(57)【要約】【課題】周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することが可能なシールド掘進機を提供する。【解決手段】このシールド掘進機１は、中心軸線Ａ回りに回転し、前面に複数のカッタビット３０を有するカッタヘッド２と、カッタヘッド２の後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバ３と、チャンバ３内の土砂を排出する排土装置４と、を備える。カッタヘッド２は、中央に前方に露出するように設けられチャンバ３に連通する貫通孔４０を有し、複数のカッタビット３０は、カッタヘッド２の前面に貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１を含む。【選択図】図１
2019094738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線回りに回転し、前面に複数のカッタビットを有するカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、
前記チャンバ内の土砂を排出する排土装置と、を備え、
前記カッタヘッドは、中央に前方に露出するように設けられ前記チャンバに連通する貫通孔を有し、
前記複数のカッタビットは、前記カッタヘッドの前面に前記貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットを含む、シールド掘進機。
【請求項２】
前記複数のカッタビットは、前記第１カッタビットよりも外周側に配置された複数の第２カッタビットをさらに含み、
前記第１カッタビットは、前記第２カッタビットよりも小型の形状を有する、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記第１カッタビットは、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットであり、
前記第２カッタビットは、地盤切削用のカッタビットである、請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記複数の第１カッタビットは、前記貫通孔の周縁に沿って前記貫通孔の全周を取り囲むように配列されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記貫通孔の内径は、前記排土装置の内径よりも小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記貫通孔は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、前記第１カッタビットにより切削された障害物を前記チャンバ内へ通過させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
中心軸線回りに回転するカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、
前記チャンバ内の土砂を排出する排土装置と、を備え、
前記カッタヘッドは、中央に設けられ、障害物を前記チャンバ内へ通過させるための貫通孔と、前記貫通孔の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビットとを含む、シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に関し、特に、カッタビットを備えるシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カッタビットを備えるシールド掘進機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、中心軸線回りに回転するカッタヘッドと、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバ内の土砂を排出するスクリュコンベア（排土装置）とを備えるシールド掘進機が開示されている。上記特許文献１では、カッタヘッドの中心に岩盤破砕用のローラビットを設け、岩盤破砕用のローラビットの後方（カッタヘッドの中心）にカッタヘッドを貫通する貫通穴を設けている。カッタヘッドの中心付近で、岩盤破砕用のローラビットにより破砕された掘削土砂は、貫通穴を通過してチャンバ内に取り込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５８９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、都市部などで建設物の地下を通過するシールドトンネル工事においては、地中で鉄杭や鋼矢板などの障害物に遭遇することが少なくない。予期せぬ障害物に遭遇する場合もあれば、障害物の存在が予期されたとしても経路が変更できず、上部構造物のため地上側から排除できない場合もある。そのため、シールド掘進機には、地中に埋設された障害物を除去する機能が求められる。
【０００６】
避けられない障害物に遭遇した場合には、シールド掘進機は、掘進速度を下げ、カッタヘッドの回転速度を上昇させて、障害物を徐々に切除することを試みる。しかし、特にカッタヘッドの中央部では周速が低いため、障害物を切除できずにカッタビットを損傷させたり、障害物が切れないまま絡みついてチャンバ内に取り込めなくなる場合がある。
【０００７】
仮に上記特許文献１のシールド掘進機で障害物除去を試みた場合、周速がほとんど得られない中央部に配置されたローラビットでは障害物を切除できずに損傷するおそれがある。また、貫通穴の正面前方に貫通穴とオーバラップするようにローラビットが配置されるため、障害物がローラビットに引っかかって貫通穴を通過できずに、チャンバ内に取り込めなくなるおそれがある。障害物によって掘進不能となった場合、カッタヘッドの前面側に作業員が出て、ガス切断等で除去するなどの危険度の高い作業が必要になる。そのため、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去できるようにすることが望まれている。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することが可能なシールド掘進機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるシールド掘進機は、中心軸線回りに回転し、前面に複数のカッタビットを有するカッタヘッドと、カッタヘッドの後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバ内の土砂を排出する排土装置と、を備え、カッタヘッドは、中央に前方に露出するように設けられチャンバに連通する貫通孔を有し、複数のカッタビットは、カッタヘッドの前面に貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットを含む。なお、前面、後面、前方、後方は、いずれも掘進方向における前後方向を基準とする。前方に露出するとは、貫通孔の全断面が覆われることなく、前方の地山に対して開口していることを意味する。ただし、貫通孔の全断面が覆われていなくてもよく、一部が局所的に覆われていてもよい。
