JP7001521B2 - シールド掘進機及び巨礫の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機に関し、特に、カッタヘッド後方のチャンバ内に取込まれた巨礫の処理装置を有するシールド掘進機、及び、シールド掘進機での巨礫の処理方法に関する。

ここでいう「巨礫」とは、掘削土砂と共に取込まれる大きな礫、玉石あるいは転石、更には岩盤塊などの硬質塊状物を総称するものとし、通常の排土装置ではそのまま排出することが難しい直径０．５～２ｍ級のものを想定している。
また、「巨礫の処理」とは、少なくとも、排土装置にて排出可能となるように巨礫を破砕すること、又は、排土装置とは別ルートで巨礫を回収して搬出することを含む。

シールド掘進機においては、カッタヘッドにより掘削した土砂を、カッタヘッドに設けられた開口から、カッタヘッドとその後方の隔壁との間に形成されるチャンバ内に取込んだ後、隔壁の下部に開口させた排出口から、隔壁の後方に配置されるスクリューコンベア等の排土装置により、機外に向けて排出しつつ、トンネルを掘削するようにしている。

巨礫を含む地盤を掘削する場合、カッタヘッドで破砕されなかった巨礫が、掘削土砂と共に、カッタヘッドに設けられた開口から、チャンバ内に取込まれることがある。掘削土砂は排土装置によって排出されるが、０．５～２ｍ級の巨礫は、そのままでは、排土装置によって排出することができない。
そこで、特許文献１や特許文献２に記載されているように、チャンバ内の巨礫を破砕して、掘削土砂と共に排出可能とする装置が提案されている。

特許文献１に記載の装置では、カッタヘッドを後方へ移動可能として、カッタヘッドと隔壁との間に巨礫を挟み込んで固定する。あるいは、カッタヘッド側の攪拌翼（ロッド）を伸縮可能として、攪拌翼の先端と隔壁との間に巨礫を挟み込んで固定する。そして、固定された巨礫を削岩機により破砕する。削岩機は、隔壁の排出口（排土装置の呑み口）の左右両側に位置して２個設けられると共に、その各々の刃部が巨礫を指向して斜めに伸縮可能になっている。

特許文献２に記載の装置では、チャンバ内に取込まれた巨礫を排出口の直前に向けて案内する左右一対の案内板を設け、巨礫を、排出口の直前において、案内板間に落とし込む。そして、案内板間に位置決め保持された巨礫を左右の案内板内からそれぞれ突出させた削岩機により破砕する。
あるいは、隔壁における排出口の左右両側部からチャンバ内に突出可能な左右一対の礫ずれ防止用ロッドを設け、チャンバ内に取込まれた巨礫を、排出口の直前において、トンネル幅方向両側から囲い込む。そして、ロッド間に位置決め保持された巨礫をカッタヘッド側に設けた礫破砕用カッタ（ディスクカッタ）により破砕する。

特開２００７－３２７２４６号公報 特開２０１７－１４１５９０号公報

特許文献１、２に記載の装置は、いずれも、隔壁の排出口（排土装置の呑み口）の前方にて巨礫を位置決め保持し、削岩機などによって破砕する構成である。

しかしながら、隔壁の排出口の付近は、排土装置などが設置されるため、巨礫の処理装置（削岩機など）を設置するためのスペースに乏しく、処理しやすい位置とは言えない。
すなわち、特許文献１に記載されているように、隔壁側から削岩する際は、排出口の左右両側部から斜めに削岩するしかなく、削岩機の突出長さが大となるなど、削岩しやすいとは言えない。

さらに排出口付近に破砕装置を設置することで土砂排出の流路を規制してしまうため、掘削土砂が閉塞し、掘進不能となる懸念がある。

また、特許文献１や特許文献２には、隔壁側からではなく、チャンバ内やカッタヘッド側に設けた削岩機やディスクカッタにより破砕することも記載されているが、隔壁側から破砕する場合に比べ、人の手が及ばないことなどから、破砕のための微妙なコントロールが難しい。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、チャンバ内の巨礫を隔壁の排出口から離れた位置へ移動させてから処理することにより、シールド掘進機での巨礫の処理を容易化することを課題とする。

本発明に係るシールド掘進機は、筒状の掘進機本体と、前記本体の前端部に配置される回転可能なカッタヘッドと、前記カッタヘッドの後方で前記本体内に配置される隔壁と、前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成されて前記カッタヘッドにより掘削された土砂を蓄えるチャンバと、前記チャンバ内に蓄えられた土砂を前記隔壁に開口させた排出口から機外に向けて排出する排土装置と、備える。

