特開 2024-131144 トンネル掘削機

(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】P2024131144

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】トンネル掘削機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 C

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041233

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西渕 雅之

(72)【発明者】

【氏名】新木 健司

(72)【発明者】

【氏名】村上 賢

(72)【発明者】

【氏名】中野 聡

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC04

2D054BA04

2D054CA02

2D054CA09

2D054DA03

2D054GA17

2D054GA63

2D054GA93

(57)【要約】

【課題】設置数が少ない簡素な装置を用いて、カッタヘッドの複数の土砂通過部の閉塞を好適に解除する。
【解決手段】トンネル掘削機１は、筒状の掘削機本体１０と、掘削機本体１０の前端においてカッタ回転軸１３を中心に回転可能に設けられ、カッタ回転軸１３から放射状に延びる複数のカッタスポーク３３を有するカッタヘッド１１と、カッタヘッド１１の後方に配置される隔壁１２と、カッタヘッド１１と隔壁１２との間に画成されるチャンバ１７と、カッタスポーク３３、３３の間に形成される隙間である複数の土砂通過部３６と、隔壁１２に設けられ、掘削土砂の固着物３による土砂通過部３６の閉塞を解除するための閉塞解除機構５０とを備える。閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と、隔壁１２側からカッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に対して貫入部材５１を進退させる進退駆動部５２とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端においてカッタ回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記カッタ回転軸から放射状に延びる複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方に配置される隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に画成されるチャンバと、
前記カッタスポークの間に形成される隙間であり、前記カッタヘッドの前面側から背面側に掘削土砂を通過させるための複数の土砂通過部と、
前記隔壁に設けられ、掘削土砂の固着物による前記土砂通過部の閉塞を解除するための閉塞解除機構と、
を備え、
前記閉塞解除機構は、
貫入部材と、
前記隔壁側から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に対して前記貫入部材を進退させる進退駆動部と、
を備える、トンネル掘削機。

【請求項2】

前記閉塞解除機構は、前記隔壁側から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に前記貫入部材を挿入することにより、前記土砂通過部に滞留する掘削土砂の固着物を突き崩すことが可能に構成されている、請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記隔壁には、前記チャンバ側に突出する少なくとも１つの固定翼が設けられており、
前記閉塞解除機構は、
前記少なくとも１つの固定翼のうち少なくとも１つの固定翼と兼用され、
当該固定翼の先端から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に対して前記貫入部材を進退させる、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材に設けられた土圧センサと、
前記土圧センサにより検出された土圧に基づいて、前記固着物による前記土砂通過部の閉塞状態を判定する判定部と、
をさらに備える、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項5】

前記貫入部材の先端にはドリルが設けられている、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項6】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材を回転させる回転駆動部をさらに備える、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項7】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材を振動させる振動駆動部をさらに備える、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項8】

前記貫入部材は、中空部材で構成され、
前記閉塞解除機構は、前記貫入部材を前記固着物に貫入することにより、前記固着物をリング状にカットする、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項9】

前記貫入部材は、前記隔壁を通過可能に設けられ、
前記進退駆動部は、前記隔壁よりも後方に設置される、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項10】

前記カッタヘッドの中央部において前記カッタスポークの間の前記土砂通過部が楔状に狭くなっている領域に、前記貫入部材を進出させるように、前記閉塞解除機構は、前記隔壁の中央部側に配置される、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタヘッドに形成された土砂通過部を通じてチャンバ内に掘削土砂を取り込みながら掘削するトンネル掘削機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なトンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させ、そのカッタヘッドの前面に装着された複数のカッタビットが前方の地山を掘削し切羽を形成することにより、トンネルを掘削する。地山の掘削（切羽の切削）により生じた掘削土砂は、カッタヘッドに形成された開口部である土砂通過部を通過し、カッタヘッド背面側のチャンバ内に取り込まれる。その後、チャンバ内の掘削土砂は、トンネル掘削機内に設けられたスクリューコンベヤなどの土砂排出装置によって、トンネル延伸方向後方に向けて運搬および排出される。

【0003】

例えば、トンネル掘削機が泥土圧式シールド掘削機である場合、カッタヘッド前面は、中心部から放射状に延びる複数のカッタスポークで主に構成され、カッタヘッド前面のほとんどが開断面となる。この場合、周方向に相隣接するカッタスポークなどの隙間が土砂通過部となり、当該カッタスポークなどの隙間（土砂通過部）からチャンバ内に掘削土砂が取り込まれる。

【0004】

ところで、チャンバ内に取り込んだ掘削土砂がチャンバの内壁面に付着すると、チャンバから掘削機後方に掘削土砂を排出するためにチャンバの隔壁に設けられた土砂排出口が掘削土砂で閉塞するという問題がある。かかる問題に対処するため、例えば特許文献１には、バルクヘッドからチャンバ内に突出させた可動式の注入管から、加泥材や水等の注入液を、あらゆる方向へ噴射することによって、チャンバ内に付着した掘削土砂を広い範囲で洗い流す技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４６４７８９１号公報

【特許文献2】特開２０２２－９６９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のトンネル掘削機では、上記チャンバの内壁面のみならず、カッタヘッドの複数のカッタスポークなどの隙間である土砂通過部に対して、掘削土砂が滞留および固着して、当該土砂通過部が閉塞してしまうという問題があった。

【0007】

即ち、トンネル掘削機では、上記のようにカッタヘッドにより掘削された掘削土砂が、周方向に相隣接する複数のカッタスポークなどの隙間（開口部）である土砂通過部を通過して、チャンバ内に取り込まれることにより、掘削が進行する。この際、掘削土砂がカッタヘッドの土砂通過部で滞留・固結して、土砂通過部を閉塞してしまうため、掘削土砂をチャンバ内に円滑に取り込んで排出できないケースが生じていた。特に、カッタヘッドの中央部には、面板（塞ぎ板）が設置されるとともに、放射状に配置される複数のカッタスポークが寄せ集まっているので、中央部周辺の土砂通過部の断面積（開口面積）が小さくなっている。したがって、カッタヘッドの中央部周辺において、断面積が小さい土砂通過部で、面板部の掘削土砂も含めて掘削土砂を通過させなければならず、掘削土砂の通過条件が悪い。しかも、カッタヘッドの中央部では回転速度が遅いため、この部分の掘削土砂の撹拌・混練の観点でも、カッタヘッドの中央部周辺の土砂通過部は不利な条件となっている。このため、カッタヘッドの中央部周辺の土砂通過部に対して、掘削土砂が付着・固結して滞留しやすいので、当該土砂通過部が閉塞しやすい。かかる土砂通過部の閉塞の不具合が発生した場合、カッタヘッド中央部の前面部分で掘削土砂が排出されずに滞留し、さらには、この滞留した掘削土砂が蓄積することにより、掘削土砂の圧密が発生してしまう。この掘削土砂の圧密により、カッタヘッド前面における掘削推進の抵抗の増大につながるとともに、当該部分のカッタビットの切削機能が作用しなくなることによるカッタトルクの上昇につながり、当該不具合を放置すれば、カッタヘッドの変形および損傷等の原因になる恐れがある。このため、土砂通過部の閉塞を防止、解消する手段が希求されている。

【0008】

この点、上記特許文献１に記載の従来技術は、チャンバの内壁に付着した掘削土砂に対して、注入液を噴射して洗浄するものである。この特許文献１に記載の注入液の噴射による洗浄方法を、上記のカッタヘッドの土砂通過部に適用して、土砂通過部に固着した掘削土砂を洗浄する手法が考えられる。しかしながら、かかる従来の洗浄方法は、噴射される注入液の液圧のみに依存して洗浄する方法であるため、土砂通過部に対して掘削土砂の固着物が強固に固着した場合には、洗浄能力不足となり、固着物を適切に除去することが困難であるという問題があった。また、土砂通過部に対する掘削土砂の固着を予防するために、添加材を含む注入液を、掘削土砂が固着して閉塞を起こす可能性の高い土砂通過部に対して継続的に噴射する方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、閉塞を起こす可能性の高い土砂通過部という一部分に対して添加材を過剰に注入することになり、掘削土砂に対する添加材の混合の均一性が阻害されてしまうので、現実的ではない。このように特許文献１に記載の洗浄技術は、チャンバ内を広く洗浄することを目的とするものであり、カッタヘッドの内部の土砂通過部に固着した土砂を直接的に排除することは想定されておらず、カッタヘッドの土砂通過部の閉塞の問題を解決することはできなかった。

