特許 5717517 切断装置を備えたシールド掘進機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5717517

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】切断装置を備えたシールド掘進機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20150423BHJP

   E21D 9/08 20060101ALI20150423BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 A

   E21D9/08 Z

   E21D9/06 301Z

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-88045(P2011-88045)

(22)【出願日】2011年4月12日

(65)【公開番号】特開2012-219549(P2012-219549A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2013年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 竜郎

(72)【発明者】

【氏名】吉迫 和生

(72)【発明者】

【氏名】露木 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】横澤 隆司

【審査官】 ▲高▼橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２５０２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６３７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３３１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９４０７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／００ − ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削ビットがカッタ面板に取り付けられ、前記カッタ面板を回転させることによって地盤の掘削を行うシールド掘進機であって、
前記カッタ面板に取り付けられ、前記カッタ面板の回転によって前記地盤中に埋設する難掘削性地中埋設物を切断する切断刃と、
前記切断刃を防護する防護ガイドと、を備え、
前記切断刃は、前記防護ガイドの内側に配設され、
前記難掘削性地中埋設物は、ドレーン材であり、
前記切断刃は、扁平形状とされ、先端部分の刃部に囲まれた平坦面を有すると共に、前記平坦面が前記カッタ面板における回転方向に沿うように前記カッタ面板に取り付けられている、ことを特徴とする切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項2】

前記切断刃の前記先端部分は、尖った形状を有する、請求項１に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項3】

前記掘削ビットの掘削によって生じた土砂を掻き出すツールビットが前記カッタ面板に取り付けられており、
前記切断刃は、前記カッタ面板の回転方向に対して同心状に配置されているとともに、前記カッタ面板の回転方向に見て、前記ツールビットの裏側に配置され、
前記ツールビットは、前記カッタ面板の回転方向において、前記切断刃よりも前方側に配置されている、請求項２に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項4】

前記切断刃の刃先が、前記防護ガイドの最前面よりも後方に配置されており、
前記難掘削性地中埋設物が埋設された位置に到達した際に、前記切断刃の刃先が前記防護ガイドの最前面よりも前方に突出するように前記切断刃を送り出す送出機構が設けられている請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項5】

前記切断刃に対して縦振動を付与する振動体が設けられている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項6】

掘削ビットがカッタ面板に取り付けられ、前記カッタ面板を回転させることによって地盤の掘削を行うシールド掘進機であって、
前記カッタ面板に取り付けられ、前記カッタ面板の回転によって前記地盤中に埋設する難掘削性地中埋設物を切断する切断刃と、
前記切断刃を防護する防護ガイドと、を備え、
前記切断刃は、前記防護ガイドの内側に配設され、
前記切断刃に対してたわみ振動を付与する振動体が設けられていることを特徴とする切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項7】

前記振動が高周波振動によって与えられる請求項５または請求項６に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【請求項8】

前記振動が超音波振動によって与えられる請求項５または請求項６に記載の切断装置を備えたシールド掘進機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切断装置を備えたシールド掘進機に係り、特に、地中におけるドレーンを好適に切断することができる切断装置を備えたシールド掘進機に関する。

【背景技術】

【0002】

シールド掘進機によって地中を掘削する際、地盤改良等のために設けたドレーン材が地中に埋設されたままの状態となっていることがある。このようなドレーン材は、地中における土砂や礫と異なり、柔らかいものであることが多い。シールド掘進機では、カッタビットを取り付けたカッタ面板を回転させて地中の掘進を進めるが、柔らかいドレーン材を切断する際には、カッタビットにドレーン材が絡みついてしまい、ドレーン材を良好に切断することは難しかった。

【0003】

この問題に対して、従来、ドレーン材切断カッタを備えるシールド掘進機が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。このシールド掘進機においては、面板の外周に沿ってドレーン材切断カッタを取り付けておき、面板の外周面に沿ってドレーン材を切断して、掘進を進めるというものである。

