(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部に設けたカッタヘッドを回転させて掘削を行う横孔掘削機において、
前記カッタヘッドの中心部に、推進方向に突出させて設けたセンタカッタと、
径方向外周側に向かって放射状に延設されかつ径方向外周側ほど掘進方向後方側に後退するように延設された複数本のカッタスポークと、
前記カッタスポークの最外周部を順に周方向に接続するように設けられた円環状部材と、
前記センタカッタから前記カッタヘッドの径方向位置でかつ前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位置し、前記センタカッタで掘削した先行掘削面から順次剥離破砕を行い掘削するように前記カッタスポークに互いの径方向位置をずらして配設した複数のカッタビットと、
前記カッタヘッドの中心部に設けた前記センタカッタと前記カッタヘッド外周部との間に設けた中間部カッタとを備え、
前記複数のカッタビットは、前記カッタスポークに固定したビット本体と、このビット本体に前記カッタヘッドの周方向に交互に配列した複数の第１の超硬チップ及び第２の超硬チップとを備え、
前記第１の超硬チップは、それぞれ掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部と、そのカッタヘッドの内周側に設けられ前記掘進方向掘削面Ｍａに対して傾斜角θaをなす傾斜刃面部と、カッタヘッドの外周側に略水平に設けた略水平刃面部とを備え、
前記第２の超硬チップは前記第１の超硬チップに比べて掘進方向長さが長い超硬チップであり、前記掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部と、前記掘進方向掘削面Ｍａに対して傾斜角θaをなす傾斜刃面部と、前記カッタヘッドの外周側に略水平に設けた第１略水平刃面部と、この第１略水平刃面部の掘進方向後方側に設けた第２略水平刃面部と、第１略水平刃面部と第２略水平刃面部との間に設けた段差刃面部とを備えた
ことを特徴とする横孔掘削機。
【請求項２】
請求項１記載の横孔掘削機において、前記中間部カッタを、掘削軌跡が略同一円周上となるように周方向に間隔をおいて、複数配設したことを特徴とする横孔掘削機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の横孔掘削機において、前記複数のカッタビットのうち、少なくとも１つは、掘進方向掘削面に対して負のすくい角を備えていることを特徴とする横孔掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシールド本体の前方に設けたカッタヘッドで掘削を行う横孔掘削機に関し、さらに詳しくは、カッタヘッドの複数の径方向位置にカッタビットを配設した横孔掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
横穴掘削機の１つであるシールド掘進機は、通常、シールド本体の前方に設けたカッタヘッドの周方向にビット取付け部を複数配置している。いわゆる土圧式シールド掘進機では、センタシャフトの先端にあるセンタフレームから径方向に放射状に延設されたカッタスポークで前記ビット取付け部を構成しており、これらのカッタスポークはそれぞれ複数の径方向位置にカッタビットを配設している。また、いわゆる泥水式シールド掘進機では、略円盤状の面板上において前記カッタスポークに対応する周方向複数箇所に、径方向中央側から放射状に延びるビット取付け領域を設けて前記ビット取付け部を構成しており、これらのビット取付け領域もそれぞれ複数の径方向位置にカッタビットを配設している。そして、このような構造のカッタヘッドを回転させることにより、カッタビットで切羽の掘削を行うようになっている。
【０００３】
掘削された土砂は、隔壁により画成されたカッタヘッドのすぐ後方にある掘削室内で撹拌される。土圧式シールド掘進機では、必要に応じて掘削土砂の塑性流動化を促進するための作泥材が注入され、塑性流動化した土砂を、スクリューコンベア等の排土装置によってシールド本体の後方へ排出する。また、泥水式シールド掘進機では、掘削室内に送水管等の注水手段を用いて注水を行い、掘削土砂を泥水の状態として排泥管等の排泥手段によりシールド本体の後方へ排出する。
【０００４】
このとき、シールド本体の後部にはエレクタが設けられており、このエレクタがトンネルを構築すべくセグメントリングを順次組み立てていく。またシールド本体内のエレクタよりやや前方側に、シールド本体に掘進方向への推進力を与えるための複数のシールドジャッキが環状に配列されており、これらシールドジャッキを伸ばして前記セグメントリングを押し付けることによりシールド本体を前方へ推進させ、前記カッタヘッドを切羽に押し付けるようになっている。セグメントリングの周囲にできる空洞部分には裏込め材が注入され、その空洞部分が埋められる。
【０００５】
このようにして、シールド本体を推進させつつ前方側の切羽を掘削して掘進を行い、後方側にはセグメントリングによるトンネルを構築していく。シールド工法は、シールド掘進機を用いた以上のような作業を繰り返すことにより、別途掘削した一の立坑（発進立坑）から他の立坑（到達立坑）までの所定の地中区間にトンネルを形成するものである。
ところで、一般に、シールド掘進機の掘削対象となる地山の土質（地層）は、硬いものから軟らかいものまで、例えば、岩石、固結シルト、土丹、玉石混じり砂礫、砂礫、砂、粘性土（シルト、粘土）等がある。通常、圧縮強度５００ｋｇ／ｃｍ２程度を境にそれより圧縮強度が大きいものを硬岩、小さいものを軟岩と称される。シールド掘進機で掘削を行うとき、硬岩以外の土質（言い換えれば圧縮強度が軟岩以下の土質、以下適宜、単に「軟岩以下の土質」という）については、掘削刃をビット本体の先端に取り付けた通常のカッタビットで掘削可能であるが、硬岩の掘削を行うときには、この通常のカッタビットで掘削を行うのは困難であるため、軸方向両端部がカッターヘッドに接続された軸体に、切羽を切削する切削ローラを回転自在に支持したローラビットを用いることが多い。
【０００６】
また、前記硬岩の中でもさらに圧縮強度が比較的高く掘削困難である土質を掘削する場合には、例えば特開２０００−６４７８８号公報に記載のように、シールド本体の前方に設けたカッタヘッドの複数の径方向位置にローラビットを配設し前記カッタヘッドを回転させて掘削を行うシールド掘進機において、カッタヘッドの径方向最中心側に位置するローラビットを掘進方向前方側に突出させるとともに、隣接する他の径方向位置のローラビットを順次掘進方向後方側に後退させて配置し、縦断面形状が略階段状となるような掘削面を形成するシールド掘進機が提唱されている。
【０００７】
このシールド掘進機は、地山の掘削面の縦断面形状を略階段状に維持しながら掘削を行っていく（いわゆるアンダーカッテイング）ことにより、掘削中に前記略階段状の縁部（掘進方向後方側縁部）の剥離破砕を誘発し、これによって掘削の際に必要となる掘削力（圧力）を低減させ、従来に比べて小さな掘削力で高圧縮強度の土質を掘削可能とするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、シールド掘進機においては、上記掘進作業の進展とともに前記カッタビットは切羽との摺動で摩耗していくものであるため、その掘進距離にはある程度の限界がある。従来、シールド掘進機は比較的掘進距離が短くなっており、一の立坑（発進立坑）から他の立坑（到達立坑）までの比較的短い（例えば１ｋｍ）の区間を１つのシールド掘進機で掘進した後には、他の立坑からさらに別の立坑までの比較的短い区間（同）を別のシールド掘進機を用いるか、または摩耗したカッタビットを交換した後に、掘進しなければならなかった。
【０００９】
ここで、近年、都市化の進展等の背景に基づき多数の発進・到達立坑の設置が困難となりつつあること、立坑の掘削設置費用及びシールド掘進機製造費用のさらなる低減が望まれていること等により、１台のシールド掘進機による掘進距離をなるべく長距離化したいというニーズが高まっている。
【００１０】
本願発明者等は、日本の地層に比較的多く分布する前記軟岩以下の土質に対しては、前記通常のカッタビットを用いつつ上記従来技術と同様の縦断面形状が略階段状となるような掘削を行うことで、前記ローラビットのような重装備構造としなくても長距離掘進が可能であることを新たに知見した。
【００１１】
本発明の目的は、圧縮強度が軟岩以下である土質において長距離掘進を可能とする横孔掘削機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、前部に設けたカッタヘッドを回転させて掘削を行う横孔掘削機において、前記カッタヘッドの中心部に、推進方向に突出させて設けたセンタカッタと、径方向外周側に向かって放射状に延設されかつ径方向外周側ほど掘進方向後方側に後退するように延設された複数本のカッタスポークと、前記カッタスポークの最外周部を順に周方向に接続するように設けられた円環状部材と、前記センタカッタから前記カッタヘッドの径方向位置でかつ前記横孔掘削機の軸方向後方側に順次位置し、前記センタカッタで掘削した先行掘削面から順次剥離破砕を行い掘削するように前記カッタスポークに互いの径方向位置をずらして配設した複数のカッタビットと、前記カッタヘッドの中心部に設けた前記センタカッタと前記カッタヘッド外周部との間に設けた中間部カッタとを備え、前記複数のカッタビットは、前記カッタスポークに固定したビット本体と、このビット本体に前記カッタヘッドの周方向に交互に配列した複数の第１の超硬チップ及び第２の超硬チップとを備え、前記第１の超硬チップは、それぞれ掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部と、そのカッタヘッドの内周側に設けられ前記掘進方向掘削面Ｍａに対して傾斜角θaをなす傾斜刃面部と、カッタヘッドの外周側に略水平に設けた略水平刃面部とを備え、前記第２の超硬チップは前記第１の超硬チップに比べて掘進方向長さが長い超硬チップであり、前記掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部と、前記掘進方向掘削面Ｍａに対して傾斜角θaをなす傾斜刃面部と、前記カッタヘッドの外周側に略水平に設けた第１略水平刃面部と、この第１略水平刃面部の掘進方向後方側に設けた第２略水平刃面部と、第１略水平刃面部と第２略水平刃面部との間に設けた段差刃面部とを備える。
本発明においては、カッタヘッドの少なくとも一箇所（例えば１つの径方向位置）においてセンタカッタを掘進方向に突出させるとともに、複数のカッタビットを、センタカッタからカッタヘッド径方向位置かつ軸方向後方側に順次位置するようにする。これにより、センタカッタで掘削した先行掘削面から縦断面形状が略階段状となるような掘削面を形成しながら掘削を行っていく（いわゆるアンダーカッテイング）ことができる。すなわち、複数のカッタビットは、その押圧力で前記略階段状の縁部（角部）の根元側に亀裂を生じさせて進展させ、縁部の大部分に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うことによって掘削を行っていく。したがって、掘削の際に必要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。これにより、その分カッタビットにおける切羽との摺動による摩耗を低減することができ、掘進距離を向上することができる。また、通常の掘削のようにカッタビットの刃先で地山切羽を削り取るようにして掘削するのではなく、上記のように主として剥離破砕によって掘削を行っていくので、カッタビット刃先が摩耗して鋭利でなくなっても掘削能力を確保することができる。したがってこれによっても掘進距離を向上することができる。以上のようにして、通常の掘削よりも大幅に掘進距離を向上できるので、圧縮強度が軟岩以下である土質において、十分な長距離掘進を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、カッタヘッドの中心部にのみ先行掘削手段を設ける場合に比べて、カッタヘッドの掘進方向寸法（軸方向寸法）を低減できる。特に大口径シールドになるほど第１段掘削部のみでは前記カッタヘッド掘進方向寸法が大型化するので、その効果が大きい。したがって、その分横孔掘削機全体の掘進方向寸法（機長）を低減できるので、発進立坑の寸法を低減できる。またカッタヘッド掘進方向寸法が大型化するほど切羽からの地山崩壊を招きやすくかつ曲線施工・方向修正を行いにくくなる傾向となるが、このような弊害の起こる可能性を低減できる。
【００１７】
（２）上記（１）において、さらに好ましくは、前記中間部カッタを、掘削軌跡が略同一円周上となるように周方向に間隔をおいて、複数配設する。
【００１８】
他の先行手段は、隣接する他の径方向位置の複数のカッタビットの上記剥離破砕を行うための足がかりとなる起点掘削を行うものであるため、掘削負担が大きくなる。これに対応して、本発明においては、他の先行掘削手段を上記のようにいわゆる多条配置を行うことにより、多条配置された各先行掘削手段の掘進方向前方への切り込み深さを、多条配置個数に応じて低減できるので、先行掘削手段１つあたりの掘削負担を低減できる。したがって、この先行掘削手段の耐久性を確保し寿命を向上することができる。また、１つの先行掘削手段の欠損等が発生しても、他の先行掘削手段でカバーできるので、掘削性能の信頼性を向上できる。
【００１９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記複数のカッタビットのうち、少なくとも１つは、掘進方向掘削面に対して負のすくい角を備えている。
【００２０】
上記（１）で説明したように剥離破砕による掘削を行う場合、通常掘削のように地山切羽を削り取るような掘削を行わないことから、切羽面（掘進方向掘削面）に対して正のすくい角を備える必要がない。そこで、本発明においては、複数のカッタビットの少なくとも１つに掘進方向掘削面に対して負のすくい角をもたせる。これにより、正のすくい角を持たせる場合のようにカッタヘッドの正逆２方向回転に対応して正転時掘削用カッタビットと逆転時掘削用カッタビットとの両方を配列する必要がなくなり、１つのカッタビットでいずれの方向へも対応可能となるので、カッタビット数を低減できる。したがって、地山切羽との摺動抵抗を減少させてカッタヘッド駆動トルクを低減することができる。また上記した正のすくい角をもたせるため正転時掘削用・逆転時掘削用カッタビットの両方を配列する場合にはその両側のカッタビット間に掘削土砂が付着することでカッタヘッド駆動トルクを増大させる場合があったが、このような現象も未然に防止できる。以上のようにして、カッタヘッド駆動トルクをさらに低減できるので、カッタ駆動手段の負荷をさらに低減でき、さらに省エネルギ化を図ることができる。さらに、カッタビット数低減によってコストを低減でき、あるいはコストアップせずにカッタビットの設置条数を例えば２倍に増加させることができる。
【００４５】
前述のように本発明においては掘削面の縦断面形状が略階段状となり、掘進方向前方側に突出した先行掘削手段又は他の先行掘削手段はその階段状構造の頂点に位置することになる。そのため、その先行掘削手段又は他の先行掘削手段付近以外の場所に作泥材注入手段を設けると、当該先行掘削手段又は他の先行掘削手段付近には作泥材が回り込まず、その掘削土砂にはあまり作泥材が混入されなくなる可能性がある。そこで、本発明においては、当該先行掘削手段又は他の先行手段近傍に作泥材注入手段を設けることにより、その掘削土砂にも確実に作泥材を混入させることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明の一実施の形態を図１〜図８により説明する。
【００４７】
図１は、本発明の横孔掘削機の一実施の形態の全体構造を表す側断面図であり、図２は、図１中Ａ方向から見た矢視正面図である。
【００４８】
これら図１及び図２において、本実施の形態の横孔掘削機は、いわゆるシールド掘進機であり、例えば軟岩、固結シルト、土丹、玉石混じり砂礫、砂礫、砂、粘性土（シルト、粘土）等の軟岩以下の土質（言い換えれば硬岩以外の土質）の掘削に特に好適なものであり、シールド掘進機の胴体でありかつ後述する中折れを可能とするために掘進方向最前部に位置する前胴１Ａとその後方側に隣接する後胴１Ｂとを折り曲げ可能に連結した構造となっているシールド本体１と、このシールド本体１の機内と掘削室Ｐとを隔離する隔壁２と、前記前胴１Ａの掘進方向前方側（図１中左側）に設けられ、地山の切羽Ｍを掘削して掘削室Ｐ（後述）へ取り込むカッタヘッド３と、このカッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動装置（例えば電動モータや油圧モータ）４と、前記の隔壁２に取り付けられ、カッタ駆動装置４からの駆動力を前記カッタヘッド３に伝達する回転伝達機構５と、前記掘削室Ｐ内に取り込まれた掘削土砂を前記シールド本体１の掘進方向後方側に搬送し排出する排土装置、例えばスクリューコンベア６と、前記後胴１Ｂ内に設けられ、トンネル（図示せず）の内面を覆工するセグメントリングＳを順次組み立てるエレクタ装置９と、前記回転伝達機構５を介し前記隔壁２に回転自在に支持されるセンタシャフト１０とを有している。
前記の前胴１Ａと後胴１Ｂとの間には、それらを互いに摺動可能に連結する中折れ機構１１が設けられている。すなわち、後胴１Ｂの前方側端部には、外周面がほぼ球面状の摺動部１１ａが設けられており、前胴１Ａの後端部にはその摺動部１１ａに摺接し摺動部１１ａと前胴１Ａ後端部との間をシールする（土砂、地下水の浸入を防止する）略リング状のシール部材１１ｂが設けられており、これら摺動部１１ａとシール部材１１ｂとで中折れ機構１１を構成している。
【００４９】
そしてこのとき、前胴１Ａ内部に設けた中折れジャッキブラケット１２と後胴１Ｂの最前部（詳細には前記摺動部１１ａの内周側）に設けたリングガーダ１３に取り付けた中折れジャッキブラケット１３ａとの間に、周方向に複数本（例えば８本）の中折れジャッキ（前胴推進ジャッキ）１４が設けられている。そして、曲線施工時あるいは掘進方向修正時において、これら中折れジャッキ１４の伸縮動作により前記中折れ機構１１を介して前胴１Ａを後胴１Ｂに対して曲げ、それらのなす角度を変化させて掘進方向を変えられるようになっている。
【００５０】
また、後胴１Ｂに設けた前記のリングガーダ１３の前記中折れジャッキブラケット１３ａとは異なる周方向位置にはシールドジャッキブラケット１３ｂが設けられており、このシールドジャッキブラケット１３ｂに周方向に複数本（例えば１０本）のシールドジャッキ１５が取り付けられている。
【００５１】
