壊する恐れがある。自立した切羽面１０１が崩壊すると、切削した地中障害物をコアーとして取り出して撤去することが不可能になり、掘進を進めることが不可能となる。本発明の１つの重要な特徴は、こうした問題を解決し、地中障害物１１０の撤去を堀進断面の全領域にわたって確実に行えるだけでなく、効率的に行えるようにした点にある。そこで、この点の技術内容を図１６乃至図２１を用いて以下に説明する。
【００４６】
図１６は本発明の実施の形態によるシールド掘進機の油圧系統及び電気系統を示す構成図である。５０は制御手段としての制御装置であり、３１はトルク設定手段であり、地中障害物１１０の種類と地盤強度から自立した切羽面１０１を崩壊させずに地中障害物１１０を切断することのできる最大の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴｍａｘ  、制御を開始するトルク過大検出レベルＴＨ  、及び地中障害物１１０を切削していない場合の外筒回転駆動装置２２の駆動トルク（トルク過小検出レベルＴＬ  ）を算出し、その値を自動又は手動で設定する機能を有している。３２はトルク検出手段であり、外筒回転駆動装置２２の駆動トルクを検出し、その検出信号ＴＣ  を出力する。
【００４７】
３３はトルク設定手段３１及びトルク検出手段３２に接続された押し込み速度補正量演算手段であり、検出レベルＴＨ  ，ＴＬ  及び検出信号ＴＣ  を用いてＴＣ  ＞ＴＨ  又はＴＣ  ＜ＴＬ  になる場合は押し込み速度の補正量ΔＶＣ  に換算する。３４は押し込み速度設定手段であり、地中障害物１１０の種類と地盤強度から障害物の周辺地盤を崩壊させずに地中障害物１１０を切断することのできる押し込み速度Ｖ０  を算出し、これを自動又は手動で設定する。
【００４８】
３５は押し込み速度補正量演算手段３３及び押し込み速度設定手段３４に接続された押し込み速度補正手段であり、押し込み速度Ｖ０  から押し込み速度補正量ΔＶＣ  を加算して押し込み速度指令値ＶＸ  を出力する。３６は押し込み速度検出手段であり、押し込みジャッキ１０の伸長速度で筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度ＶＣ  を検出する。３７は押し込み速度補正手段３５及び押し込み速度検出手段３６に接続された制御器であり、入力された押し込み速度指令値ＶＸ  に対し、ＶＸ  ＝ＶＣ  になるように押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８の吐出量を制御するための電気信号Ｑを出力する。３９は外筒回転駆動装置２２及びトルク設定手段３１に接続された最大トルク設定器であり、外筒回転駆動装置２２の圧力制御弁の最大トルクを設定する。
【００４９】
押し込み速度補正量演算手段３３は、トルク偏差量と押し込み速度補正量の換算値とを一定にして予め設定した定数をトルク偏差量に乗算して押し込み速度補正量を演算するものと、上記換算値を可変の効果係数にし、効果係数設定器で任意に設定できるようにしたものがある。
【００５０】
以上の構成により、筒状掘削機１２の外筒６の外筒回転駆動装置の駆動トルクがトルク過大検出レベルを越えて上昇したとき、その偏差量に応じて自動的に筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を下げ、外筒回転駆動装置の駆動トルクの低下が図られる。この結果、外筒回転駆動装置の駆動トルクの過大な上昇が防止され、地中障害物の周辺地盤に過度の切削力が作用することがなくなり、自立した切羽を崩壊させることなく地中障害物を切断することが可能になる。また、地中障害物を切削する前の周辺地盤を切削している時、地中障害物を切断し終わった後等、周辺地盤のみを切削している場合には、筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を上昇させることができ、これにより作業能率が向上する。
【００５１】
図１７は押し込み速度補正量演算手段３３の構成例を示すブロック図である。この構成は、トルク偏差量と押し込み速度補正量の換算値を可変の効果係数にし、効果係数設定器４２により任意に設定できるようにしたものである。図中、４０は引算器であり、外筒回転駆動装置２２の検出信号ＴＣ  とトルク過大検出レベルＴＨ  の偏差量ΔＴＸ  （＝ＴＨ  −ＴＣ  ）、及びＴＣ  とトルク過小検出レベルＴＬ  との偏差量ΔＴＹ  （＝ＴＬ  −ＴＣ  ）を演算する。
【００５２】
４１は引算器４０に接続された信号処理手段であり、引算器４０の出力符号を判別し、ΔＴＸ  が負の時にはトルク偏差量ΔＴＺ  ＝ΔＴＸ  を出力し、ΔＴＹ  が正の時にはトルク偏差量ΔＴＺ  ＝ΔＴＹ  を出力し、それ以外の時にはΔＴＺ  ＝０を出力する。４２は効果係数設定器であり、トルク偏差量ΔＴＺ  を押し込み速度補正量ΔＶＣ  に換算するための効果係数Ｋを任意に設定する。４３は信号処理手段４１及び効果係数設定器４２に接続された乗算器であり、トルク偏差量ΔＴＺ  と効果係数Ｋを乗算して押し込み速度補正量ΔＶＣ  を演算する。
