特開 2023-93084 トンネル掘進機及び充填材の充填方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023093084

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】トンネル掘進機及び充填材の充填方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/093 20060101AFI20230627BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

E21D9/093 Z

E21D9/06 301K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021208492

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【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】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小澤 一喜

(72)【発明者】

【氏名】沼宮内 克己

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC01

2D054AD20

2D054AD22

2D054GA24

2D054GA66

2D054GA67

2D054GA68

2D054GA75

2D054GA96

(57)【要約】

【課題】地山と覆工体との間の隙間に充填材を確実に充填する。
【解決手段】トンネル掘進機は、トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、胴体の前方において回転駆動される掘削部と、内壁と覆工体との間の隙間に充填材を充填する注入装置と、胴体において掘進方向の後端であって内壁と覆工体との間の隙間に臨む位置に設けられる電気伝導率計６１と、を備え、電気伝導率計６１は、隙間に充填される充填物の電気伝導率を測定可能に構成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削した孔の内壁を覆工体で覆いながら地中を掘削してトンネルを構築するトンネル掘進機であって、
前記トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、
前記胴体の前方において回転駆動される掘削部と、
前記内壁と前記覆工体との間の隙間に充填材を充填する注入装置と、
前記胴体において掘進方向の後端であって前記内壁と前記覆工体との間の前記隙間に臨む位置に設けられる測定部と、を備え、
前記測定部は、前記隙間に充填される充填物の物性を示す指標値を測定可能に構成される、
トンネル掘進機。

【請求項2】

請求項１に記載のトンネル掘進機であって、
前記測定部が測定する前記指標値には、電気的物性、粘性、密度、及びｐＨの少なくともいずれかに基づく値が含まれる、
トンネル掘進機。

【請求項3】

掘削した孔の内壁を覆工体で覆いながらトンネルを掘進するトンネル掘進機であって、
前記トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、
前記胴体の前方において回転駆動される掘削部と、
前記内壁と前記覆工体との間の隙間に充填材を充填する注入装置と、
前記胴体において掘進方向の後端であって前記内壁と前記覆工体との隙間に臨む位置に設けられる測定部と、を備え、
前記測定部は、前記隙間に充填される充填物の温度を測定可能に構成される、
トンネル掘進機。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載のトンネル掘進機であって、
前記隙間内の圧力を測定する圧力測定部と、
前記測定部及び前記圧力測定部の測定結果を取得する制御装置と、さらに備え、
前記制御装置は、前記測定部の測定結果が前記充填材であることを示し、前記圧力測定部の測定結果が所定の閾値以上である場合に、前記隙間に前記充填材が充填されたと判定する、
トンネル掘進機。

【請求項5】

請求項４に記載のトンネル掘進機であって、
前記注入装置から前記隙間に充填された前記充填材の量を測定する充填量測定部をさらに備え、
前記制御装置は、前記測定部の測定結果が前記充填材であることを示し、前記圧力測定部の測定結果が前記閾値以上であって、前記隙間への前記充填材の充填量が前記隙間の容積以上である場合に、前記隙間に前記充填材が充填されたと判定する、
トンネル掘進機。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一つに記載のトンネル掘進機であって、
前記胴体の外周に設けられ、前記胴体の外周面と前記内壁との間を封止する封止部をさらに備える、
トンネル掘進機。

【請求項7】

掘削した孔の内壁と当該内壁の内周を覆う覆工体との間に充填材を充填する充填方法であって、
前記内壁と前記覆工体の外周面との間の隙間に前記充填材を注入する注入工程と、
前記内壁と前記覆工体の外周面との間の前記隙間に臨むように設けられた測定部によって、前記隙間に充填される充填物の物性を示す指標値を測定する測定工程と、を含む、
充填材の充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘進機及び充填材の充填方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、トンネル掘進機によって掘削された地山の内面と、地山の内面に沿って環状に構築される覆工体の外周面と、の間の空隙（テールボイド）に裏込め材を注入して空隙を埋めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－７５４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、地山と覆工体との間の隙間に対する充填材（裏込め材）の充填確認は、当該隙間の圧力を検出することで行っていた。