そして、これらシールドジャッキ１５は、特に詳細図示を省略するが、例えば等間隔に環状に配置されており、それらを伸長させてシールドジャッキ１５の掘進方向後端部１５ａに接続されたスプレッダ１６を既設のセグメントリングＳに押し付けることにより、その押し付け反力が前胴１Ａを介してカッタヘッド３に掘進方向前方側へ推進力として与えられる。これにより、掘進中においてカッタヘッド３を地山の切羽に押し付けるようになっている。
【００５２】
前記のスクリューコンベア６は、その吸い込み口６ｄが掘削室Ｐの下部に開口しており、掘削土砂の排土経路を内部に形成するケーシング６ａと、このケーシング６ａ内に軸方向に配置されたスクリューシャフト６ｂと、このスクリューシャフト６ｂを回転駆動する駆動装置、例えば油圧モータ６ｃとを備えており、油圧モータ６ｃの駆動力でスクリューシャフト６ｂが回転することにより、掘削室Ｐ下部に設けられた吸い込み口６ｄから土砂を取り込んでシールド本体１内後方へと排出するようになっている。
【００５３】
なお、後胴１Ｂの後端部には、複数のテールパッキン８ａを備えたテールシール部８が設けられており、これによって、前進していくシールド掘進機のシールド本体１の後端部と前記セグメントリングＳとの間のシールを行い、シールド掘進機外から機内への水及び土砂の浸入防止を図るようになっている。
【００５４】
前記のエレクタ装置９は、前記後胴１Ｂの内周に沿って配置されたガイドローラ（図示せず）により案内され、旋回用モータ（図示せず）によって旋回駆動されるエレクタリング１８を備えており、前記セグメントリングＳの分割ピースを構成するセグメント（図示せず）を１つずつ吊り上げ、所定の組立位置に搬送し、シールド本体１の軸方向（掘進前後方向）に隣接する既設セグメントリングＳ及び周方向に隣接する既設セグメントに順次ボルト締結してセグメントリングＳを組み立てるようになっている。
【００５５】
（ＩＡ）本実施の形態のシールド掘進機の構造上の特徴
本実施の形態によるシールド掘進機の構造上の最も大きな特徴は、カッタヘッド３におけるカッタスポーク形状及びカッタビット配置にある。以下、それを説明する。
【００５６】
図３は、カッタヘッド３の詳細構造を表す図１中要部拡大図である。この図３及び前述の図２において、前記のカッタヘッド３は、径方向中央部（内側）に位置し前記センタシャフト１０の掘進方向前方側の先端部に固定されたボス１０ａと、このボス１０ａのさらに掘進方向前方側に例えばボルト１０ｂを介し突出するように固定された切削手段としてのセンタカッタ２８と、前記のボス１０ａから径方向外周側に向かって放射状に延設されかつ径方向外周側ほど掘進方向後方側（図３中右側）に後退するように延設された複数本（この例では４本）のカッタスポーク２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ（図２参照）と、これらカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの最外周部を順に周方向に接続するように設けられた円環状部材２７Ｅとを備えている。このときカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの外径寸法（言い換えれば円環状部材２７Ｅの外径寸法）は掘削しようとする円形断面の内径寸法とほぼ等しくなっている。
【００５７】
前記の各カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄ及び円環状部材２７Ｅには、カッタヘッド３における複数の径方向位置となるように内周側から外周側へ向かってカッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８Ａ，２９−８Ｂがこの順序でそれぞれ配設されている。すなわち、カッタスポーク２７Ａには、カッタビット２９−１，２９−５が配置されており、カッタスポーク２７Ｂには、カッタビット２９−３，２９−７が配置されており、カッタスポーク２７Ｃには、カッタビット２９−４，２９−８Ａ（但しこのカッタビット２９−８Ａは、後述の円環状部材２７Ｅのカッタビット２９−８Ｂよりも若干径方向内周側にずれた位置に配置されている。図２参照）が配置されており、カッタスポーク２７Ｄには、カッタビット２９−２，２９−６が配置されており、円環状部材２７Ｅには、４つのカッタビット２９−８Ｂが配置されている。なお、このカッタビット２９−８Ｂを４つ設けているのは、この最外周位置の掘削が万が一困難となるとシールド本体１の掘進方向前方への推進自体が不可能となることから、この位置におけるカッタビット２９−８Ｂの１つあたりの掘削負担を軽減して掘削能力確保に万全を期すためである。
【００５８】
このとき、各カッタビット２９−１〜２９−８の配置は、図２に示すように、互いの径方向位置を少しずつずらされ、これら８つの径方向位置にあるカッタビット２９−１〜２９−８全体で径方向中心側から径方向外周側まで広く配置されており（但し後述の図８のように隣接カッタビット２９の掘削刃の径方向寸法の回転軌跡相互間には径方向に間隙が空いており、この分は後述のアンダーカッティング時の剥離破砕によって掘削することになる）、これによって、カッタヘッド３が回転するとこれらカッタビット２９−１〜２９−８及び前記センタカッタ２８によって外径が円環状部材２７Ｅにほぼ等しい（厳密にはやや大きい、図２中２点鎖線参照）円形断面形状を掘削できるようになっている。
【００５９】
そして、前記センタカッタ２８及び前記カッタビット２９−１〜２９−８の掘進方向配置は、図３に示すように、径方向中心部に位置する（最も径方向内周側に位置する）センタカッタ２８を掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ２８の径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット２９−１，２９−２，…，２９−７，２９−８の刃先（後述する超硬チップ略鉛直刃面部２９Ａａ，２９Ｂａ）を順次掘進方向後方側に後退させるようにカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄにそれぞれ配設する。そして、これによって掘削方向掘削面Ｍa（図３参照）及び径方向掘削面Ｍr（同）を備え縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍ（同）を形成するようになっている。
【００６０】
また、カッタビット２９−１〜２９−８は、前記略階段状の１段の径方向寸法Ｈo（後述の図８参照）よりも小さい径方向寸法を備えており、隣接するカッタビット２９の掘削刃２９Ｋ（後述する）の径方向寸法の回転軌跡どうしの間に径方向間隙△Ｈ（後述の図８参照）が介在するように配設されている。
【００６１】
図４は、カッタビット２９−１〜２９−８の詳細構造を表す図２中部分拡大図であり、図５は、図４中Ｂ方向から見た上面図であり、図６は、図４中VI−VI断面で見た横断面図であり、図７は、図４中VII−VII断面で見た横断面図である。なお、これらの図においては、掘削時の取付方向等の理解の容易のため、略階段状の前記掘削面Ｍに備えられた掘削方向掘削面Ｍa及び径方向掘削面Ｍrを併せて示している。
これら図４、図５、図６、及び図７において、カッタビット２９−１〜２９−８はすべて同一構造であり、詳細に見ると、ビット本体２９Ｃと、このビット本体２９Ｃに埋め込まれるように設けられた７つの超硬チップ２９Ａ及び４つの超硬チップ２９Ｂとを備えている。
超硬チップ２９Ａは、それぞれ掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ａａと、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θaをなす傾斜刃面部２９Ａｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ａｃとを備えている。そして各刃面部２９Ａａ〜ｃと、略水平刃面部２９Ａｃに続くビット本体２９Ｃの略水平先端部２９Ｃａとが、ビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ1を構成している。
超硬チップ２９Ｂは超硬チップ２９Ａに比べて掘進方向長さが長い超硬チップであり（図６参照）、上記超硬チップ２９Ａ同様、掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ｂａと、掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θaをなす傾斜刃面部２９Ｂｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた第１略水平刃面部２９Ｂｃと、この第１略水平刃面部２９Ｂｃの掘進方向後方側に設けれらた第２略水平刃面部２９Ｂｄと、第１略水平刃面部２９Ｂｃと第２略水平刃面部２９Ｂｄとの間に設けれらた段差刃面部２９Ｂｅとを備えており、各刃面部２９Ｂａ，２９Ｂｂ，２９Ｂｃ，２９Ｂｅ及び第２略水平刃面部２９Ｂｄの掘進方向前方側部分がビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ2を構成している。
そして、これら超硬チップ２９Ａ及び超硬チップ２９Ｂは、ビット本体２９Ｃにカッタヘッド３の周方向に交互に配列されている（但し周方向両端部は超硬チップ２９Ａが連続して配列されている、図４参照）。
以上のような構造により、カッタビット２９−１〜２９−８は、図５に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γaを備え、また径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γrを備えている。
【００６２】
前記センタカッタ２８は、この種のシールド掘進機のカッタヘッドに通常備えられる公知のフィッシュテールビットと称されるものであり、掘進方向掘削面に対して正のすくい角を備えた複数個の角ビット２８ａを有している。また、図２において、３０は掘削室Ｐ内の土圧を検出する公知の土圧計である。
以上において、センタカッタ２８が、各請求項に記載の、推進方向に突出させて設けた先行掘削手段を構成する。
【００６３】
（ＩＢ）シールド掘進機の基本動作
以上のように構成した本実施の形態のシールド掘進機の基本動作を以下に説明する。
シールド掘進機は、カッタ駆動装置４の駆動力でカッタヘッド３を回転駆動させ、カッタヘッド３のカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄ及び円環状部材２７Ｅに設けられたカッタビット２９−１〜２９−８により地山を掘削する。このときのカッタヘッド３への推進力は、前述したように、既設のセグメントリングＳを反力受けとしてシールドジャッキ１５を伸張させることにより与えられる。
【００６４】
掘削された土砂は、カッタヘッド３のカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄにより掘削室Ｐ内で撹拌されて塑性流動化され、これによって地山の崩壊防止・止水が図られる。またこのとき、必要に応じ、カッタヘッド３に設けられた注入口５７（図１参照）から、掘削土砂の塑性流動化を促進するための作泥材が注入される。塑性流動化した土砂は、スクリューコンベア６に取り込まれて排土される。
【００６５】
このようにして所定距離（例えばシールドジャッキ１５の１ストローク分の距離）だけ掘進を行った後、シールドジャッキ１５を縮め、スプレッダ１６と既設のセグメントリングＳとの間に生じたスペースに、エレクタ装置９で新たなセグメントリングＳを組み立てて配置し、既設のセグメントリングＳとボルト連結する。このとき、セグメントリングＳの周囲にできる空洞部分には例えば図示しない注入手段で裏込め材が注入され、これによりこの空洞部分が埋められる。
【００６６】
そして、上記新たに配置したセグメントリングＳを再び反力受けとしてシールドジャッキ１５を伸び状態にしシールド本体１を前方へ推進させつつ、カッタヘッド３を回転させて再び地山の掘削を行っていく。
【００６７】
以上の手順を繰り返し、円形断面のトンネルを構築する。なお、シールド掘進機が通過した後のセグメントリングＳの周囲の土砂に対しては、例えば図示しない注入手段で時効硬化する裏込め材を注入充填し、トンネル壁面を地山に固定する。
【００６８】
（ＩＣ）カッタヘッドの詳細掘削動作及び作用
本実施の形態のシールド掘進機の動作における最大の特徴は、カッタヘッド３における径方向位置が中心側で掘進方向前方側に最も突出した先行掘削手段としてのセンタカッタ２８から、順次隣接する他の径方向位置のカッタビット２９−１，２９−２，…，２９−７，２９−８の刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配置することにより、地山の掘削面Ｍの縦断面形状を略階段状に維持しながら掘削を行っていく（いわゆるアンダーカッテイング）ことにある。
【００６９】
図８は、このアンダーカッテイングを行っている状態を表す説明図であり、前述の各カッタビット２９−１〜２９−８のうち、図３中のカッタビット２９−２及びその周辺部を表すＣ部を例にとって抽出し拡大して示したものである。本実施の形態のシールド掘進機では、掘進方向に先行するセンタカッタ２８によって切羽に略円錐状の先行掘削面を形成し、その先行掘削面を足がかりにして各カッタビット２９−１〜２９−８が順次掘削を行う。その結果、先行掘削面の外周側において図８に例示されるように地山の掘削面Ｍの大部分を縦断面形状が掘進方向掘削面Ｍaと径方向掘削面Ｍrとからなる略階段状の掘削面が形成される（このとき、各カッタビット２９−１〜２９−８の刃先突端部位置を結んだ面Ｃｃは円錐面となる(図８中に直線で表される)）。このような掘削態様とすることにより、カッタビット２９の掘進方向（図８中左方向）への押圧力で略階段状の縁部（角部）Ｍcの根元側に亀裂Ｃrを生じさせて進展させ、縁部Ｍcの大部分（図８中網掛けハッチングを施した部分）に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うことができる。これにより、掘削の際に必要となる掘削力を低減できるので、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。
【００７０】
（ＩＤ）本実施の形態のシールド掘進機の効果
以上のような構成及び動作の本実施の形態のシールド掘進機により得られる効果を以下順次説明する。
【００７１】
（ＩＤ−１）剥離破砕による掘進距離向上効果
上記（ＩＣ）で述べたように、本実施の形態のシールド掘進機では、主としてカッタビット２９−１〜２９−８における剥離破砕によって掘削を行うことで掘削の際に必要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。したがって、その分カッタビット２９−１〜２９−８における地山切羽（掘削面Ｍ）との摺動による摩耗を低減することができる（特に、軟岩、土丹、玉石、及び砂礫等に対して有効）ので、掘進距離を向上することができる。
また、通常の掘削のようにカッタビットの刃先で地山切羽を削り取るようにして掘削するのではなく、上記のように主として剥離破砕によって掘削を行っていくので、カッタビット２９−１〜２９−８の刃先が摩耗して鋭利でなくなっても比較的大きな掘削力を確保することができる。したがってこれによっても掘進距離を向上することができる。
以上のようにして、通常の掘削よりも大幅に掘進距離を向上できるので、圧縮強度が軟岩以下である土質において、十分な長距離掘進（例えば２ｋｍ以上）を行うことができる。
【００７２】
（ＩＤ−２）剥離破砕によるカッタ駆動トルク低減効果
また、剥離破砕による掘削は、カッタビットの刃先で地山切羽を削り取るようにして掘削する通常の掘削よりも掘削効率（投入動力に対する掘削量の割合）が大幅に向上するので、少ない駆動トルクで従来と同様の掘削を行える。すなわち、省エネルギ化を図ることができ、またカッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動装置４の負荷を低減してその寿命を向上することができる。
【００７３】
（ＩＤ−３）掘削面Ｍaへの傾斜角θaによるさらなる掘進距離向上効果
上記（ＩＤ−１）で説明したように、本実施の形態のシールド掘進機では、掘削中にカッタビット２９−１〜２９−８の押圧力で掘削面縁部（角部）Ｍcの大部分を斜めにせん断破壊させ剥離破砕を行っていくが、このとき、カッタビット２９−１〜２９−８の超硬チップ２９Ａ，２９Ｂの略鉛直刃面部２９Ａａ，２９Ｂａを掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行に配置する一方、傾斜刃面部２９Ａｂ，２９Ｂｂを掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θaをなすように斜めに配置している。これにより、掘進方向に前進するにつれて、縁部Ｍcに対し、図８中太矢印で示すようにせん断破壊を促進するような向きに（この場合、径方向内周側に向かって）押圧力を加えることが可能となる。これにより、さらに小さな掘削力で地山の掘削を行うことが可能となるので、これによってもカッタビット２９−１〜２９−８の摩耗を低減し、さらに掘進距離を向上することができる。
【００７４】
（ＩＤ−４）掘進方向掘削面Ｍaへの負のすくい角γaによる効果
本実施の形態のシールド掘進機では、（ＩＤ−１）で説明したように剥離破砕による掘削を行うことから、掘進方向掘削面Ｍaに対し正のすくい角を備える必要がない。そこで、前述のように、本実施の形態においては、各カッタビット２９−１〜２９−８に掘進方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γaをもたせている（図５参照）。これにより、正のすくい角を備える通常掘削用のカッタビットのようにカッタヘッドの正逆２方向回転に対応して正転時掘削用カッタビットと逆転時掘削用カッタビットとの両方を配列する必要がなくなり、図２に示すように、各カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄにカッタビット３の各周方向位置にそれぞれ１つのカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａを設けるだけでカッタヘッド３のいずれの方向への回転にも対応可能となる（なお、円環状部材２７Ｅに設けた４つのカッタビット２９−８Ｂもすべて同一形状であり、それぞれが同様にいずれの方向への回転にも対応可能）。これにより、カッタビット数を従来構造よりも大きく低減できるので、これによっても地山切羽（掘削面Ｍ）との摺動抵抗を減少させてカッタヘッド駆動トルクをさらに低減することができる。
