JP3242322B2 - シールド工法及びシールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機で
地中を掘進中、掘進の障害となる地中障害物の存在を検
知した後、シールド本体内に設置された障害物撤去手段
をカッタヘッド前方へ突出させて地中障害物を撤去しな
がら掘進するシールド工法及びシールド掘進機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機で地中を掘進してトンネ
ル等の地下坑を掘削しているとき、特に都市部において
は、基礎杭、残置杭、シートパイル等の地中障害物に遭
遇することがある。シールド掘進機での掘進経路に、こ
うした地中障害物が存在すると、カッタヘッドの掘削刃
を損傷したり掘進不能となったりして、掘進の障害とな
る。シールド掘進機で地中を掘進中、こうした掘進の障
害となる地中障害物に遭遇した場合、この地中障害物を
ウォータジェット、カッタビット、ブレーカ・ガス切断
機を用いて切断して撤去する方法等各種の撤去方法があ
ったが、何れも人が切羽に出て作業をする必要があるた
め、多大の時間と労力を要して工事が長期化し難工事と
なった。こうした問題を解決するための手段として、最
近、特開平６ー３３６８９５号公報に記載のシールド掘
進機が提案されている。

【０００３】このシールド掘進機は、地中障害物を検知
する障害物検知手段としての地山探査レーダーと、シー
ルド本体内に揺動可能に支承され、カッタヘッド前方へ
突出させて駆動することにより地中障害物を撤去するこ
とのできる障害物撤去手段としてのボーリングマシンと
を備えたものである。ボーリングマシンで地中障害物を
撤去することのできるこの従来のシールド掘進機は、地
中を掘進中、掘進の障害となる地中障害物を地山探査レ
ーダーで探査し、その存在を検知した後、シールド本体
内に揺動可能に設置されたボーリングマシンをカッタヘ
ッド前方へ突出させ、必要に応じて揺動させてシールド
本体半径方向の位置を適宜の位置に位置決めした後、こ
れを駆動することにより地中障害物を切削し、コアーと
して取り出して撤去し、掘進を進めるようにしたもので
ある。したがって、この従来のシールド掘進機を用いれ
ば、地中障害物を撤去する作業をシールド本体内に設置
したボーリングマシンで行えるため、人が切羽に出て作
業をしなくても済む。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のシールド掘
進機は、前述したように、障害物撤去手段としてのボー
リングマシンをシールド本体内に揺動可能に支承するも
のであるが、シールド本体内には各種の機器類が錯綜し
て設置されているため、そのボーリングマシンを設置す
るにしても、シールド本体内の限られた空間に設置する
ことを余儀なくされ、これを揺動するにしても、シール
ド本体内の機器類に干渉しないようにする必要があっ
て、揺動できる角度は自ずから制約される。例えば、ボ
ーリングマシンを揺動させた際に到達地点が偏らずその
設置に好適なシールド本体中心部は、充填剤注入装置等
で占められていたり、シールド本体外周側は、旋回ベア
リングやカッタ駆動モータ等の各種装置で占められてい
たりするため、ボーリングマシンの理想的な配置ができ
ない上にボーリングマシンの揺動角度は制約される。そ
して、ボーリングマシンの揺動による位置決めは、地山
探査レーダーの検知能力の制約上、カッタヘッドを地中
障害物に対して１ｍ程度の距離に接近させて行うことか
ら、例えば、地中障害物がシールド本体の全断面に出現
する場合のように掘進断面の広範な領域にわたって分布
している場合、ボーリングマシンの揺動軸線から離れた
個所に位置する地中障害物については、ボーリングマシ
ンの揺動角度が制約されている限り、その撤去が不可能
となる。また、地中障害物は、近接して２個所に出現す
る場合のように、シールド掘進機の掘進経路をどのよう
に設定してもシールド本体中央より左右にずれた位置に
出現する場合もある。従来のシールド掘進機において
は、こうした場合に、その地中障害物の撤去をどのよう
な操作により実施し、どのような方法で現場作業に適応
するよう効率的に実現できるようにするのかの、実際面
での対応策が明らかではない。

【０００５】本発明は、従来の技術にみられるこうした
問題を解消しようとするものであり、その技術課題は、
シールド本体内に揺動可能に設置された障害物撤去手段
により地中障害物を撤去するシールド工法及びシールド
掘進機において、その障害物撤去手段の揺動角度が制約
されても、地中障害物を掘進断面の広範な領域にわたっ
て確実に撤去することができ、かつ、その地中障害物の
撤去を効率的に行えるシールド工法及びシールド掘進機
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、前部にカッタヘッドを有しシールドジャッキによ
り推進されるシールド本体と、カッタヘッドに設けられ
掘進の障害となる地中障害物を検知する障害物検知手段
と、揺動可能に、かつ、カッタヘッドの回動に伴って旋
回させ得るようにシールド本体に設置され、カッタヘッ
ド前方へ突出させて駆動することにより地中障害物を撤
去することのできる障害物撤去手段とを備えたシールド
掘進機を用いて、障害物撤去手段を、所望の位置へ旋回
させ揺動させるとともに、カッタヘッド前方へ突出させ
て駆動することにより地中障害物を撤去するようにした
シールド工法において、「シールド掘進機での掘進時に
地中障害物を障害物検知手段で検知し、カッタヘッドを
回動させて障害物検知手段で障害物の位置に関する情報
を得る第１の工程と、この第１の工程終了後、シールド
本体前部を後退させて、カッタヘッドから切羽に至るま
での距離を増加させる第２の工程と、この第２の工程の
終了後、地中障害物の長さに関する情報と障害物検知手
段で得られる地中障害物の位置に関する情報とシールド
本体前部から地中障害物までの距離に関する情報とに基
づいて、地中障害物の各部を切断するために必要な障害
物撤去手段の揺動角及びカッタヘッドの回動角を演算手
段でそれぞれ算出する第３の工程と、この演算手段での
算出結果に基づいて、障害物撤去手段を揺動させ、カッ
タヘッドの回動により旋回させるとともに、カッタヘッ
ド前方へ突出させて地中障害物の撤去が可能な所望の位
置に位置決めし、障害物撤去手段を駆動することにより
地中障害物を撤去する第４の工程とにより、地中障害物
の撤去作業を行うようにした」ことにより達成される。

【０００７】また、前部にカッタヘッドを有しシールド
ジャッキにより推進されるシールド本体と、カッタヘッ
ドに設けられ掘進の障害となる地中障害物を検知する障
害物検知手段と、揺動可能に、かつ、カッタヘッドの回
動に伴って旋回させ得るようにシールド本体に設置さ
れ、カッタヘッド前方へ突出させて駆動することにより
地中障害物を撤去することのできる障害物撤去手段とを
備えたシールド掘進機において、「シールド本体を、前
部にカッタヘッドを有し障害物撤去手段を設置した前胴
部とその後方の後胴部とに分割して構成し、前胴部を後
胴部に対して摺動ジャッキにより前後方向に駆動できる
ようにするとともに、地中障害物の長さに関する情報と
障害物検知手段で得られる地中障害物の位置に関する情
報とシールド本体前部から地中障害物までの距離に関す
る情報とに基づいて、地中障害物の各部を切断するため
に必要な障害物撤去手段の揺動角及びカッタヘッドの回
動角をそれぞれ算出する演算手段を設け、この演算手段
での算出結果に基づいて、障害物撤去手段を揺動させ、
カッタヘッドの回動により旋回させて地中障害物の撤去
が可能な所望の位置に位置決めし、地中障害物の撤去作
業を行うようにした」ことにより達成される。