【0004】

さらに、上記特許文献１には、従来のシールド掘進機として、メインカッタ（カッタ面板）の前面の複数箇所において、鋭利な棒状カッタを取り付けたシールド掘進機が開示されている。このシールド掘進機では、掘進を行う際にコピーカッタのように前方に突出させ、メインカッタの前面で掘削と同時に棒状カッタによってドレーン材を切断するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−９３３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１に開示された他のシールド掘進機では、ドレーン材を切断する際に、ドレーン材切断カッタを露出した状態で面板の前方に進出させている。このため、ドレーン材切断カッタが地中の礫などに当たることがあり、ドレーン材切断カッタ（切断刃）が損傷してしまう可能性があるという問題があった。

【0007】

また、上記特許文献１に従来技術として開示されたシールド掘進機では、メインカッタとともに棒状カッタを回転させることによりドレーン材などの難掘削性地中埋設物を切断している。しかし、ドレーン材を切断する際には、やはり棒状カッタを露出した状態で前方に進出させるので、棒状カッタが地中の礫などに当たることがあり、棒状カッタ（切断刃）が損傷してしまう可能性があるという問題があった。

【0008】

そこで、本発明の課題は、切断刃の損傷を防止しながら、地中に埋設されたドレーン材などの難掘削性地中埋設物を好適に切断し、掘進を続けることができる切断装置を備えたシールド掘進機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機は、掘削ビットがカッタ面板に取り付けられ、カッタ面板を回転させることによって地盤の掘削を行うシールド掘進機であって、カッタ面板に取り付けられ、カッタ面板の回転によって地盤中に埋設する難掘削性地中埋設物を切断する切断刃と、切断刃を防護する防護ガイドと、を備え、切断刃は、防護ガイドの内側に配設され、難掘削性地中埋設物は、ドレーン材であり、切断刃は、扁平形状とされ、先端部分の刃部に囲まれた平坦面を有すると共に、平坦面がカッタ面板における回転方向に沿うようにカッタ面板に取り付けられている、ことを特徴としている。

【0010】

本発明に係る切断装置を備えたシールド掘進機においては、カッタ面板の回転によって地盤中に埋設する難掘削性地中埋設物を切断する切断刃を備えている。このため、カッタ面板を回転させることにより、難掘削性地中埋設物を切断することができるので、掘進を円滑に進めることができる。ところで、切断刃は、難掘削性地中埋設物を切断する必要性から、薄刃とすることが求められるため、カッタ面板の回転に伴って地中の礫等との接触によって破損する可能性が高くなる。この点、本実施形態では、切断刃を防護する防護ガイドを備えている。この防護ガイドを備えることにより、切断刃の破損を好適に防止することができる。さらには、振動体が防護ガイドの内側に配置されていることにより、切断刃による難掘削性地中埋設物の切断を行っている最中においても、振動体の損傷を好適に防止することができる。

【0011】

ここで、切断刃の先端部分は、尖った形状を有する態様とすることができる。

【0012】

このような切断刃によれば、難掘削性地中埋設物を切断する際に、難掘削性地中埋設物に対して差し込むことができる。

【0013】

また、掘削ビットの掘削によって生じた土砂を掻き出すツールビットがカッタ面板に取り付けられており、切断刃は、カッタ面板の回転方向に対して同心状に配置されているとともに、カッタ面板の回転方向に見て、ツールビットの裏側に配置され、ツールビットは、カッタ面板の回転方向において、切断刃よりも前方側に配置されている態様とすることができる。

【0014】

このように、切断刃は、カッタ面板の回転方向に対して同心状に配置されているとともに、カッタ面板の回転方向に見て、ツールビットの裏側に配置されていることにより、難掘削性地中埋設物を切断する際以外の掘削を行う際に、切断刃をツールビットによって好適に保護することができる。

【0015】

また、切断刃の刃先が、防護ガイドの最前面よりも後方に配置されており、難掘削性地中埋設物が埋設された位置に到達した際に、切断刃の刃先が防護ガイドの最前面よりも前方に突出するように切断刃を送り出す送出機構が設けられている態様とすることができる。