【００７５】
また上記した従来構造のように正のすくい角をもたせるため正転時掘削用・逆転時掘削用カッタビットの両方を配列する場合には、その両側のカッタビット間に掘削土砂が付着することでカッタヘッド駆動トルクを増大させる場合があったが、このような現象も未然に防止できる（特に、土丹、粘性土等に対して有効）。
【００７６】
以上のようにして、カッタヘッド駆動トルクをさらに低減できるので、カッタ駆動装置４の負荷をさらに低減できる。
【００７７】
さらに、上記従来構造よりもカッタビット数を低減できることによってコストを低減でき、あるいは、コストアップせずにカッタビットの設置条数を例えば２倍に増加させることができる（後述の図２７、図３０、図３３等の構造を参照。）
（ＩＤ−５）カッタビットの径方向寸法縮減による効果
この効果を前出の図８を用いて説明する。すなわち、図８において、地山の性状によっては（例えば砂層、砂礫層、あるいは一部の軟岩層等）、地山の掘削面Ｍの縦断面形状を略階段状とするだけで略階段状の縁部Ｍc近傍の束縛が解放され、縁部Ｍcの大部分（図８中網掛けハッチングを施した部分）が自然に崩れ落ちる場合もある。この場合、さらにカッタビット２９で掘進方向掘削面Ｍaの径方向一部領域（例えば縁部Ｍcの根元側）を押圧・掘削することで残りの部分が大きく崩れ落ち容易に掘削を行うことができる。
【００７８】
したがって、このような背景を考えれば、前記自然に崩れ落ちる部分についてのカッタビット部分は必ずしも必要ない。本実施の形態では、この考えに基づき、当該カッタビット部分を省略する形で、前記略階段状の１段の径方向寸法Ｈoよりも小さい径方向寸法のカッタビット２９とし、隣接するカッタビット２９の前記掘削刃２９Ｋ1，２９Ｋ2の径方向寸法の回転軌跡どうしの間に径方向間隙△Ｈが介在するように配設されている。これにより、掘削刃２９Ｋ1，２９Ｋ2の径方向寸法を小さくでき、掘削刃２９Ｋ1，Ｋ2において使用する（埋め込む）高価な超硬チップの使用量を低減することができるので、コストを低減できる。また、地山に食い込ませるために必要な力を低減できるので、カッタヘッド３の押し込む推力を低減でき、すなわちカッタヘッド３の回転トルクを低減できる。したがって、カッタヘッド３を駆動するカッタ駆動装置４の負荷をさらに低減できる。
【００７９】
但しこのとき、粘着力の強い粘土層等においては、上記で述べたような斜め方向のせん断破壊が生じない可能性がある。その場合には当該カッタビットが存在する部分以外の部分（図８中網掛けハッチングを施した部分）が掘削されることなくシールド掘進機の推進と共にカッタスポーク２７に接触することとなるが、このような土質は水分もあり柔らかいことが多いので、カッタスポーク２７との接触によって破壊し掘削することができる。このときのカッタスポーク２７の摩耗は極めて軽微であり、問題になる量とはならない。
【００８０】
（ＩＤ−６）最外周カッタビットにおける径方向掘削面Ｍrへの正のすくい角γrによる効果
既に述べたように、いわゆるアンダーカッティングによって縦断面形状を略階段状に維持しつつ掘削を行う場合、曲線施工・方向修正を行うときには、掘進方向と直角方向（径方向）への掘削（いわゆる側方掘り）を行う必要が生じる。この側方掘りのとき、最も後方側に位置するカッタビットは、配置上、剥離破砕による掘削を行うことができない（側方に対しては先行して掘削する部分となる）ため、アンダーカッテイングではなく通常の地山切羽を削り取るような掘削を行う必要がある。
【００８１】
本実施の形態においては、すべてのカッタビット２９−１〜２９−８は、図４に示すように径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γrを備えており、最も後方側のカッタビット２９−８Ｂも径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γrを備えている。これにより、曲線施工・方向修正に伴う側方掘りにおいて、より効率よく掘削を行うことができる。
【００８２】
なお、上記本発明の一実施の形態においては、各カッタビット２９−１〜２９−８の超硬チップ２９Ａ，２９Ｂの傾斜刃面部２９Ａｂ，２９Ｂｂを掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θaをなすように斜めに配置し、また各カッタビット２９−１〜２９−８に掘進方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γaをもたせたが、本発明の基本的な効果である上記（ＩＤ−１）及び（ＩＤ−２）の効果を得る限りにおいては、必ずしもこれらの構造を備える必要はない。すなわち、カッタビット２９−１〜２９−８の超硬チップ２９Ａ，２９Ｂの掘進方向側をすべて略鉛直刃面部２９Ａａ，２９Ｂａとしてその掘進方向側全面を掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行に配置したり、各カッタビット２９−１〜２９−８に掘進方向掘削面Ｍaに対して正のすくい角をもたせてもよい。この場合も、剥離破砕を行うことによる掘進距離向上効果及びカッタ駆動トルク低減効果を得ることができる。
【００８３】
また、本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順次説明する。
【００８４】
（変１）径方向最外周掘削用の補助ビットを設けた構造
図９は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）である。この図９に示すように、本変形例においては、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−８Ｂの周方向両側に、カッタヘッド３の正転方向・逆転方向に対応した周方向左右一対の径方向最外周掘削用の補助カッタビット５９ａ，５９ｂを円環状部材２７Ｅにそれぞれ配設したものである。
カッタビット５９ａ（又はカッタビット５０ｂ、以下かっこ内対応関係同じ）は、超硬チップ５９ａＡ（又は超硬チップ５９ｂＡ）とこの超硬チップ５９ａＡ（又は超硬チップ５９ｂＡ）を径方向外周側に突出させるように先端に取り付けたビット本体５９ａＢ（又はビット本体５９ｂＢ）とから構成されたいわゆる一般的な片刃タイプのカッタビットである。そして、カッタビット５９ａは、前記超硬チップ５９ａＡの掘削刃面が前記カッタヘッド３の一の回転方向（例えば正転方向、図９中矢印ウ方向）前方側（先行側）になるように配設されており、一方カッタビット５９ｂは、前記超硬チップ５９ｂＡの掘削刃面が前記カッタヘッド３の他の回転方向（例えば逆転方向、図９中矢印エ方向）前方側（先行側）になるように配設されており、カッタビット５９ａとカッタビット５９ｂとが１対となってカッタヘッド３の複数の周方向位置に配置されている。
【００８５】
上述したように、いわゆるアンダーカッティングによって掘削を行う場合曲線施工・方向修正を行うときには径方向への掘削を行う必要が生じる。このとき、最も後方側に位置する最外周のカッタビット２９−８Ｂは、配置上、剥離破砕による掘削を行うことができず通常の地山切羽を削り取るような掘削を行うこととなるため、他のカッタビット２９−１〜２９−８Ａより特に掘削負担が大きくなる。
【００８６】
そこで、本変形例においては、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−８Ｂの周方向両側に径方向最外周掘削用の補助カッタビット５９ａ，５９ｂを設け、径方向掘削時に最外周カッタビット２８−１０Ｂの掘削する領域を補強的に掘削する。これにより、径方向掘削時に掘削負担が最も大きい径方向最外周部の掘削力を強化することができるので、曲線施工・方向修正を確実に行うことができる。
【００８７】
（変２）径方向最外周に異なる構造のビットを設けた場合（その１）
図１０は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）である。この図１０に示すように、本変形例においては、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−８Ｂに代えて、異なる構造のカッタビット２９−８Ｂ0を円環状部材２７Ｅにそれぞれ配設したものである。
【００８８】
図１１（ａ）は、カッタビット２９−８Ｂ0の詳細構造を表す図２中部分拡大図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中ａ方向から見た上面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）中ｂ−ｂ断面で見た横断面図であり、図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）中ｃ−ｃ断面で見た横断面図であり、図１１（ｅ）は、図１１（ｂ）中ｄ方向から見た側面図である。なお、これらの図においては、掘削時の取付方向等の理解の容易のため、略階段状の前記掘削面Ｍに備えられた掘削方向掘削面Ｍa及び径方向掘削面Ｍrを併せて示している。
これら図１１（ａ）〜（ｅ）において、カッタビット２９−８Ｂ0は、詳細に見ると、ビット本体２９Ｃ0と、このビット本体２９Ｃ0に埋め込まれるように設けられた３つの超硬チップ２９Ａ0、２つの超硬チップ２９Ｂ0とを備えている。
超硬チップ２９Ａ0は、前述の超硬チップ２９Ａ同様、それぞれ掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ａ0ａと、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θa0をなす傾斜刃面部２９Ａ0ｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ａ0ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ａ0ａ〜ｃと、略水平刃面部２９Ａ0ｃに続くビット本体２９Ｃ0の略水平先端部２９Ｃ0ａとが、ビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ01を構成している。
超硬チップ２９Ｂ0は、超硬チップ２９Ａ0に比べて掘進方向長さが長い超硬チップであり（図１１（ｂ）参照）、上記超硬チップ２９Ａ0同様、掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ｂ0ａと、掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θa0をなす傾斜刃面部２９Ｂ0ｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた第１略水平刃面部２９Ｂ0ｃと、この第１略水平刃面部２９Ｂ0ｃの掘進方向後方側に設けれらた第２略水平刃面部２９Ｂ0ｄと、第１略水平刃面部２９Ｂ0ｃと第２略水平刃面部２９Ｂ0ｄとの間に設けれらた段差刃面部２９Ｂ0ｅとを備えており、各刃面部２９Ｂ0ａ，２９Ｂ0ｂ，２９Ｂ0ｃ，２９Ｂ0ｅ及び第２略水平刃面部２９Ｂ0ｄの掘進方向前方側部分がビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ02を構成している。そして、これら超硬チップ２９Ａ0及び超硬チップ２９Ｂ0は、ビット本体２９Ｃ0にカッタヘッド３の周方向に交互に配列されている。
そして、このカッタビット２９−８Ｂ0最大の特徴として、周方向両端部に２つの超硬チップ２９Ｄ0が配設されている。この超硬チップ２９Ｄ0は、掘進方向掘削面Ｍaに対して鋭角的に尖った先端部２９Ｄ0ａと、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θa0′（図１１（ｅ）参照）をなす傾斜刃面部２９Ｄ0ｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ｄ0ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ｄ0ａ〜ｃと、略水平刃面部２９Ｄ0ｃに続くビット本体２９Ｃ0の略水平先端部２９Ｃ0ａとが、ビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ03を構成している。
【００８９】
以上のような構造により、カッタビット２９−８Ｂ0は、図１１（ｂ）に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γa0を備え、また図１１（ａ）に示すように径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γr0を備えている。
【００９０】
本変形例においては、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−８Ｂ0において周方向両端部に超硬チップ２９Ｄ0を配置したので、径方向掘削時に掘削負担が最も大きい径方向最外周部の各カッタビット２９−８Ｂ0の掘削力を強化する（摩耗強度の増大）ことができ、上記同様、曲線施工・方向修正を確実に行うことができる。
【００９１】
（変３）径方向最外周に異なる構造のビットを設けた場合（その２）
図１２（ａ）は、本変形例のカッタビット２９−８Ｂ1の詳細構造を表す図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）中ｅ方向から見た上面図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）中ｆ方向から見た側面図であり、それぞれ上記の（変２）の変形例における図１１（ａ）、図１１（ｂ）、及び図１１（ｅ）に相当する図である。上記（変２）と同等の部分には同一の符号を付している。
【００９２】
これら図１２（ａ）〜（ｃ）において、カッタビット２９−８Ｂ1は、ビット本体２９Ｃ1の周方向両端部に先細り形状の超硬チップ支持部２９Ｃ1ａが形成されており、それら超硬チップ支持部２９Ｃ1ａを覆うように薄型の超硬チップ２９Ｄ1が取り付けられている（あるいは膜状のビット要素を貼り付けて超硬チップを構成してもよい）。そして、上記超硬チップ２９Ｂ0同様、掘進方向掘削面Ｍaに対して鋭角的に尖った先端部２９Ｄ1ａと、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θa1′をなす傾斜刃面部２９Ｄ1ｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ｄ1ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ｄ1ａ〜ｃと、略水平刃面部２９Ｄ1ｃに続くビット本体２９Ｃ1の略水平先端部２９Ｃ1ａとが、ビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ13を構成している。
【００９３】
以上のような構造により、カッタビット２９−８Ｂ1は、図１２（ｂ）に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γa1を備え、また図１２（ａ）に示すように径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γr1を備えている。また、本発明の大きな特徴として、径方向掘削面Ｍrに対して逃げ角δr1を備えている。
【００９４】
本変形例においても、上記（変２）の変形例と同様の効果を得る。また径方向掘削面Ｍrに対し逃げ角δr1を設けていることにより、径方向掘削面Ｍrを掻き取って掘削するとき、その掻き取り抵抗（削り取り抵抗）を小さくできる。したがって、カッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動装置４の負荷をさらに低減しその寿命をさらに向上することができる。
【００９５】
（変４）径方向最外周に異なる構造のビットを設けた場合（その３）
図１３（ａ）は、本変形例のカッタビット２９−８Ｂ2の詳細構造を表す図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中ｇ方向から見た上面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）中ｈ方向から見た側面図であり、それぞれ上記（変２）の変形例における図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｅ）、及び上記（変３）の変形例における図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に相当する図である。上記（変２）（変３）と同等の部分には同一の符号を付している。
【００９６】
これら図１３（ａ）〜（ｃ）において、カッタビット２９−８Ｂ2が上記（変３）と異なる点は、ビット本体２９Ｃ２に取り付ける超硬チップ２９Ｄ2の形状を単純な形状としたことである。すなわち、超硬チップ２９Ｄ2は、前述の超硬チップ２９Ａ，２９Ｂ同様それぞれ掘進方向掘削面Ｍaに対しほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ｄ2ａ（図１３（ｃ）参照）と、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して超硬チップ２９Ａ，２９Ｂと共通の所定の傾斜角θaoをなす傾斜刃面部２９Ｄ2ｂと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ｄ2ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ｄ2ａ〜ｃと、略水平刃面部２９Ｄ2ｃに続くビット本体２９Ｃ2の略水平先端部２９Ｃ2ａとが、ビットのうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ23を構成している。
【００９７】
以上のような構造により、カッタビット２９−８Ｂ2は、先の図１２（ｂ）と図１３（ｂ）とを比較して分かるように、掘削方向掘削面Ｍaに対してはすくい角を持たない構成となっている。なお、径方向掘削面Ｍrに対して正のすくい角γr2及び逃げ角δr2を備える点は上記（変３）の変形例と同様である。
【００９８】
本変形例においては、すくい角を持たない点を除き、上記（変３）の変形例と同様の効果を得る。
【００９９】
（変５）センタカッタ２８掘削領域に補助ビットを設けた構造（その１）
図１４は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）であり、図１５は、図１４中XV−XV断面による水平断面図である。これら図１４及び図１５に示すように、本変形例においては、センタカッタ２８の掘削する領域の外周部を補強的に掘削する２つのカッタビット２９−０を、カッタスポーク２７Ａ，２７Ｃに設けたものである。