【0009】

一方、特許文献２には、カッタヘッドの土砂通過部の閉塞を解除する技術として、各々の土砂通過部に面したカッタスポーク等に移動機構を設けることが開示されている。当該移動機構は、各々の土砂通過部において機械的に動作することより、当該土砂通過部に滞留する掘削土砂の固着物を強制的に移動させるものである。しかしながら、カッタヘッドには多数の土砂通過部が存在する。このため、上記特許文献２のように個々の土砂通過部ごとに移動機構を設置する構成であると、多数の土砂通過部の閉塞を抑制するためには、その数に対応した多数の移動機構をカッタヘッドに設置する必要あり、カッタヘッドの装置構成が複雑化するという問題があった。

【0010】

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、設置数が少ない簡素な装置を用いて、カッタヘッドの複数の土砂通過部の閉塞を好適に解除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に、本発明のある観点によれば、
筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端においてカッタ回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記カッタ回転軸から放射状に延びる複数のカッタスポークを有するカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方に配置される隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に画成されるチャンバと、
前記カッタスポークの間に形成される隙間であり、前記カッタヘッドの前面側から背面側に掘削土砂を通過させるための複数の土砂通過部と、
前記隔壁に設けられ、掘削土砂の固着物による前記土砂通過部の閉塞を解除するための閉塞解除機構と、
を備え、
前記閉塞解除機構は、
貫入部材と、
前記隔壁側から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に対して前記貫入部材を進退させる進退駆動部と、
を備える、トンネル掘削機が提供される。

【0012】

前記閉塞解除機構は、前記隔壁側から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に前記貫入部材を挿入することにより、前記土砂通過部に滞留する掘削土砂の固着物を突き崩すことが可能に構成されているようにしてもよい。

【0013】

前記隔壁には、前記チャンバ側に突出する少なくとも１つの固定翼が設けられており、
前記閉塞解除機構は、
前記少なくとも１つの固定翼のうち少なくとも１つの固定翼と兼用され、
当該固定翼の先端から前記カッタスポークの間の前記土砂通過部に対して前記貫入部材を進退させるようにしてもよい。

【0014】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材に設けられた土圧センサと、
前記土圧センサにより検出された土圧に基づいて、前記固着物による前記土砂通過部の閉塞状態を判定する判定部と、
をさらに備えるようにしてもよい。

【0015】

前記貫入部材の先端にはドリルが設けられているようにしてもよい。

【0016】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材を回転させる回転駆動部をさらに備えるようにしてもよい。

【0017】

前記閉塞解除機構は、
前記貫入部材を振動させる振動駆動部をさらに備えるようにしてもよい。

【0018】

前記貫入部材は、中空部材で構成され、
前記閉塞解除機構は、前記貫入部材を前記固着物に貫入することにより、前記固着物をリング状にカットするようにしてもよい。

【0019】

前記貫入部材は、前記隔壁を通過可能に設けられ、
前記進退駆動部は、前記隔壁よりも後方に設置されるようにしてもよい。

【0020】

前記カッタヘッドの中央部において前記カッタスポークの間の前記土砂通過部が楔状に狭くなっている領域に、前記貫入部材を進出させるように、前記閉塞解除機構は、前記隔壁の中央部側に配置されるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、設置数が少ない簡素な装置を用いて、カッタヘッドの複数の土砂通過部の閉塞を好適に解除することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機を示す概略断面図である。

【図2】同実施形態に係るカッタヘッドの一例を示す前面図である。

【図3】同実施形態に係る土砂通過部の一部が掘削土砂で閉塞した状態を示す斜視図である。

【図4】同実施形態に係る閉塞解除機構が設置されたカッタヘッドを示す前面図である。

【図5】同実施形態に係る閉塞解除機構が設置されたトンネル掘削機を示す概略断面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る閉塞解除機構の退避状態（後退状態）を模式的に示す断面図である。

【図7】同実施形態に係る閉塞解除機構の突出状態（前進状態）を模式的に示す断面図である

【図8】同実施形態の変更例に係る閉塞解除機構の退避状態（後退状態）を模式的に示す断面図である。

【図9】同実施形態の変更例に係る閉塞解除機構の突出状態（前進状態）を模式的に示す断面図である

【図10】本発明の第２の実施形態に係る閉塞解除機構が設置されたカッタヘッドを示す前面図である。

【図11】同実施形態に係る閉塞解除機構が設置されたトンネル掘削機を示す概略断面図である。

【図12】同実施形態の第１変更例に係る閉塞解除機構を模式的に示す断面図である。

【図13】同実施形態の第２変更例に係る閉塞解除機構を模式的に示す断面図である。

【図14】同実施形態の第３変更例に係る閉塞解除機構を模式的に示す断面図である。

【図15】本発明の第３の実施形態に係る土圧センサを備える閉塞解除機構を模式的に示す断面図である。

【図16】同実施形態に係るドリルを備えた貫入部材を示す斜視図である。

【図17】同実施形態に係る回転制御部を備えた閉塞解除機構を示す斜視図である。

【図18】同実施形態に係る閉塞解除機構の動作を示す工程図である。

【図19】同実施形態に係る閉塞解除機構を示す斜視図である。

【図20】同実施形態の第１変更例に係る閉塞解除機構の動作を示す工程図である。

【図21】同実施形態の第２変更例に係る閉塞解除機構の動作を示す工程図である。

【図22】同実施形態の第２変更例に係る閉塞解除機構の動作を示す工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0024】

<１．トンネル掘削機の全体構成>
まず、図１～図２を参照して、本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るトンネル掘削機１を示す概略断面図である。図２は、本実施形態に係るカッタヘッド１１の一例を示す前面図である。

【0025】

なお、以下の説明では、トンネル掘削機１の進行方向（切羽に向かうトンネル延伸方向）を前方または前面側と称し、当該進行方向の逆方向（坑口に向かうトンネル延伸方向）を後方または背面側と称する場合もある。また、円筒形状を有するトンネル掘削機１の軸方向、径方向、周方向をそれぞれ、単に軸方向、径方向、周方向と称する場合もある。なお、トンネル掘削機１の軸方向は、トンネル掘削機１の進行方向（前方）と一致する。

【0026】

本実施形態に係るトンネル掘削機１は、例えば、土砂層を含む地山を掘削可能な泥土圧式のシールド掘削機である。図１に示すように、本実施形態に係るトンネル掘削機１は、円筒状の掘削機本体１０と、円盤状のカッタヘッド１１と、カッタヘッド１１の後方に配置される隔壁１２と、カッタ回転軸１３とを備える。

【0027】

カッタヘッド１１は、掘削機本体１０の前端に設けられる略円盤状の回転体である。カッタヘッド１１の中心部には、カッタ回転軸１３の前端が嵌入されており、カッタヘッド１１は、カッタ回転軸１３を中心に回転可能に軸支されている。なお、カッタ回転軸１３は、掘削機本体１０の軸方向（トンネル延伸方向）に対して平行に延びている。

【0028】

図１～図２に示すように、カッタヘッド１１は、外周リング３１と、内周リング３２と、カッタスポーク３３と、センターカッタ３４と、カッタビット３５と、土砂通過部３６と、補助カッタスポーク３７とを有する。

【0029】

このうち、外周リング３１は、カッタヘッド１１の外周部を形成しており、内周リング３２は、外周リング３１よりもカッタ径方向内側に配置されている。また、複数のカッタスポーク３３は、カッタヘッド１１の前面において、カッタ回転軸１３を中心として放射状に配置されている。カッタヘッド１１の前面の中心部には、センターカッタ３４が装着されている。さらに、カッタスポーク３３の前面３３ａには、多数のカッタビット３５が装着されている。

