(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削用のシールド機に、発振点からの弾性波を受振する受振設備を備えて、シールド機前方の地質探査を行うシールドトンネルの前方探査装置であって、
前記受振設備は、
前記シールド機のスキンプレートに設けられた開口部と、
前記開口部に接続されて前記スキンプレートの内側に延在する筒状のガイド部と、
前記ガイド部に挿入され、前記開口部を介して前記スキンプレートの外側へ出没可能に配置される受振器と、
を含んで構成され、
前記受振器は、槍型に形成されて、受振時に、その少なくとも一部が、前記スキンプレートの外側にて、地山の壁面を超えて、地山に貫入されるように構成されており、先端の接地部が突き刺し部をなすことを特徴とする、シールドトンネルの前方探査装置。
【請求項２】
前記受振器は、先端の接地部と、これに続くセンサ部と、センサ部の後方へ延びるパイプ部とを含んで構成されることを特徴とする、請求項１記載のシールドトンネルの前方探査装置。
【請求項３】
前記受振設備は、前記開口部を開閉し、開時に前記受振器を通過可能とする開閉バルブと、前記ガイド部に設けられて、前記受振器を摺動自在にシールするシール部と、を更に含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のシールドトンネルの前方探査装置。
【請求項４】
前記受振設備は、前記開閉バルブと前記シール部との間の前記ガイド部内の空間を外部に開放可能なドレンバルブを更に含んで構成されることを特徴とする、請求項３記載のシールドトンネルの前方探査装置。
【請求項５】
トンネル掘削用のシールド機にて、発振点からの弾性波を受振することにより、シールド機前方の地質探査を行うに際し、
受振器を、先端の接地部が突き刺し部をなすように槍型に形成し、この受振器をシールド機のスキンプレートに設けられた開口部を介して、スキンプレートの外側へ突出させ、
前記受振器の少なくとも一部を、スキンプレート背方の間隙を通過させて、地山に貫入させることを特徴とする、シールドトンネルの前方探査方法。
【請求項６】
シールドトンネル内に、発振点からの弾性波を受振する受振設備を備えて、シールドトンネルの切羽前方の地質探査を行うシールドトンネルの前方探査装置であって、
前記シールドトンネルのセグメントに設けられた開口部と、
前記開口部に接続されて前記セグメントの内側に延在する筒状のガイド部と、
前記ガイド部に挿入され、前記開口部を介して前記セグメントの外側へ出没可能に配置される受振器と、
を含んで構成され、
前記受振器は、槍型に形成されて、受振時に、その少なくとも一部が、前記セグメントの外側にて、地山の壁面を超えて、地山に貫入されるように構成されており、先端の接地部が突き刺し部をなすことを特徴とする、シールドトンネルの前方探査装置。
【請求項７】
シールドトンネル内にて、発振点からの弾性波を受振することにより、シールドトンネルの切羽前方の地質探査を行うに際し、
受振器を、先端の接地部が突き刺し部をなすように槍型に形成し、この受振器を、前記シールドトンネルのセグメントに設けられた開口部を介して、セグメントの外側へ突出させ、
前記受振器の少なくとも一部を、前記セグメントの外側の地山に貫入させることを特徴とする、シールドトンネルの前方探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削用のシールド機にて、発振点からの弾性波を受振することにより、シールド機前方の地質探査を行う、シールドトンネルの前方探査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、主に岩盤にトンネルを掘削するＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）での前方探査のため、ＴＢＭの前胴及び後胴をトンネル内壁面に固定保持する前部グリッパ及び後部グリッパの少なくとも一方に、発振部を配置し、ＴＢＭ後方のトンネル内壁に受振部を配置することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、主に軟弱地盤にトンネルを掘削するシールド機での前方探査のため、シールド機のカッターフェイスに発振部を配置し、カッターフェイス又はスキンプレートに受振部を配置することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０５３３９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トンネルの掘削にシールド機が用いられる軟弱地盤では、発振部からの弾性波の減衰が大きくなるため、受振部の位置設定が重要となる。