【０１００】
前述したように、一般に、シールド掘進機においては、掘進作業の進展とともにカッタビット（センタカッタのビットも含む）は切羽との摺動で摩耗していくものである。ここで、上記本発明のシールド掘進機の一実施の形態のカッタヘッド３においては、掘進方向に先行するセンタカッタ２８によって切羽に略円錐状の先行掘削面を形成し、その先行掘削面を足がかりにして各カッタビット２９−１〜２９−８が順次剥離破砕を利用した掘削を行っていく。つまり、センタカッタ８は、径方向に順次隣接する各カッタビット２９−１〜２９−８の剥離破砕を行うための足がかりとなる起点掘削を行うものであるため、他のカッタビット２９−１〜２９−８より特に掘削負担が大きくなる。このため、センタカッタ２８が他のカッタビット２９−１〜２９−８よりも早く摩耗し、その結果、掘進距離の向上が不十分となる可能性がある。
【０１０１】
そこで、本変形例においては、カッタスポーク２７Ａ，２７Ｃに２つのカッタビット２９−０を設け、センタカッタ２８の掘削する領域の外周部を補強的に掘削する。これにより、掘削負担が最も大きい径方向中心部（先行掘削部）の掘削力を強化し、センタカッタ２８の耐摩耗強度を他のカッタビット２９−１〜２９−８よりも向上させた。その結果、センタカッタ２８の耐久性が向上した分、シールド本体１の掘進距離を向上させることができる。
【０１０２】
またこのとき、カッタビット２９−０を、掘削軌跡が略同一円周上となるような位置に多条（この場合は２条）配置することにより、１条配置の場合に比べれば、１つのカッタビット２９−０あたりの掘削負担を低減できる。したがって、カッタビット２９−０自体の寿命を向上することができる。また、１つのビットの欠損等が発生しても、もう一方のビットによりカバーできるので、掘削性能（この場合はセンタカッタ２８の掘削補強性能）の信頼性を確保できる効果もある。
【０１０３】
なお、上記構成において、最外周のカッタビット２９−８Ｂを、前述の（変２）、又は（変３）、若しくは（変４）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0，２９−８Ｂ1，２９−８Ｂ2に置き換えてもよい。（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換えた例を図１６に示す。この場合、径方向掘削時に掘削負担が最も大きい径方向最外周部の掘削力を強化でき、曲線施工・方向修正を確実に行えるという効果を得る。
【０１０４】
また、以上は、カッタビット２９−０を掘削軌跡が略同一円周上となるような位置に２条配置したが、これに限られず、センタカッタ２８の負担軽減効果を得る限りにおいては、少なくとも１つ設ければよいことは言うまでもない。
【０１０５】
（変６）センタカッタ２８掘削領域に補助ビットを設けた構造（その２）
図１７は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（上記変形例の図１４に相当する図）であり、図１８は、図１７中XVIII−XVIII断面による水平断面図（上記変形例の図１５に相当する図、但し地山は図示省略）である。これら図１７及び図１８に示すように、本変形例においては、上記（変５）の変形例において、さらにセンタカッタ２８の掘削する領域のうち上記２つのカッタビット２９−０より内周側の領域をさらに補強的に掘削する２２つのカッタビット２９−００を、前記ボス１０ａに追加して設けたものである。
【０１０６】
本変形例によれば、上記（変５）の変形例よりさらに確実にセンタカッタ２８の負担を軽減してその耐摩耗強度を向上することができるので、シールド本体１の掘進距離をさらに向上させることができる。また、カッタビット２９−００を２条配置することにより、１条配置の場合に比べればカッタビット２９−００自体の寿命を向上でき、１つのビットの欠損等が発生してももう一方のビットによりカバーでき信頼性を確保できる。
【０１０７】
なお、図１９に示すように、スポーク２７Ａ，２７Ｃ上のカッタビット２９−０を省略し、上記カッタビット２９−００のみでセンタカッタ２８の補強的掘削を行ってもよい。この場合も、上記本発明の一実施の形態よりは、センタカッタ２８の負担を軽減でき、その耐摩耗強度を向上することができる。
【０１０８】
また、図１７及び図１８の構成あるいは図１９の構成において、最外周のカッタビット２９−８Ｂを、前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。図２０は図１７及び図１８の構成において置き換えた例、図２１は図１９の構成において置き換えた例を示している。
【０１０９】
なお、以上において、カッタビット２９−００は２条配置に限られず、少なくとも１つ設ければよいことは言うまでもない。
【０１１０】
（変７）略十字型のセンタカッタ２８′とした構造
図２２は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（上記図１４、図１７に相当する図）であり、図２３は、図２２中XXIII−XXIII断面による水平断面図（上記図１５、図１８に相当する図、但し地山は図示省略）である。これら図２２及び図２３に示すように、本変形例においては、上記（変５）の変形例におけるセンタカッタ２８に代えて、センタカッタ２８を２つ直交させて設けた構造にほぼ相当する略十字型のセンタカッタ２８′を設けたものである。
【０１１１】
本変形例においては、略十字型のセンタカッタ２８′は、上記（変５）の変形例におけるセンタカッタ２８を２条分配置したものに相当している。これにより、１条のセンタカッタ２８である上記（変５）の変形例に比べ、さらに確実に耐摩耗強度を向上することができる。また、センタカッタ２８′に１条分の欠損等が発生しても、もう１条分のセンタカッタ２８′によりカバーできるので、センタカッタ２８′自体の信頼性を確保できる効果もある。
【０１１２】
なお、上記変形例において、図２４に示すように、スポーク２７Ａ′，２７Ｃ上のカッタビット２９−０を省略してもよい。この場合も、上記本発明の一実施の形態のセンタカッタ２８よりは、耐摩耗強度を向上したセンタカッタ２８′とすることができる。
【０１１３】
また、図２２及び図２３の構成あるいは図２４の構成において、最外周のカッタビット２９−８Ｂを、前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。図２５は図２２及び図２３の構成において置き換えた例、図２６は図２４の構成において置き換えた例を示している。
【０１１４】
（変８）センタカッタ２８の材質を強化した構造
すなわち、例えば上記本発明の一実施の形態のセンタカッタ２８の材質を、耐摩耗性の向上した材質で構成した場合である。通常、この種のシールド掘進機では、センタカッタ２８の角ビット２８ａは、例えば、Ｃo（コバルト）中にＷＣ（タングステンカーバイト）の粒子をちりばめた合金材質で構成されており、例えばその強度を表す等級としてＥ−５等級と称されるものを使用している。
【０１１５】
そこで、本変形例においては、Ｃoの含有量を減少させるか、あるいはＷＣの粒度を小さくする等により、上記角ビット２８ａの耐摩耗性強度を向上させる（例えばＥ−４等級のものを使用する）。これにより、上記（変５）〜（変７）の変形例と同様、掘削負担が最も大きいセンタカッタ２８の寿命が向上し、その分シールド本体１の掘進距離を向上させることができる。
【０１１６】
（変９）カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａを２条配置する構造（その１）
図２７は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）であり、図２８は、図２７中XXVIII−XXVIII断面による側断面図である。これら図２７及び図２８に示すように、本変形例においては、４つのカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄのうち、センタカッタ２８を挟んで互いに反対側にあるカッタスポーク２７Ａと２７Ｃにおいて４つのカッタビット２９−１，２９−３，２９−５，２９−７を互いに径方向位置が同一である（＝掘削軌跡が同一円周上となる）ように周方向に間隔をおいて配置（いわゆる多条配置、この例では２条配置）し、またセンタカッタ２８を挟んで互いに反対側にあるカッタスポーク２７Ｂと２７Ｄにおいても４つのカッタビット２９−２，２９−４，２９−６，２９−８Ａを同様に２条配置したものである。
【０１１７】
この場合、それぞれ２個ずつ多条配置された各カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａについて、その掘進方向前方への切り込み深さを多条配置個数に応じ（この例では１／２に）低減することができる。したがって、１つのカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａあたりの掘削負担を低減できるので、さらにカッタビットの寿命を向上することができる。また、１つのビットの欠損等が発生しても、もう一方のビットによりカバーできるので、掘削性能の信頼性を向上できる効果もある。
【０１１８】
なお、上記構成においても、図２９に示すように、最外周のカッタビット２９−８Ｂを前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１１９】
（変１０）カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａを２条配置する構造（その２）
図３０は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）であり、図３１は、図３０中XXXI−XXXI断面による側断面図である。これら図３０及び図３１に示すように、本変形例においては、４つのカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄのうち、周方向に互いに隣接するカッタスポーク２７Ａと２７Ｂにおいて４つのカッタビット２９−１，２９−３，２９−５，２９−７を互いに径方向位置が同一であるように２条配置し、またカッタスポーク２７Ｃと２７Ｄにおいても４つのカッタビット２９−２，２９−４，２９−６，２９−８Ａを同様に２条配置したものである。
【０１２０】
この場合も、上記（変９）の変形例同様、各カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａの掘進方向前方への切り込み深さを低減できる（但しこの場合、２条のうち１条のビットの負担が１／４でもう１条の負担が３／４という割合での掘削分担となる）。
【０１２１】
なお、上記構成においても、図３２に示すように、最外周のカッタビット２９−８Ｂを前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１２２】
（変１１）カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａを２条配置かつ段差配置する構造
図３３は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）であり、図３４は、図３３中XXXIV−XXXIV断面による側断面図であり、図３５は、図３３中XXXV−XXXV断面による水平断面図である。これら図３３、図３４、及び図３５に示すように、本変形例は、上記（変１０）の変形例におけるカッタスポーク２７Ａ，２７Ｃに対し、上記カッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８Ａよりも掘進方向後方に刃先が若干後退したカッタビット２９−１′，２９−２′，２９−３′，２９−４′，２９−５′，２９−６′，２９−７′，２９−８Ａ′を設けることにより、カッタスポーク２７Ｂ，２７Ｄに設けた上記カッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８Ａと併せて段差配置構造としたものである。
【０１２３】
この場合、例えば掘削開始直後は掘進方向突出高さの相対的に高いカッタスポーク２７Ｂ，２７Ｄのカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａで対応する径方向領域の掘削を行い、それらが摩耗して低くなると、それら摩耗したカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａとともに突出高さの相対的に低いカッタスポーク２７Ａ，２７Ｃのカッタビット２９−１′〜２９−７′，２９−８Ａ′も加わって掘削を行うようにできる。このように、掘削初期はカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａで掘削を行い、掘削後期は主としてカッタビット２９−１′〜２９−７′，２９−８Ａ′で掘削を行うというように、同一掘削領域の掘削担当期間を分担できるので、各カッタビットの掘削負担をさらに低減できる効果がある。
【０１２４】
なお、上記構成においても、図３６に示すように、最外周のカッタビット２９−８Ｂを前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１２５】
（変１２）段差配置した後段側カッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａの掘削領域をずらした構造
図３７は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図２に相当する図）であり、図３８は、図３７中XXXVIII−XXXVIII断面による水平断面図である。これら図３７及び図３８に示すように、本変形例は、上記（変１１）の変形例におけるカッタスポーク２７Ａ，２７Ｃに対し、上記カッタビット２９−１′，２９−２′，２９−３′，２９−４′，２９−５′，２９−６′，２９−７′，２９−８Ａ′よりも取り付け位置（軌跡）が径方向内周側にずれたカッタビット２９−１″，２９−２″，２９−３″，２９−４″，２９−５″，２９−６″，２９−７″，２９−８Ａ″を設けることにより、カッタスポーク２７Ｂ，２７Ｄに設けた上記カッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８Ａと掘削領域をずらした構造としたものである。このときのずれは、例えば径方向隣接位置のカッタビットとの中間位置付近（例えばカッタビット２９−２″の径方向位置は、カッタビット２９−２の径方向位置とカッタビット２９−１の径方向位置との中間付近、図３７参照）となっている。
【０１２６】
この場合、上記（変１１）の変形例と同様、例えば掘削開始直後は掘進方向突出高さの相対的に高いカッタスポーク２７Ｂ，２７Ｄのカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａで対応する径方向領域の掘削を行い、それらが摩耗して低くなると、それら摩耗したカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａとともに突出高さの相対的に低いカッタスポーク２７Ａ，２７Ｃのカッタビット２９−１″′〜２９−７″′，２９−８Ａ″も加わって掘削を行う。このとき、新たに掘削に加わるカッタビット２９−１″′〜２９−７″′，２９−８Ａ″は前述のように径方向掘削領域がカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａと若干ずれていることから、カッタヘッド３の回転と共にカッタビット２９−１〜２９−７，２９−８Ａが掘削して形成する略階段状の縦断面形状掘削面Ｍに対し、その階段状の各段をさらに２段に細分するような形でカッタビット２９−１″′〜２９−７″′，２９−８Ａ″が掘削を行うような掘削態様となる。すなわち、略階段状の縦断面形状をさらに細分して掘削を行うこととなるので、段が細かくなる分地山掘削面Ｍがさらに崩れやすくなる。したがって、さらに小さな掘削力で地山の掘削が可能となるので、さらに掘進距離を向上することができる。
【０１２７】
なお、上記構成においても、図３９に示すように、最外周のカッタビット２９−８Ｂを前述の（変２）の変形例におけるカッタビット２９−８Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１２８】
（変１３）従来タイプのカッタビットを略階段状掘削面となるように配置した場合
図４０は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図であり、図４１は、図４０中XXXXI−XXXXI断面による側断面図であり、図４２は、図４０中Ｌ方向から見た矢視部分拡大図である。
【０１２９】
これら図４０、図４１、及び図４２において、本変形例のシールド掘進機は、上記本発明の一実施の形態におけるカッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８Ａ，２９−８Ｂに代えて、カッタヘッド３の正転方向・逆転方向に対応した周方向左右一対のカッタビット５０ａ−１，５０ｂ−１；５０ａ−２，５０ｂ−２；５０ａ−３，５０ｂ−３；５０ａ−４，５０ｂ−４；５０ａ−５，５０ｂ−５；５０ａ−６，５０ｂ−６；５０ａ−７，５０ｂ−７；５０ａ−８Ａ，５０ｂ−８Ａ；５０ａ−８Ｂ，５０ｂ−８Ｂをカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄにそれぞれ配設したものである。
これらカッタビット５０ａ−１〜５０ａ−８（又はカッタビット５０ｂ−１〜５０ｂ−８、以下かっこ内対応関係同じ）は互いに同一形状であり、超硬チップ５０ａＡ（又は超硬チップ５０ｂＡ）とこの超硬チップ５０ａＡを先端に取り付けたビット本体５０ａＢ（又はビット本体５０ｂＢ）とから構成されたいわゆる片刃タイプのカッタビットである。そして、カッタビット５０ａ−１〜５０ａ−８は、前記超硬チップ５０ａＡの掘削刃面が前記カッタヘッド３の一の回転方向（例えば正転方向、図４２及び図４０中矢印ア方向）前方側（先行側）になるように配設されており、一方カッタビット５０ｂ−１〜５０ｂ−８は、前記超硬チップ５０ｂＡの掘削刃面が前記カッタヘッド３の他の回転方向（例えば逆転方向、図４２及び図４０中矢印イ方向）前方側（先行側）になるように配設されており、カッタビット５０ａとカッタビット５０ｂとが１対となってカッタヘッド３の複数の径方向位置に配置されている。
【０１３０】
