(57)【要約】【課題】泥土圧シールド掘進機の土圧計を容易に交換する。【解決手段】泥土圧シールド掘進機の土圧計１１ａを、隔壁７に形成された貫通穴７ａに連通するシールハウジング１１ｂｈ内に移動自在の状態で設け、機内側に取り出して交換することが可能な構造にした。土圧計１１ａの交換に際しては、土圧計１１ａを後退させながら土圧計１１ａの向かい側の空間に注入管１１ｂｔを通じて作泥土材を置換材として注入することでチャンバ内の泥土が貫通穴７ａを通じてシールハウジング１１ｂｈ内に入り込まないようにする。そして、土圧計１１ａをシールハウジング１１ｂｈの途中位置の仕切り弁１１ｂｐよりも後退させた後、仕切り弁１１ｐｂを閉じてから土圧計１１ａをシールハウジング１１ｂｈから取り出して交換する。【選択図】図５
2015021338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥土圧シールド掘進機の機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁を貫通する貫通穴に連通するように設けられ、前記貫通穴から前記機内側に向かって延びる中空路を形成する筒体と、
前記筒体の途中位置に設けられ、前記中空路を開閉する開閉手段と、
前記筒体内において、前記中空路に沿って移動自在の状態で設けられ、前記切羽側に土圧検出面を向けた状態で配置された土圧計を保持する保持部材と、
前記中空路において前記土圧計の前記土圧検出面の向かい側に形成される空間に流動性を有する置換材を注入する注入手段と、
を備えることを特徴とする泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換装置。
【請求項２】
泥土圧シールド掘進機の機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁を貫通する貫通穴から前記機内側に向かって延びる中空路を形成する筒体内において、前記切羽側に土圧検出面を向けた状態で配置された土圧計を、前記中空路に沿って前記機内側に移動させるとともに、前記土圧計の移動により前記土圧検出面の向かい側に形成される空間内に流動性を有する置換材を注入する工程と、
前記土圧計の移動により前記土圧計が、前記筒体の途中位置に設けられた開閉手段よりも前記機内側に位置したら前記開閉手段を閉じる工程と、
前記開閉手段を閉じた後、前記土圧計を前記機内側に移動させて前記筒体内から取り出して交換する工程と、
前記土圧計を交換した後、前記開閉手段を閉じたまま、交換後の土圧計をその土圧検出面を前記切羽側に向けて前記筒体内に挿入する工程と、
前記交換後の土圧計を前記筒体内に挿入した後、前記開閉手段を開き、前記交換後の土圧計を前記中空路に沿って前記切羽側に移動させて土圧検出位置に設定する工程と、
を有することを特徴とする泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換装置および泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
泥土圧シールド掘進機は、カッタヘッドにより掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることで生成された不透水性と塑性流動性（自由に変形および移動できる性質）とを持つ泥土をカッタヘッドの背面側に設けられたチャンバ内に充満した状態で掘進することで泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘削処理を進めている。そして、掘削処理に際しては、チャンバ内の泥土圧を予め決められた値に維持管理しながら掘進と排土とを行うことで切羽の安定性を維持している。このため、チャンバと機器本体内とを分ける隔壁には、チャンバ内の泥土圧を測定する土圧計が設置されている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−３７９１３号公報