特許文献１では、ＴＢＭ後方のトンネル内壁に受振部を配置しているが、これをシールドトンネルに適用すると、セグメント側で受振することになる。しかし、セグメントは永久構造物で、孔開けには適さないため、受振しやすい位置に受振部を配置することが難しい。
【０００６】
また、特許文献２では、シールド機のカッターフェイス又はスキンプレートに受振部を配置して、カッターフェイス又はスキンプレートから地山に向けて突き出している。しかし、カッターフェイスへの配置は、カッターフェイスの大幅な設計変更を余儀なくされる。この点、スキンプレートへの配置は、比較的容易である。しかし、スキンプレートの径は、カッターフェイスの径より小さく、スキンプレートと地山との間には、間隙がある。このため、受振部の配置によっては、前記間隙により、受振が困難となることがある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、トンネル掘削用のシールド機に、発振点からの弾性波を受振する受振設備を備えて、シールド機前方の地質探査を行うシールドトンネルの前方探査装置において、受振性能の向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るシールドトンネルの前方探査装置での受振設備は、シールド機のスキンプレートに設けられた開口部と、前記開口部に接続されて前記スキンプレートの内側に延在する筒状のガイド部と、前記ガイド部に挿入され、前記開口部を介して前記スキンプレートの外側へ出没可能に配置される受振器と、を含んで構成される。ここにおいて、前記受振器は、受振時に、その少なくとも一部が、前記スキンプレートの外側にて地山に貫入又は押付けられる接地部となる。
【０００９】
また、本発明に係るシールドトンネルの前方探査方法は、トンネル掘削用のシールド機にて、発振点からの弾性波を受振することにより、シールド機前方の地質探査を行うに際し、受振器を、シールド機のスキンプレートに設けられた開口部を介して、スキンプレートの外側へ突出させ、前記受振器の少なくとも一部を、スキンプレート背方の間隙を通過させて、地山に貫入又は押付ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受振器を、シールド機のスキンプレートから突出させて、その少なくとも一部を地山に貫入又は押付けることにより、受振性能を向上させて、シールドトンネルの前方探査をより的確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示すシールドトンネルの概略断面図
【図２】受振設備の格納時の正面縦断面図
【図３】受振設備の受振時の正面縦断面図
【図４】受振設備の側面図
【図５】地質解析方法の説明図
【図６】ドリルを併用する場合の受振設備の正面縦断面図
【図７】地上に起振設備（発振点）を設ける場合の説明図
【図８】セグメント側で受振する場合のシールドトンネルの概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すシールドトンネルの概略断面図である。
シールドトンネル掘削用のシールド機１は、円筒状の本体を構成するスキンプレート２と、スキンプレート２の前端側（切羽側）に配置されるカッターヘッド３と、カッターヘッド３の後方に配置される隔壁（バルクヘッド）４と、を含んで構成される。
【００１３】
カッターヘッド３は、スキンプレート２より僅かながら大径の円盤状で、前面に多数のカッタービット３ａを有している。カッターヘッド３は、支持アーム５を介して旋回環６に連結されている。旋回環６は、隔壁４を貫通した状態で、隔壁４に旋回可能に支持されている。そして、隔壁４の後方にて、旋回環６に一体的に取付けられたリングギヤ７に、円周方向に複数配置されるモータ８の出力軸に取付けられたピニオンギヤ９を噛み合わせてある。従って、カッターヘッド３は、前記モータ８を駆動源として、旋回し、地山を掘削する。
