JPH074178A - シールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】掘削刃６ａと隔壁７の間に、地山２から掘削形
成される土砂３９を充填し得るチャンバ９を形成し、該
チャンバ９に作泥水３８を供給する作泥水供給装置１２
と、該チャンバ９からの排土量を調整する排土量調整装
置２０を設けたシールド装置１において、チャンバ９内
の土砂３９の比抵抗値ρｎを検出し得るセンサ１５を複
数設け、該センサ１５が検出する比抵抗値ρｎによって
チャンバ９内の土砂３９の充満度ＲＮを演算し得るよう
に比抵抗値演算部３２と、充満度判定部３３を接続して
おく。 【効果】各測定位置ＰＸｎ毎に検出される比抵抗値ρｎ
に対応した形で出力される充満度ＲＮに基づいて、チャ
ンバ９内の密度Ｄが所定の均質な値Ｄ１になるように、
排土量或いは作泥水供給量を調整出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削土砂の土圧を利用
して切羽を支持する泥土圧式シールド装置等のシールド
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の泥土圧式シールド装置にお
ける泥土圧管理方法を示す図である。従来、図７に示す
ような泥土圧式シールド装置４１では、その掘進時に形
成される掘削土砂を、切羽４２ａから、カッタディスク
４３と隔壁４４の間のチャンバ４５内に取り込み、ここ
に若干の作泥水を注入してやることによって、該チャン
バ４５内に泥土４６を充満させて、該泥土４６の泥土圧
を介して地山４２の圧力Ｆ１と対抗させる形で、切羽４
２ａを支持している。こういったシールド装置４１で
は、その掘進中には隔壁４４より切羽４２ａ側のチャン
バ４５を目視確認することは出来ないので、隔壁４４の
前側等に土圧計４７を装着しておき、該土圧計４７によ
り、図７斜線領域に示すチャンバ４５内及びスクリュコ
ンベヤ４８内の泥土圧を、地山４２の土圧Ｆ１と掘進条
件に対応した形で、一定に管理しておくことによって、
該地山４２の変形を抑えるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、こういった
シールド装置４１では、チャンバ４５内に取り込まれた
掘削土砂がその下部４５ａで圧密されていたり、或い
は、該チャンバ４５内の上部４５ｂに地山４２中の水や
作泥水等が溜ってしまったりして、チャンバ４５内にお
ける泥土４６の密度が一様になっていない場合がある。
しかし、上述したような土圧計４７は、該土圧計４７が
装着された近傍における泥土圧を計測しているだけなの
で、カッタチャンバ４５内全体の泥土圧を正確に検出し
ているとは言い難い。また、このような土圧計４７は、
チャンバ４５に注入された作泥水を交えた泥土４６の圧
力を計測しているので、該チャンバ４５内に実質上泥土
４６が充満していなくて作泥水ばかりが多量にある状態
のときにも、当該計測圧力値が作泥水の圧力ばかりを反
映して高圧値を示している場合もあり得る。従って、こ
ういった土圧計４７が示す計測値のみで、チャンバ４５
内全体における泥土４６の管理を行いながら、難しい地
山を掘進することは、その計測精度に限界があるところ
から、信頼性に欠ける。故に、より一層精密に泥土４６
の圧力を把握管理して、切羽を常に安定的に保持し得る
ような適当なる手法の開発が望まれていた。そこで本発
明は、上記事情に鑑み、掘削土砂の土圧を利用して切羽
を支持するシールド装置において、シールドチャンバ内
の泥土充満度を正確に把握して、常に該泥土充満度に対
応させた形で掘削土砂の土圧管理を行うことが出来るよ
うにした、シールド装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、地盤掘削
刃（６ａ）と隔壁（７）を設け、前記地盤掘削刃（６
ａ）と前記隔壁（７）の間に土砂充填空間（９）を、該
地盤掘削刃（６ａ）により地盤（２）を掘削して形成さ
れる土砂（３９）を、該隔壁（７）より後方側に所定量
づつ排出自在な形で、該土砂充填空間（９）に充填し得
るように形成したシールド装置（１）において、前記土
砂充填空間（９）に、該土砂充填空間（９）中の土砂
（３９）の比抵抗値（ρｎ）を検出し得る比抵抗値検出
手段（１５）を複数設け、前記複数の比抵抗値検出手段
（１５）に、該比抵抗値検出手段（１５）が検出する土
砂（３９）の比抵抗値（ρｎ）により前記土砂充填空間
（９）中の土砂（３９）の充満度（ＲＮ）を演算する土
砂充満度演算手段（３２、３３）を接続し、前記土砂充
満度演算手段（３２、３３）から出力された土砂（３
９）の充満度（ＲＮ）に基づいて、前記土砂充填空間
（９）中の土砂（３９）の密度（Ｄ）が所定の値（Ｄ
ｎ）になるよう調整する密度調整手段（１２、２０）を
設けて、構成される。また、本発明は、地盤掘削刃（６
ａ）と隔壁（７）を設け、前記地盤掘削刃（６ａ）と前
記隔壁（７）の間に土砂充填空間（９）を、該地盤掘削
刃（６ａ）により地盤（２）を掘削して形成される土砂
（３９）を、該隔壁（７）より後方側に所定量づつ排出
自在な形で、該土砂充填空間（９）に充填し得るように
形成したシールド装置（１’）において、前記土砂充填
空間（９）に、該土砂充填空間（９）中の土砂（３９）
の比抵抗値（ρｎ）を検出し得る比抵抗値検出手段（１
５）を上下方向に移動自在に設け、前記比抵抗値検出手
段（１５）に、該比抵抗値検出手段（１５）が検出する
土砂（３９）の比抵抗値（ρｎ）により前記土砂充填空
間（９）中の土砂（３９）の充満度（ＲＮ）を演算する
土砂充満度演算手段（３２、３３）を接続し、前記土砂
充満度演算手段（３２、３３）から出力された土砂の充
満度（ＲＮ）に基づいて、前記土砂充填空間（９）中の
土砂（３９）の密度（Ｄ）が所定の値（Ｄｎ）になるよ
う調整する密度調整手段（１２、２０）を設けて、構成
される。なお、（ ）内の番号等は、図面における対応
する要素を示す、便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
作用の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、複数の比抵抗
値検出手段（１５）が検出する比抵抗値（ρｎ）の大小
によって、土砂充満度演算手段（３２、３３）が、該比
抵抗値検出手段（１５）の各々が位置する測定位置（Ｐ
Ｘｎ）部分の土砂（３９）の充満度（ＲＮ）の大小を判
別し、該土砂（３９）の充満度（ＲＮ）に基づいて、密
度調整手段（１２、２０）が土砂充填空間（９）内の土
砂（３９）の密度（Ｄ）を所定の値（Ｄｎ）に調整した
状態で、地盤掘削刃（６ａ）が地盤（２）を掘削するよ
うに作用する。また、本発明は、上下方向に移動自在な
比抵抗値検出手段（１５）の上下移動動作を利用して、
土砂充填空間（９）の任意の測定位置（ＰＸｎ）におけ
る比抵抗値（ρｎ）を該比抵抗値検出手段（１５）が検
出し、該検出された比抵抗値（ρｎ）に基づいて、土砂
充満度演算手段（３２、３３）が該測定位置（ＰＸｎ）
部分毎の充満度（ＲＮ）を演算算出するように作用す
る。

