(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機本体と、
前記シールド機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されるカッターと、
前記カッターの背面側に設けられた隔壁と、
前記隔壁により隔成され、前記カッターで掘削された掘削土を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内の前記掘削土を排出する排土機構とを有するシールド機において、
前記カッターよりも後方に位置する切断刃を、前記カッターよりも前方に突出させることで、地中に埋設されたドレーンを切断するドレーン切断装置を設け、
前記ドレーン切断装置は、
前記切断刃と前記切断刃を突出させるための切断刃押し込みジャッキとを収納した切断刃収納筐体と、前記切断刃収納筐体を先端部に取り付けたロッドと、前記ロッドを前後に移動させる貫入ジャッキとを有しており、
前記隔壁よりも後方に設置された貫入ジャッキが、前記隔壁を挿通するロッドを前後に移動させることで、前記切断刃収納筐体を、前記カッターの後方から前方にドレーンの手前まで突出させ、
前記切断刃押し込みジャッキが、前記切断刃を、前記切断刃収納筐体から前方に突出させる、
ことを特徴とするシールド機。
【請求項２】
前記ドレーン切断装置は、さらに、
前記ロッドを左右に傾けるスイングジャッキを有しており、
前記スイングジャッキは、
前記ロッドを左右に傾けることで、前記切断刃の突出方向を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシールド機。
【請求項３】
前記ドレーン切断装置を、前記ドレーン切断装置の切断範囲の一端から他の一端に至るまで、前記切断刃の突出の軌跡が横方向に連続するように、かつ、隣接するドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡と、一部が重なり合うまたは近接するように、複数回突出させる、制御指示を送出する操作用コンピュータを備える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシールド機。
【請求項４】
シールド機本体と、
前記シールド機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されるカッターと、
前記カッターの背面側に設けられた隔壁と、
前記隔壁により隔成され、前記カッターで掘削された掘削土を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内の前記掘削土を排出する排土機構とを有するシールド機において、
前記カッターよりも後方に位置する切断刃を、前記カッターよりも前方に突出させることで、地中に埋設されたドレーンを切断するドレーン切断装置を設け、
前記ドレーン切断装置を、前記ドレーン切断装置の切断範囲の一端から他の一端に至るまで、前記切断刃の突出の軌跡が横方向に連続するように、かつ、隣接するドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡と、一部が重なり合うまたは近接するように、複数回突出させる、制御指示を送出する操作用コンピュータを備える
ことを特徴とするシールド機。
【請求項５】
前記ドレーン切断装置は、
前記切断刃と、前記切断刃を先端部に取り付けたロッドと、前記ロッドを前後に移動させる貫入ジャッキとを有しており、
前記隔壁よりも後方に設置された貫入ジャッキが、前記隔壁を挿通するロッドを前後に移動させることで、前記切断刃を、前記カッターの後方から前方に突出させる、
ことを特徴とする請求項４に記載のシールド機。
【請求項６】
前記隔壁は、前記隔壁の外周の一部または全部に複数の開口部が形成されており、
前記ドレーン切断装置は、前記開口部の内壁面付近に設置され、
同一またはほぼ同一の鉛直方向に位置する複数のドレーン切断装置を、同時またはほぼ同時に稼働させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシールド機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機に関する。より詳細には、地中に埋設されたドレーンを切断する切断機構を備えたシールド機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドレーンを地中に埋設して軟弱な地盤の改良を行うドレーン工法が存在する。図１５に示すように、この工法を用いて地盤改良した地層をシールド機で掘削する場合、地中に埋設したドレーンが残されていることから、そのままシールド機で掘削をしてしまうと、長いままのドレーンをチャンバー内に引き込んでしまうことがあるので、引き抜かれたドレーンの部分が地盤沈下してしまうおそれがある。また、ドレーンがシールド機のチャンバー内に堆積したり、掘削ビットやスクリューコンベアに絡まるなど、掘削の支障となりかねない。
【０００３】
しかしドレーンを一つずつ取り除いた上で掘削作業を行うことは現実的ではない。またドレーンの埋設箇所にシールド機が到達するたびにシールド機を停止させて、作業員がドレーンを撤去するといった方法もあるが、作業効率が極めて悪い。また、切羽とシールド機の間に作業員が出入りすることから危険を伴い、事故にも繋がりかねない。
【０００４】
