特許 6249519 シールド掘進機およびシールド掘進方法

(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】6249519

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】シールド掘進機およびシールド掘進方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/06 301A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-244849(P2013-244849)

(22)【出願日】2013年11月27日

(65)【公開番号】特開2015-101910(P2015-101910A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】100101971

【弁理士】

【氏名又は名称】大畑 敏朗

(72)【発明者】

【氏名】倉田 和彦

(72)【発明者】

【氏名】薮ノ 和洋

(72)【発明者】

【氏名】野澤 修司

(72)【発明者】

【氏名】清水 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】光安 誠彦

(72)【発明者】

【氏名】廣野 和正

【審査官】 西田 光宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３０１６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３８８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２０１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９７８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５０８３９０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘進方向の制御に際して機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対面側の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する注入手段を備えることを特徴とするシールド掘進機。

【請求項2】

前記注入手段は、
前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、
前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、
を備える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】

前記注入部は、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする請求項２記載のシールド掘進機。

【請求項4】

前記注入材が、溶液型薬液注入材であることを特徴とする請求項１、２または３記載のシールド掘進機。

【請求項5】

シールド掘進機の掘進方向の制御に際して前記シールド掘進機の機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対側面の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する工程を有することを特徴とするシールド掘進方法。

【請求項6】

前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、
前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項５記載のシールド掘進方法。

【請求項7】

前記注入部が、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする請求項６記載のシールド掘進方法。

【請求項8】

前記注入材が、溶液型薬液注入材であることを特徴とする請求項５、６または７記載のシールド掘進方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進方法に関し、例えば、シールド掘進機の方向（姿勢）修正制御に関する技術である。

【背景技術】

【0002】

シールド掘進機は、切羽の安定を図りながら切羽に押し当てられたカッタ盤を回転させることにより地山を掘削する一方、掘削された坑の内周にセグメントを組み付けることによりトンネルを構築する機器である。

【0003】

シールド掘進機の機器本体は、前胴部と後胴部とを備えている。前胴部は、後胴部の前方端部に屈折自在の状態で接続されている。この機器本体内において前胴部と後胴部との間には、中折れジャッキおよびシールドジャッキが機器本体の周方向に沿って複数配置されている。一般的に、この中折れジャッキやシールドジャッキの選択によりシールド掘進機の掘進方向（姿勢）が制御されている。

【0004】

なお、シールド掘進機については、例えば、特許文献１に記載があり、前胴部と後胴部とを屈折自在に接続する複数の中折れジャッキを備えるシールド掘進機において、左右両側の中折れジャッキのうちの一方の中折れジャッキを伸長させることにより、他方の中折れジャッキの取付部を中心にして前胴部を後胴部に対して屈折させる構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−２０６５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、軟弱性土地盤においてシールド掘進機の掘進方向（姿勢）を修正するために中折れジャッキを用いると地盤が軟弱なため、前胴部が所期の方向を向かず、後胴部も所期の方向とは反対の方向を向いてしまう結果、シールド掘進機が蛇行し易くなってしまう場合がある。また、シールドジャッキの選択では、地盤が軟弱なためセグメントが移動（蹴られる）する現象が起きる場合がある。

【0007】

そこで、軟弱粘性土地盤においてシールド掘進機の掘進方向（姿勢）を修正する場合は、シールド掘進機の屈折方向側の地盤に予め余堀りを行うことにより前胴部を曲げ易くするとともに、後胴部が移動する量を見込んで中折れジャッキの操作量を通常以上にすることで対処している。しかし、この場合においても、例えば、勾配変化点での水平方向の修正の場合には中折れジャッキの能力が不足し、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を充分に修正することができない場合がある。

【0008】

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のシールド掘進機は、掘進方向の制御に際して機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対面側の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する注入手段を備えることを特徴とする。

【0010】

また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記注入手段は、前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

【0011】

また、請求項３に記載の本発明は、上記請求項２記載の発明において、前記注入部は、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする。