本発明に係るシールド掘進機は、また、前記チャンバ内に取込まれた巨礫の処理装置として、前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口と、前記処理口を開閉するバルブと、前記カッタヘッドから前記チャンバ内に出没可能で、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させることができるカッタヘッド側ロッド部材と、前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に出没可能な隔壁側ロッド部材と、を含む。
前記処理口は、その前方へ移動させた巨礫の破砕に用いられる。
前記カッタヘッド側ロッド部材は、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記隔壁側ロッド部材との間に、巨礫を挟み込んで保持する。

本発明はまた、上記のシールド掘進機において、前記チャンバ内に巨礫が取込まれた際の、巨礫の処理方法を提供する。
本発明に係る巨礫の処理方法は、下記（１）～（３）の工程を含む。
（１）前記カッタヘッドから前記チャンバ内にカッタヘッド側ロッド部材を突出させる。
（２）前記カッタヘッドを回転させることで、前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記排出口の前方から、前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口の前方に移動させる。
（３）前記処理口から前記チャンバ内に削岩機を挿入して、巨礫を破砕する。

本発明に係る巨礫の処理方法では、
前記カッタヘッドを回転させる前に、前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に隔壁側ロッド部材を突出させ、
前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記カッタヘッド側ロッド部材と前記隔壁側ロッド部材とで、巨礫を挟み込んで保持する。

本発明によれば、隔壁の排出口から離れた周方向上方の処理しやすい位置に処理口を設け、排出口の前方の巨礫をカッタヘッドの回転を利用して処理口の前方へ移動させてから処理するので、巨礫の処理（破砕）を容易化できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の正面図及び側面断面図 巨礫処理装置について示すシールド掘進機の正面図及び側面断面図 巨礫処理ステップ１の説明図 巨礫処理ステップ２の説明図 巨礫処理ステップ３の説明図 巨礫処理ステップ４の説明図 巨礫破砕処理の場合の処理口及び削岩機の具体的構成例を示す図 削岩機のセット手順を示す図 巨礫回収処理の場合の処理口及び回収装置の具体的構成例を示す図

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に係るシールド掘進機の正面図（Ａ）及び側面断面図（Ｂ）である。

本実施形態のシールド掘進機１は、円筒状の掘進機本体２の前端部（切羽側）にカッタヘッド３を備え、また、カッタヘッド３の後方で本体２内に隔壁（バルクヘッド）４を備えている。そして、カッタヘッド３と隔壁４との間にチャンバ５が画成される。

カッタヘッド３は、スポーク型で、掘進機本体２の中心軸の延長上にある回転中心軸３ａと、掘進機本体２と略同径（本体２より僅かながら大径）の外周リング３ｂと、回転中心軸３ａから放射状に外周リング３ｂに向かって延びる複数のカッタスポーク３ｃと、を含んで構成される。カッタスポーク３ｃは、その前面及び側面に多数のカッタビット３ｄを有している。

スポーク型のカッタヘッド３には、隣り合うカッタスポーク３ｃ間に、掘削土砂をチャンバ５内に取込むための開口３ｅが形成される。また、開口３ｅ内には、隣り合うカッタスポーク３ｃを径方向中間位置にて連結して補強するサポート部材（図示省略）が適宜配置される。

カッタヘッド３の回転中心軸３ａは、後方に延びて、隔壁４の中心部に回転自在に支持される。
隔壁４はまた、回転中心軸３ａの軸受部回りに、旋回環６を回転自在に支持している。カッタヘッド３の各カッタスポーク３ｃは後面側にて支持アーム７を介して旋回環６に連結されている。これにより、旋回環６の回転によってカッタヘッド３が回転する。

また、隔壁４の後方にて、旋回環６にはリングギア８が一体的に取付けられている。リングギア８には、円周方向に複数配置されるモータ９の出力軸に取付けられたピニオンギア１０を噛み合わせてある。

従って、カッタヘッド３は、前記モータ９を駆動源として、旋回環６と共に回転し、地山を掘削する。
隔壁４にはまた、カッタヘッド３側の機器と隔壁４後方の機器とを油圧回路や電気回路で連係させるためにロータリージョイント１１が設けられる。

本実施形態のシールド掘進機１は、円筒状の掘進機本体２を備え、本体２の断面形状は円形であるが、筒状であれば、楕円状や矩形であってもよく、カッタヘッド３を回転可能に支持して、トンネルを掘進できるものであればよい。

カッタヘッド３と隔壁４との間のチャンバ５には、カッタヘッド３による地山の掘削により、掘削土砂が開口３ｅを介して取込まれ、滞留して、土圧を生じる。

隔壁４は、その下部（最下方位置）に、チャンバ５内の掘削土砂の排出口１２を有している。
排土装置１３は、隔壁４の後方に配置されていて、チャンバ５内に蓄えられた土砂を隔壁４に開口させた排出口１２から機外に向けて排出する。

