特許 6971526 カッタ盤およびそれを備えるシールド掘進機ならびにシールド掘進機によるトンネル掘削方法

(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】6971526

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】カッタ盤およびそれを備えるシールド掘進機ならびにシールド掘進機によるトンネル掘削方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20211111BHJP

   E21D 9/093 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/087 F

   E21D9/093 D

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-130850(P2018-130850)

(22)【出願日】2018年7月10日

(65)【公開番号】特開2020-7819(P2020-7819A)

(43)【公開日】2020年1月16日

【審査請求日】2020年6月24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】森 竜生

(72)【発明者】

【氏名】木下 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】大川 俊紀

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英典

(72)【発明者】

【氏名】青山 憲彦

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１３２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９４７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０４４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０９７４９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５４−０２５７３４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０８７

Ｅ２１Ｄ ９／０６

Ｅ２１Ｄ ９／０９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地山を掘削してトンネルを構築するシールド掘進機に設置され、外周に円筒の側面板を備えたカッタ盤であって、
前記カッタ盤の前面に複数配置され、進行方向の切羽を掘削するカッタビットと、
前記カッタ盤の側面板に形成された出没孔から伸縮可能に配置され、トンネルの曲面施工において余掘りを行うコピーカッタとを備え、
前記コピーカッタは、
前記カッタ盤の側面板から斜め前方に向けて伸長し、最大伸長時における前記カッタ盤の前面からの突出量は前記カッタ盤の外周に配置された最も設置高さの低い前記カッタビットの設置高さ以上であり、
前記出没孔における前記シールド掘進機の進行方向前側は、前記側面板の前方端に位置している、
ことを特徴とするカッタ盤。

【請求項2】

前記コピーカッタの前記カッタ盤の側面板からの伸長量は、前記カッタ盤の設計時における必要余掘り量以上とされ、
前記コピーカッタの設置角度は、当該コピーカッタを前記カッタ盤の前面に配置された前記カッタビットの設置高さまで伸長させた際に、先端部が前記側面板からの伸長量に達するように設定される、
ことを特徴とする請求項１記載のカッタ盤。

【請求項3】

請求項１または２記載のカッタ盤を機器本体の前面に回転自在の状態で備えることを特徴とするシールド掘進機。

【請求項4】

地山を掘削してトンネルを構築するシールド掘進機によるトンネル掘削方法であって、
前記シールド掘進機に設置されたカッタ盤の外周に備えられた円筒の側面板に形成されて前記シールド掘進機の進行方向前側が前方端となるように形成された出没孔から伸縮するコピーカッタを、前記カッタ盤の前面からの突出量が当該カッタ盤の外周に配置された最も設置高さの低いカッタビットの設置高さ以上となるように前記カッタ盤の斜め前方に向けて伸縮可能に配置し、
当該コピーカッタを用いてトンネルの曲線施工における余掘りを行い、前記シールド掘進機が屈曲するために必要な空間を形成する、
ことを特徴とするシールド掘進機によるトンネル掘削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタ盤およびそれを備えるシールド掘進機ならびにシールド掘進機によるトンネル掘削方法に関し、特に、カッタ盤に設けられてシールド掘進機の曲線施工に用いられるコピーカッタに関する。

【背景技術】

【0002】

地盤中にトンネルを構築するシールド工法で用いられるシールド掘進機は、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。

【0003】

ここで、トンネルの構築に際しては、必要に応じて曲線施工が行われる。曲線施工では、カッタ盤の側面に設けられたコピーカッタが用いられる。

【0004】

コピーカッタはシールド掘進機の前部に設けられたカッタ盤の側面に内蔵されており、必要な余掘り量に応じて伸縮するカッタであり、トンネルの直線部分を掘削する際には縮退してカッタ盤の側面に収納されており、曲線部分を掘削する際にはカッタ盤の側面から伸縮しながら余掘りする。

【0005】

具体的には、トンネル曲線の内側部分を掘削する際にはカッタ盤の側面から突出して切羽をカッタ盤面より大きく掘削（余掘り）し、トンネル曲線の外側部分を掘削する際にはカッタ盤面内に縮退してカッタ盤面通りの掘削を行う。この結果、余掘りを行った部分には土砂がなく、中折れジャッキによってシールド掘進機の進行方向を変えようとしたときに抵抗なく曲がることが可能になる。