隔壁４にはまた、カッターヘッド３側の機器と隔壁４後方の機器とを油圧や電線で連係させるためにロータリージョイント１０が設けられる。
【００１４】
カッターヘッド３と隔壁４との間には、チャンバ１１が区画形成される。カッターヘッド３による地山の掘削により、このチャンバ１１には、掘削土砂が滞留し、土圧を生じる。排土機構１２は、チャンバ１１内の掘削土砂を隔壁４の後方へ排出するもので、同時にチャンバ１１内の土圧を制御して、切羽の崩落を防止する。
【００１５】
シールド機１は、更に、カッターヘッド３により掘削されたトンネル壁面（地山の壁面）１０１に沿って、セグメントＳＧを組み付けるセグメント組付機構（エレクタ１３）と、シールド機１の本体を掘削と共に前進させる推進機構（シールドジャッキ１４）と、を含んで構成される。
セグメント組付機構は、スキンプレート２内の後部にて、トンネル径方向及び前後方向に移動しながら、セグメントＳＧを把持して組み付けるエレクタ１３を主体として構成される。
推進機構は、スキンプレート２の内面に沿ってほぼ等間隔で配置される複数のシールドジャッキ１４を主体として構成され、構築済みのセグメントＳＧの端面を押すことで推力を発生させる。
【００１６】
ここで、スキンプレート２の径は、カッターヘッド３の径より小さく、カッターヘッド３により掘削されたトンネル壁面（地山の壁面）１０１と、スキンプレート２の外周面との間には、間隙１０２がある。
また、カッターヘッド３より掘削されたトンネル壁面（地山の壁面）１０１と、セグメントＳＧの組み付けにより構築される円筒状の覆工体１０３との間には、裏込め注入材（図示せず）が充填される。
【００１７】
上記のようなシールド機１を用いたトンネル工事では、地山の性状がトンネルの掘進に与える影響が大きく、例えば礫層にぶつかった場合には、そのまま掘削することが困難となる。そのため、このような障害を事前に回避できるように、切羽前方の地質の情報を精度良く予測・評価することが、安全で合理的な施工を進める上で重要である。
【００１８】
シールド機１前方の地質探査を行う前方探査装置について説明する。
シールド機１には、その掘削停止中に、前方探査のため、スキンプレート２の外側（例えばＸ１点）、又は、カッターヘッド３の外側（例えばＸ２点あるいはＸ３点）を発振点として、地山に振動を与えるように、１〜複数の起振設備（発振設備）２１又は２２が設置される。
【００１９】
例えば、スキンプレート２側の起振設備２１は、スキンプレート２の内部でのハンマーなどの打撃により、スキンプレート２に予め形成された窓部を径方向に貫通させて地山に突き刺した又は押付けた部材（ロッド）を介して、地山に振動を与え、図中Ｘ１点を発振点とする弾性波を生成する。
【００２０】
例えば、カッターヘッド３側の起振設備２２は、隔壁４の後方でのハンマーなどの打撃により、隔壁４及びカッターヘッド３を水平方向に貫通させて地山に突き刺した又は押付けた部材を介して、地山に振動を与え、図中Ｘ２点を発振点とする弾性波を生成する。
更には、カッターヘッド３前方の地山に水平方向に１〜１０ｍ程度のボーリング孔を形成し、隔壁４及びカッターヘッド３を水平方向に貫通させた部材をボーリング孔の最奥部まで突き刺して、このボーリング孔の最奥部（図中Ｘ３点）を発振点とするようにしてもよい。
【００２１】
起振設備２１又は２２での起振方法としては、ハンマーなどの打撃による他、発破、ブレーカー、電磁制御式発振装置などを用いる方法としてもよい。
【００２２】
シールド機１には、また、起振設備２１又は２２による発振点からの弾性波を受振するため、スキンプレート２に、１〜複数の受振設備３０が設置される。
受振設備３０の詳細は、図２〜図４に示される。図２は受振設備の格納時の正面縦断面図、図３は受振設備の受振時の正面縦断面図、図４は受振設備の側面図である。
【００２３】
受振設備３０は、シールド機１のスキンプレート２に設けられた開口部３１と、開口部３１に接続されてスキンプレート２の内側に延在する筒状のガイド部としてのガイド管３２と、ガイド部３２に挿入され、開口部３１を介してスキンプレート２の外側へ出没可能に配置される受振器３３と、を含んで構成される。