排土装置１３としては、一般的に、スクリューコンベアが用いられ、その呑み口が排出口１２に接続される。また、スクリューコンベアとしては、比較的大きな礫を丸呑みできるように、大口径で、中心軸を有しないリボン式のもの、すなわち、回転するケーシングパイプの内周部にリボン状の送り羽根を有するものが好適に用いられる。
排土装置１３はまた、チャンバ５内の掘削土砂の排出と同時に、チャンバ５内の土圧を制御して、切羽の崩落を防止する。

本実施形態のシールド掘進機１はまた、曲線トンネルの掘削に対応可能とするため、中折れ機構を有している。
すなわち、円筒状の掘進機本体２が、隔壁４より後方で、前胴２ａと後胴２ｂとに分割されている。そして、中折れ機構として、前胴２ａの後端部と後胴２ｂの前端部とを、前胴２ａを外側、後胴２ｂを内側にして、折れ曲がり可能にラップさせてなるラップ部１４と、前胴２ａと後胴２ｂとをラップ部１４の前後で連結する油圧式の連結ジャッキ１５と、が設けられる。

連結ジャッキ１５は、前胴２ａ及び後胴２ｂの円周方向に所定の間隔で複数配置され、前胴２ａと後胴２ｂとを軸方向に伸縮可能に連結する。
シールド掘進機１の曲進時には、曲がる側の連結ジャッキを中立位置より縮め、反対側の連結ジャッキを中立位置より伸ばすことにより、前胴２ａと後胴２ｂとの中折れを実現する。

掘進機本体２（後胴２ｂ）は、隔壁４後方の内部にてセグメントＳＧを組み立てて覆工するエレクタ１６を備えている。
エレクタ１６は、セグメントＳＧを把持する把持部１６ａを有し、セグメントＳＧを把持しつつ、セグメントＳＧをトンネル軸方向、径方向及び周方向に移動させて、所定の位置にセットする。こうして、複数のセグメントＳＧを円周方向に組み立てて、セグメントリングを形成し、形成済みのセグメントリングと連結して、円筒状の覆工体を構築する。

掘進機本体２（後胴２ｂ）はまた、シールド掘進機１を掘削と共に前進させる推進機構として、油圧式の推進ジャッキ１７を備えている。
推進ジャッキ１７は、後胴２ｂの内周面に、周方向にほぼ等間隔で複数、配置され、覆工済みのセグメントＳＧの端面を押すことで推力を発生させる。
推進ジャッキ１７の伸長により、１リング分掘削すると、ジャッキを戻して、１リング分覆工する。従って、１リング分ずつ、掘削と覆工とを繰り返す。

掘進機本体２（後胴２ｂ）はまた、その後端部内周面に、テールシール１８を備えている。
セグメントＳＧは後胴２ｂ内で組み立てるので、覆工済みのセグメントＳＧの外径は後胴２ｂの内径より小さくなる。このため、後胴２ｂの後端部内周面と覆工済みのセグメントＳＧとの間には隙間ができる。従って、この隙間から地下水や土砂が機内（シールド掘進機１内）に入らないようにテールシール１８が設けられる。テールシール１８は、覆工済みのセグメントＳＧの外周部に摺接して、前記隙間を塞ぐ。

尚、カッタヘッド３により掘削されたトンネルの内周面と、覆工済みのセグメントＳＧの外周面との間は、比較的大きな間隙となる。この間隙には、適宜のタイミングで、裏込め注入材が充填される。

次に、巨礫を含む地盤の掘削中にチャンバ５内に取込まれ得る巨礫の処理装置（及び処理方法）について説明する。
図２は巨礫処理装置について示すシールド掘進機の正面図（Ａ）及び側面断面図（Ｂ）である。

隔壁４に、排出口１２とは別に、排出口１２より周方向上方に位置させて、処理口２１を開口させてある。
ここでいう「周方向」とは、カッタヘッド３の回転方向をいう。「上方」とは、隔壁４（チャンバ５）の最下方に位置する排出口１２より、回転方向の下流側に位置することで、排出口１２より高位置となることを意味する。処理（破砕）の対象となる巨礫はチャンバ５の最下方の排出口１２の付近に集まり、これを周方向（カッタヘッド３の回転方向）に移動させて処理することから、処理口２１は排出口１２より回転方向下流側で排出口１２より上方となる。

具体的には、排出口１２が、カッタヘッド３の回転方向で、隔壁４の最下方の６時の位置に形成されるのに対し、処理口２１は、カッタヘッド３の回転方向に排出口１２から離れた位置（重ならない位置）で、６時～９時の間の位置に形成される。言い換えれば、排出口１２の位置を０°とすると、処理口２１は０°～９０°の間、現実的には５°～４５°の範囲の位置に形成される。