【0030】

そして、カッタヘッド１１には、上記外周リング３１、内周リング３２、複数のカッタスポーク３３および複数の補助カッタスポーク３７等を含む複数の構成部材の間に、複数の土砂通過部３６が形成されている。土砂通過部３６は、周方向に間隔を空けて放射状に配置された複数のカッタスポーク３３等を含む複数の構成部材の間に形成される隙間（開口部）である。かかる土砂通過部３６は、カッタヘッド１１によって切羽の地山を掘削した際に発生する掘削土砂を、掘削機本体１０内（後述するチャンバ１７内）に取り込むための掘削土砂取込口として機能する。

【0031】

図２に示すように、カッタヘッド１１の前面に例えば６本のカッタスポーク３３が放射状に配置されている。また、カッタヘッド１１の外周部においては、相隣接するカッタスポーク３３、３３の間に、補助カッタスポーク３７も配置されている。これらのカッタスポーク３３および補助カッタスポーク３７は、例えば、中空断面構造を有する四角筒状の構造体であり、カッタヘッド１１の回転中心（カッタ回転軸１３）を中心として、放射状に配置されている。具体的には、カッタスポーク３３は、カッタヘッド１１の中心部から外周部まで、径方向に延在すると共に、当該カッタヘッド１１の周方向において等間隔で配置されている。一方、補助カッタスポーク３７は、カッタヘッド１１の径方向の中間部から外周部まで、径方向に延在すると共に、当該カッタヘッド１１の周方向において等間隔で配置されている。そして、カッタスポーク３３と補助カッタスポーク３７とは、周方向において交互に配置されている。

【0032】

カッタスポーク３３の前面３３ａには、複数のカッタビット３５（以下、「ビット３５」と略称する場合もある。）が装着されている。以下では、カッタスポーク３３に装着されるビット３５について詳細に説明するが、補助カッタスポーク３７の前面３７ａにも同様のビット３５が装着されている。

【0033】

カッタビット３５は、例えば、先行ビット３５Ａと、ティースビット３５Ｂを含む。また、他のカッタビットとして、摩耗検知ビット（超音波式、多段式、油圧式等）、シェルビットなどが含まれてもよい。

【0034】

先行ビット３５Ａは、カッタスポーク３３の前面３３ａに設けられ、切羽前方に向けて突出するビットである。複数の先行ビット３５Ａが、カッタスポーク３３の前面３３ａの所定の径方向位置に装着される。図２の例では、カッタスポーク３３の前面３３ａに、複数の先行ビット３５Ａが配列されているが、先行ビット３５Ａの配列や配置は適宜変更してもよい。先行ビット３５Ａは、切羽の地山をほぐしたり、地山に切れ目を入れたりして、ティースビット３５Ｂよりも先行して地山を掘削することにより、ティースビット３５Ｂの掘削負荷を低減するためのものである。先行ビット３５Ａは、例えば、支障物切削用の特殊先行ビットであってもよい。

【0035】

先行ビット３５Ａの刃先位置がティースビット３５Ｂの刃先位置よりも切羽前端側（トンネル前方側）に位置するように、先行ビット３５Ａがカッタスポーク３３に取り付けられている。このため、図１に示すように、本実施形態では、先行ビット３５Ａは、切羽最前端位置である切羽掘削面２を形成するビットとして配置されている。切羽掘削面２は、カッタヘッド１１の複数のビット３５により掘削される切羽のうち、ビット３５の先端部（刃先位置）により掘削される切羽最前端位置に配置される掘削面である。本実施形態に係る切羽掘削面２は、カッタヘッド１１の前面に突設された複数のビット３５のうち、複数の先行ビット３５Ａの先端部（刃先位置）により掘削される略円板形の掘削面を意味する。

【0036】

また、カッタスポーク３３の前面３３ａの幅方向両側部には、左右一対を１組として、複数組のティースビット３５Ｂ、３５Ｂが装着されている。ティースビット３５Ｂは、主に地山の掘削を行うカッタビット（メインビット）である。ティースビット３５Ｂは、当該掘削によって発生した掘削土砂を土砂通過部３６から取り込むように誘導する機能も有する。カッタヘッド１１の正逆２方向の回転による掘削を可能とするため、左右一対のティースビット３５Ｂ、３５Ｂが、カッタスポーク３３の幅方向の両側部において径方向同位置に取り付けられる。

【0037】

センターカッタ３４（図１参照。）は、カッタヘッド１１の回転中心付近の切羽を掘削するカッタビットである。センターカッタ３４は、先行ビット３５Ａおよびティースビット３５Ｂによる掘削よりも先行して、切羽中心部を掘削する。

【0038】

カッタヘッド１１の中央部（回転中心部）には、円板状の面板３９が設置される。この面板３９は、カッタヘッド１１の径方向の中心部に形成された中空空間３８を塞ぐように配置される。図１に示すように、トンネル掘削機１の径方向の中央部には、掘削機本体１０の後方からカッタ回転軸１３（センターシャフト）を通じてカッタヘッド１１の中心部まで、各種の配管や配線を挿通するスペースが設けられている。カッタヘッド１１の中心部の中空空間３８は、当該スペースの一部を構成している。上記カッタ回転軸１３（センターシャフト）を通じて延長されてきた複数の配管や配線は、カッタヘッド１１の中空空間３８の位置で分岐して、放射状に延びる各カッタスポーク３３内に挿通される。

【0039】

図１に戻り、トンネル掘削機１の各部の説明を続ける。図１に示すように、掘削機本体１０におけるカッタヘッド１１よりも後方には、隔壁１２が配置されている。隔壁１２は、トンネル延伸方向に対して垂直に配置される円板状の壁体であり、隔壁１２の外周縁は掘削機本体１０の内周面１０ａに取り付けられる。カッタヘッド１１と隔壁１２は、トンネル延伸方向（掘削機本体１０の軸方向）に所定間隔を空けて配置される。隔壁１２の後方には、トンネル掘削機１の各種設備が配置されており、隔壁１２は、切羽で生じる掘削土砂から当該設備を隔離する。隔壁１２の下部には、掘削土砂を排出するための開口部である排出口１２ａが形成されている。

【0040】

隔壁１２の中心部には、カッタ回転軸１３が回転可能に支持されている。さらに、隔壁１２には、リング状の回転リング１４が、カッタ回転軸１３を中心として回転可能に支持されている。回転リング１４の前部には、複数の連結ビーム１５が周方向に所定の間隔で設けられている。複数の連結ビーム１５は、カッタヘッド１１と回転リング１４を連結する。連結ビーム１５の前端は、カッタヘッド１１の内周リング３２とカッタスポーク３３との接続部に連結されている。一方、回転リング１４の後部には、外歯式のリングギヤ１４ａが設けられている。さらに、隔壁１２の後方にはカッタ旋回用モータ１６が設けられている。このカッタ旋回用モータ１６の駆動ギヤ１６ａは、回転リング１４のリングギヤ１４ａと噛み合っている。

【0041】

カッタ旋回用モータ１６を駆動させることにより、その駆動ギヤ１６ａの回転がリングギヤ１４ａから回転リング１４および連結ビーム１５に伝達される。これにより、カッタヘッド１１を、カッタ回転軸１３を中心として回転させることができる。この結果、回転するカッタヘッド１１の前面を切羽の地山に押し付けて、地山を掘削することができる。

【0042】

カッタヘッド１１と隔壁１２との間には、チャンバ１７が画成されている。チャンバ１７は、カッタヘッド１１の背面と、隔壁１２の前面と、掘削機本体１０の内周面１０ａとにより区画された、略円柱状の空間である。カッタヘッド１１による地山掘削に伴って発生する掘削土砂は、カッタヘッド１１に形成された土砂通過部３６（掘削土砂取込口）を通じて、チャンバ１７内に取り込まれる。チャンバ１７は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間（室）として機能する。チャンバ１７内に取り込まれた掘削土砂は、隔壁１２の下部にある排出口１２ａを通じて、チャンバ１７から後述のスクリューコンベヤ２０内に排出される。