【0005】

しかしながら、地山と覆工体との間の隙間には、地山から地下水が流入することがある。圧力によって充填材の充填を確認する従来の方法では、隙間の圧力が増加して隙間が充填されたことを検知しても、地下水が混入している可能性もあった。

【0006】

本発明は、地山と覆工体との間の隙間に充填材を確実に充填することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、掘削した孔の内壁を覆工体で覆いながら地中を掘削してトンネルを構築するトンネル掘進機であって、トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、胴体の前方において回転駆動される掘削部と、内壁と覆工体との間の隙間に充填材を充填する注入装置と、胴体において掘進方向の後端であって内壁と覆工体との間の隙間に臨む位置に設けられる測定部と、を備え、測定部は、隙間に充填される充填物の物性を示す指標値を測定可能に構成されることを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、掘削した孔の内壁を覆工体で覆いながらトンネルを掘進するトンネル掘進機であって、トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、胴体の前方において回転駆動される掘削部と、内壁と覆工体との間の隙間に充填材を充填する注入装置と、胴体において掘進方向の後端であって内壁と覆工体との隙間に臨む位置に設けられる測定部と、を備え、測定部は、隙間に充填される充填物の温度を測定可能に構成されることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、掘削した孔の内壁と当該内壁の内周を覆う覆工体との間に充填材を充填する充填方法であって、内壁と覆工体の外周面との間の隙間に充填材を注入する注入工程と、内壁と覆工体の外周面との間の隙間に臨むように設けられた測定部によって、隙間に充填される充填物の物性を示す指標値を測定する測定工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、地山と覆工体との間の隙間に充填材を確実に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るトンネル掘進機の構成を示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るトンネル掘進機のスキンプレートの後端部付近の構成を示す拡大図である。

【図3】本発明の実施形態に係る充填確認システムの構成を示すブロック図である。

【図4】図２におけるセンサユニット周辺を拡大して示す拡大断面図である。

【図5】本発明の実施形態の第２変形例に係る充填確認システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0013】

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機について説明する。以下では、トンネル掘削機が、シールド工法において用いられるシールド掘進機１００である場合について説明する。シールド掘進機１００は、地中（地山）を掘進して掘削坑を形成し、掘削坑の内壁を覆うようセグメントリング１（覆工体）を組み立てることによって、シールドトンネルＴ（トンネル）を構築するものである。セグメントリング１は、円弧状に形成された複数のセグメント２を周方向に環状に並べて配置し隣り合うセグメント２どうしを連結することによって組立てられる。また、セグメントリング１は、軸方向に複数組立てられ、隣り合うセグメントリング１どうしが連結される。セグメントリング１の外周と地山の内壁との間のいわゆるテールボイドＶ（隙間）には、充填材３が充填される。なお、本発明は、シールド掘進機１００以外のトンネル掘削機、例えば、推進工法において推進管の先端に設置される掘削機にも適用可能である。

【0014】

以下では、シールド掘進機１００が進む方向である切羽側を「前方」とし、その反対の方向である坑口側を「後方」として説明する。

【0015】

図１に示すように、シールド掘進機１００は、泥土圧シールド工法に用いられる泥土圧式シールド掘進機である。なお、シールド掘進機１００は、泥水式のシールド掘進機でもよい。

【0016】

シールド掘進機１００は、シールドトンネルＴの軸方向に沿って延在する筒状のスキンプレート１０（胴体）と、スキンプレート１０の前方において回転駆動されるカッタヘッド２０（掘削部）と、カッタヘッド２０を回転させる電動モータ３０と、を有する。

【0017】

スキンプレート１０の内周面には、シールドトンネルＴの軸方向においてカッタヘッド２０に対向して配置される隔壁１１が設けられており、隔壁１１によって回転ドラム３１が回転自在に支持されている。カッタヘッド２０は、連結ロッド３２を介して回転ドラム３１に連結されており、回転ドラム３１と共に回転可能である。回転ドラム３１は、不図示の減速機構を介して電動モータ３０に連結されており、電動モータ３０の駆動により、回転ドラム３１とカッタヘッド２０がスキンプレート１０に対して回転する。電動モータ３０の作動を制御することによって、カッタヘッド２０の回転方向や回転速度を制御することが可能である。