処理口２１には、該処理口２１を開閉するバルブ２２が設けられる。通常の掘削中は、このバルブ２２により、処理口２１は閉じられている。

カッタヘッド３の少なくとも１つのカッタスポーク３ｃに、チャンバ５内に出没可能なロッド部材２３が設けられる。
ロッド部材２３は、カッタスポーク３ｃの外端寄りの位置に、カッタスポーク３ｃの長手方向（径方向）に並べて、複数（２～３本程度）設けられることが好ましい。

各ロッド部材２３は、カッタスポーク３ｃに内蔵のジャッキにより、カッタスポーク３ｃ内に収納される位置（没入位置）と、カッタスポーク３ｃ背面よりチャンバ５内に突出する位置（突出位置）とをとることができる。
これにより、ロッド部材２３は、突出状態にて、カッタヘッド３と一体に回転すると、チャンバ５内の排出口１２の前方の掘削土砂中に巨礫がある場合に、巨礫に側方から当接し、掘削土砂中の巨礫を排出口１２の前方から処理口２１の前方へ移動させることができる。尚、チャンバ５内の掘削土砂はロッド部材２３の間から逃げて、そのまま滞留するので、巨礫のみを移動させることができる。

また、隔壁４に、処理口２１より周方向上方で、かつ処理口２１と隣接する位置に、チャンバ５内に出没可能なロッド部材２４が設けられる。
ロッド部材２４は、隔壁４の外周寄りの位置に、径方向に並べて、複数（２～３本）設けられることが好ましい。

各ロッド部材２４は、隔壁４に内蔵のジャッキにより、隔壁４内に収納される位置（もしくは隔壁４後方の位置）と、隔壁４前面よりチャンバ５内に突出する位置とをとることができる。
これにより、隔壁４側のロッド部材（隔壁側ロッド部材）２４は、突出状態にて、前記カッタヘッド３側のロッド部材（カッタヘッド側ロッド部材）２３によって処理口２１の前方へ移動された巨礫を、カッタヘッド側ロッド部材２３と協働して、挟み込む（周方向に位置決め保持する）ことができる。

ここにおいて、前記処理口２１は、巨礫の処理時にバルブ２２によって開かれ、カッタヘッド側ロッド部材２３により処理口２１の前方へ移動されて、カッタヘッド側ロッド部材２３と隔壁側ロッド部材２４とにより挟み込まれて保持された巨礫を、削岩機２５により破砕するために、用いられる。

次に、上記の巨礫処理装置による巨礫の破砕処理について、図３～図６を参照して、説明する。

図３は巨礫処理ステップ１（巨礫処理のスタート時）の説明図である。
図３は、チャンバ５内に巨礫Ｋが取込まれて、排出口１２の前方に位置し、排土装置（スクリューコンベア）１３により排出できない状態を示している。かかる状態はカッタヘッド３や排土装置１３のトルク変動などから検知することができる。かかる検知により巨礫処理がスタートする。

巨礫Ｋが検知されたときの、カッタヘッド３の回転位置（特に複数のカッタスポーク３ｃのうち、カッタヘッド側ロッド部材２３を有するカッタスポークの回転位置）は不定である。
従って、巨礫Ｋを移動させるための準備として、先ず、カッタヘッド３の角度合わせを行う。すなわち、図３に示されているように、カッタヘッド３を微速回転させ、カッタヘッド側ロッド部材２３を有するカッタスポークを排出口１２の付近で回転方向上流側に位置させる。

図４は巨礫処理ステップ２の説明図である。
ここでは、カッタヘッド側ロッド部材２３をカッタヘッド３の背面よりチャンバ５内に突出させる。
また、隔壁側ロッド部材２４を隔壁４の前面よりチャンバ５内（更にはカッタスポーク間の開口３ｅ内）に突出させる。
この状態で、チャンバ５内の排出口１２の前方の巨礫Ｋは、カッタヘッド側ロッド部材２３と隔壁側ロッド部材２４との間にあるものとする。

図５は巨礫処理ステップ３の説明図である。
カッタヘッド３を微速回転させる。すなわち、カッタヘッド３を通常の掘削中の回転速度より十分に低速度で回転させる。
これにより、カッタヘッド側ロッド部材２３が一体に回転し、チャンバ５内の排出口１２の前方にある巨礫Ｋに側方から当接し、巨礫Ｋを排出口１２の前方から周方向上方へ（処理口２１の前方に向かって）移動させることができる。

そして、巨礫Ｋが処理口２１の前方へ移動すると、巨礫Ｋが隔壁側ロッド部材２４に当接する。この結果、巨礫Ｋは、カッタヘッド側ロッド部材２３と隔壁側ロッド部材２４とにより挟み込まれて保持される。