【０００６】

【実施例】図１は本発明によるシールド装置の一実施例
を示す断側面図、図２は図１のII、II矢視図、図３は図
１に示すシールド装置に用いられる比抵抗値検出用のセ
ンサの一例を示す図、図４は図３に示すセンサによって
検出された泥土比抵抗値の経時変化様態の一例を示す
図、図５は図１に示すシールド装置における泥水圧管理
装置の制御系統の一例を示す図、図６は本発明によるシ
ールド装置の別の実施例を示す図である。

【０００７】トンネル掘進中のシールド装置１は、図１
に示すように、所定性状の地盤である地山２の土圧を支
持し得る形で横転円筒状に形成された外殻５を有してお
り、外殻５は、該シールド装置１自体によって地山２中
に横転円柱状に掘進形成された坑道３の矢印Ａ方向側端
部に示す先頭位置に配置している。外殻５の図１左部に
示す前部には、カッタディスク６が、該カッタディスク
６の前面側に装着された地盤掘削刃である掘削刃６ａを
切羽２ａと対向させた形で設けられており、カッタディ
スク６は、坑道３の先頭位置におけるトンネル軸心と整
合した形のシールド軸心ＣＴ１を中心として、外殻５に
対して矢印Ｃ、Ｄ方向に旋回駆動自在な形になってい
る。カッタディスク６には、外殻５内への掘削土砂取り
込み口である開口部６ｓが、該カッタディスク６のフレ
ーム部分を矢印Ａ、Ｂ方向に貫通する形で穿設形成され
ており、シールド装置１は、地山２から掘削によって生
じる土砂３９が、開口部６ｓを介して外殻５内に取り入
み自在な形になっている。