そこで地中に埋設されているドレーンをそのまま除去しながらシールド機で掘削する方法があり、その例として、下記特許文献１および特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−５５３９６号公報
【特許文献２】特開平７−４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、ウォータージェットによりドレーンなどの地中に埋まっている障害物を切断するシールド機である。しかし、ドレーンを使用して軟弱地盤の改良を行ったにもかかわらず、ウォータージェットを用いることで、シールド機で掘削するトンネル周辺の地盤にも水が浸透してしまう可能性があり、トンネル周辺の地盤を乱してしまうことによる将来的な地盤沈下が懸念される。
【０００７】
また、特許文献２は、シールド機の前方のカッターヘッドに、カッティングブレードを配設してドレーンを切断するシールド機である。この場合、カッターヘッドの回転によってカッティングブレードでドレーンを切断することから切断効率が悪く、切断の際に、カッティングブレードがドレーンを引き込み、カッティングブレードに絡みついたり、シールド機に巻き込む可能性がある。その結果、シールド機の掘削断面内にないドレーンをも巻き込むことで、地中に空隙を作り出し、地盤が緩む危険を伴い、また、シールド機の停止等のトラブルの発生が懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者は、上述の課題に鑑み、本発明の切断機構を備えたシールド機を発明した。
【０００９】
第１の発明は、シールド機本体と、前記シールド機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されるカッターと、前記カッターの背面側に設けられた隔壁と、前記隔壁により隔成され、前記カッターで掘削された掘削土を収容するチャンバーと、前記チャンバー内の前記掘削土を排出する排土機構とを有するシールド機において、前記カッターよりも後方に位置する切断刃を、前記カッターよりも前方に突出させることで、地中に埋設されたドレーンを切断するドレーン切断装置を設け、前記ドレーン切断装置は、前記切断刃と前記切断刃を突出させるための切断刃押し込みジャッキとを収納した切断刃収納筐体と、前記切断刃収納筐体を先端部に取り付けたロッドと、前記ロッドを前後に移動させる貫入ジャッキとを有しており、前記隔壁よりも後方に設置された貫入ジャッキが、前記隔壁を挿通するロッドを前後に移動させることで、前記切断刃収納筐体を、前記カッターの後方から前方にドレーンの手前まで突出させ、前記切断刃押し込みジャッキが、前記切断刃を、前記切断刃収納筐体から前方に突出させる、シールド機である。また、第１の発明のシールド機において、前記ドレーン切断装置を、前記ドレーン切断装置の切断範囲の一端から他の一端に至るまで、前記切断刃の突出の軌跡が横方向に連続するように、かつ、隣接するドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡と、一部が重なり合うまたは近接するように、複数回突出させる、制御指示を送出する操作用コンピュータを備える、シールド機のように構成することもできる。
【００１０】
本発明のようにシールド機を構成することで、前方に突出させる切断刃で、いわば刺すようにドレーンを切断することが可能となる。これにより、ドレーンを巻き込むことなく掘削が出来、シールド機にも故障が発生しにくくなる。
【００１３】
ドレーンの切断には切断刃の突出速度が速いほうが有効である。そのため、本発明のようにドレーン切断装置を構成することで、切断刃の突出速度をあげることが出来る。
【００１４】
上述の発明において、前記ドレーン切断装置は、さらに、前記ロッドを左右に傾けるスイングジャッキを有しており、前記スイングジャッキは、前記ロッドを左右に傾けることで、前記切断刃の突出方向を調整する、シールド機のように構成することもできる。
【００１５】
スイングジャッキを設けることで、真正面のみならず、その左右方向のドレーンをも切断することが可能となる。特に横断方向にはドレーンが密に入っていることから、本発明のように、ドレーン切断装置の突出方向を調整できることが好ましい。
【００１６】
上述の発明において、前記隔壁は、前記隔壁の外周の一部または全部に複数の開口部が形成されており、前記ドレーン切断装置は、前記開口部の内壁面付近に設置され、同一またはほぼ同一の鉛直方向に位置する複数のドレーン切断装置を、同時またはほぼ同時に稼働させる、シールド機のように構成することもできる。
【００１７】
ドレーンを切断する場合、地中に埋設されたドレーンを上下で同時に切断することで、ドレーンを切断しやすくなる。
【００１８】
第２の発明は、シールド機本体と、前記シールド機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されるカッターと、前記カッターの背面側に設けられた隔壁と、前記隔壁により隔成され、前記カッターで掘削された掘削土を収容するチャンバーと、前記チャンバー内の前記掘削土を排出する排土機構とを有するシールド機において、前記カッターよりも後方に位置する切断刃を、前記カッターよりも前方に突出させることで、地中に埋設されたドレーンを切断するドレーン切断装置を設け、前記ドレーン切断装置を、前記ドレーン切断装置の切断範囲の一端から他の一端に至るまで、前記切断刃の突出の軌跡が横方向に連続するように、かつ、隣接するドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡と、一部が重なり合うまたは近接するように、複数回突出させる、制御指示を送出する操作用コンピュータを備える、シールド機である。また、第２の発明のシールド機におけるドレーン切断装置は、前記切断刃と、前記切断刃を先端部に取り付けたロッドと、前記ロッドを前後に移動させる貫入ジャッキとを有しており、前記隔壁よりも後方に設置された貫入ジャッキが、前記隔壁を挿通するロッドを前後に移動させることで、前記切断刃を、前記カッターの後方から前方に突出させる、シールド機のように構成することもできる。