【００１０】
この発明の第１の局面によるシールド掘進機では、上記のように、カッタヘッドに、中央に前方に露出するように設けられチャンバに連通する貫通孔を設け、カッタヘッドの前面に貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットを設ける。ここで、複数の第１カッタビットは、カッタヘッドの中心軸線から離れた貫通孔の周縁に沿う位置にあるため、カッタビットが貫通孔の前方（中心軸線上）にオーバラップするように設けられる場合と異なり、ある程度の周速が得られ、有効に障害物を切断することができる。カッタヘッドの中央付近に存在する障害物は、貫通孔の周縁に沿う第１カッタビットによって、貫通孔の周縁（直径）と同等以下の大きさに切断される。そのため、カッタヘッドの中央で前方に露出する貫通孔によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ内に取り込むことができる。以上の作用により、本発明によれば、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することができる。さらに、カッタヘッドの中央付近は摺動距離（回転に伴う第１カッタビットの軌跡）が短く、貫通孔の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビットが略同じ軌跡を通ることから、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、複数のカッタビットは、第１カッタビットよりも外周側に配置された複数の第２カッタビットをさらに含み、第１カッタビットは、第２カッタビットよりも小型の形状を有する。このように構成すれば、周速の低い中央付近の第１カッタビットを小型の形状にすることにより、障害物との接触面積を小さくして障害物を切削しやすくすることができる。そして、複数の小型の第１カッタビットにより、障害物を徐々に削って切断していくことができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、第１カッタビットは、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットであり、第２カッタビットは、地盤切削用のカッタビットである。このように構成すれば、周速の高い外周側に配置される第２カッタビットは、通常の地盤切削用のカッタビットとして掘進性能を確保し、周速の低い中央に配置される第１カッタビットは、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとして障害物を容易に切削できるようにすることができる。また、カッタヘッドの中央は摺動距離（回転に伴う第１カッタビットの軌跡）が短く、貫通孔の周縁に沿う複数の第１カッタビットが略同じ軌跡を複数のカッタビットが通るので、棒状またはニードル状のカッタビットであっても、地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、複数の第１カッタビットは、貫通孔の周縁に沿って貫通孔の全周を取り囲むように配列されている。このように構成すれば、第１カッタビットを貫通孔の全周を取り囲むように配列することによって、より多くの第１カッタビットがカッタヘッドの回転に伴って略同じ軌跡を通るようになる。そのため、障害物の略同一箇所をより多くの第１カッタビットによって集中的に切削することができる。また、より多くの第１カッタビットが配置されるので、障害物との接触によって一部の第１カッタビットが破損する場合でも、残りの第１カッタビットによって障害物の除去ができる。
【００１４】
上記第１の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、貫通孔の内径は、排土装置の内径よりも小さい。このように構成すれば、排土装置の内径よりも小さくなるまで第１カッタビットによって切断された障害物片を、貫通孔を通過させてチャンバ内に取り込ませることができる。そのため、貫通孔を通過してチャンバ内に取り込まれた障害物を、排土装置によって容易に排出することができるとともに、排土装置内で障害物を詰まらせることが抑制できる。
【００１５】
上記第１の局面によるシールド掘進機において、好ましくは、貫通孔は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビットにより切削された障害物をチャンバ内へ通過させるように構成されている。このように構成すれば、少なくとも貫通孔の中心部がカッタビットなどによって覆われることなく開放されるので、貫通孔の入口付近でカッタビットなどに引っかかって障害物が詰まることを抑制できる。
【００１６】
この発明の第２の局面におけるシールド掘進機は、中心軸線回りに回転するカッタヘッドと、カッタヘッドの後面側に設けられ、掘削された土砂が貯留されるチャンバと、チャンバ内の土砂を排出する排土装置と、を備え、カッタヘッドは、中央に設けられ、障害物をチャンバ内へ通過させるための貫通孔と、貫通孔の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビットとを含む。
【００１７】
この発明の第２の局面によるシールド掘進機では、上記のように、カッタヘッドに、中央に設けられ、障害物をチャンバ内へ通過させるための貫通孔と、貫通孔の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビットとを設ける。ここで、障害物切削用のカッタビットは、カッタヘッドの中心から離れた貫通孔の周囲にあるため、貫通孔の前方に設けられる場合と異なり、ある程度の周速が得られ、有効に障害物を切削することができる。そのため、カッタヘッドの中央付近に存在する障害物は、障害物切削用のカッタビットによって切断され、カッタヘッドの中央の貫通孔内を通過できるようになる。その結果、切断された障害物片が貫通孔を介してチャンバ内に取り込まれる。以上により、本発明によれば、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記のように、周速の低いカッタヘッドの中央部であっても障害物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態によるシールド掘進機の模式的な縦断面図である。
【図２】シールド掘進機を掘進方向前方から見た模式的な正面図である。
【図３】カッタヘッドの貫通孔周辺を示した拡大断面図である。
【図４】カッタヘッドの貫通孔周辺を示した拡大正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるシールド掘進機の貫通孔周辺を示した拡大断面図である。
【図６】第１実施形態の変形例による第１カッタビットの配置を示した拡大正面図である。
【図７】第１カッタビットの一例を示した模式的な断面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。
