JP5420788B1 - シールド掘進機、及びシールド工法 - Google Patents

Abstract

【課題】中央カッタと外周カッタとを備えるシールド掘進機において、先行して掘削する大きさを地質に合わせて可変として、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を効率良く低減できるようにする。また、二重カッタの内外比を可変としたり、多重カッタを個別に回転駆動したりして、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷をより効率良く低減できるようにする。
【解決手段】中央カッタ２０と外周カッタ３０とを備えるシールド掘進機であって、中央カッタ２０と外周カッタ３０の間に配置される中間カッタ４０を備える。さらに、中間カッタ４０を中央カッタ２０または外周カッタ３０に選択的に連結可能とする選択的連結機構２５・４２／３９・４３を備える。この選択的連結機構２５・４２／３９・４３により中間カッタ４０を中央カッタ２０または外周カッタ３０に選択的に連結させることで、二重カッタの内外比を変化させて掘進する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内外多重カッタを備えるシールド掘進機と、それを用いるシールド工法に関する。

シールド掘進機において、中央カッタと外周カッタとからなる内外二重カッタを備え、その中央カッタと外周カッタを個別に回転駆動して掘削効率を向上する技術は公知である（例えば特許文献１、２参照）。
また、内外二重カッタで、その中央カッタと外周カッタを二重反転駆動する技術も公知である（例えば特許文献３参照）。
なお、大径シールド本体の同一軸心状に小径シールド本体を組み込み、大径シールド本体から小径シールド本体を発進させる親子シールド機も公知である（例えば特許文献４参照）。

特許第２６９５８０１（特開平１−１２７７９４）号公報 特許第３１１５９４９（特開平６−５００９０）号公報 特許第３０９２８７２（特開平５−１４９０８９）号公報 特許第２６５０１１４（特開平３−６６８９７）号公報

ところで、特許文献１から３のような内外二重カッタにおいて、掘削時の負荷を土質毎に低減できるカッタ構造や回転方法の最適な組み合わせがあると考えられ、特にシールド掘進の長距離施工では、土質が途中で変わるケースが多いが、途中でカッタ構造を変更できない。
また、常に掘削時の負荷を低減すれば、装備するジャッキ、モータを小さくできる。
しかし、従来の内外二重カッタは、その中央カッタと外周カッタの前後方向相対位置が製造時に固定されて動かないものとなっていた。

本発明の課題は、中央カッタと外周カッタとを備えるシールド掘進機において、先行して掘削する大きさを地質に合わせて可変として、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を効率良く低減できるようにすることである。
また、本発明は、二重カッタの内外比を可変としたり、多重カッタを個別に回転駆動したりして、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷をより効率良く低減できるようにすることも課題としている。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
中央カッタと外周カッタとを備えるシールド掘進機であって、
前記中央カッタと外周カッタの間に配置される中間カッタを備えることを特徴とする。

さらに、請求項１に記載の発明は、
前記中間カッタを前記中央カッタまたは外周カッタに選択的に連結可能とする選択的連結機構を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のシールド掘進機であって、
前記外周カッタの位置に対し前進後退動作する前記中間カッタを備えるとともに、
前記中間カッタの位置に対し前進後退動作する前記中央カッタを備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載のシールド掘進機であって、
前記中央カッタと外周カッタを個別に回転駆動するカッタ回転駆動装置を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記中間カッタを回転駆動する中間カッタ回転駆動装置を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記中央カッタと外周カッタ及びその間の中間カッタで掘進することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
請求項１に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記選択的連結機構により前記中間カッタを前記中央カッタまたは外周カッタに選択的に連結させることで、
二重カッタの内外比を変化させて掘進することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
請求項２に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記中間カッタを外周カッタの位置に対し前進動作させるとともに、
前記中央カッタを中間カッタの位置に対し前進動作させることで、
前記中央カッタ、中間カッタ、外周カッタの順に前進位置にある三重以上の多重カッタで掘進することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
請求項２に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記中間カッタを外周カッタの位置に対し後退動作させるとともに、
前記中央カッタを中間カッタの位置に対し後退動作させることで、
前記外周カッタ、中間カッタ、中央カッタの順に前進位置にある三重以上の多重カッタで掘進することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、
請求項３に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記カッタ回転駆動装置により前記中央カッタと外周カッタを個別に回転駆動させて掘進することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
請求項４に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
前記中間カッタ回転駆動装置により前記中間カッタも回転駆動させることで、
前記中央カッタ、中間カッタ、外周カッタによる三重以上の多重カッタを個別に回転駆動させて掘進することを特徴とする。