【０００８】また、外殻５の内側には、図１に示すよう
に、その全体形状が略円盤状に形成された隔壁７が、前
記カッタディスク６のカッタヘッド部分と図１左右方向
に所定の間隔をもって対向する形で、該外殻５の内周面
等に固定装着されて設けられており、外殻５の内側に
は、隔壁７とカッタディスク６の掘削刃６ａの間に土砂
充填空間としてチャンバ９が、該掘削刃６ａにより地山
２を掘削して形成される土砂３９を前記開口部６ｓを介
してここに取り込み充填自在な形で、空間状に形成配設
されている。隔壁７の下部には排土口７ｃが、チャンバ
９内を該隔壁７の後側に向けて連通させる形で開口形成
されており、排土口７ｃにはスクリュコンベヤ１０が、
そのパイプ状に形成されたケーシング１０ａ内において
スクリュ羽根付きのロータ１０ｂが旋回駆動する動作を
介してチャンバ９内の土砂３９を排土口７ｃから、隔壁
７より後方側（矢印Ｂ方向側）に所定量づつ排出自在な
形でここに装着されている。スクリュコンベヤ１０の矢
印Ｂ方向側に示す後側にはベルトコンベヤ１１が、該ス
クリュコンベヤ１０によってその排土口１０ｃ迄搬送さ
れる土砂３９を、該排土口１０ｃからさらに坑道３の後
側に向けて搬送し得る形で設けられており、排土口１０
ｃには排土量調整装置２０が、スクリュコンベヤ１０か
らベルトコンベヤ１１に排出される土砂３９の排出量を
任意に調整し得る形で設けられている。一方、隔壁７の
上部には、図１に示すように、注入口７ａが、チャンバ
９の内外を連通させる形で開口形成されており、注入口
７ａには、チャンバ９内に作泥水３８を任意の量づつ供
給自在な作泥水供給装置１２が、注入パイプ１２ａを介
して接続されている。

【０００９】ところで、シールド装置１には、前記チャ
ンバ９内に充填された土砂３９の泥土圧を管理するため
の泥土圧管理装置１３が設けられており、泥土圧管理装
置１３は、チャンバ９中の土砂３９の比抵抗値ρｎをそ
れぞれ検出するための被抵抗値検出手段として、実施例
においては４電極式のセンサ１５を複数有している。複
数のセンサ１５は、図１又は図２に示すように、前記外
殻５の内周面及び隔壁７の前面側等に、互いに所定の間
隔をなす形で、それぞれ装着されており、各センサ１５
は、図３に示すように、片状に形成された絶縁体１６を
有している。絶縁体１６には図３上端部及び下端部に示
す、一対の電極１７Ａ、１７Ｂが、図３においては位置
Ｐ１と位置Ｐ２との間に所定電圧を印加するように電流
を通じ得る形で、所定の間隔Ｌ１をなすよう装着配設さ
れており、一対の電極１７Ａ、１７Ｂ間には、一対の測
定電極１９Ａ、１９Ｂが、該測定電極１９Ａ、１９Ｂ間
の電圧の値Ｖｎを計測して、これによって各測定位置Ｐ
Ｘｎの土砂３９の比抵抗値ρｎを検出し得る形で、所定
の間隔Ｌ２をなすよう設けられている。

【００１０】また、泥土圧管理装置１３は、図５に示す
ように、主制御部３１を有しており、主制御部３１に
は、比抵抗値演算部３２、充満度判定部３３、作泥水注
入量制御部３５、排土量制御部３６等が接続している。
そして、比抵抗値演算部３２には前記センサ１５の各々
が、作泥水注入量制御部３５には前記作泥水供給装置１
２が、排土量制御部３６には前記排土量調整装置２０
が、それぞれ接続されている。従って、泥土圧管理装置
１３は、各センサ１５が、その電極１７Ａ、１７Ｂを介
して流された電流Ｉによって測定電極１９Ａ、１９Ｂが
捉えた電圧Ｖの値Ｖｎから、該センサ１５のそれぞれが
位置するチャンバ９内の各測定位置ＰＸｎにおける比抵
抗値ρｎをそれぞれ検出して、該検出された比抵抗値ρ
ｎによって、比抵抗値演算部３２、充満度判定部３３
が、チャンバ９内の充満度ＲＮを演算する充満度演算手
段として、各測定位置ＰＸｎ毎の被測定物質、即ち土砂
３９の充満度ＲＮを演算判定し得るように構成されてい
る。そして、該演算判定された土砂３９の充満度ＲＮに
基づいて、作泥水供給装置１２が注入口７ａへの作泥水
３８の供給量を調整し、また排土量調整装置２０がスク
リュコンベヤ１０の排土口１０ｃからベルトコンベヤ１
１側に排出される土砂３９の排出量を調整することによ
って、チャンバ９内の土砂３９の密度Ｄが所定の値Ｄｎ
になるよう調整し得る形で、該作泥水供給装置１２と排
土量調整装置２０は、シールド装置１における密度調整
手段を構成する形になっている。

