(57)【要約】【課題】シールド掘進機において掘削土砂に添加材を注入するとともに添加材と掘削土砂とを攪拌混合する翼部の強度を向上させる。【解決手段】泥土圧シールド掘進機１のチャンバ６に添加材を注入するとともに、チャンバ６内において添加剤と掘削土砂とを攪拌混合する練混ぜ翼１５ｂを、機内側から隔壁７の貫通穴７ａを通じてチャンバ６内に突出する大径部ＢＤと、該大径部ＢＤの先端から切羽側に向かって延びる小径部ＳＤとで構成した。大径部ＢＤは、筒体により構成されており、小径部ＳＤは、大径部ＢＤに軸を一致させた状態で、大径部ＢＤ内の中空路に沿って移動自在に設けられた筒体により構成されている。大径部ＢＤにより、練混ぜ翼１５ｂの機械的強度を向上させることができる。【選択図】図５
2015021341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁と、
前記隔壁に設けられた貫通穴と、
前記貫通穴を通じて前記機内側から前記切羽側に突出するように設けられ、前記切羽側に添加材を注入するとともに、前記添加材と掘削土砂とを攪拌混合する翼部とを備え、
前記翼部は、相対的に径の大きな大径部と、前記大径部の先端から前記切羽側に向かって延びる相対的に径の小さな小径部とを備え、
前記大径部は、前記機内側から前記貫通穴を通じて前記切羽側に突出するように設けられた第１の筒体により構成されており、
前記小径部は、前記大径部内に軸を一致させた状態で、前記大径部内の中空路に沿って移動自在の状態で挿入された第２の筒体で構成されており、
前記機内側には前記大径部の中空路を開閉する第１の開閉手段が設けられている、
ことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記小径部内には、該小径部内の中空路に沿って移動自在の状態で挿入された第３の筒体が設けられており、
前記機内側には前記小径部内の中空路を開閉する第２の開閉手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記小径部を前記機内側に移動させる場合に、前記大径部内の中空路内において前記小径部の端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を備える、
ことを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機。
【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、例えば、シールド掘進機のチャンバ内の掘削土砂に添加材を注入するとともに、添加材と掘削土砂とを攪拌混合する翼部の構造に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、機器本体の前面に設けられたカッタ盤を地山の切羽に押し当て回転させながら前進することで地山に掘削坑を形成する機器である。
【０００３】
カッタ盤で掘削された土砂は、カッタ盤と機器本体の隔壁との間に設けられたチャンバ内において添加材と混合された後、機器本体の後方から排出される。
【０００４】
掘削土砂に混合される添加材は、掘削土砂の粘性を下げることで掘削土砂の排出を促すための材料であり、その添加材が不足すると閉塞の原因となる。
【０００５】
そこで、シールド掘進機においては、上記隔壁にチャンバに向かって突出する固定翼を設けるとともに、その固定翼の先端からチャンバ内に添加材を注入することでチャンバ内での掘削土砂の塑性流動性を高めて閉塞を抑制または防止するようにした構成等がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０３０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記したように固定翼は、添加材を注入するために管状に形成されているので機械的強度が低下しており、掘削土砂からの力あるいは衝撃により固定翼の根本部分が変形または曲折してしまう場合がある。特に、玉石層等を掘削する場合、チャンバ内に大きな玉石等が頻繁に入り込むので、その玉石等が固定翼に衝突することで固定翼の根本部分の変形や曲折が顕著になる。固定翼の根本部分が変形または曲折した場合、その復旧作業が必要となるが、その復旧作業は多大な時間と労力とを要する面倒な作業であり、シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因となる。
【０００８】
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、シールド掘進機において、掘削土砂に添加材を注入するとともに、掘削土砂と添加材とを攪拌混合する翼部の強度を向上させ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のシールド掘進機は、機器本体内を切羽側と機内側とに分ける隔壁と、前記隔壁に設けられた貫通穴と、前記貫通穴を通じて前記機内側から前記切羽側に突出するように設けられ、前記切羽側に添加材を注入するとともに、前記添加材と掘削土砂とを攪拌混合する翼部とを備え、前記翼部は、相対的に径の大きな大径部と、前記大径部の先端から前記切羽側に向かって延びる相対的に径の小さな小径部とを備え、前記大径部は、前記機内側から前記貫通穴を通じて前記切羽側に突出するように設けられた第１の筒体により構成されており、前記小径部は、前記大径部内に軸を一致させた状態で、前記大径部内の中空路に沿って移動自在の状態で挿入された第２の筒体で構成されており、前記機内側には前記大径部の中空路を開閉する第１の開閉手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記小径部内には、該小径部内の中空路に沿って移動自在の状態で挿入された第３の筒体が設けられており、前記機内側には前記小径部内の中空路を開閉