【特許文献２】実開平２−１３２７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、泥土圧シールド掘進機の土圧計に故障が生じた場合、土圧計を交換する必要があるが、土圧計の交換に際しては、シールド掘進機の掘進動作を中止し、切羽側に薬液等を注入して掘削面部分を固定する地盤の改良作業を行い、さらにチャンバ内の土を排出する作業が必要となる。このため、土圧計の交換作業は長時間に渡り掘削作業を止めることになるので、シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因になっている。
【０００５】
特に、玉石等の多い地層での掘削作業においては、土圧計の検出面にシリコン樹脂等を充填して保護しても、玉石等が土圧計を過度に支圧することにより土圧計に永久歪みが発生し、適切な土圧管理が不可能になるような故障の発生頻度が増えるので、如何にして、土圧計の交換を容易にし、シールド掘進機の長距離施工を実現するかが重要な課題となっている。
【０００６】
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、泥土圧シールド掘進機の土圧計を容易に交換することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換装置は、泥土圧シールド掘進機の機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁を貫通する貫通穴に連通するように設けられ、前記貫通穴から前記機内側に向かって延びる中空路を形成する筒体と、前記筒体の途中位置に設けられ、前記中空路を開閉する開閉手段と、前記筒体内において、前記中空路に沿って移動自在の状態で設けられ、前記切羽側に土圧検出面を向けた状態で配置された土圧計を保持する保持部材と、前記中空路において前記土圧計の前記土圧検出面の向かい側に形成される空間に流動性を有する置換材を注入する注入手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の本発明の泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換方法は、泥土圧シールド掘進機の機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁を貫通する貫通穴から前記機内側に向かって延びる中空路を形成する筒体内において、前記切羽側に土圧検出面を向けた状態で配置された土圧計を、前記中空路に沿って前記機内側に移動させるとともに、前記土圧計の移動により前記土圧検出面の向かい側に形成される空間内に流動性を有する置換材を注入する工程と、前記土圧計の移動により前記土圧計が、前記筒体の途中位置に設けられた開閉手段よりも前記機内側に位置したら前記開閉手段を閉じる工程と、前記開閉手段を閉じた後、前記土圧計を前記機内側に移動させて前記筒体内から取り出して交換する工程と、前記土圧計を交換した後、前記開閉手段を閉じたまま、交換後の土圧計をその土圧検出面を前記切羽側に向けて前記筒体内に挿入する工程と、前記交換後の土圧計を前記筒体内に挿入した後、前記開閉手段を開き、前記交換後の土圧計を前記中空路に沿って前記切羽側に移動させて土圧検出位置に設定する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、泥土圧シールド掘進機の機内において土圧計を筒体を通じて機内側に取り出すことができるので、泥土圧シールド掘進機の土圧計を容易に交換することが可能になる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、土圧計を機内側に取り出す際に土圧計の向かい側の空間に流動性を持つ置換材を注入することにより、切羽側の土砂が隔壁の貫通穴を通じて筒体内に入り込むのを抑制または防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る泥土圧シールド掘進機の内部を側面から透かして見せた構成図である。
【図２】（ａ）は図１の泥土圧シールド掘進機のカッタヘッドの正面図、（ｂ）は図１の泥土圧シールド掘進機の位置Ａを矢印で示す方向から見た構成図である。
【図３】図１の泥土圧シールド掘進機の隔壁の要部を拡大して示した平面図である。
【図４】図１の泥土圧シールド掘進機の隔壁とその前後とを拡大して示した構成図である。
【図５】（ａ）は図１の泥土圧シールド掘進機の土圧検出部の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の土圧検出部の分解断面図である。