【０００８】本発明のシールド工法は、前記の技術手段
を採用したので、シールド掘進機で地中を掘進中、地中
障害物の存在を検知したとき、カッタヘッドを回動させ
て障害物検知手段で障害物の位置に関する情報を得た
後、シールド本体前部を後退させてカッタヘッドから切
羽に至るまでの距離を増加させる。しかる後、障害物撤
去手段をカッタヘッド前方へ突出させるとともに、障害
物撤去手段の揺動操作やカッタヘッドの回動操作によ
り、障害物撤去手段を地中障害物の撤去作業が可能な位
置に位置決めするが、その際、地中障害物の長さに関す
る情報と障害物検知手段で得られる地中障害物の位置に
関する情報とシールド本体前部から地中障害物までの距
離に関する情報とに基づいて、地中障害物の各部を切断
するために必要な障害物撤去手段の揺動角及びカッタヘ
ッドの回動角がそれぞれ演算手段で算出される。したが
って、この演算手段での算出結果に基づいて、障害物撤
去手段を、その揺動操作により揺動させカッタヘッドの
回動操作により旋回させて、地中障害物の撤去が可能な
所望の位置に位置決めすることにより、地中障害物の各
部の撤去作業を順次、迅速かつ適切に進めることができ
る。また、前記のようにシールド本体前部を後退させて
カッタヘッドから切羽に至るまでの距離を増加させたこ
とにより、カッタヘッド前方への障害物撤去手段の突出
距離を増加することができて障害物撤去手段先端部の揺
動距離を増加できるため、障害物撤去手段の位置決め可
能な領域が拡大して、地中障害物を掘進断面の広範な領
域にわたって撤去することができる。一方、本発明のシ
ールド掘進機は、前記の技術手段を採用していて、本発
明のシールド工法を実施するための装置に相当するか
ら、以上述べたシールド工法の作用と同様の作用を奏す
るが、シールド本体の前部を前進、後退させ得るように
する場合に、特に、シールド本体を前胴部と後胴部とに
分割構成して、前胴部を別個に摺動ジャッキで前後方向
に駆動できるようにしている。そのため、前記の方法を
実施する過程でシールド本体前部を後退させるときに
は、前胴部だけを分離して摺動ジャッキで後退させるこ
とができるので、シールド本体前部を地中障害物の分布
状況に対応して迅速、正確に後退させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図１７に基
づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明ら
かにする。図１は、本発明の具体化例のシールド掘進機
の側断面図、図２は、図１の矢印Ａ−Ａ方向矢視図、図
３は、図１中の筒状掘削機の部分を拡大して詳細に示す
拡大側断面図、図４は、図３のＢ−Ｂ視図、図５は、図
３のＣ−Ｃ線断面図、図６は、図３のＤ−Ｄ視図、図７
は、本発明の具体化例のシールド掘進機による地中障害
物の撤去工程における１番目の状態を示す図、図８は、
本発明の具体化例のシールド掘進機による地中障害物の
撤去工程における２番目の状態を示す図、図９は、本発
明の具体化例のシールド掘進機による地中障害物の撤去
工程における３番目の状態を示す図、図１０は、本発明
の具体化例のシールド掘進機による地中障害物の撤去工
程における４番目の状態を示す図、図１１は、本発明の
具体化例のシールド掘進機による地中障害物の撤去工程
を示す図、図１２は、本発明の具体化例のシールド掘進
機の作動説明図、図１３は、本発明の具体化例のシール
ド掘進機の作動説明図、図１４は、本発明の具体化例の
シールド掘進機の作動説明図、図１５は、本発明の具体
化例のシールド掘進機の作動説明図、図１６は、図１７
のシステムの技術的意義を説明するための地中障害物の
撤去工程を示す工程説明図、図１７は、本発明の具体化
例のシールド掘進機の要部のシステムを示すブロック図
である。これらの図で説明する本発明の具体化例のシー
ルド掘進機は、前部にカッタヘッド２を有しシールドジ
ャッキにより推進されるシールド本体１と、掘進の障害
となる地中障害物を検知する障害物検知手段と、シール
ド本体１内に揺動可能に支承され、カッタヘッド２の前
方へ突出させて駆動することにより地中障害物を撤去す
ることのできる障害物撤去手段としての筒状掘削機１２
とを備えていて、ベースとなる装置の構造は、前述した
従来のシールド掘進機と変わらない。したがって、こう
した本具体化例のシールド掘進機を用いて実施されるシ
ールド工法は、その従来のシールド掘進機による工法と
同様、シールド掘進機で地中を掘進し、その掘進時に地
中障害物の存在を検知した後、シールド本体１内に揺動
可能に設置された障害物撤去手段をカッタヘッド２の前
方へ突出させて駆動することにより、シールド掘進機で
掘進の障害となる地中障害物を撤去しながら地中を掘進
するものであって、基本的な点は、従来の工法と変わら
ない。

【００１０】これらの図において、１は前部に後記カッ
タヘッド２を有し、シールドジャッキ（図示せず）によ
り推進される円筒状のシールド本体、２は面板１７に多
数のカッタビットを取り付けて切羽を切削するカッタヘ
ッド、３は掘削土砂の取り込み部であるチャンバ１１と
シールド本体１の機内側とを仕切る隔壁である。カッタ
ヘッド２は、旋回ベアリング１３ａで支持され、この旋
回ベアリング１３ａの旋回ギアとピニオン１３ｂとから
なる減速機構を介してカッタ駆動用油圧モータ１３ｃの
回転動力が伝達される。カッタヘッド２には、図２によ
く表されているように、掘削手段として、カッタビット
を１５７を放射状に設けている。以上は、通常のシール
ド掘進機が備えている一般的な構造であるが、その細部
の構造については、以下に詳述するように、通常のシー
ルド掘進機の一般的な構造とは異なる点がある。

【００１１】そこで、こうした構造について説明する。
カッタヘッド２の面板１７には、後に詳述する筒状掘削
機１２を挿通させることができるように、半径方向に長
い長孔１８が上部に明けられている。隔壁３にも上部に
同様の長孔が明けられ、この隔壁３に設けた遮蔽板５で
開閉できるようになっている。この遮蔽板５は、図４に
示すように、隔壁３に取り付けたガイドレール１６に摺
動自在に装着され、同じく隔壁３に取り付けられた遮蔽
板開閉ジャッキ１５により左右に摺動するように駆動し
て開閉できるようになっている。遮蔽板５は、筒状掘削
機１２を隔壁３の長孔に挿通させようとするときに開放
し、筒状掘削機１２の不使用時には閉鎖する。隔壁３
は、前掲公報に記載の従来のシールド掘進機とは異な
り、カッタヘッド２と一緒に回転できるように、シール
ド本体１に回転自在に取り付けられていて、カッタヘッ
ド２と隔壁３と筒状掘削機１２とが三者一体となって回
転できるようなっている。したがって、筒状掘削機１２
は、カッタヘッド２を適宜の角度回動させると、その回
動に伴って任意の位置に旋回させることができることか
ら、筒状掘削機１２をシールド本体周方向の所望の位置
に位置決めすることができる。また、隔壁３には、筒状
掘削機１２を支持するための固定フレーム１９（図３参
照）が取り付けられ、筒状掘削機１２を、球面軸受４を
介して傾動させることのできるように揺動自在に支持し
ている。この筒状掘削機１２は、シールド掘進機での掘
進の障害となる地中障害物を撤去することのできる障害
物撤去手段となる。こうした機能を達成するため、筒状
掘削機１２は、前記の隔壁３の長孔及びカッタヘッド２
の長孔１８を通じてカッタヘッド２の前方へ突出して位
置決めすることができ、しかる後、これを駆動して、前
方の地中障害物を撤去することができるようにしてい
る。この種の障害物撤去手段は、前述したように従来の
シールド掘進機でも用いられていたが、その具体的構造
は、従来のものとは必ずしも一致しないので、以下に、
障害物撤去手段としての筒状掘削機１２の構造を、図
３、図５及び図６を用いて説明する。