【図８】第２カッタビットの一例を示した模式的な断面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。
【図９】第１カッタビットの第１変形例の模式的な平面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。
【図１０】第１カッタビットの第２変形例の模式的な平面図（Ａ）および斜視図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるシールド掘進機１について説明する。
【００２２】
（シールド掘進機の全体構成）
図１に示すように、シールド掘進機１は、掘削面を構成するカッタヘッド２と、掘削された土砂が貯留されるチャンバ３と、チャンバ３内の土砂を排出する排土装置４と、を備えている。第１実施形態のシールド掘進機１は、掘進経路上に存在する障害物ＯＭを除去する機能を有する。なお、以下では、単に前方、後方、前面、後面などというとき、掘進方向の前後方向を基準とする。
【００２３】
第１実施形態では、シールド掘進機１が、泥土圧式のシールド掘進機である例を示している。泥土圧式のシールド掘進機１では、カッタヘッド２により掘削された土砂にチャンバ３内で作泥材が注入されて土砂と混合され、掘削土砂が不透水性と塑性流動性を持つ泥土に変換される。掘削土砂（泥土）は、チャンバ３内および排土装置４内に充満する。シールド掘進機１は、掘削土砂（泥土）をチャンバ３内および排土装置４内に充満させた状態を維持してシールドジャッキ５の推力によりチャンバ３内に圧力を発生させることにより、地山側の圧力（切羽の土圧および地下水圧）に対抗させる。シールド掘進機１は、掘進量と排土量とのバランスによって圧力の平衡を図りながら掘進する。
【００２４】
シールド掘進機１は、それぞれ円筒状の前胴部６ａおよび後胴部６ｂから構成された胴体６を備えている。前胴部６ａは、推進力が付与されてカッタヘッド２により地山の掘進を行う部分であり、後胴部６ｂは、前胴部６ａに伴って、トンネルのリング状の周壁部分を構成するセグメントＳＧを図示しないエレクタによって配列しながら進行する部分である。
【００２５】
カッタヘッド２は、掘進方向に沿う中心軸線Ａ回りに回転し、回転によって地山を掘削するように構成されている。図２に示すように、カッタヘッド２は、前面に複数のカッタビット３０を有する。カッタヘッド２は、掘進方向から見て円形状に形成されている。カッタヘッド２の前面は、複数の放射状のスポーク部１１と、カッタ面板１２とにより構成され、スポーク部１１とカッタ面板１２との隙間に掘削土砂の取込口となるカッタスリット１３が形成されている。
【００２６】
また、第１実施形態では、カッタヘッド２は、中央にチャンバ３に連通する貫通孔４０を有している。つまり、貫通孔４０は、カッタヘッド２の径方向中央を掘進方向に貫通し、前面側（地山）と後面側（チャンバ３）とを連通させている。貫通孔４０は、カッタヘッド２の中央に、前方に露出するように設けられている。
【００２７】
図１に示すように、カッタヘッド２は、カッタコラム１４を介して旋回台１５に取り付けられ、カッタ駆動部１６によって回転駆動される。旋回台１５は、前胴部６ａの隔壁７に回転可能に支持されている。カッタ駆動部１６は、隔壁７の後方に配置されており、旋回台１５に駆動トルクを付与して回転駆動する。つまり、カッタヘッド２、カッタコラム１４および旋回台１５がカッタ駆動部１６によって一体的に回転（旋回）される。
【００２８】
カッタコラム１４は、中空筒状の梁部材（ビーム）であり、カッタヘッド２を支持し、かつ、カッタヘッド２と共に回転するように構成されている。カッタコラム１４は、前方端部がカッタヘッド２のスポーク部１１に取り付けられ、後方端部が旋回台１５に取り付けられている。
【００２９】
旋回台１５は、円環状に形成され、前方側で複数のカッタコラム１４を支持している。旋回台１５は、前胴部６ａの隔壁７に設けられた軸受によって中心軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。
【００３０】
チャンバ３は、カッタヘッド２の後面側に設けられている。チャンバ３は、カッタヘッド２、前胴部６ａおよび隔壁７によって囲まれた空間（作泥土室）である。チャンバ３内の泥土圧は、設置高さの異なる位置に複数設けられた土圧センサ３ａにより計測される。チャンバ３内の泥土圧は、地山側からカッタヘッド２に作用する圧力と概ね平衡状態となるように維持される。
【００３１】
シールド掘進機１は、セグメントＳＧを押圧して胴体６（前胴部６ａおよび後胴部６ｂ）を推進させるシールドジャッキ５を備える。シールドジャッキ５は、後胴部６ｂに取り付けられている。シールドジャッキ５は、複数設けられており、胴体６の周方向に沿って配列されている。シールド掘進機１は、シールドジャッキ５の推進力によって掘進方向に推進する。シールドジャッキ５は、複数本で１つのブロックを構成し、複数のブロックが、円筒形状の後胴部６ｂの内周に略全周にわたって配列されている。カッタ駆動部１６による回転駆動と、シールドジャッキ５によるジャッキ推力の付与（推進）とは、独立して制御される。
【００３２】
図１の例では、排土装置４は、スクリュコンベアにより構成されている。排土装置４は、ケーシング２１と、スクリュ２２と、駆動部２３とを含む。排土装置４は、チャンバ３に接続され、チャンバ３内の土砂を排出するように構成されている。
【００３３】
ケーシング２１は、掘削土砂の排出経路を構成する管状部材である。ケーシング２１は、内径（直径）Ｄ２の円筒形状を有する。ケーシング２１は、一端で開口する入口部（取込口）２４が隔壁７を貫通してチャンバ３内に露出し、他端側の開口である出口部（排出口）２５が隔壁７よりも後方側の作業領域ＷＳ内に露出している。出口部２５から排出される土砂は、たとえばベルトコンベア８などの搬送装置によってさらに後方に搬送されていく。排土装置４は、チャンバ３内の土砂を排出してチャンバ３内の圧力を調整する機能を有する。
【００３４】
スクリュ２２は、ケーシング２１内に配置されており、回転によって掘削土砂に搬送力を付与する。スクリュ２２は、筒状のケーシング２１と同軸で配置され、中心軸線回りに回転可能に設けられている。図１の例では、スクリュ２２は、回転軸２２ａおよび回転軸２２ａに固定された螺旋状の羽根２２ｂを備える軸付きスクリュの例を示している。スクリュ２２は、回転軸なしの螺旋状の羽根２２ｂを有するリボンスクリュであってもよいし、入口側がリボンスクリュで途中から軸付きスクリュに切り替わる複合タイプのスクリュであってもよい。スクリュ２２は、駆動部２３によって回転される。ケーシング２１に対するスクリュ２２の相対回転によって、土砂が入口部２４から出口部２５に向かう搬送方向に搬送される。
【００３５】
チャンバ３内の土圧センサ３ａの圧力計測値は、データ処理装置１７に送られる。データ処理装置１７は、シールド掘進機１のオペレーションルーム（運転室）１８の制御部１９と接続されている。制御部１９は、ＣＰＵおよびメモリなどを備えたコンピュータを備え、土圧センサ３ａなどの圧力計測値や、オペレーションルーム１８における操作入力などに基づいて、シールド掘進機１の動作制御を行う。制御部１９により、カッタ駆動部１６によるカッタヘッド２の回転速度、シールドジャッキ５の推進力（シールド掘進機１の掘進速度）、排土装置４による掘削土砂の排出量などが制御される。