尚、両ロッド部材２３、２４には、歪みセンサなど、横方向の荷重を検知できるセンサを設けるとよい。このセンサの値を監視することにより、巨礫が挟まれているか否かを検知することができる。

また、両ロッド部材２３、２４間に巨礫Ｋを挟み込んだ時点での、カッタヘッド３の回転角度から、両ロッド部材２３、２４の角度差がわかり、これにより、当該巨礫Ｋの概略寸法を検知することができる。
逆に、カッタヘッド３が、両ロッド部材２３、２４の角度差が０になるまで、回転した場合、巨礫が無いと判定することができる。

図６は巨礫処理ステップ４の説明図である。
隔壁４の処理口２１の前方に巨礫Ｋが保持されている状態で、バルブ２２（図６では省略）によって、処理口２１を開く。そして、隔壁４後方の作業場所から、処理口２１に巨礫破砕装置としての削岩機２５を挿入してセットする。これにより、削岩機２５をチャンバ５内に臨ませ、削岩機２５によって巨礫Ｋを破砕する。
削岩機２５としては、打撃式削岩機の他、ビットを先端に取付けたロッド（ドリル）を回転させて削孔するボーリングマシンタイプの回転式削岩機を用いることができる。

巨礫の破砕後は、カッタヘッド３を更に微速回転し、巨礫の破砕具合を確認する。
巨礫が排土装置（スクリューコンベア）１３で呑み込み可能なサイズまで破砕されていれば、削岩機２５を撤去して、バルブ２２を閉じ、両ロッド部材２３、２４を引込めてから、掘進を再開する。
巨礫の破砕が不十分な場合、削岩機２５による打撃や削孔を繰り返す。巨礫の強度が高い場合、削孔跡に静的破砕機械などを挿入して破砕することも有効である。

図７は巨礫破砕処理の場合の処理口及び削岩機のより具体的な構成例を示している。
隔壁４の処理口２１は、これに連なって隔壁４の後方へ延びる筒状部２１ａを備え、筒状部２１ａ内及びその後方に、削岩機セット設備３０が設けられる。

削岩機セット設備３０は、削岩機２５を水密状態で挿入させ、且つ首振り可能とするもので、筒状部２１ａの延在方向後側の開口端を閉止するように取付けられる本体３１と、本体３１を貫通すると共に本体３１に傾動自在に支持されるパイプ状部材３２と、を備える。

パイプ状部材３２は、その前端部の外周側が球面３２ａをなし、本体３１の中心部に形成される球面軸受により、回動自在に支持されている。従って、パイプ状部材３２は、前端部側の前記球面３２ａの中心点Ｏを中心として、任意の方向に傾動可能となっている。

パイプ状部材３２の内部は、その前端部から後端部に至るストレートなロッド通し孔３２ｂをなしている。ロッド通し孔３２ｂは、削岩機２５の削岩ロッド２５ａの挿通経路となる。

パイプ状部材３２の長さ方向中間部の内部には、ボールバルブ３３が設けられる。本実施形態では、このボールバルブ３３が前述の「処理口２１を開閉するバルブ２２」に相当し、削岩ロッド２５ａの挿通経路（ロッド通し孔３２ｂ）を開閉する。

ボールバルブ３３は、開閉用レバー３４の操作により９０°回転させることで、その弁孔がロッド通し孔３２ｂと一致する開位置と、弁孔がロッド通し孔３２ｂと交差する閉位置とに切換えることができる。

パイプ状部材３２の後端部側では、ロッド通し孔３２ｂは拡径されており、その拡径部の内周側に、削岩ロッド２５ａを水密状態で挿通させるシール部材として、空気圧により膨縮可能なパッカー３５が装備される。

尚、本実施形態のパイプ状部材３２は、球面３２ａ部、バルブ３３部、パッカー３５部の全てを一体物として作図しているが、これらがそれぞれ分割体で、互いに連結することで一体構造となるものであってもよい。

図８は削岩機２５のセット手順を示している。
先ず図８（ａ）に示すように、ボールバルブ３３を閉じている状態で、削岩機２５の削岩ロッド２５ａの先端をパイプ状部材３２のロッド通し孔３２ｂに挿入し、収縮状態にあるパッカー３５を通過させて、ボールバルブ３３の直前まで引き通す。

次に図８（ｂ）に示すように、パッカー３５を空気圧などで膨らませ、削岩ロッド２５ａの挿通部を水密状態にシールする。

次に図８（ｃ）に示すように、ボールバルブ３３をレバー３４により９０°回転させて、開く。言い換えれば、ボールバルブ３３の弁孔をパイプ状部材３２のロッド通し孔３２ｂと一致させる。これにより、削岩機２５の削岩ロッド２５ａの更なる引き通しが可能となる。従って、削岩機２５の削岩ロッド２５ａの先端をボールバルブ３３の弁孔に引き通して、パイプ状部材３２の前端部からチャンバ５内に突出させる。これにより、処理口２１の前方にある巨礫Ｋの破砕が可能となる。