【0012】

また、請求項４に記載の本発明は、上記請求項１、２または３記載の発明において、前記注入材が、溶液型薬液注入材であることを特徴とする。

【0013】

また、請求項５に記載の本発明のシールド掘進方法は、シールド掘進機の掘進方向の制御に際して前記シールド掘進機の機器本体を構成する前胴部を屈折する場合に、前記前胴部を屈折自在の状態で支持する後胴部から前記前胴部の屈折方向に対して反対側面の地盤に注入材を注入して注入圧力により掘進方向を制御する工程を有することを特徴とする。

【0014】

また、請求項６に記載の本発明は、上記請求項５記載の発明において、前記後胴部の側面において前記後胴部の外周に沿って分散された状態で配置され、前記後胴部の側面から地盤に対して前記注入材を注入する複数の注入部と、前記複数の注入部のうち、前記前胴部の屈折方向に対して反対側に位置する注入部から前記注入材を注入するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

【0015】

また、請求項７に記載の本発明は、上記請求項６記載の発明において、前記注入部が、前記後胴部の外周において少なくとも上下左右に設けられていることを特徴とする。

【0016】

また、請求項８に記載の本発明は、上記請求項５、６または７記載の発明において、前記注入材が、溶液型薬液注入材であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

請求項１記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0018】

請求項２記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0019】

請求項３記載の発明によれば、簡単な構造で、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0020】

請求項４記載の発明によれば、シールド掘進機に注入材が付着しないので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を制御する作業を良好に行うことが可能になる。

【0021】

請求項５記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0022】

請求項６記載の発明によれば、前胴部を屈折する際に充分な反力をとることができるので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0023】

請求項７記載の発明によれば、簡単な構造で、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を良好に制御することが可能になる。

【0024】

請求項８記載の発明によれば、シールド掘進機に注入材が付着しないので、シールド掘進機の掘進方向（姿勢）を制御する作業を良好に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施の形態に係るシールド掘進機の内部を側面から透かして見せた要部構成図である。

【図2】図１のシールド掘進機のカッタヘッドの正面図である。

【図3】左半分は図１のシールド掘進機のＡ１−Ａ１線の矢印方向から見た部分正面図、右半分は図１のシールド掘進機のＡ２−Ａ２線の矢印方向から見た部分正面図である。

【図4】図１のシールド掘進機の薬液注入部の設置位置を示した正面図である。

【図5】（ａ），（ｂ）は一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程における平面図である。

【図6】（ａ）〜（ｃ）は軟弱粘性土地盤における一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程中の平面図である。

【図7】（ａ）〜（ｃ）は軟弱粘性土地盤における別の一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程中の平面図である。

【図8】（ａ）〜（ｃ）は軟弱粘性土地盤における図１のシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程中の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0027】

まず、本実施の形態のシールド掘進機の構成例について図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施の形態のシールド掘進機の内部を側面から透かして見せた要部構成図、図２は図１のシールド掘進機のカッタヘッドの正面図、図３の左半分は図１のシールド掘進機のＡ１−Ａ１線の矢印方向から見た部分正面図、図３の右半分は図１のシールド掘進機のＡ２−Ａ２線の矢印方向から見た部分正面図、図４は図１のシールド掘進機の薬液注入部の設置位置を示した正面図である。

【0028】

本実施の形態のシールド掘進機１は、例えば、カッタヘッド（カッタ盤）２と機器本体３との間のチャンバ４内に泥土を充填した状態で掘進することにより泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘進を行う泥土圧シールド掘進機である。なお、チャンバ４内の泥土は、カッタヘッド２により掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることにより生成されており、不透水性と塑性流動性（自由に変形および移動できる性質）とを有している。

【0029】

このシールド掘進機１の運転は、その後方に配置された後続台車（図示せず）内の運転室内でオペレータにより制御される。また、その運転室内に設けられた制御部によりシールド掘進機１の全体動作が制御される。

【0030】

また、このシールド掘進機１により構築されるトンネルは、特に限定されるものではないが、例えば、上水用トンネル、下水用トンネルまたはケーブル用トンネルのような比較的小口径のトンネルであり、トンネルのセグメント外径Ｒｔは、例えば、２１５０ｍｍ程度である。