【0043】

また、掘削機本体１０の隔壁１２よりも後方側には、ビーム１８が設けられる。ビーム１８の両端は、掘削機本体１０の内周面１０ａに取り付けられる。ビーム１８の背面には、エレクタ装置（図示せず。）が設けられる。エレクタ装置は、掘削機本体１０の軸方向、径方向および周方向（すなわち、トンネル延伸方向、径方向および周方向）に移動可能に設けられる。かかるエレクタ装置は、覆工部材であるセグメントＳを把持可能であり、把持したセグメントＳをトンネルＴの内壁面（坑壁）に沿って組み立てる。

【0044】

セグメントＳは、掘削されたトンネルＴの内壁面に沿った湾曲形状を有する環片である。上記エレクタ装置を駆動させることにより、複数のセグメントＳをトンネル周方向に沿ってリング状に組み立てることができる。これにより、トンネルＴの内壁面が複数のセグメントＳにより覆工され、内壁面の崩落を防止できる。

【0045】

さらに、掘削機本体１０内には、複数の推進ジャッキ１９が、内周面１０ａに沿って、トンネル延伸方向に延びるよう設けられる。複数の推進ジャッキ１９は、内周面１０ａの周方向に所定の間隔で並設される。これらの推進ジャッキ１９は、トンネル延伸方向に伸縮可能な駆動ロッド１９ａを有している。この駆動ロッド１９ａの先端は、既設のセグメントＳの前端面と対向している。

【0046】

かかる推進ジャッキ１９の駆動ロッド１９ａを、後方に向けて伸長し、セグメントＳを押圧することにより、掘削機本体１０に推進反力を付与することができる。すなわち、推進ジャッキ１９がセグメントＳを押圧したときに発生する推進反力によって、掘削機本体１０は前進可能である。

【0047】

また、掘削機本体１０内における隔壁１２の後方側には、スクリューコンベヤ２０が設けられる。スクリューコンベヤ２０は、スクリュー羽根２１と、筒体２２と、土砂排出口２３と、駆動部２５とを備える。スクリューコンベヤ２０の筒体２２は、掘削機本体１０内において、後方側に向かうにつれて上方に位置するように、傾斜して配置される。スクリューコンベヤ２０の筒体２２の前端の開口部は、上記隔壁１２の排出口１２ａに接続されている。これにより、スクリューコンベヤ２０の筒体２２の内部空間は、隔壁１２の排出口１２ａを通じてチャンバ１７と連通する。筒体２２の内部には、スクリュー羽根２１が回転可能に設けられている。筒体２２の後部の周面下部側には、土砂排出口２３が設けられる。土砂排出口２３は、スクリュー羽根２１により筒体２２内の後方側に運搬された掘削土砂を筒体２２の外部に排出する開口部である。筒体２２の後端には、スクリュー羽根２１を回転駆動させるための駆動部２５が設置されている。駆動部２５によりスクリュー羽根２１を回転駆動させることで、チャンバ１７内に蓄えられた掘削土砂をスクリューコンベヤ２０内に取り込んで、掘削機本体１０の後方に向けて運搬し、土砂排出口２３から排出することができる。

【0048】

<２．土砂通過部の閉塞>
次に、図２～図３を参照して、カッタヘッド１１の中心部において土砂通過部３６が掘削土砂で閉塞する問題について、より詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る土砂通過部３６の一部が掘削土砂の固着物３で閉塞した状態を示す斜視図である。

【0049】

本実施形態に係るトンネル掘削機１を用いた泥土圧式シールド工法は、カッタヘッド１１により掘削した掘削土砂を切羽掘削面２と隔壁１２の間に充満させ、必要に応じて加泥材、気泡材等の添加材を注入、混合して改良土の泥土とし、その土圧により切羽の安定を図りながら掘進し、掘削土砂をスクリューコンベヤ２０で排土する工法である。ここで、切羽の安定に必要な土圧を保持し、トンネル掘削機１の掘進量に応じて適切な土量の泥土を排出するためには、チャンバ１７内に充満した泥土が適正な流動性を有することと、地下水に対する止水性を有することが求められる。このために、切羽周辺の掘削土砂やチャンバ１７内の掘削土砂に、加泥材、気泡材等の掘進用添加材を注入し、チャンバ１７内に設けられた固定翼４０と撹拌翼４２（図５参照。）等により掘削土砂と添加材とを混練して、改良土の泥土にする。

【0050】

このように本実施形態に係るトンネル掘削機１では、カッタヘッド１１の前面側のカッタビット３５で切羽の地山を切削しながら、当該切削により生じた掘削土砂に添加材を注入して混錬し、カッタヘッド１１の背面側のチャンバ１７内に取り込むことによって、トンネルの掘削が進行する。このとき、カッタヘッド１１の前面側の掘削土砂は、カッタヘッド１１を前後方向（軸方向）に貫通する土砂通過部３６を通過して、カッタヘッド１１の背面側のチャンバ１７内に取り込まれる。

【0051】

土砂通過部３６は、カッタヘッド１１を構成する複数の構成部材の間に形成される隙間（開口部）である。カッタヘッド１１の複数の構成部材は、具体的には、図１～図３に示すように、複数のカッタスポーク３３、複数の補助カッタスポーク３７、外周リング３１、内周リング３２、およびカッタ回転軸１３（センターシャフト）等を含み、土砂通過部３６は、これら複数の構成部材の間に形成される隙間である。土砂通過部３６は、これらのカッタヘッド１１の構成部材で囲まれた正面形状を有し、例えば、略扇形、または円環を径方向に切った形状を有する。

【0052】

従来の泥土圧式シールド掘削機では、掘削土砂がカッタヘッド１１の土砂通過部３６で滞留・固結して、土砂通過部３６を閉塞してしまう場合があり、土砂通過部３６を通じて掘削土砂をチャンバ１７内に円滑に取り込んで排出することができないという問題が生じていた。特に、カッタヘッド１１の中央部周辺の土砂通過部３６では、この問題が顕著であった。

【0053】

即ち、図１に示したように、トンネル掘削機１の中央部は、掘削機本体１０の後方からカッタ回転軸１３（センターシャフト）を通じてカッタヘッド１１まで各種の配管や配線を通し、各カッタスポーク３３に分岐させるためのスペースが必要になる。このため、図１～図３に示すように、カッタヘッド１１の中央部には、当該スペースを構成する中空空間３８と、その前方を覆う円板状の面板３９（塞ぎ板）とが設けられている。したがって、カッタヘッド１１の中央部には土砂通過部３６を設けることができない。しかも、カッタヘッド１１の中央部には、放射状に配置される複数のカッタスポーク３３が寄せ集まって結合している。

【0054】

このため、カッタヘッド１１の中央部周辺では、外周部よりも土砂通過部３６の断面積（開口面積）が小さくなっている。したがって、カッタヘッド１１の中央部周辺において、断面積が小さい土砂通過部３６で、面板３９の部分の掘削土砂も含めて掘削土砂を通過させなければならず、掘削土砂の通過条件が悪い。加えて、カッタヘッド１１の中央部では外周部よりもカッタヘッド１１の回転速度が遅くなるため、この部分の掘削土砂の撹拌・混練の観点でも、カッタヘッド１１の中央部周辺の土砂通過部３６は不利な条件となっている。この結果、図３に示すように、カッタヘッド１１の中央部周辺の土砂通過部３６において、掘削土砂が滞留、固着しやすくなり、掘削土砂の固着物３により当該土砂通過部３６が閉塞しやすいという問題があった。