また、かかる状態では、図８（ｄ）に示すように、削岩機２５の首振り操作が可能となる。すなわち、削岩機２５を図示Ｏ点を中心として任意の方向に揺動させることができ、巨礫の状態に合わせて最適位置に削孔等することができる。
また、常にパッカー３５によりシールすることで、機内への土砂や地下水の流入を抑制しつつ、削岩作業を行うことができる。

本実施形態によれば、シールド掘進機１の隔壁４に排出口１２の周方向上方に位置させて開口させた処理口２１と、この処理口２１を開閉するバルブ２２（ボールバルブ３３）と、カッタヘッド３からチャンバ５内に出没可能で、カッタヘッド３の回動によりチャンバ５内の巨礫を処理口２１の前方へ移動させることができるカッタヘッド側ロッド部材２３と、を含むことにより、処理口２１に削岩機２５をセットして、巨礫を破砕処理することができる。

このように、隔壁４の排出口１２から離れた周方向上方の処理しやすい位置に処理口２１を設け、排出口１２の前方の巨礫をカッタヘッド３の回転を利用して処理口２１の前方へ移動させてから破砕するので、巨礫の破砕処理を容易化できる。
すなわち、隔壁４の排出口１２（排土装置１３の呑み口）付近は破砕機構を設置するためのスペースがとれないため、排出口１２から離れた位置まで移動させて破砕できるようにするのである。

また、本実施形態によれば、処理口２１の周方向上方にて、隔壁４からチャンバ５内に出没可能な隔壁側ロッド部材２４を更に含み、カッタヘッド側ロッド部材２３が、カッタヘッド３の回動によりチャンバ５内の巨礫を処理口２１の前方へ移動させたときに、隔壁側ロッド部材２４との間に、巨礫を挟み込む構成であることにより、処理口２１の前方にて巨礫を周方向に位置決め保持することができ、削岩機２５よる破砕を確実なものとすることができる。

また、本実施形態によれば、処理口２１は、削岩機２５を水密状態で挿入させ、且つ首振り可能とする削岩機セット設備３０を備える。これにより、削岩機２５使用時の土砂や地下水の浸入防止を図りつつ、目標に対し最適な姿勢で削岩作業を行うことができる。

また、本実施形態によれば、削岩機セット設備３０は、処理口２１を閉止する本体３１と、本体３１を貫通すると共に本体３１に傾動自在に支持され、削岩機２５の削岩ロッド２５ａを挿通可能なパイプ状部材３２と、パイプ状部材３２の内周部に設けられ、削岩ロッド２５ａを水密状態で挿通させるシール部材（パッカー３５）と、を含んで構成される。これにより、必要な首振り機能とシール機能とを確実に得ることができる。

また、本実施形態によれば、処理口２１を開閉するバルブ２２は、パイプ状部材３２の内部に設けられて、削岩ロッド２５ａの挿通経路を開閉するものである。これにより、削岩機セット設備３０にバルブ機能を持たせることができる。

尚、本実施形態では、１つの処理口２１に１つの削岩機２５をセットしているが、１つの処理口２１に複数の削岩機２５を（例えば円周方向に並べて）セット可能としてもよい。この場合、図７の削岩機セット設備３０（パイプ状部材３２、ボールバルブ３３及びパッカー３５）を各削岩機２５ごとに設ければよい。

また、本実施形態では、処理口２１を開閉するバルブとして、削岩機セット設備３０のパイプ状部材３２にボールバルブ３３を設けているが、これに代えて、あるいは、これと併用して、処理口２１の筒状部２１ａの最前位に、ゲートバルブ（後述する図９の３８参照）を設けるようにしてもよい。

次に、本発明の他の実施形態として、図９の実施形態について、説明する。
本実施形態では、処理口２１の前方に移動させた巨礫Ｋを、処理口２１内に引入れて、回収処理する。従って、処理口２１は、想定される巨礫の大きさより大きくする。

図９において、隔壁４の処理口２１は、これに連なって隔壁４の後方へ延びる筒状部２１ａを備え、筒状部２１ａの延在方向前側（最前位）にゲートバルブ３８が設けられる。
本実施形態では、このゲートバルブ３８が前述の「処理口２１を開閉するバルブ２２」に相当する。

回収設備４０は、筒状部２１ａ内のゲートバルブ３８後方に巨礫を引込んで回収する。
従って、筒状部２１ａの延在方向後側の部位は、巨礫の引込み空間であり、主ピストン４１が前後方向に摺動可能に配置されている。主ピストン４１はピストンロッド４２を介して副ピストン４３に連結され、この副ピストン４３に対し図で左方に付勢する油圧室４４が形成されている。