【００２４】
受振器３３は、受振時に、その少なくとも一部が、スキンプレート２の外側にて地山に貫入される又は押付けられる接地部となる。
図示の実施形態では、受振器３３は、先端の接地部３３ａと、これに続くセンサ部３３ｂと、センサ部３３ｂの後方に延びるパイプ部３３ｃと、を含んで構成される。
図示の実施形態では、特に、受振器３３は槍型に形成されて、地山に貫入されるように構成されており、先端の接地部３３ａは突き刺し部をなす。
センサ部３３ｂは、円筒形で、内部に加速度センサが収納されている。
接地部（突き刺し部）３３ａは、センサ部３３ｂの前方に２段に円錐状に縮径する形で設けられ、地山への突き刺しが容易となるようにしてある。また、この接地部（突き刺し部）３３ａは、弾性波を受振してセンサ部３３ｂへ伝達する振動入力部としての機能を有している。
パイプ部３３ｃは、支持部及び摺動部として機能する他、その内部にセンサ部３３ｂからの信号線が引き通されていて、信号線を保護している。
【００２５】
受振設備３０は、更に、開閉バルブ３４と、シール部３５と、ドレンバルブ３６とを含んで構成される。
【００２６】
開閉バルブ３４は、スキンプレート２の開口部３１に取付けられて、開口部３１を開閉し、開時に受振器３３（接地部３３ａ及びセンサ部３３ｂ）を通過可能とする。従って、ガイド管３２は、スキンプレート２の開口部３１に、開閉バルブ３４を介して、取付けられる。
【００２７】
開閉バルブ３４は、具体的には、ボールバルブにより構成される。
ボールバルブは、回動軸３４ａにより回動可能な球体３４ｂに、回動軸３４ａと直交する方向に円形の透孔３４ｃが形成されてなる。従って、図２のように、前記透孔３４ｃを水平にして、ガイド管３２に対し直交させることで、ガイド管３２の通路を球体３４ｂの球面で閉じることができる。また、図３のように、前記透孔３４ｃを垂直にして、ガイド管３２と同じ向きとすることで、ガイド管３２の通路を前記透孔３４ｃを通じて開くことができる。
回動軸３４ａの外端には、回動操作用のレバー３４ｄが取付けられている。
【００２８】
シール部３５は、ガイド管３２に設けられて、受振器３３（パイプ部３３ｃ）を摺動自在にシールする。
シール部３５は、具体的には、ガイド管３２の下端に嵌合させて取付けた第１シールキャップ３５ａと、第１シールキャップ３５ａの後端部にねじ込んで取付けた第２シールキャップ３５ｂとで構成され、第１及び第２シールキャップ３５ａ、３５ｂの中心孔内に受振器３３のパイプ部３３ｃが摺動自在に挿入されている。そして、第１シールキャップ３５ａの内周面に２つのＯリング３５ｃが装着され、第１シールキャップ３５ａと第２シールキャップ３５ｂとの間にＯリング３５ｄが装着され、これらのＯリング３５ｃ、３５ｄで受振器３３のパイプ部３３ｃをシールするようになっている。
【００２９】
シール部３５では、基本的に第１シールキャップ３５ａに装着した２条のＯリング３５ｃで止水するが、第１シールキャップ３５ａと第２シールキャップ３５ｂとの間にＯリング３５ｄを入れ、第２シールキャップ３５ｂを締め付けることで、止水性を向上させる構造になっている。
【００３０】
ドレンバルブ３６は、ガイド管３２の中間からの分岐路に取付けられ、開閉バルブ３４とシール部３５との間で、ガイド管３２内の空間を外部に開放可能である。
ドレンバルブ３６も前記開閉バルブ３４と同様のボールバルブにより構成され、常閉であるが、レバー３６ｄにより開操作可能となっている。
【００３１】
尚、１つの起振設備２１又は２２（１つの発振点）に対し、複数の受振設備３０（複数の受振点）が設けられ、及び／又は、１つの受振設備３０（１つの受振点）に対し、複数の起振設備２１又は２２（複数の発振点）が設けられる。
複数の受振設備３０（複数の受振点）を設ける場合は、スキンプレート２の周方向及び／又は前後方向に、複数の受振点を設定するように、これらの複数の受振点に対応させて、少なくとも、開閉バルブ３４付きの開口部３１を設けておき、ガイド管３２等を取付け可能としておく。
【００３２】
次に上記の受振設備３０を用いた前方探査について説明する。
シールド機１前方の地質探査を行う際は、シールド機１の掘削停止中に、受振設備３０を設置する。