【0006】

なお、カッタ盤のコピーカッタに関する技術としては、特許文献１（特開２０１３−２３１３１８号公報）や特許文献２（特開２００８−２４０４６０号公報）に記載のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−２３１３１８号公報

【特許文献2】特開２００８−２４０４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、コピーカッタはカッタ盤の側面から垂直に突出する構造となっている。図８に示すように、このようなコピーカッタ１３１で余掘りを行うと、カッタ盤１２０の前面から余掘り部分までの領域Ｒ２で、つまりシールド掘進機１００が方向転換をする方向に対して、土砂が残ってしまう。すると、残土がカッタ盤１２０の側面によって押圧されるが、容易に圧縮されずに残土の反力がカッタ盤１２０にかかるので、シールド掘進機１００の方向転換を阻害することになる。

【0009】

また、コピーカッタ１３１がカッタ盤１２０の側面から垂直に突出することから、突出位置はカッタ盤１２０の前面よりやや後方になる。そのため、カーブの曲がり始めの位置でコピーカッタ１３１を突出させると、余掘りの開始位置が遅れてしまう。この結果、シールド掘進機１００の後端部がカーブ部分の内側の面に接してしまって方向転換が困難になる。そこで、このような事態を回避するため、カーブの曲がり始めより前にコピーカッタ１３１を突出させて必要以上に余掘りすることで、シールド掘進機１００の後端部が土砂に接触しないようにしていた。すると、排出される掘削土砂が増大し、これに伴ってシールド掘進機１００の外部に注入される充填剤が増大する。

【0010】

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、曲線施工におけるシールド掘進機の方向転換をスムーズに行うことが可能なカッタ盤およびそれを備えるシールド掘進機ならびにシールド掘進機によるトンネル掘削方法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】

【0011】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のカッタ盤は、地山を掘削してトンネルを構築するシールド掘進機に設置され、外周に円筒の側面板を備えたカッタ盤であって、前記カッタ盤の前面に複数配置され、進行方向の切羽を掘削するカッタビットと、前記カッタ盤の側面板に形成された出没孔から伸縮可能に配置され、トンネルの曲面施工において余掘りを行うコピーカッタとを備え、前記コピーカッタは、前記カッタ盤の側面板から斜め前方に向けて伸長し、最大伸長時における前記カッタ盤の前面からの突出量は前記カッタ盤の外周に配置された最も設置高さの低い前記カッタビットの設置高さ以上であり、前記出没孔における前記シールド掘進機の進行方向前側は、前記側面板の前方端に位置している、ことを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載の本発明のカッタ盤は、請求項１記載の発明において、前記コピーカッタの前記カッタ盤の側面からの伸長量は、前記カッタ盤の設計時における必要余掘り量以上とされ、前記コピーカッタの設置角度は、当該コピーカッタを前記カッタ盤の前面に配置された前記カッタビットの設置高さまで伸長させた際に、先端部が前記側面からの伸長量に達するように設定される、ことを特徴とする。

【0013】

また、上記課題を解決するため、請求項３に記載の本発明のシールド掘進機は、上記請求項１または２記載のカッタ盤を機器本体の前面に回転自在の状態で備えることを特徴と する。

【0014】

また、上記課題を解決するため、請求項４に記載の本発明のシールド掘進機によるトンネル掘削方法は、地山を掘削してトンネルを構築するシールド掘進機によるトンネル掘削方法であって、前記シールド掘進機に設置されたカッタ盤の外周に備えられた円筒の側面板に形成されて前記シールド掘進機の進行方向前側が前方端となるように形成された出没孔から伸縮するコピーカッタを、前記カッタ盤の前面からの突出量が当該カッタ盤の外周に配置された最も設置高さの低いカッタビットの設置高さ以上となるように前記カッタ盤の斜め前方に向けて伸縮可能に配置し、当該コピーカッタを用いてトンネルの曲線施工における余掘りを行い、前記シールド掘進機が屈曲するために必要な空間を形成する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、曲線施工において余掘りを行ったとき、シールド掘進機が方向転換をする際にカッタ盤の側面に押圧される範囲の土砂は容易に崩れるようになるので、カッタ盤の前面角部にかかる抵抗が軽減されてシールド掘進機がスムーズに方向転換をすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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た構成図である。