する第２の開閉手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の本発明は、上記請求項１または２記載の発明において、前記小径部を前記機内側に移動させる場合に、前記大径部内の中空路内において前記小径部の端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を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、翼部の根本部に大径部を設けたことにより、翼部の機械的強度を向上させることが可能になる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、小径部または第３の筒体を機内側に引き出すことができるので、翼部内での目詰まり修理作業等を容易にすることが可能になる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、小径部を機内側に移動する際に大径部の中空路内に切羽側の泥土が侵入する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】
【００１５】
【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要部断面図である。
【図５】図１の泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼の断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は図４の練混ぜ翼を分解して示した断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は図４の練混ぜ翼を分解して示した断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図１の泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼内の添加材注入管の目詰まり修理工程中の断面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は図１の泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼内の添加材注入管の目詰まり修理工程中の断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼の断面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は図１０の練混ぜ翼内の添加材注入管の目詰まり修理工程中の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（第１の実施の形態）
【００１８】
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要部断面図である。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。また、図４は断面図であるが図面を見易くするためハッチングを省略してある。
【００１９】
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（カッタ盤）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る。
【００２０】
この泥土圧シールド掘進機１は、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が、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。
【００２１】
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ＳＢ（図１参照）内の運転室内でオペレータにより制御される。また、その運転室内に設けられた制御部Ｃにより泥土圧シールド掘進機１の全体動作が制御される。この制御部Ｃは、運転室内に設けられた表示部Ｄに電気的に接続されている。表示部Ｄには、制御部Ｃから送られた各種の情報が表示される。
【００２２】
カッタヘッド２は、地山の切羽を掘削する部材であり、機器本体３の前面に機器本体３の周方向に沿って回転自在の状態で設置されている。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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、ハブ部２ａおよびスポーク部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。
【００２５】
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。
【００２６】
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が対極する位置に設けられている。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。
【００２７】
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の先端の球面軸受部が前胴プレート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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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撹拌混合する役割を備えている。
【００３１】