【0055】

さらに、近年では、トンネル掘削機１の大口径化や長距離施工・高速施工等に伴い、カッタビット３５の設置数が増加したり、特殊ビットやその交換機構等を装備したりする必要がある。このため、カッタスポーク３３の面積を大きくする必要があり、カッタスポーク３３が大型化する。また、注入孔や各種装置（カッタ摩耗検出装置、コピーカッタ等）の設置数が増加する傾向にあり、これにより、カッタヘッド１１の中央部において各カッタスポーク３３に分岐される配管や配線の数が多くなり、当該中央部の面板３９の直径が大きくなっている。この結果、カッタヘッド１１の中央部で生じた掘削土砂は、当該中央部にある大径の面板３９の周辺に流動して、その周辺の土砂通過部３６から取り込まれることになる。よって、当該中央部周辺の土砂通過部３６に対して掘削土砂が集中するので、前述した中央部周辺の土砂通過部３６における掘削土砂の通過条件が益々良くない方向に作用し、当該土砂通過部３６において掘削土砂がさらに滞留、固着しやすくなる。

【0056】

ここで、前述のように特殊ビットやその交換機構等を装備するために、カッタスポーク３３の面積、即ち、幅方向の寸法（図３に示す幅Ｗ）が大型化する。また、当該交換機構の構造体や、前述の配管、配線等を収納するために、カッタスポーク３３の前後方向の寸法（図３に示す軸方向の長さＬ）も大きくなる傾向にある。この結果、隣接する複数のカッタスポーク３３間の隙間である土砂通過部３６の断面積（開口面積）が小さくなり、かつ、当該小さい開口面積の土砂通過部３６を掘削土砂が前後方向（軸方向）に通過する距離も長くなる。したがって、カッタスポーク３３の大型化も、掘削土砂の固着物３による土砂通過部３６の閉塞の発生を助長する原因になっていた。

【0057】

以上のような理由から、従来では、相隣接する複数のカッタスポーク３３などの構成部材の隙間に形成される土砂通過部３６が掘削土砂により閉塞してしまい、掘削土砂の円滑な取り込み、排土が阻害されるという問題が生じていた。この閉塞の問題は、特に、カッタヘッド１１の中央部周辺における土砂通過部３６で、より顕著であった。

【0058】

図３は、カッタヘッド１１の中央部周辺における土砂通過部３６の特定領域４が、掘削土砂の固着物３により閉塞した状態を示している。ここで、土砂通過部３６の特定領域４とは、カッタヘッド１１の前面に形成される土砂通過部３６のうち、他の領域よりも掘削土砂の固着物３により閉塞しやすい領域を指す。

【0059】

この特定領域４は、例えば、カッタヘッド１１の前面視において、カッタヘッド１１の中央部周辺の領域である。より具体的には、図２および図３に示すように、特定領域４は、カッタヘッド１１の中心部周辺（中央部の面板３９の周辺）において複数のカッタスポーク３３が寄せ集まって結合することにより、相隣接する複数のカッタスポーク３３間の土砂通過部３６が楔状に狭くなっている領域（狭窄部の領域）である。

【0060】

かかる楔状の狭窄部からなる特定領域４には、上述した理由により、掘削土砂が滞留して付着、固結しやすく、掘削土砂の固着物３が詰まりやすい。しかも、狭い特定領域４に詰まった固着物３は、掘削中の掘削土砂の流動に伴って自然に離脱しにくい。また、狭い特定領域４に詰まった固着物３に対して液体等を噴射したとしても、特定領域４から固着物３を除去することは困難である。

【0061】

この点、上記特許文献１に記載の従来技術は、チャンバの内壁に付着した掘削土砂に対して、注入液を噴射して洗浄するものである。この特許文献１に記載の注入液の噴射による洗浄方法を、上記のカッタヘッド１１の土砂通過部３６に適用して、土砂通過部３６に固着した掘削土砂を洗浄する手法が考えられる。しかしながら、かかる従来の洗浄方法は、噴射される注入液の液圧のみに依存して洗浄する方法であるため、土砂通過部３６に対して掘削土砂の固着物３が強固に固着した場合には、洗浄能力不足となり、固着物３を適切に除去することが困難であるという問題がある。また、土砂通過部３６に対する掘削土砂の固着を予防するために、添加材を含む注入液を、掘削土砂が固着して閉塞を起こす可能性の高い土砂通過部３６に対して継続的に噴射する方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、閉塞防止のために継続的に添加材を注入することは、掘削土砂の流動性を確保するという添加材の本来の目的よりも過剰に注入することになり掘削土砂の性状を不安定にすること、また、閉塞を起こす可能性の高い土砂通過部３６という一部分に対して添加材を過剰に注入することは、掘削土砂に対する添加材の混合の均一性の阻害につながり、掘削土砂の性状を不安定にするので、現実的ではない。

【0062】

このような事情から、従来では、カッタスポーク３３などの構成部材の隙間である土砂通過部３６の特定領域４に対する掘削土砂の滞留、固着を、より確実に抑制して、土砂通過部３６の閉塞を防止でき、掘削土砂の固着物３により特定領域４が閉塞した場合には、当該固着物３をより確実に除去することが可能な方法が希求されていた。かかる事情に鑑み、本願発明者は、鋭意努力して、次項で説明する閉塞解除機構５０を用いて、土砂通過部３６の特定領域４から掘削土砂の固着物３を強制的に移動させて、掘削土砂の滞留、固着を抑制、解消する方法を見出した。

【0063】

<３．閉塞解除機構５０の概要>
次に、図４、図５を参照して、本実施形態に係るトンネル掘削機１のカッタヘッド１１に設けられる閉塞解除機構５０の概要について説明する。なお、図４、図５では、説明の便宜上、カッタヘッド１１に設けられるカッタビット３５等については、図示を省略してある。

【0064】

上述したカッタヘッド１１の土砂通過部３６の閉塞の問題を解決するため、本実施形態に係るトンネル掘削機１によれば、チャンバ１７の後方側の隔壁１２に、閉塞解除機構５０が設けられる。閉塞解除機構５０は、掘削土砂の固着物３による土砂通過部３６の閉塞を解除するための装置である。

【0065】

図４、図５に示すように、閉塞解除機構５０は、少なくとも１つの貫入部材５１と、隔壁１２側からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して貫入部材５１を進退させる進退駆動部５２とを備える。

【0066】

貫入部材５１は、隔壁１２側から、カッタヘッド１１のカッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に対して挿入可能な細長い部材である。貫入部材５１は、細長い部材であれば、例えば、棒状、パイプ状、帯状など多様な形状を取り得る。かかる貫入部材５１は、隔壁１２側から、カッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に固着した固着物３に対して貫入する機能を有する。

【0067】

図５の例では、貫入部材５１は、掘削機本体１０の軸方向（前後方向）に対して平行に延びるように配置されている。そして、隔壁１２の所定位置には、貫入部材５１を挿通させるための開口部１２ｂが形成されている。貫入部材５１は、当該開口部１２ｂを通じて隔壁１２を通過可能に設けられている。この場合、貫入部材５１は、隔壁１２の後方の機内側から前方に向けて開口部１２ｂに挿入され、隔壁１２を貫通し、チャンバ１７を通過して、前方のカッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入される構造である。

【0068】

進退駆動部５２は、貫入部材５１を前進および後退（即ち、進退）させる機能を有する。本実施形態に係る進退駆動部５２は、例えば、掘削機本体１０の軸方向に沿って、貫入部材５１を進退させる。即ち、貫入部材５１の進退方向は、例えば、掘削機本体１０の軸方向（前後方向）に対して平行な方向である。

【0069】

このように、本実施形態に係る閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と進退駆動部５２との組合せからなる伸縮機構として構成される。閉塞解除機構５０は、特定の進退方向（例えば、掘削機本体１０の軸方向）に伸縮することにより、当該特定の進退方向に沿って直線的に貫入部材５１を進退させる。例えば、閉塞解除機構５０の貫入部材５１は、チャンバ１７の後方の隔壁１２側から、チャンバ１７の前方のカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して直線的に伸縮可能に設けられる。

【0070】

このようにして進退駆動部５２により貫入部材５１を特定の進退方向に進退させることによって、隔壁１２側からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して貫入部材５１を挿入したり、あるいは、土砂通過部３６に挿入された貫入部材５１を後方に抜いて、カッタヘッド１１側から隔壁１２側に退避させたりすることができる。