【0018】

カッタヘッド２０には複数のカッタビット２１が取付けられており、カッタヘッド２０は、地山（切羽）に押し付けられた状態で回転することにより、地山（切羽）を掘削する。カッタヘッド２０の外径は、スキンプレート１０の外径と略等しく、地山は、スキンプレート１０の外径と略等しい内径で掘削される。

【0019】

シールド掘進機１００は、掘削土砂をシールド掘進機１００の後方へと搬出するためのスクリュコンベア４０と、セグメントリング１を組み立てるエレクタ３３と、シールド掘進機１００を前進させる複数のシールドジャッキ３４と、カッタヘッド２０により掘削された掘削坑の内周面とセグメントリング１の外周面との間のテールボイドＶに充填材３を注入する注入装置５０と、をさらに備える。

【0020】

隔壁１１及び回転ドラム３１は、カッタヘッド２０と間隔を空けて配置されており、スキンプレート１０、隔壁１１、カッタヘッド２０及び回転ドラム３１によってチャンバ２２が形成されている。カッタヘッド２０による掘削で生じる掘削土砂は、チャンバ２２に一時的に滞留する。チャンバ２２内に滞留した掘削土砂は、隔壁１１に形成された排出口１１ａからスクリュコンベア４０を用いて排出され、シールド掘進機１００の前進に伴って順次構築されるセグメントリング１の内側の空間を通じてシールドトンネルＴの坑口（掘進開始地点）に搬送される。

【0021】

セグメントリング１は、エレクタ３３を用いてスキンプレート１０の内部で組立てられる。エレクタ３３は、セグメント２を把持可能であると共に周方向に回転可能であり、複数のセグメント２をスキンプレート１０の内周面に沿って環状に配置する。環状に配置されたセグメント２どうしを連結することにより、セグメントリング１が組立てられる。また、環状に配置されたセグメント２は、組立て済みのセグメントリング１に連結される。

【0022】

シールドジャッキ３４のシリンダから突出したロッドの先端部をセグメントリング１の側面に当接させた状態でシールドジャッキ３４を伸長作動させると、セグメントリング１から得られる反力により、カッタヘッド２０は地山に押し付けられる。このように、シールド掘進機１００は、シールドジャッキ３４が既設のセグメントリング１を押圧することで得られる反力を、前方へ掘進するための推進力としている。

【0023】

注入装置５０は、充填材３を吐出するポンプ５１と、ポンプ５１から吐出された充填材３をテールボイドＶへと導く配管５２と、を有する。充填材３は、セメント系材料であり、例えばモルタルである。本実施形態では、セグメント２に注入孔２ａが予め形成されており、ポンプ５１は、配管５２を通じて注入孔２ａからテールボイドＶに充填材３を注入する。注入装置５０によりテールボイドＶに充填材３が注入されることで、セグメントリング１は充填材３を介して地山に強固に結合された状態となる。

【0024】

スキンプレート１０の内周面には、図１及び図２に示すように、スキンプレート１０とセグメントリング１との間の隙間をシールする環状のテールシール３１ａが軸方向に所定の間隔をあけて複数設けられる。テールシール３１ａは、スキンプレート１０とセグメントリング１との間の隙間を通じて土砂や水、充填材３がシールド掘進機１００内に侵入することを防止するために設けられる。

【0025】

また、スキンプレート１０には、スキンプレート１０の外周面と地山の内壁との間の隙間をシールする環状の封止部としての逆流防止板３５が設けられる。逆流防止板３５によって、テールボイドＶに充填される充填材３がスキンプレート１０と地山との間の隙間を通じてスキンプレート１０の前方の切羽面に導かれることが防止される。

【0026】

また、テールシール３１ａ及び逆流防止板３５は、テールボイドＶへの充填材３の充填における型枠としての機能も発揮する。テールシール３１ａ及び逆流防止板３５が設けられることで、テールボイドＶへ充填材３をより確実に充填することができる。