また、隔壁７の面内中央側に設けられた練混ぜ翼（翼部）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材注入部を兼ねている。隔壁７の前面から離れた練混ぜ翼１５ｂの先端部から添加材を注入することで添加材をチャンバ６内により良く注入することができ、掘削土砂の塑性流動性を向上させることができる。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。この練混ぜ翼１５ｂの構成については後述する。
【００３２】
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、図３に示すように、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。
【００３３】
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、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。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、排土管を通じて台車等に搬送されるようになっている。
【００３８】
土圧検出部１１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内に向けた状態で設けられている。泥土圧シールド掘進機１は、土圧検出部１１で検出されたチャンバ６内の泥土圧が予め決められた値の範囲になるように管理することで切羽の安定性を維持しながら掘削処理を進めるようになっている。
【００３９】
次に、図５は図１の泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼の断面図、図６および図７の（ａ），（ｂ）は図４の練混ぜ翼を分解して示した断面図である。なお、図５〜図７において隔壁７の左側がチャンバであり、右側が機内である。
【００４０】
練混ぜ翼１５ｂは、機内側から隔壁７の貫通穴７ａを通じて切羽側に突出するように設けられており、相対的に径の大きな大径部ＢＤと、その大径部ＢＤの先端面から切羽側に向かって延びる相対的に径の小さな小径部ＳＤとを備えている。
【００４１】
大径部ＢＤは、機内側から貫通穴７ａを通じて切羽側に突出するように設けられた筒体（第１の筒体）により構成されている。この大径部ＢＤは、その外周部が貫通穴７ａの内周に接する部分で隔壁７に溶接され固定されている。
【００４２】
また、機内側には、大径部ＢＤの中空路ＬＡを開閉するスリースバルブ（第１の開閉手段）２０ａが設けられている。スリースバルブ２０ａは、弁体２０ａ１と、弁座２０ａ２と、弁棒２０ａ３と、ハンドル部２０ａ４とを有しており、ハンドル部２０ａ４の回転方向に応じて弁体２０ａ１が上下して大径部ＢＤの中空路ＬＡを開閉するようになっている。
【００４３】
小径部ＳＤは、大径部ＢＤ内に中心軸を一致させた状態で挿入された筒体（第２の筒体）により構成されている。この小径部ＳＤは、大径部ＢＤ内の中空路ＬＡに沿って移動自在の状態で設けられている。また、小径部ＳＤの後端（機内側端部）には、中空路ＬＡの径方向に突出するフランジ部ＳＤｆが設けられている。このフランジ部ＳＤｆにより、小径部ＳＤの切羽側への移動が抑止され、小径部ＳＤの切羽側の突出長さが設定されている。
【００４４】
また、この小径部ＳＤ内には、添加材注入管（第３の筒体）ＦＰが、その中心軸を小径部ＳＤの中心軸に一致させた状態で挿入されている。この添加材注入管ＦＰは、添加材を機内側からチャンバ６内に導く配管であり、小径部ＳＤ内の中空路ＬＢに沿って移動自在の状態で設けられている。また、添加材注入管ＦＰの後端（機内側端部）には、中空路ＬＢの径方向に突出するフランジ部ＦＰｆが設けられている。このフランジ部ＦＰｆにより、添加材注入管ＦＰの切羽側への移動が抑止され、添加材注入管ＦＰの小径部ＳＤ内での位置が設定されている。
【００４５】
また、機内側において上記スリースバルブ２０ａの後段には、小径部ＳＤの中空路ＬＢを開閉するスリースバルブ（第２の開閉手段）２０ｂが設けられている。スリースバルブ２０ｂは、弁体２０ｂ１と、弁座２０ｂ２と、弁棒２０ｂ３と、ハンドル部２０ｂ４とを有しており、ハンドル部２０ｂ４の回転方向に応じて弁体２０ｂ１が上下して大径部ＢＤの中空路ＬＢを開閉するようになっている。なお、図５〜図７において符号Ｓはシール部を示している。
【００４６】
ところで、本実施の形態を採用していない泥土圧シールド掘進機においては、チャンバ内に添加材を注入する添加材注入管が長距離施工や地山の変化等により詰まる場合がある。その場合、掘削作業を中止し、作業員がチャンバ内に入って添加材注入管を点検したり修理したりしなければならないが、その作業は多大な時間と労力とを要する面倒な作業となっている。
【００４７】
これに対して、本実施の形態においては、添加材注入管ＦＰが詰まった場合、チャンバ６に入らなくても、小径部ＳＤまたは添加材注入管ＦＰを機内側に引き抜いて点検したり修理したりすることができる。このため、添加材注入管ＦＰの点検や修理のための作業を容易にすることができ、作業時間を短縮することができる。したがって、掘削作業の工期を短縮することができる。
【００４８】
また、本実施の形態を採用していない泥土圧シールド掘進機において練混ぜ翼からチャンバ内に添加材を注入する場合、練混ぜ翼が管状に形成されているので練混ぜ翼の機械的強度が低下しており、掘削土砂からの力あるいは衝撃により練混ぜ翼の根本部分が変形または曲折してしまう場合がある。特に、玉石層等を掘削する場合、チャンバ内に大きな玉石等が頻繁に入り込むので、その玉石等が練混ぜ翼に衝突することで練混ぜ翼の根本部分の変形または曲折が顕著になる。練混ぜ翼の根本部分が変形または曲折した場合、その復旧作業が必要となるが、その復旧作業も多大な時間と労力とを要する面倒な作業であり、泥土圧シールド掘進機の長距離施工を阻害する要因となる。