【図2】図１のシールド掘進機のカッタ盤の正面図である。

【図3】図２のカッタ盤のメインスポークの幅方向の断面図である。

【図4】図２のカッタ盤の一部を外周に沿って見た側面図である。

【図5】図２のカッタ盤の格納式スポークの幅方向の断面図である。

【図6】（ａ）は図２のカッタ盤に設けられたコピーカッタがカッタ盤内に縮退した状態を示す断面図、（ｂ）は図２のカッタ盤に設けられたコピーカッタがカッタ盤の側面から最大に伸長した状態を示す断面図である。

【図7】本実施の形態のコピーカッタによるトンネルの曲面施工時の余掘りの状態を示す説明図である。

【図8】従来のコピーカッタによるトンネルの曲面施工時の余掘りの状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

まず、本実施の形態のシールド掘進機の構成について図１を参照して説明する。ここで、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た構成図である。

【0019】

本実施の形態のシールド掘進機１は、カッタ盤２を切羽に押し当て回転させることにより地山を掘削する際に、カッタ盤２の後方の機器本体３内に設けられた泥水室４に送泥管５を通じて泥水を圧送し、泥水室４内の泥水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るとともに、泥水室４内に溜められた泥水を排泥管６によってトンネルの外部に排出しながら地山にトンネルを形成する泥水式シールド掘進機である。

【0020】

シールド掘進機１を構成するカッタ盤２は、地山の切羽を掘削する正面円形状の掘削部材であり、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。このカッタ盤２は、例えば、面板タイプが採用されており、その前面（切羽に対向する面）には、複数種のカッタビットが多数箇所に設置されている他、カッタ盤２の回転により掘削された土砂を泥水室４内に取り込む穴４ａが形成されている。

【0021】

シールド掘進機１の機器本体３を構成する前胴プレート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いる。この前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとは、後胴プレート３ｂの先端側の球面軸受部が前胴プレート３ａの後端側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。この後胴プレート３ｂの後方には、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テールシール３ｃが後胴プレート３ｂの内周に沿って枠状に設けられている。

【0022】

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。この機器本体３の切羽側、すなわち、上記カッタ盤２と隔壁７との間に、上記泥水室４が設けられている。泥水室４は、カッタ盤２の回転により掘削された土砂を取り込み、送泥管５を通じて供給された泥水と混合する空間（チャンバ）である。

【0023】

一方、機器本体３の機内には、カッタ駆動体１０と、複数本の中折れジャッキ１１ａと、複数本のシールドジャッキ１１ｂと、エレクタ１２と、送泥管５と、排泥管６とが設置されている。

【0024】

カッタ駆動体１０は、カッタ盤２を正逆方向に回転させる駆動源である。中折れジャッキ１１ａ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の推進方向を修正する機器である。シールドジャッキ１１ｂは、機器本体３の後方のトンネルの内周に敷設されたセグメント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。エレクタ１２は、掘削されたトンネルの内周にセグメントＳＧを組み付ける装置である。セグメントＳＧは、例えば、平板状のコンクリート製セグメントまたは合成セグメント（コンクリートと鋼材との合成構造）からなり、トンネルの周方向および軸方向に沿って複数個並べられた状態で設置されている。

【0025】

送泥管５は、泥水室４内に泥水を供給する配管であり、例えば、鋼材により形成されている。送泥管５の先端部（放泥口）は、隔壁７の正面内上部を貫通して泥水室４に達している。これにより、送泥管５を通じて圧送された泥水は、シールド掘進機１の正面内上部から泥水室４内に供給される。一方、送泥管５の後端部は、トンネルの抗口に向かって延び、途中で所定の間隔毎に配置された複数の送泥ポンプ（図示せず）を介してトンネルの外部の泥水層（図示せず）に接続されている。なお、泥水槽は、トンネルの外部の泥水処理装置（図示せず）に接続されている。

【0026】

排泥管６は、泥水室４内の排泥水（掘削土砂と泥水との混合泥水）をトンネルの外部に排出する配管であり、例えば、鋼材により形成されている。排泥管６の先端部（吸泥口）は、隔壁７の正面内下部を貫通して泥水室４に達している。これにより、泥水室４内の排泥水は、シールド掘進機１の正面内下部から排出される。一方、排泥管６の後端部は、トンネルの抗口に向かって延び、途中で所定の間隔毎に配置された複数の排泥ポンプ(図１には図示せず）を介してトンネルの外部の上記泥水処理装置に接続されている。すなわち、泥水室４内の排泥水は、排泥管６を通じてトンネルの外部の泥水処理装置に送られ、そこで土砂と泥水とに分離され比重や粘性等が調整された後、泥水槽に送られて再び送泥管５を通じて泥水室４（切羽）へ送られる。