本発明によれば、中央カッタと外周カッタに加え三重以上の多重カッタとして、先行して掘削する大きさを地質に合わせて変えることができて、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を効率良く低減することができる。
また、二重カッタの内外比を可変としたり、多重カッタを個別に回転駆動したりして、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷をより効率良く低減することができる。

本発明を適用したシールド掘進機の一実施形態の構成を示すもので、内外三重カッタの正面図である。 中央カッタ及び中間カッタの一体前進時を示した縦断側面図である。 中央カッタ及び中間カッタの一体後退時を示した縦断側面図である。 中央カッタのみの前進時を示した縦断側面図である。 中央カッタのみの後退時を示した縦断側面図である。 実施形態２を示すもので、多重カッタの面一時を示した縦断側面図である。 中央カッタ及び中間カッタの多段前進時を示した縦断側面図である。 中央カッタ及び中間カッタの多段後退時を示した縦断側面図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（概要）
先ず、内外二重カッタにより、単一カッタでは、掘削効率を上げるために内周の刃の周速を大きくしようとして回転速度を上げると、外周の刃は周速がさらに大きくなり、摩耗量が大きいといった問題を解消できる。
そして、中央カッタを外周カッタとの面一位置よりも前進させると、山岳トンネルで知られている芯抜き効果により掘削抵抗が低減する。つまり、中央カッタが外周カッタより前進すると、先行した部分の周辺地盤が崩れやすくなり、硬い地山（地盤）で掘削の負荷を低減でき、すなわち、カッタを回転駆動するモータやシールド掘進機を推進するジャッキを小型化して、コストダウンでき、電力消費を抑制できる。
また、中央カッタを外周カッタとの面一位置よりも後退させると、緩い地山で外周カッタにより周りの崩壊を防止しながら掘進できる。
従って、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を低減できる。

さらに、三重以上の多重カッタを持ち、最内側の中央カッタと一緒に回る中間カッタと、最外側の外周カッタと一緒に回る中間カッタの数を変えることで、内外の比を変更できる。この場合、中間カッタは動力を持たないで、中央カッタか外周カッタに固定して連動させる。
また、中間カッタも独立した動力を持ち、その回転方向とスピードを合わせることで、内外の比を変更し、または三重以上の回転をさせ、例えば内側から右回り、左回り、右回りなどと順に交互の方向に回すことができる。
そして、三重以上の多重カッタが、その面一から位置を前後にずらすことで、三段以上を有する多重多段カッタにすることができる。
従って、先行して掘削する大きさを地質に合わせて多種多様に変えることができる。

（実施形態１）
図１及び図２は本発明を適用したシールド掘進機の一実施形態の構成として内外多重カッタ部分を示すもので、１は機体、２０は中央カッタ、３０は外周カッタ、４０は中間カッタである。

図示のように、シールド掘進機本体である機体１の前端部の隔壁２に内筒部３が備えられ、この内筒部３にシール材４を介装して円筒部５が前進後退動作可能に組み付けられ、この円筒部５に中央隔壁６が備えられている。

中央カッタ２０は、複数本（図示例では４本）のカッタスポーク２１が中央軸２２に備えられている。
この中央軸２２が前記中央隔壁６の中央に軸受支持されている。

また、中央カッタ２０と中央隔壁６との間にチャンバが形成されて、中央隔壁６の前面に固定攪拌翼７が備えられる一方、カッタスポーク２１の背面に回転攪拌翼２３が備えられている。
そして、中央隔壁６の背面に中央カッタ回転駆動用のモータ８が備えられている。このモータ８の回転駆動力は、ギヤ機構を介して中央軸２２に伝達されて、中央軸２２と一体に中央カッタ２０が回転する。