【００１２】これらの図において、６は先端に切断刃２
７を有するシリンダ状の外筒、７はこの外筒６内に摺動
自在に気密に嵌入したピストン、８は隔壁３に揺動自在
に支持されている筒状掘削機１２を傾動させるように駆
動するためのスイングジャッキ、９は外筒６を把持する
ためのグリッパジャッキ、１０は外筒６を後記スライド
フレーム２１と協働してシールド本体軸方向に移動させ
るように駆動するための押し込みジャッキ、１４はピス
トン７を前進後退させるように駆動するためのプッシュ
ジャッキ、２０はシールド本体軸方向の軸線に対して傾
動できるように前記固定フレーム１９に揺動自在に支持
され筒状のジャッキフレーム、２１はこの筒状のジャッ
キフレーム２０に摺動自在に嵌入した筒状のスライドフ
レームである。外筒６は、これらジャッキフレーム２０
及びスライドフレーム２１内で前後に摺動し、回転し得
るように嵌挿され、かつ、ジャッキフレーム２０との間
の隙間をシール２０ａで密封することにより、同隙間か
ら地下水や土砂等が浸入しないように嵌挿されている。
この外筒６は、後述する外筒回転駆動装置２２で駆動す
ると回転し、その回転により先端の切断刃２７で地中障
害物を切削し円筒状に切り取ることができる。この切り
取られた地中障害物の切片は、外筒６の筒内に取り込ま
れる。ピストン７は、地中障害物の撤去時に地下水や土
砂等が外筒６を通じて機内に浸入するのを阻止する働き
をする。ピストン７には、前端閉鎖部に薬液注入口２８
を設け、この薬液注入口２８を通じて外筒６内に瞬結性
の薬液を注入することにより、筒内に取り込まれた地中
障害物の切片を固化して筒内に保持できるようにしてい
る。ピストン７は、こうして外筒６内に保持した地中障
害物の切片を、プッシュジャッキ１４の駆動により押し
出す働きもする。

【００１３】筒状掘削機１２は、地中障害物をシールド
本体１の全断面にわたって撤去できるようにすることが
必要であり、そのため、カッタヘッド２の前方に突出し
てシールド本体軸方向の所望の位置に位置決めができる
ようにするとともに、シールド本体半径方向の所望の位
置に位置決めができるようにする必要がある。この筒状
掘削機１２には、こうしたことを実現するため、各種の
手段を設けているので、次に、その詳細について説明す
る。スイングジャッキ８は、各端部を隔壁３とジャッキ
フレーム２０とに取り付けて、その伸縮により、ジャッ
キフレーム２０をシールド本体半径方向に傾動させるこ
とができるようにしている。筒状掘削機１２を、隔壁３
の長孔及びカッタヘッド２の長孔１８を通じてカッタヘ
ッド２の前方へ突出させた際、こうしてスイングジャッ
キ８の伸縮によりジャッキフレーム２０をシールド本体
半径方向に傾動させると、筒状掘削機１２は、それらの
長孔に沿ってシールド本体半径方向に揺動する。したが
って、このスイングジャッキ８は、筒状掘削機１２をシ
ールド本体半径方向に位置決めする働きをする。筒状掘
削機１２は、前述したように、カッタヘッド２を回動さ
せることにより、シールド本体周方向の所望の位置に移
動させることができることから、スイングジャッキ８と
ともにカッタヘッド２を適切に操作すれば、シールド本
体１の掘削断面のどの領域にでも位置決めすることがで
きる。こうした筒状掘削機１２の揺動操作やカッタヘッ
ド２の回動操作は、後に詳述する図７のシステムを利用
して行うことにより、筒状掘削機１２を迅速かつ適切に
位置決めできるようにしている。グリッパジャッキ９
は、ジャッキフレーム２０に取り付けられて外筒６の周
囲に複数個配設され、その伸縮により、外筒６の把持及
びその把持の解除を行えるようにしている。このグリッ
パジャッキ９は、スライドフレーム２１と協働して外筒
６を支持し、調芯する働きをする。また、外筒６やピス
トン７に土圧や水圧がかかっている場合において後記バ
ンドジャッキ部２５を開放したとき、バンドジャッキ部
２５が外筒６を再び緊縛するまでの間把持し、外筒６や
ピストン７がその土圧等で後退するのを防ぐ働きもす
る。押し込みジャッキ１０は、各端部をジャッキフレー
ム２０とスライドフレーム２１とに取り付けて、その伸
縮により、スライドフレーム２１をジャッキフレーム２
０に対して摺動しながらシールド本体軸方向に移動させ
ることができるようにしている。こうした押し込みジャ
ッキ１０は、周方向に複数個設置され、後に詳述するよ
うに、グリッパジャッキ９や後記バンドジャッキ部２５
を操作しながら伸縮を繰り返すことにより、外筒６を前
進、後退させることができる。したがって、外筒６のシ
ールド本体軸方向の位置決めは、この押し付けジャッキ
１０を用いて行う。プッシュジャッキ１４は、各端部を
外筒６及びピストン７の各内周壁に取り付けて、その伸
縮により、ピストン７を外筒６に対して摺動しながらシ
ールド本体軸方向に移動させることができるようにして
いる。ジャッキフレーム２０は、その前端部に球面軸受
４を固着し、固定フレーム１９の内周面に形成した球面
状の凹部に嵌め込むと同時に回転軸３０で支えることに
より、固定フレーム１９で支持するようにしている。筒
状掘削機１２を揺動させる場合、この球面軸受４に設け
られた回転軸３０が揺動の支点となる。スライドフレー
ム２１には、これを回転駆動したり把持したりするため
の装置が設置されているので、次にその装置の構造を説
明する。

【００１４】２２は外筒６を回転させるための外筒回転
駆動装置、２３はこの外筒回転駆動装置２２の出力側に
連結されたピニオン、２４は外輪と内輪とからなり外輪
にピニオン２３と噛み合う外歯を有する外歯付き旋回
輪、２５は外筒６を緊縛して把持するためのバンドジャ
ッキ部である。外筒回転駆動装置２２は、スライドフレ
ーム２１に取り付ける。外歯付き旋回輪２４の内輪側
は、同じくスライドフレーム２１に取り付けて、非回転
部分とする。また、外歯付き旋回輪２４の外輪側には、
バンドジャッキ部２５を取り付ける。このバンドジャッ
キ部２５は、図６に示されているように、複数の円弧状
のリンク２５ａの端部同士を軸着して鎖状部材を形成
し、この鎖状部材の両端部をバンドジャッキ２６の両端
部に連結することにより、リング状のバンドをなすよう
に形成している。したがって、このバンドジャッキ２６
を縮めてバンドジャッキ部２５に緊縛力を付与して外筒
６を把持し、しかる後、外筒回転駆動装置２２を駆動す
ると、その回転力は、ピニオン２３を介して外歯付き旋
回輪２４の外輪に伝動され、この外輪に取り付けられて
いるバンドジャッキ部２５に伝達されて外筒６を回転駆
動する。また、バンドジャッキ部２５で外筒６を把持し
た上で、押し込みジャッキ１０を伸縮すると、その力
は、スライドフレーム２１、バンドジャッキ部２５を介
して外筒６に伝達されるので、その伸縮により、外筒６
を後退又は前進させることができる。したがって、バン
ドジャッキ部２５で外筒６を把持した後、押し込みジャ
ッキ１０と外筒回転駆動装置２２とを駆動して外筒６を
徐々に前進させながら回転すると、地中障害物を切削す
ることができる。

【００１５】ところで、前述したように、外筒６は、バ
ンドジャッキ部２５を介して外筒回転駆動装置２２によ
り回転駆動され、この外筒回転駆動装置２２は、スライ
ドフレーム２１に取り付けられていることから、外筒６
の回転反力はスライドフレーム２１に作用する。そし
て、このスライドフレーム２１は、ジャッキフレーム２
０に摺動自在に嵌入していて回動し得る状態にあるた
め、外筒６の回転反力が作用すると回動することとなり
不都合である。そのため、本具体化例では、外筒回転駆
動装置２２の駆動時にこうした外筒６の回転反力を受け
てスライドフレーム２１が回動しないようにするための
回転反力受け機構を設けている。そこで、この回転反力
受け機構を図５に基づいて説明する。同図において、２
１ａは固定フレーム１９に支持されているジャッキフレ
ーム２０の外周部に設け、ピン孔を有するガイドピン挿
通用ブラケット、２９はこのガイドピン挿通用ブラケッ
ト２１ａのピン孔に挿通したガイドピンである。ガイド
ピン挿通用ブラケット２１ａ及びそのピン孔に挿通する
ガイドピン２９は左右対称に一対設けている。ガイドピ
ン２９は、スライドフレーム２１の外周部に固定させて
いる。したがって、スライドフレーム２１は、ジャッキ
フレーム２０の外周部に固定させているガイドピン挿通
用ブラケット２１ａによりガイドピン２９を介して回り
止めされるため、外筒回転駆動装置２２の駆動時に外筒
６の回転反力が作用しても回動することはない。また、
このガイドピン２９は、押し込みジャッキ１０により外
筒６を前後に移動させる際のスライドフレーム２１のガ
イドにも兼用できる。なお、ジャッキフレーム２０は、
回転軸３０により固定フレーム１９に支持されているた
め、外筒６の回転反力が作用しても回動することはな
い。