【図６】（ａ）は図１の泥土圧シールド掘進機の土圧計の交換工程中における土圧検出部の断面図、（ｂ）は（ａ）に続く土圧計の交換工程中における土圧検出部の断面図である。
【図７】（ａ）は図６に続く土圧計の交換工程中の土圧検出部の断面図、（ｂ）は（ａ）に続く土圧計の交換工程中における土圧検出部の断面図である。
【図８】（ａ）は図７に続く土圧計の交換工程中の土圧検出部の断面図、（ｂ）は（ａ）に続く土圧計の交換工程中における土圧検出部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１は本実施の形態の泥土圧シールド掘進機の内部を側面から透かして見せた構成図、図２（ａ）は図１の泥土圧シールド掘進機のカッタヘッドの正面図、図２（ｂ）は図１の泥土圧シールド掘進機の位置Ａを矢印で示す方向から見た構成図、図３は図１の泥土圧シールド掘進機の隔壁の要部を拡大して示した平面図、図４は図１の泥土圧シールド掘進機の隔壁とその前後とを拡大して示した構成図である。なお、図３では泥土圧シールド掘進機の内部を透かして見せている。
【００１４】
本実施の形態の泥土圧シールド掘進機１は、カッタヘッド２により掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることで不透水性と塑性流動性とを持つ泥土を生成し、その泥土をカッタヘッド２と機器本体３との間の室内に充満した状態で掘進することで泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘削坑を構築する機器であり、特に、巨礫が混在する玉石混じり砂礫層や玉石層を含む地山を掘削する場合に好適である。勿論、巨礫が混在しない玉石混じり砂礫層や玉石層あるいは通常の砂礫層に適用しても良い。
【００１５】
なお、泥土圧シールド掘進機１の掘削外径は、例えば、５９００ｍｍ程度である。また、泥土圧シールド掘進機１の機長は、例えば７１４０ｍｍ程度である。また、泥土圧シールド掘進機１の運転は、その後方に配置された後続台車（図示せず）内の運転室内で運転手により制御される。
【００１６】
カッタヘッド２は、地山の切羽を掘削する部材であり、カッタヘッド２の周方向に沿って回転自在の状態で機器本体３の前面に設置されている。このカッタヘッド２には、例えば、円盤状のスポークタイプが採用されている。すなわち、図２（ａ）に示すように、カッタヘッド２は、中央のハブ部２ａと、ハブ部２ａから外周に向かって放射状に延びる６本のスポーク部２ｂと、スポーク部２ｂの延在方向の中途部同士を結ぶ中間リング部２ｃと、スポーク部２ｂの先端部同士を結ぶ外周リング部２ｄと、これらの部材間に形成された貫通穴２ｅとを備えている。
【００１７】
カッタヘッド２の中央のハブ部２ａには、センタービット４ａが装着されている。各スポーク部２ｂには、複数のビット４ｂが規則的に並んで装着されている。なお、ハブ部２ａには、コーンヘッド型のローラビット等のような他の掘削部材が装着される場合もある。また、スポーク部２ｂには、ビット４ｂの他に、ローラビット等のような他の掘削部材が装着される場合もある。
【００１８】
また、ハブ部２ａおよびスポークス部２ｂには、添加材注入部５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４が設けられている。この添加材注入部５ａ１〜５ａ４は、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材をカッタヘッド２の前面の切羽に向けて注入する構成部である。なお、添加材注入部５ａ１〜５ａ４の各々から注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
【００１９】
中間リング部２ｃにおいて隣接するスポーク部２ｂ，２ｂ間の中央には、制限突起２ｆが設けられている。カッタヘッド２で掘削された土砂は貫通穴２ｅを通じて後述のチャンバ６（図１参照）内に取り込まれるが、制限突起２ｆは、貫通穴２ｅの開口面積を規制することで、地中の巨礫や玉石等が貫通穴２ｅを通じてチャンバ６内に入り込むのを規制する部分である。この制限突起２ｆの表面にもビット４ｂが設けられている。
【００２０】