さらに、機体１の内部に備えた反力受け用のリング状バックアンカー９と円筒部５との間に中央カッタ前進後退動作用のジャッキ１１が架け渡されている。
カッタスポーク２１間からチャンバに取り込まれた土砂は、中央隔壁６の固定攪拌翼７とカッタスポーク２１の回転攪拌翼２３で攪拌されて、中央隔壁６の底部に接続した排土スクリュー１２により排土される。

そして、中央カッタ２０には、カッタスポーク２１の外周に突出動作する連結ピン２５と隙間余掘りカッタ２６（図３参照）が個別にそれぞれ組み込まれている。

また、中央カッタ２０の周囲を囲む中間カッタ４０は、複数本（図示例では６本）のカッタスポーク４１を備えるカッタリングで、そのカッタスポーク４１の内周には、中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周から突出動作する連結ピン２５が進入する連結穴４２が形成されている。

そして、カッタスポーク４１の外周にも連結穴４３（図３参照）が形成されている。
従って、これら連結ピン３９及び連結穴４３と、前記連結ピン２５及び連結穴４２が、中間カッタ４０を中央カッタ２０または外周カッタ３０に選択的に連結可能とする選択的連結機構を構成する。
なお、カッタスポーク４１の背面に回転攪拌翼４４が備えられている。

以上の中間カッタ４０は、中央カッタ２０の周囲に連結ピン２５及び連結穴４２で連結状態とされている。
従って、中央カッタ２０及び中間カッタ４０は、ジャッキ１１の駆動により一体に前進後退するとともに、モータ８の駆動により一体に回転する。

また、中間カッタ４０は、図３に示すように、外周カッタ３０の内方に連結ピン３９及び連結穴４３で連結状態とされている。
従って、外周カッタ３０及び中間カッタ４０は、モータ１６の駆動により一体に回転する。

また、中間カッタ４０の周囲を囲む外周カッタ３０は、複数本（図示例では６本）のカッタスポーク３１がアーム部材３２を介してリング状部材３３に備えられ、このリング状部材３３が隔壁２に軸受支持されている。
すなわち、隔壁２の背面に突出して設けた円筒部１３・１４において、リング状部材３３がその内外周でそれぞれ軸受支持されている。

ここで、外周カッタ３０と隔壁２との間にチャンバが形成されて、隔壁２の前面に固定攪拌翼１５が備えられる一方、カッタスポーク３１の背面に回転攪拌翼３４が備えられている。
そして、隔壁２の背面に外周カッタ回転駆動用のモータ１６が備えられている。このモータ１６の回転駆動力は、ギヤ機構を介してリング状部材３３に伝達されて、リング状部材３３と一体に外周カッタ３０が回転する。

なお、外周カッタ３０のカッタスポーク３１の外周に突出動作する余掘りカッタ３５が組み込まれている。
カッタスポーク３１間からチャンバに取り込まれた土砂は、隔壁２の固定攪拌翼１５とカッタスポーク３１の回転攪拌翼３４で攪拌されて、隔壁２の底部に接続した排土スクリュー１７により排土される。

また、外周カッタ３０のカッタスポーク３１の前面に泥しょう材吐出口３６が設けられ、この泥しょう材吐出口３６に機体１の内部からの泥しょう材供給配管１８・３７が接続されている。
すなわち、機体１の内部からの泥しょう材供給配管１８が隔壁２の内周側の円筒部１３に接続されて開口し、カッタスポーク３１内で泥しょう材吐出口３６に接続してアーム部材３２内を通した泥しょう材供給配管３７がリング状部材３３の内周に接続されて開口している。これにより、泥しょう材供給配管１８・３７が軸受を介して接続状態となっていうる。

そして、外周カッタ３０には、カッタスポーク３１の内周に突出動作する連結ピン３９が組み込まれている。この連結ピン３９が突出動作してカッタスポーク４１外周の連結穴４３（図３参照）に進入する。