そして、前記センタカッタ２８及び前記カッタビット５０ａ−１〜５０ａ−８及び５０ｂ−１〜５０ｂ−８の掘進方向配置は、上記本発明の一実施の形態の前記カッタビット２９に準じて、径方向中心部に位置するセンタカッタ２８を掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ２８の径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット５０ａ−１（又は５０ｂ−１），５０ａ−２（又は５０ｂ−２），…，５０ａ−７（又は５０ｂ−７），５０ａ−８Ａ（又は５０ｂ−８Ａ），５０ａ−８Ｂ（又は５０ｂ−８Ｂ）の刃先（前記超硬チップ５０ａＡ，５０ｂＡ）を順次掘進方向後方側に後退させるように配設する。そして、これによって掘削方向掘削面Ｍa及び径方向掘削面Ｍrを備え縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍを形成するようになっている。
なお、カッタビット５０ａとカッタビット５０ｂとの間に設けたカッタビット５１は、図５２〜図５４を用いて（変１７）の変形例において後に詳述するカッタビット２９″と同様の形状のものであり、ビット本体５１ｂと、このビット本体５１ｂに埋め込まれるように設けられた超硬チップ５１ａとを備えている。そして、カッタビット５１は、掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角を備えるとともに径方向掘削面Ｍrに対しても負のすくい角を備えており、これによって、曲線施工・方向修正を行うときにおけるいわゆる側方掘り（詳細は後述）を可能とするものである。
【０１３１】
本変形例のシールド掘進機においては、上記本発明の一実施の形態と同様、掘進方向に先行するセンタカッタ２８によって切羽に略円錐状の先行掘削面Ｍcを形成し、その先行掘削面Ｍcを足がかりにしてカッタビット５０ａ−１〜５０ａ−８（又は５０ｂ−１から８）が順次掘削を行う。その結果、先行掘削面Ｍcの外周側において地山の掘削面Ｍの大部分を縦断面形状略階段状に維持しながら掘削を行っていき、略階段状の縁部（角部）の根元側に亀裂を生じさせて進展させ、縁部の大部分に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うことができる。これにより、カッタビット５０ａ及び５０ｂを掘進方向位置が同一の径方向複数箇所に配置しカッタビット刃先で地山切羽を削り取るようにして掘削していた従来構造に比べて、掘削の際に必要となる掘削力を低減できるので、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。したがって、上記本発明の一実施の形態における（ＩＤ−１）剥離破砕による掘進距離向上効果、及び（ＩＤ−２）剥離破砕によるカッタ駆動トルク低減効果を得ることができる。
【０１３２】
なお、上記においては、カッタビット５０ａとカッタビット５０ｂとの間にカッタビット５１を設けたが、これに限られず、例えば図４３に示すように、周方向両側一対の超硬チップ６１Ａａ，６１Ａｂとこれら超硬チップ６１Ａｂ，６１Ａｂを径方向外周側に突出させるように先端に取り付けた双頭型のビット本体６１Ｂとから構成されたいわゆる両刃タイプのカッタビット６１を用いてもよい。この場合も、同様の効果を得る。
【０１３３】
さらに、図４３に示す構成のカッタビット６１に代えて、図４４に示すように、超硬チップ６２ａＡ（又は超硬チップ６２ｂＡ）とこの超硬チップ６２ａＡ（又は超硬チップ６２ｂＡ）を径方向外周側に突出させるように先端に取り付けたビット本体６２ａＢ（又はビット本体６２ｂＢ）とから構成されたいわゆる一般的な片刃タイプのカッタビット６２ａ，６２ｂを、周方向左右一対のカッタビット５０ａ−８Ｂ，５０ｂ−８Ｂの周方向両側にそれぞれ設けてもよい。この場合も、同様の効果を得る。
【０１３４】
さらに、図４４に示す構成の周方向左右一対のカッタビット５０ａ−８Ｂ，５０ｂ−８Ｂに代えて、図４５に示すように、図５２〜図５４を用いて（変１７）の変形例において後に詳述するカッタビット２９″と同様の形状のカッタビット６３を先端が径方向外周側を向くようにして設けてもよい。すなわちこのカッタビット６３は、ビット本体６３ｂと、このビット本体６３ｂに埋め込まれるように設けられた超硬チップ６３ａとを備えている。この場合も、同様の効果を得る。
【０１３５】
（変１４）カッタビットの掘進方向寸法を縮減した構造
この変形例を、前述の図８を用いて説明する。
【０１３６】
上記本発明の一実施の形態においては、図８を用いて前述したように、カッタビット２９−１〜２９−８は、前記略階段状の１段の径方向寸法Ｈo（後述の図８参照）よりも小さい径方向寸法を備えており、隣接するカッタビット２９の掘削刃２９Ｋの径方向寸法の回転軌跡どうしの間に径方向間隙△Ｈが介在するように配設されていた。
【０１３７】
ここで、径方向掘削（側方掘り）において上記と同様のことを考慮すると、例えば、掘削刃２９Ｋ1の掘進方向寸法（すなわち超硬チップ２９Ａの略水平刃面部２９Ａｃ及びビット本体２９Ｃの略水平先端部２９Ｃａの掘進方向寸法合計）を、略階段状の１段の掘進方向寸法Ｄoよりも小さくした（併せて超硬チップ２９Ｂについても同様に小さくした）カッタビット２９ｒ（図８中に２点鎖線で示す）として、隣接カッタビットの掘削刃２９Ｋ1の掘進方向寸法の回転軌跡どうしの間に掘進方向間隙が介在するようにしてもよいことになる。この場合、曲線施工・方向修正の際に掘進方向と直角方向（径方向）への掘削（いわゆる側方掘り）を行うときに、上記（ＩＤ−５）で説明したのと同様に、高価なカッタビットの使用量を低減してコストを低減でき、カッタヘッドの回転トルクを低減できる効果がある。
【０１３８】
本発明の他の実施の形態を図４６及び図４７により説明する。
図４６は、本発明の横孔掘削機（シールド掘進機）の他の実施の形態の全体構造を表す側断面図であり、図４７は、図４６中Ｄ方向から見た矢視正面図である。上記本発明の一実施の形態と同等の部分には、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１３９】
これら図４６及び図４７において、本実施の形態のシールド掘進機は、上記本発明の一実施の形態のようにカッタヘッド３のカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄを径方向中心部においてセンタシャフト１０で支持する（いわゆる中心支持方式）のに代えて、カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向外周部において支持するいわゆる外周支持方式とし、さらにシールド掘進機の機内側から着脱し交換可能なセンタカッタ２８Ａとしたことである。
【０１４０】
すなわち、図４６及び図４７において、前記の回転伝達機構５は、カッタヘッド３のカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向外周部にそれぞれ接続された４本のカッタアーム３５と、前記隔壁２を貫通して配置される略円環状のカッタリング３４と、このカッタリング３４に内輪３３ａが固定されたベアリング３３とを備えている。  ベアリング３３の前記内輪３３ａにはギア３２が設けられており、前記のカッタ駆動装置４に装着されたピニオン３１が噛合している。これらカッタ駆動装置４は、前記ベアリング３３の外輪３３ｂとともに前記隔壁２に設けた取付部２ａに固定されており、特に図示しないが、等間隔に環状に配置されている。
【０１４１】
また、隔壁２の径方向中央部には貫通孔２ｂが形成されており、この貫通孔２ｂにはシール部材３８を介して連通管３６が配設されている。この連通管３６は、隔壁２よりもシールド掘進機後方側（すなわち機内側）とカッタヘッド３とを連通させるためのものである。カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向中心部には、前記連通管３６よりやや小径の略円筒形状のセンタカッタガイド部材３７が設けられており、このセンタカッタガイド部材３７の後端部は前記連通管３６の前端部に固定接続されている。センタカッタ２８Ａは、その後部に位置し前記センタカッタガイド部材３７の内径よりやや小さな外径を備えたカッタ支持部２８Ｂ、及びこのカッタ支持部２８Ｂのさらに後部に位置し前記センタカッタガイド部材３７の内径より大きくかつ前記連通管３６の内径より小さな外径を備えた略円板状のセンタカッタ取付部材２８Ｃと一体的に構成されている。そして、このセンタカッタ２８Ａは、前記センタカッタ取付部材２８Ｃをボルト２８Ｄで前記センタカッタガイド部材３７の後端部に締結固定することによって図４６に示すようにカッタヘッド３の径方向中心部に固定されている。そして、前記ボルト２８Ｄを取り外すことにより、これらセンタカッタ２８Ａ、カッタ支持部２８Ｂ、及びセンタカッタ取付部材２８Ｃを一体で図４６中太矢印で示すように連通管３６内を後方側に一括抜き出し可能な構造となっている。
【０１４２】
なお、上記のようにセンタカッタ２８Ａを着脱可能とするためにセンタカッタ２８Ａの径方向大きさを上記本発明の一実施の形態のセンタカッタ２８よりも若干小さくしており、これに応じて、カッタビット２９の配置構成が若干異なっている（径方向１０箇所の位置に配設されている。但し後述のカッタビット２９−１０Ａと２９−１０Ｂとを区別すれば１１箇所）。すなわち、前記の各カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄ及び円環状部材２７Ｅには、カッタヘッド３の内周側から外周側へ向かってカッタビット２９−１，２９−２，２９−３，２９−４，２９−５，２９−６，２９−７，２９−８，２９−９，２９−１０Ａ，２９−１０Ｂがそれぞれ配設されている。
【０１４３】
カッタスポーク２７Ａには、カッタビット２９−３，２９−７が配置されており、カッタスポーク２７Ｂには、カッタビット２９−１，２９−５，２９−９が配置されており、カッタスポーク２７Ｃには、カッタビット２９−２，２９−６，２９−１０Ａが配置されており、カッタスポーク２７Ｄには、カッタビット２９−４，２９−８が配置されており、円環状部材２７Ｅには、４つのカッタビット２９−１０Ｂ（但しこのカッタビット２９−１０Ｂは、前述のカッタビット２９−１０Ａよりも若干径方向外周側にずれた位置に配置されている。図４７参照）が配置されている。
【０１４４】
そして、上記１０箇所（カッタビット２９−１０Ａと２９−１０Ｂとを区別すれば１１箇所）の径方向位置にあるカッタビット２９−１〜２９−１０全体ですべての径方向位置を掘削できるように配置され、カッタヘッド３が回転するとこれらカッタビット２９−１〜２９−１０及びセンタカッタ２８Ａによって外径が円環状部材２７Ｅにほぼ等しい円形断面形状を掘削できるようになっている。
【０１４５】
そして、前記センタカッタ２８Ａ及び前記カッタビット２９−１〜２９−１０の掘進方向配置は、上記本発明の一実施の形態と同様、図４６に示すように径方向中心部に位置するセンタカッタ２８Ａを掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ２８Ａの径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット２９−１，２９−２，…，２９−９，２９−１０の刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設する。これによって縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍを形成するようになっている。
【０１４６】
なお、上記において、センタカッタ２８Ａが、各請求項に記載の、カッタヘッドの少なくとも一箇所に推進方向に突出させて設けた先行掘削手段を構成する。
【０１４７】
以上のように構成した本実施の形態の横孔掘削機（シールド掘進機）においては、上記本発明の一実施の形態と同様の効果に加え、以下のような効果を得る。
【０１４８】
すなわち、センタカッタ２８Ａは、径方向外周側に順次隣接する径方向位置のカッタビット２９−１〜２９−１０の上記剥離破砕を行うための足がかりとなる起点掘削を行うものであるため、掘削負担が最も大きくなる。これに応じて、本実施の形態では、上述のようにセンタカッタ２８Ａをシールド本体１内側より交換可能に構成する。これにより、掘削負担が最も大きいセンタカッタ２８Ａが摩耗したとしても、機内側からすばやくかつ容易に交換することができるので、さらに確実に長距離掘進が可能となる。
【０１４９】
なお、上記本発明の一実施の形態と同様、本実施の形態も上記構造に限られるものではなく、種々の変形が可能である。以下その変形例を順次説明する。
【０１５０】
（変１５）径方向最外周に異なる構造のビットを設けた場合
図４８は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図（前述の図４７に相当する図）である。この図４８に示すように、本変形例においては、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−１０Ｂに代えて、（変２）の変形例等で示したカッタビット２９−８Ｂ0と同等の構造のカッタビット２９−１０Ｂ0を円環状部材２７Ｅにそれぞれ配設している。
【０１５１】
本変形例においては、上記本発明の他の実施の形態の効果に加え、径方向最外周に位置する各カッタビット２９−１０Ｂ0を配置したので、径方向掘削時に掘削負担が最も大きい径方向最外周部の掘削力を強化することができ、曲線施工・方向修正を確実に行える効果を得る。
【０１５２】
（変１６）異なる形状のカッタビットを用いる場合（その１）
すなわち、先に図４〜図６を用いて説明したカッタビット２９に代えて、別の形状のカッタビットを用いる場合である。
【０１５３】
図４９は、本変形例のカッタビット２９′の構造を表す図であり、前述の図４に相当する図である。図５０は、図４９中Ｅ方向から見た上面図であり、前述の図５に相当する図である。図５１は、図４９中Ｆ方向から見た側面図であり、前述の図７や図６に対応する図である。これらの図においては、図４〜図６と同様、掘削時の取付方向等の理解の容易のため、略階段状の前記掘削面Ｍに備えられた掘削方向掘削面Ｍa及び径方向掘削面Ｍrを併せて示している。
これら図４９、図５０、及び図５１において、カッタビット２９′は、ビット本体２９Ｂ′と、このビット本体２９Ｂ′に埋め込まれるように設けられた超硬チップ２９Ａ′とを備えている（図５１参照）。
超硬チップ２９Ａ′は、掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な鉛直刃面部２９Ａ′ａと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ａ′ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ａ′ａ，２９Ａ′ｃと、略水平刃面部２９Ａ′ｃに続くビット本体２９Ｂ′の略水平部２９Ｂ′ａのうち掘進方向前方側の部分とが、カッタビット２９′のうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ′を構成している。
【０１５４】
以上の構造により、カッタビット２９′は、図５０に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γa′を備えている（図５０参照）。なお、径方向掘削面Ｍrに対しては傾斜角はない（図４９参照）。
【０１５５】
上記本発明の他の実施の形態において、カッタビット２９の代わりに本変形例のカッタビット２９′を用いた場合でも、前記（ＩＤ−１）（ＩＤ−２）と同様の効果を得る。
また、前述した本発明の一実施の形態におけるカッタビット２９の代わりに用いても良いことは言うまでもない。この場合も同様の効果を得る。
【０１５６】
（変１７）異なる形状のカッタビットを用いる場合（その２：径方向負のすくい角）
図５２は、本変形例のカッタビット２９″の構造を表す図であり、図５３は、図５２中Ｇ方向から見た上面図であり、図５４は、図５２中Ｈ方向から見た側面図であり、それぞれ上記（変１６）の変形例における図４９、図５０、及び図５１に相当する図である。
【０１５７】
これら図５２〜図５４において、カッタビット２９″は、ビット本体２９Ｂ″と、このビット本体２９Ｂ″に埋め込まれるように設けられた超硬チップ２９Ａ″とから構成されており、超硬チップ２９Ａ″は、掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ａ″ａと、カッタヘッド３外周側に略水平（若干傾斜していてもよい）に設けられた略水平刃面部２９Ａ″ｃとを備えている。そして各刃面部２９Ａ″ａ，２９Ａ″ｃと、略水平刃面部２９Ａ″ｃに続くビット本体２９Ｂ″の略水平部２９Ｂ″ａのうち掘進方向前方側の部分とが、カッタビット２９″のうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ″を構成している（図５４参照）。
【０１５８】
そして、カッタビット２９″は、上記カッタビット２９′と同様、図５３に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γa″を備えている。そしてこれに加えて、図５２に示すように径方向掘削面Ｍrに対しても負のすくい角γｒ″を備えている。なお、図５４に示すように、掘進方向掘削面Ｍa及び径方向掘削面Ｍrに対して、ともに傾斜角はない。
【０１５９】
上記本発明の他の実施の形態において、カッタビット２９の代わりに本変形例のカッタビット２９″を用いた場合でも、ほぼ（ＩＤ−１）（ＩＤ−２）（ＩＤ−４）と同様の効果を得る。またそれに加え、以下のような効果も得られる。
【０１６０】
前述した本発明の他の実施の形態の横孔掘削機（シールド掘進機）では、前述した剥離破砕を利用していわゆるアンダーカッテイングによって掘削を行うが、このとき掘削面Ｍは縦断面形状が略階段状となることから、曲線施工・方向修正を行うときには、掘進方向のみならず掘進方向と直角方向（径方向）への掘削（いわゆる側方掘り）を行わなければならない。
本変形例では、径方向掘削面Ｍrに対しても負のすくい角γr″を持たせていることにより、前述した本発明の一実施の形態における効果（ＩＤ−４）と同様の原理で、曲線施工・方向修正に伴う側方掘りにおいて、上記（ＩＤ−４）と同様のカッタヘッド駆動トルク低減効果を得ることができる。
【０１６１】
なお、前述した本発明の一実施の形態におけるカッタビット２９の代わりに本変形例のカッタビット２９″を用いても良いことは言うまでもない。この場合も同様の効果を得る。カッタビット２９″についても、カッタビット２９′と同様に、地山の形状によって使い分けるとよい。
【０１６２】
（変１８）異なる形状のカッタビットを用いる場合（その３：径方向負のすくい角）
