JPH10317879A - 泥水シールド機 - Google Patents

泥水シールド機

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JPH10317879A
JPH10317879A JP15045597A JP15045597A JPH10317879A JP H10317879 A JPH10317879 A JP H10317879A JP 15045597 A JP15045597 A JP 15045597A JP 15045597 A JP15045597 A JP 15045597A JP H10317879 A JPH10317879 A JP H10317879A
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shield
cutter head
shield machine
muddy water
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Yutaka Kashima
豊 加島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド掘進中の切羽崩壊の危険時やシール
ド停止時において、切羽の崩壊を的確に防止でき、しか
も切羽からの地山の大規模な崩壊を防止し得る泥水シー
ルド機を提供すること。 【解決手段】 カッタヘッド5を平行リンク運動を介し
て回動させ、地山44を掘削して推進させ、かつ掘削土
砂46や泥水の圧力により切羽45を安定させる型式の
シールド機1において、前記シールド機1の隔壁3とカ
ッタヘッド5間に、シールド機1のフード4の断面形状
とほぼ同じ形状に形成した切羽押さえ体21を配置し、
前記切羽押さえ体21を、シールド掘進時には隔壁3側
に後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時または
シールド停止時にはカッタヘッド5に密着する位置に前
進させる押さえ体操作ジャッキ27に連結して構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カッタヘッドを平
行リンク運動を介して回動させ、かつ切羽を掘削土砂や
泥水の圧力により安定させる型式の泥水シールド機に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、均等係数の小さな(粒径が揃っ
た)砂層などの切羽では、特にシールド停止中において
切羽が崩壊する場合がある。
【0003】一方、カッタヘッドを平行リンク運動を介
して回動させ、地山をシールド機のフードやシールド外
筒の断面形状とほぼ同じ形状に掘削するシールド機で
は、フードの内周とカッタヘッドの外周間に隙間が設け
られている関係で、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時
またはシールド停止時に、そのままでは切羽の崩壊を防
ぐことができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のごとき切羽の崩
壊に対して、従来色いろな対策が提案されているが、い
ずれも切羽の崩壊を的確に防止することができなかっ
た。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、シールド掘進中の切羽
崩壊の危険時やシールド停止時において、切羽の崩壊を
的確に防止でき、しかも切羽からの地山の大規模な崩壊
を防止し得る泥水シールド機を提供することにある。
【0006】また、本発明の他の目的は切羽押さえ体の
製作および取り付けを容易に行い得る泥水シールド機を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明はカッタヘッド5を平行リンク運動を介して
回動させ、地山44を掘削して推進させ、かつ掘削土砂
46や泥水の圧力により切羽45を安定させる型式のシ
ールド機1において、前記シールド機1の隔壁3とカッ
タヘッド5間に、シールド機1のフード4の断面形状と
ほぼ同じ形状に形成した切羽押さえ体21を配置し、前
記切羽押さえ体21を、シールド掘進時には隔壁3側に