【0016】

このような送り出し機構が設けられていることにより、難掘削性地中埋設物が埋設された位置に到達する以前では、切断刃の刃先が、防護ガイドの最前面よりも後方に配置されており、難掘削性地中埋設物が埋設された位置に到達したときに切断刃を送り出すことができる。このため、難掘削性地中埋設物が埋設された位置以外の位置における切断刃の破損をさらに好適に防止することができる。

【0017】

また、切断刃に対して縦振動を付与する振動体が設けられている態様とすることができる。

【0018】

このように、切断刃に対して縦振動を付与する振動体が設けられていることにより、難掘削性地中埋設物をさらに好適に切断することができる。

【0019】

また、本発明に係るシールド掘進機は、掘削ビットがカッタ面板に取り付けられ、カッタ面板を回転させることによって地盤の掘削を行うシールド掘進機であって、カッタ面板に取り付けられ、カッタ面板の回転によって地盤中に埋設する難掘削性地中埋設物を切断する切断刃と、切断刃を防護する防護ガイドと、を備え、切断刃は、防護ガイドの内側に配設され、切断刃に対してたわみ振動を付与する振動体が設けられていることを特徴とする。

【0020】

このように、切断刃に対してたわみ振動を付与する振動体が設けられていることにより、難掘削性地中埋設物をさらに好適に切断することができる。

【0021】

また、振動が高周波振動によって与えられる態様とすることができ、振動が超音波振動によって与えられる態様とすることができる。

【0022】

このように、振動として高周波振動、特に超音波振動を付与することにより、難掘削性地中埋設物の切断を良好に行うことができる。ここでの高周波振動とは、たとえば１０ｋＨｚ以上の周波数を有する振動とすることができる。また、１６ｋＨｚまたは２０ｋＨｚ以上の周波数を有する超音波振動を付与した場合には、切断刃を振動させる際の音の発生を抑制することができるため、騒音防止に寄与することができる。

【0023】

なお、送出機構がセンターホールジャッキである態様としてもよい。このように、送出機構がセンターホールジャッキであることにより、切断刃の送り出しを容易に行うことができる。また、切断刃に対して振動を付与する振動体が設けられている場合には、振動体をセンターホールジャッキのセンターホール部に収容することができるので、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

【0024】

また、難掘削性地中埋設物がドレーン材である態様とすることができる。このように、難掘削性地中埋設物としては、ドレーン材を対象とすることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係る切断装置を備えたシールド掘進機によれば、切断刃の損傷を防止しながら、地中に埋設されたドレーン材などの難掘削性地中埋設物を好適に切断し、掘進を続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の要部側断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の正面図である。

【図3】図２のIII-III線断面図である。

【図4】（ａ）は、切断刃の正面図、（ｂ）は、他の切断刃の正面図、（ｃ）は、さらに他の切断刃の正面図である。

【図5】シールド掘進機による掘進工程を示す工程図である。

【図6】図５に続く工程を示す工程図である。

【図7】（ａ）は、他の例に係る切断刃および振動子をカッタ面板の周方向から見た側面図、（ｂ）は、カッタ面板の径方向から見た側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。

【0028】

図１は、本発明の実施形態に係るシールド掘進機の要部側断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機Ｍは、泥土圧式シールド掘進機であり、カッタ面板１を備えている。カッタ面板１の背面側には、チャンバＣが形成されており、チャンバＣの後方には隔壁２が設けられている。隔壁２には、隔壁２を貫通し、後方からチャンバＣまで連通するスクリューコンベア３が設けられている。

【0029】

図２に示すように、カッタ面板１は、外周リング１０および６本のカッタスポーク１１（１１Ａ〜１１Ｆ）を備えており、第１カッタスポーク１１Ａおよび第４カッタスポーク１１Ｄには、掘削ビットであるツールビット１２および本発明の切断装置となるカッティングブレード１３が取り付けられている。また、第２カッタスポーク１１Ｂ、第３カッタスポーク１１Ｃ、第５カッタスポーク１１Ｅ、および第６カッタスポーク１１Ｆには、それぞれツールビット１２および先行ビット１４が取り付けられている。