図５５は、本変形例のカッタビット２９″′の構造を表す図であり、図５６は、図５５中Ｉ方向から見た上面図であり、図５７は、図５５中Ｊ方向から見た側面図であり、それぞれ上記（変１７）の変形例における図５２、図５３、及び図５４に相当する図である。
【０１６３】
図５５〜図５７において、カッタビット２９″′は、ビット本体２９Ｂ″′と、このビット本体２９Ｂ″′に埋め込まれるように設けられた超硬チップ２９Ａ″′とを備えている。
超硬チップ２９Ａ″′は、掘進方向掘削面Ｍaに対してほぼ平行な略鉛直刃面部２９Ａ″ａと、そのカッタヘッド３内周側に設けられ掘進方向掘削面Ｍａに対して所定の傾斜角θa″′をなす傾斜刃面部２９Ａ″′ｂと、径方向掘削面Ｍrに対してほぼ平行でほぼ水平な略水平刃面部２９Ａ″′ｃと、その掘進方向後方側に設けられ径方向掘削面Ｍrに対して所定の傾斜角θr″′をなす傾斜刃面部２９Ａ″′ｄとを備えており（図５７参照）、各刃面部２９Ａ″′ａ，２９Ａ″′ｂ，２９Ａ″′ｃと、傾斜刃面部２９Ａ″′ｄのうち掘進方向前方側の部分とが、カッタビット２９″′のうち実際に掘削に寄与する掘削刃２９Ｋ″′を構成している。
そして、カッタビット２９″′は、上記カッタビット２９″と同様、図５６に示すように掘削方向掘削面Ｍaに対して負のすくい角γa″′を備えるとともに、径方向掘削面Ｍrに対しても負のすくい角γr″′を備えている。
【０１６４】
以上のような構成のカッタビット２９″′を適用した横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進方向前方側（切羽側）から見た正面図を図５８に示し、図５８中XXXXXIX−XXXXXIX断面による側断面図を図５９に示す。またこのシールド掘進機において掘削を行っている状態を表す説明図を図６０に示す。この図６０は、前述の各カッタビット２９″′−１〜２９″′−９のうち、図５９中のカッタビット２９″′−４及びその周辺部を表すＫ部を例にとって抽出し拡大して示したものである。これら図５８及び図５９は、それぞれ上記本発明の他の実施の形態の図４７及び図４６にそれぞれ相当する図であり、図６０は先述の本発明の一実施の形態の図８に相当する図である。
【０１６５】
これら図５８、図５９、及び図６０において、上記本発明の一実施の形態及び他の実施の形態と同等の部分には、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１６６】
図５８及び図５９において、本変形例による横孔掘削機（シールド掘進機）は、図４７及び図４６に示した本発明の他の実施の形態によるシールド掘進機における前記カッタビット２９代えて上記した構造のカッタビット２９″′を設けたものである。
【０１６７】
すなわち、前記の各カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄ及び円環状部材２７Ｅには、カッタヘッド３の内周側から外周側へ向かってカッタビット２９″′−１，２９″′−２，２９″′−３，２９″′−４，２９″′−５，２９″′−６，２９″′−７，２９″′−８，２９″′−９，２９″′−１０Ａ，２９″′−１０Ｂがそれぞれ配設されている。
【０１６８】
そして、前記センタカッタ２８Ａ及び前記カッタビット２９″′−１〜２９″′１０の掘進方向配置は、上記本発明の他の実施の形態と同様、図５９に示すように径方向中心部に位置するセンタカッタ２８Ａを掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ２８Ａの径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット２９″′−１，２９″′−２，…，２９″′−９，２９″′−１０Ａ，２９″′−１０Ｂの刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設する。これによって縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍを形成するようになっている。
【０１６９】
本変形例においても、上記（変１７）の変形例とほぼ同様の効果を得る。またそれに加え、以下のような効果も得られる。
すなわち、本変形例のカッタビット２９″′は、径方向掘削面Ｍrに対して所定の傾斜角θr″′をなす傾斜刃面部２９Ａ″′ｄを備えている（図５７参照）。これにより、掘進方向と直角方向（径方向）への掘削（いわゆる側方掘り）を行うときに、前述した本発明の一実施の形態における効果（ＩＤ−３）と同様の原理で、曲線施工・方向修正の際において、上記（ＩＤ−３）と同様に、径方向に側方掘りするにつれて、縁部Ｍcに対し、せん断破壊を促進するような向きに押圧力を加えることが可能となるので、さらに小さな掘削力で地山の側方掘りを行うことが可能となる。
【０１７０】
なお、本変形例は、前述した本発明の他の実施の形態の横孔掘削機（シールド掘進機）におけるカッタビット２９の代わりにカッタビット２９″′を用いたものであったが、このときのカッタビット２９″′の形状を、図６１に示すように、掘進方向後方側を上部よりえぐり取ったような形状とし、これによって、先に示した図８において隣接するカッタビット２９の掘削刃２９Ｋ1，２９Ｋ2の径方向寸法の回転軌跡どうしの間に径方向間隙△Ｈを介在させていたのと同様に、隣接するカッタビット２９″′の掘削刃２９Ｋ″′の径方向寸法の回転軌跡どうしの間に径方向間隙△Ｈを介在させてもよい。さらにこの場合、上記構造の結果、隣接するカッタビット２９″′の掘削刃２９Ｋ″′の掘進方向寸法の回転軌跡どうしの間にも掘進方向間隙△Ｄも介在することになる。これらにより、前述したように超硬チップ使用量低減によるコスト低減効果や、カッタヘッド回転トルク低減効果を得ることができる。
また、上記変形例は、前述した本発明の他の実施の形態の横孔掘削機（シールド掘進機）におけるカッタビット２９の代わりにカッタビット２９″′を用いたものであったが、先に述べた本発明の一実施の形態におけるカッタビット２９の代わりにカッタビット２９″′を用いても良いことは言うまでもない。この場合も（ＩＤ−１）（ＩＤ−２）（ＩＤ−３）（ＩＤ−４）と同様の効果を得る。
【０１７１】
また、図６２に示すように、図４４を用いて説明した上記片刃タイプのカッタビット６２ａ，６２ｂと同等の構造を備えた、超硬チップ６４ａＡ（又は超硬チップ６４ｂＡ）とこの超硬チップ６４ａＡ（又は超硬チップ６４ｂＡ）を径方向外周側に突出させるように先端に取り付けたビット本体６４ａＢ（又はビット本体６４ｂＢ）とを備えたカッタビット６４ａ，６４ｂを、径方向最外周のカッタビット２９″′−１０Ｂの周方向両側にそれぞれ設けても良い。
【０１７２】
さらに、図６３に示すように、図１７を用いて説明した上記（変６）の変形例における補強掘削用のカッタビット２９−００に代えて、上記の構造のカッタビット２９″′−００を設けてもよい。この場合も上記（変６）の変形例と同様の効果を得る。
【０１７３】
（変１９）２種類の形状のカッタビットを併用する場合
図６４は、本変形例による横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進方向前方側（切羽側）から見た正面図である。
【０１７４】
この図６４において、本変形例のシールド掘進機では、上記（変１８）の変形例のカッタビット２９″′と先に述べた本発明の他の実施の形態のカッタビット２９とを併用した場合である。言い換えれば、上記（変１８）の変形例において、カッタヘッド３の径方向最外周位置（＝最も後方に後退した位置）にあるカッタビット２９″′−１０Ｂを、先の本発明の他の実施の形態のカッタビット２９−１０Ｂに置き換えることにより、径方向掘削面に対し正のすくい角γr（先述の図４も参照）を持たせたものである。
【０１７５】
本変形例においては、このように最後方位置のカッタビット２９−１０Ｂにおいて径方向掘削面に対し正のすくい角γrを持たせることにより、上記本発明の一実施の形態にて説明した（ＩＤ−６）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１７６】
すなわちアンダーカッティングによって掘削を行う場合、最も後方側に位置するカッタビットは剥離破砕による掘削を行うことができず通常の地山切羽を削り取るような掘削を行う必要があるが、本変形例においては、最も後方側のカッタビット２９−１０Ｂは径方向の掘削面に対して正のすくい角γrを持たせるようにする。これにより、曲線施工・方向修正に伴う側方掘りにおいて、より効率よく掘削を行うことができる。
【０１７７】
なお、上記構成において、図６５に示すように、最外周のカッタビット２９−１０Ｂを前述の（変１５）の変形例におけるカッタビット２９−１０Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１７８】
（変２０）径方向中心部に予備用カッタビットを出没可能とする構造
図６６は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図であり、図６７は、図６６中Ｕ−Ｕ断面による側断面図である。これら図６６及び図６７に示すように、本変形例は、図４６及び図４７に示した本発明の他の実施の形態において、必要に応じて現出し（通常時は収納されている）センタカッタ２８Ａの掘削する領域の外周部を補強的に掘削する予備用のカッタビット２９″′−Ｒを設けたものである。
【０１７９】
すなわち、予備用カッタビット２９″′−Ｒは、構造自体は先に述べたカッタビット２９″′とまったく同一であり、有底円筒状の摺動部材３９の前端部に取り付けられている。この摺動部材３９は、前記カッタ支持部２８Ｂ及び前記センタカッタ取付部材２８Ｃにそれぞれ設けられ互いに連通する貫通孔２８Ｂａ及び貫通孔２８Ｃａ内を軸方向（掘進前後方向）に摺動可能に配置されている。そして、摺動部材３９の内部には、油圧シリンダ４０（伸縮ジャッキ）の一端側（掘進方向前方側）にあるボトム部４０ｂが収納固定されており、この油圧シリンダ４０の他端側（掘進方向後方側）にあるロッド部４０ａは、ピン結合を介し、シールド掘進機内固定側の適宜の箇所（例えば連通管３６内壁面等）に接続されている。これにより、ロッド部４０ａをボトム部４０ｂから伸長させることによって、通常時に前記貫通孔２８Ｂａ内に収納されていた前記予備用カッタビット２９″′−Ｒ（図６７中実線位置参照）を前方側に移動させ、これによってカッタビット２９″′−Ｒをカッタヘッド３側の所定位置に現出させて（図６７中破線矢印及び２点鎖線位置参照）掘削を行えるようになっている。
【０１８０】
上記において、カッタビット２９″′−Ｒが、先行掘削手段の径方向掘削領域の少なくとも一部を掘削する出没可能な予備用先行掘削手段を構成する。
【０１８１】
本変形例においては、掘削負担が最も大きセンタカッタ２８Ａが摩耗したとしても、すばやく新しいカッタビット２９″′−Ｒを出現させてセンタカッタ２８Ａの掘削領域の少なくとも一部（この例では外周部）を掘削開始し、これによって当該領域における掘削力を回復させることができるので、さらに確実に長距離掘進が可能となる。
【０１８２】
なお、上記構成においても、図６８に示すように、最外周のカッタビット２９−１０Ｂを前述の（変１５）の変形例におけるカッタビット２９−１０Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１８３】
（変２１）径方向中心部にローラビットを用いた構造
図６９は、この変形例の横孔掘削機（シールド掘進機）の掘進前方側（切羽側）から見た正面図であり、図７０は、図６９中Ｗ−Ｗ断面による側断面図である。これら図６９及び図７０において、本変形例は、図４６及び図４７に示した本発明の他の実施の形態において、カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向中心側に設けられたセンタカッタ２８Ａ及びカッタビット２９−１に代わり、先行掘削手段としてローラビット５２を設けたものである。
ローラビット５２は、カッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向のほぼ中心側に設けられた枠体５４に軸方向両端部が固定されることによりカッターヘッド３に接続された軸体５４ａと、この軸体５４ａに回転自在に支持された複数個（この場合４個）の切削ローラ５３とを備えている。
【０１８４】
そして、径方向中心部に位置する上記ローラビット５２を掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ２８Ａの径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット２９−２，２９−３，…，２９−９，２９−１０Ａ，２９−１０Ｂの刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設する。これによって縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍを形成するようになっている。
【０１８５】
本変形例においては、以下のような効果を得る。
すなわち、一般に、ローラビットは岩に対しては摩耗強度が大きい特性がある。そこで、地山が比較的硬い場合には、本変形例のように掘削負担が最も大きい径方向中心部の切削手段をローラビット５２とすることで、摩耗を低減でき、さらに確実に長距離掘進が可能となる。ただし、ローラビットの場合は、粘性土層等の付着しやすい地山にあたると切削ローラ５３が回転できなくなり、偏摩耗する場合があるので、地山によって採用の可否を決定することが重要である。
【０１８６】
なお、上記構成においても、図７１に示すように、最外周のカッタビット２９−１０Ｂを前述の（変１５）の変形例におけるカッタビット２９−１０Ｂ0に置き換え、径方向最外周部の掘削力を強化してもよい。
【０１８７】
本発明のさらに他の実施の形態を図７２〜図７９により説明する。
図７２は、本発明の横孔掘削機（シールド掘進機）のさらに他の実施の形態の全体構造を表す側断面図であり、図７３は、図７２中Ｎ方向から見た矢視正面図であり、図７４は、図７３中Ｑ部拡大図である。上記本発明の一実施の形態及び本発明の他の実施の形態と同等の部分には、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１８８】
これら図７２、図７３、及び図７４において、本実施の形態のシールド掘進機は、上記本発明の一実施の形態や本発明の他の実施の形態のように径方向中心部のセンタカッタを掘進方向最前方側に突出させその外周側に順次隣接するカッタビットの刃先を順次掘進方向後方側に後退させる第１段掘削部に加え、この第１段掘削部の径方向外周側のカッタヘッド径方向中間部を掘進方向最前方側に突出させそれに順次隣接するカッタビットの刃先を順次掘進方向後方側に後退させた第２段掘削部を設けたものである。
【０１８９】
またこれに伴い、上記本発明の一実施の形態のようにカッタヘッド３のカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄを径方向中心部においてセンタシャフト１０で支持する中心支持方式や、上記本発明の他の実施の形態のようにカッタスポーク２７Ａ〜２７Ｄの径方向外周部において支持する外周支持方式に代えて、カッタヘッド３の径方向外周部と径方向中心部との間の径方向中間部において支持する中間支持方式としている。
【０１９０】
すなわち、図７２及び図７３において、カッタヘッド３は、径方向中央部から径方向外周側に向かって放射状に延設されかつ径方向外周側に向かって屈曲した形状（図７２参照）に延設された複数本（この例では６本）のカッタスポーク４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆ（図７３参照）と、これらカッタスポーク４２Ａ〜４２Ｆの径方向中心部に着脱可能（詳細は後述）に設けられたセンタカッタ４５と、前記カッタスポーク４２Ａ〜４２Ｆの最外周部を順に周方向に接続するように設けられた円環状部材４２Ｇと、前記第２段掘削部の径方向突出位置に設けられる中間部カッタ４６（詳細は後述）とを備えている。
【０１９１】
そして、回転伝達機構５には６本のカッタアーム３５が備えられ、各カッタアーム３５の掘進方向前方側（図７２中左側）端部が前記カッタスポーク４２Ａ〜４２Ｆの径方向中間部にそれぞれ接続固定される一方、各カッタアーム３５の掘進方向後方側（図７２中右側）端部は隔壁２を貫通して配置される略円環状のカッタリング３４に接続固定されている。
【０１９２】
このとき、上記本発明の他の実施の形態と同様に、隔壁２の径方向中央部に形成された貫通孔２ｂにシール部材３８を介し連通管３６が配設され、前記カッタスポーク４２Ａ〜４２Ｆの径方向中心部に設けたセンタカッタガイド部材３７の後端部が前記連通管３６の前端部に固定接続されている。
一方、前記センタカッタ４５は、掘進方向掘削面に対して正のすくい角を備えた複数個の角ビット（図示せず）を備えたフィッシュテールビット４５Ａと、その後部に位置し前記センタカッタガイド部材３７の内径よりやや小さな外径を備えたカッタ支持部４５Ｂと、このカッタ支持部４５Ｂのさらに後部に位置し前記センタカッタガイド部材３７の内径より大きくかつ前記連通管３６の内径より小さな外径を備えた略円板状のセンタカッタ取付部材４５Ｃと、フィッシュテールビット４５Ａの掘削負担（摩耗挙動）を検出するための摩耗検出ビット４５Ｄ（詳細は後述）と、フィッシュテールビット４５Ａの掘削する領域の外周部を補強的に掘削する２つのカッタビット５５−０（詳細は後述）と、フィッシュテールビット４５Ａやカッタビット５５−０の掘削土砂に対し作泥材を供給するための作泥材注入口４４ａとが、一体的に組み付けられて構成されている。そして、前記センタカッタ取付部材４５Ｃをボルト４５ａで前記センタカッタガイド部材３７の後端部に締結固定することによって図７４に示すようにカッタヘッド３の径方向中心部に固定されている。そして、前記ボルト４５ａを取り外すことにより、これらフィッシュテールビット４５Ａ、カッタ支持部４５Ｂ、センタカッタ取付部材４５Ｃ、摩耗検出ビット４５Ｄ、カッタビット５５−０、及び作泥材注入口４４ａは、連通管３６内を後方側に一体で抜き出し可能な構造となっている。
【０１９３】
なお、前記作泥材注入口４４ａとほぼ同様の構造の作泥材注入口４４ｂが、カッタスポーク４２Ａにおける前記中間部カッタ４６と同一の径方向位置（第２段掘削部の前方突出部分）に設けられており、中間部カッタ４６及びカッタビット５５−１９，２０の掘削土砂に対して、作泥材を供給するようになっている。
【０１９４】