通常の掘進中は、油圧室４４に油圧を作用させてあり、主ピストン４１はゲートバルブ３８の直後の位置（図示点線位置）にある。

回収設備４０はまた、筒状部２１ａの引込み空間の上面側に形成した開口４５を含む。この開口４５は、筒状部２１ａからの巨礫の取出し用の開口であり、取出し時以外は着脱可能な蓋部材４６により閉止されている。

図９の実施形態での巨礫の回収手順について説明する。
隔壁４の処理口２１の前方に巨礫Ｋが保持されている状態で、ゲートバルブ３８によって、処理口２１を開く。

そして、油圧室４４の油圧を解除することで、チャンバ５側の土圧により、主ピストン４１を図で右方へ移動させ、これに伴って、チャンバ５内の巨礫Ｋを筒状部２１ａ内に引入れる。

筒状部２１ａ内に巨礫Ｋを引入れた後は、ゲートバルブ３８により、処理口２１を閉じる。そして、筒状部２１ａの上面側の開口４５の蓋部材４６を外し、筒状部２１ａ内の巨礫Ｋを開口４５から引上げ可能とし、適宜の引上げ作業によって、巨礫Ｋを回収する。

本実施形態によれば、処理口２１に連なって隔壁４の後方へ延びる筒状部２１ａと、この筒状部２１ａ内に巨礫を引込んで回収する回収設備４０と、を更に含むことにより、処理口２１を用いて、巨礫を回収処理することができる。

このように、隔壁４の排出口１２から離れた周方向上方の処理しやすい位置に処理口２１を設け、排出口１２の前方の巨礫をカッタヘッド３の回転を利用して処理口２１の前方へ移動させてから回収するので、巨礫の回収処理を容易化できる。
すなわち、隔壁４の排出口１２（排土装置１３の呑み口）付近は回収機構を設置するためのスペースがとれないため、排出口１２から離れた位置まで移動させて回収できるようにするのである。

本実施形態のように、巨礫を回収する場合は、破砕する場合と異なり、巨礫を挟み込んで保持する必要はないので、隔壁側ロッド部材２４は不要となる。

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。
尚、出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
筒状の掘進機本体と、前記本体の前端部に配置される回転可能なカッタヘッドと、前記カッタヘッドの後方で前記本体内に配置される隔壁と、前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成されて前記カッタヘッドにより掘削された土砂を蓄えるチャンバと、前記チャンバ内に蓄えられた土砂を前記隔壁に開口させた排出口から機外に向けて排出する排土装置と、備える、シールド掘進機であって、
前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口と、
前記処理口を開閉するバルブと、
前記カッタヘッドから前記チャンバ内に出没可能で、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させることができるカッタヘッド側ロッド部材と、を含み、
前記処理口は、その前方へ移動させた巨礫の破砕あるいは回収に用いられることを特徴とする、シールド掘進機。
［請求項２］
前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に出没可能な隔壁側ロッド部材を更に含み、
前記カッタヘッド側ロッド部材は、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記隔壁側ロッド部材との間に、巨礫を挟み込むことを特徴とする、請求項１記載のシールド掘進機。
［請求項３］
前記処理口にセットされる巨礫破砕用の削岩機を更に含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のシールド掘進機。
［請求項４］
前記処理口は、前記削岩機を水密状態で挿入させ、且つ首振り可能とする削岩機セット設備を備えることを特徴とする、請求項３記載のシールド掘進機。
［請求項５］
前記削岩機セット設備は、前記処理口を閉止する本体と、前記本体を貫通すると共に前記本体に傾動自在に支持され、前記削岩機の削岩ロッドを挿通可能なパイプ状部材と、前記パイプ状部材の内周部に設けられ、前記削岩ロッドを水密状態で挿通させるシール部材と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項４記載のシールド掘進機。
［請求項６］
前記バルブは、前記パイプ状部材の内部に設けられて、前記削岩ロッドの挿通経路を開閉するものであることを特徴とする、請求項５記載のシールド掘進機。
［請求項７］
前記処理口に連なって前記隔壁の後方へ延びる筒状部と、前記筒状部内に巨礫を引込んで回収する回収設備と、を更に含むことを特徴とする、請求項１記載のシールド掘進機。
［請求項８］
筒状の掘進機本体と、前記本体の前端部に配置される回転可能なカッタヘッドと、前記カッタヘッドの後方で前記本体内に配置される隔壁と、前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成されて前記カッタヘッドにより掘削された土砂を蓄えるチャンバと、前記チャンバ内に蓄えられた土砂を前記隔壁に開口させた排出口から機外に向けて排出する排土装置と、備える、シールド掘進機において、
前記チャンバ内に巨礫が取込まれた際に、
（１）前記カッタヘッドから前記チャンバ内にカッタヘッド側ロッド部材を突出させ、
（２）前記カッタヘッドを回転させることで、前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記排出口の前方から、前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口の前方に移動させ、
（３）前記処理口から前記チャンバ内に削岩機を挿入して、巨礫を破砕する
ことを特徴とする、シールド掘進機における巨礫の処理方法。
［請求項９］
前記カッタヘッドを回転させる前に、前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に隔壁側ロッド部材を突出させ、
前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記カッタヘッド側ロッド部材と前記隔壁側ロッド部材とで、巨礫を挟み込んで保持することを特徴とする、請求項８記載のシールド掘進機における巨礫の処理方法。
［請求項１０］
前記（３）の巨礫を破砕する工程に代えて、前記処理口から巨礫を回収する工程を含むことを特徴とする、請求項８記載のシールド掘進機における巨礫の処理方法。