後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時またはシ
ールド停止時にはカッタヘッド5に密着する位置に前進
させる押さえ体操作手段に連結している。
【0008】また、前記目的を達成するため、本発明は
カッタヘッド5を平行リンク運動を介して回動させ、地
山44を掘削して推進させ、かつ掘削土砂46や泥水の
圧力により切羽45を安定させるとともに、隔壁3の下
部に泥水取り入れ口39とアジテータ36とを設けたシ
ールド機1において、前記隔壁3における泥水取り入れ
口39とアジテータ36の設置位置に、前面に開口部3
1を有するアジテータ室30を形成し、前記シールド機
1の隔壁3とカッタヘッド5間に、シールド機1のフー
ド4の断面形状とほぼ同じ形状に形成した切羽押さえ体
21を配置し、前記切羽押さえ体21を、シールド掘進
時には隔壁3側に後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊
の危険時またはシールド停止時にはカッタヘッド5に密
着する位置に前進させる押さえ体操作手段に連結し、前
記切羽押さえ体21の下部におけるアジテータ室30の
開口部31に対応する位置に窓26を設け、切羽押さえ
体21の下部後面に、前記窓26を開閉させる開閉ゲー
ト32を設けている。
【0009】さらに、前記目的を達成するため、本発明
は前記切羽押さえ体21を、円周方向に複数の分割片を
組み合わせて形成し、各分割片を前記押さえ体操作手段
に連結している。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
【0011】図1〜図6は本発明の一実施例を示すもの
で、図1はシールド掘進中のシールド機の縦断側面図、
図2は図1のA−A矢視図、図3は図1のB−B線断面
図であり、図4はシールド停止時のシールド機の縦断側
面図、図5は図4のC−C矢視図、図6は図4のD−D
線断面図である。
【0012】これらの図に示す実施例では、シールド機
1はシールド外筒2と、隔壁3と、フード4と、カッタ
ヘッド5と、このカッタヘッド5の駆動部15と、切羽
押さえ体21と、押さえ体操作手段である押さえ体操作
ジャッキ27と、チャンバ29と、アジテータ室30
と、切羽押さえ体21に形成された窓26の開閉ゲート
32と、アジテータ36と、排泥水管40と、給水管4
1と、シールドジャッキ42と、裏込め材注入手段(図
示せず)と、テールシール43等を備えている。
【0013】前記シールド外筒2とフード4とは、この
実施例では円形断面に形成されている。
【0014】前記カッタヘッド5は、円周方向に互いに
90°の間隔をおいて配置されかつ隔壁3に取り付けら
れた軸受6に回転自在に支持された4本の回転軸7と、
各回転軸7に一体に設けられた回転子8と、各回転子8
の端部に回転軸7と偏心距離eをおいて取り付けられた
4本の支持軸9と、4本の支持軸9に共通に取り付けら
れたカッタメインフレーム10と、このカッタメインフ
レーム10の前面に設けられた多数のカッタビット11
とを有している。前記カッタメインフレーム10は、図
2,図3,図5および図6から分かるように、格子状に
形成されていて、格子の桟に囲まれた額縁状の空間は、
面板取り付け桁12を介してカッタメインフレーム10
の後面に取り付けられたカッタ面板13により閉塞され
ている。そして、このカッタヘッド5は4本の回転軸7
が同一方向に同期的に回転駆動されるに伴い、回転軸7
と回転子8と支持軸9とで構成された4組のクランクに
よる平行リンク運動を介してカッタメインフレーム10
が回動し、このカッタメインフレーム10に設けられた
多数のカッタビット11により地山44をシールド外筒
2やフード4の断面形状とほぼ同じ形状に掘削し得るよ
うに構成されている。
【0015】いま、カッタヘッド5の外径をd、カッタ
ヘッド5の回転半径をr、シールド外径をDとすると、
シールド外径Dは次の数1の式で表される。
【数1】D=d+2×r
【0016】前述のごとく、カッタヘッド5を平行リン
ク運動を介してフード4の断面形状とほぼ同じ形状に回
動させるようにしているので、図1および図2に示すよ
うに、フード4の内周とカッタヘッド5の外周間には、
隙間14が形成される。
【0017】前記カッタヘッド5の駆動部15は、隔壁