具体的には、スキンプレート２の開口部３１に取付けられている閉状態の開閉バルブ３４に、ガイド管３２をセットした後、このガイド管３２に、槍型の受振器３３を通したシールキャップ３５ａ、３５ｂをセットする。これにより、図２の状態となる。
【００３３】
この状態から、レバー３４ｄの操作により、開閉バルブ３４を開き、槍型の受振器３３をスキンプレート２の外側に突き出す。これにより、受振器３３の接地部（突き刺し部）３３ａ及びセンサ部３３ｂを開閉バルブ３４の球体３４ｂの透孔３４ｃを通過させ、更に、スキンプレート２背方の間隙１０２を通過させ、トンネル壁面（地山の壁面）１０１を超えて、地山に貫入させる。これにより、図３の状態となる。
このとき、受振器３３の少なくとも一部、すなわち、接地部３３ａ及びセンサ部３３ｂ、あるいは、接地部３３ａからセンサ部３３ｂの一部まで、あるいは、接地部３３ａの一部は、地山に貫入されて、実質的な接地部（貫入部）３００となる。
【００３４】
この状態で、起振設備２１又は２２を用いて、スキンプレート２又はカッターヘッド３から、シールド機１前方へ向けて弾性波を発生させる。そして、受振設備３０にて、発振点からの直接波と、シールド機１前方の礫層等の地質境界からの反射波とを受振する。
【００３５】
カッターヘッド３の径は、スキンプレート２の径より大きく、それゆえ掘削されたトンネルでは、スキンプレート２の背方に間隙１０２を有する。従って、受振器３３をスキンプレート２の外側に突出させたとしても、間隙１０２内に突出させただけで、地山に貫入させていない場合（あるいは押付けていない場合）には、地山を伝わってくる弾性波を解析可能に受振することが難しい。
この点、本発明では、受振器３３の少なくとも一部が、スキンプレート２の外側にて地山に貫入される（あるいは押付けられる）接地部３００となっていることから、受振性能を向上させることができる。
【００３６】
受振後は、受振情報などに基づいて、解析用のコンピュータにより解析し、礫層等の地質境界の有無や位置を知る。
この場合の解析方法について、以下に簡単に説明する。
【００３７】
図５を参照し、受振設備３０（受振点Ｒ１）は、発振点Ｘ１からダイレクトに入力される振動（直接波）と、発振点Ｘ１から発振され、礫層等の地質境界により反射されて伝わる振動（反射波）とを受振する。これにより、具体的には、直接波の受振時刻と、反射波の受振時刻とを知り、別途測定される発振時刻との差として、発振から直接波が入力されるまでの時間Ｔｄ、発振から反射波が入力されるまでの時間Ｔｒを測定する。
【００３８】
発振点Ｘ１から受振点Ｒ１までの直線距離は、既知であるので、これをＳｄとすると、発振点Ｘ１から受振点Ｒ１までの振動の伝播速度Ｖは、次式のごとくとなる。
Ｖ＝Ｓｄ／Ｔｄ・・・（１）
シールド機回りから地質境界の手前までの地質は、同質とみなすと、反射波についても、振動の伝播速度は、上記Ｖと等しいと仮定できる。
従って、反射波については、反射経路の距離Ｓｒは、次式により表すことができる。
Ｓｒ＝Ｖ・Ｔｒ＝Ｓｄ・（Ｔｒ／Ｔｄ）・・・（２）
【００３９】
よって、反射波は、発振点Ｘ１からの距離と受振点Ｒ１からの距離の和がＳｒ＝Ｓｄ・（Ｔｒ／Ｔｄ）となるような点から反射されてきたものと推定できる。従って、反射点は、発振点Ｘ１と受振点Ｒ１とを焦点とし、これらの焦点からの距離の和がＳｒ＝Ｓｄ・（Ｔｒ／Ｔｄ）となる楕円ＥＬ１上にあることがわかる。
【００４０】
従って、１つの発振点Ｘ１に対し、複数の受振点で測定を行うことにより、あるいは、１つの受振点Ｒ１に対し、複数の発振点を設定して測定を行うことにより、反射点のある複数の楕円を作成することができる。例えば図５の例では、発振点Ｘ１と受振点Ｒ２とで測定を行うことにより、別の楕円ＥＬ２を作成することができる。そして、複数の楕円ＥＬ１、ＥＬ２の交点付近に反射点があることを知ることができ、その接線方向に礫層等の地質境界があることを知ることができる。
【００４１】
前方探査の終了後は、槍型の受振器３３を地山から抜き、接地部３３ａ及びセンサ部３３ｂを開閉バルブ３４を通過させて、ガイド管３２内に引き戻す。
次に開閉バルブ３４を閉じる。この状態では、開閉バルブ３４とシール部３５との間は、地下水で満たされていることが想定される。そこで、開閉バルブ３４を閉じた後、適宜のタイミングで、ドレンバルブ３６を一時的に開いて、ガイド管３２内の水を排出させるとよい。