【００１６】次に、以上のような筒状掘削機１２を用い
て地中障害物を撤去するための基本的な操作を図７乃至
図１０に基づいて説明する。地中障害物１１０を撤去す
るに当たっては、まず、遮蔽板５を開いた後、バンドジ
ャッキ部２５で外筒６を緊縛して把持するとともに、グ
リッパジャッキ９による外筒６の把持を解除し、しかる
後、押し込みジャッキ１０を縮小して、外筒６を、スラ
イドフレーム２１の前進に随伴させて前進させる。こう
して外筒６を前進させた後は、今度は、グリッパジャッ
キ９で外筒６を把持するとともにバンドジャッキ部２５
による外筒６の把持を解除し、しかる後、押し込みジャ
ッキ１０を伸長して、外筒６を随伴させることなくスラ
イドフレーム２１だけを後退させるとともに、押し込み
ジャッキ１０の後端部を外筒６に対して相対的に後退さ
せる。かくて、スライドフレーム２１と押し込みジャッ
キ１０とは、共に原位置に復帰し、以上により、外筒６
を単位距離前進させための１サイクルの操作を終了す
る。地中障害物１１０の撤去作業を始めるとき、以上の
ようような、「バンドジャッキ部２５による外筒６の把
持」「グリッパジャッキ９による外筒６の把持の解除」
−「押し込みジャッキ１０の縮小」−「グリッパジャッ
キ９による外筒６の把持」「バンドジャッキ部２５によ
る外筒６の把持の解除」−「押し込みジャッキ１０の伸
長」の操作を何度も繰り返して、押し込みジャッキ１０
の尺取り虫的な動作により、外筒６を小刻みに前進させ
て、筒状掘削機１２を、図７に示すように、カッタヘッ
ドの長孔１８から突出させ地山１００に当接させる。な
お、図７によれば、筒状掘削機１２を地山１００に当接
させたとき、シールド本体１の前部を後退させてカッタ
ヘッド２と地山１００の前方の切羽との間に空間を形成
するようにしているが、この点は、本願発明にとって重
要な点であるので、後に詳述する。

【００１７】筒状掘削機１２の切断刃２７が地山１００
に当接したときは、バンドジャッキ部２５で外筒６を緊
縛、把持する。しかる後、押し込みジャッキ１０の縮小
により外筒６を漸次前進させて地山１００へ切り込み力
を付与しながら外筒回転駆動装置２２で外筒６を回転駆
動し、切断刃２７で地山１００を切削して円筒状に切断
する。このような過程で、外筒６は、前記したように漸
次前進するため、外筒６で切断された地山１００の切片
は筒内に取り込まれる。この地山１００の切片の筒内へ
の取り込みが円滑に行えるように、その外筒６の前進に
応じてプッシュジャッキ１４を縮小して外筒６の前進量
だけピストン７を後退させ、前方地山の切断を進める。
図８は、こうした方法により、ピストン７を５００ｍｍ
だけ後退させて地山１００を５００ｍｍ切断し、外筒６
の切断刃２７を地中障害物１１０に当接させた状態を図
示したものである。もし、この状態で押し込みジャッキ
１０が縮んでフルストロークまで前進したと仮定する
と、図９に示すように、グリッパジャッキ９で外筒６を
把持してからバンドジャッキ部２５による外筒６の把持
を解除し、しかる後、押し込みジャッキ１０を伸長し
て、前述したと同様に、押し込みジャッキ１０の後端及
びスライドフレーム２１を後退させて原位置に復帰させ
る。こうした状態において、外筒回転駆動装置２２及び
押し込みジャッキ１０により外筒６を漸次前進させなが
ら回転駆動して、今度は、地中障害物１１０を切断しな
がらその切片を外筒６内に取り込む。図１０は、こうし
た方法により、切羽前方を１０００ｍｍ切断して、外筒
６の切断刃２７が地中障害物１１０を切断後、その前方
の地山１００まで到達した状態を図示したものである。
このとき、ピストン７は、１０００ｍｍほど後退して同
区間の地山１００や地中障害物１１０の切片を筒内に取
り込んでおり、プッシュジャッキ１４は、そのピストン
７の後退に伴って全ストローク縮んでいる。このプッシ
ュジャッキ１４の全ストロークの縮小動作で外筒６によ
る切断作業の一工程が終了し、外筒６内の地中障害物１
１０の切片を後述する方法で搬出する。この搬出作業の
終了後は、スイングジャッキ８により筒状掘削機１２を
揺動させてシールド本体半径方向の位置を順次変え、同
様の切断作業をその都度繰返して、地中障害物１１０の
うち、掘進の障害となる部分をシールド本体半径方向に
向けて切断して行く。

【００１８】このように、本具体化例では、外筒６を把
持手段であるバンドジャッキ部２５で把持し、伸縮する
押し込みジャッキ１０を駆動してその駆動力をバンドジ
ャッキ部２５を介して外筒６に伝達することにより外筒
６を前進又は後退させ、次いで、バンドジャッキ部２５
での外筒６の把持を解除し、押し込みジャッキ１０を逆
方向に駆動することにより押し込みジャッキ１０だけを
原状態に復帰できるようにし、こうした操作を繰り返す
ことにより、外筒６をカッタヘッド２に対して出没さ
せ、前進又は後退させることができるようにしているの
で、障害物撤去手段のカッタヘッド２に対する出没が単
にジャッキ操作だけで機械的に行えて切断作業の便が良
好である。また、障害物撤去手段として、シリンダ状の
外筒６とこの外筒６内に気密に嵌入したピストン７とを
有する筒状掘削機１２を用い、外筒６をピストン７で塞
ぎながら切断刃２７で地中障害物１１０を切断してその
切片を外筒６内に取り込むようにしているので、従来の
シールド掘進機で用いているボーリングマシンとは異な
り、地中障害物１１０の切断作業中に、地下水が機内に
浸入する恐れはない。この作業例では、地中障害物１１
０を一工程で奥の方まで完全に切断できる例を示した
が、地中障害物１１０の奥の部分が一工程で切断できな
い場合には、地中障害物１１０の搬出作業の終了後、以
上のような操作を再度行って外筒６を更に前進させ当該
個所の切断作業を続行する。この作業例では、予め、地
中障害物１１０が掘進断面の中央に現われるようにシー
ルド掘進機の掘進経路を設定するようにした例を示した
が、例えば、地中障害物１１０が図１３に示すように掘
進断面の右上に位置する場合には、カッタヘッド２をそ
の方向に回動して筒状掘削機１２を旋回させるとともに
外筒６を揺動して、筒状掘削機１２のシールド本体周方
向及び半径方向の位置を当該位置に位置決めし、先に述
べたと同様の切断作業をシールド本体半径方向に向けて
反復する。

【００１９】以上、地中障害物１１０の撤去作業の前段
の作業である地中障害物１１０の切断作業について述べ
たが、次に、その後段の作業である地中障害物１１０の
搬出作業について図１１を用いて述べる。地中障害物１
１０の搬出作業を始めるときは、切断作業を行うときと
は逆に、「バンドジャッキ部２５による外筒６の把持」
−「グリッパジャッキ９による外筒６の把持の解除」−
「押し込みジャッキ１０の伸長」−「グリッパジャッキ
９による外筒６の把持」−「バンドジャッキ部２５によ
る外筒６の把持の解除」−「押し込みジャッキ１０の縮
小」の操作を何度も繰り返して、押し込みジャッキ１０
の尺取り虫的な動作により、外筒６を小刻みに後退させ
て、図１１に示すように隔壁３内に戻し、その直後に、
遮蔽板５を閉じて土砂や水の浸入等の不測の事態に備え
る。こうした搬出作業を始めようとする場合において、
地中障害物１１０の切断作業の終了時点で外筒６が下を
向いているときは、外筒６内に取り込まれている地中障
害物１１０の切片が外筒６の後退時等に重力により外筒
６から落下して散逸する恐れがある。そのため、瞬結性
の薬液を薬液注入口２８から外筒６内に注入し、地中障
害物１１０の切片を固化して外筒６内に確実に保持でき
るようにする。