【0031】

シールド掘進機１を構成するカッタヘッド２は、地山の切羽を掘削する部材であり、機器本体３の前面に機器本体３の周方向に沿って正逆方向に回転自在の状態で設置されている。

【0032】

カッタヘッド２の種類は、例えば、円盤状のスポークタイプである。すなわち、図２に示すように、カッタヘッド２は、中央のハブ部２ａと、ハブ部２ａから外周に向かって放射状に延びる４本のスポーク部２ｂと、スポーク部２ｂの先端部を連結する外周リング部２ｃと、こられの部材間に形成された貫通孔２ｄとを備えている。

【0033】

ハブ部２ａの前面（切羽に対向する面）には、センタービット５ａが設置されている。また、各スポーク部２ｂの前面には、複数のビット５ｂおよびスクレーパツース５ｃが設置されている。

【0034】

また、ハブ部２ａおよびスポーク部２ｂには、添加材注入部（図示せず）が設けられている。この添加材注入部は、例えばベントナイトのような添加材（作泥土材）を切羽に向けて注入する部分である。なお、添加材には、例えば、ベントナイトに代えて気泡材を用いても良いし、ベントナイトと気泡材との両方を用いても良い。

【0035】

また、外周リング部２ｃには、ビット５ｄおよびコピーカッタ５ｅが設置されている。ビット５ｄは支障物を切削する役割を備えている。また、コピーカッタ５ｅは、急曲線施工時の余堀りやシールド掘進機１の姿勢制御等を行う役割を備えている。

【0036】

さらに、図１に示すように、カッタヘッド２の裏面には、練混ぜ翼６が設置されている。練混ぜ翼６は、例えば、円柱状に形成されており、カッタヘッド２が回転するとチャンバ４内の土砂と添加材とを撹拌混合する役割を備えている。

【0037】

一方、図１に示すように、シールド掘進機１を構成する機器本体３は、前胴プレート（前胴部）３ａと、その後方の後胴プレート（後胴部）３ｂと、その後方のテールシール３ｃとを備えている。

【0038】

前胴プレート３ａおよび後胴プレート３ｂは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体３の外形を形成するとともに、機器本体３の内部に中空空間を形成する部分である。前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとは、前胴プレート３ａの後端側において後胴プレート３ｂの先端の球面軸受部が前胴プレート３ａの内周面に接した状態で入り込むことで係合されている。

【0039】

テールシール３ｃは、掘進作業中に機器本体３の後部から機器本体３内に地下水等が入り込むのを防止する封止部材であり、後胴プレート３ｂの後端部に後胴プレート３ｂの内周に沿って枠状に設置されている。

【0040】

前胴プレート３ａの前面側において、その前面から機器本体３の内方に後退した位置には、機器本体３内の中空空間を切羽側と機内側とに分ける隔壁７が設置されている。この隔壁７の切羽側、すなわち、上記カッタヘッド２と隔壁７との間に、上記チャンバ４が設けられている。チャンバ４には、カッタヘッド２により掘削された土砂等がカッタヘッド２の貫通孔２ｄを通じて取り込まれる。

【0041】

シールド掘進機１において隔壁７の機内側には、カッタ駆動体８、中折れジャッキ９ａ、シールドジャッキ９ｂ、スクリューコンベア１０、エレクタ１１、土圧検出部１２、添加材注入部１３ａおよび薬液注入部（注入部）１３ｂ等が設置されている。

【0042】

カッタ駆動体８は、カッタヘッド２を正逆方向に回転させるモータ（駆動源）である。ここでは、カッタ駆動方式として外周支持駆動方式が例示されている。すなわち、カッタ駆動体８は、カッタヘッド２の正面内の外周近傍位置に、カッタヘッド２の周方向に沿って複数個並んで配置されている（図１および図３左半分参照）。

【0043】

中折れジャッキ９ａは、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを連結するとともに、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を修正する機器である。中折れジャッキ９ａは、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐように、機器本体３の周方向に沿って複数個並んで配置されている（図１および図３左半分参照）。