【0027】

また、シールド掘進機１００は、図３に示すように、テールボイドＶへの充填材３の充填を確認する充填確認システム６０を備えている。充填確認システム６０は、スキンプレート１０の後端であってテールボイドＶに臨む位置に設けられる測定部としての電気伝導率計６１と、テールボイドＶの圧力を測定する圧力測定部としての圧力計６２と、注入装置５０からのテールボイドＶへの充填材３の充填量を測定する充填量測定部としての流量計６３と、電気伝導率計６１、圧力計６２、及び流量計６３の測定結果が入力される制御装置７０と、テールボイドＶへの充填材３の充填状況を表示するための表示器７１と、を有する。

【0028】

図４に示すように、電気伝導率計６１と、電気伝導率計６１を収容しスキンプレート１０に取り付けられるハウジング６５と、によってセンサユニットＵが構成される。

【0029】

本実施形態では、８個の電気伝導率計６１（センサユニットＵ）が周方向に等間隔を空けてスキンプレート１０の後端に設けられる（図２参照）。具体的には、ハウジング６５が、ボルト等（図示省略）を介してスキンプレート１０の後端に取り付けられる。電気伝導率計６１は、図４に示すように、テールボイドＶに臨む一対の電極６１ａ，６１ｂを有する。一対の電極６１ａ，６１ｂには、スキンプレート１０に形成される通過孔１０ａを通る配線６１ｃを通じて制御装置７０（図３参照）に接続される。電気伝導率計６１は、電極６１ａ，６１ｂ間に通電して電気抵抗を取得することで、電極６１ａ，６１ｂが接触する測定対象（テールボイドＶの充填物）の電気伝導率を測定する。なお、図１及び図２では、通過孔１０ａの図示を省略している。

【0030】

一対の電極６１ａ，６１ｂは、それぞれ樹脂製のホルダ６６の挿入穴６６ａに挿入される。ホルダ６６は、例えば金属製のハウジング６５の収容穴６５ａに挿入されて取り付けられる。このように、電気伝導率計６１の一対の電極６１ａ，６１ｂは、ホルダ６６を介してハウジング６５に取り付けられる。一対の電極６１ａ，６１ｂの先端は、テールボイドＶに進入する。

【0031】

一対の電極６１ａ，６１ｂが樹脂製のホルダ６６によってハウジング６５に取り付けられることで、電極６１ａ，６１ｂとハウジング６５の収容穴６５ａとの間が封止され、電極６１ａ，６１ｂと収容穴６５ａとの間を通じたテールボイドＶ内の土砂や水の漏れが防止される。また、ホルダ６６は、絶縁性を有する樹脂製であるため、ハウジング６５を通じた電極６１ａ，６１ｂ間での通電がホルダ６６によって防止される。ホルダ６６は、樹脂製に限定されないが、絶縁性を有する材質であることが望ましい。

【0032】

本実施形態では、４個の圧力計６２が周方向に等間隔を空けてスキンプレート１０の後端に設けられる。４個の圧力計６２は、図４に示すように、それぞれセンサユニットＵのハウジング６５に形成される取付孔６５ｂに収容されハウジング６５に取り付けられる。圧力計６２は、スキンプレート１０に形成される通過孔１０ａを通る配線６２ａを通じて制御装置７０に接続される。つまり、４個の圧力計６２は、電気伝導率計６１と共にセンサユニットＵを構成する。圧力計６２は、歪みゲージ式や圧電式の圧力センサであって、圧力検出面がテールボイドＶに臨むようにハウジング６５に設けられる。なお、圧力計６２が設けられないセンサユニットＵは、圧力計６２及び当該圧力計６２が挿入される取付孔６５ｂが設けられていない点を除いて図４に示すセンサユニットＵと同一の構成であるため、図示を省略する。

【0033】

流量計６３は、注入装置５０のポンプ５１から吐出される充填材３の流量を測定する。流量計６３は、例えば、ポンプ５１から吐出される充填材３を導く配管５２に取り付けられ、配管５２を通過する流量を測定する（図１参照）。

【0034】

また、配管５２には、ポンプ５１から吐出される充填材の吐出圧を測定する吐出圧計６４が設けられる。吐出圧計６４の測定結果は、制御装置７０に入力される。

【0035】

制御装置７０は、ＣＰＵ等の演算処理装置、記憶装置、ネットワーク接続装置等を備えるコンピュータにより構成される。記憶装置には、予めプログラム、アプリケーション等が記憶されており、ＣＰＵがこれを実行することにより、本明細書に記載の制御装置７０の各種機能を実行する。なお、制御装置７０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。