【0071】

閉塞解除機構５０により土砂通過部３６の閉塞を解除する場合、進退駆動部５２により貫入部材５１を隔壁１２側から軸方向に前進させて、チャンバ１７を通過させ、カッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入する（図５の二点鎖線の状態）。これにより、貫入部材５１を、土砂通過部３６に滞留する掘削土砂の固着物３に貫入して突き崩し、当該固着物３を強制的に移動させる。これにより、固着物３による土砂通過部３６の閉塞を好適に解除することができる。

【0072】

なお、上記の「突き崩す」とは、単に、固着物３を「突いて」かつ「崩す」ことだけではなく、進退方向に貫入部材５１を移動させて固着物３に貫入することで、固着物３に強制的な変位を生じさせること（即ち、固着物３を強制的に移動させること）も含む。

【0073】

以上説明した構成の閉塞解除機構５０は、カッタヘッド１１の回転停止中に、貫入部材５１をカッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に挿入して、土砂通過部３６に固着した掘削土砂の固着物３に貫入部材５１を貫入する。これによって、土砂通過部３６内の掘削土砂の固着物３を強制的に移動させて、土砂通過部３６から除去することができ、土砂通過部３６の閉塞を解除することができる。また、土砂通過部３６が固着物３により閉塞されていない場合であっても、土砂通過部３６に貫入部材５１を貫入することにより、土砂通過部３６内に滞留する掘削土砂を強制的に移動させて、土砂通過部３６における掘削土砂の滞留や固着を抑制し、土砂通過部３６の閉塞を防止できる。かかる閉塞解除機構５０の閉塞解除機能および閉塞防止機能により、カッタヘッド１１の前面側から土砂通過部３６を通じて背面側のチャンバ１７まで、掘削土砂を円滑に移動させて、効率良く排出することができる。

【0074】

特に、土砂通過部３６のうち、カッタヘッド１１の中央部付近に位置する特定領域４では、狭い空間に対して掘削土砂が滞留、固着しやすい。このため、土砂通過部３６の特定領域４が閉塞しやすく、掘削土砂の固着物３が除去されにくい（図３参照。）。

【0075】

そこで、本実施形態では、隔壁１２に閉塞解除機構５０を設置する際、カッタヘッド１１の中央部側（例えば、カッタヘッド１１の径方向の中間位置よりも内周側）の位置であって、土砂通過部３６の特定領域４に対向する位置に、閉塞解除機構５０を配置する。そして、隔壁１２のうち土砂通過部３６の特定領域４に対向する位置から、閉塞解除機構５０の貫入部材５１を軸方向に前進させて、カッタヘッド１１の上記狭い特定領域４に対して貫入部材５１を挿入する。これにより、当該特定領域４に詰まった掘削土砂やその固着物３を強制的に移動させて、カッタスポーク３３の側面に対する掘削土砂の固着物３の固着を外すことができる。この結果、特定領域４に詰まった固着物３を確実に除去して、土砂通過部３６から排出させることで、特定領域４の閉塞を好適に解除および防止することができる。

【0076】

なお、本実施形態に係る閉塞解除機構５０では、進退駆動部５２による貫入部材５１の進退方向が、例えば、掘削機本体１０の軸方向（前後方向）に対して平行な方向である。これにより、貫入部材５１をカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して背面側から真っ直ぐに円滑に入り込ませることが可能になる。

【0077】

しかし、本発明は、かかる例に限定されず、貫入部材５１の進退方向は、隔壁１２側からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して挿入可能な方向であれば、例えば、掘削機本体１０の軸方向（前後方向）に対して所定角度で傾斜した方向であってもよい。このように、貫入部材５１の進退方向が軸方向に対して傾斜した方向になるように閉塞解除機構５０を配置することで、隔壁１２における閉塞解除機構５０の配置の自由度を高めることができる。例えば、隔壁１２やチャンバ１７周辺に配置される他の各種の部材、装置（例えば、固定翼４０、撹拌翼４２、連結ビーム１５等）に対して、閉塞解除機構５０が干渉することを回避でき、閉塞解除機構５０のレイアウト上の制約を緩和できる。

【0078】

なお、隔壁１２側からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して挿入可能な方向で、隔壁１２やチャンバ１７周辺に配置される他の各種の部材、装置に対して、閉塞解除機構５０が干渉することを回避できる範囲において、挿入方向の傾斜（角度）を可変の構成として、土砂通過部３６に対して入り込ませる場所に範囲を持たせることも、閉塞解除を機能させる範囲が広がることにつながるので、好ましい。

【0079】

また、上述したとおり、カッタヘッド１１には多数の土砂通過部３６が形成されている。例えば、図２～図４に示したカッタヘッド１１の例では、カッタヘッド１１中央部周辺において、周方向に６つの扇形の土砂通過部３６が形成されている。この点、本実施形態に係る閉塞解除機構５０によれば、カッタヘッド１１を所定角度（例えば６０°）ずつ回転させて、上記６つの土砂通過部３６の各々と、隔壁１２に設置された閉塞解除機構５０とを、順次、位置合わせすることができる。したがって、隔壁１２に設置された１つもしくは少数の閉塞解除機構５０を用いて、当該多数の土砂通過部３６の閉塞を好適に解除および防止することができる。

【0080】

以上のように、本実施形態によれば、移動機構の機械的動作により、土砂通過部３６に滞留する掘削土砂の固着物３を強制的に移動させる動作を行う。以下では、当該動作を「強制移動動作」と称する。かかる強制移動動作により、土砂通過部３６における掘削土砂の固着物３の滞留、固着を抑制、解消して、掘削土砂の固着物３による土砂通過部３６の閉塞を防止できる。また、土砂通過部３６が閉塞し始めたとき、または閉塞してしまったときに、当該閉塞を素早く解消できる。よって、土砂通過部３６を通じてチャンバ１７に掘削土砂を円滑に排出して効率的に排土でき、ひいてはトンネル掘削をスムーズかつ効率的に実施できる。

【0081】

また、本実施形態に係る閉塞解除機構５０の貫入部材５１は、隔壁１２の後方の退避スペースに、退避可能に設けられる。そして、閉塞解除機構５０による強制移動動作を行わない通常のトンネル掘削時には、進退駆動部５２により貫入部材５１を軸方向に後退させて、隔壁１２の後方の機内側に退避させる（図５の実線の状態）。これにより、トンネル掘削に伴い土砂通過部３６およびチャンバ１７を通過する掘削土砂の流動を、貫入部材５１によって妨げないようにすることができ、土砂通過部３６およびチャンバ１７を通じて掘削土砂を円滑に排土できる。また、機内側で閉塞解除機構５０のメンテナンスを容易に行うことも可能になる。

【0082】

一方、閉塞解除機構５０により強制移動動作を行う時には、トンネル掘削を停止した後に、カッタヘッド１１の回転角を制御して、カッタヘッド１１の複数の土砂通過部３６のうち閉塞解除対象の１つの土砂通過部３６に対して、閉塞解除機構５０を位置合わせする。次いで、進退駆動部５２により貫入部材５１を軸方向に前進させて、チャンバ１７を通過させ、貫入部材５１の先端部をカッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入する（図５の二点鎖線の状態）。これにより、閉塞解除対象の土砂通過部３６に滞留する掘削土砂の固着物３に対して、貫入部材５１を貫入して突き崩し、当該固着物３を強制的に移動させることができる。これにより、固着物３による土砂通過部３６の閉塞を好適に解除することができる。

【0083】

以上、本実施形態に係る閉塞解除機構５０の概要について説明した。以下では、閉塞解除機構５０の構成例について詳述する。

【0084】

<４．第１の実施形態に係る閉塞解除機構>
まず、図６～図９を参照して、本発明の第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０の構成例について説明する。

【0085】

図６は、第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０の退避状態（後退状態）を模式的に示す断面図である。図７は、第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０の突出状態（前進状態）を模式的に示す断面図である。