【0044】

この中折れジャッキ９ａに圧油を供給し前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態でシールド掘進機１を推進することにより、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を制御することが可能になっている。

【0045】

シールドジャッキ９ｂは、機器本体３の後方に設置されたセグメントＳＧに反力をとってシールド掘進機１を前進させるための推進力を発生させる機器である。シールドジャッキ９ｂは、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐように、機器本体３の周方向に沿って複数個並んで配置されている（図１および図３右半分参照）。

【0046】

セグメントＳＧは、掘削坑の内周を覆う部材であり、掘削坑の周方向に沿って複数設置されている。セグメントＳＧは、例えば、鋼製の箱型セグメントやコンクリート製のセグメントにより構成されている。なお、セグメントＳＧの幅（掘削坑の長手方向に沿う寸法）は、例えば、１０００ｍｍ程度、高さ（厚さ）は、例えば、７５ｍｍ程度である。

【0047】

スクリューコンベア１０は、チャンバ４内に取り込まれた土砂を機外に排出するための機器である。スクリューコンベア１０は、機器本体３の底部において隔壁７を貫通しチャンバ４内に配置された土砂取込端部１０ａから機器本体３の後方において機器本体３の高さ方向中央より若干高い位置に配置された排出端部１０ｂに向かって斜め上向きに連続的に延在した状態で設けられている。

【0048】

エレクタ１１は、セグメントＳＧを把持して掘削坑の内周方向に旋回し、掘削坑の内周方向の組立位置に移送する組立装置である。エレクタ１１は、エレクタ駆動用の油圧モータ１１ｍ（図３右半分側参照）により掘削坑の周方向に沿って回転自在の状態で後胴プレート３ｂ内に設置されている。

【0049】

土圧検出部１２（図１参照）は、チャンバ４内の泥土圧を検出するセンサである。シールド掘進機１は、土圧検出部１２により検出されたチャンバ４内の泥土圧を管理することによって切羽の安定性を維持しながら掘進作業を行う。

【0050】

添加材注入部１３ａは、シールド掘進機１の外周や切羽に上記した添加材（作泥土材）を注入する部分である。この添加材注入部１３ａは、前胴プレート３ａの周方向に沿って複数箇所に配置されている。

【0051】

薬液注入部（注入手段）１３ｂは、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を制御する場合に、シールド掘進機１の前胴プレート３ａの屈折方向に対して反対側の地盤に後述の溶液型薬液注入材を注入する部分である。

【0052】

この薬液注入部１３ｂは、図４に示すように、例えば、後胴プレート３ｂの内周の上下左右の４箇所に分散された状態で配置されている。各薬液注入部１３ｂは、それぞれ図示しない配管（注入手段）を通じて共通の薬液供給部（注入手段）に接続されている。この各配管の途中には、図示しない切換弁（注入手段）が接続されている。この切換弁の開閉動作を上記後続台車の運転室内の制御部（注入手段）により制御することにより、４箇所のうちのいずれの薬液注入部１３ｂに溶液型薬液注入材を供給するかが選択される。また、薬液供給部から各薬液注入部１３ｂへの溶液型薬液注入材の供給は、油圧ポンプ等（図示せず）により行われる。なお、図４の矢印Ｂ１は溶液型薬液注入材の注入方向を示している。

【0053】

薬液注入部１３ｂの配置数は上記に限定されるものではなく種々変更可能であるが、あまり多く配置すると配管や切換弁が増え機器の大型化や機内設備の煩雑化を招く虞がある。これに対して薬液注入部１３ｂを４箇所に配置することによりシールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を良好に制御できる上、構造を簡単化でき機器の大型化や機内設備の煩雑化を回避することができる。

【0054】

上記した溶液型薬液注入材は、例えば、任意に固化時間を調整できる材料であり、水ガラス系薬液を主体としている。この溶液型薬液注入材は、ゲルタイムが５〜１５秒程度と短く、配合によりゲルタイムを容易に調整することができる。また、懸濁型薬液注入材を用いた場合、シールド掘進機１に付着する弊害があるのに対して、溶液型薬液注入材は、単体の強度がほとんどないため前胴プレート３ａや後胴プレート３ｂへの付着等の弊害がない。さらに、溶液型薬液注入材は、予め決められた時間の経過後に固化するので地盤の強度を確保することができる。しかも、溶液型薬液注入材は、固化後もシールド掘進機１に対する接触抵抗が小さく、シールド掘進機１の掘進動作の妨げにならない。