１ シールド掘進機
２ 掘進機本体
２ａ 前胴
２ｂ 後胴
３ カッタヘッド
３ａ 回転中心軸
３ｂ 外周リング
３ｃ カッタスポーク
３ｄ カッタビット
３ｅ 開口
４ 隔壁
５ チャンバ
６ 旋回環
７ 支持アーム
８ リングギア
９ モータ
１０ ピニオンギア
１１ ロータリージョイント
１２ 排出口
１３ 排土装置（スクリューコンベア）
１４ ラップ部
１５ 連結ジャッキ
１６ エレクタ
１６ａ 把持部
１７ 推進ジャッキ
１８ テールシール
２１ 処理口
２１ａ 筒状部
２２ バルブ
２３ カッタヘッド側ロッド部材
２４ 隔壁側ロッド部材
２５ 削岩機
２５ａ 削岩ロッド
３０ 削岩機セット設備
３１ 本体
３２ パイプ状部材
３２ａ 球面
３２ｂ ロッド通し孔
３３ ボールバルブ
３４ 開閉用レバー
３５ パッカー
３８ ゲートバルブ
４０ 回収設備
４１ 主ピストン
４２ ピストンロッド
４３ 副ピストン
４４ 油圧室
４５ 開口
４６ 蓋部材

Claims (3)

1. 筒状の掘進機本体と、前記本体の前端部に配置される回転可能なカッタヘッドと、前記カッタヘッドの後方で前記本体内に配置される隔壁と、前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成されて前記カッタヘッドにより掘削された土砂を蓄えるチャンバと、前記チャンバ内に蓄えられた土砂を前記隔壁に開口させた排出口から機外に向けて排出する排土装置と、備える、シールド掘進機であって、
   前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口と、
   前記処理口を開閉するバルブと、
   前記カッタヘッドから前記チャンバ内に出没可能で、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させることができるカッタヘッド側ロッド部材と、
   前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に出没可能な隔壁側ロッド部材と、を含み、
   前記処理口は、その前方へ移動させた巨礫の破砕に用いられ、
   前記カッタヘッド側ロッド部材は、前記カッタヘッドの回動により前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記隔壁側ロッド部材との間に、巨礫を挟み込んで保持することを特徴とする、シールド掘進機。
2. 前記処理口にセットされる巨礫破砕用の削岩機を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 筒状の掘進機本体と、前記本体の前端部に配置される回転可能なカッタヘッドと、前記カッタヘッドの後方で前記本体内に配置される隔壁と、前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成されて前記カッタヘッドにより掘削された土砂を蓄えるチャンバと、前記チャンバ内に蓄えられた土砂を前記隔壁に開口させた排出口から機外に向けて排出する排土装置と、備える、シールド掘進機において、
   前記チャンバ内に巨礫が取込まれた際に、
   （１）前記カッタヘッドから前記チャンバ内にカッタヘッド側ロッド部材を突出させ、
   （２）前記カッタヘッドを回転させることで、前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記排出口の前方から、前記隔壁に前記排出口の周方向上方に位置させて開口させた処理口の前方に移動させ、
   （３）前記処理口から前記チャンバ内に削岩機を挿入して、巨礫を破砕する
   ことを含む、シールド掘進機における巨礫の処理方法であって、
   前記カッタヘッドを回転させる前に、前記処理口の周方向上方にて、前記隔壁から前記チャンバ内に隔壁側ロッド部材を突出させ、
   前記カッタヘッド側ロッド部材により、前記チャンバ内の巨礫を前記処理口の前方へ移動させたときに、前記カッタヘッド側ロッド部材と前記隔壁側ロッド部材とで、巨礫を挟み込んで保持することを特徴とする、シールド掘進機における巨礫の処理方法。

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