【００１９】
ドレーンは地中に、シールド機の掘削断面の横断方向に沿って、所定の間隙をおいて掘削断面のほぼ全域にわたって埋設されている。そのため、本発明のように、ドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡が横方向に連続的になるように突出させることで、その切断範囲に位置するドレーンを網羅的に切断することが出来る。また、隣り合うドレーン切断装置の切断刃の突出の軌跡と一部が重なり合うことで、シールド機の掘削断面の横方向に連続的にドレーン切断装置が突出することとなり、掘削断面に位置するドレーンを確実に切断できる。
【００２０】
隔壁に段差が形成されている場合、切羽を掘削するタイミングが段差の上と下とでは異なっている。そのため、ドレーンの上下のみを切断しても、段差付近が切断できていないことで、先行して掘削する範囲に長い状態のドレーンの上部が突出している状態が出現する場合が出てくる。そこで隔壁の段差に沿ってドレーン切断装置を設置してドレーンの切断を行うことで、段差の上と下とで掘削するタイミングが異なっていても、それぞれが切断できていることから、切断されたドレーンによってシールド機に与える影響がなくなる。
【００２１】
また、シールド機の上部、下部付近のドレーン切断装置を、角度を持たせて設置することで、ドレーン切断装置の設置位置よりも上方、下方でドレーンを切断することが出来る。特にドレーン切断装置が突出した状態において、シールド機の外周と同一またはそれよりも外側までドレーン切断装置を突出させることで、掘削面内にあるドレーンを切断出来る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のシールド機によって、ドレーンの埋設されている地盤においても、確実にドレーンを切断しながら掘削を行うことが出来るので、シールド機による掘削作業に与える影響がない。また、掘削範囲外のドレーンを巻き込むこともないので、地盤が緩むこともない。これにより、ドレーンなどの地中障害物を撤去しながら安全に掘削が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のシールド機の縦断面図である。
【図２】シールド機の正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】ドレーン切断装置の側面からの図である。
【図５】ドレーン切断装置の上方からの図である。
【図６】切断刃を交換する状態のドレーン切断装置を模式的に示す図である。
【図７】隔壁における開口部の位置を示す図である。
【図８】ドレーン切断装置の長さ関係を示す図である。
【図９】ドレーン切断装置が左右方向に突出する状態を模式的に示す図である。
【図１０】本発明のシールド機によって、地中に埋設されたドレーンを切断する状態を模式的に示す図である。
【図１１】実施例２のドレーン切断装置の側面からの図である。
【図１２】実施例２のドレーン切断装置の上方からの図である。
【図１３】実施例２のドレーン切断装置における切断刃収納筐体の図である。
【図１４】実施例２において、切断刃収納筐体から切断刃が突出する状態を示す図である。
【図１５】シールド機による掘進を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のシールド機について、添付図面に基づいて説明する。図１乃至図３は、本発明のシールド機の一実施例を示している。
【００２５】
図１のシールド機は、シールド機本体１０とカッターヘッド１１とカッタースポーク１２と隔壁１３と排土装置１４とチャンバー１５とドレーン切断装置１６とを備えている。
【００２６】
シールド機本体１０は、両端が開口した筒形状に形成されており、その後端内壁面には土砂や水がシールド機本体１０の内部に侵入することを防止するテールシール２１が設けられている。
【００２７】
シールド機本体１０の先端には、カッターヘッド１１が回転自在に支持されている。またカッターヘッド１１には、放射状に形成された一または複数のカッタースポーク１２と、カッタースポーク１２の中心に突設されたセンタービット１２５と、カッタースポーク１２の背面側に、カッタースポーク１２を回転自在に支持するための回転軸１２４が設けられている。図２では、５つのカッタースポーク１２が取り付けられた場合を示しているが、この数は任意である。
【００２８】
またカッタースポーク１２の背面側には隔壁１３が設けられており、当該隔壁１３によって、掘削した土砂を収容するチャンバー１５が形成される。隔壁１３はシールド機本体１０の先端から所定間隔だけ後方に後退した位置に形成されており、シールド機本体１０の長手軸と直交するように、シールド機本体１０の内周面に隔壁１３の外周縁が固設されている。
【００２９】
隔壁１３には、カッタースポーク１２を支持する回転軸１２４が回転可能に支持されている。隔壁１３よりも後方側には回転軸１２４およびカッタースポーク１２を回転運動させるための駆動装置１２１が取り付けられており、回転軸１２４は、隔壁１３を挿通してカッタースポーク１２を回転可能に支持する。
【００３０】