【００５３】
図１８は外筒６の押し込み速度と外筒回転駆動装置２２の駆動トルクの関係を示す特性図である。図の横軸は外筒６の押し込み速度、横軸は外筒回転駆動装置２２の駆動トルクを示している。特性Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ  は押し込み速度の増加に伴ってカッタ２７の切削深さが増すため、外筒回転駆動装置２２の駆動トルクは増加する傾向がある。したがって、定性的には図１８に示す特性を有していると考えられる。
【００５４】
図１９は地中障害物１１０の切削部位と外筒回転駆動装置２２の駆動トルクの関係を示す特性図である。横軸は地中障害物１１０の切削部位を示し、縦軸は外筒回転駆動装置２２の駆動トルクを表している。区間αは地中障害物１１０の切削前の状態を示し、区間βは切削中にあって駆動トルクが上昇し切削部位によりトルクが変化する状態を示し、区間γは切断完了後の状態を示している。区間βにおいて、Ａ点は地中障害物１１０の切削時のトルクが中位の時点を示し、Ｂ点は切削時のトルクが高位の時点を示している。更に、図１８の特性Ｉ，ＩＩの差は図１９のＡ点、Ｂ点のように、地中障害物１１０の切削部位の変化により発生する外筒回転駆動装置２２の駆動トルクが変化した場合を想定することができる。また、図１８の特性ＩＩＩ  は図１９のＤ点のように、地中障害物１１０の切削前や切断完了後等の周辺の地山１００のみを切削し、地中障害物１１０は切削していない場合を想定することができる。
【００５５】
ここで、特性ＩＩ上のＡ点で運転している場合を考えると、Ａ点の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴＣＡがトルク過大検出レベルＴＨ  とトルク過小検出レベルＴＬ  の間の値のため、押し込み速度補正は行われず、当初設定した筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度Ｖ０  に維持している。地中障害物１１０の切削部位の変化等によって特性ＩＩから特性Ｉに変化し、外筒回転駆動装置２２の駆動トルクがＡ点からＢ点を目指して上昇した場合、例えばＢ点では外筒回転駆動装置２２の駆動トルクがＴＣＢ＞ＴＨ  になる。この結果、図１７の引算器４０から出力される偏差量ΔＴＸ  が負の値になり、押し込み速度補正量ΔＶＣ  が出力されるため、外筒６の押し込み速度ＶＣＣまで下がろうとする。
【００５６】
仮に、トルク過大検出レベルＴＨ  を地盤強度から許容できる最大の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴｍａｘ  の７０〜８０％程度に設定するようにし、押し込み速度Ｖ０  及び効果係数Ｋを良好に設定できた場合、切削時の大部分で押し込み速度が設定速度Ｖ０  に維持され、例え切断途中で外筒回転駆動装置２２の駆動トルクが上昇したとしても自動的に押し込み速度が低下する。例えば、許容できる最大の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクの９０％程度で切削を持続することができる。また、特性ＩＩＩ  上に示すＤ点のように、地中障害物１１０は切削せず、地中障害物１１０の周辺地盤１００のみを切削しているような場合を考えると、Ｄ点の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴＣＤがトルク過小検出レベルＴＬ  よりも低く、図１７の引算器４０から出力される偏差量ΔＴＹ  が正の値になり、押し込み速度の補正量ΔＶＣ  が出力される結果、押し込み速度はＶＣＥまで上昇しようとする。
【００５７】
外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴC がトルク過小検出レベルＴL よりも低くなった場合、トルク過大検出レベルＴH をトルク過小検出レベルＴL よりも若干大きい値ＴH ′まで下げておくことにより、地中障害物１１０が出現した場合でも押し込みジャッキ１０の押し込み速度を低下させる押し込み速度補正量ΔＶC が出力される結果、地中障害物１１０への切断羽２７の切り込み量が大きくなり過ぎることによる過度のトルク上昇を防ぐことができる。
【００５８】
上記のような制御を行ったにもかかわらず、外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴＣ  の上昇が急激で、筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度の調節が外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴＣ  の上昇に追従しきれない場合においても、最大トルク設定器３９により許容される最大の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴｍａｘ  が制限されている。このため、外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴＣ  は許容される最大の外筒回転駆動装置２２の駆動トルクＴｍａｘ  を越えることがなく、自立した切羽面１０１の崩壊を防止することができる。