【0027】

次に、シールド掘進機１のカッタ盤２の構成について、図２〜図７を参照して説明する。ここで、図２は図１のシールド掘進機のカッタ盤の正面図、図３は図２のカッタ盤のメインスポークの幅方向の断面図、図４は図２のカッタ盤の一部を外周に沿って見た側面図、図５は図２のカッタ盤の格納式スポークの幅方向の断面図、図６（ａ）は図２のカッタ盤に設けられたコピーカッタがカッタ盤内に縮退した状態を示す断面図、図６（ｂ）は図２のカッタ盤に設けられたコピーカッタがカッタ盤の側面から最大に伸長した状態を示す断面図、図７は本実施の形態のコピーカッタによるトンネルの曲面施工時の余掘りの状態を示す説明図である。

【0028】

前述のように、本実施の形態において、カッタ盤２には面板タイプが採用されており、中央のハブ部２−１と、ハブ部２−１から外周に向かって放射状に延びる４本のメインスポーク２−２と、各メインスポーク２−２の間に位置して前後方向にスライド可能になった格納式スポーク２−３と、メインスポーク２−２および格納式スポーク２−３の隙間を塞ぐ板状の鋼材である面板部２−４と、メインスポーク２−２および格納式スポーク２−３の先端部同士を結ぶ外周リング部２−５とを備えている。そして、これらで構成されるカッタ盤２の前面には、後述する様々なカッタビット（センタビット２１、リッパ型ビット２２ａ，２２ｂ、先行ビット２４、外周ビット２５，２６、スクレーパツース３０，外周スクレーパツース３０ａ）が複数配置されている。なお、ハブ部２−１、メインスポーク２−２および面板部２−４は、相互に一体となって形成されている。

【0029】

カッタ盤２の中央のハブ部２−１には、土砂掘削用としてのセンタビット２１が設置されている。

【0030】

図２および図３に示すように、メインスポーク２−２には、土砂掘削用としてのリッパ型ビット２２ａが長手方向に一列になって複数設置されている。また、メインスポーク２−２の幅方向の両側には、掘削ずりの取り込みのためのスクレーパツース３０が長手方向に沿って並んで複数設置されている。図４に示すように、これらのスクレーパツース３０の内、メインスポーク２−２の先端でカッタ盤２の外周に位置する場所には、掘削外径の維持を目的とした外周スクレーパツース３０ａが設置されている。本実施の形態において、リッパ型ビット２２ａの設置高さ（カッタ盤２の前面からの高さ）は１５０ｍｍ、スクレーパツース３０および外周スクレーパツース３０ａの設置高さは７０ｍｍとなっている。

【0031】

図２および図５に示すように、格納式スポーク２−３には、メインスポーク２−２と同様にして、リッパ型ビット２２ｂおよびスクレーパツース３０が複数設置されている。なお、前述のように、格納式スポーク２−３は前後方向にスライド可能になっており、格納された状態になる後退位置では、リッパ型ビット２２ｂおよびスクレーパツース３０の先端がほぼカッタ盤２の前面（つまり、メインスポーク２−２や面板部２−４の表面）よりも低い位置になる。なお、前進位置では、格納式スポーク２−３の表面がメインスポーク２−２や面板部２−４の表面と同一の位置になる。このときのスクレーパツース３０の設置高さはメインスポーク２−２のスクレーパツース３０の設置高さと同じであるが、リッパ型ビット２２ｂの設置高さは、メインスポーク２−２のリッパ型ビット２２ａの設置高さよりも低い１００ｍｍとなっている。