【００３６】
（カッタヘッド）
次に、カッタヘッドの詳細構成について説明する。
【００３７】
上記の通り、カッタヘッド２の前面には、複数のカッタビット３０が設けられている。カッタビット３０は、土砂を削る掘削刃である。カッタビット３０によって削られた掘削土は、カッタスリット１３（図２参照）や中央の貫通孔４０を通ってカッタヘッド２の内部のチャンバ３に進入する。
【００３８】
図２に示すように、第１実施形態では、複数のカッタビット３０は、カッタヘッド２の前面に貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１を含む。また、複数のカッタビット３０は、第１カッタビット３１よりも外周側に配置された複数の第２カッタビット３２を含む。これらのカッタビット３０は、カッタヘッド２の前面に固定的に設けられ、カッタヘッド２と一体で回転しながら土砂を掘削する。なお、図２では、便宜的に、第１カッタビット３１にハッチングを付して図示している。
【００３９】
第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周囲に並んで配置されている。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から所定の範囲内に配置されている。所定の範囲は、貫通孔４０に十分に近いことが好ましく、たとえば図３に示す貫通孔４０の半径（Ｄ１／２）以上で、かつ、半径（Ｄ１／２）の２倍以下の範囲である。図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に隣接するように、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から所定の範囲内の距離Ｌ１の位置に並んで配置されている。図３および図４の例では、距離Ｌ１は、貫通孔４０の半径（Ｄ１／２）に一致する。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に隣接するように配置することによって、カッタヘッド２を回転させた際の第１カッタビット３１の軌跡を貫通孔４０の大きさに近づけることができる。そのため、貫通孔４０の内径Ｄ１よりも寸法が大きい鉄杭などの障害物ＯＭ（図１参照）を、極力小さく切断することができる。
【００４０】
複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周方向に並んで配列されている。複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）回りに、１列または複数列（図６参照）で、並んで配列される。図２および図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の中心（カッタヘッド２の中心軸線Ａ）から距離（半径）Ｌ１の位置に、周方向に１列で並んで配列されている。
【００４１】
複数の第１カッタビット３１は、たとえば所定の角度範囲に渡って、周方向に並んで配列される。所定の角度範囲は、１周（３６０度）未満でもよい。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に沿って貫通孔４０の全周を取り囲むように配列されている。図２および図４の例では、複数の第１カッタビット３１は、貫通孔４０の周縁に沿って１周するように、等角度間隔で配列されている。第１カッタビット３１が等角度間隔で配列されることにより、カッタヘッド２の正転時（たとえば前方から見て反時計回り）と逆転時（前方から見て時計回り）とで、性能ばらつきを生じ難くすることができる。
【００４２】
具体的には、図２および図４の例では、８つの第１カッタビット３１が、４５度間隔で配列されている。第１カッタビット３１の数は、８つ以外の複数でもよい。第１カッタビット３１の数は、たとえば、１列当たり４０度間隔で９個、３０度間隔で１２個（図６参照）、２０度間隔で１８個、１５度間隔で２４個、１２度間隔で３０個、１０度間隔で３６個、などでもよい。第１カッタビット３１の数は、多い方が好ましい。障害物ＯＭの切削時に、多数の第１カッタビット３１によって集中的に切削を行うことができ、通常の土砂切削時における個々の第１カッタビット３１のビット摩耗を抑制できるためである。
【００４３】
第１実施形態では、第１カッタビット３１は、第２カッタビット３２よりも小型の形状を有する。また、第１カッタビット３１は、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットであり、第２カッタビット３２は、第１カッタビット３１とは異なる地盤切削用のカッタビットである。たとえば図７（Ａ）および（Ｂ）の例では、第１カッタビット３１は、円柱状（棒状またはニードル状）の台金部３１ｂの上端面中央部に埋め込まれた超硬合金製のチップ（超硬チップ）３１ａを有する。チップ３１ａは、先細り形状の先端部が形成された円柱形状を有し、先端部が台金部３１ｂの上端面から露出するように、台金部３１ｂに１つ設けられている。
【００４４】
第２カッタビット３２には、掘削する地山の土質に応じた適切な形状のカッタビットが選択される。第１カッタビット３１よりも外周側の第２カッタビット３２では、中央と比べて周速が高いため、通常の地盤切削用のカッタビットでも十分に障害物ＯＭを除去することができる。カッタヘッド２に設けられる複数の第２カッタビット３２は、たとえば、先行ビット、ローラビットなどのうち１種または複数種を採用することができる。たとえば図８（Ａ）および（Ｂ）の例では、第２カッタビット３２は、概略で直方体状の台金部３２ｂの両隅部に、それぞれ板状のチップ３２ａが設けられた構造を有する。
【００４５】
図４では模式的に示しているが、第２カッタビット３２は、正面視で（掘進方向前方から見て）、たとえば短辺ａ×長辺ｂの矩形形状を有する。第１カッタビット３１は、正面視で、直径ｃの円形状を有し、直径ｃは、短辺ａおよび長辺ｂの両方よりも小さい。このため、第１カッタビット３１は、障害物ＯＭに対して、第２カッタビット３２よりも接触面積が小さくなるように形成されている。
【００４６】
図３の例では、第１カッタビット３１は、掘進方向に直線状に延びるように形成されている。また、第１カッタビット３１は、先端が鋭角となっている。これにより、障害物ＯＭに対して、第１カッタビット３１の接触面積をより一層小さくすることが可能である。なお、障害物ＯＭが鋼材など硬さのある材質である場合、第１カッタビット３１は障害物ＯＭとの接触により先端（チップ３１ａ）が欠ける可能性もある。その場合でも、第１カッタビット３１が棒状またはニードル状に形成されることにより、欠けた箇所に別の先端部が形成され、障害物ＯＭの切削を継続可能となることが期待できる。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１が同一の軌跡（距離Ｌ１を半径とする回転軌跡）で移動するため、それぞれの第１カッタビット３１がノコギリのように障害物ＯＭの同一箇所を摺動することにより、周速が低くても効果的な切削が可能であるとともに、個々の第１カッタビット３１の摩耗が平均化されビット摩耗の抑制が可能である。