【００５９】
図２０は本発明によるシールド掘進機の油圧・電気系統の第２の構成例を示す。本例が図１６の構成と異なるところは、制御器３７の出力先にある。すなわち、押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８の駆動装置４５に入力し、押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８の回転数によりポンプ吐出量を変化させることで押し込みジャッキ１０の押し込み速度、つまり、筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を変化させるようにしたところに特徴がある。
【００６０】
図２１は本発明によるシールド掘進機の油圧・電気系統の第３の構成例を示す。本例が図１６及び図２０の構成と異なるところは、押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８と押し込みジャッキ１０の間に流量制御弁４４を設け、この流量制御弁４４に制御器３７の出力を印可するようにし、押し込みジャッキ１０の押し込み速度すなわち筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を変化させるようにしている。
【００６１】
筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を変化させる手段としては、上述のように押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８の傾転角を変化させるだけでなく、押し込みジャッキ用油圧ポンプ３８の駆動装置４５の回転数を変化させたり、流量制御弁４４を用いる等の方法を用いることができる。要は、筒状掘削機１２の外筒６の押し込み速度を変化できさえすればよい。
【００６２】
上記実施の形態においては、シールド本体１の前部であるカッタヘッド２を前進・後退させ得るようにする場合、特に、シールド本体１を前胴部１５０と後胴部１５２に分割し、前胴部１５０のみを摺動ジャッキ１５４で前後に駆動するようにしているため、シールド本体１の前部を地中障害物１１０の分布状況に即応して迅速かつ正確に前進・後退させることができる。しかしながら、シールド本体１を分割構成していない通常のシールド掘進機であっても、シールドジャッキ（不図示）の伸び側の保持圧をシールド本体１の前面に作用する水圧や土圧よりも若干小さい圧力値に調整することにより、その地山の水圧や土圧を利用してテールシールの反転に注意しながらシールド本体１の全体を適当な速度で後退させて、カッタヘッド２を安全に後退させることが可能であり、シールド本体１を前胴部１５０と後胴部１５２で構成することは本発明にとって必ずしも不可欠の事項ではない。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、障害物撤去手段として、図３に示す如き構造の筒状掘削機１２を用い、地中障害物１１０の周辺の地山１００に作用する切削抵抗として、筒状掘削機１２の外筒６を駆動する外筒回転駆動装置２２の駆動トルクを検出し、外筒６の押し込み速度の制御を行っているが、これに限定されるものではなく、シールド本体内に揺動可能に設置され、カッタヘッド２の前方へ突出させて駆動することで地中障害物１１０を撤去することが可能な手段であればその種類を問わない。また、地中障害物１１０の周辺の地山１００に作用する切削抵抗としては、障害物撤去手段を突出させる際の押し込み力等、要は地中障害物１１０を切削時に地山１００を作用する力（トルク）を代表できるものであれば、その種類は問わない。
【００６４】
【発明の効果】
以上より明らかな如く、本発明のシールド工法によれば、障害物撤去手段のカッタを前方へ押し込む速度をカッタの駆動トルクを基に設定したので、地中障害物の周辺の地盤に過度の切削力が作用することがなく、カッタヘッドと切羽の間に空隙が形成されたとしても切羽の崩壊が防止され、地中障害物を掘進断面の広範な領域にわたって安全かつ確実に撤去することができる。また、地中障害物を切削する前の周辺地盤を切削している時や地中障害物を切削し終わった後など、周辺地盤のみを切削している場合等、筒状掘削機の外筒の押し込み速度を上げることができるので、作業能率を向上させることができる。
【００６５】
また、本発明のシールド掘進機によれば、障害物撤去手段のカッタの駆動トルクに応じて押し込みジヤッキの押し込み速度を制御する制御手段を設けたので、外筒回転駆動装置における駆動トルクの過大な上昇が防止され、地中障害物の周辺地盤に過度の切削力が作用することがなくなり、自立した切羽を崩壊させることなく、地中障害物を掘進断面の広範な領域にわたって安全かつ確実に撤去することができる。