【0030】

さらに、カッタスポーク１１の最外周に設けられた外周リング１０には、特殊先行ビット１５が取り付けられており、第６カッタスポーク１１Ｆには、カッタ面板１の半径方向に進退するコピーカッタ１６が設けられている。さらに、カッタ面板１の表面側中央位置には、センターカッタ１７が設けられており、センターカッタ１７の後方には、加泥口１８が形成されている。

【0031】

隔壁２の前方におけるチャンバＣは、カッタ面板１の背面と隔壁２との間に形成されており、外周にスキンプレート２１が配設されて形成されている。さらに、隔壁２には、カッタ面板１を回転させるカッタ駆動モータが設けられており、カッタ面板１における加泥口１８は、スイベルジョイント２２によって隔壁２に接続されている。

【0032】

スクリューコンベア３は、チャンバＣに溜まった土砂をシールド掘進機Ｍにおける後方まで搬送する。その他、シールド掘進機Ｍには、図示しないシールドジャッキやエレクタ、さらには、シールド掘進機Ｍの進行方向を変えるための中折れジャッキなどが設けられている。

【0033】

カッティングブレード１３は、図３に示すように、切断刃３１を備えている。切断刃３１は、図４（ａ）に示すように、先端が尖った形状をなしており、略三角形状とされた先端部分の全周にわたって刃部が形成されている。切断刃３１における平坦面は、カッタ面板１における回転方向に沿って配置されている、このため、カッタ面板１を回転させると、切断刃３１における側面の刃部が先頭となって移動する。

【0034】

また、切断刃としては、図４（ｂ）に示すように、先端が矩形をなすものであったり、図４（ｃ）に示すように、先端が先鋭部を有する曲線状であったりする態様とすることもできる。図４（ａ）（ｃ）に示すように、先端が尖った形状とされている場合には、ペーパードレーンなどのドレーン材を切断する際に、ドレーン材に対して差し込むことができるので、より好適である。

【0035】

また、図３に示すように、切断刃３１の後端部は振動子３２に取り付けられている。振動子３２は、ホルダ３３に形成された貫通孔に挿入されてホルダ３３に収容されており、振動子３２が作動することにより、振動子３２および切断刃が、ホルダ３３に対して相対的に振動を行う。振動子３２は、たとえば超音波などの高周波振動によって縦振動を発生させるものであり、振動子３２によって切断刃３１が超音波振動などの高周波振動を行う。また、ホルダ３３における振動子３２が貫通する貫通孔には、Ｏリング３３Ａが設けられており、ホルダ３３内に対する浸水を防止している。

【0036】

ホルダ３３は、センターホールジャッキ３４におけるロッド部材３４Ａに取り付けられており、ロッド部材３４Ａは、センターホールシリンダ３４Ｂに対して相対的に移動可能とされている。さらに、センターホールジャッキ３４におけるセンターホールシリンダ３４Ｂは、カッタスポーク１１に形成された凹部に収容されてカッタスポーク１１に固定されている。カッタスポーク１１の表面側には、切断刃３１を囲むように、中空の筒状をなす防護ガイド３５が取り付けられている。センターホールジャッキ３４を作動させることにより、ロッド部材３４Ａがセンターホールシリンダ３４Ｂに対して相対的に前後進し、ロッド部材３４Ａの移動に伴って、振動子３２および切断刃３１がカッタスポーク１１に対して相対的に前後進する。

【0037】

センターホールジャッキ３４におけるロッド部材３４Ａを最も先端側まで前進させると、図３に仮想線で示すように、切断刃３１の先端部が防護ガイド３５よりも突出する位置まで進出する。このとき、振動子３２については、防護ガイド３５の内側に配置された状態となっている。