以上の中央カッタ２０及び中間カッタ４０と外周カッタ３０を備えるシールド掘進機は、モータ８の駆動で中央カッタ２０及び中間カッタ４０を適切な速度及び方向で回転させて、これとは独立して、モータ１６の駆動で外周カッタ３０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０及び中間カッタ４０と同方向や逆方向）で回転させることができる。

また、モータ８の駆動で中央カッタ２０を適切な速度及び方向で回転させて、これとは独立して、モータ１６の駆動で外周カッタ３０及び中間カッタ４０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させることができる（図３参照）。

従って、単一カッタでは、掘削効率を上げるために内周の刃の周速を大きくしようとして回転速度を上げると、外周の刃は周速がさらに大きくなり、摩耗量が大きいといった問題を解消することができる。

そして、図２は中央カッタ２０及び中間カッタ４０の前進時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０及び中間カッタ４０をジャッキ１１の駆動により外周カッタ３０との面一位置よりも前進させると、山岳トンネルで知られている芯抜き効果により掘削抵抗が低減する。
すなわち、中央カッタ２０及び中間カッタ４０が外周カッタ３０より前進すると、先行した中央カッタ２０及び中間カッタ４０による掘削部分の周辺地盤が崩れやすくなり、硬い地山での外周カッタ３０による掘削の負荷を低減することができる。
従って、カッタを回転駆動するモータやシールド掘進機を推進するジャッキを小型化して、コストダウンすることができて、電力消費も抑制することができる。

また、図３は中央カッタ２０及び中間カッタ４０の後退時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０及び中間カッタ４０をジャッキ１１の駆動により外周カッタ３０との面一位置よりも後退させると、緩い地山で先行する外周カッタ３０により周りの崩壊を防止しながら掘進することができる。

図４は中央カッタ２０のみの前進時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０のみをジャッキ１１の駆動により外周カッタ３０及び中間カッタ４０との面一位置よりも前進させても、芯抜き効果により掘削抵抗が低減する。

さらに、図示のように、外周カッタ３０及び中間カッタ４０より前進した中央カッタ２０の外周から隙間余掘りカッタ２６を外周方向に突出動作させて、中央カッタ２０から外周りの余掘りを行うことで、中央カッタ２０及び中間カッタ４０と外周カッタ３０の隙間部分の掘り残しによる掘削不能を防止することができる。

図５は中央カッタ２０のみの後退時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０のみをジャッキ１１の駆動により外周カッタ３０との面一位置よりも後退させると、緩い地山で先行する外周カッタ３０及び中間カッタ４０により周りの崩壊を防止しながら掘進することができる。

また、図示しないが、後退した中央カッタ２０に対し前進位置にある外周カッタ３０及び中間カッタ４０の内周から隙間余掘りカッタを内周方向に突出動作させて、中間カッタ４０から内周りの余掘りを行えば、中央カッタ２０と外周カッタ３０及び中間カッタ４０の隙間部分の掘り残しによる掘削不能を防止することができる。

以上、実施形態の内外三重カッタを備えるシールド掘進機によれば、中央カッタ２０と外周カッタ３０に中間カッタ４０を加えた三重カッタとして、先行して掘削する大きさを地質に合わせて変えることができて、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を効率良く低減することができる。

そして、二重カッタの内外比を、中央カッタ２０及び中間カッタ４０と外周カッタ３０、または中央カッタ２０と外周カッタ３０及び中間カッタ４０に変化させて、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷をより効率良く低減することができる。

さらに、中央カッタ２０を外周カッタ３０及び中間カッタ４０の位置に対し前進させて、その中央カッタ３０外周に突出動作させた隙間余掘りカッタ２６で余掘りすることで、中央カッタ２０と外周カッタ３０及び中間カッタ４０の隙間部分の掘り残しによる掘削不能を防止することができる。

また、中央カッタ２０及び中間カッタ４０を外周カッタ３０の位置に対し後退させて、外周カッタ３０内周に突出動作させる隙間余掘りカッタで余掘りすることでも、中央カッタ２０及び中間カッタ４０と外周カッタ３０の隙間部分の掘り残しによる掘削不能を防止することができる。