前記の摩耗検出ビット４５Ｄは、その概念的構成を図７５に示すように、ビット本体４５Ｄａと、このビット本体４５Ｄａに設けた孔４５Ｄａ1内に配設した摩耗検知棒４５Ｄｂと、超音波送信・受信を行うプローブ４５Ｄｃとを備えている。前記プローブ４５Ｄｃの後端部は、ケーブル４３を介し、例えば機内側に配置された超音波探傷器（図示せず）に接続されている。この構成において、超音波探傷器内の制御手段に基づき前記プローブ４５Ｄｃから送波された超音波は摩耗検知棒４５Ｄｂを切羽側へと伝搬し、摩耗検知棒４５Ｄｂの先端で反射して再びプローブ４５Ｄｃにおいて受波される。このときの送波から受波までに要した時間が超音波探傷器内のカウンタ回路等で計測され、この検出時間に基づき前記摩耗検知棒４５Ｄｂの長さが短くなっていく挙動を監視することで摩耗検出ビット４５Ｄの摩耗状態を検出するようになっている。
【０１９５】
なお、この摩耗検出ビット４５Ｄとほぼ同様の構造の摩耗検出ビット４７が、カッタスポーク４２Ｄにおける前記中間部カッタ４６と同一の径方向位置（第２段掘削部の前方突出部分）に設けられており、この摩耗検出ビットの摩耗状態を検出することにより、前記中間部カッタ４６の掘削負担（摩耗挙動）を検出するようになっている。
【０１９６】
そして、前記のセンタカッタガイド部材３７、カッタスポーク４２Ａ〜４２Ｆ、及び円環状部材４２Ｇには、カッタヘッド３における複数の径方向位置となるように内周側から外周側へ向かってカッタビット５５−１，５５−２，５５−３，５５−４，５５−５，５５−６，５５−７，５５−８，５５−９，５５−１０，５５−１１，５５−１２，５５−１３，５５−１４，５５−１５，５５−１６，５５−１７，５５−１８，５５−１９，５５−２０，５５−２１，５５−２２，５５−２３，５５−２４，５５−２５がそれぞれ配設されている。すなわち、センタカッタガイド部材３７にはカッタビット５５−１が配置されており、カッタスポーク４２Ａにはカッタビット５５−３，５５−９，５５−１５，５５−２０が配置されており、カッタスポーク４２Ｂにはカッタビット５５−５，５５−１１，５５−１７，５５−１９，５５−２２が配置されており、カッタスポーク４２Ｃにはカッタビット５５−２，５５−８，５５−１４が配置されており、カッタスポーク４２Ｄには、カッタビット５５−４，５５−１０，５５−１６，５５−２１が配置されており、カッタスポーク４２Ｅにはカッタビット５５−６，５５−１２，５５−１８，５５−２３が配置されており、カッタスポーク４２Ｆには、カッタビット５５−７，５５−１３，５５−２４が配置されており、円環状部材４２Ｇには、周方向に６つのカッタビット５５−２５が配置されている。なお、このカッタビット５５−２５を６つ設けているのは、この最外周位置の掘削が万が一困難となるとシールド本体１が通過するのに十分な径の孔を掘削することができず、その結果、シールド本体１の掘進方向前方への推進自体が不可能となることから、この位置における１つのカッタビット５５−２５あたりの掘削負担を軽減して掘削能力確保に万全を期すためである。
【０１９７】
また、上記カッタビット５５−１９，５５−２０の径方向位置は、後述のように第２段掘削部における掘進方向前方側突出位置となることから、切削手段としての前記中間部カッタ４６を、互いに掘削軌跡が同一円周上となるように周方向に間隔をおいて３個多条配置している。なお、それら３個の中間部カッタ４６のうち１つは、後述のように必要に応じて出没可能な（通常時は収納されている）予備用中間部カッタ４６Ａとなっている（詳細構造は後述）。
【０１９８】
このとき、各カッタビット５５−１〜５５−２５の配置は、図７３に示すように、互いの径方向位置を少しずつずらされ、これら２５個の径方向位置にあるカッタビット５５−１〜５５−２５全体ですべての径方向位置を掘削できるように配置されておる。これによって、カッタヘッド３が回転するとそれらカッタビット５５−１〜５５−２５、前記センタカッタ２８、及び前記中間部カッタ４６によって外径が円環状部材４２Ｇよりやや大きい円形断面形状を掘削できるようになっている。
【０１９９】
そして、本実施の形態の最も大きな特徴は、前述したように、前記カッタビット５５−１〜５５−２５、前記センタカッタ２８、及び前記中間部カッタ４６によって、第１段掘削部６０（図７２参照）と第２段掘削部７０（同）とが形成されていることである。
【０２００】
すなわち、第１段掘削部６０は、前記本発明の一実施の形態及び本発明の他の実施の形態と同様の構造であり、径方向中心部に位置する前記センタカッタ４５を掘進方向最前方側に突出させるとともに、径方向位置がそのセンタカッタ４５の径方向位置の外周側に順次隣接するカッタビット５５−１，５５−２，…，５５−１１，５５−１２の刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設する。これによって掘削方向掘削面Ｍa1及び径方向掘削面Ｍr1を備え縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍ1を形成するようになっている。
【０２０１】
第２段掘削部７０は、前記第１段掘削部６０のカッタヘッド３径方向外周側に位置するものであり、前記中間部カッタ４６を掘進方向前方側に突出させるとともに、径方向位置がその中間部カッタ４６の径方向位置のカッタヘッド３外周側（又は内周側、かっこ内対応関係同じ）に順次隣接するカッタビット５５−２１，５５−２２，５５−２３，５５−２４，５５−２５（又はカッタビット５５−１８，５５−１７，５５−１６，５５−１５，５５−１４，５５−１３）の刃先を順次掘進方向後方側に後退させ、これによって掘削方向掘削面Ｍa2及び径方向掘削面Ｍr2を備え縦断面形状が略階段状となる掘削面Ｍ2を形成するようになっている。
【０２０２】
このとき、カッタビット５５−０〜５５−２５のうちカッタビット５５−０〜５５−２４は、すべて同一構造であり、上記本発明の他の実施の形態の（変１８）の変形例において図５５、図５６、図５７、図５８、図５９、及び図６０を用いて説明したカッタビット２９″′と全く同一のものである。すなわち詳細な図示を省略するが、掘進方向掘削面Ｍa1（又はＭa2）に対してほぼ平行な鉛直刃面部、掘進方向掘削面Ｍa1（又はＭa2）に対して所定の傾斜角をなす傾斜刃面部、径方向掘削面Ｍr1（又はＭr2）に対してほぼ平行な水平刃面部、及び径方向掘削面Ｍr1（又はＭr2）に対して所定の傾斜角をなす傾斜刃面部を有し、掘削方向掘削面Ｍa1（又はＭa2）に対して負のすくい角を備えるとともに、径方向掘削面Ｍr1（又はＭr2）に対しても負のすくい角を備えている。
但し、その取付方向は、図７２及び図７３に示すように、その取り付ける径方向位置が前記第１段掘削部に属するか第２段掘削部に属するか、また第２段掘削部ならば径方向内周側の位置（カッタビット５５−１３〜５５−１９の位置）にあるか径方向外周側の位置（カッタビット５５−２０〜５５−２５の位置）にあるかで異なっている。すなわち、第１段掘削部及び第２段掘削部の径方向外周側の位置（カッタビット５５−２０〜５５−２５の位置）に取り付ける場合は、上記本発明の他の実施の形態の（変１８）の変形例のカッタビット２９″′と同様、前記した略鉛直刃面部及び略水平刃面部がカッタヘッド径方向外周側となるように（図６０参照）取り付けられている。第２段掘削部の径方向内周側の位置（カッタビット５５−１３〜５５−１９の位置）に取り付ける場合は、上記とは逆に、略鉛直刃面部及び略水平刃面部がカッタヘッド径方向内周側となるように取り付けられている。
【０２０３】
これは以下の理由による。すなわち、第１段掘削部のカッタビット５５−０〜５５−１２及び第２段掘削部の径方向外周側のカッタビット５５−２０〜５５−２５にあっては、掘進方向掘削において内周側にアンダーカットする（上記本発明の一実施の形態における図８や本発明の他の実施の形態における図６０を参照）のに対し、第２段掘削部の径方向内周側のカッタビット５５−１３〜５５−１９にあっては、掘進方向掘削において外周側にアンダーカットするようになるからである。また、径方向掘削時においても、第１段掘削部のカッタビット５５−０〜５５−１２及び第２段掘削部の径方向外周側のカッタビット５５−２０〜５５−２５にあっては、径方向に掘削すべき地山は外周側になるのに対し、第２段掘削部の径方向内周側のカッタビット５５−１３〜５５−１９にあっては、径方向掘削において掘削すべき地山が内周側になるからである。
また、カッタビット５５−２５は、詳細な図示を省略するが、図４〜図７に示す上記本発明の一実施の形態のカッタビット２９−１〜２９−８と同様であり、掘削方向掘削面Ｍa2に対して負のすくい角を備えるとともに径方向掘削面Ｍr2に対し正のすくい角を持たせたものである。
【０２０４】
前記の中間部カッタ４６の詳細構造を表す拡大正面図（切羽側から見た図）を図７６に、図７６中Ｒ方向から見た矢視側面図を図７７に、図７６中Ｓ方向から見た矢視上面図を図７８に示す。これら図７６、図７７、及び図７８において、中間部カッタ４６は、カッタスポーク４２Ｃ（又は４２Ｆ）に設けたカッタ取付部４２ａに例えば溶接により固定された（但し、ピン結合やボルト結合により着脱可能としてもよい。後述の図７９に示す中間部カッタ４６Ａ参照）ビット本体４６ｂと、このビット本体４６ｂに埋め込まれるように設けられた略十字形状の超硬チップ４６ａとを備えている。そして、この中間部カッタ４６により掘削する掘削方向掘削面Ｍmaに対して負のすくい角γmaを備えるとともに径方向掘削面Ｍmr1，Ｍmr2に対しても負のすくい角γmr1，γmr2を持たせている。
【０２０５】
前記の予備用中間部カッタ４６Ａの詳細構造を表す図７２中Ｔ部の拡大側断面図を図７９に示す（但し、主要部以外一部図示省略）。この図７９に示すように、予備用カッタ中間部カッタ４６Ａは構造自体は先に述べた中間部カッタ４６とまったく同一であり、有底円筒状の摺動部材４９の前端部に取り付けられている。この摺動部材４９は、カッタスポーク４２Ｅの貫通孔４２Ｅａ内に固定された有底円筒状のカッタ収納部材５６内をシールド本体１の軸方向に摺動可能に配置されている。そして、摺動部材４９の内部には、油圧シリンダ４８（伸縮ジャッキ）の一端側（掘進方向前方側）にあるボトム部４８ｂが収納固定されており、この油圧シリンダ４８の他端側（掘進方向後方側）にあるロッド部４８ａは、ピン結合を介し、シールド掘進機内固定側の適宜の箇所（例えば前記カッタ収納部材５６内壁面等）に接続されている。これにより、ロッド部４８ａをボトム部４８ｂから伸長させることによって、通常時に前記カッタ収納部材５６内に収納されていた前記予備用中間部カッタ４６Ａ（図７２及び図７９中実線位置参照）を前方側に移動させ、これによって予備用中間部カッタ４６Ａをカッタヘッド３側の所定位置に現出させて（図７２及び図７９中２点鎖線位置参照）掘削を行えるようになっている。
【０２０６】
なお、上記において、センタカッタ４５が、各請求項に記載の、カッタヘッドの少なくとも一箇所に、推進方向に突出させて設けた先行掘削手段を構成し、中間部カッタ４６，４６Ａが、カッタヘッドの中心部に設けた先行掘削手段と前記カッタヘッド外周部との間に設けた他の先行掘削手段を構成する。
【０２０７】
また、予備用中間部カッタ４６Ａが、他の先行掘削手段の径方向掘削領域の少なくとも一部を掘削する出没可能な予備用先行掘削手段を構成する。
【０２０８】
さらに、前記摩耗検出ビット４５Ｄ、前記ケーブル４３、及び前記超音波探傷器が、先行掘削手段、又は他の先行掘削手段の摩耗を検出する摩耗検出手段を構成する。
【０２０９】
（IIＡ）本実施の形態のシールド掘進機のカッタヘッドによる詳細掘削動作及び作用
本実施の形態のシールド掘進機の動作における最大の特徴は、第１段掘削部６０において、径方向位置が最中心側で掘進方向前方側に最も突出したセンタカッタ４５から順次隣接する他の径方向位置のカッタビット５５−１，５５−２，…，５５−１１，５５−１２の刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設することにより、地山の掘削面Ｍ1の縦断面形状を略階段状に維持しながらアンダーカッテイングを行うとともに、第２段掘削部７０において、径方向位置が掘進方向前方側に最も突出した中間部カッタ４６から順次内周側に隣接する他の径方向位置のカッタビット５５−１８，５５−１７，…，５５−１４，５５−１３及び順次外周側に隣接する他の径方向位置のカッタビット５５−２１，５５−２２，…，５５−２４，５５−２５の刃先を順次掘進方向後方側に後退させるように配設することにより、地山の掘削面Ｍ2の縦断面形状を略階段状に維持しながらアンダーカッテイングを行うことである。
【０２１０】
すなわち、第１段掘削部（又は第２段掘削部、かっこ内対応関係以下同様）において掘進方向に先行するセンタカッタ４５（又は中間部カッタ４６）によって掘削面Ｍ1（又はＭ2）の径方向中心部に略円錐状の先行掘削面Ｍc1（又は略円環状の先行掘削面Ｍc2）を形成し、その先行掘削面Ｍc1（又はＭc2）を足がかりにして各カッタビット５５−１〜５５−１２（又は５５−１３〜５５−２５）が順次掘削を行う。その結果、先行掘削面Ｍc1の外周側（又は先行掘削面Ｍc2の外周側及び内周側）において地山の掘削面Ｍ1（又はＭ2）の大部分を縦断面形状が掘進方向掘削面Ｍa1（又はＭa2）と径方向掘削面Ｍr1（又はＭr2）とからなる略階段状に維持しながら掘削を行っていく。このとき、各カッタビット５５−１〜５５−１２（又は５５−１３〜５５−２５）の刃先突端部位置を結んだ面は図７２に示すように直線で表される。このような掘削態様とすることにより、前述した本発明の一実施の形態や本発明の他の実施の形態と同様の原理で、各カッタビット５５の掘進方向への押圧力で前記略階段状の縁部（角部）の根元側に亀裂を生じさせて進展させ、縁部の大部分に斜め方向のせん断破壊を連続的に誘発させる剥離破砕を行うことができる。これにより、掘削の際に必要となる掘削力を低減できるので、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。
【０２１１】
（IIＢ）本実施の形態のシールド掘進機の効果
以上のような構成及び動作の本実施の形態のシールド掘進機により得られる効果を以下順次説明する。
【０２１２】
（IIＢ−１）上記本発明の一実施の形態と同様の効果
上記（IIＡ）で述べたように、本実施の形態のシールド掘進機でも、上記本発明の一実施の形態と同様の掘削態様で主として剥離破砕によって掘削を行う。したがって、同様の原理に基づき、上記本発明の一実施の形態で説明した（１Ｄ−１）掘進距離向上効果、（ＩＤ−２）カッタ駆動トルク低減効果を得ることができる。また、本実施の形態で用いるカッタビット５５−１〜５５−２５は、上記本発明の一実施の形態のカッタビット２９と同様、掘進方向掘削面Ｍa1，Ｍa2に対し所定の傾斜角をなす。また、掘進方向掘削面Ｍa1，Ｍa2に対し負のすくい角を備えている。上記本発明の一実施の形態において説明した（ＩＤ−３）さらなる掘進距離向上効果や、（ＩＤ−４）さらなるカッタ駆動トルク低減効果を得ることができる。
【０２１３】
（IIＢ−２）上記本発明の他の実施の形態と同様の効果
上記（IIＡ）で述べたように、本実施の形態のシールド掘進機でも、上記本発明の他の実施の形態と同様、センタカッタ４５をシールド本体１内側より交換可能に構成していることにより、掘削負担が最も大きいセンタカッタ４５が摩耗したとしても、機内側からすばやくかつ容易に交換することができるので、さらに確実に長距離掘進が可能となる。
【０２１４】
（IIＢ−３）各変形例と同様の効果
▲１▼先行掘削部の掘削力強化
本実施の形態においては、センタカッタ４５の掘削する領域の外周部を補強的に掘削する２つのカッタビット５５−０を設けていることにより、前述の（変５）の変形例と同様、掘削負担が最も大きい径方向中心部（先行掘削部）の掘削力を強化することができる。
▲２▼側方掘りにおける効果
本実施の形態においては、カッタビット５５−１〜５５−２４は、径方向掘削面Ｍr1，Ｍr2に対しても負のすくい角を持たせていることにより、前述の（変１７）の変形例と同様、曲線施工・方向修正に伴う側方掘りにおいてカッタヘッド駆動トルク低減効果を得ることができる。
また本実施の形態においては、カッタビット５５−１〜５５−２４は、径方向掘削面Ｍr1，Ｍr2に対して所定の傾斜角をなしていることにより、前述の（変１８）の変形例と同様、略階段状の縁部に対し、せん断破壊を促進するような向きに押圧力を加えることが可能となるので、さらに小さな掘削力で地山の側方掘りを行うことが可能となる。
【０２１５】
さらに本実施の形態においては、側方掘りにおいて配置上剥離破砕による掘削を行うことができない最外周のカッタビット５５−２５に、径方向の掘削面Ｍr2に対する正のすくい角を持たせていることにより、前述した（変１９）の変形例と同様、曲線施工・方向修正に伴う側方掘りにおいて、より効率よく掘削を行うことができる。
【０２１６】
（IIＢ−４）本実施の形態固有の効果
▲１▼カッタヘッドの掘進方向の寸法低減効果等
本実施の形態においては、図７２に示すように、カッタスポーク４２Ａ〜４２Ｅを屈曲形状にして掘進方向前方側に突出する径方向位置を２箇所（第１段掘削部６０のセンタカッタ４５の位置と第２段掘削部７０の中間部カッタ４６の位置）設けている。これにより、上記本発明の一実施の形態や本発明の他の実施の形態のようにカッタスポーク２７を直線形状にして掘進方向前方側に突出する径方向位置を１箇所のみ（径方向中央部のセンタカッタ２８の位置のみ）とうする場合（図７２中に想像線で示すカッタヘッド３′参照）に比べて、同じカッタビット段数であれば、カッタヘッドの掘進方向寸法（軸方向寸法）を低減できる。
【０２１７】
特に大口径シールドになるほど１つの掘削部のみではカッタヘッド３掘進方向寸法Ｌ（図７２参照）が非常に大型化するので、その効果が大きい。したがって、その分シールド掘進機全体の掘進方向寸法（機長）を低減できるので、発進立坑の径方向寸法を低減できる。また、カッタヘッド３掘進方向寸法が大型化するほど切羽掘削面が斜め方向に広く広がりからの地山崩壊を招きやすくかつ曲線施工・方向修正を行いにくくなる傾向となるが、このような弊害の起こる可能性を低減できる。
【０２１８】
なお、第１段掘削部６０の位置は、本実施の形態のように径方向中心部でなくてもよい（すなわち、第２段掘削部のように中間部カッタを備えた段掘削部を別途設けても良い）。さらに、本実施の形態のように径方向２箇所のみではく、径方向３箇所以上に段掘削部を設けても良いことはいうまでもない。これらの場合も、同様の効果を得る。
▲２▼中間部カッタ４６の多条配置による効果
第２段掘削部７０において、中間部カッタ４６は、隣接する他の径方向位置のカッタビット５５−１８〜５５−１３及び５５−２１〜５５−２４の上記剥離破砕を行うための足がかりとなる起点掘削を行うものであるため、掘削負担が最も大きくなる。本実施の形態においては、上記のように中間部カッタ４６を同一径方向位置に２つ設けていわゆる多条配置を行うことにより、各中間部カッタ４６の掘進方向前方への切り込み深さを大きく低減できるので、１つの中間部カッタ４６あたりの掘削負担を低減できる。したがって、この中間部カッタ４６の耐久性を確保し寿命を向上することができる。また、１つの中間部カッタ４６の欠損等が発生しても、もう一方の中間部カッタ４６によりカバーできるので、掘削性能の信頼性を向上できる。