【００１１】シールド装置１は、以上のような構成を有
しているので、該シールド装置１の掘進作業時には、地
山２を矢印Ａ方向に掘進していく形で坑道３を掘削形成
するために、シールド装置１に後続して建て込まれた覆
工３０の前端部に外殻５の反力を求める形にしておい
て、シールド軸心ＣＴ１を回転中心としてカッタディス
ク６を矢印Ｃ又はＤ方向に旋回駆動させる。すると、カ
ッタディスク６の前面側に装着された掘削刃６ａが地山
２を掘削することによって切羽２ａが図１矢印Ａ方向に
前進し、これと共に、外殻５が前進する。この際掘削刃
６ａによって掘削された地山２は、土砂３９になって、
カッタディスク６に貫通形成された開口部６ｓからチャ
ンバ９内に入り込み、該チャンバ９に充填されていく。
そこで、シールド装置１においては、土砂３９をチャン
バ９に充満させた状態にして、該チャンバ９及びスクリ
ュコンベヤ１０内に充満された土砂３９の泥土圧を介し
て、地山２の土圧に対抗させる形で切羽２ａを支持しつ
つ、掘進を行う。そして、該切羽２ａを支持するのに余
った分の土砂３９はスクリュコンベヤ１０、ベルトコン
ベヤ１１を介してシールド後方側に搬出する。

【００１２】こうしてシールド掘進を行う際、チャンバ
９内の土砂３９の泥土圧を所定の値に維持した状態で、
掘進を行う必要がある。そこで、シールド装置１におい
ては、その泥土圧管理装置１３を用いて、チャンバ９内
の土砂３９の充満度ＲＮに応じて土砂３９の排出量及び
作泥水３８の供給量を調整する形で、該チャンバ９中の
土砂３９の密度Ｄを所定の値Ｄｎに調整していく。これ
には、以下に述べるように、センサ１５を介して検出さ
れる比抵抗値ρｎの値によって、比抵抗値演算部３２と
充満度判定部３３にチャンバ９中の土砂３９の充満度Ｒ
Ｎを演算させて、該比抵抗値演算部３２と充満度判定部
３３により出力された土砂３９の充満度ＲＮに基づい
て、作泥水供給装置１２によって作泥水３８をチャンバ
９内に適宜量づつ注入供給すると共に、排土量調整装置
２０によって該チャンバ９内からスクリュコンベヤ１０
を介してベルトコンベヤ１１側に排出される土砂３９量
を調整することによって、該チャンバ９内において土砂
３９が所定の密度で充満された形になるよう保持した状
態で、掘進を継続する。

【００１３】即ち、シールド掘進時、泥土圧管理装置１
３の主制御部３１は、前記外殻５の内周面及び隔壁７の
前面側等に装着された複数のセンサ１５のそれぞれに、
チャンバ９内における各測定位置ＰＸｎの電極１７Ａ、
１７Ｂ間で所定電圧を印加するように電流Ｉを通じさせ
て、この際の電圧Ｖの値Ｖｎを、測定電極１９Ａ、１９
Ｂに測定させる。すると、複数のセンサ１５は、チャン
バ９内において互いに所定の間隔をなす形になっている
各測定位置ＰＸｎにおいて、測定電極１９Ａ、１９Ｂ間
の電圧Ｖの値Ｖｎを測定する形で、各測定位置ＰＸｎ毎
の比抵抗値ρｎを検出する。そこで、主制御部３１は、
比抵抗値演算部３２に、測定位置ＰＸｎにおける比抵抗
値ρｎの値をそれぞれ演算算出させて、該比抵抗値ρｎ
に基づいて、充満度判定部３３にチャンバ９内の土砂３
９の充満度ＲＮを判定させる。すると、図３に示すよう
な４電極式のセンサ１５によって検出された比抵抗値ρ
ｎ（即ち抵抗率）は、公知のように、チャンバ９内の計
測対象物質、即ち本実施例においては土砂３９の密度等
に起因してこれが保有している電気伝導率に対応した形
で所定の値を呈するように変化する。