【００２０】こうして外筒６を隔壁３内に戻した後は、
グリッパジャッキ９による外筒６の把持を解除した後、
ジャッキフレーム２０やスライドフレーム２１からピス
トン７とともに外筒６を取り外して機内に取り出す。そ
して、プッシュジャッキ１４を伸長させることによりピ
ストン７を駆動し、外筒６内に取り込まれている地中障
害物１１０の切片を、外筒６から押し出して機内の所定
個所に排出する。この排出作業の終了後は、外筒６を、
ピストン７とともにジャッキフレーム２０やスライドフ
レーム２１内に再セットし、切断作業の次の工程に着手
する。本具体化例では、地中障害物１１０の排出作業が
このように外筒６を取り外し機内に取り出すことにより
行え、しかも、ピストン７を駆動するだけで行えるた
め、その排出作業の便が良好である。また、外筒６をこ
のように取り外すことができるため、地中障害物１１０
の撤去作業を行わない間は、この外筒６を取り外して適
当な場所保管することができ、機内での他の作業の邪魔
にならない。図１１に示す例では、外筒６を取り外して
機内に取り出す場合、外筒６を特にウインチ１２０で吊
るして機内に降ろし、降ろし終わった後、地中障害物１
１０の切片を排出するようにしている。地中障害物１１
０の排出作業を以上のような方法で実施する場合、外筒
６をスライドフレーム２１等から取り外している間、切
断作業の次の工程に着手することができず、作業能率の
点で問題がある。こうしたことから、ピストン７を装着
した同一規格の外筒６を、予め一対ほど用意しておき、
一方の外筒６で障害物１１０の排出作業をしている間、
他方の外筒６を用いて切断作業の次の工程に着手するよ
うにすると、作業能率の向上が図れる。その場合、図１
１の例のように、障害物１１０の排出作業にウインチ１
２０を使用するときは、これら一対の外筒６の取り外し
及び再セットは、何れもウインチ１２０を用いて行える
ようにする。

【００２１】以上、地中障害物の切断作業や搬出作業を
行うための障害物撤去手段について述べたが、次に、本
具体化例の特徴の一つをなす点の技術内容を、図１２乃
至図１５を用いて説明する。図１２及び図１４によく表
されているように、シールド本体１は、２分割して前胴
部１５０と後胴部１５２とで構成している。前胴部１５
０の後端部には、若干大径の嵌合部が形成され、この嵌
合部は、後胴部１５２の前端部に形成された若干小径の
嵌合部の外周部に、後胴部１５２と面一になるように摺
動可能に嵌合されている。前胴部１５０は、前胴部１５
０及び後胴部１５２の各内周部に取り付けた油圧駆動の
摺動ジャッキ１５４の伸縮により、後胴部１５２に対し
て前後に摺動するように駆動される。この摺動ジャッキ
１５４の伸縮により、前胴部１５０を後胴部１５２に対
して摺動させることのできる最大ストロークはＩ₃ であ
る。こうした構造は、対応する構造が前述の従来の技術
には全くみられず、本具体化例独自の構造である。カッ
タヘッド２には、図２に示すように、従来の技術と同
様、地中障害物１１０を検知する地山探査レーダー等の
障害物検知手段１１１が設けられている。

【００２２】以上のような構造を備えた本具体化例のシ
ールド掘進機を使用するプロセスについて説明する。本
具体化例のシールド掘進機で地中を掘進し、地中障害物
１１０を撤去する場合、まず、その掘進時に掘進の障害
となる地中障害物１１０の存在を検知するが、地中障害
物を検知する地山探査レーダー等の障害物検知手段１１
１は、最大でもカッタヘッド２の前方３０ｃｍから１ｍ
程度の距離にある地中障害物しか検知できないのが現状
である。こうしたことから、掘進時に地中障害物１１０
を検知したとき、地中障害物１１０は、カッタヘッド２
の前方３０ｃｍから１ｍ程度の間近な距離に位置してい
る。地中障害物１１０を検知した後は、障害物撤去手段
としての筒状掘削機１２をカッタヘッド２の前方へ突出
させて駆動することにより、地中障害物１１０の撤去作
業を行う。その場合、前述の従来のシールド掘進機で
は、地中障害物１１０が間近に存在する状態において、
障害物撤去手段をカッタヘッド２の前方へ突出させて地
中障害物１１０を撤去するようにしている。本具体化例
のシールド掘進機においても、地中障害物１１０の分布
の態様次第では、従来のシールド掘進機と同様、地中障
害物１１０が間近に存在する状態で地中障害物１１０の
撤去作業を行っても、その作業目的を達成できる場合が
ある。しかしながら、前述したように、シールド本体１
内には各種の機器類が錯綜して設置されていて、筒状掘
削機１２の理想的な配置ができない上に筒状掘削機１２
の揺動角度は制約されるため、例えば、地中障害物１１
０が掘進断面の広範な領域にわたって分布している場
合、外筒６の揺動中心軸線から離れた個所に位置する地
中障害物１１０に対しては、外筒６を限度一杯揺動して
も近付けることはできず、その撤去が不可能となる。

【００２３】これらのことを、図１２乃至図１５を用い
て具体的に説明すると、本具体化例のシールド掘進機で
地中を掘進する場合、通常の掘進時は、摺動ジャッキ１
５４を限度まで縮めて前胴部１５０を最大限後退させた
状態で掘進する。地中障害物１１０の位置は、事前調査
でほぼ確実に予想できるため、掘進中、シールド掘進機
が地中障害物１１０の予想位置の少し手前の地点に到達
したときには、図１２に示すように、摺動ジャッキ１５
４を最大ストロークＩ₃ の長さ伸ばして前胴部１５０を
最大限前進させ、しかる後、地中障害物１１０の存在を
障害物検知手段１１１で検知するまで掘進を進める。図
１２には、こうして掘進を進め、シールド掘進機が地中
障害物１１０の存在を障害物検知手段１１１で検知して
停止した状態を示している。このとき、カッタヘッド２
から地中障害物１１０までの距離は、障害物検知手段１
１１の検知能力に相当する３０ｃｍから１ｍ程度のＩ₁
の距離であり、地中障害物１１０は、カッタヘッド２の
前方の間近な距離に位置している。いま仮に、こうした
状態で、従来のシールド掘進機と同様、筒状掘削機１２
をカッタヘッド２の前方へ突出させて地中障害物１１０
の撤去作業を行ったとすると、筒状掘削機１２の揺動角
度θが前述した理由で制約されている上に、カッタヘッ
ド２から地中障害物１１０までの距離が３０ｃｍから１
ｍ程度と短いことから、シールド本体１の全断面に対応
する地山領域のうち、図１３中に重なり合った多数の円
形実線で示すドーナツ状領域だけが、筒状掘削機１２に
よる切断作業の可能な切断作業可能領域１６０となり、
そのドーナツ状領域の内側及び外側には、筒状掘削機１
２では切断作業の不可能な切断作業不可能領域１６４，
１６６が生じる。したがって、図１２及び図１３に示す
ように、地中障害物１１０が外筒６の揺動中心軸線から
離れた掘削断面部位にまで分布しているようなものであ
る場合、地中障害物１１０には、切断作業ができない部
分１６２が生じる。