【０２１９】
▲３▼予備用中間部カッタ４６Ａの配置による効果
上記のように、第２段掘削部７０において、中間部カッタ４６は掘削負担が最も大きい。本実施の形態においては、中間部カッタ４６と同一径方向位置となるようにカッタスポーク４２Ｅに出没可能に予備用中間部カッタ４６Ａを設けることにより、２つの中間部カッタ４６Ａが摩耗したとしても、すばやく新しい予備用中間部カッタ４６Ａを現出させて中間部カッタ４６の掘削領域を掘削開始し、これによって当該領域における掘削力を回復させることができるので、さらに確実に長距離掘進が可能となる。
【０２２０】
▲４▼摩耗検出による効果
上記のように第２段掘削部７０において、中間部カッタ４６は掘削負担が最も大きい。また第１段掘削部６０においては、センタカッタ４５が掘削負担が最も大きい。そこで、本実施の形態においては、中間部カッタ４６及びセンタカッタ４５と径方向同一位置に摩耗検出ビット４７，４５Ｄを設け、その摩耗状態を超音波探傷器で検出することによって中間部カッタ４６及びセンタカッタ４５の摩耗状態を正確に検知することができる。したがって、例えば交換や新たな中間部カッタ４６Ａの現出等の対策を行うべき時期を正確に決定することができる。
【０２２１】
▲５▼作泥材注入口増設による効果
通常のこの種のシールド掘進機では、作泥材注入口４４ａを、径方向中心部のセンタカッタ４５の近傍にのみ設けている。この位置の作泥材注入口４４ａのみとした場合、第１段掘削部６０においては前記階段状構造の頂点からの供給となることから比較的良好に掘削土砂各部に作泥材が導入される。しかしながらこの場合、第２段掘削部７０においては、その構造上、特に中間部カッタ４６付近には作泥材が回り込まず、中間部カッタ４６の掘削土砂にはあまり作泥材が混入されなくなる可能性がある。そこで、本実施の形態においては、当該中間部カッタ４６近傍の径方向位置（この場合はほぼ同一位置）にも作泥材注入口４４ａを設けることにより、中間部カッタ４６による掘削土砂にも確実に作泥材を混入させることができる。
【０２２２】
なお、上記本発明のさらに他の実施の形態においては、第２段掘削部７０の掘進方向前方側突出部設けた中間部カッタ４６は掘進方向掘削面Ｍa2に対して負のすくい角を備えていたが、これに限られない。すなわち、この中間部カッタ４６は、掘進方向前方側に突出して設けられる配置上、剥離破砕による掘削を行うことができず、通常の地山切羽を削り取るような掘削を行う。したがって、掘進方向掘削面Ｍa1に対して正のすくい角をもたせるようにすれば、より効率よく掘削を行うことができる。
【０２２３】
また、上記本発明のさらに他の実施の形態においては、第２段掘削部７０における突出部に十字形超硬ビット４６ａを備えた中間部カッタ４６を用いたが、地山が比較的硬い場合には、先の（変２１）の変形例のようにローラビットを用いても良い。これにより、さらに摩耗を低減できる効果がある。
【０２２４】
さらに、上記本発明のさらに他の実施の形態においては、前述のように、各カッタビット５５−１〜５５−１２（又は５５−１３〜５５−２５）の刃先突端部位置を結んだ面は図７２に示すように直線状で表される。このとき、図７２に示すように、その直線と鉛直方向となす角をα1，α2，α3とし、また図７３に示すように、第１及び第２段掘削部６０，７０における径方向掘削領域の区分長さ（カッタビット配置段数の段数配分）をβ1，β2，β3，β4とすると、前記α1，α2，α3，β1，β2，β3，β4は、地山の土質、曲線施工の有無、発進・到達立坑の大きさ等を勘案して適宜設定される。このとき、必ずしも前記刃先突端部位置を結んだ面が図７２に示すように直線状で表されるようにする必要もなく、曲線状になるようにしてもよい。特に、地山が硬い部分と柔らかい部分との互層となる場合は、カッタビット５５のピッチ及び突き出し量を径方向位置で変化させた方が好ましい場合もあり、この場合には曲線状となることがある。
【０２２５】
さらに、上記本発明のさらに他の実施の形態においても、最外周のカッタビット５５−２５を、前述の（変２）の変形例のカッタビット２９−８Ｂや（変１５）の変形例のカッタビット２９−１０Ｂと同等の構造のカッタビット５５−２５′を円環状部材４２Ｇに配設し、径方向最外周部における径方向掘削時の掘削力を強化してもよい。図８０は、そのような変形例を示したものである。
【０２２６】
なお、以上においては、カッタヘッド３の１つの径方向位置において掘進方向前方側にセンタカッタ２８，４５あるいは中間部カッタ４６を突出して設けるとともにその径方向位置に順次隣接する他の径方向位置にカッタビット２９，５５の刃先を順次掘進方向後方側に後退させて設けるにあたり、そのような刃先側の配置に対応してカッタスポーク２７，４２も外周側ほど後方に後退した態様に配置したりさらに屈曲した形状としたりしたが、これには限られない。すなわち、カッタスポーク側は、通常のシールド掘進機のように単純に径方向に放射状に延設する構成とし、これに取り付けるカッタビットの軸方向長さを径方向位置ごとに変化させて、上記のような刃先位置の配設態様を実現しても良い。この場合も同様の効果を得られることは言うまでもない。
【０２２７】
また、以上においては、掘削室Ｐ内に取り込んだ泥土をスクリューコンベア６で排出するともに、その掘削室Ｐ内の泥土の圧力により切羽の土圧に対抗するいわゆる土圧シールド掘進機に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、掘削室Ｐ内に送水管等の注水手段を用いて注水を行い、掘削土砂を泥水の状態として排泥管等の排泥手段により排出するいわゆる泥水シールド掘進機に本発明を適用しても良い。この場合も同様の効果を得る。
【０２２８】
また、以上においては、シールド本体１の前方に設けたカッタヘッド３を回転させて掘削を行うシールド掘進機に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば、押管シールド、小口径推進機、ＴＢＭ等の横穴掘削機においても本発明のカッタヘッド構造を適用することができ、この場合も同様の効果を得ることができる。
【０２２９】
【発明の効果】
本発明によれば、いわゆるアンダーカッテイングで掘削を行っていくことにより、掘削の際に必要となる掘削力を低減でき、通常の掘削に比べて小さな掘削力で地山の掘削が可能となる。したがって、その分カッタビットにおける切羽との摺動による摩耗を低減することができ、カッタビットの寿命を向上させることができる。その結果、通常の掘削よりも大幅に掘進距離を向上できるので、圧縮強度が軟岩以下である土質において、十分な長距離掘進を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の横孔掘削機の一実施の形態の全体構造を表す側断面図である。
【図２】図１中Ａ方向から見た矢視正面図である。
【図３】カッタヘッドの詳細構造を表す図１中要部拡大図である。
【図４】カッタビットの詳細構造を表す図２中部分拡大図である。
【図５】図４中Ｂ方向から見た上面図である。
【図６】図４中VI−VI断面で見た横断面図である。
【図７】図４中VII−VII断面で見た横断面図である。
【図８】図１に示す横孔掘削機でアンダーカッテイングを行っている状態を表す説明図である。
【図９】径方向最外周掘削用の補助ビットを設けた本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図１０】径方向最外周に異なる構造のビットを設けた本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図１１】図１０に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットの詳細構造を表す図２中部分拡大図、図１１（ａ）中ａ方向から見た上面図、図１１（ｂ）中ｂ−ｂ断面で見た横断面図、図１１（ｂ）中ｃ−ｃ断面で見た横断面図、図１１（ｂ）中ｄ方向から見た側面図である。
【図１２】径方向最外周に異なる構造のビットを設けた本発明の一実施の形態の他の変形例の横孔掘削機を構成するカッタビット詳細構造を表す図、図１２（ａ）中ｅ方向から見た上面図、図１２（ｂ）中ｆ方向から見た側面図である。
【図１３】径方向最外周に異なる構造のビットを設けた本発明の一実施の形態のさらに他の変形例の横孔掘削機を構成するカッタビットの詳細構造を表す図、図１３（ａ）中ｇ方向から見た上面図、図１３（ｂ）中ｈ方向から見た側面図である。
【図１４】センタカッタ掘削領域に補助ビットを設けた本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図１５】図１４中XV−XV断面による水平断面図である。
【図１６】径方向最外周のカッタビットを置き換えた本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図１７】センタカッタ掘削領域に補助ビットをさらに追加して設けた本発明の一実施の形態の他の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図１８】図１７中XVIII−XVIII断面による水平断面図である。
【図１９】図１７に示した本発明の一実施の形態の他の変形例におけるセンタカッタ掘削領域の補助ビットのうち外周側の補助ビットを省略した場合の掘進前方側から見た正面図である。
【図２０】図１７に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２１】図１９に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２２】略十字型のセンタカッタを設けた本発明の一実施の形態の他の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２３】図２２中XXIII−XXIII断面による水平断面図である。
【図２４】図２２に示した本発明の一実施の形態の他の変形例におけるセンタカッタ掘削領域の補助ビットを省略した場合の掘進前方側から見た正面図である。
【図２５】図２２に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２６】図２４に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２７】カッタビットを２条配置する本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図２８】図２７中XXVIII−XXVIII断面による側断面図である。
【図２９】図２８に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３０】カッタビットを２条配置する本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３１】図３０中XXXI−XXXI断面による側断面図である。
【図３２】図３１に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３３】カッタビットを２条配置かつ段差配置する本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３４】図３３中XXXIV−XXXIV断面による側断面図である。
【図３５】図３３中XXXV−XXXV断面による水平断面図である。
【図３６】図３３に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３７】段差配置した後段側カッタビットの掘削領域をずらした本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図３８】図３７中XXXVIII−XXXVIII断面による水平断面図である。
【図３９】図３７に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４０】従来タイプのカッタビットを略階段状掘削面となるように配置した本発明の一実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４１】図４０中XXXXI−XXXXI断面による側断面図である。
【図４２】図４０中Ｌ方向から見た矢視部分拡大図である。
【図４３】図４０に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットの一部を両刃型に置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４４】図４３に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周の両刃型のカッタビットを２つの片刃型カッタビットに置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４５】図４４に示した本発明の一実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットの一部を他のタイプのカッタビットに置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４６】本発明の横孔掘削機の他の実施の形態の全体構造を表す側断面図である。
【図４７】図４６中Ｄ方向から見た矢視正面図である。
【図４８】径方向最外周に異なる構造のビットを設けた本発明の他の実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図４９】異なる形状のカッタビットを用いた本発明の他の実施の形態の変形例のカッタビットの構造を表す図である。
【図５０】図４９中Ｅ方向から見た上面図である。
【図５１】図４９中Ｆ方向から見た側面図である。
【図５２】さらに異なる形状のカッタビットを用いた本発明の他の実施の形態の変形例のカッタビットの構造を表す図である。
【図５３】図５２中Ｇ方向から見た上面図である。
【図５４】図５２中Ｈ方向から見た側面図である。
【図５５】さらに異なる形状のカッタビットを用いた本発明の他の実施の形態の変形例のカッタビットの構造を表す図である。
【図５６】図５５中Ｉ方向から見た上面図である。
【図５７】図５５中Ｊ方向から見た側面図である。
【図５８】図５５に示したカッタビットを適用した横孔掘削機の掘進方向前方側から見た正面図である。
【図５９】図５８中XXXXXIX−XXXXXIX断面による側断面図である。
【図６０】図５８及び図５９に示した横孔掘削機において掘削を行っている状態を表す説明図である。
【図６１】カッタビットの形状を、掘進方向後方側を上部よりえぐり取ったような形状とした変形例において掘削を行っている状態を表す説明図である。
【図６２】図５８に示した本発明の他の実施の形態の変形例における径方向最外周部に径方向最外周掘削用の補助ビットを設けた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図６３】図１７に示した本発明の一実施の形態の変形例におけるセンタカッタ掘削領域の補助ビットに代え、図５５〜図５７に示したカッタビットを設けた場合の掘進前方側から見た正面図である。
【図６４】２種類のカッタビット形状を併用した本発明の他の実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進方向前方側から見た正面図である。
【図６５】図６４に示した本発明の他の実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図６６】径方向中心部に予備用カッタビットを現出可能とする本発明の他の実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図６７】図６６中Ｕ−Ｕ断面による側断面図である。
【図６８】図６６に示した本発明の他の実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図６９】径方向中心部にローラビットを用いた本発明の他の実施の形態の変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図７０】図６９中Ｗ−Ｗ断面による側断面図である。
【図７１】図６９に示した本発明の他の実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【図７２】本発明の横孔掘削機のさらに他の実施の形態の全体構造を表す側断面図である。
【図７３】図７２中Ｎ方向から見た矢視正面図である。
【図７４】図７３中Ｑ部拡大図である。
【図７５】図７３に示した摩耗検出ビットの概念的構成を示す図である。
【図７６】図７３に示した中間部カッタの詳細構造を表す拡大正面図である。
【図７７】図７６中Ｒ方向から見た矢視側面図である。
【図７８】図７６中Ｓ方向から見た矢視上面図である。
【図７９】予備用中間部カッタの詳細構造を表す図７２中Ｔ部の拡大側断面図である。
【図８０】図７２に示した本発明のさらに他の実施の形態の変形例における径方向最外周のカッタビットを置き換えた変形例の横孔掘削機の掘進前方側から見た正面図である。
【符号の説明】
１              シールド本体
３              カッタヘッド
２８            センタカッタ（先行掘削手段）
２８Ａ          センタカッタ（先行掘削手段）
２９            カッタビット
２９′          カッタビット
２９″          カッタビット
２９″′        カッタビット
２９″′−Ｒ    カッタビット（予備用先行掘削手段）
４３            ケーブル（摩耗検出手段）
４４ａ，ｂ      作泥材注入口（作泥材注入手段）
４５            センタカッタ（先行掘削手段）
４５Ｄ          摩耗検出ビット（摩耗検出手段）
４６，４６Ａ    中間部カッタ（他の先行掘削手段）
５０ａ          カッタビット
５０ｂ          カッタビット
５２            ローラビット（先行掘削手段）
５３            切削ローラ
５４ａ          軸体
５５            カッタビット
Ｍ              掘削面
Ｍa             掘進方向掘削面
Ｍr             径方向掘削面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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