3の後面に各回転軸7に対応させて固定された4個のギ
ヤケース16と、各ギヤケース16の外側に取り付けら
れたカッタ駆動モータ17と、各ギヤケース16内に配
置されかつ当該カッタ駆動モータ17に連結されたピニ
オン18と、各回転軸7に取り付けられかつ当該ピニオ
ン18に噛み合わされたギヤ19とを有している。この
駆動部15では、4台のカッタ駆動モータ17を同期的
に駆動し、ピニオン18およびギヤ19を介して各回転
軸7を同一方向に同期的に回転させる。なお、各ギヤケ
ース16内には軸受20が設けられており、この軸受2
0には回転軸7の端部が支持されている。
【0018】前記切羽押さえ体21は、この実施例では
図3および図6に示すように、四つの分割片である上部
材22と、左,右部材23,24と、下部材25とを組
み合わせて中空円板状に形成されている。この切羽押さ
え体21の上部材22、左,右部材23,24、下部材
25は鋼板などで構成されており、必要により鋼製のリ
ブで補強する。前記切羽押さえ体21の外周は、シール
ド機1のフード4の内周とほぼ同じ形状に形成されてい
る。前記下部材25には、アジテータ室30の開口部3
1に対応させて窓26が形成されている。
【0019】前記押さえ体操作手段である押さえ体操作
ジャッキ27は、図3および図6から分かるように、切
羽押さえ体21の一つの分割片に対して所定の間隔をお
いて3基宛配備されている。各押さえ体操作ジャッキ2
7は、図1および図4に示すように、隔壁3の後面側に
取り付けられている。しかして、3基の押さえ体操作ジ
ャッキ27に嵌挿された3本1組のピストンロッド28
に、それぞれ切羽押さえ体21の上部材22、左部材2
3、右部材24および下部材25が取り付けられてい
る。そして、都合12基の押さえ体操作ジャッキ27が
同じ方向に同期的に制御され、切羽押さえ体21の上部
材22、左部材23、右部材24および下部材25をシ
ールド掘進時には図1に示すように、隔壁3の直前位置
まで後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時また
はシールド停止時には図4に示すように、カッタヘッド
5のカッタメインフレーム10の後面に密着する位置に
前進させる。
【0020】前記チャンバ29は、隔壁3と、フード4
と、切羽45とに囲まれた空間に形成されている。この
チャンバ29には、掘削土砂46と泥水とを取り込むよ
うになっている。
【0021】前記アジテータ室30は、図1および図4
に示すように、隔壁3の下部側において、シールド外筒
2の機械室側に突出させてコ字型断面に形成されてい
る。このアジテータ室30の開口部31は、前記チャン
バ29に連通している。
【0022】前記窓26の開閉ゲート32は、切羽押さ
え体21の下部材25の後面側において窓26の上下部
に固定された2本のスライドレール33,33と、この
スライドレール33,33間に引き戸型に組み付けられ
た2枚のゲート板34,34と、各ゲート板34,34
に1基宛配置されかつ切羽押さえ体21の下部材25の
後面に固定されたゲート操作ジャッキ35,35とを備
えている。そして、この開閉ゲート32はシールド掘進
時には図1および図3に示すように、ゲート板34,3
4が開き、窓26を開いてアジテータ室30を開放し、
シールド掘進中の切羽崩壊の危険時またはシールド停止
時には図4〜図6に示すように、ゲート板34,34が
閉じ、窓26を閉じて切羽押さえ体21の下部材25と
一体となって切羽45の崩壊を防止する。
【0023】前記アジテータ36は、図1および図2に
示すように、アジテータ室30内に横方向に2台組み合
わせて設置されている。各アジテータ36は、アジテー
タ室30の後面に取り付けられたアジテータ駆動モータ
38にクランク37を介して回転可能に連結されてお
り、アジテータ室30内で掘削土砂46が固まらないよ
うに泥水とかき混ぜるようになっている。
【0024】前記アジテータ室30の後壁には、図2に
示すように、横方向の中間部に泥水取り入れ口39が設
けられている。
【0025】前記排泥水管40は、前記泥水取り入れ口
39に接続されており、チャンバ29の内部を所定の圧
力に保持しつつ掘削土砂46と泥水とを一緒にシールド
外筒2の内部を通って坑外に排出する。
【0026】前記給水管41は、シールド外筒2の機械