【００４７】
第２カッタビット３２は、カッタヘッド２の前面において、周状に配列された複数の第１カッタビット３１よりも外周側に配置されている。図２では模式的に示しているが、第２カッタビット３２は、カッタヘッド２の前面のうち、貫通孔４０および第１カッタビット３１の配置位置を除く略全断面を通過するように、放射状に分布して配置されている。つまり、カッタヘッド２を１回転させた場合に個々の第２カッタビット３２が形成する軌跡がカッタヘッド２の略全断面を通るように、第２カッタビット３２が分布している。第１実施形態では、複数の第１カッタビット３１および複数の第２カッタビット３２によって、貫通孔４０の形成位置を除く略全断面が掘削される。
【００４８】
図２〜図４の例では、貫通孔４０は、内径（直径）Ｄ１の円形状を有する。貫通孔４０の断面形状は、円形状以外の矩形状などの多角形状や、楕円形状などでもよい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４の内径Ｄ２（図１参照）に応じて設定されている。第１実施形態では、貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さい。なお、貫通孔４０の内径は、前後方向において変化してもよく、ここでは、貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０の内径の最小値とする。図３の例では、貫通孔４０は一定の内径Ｄ１でカッタヘッド２を貫通している。
【００４９】
図１の例では、排土装置４の内径Ｄ２は、ケーシング２１の内径である。つまり、貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０を通過した障害物片を排土装置４によって排出可能な大きさとなるように設定されている。障害物ＯＭは、貫通孔４０を通過できるサイズになるまで、第１カッタビット３１によって切断されて細かな障害物片となる。通過可能なサイズまで切断された障害物片は、貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれ、排土装置４によって排出される。この際、貫通孔４０を通過できるサイズまで切断されたことにより、貫通孔４０よりも内径が大きい排土装置４において障害物片による閉塞が発生することが抑制される。
【００５０】
貫通孔４０の内径Ｄ１は、貫通孔４０を通過した障害物片が排土装置４内で詰まることがないように、十分に小さいことが好ましい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、たとえば、排土装置４の内径Ｄ２の２／３以下である。なお、排土装置４のスクリュ２２が、軸付きスクリュであるか、リボンスクリュであるかによって、排土装置４による排出可能サイズが異なる。通常、排土装置４による排出可能サイズが設計仕様として設定されているため、貫通孔４０の内径Ｄ１は、排土装置４による排出可能サイズ以下であることが好ましい。排出可能サイズ以下であれば、貫通孔４０の内径Ｄ１が排土装置４の内径Ｄ２の２／３よりも大きくてもよい。
【００５１】
一方、貫通孔４０の内径Ｄ１が小さすぎると、障害物片が貫通孔４０を通りにくくなり、貫通孔４０で詰まりやすくなる。そのため、貫通孔４０の内径Ｄ１は、必要以上に小さすぎないことが好ましい。貫通孔４０の内径Ｄ１は、たとえば、排土装置４の内径Ｄ２の１／３以上である。したがって、貫通孔４０の内径Ｄ１の範囲としては、たとえば、（１／３）Ｄ２≦Ｄ１≦（２／３）Ｄ２である。たとえば排土装置４の内径Ｄ２が十分に大きい場合、貫通孔４０の内径Ｄ１は、内径Ｄ２の１／４程度であってもよい。
【００５２】
また、第１実施形態では、貫通孔４０は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット３１により切削された障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるように構成されている。少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放されるとは、少なくとも貫通孔４０の中心部において、中心軸線Ａ上の前方にはカッタビットやその他の構造物が配置されておらず、切削された障害物片の通過を妨げる構造が存在しないことを意味する。少なくとも中心部とは、たとえば貫通孔４０の外周縁近傍において、第１カッタビット３１の一部や、第１カッタビット３１を固定するための構造などが、部分的に貫通孔４０の前方にオーバラップする（前方を覆う）ことを許容することを意味する。したがって、貫通孔４０は、外周縁近傍を除く略全体が、覆われることなく前方に開放されていることが好ましい。図３では、貫通孔４０の全体が、覆われることなく前方に開放されている例を示している。第１カッタビット３１は、貫通孔４０と略平行に中心軸線Ａに沿って延び、貫通孔４０とはオーバラップしないように設けられている。
【００５３】
第１実施形態では、貫通孔４０は、シールド掘進機１の掘進中に、前方に開放されている状態が維持される。すなわち、シールド掘進機１は、蓋あるいはシャッターや、柱状部材などで貫通孔４０を塞ぐことなく、貫通孔４０が地山側に開放された状態で掘進を行うように構成されている。これにより、貫通孔４０は、掘進に伴って第１カッタビット３１により切削された中央部近傍の障害物片をチャンバ３内へ通過させるように構成されている。なお、第２カッタビット３２が設置された外周側に障害物ＯＭが位置する場合、周速の高い第２カッタビット３２によって障害物ＯＭを切断することが可能で、切断された障害物片がカッタスリット１３からチャンバ３内に取り込まれる。
【００５４】
以上のように、第１実施形態では、カッタヘッド２は、中央に設けられ、障害物をチャンバ３内へ通過させるための貫通孔４０と、貫通孔４０の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）とを含んでいる。
【００５５】
（シールド掘進機の動作）
次に、障害物ＯＭの除去に関するシールド掘進機１の動作について説明する。
【００５６】
障害物ＯＭは、地盤を構成する土砂（礫、玉石等を含む）以外の地中に埋設された物体で、特に鉄杭や矢板などの除去が困難な物体を含む。鉄杭や矢板は、たとえば構造物の建設時に用いられる。鉄杭は、たとえば鋼杭（Ｈ型鋼杭など）や、ＲＣ杭（鉄筋コンクリート杭）などである。矢板は、たとえば鋼矢板（シートパイル）などである。これらの障害物ＯＭは強度が高く、土砂と同じように切削や粉砕をすることは通常容易ではない。そのため、障害物ＯＭに遭遇した場合に、掘進経路変更による回避や、地上（立坑）からの排除が検討されるが、経路変更ができず、上部構造物が存在する等によって地上からの排除もできない場合、シールド掘進機１は、掘進により障害物ＯＭを除去する。
【００５７】