カッタースポーク１２の表面には、地盤を掘削するための掘削ビット１２２と先行ビット１２３とが複数形成されている。
【００３１】
本実施例のシールド機では、図１、図３に示すように隔壁１３が段差Ｄを持って形成されている。すなわち、中心付近よりもやや上方の隔壁１３は下方の隔壁１３よりも先端に突出するように形成されている。
【００３２】
カッタースポーク１２で掘削した掘削土は、カッタースポーク１２と隔壁１３との間の空間であるチャンバー１５に取り込まれ、スクリューコンベアで構成された排土装置１４がチャンバー１５内の掘削土を排出する。
【００３３】
また、隔壁１３よりも後方のシールド機本体１０の内壁面には、推進用のシールドジャッキ１８が所定の間隔をあけて複数設けられている。シールドジャッキ１８は掘削の進行により、シールド機本体１０の後端側に配設されるセグメント２０に反力をとり、シールド機本体１０を前進させる。またシールド機本体１０の内部の略中央部付近には、セグメント２０を組み立てるためのエレクター１９が備えられている。
【実施例１】
【００３４】
本発明のシールド機での特徴は、複数のドレーン切断装置１６をシールド機本体１０に備えている点にある。図４および図５にドレーン切断装置１６の一例を示す。図４（ａ）はドレーン切断装置１６を側面から見た図、図５は、ドレーン切断装置１６を上方から見た図である。なお図４（ｂ）はドレーン切断装置１６で用いるシャッター１７１の駆動装置である。
【００３５】
ドレーン切断装置１６はその切断刃１６１を地中でシールド機のカッタースポーク１２の後方から前方へ突出させることで、ドレーンを水平方向に切断または切り込みを入れるドレーンの切断機構である。
【００３６】
隔壁１３の複数箇所には開口部１７が設けられており、ドレーン切断装置１６が取り付けられている。開口部１７は、ドレーン切断装置１６を突出させるための開口であって、後述するシャッター１７１と相俟って開閉が可能である。シャッター１７１は、後述する開口部１７付近に設置された取付部１６９に設けられた開閉機構である。図４（ｂ）に示すように、シャッター１７１がシャッタージャッキ１７２によって上下方向に稼働することで、開口部１７を開放／閉塞することが出来る。
【００３７】
ドレーン切断装置１６は、切断刃１６１とロッド１６２と貫入ジャッキ１６３とガイド１６４とスイングジャッキ１６５と支持部１６６と引き込みジャッキ１６７とストッパー１６８とを有している。
【００３８】
隔壁１３の開口部１７付近の内壁面には、取付部１６９が設置され、そこにドレーン切断装置１６を支持するための支持部１６６が取り付けられている。支持部１６６はさらにストッパー１６８で取付部１６９から着脱可能に固定される。中空状のガイド１６４の先端付近は略球体状に形成されており、該略球体が支持部１６６の凹面で軸受けされる。これによって、ガイド１６４は、先端付近の略球体を中心として、支持部１６６によって支持されながら回動可能である。
【００３９】
ガイド１６４にはロッド１６２が挿通され、ロッド１６２の先端には、地中に埋設したドレーンを切断するための切断刃１６１が取り付けられる。切断刃１６１は平板状であり、好ましくは二叉以上で形成されていると良い。切断刃１６１の先端付近は、上面は、下面方向に角度を持って形成されており、下面は、上面方向に角度を持って形成されることで、鋭利になっている。
【００４０】
貫入ジャッキ１６３は、ロッド１６２の後端付近とガイド１６４とに接合し、ロッド１６２をガイド１６４に沿って前後方向に移動させる。また、スイングジャッキ１６５は、ガイド１６４および隔壁１３とに取り付けられ、ガイド１６４を左右に移動可能とする。たとえば図５において、スイングジャッキ１６５がガイド１６４を図面の上方向（シールド機の推進方向に対して右方向）に動かすことで、ガイド１６４の略球体が支持部１６６の凹面に沿って傾き、切断刃１６１を図面の下方向（シールド機の推進方向に対して左方向）に突出させることが出来る。また、逆に、スイングジャッキ１６５がガイド１６４を図面の下方向（シールド機の推進方向に対して左方向）に動かすことで、ガイド１６４の略球体が支持部１６６の凹面に沿って傾き、切断刃１６１を図面の上方向（シールド機の推進方向に対して右方向）に突出させることが出来る。
【００４１】
引き込みジャッキ１６７はジャッキ部１６７１とジャッキ交換ガイド１６７２と後方固定部１６７３とを有しており、ジャッキ交換ガイド１６７２が取付部１６９に、後方固定部１６７３がロッド１６２にそれぞれ固定されている。またジャッキ部１６７１は、先端付近でジャッキ交換ガイド１６７２の後端側と、後端付近で後方固定部１６７３と固定している。
【００４２】
引き込みジャッキ１６７は、ドレーン切断装置１６の切断刃１６１が折損したり摩耗した場合に交換する際に用いる操作具である。切断刃１６１を交換する場合、切断刃１６１はチャンバー１５に位置するため、そのままでは交換することが出来ない。そこで、まずストッパー１６８で固定されている支持部１６６の固定を解除する。これによって、支持部１６６の固定が解除され、引き込みジャッキ１６７によって、ドレーン切断装置１６が隔壁１３の開口部１７を通り、隔壁１３よりも後方に移動する。この際には、取付部１６９から長手方向に後方に設けられたジャッキ交換ガイド１６７２に沿って後方に移動する。この状態を模式的に示すのが図６である。
【００４３】
そしてドレーン切断装置１６が取付部１６９に設けられたシャッター１７１付近を通過した後、シャッター１７１で隔壁１３の開口部１７を閉塞する。これによって、開口部１７からチャンバー１５内にある掘削土がシールド機本体１０の内部に流入するのを防止できる。
【００４４】