【0055】

なお、隔壁７の面内には、添加材注入部（図示せず）が設置されている。この隔壁７の添加材注入部は、上記した添加材（作泥土材）をチャンバ４内に注入する部分である。

【0056】

次に、発明者が検討した一般的なシールド掘進機の方向（姿勢）修正制御について図５〜図７を参照しながら説明する。図５（ａ），（ｂ）は一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程における平面図である。

【0057】

図５（ａ）には、シールド掘進機１が掘進計画線ＣＬに対して若干左側にずれている（左蛇行）場合が例示されている。シールド掘進機１の前胴プレート３ａは矢印Ｂ２で示すように前方を向いている。

【0058】

この左蛇行状態を修正するには、図５（ｂ）に示すように、シールド掘進機１の左側の中折れジャッキを矢印Ｂ３の方向に延ばす。これにより、シールド掘進機１の前胴プレート３ａが矢印Ｂ４で示すように右を向き、シールド掘進機１の先端（カッタヘッド）が右に寄るため、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を修正することができる。

【0059】

次に、図６（ａ）〜（ｃ）は軟弱粘性土地盤における一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程中の平面図である。なお、図６（ｂ），（ｃ）においては地盤Ｇ１，Ｇ２にハッチングを付した。

【0060】

図６（ａ）には、図５（ａ）と同様に、シールド掘進機１が左蛇行している場合が例示されている。ここで、図６（ｂ）に示すように、シールド掘進機１の左側の中折れジャッキを上記と同様に矢印Ｂ３の方向に延ばすと、後胴プレート３ｂの側面の地盤Ｇ１が軟らかいため、前胴プレート３ａが右を向かず、後胴プレート３ｂが左を向いてしまう結果、シールド掘進機１は、さらに左に蛇行し易くなってしまう。

【0061】

そこで、図６（ｃ）に示すように、シールド掘進機１のシールドジャッキにより修正を行うと、シールドジャッキの反力となるセグメントＳＧの側面の地盤Ｇ２が軟らかいため左に移動する（蹴られる）結果、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）の修正がさらに難しくなってしまう場合がある。

【0062】

次に、図７（ａ）〜（ｃ）は軟弱粘性土地盤における別の一般的なシールド掘進機の掘進方向（姿勢）の修正工程中の平面図である。なお、図７（ｂ），（ｃ）においては地盤Ｇ１および余堀り領域Ｄにハッチングを付した。

【0063】

図７（ａ）には、上記と同様に、シールド掘進機１が左蛇行している場合が例示されている。ここでは、図７（ｂ）に示すように、前胴プレート３ａの右側の地盤に前胴プレート３ａの長さ分の余堀り領域Ｄを形成して前胴プレート３ａが右を向き易くしておくとともに、後胴プレート３ｂが左に向く量を見込んで通常以上に左側の中折れジャッキを矢印Ｂ３の方向に延ばす。これにより、図７（ｃ）に示すように、シールド掘進機１の前胴プレート３ａが矢印Ｂ５で示すように右を向き、シールド掘進機１の先端（カッタヘッド）が右に寄るため、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を修正することができる。

【0064】

しかし、この場合においても、例えば、勾配変化点での水平方向の蛇行修正の場合には、中折れジャッキの能力が不足する。中折れジャッキのストロークは、例えば、上下方向に３０ｍｍのため、勾配変化のために上下方向に２０ｍｍを必要とすると、左右の修正に１０ｍｍしか使用できなくなる。このため、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を上手く修正できなくなってしまう場合がある。

【0065】

次に、本実施の形態のシールド掘進機１における方向（姿勢）修正制御例について図８を参照しながら説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、軟弱粘性土地盤における本実施の形態のシールド掘進機の方向（姿勢）修正制御工程中の平面図である。なお、図８（ｂ），（ｃ）においては溶液型薬液注入材の注入領域にハッチングを付した。