【００１４】例えば、土砂３９が常に所定の状態で密実
充填されている測定位置ＰＸｎにおいてセンサ１５を介
して検出される比抵抗値ρｎは、図４においてＬＩＮＥ
１に示すように、所定の比抵抗値ρｐとρｒの間の値を
呈する形で、掘削時間ｔの経過によって変化することな
く安定している。一方、掘削開始初期に充填されていた
土砂３９が、間隙或いは地山２中の水或いは作泥水３８
と置換して、該土砂３９の密度Ｄが小さくなってしまっ
た測定位置ＰＸｎにおいてセンサ１５を介して検出され
る比抵抗値ρｎは、図４においてＬＩＮＥ２に示すよう
に、掘削時間ｔの経過によって徐々に下降曲線を辿る形
で変化する。即ち、センサ１５を介して比抵抗値演算部
３２が演算算出する比抵抗値ρｎは、チャンバ９内の各
測定位置ＰＸｎにおける土砂３９の密度Ｄに対応した形
になり、土砂３９が密実でなくなった測定位置ＰＸｎで
は比抵抗値ρｎが所定の値ρｐより小に、また土砂３９
が過密になった測定位置ＰＸｎでは比抵抗値ρｎが所定
の値ρｒより大になる。従って、例えば図１一点鎖線Ｌ
Ｇより上側のチャンバ９部分に作泥水３８が溜って土砂
３９が希薄になってきた場合には、該一点鎖線ＬＧより
図１上側に配置しているセンサ１５を介して検出される
比抵抗値ρｎは図４ＬＩＮＥ２に示すように下降曲線を
辿る。そこで、泥土圧管理装置１３の主制御部３１は、
充満度判定部３３に、複数のセンサ１５のそれぞれを介
して被抵抗値演算部３２によって検出演算された各測定
位置ＰＸｎの比抵抗値ρｎによって、充満度判定部３３
に、チャンバ９内の測定位置ＰＸｎ毎の土砂３９の充満
度ＲＮを判定させて、該判定された充満度ＲＮに基づい
た形で、作泥水注入量制御部３５に、作泥水供給装置１
２がチャンバ９に注入する作泥水３８の注入量を制御さ
せ、また、排土量制御部３６に、スクリュコンベヤ１０
の排土口１０ｃからベルトコンベヤ１１に排土される土
砂３９量を調整するよう排土量調整装置２０を制御させ
て、これによってチャンバ９内の土砂３９の密度Ｄが所
定の値Ｄｎになるよう調整制御する。すると、チャンバ
９は、常に各測定位置ＰＸｎ間で均質な密度Ｄの土砂３
９が該チャンバ９の全部の領域中に充満された状態にな
り、この状態が保持されるように、土圧管理される。

【００１５】即ち、主制御部３１は、作泥水注入量制御
部３５と排土量制御部３６に、充満度判定部３３によっ
て判定された充満度ＲＮに対応するよう、作泥水供給装
置１２による作泥水３８の注入量と排土量調整装置２０
による土砂３９の排出量をそれぞれ制御させて、これに
よって、チャンバ９内の全ての測定位置ＰＸｎにおける
比抵抗値ρｎが、図４斜線領域で示すように、値ρｐと
値ρｒの間の所定の値ρｎを呈するように、該チャンバ
９内の土圧を管理調整する。こうして泥土圧管理装置１
３が、チャンバ９内の全ての測定位置ＰＸｎのセンサ１
５が検出する比抵抗値ρｎが所定の値ρｐと値ρｒの間
になるよう、作泥水供給装置１２と排土量調整装置２０
を制御していくことによって、該チャンバ９内には、そ
の上部に過供給された作泥水３８が溜って土砂３９が希
薄になっていることなく、常に所定の土圧の土砂３９が
均質且つ密実に所定の土圧でチャンバ９全体に充満され
た状態になって、該密実充満された土砂３９の土圧によ
って地山２の土圧に抗する形で、常に切羽２ａを好適に
支持しつつ掘進を継続することが出来る。同様に、泥土
圧管理装置１３を介してチャンバ９内の土圧が管理調整
されることによって、該チャンバ９の下部において、土
砂３９が過密に圧密されて、該圧密土砂３９が掘削の障
害になることがないので、シールド掘進の円滑化が図ら
れる。