障害物ＯＭを除去する場合、シールド掘進機１は、障害物ＯＭを除去するための運転を行う。障害物ＯＭを除去するための運転では、シールド掘進機１は、シールドジャッキ５による掘進速度を通常掘進時よりも低下させる低速運転で動作する。また、シールド掘進機１は、カッタ駆動部１６によるカッタヘッド２の回転速度を通常掘進時よりも上昇させる高速回転で動作する。すなわち、シールド掘進機１は、カッタビット３０の周速を高くするとともに掘進方向前方に低速で推進して、カッタビット３０により障害物ＯＭを徐々に切削する。
【００５８】
カッタヘッド２の中央付近の障害物ＯＭは、複数の第１カッタビット３１により切削される。複数の第１カッタビット３１は小型で、かつ、貫通孔４０の周縁に沿って周方向に並んで配列されるため、複数の第１カッタビット３１の各々が障害物ＯＭの同一箇所を繰り返し切削する。その結果、カッタヘッド２の中央付近の障害物ＯＭは、掘進に伴って細かく切断される。第１カッタビット３１が回転により貫通孔４０と略同等の大きさの円形軌跡を描くので、切断された障害物片は、大きくても回転による第１カッタビット３１の軌跡の大きさの範囲内となり、貫通孔４０内に容易に取り込まれる。取り込まれない障害物片は、第１カッタビット３１によってさらに細かく切削され得る。貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれた障害物片は、排土装置４によって排出される。貫通孔４０の内径Ｄ１が排土装置の内径Ｄ２よりも小さいので、貫通孔４０を通過した障害物片は、容易に排土装置４内を通過して排出される。そのため、切断された障害物片が排土装置４内で詰まることが抑制される。
【００５９】
なお、カッタヘッド２の中央以外の外周側では、周速の高い第２カッタビット３２によって障害物ＯＭが細かく切断される。切断された障害物片がカッタスリット１３からチャンバ３内に取り込まれ、排土装置４により排出される。
【００６０】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６１】
第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド２に、中央に前方に露出するように設けられチャンバ３に連通する貫通孔４０を設け、カッタヘッド２の前面に貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１を設ける。ここで、複数の第１カッタビット３１は、カッタヘッド２の中心軸線Ａから離れた貫通孔４０の周縁に沿う位置にあるため、カッタビットが貫通孔４０の前方（中心軸線Ａ上）にオーバラップするように設けられる場合と異なり、ある程度の周速が得られ、有効に障害物ＯＭを切断することができる。カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭは、貫通孔４０の周縁に沿う第１カッタビット３１によって、貫通孔４０の周縁（直径）と同等の大きさに切断される。そのため、カッタヘッド２の中央で前方に露出する貫通孔４０によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ３内に取り込むことができる。以上の作用により、第１実施形態のシールド掘進機１によれば、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。さらに、カッタヘッド２の中央は摺動距離（回転に伴う第１カッタビット３１の軌跡）が短く、かつ、貫通孔４０の周縁に沿って配置された複数の第１カッタビット３１が略同じ軌跡を通ることから、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。
【００６２】
なお、貫通孔４０は、障害物ＯＭを除去するための運転時以外の通常掘進時にも、カッタヘッド２の中央部における土砂取り込みを促進するように作用する。すなわち、一般的なシールド掘進機では、カッタヘッド２の中央にはフィッシュテールカッタと呼ばれる大型の三角翼状のビットが取り付けられることが多いが、中央部は回転に伴う周速が低いため、掘削土砂の取り込み性能が低くなる。そのため、カッタヘッド２の中央では土砂が取り込めずに閉塞し、掘進の妨げとなることがある。これに対して、第１実施形態では、カッタヘッド２の中央に貫通孔４０が設けられ、中央の掘削土砂を貫通孔４０からチャンバ３内に取り込める。そのため、貫通孔４０によって、障害物ＯＭを除去するための運転時以外の通常掘進時にも、カッタヘッド２の中央における掘削土砂の取り込み性能を改善することが期待できる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、第１カッタビット３１を、第２カッタビット３２よりも小型の形状に形成する。これにより、周速の低い中央付近の第１カッタビット３１を小型の形状にすることにより、障害物ＯＭとの接触面積を小さくして障害物ＯＭを切削しやすくすることができる。そして、複数の小型の第１カッタビット３１により、障害物ＯＭを徐々に削って切断していくことができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、第１カッタビット３１を、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとし、第２カッタビット３２を、地盤切削用のカッタビットとする。これにより、周速の高い外周側に配置される第２カッタビット３２は、通常の地盤切削用のカッタビットとして掘進性能を確保し、周速の低い中央に配置される第１カッタビット３１は、障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとして障害物ＯＭを容易に切削できるようにすることができる。また、上記のように複数の第１カッタビット３１は摺動距離が短く、互いに略同じ軌跡を通ることから、棒状またはニードル状のカッタビットであっても、通常の地盤掘削時におけるビット摩耗を抑制することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の第１カッタビット３１を、貫通孔４０の周縁に沿って貫通孔４０の全周を取り囲むように配列する。これにより、より多くの第１カッタビット３１がカッタヘッド２の回転に伴って略同じ軌跡を通るようになる。そのため、障害物ＯＭの略同一箇所をより多くの第１カッタビット３１によって集中的に切削することができる。また、より多くの第１カッタビット３１が配置されるので、障害物ＯＭとの接触によって一部の第１カッタビット３１が破損する場合でも、残りの第１カッタビット３１によって障害物ＯＭの除去ができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、貫通孔４０の内径Ｄ１を、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくする。これにより、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくなるまで第１カッタビット３１によって切断された障害物片を、貫通孔４０を通過させてチャンバ３内に取り込ませることができる。