【0038】

図３においては、ツールビット１２および先行ビット１４を破線で示し、カッタ面板１が回転する際におけるツールビット１２および先行ビット１４と切断刃１３の刃先との位置関係を示している。切断刃１３が最も先端側まで前進した場合、切断刃１３の刃先は先行ビット１４、および先行ビット１４の後方に位置するツールビット１２の各々の刃先よりも突出した状態となる。

【0039】

また、ロッド部材３４Ａをもっとも後退させた状態では、ホルダ３３の先端面がカッタスポーク１１のカッタフェイスと面一となり、切断刃３１がカッタフェイスから突出した状態となる。このとき、切断刃３１は、防護ガイド３５に収容された状態となっている。また、センターホールジャッキ３４におけるロッド部材３４Ａとセンターホールシリンダ３４Ｂとの間にも、Ｏリング３４Ｃが設けられており、センターホールジャッキ３４内に対する浸水を防止している。

【0040】

ここで、縦振動を発生する振動子３２内における縦振動の波長を第１波長λ１として、切断刃３１の全長は、第１波長のλ１の１／２の整数倍とされている。振動子３２における切断刃３１と接続されている側の端部の振幅は最大となっており、切断刃３１における振動子３２と接続されている側の端部の振幅も最大となっている。切断刃３１においては、振動子３２と接続されている側端部からの距離が第１波長λ１の１／４の整数倍（ただし、整数は奇数）となる位置では振幅が最小となる。

【0041】

したがって、切断刃３１の全長を（λ×１／２）・ｎ１（ただし、ｎ１は奇数）に設計することにより、端部での振幅を最大にすることができるとともに、長さ方向の中央位置での振幅を最小とすることができる。また、長手方向の（λ×１／４）・ｎ２（ただし、ｎ２は奇数）の位置の把持することにより、切断刃３１の振動の影響を効果的に抑制することができる。Ｏリング３３Ａが切断刃の長手方向（λ×１／４）・ｎ２（ただし、ｎ２は奇数）の位置に配置することにより、振動によるＯリング３３Ａの止水効果の低減を抑制することができる。

【0042】

次に、本実施形態に係るシールド掘進機Ｍによる掘削作業の手順について説明する。本実施形態に係るシールド掘進機Ｍでは、シールド掘進機Ｍによる掘進計画を行い、図５（ａ）に示すように、ドレーン材が埋設された位置以外の位置でシールド掘進機Ｍが地中を掘削している間は、図３に示すように、切断刃３１をカッタスポーク１１の防護ガイド３５に収容した状態でカッタ面板１を回転させて掘進を行う。このときには、地盤は、主に図２に示す先行ビット１４や特殊先行ビット１５によって先行掘削される。また、シールド掘進機Ｍによる掘進が進んだ後方には、セグメントＳが組み立てられる。

【0043】

先行ビット１４等は、堅い礫等が含まれる地盤についても破砕などしながら掘進するため、円滑に掘進を進めることができる。掘削された土砂は、ツールビット１２等によって掻き取られてチャンバＣ内に送り込まれる。この間、カッティングブレード１３における切断刃３１は、防護ガイド３５内に収容されているため、岩盤などとの接触による折損が防止されている。

【0044】

さらに、防護ガイド３５は、カッタ面板１の回転方向に対して同心状に配置されているとともに、カッタ面板１の回転方向に見て、ツールビット１２の裏側に配置されている。このため、カッタ面板１の回転によって生じる土砂はツールビット１２によって排除されることとなるので、防護ガイド３５に到達する土砂の量を少なくすることができる。したがって、カッティングブレード１３における切断刃３１の折損をさらに好適に防止することができる。

【0045】

こうして掘進を進めていくと、図５（ｂ）に示すように、地盤に埋設されたドレーン材としてのペーパードレーンＰＤが埋設された位置にシールド掘進機Ｍの前方に到達することがある。ペーパードレーンＰＤの存在は、シールド掘進機Ｍの掘進を計画する際に、予め入手しておくことができる。ペーパードレーンＰＤが埋設された位置にシールド掘進機Ｍが到達した場合、シールド掘進機Ｍにおいては、図３に破線で示すように、本発明の送出機構であるセンターホールジャッキ３４によって切断刃３１を前方に送り出し、切断刃３１の刃先が防護ガイド３５の最前面よりも前方に突出するようにする。