【００２４】本具体化例のシールド掘進機では、こうし
た場合、地中障害物１１０の存在を検知してシールド掘
進機を停止させた図１２に示す状態において、シールド
本体１の前部であるカッタヘッド２を後退させ、カッタ
ヘッドと切羽との間に空間を形成するようにして、カッ
タヘッド２から地中障害物１１０までの距離が大きくな
るようにする。シールド本体１の前部を後退させる具体
的な方法として、本具体化例では、図１４に示すよう
に、摺動ジャッキ１５４を最大ストロークＩ₃ の長さ縮
めて前胴部１５０を通常の掘進時の位置まで後退させる
ことにより、カッタヘッド２を後退させるようにしてい
る。こうしてシールド本体１の前部を後退させた場合、
カッタヘッド２から地中障害物１１０までの距離は、摺
動ジャッキ１５４の最大ストロークＩ₃ に相当する距離
にまで増加するため、最大ストロークＩ₃ を予め適切に
設定すれば、図１５に示すように、シールド本体１の全
断面に対応する地山領域の全てが切断作業可能領域１６
０となって、切断作業不可能領域１６４，１６６は生じ
ないこととなる。したがって、本具体化例のシールド掘
進機によれば、地中障害物１１０がシールド掘進機の掘
進断面の何れの部位に出現しても、地中障害物１１０の
撤去が可能となる。本具体化例によれば、このように、
地中障害物１１０が掘進断面の何れの部位に出現しても
対応できるだけでなく、カッタヘッド２から地中障害物
１１０までの距離を大きく設定すれば、地中障害物１１
０の撤去範囲をシールド本体１の全断面に対応する領域
よりも更に拡大することができ、シールド本体１の外周
部に裏込め管やグリース供給管等の突起物が付設されて
いるシールド掘進機にも適用することができる。また、
筒状掘削機１２の揺動角度θを小さく設定することがで
きるので、シールド本体１の口径が小さいシールド掘進
機にも適用することができる。このように、本具体化例
によれば、筒状掘削機１２の揺動角度θが制約されて
も、地中障害物１１０を掘進断面の全領域にわたって確
実に撤去することができるシールド掘進機が得られると
ともに、以上述べたような優れた特性を発揮することが
できるシールド工法が得られる。

【００２５】しかしながら、地中障害物１１０を筒状掘
削機１２の揺動操作により切断するこうした方法は、地
中障害物１１０がシールド本体１の中央より左右にずれ
た位置に出現する場合のように、筒状掘削機１２の揺動
軌跡と地中障害物１１０とが重なり合わない場合、筒状
掘削機１２の揺動等による位置決め操作がきわめて煩雑
なものになる。本発明の最大の特徴は、こうした問題を
解決し、地中障害物１１０の撤去を掘進断面の全領域に
わたって確実に行えるだけでなく、効率的に行えるよう
にした点にある。そこで、この点の技術内容を、図１６
及び図１７を用いて以下に説明する。

【００２６】図１６には、シールド本体１の径方向垂直
線をｙ軸、その径方向水平線をｘ軸とした座標を描いた
シールド本体１の断面が図示され、このシールド本体１
の断面中央位置すなわちｙ軸線上とその右側位置とにそ
れぞれ地中障害物１１０が出現した例を示している。な
お、図１６には図示されていないが、シールド本体１の
中心軸線をｚ軸としている。図１６に示す例では、シー
ルド本体１の断面内に位置する中央位置及び右側位置の
各地中障害物１１０を、数工程で切断するようにしてい
るが、中央位置の地中障害物１１０は、右側位置のもの
よりシールド本体１の断面内に位置する部分が長いた
め、切断工程を１工程多くして切断するようにしてい
る。基礎杭、残置杭、シートパイル等の地中構造物は、
通常、垂直方向に向けて打設されているため、シールド
本体１の断面中央位置に出現する地中障害物１１０は、
筒状掘削機１２をシールド本体１の径方向に沿って揺動
させ得るように設置している限り、各切断工程の揺動角
θ_n を第１回目の工程から最終工程に向けて順次少しず
つ増加させて切断して行けば、比較的簡単に切断するこ
とができる。しかしながら、シールド本体１の断面中央
から左右にずれた位置に出現する地中障害物１１０を切
断する場合には、筒状掘削機１２の揺動軌跡と地中障害
物１１０とが重なり合わないため、筒状掘削機１２は、
単に揺動操作をするだけでなく、カッタヘッド２の回動
操作により地中障害物１１０の方向に旋回させる操作も
行なって、シールド本体周方向及び半径方向の位置を地
中障害物１１０の位置に位置決めする必要がある。すな
わち、図１６に示すように、カッタヘッド２の回動角度
の基準位置から変位量である回動角α_n を各切断工程ご
とに変えることに加え、その回動角α_n との兼ね合いで
揺動角θ_n を変える必要があるため、これら回動角α_n
や揺動角θ_n を手計算で求めながら筒状掘削機１２の操
作を行うと時間がかかり、地中障害物１１０の撤去を効
率的に行うことができない。また、切断した地中障害物
１１０を搬出する場合、筒状掘削機１２を後退させて機
内に搬入してしまうため、切断工程の移行時に、前工程
で切断した地中障害物１１０の切断位置を常に正しく記
憶しておくことも必要であり、地中障害物１１０の撤去
作業がきわめて煩雑になる。本発明は、こうした問題を
解決しようとするものであるので、その具体化手段を図
１７に基づいて説明する。

【００２７】図１７において、１７０は、地中障害物１
１０の長さに関する情報、障害物検知手段で得られる地
中障害物１１０の位置に関する情報及びシールド本体１
の前部から地中障害物１１０までの距離に関する情報が
入力され記憶される障害物情報記憶装置（ランダムアク
セスメモリ）、１７１はこの障害物情報記憶装置１７０
の地中障害物１１０に関する各情報が入力されこれらの
情報に基づいて地中障害物１１０の各部を切断するため
に必要な筒状掘削機１２の揺動角θ_n 及びカッタヘッド
の回動角α_n をそれぞれ算出する演算装置である。障害
物情報記憶装置１７０に入力される地中障害物１１０の
長さに関する情報は、既存地下構造物に関する設計図や
実地の地下調査等により事前に得られる情報である。地
中障害物１１０を、その長さにかかわりなく長さ方向で
あるｙ軸方向に向けて全体的に切断すれば、地中障害物
１１０の長さに関する情報を求めなくても切断作業が行
えるが、本具体化例では、無駄な切断作業を行わくても
済むようにこうした情報を求めて地中障害物１１０が位
置する個所だけを切断するようにしている。障害物検知
手段で得られる地中障害物１１０の位置に関する情報
は、主として左右方向の位置すなわちｘ軸方向の位置に
関する情報である。こうした情報は、カッタヘッド２に
障害物検知手段を１個しか設けていなくても、カッタヘ
ッド２を１回転させることにより得ることができる。シ
ールド本体１の前部から地中障害物１１０までの距離に
関する情報は、地中障害物１１０のｚ軸方向の位置に関
する情報である。切羽から地中障害物１１０までの距離
は、障害物検知手段の距離検知能力から求めることがで
き、シールド本体１の前部の切羽からの後退距離は、摺
動ジャッキ１５４の伸縮量等、シールド本体１の前部を
後退させる際のジャッキの伸縮量から求めることができ
るから、シールド本体１の前部から地中障害物１１０ま
での距離に関する情報は、こうした方法により求めた値
を合算することにより求めることができる。こうして地
中障害物１１０に関するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の位置情
報が得られれば、地中障害物１１０の位置を一義的に確
定でき、ひいては、演算装置１７１において、筒状掘削
機１２の揺動角θ_n やカッタヘッドの回動角α_n を算出
することが可能になる。演算装置１７１は、地中障害物
１１０の各切断工程におけるそれぞれの切断位置に筒状
掘削機１２を向けることができるように、そのそれぞれ
の切断位置に対応して揺動角θ_n や回動角α_n を算出す
る。