そのため、貫通孔４０を通過してチャンバ３内に取り込まれた障害物ＯＭを、排土装置４によって容易に排出することができるとともに、排土装置４内で障害物ＯＭを詰まらせることが抑制できる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、貫通孔４０を、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット３１により切削された障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるように構成する。これにより、少なくとも貫通孔４０の中心部がカッタビットなどによって覆われることなく開放されるので、貫通孔４０の入口付近でカッタビットなどに引っかかって障害物ＯＭが詰まることを抑制できる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、カッタヘッド２に、中央に設けられ、障害物ＯＭをチャンバ３内へ通過させるための貫通孔４０と、貫通孔４０の周縁の外側近傍に配置された障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）とを設ける。これにより、カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭは、障害物切削用のカッタビット（第１カッタビット３１）によって切断され、カッタヘッド２の中央の貫通孔４０内を通過できるようになる。その結果、切断された障害物片を貫通孔４０を介してチャンバ３内に取り込むことができるので、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。
【００６９】
［第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、上記第１実施形態の図３に対応する、第２実施形態のカッタヘッド２の中央部（中心軸線Ａ）周辺の拡大断面を示す。第２実施形態では、貫通孔１４０および第１カッタビット１３１の位置および形状が上記第１実施形態とは異なる例について説明する。なお、第２実施形態において、貫通孔１４０および第１カッタビット１３１の位置および形状以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
図５に示す第２実施形態では、貫通孔１４０は、前後方向（掘進方向）に沿って内径が変化するように形成されている。
【００７１】
具体的には、貫通孔１４０は、チャンバ３側の後部おいて、チャンバ３（後方）に向かって内径が大きくなる拡大部１４１を有する。また、貫通孔１４０は、前面側において、前面に向かって内径が大きくなることにより形成された傾斜縁部１４２を有する。貫通孔１４０は、前後方向において拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間の中間部１４３において、内径が最小となっている。
【００７２】
中間部１４３の内径Ｄ１１は、たとえば第１実施形態の貫通孔４０の内径Ｄ１と略等しい。つまり、中間部１４３の内径Ｄ１１は、排土装置４の内径Ｄ２に応じて設定されている。中間部１４３の内径Ｄ１１は、排土装置４の内径Ｄ２よりも小さく、中間部１４３の内径Ｄ１１の範囲としては、たとえば、（１／３）Ｄ２≦Ｄ１１≦（２／３）Ｄ２である。なお、図５では、中間部１４３は拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間の境界部（貫通孔１４０の傾斜した内周面の頂点部分）である。中間部１４３は、拡大部１４１と傾斜縁部１４２との間で内径一定のまま前後方向に延びるように形成されていてもよい。
【００７３】
拡大部１４１は、中間部１４３からチャンバ３側の開口（カッタヘッド２の後面）まで後方に延びるように形成されている。拡大部１４１は、チャンバ３（後方）に向かうに従って内径が略一定の割合で拡大しており、図５の断面において内表面が直線状の傾斜面となっている。拡大部１４１は、チャンバ３側の開口において最大の内径Ｄ１２を有する。内径Ｄ１２は、中間部１４３の内径Ｄ１１よりも大きく、たとえば排土装置４の内径Ｄ２よりも大きい。
【００７４】
このように貫通孔１４０の内径を後方側へ拡大することによって、貫通孔１４０内に入り込んだ土砂や障害物片をチャンバ３へ流出させやすくすることができる。つまり、何らかの理由で貫通孔１４０の内部が詰まり閉塞することが抑制される。なお、貫通孔１４０は、中間部１４３において最小内径Ｄ１１で拡大部１４１よりも絞られた形状を有するので、排土装置４を通過しないような大きさの障害物片が通過することは抑制される。
【００７５】
傾斜縁部１４２は、中間部１４３から地山側の開口（カッタヘッド２の前面）まで前方に延びるように形成されている。傾斜縁部１４２は、前方に向かうに従って内径が略一定の割合で拡大しており、図５の断面において内表面が直線状の傾斜面となっている。傾斜縁部１４２は、前面側の開口において最大の内径Ｄ１３を有する。内径Ｄ１３は、中間部１４３の内径Ｄ１１よりも大きく、たとえば排土装置４の内径Ｄ２よりも大きい。内径Ｄ１３は、たとえば拡大部１４１の最大内径Ｄ１２よりは小さい。傾斜縁部１４２は、第１カッタビット１３１を設置するための貫通孔１４０の縁部として設けられている。言い換えると、第２実施形態では、貫通孔１４０は、カッタヘッド２の前面から円錐状（すり鉢状）に窪んだ傾斜縁部１４２を有し、複数の第１カッタビット１３１が円錐状の傾斜縁部１４２に、傾斜縁部１４２に沿って周方向に配置されている。そのため、傾斜縁部１４２の内径Ｄ１３は、第１カッタビット１３１の大きさ（すなわち第１カッタビット１３１が設置される斜面の長さ）と、第１カッタビット１３１の向き（すなわち傾斜縁部１４２の中心軸線Ａに対する傾斜角度）に応じて設定される。
【００７６】
第２実施形態では、複数の第１カッタビット１３１が、傾斜縁部１４２に設けられることにより貫通孔１４０の周縁に沿って配置されている。図示は省略するが、第１カッタビット１３１は、第１実施形態（図４参照）と同様に、貫通孔１４０の周縁に沿って貫通孔１４０の全周を取り囲むように配列されている。第１カッタビット１３１は、先端に向けて細くなるニードル状の形状を有する。複数の第１カッタビット１３１は傾斜縁部１４２から、掘進方向前方に突出するとともに、カッタヘッド２の半径方向の内側（中心軸線Ａ側）へ傾斜するように設けられている。この結果、第２実施形態では、それぞれの第１カッタビット１３１の先端部１３２が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも、僅かに内側に配置され、貫通孔１４０の外周部分と前後方向に僅かにオーバラップしている。すなわち、カッタヘッド２の回転に伴う第１カッタビット１３１の先端部１３２の移動軌跡は、中心軸線Ａ回りの半径Ｌ２の円形状となる。この移動軌跡の直径（２×Ｌ２）が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも僅かに小さい。ただし、第２実施形態においても、貫通孔１４０は、少なくとも中心部が覆われることなく前方に開放され、第１カッタビット１３１により切削された障害物をチャンバ３内へ通過させるように構成されている。