【0032】

図２に示すように、面板部２−４には、土砂掘削用の先行ビット２４が複数設置されている。

【0033】

図２および図４に示すように、カッタ盤２の外周である外周リング部２−５には、２種類の土砂掘削用の外周ビット２５，２６が複数設置されている。

【0034】

ここで、図２に示すように、９０°の回転角おきに配置された４本のメインスポーク２−２のそれぞれの外方端には、トンネルの曲面施工時の余掘りやシールド掘進機１の姿勢制御などを行うためのコピーカッタ（第１のコピーカッタ３１ａ，第２のコピーカッタ３１ｂ）が、カッタ盤２の側面から伸縮可能に設けられている。すなわち、図２において、カッタ盤２の上下方向に延びる２本のメインスポーク２−２の外方端には第１のコピーカッタ３１ａが設けられ、カッタ盤２の横方向に延びる２本のメインスポーク２−２の外方端には第２のコピーカッタ３１ｂが設けられている。

【0035】

図６に示すように、第１のコピーカッタ３１ａは、油圧シリンダ３２に駆動されて、カッタ盤２の側面である側面板に形成された出没孔２ａから斜め前方に向けて伸長するように装着されている。コピーカッタ１７の後端は、油圧シリンダ３２のロッド３２ａが固定されている。また、油圧シリンダ３２に形成されたシリンダ室（図示せず）内には、ロッド３２ａを往復動させるピストン（図示せず）が摺動可能に設けられている。さらに、油圧シリンダ３２には、ピストンによって区画されたシリンダ室の一方の部屋と他方の部屋とに油を導入するための配管３２ｂが取り付けられている。これにより、配管３２ｂからそれぞれの部屋に導入される油圧をコントロールすることによってピストンを介してロッド３２ａが往復動し、これによって第１のコピーカッタ３１ａがカッタ盤２から斜め前方へ伸長し、あるいはカッタ盤２内へと縮退する。

【0036】

なお、本実施の形態では、ロッド３２ａは油圧で駆動されるようになっているが、例えばステッピングモータを用いたラック・アンド・ピニオン方式など、他の様々な駆動方式を採用することができる。

【0037】

ここで、第１のコピーカッタ３１ａは、図６（ａ)に示すように、カッタ盤２の側面に縮退した状態と、図６（ｂ）に示すように、カッタ盤２の側面から伸長した状態とに伸縮可能になっている。本実施の形態において、図６（ｂ）に示す第１のコピーカッタ３１ａの最大伸長寸法は例えば２００ｍｍとなっている。

【0038】

なお、第１のコピーカッタ３１ａは、油圧シリンダ３２のシリンダ室への油の導入量を調整することにより、図６（ａ)に示す縮退位置と図６（ｂ）に示す最大伸長位置との途中の任意の位置に伸長させることも可能になっている。したがって、余掘りの際においては、第１のコピーカッタ３１ａを、必要な余掘り高さに対応した長さに伸長させるようにする。また、余掘りに際しては、シミュレータを利用して三次元で余掘り量を確保するようにする。

【0039】

ここで、図６（ｂ）に示すように、最大伸長時における第１のコピーカッタ３１ａの前方への突出量（カッタ盤２の前面からの突出量）は、カッタ盤２の外周に配置された外周スクレーパツース３０ａ（つまり、カッタ盤２の外周に配置されたカッタビットの内で最も設置高さの低いカッタビット）の設置高さと同じになっている。

【0040】

本実施の形態においては、前述のように、外周スクレーパツース３０ａの設置高さは７０ｍｍであるから、最大伸長時における第１のコピーカッタ３１ａの突出量は７０ｍｍとなっている。

【0041】

このように、第１のコピーカッタ３１ａをカッタ盤２から斜め前方へ伸長するように設け、その前方への突出量を外周スクレーパツース３０ａの設置高さと同じにすると、図７に示すように、曲線施工において余掘りを行ったときに、カッタ盤２の前面から余掘り部分までの領域Ｒ１の土砂の奥の地山（図７において、太線の三角形で示す範囲）が掘削される。これにより、シールド掘進機１が方向転換をする際にカッタ盤２の側面、より詳細には外周スクレーパツース３０ａの側面に押圧される範囲の土砂は容易に崩れるようになるので、前面角部にかかる抵抗が軽減されて、スムーズに方向転換をすることが可能になる。

【0042】

また、第１のコピーカッタ３１ａの前方への突出量が外周スクレーパツース３０ａの設置高さと同じになっているので、カーブの曲がり始めの位置で第１のコピーカッタ３１ａを突出させても余掘りの開始位置に遅れが生じない。これにより、シールド掘進機１の後胴プレート３ｂの後端がカーブ部分の内側の地山に接することがなくなるので、この点でもスムーズに方向転換をすることが可能になる。よって、必要以上に余掘りして排出土砂やシールド掘進機１の外部に注入される充填剤が増大することがなくなる。