このようにしてドレーン切断装置１６を隔壁１３の内側に移動させると、切断刃１６１をロッド１６２から取り外し、新しい切断刃１６１を取り付ける。そして取り付けた後は、上述と逆の手順を実行する。すなわち、シャッター１７１を開放し、引き込みジャッキ１６７を稼働して、ジャッキ交換ガイド１６７２に沿ってドレーン切断装置１６を前方へ移動することで、開口部１７から隔壁１３の外側であるチャンバー１５に移動する。そして支持部１６６をストッパー１６８で固定する。以上のような作業によって、切断刃１６１の交換作業を行うことが出来る。
【００４５】
上述のようにドレーン切断装置１６は、隔壁１３の複数箇所に設けられた開口部１７に取り付けられるが、この開口部１７およびドレーン切断装置１６は、図７に示すように、好ましくは隔壁１３の外周の一部または全部、特に上部付近および下部付近に設けられていると良い。なお、ドレーン切断装置１６は、鉛直方向に複数、段状に設置されていると良い。また、シールド機が円筒形状の場合には、外周の一部または全部に沿って開口部１７およびドレーン切断装置１６が設けられていると良い。
【００４６】
また、本実施例のように、隔壁１３が段差Ｄを持って形成されている場合、段差Ｄに沿って、特に下段のカッタースポーク１２の背面側上部付近に設けられていると良い。図７の場合、隔壁１３の上部付近の外周に沿って設けられた開口部１７がα線上にあり、隔壁１３の下部付近の外周に沿って設けられた開口部１７がβ線上にあり、隔壁１３の段差Ｄに沿って設けられた開口部１７がγ線上にある。従って、α線上の開口部１７αにはドレーン切断装置１６αが、β線上の開口部１７βにはドレーン切断装置１６βが、γ線上の開口部１７γにはドレーン切断装置１６γが設置される。
【００４７】
図３は、図２のＢ−Ｂ線の断面図であるが、γ線上の開口部１７γに設けられたドレーン切断装置１６γは水平に設置され、α線上の開口部１７αに設けられたドレーン切断装置１６αは水平線よりやや上方に角度、たとえば５度程度をもって設置され、β線上の開口部１７βに設けられたドレーン切断装置１６βは水平線よりやや下方に角度、たとえば５度程度をもって設置される。これは、少なくともシールド機で掘削する切羽面に存在するドレーンを切断するためである。すなわち、α線上の開口部１７αに設置されるドレーン切断装置１６αはやや上方に角度を持って設置されるため、ドレーン切断装置１６αの切断刃１６１はやや上方に向けて突出する。そのため、α線よりも上方でドレーンを切断することが出来る。また、β線上の開口部１７βに設置されるドレーン切断装置１６βはやや下方に角度を持って設置されるため、ドレーン切断装置１６βの切断刃１６１はやや下方に突出する。そのため、β線よりも下方でドレーンを切断することが出来る。このようにα線、β線上に開口部１７を設け、そこにドレーン切断装置１６を設置することで、シールド機で掘削する切羽に存在するドレーンを、シールド機の全面にわたって切断することが出来る。なお、α線、β線のドレーン切断装置１６は、カッタースポーク１２の外周円上またはシールド機本体よりも外側の位置、たとえばカッタースポーク１２で掘削をする掘削断面の最上部および最下部付近まで突出させることが良い。
【００４８】
一方、γ線上の開口部１７γに設置されるドレーン切断装置１６γは水平に設置されるため、水平方向にドレーンを切断することが出来る。本実施例のように隔壁１３に段差Ｄがある場合、突出している隔壁１３に設置されるカッタースポーク１２が先に切羽を掘削し、その後、後方の隔壁１３に設置されるカッタースポーク１２で切羽を掘削することとなる。つまり、上方と下方の切羽では掘削するタイミングが異なる。そこで、図７のようにγ線上に開口部１７γを設置し、そこにドレーン切断装置１６γを設置すると良い。
【００４９】
図８に示すように、ドレーン切断装置１６はシールド機の先端から、セグメント２０の長さの０．５〜１．５倍程度の距離だけ突出することが好ましい。すなわち、ドレーン切断装置１６γの突出距離ｌ１は、セグメント２０の長さをｌ２としたときに、０．５ｌ２≦ｌ１≦１．５ｌ２程度であると良い。特に、シールド機はセグメント単位で推進を行うことから、ドレーン切断装置１６をセグメント２０の長さと同一またはほぼ同一の距離（ｌ１≒ｌ２）だけ突出させると良い。
【００５０】
また、ドレーン切断装置１６α乃至ドレーン切断装置１６γは、突出した状態において、その先端部（切断刃１６１の先端）が同じ位置まで到達するように、それぞれのドレーン切断装置１６において、ロッド１６２の突出長が調整されていると好適であるが、それに限らずロッド１６２の長さは各ドレーン切断装置１６で同じであってもよい。
【００５１】
ドレーン切断装置１６は、図９に示すように、スイングジャッキ１６５を用いて左右方向に突出方向を変更することが出来る。図９はγ線上にあるドレーン切断装置１６γの突出方向を示す図である。また図９ではドレーンが等間隔で埋設されている状態を示しているが、ドレーンが千鳥状に埋設されているなど、ほかの状態であっても対応することが出来る。
【００５２】
図９に示すように、各ドレーン切断装置１６の突出方向は左右方向に変更することが出来るが、ドレーン切断装置１６の突出範囲は切断対象としている範囲において隣接するドレーン切断装置１６の突出範囲の一端同士が重なり合っている、あるいは近接していることが好ましい。たとえば図９では３つのドレーン切断装置１６を示しているが、図９のドレーン切断装置１６γ２の突出方向がスイングジャッキ１６５によって右端まで変更された場合と、その右隣のドレーン切断装置１６γ１の突出方向がスイングジャッキ１６５によって左端まで変更された場合とでは、その端部において接するかあるいは重なり合うことが良い。