【００６６】
そして、押し込みジヤッキの押し込み速度制御を、予め設定した過大検出レベルと過小検出レベルとの比較により行うことにより、簡単な手段によって駆動トルクの過大な上昇を防止することができ、地中障害物の周辺地盤に過度の切削力が加わるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシールド掘進機を示す側断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１の筒状掘削機の部分拡大図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】図３のＤ−Ｄ矢視図である。
【図７】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断時の第１の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断時の第２の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断時の第３の状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断時の第４の状態を示す説明図である。
【図１１】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断後の搬出時の状態を示す説明図である。
【図１２】本発明による筒状掘削機の作動状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断可能領域と不可能領域を示す説明図である。
【図１４】シールド本体の前部を後退させる具体的例を示す説明図である。
【図１５】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切断可能領域を示す説明図である。
【図１６】本発明の筒状掘削機による油圧系及び電気系を示す構成図である。
【図１７】図１６の押し込み速度補正量演算手段の詳細構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の筒状掘削機による押し込み速度と駆動トルクの関係を示す特性図である。
【図１９】本発明の筒状掘削機による地中障害物の切削部位と駆動トルクの関係を示す特性図である。
【図２０】本発明の筒状掘削機による油圧系及び電気系の第２例を示す構成図である。
【図２１】本発明の筒状掘削機による油圧系及び電気系の第３例を示す構成例である。
【符号の説明】
１  シールド本体
２  カッタヘッド
６  外筒
７  ピストン
１０  押し込みジャッキ
１２  筒状掘削機
１３ａ  旋回ベアリング
１４  プッシュジャッキ
１６  ガイドレール
１７  面板
１８，１８ａ  長孔
１９  固定フレーム
２０  ジャッキフレーム
２１  スライドフレーム
２２  外筒回転駆動装置
２７  カッタ
３１  トルク設定手段
３２  トルク検出手段
３３  押し込み速度補正量演算手段
３４  押し込み速度設定手段
３５  押し込み速度補正手段
３６  押し込み速度検出手段
３７  制御器
３８  押し込みジャッキ用油圧ポンプ
３９  最大トルク設定器
４０  引算器
４１  信号処理手段
４２  効果係数設定器
４３  乗算器
４４  流量制御弁
４５  駆動装置
５０  制御装置
１００  地山
１０１  切羽面
１１０  地中障害物
１１１  障害物検知手段
１５５  スライド外筒
１５７  カッタビット
【図１】
0003566494.tif 000002
【図２】
0003566494.tif 000003
【図３】
0003566494.tif 000004
【図４】
0003566494.tif 000005
【図５】
0003566494.tif 000006
【図６】
0003566494.tif 000007
【図７】
0003566494.tif 000008
【図８】
0003566494.tif 000009
【図９】
0003566494.tif 000010
【図１０】
0003566494.tif 000011
【図１１】
0003566494.tif 000012
【図１２】
0003566494.tif 000013
【図１３】
0003566494.tif 000014
【図１４】
0003566494.tif 000015
【図１５】
0003566494.tif 000016
【図１６】
0003566494.tif 000017
【図１７】
0003566494.tif 000018
【図１８】
0003566494.tif 000019
【図１９】
0003566494.tif 000020
【図２０】
0003566494.tif 000021
【図２１】
0003566494.tif 000022