【００１６】なお、上述した実施例においては、チャン
バ９内において各測定位置ＰＸｎの比抵抗値ρｎを検出
するためのセンサ１５を、外殻５の内周面及び隔壁７の
前面側等に互いに所定の間隔をなす形で複数装着した例
を述べたが、センサ１５は、少なくとも１ヶ或いは複数
のセンサ１５が、該チャンバ９内において上下方向に移
動自在であるように設けられていても良い。すると、チ
ャンバ９内の各所における比抵抗値ρｎを検出するため
のセンサ１５を多数用いる必要なく、単一或いは少数の
センサ１５によって、該センサ１５をチャンバ９内で上
下に移動させながら各所の比抵抗値ρｎを測定検出させ
る形で、該チャンバ９内の各所における土砂３９の充満
度ＲＮを容易に検出することが出来る。当該上下に移動
するセンサ１５は、図６に示すように、シールド装置
１’のカッタディスク６に、該カッタディスク６と共に
回転自在な形で装着されていても構わない。こうして、
センサ１５をカッタディスク６等に該カッタディスク６
と共に回転自在な形で装着しておけば、該センサ１５
は、シールド掘進動作時にカッタディスク６の旋回駆動
動作によってチャンバ９内を矢印Ｃ、Ｄ方向に示すトン
ネル周方向に沿って回転移動することが出来るので、該
センサ１５を上下移動させる移動駆動手段が省略され
る。こうして、トンネル周方向に回転自在であることを
含めて、上下方向に移動自在なセンサ１５を用いれば、
チャンバ９内における計測点を連続的に多数任意の位置
に設定することが出来るので、チャンバ９内において計
測対象とならない領域を減らして、比抵抗値ρｎの計測
精度を向上させることが可能になる。なお、センサ１５
の配設個数は、該センサ１５が図６に示すように上下方
向に移動自在である場合においても或いは先に延べて図
１に示すように固定されている場合においても任意であ
り、また、該センサ１５の装着位置及び、これが上下に
移動自在である場合の移動駆動方法は、上述した以外の
構成であっても差し支えない。さらに、こうしてチャン
バ９内の土砂３９の比抵抗値ρｎを検出するための比抵
抗値検出手段は、実施例で述べたように４電極式のセン
サ１５に限定されるものではなく、その他の比抵抗値検
出手段が適用されても何等差し支えない。