【0046】

それから、図６（ａ）に示すように、そのままシールド掘進機Ｍにより、図１に示すカッタ面板１を回転させながら掘進を行う。カッタ面板１を回転させると、図３に示す防護ガイド３５よりも前方に突出した切断刃３１の刃先部分によって、ペーパードレーンＰＤを切断する。ペーパードレーンＰＤは、柔軟性を有していることから、先行ビット１４で掘削または切断しようとしても、先行ビット１４に絡みついてしまい、切断が困難となることがあった。この点、ペーパードレーンＰＤについて、薄刃の切断刃３１を用いて切断することにより、ペーパードレーンＰＤを確実に切断することができる。また、振動子３２は、防護ガイド３５の内側に配置された状態となっている。このため、防護ガイド３５によって振動子２の損傷を好適に防止することができる。

【0047】

ここで、本実施形態に係るシールド掘進機Ｍにおいては、切断刃３１を前方に送り出すにあたり、センターホールジャッキ３４を用いている。センターホールジャッキ３４を用いることにより、切断刃３１を円滑に前方に送り出すことができる。また、センターホールジャッキ３４によって切断刃３１を送り出していることにより、切断刃３１に対する縦振動の付与をスムーズに行うことができる。

【0048】

また、ペーパードレーンＰＤを切断するにあたり、カッティングブレード１３では、振動子３２によって切断刃３１に対して縦振動を付与している。切断刃３１に縦振動が付与されていることにより、切断刃３１におけるペーパードレーンＰＤの切断性能を高めることができ、より確実にペーパードレーンＰＤを切断することができる。

【0049】

こうして、ペーパードレーンＰＤを切断したら、図６（ｂ）に示すように、シールド掘進機Ｍによる掘進を進行する。このとき、ペーパードレーンＰＤは切断された状態にあるので、センターホールジャッキ３４によって切断刃３１を後退させ、切断刃３１を防護ガイド３５の内側に収容する。その後は、ペーパードレーンＰＤ等がない地中の掘削を進行する。

【0050】

このように、本実施形態に係るシールド掘進機Ｍにおいては、カッタ面板１の回転によって地盤中に埋設するペーパードレーンＰＤを切断する切断刃３１を備えている。このため、カッタ面板１を回転させることにより、ペーパードレーンＰＤを切断することができるので、掘進を円滑に進めることができる。

【0051】

また、ペーパードレーンＰＤが埋設された位置以外の位置の掘削を行う際には、防護ガイド３５によって切断刃３１を防護している。ペーパードレーンＰＤが柔らかいことから、ペーパードレーンＰＤを切断するための切断刃３１を薄刃とすることが求められるが、防護ガイド３５によって切断刃３１を防護することにより、切断刃３１が薄刃であっても、切断刃３１の破損を好適に防止することができる。また、防護ガイド３５によって切断刃３１を防護することにより、切断刃３１として軽量のものを用いることができる。このため、切断刃３１に縦振動を付与する振動子３２についても、出力の大きくない小型のもので済ませることができる。

【0052】

さらに、上記実施形態においては、ペーパードレーンＰＤが埋設された位置に到達した際に、切断刃３１の刃先が防護ガイド３５の最前面よりも前方に突出するように切断刃３１を送り出すセンターホールジャッキ３４が設けられている。このため、ペーパードレーンＰＤが埋設された位置に到達する以前では、切断刃３１を引き込んでおき、ペーパードレーンＰＤが埋設された位置に到達したときに切断刃３１を送り出すことができる。したがって、ペーパードレーンＰＤが埋設された位置以外の位置における切断刃３１の破損をさらに好適に防止することができる。