【0036】

制御装置７０は、電気伝導率計６１、圧力計６２、及び流量計６３のそれぞれの測定結果を取得し、それぞれの測定結果に基づいて充填材３の充填確認を行う。制御装置７０には、充填材３の電気伝導率が予め記憶される。制御装置７０による充填材３の確認結果は、表示器７１に表示される。

【0037】

次に、テールボイドＶへの充填材３の充填方法について説明する。

【0038】

本実施形態のテールボイドＶへの充填材３の充填方法は、テールボイドＶに充填材３を充填する注入工程と、テールボイドＶに充填される充填材３の電気伝導率を電気伝導率計６１によって測定する測定工程と、測定工程での測定結果に基づいてテールボイドＶへの充填材３の充填を確認する充填検知工程と、を含む。

【0039】

注入工程では、スキンプレート１０の前進に伴って、セグメントリング１の外周面と地山の内壁との間に生じる空間であるテールボイドＶにポンプ５１を用いて充填材３が注入される。

【0040】

測定工程及び充填検知工程は、充填確認システム６０によって実行される。

【0041】

測定工程では、電気伝導率計６１によってテールボイドＶの電気伝導率が測定される。また、圧力計６２によってテールボイドＶ内の圧力が測定される。また、ポンプ５１から吐出される充填材３の流量が流量計６３によって測定される。また、ポンプ５１の充填材３の吐出圧が吐出圧計６４によって測定される。

【0042】

充填検知工程では、電気伝導率に基づく充填確認、圧力に基づく充填確認、充填量に基づく充填確認の３つが行われる。この３つの充填確認のすべてにおいてテールボイドＶへの充填材３の充填が確認されると、テールボイドＶに充填材３が充填された判定される。

【0043】

電気伝導率による充填確認では、８個の電気伝導率計６１のそれぞれにおいて、取得した電気伝導率と制御装置７０に予め記憶される充填材３の電気伝導率とを比較する。８個の電気伝導率計６１の測定結果のすべてが、記憶される充填材３の電気伝導率と一致すると、電気伝導率による充填確認がなされたと判定される。

【0044】

なお、測定した電気伝導率と予め記憶される充填材３の電気伝導率とが一致するとは、厳密な意味ではなく、充填材３の電気伝導率を示す所定の数値範囲内に測定した電気伝導率が含まれることを意味する。つまり、本実施形態での充填材３の電気伝導率とは、ただ一つの値だけを含む意味ではなく、所定の幅を持った数値範囲も含む意味である。

【0045】

圧力による充填確認では、４個の圧力計６２の測定結果のすべてが、予め制御装置７０に記憶される圧力判定閾値を上回ると、圧力による充填確認がなされたと判定する。圧力判定閾値は、テールボイドＶに充填材３が充分に充填された状態での圧力値であり、具体的には、切羽圧と同じ又は切羽圧よりも少し高い圧力値に設定される。また、圧力による充填確認では、圧力計６２が測定する圧力値が圧力判定閾値を上回るかの判定に加えて、吐出圧計６４が測定する圧力値に達したことを確認するようにしてもよい。これによれば、圧力計６２の測定圧力を圧力判定閾値及びポンプ５１の吐出圧の両方と比較することで、充填材３の充填確認の精度をより高めることができる。

【0046】

充填量による充填確認では、テールボイドＶへの充填材３の充填量が予め制御装置７０に記憶される充填量判定閾値を上回ると、充填量による充填確認がなされたと判定される。充填量判定閾値は、少なくともテールボイドＶの容積以上の値であり、望ましくは、テールボイドＶの容積よりも数％ほど大きい値に設定される。テールボイドＶの容積は、地山の内径（カッタヘッド２０の外径）、セグメントリング１の外径、及びシールド掘進機１００の掘進速度に基づいて算出することができる。テールボイドＶへの充填材３の充填量は、流量計６３が測定する流量の積算値として算出することができる。つまり、流量計６３が測定する単位時間当たりの充填材の充填量が、単位時間あたりに生じるテールボイドＶの容積以上であれば、充填量による充填確認がなされたと判定される。