【００５３】
従って、図７に示すように、γ線上の開口部１７γ１乃至開口部１７γ５に設置したドレーン切断装置１６γ１乃至ドレーン切断装置１６γ５が、それぞれ、γ１乃至γ５の範囲で左右方向に複数回傾けられて突出することで、シールド機の横断方向にわたって埋設されているドレーンを切断することが可能となる。
【００５４】
たとえば開口部１７γ３に設置したドレーン切断装置１６γ３は、γ３の範囲において突出方向を制御する。突出範囲であるγ３のすべての範囲に対して、ドレーン切断装置１６γ３が、角度を変えて横方向に連続的に複数回、突出する。このようにドレーン切断装置１６γ３を突出させることで、ドレーン切断装置１６γ３の突出範囲の軌跡は、γ３の範囲で連続することとなる。その結果、γ３の範囲に位置するドレーンをその全面にわたって切断することが出来る。なお、γ線以外に設置したドレーン切断装置１６も同様に機能させる。
【００５５】
以上のように各ドレーン切断装置１６を制御することで、横断方向においては抜けがなくドレーン切断装置１６でドレーンを切断することが出来る。なお、隣り合うドレーン切断装置１６が突出状態において接触しないように、同じ方向に突出するようにスイングジャッキ１６５で制御することが好ましいが、接触しなければそれに限定されない。
【００５６】
なおドレーン切断装置１６の制御は、図示しない通信線または無線によって電気的信号を外部の操作用コンピュータから受け取ることで行う。
【００５７】
次に、本発明のシールド機を稼働した場合を説明する。
【００５８】
シールド機は、通常状態においては、上述のようにカッタースポーク１２を駆動装置１２１によって回転させることで切羽を掘削し、その掘削土がチャンバー１５内に取り込まれ、排土装置１４から排出される。
【００５９】
そして図１０（ａ）に示すように、ドレーンが埋設されている位置に到達すると、シールド機を制御するための操作用コンピュータで所定の操作が行われることで、シールド機の前進を停止させるとともに、カッタースポーク１２の回転を停止させる。
【００６０】
また、操作用コンピュータで所定の操作が行われることで、ドレーン切断装置１６によるドレーンの切断処理を開始する制御指示の電気的信号がシールド機本体１０に送出される。そしてこの制御指示の電気信号をシールド機の図示しない制御コンピュータで受け取ると、ドレーン切断装置１６の貫入ジャッキ１６３でロッド１６２を前方に移動させる。これによって、ロッド１６２の先端に位置している切断刃１６１がカッタースポーク１２の後方からカッタースポーク１２よりも前方に突出し、その移動の過程にドレーンが存在している場合には、ドレーンを切断刃１６１で切断することが出来る。これを示すのが図１０（ｂ）である。なお、各ドレーン切断装置１６は同時に稼働させることが好ましいが、少なくとも同一の鉛直方向またはその近傍に位置するドレーン切断装置１６同士は、同時に稼働させることがよい。これによって、ドレーンを上下で同時に切断できるからである。
【００６１】
突出後、ドレーン切断装置１６の貫入ジャッキ１６３でロッド１６２を後方に移動させ、切断刃１６１を初期状態の位置、すなわちカッタースポーク１２よりも後方に戻す。
【００６２】
つぎに、図９に示すように、ドレーン切断装置１６は、支持部１６６の支点を中心として、右または左方向に所定の角度だけ、スイングジャッキ１６５がガイド１６４を傾ける。そうするとガイド１６４の傾きに応じてロッド１６２の向きも傾けられ、上記と同様に、貫入ジャッキ１６３がロッド１６２を前方に移動させることで、切断刃１６１を前方に突出させる。そして、上記と同様に貫入ジャッキ１６３はロッド１６２を後方に移動させ、切断刃１６１をカッタースポーク１２よりも後方に戻す。
【００６３】
ドレーン切断装置１６は左右方向に傾けることで、真正面以外のドレーンも切断することが出来る。また、同一の鉛直方向または近傍に位置するドレーンは、同じ方向に傾けると良い。
【００６４】
このように、ドレーン切断装置１６を左右に複数回、前方に突出させることで、シールド機の掘削断面内にあるドレーンを切断することが出来る。
【００６５】
なおドレーン切断装置１６を左右に傾ける角度は、地中に埋設したドレーンをもれなく切断するため、切断刃１６１が先端に突出した状態において、隣り合う切断刃１６１が接触しない角度ごとに複数回行うとよい。
【００６６】
これによって、隣り合うドレーン切断装置１６の切断刃１６１同士が接触し、破損することを防止出来る。
【００６７】
切断操作の終了後、シールド機を前方に推進するためには、操作用コンピュータで所定の操作が行われることで、シールド機を前方に推進させ、カッタースポーク１２で切羽を掘削する。
【００６８】
ドレーンが埋設されている箇所をカッタースポーク１２で掘削する場合であっても、シールド機の掘削断面内にあるドレーンは、ドレーン切断装置１６によって小片に切断されているので、地盤を構成する土砂と一緒に掘削、排出される。また、たとえ横方向への切断の連続性が途切れている部分があったとしても、ドレーン切断装置１６によって切断または切り込みが入れられていることから、カッタースポーク１２に取り付けられた先行ビット１２３によって容易に切断でき、ドレーンを巻き込むことなく、容易に小さく粉砕することができる。従って、トンネル周辺の地盤に影響を与えることなく、またドレーンによってシールド機に故障が発生する可能性も低くなる。
【００６９】