【００２８】１７２はこの演算装置１７１での算出結果
である筒状掘削機１２の揺動角θ_nやカッタヘッドの回
動角α_n に関するデータを表示する位置表示器、１７３
は地中障害物１１０の撤去作業での地中障害物１１０の
切断過程に関するデータを表示する工程表示器、１７４
は位置表示器１７２と工程表示器１７３とで構成される
表示装置、１７５は筒状掘削機１２で地中障害物１１０
の切断作業を行った位置が実際の地中障害物１１０の位
置とずれていることが判明したときに、演算装置１７１
で算出された筒状掘削機１２の揺動角θ_n 及びカッタヘ
ッドの回動角α_n を補正する補正装置である。工程表示
器１７３には、切断工程の進捗状況等地中障害物１１０
の切断過程に関するデータを表示するだけでなく、必要
に応じ、地中障害物１１０の除去回収過程等、撤去作業
におけるあらゆる過程を表示できるようにすることがで
きる。位置表示器１７２及び工程表示器１７３で表示す
るデータは、文字だけに限らず、障害物情報記憶装置１
７０の情報に基づいて地中障害物１１０の図形を作成し
て座標上に描き、図形を用いて表示するようにしてもよ
い。要するに、表示装置７４には、地中障害物１１０の
撤去作業の便に資するようなデータを適宜の態様で表示
する。カッタヘッド２に設ける障害物検知手段の数にも
よるが、障害物検知手段で得られる地中障害物１１０の
ｘ軸方向の位置に関する情報は、正確でない場合もある
ので、演算装置１７１の算出結果に基づいて地中障害物
１１０を切断した位置が実際の地中障害物１１０の位置
と完全には合致しない場合があり、このことは、前切断
工程で採取した地中障害物１１０の切片を観察すること
により知ることができる。こうしたことから、本具体化
例では、補正装置１７５を設け、演算装置１７１で算出
される筒状掘削機１２の揺動角θ_n やカッタヘッドの回
動角α_n の値を必要に応じて補正装置１７５により補正
して、筒状掘削機１２で切断を行う位置が実際の地中障
害物１１０の位置と十分に合致できるようにしている。

【００２９】本発明の具体化例のシールド掘進機は、こ
うしたシステムを採用しているので、シールド掘進機で
地中を掘進中、地中障害物１１０を検知して、地中障害
物１１０を掘進断面全領域にわたって撤去できるように
シールド本体１の前部を後退させた後、筒状掘削機１２
を操作する場合、障害物情報記憶装置１７０に記憶され
ている地中障害物１１０の長さに関する情報、障害物検
知手段で得られる地中障害物１１０の位置に関する情報
及びシールド本体１の前部から地中障害物１１０までの
距離に関する情報がそれぞれ演算装置１７１に入力され
る。そうすると、演算装置１７１は、これらの地中障害
物１１０に関する位置情報に基づいて地中障害物１１０
の各切断工程におけるそれぞれの切断位置に対応する筒
状掘削機１２の揺動角θ_n やカッタヘッド２の回動角α
_n を算出し、これらに関するデータを文字や図形等、利
用しやすい適宜の態様で位置表示器１７２に表示する。
したがって、オペレータは、この位置表示器１７２に表
示されたデータを基に、第１回目の工程から最終工程に
向けて筒状掘削機１２を順次適正方向に操作することが
でき、掘進断面中央位置からずれた位置の地中障害物１
１０を切断する場合でも、地中障害物１１０の撤去作業
を迅速かつ適切に行うことができる。また、位置表示器
１７２には、演算装置１７１での算出結果に関するデー
タが表示され、工程表示器１７３には、切断工程の進捗
状況等地中障害物１１０の切断過程に関するデータ等が
表示されるので、オペレータは、このデータをみながら
地中障害物１１０の撤去作業を行うことができて、切断
した地中障害物１１０の搬出等のため地中障害物１１０
の切断作業を中断した場合でも、切断作業を再開する際
に切断順序や切断場所を間違えることはない。こうして
地中障害物１１０の撤去作業を行う過程で、地中障害物
１１０のコアを採取、観察した結果、地中障害物１１０
を切断した位置が実際の地中障害物１１０の位置と合致
していないことが判明した場合には、演算装置１７１で
算出される揺動角θ_n や回動角α_n を補正装置１７５に
より補正する。本発明の具体化例のシールド掘進機で
は、演算装置１７１において筒状掘削機１２の揺動角θ
_n やカッタヘッド２の回動角α_n を算出するようにして
いるので、筒状掘削機１２の操作を、こうしたデータを
用いて遠隔制御で行うこともでき、その場合には、表示
装置１７４は、必ずしも不可欠のものではない。

【００３０】こうしたことから、シールド本体内に揺動
可能に設置された筒状掘削機１２により地中障害物１１
０を撤去するシールド工法及びシールド掘進機におい
て、図１７のシステムを採用すれば、筒状掘削機１２の
揺動角度が制約されても、地中障害物を掘進断面の広範
な領域にわたって確実に撤去することができ、かつ、そ
の地中障害物の撤去を効率的に行えるシールド工法及び
シールド掘進機が得られる。また、筒状掘削機１２の揺
動角θ_n やカッタヘッド２の回動角α_n を正確かつ迅速
に算出することができるので、掘進断面の何れの個所に
位置する地中障害物１１０も最適切断幅で切断すること
ができ、切断工程数を必要最小限に押さえることができ
る。図１７のシステムにおいては、補正装置１７５を設
けて、筒状掘削機１２の揺動角θ_n やカッタヘッドの回
動角α_n の値を必要に応じて補正できるようにしている
ため、筒状掘削機１２で切断を行う位置が実際の地中障
害物１１０の位置と十分に合致できるようにして、地中
障害物１１０を常に最適な状態で切断することができ
る。さらに、表示装置１７４は、演算装置１７１での揺
動角θ_n や回動角α_n の演算結果に関するデータを表示
するための位置表示器１７３を備えているため、地中障
害物１１０の撤去作業をオペレータの操作で簡便に行え
る。そして、この表示装置１７４においては、位置表示
器１７２に、演算装置１７１での算出結果に関するデー
タを表示し、工程表示器１７３に、切断工程の進捗状況
等地中障害物１１０の切断過程に関するデータ等が表示
するようにしているので、切断した地中障害物１１０の
搬出等のため地中障害物１１０の切断作業を中断した場
合でも、切断作業を再開する際に切断順序や切断場所を
間違えることはなく、また、地中障害物１１０の撤去作
業の管理や監視も行いやすくなる。

【００３１】本具体化例のシールド工法及びシールド掘
進機では、シールド本体１の前部であるカッタヘッド２
を前進、後退させ得るようにする場合、特に、シールド
本体１を前胴部１５０と後胴部１５２とに分割構成し、
前胴部１５０だけを摺動ジャッキ１５４で前後に駆動す
るようにしているため、シールド本体１の前部を、地中
障害物１１０の分布状況に即応して迅速、正確に前進、
後退させることができる。しかしながら、シールド本体
１を分割構成していない通常のシールド掘進機であって
も、シールドジャッキの伸び側の保持圧を、シールド本
体１の前面に作用する水圧や土圧よりも若干小さい圧に
調整することにより、その地山の水圧や土圧を利用して
テールシールの反転に注意しながらシールド本体１全体
を適当な速度で後退させて、カッタヘッド２を安全に後
退させることが可能であるから、シールド本体１を前胴
部１５０と後胴部１５２とで構成することは、本発明の
シールド工法に関する限り必ずしも不可欠の事項ではな
い。本具体化例のシールド工法及びシールド掘進機で
は、障害物撤去手段として、図３に示すような構造をし
た筒状掘削機１２を用いているが、勿論、前述の従来の
シールド掘進機で用いられているようなボーリングマシ
ンを使用してもよく、要は、シールド本体内に揺動可能
に設置され、カッタヘッド前方へ突出させて駆動するこ
とにより地中障害物を撤去することのできる手段であれ
ば、その種類は問わない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この出
願のシールド工法に関する発明及びシールド掘進機に関
する発明は、それぞれ、特許請求の範囲の請求項１及び
請求項２に記載されている技術手段を採用しているの
で、これら各発明によれば、それぞれ、シールド本体内
に揺動可能に設置された障害物撤去手段により地中障害
物を撤去するシールド工法及びシールド掘進機におい
て、その障害物撤去手段の揺動角度が制約されても、地
中障害物を掘進断面の広範な領域にわたって確実に撤去
することができ、かつ、その地中障害物の撤去を効率的
に行えるシールド工法及びシールド掘進機が得られる。
そして、特に、この出願のシールド掘進機に関する発明
では、シールド本体の前部を前進、後退させ得るように
する場合に、シールド本体を前胴部と後胴部とに分割構
成して、前胴部を別個に摺動ジャッキで前後方向に駆動
できるようにしているので、シールド本体前部を地中障
害物の分布状況に対応して迅速、正確に前進、後退させ
ることができる。この出願のシールド掘進機に関する発
明を実施する場合、特許請求の範囲の請求項３に記載の
技術手段を採用すれば、こうした基本的効果を発揮する
ことに加え、地中障害物を常に最適な状態で切断するこ
とができるという効果を併せ発揮することができる。こ
の出願のシールド掘進機に関する発明を実施する場合、
特許請求の範囲の請求項４に記載の技術手段を採用すれ
ば、この請求項が従属する発明の効果を発揮することに
加え、地中障害物の撤去作業をオペレータの操作で簡便
に行えるという効果を併せ発揮することができる。この
出願のシールド掘進機に関する発明を実施する場合、特
許請求の範囲の請求項５に記載の技術手段を採用すれ
ば、この請求項が従属する発明の効果を発揮することに
加え、切断した地中障害物の搬出等のため地中障害物の
切断作業を中断した場合でも、切断作業を再開する際に
切断順序や切断場所を間違えることはなく、また、地中
障害物の撤去作業の管理や監視も行いやすくなるという
効果を併せ発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体化例のシールド掘進機の側断面図
である。