【００４２】
本実施形態によれば、前方探査用の受振設備３０は、シールド機１のスキンプレート２に設けられた開口部３１と、開口部３１に接続されてスキンプレート２の内側に延在するガイド管３２と、ガイド管３２に挿入され、開口部３１を介してスキンプレート２の外側へ出没可能に配置される受振器３３と、を含んで構成され、前記受振器３３は、受振時に、その少なくとも一部が、スキンプレート２の外側にて地山に貫入又は押付けられる接地部３００となるため、受振性能を向上させて、シールドトンネルの前方探査をより的確なものとすることができる。
【００４３】
言い換えれば、受振器３３を、シールド機１のスキンプレート２に設けられた開口部３１を介して、スキンプレート２の外側へ突出させ、受振器３３の少なくとも一部を、スキンプレート２背方の間隙１０２を通過させて、地山に貫入又は押付けることで、受振性能を向上させて、シールドトンネルの前方探査をより的確なものとすることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、前記受振器３３は、先端の接地部３３ａと、これに続くセンサ部３３ｂと、センサ部３３ｂの後方へ延びるパイプ部３３ｃとを含んで構成されるため、地山への貫入又は押付け操作が容易となる。また特に、槍型に形成されることで、地山への貫入、すなわち突き刺しが容易となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、前記受振設備３０は、開口部３１を開閉し、開時に受振器３３を通過可能とする開閉バルブ３４と、ガイド管３２に設けられて、受振器３３を摺動自在にシールするシール部３５と、を更に含んで構成されるため、突発的な湧水などに影響されることなく使用することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、前記受振設備３０は、開閉バルブ３４とシール部３５との間のガイド管３２内の空間を外部に開放可能なドレンバルブ３６を更に含んで構成されるため、受振後の排水処理も容易となる。
【００４７】
次に、受振器３３を地山に貫入又は押付けたときに、地下水による背面水圧によって受振器３３が押し返されてしまうのを防止するための、対策について説明する。
本対策は図４に示されている。
受振器３３のパイプ部３３ｃ後端にブラケット３７を固定し、ガイド管３２の外周に翼型ブラケット３８を固定してある。そして、パイプ部３３ｃ後端のブラケット３７に引き掛けたワイヤ３９を翼型ブラケット３８の孔に引き通し、このワイヤ３９を図示しないマシンで引っ張ることができるようにしてある。これにより、ワイヤ３９を引っ張って保持することで、受振器３３が押し返されるのを防止することができる。
【００４８】
次に、槍型の受振器３３を突き刺す地山が硬い場合、あるいは、スキンプレート２と地山との間の間隙に覆工体１０３側の裏込め注入材が流れ込んでいて、受振器３３を地山に突き刺したり押付けるために裏込め注入材を貫通させる必要がある場合の、対策について説明する。
【００４９】
図６に示すように、スキンプレート２の開口部３１に開閉バルブ３４を介して取付けられるガイド管３２に、受振器３３の代わりに、ドリル４０をセット可能とする。この場合はドリル４０用のシールキャップ４１を用いる。
従って、受振器３３をセットする前に、ドリル４０をセットして、地山あるいは裏込め注入材にドリル４０を突き刺して孔開けすることで、その後の地山への受振器３３の突き刺しあるいは押付けを容易にすることができる。
ドリル４０による孔開け後は、ドリル４０を撤去してから、ガイド管３２に受振器３３をセットして、ドリル４０により地山あるいは裏込め注入材に予め開けた孔に挿入する。
【００５０】
次に、起振設備についての変形例を説明する。
上記の実施形態では、シールド機１に起振設備２１又は２２を設けたが、起振設備はシールド機１の外部、例えば地上に設けてもよい。
図７は地上に起振設備（発振点）を設ける場合の説明図である。
図７の例では、地上ＧＬに１〜複数の起振設備（発振点）２３を設け、これらの発振点からの弾性波をシールド機１の１〜複数の受振設備３０で受振する。この場合は、発振点と受振点間の地盤の弾性波の伝播速度の分布を用いて、地質の解析を行うことになる。
【００５１】