【0053】

また、カッティングブレード１３は、切断刃３１に縦振動を付与する振動子３２を備えている。振動子３２を備えることにより、切断刃３１でペーパードレーンＰＤを切断する際に、切断刃３１に対して縦振動を付与することができる。したがって、ペーパードレーンＰＤをさらに好適に切断することができる。しかもここで付与される振動が超音波振動とされている。このため、ペーパードレーンＰＤを好適に切断することができるとともに、騒音の発生を抑制することができる。

【0054】

さらに、切断刃３１は、カッタ面板１の回転方向に対して同心状に配置されているとともに、カッタ面板１の回転方向に見て、ツールビット１２の裏側に配置されている。このため、ペーパードレーンＰＤを切断する際以外の掘削を行う際に、切断刃３１をツールビット１２によって好適に保護することができる。

【0055】

また、ここでは、切断刃３１は、縦振動のみが付与される態様とされているが、縦振動に代えてたわみ振動が付与される態様とすることもできる。たとえば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、切断刃３１の後端部には、第１振動体３２ａ，第２振動体３２ｂが取り付けられている。

【0056】

第１振動体３２ａおよび第２振動体３２ｂは、それぞれ切断刃３１における左右位置に縦振動を付与する。ここで、第１振動体３２ａおよび第２振動体３２ｂから切断刃３１に対して位相差のある振動を付与することにより、切断波３１に対して左右方向にたわみ振動ＢＷを付与することができる。

【0057】

たとえば、位相差を半サイクルに設定した場合の挙動について説明すると、左側に位置する第１振動体３２ａが最も縮んだときに、右側に位置する第２振動体３２ｂは最も伸びた状態となる。そのとき、切断刃３１の先端は左側に振れる。このようにして、左右方向のたわみ振動ＢＷを付与することができる。第１振動体３２ａおよび第２振動体３２ｂを用いた場合、両者の位相差が半サイクルの時に振幅が最大となるが、位相差を調整することにより、振幅を調整することができる。また、たわみ振動ＢＷの振動方向を切断刃３１における平坦面と同一方向、ここでは、カッタ面板１の回転方向と同一とすることにより、切断性能を向上させることができる。また、第１振動体３２ａおよび第２振動体３２ｂを同位相で振動させることにより、縦振動ＬＷを付与することもできる。

【0058】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、難掘削性地中埋設物としてペーパードレーンＰＤを想定しているが、プラスチックボードや、合成樹脂、ポリプロピレンなどの樹脂あるいはこれらの複合材などからなるドレーン材を対象とすることもできるし、他の埋設物などを対象とすることもできる。

【0059】

また、上記実施形態では、振動子３２として超音波振動子を用いているが、超音波より周波数が小さい高周波振動子を用いることもできる。シールド掘進機の掘削対象となる土砂や礫と混在するドレーン材を切断するためには、高周波振動子の周波数は、１０ｋＨｚ以上程度とすることが好適である。このように、高周波振動を付与することにより、土砂や礫による抵抗を緩和することができる。

【0060】

さらに、上記実施形態では、切断波３１に対して縦振動を付与する態様並びに縦振動およびたわみ振動付与する態様について説明している。これに対して、たわみ振動のみを付与できる態様とすることもできる。あるいは、縦振動とたわみ振動とを同時に付与できる態様とすることもできる。

【符号の説明】

【0061】

１…カッタ面板
２…隔壁
３…スクリューコンベア
１０…外周リング
１１（１１Ａ〜１１Ｆ）…カッタスポーク
１２…ツールビット
１３…カッティングブレード
１４…先行ビット
１５…特殊先行ビット
１６…コピーカッタ
１７…センターカッタ
２１…スキンプレート
２２…スイベルジョイント
３１…切断刃
３２…振動子
３３…ホルダ
３３Ａ…Ｏリング
３４…センターホールジャッキ
３４Ａ…ロッド部材
３４Ｂ…センターホールシリンダ
３４Ｃ…Ｏリング
３５…防護ガイド
Ｃ…チャンバ
Ｍ…シールド掘進機
ＰＤ…ペーパードレーン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】