【００７７】
これにより、カッタヘッド２の中央部付近に位置する障害物ＯＭが存在する場合、第１カッタビット１３１は、障害物ＯＭを貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１よりも小さいサイズまで切削することが可能である。そして、切削された障害物片が、貫通孔１４０の最小内径Ｄ１１の中間部１４３を通過して、チャンバ３内へ取り込まれる。中間部１４３を通過した後は、拡大部１４１によって内径が拡大するので、貫通孔１４０の詰まりが発生することが効果的に抑制される。
【００７８】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７９】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、カッタヘッド２に、中央に前方に露出するように設けられチャンバ３に連通する貫通孔１４０を設け、カッタヘッド２の前面に貫通孔１４０の周縁（傾斜縁部１４２）に沿って配置された複数の第１カッタビット１３１を設ける。これにより、カッタヘッド２の中央付近に存在する障害物ＯＭを、貫通孔１４０の周縁に沿う第１カッタビット１３１によって、貫通孔４０の周縁（直径）と同等の大きさに切断し、カッタヘッド２の中央で前方に露出する貫通孔１４０によって、切断された障害物片を通過させてチャンバ３内に取り込むことができる。その結果、周速の低いカッタヘッド２の中央部であっても障害物ＯＭを除去することができる。
【００８０】
なお、第２実施形態では、貫通孔１４０に傾斜縁部１４２、中間部１４３および拡大部１４１を設けた例を示したが、傾斜縁部１４２を設けなくてもよい。すなわち、上記第１実施形態の貫通孔４０において、拡大部１４１を後面側に設けてもよい。
【００８１】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８２】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、泥土圧式シールド掘進機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明を、泥水式シールド掘進機に適用してもよい。泥水式シールド掘進機の場合には、チャンバ３内に泥水を送り込んで掘削土砂をスラリー化し、スラリー化した掘削土砂を排土装置４から排出する。
【００８３】
また、上記第１および第２実施形態では、貫通孔４０（１４０）の中心がカッタヘッド２の中心軸線Ａと一致する例を示したが、本発明はこれに限られない。貫通孔はカッタヘッドの中央に配置されていればよく、たとえばカッタヘッドの中心軸線が貫通孔の内部を通過する範囲内で、貫通孔の中心がカッタヘッドの中心軸線からずれていてもよい。ただし、周速が低いカッタヘッドの回転中心近傍に貫通孔および第１カッタヘッドを設けることが好ましいため、貫通孔の中心がカッタヘッドの中心軸線と一致することが好ましい。
【００８４】
また、上記第１および第２実施形態では、第２カッタビット３２よりも小型の形状の第１カッタビット３１（１３１）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１カッタビットを、第２カッタビットと同一形状または同一種類のカッタビットとしてもよい。
【００８５】
また、上記第１および第２実施形態では、第１カッタビット３１（１３１）を障害物切削用の棒状またはニードル状のカッタビットとした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１カッタビットを棒状またはニードル状以外の形状のカッタビットとしてもよい。
【００８６】
また、上記第１実施形態において、１つのチップ３１ａを有する棒状またはニードル状の第１カッタビット３１の例（図７参照）を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば図９および図１０に示すように、複数のチップ３１ａを有する第１カッタビット３１を設けてもよい。図９（Ａ）および（Ｂ）では、先細りの７つのチップ３１ａを有する第１カッタビット３１の例を示している。また、図１０（Ａ）および（Ｂ）では、先端側から見て扇形状の４つのチップ３１ａを有する第１カッタビット３１の例を示している。チップ３１ａの数は、４つまたは７つ以外の複数でもよい。複数のチップ３１ａを有する第１カッタビット３１を設ける構成では、１つの第１カッタビット３１内で、いずれかのチップ３１ａが破損した場合でも、残りのチップ３１ａによって第１カッタビット３１の切削性能を維持することが可能となる。すなわち、チップ３１ａが大きく割れて損傷する場合があるが、単一のチップ３１ａでは割れがチップ３１ａ内を進展し大きく脱落し切削性能を失うリスクがあるのに対して、複数のチップ３１ａとすることで割れの進展は割れの発生したチップ３１ａの内にとどまり、それ以外のチップ３１ａには割れが直接的には伝わらず大きく脱落するリスクを回避できるのである。そのため、強度が高い障害物ＯＭを除去する場合などチップ３１ａの損耗が激しい場合でも、カッタビットの交換頻度が増大するのを抑制できるので有効である。第２実施形態の第１カッタビット１３１についても同様である。
【００８７】
また、上記第１および第２実施形態では、複数の第１カッタビット３１（１３１）を、貫通孔４０（１４０）の周縁に沿って貫通孔４０（１４０）の全周を取り囲むように配列した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば複数の第１カッタビットを、貫通孔の全周を取り囲むことなく、貫通孔の周縁に沿って数カ所にだけ設けてもよい。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、貫通孔４０（１４０）の内径Ｄ１（Ｄ１１）を排土装置４の内径Ｄ２よりも小さくした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば貫通孔の内径を排土装置の内径と略等しくしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  シールド掘進機
２  カッタヘッド
３  チャンバ
４  排土装置
３０  カッタビット
３１、１３１  第１カッタビット
３２  第２カッタビット
４０、１４０  貫通孔
Ａ  中心軸線
Ｄ１  貫通孔の内径
Ｄ２  排土装置の内径
ＯＭ  障害物
【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】
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【図９】
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【図１０】
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