外周リング部２ｄにおいて切羽側の前面には、複数のビット４ｃがその刃を外周側に向けた状態で並んで装着されている。また、外周リング部２ｄの外周面には、例えば２個のコピービット４ｄが対極する位置に装着されている。このコピービット４ｄは、急曲線施工時の余堀りや泥土圧シールド掘進機１の姿勢制御等を行う役割を備えている。
【００２１】
一方、機器本体３は、図１に示すように、ガーダー部の前胴プレート３ａと、その後方のテール部の後胴プレート３ｂとを備えている。前胴プレート３ａおよび後胴プレート３ｂは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体３の外形を形成するとともに、機器本体３の内部に中空空間を形成する部材である。前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとは、前胴プレート３ａの後端側において後胴プレート３ｂの先端部分が前胴プレート３ａの内周面に接した状態で入り込むことで係合されている。
【００２２】
前胴プレート３ａの前面側において、その前面から機器本体３の内方に後退した位置には、機器本体３内の中空空間を切羽側と機内側とに分ける隔壁７が設けられている。この隔壁７の切羽側、すなわち、上記カッタヘッド２と隔壁７との間には、上記チャンバ６が設けられ、隔壁７の機内側には、添加材注入部５ｂと、カッタ駆動体８と、中折れジャッキ９ａと、シールドジャッキ９ｂと、スクリューコンベア１０と、土圧検出部１１とが設けられている。
【００２３】
添加材注入部５ｂは、機器本体３の外回りやチャンバ６内に向けて添加材を注入する機器であり、添加材注入部５ｂの注入口を機器本体３の外部に表出させた状態で隔壁７の外周近傍に設けられている。添加材注入部５ｂから注入される添加材には、例えばベントナイト系の添加材のような作泥土材が使用される。なお、添加材注入部５ｂから注入される添加材には、ベントナイト系の添加材に代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
【００２４】
チャンバ６は、カッタヘッド２により掘削された土砂等が取り込まれる空間である。このチャンバ６内において、隔壁７の前面にはチャンバ６内に突出する円柱状等の練混ぜ翼１５ａ，１５ｂが設けられている一方、カッタヘッド２の背面にはチャンバ６内に突出する円柱状等の練混ぜ翼１６ａ，１６ｂが設けられている。これらの練混ぜ翼１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、カッタヘッド２の径方向の位置が互いにずれており、カッタヘッド２が回転するとチャンバ６内に入り込んだ土砂とチャンバ６内に注入された添加材とを混合するとともに撹拌する役割を備えている。
【００２５】
また、隔壁７の面内中央側に設けられた練混ぜ翼１５ｂは、その先端側からチャンバ６内に向けて添加材を注入する添加剤注入部を兼ねている。この練混ぜ翼１５ｂから注入される添加材には、例えば気泡材が使用される。なお、練混ぜ翼１５ｂから注入される添加材には、気泡材に代えてベントナイト系の添加材を用いても良いし、ベントナイト系の添加材と気泡材との両方を用いても良い。
【００２６】
カッタ駆動体８は、カッタヘッド２を回転させる駆動源である。ここでは、カッタ駆動方式として中間支持駆動方式が例示されており、カッタ駆動体８は、図１および図３に示すように、カッタヘッド２の正面内の中央と外周とのほぼ中央の位置に、カッタヘッド２の周方向に沿って複数個並んで配置されている。
【００２７】
中折れジャッキ９ａは、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを連結するとともに、泥土圧シールド掘進機１の推進方向を修正する機器であり、図１に示すように、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐ位置に、泥土圧シールド掘進機１の周方向に沿って複数個並んで配置されている。この中折れジャッキ９ａに圧油を供給し前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態で泥土圧シールド掘進機１を推進することにより、泥土圧シールド掘進機１の推進方向を制御することが可能になっている。
【００２８】