【００１７】また、上述した実施例においては、センサ
１５が検出する土砂３９の比抵抗値ρｎによりチャンバ
９中の土砂３９の充満度ＲＮを演算算出するために、泥
土圧管理装置１３の比抵抗値演算部３２と充満度判定部
３３を適用した例を述べたが、センサ１５等の比抵抗値
検出手段に接続される土砂充満度演算手段は、該比抵抗
値演算部３２と充満度判定部３３以外のものであっても
良い。さらに、これら、被抵抗値演算部３２、充満度判
定部３３等により構成される土砂充満度演算手段が出力
する土砂３９の充満度ＲＮに基づいて、チャンバ９中の
土砂３９の密度Ｄが所定の値Ｄｎになるように調整する
ための、密度調整手段は、実施例で述べたような、作泥
水供給装置１２や排土量調整装置２０に限定されるもの
ではない。なお、上述した実施例においては、本発明に
よるシールド装置を、チャンバ９内に作泥水３８を注入
供給して土砂３９を泥土状にした状態で切羽２ａを保持
するようにした、いわゆる泥土圧式のシールド装置１に
適用した例を述べたが、本発明の適用は、必ずしもこう
いった作泥水３８を注入する形の泥土圧式のシールド装
置に限定されるものではなく、例えば作泥水３８を用い
ないような、その他の土圧式のシールド装置に適用され
ても差し支えない。その際の、カッタディスク６や隔壁
７及び、両者６、７間に形成されるチャンバ９の形態、
及び掘削された土砂３９を隔壁７の後方側に排出するた
めのスクリュコンベヤ１０等の土砂排出手段の形態は、
任意である。また、上述した実施例においては、チャン
バ９内の土圧を管理するための泥土圧管理装置１３は、
センサ１５等を介して土砂３９の比抵抗値ρｎを検出
し、該比抵抗値ρｎによってチャンバ９内の充満度ＲＮ
を演算算出し、該充満度ＲＮに基づいて作泥水供給装置
１２、排土量調整装置２０等の密度調整手段を作動させ
るようにして、土圧管理するように構成されているもの
であり、該土砂３９の土圧を直接計測するものではな
い。従って、シールド装置１には、土砂３９の比抵抗値
ρｎを検出して該比抵抗値ρｎによって充満度ＲＮを演
算算出するための、実施例で述べたような比抵抗値検出
手段及び土砂充満度演算手段等と共に、従来用いられて
いる公知の土圧計を併設しておき、該土圧計を用いて土
砂３９の土圧を直接計測することによって、さらに一層
精密な土圧管理をおこなっても良いことは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、掘
削刃６ａ等の地盤掘削刃と隔壁７を設け、前記地盤掘削
刃と前記隔壁７の間にチャンバ９等の土砂充填空間を、
該地盤掘削刃により地山２等の地盤を掘削して形成され
る土砂３９を、該隔壁７より後方側に所定量づつ排出自
在な形で、該土砂充填空間に充填し得るように形成した
シールド装置１等のシールド装置において、前記土砂充
填空間に、該土砂充填空間中の土砂３９の比抵抗値ρｎ
を検出し得るセンサ１５等の比抵抗値検出手段を複数設
け、前記複数の比抵抗値検出手段に、該比抵抗値検出手
段が検出する土砂３９の比抵抗値ρｎにより前記土砂充
填空間中の土砂３９の充満度ＲＮを演算する比抵抗値演
算部３２、充満度判定部３３等の土砂充満度演算手段を
接続し、前記土砂充満度演算手段から出力された土砂３
９の充満度ＲＮに基づいて、前記土砂充填空間中の土砂
３９の密度Ｄが所定の値Ｄｎになるよう調整する作泥水
供給装置１２、排土量調整装置２０等の密度調整手段を
設けて構成したので、複数の比抵抗値検出手段が検出す
る比抵抗値ρｎの大小によって、土砂充満度演算手段
が、該比抵抗値検出手段の各々が位置する測定位置ＰＸ
ｎ部分の土砂３９の充満度ＲＮの大小を判別し、該土砂
３９の充満度ＲＮに基づいて、密度調整手段が土砂充填
空間内の土砂３９の密度Ｄを所定の値Ｄｎに調整した状
態で、地盤掘削刃が地盤を掘削することが出来る。即
ち、本発明ではセンサ１５等の比抵抗値検出手段が検出
する比抵抗値ρｎが、被測定対象物の充満度ＲＮに対応
した形になることを利用して、複数の該比抵抗値検出手
段と土砂充満度演算手段によって、該比抵抗値検出手段
が位置する土砂充填空間中の土砂３９の充満度ＲＮを精
密に演算算出出来るので、該土砂充填空間即ちシールド
チャンバ内の泥土充満度を常に正確に把握しておくこと
が出来る。そして、密度調整手段は、該算出された充満
度ＲＮに基づいて土砂充填空間中の土砂３９の排土量或
いは作泥水供給量等を調整する形で、該土砂充填空間中
の土砂３９の密度Ｄを所定の値Ｄｎに調整する。従っ
て、シールド掘進動作時に土砂充填空間中の土砂３９
は、複数の比抵抗値検出手段の各々が位置する各測定位
置ＰＸｎ間で均質な充満度ＲＮになるように、即ちその
密度Ｄが一様な所定の値Ｄｎになるように密度調整手段
を介して密度調整された状態で、シールド装置による掘
進進行が行われる。よって、本発明によるシールド装置
を用いれば、常に土砂充填空間即ちシールドチャンバ内
の泥土充満度に対応させた形で掘削土砂の土圧管理を行
うことが出来る。これによって、シールド装置の掘進動
作中に、その土砂充填空間の上部等に過供給された作泥
水等の水分が溜って切羽崩壊の危険性を生じたり、或い
は、該土砂充填空間の下部等に土砂３９が過圧密されて
シールド掘進動作の障害になる危険性はなくなり、施工
の信頼性が高くなる。従って、本発明によるシールド装
置は、切羽崩壊の危険性の高い難しい地盤に対しても、
該地盤の掘進によって土砂充填空間中に均質に充満され
た土砂３９等の掘削土砂の土圧を利用して該地盤の土圧
を的確に抑える形で、常に切羽を安定的に支持しつつ、
円滑なる掘進を行うことが出来る。