室側から隔壁3を貫通させて取り付けられ、必要に応じ
てチャンバ29内に給水する。
【0027】前記シールドジャッキ42は、シールド外
筒2の内周に沿って複数基設置されている。そして、シ
ールドジャッキ42はシールド掘進時、シールド外筒2
の内部後方で組み立てられたセグメント47に反力を取
ってシールド機1全体を推進させ、地山44にカッタヘ
ッド5を押し付けて地山44を掘削するようにし、また
チャンバ29内の掘削土砂46や泥水に所定の圧力を与
える。
【0028】前記裏込め材注入手段(図示せず)は、地
山44とセグメント47間の隙間に裏込め注入材48を
注入し、充填する。
【0029】前記テールシール43は、シールド外筒2
の外部から内部への泥水等の浸入を防止する。
【0030】前記実施例の泥水シールド機は、次のよう
に運転され、動作する。
【0031】シールド掘進時には、切羽押さえ体21を
構成している上部材22、左,右部材23,24および
下部材25を、図1に示すように、押さえ体操作ジャッ
キ27により隔壁3の直前まで後退させ、この位置にセ
ットしておく。また、切羽押さえ体21の下部材25の
後面に設けられた開閉ゲート32のゲート操作ジャッキ
35,35により、図2,図3から分かるように、2枚
のゲート板34,34を開き、前記下部材25に設けら
れた窓26を開け、チャンバ29に対してアジテータ室
30を開放し、シールド掘進時にチャンバ29からアジ
テータ室30を経て泥水取り入れ口39に掘削土砂46
や泥水が流通するようにする。
【0032】この状態で、カッタヘッド5の駆動部15
における4台のカッタ駆動モータ17を同じ方向に同期
的に駆動し、当該カッタ駆動モータ17に連結されたピ
ニオン18、回転軸7に取り付けられかつピニオン18
に噛み合わされたギヤ19を介して4本の回転軸7を一
斉に同じ方向に回転させる。前述のごとく、4本の回転
軸7を回転させることにより、回転子8および支持軸9
を介してカッタメインフレーム10を平行リンク運動さ
せる。これにより、カッタヘッド5のカッタメインフレ
ーム10をシールド外筒2やフード4の断面形状とほぼ
同じ形状に回動させ、カッタヘッド5に回転トルクを与
える。
【0033】また、シールド外筒2の内部後方で組み立
てられたセグメント47に反力を取ってシールドジャッ
キ42を伸長させ、シールド機1全体を推進させ、カッ
タヘッド5を地山44に押し付ける。
【0034】前述のごとく、カッタヘッド5に回転トル
クと押し付け力とを与えることにより、カッタメインフ
レーム10の前面に多数設けられたカッタビット11に
より地山44を前記シールド外筒2やフード4の断面形
状とほぼ同じ形状に掘削し、シールドジャッキ42の推
進力により掘進して行く。
【0035】地山44を掘削することによって生じた掘
削土砂46をチャンバ29に取り込み、これに必要に応
じて給水管41によりチャンバ29内に給水し、掘削土
砂46に混ぜ合わせる。
【0036】一方、2台のアジテータ駆動モータ38を
駆動し、アジテータ36を回転させ、掘削土砂46が固
まらないようにかき混ぜる。
【0037】そして、シールドジャッキ42によりシー
ルド機1を推進させることによって、チャンバ29内の
掘削土砂46および泥水を所定の圧力に保持し、切羽4
5の崩壊を防止しつつチャンバ29内の前記掘削土砂4
4と泥水とをアジテータ室30、泥水取り入れ口39お
よび排泥水管40を通じて坑外に搬送し、排出する。
【0038】このようにして、地山44を所定の範囲掘
進後、シールド機1の推進を停止させ、排泥水管40か
らの掘削土砂46と泥水の排出を停止させる。ついで、
シールド外筒2の内部後方でセグメント47を組み立
て、地山44とセグメント47の外周間の隙間に、裏込
め材注入手段を通じて裏込め注入材48を注入し、充填
する。
【0039】その後、再びセグメント47に反力を取っ
てシールド機1を推進させ、地山44の掘削を再開し、
排泥水管40を通じての掘削土砂46と泥水の搬送,排
出をも再開する。
【0040】以上の動作を繰り返して行い、シールドを
掘進する。
【0041】シールド掘進中の切羽崩壊の危険時、また
はシールド停止時には、カッタヘッド5の回転および推
進を停止させ、アジテータ36の回転を停止させ、また
排泥水管40からの掘削土砂46と泥水の排出をも停止
させる。