【0086】

図６、図７に示すように、第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、隔壁１２の背面側に設置される。この場合、閉塞解除機構５０は、隔壁１２からチャンバ１７に向けて突設される固定翼４０（図４、図５参照。）とは異なる位置に設置され、閉塞解除機構５０は固定翼４０と兼用されていない。閉塞解除機構５０は、隔壁１２から前方のカッタヘッド１１に向けて貫入部材５１を進退させることで、カッタヘッド１１の土砂通過部３６の掘削土砂を強制的に移動させる強制移動動作（閉塞解除動作）を実行する。

【0087】

第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と、貫入部材５１を軸方向に進退させる進退駆動部５２とを備える。進退駆動部５２は、支持部５３と、連結板５４と、複数の伸縮ジャッキ５５、５５とを備える。

【0088】

支持部５３は、貫入部材５１を軸方向に摺動可能に支持する。支持部５３は、中空部材で構成され、その内部に貫入部材５１を挿通可能な中空部を有する。支持部５３は、隔壁１２の背面側に配置され、隔壁１２に形成された開口部１２ｂの周囲に取り付けられる。支持部５３の前端は、隔壁１２の背面に固定されている。連結板５４は、貫入部材５１の後端に固定されている。支持部５３の内面側には、シール材５３ａが設けられている。このシール材５３ａにより、支持部５３と貫入部材５１との隙間に水密構造を設け、当該隙間から機内に土砂が侵入することを抑制できる。連結板５４は、貫入部材５１と伸縮ジャッキ５５、５５とを連結する。

【0089】

伸縮ジャッキ５５は、軸方向に伸縮可能なジャッキであり、貫入部材５１を軸方向に進退させるための駆動力を発生させる。伸縮ジャッキ５５の伸縮方向は、貫入部材５１の進退方向と平行である。伸縮ジャッキ５５は、貫入部材５１の両側に複数設けられる。図示の例では、貫入部材５１の上下両側に２つの伸縮ジャッキ５５、５５が設けられている。各々の伸縮ジャッキ５５のロッドの先端は隔壁１２の背面に固定され、各々の伸縮ジャッキ５５の本体部は連結板５４に固定されている。

【0090】

かかる構成の進退駆動部５２により、貫入部材５１を軸方向に好適に進退させることができる。例えば、図６に示すように、伸縮ジャッキ５５、５５を伸長させたときには、貫入部材５１は軸方向に後退して、隔壁１２の後方側の退避位置に配置される。この場合、閉塞解除機構５０は、退避状態（後退状態）となり、貫入部材５１の先端はチャンバ１７に突出しておらず、支持部５３内に収容されている。この退避状態では、閉塞解除機構５０は、上述した強制移動動作（閉塞解除動作）を行わない。

【0091】

なお、隔壁１２の開口部１２ｂには、不図示の開閉部材（例えば、メンテナンス用の開閉ゲート）を設けてもよい。これにより、上記退避状態において、閉塞解除機構５０をメンテナンス等する場合には、開閉部材を閉じて、チャンバ１７内の掘削土砂や水が開口部１２ｂを通じて機内側に漏れ出さないようにすることができる。

【0092】

一方、図７に示すように、伸縮ジャッキ５５、５５を収縮させたときには、貫入部材５１は軸方向に前進して、隔壁１２から前方に突出した突出位置に配置される。この場合、閉塞解除機構５０は、突出状態（前進状態）となり、貫入部材５１の先端は、チャンバ１７を通過してカッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入される。この突出状態では、閉塞解除機構５０は、上述した強制移動動作（閉塞解除動作）を行うことができ、突出した貫入部材５１を土砂通過部３６内の掘削土砂に貫入して、土砂通過部３６の閉塞を解除できる。

【0093】

上記のように、図６、図７に示す進退駆動部５２の構成によれば、上下２つの伸縮ジャッキ５５、５５により貫入部材５１を安定的に進退させることができる。

【0094】

次に、図８、図９を参照して、第１の実施形態の変更例に係る閉塞解除機構５０の進退駆動部５２の構成について説明する。図８は、変更例に係る閉塞解除機構５０の退避状態（後退状態）を模式的に示す断面図である。図９は、変更例に係る閉塞解除機構５０の突出状態（前進状態）を模式的に示す断面図である。

【0095】

図８、図９に示すように、変更例に係る閉塞解除機構５０も、隔壁１２の背面側に設置される。閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と、貫入部材５１を軸方向に進退させる進退駆動部５２とを備える。進退駆動部５２は、支持部５３と、フレーム５６と、伸縮ジャッキ５７（貫入部材５１およびロッド５８）とを備える。

【0096】

支持部５３は、貫入部材５１を軸方向に摺動可能に支持する。この支持部５３は、上述した図６、図７の支持部５３と同様である。フレーム５６は、矩形枠状の支持部材であり、伸縮ジャッキ５７（貫入部材５１およびロッド５８）を支持する。フレーム５６は、隔壁１２の背面側に配置され、支持部５３の周囲に取り付けられる。フレーム５６の前端は、隔壁１２の背面に固定されている。フレーム５６の後端には、伸縮ジャッキ５７のロッド５８が固定される。

【0097】

伸縮ジャッキ５７（貫入部材５１およびロッド５８）は、軸方向に伸縮可能なジャッキであり、貫入部材５１を軸方向に進退させるための駆動力を発生させる。伸縮ジャッキ５７の伸縮方向は、貫入部材５１の進退方向と平行である。伸縮ジャッキ５７のロッド５８の後端はフレーム５６の後端に固定されている。

【0098】

このように、変更例に係る進退駆動部５２では、伸縮ジャッキ５７の本体部が貫入部材５１となっており、伸縮ジャッキ５７のロッド５８を伸縮させることで、貫入部材５１（即ち、伸縮ジャッキ５７の本体部）が軸方向に進退できるようになっている。

【0099】

変更例に係る進退駆動部５２によっても、上記と同様に、貫入部材５１を軸方向に好適に進退させることができる。例えば、図８に示すように、伸縮ジャッキ５７を収縮させたときには、ロッド５８が貫入部材５１（伸縮ジャッキ５７の本体部）の内部に収容され、貫入部材５１は軸方向に後退して、隔壁１２の後方側の退避位置に配置される。この場合、閉塞解除機構５０は、退避状態（後退状態）となり、貫入部材５１の先端はチャンバ１７に突出しておらず、支持部５３内に収容されている。一方、図９に示すように、伸縮ジャッキ５７を伸長させたときには、貫入部材５１（伸縮ジャッキ５７の本体部）は、ロッド５８に対して前方に伸張するため、軸方向に前進して、隔壁１２から前方に突出した突出位置に配置される。この場合、閉塞解除機構５０は、突出状態（前進状態）となり、貫入部材５１の先端は、チャンバ１７を通過してカッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入される。

【0100】

上記のように、図８、図９に示す変更例に係る進退駆動部５２の構成によれば、貫入部材５１と進退駆動部５２の伸縮ジャッキ５７を兼用できるため、閉塞解除機構５０の部品数を削減して、簡素な構成とすることができる。

【0101】

以上のように、第１の実施形態によれば、閉塞解除機構５０の貫入部材５１は、隔壁１２を通過可能に設けられ、進退駆動部５２は、隔壁１２よりも後方の機内に設置される。これにより、隔壁１２の奥行（前後方向の長さ）が短い場合であっても、隔壁１２の後方の機内に閉塞解除機構５０を設置して、貫入部材５１を隔壁１２から土砂通過部３６に対して進退させ、土砂通過部３６の閉塞を解除できる。したがって、隔壁１２の後方の機内で、閉塞解除機構５０を容易にメンテナンスすることができる。

【0102】

<５．第２の実施形態に係る閉塞解除機構>
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る閉塞解除機構５０の構成例について説明する。

【0103】

上述した第１の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、隔壁１２に設置されるが、当該隔壁１２から突設される固定翼４０とは兼用されていなかった。これに対し、第２の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、隔壁１２の固定翼４０と兼用されており、当該固定翼４０から貫入部材５１を進退させることを特徴としている。以下では、第２の実施形態に係る閉塞解除機構５０を固定翼４０と兼用する構成について詳細に説明する。