【００４９】
これに対して、本実施の形態においては、練混ぜ翼１５ｂの根本部分に大径部ＢＤを設けたことにより、練混ぜ翼１５ｂの機械的強度を向上させることができるので、大きな玉石等の衝突に因る練混ぜ翼１５ｂの根本部分の変形や曲折を抑制または防止することができる。このため、練混ぜ翼１５ｂの復旧作業を低減することができる。
【００５０】
また、練混ぜ翼１５ｂの表面に大径部ＢＤと小径部ＳＤとによる段差を設けたことにより、練混ぜ翼１５ｂによる掘削土砂と添加材との攪拌および混合の作用を向上させることができるので、チャンバ６内での掘削土砂の塑性流動性をさらに向上させることができる。このため、掘削土砂に因る閉塞の発生を低減することができ、閉塞の復旧作業を低減することができる。
【００５１】
したがって、練混ぜ翼１５ｂの復旧作業や閉塞の復旧作業を低減することができるので、掘削作業の中断を低減することができ、より効率的に掘削作業を進めることができる。したがって、掘削作業の工期を短縮することができる。また、泥土圧シールド掘進機１の長距離施工を推進することができる。さらに、掘削作業にかかるコストを低減することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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性を維持する。また、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検出部１１により測定しこれが一定になるようにすることで切羽の安定性を維持する。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、練混ぜ翼１５ｂ内の添加材注入管ＦＰの目詰まり修理方法について図８および図９を参照して説明する。図８および図９は練混ぜ翼内の添加材注入管の目詰まり修理工程中の断面図である。なお、図８および図９において隔壁７の左側がチャンバであり、右側が機内である。
【００５９】
本実施の形態においては、練混ぜ翼１５ｂの添加材注入管ＦＰが目詰まりした場合、小径部ＳＤまたは添加材注入管ＦＰを機内に引き出して目詰まりを修理することができる。
【００６０】
小径部ＳＤを引き出す場合は、以下のようにする。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８（ａ）に示すように、スリースバルブ２０ａ，２０ｂを開いた状態で、小径部ＳＤ（添加材注入管ＦＰを含む）を機内側に引っ張り、図８（ｂ）に示すように、スリースバルブ２０ａの弁体２０ａ１の後方の位置まで移動させる。
【００６１】
その後、スリースバルブ２０ａの弁体２０ａ１を閉じた後、機内に小径部ＳＤ（添加材注入管ＦＰを含む）を引き抜いて機内で添加材注入管ＦＰ内の目詰まりを修理する。このため、添加材注入管ＦＰの修理作業を容易にすることができ、作業時間を短縮することができる。また、この方法は、小径部ＳＤが腐蝕や損傷等により劣化した場合にも適用できる。すなわち、小径部ＳＤが劣化したら小径部ＳＤを上記のようにして機内側に引き出して新しい小径部ＳＤに交換することができる。
【００６２】
ここで、小径部ＳＤを機内側に移動させると、チャンバ６内の泥土が大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に入り込む場合がある。その場合は、添加材注入管ＦＰから添加材を注入しながら小径部ＳＤを機内側に移動させても良い。これにより、チャンバ６内の泥土が大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に入り込むのを抑制または防止することができる。
【００６３】
次に、添加材注入管ＦＰを引き出す場合は、以下のようにする。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９（ａ）に示すように、スリースバルブ２０ａ，２０ｂを開いた状態で、添加材注入管ＦＰのみを機内側に引っ張り、図９（ｂ）に示すように、スリースバルブ２０ｂの弁体２０ｂ１の後方の位置まで移動させる。
【００６４】
その後、スリースバルブ２０ｂの弁体２０ｂ１を閉じた後、機内に添加材注入管ＦＰを引き抜いて機内で添加材注入管ＦＰ内の目詰まりを修理する。このため、添加材注入管ＦＰの修理作業を容易にすることができ、作業時間を短縮することができる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
【００６６】
図１０は本実施の形態の泥土圧シールド掘進機の練混ぜ翼の断面図である。
【００６７】
本実施の形態の泥土圧シールド掘進機１においては、注入管２１ａおよび開閉バルブ２１ｂを備えている。
【００６８】
注入管２１ａは、小径部ＳＤを機内側に引き抜く際に、小径部ＳＤの移動により小径部ＳＤの先端面（切羽側端面）の向かい側に形成される空間に上記添加材（流動性を有する置換材）を注入する配管である。
【００６９】
これは、小径部ＳＤを機内側に移動させると、チャンバ６内の泥土が大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に入り込む場合があるので、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２１ａの中空路ＬＡ側の注入口は、中空路ＬＡ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。
【００７０】
ここでは、注入管２１ａの中空路ＬＡ側の注入口を大径部ＢＤの径方向の下部側に１箇所設けているが、大径部ＢＤの径方向の上部側、右側または左側のいずれかに設けても良いし、注入管２１ａやその注入口を複数分散させて配置しても良い。
【００７１】