そしてシールド機が所定距離、たとえばドレーン切断装置１６が突出した状態において、ドレーン切断装置１６の切断刃１６１の先端からカッタースポーク１２の先端までの距離分だけ前進すると、再度、シールド機およびカッタースポーク１２の駆動を停止し、上記と同様に、ドレーン切断装置１６によるドレーンの切断処理を実行する。
【００７０】
以上のように、シールド機およびカッタースポーク１２の駆動停止、ドレーン切断装置１６の前方への突出と引込みによるドレーンの切断、シールド機による掘削作業の再開、セグメント２０の距離だけシールド機の前進、を反復することで、ドレーンが埋設されている場合であっても、シールド機や地盤に影響を与えることなく、シールド機で掘進作業を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００７１】
上述のシールド機のドレーン切断装置１６はロッド１６２に切断刃１６１が取り付けられ、ロッド１６２の突出に伴い切断刃１６１も前方に突出する構成であったが、異なる実施態様とすることも出来る。以下に実施例１におけるドレーン切断装置１６とは異なる構成であるドレーン切断装置２２の構成を説明する。
【００７２】
図１１にドレーン切断装置２２の側面からの図、図１２にドレーン切断装置２２の上方からの図を模式的に示す。
【００７３】
ドレーン切断装置２２は、切断刃収納筐体２２１とロッド２２２と貫入ジャッキ２２３とガイド２２４とスイングジャッキ２２５と支持部２２６とストッパー２２７とを有している。
【００７４】
上述したドレーン切断装置１６と同様に、隔壁１３の開口部１７付近の内壁面には、取付部２２９が設置され、そこにドレーン切断装置２２を支持するための支持部２２６が取り付けられている。支持部２２６はさらにストッパー２２７で取付部２２９から着脱可能に固定される。中空状のガイド２２４の先端付近は略球体状に形成されており、該略球体が支持部２２６の凹面で軸受けされる。これによって、ガイド２２４は、先端付近の略球体を中心として、支持部２２６によって支持されながら回動可能である。
【００７５】
図１３は切断刃収納筐体２２１の拡大図である。図１３（ａ）は切断刃収納筐体２２１の内部構造を示す上方からの図であり、図１３（ｂ）は切断刃収納筐体２２１の内部構造を示す側面からの図であり、図１３（ｃ）は切断刃収納筐体２２１の正面図であり、図１３（ｄ）は切断刃収納筐体２２１の背面図である。
【００７６】
切断刃収納筐体２２１は、その内側に、地中に埋設したドレーンを切断するための切断刃２２１１と切断刃２２１１を突出させるための切断刃押し込みジャッキ２２１２とを備える。切断刃収納筐体２２１は、ロッド２２２の先端に取り付けられ、ロッド２２２はガイド２２４に挿通されている。
【００７７】
切断刃収納筐体２２１はその先端付近の上面が下面方向に角度を持って形成されており、下面は上面方向に角度を持って形成されることで鋭利になっている。また先端には、切断刃２２１１を、切断刃収納筐体２２１の内側から外側に突出、外側から内側に引き込むための突出口２２１３が設けられている。
【００７８】
図１４は、切断刃収納筐体２２１から切断刃２２１１を突出させる、切断刃収納筐体２２１に切断刃２２１１を引き込むことを模式的に示す図である。図１４（ａ）は切断刃収納筐体２２１の側面からの断面図であり、図１４（ｂ）は、後述する、切断刃収納筐体２２１から切断刃２２１１の突出の状態を示す図である。
【００７９】
切断刃２２１１は、切断刃収納筐体２２１の後方付近に取り付けられた切断刃押し込みジャッキ２２１２の先端に取り付けられている。切断刃押し込みジャッキ２２１２が切断刃２２１１を前後方向に移動させる。すなわち、切断刃押し込みジャッキ２２１２が切断刃２２１１を前方に突出させることで、切断刃２２１１は、突出口２２１３を通り、切断刃収納筐体２２１の外側に突出する。また、切断刃押し込みジャッキ２２１２が切断刃２２１１を後方に引き込むことで、切断刃２２１１は、切断刃収納筐体２２１の外側から切断刃収納筐体２２１の内側に突出口２２１３を通り、収納される。
【００８０】
切断刃２２１１は平板状であり、その先端付近の上面が下面方向に角度を持って形成されており、下面は上面方向に角度を持って形成されることで鋭利になっている。また好ましくは二叉以上で形成されていると良い。図１３（ｃ）では、切断刃収納筐体２２１内に４枚の切断刃２２１１を備えている場合を示しているが、これ以外の枚数であっても良い。また切断刃押し込みジャッキ２２１２は、切断刃２２１１の枚数分だけ備えているが、切断刃２２１１を複数稼働させられるように構成した切断刃押し込みジャッキ２２１２を用いることも出来る。また切断刃押し込みジャッキ２２１２は、切断刃収納筐体２２１内の切断刃２２１１を同時に稼働させることが好ましいが、それに限定されない。
【００８１】
貫入ジャッキ２２３は、ロッド２２２の後端付近とガイド２２４とに接合し、ロッド２２２をガイド２２４に沿って前後方向に移動させる。また、スイングジャッキ２２５は、ガイド２２４および隔壁１３とに取り付けられ、ガイド２２４を左右に移動可能とする。スイングジャッキ２２５の動作は、実施例１におけるスイングジャッキ１６５と同様に機能することで、切断刃収納筐体２２１およびロッド２２２の突出方向を、シールド機の推進方向に対して左右方向に突出させることが出来る。
【００８２】
引き込みジャッキ２２７はジャッキ部２２７１とジャッキ交換ガイド２２７２と後方固定部２２７３とを有しており、ジャッキ交換ガイド２２７２が取付部２２９に、後方固定部２２７３がロッド２２２にそれぞれ固定されている。またジャッキ部２２７１は、先端付近でジャッキ交換ガイド２２７２の後端側と、後端付近で後方固定部２２７３と固定している。
【００８３】