【0042】そして、切羽押さえ体21の上部材22、
左,右部材23,24、下部材25に3基宛配備され、
かつ隔壁3に取り付けられた各押さえ体操作ジャッキ2
7を前進側に作動させ、ピストンロッド28を介して前
記切羽押さえ体21の上部材22、左,右部材23,2
4、下部材25を前進させ、図4に示すように、カッタ
ヘッド5のカッタメインフレーム10の後面に密着させ
る。さらに、2台のゲート操作ジャッキ35を閉方向に
作動させ、図5および図6に示すように、開閉ゲート3
2の2枚のゲート板34を閉じ、切羽押さえ体21の下
部材25に設けられた窓26を閉じる。これにより、図
5および図6から分かるように、シールド機1のフード
4の内周とカッタメインフレーム10の外周間の隙間1
4を閉塞することができる。その結果、シールド掘進中
の切羽崩壊の危険時またはシールド停止時における切羽
45の崩壊を的確に防止することができるし、切羽45
からの地山44の大規模な崩壊を防ぐことができる。
【0043】また、この実施例では切羽押さえ体21を
複数の分割片を組み合わせて形成しているので、大断面
シールド掘進用のシールド機1の切羽押さえ体21であ
っても、製作および取り付けを容易に行うことができ
る。
【0044】なお、前記切羽押さえ体21は図面に示す
四つに分割された分割片を組み合わせて構成する実施例
に限らず、二分割以上とすればよい。
【0045】また、切羽押さえ体用の押さえ体操作ジャ
ッキ27は、図面に示すごとく、一つの分割片に3基宛
配備する実施例に限らず、1基でも2基でもよく、4基
以上であってもよい。しかも、押さえ体操作ジャッキ2
7に代えて、例えばモータと、これに取り付けられたピ
ニオンと、切羽押さえ体21に連結されかつピニオンに
噛み合わされたラックなどからなる回転運動を直線運動
に変換する機構を用いてもよい。
【0046】さらに、本発明は円形断面のシールド機に
限らず、矩形断面やアーチ型断面などのシールド機にも
適用することができる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではシール
ド機1の隔壁3とカッタヘッド5間に、シールド機1の
フード4の断面形状とほぼ同じ形状に形成した切羽押さ
え体21を配置し、前記切羽押さえ体21を、シールド
掘進時には隔壁3側に後退させ、シールド掘進中の切羽
崩壊の危険時またはシールド停止時にはカッタヘッド5
に密着する位置に前進させる押さえ体操作手段に連結
し、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時またはシールド
停止時に、切羽押さえ体21を前進させ、カッタヘッド
5に密着させることにより、シールド機1のフード4の
内周とカッタメインフレーム10の外周間の隙間14を
閉塞できるので、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時ま
たはシールド停止時において、切羽45の崩壊を的確に
防止し得る効果を有する外、切羽45からの地山44の
大規模な崩壊を防止し得る効果がある。
【0048】また、本発明ではシールド機1の隔壁3に
おける泥水取り入れ口39とアジテータ36の設置位置
に、前面に開口部31を有するアジテータ室30を形成
し、前記シールド機1の隔壁3とカッタヘッド5間に、
シールド機1のフード4の断面形状とほぼ同じ形状に形
成した切羽押さえ体21を配置し、前記切羽押さえ体2
1を、シールド掘進時には隔壁3側に後退させ、シール
ド掘進中の切羽崩壊の危険時またはシールド停止時には
カッタヘッド5に密着する位置に前進させる押さえ体操
作手段に連結し、前記切羽押さえ体21の下部における
アジテータ室30の開口部31に対応する位置に窓26
を設け、切羽押さえ体21の下部後面に、前記窓26を
開閉させる開閉ゲート32を設け、シールド掘進時には
切羽押さえ体21を隔壁3の直前まで後退させ、かつ開
閉ゲート32を開け、窓26を開き、チャンバ29に対
してアジテータ室30を開放することによって、チャン
バ29からアジテータ室30を経て泥水取り入れ口39
に至る掘削土砂46や泥水の流通を妨害しないようにす
ることができ、しかもシールド掘進中の切羽崩壊の危険
時またはシールド停止時には押さえ体操作手段により切
羽押さえ体21を前進させ、カッタヘッド5に切羽押さ