【0047】

以上のように、電気伝導率、圧力、及び充填量に基づく充填確認のすべてにおいて充填材３の充填が確認されると、テールボイドＶに充填材３が充填されたと判定され、判定結果が表示器７１に表示される。なお、表示器７１には、電気伝導率、圧力、及び充填量の値が表示されていてもよいし、充填が不十分（未完了）であることが表示されてもよい。

【0048】

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

【0049】

テールボイドには、地山から漏れ出す水が流入することがある。この場合、充填材に水が混入していてもテールボイドの圧力は増加するため、圧力によってテールボイドの充填を確認する方法では、水の混入を検知することは難しい。このため、圧力による充填確認のみでは、テールボイドへの充填材の充填を高い精度で検知することが難しい。

【0050】

これに対し、本実施形態では、電気伝導率計６１によって測定する電気伝導率を用いて、テールボイドＶへの充填材３の充填を確認する。充填材３と水は、互いに物性が異なるものであり、電気伝導率も互いに異なる。よって、充填材３の充填の確認において、充填材３の物性を示す指標値である電気伝導率に基づくことで、水と充填材３との区別が可能となる。したがって、実施形態によれば、テールボイドＶへの充填材３の充填を確認する精度が向上するため、テールボイドＶに充填材３をより確実に充填することができる。

【0051】

また、本実施形態では、電気伝導率、圧力、及び充填量の３つによってテールボイドＶへの充填材３の充填が確認されるため、高い精度で充填材３の充填を判定することができる。

【0052】

次に、本実施形態の変形例について説明する。

【0053】

＜第１変形例＞
上記実施形態では、測定部は、電気伝導率を測定する電気伝導率計６１である。これに対し、測定部は、電気伝導率計６１に限定されず、充填材３と水との物性の違いを検知可能なものであれば、その他の指標値を検出するものでもよい。また、充填確認システム６０は、一つの測定部を備えるものに限定されず、互いに異なる物性に基づく指標値を測定する二以上の測定部を備えていてもよい。

【0054】

例えば、測定部は、指標値として、電気的物性、粘性、密度、及びｐＨの少なくともいずれかに基づく値を含むことが望ましい。電気的物性、粘性、密度、及びｐＨは、それぞれ水と充填材３とを区別できるような差が生じる物性に基づくため、これらを利用することで、水と充填材３とを容易に区別できる。

【0055】

粘性に基づく指標値を測定する測定部としては、例えば、振動デバイスを用いた充填センサがある。この充填センサは、振動デバイスを振動させ、振動デバイスの周波数特性を検出することで、振動デバイスが接触する物質を粘性の違いによって物質を識別することができる。一般的には、この充填センサは、空気、水、コンクリートやグラウト材といった材料の識別が可能である。

【0056】

密度は、例えば、いわゆるラジオアイソトープ（ＲＩ）計器によって測定することができる。ＲＩ計器は、例えばγ線源から対象に向けてγ線を出射し、対象の内部で散乱し土砂から抜け出てくるγ線を、γ線検出部を用いて検出する。γ線には、密度が高いほど対象の内部で消滅しやすい性質があるため、γ線源から土砂に向けて出射されたγ線の数と、γ線検出部を用いて検出されたγ線の数と、を比較することにより、密度を測定することができる。また、ＲＩ計器は、γ線に代えて、中性子線を利用するものでもよい。このようなＲＩ計器を測定部として備え、密度に基づいてテールボイドＶ内の物質を識別してもよい。

【0057】

また、ｐＨを測定する測定部は、例えばｐＨ計である。

【0058】

以上のような第１変形例であっても、水と充填材３とを区別することができるため、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0059】

＜第２変形例＞
上記実施形態では、測定部は、充填材３の物性を示す指標値を測定するものである。これに対し、テールボイドＶに充填される充填材３と地山から流入する水とには、温度差が生じることが一般的である。

【0060】

よって、測定部は、図５に示すように、テールボイドＶ内の温度を測定する温度計１６１であってもよい。この場合、制御装置７０には、注入装置５０によってテールボイドＶに注入される温度に基づいて設定される温度閾値が記憶される。温度計１６１の測定結果が温度閾値を上回る場合には、充填材３が充填されたと判定する。