引き込みジャッキ２２７は、ドレーン切断装置２２の切断刃２２１１が折損したり摩耗した場合に交換する際に用いる操作具である。切断刃２２１を交換する場合、切断刃２２１はチャンバー１５に位置するため、そのままでは交換することが出来ない。そこで、まずストッパー２２８で固定されている支持部２２６の固定を解除する。これによって、支持部２２６の固定が解除され、引き込みジャッキ２２７によって、ドレーン切断装置２２が隔壁１３の開口部１７を通り、隔壁１３よりも後方に移動する。この際には、取付部２２９から長手方向に後方に設けられたジャッキ交換ガイド２２７２に沿って後方に移動する。
【００８４】
ドレーン切断装置２２が取付部２２９に設けられたシャッター２２１付近を通過した後、シャッタージャッキ１７２がシャッター２２１を下方に移動させることで、隔壁１３の開口部１７を閉塞する。これによって、開口部１７からチャンバー１５内にある掘削土がシールド機本体１０の内部に流入するのを防止できる。
【００８５】
このようにしてドレーン切断装置２２を隔壁１３の内側に移動させると、切断刃収納筐体２２１をロッド２２２から取り外す。そして切断刃収納筐体２２１の内部に取り付けられている切断刃２２１１を取り外し、新しい切断刃２２１１を取り付ける。そして取り付けた後は、上述と逆の手順を実行する。この作業も実施例１と同様であるので説明を省略する。以上のような作業によって、切断刃１６１の交換作業を行うことが出来る。
【００８６】
本実施例におけるドレーン切断装置２２を用いた場合であっても実施例１とほぼ同様に機能させることができる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、ドレーンが埋設されている位置に到達すると、シールド機を制御するための操作用コンピュータで所定の操作が行われることで、シールド機の前進を停止させるとともに、カッタースポーク１２の回転を停止させる。
【００８７】
そして、操作用コンピュータで所定の操作が行われることで、ドレーン切断装置２２によるドレーンの切断処理を開始する制御指示の電気的信号がシールド機本体１０に送出される。そしてこの制御指示の電気信号をシールド機の図示しない制御コンピュータで受け取ると、ドレーン切断装置２２の貫入ジャッキ２２３でロッド２２２を前方に移動させる。これによって、ロッド２２２の先端に位置している切断刃収納筐体２２１がカッタースポーク１２の後方からカッタースポーク１２よりも前方に突出し、ドレーン手前に到達する状態まで突出させる。
【００８８】
そして切断刃収納筐体２２１がドレーンに接近した状態で、上記操作用コンピュータから切断刃２２１１の突出の制御指示が送出されると、その制御指示をシールド機の図示しない制御コンピュータで受け取り、切断刃押し込みジャッキ２２１２は切断刃２２１１を、切断刃収納筐体２２１の内側から、突出口２２１３を通り、切断刃収納筐体２２１の外側に突出させる。そのため切断刃２２１の突出の過程にドレーンが存在している場合には、ドレーンを切断刃２２１１で切断することが出来る。
【００８９】
ドレーン切断後は、切断刃押し込みジャッキ２２１２により切断刃２２１１が切断刃収納筐体２２１内に引き込まれ、貫入ジャッキ２２３により、ロッド２２２が後方に移動され、切断刃収納筐体２２１を初期状態の位置、すなわちカッタースポーク１２よりも後方に戻す。なお、切断刃２２１１の引き込み、切断刃収納筐体２２１の引き込みをどちらを優先しても良いし、同時に行っても良い。
【００９０】
地中に埋設されているドレーンとしてはプラスチックドレーンの場合に、本願発明は効果を特に発揮する。ペーパードレーンの場合には地中に埋設している間に腐食するからである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明により、軟弱地盤改良のためのドレーンが多数残置された地盤をシールド工法で掘削する際に、掘削範囲周辺の地盤沈下を懸念することなく、効率の良い施工を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００９２】
１０：シールド機本体
１１：カッターヘッド
１２：カッタースポーク
１３：隔壁
１４：排土装置
１５：チャンバー
１６、２２：ドレーン切断装置
１７：開口部
１８：シールドジャッキ
１９：エレクター
２０：セグメント
２１：テールシール
１２１：駆動装置
１２２：掘削ビット
１２３：先行ビット
１２４：回転軸
１２５：センタービット
１６１、２２１１：切断刃
１６２、２２２：ロッド
１６３、２２３：貫入ジャッキ
１６４、２２４：ガイド
１６５、２２５：スイングジャッキ
１６６、２２６：支持部
１６７、２２７：引き込みジャッキ
１６８、２２８：ストッパー
１６９、２２９：取付部
１７１：シャッター
１７２：シャッタージャッキ
２２１：切断刃収納筐体
２２１２：切断刃押し込みジャッキ
２２１３：突出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005913991.tif 000009
【図９】
0005913991.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0005913991.tif 000012
【図１２】
0005913991.tif 000013
【図１３】
0005913991.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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