え体21を密着させ、かつ開閉ゲート32を閉じ、切羽
押さえ体21の下部に形成された窓26を閉じるように
しているので、この発明においても切羽押さえ体21に
よりシールド機1のフード4の内周とカッタメインフレ
ーム10の外周間の隙間14を閉塞して切羽45の崩壊
を的確に防止し得る効果があり、切羽45からの地山4
4の大規模な崩壊を防止し得る効果がある。
【0049】さらに、本発明では前記切羽押さえ体21
を、円周方向に複数の分割片を組み合わせて形成し、各
分割片を前記押さえ体操作手段に連結して構成している
ので、切羽押さえ体21の製作および取り付けを容易に
行い得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すもので、シールド掘進
中のシールド機の縦断面図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】シールド停止時のシールド機の縦断側面図であ
る。
【図5】図4のC−C矢視図である。
【図6】図4のD−D線断面図である。
【符号の説明】
1 シールド機 2 シールド外筒 3 隔壁 4 フード 5 カッタヘッド 10 カッタメインフレーム 11 カッタビット 14 フードの内周とカッタメインフレームの外周間の
隙間 15 カッタヘッドの駆動部 21 切羽押さえ体 22 切羽押さえ体の上部材 23 同じく左部材 24 同じく右部材 25 同じく下部材 26 下部材に形成された窓 27 押さえ体操作手段である押さえ体操作ジャッキ 29 チャンバ 30 アジテータ室 31 アジテータ室の開口部 32 窓の開閉ゲート 34 ゲート板 35 ゲート操作ジャッキ 36 アジテータ 38 アジテータ駆動モータ 39 泥水取り入れ口 40 排泥水管 42 シールドジャッキ 44 地山 45 切羽 46 掘削土砂 47 セグメント 48 裏込め注入材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カッタヘッド5を平行リンク運動を介し
    て回動させ、地山44を掘削して推進させ、かつ掘削土
    砂46や泥水の圧力により切羽45を安定させる型式の
    シールド機1において、 前記シールド機1の隔壁3とカッタヘッド5間に、シー
    ルド機1のフード4の断面形状とほぼ同じ形状に形成し
    た切羽押さえ体21を配置し、 前記切羽押さえ体21を、シールド掘進時には隔壁3側
    に後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時または
    シールド停止時にはカッタヘッド5に密着する位置に前
    進させる押さえ体操作手段に連結した、ことを特徴とす
    る泥水シールド機。
  2. 【請求項2】 カッタヘッド5を平行リンク運動を介し
    て回動させ、地山44を掘削して推進させ、かつ掘削土
    砂46や泥水の圧力により切羽45を安定させるととも
    に、隔壁3の下部に泥水取り入れ口39とアジテータ3
    6とを設けたシールド機1において、 前記隔壁3における泥水取り入れ口39とアジテータ3
    6の設置位置に、前面に開口部31を有するアジテータ
    室30を形成し、 前記シールド機1の隔壁3とカッタヘッド5間に、シー
    ルド機1のフード4の断面形状とほぼ同じ形状に形成し
    た切羽押さえ体21を配置し、 前記切羽押さえ体21を、シールド掘進時には隔壁3側
    に後退させ、シールド掘進中の切羽崩壊の危険時または
    シールド停止時にはカッタヘッド5に密着する位置に前
    進させる押さえ体操作手段に連結し、 前記切羽押さえ体21の下部におけるアジテータ室30
    の開口部31に対応する位置に窓26を設け、切羽押さ
    え体21の下部後面に、前記窓26を開閉させる開閉ゲ
    ート32を設けた、ことを特徴とする泥水シールド機。
  3. 【請求項3】 前記切羽押さえ体21を、円周方向に複
    数の分割片を組み合わせて形成し、各分割片を前記押さ
    え体操作手段に連結したことを特徴とする請求項1また
    は2記載の泥水シールド機。
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