注入管２１ａの注入口を大径部ＢＤの径方向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。
【００７２】
また、注入管２１ａの注入口を大径部ＢＤの径方向の上部側に設けた場合や大径部ＢＤの内周に沿って複数分散させて配置した場合、小径部ＳＤ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。
【００７３】
さらに、注入管２１ａ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２１ａまたは注入口が目詰まりしても他の注入管２１ａ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。
【００７４】
開閉バルブ２１ｂは、注入管２１ａを開閉するバルブであり、注入管２１ａの途中位置に設けられている。なお、これら以外の構成は前記第１の実施の形態で説明したものと同じなので説明を省略する。
【００７５】
次に、本実施の形態の泥土圧シールド掘進機における練混ぜ翼１５ｂ内の添加材注入管ＦＰの目詰まり修正方法について図１１を参照して説明する。図１１は練混ぜ翼内の添加材注入管の目詰まり修理工程中の断面図である。なお、図１１において隔壁７の左側がチャンバであり、右側が機内である。
【００７６】
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１１（ａ）に示すように、スリースバルブ２０ａ，２０ｂを開いた状態で小径部ＳＤを機内側に移動するとともに、開閉バルブ２１ｂを開き、小径部ＳＤの先端面の向かい側に形成される空間に注入管２１ａを通じて添加材（置換材）Ａｄを注入する。
【００７７】
この際、小径部ＳＤの先端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の泥土が大径部ＢＤの中空路ＬＡ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、小径部ＳＤの先端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内の泥土が大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に入り込むのを抑制または防止することができる。
【００７８】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、小径部ＳＤの先端面の向かい側の空間に添加材Ａｄを注入しながら小径部ＳＤをさらに機内側に移動し、小径部ＳＤの位置がスリースバルブ２０ａよりも後方（機内側）に位置したらスリースバルブ２０ａを閉じる。
【００７９】
続いて、スリースバルブ２０ａを閉じた後、小径部ＳＤを機内に取り出し、前記第１の実施の形態と同様に、添加材注入管ＦＰ内の目詰まりの点検または修理（あるいは交換）を行った後、上記と逆の手順を経て小径部ＳＤを大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に戻す。小径部ＳＤを大径部ＢＤの中空路ＬＡ内に戻す際、小径部ＳＤの先端面の向かい側の添加材Ａｄはチャンバ６内に戻される。
【００８０】
なお、小径部ＳＤの先端面の向かい側の添加材Ａｄを注入管２１ａから排出する構成にしても良い。また、小径部ＳＤの先端面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２１ａ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２１ａの開閉バルブ２１ｂを閉じ、当該排出管の開閉バルブ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、小径部ＳＤを大径部ＢＤ内に戻す場合の押圧力を低減できるので、小径部ＳＤの交換作業の作業性を向上させることができる。
【００８１】
また、添加材Ａｄを注入する注入管２１ａを大径部ＢＤの径方向の上部に設け、添加材Ａｄを排出する排出管を大径部ＢＤの径方向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Ａｄの注入および排出を良好に行うことができる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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】
【００８５】
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、他のシールド掘進機にも適用される。
【符号の説明】
【００８６】
１  泥土圧シールド掘進機
２  カッタヘッド
２ａ  ハブ部
２ｂ  スポーク部
２ｃ  中間リング部
２ｄ  外周リング部
２ｅ  貫通穴
２ｆ  制限突起
３  機器本体
４ａ  センタービット
４ｂ，４ｃ  ビット
４ｄ  コピービット
５ａ１〜５ａ４  添加材注入部
５ｂ  添加材注入部
１５ａ  練混ぜ翼
１５ｂ  練混ぜ翼
１６ａ，１６ｂ  練混ぜ翼
２０ａ，２０ｂ  スリースバルブ
２０ａ１，２０ｂ１  弁体
２０ａ２，２０ｂ２  弁座
２０ａ３，２０ｂ３  弁棒
２０ａ４，２０ｂ４  ハンドル部
２１ａ  注入管
２１ｂ  開閉バルブ
Ｃ  制御部
Ｄ  表示部
ＢＤ  大径部
ＳＤ  小径部
ＳＤｆ  フランジ部
ＦＰ  添加材注入管
ＦＰｆ  フランジ部
ＬＡ，ＬＢ  中空路
【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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【図１１】
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