シールドジャッキ９ｂは、機器本体３の後方に設置されたセグメントＳＧに反力をとって泥土圧シールド掘進機１を前進させるための推進力を発生させる機器であり、図１に示すように、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐ位置に、図２（ｂ）および図３に示すように、泥土圧シールド掘進機１の周方向に沿って複数個並んで配置されている。
【００２９】
スクリューコンベア１０は、チャンバ６内に取り込まれた土砂を機外に排出するための機器であり、図１に示すように、機器本体３の底部において隔壁７を貫通しチャンバ６内に配置された土砂取込端部１０ａから機器本体３の後方において機器本体３の高さ方向中央より若干高い位置に配置された排出端部１０ｂに向かって斜め上向きに連続的に延在した状態で設けられている。
【００３０】
このスクリューコンベア１０には、例えば、回転軸を持たない螺旋状のブレード１０ｃを管内に備えるリボン式のスクリューコンベアが使用されている。回転軸を持つスクリューコンベアの場合は礫等により閉塞し易いのに対して、リボン式のスクリューコンベア１０の場合は搬送可能な礫等の最大径を搬送路の半径以上とすることができ、回転軸を持つスクリューコンベアでは搬送し得ないような大きさの礫等をも搬送することができる。これにより、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機１においては、スクリューコンベア１０で排出可能な大きさの玉石等を破砕せずにチャンバ６内に取り込むことが可能な構成となっている。
【００３１】
なお、スクリューコンベア１０の排出端部１０ｂには排土管（図示せず）が連結されており、スクリューコンベア１０の排出端部１０ｂに搬送された土砂は、排土管を通じてズリ搬出台車（図示せず）等に搬送されるようになっている。
【００３２】
土圧検出部１１は、図３および図４に示すように、土圧計１１ａと、これを交換する土圧計交換装置１１ｂとを有している。土圧計１１ａは、チャンバ６内の泥土による圧力を歪ゲージを介して電気信号に変換するセンサ部分であり、その土圧検出面をチャンバ６側に向けた状態で配置されている。土圧計１１ａの土圧検出面は、シリコン樹脂等で形成された保護部材により被覆されている。
【００３３】
ここでは、土圧検出部１１が、図３に示すように、隔壁７の面内において上下左右に分散されて配置されている。これにより、チャンバ６内の泥土圧の測定精度を向上させている。この土圧検出部１１は、少なくとも１箇所に配置されていれば良いが、隔壁７の面内の上下は泥土圧の差が大きいので、隔壁７の面内の上下に配置することが好ましい。なお、図３では隔壁７の面内の下方の土圧検出部１１は図示が省略されている。
【００３４】
次に、土圧検出部１１の土圧計交換装置の構成について図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は図１の泥土圧シールド掘進機の土圧検出部の拡大断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の土圧検出部の分解断面図である。なお、図５において隔壁７の左側がチャンバ、右側が機内である。
【００３５】
土圧計交換装置１１ｂは、シールハウジング（筒体）１１ｂｈと、仕切り弁（開閉手段）１１ｂｐと、土圧計ブラケット（保持部材）１１ｂｂと、注入管（注入手段）１１ｂｔと、開閉弁（注入手段）１１ｂｃとを備えている。
【００３６】
シールハウジング１１ｂｈは、隔壁７の貫通穴７ａに連通するように設けられ、貫通穴７ａから機内側に向かって延びる中空路１１ｂｒ（図５（ｂ）参照）を形成する中空状の部材である。このシールハウジング１１ｂｈの後端面にはシール部材１１ｂｓが接合されている。なお、貫通穴７ａは、チャンバ６と機内とを貫通する穴であり、例えば、平面円形状に形成されている。
仕切り弁１１ｂｐは、シールハウジング１１ｂｈ内の中空路１１ｂｒを開閉する弁であり、シールハウジング１１ｂｈの途中位置に設けられている。仕切り弁１１ｂｐは、弁体Ｖｂと、弁座Ｖｓと、弁棒Ｖｒと、ハンドル部Ｖｈとを有しており、ハンドル部Ｖｈの回転方向に応じて弁体Ｖｂが上下してシールハウジング１１ｂｈ内の中空路１１ｂｒを開閉するようになっている。
【００３７】