【００１９】また、本発明によれば、掘削刃６ａ等の地
盤掘削刃と隔壁７を設け、前記地盤掘削刃と前記隔壁７
の間にチャンバ９等の土砂充填空間を、該地盤掘削刃に
より地山２等の地盤を掘削して形成される土砂３９を、
該隔壁７より後方側に所定量づつ排出自在な形で、該土
砂充填空間に充填し得るように形成したシールド装置
１’において、前記土砂充填空間に、該土砂充填空間中
の土砂３９の比抵抗値ρｎを検出し得るセンサ１５等の
比抵抗値検出手段を上下方向に移動自在に設け、前記比
抵抗値検出手段に、該比抵抗値検出手段が検出する土砂
３９の比抵抗値ρｎにより前記土砂充填空間中の土砂３
９の充満度ＲＮを演算する被抵抗値演算部３２、充満度
判定部３３等の土砂充満度演算手段を接続し、前記土砂
充満度演算手段から出力された土砂の充満度ＲＮに基づ
いて、前記土砂充填空間中の土砂３９の密度Ｄが所定の
値Ｄｎになるよう調整する作泥水供給装置１２、排土量
調整装置２０等の密度調整手段を設けて構成したので、
上下方向に移動自在な比抵抗値検出手段の上下移動動作
を利用して、土砂充填空間の任意の測定位置ＰＸｎにお
ける比抵抗値ρｎを該比抵抗値検出手段が検出し、該検
出された比抵抗値ρｎに基づいて、土砂充満度演算手段
が該測定位置ＰＸｎ部分毎の充満度ＲＮを演算算出する
ことが出来る。そして、該土砂３９の充満度ＲＮに基づ
いて、密度調整手段が土砂充填空間内の土砂３９の密度
Ｄを所定の値Ｄｎに調整した状態で、地盤掘削刃が地盤
を掘削することが出来るので、先に述べたようにセンサ
１５等の比抵抗値検出手段を土砂充填空間に複数設けた
シールド装置１等のシールド装置と同様に、土砂充填空
間即ちチャンバ内の土砂３９の充満度ＲＮを常に正確に
把握して、該充満度ＲＮを土砂充填空間の土圧管理に反
映させることが出来る。この際、比抵抗値検出手段はこ
れが上下に移動自在であるために、該比抵抗値検出手段
を土砂充填空間に複数設ける必要はなく、単一或いは少
数の比抵抗値検出手段によって、土砂充填空間中の任意
の位置で測定位置ＰＸｎを連続的に設定することが出来
る。これによって、シールド装置の構成の簡素化を図り
つつ、土砂充填空間において計測対象とならない領域を
減らして比抵抗値ρｎの計測精度を向上させながら、該
土砂充填空間中の土砂３９の充満度ＲＮがより一層均質
になるように密度Ｄの調整を行うことが出来るので、一
層適格な泥土管理を行って、施工の信頼性をさらに高め
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシールド装置の一実施例を示す断
側面図である。

【図２】図１のII、II矢視図である。

【図３】図１に示すシールド装置に用いられる比抵抗値
検出用のセンサの一例を示す図である。

【図４】図３に示すセンサによって検出された泥土比抵
抗値の経時変化様態の一例を示す図である。

【図５】図１に示すシールド装置における泥水圧管理装
置の制御系統の一例を示す図である。

【図６】本発明によるシールド装置の別の実施例を示す
図である。

【図７】従来の泥土圧式のシールド装置における泥土圧
管理方法を示す図である。

【符号の説明】

１、１’……シールド装置 ２……地盤（地山） ６ａ……地盤掘削刃（掘削刃） ７……隔壁 ９……土砂充填空間（チャンバ） １２……密度調整手段（作泥水供給装置） ２０……密度調整手段（排土量調整手段） １５……比抵抗値検出手段（センサ） ３２……土砂充満度演算手段（比抵抗値演算部） ３３……土砂充満度演算手段（充満度判定部） ３９……土砂 ρｎ……比抵抗値 ＲＮ……充満度 Ｄ……密度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤掘削刃と隔壁を設け、前記地盤掘削刃
   と前記隔壁の間に土砂充填空間を、該地盤掘削刃により
   地盤を掘削して形成される土砂を、該隔壁より後方側に
   所定量づつ排出自在な形で、該土砂充填空間に充填し得
   るように形成したシールド装置において、 前記土砂充填空間に、該土砂充填空間中の土砂の比抵抗
   値を検出し得る比抵抗値検出手段を複数設け、 前記複数の比抵抗値検出手段に、該比抵抗値検出手段が
   検出する土砂の比抵抗値により前記土砂充填空間中の土
   砂の充満度を演算する土砂充満度演算手段を接続し、 前記土砂充満度演算手段から出力された土砂の充満度に
   基づいて、前記土砂充填空間中の土砂の密度が所定の値
   になるよう調整する密度調整手段を設けて構成した、シ
   ールド装置。
2. 【請求項２】地盤掘削刃と隔壁を設け、 前記地盤掘削刃と前記隔壁の間に土砂充填空間を、該地
   盤掘削刃により地盤を掘削して形成される土砂を、該隔
   壁より後方側に所定量づつ排出自在な形で、該土砂充填
   空間に充填し得るように形成したシールド装置におい
   て、 前記土砂充填空間に、該土砂充填空間中の土砂の比抵抗
   値を検出し得る比抵抗値検出手段を上下方向に移動自在
   に設け、 前記比抵抗値検出手段に、該比抵抗値検出手段が検出す
   る土砂の比抵抗値により前記土砂充填空間中の土砂の充
   満度を演算する土砂充満度演算手段を接続し、前記土砂
   充満度演算手段から出力された土砂の充満度に基づい
   て、前記土砂充填空間中の土砂の密度が所定の値になる
   よう調整する密度調整手段を設けて構成した、シールド
   装置。