次に、構築済みのセグメント側で受振する場合について説明する。
本発明では、シールド機１に受振設備３０を備え、シールド機１のスキンプレート２に設けられた開口部３１を介して受振している。セグメント側（覆工体１０３側）での受振しなかったのは、セグメントが永久構造物で、孔開けには適さないためである。
しかし、セグメント側に裏込め注入材を注入するための注入口などがあり、これを受振用の開口部として利用できる場合などは、セグメント側での受振が可能となる。
【００５２】
この場合、図８に示されるように、シールドトンネル内に、発振点からの弾性波を受振する受振設備３０を備えて、シールドトンネルの切羽前方の地質探査を行うシールドトンネルの前方探査装置において、前記受振設備３０は、前記シールドトンネルのセグメント（覆工体１０３）に設けられた開口部３１と、前記開口部３１に接続されて前記セグメントの内側に延在する筒状のガイド部（ガイド管）３２と、前記ガイド部３２に挿入され、前記開口部３１を介して前記セグメントの外側へ出没可能に配置される受振器３３と、を含んで構成される。そして、前記受振器３３は、受振時に、その少なくとも一部が、前記セグメントの外側にて地山に貫入又は押付けられる接地部となる。
【００５３】
図８のような構成であっても、図１のようにスキンプレート２側で受振する場合とほぼ同様の効果を得ることができる。また、セグメント側で弾性波を受振する場合は、発振点から受振点までの距離を大きくとれるため、地盤の弾性波の伝搬速度による分布を正確に測定することができ、地質の解析の精度が向上する。
セグメント側で受振する構成の場合、セグメント（覆工体１０３）と地山（地山の壁面１０１）との間には裏込め注入材が注入されているので、図６で説明したようなドリル４０を用いることは極めて有効である。
【００５４】
尚、スキンプレート２に設けられた開口部３１を介して受振器３３を外部に突出させて前方探査する方法（受振設備をシールド機に設置した場合）では、推進機構であるシールドジャッキ１４の推進、つまりシールド機の掘進を停止して、発振点からの弾性波を受振する必要がある。セグメントに設けられた開口部３１を介して受振器３３を外部に突出させて前方探査する方法では、シールド機の掘進を停止する必要はない。
【００５５】
シールド機は、推進機構により、シールド機を地山に前進させる。後方のセグメント組付機構によって、スキンプレート２内の後部にて、セグメントを組立ててトンネル覆工体（セグメント覆工体）を構築する。セグメント覆工体から受振点を突出させて前方探査する方法（受振設備をセグメント覆工体に設置する場合）では、受振器３３を設置して弾性波を測定する準備を、シールド機の作業に影響を受けないで、実施できる。したがって、シールド機の掘進を停止する必要はない。また、起振設備をシールド機に設置した場合でも、シールド掘進を停止する時間を短縮できる。
【００５６】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１  シールド機
２  スキンプレート
３  カッターヘッド
３ａ  カッタービット
４  隔壁（バルクヘッド）
５  支持アーム
６  旋回環
７  リングギヤ
８  モータ
９  ピニオンギヤ
１０  ロータリージョイント
１１  チャンバ
１２  排土機構
１３  エレクタ
１４  シールドジャッキ
２１、２２、２３  起振設備
３０  受振設備
３１  開口部
３２  ガイド管（ガイド部）
３３  受振器
３３ａ  接地部（突き刺し部）
３３ｂ  センサ部
３３ｃ  パイプ部
３４  開閉バルブ
３４ａ  回動軸
３４ｂ  球体
３４ｃ  透孔
３４ｄ  レバー
３５  シール部
３５ａ、３５ｂ  シールキャップ
３５ｃ、３５ｄ  Ｏリング
３６  ドレンバルブ
３６ｄ  レバー
３７  ブラケット
３８  翼型ブラケット
３９  ワイヤ
４０  ドリル
４１  シールキャップ
１０１  トンネル壁面（地山の壁面）
１０２  間隙
１０３  セグメントＳＧによる覆工体
３００  地山への接地部（貫入部）
【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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