【0066】

図８（ａ）には、上記と同様に、シールド掘進機１が左蛇行している場合が例示されている。本実施の形態においては、上記と同様に、シールド掘進機１の左側の中折れジャッキ９ａ（図１等参照）を延ばして前胴プレート３ａを右方向に屈折するとともに、図８（ｂ）の矢印Ｂ６に示すように、シールド掘進機１の後胴プレート３ｂの左側（シールド掘進機１の前胴プレート３ａの屈折方向に対して反対側）の外周側面の薬液注入部１３ｂ（図１および図４参照）から溶液型薬液注入材を地盤に注入する。これにより、後胴プレート３ｂの左側の側面に溶液型薬液注入材の注入圧力がかかるので、前胴プレート３ａが右側を向き易くなる。また、後胴プレート３ｂの後端はセグメントＳＧで拘束されているため動くことがない。これらの結果、図８（ｃ）に示すように、シールド掘進機１の前胴プレート３ａが矢印Ｂ５で示すように右を向き、シールド掘進機１の先端（カッタヘッド２）が右に寄るため、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を良好に修正することができる。

【0067】

すなわち、本実施の形態においては、シールド掘進機１の掘進方向とは反対側に位置する薬液注入部１３ｂからの溶液型薬液注入材の注入圧力によりシールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を制御することにより、軟弱粘性土地盤の勾配変化点においてもシールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を良好に修正することができる。

【0068】

また、薬液注入部１３ｂから注入される注入材として溶液型薬液注入材を用いることにより、シールド掘進機１に溶液型薬液注入材が付着しないので、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を修正する作業を良好に行うことができる。

【0069】

また、溶液型薬液注入材は予め決められた時間の経過後に固化するので掘削抗外周の地盤の強度を確保することができる。しかも、溶液型薬液注入材は、固化後もシールド掘進機１に対する接触抵抗が小さく、シールド掘進機１の掘進動作の妨げにならない。

【0070】

また、勾配変化点以外においても、急曲線施工中に左右方向の中折れジャッキ９ａの能力を上限まで使用している場合に、シールド掘進機１の上下の掘進方向（姿勢）を良好に修正することができる等、中折れジャッキ９ａやシールドジャッキ９ｂの選択の余地が少ない状況においてシールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を良好に修正することができる。

【0071】

さらに、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）を修正する場合に余堀り等の作業を削減することができるので、シールド掘進機１の掘進方向（姿勢）修正作業を容易にすることができる。また、シールド掘進機１によるトンネル掘削工期を短縮することができる。

【0072】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

【0073】

例えば、前記実施の形態においては、外周支持駆動方式のシールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばセンターシャフト駆動方式や中間支持駆動方式のシールド掘進機に適用しても良い。

【0074】

また、前記実施の形態においては、中折れジャッキを延ばすとともに、前胴部の屈折方向とは反対側の地盤に溶液型薬液注入材を注入した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、前胴部を屈折させるのに先立って前胴部の屈折方向に対して反対側の地盤に溶液型薬液注入材を注入し地盤を硬化させた後、中折れジャッキを延ばし硬化した地盤により反力をとることで中折れジャッキを効かせるようにしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0075】

以上の説明では、本発明を泥土圧式のシールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、カッタヘッドの後方の機器本体内に設けられた泥水室に送泥ポンプにより泥水を圧送し、泥水室内の泥水の圧力を切羽の土圧および地下水圧に見合う圧力にして切羽の安定を図りながらカッタヘッドを切羽に押し当て回転させることにより地山に掘削坑を形成する泥水式のシールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用できる。

【符号の説明】

【0076】

１ シールド掘進機
２ カッタヘッド
３ 機器本体
３ａ 前胴プレート
３ｂ 後胴プレート
３ｃ テールシール
４ チャンバ
９ａ 中折れジャッキ
９ｂ シールドジャッキ
１３ａ 添加材注入部
１３ｂ 薬液注入部
ＳＧ セグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】