【0043】

なお、本実施の形態では、外周スクレーパツース３０ａが、カッタ盤２の外周に配置されたカッタビットの内で最も設置高さの低いカッタビットとなっていることから、第１のコピーカッタ３１ａの前方への突出量を当該外周スクレーパツース３０ａの設置高さと同じにしているが、最も設置高さの低いカッタビットが外周スクレーパツース３０ａ以外であれば、そのカッタビットの設置高さと同じにする。

【0044】

また、本実施の形態においては、このように第１のコピーカッタ３１ａにおけるカッタ盤２の前面からの突出量は、外周スクレーパツース３０ａ（つまり、カッタ盤２の外周に配置されたカッタビットの内で最も設置高さの低いカッタビット）の設置高さと同じになっているが、当該設置高さよりも前方に突出していてもよい。つまり、第１のコピーカッタ３１ａの突出量は、外周スクレーパツース３０ａの設置高さ以上であればよい。

【0045】

ここで、コピーカッタをカッタ盤２の前面に配置してカッタ盤２の径方向外側に向けて斜め前方に突出することも考えられる。

【0046】

しかしながら、カッタ盤２の前面、特にメインスポーク２−２の前面には様々なカッタビットが密に配置されるため、コピーカッタを斜め前方に突出するように配置することは、スペース上から困難である。

【0047】

また、コピーカッタは、当該コピーカッタを出没させるジャッキを含めてカッタ盤２の幅（厚み）内に収まることが望ましく、やむを得ず後端部がチャンバ内に突出する場合でも、突出量は極力小さくする必要がある。そして、カッタ盤２の前面からコピーカッタを突出させる場合、カッタ盤２の側面から突出させる場合に比べて突出長が長くなるので、結果としてジャッキが長くなり、後端部のチャンバ内への突出量が大きくなる。

【0048】

さらに、コピーカッタをカッタ盤２の前面に配置する場合、側面に配置された場合と異なり、掘削時に常に地山に押し付けられることでコピーカッタの前面の摩耗が進行してしまい、伸長時に必要な位置まで余掘りできない可能性がある。

【0049】

このような理由から、本実施の形態では、コピーカッタつまり第１のコピーカッタ３１ａをカッタ盤２の側面に設けて、斜め前方に伸長するようにしている。

【0050】

さて、図２において、カッタ盤２の横方向に延びる２本のメインスポーク２−２の外方端に設けられた第２のコピーカッタ３１ｂは、カッタ盤２の側面から垂直に伸縮するようになっており、その最大伸長寸法は例えば１００ｍｍとなっている。

【0051】

なお、この第２のコピーカッタ３１ｂは、カッタ盤２の側面から垂直に伸縮する従来型のコピーカッタであることから、前述した第１のコピーカッタ３１ａが備えられた本実施の形態のシールド掘進機１には備えられていなくてもよい。但し、軟弱地盤を曲面施工する際には、第２のコピーカッタ３１ｂで余掘りをしてもシールド掘進機１の方向転換がスムーズに行えると考えられることから、このような場合には当該第２のコピーカッタ３１ｂを用いてもよい。

【0052】

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。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。

【0053】

例えば、本実施の形態における第１のコピーカッタ３１ａの最大伸長寸法や前方への突出量、第２のコピーカッタ３１ｂの最大伸長量、カッタ盤２に設置された各カッタビットの設置高さなどの数値は一例に過ぎず、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0054】

以上の説明では、本発明を泥水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、泥土圧式のシールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用することができる。また、カッタ盤は面板型に限定されるものではなく、スポーク型にも適用することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ シールド掘進機
２ カッタ盤
２ａ 出没孔
２−１ ハブ部
２−２ メインスポーク
２−３ 格納式スポーク
２−４ 面板部
２−５ 外周リング部
３ 機器本体
３ａ 前胴プレート
３ｂ 後胴プレート
４ 泥水室
４ａ 穴
２１ センタビット
２２ａ，２２ｂ リッパ型ビット
２４ 先行ビット
２５，２６ 外周ビット
３０ スクレーパツース
３０ａ 外周スクレーパツース
３１ａ 第１のコピーカッタ（コピーカッタ）
３１ｂ 第２のコピーカッタ（コピーカッタ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】