また、中央カッタ２０を外周カッタ３０及び中間カッタ４０の位置に対し後退させて、中間カッタ４０内周に突出動作させる隙間余掘りカッタで余掘りすることでも、中央カッタ２０と外周カッタ３０及び中間カッタ４０の隙間部分の掘り残しによる掘削不能を防止することができる。

（実施形態２）
図６は実施形態２を示すもので、前述した実施形態１において、図示のように、外周カッタ３０と中間カッタ４０との間に、さらに外側の中間カッタ５０を設けて四重カッタとしたものである。

すなわち、隔壁２に中間内筒部６１が備えられ、この中間内筒部６１にシール材６２を介装して中間円筒部６３が前進後退動作可能に組み付けられ、この中間円筒部６３に中間隔壁６４が備えられている。
なお、中間隔壁６４に前記円筒部３が備えられている。

そして、内側の中間カッタ４０の周囲を囲む外側のカッタ５０は、複数本のカッタスポーク５１がアーム部材５２を介してリング状部材５３に備えられ、このリング状部材５３が中間隔壁６４に軸受支持されている。
すなわち、中間隔壁６４の背面に突出して設けた円筒部６５・６６において、リング状部材５３がその内外周でそれぞれ軸受支持されている。

ここで、外側の中間カッタ５０と中間隔壁６４との間にチャンバが形成されている。
そして、中間隔壁６４の背面に外周カッタ回転駆動用のモータ５５が備えられている。このモータ５５の回転駆動力は、ギヤ機構を介してリング状部材５３に伝達されて、リング状部材５３と一体に外側の中間カッタ５０が回転する。

さらに、中間内筒部６１の内部に備えたブラケット５６と中間円筒部６３との間に外側の中間カッタ前進後退動作用のジャッキ５７が架け渡されている。
内側及び外側の両中間カッタ４０・５０のカッタスポーク４１・５１間からチャンバに取り込まれた土砂は、カッタスポーク４１の回転攪拌翼４３で攪拌されて、中間隔壁６４の底部に接続した排土スクリュー５８により排土される。

また、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１の前面に泥しょう材吐出口（不図示）が設けられ、この泥しょう材吐出口に泥しょう材供給配管６７が接続されている。
すなわち、機体１の内部からの泥しょう材供給配管（不図示）が中間隔壁６４の内周側の円筒部６６に接続されて開口し、カッタスポーク５１内で泥しょう材吐出口に接続してアーム部材５２内を通した泥しょう材供給配管６７がリング状部材５３の内周に接続されて開口している。これにより、泥しょう材供給配管６７が軸受を介して接続状態となっていうる。

そして、外側の中間カッタ５０には、カッタスポーク５１の内周に突出動作する連結ピン５９が組み込まれている。この連結ピン５９が突出動作して、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１外周の前後方向の長穴による連結穴に進入する。

また、内側の中間カッタ４０にも、カッタスポーク４１の内周に突出動作する連結ピン４９が組み込まれている。この連結ピン４９が突出動作して、中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周の前後方向の長穴による連結穴に進入する。

以上の中央カッタ２０と外周カッタ３０とその間の内側及び外側の両中間カッタ４０・５０を備えるシールド掘進機は、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１内周から連結ピン４９を突出動作して、中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周の連結穴に進入させることで、中央カッタ２０に中間カッタ４０を一体化させることができる。

従って、モータ８の駆動で中央カッタ２０及び内側の中間カッタ４０を適切な速度及び方向で回転させて、これとは独立して、モータ１６の駆動で外周カッタ３０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させるとともに、モータ５５の駆動で外側の中間カッタ５０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させることができる。

また、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１内周に連結ピン４９を没入状態として、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１内周から連結ピン５９を突出動作して、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１外周の連結穴に進入させることで、両中間カッタ４０・５０を一体化させることができる。

従って、モータ８の駆動で中央カッタ２０を適切な速度及び方向で回転させて、これとは独立して、モータ１６の駆動で外周カッタ３０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させるとともに、モータ５５の駆動で内側及び外側の両中間カッタ４０・５０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させることができる。