【図２】図１の矢印Ａ−Ａ方向矢視図である。

【図３】図１中の筒状掘削機の部分を拡大して詳細に示
す拡大側断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ視図である。

【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】図３のＤ−Ｄ視図である。

【図７】本発明の具体化例のシールド掘進機による地中
障害物の撤去工程における１番目の状態を示す図であ
る。

【図８】本発明の具体化例のシールド掘進機による地中
障害物の撤去工程における２番目の状態を示す図であ
る。

【図９】本発明の具体化例のシールド掘進機による地中
障害物の撤去工程における３番目の状態を示す図であ
る。

【図１０】本発明の具体化例のシールド掘進機による地
中障害物の撤去工程における４番目の状態を示す図であ
る。

【図１１】本発明の具体化例のシールド掘進機による地
中障害物の撤去工程を示す図である。

【図１２】本発明の具体化例のシールド掘進機の作動説
明図である。

【図１３】本発明の具体化例のシールド掘進機の作動説
明図である。

【図１４】本発明の具体化例のシールド掘進機の作動説
明図である。

【図１５】本発明の具体化例のシールド掘進機の作動説
明図である。

【図１６】図１７のシステムの技術的意義を説明するた
めの地中障害物の撤去工程を示す工程説明図である。

【図１７】本発明の具体化例のシールド掘進機の要部の
システムを示すブロック図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ カッタヘッド ３ 隔壁 ４ 球面軸受 ５ 遮蔽板 ６ 外筒 ７ ピストン ８ スイングジャッキ ９ グリッパジャッキ １０ 押し込みジャッキ １２ 筒状掘削機 １４ プッシュジャッキ １５ 遮蔽板開閉ジャッキ １８ 長孔 １９ 固定フレーム ２０ ジャッキフレーム ２１ スライドフレーム ２２ 外筒回転駆動装置 ２３ ピニオン ２４ 外歯付き旋回輪 ２５ バンドジャッキ部 ２６ バンドジャッキ ２７ 切断刃 ３０ 回転軸 １００ 地山 １１０ 地中障害物 １１１ 障害物検知手段 １５０ 前胴部 １５２ 後胴部 １５４ 摺動ジャッキ １６０ 切断作業可能領域 １６２ 切断作業ができない部分 １６４，１６６ 切断作業不可能領域 １７０ 障害物情報記憶装置 １７１ 演算装置 １７２ 位置表示器 １７３ 工程表示器 １７４ 表示装置 １７５ 補正装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−336895（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−160091（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/08 E21D 9/06 301

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前部にカッタヘッドを有しシールドジャ
   ッキにより推進されるシールド本体と、カッタヘッドに
   設けられ掘進の障害となる地中障害物を検知する障害物
   検知手段と、揺動可能に、かつ、カッタヘッドの回動に
   伴って旋回させ得るようにシールド本体に設置され、カ
   ッタヘッド前方へ突出させて駆動することにより地中障
   害物を撤去することのできる障害物撤去手段とを備えた
   シールド掘進機を用いて、障害物撤去手段を、所望の位
   置へ旋回させ揺動させるとともに、カッタヘッド前方へ
   突出させて駆動することにより地中障害物を撤去するよ
   うにしたシールド工法において、シールド掘進機での掘
   進時に地中障害物を障害物検知手段で検知し、カッタヘ
   ッドを回動させて障害物検知手段で障害物の位置に関す
   る情報を得る第１の工程と、この第１の工程終了後、シ
   ールド本体前部を後退させて、カッタヘッドから切羽に
   至るまでの距離を増加させる第２の工程と、この第２の
   工程の終了後、地中障害物の長さに関する情報と障害物
   検知手段で得られる地中障害物の位置に関する情報とシ
   ールド本体前部から地中障害物までの距離に関する情報
   とに基づいて、地中障害物の各部を切断するために必要
   な障害物撤去手段の揺動角及びカッタヘッドの回動角を
   演算手段でそれぞれ算出する第３の工程と、この演算手
   段での算出結果に基づいて、障害物撤去手段を揺動さ
   せ、カッタヘッドの回動により旋回させるとともに、カ
   ッタヘッド前方へ突出させて地中障害物の撤去が可能な
   所望の位置に位置決めし、障害物撤去手段を駆動するこ
   とにより地中障害物を撤去する第４の工程とにより、地
   中障害物の撤去作業を行うようにしたことを特徴とする
   シールド工法。
2. 【請求項２】 前部にカッタヘッドを有しシールドジャ
   ッキにより推進されるシールド本体と、カッタヘッドに
   設けられ掘進の障害となる地中障害物を検知する障害物
   検知手段と、揺動可能に、かつ、カッタヘッドの回動に
   伴って旋回させ得るようにシールド本体に設置され、カ
   ッタヘッド前方へ突出させて駆動することにより地中障
   害物を撤去することのできる障害物撤去手段とを備えた
   シールド掘進機において、シールド本体を、前部にカッ
   タヘッドを有し障害物撤去手段を設置した前胴部とその
   後方の後胴部とに分割して構成し、前胴部を後胴部に対
   して摺動ジャッキにより前後方向に駆動できるようにす
   るとともに、地中障害物の長さに関する情報と障害物検
   知手段で得られる地中障害物の位置に関する情報とシー
   ルド本体前部から地中障害物までの距離に関する情報と
   に基づいて、地中障害物の各部を切断するために必要な
   障害物撤去手段の揺動角及びカッタヘッドの回動角をそ
   れぞれ算出する演算手段を設け、この演算手段での算出
   結果に基づいて、障害物撤去手段を揺動させ、カッタヘ
   ッドの回動により旋回させて地中障害物の撤去が可能な
   所望の位置に位置決めし、地中障害物の撤去作業を行う
   ようにしたことを特徴とするシールド掘進機。
3. 【請求項３】 演算手段での算出結果に基づいて、障害
   物撤去手段を、揺動させ、カッタヘッドの回動により旋
   回させて所望の位置に位置決めし、地中障害物の撤去作
   業を行う場合において、地中障害物の撤去作業を行った
   位置が実際の地中障害物の位置とずれていたとき障害物
   撤去手段の揺動角及びカッタヘッドの回動角を補正する
   手段を設けたこと特徴とする請求項２のシールド掘進
   機。
4. 【請求項４】 演算手段での算出結果に基づいて、障害
   物撤去手段を、揺動させ、カッタヘッドの回動により旋
   回させて所望の位置に位置決めし、地中障害物の撤去作
   業を行う場合において、演算手段での算出結果に関する
   データを表示することのできる表示手段を設けたこと特
   徴とする請求項２又は請求項３のシールド掘進機。
5. 【請求項５】 演算手段での算出結果に基づいて、障害
   物撤去手段を、揺動させ、カッタヘッドの回動により旋
   回させて所望の位置に位置決めし、地中障害物の撤去作
   業を行う場合において、演算手段での算出結果に関する
   データ及び地中障害物の撤去作業での地中障害物の切断
   過程に関するデータを表示することのできる表示手段を
   設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３のシール
   ド掘進機。