土圧計ブラケット１１ｂｂは、土圧計１１ａを保持する部材であり、中空路１１ｂｒに沿って移動自在の状態で設けられている。この土圧計ブラケット１１ｂｂを機内側に移動させ土圧計１１ａを機内に取り出すことにより、土圧計１１ａの点検や交換を行うことが可能になっている。
【００３８】
この土圧計ブラケット１１ｂｂの後端には、中空路１１ｂｒの径方向に突出するフランジ部１１ｂｆが設けられている。このフランジ部１１ｂｆにより、土圧計ブラケット１１ｂｂの切羽側への移動が抑止され、土圧計１１ａの切羽側の位置（土圧検出位置）が設定されている。ここでは、土圧計１１ａの土圧検出面の位置が、隔壁７のチャンバ６側の面よりも機内方向に所定寸法分だけ後退した位置に配置されている。これにより、土圧計１１ａの土圧検出面に巨礫や玉石等が接触するのを抑制または防止することが可能になっている。
【００３９】
なお、土圧計ブラケット１１ｂｂを機内側に移動させる際には、後述するように、土圧計ブラケット１１ｂｂの移動をガイドするとともに、土圧計ブラケット１１ｂｂが機内側に飛び出すのを止めるストッパ（図５には図示せず）が装着されるようになっている。
【００４０】
注入管１１ｂｔは、土圧計１１ａを土圧計ブラケット１１ｂｂで機内側に取り出す際に、土圧計１１ａの移動により土圧検出面の向かい側に形成される空間に流動性を有する置換材を注入する配管である。これは、土圧計１１ａを機内側に移動させると、土圧計１１ａの向かい側のチャンバ６内の泥土が貫通穴７ａを通じてシールハウジング１１ｂｈ内に入り込むので、それを抑制または防止するための構成である。このため、注入管１１ｂｔの中空路１１ｂｒ側の注入口は、中空路１１ｂｒにおいて可能な限り切羽側に近い位置に設けられている。
【００４１】
ここでは、注入管１１ｂｔの中空路１１ｂｒ側の注入口を貫通穴７ａの下部側に１箇所設けているが、貫通穴７ａの上部側、右側または左側のいずれかに設けても良いし、注入管１１ｂｔやその注入口を複数分散させて配置しても良い。注入管１１ｂｔの注入口を貫通穴７ａの上部側に設けた場合、添加材の注入方向が重力に沿うので、添加材の供給圧力を低減でき、添加材供給用のポンプの小型化を推進できる。また、注入管１１ｂｔの注入口を貫通穴７ａの上部側に設けた場合や貫通穴７ａの内周に沿って複数分散させて配置した場合、土圧計１１ａの向かい側の空間内への添加材の充填速度を速めることができる。さらに、注入管１１ｂｔやその注入口を複数分散させて配置した場合、いずれかの注入管１１ｂｔまたは注入口が目詰まりしても他の注入管１１ｂｔまたは注入口から添加材を注入することができるので、その目詰まりに因る故障の発生率を低減できる。
【００４２】
置換材としては、上記したベントナイト系の添加材、気泡材またはその両方の添加材を用いている。開閉弁１１ｂｃは、注入管１１ｂｔの開閉を行う弁であり、注入管１１ｂｔの途中位置に設けられている。
【００４３】
次に、図１の泥土圧シールド掘進機１による泥土圧シールド工法について説明する。
【００４４】
本実施の形態の泥土圧シールド掘進機１においては、カッタヘッド２を切羽に押し付け回転させながら機器本体３を推し進めることで地中に掘削抗を構築する。ここでは、例えば、粒径２ｍｍ未満の細粒（砂分）が２０％を超えず、粒径２ｍｍ以上の礫石（礫分）が８０％を超える地山が掘削対象とされている。
【００４５】
この掘削作業に際して、カッタヘッド２で掘削した土砂に上記添加材を添加するとともに、その土砂と添加材とをカッタヘッド２の回転やその回転に追従する練混ぜ翼１６ａ，１６ｂ等の動作により撹拌混合して掘削土砂を塑性流動性と不透水性を持つ泥土に変換する。そして、その泥土をチャンバ６内およびスクリューコンベア１０内に充満させ、その充満した泥土をシールドジャッキ９ｂの推進力により加圧して泥土圧を発生させ、この泥土圧を切羽の土圧に対抗させることで切羽の安定を維持する。また、切羽の安定を維持するために、例えば、カッタヘッド２の回転速度を一定にし、シールドジャッキ９ｂの伸長速度やスクリューコンベア１０の回転速度を調整し、チャンバ６内の泥土圧を上記土圧計１１ａにより測定しこれが一定になるようにする。
【００４６】
添加材として加えるベントナイト系の添加材（作泥土材）は、土砂の塑性流動性や不透水性を高める作用を有する上、巨礫を破砕した礫や玉石等の礫分を掘削土砂とともに包み込んで当該礫分が掘削土砂から分離しないように掘削土砂と礫分との一体性を向上させる作用を有している。
【００４７】