【0061】

このような第２変形例によっても、充填材３と水とを区別することができるため、上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0062】

また、例えば海中にトンネルを掘削する場合など、テールボイドＶに海水が侵入する場合、充填材３と海水との電気伝導率の違いは、充填材３と水（真水）との電気伝導率の違いよりも小さくなる。このようにテールボイドＶに侵入する侵入物と充填材３との物性の違いが生じにくい場合には、測定部である電気伝導率計６１の測定結果に基づく充填確認に代えて、又は加えて、測定部としての温度計１６１の測定結果に基づいて充填材の充填確認を行うことで、充填材３の充填の検知精度を向上させることができる。

【0063】

＜第３変形例＞
上記実施形態では、電気伝導率計６１は、一対の電極６１ａ，６１ｂに電流または電圧を印加し、電気抵抗を測定する、いわゆる２端子式（２極式）のものである。これに対し、電気伝導率計６１は、電力が印加される一対の印加電極と、一対の印加電極の間を流れる電流を測定する一対の測定用電極と、を有する、いわゆる４端子式（４極式）のものでもよい。

【0064】

＜第４変形例＞
上記実施形態の充填方法は、測定工程によって測定した電気伝導率、圧力、及び充填量に基づいて充填材３の充填を検知する充填検知工程が行われる。これに対し、制御装置７０による充填検知工程は必須のものではない。制御装置７０によって充填検知工程を行わない場合には、測定工程によって測定した電気伝導率、圧力、及び充填量が表示器７１によって表示される。表示器７１によって表示された電気伝導率、圧力、及び充填量に基づいて、現場の作業者が充填材３の充填を判断するようにしてもよい。

【0065】

また、上記実施形態の充填検知工程では、電気伝導率、圧力、及び充填量のすべてで充填が確認されるとテールボイドＶに充填材３が充填されたと判定されたが、少なくとも電気伝導率によって充填材３の充填が確認された状態であればテールボイドＶに充填材３が充填されたと判定してもよい。また、圧力計６２及び流量計６３の構成は必須のものではない。

【0066】

＜第５変形例＞
充填確認システム６０では、充填材３がテールボイドＶに充填されたことを示す結果のみならず、テールボイドＶへの充填状況を表示器７１に表示してもよい。

【0067】

具体的に説明すると、セグメントリング１は、分割されたセグメント２を周方向に連結して構成されるため、注入孔２ａが形成されるセグメント２の位置は、セグメントリング１ごとに異なることがある。つまり、充填材３の充填位置は、セグメントリング１によって異なることがある。

【0068】

これに対し、上記実施形態では、電気伝導率計６１は、周方向に等間隔を空けて８個設けられる。よって、８個の電気伝導率計６１の測定結果を観察することで、周方向における充填材３の充填状況（充填材３の分布）を把握することができる。８個の電気伝導率計６１の測定結果を利用することで、充填材３の充填状況を３Ｄマッピングすることができる。このような変形例によれば、充填材３の充填状況をより明確に把握できるため、作業効率を向上させることができる。

【0069】

なお、充填材３の充填はセグメントリング１の注入孔２ａを通じて行う構成に限定されず、図示を省略するが、例えば、スキンプレート１０に沿って又はスキンプレート１０の内部に配管を設け、スキンプレート１０の後端に注入孔を設けて、テールボイドＶの前方側から充填材３を注入してもよい。

【0070】

＜第６変形例＞
上記実施形態では、測定部は、テールボイドＶの充填を確認するために利用される。これに対し、シールド掘進機１００は、スキンプレート１０の外周と地山との内壁の間、及び、スキンプレート１０の内周とセグメントリング１の外周との間を通じた充填材の漏れを検知するために、測定部と同様の計測器をさらに備えていてもよい。

【0071】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0072】

１００ シールド掘進機（トンネル掘進機）
１ セグメントリング（覆工体）
３ 充填材
１０ スキンプレート（胴体）
２０ カッタヘッド（掘削部）
３５ 逆流防止板（封止部）
５０ 注入装置
６１ 電気伝導率計（測定部）
６２ 圧力計（圧力測定部）
６３ 流量計（充填量測定部）
７０ 制御装置
１６１ 温度計（測定部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】