図６は四重カッタ２０・３０・４０・５０の面一時を示したもので、図示のように、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１内周の連結ピン４９を中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周の連結穴に連結させるとともに、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１内周の連結ピン５９を内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１外周の連結穴に連結させて、中央カッタ２０に両中間カッタ４０・５０を一体化させることができる。

従って、モータ８（及びモータ５５）の駆動で中央カッタ２０及び両中間カッタ４０・５０を適切な速度及び方向で回転させて、これとは独立して、モータ１６の駆動で外周カッタ３０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させることができる。

なお、外側の中間カッタ５０を外周カッタ３０に選択的に連結するようにしてもよい。
これにより、中央カッタ２０と一緒に回る中間カッタ４０と、外周カッタ３０と一緒に回る中間カッタ５０の数を変えることで、内外の比を変更することができる。

そして、実施形態のように、外側の中間カッタ５０も独立した動力を持ち、その回転方向とスピードを合わせることで、内外の比を変更し、または三重の回転をさせ、例えば内側から右回り、左回り、右回りなどと順に交互の方向に回すこともできる。

図７は中央カッタ２０及び中間カッタ４０・５０の多段前進時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０をジャッキ１１の駆動により前進させるとともに、外側の中間カッタ５０をジャッキ５７の駆動により前進させる。

この場合、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１内周の連結ピン４９が中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周の連結穴（前後方向の長穴）に進入しているため、前進する中央カッタ２０に対しその長穴分だけ遅れて、内側の中間カッタ４０が中央カッタ２０に牽引されて前進する。

同様に、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１内周の連結ピン５９も内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１外周の連結穴（前後方向の長穴）に進入しているため、前進する内側の中間カッタ４０に対しその長穴分だけ遅れてから、外側の中間カッタ５０がジャッキ５７の駆動で前進する。

また、図８は中央カッタ２０及び中間カッタ４０・５０の多段後退時を示したもので、図示のように、中央カッタ２０をジャッキ１１の駆動により後退させるとともに、外側の中間カッタ５０をジャッキ５７の駆動により後退させる。

この場合、内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１内周の連結ピン４９が中央カッタ２０のカッタスポーク２１外周の連結穴（前後方向の長穴）に進入しているため、後退する中央カッタ２０に対しその長穴分だけ遅れて、内側の中間カッタ４０が中央カッタ２０に牽引されて後退する。

同様に、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１内周の連結ピン５９も内側の中間カッタ４０のカッタスポーク４１外周の連結穴（前後方向の長穴）に進入しているため、後退する内側の中間カッタ４０に対しその長穴分だけ遅れてから、外側の中間カッタ５０がジャッキ５７の駆動で後退する。

こうして、四重カッタ２０・３０・４０・５０が、その面一から位置を前後にずらすことで、四重多段カッタにすることができる。
従って、先行して掘削する大きさを地質に合わせて多種多様に変えることができる。

また、外側の中間カッタ５０のカッタスポーク５１内周の連結ピン５９を没入状態として、外側の中間カッタ５０を独立してモータ５５で回転駆動してもよい。

以上、実施形態２の内外四重カッタを備えるシールド掘進機によれば、中央カッタ２０と外周カッタ３０に二個の中間カッタ４０・５０を加えた四重カッタとして、先行して掘削する大きさを地質に合わせて変えることができて、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷を効率良く低減することができる。

そして、四重カッタ２０・３０・４０・５０を回転駆動して、例えばモータ８（及びモータ５５）の駆動で中央カッタ２０及び両中間カッタ４０・５０を適切な速度及び方向で回転させて、モータ１６の駆動で外周カッタ３０を適切な速度及び方向（中央カッタ２０と同方向や逆方向）で回転させたりして、施工途中でも土質毎に対応して掘削時の負荷をより効率良く低減することができる。

（変形例）
以上の実施形態においては、中央カッタと外周カッタの間にその各々に固定可能な中間カッタを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、中央カッタや外周カッタに固定せずに、中間カッタを独立に設けてもよい。
さらに、その他、カッタスポークのスポーク数や、中間カッタの数など、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
例えば選択的連結機構は、連結ピンと連結穴に限らず、電磁石で吸着するなど他の構成のものを用いてもよい。