一方、添加材として加える気泡材は、上記礫分がカッタヘッド２や隔壁７に付着するのを抑制する分離作用を有する上、ベントナイト系の添加材では得られないクッション作用により掘削土砂や作泥土材の圧縮性を高めてチャンバ６内やスクリューコンベア１０内で礫分が転がり移動するのを抑制し、また、転がり移動したとしてもクッション作用により泥土圧の急激な変動を抑制する作用を有している。
【００４８】
このため、チャンバ６内への取り込みが好ましくないような巨礫が混在する玉石混じり砂礫層や玉石層が存在する地山を掘削する場合でも、泥土圧を安定化することができ、切羽の安定性を維持できる上、スクリューコンベア１０による礫分の排土を円滑に移動させて閉塞の発生を防止でき、噴出が発生するのを防止することができる。
【００４９】
次に、泥土圧シールド掘進機１の土圧計１１ａの交換方法について図６〜図８を参照して説明する。図６〜図８は土圧計の交換工程中の土圧検出部の断面図である。
【００５０】
まず、泥土圧シールド掘進機１の掘進動作を中止した後、図６（ａ）に示すように、シールハウジング１１ｂｈの後端面に土圧計交換用のストッパ１１ｂｄを装着する。
【００５１】
ストッパ１１ｂｄは、ボルト部Ｓｖとナット部Ｓｎとを備えている。ボルト部Ｓｖは、土圧計ブラケット１１ｂｂの移動をガイドする部材であり、ボルト部Ｓｖの先端がフランジ部１１ｂｆおよびシール部材１１ｂｓに形成された貫通穴を通じてシールハウジング１１ｂｈの後端面に形成された雌ねじ穴に螺合されることでシールハウジング１１ｂｈに装着されている。
【００５２】
ナット部Ｓｎは、土圧計ブラケット１１ｂｂのフランジ部１１ｂｆよりも後方においてボルト部Ｓｖに螺合されており、土圧計ブラケット１１ｂｂが機内側に向かって飛び出すのを防止する部材である。
【００５３】
この段階では、シールハウジング１１ｂｈの仕切り弁１１ｂｐを開いた状態とする。また、注入管１１ｂｔの開閉弁１１ｂｃを閉じた状態とする。
【００５４】
続いて、図６（ｂ）に示すように、機内側において土圧計ブラケット１１ｂｂを後方に引っ張って土圧計１１ａを機内側に移動するとともに、土圧計１１ａの移動により土圧検出面の向かい側に形成される空間に注入管１１ｂｔを通じて添加材（置換材）Ａｄを注入する。
【００５５】
この際、土圧計１１ａの移動により土圧検出面の向かい側に形成される空間に添加材Ａｄを注入しないと、チャンバ６の泥土が貫通穴７ａを通じてシールハウジング１１ｂｈ内に入り込んでしまう。これに対して、本実施の形態においては、土圧計１１ａの移動により土圧検出面の向かい側に形成される空間に添加材Ａｄを注入することにより、チャンバ６内の泥土が貫通穴７ａを通じてシールハウジング１１ｂｈ内に入り込むのを抑制または防止することができる。
【００５６】
また、土圧計ブラケット１１ｂｂの後端側をナット部Ｓｎで抑えているので、土圧計１１ａの土圧検出面の向かい側に形成される空間に注入された添加材Ａｄの圧力により土圧計ブラケット１１ｂｂが機内側に飛び出してしまうのを防止することができる。
【００５７】
続いて、図７（ａ）に示すように、土圧計１１ａの向かい側の空間に添加材Ａｄを注入しながら土圧計１１ａをさらに機内側に移動し、土圧計１１ａの位置が仕切り弁１１ｂｐよりも後方（機内側）に位置したら仕切り弁１１ｂｐを閉じる。
【００５８】
続いて、仕切り弁１１ｂｐを閉じた後、図７（ｂ）に示すように、土圧計１１ａをシールハウジング１１ｂｈから完全に取り出し、正常に機能する土圧計１１ａと交換する。なお、土圧計１１ａの点検の際も上記と同様にする。
【００５９】
次いで、図８（ａ）に示すように、土圧計ブラケット１１ｂｂに正常な土圧計１１ａを装着した後、その正常な土圧計１１ａをシールハウジング１１ｂｈ内に挿入し、仕切り弁１１ｂｐの弁体Ｖｂの手前の位置まで移動する。
【００６０】
続いて、注入管１１ｂｔの開閉弁１１ｂｃを閉じた後、図８（ｂ）に示すように、仕切り弁１１ｂｐを開き、土圧計ブラケット１１ｂｂの後端にジャッキ２０等を当てて、土圧計ブラケット１１ｂｂおよび土圧計１１ａを切羽側に向かって押し込む。
【００６１】