１ 機体（シールド掘進機本体）
２ 隔壁
３ 内筒部
４ シール材
５ 円筒部
６ 中央隔壁
７ 固定攪拌翼
８ 中央カッタ回転駆動装置
９ バックアンカー
１１ 中央カッタ前進後退駆動装置
１２ 排土スクリュー
１３ 円筒部
１４ 円筒部
１５ 固定攪拌翼
１６ 外周カッタ回転駆動装置
１７ 排土スクリュー
１８ 泥しょう材供給配管
２０ 中央カッタ
２１ カッタスポーク
２２ 中央軸
２３ 回転攪拌翼
２５ 連結ピン（選択的連結機構）
２６ 隙間余掘りカッタ
３０ 外周カッタ
３１ カッタスポーク
３２ アーム部材
３３ リング状部材
３４ 回転攪拌翼
３５ 余掘りカッタ
３６ 泥しょう材吐出口
３７ 泥しょう材供給配管
３９ 連結ピン（選択的連結機構）
４０ 中間カッタ
４１ カッタスポーク
４２ 連結穴（選択的連結機構）
４３ 連結穴（選択的連結機構）
４４ 回転攪拌翼
５９ 連結ピン（選択的連結機構）
５０ 中間カッタ
５１ カッタスポーク
５２ アーム部材
５３ リング状部材
５６ ブラケット
５７ 中間カッタ前進後退駆動装置
５８ 排土スクリュー
５９ 連結ピン（選択的連結機構）
６１ 中間内筒部
６２ シール材
６３ 中間円筒部
６４ 中間隔壁
６５ 円筒部
６６ 円筒部
６７ 泥しょう材供給配管

Claims (10)

1. 中央カッタと外周カッタとを備えるシールド掘進機であって、
   前記中央カッタと外周カッタの間に配置される中間カッタを備えるとともに、
   前記中間カッタを前記中央カッタまたは外周カッタに選択的に連結可能とする選択的連結機構を備えることを特徴とする記載のシールド掘進機。
2. 前記外周カッタの位置に対し前進後退動作する前記中間カッタを備えるとともに、
   前記中間カッタの位置に対し前進後退動作する前記中央カッタを備えることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 前記中央カッタと外周カッタを個別に回転駆動するカッタ回転駆動装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のシールド掘進機。
4. 前記中間カッタを回転駆動する中間カッタ回転駆動装置を備えることを特徴とする請求項３に記載のシールド掘進機。
5. 請求項１に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
   前記中央カッタと外周カッタ及びその間の中間カッタで掘進することを特徴とするシールド工法。
6. 請求項１に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
   前記選択的連結機構により前記中間カッタを前記中央カッタまたは外周カッタに選択的に連結させることで、
   二重カッタの内外比を変化させて掘進することを特徴とするシールド工法。
7. 請求項２に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
   前記中間カッタを外周カッタの位置に対し前進動作させるとともに、
   前記中央カッタを中間カッタの位置に対し前進動作させることで、
   前記中央カッタ、中間カッタ、外周カッタの順に前進位置にある三重以上の多重カッタで掘進することを特徴とするシールド工法。
8. 請求項２に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
   前記中間カッタを外周カッタの位置に対し後退動作させるとともに、
   前記中央カッタを中間カッタの位置に対し後退動作させることで、
   前記外周カッタ、中間カッタ、中央カッタの順に前進位置にある三重以上の多重カッタで掘進することを特徴とするシールド工法。
9. 請求項３に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
   前記カッタ回転駆動装置により前記中央カッタと外周カッタを個別に回転駆動させて掘進することを特徴とするシールド工法。
10. 請求項４に記載のシールド掘進機を用いるシールド工法であって、
    前記中間カッタ回転駆動装置により前記中間カッタも回転駆動させることで、
    前記中央カッタ、中間カッタ、外周カッタによる三重以上の多重カッタを個別に回転駆動させて掘進することを特徴とするシールド工法。

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