この際、土圧計１１ａの土圧検出面の向かい側の添加材Ａｄはチャンバ６側に戻される。なお、土圧計１１ａの向かい側の添加材Ａｄを注入管１１ｂｔから排出する構成にしても良い。また、土圧計１１ａの向かい側の添加材Ａｄを排出するための排出管を注入管１１ｂｔとは別に設けておいて、その排出管を通じて添加材Ａｄを排出する構成にしても良い。この場合は注入管１１ｂｔの開閉弁１１ｂｃを閉じ、当該排出管の開閉弁を開けるようにする。これにより、注入するための添加材と排出される添加材とが混ざるのを防ぐことができる。また、添加材Ａｄを排出する排出管を設けることにより、土圧計ブラケット１１ｂｂをシールハウジング１１ｂｈ内に挿入する場合の押圧力を低減できるので、土圧計１１ａの交換作業の作業性を向上させることができる。
【００６２】
また、添加材Ａｄを注入する注入管１１ｂｔを貫通穴７ａの上部に設け、添加材Ａｄを排出する排出管を貫通穴７ａの下部側に設けても良い。この場合、添加材の注入方向と排出方向とが重力に沿うので添加材の注入および排出を良好に行うことができる。
【００６３】
さらに、添加材Ａｄの排出管やその排出口を複数分散させて配置しても良い。この場合、排出管の目詰まりに因る故障の発生率を低減できる。
【００６４】
以上のようにして土圧計１１ａを機内側で安全かつ簡単に交換することができる。本実施の形態で説明した土圧計交換装置１１ｂを持たない泥土圧シールド掘進機において、土圧計が故障した場合、土圧計の交換に際して、シールド掘進機の掘進動作を中止し、切羽側に薬液等を注入して掘削面部分を固定する地盤の改良作業を行い、さらにチャンバ内の土を排出する必要がある。このため、土圧計の交換作業は長時間に渡り掘削作業を止めることになるので、シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因になっている。特に、玉石等の多い地層での掘削作業においては、土圧計の検出面側にシリコン樹脂等の保護材を充填する等の対策を施しても、玉石等が土圧計を過度に支圧することに起因する土圧計の故障の発生頻度が増えるので、如何にして、土圧計の交換を容易にし、シールド掘進機の長距離施工を実現するかが重要な課題となっている。
【００６５】
これに対して本実施の形態の泥土圧シールド掘進機１においては、上記したように作業者がチャンバ６側に入らないでも機内側で土圧計１１ａを交換することができるので、土圧計１１ａを安全かつ容易に交換することができる。
【００６６】
また、玉石等の多い地層での掘削処理において土圧計１１ａに故障が生じても、土圧計１１ａを必要な時にすぐに交換することができるので、泥土圧シールド掘進機１の長距離施工を実現することができる。
【００６７】
また、チャンバ６内の泥土圧を常に予め決められた値に維持管理しながら掘進と排土とを行うことができるので、切羽を常に安定した状態で掘削工事を行うことができる。
【００６８】
しかも、土圧計交換装置１１ｂは、球面座型の土圧計交換方式と異なり構造が簡単であるため、低コストで泥土圧シールド掘進機１に導入することができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【００７０】
例えば前記実施の形態においては、リボンスクリュー型のスクリューコンベアを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばリボン型と軸付き型とを組み合わせたスクリューコンベアを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上の説明では、本発明を中間支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばセンターシャフト駆動方式や外周支持駆動方式の泥土圧シールド掘進機等、他の泥土圧シールド掘進機にも適用される。
【符号の説明】
【００７２】
１  泥土圧シールド掘進機
２  カッタヘッド
３  機器本体
６  チャンバ
７  隔壁
７ａ  貫通穴
１１  土圧検出部
１１ａ  土圧計
１１ｂ  土圧計交換装置
１１ｂｈ  シールハウジング
１１ｂｒ  中空路
１１ｂｐ  仕切り弁
１１ｂｂ  土圧計ブラケット
１１ｂｆ  フランジ部
１１ｂｔ  注入管
１１ｂｃ  開閉弁
１１ｂｄ  ストッパ
２０  ジャッキ
Ｓｎ  ナット部
Ｓｖ  ボルト部
【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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