【0104】

図１０、図１１に示すように、隔壁１２には複数の固定翼４０が設けられており、カッタヘッド１１には複数の撹拌翼４２が設けられている。固定翼４０は、隔壁１２の前面からチャンバ１７内に向けて前方に突設される。一方、撹拌翼４２は、カッタヘッド１１の背面からチャンバ１７内に向けて後方に突設され、カッタヘッド１１の回転とともに撹拌翼４２もチャンバ１７内で回転する。固定翼４０と撹拌翼４２の突出長は、チャンバ１７の軸方向の奥行よりも若干短い。

【0105】

これらの固定翼４０と撹拌翼４２は、チャンバ１７内で掘削土砂を撹拌して、塑性流動化を図るためのものである。隔壁１２に固定された固定翼４０に対し、カッタヘッド１１とともに回転する撹拌翼４２が相対移動することで、固定翼４０と撹拌翼４２によりチャンバ１７内の掘削土砂が撹拌される。

【0106】

チャンバ１７内で掘削土砂を適切に撹拌できるように、固定翼４０と撹拌翼４２は、チャンバ１７の径方向および周方向の適宜の位置に配置されている。固定翼４０と撹拌翼４２の配置や設置数は、トンネル掘削機１の仕様や地山の状況等に応じて適宜調整され得る。一般に、チャンバ１７内の掘削土砂の塑性流動化を図るために、チャンバ１７の径方向の異なる位置に、複数の固定翼４０と撹拌翼４２が配置される。ここで、固定翼４０と撹拌翼４２は、径方向の中央部側および外周側の双方に配置されてもよいし、いずれか一方にのみ配置されてもよい。ただし、カッタヘッド１１の回転中に固定翼４０と撹拌翼４２が衝突しないように、固定翼４０と撹拌翼４２は相互に径方向にずれた位置に配置される。

【0107】

第２の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、隔壁１２に設けられた複数の固定翼４０のうち少なくとも１つの固定翼４０と兼用される。例えば、図１０、図１１に示す構成例では、チャンバ１７の内周側に設けられた３つの固定翼４０のうちの１つの固定翼４０と、閉塞解除機構５０が兼用されている。即ち、当該１つの固定翼４０の位置に合わせて、１つの閉塞解除機構５０が設置されており、当該閉塞解除機構５０の貫入部材５１は、固定翼４０の内部を軸方向に進退可能に構成されている。そして、当該１つの固定翼４０の先端から軸方向に貫入部材５１を出し入れして、カッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に対して貫入部材５１を進退させる構成である。

【0108】

ここで、図１０、図１１に示す構成例では、貫入部材５１は、隔壁１２に形成された開口部１２ｂを通過可能に構成されている。なお、図１０、図１１では図示していないが、貫入部材５１を進退させる進退駆動部５２としては、上述した第１の実施形態に係る進退駆動部５２（図６～図９参照。）と同様な構成を用いることができる。

【0109】

図１１の実線で示すように、貫入部材５１を軸方向に後退させて退避位置に配置したときには、貫入部材５１の前側の大半部分は固定翼４０内に収容され、残りの部分が隔壁１２よりも後方に飛び出した状態となる。この場合、閉塞解除機構５０は、上述した強制移動動作（閉塞解除動作）を行わない退避状態となる。

【0110】

一方、図１１の二点鎖線で示すように、貫入部材５１を軸方向に前進させて、固定翼４０の先端から前方に突出した突出位置に配置したときには、貫入部材５１の先端はカッタヘッド１１の土砂通過部３６に挿入された状態となる。この場合、閉塞解除機構５０は、上述した強制移動動作（閉塞解除動作）を行うことができ、突出した貫入部材５１を土砂通過部３６内の掘削土砂に貫入して、土砂通過部３６の閉塞を解除できる。

【0111】

ここで、土砂通過部３６のうち閉塞しやすい領域は、上述したカッタヘッド１１の中央部周辺の特定領域４（図３参照。）である。このため、当該特定領域４に対向する位置（チャンバ１７の内周側）に配置された複数の固定翼４０のうちの１つと、閉塞解除機構５０とを兼用することが、特に有効である。これにより、特に閉塞しやすい特定領域４に対向する固定翼４０から、当該特定領域４に対して貫入部材５１を挿入して、当該特定領域４の閉塞を効果的に防止できる。

【0112】

以上のように、第２の実施形態によれば、隔壁１２に突設された固定翼４０の先端から、カッタスポーク３３、３３の間の土砂通過部３６に対して、貫入部材５１を進退させる。これにより、土砂通過部３６に滞留する掘削土砂の固着物３を強制的に移動させて、土砂通過部３６の閉塞を解除および防止できる。

【0113】

さらに、第２の実施形態によれば、一部の固定翼４０と閉塞解除機構５０を兼用することで、通常掘削時には、チャンバ１７内に突出した閉塞解除機構５０（固定翼４０の機能を兼ねる。）によりチャンバ１７内の掘削土砂を撹拌できるとともに、土砂通過部３６が固着物３で閉塞した異常時（掘削停止時）には、閉塞解除機構５０として構成された固定翼４０の先端から貫入部材５１を土砂通過部３６に貫入させて、固着物３を突き崩し、閉塞を解除および防止できる。また、第２の実施形態によれば、第１の実施形態（図６～図８）と比べて、貫入部材５１を後退させて退避状態としたときに貫入部材５１をカッタスポーク３３の背面近くに配置できるので、貫入部材５１のストロークを短くすることができる。

【0114】

次に、図１２～図１４を参照して、第２の実施形態の変更例に係る閉塞解除機構５０について説明する。以下では、閉塞解除機構５０と固定翼４０を兼用する場合の各種の変更例について説明する。

【0115】

（１）第１変更例
図１２は、第１変更例に係る閉塞解除機構５０を模式的に示す断面図である。第１変更例は、固定翼４０の内部に閉塞解除機構５０を埋設する構成例である。

【0116】

図１２に示すように、チャンバ１７の軸方向の奥行Ｄが十分な長さを有し、かつ、固定翼４０の先端とカッタヘッド１１の背面との隙間が小さい場合、固定翼４０の軸方向の長さを十分に大きく確保することができる。この場合には、固定翼４０の内部に、閉塞解除機構５０の貫入部材５１と進退駆動部５２を収容することが可能になる。

【0117】

図１２の構成例では、固定翼４０の内部に、貫入部材５１と進退駆動部５２を収容可能な収容空間が形成されている。この固定翼４０の収容空間の前部側に貫入部材５１を配置し、当該収容空間の後部側に進退駆動部５２を配置する。進退駆動部５２は、例えば、小型の伸縮ジャッキで構成され、貫入部材５１を軸方向に進退させる駆動力を発生させる。固定翼４０の前部の筒状部の内面側には、シール材５３ａが設けられている。このシール材５３ａにより、固定翼４０と貫入部材５１との隙間に水密構造を設け、当該隙間から固定翼４０の内部を通じて機内に土砂が侵入することを抑制できる。

【0118】

このような第１変更例に係る閉塞解除機構５０によれば、閉塞解除機構５０をチャンバ１７内の領域のみに配置できるので、隔壁１２の後方領域に閉塞解除機構５０を配置する必要がなくなる。これにより、閉塞解除機構５０の貫入部材５１が隔壁１２を通過可能に構成する必要がなくなり、隔壁１２に貫入部材５１を通過させるための開口部１２ｂ（図１１参照。）を設けなくて済む。

【0119】

また、第１変更例によれば、閉塞解除機構５０を固定翼４０だけで構成できるため、固定翼４０の単体の状態で閉塞解除機構５０を製作したものを、隔壁１２に取り付けることが可能になる。このため、閉塞解除機構５０を隔壁１２に対して直接設置する場合と比べて、容易かつ確実な製作および取り付けが可能となる。かつ、第１変更例によれば、隔壁１２に配線・配管用の小径の穴のみを設けることで、隔壁１２の前側に閉塞解除機構５０を設置できるので、チャンバ１７から隔壁１２の後方側への土砂侵入を防止することも容易となる。よって、第１変更例の構成によれば、隔壁１２の開口部１２ｂを通じた土砂漏れを抑制できる。

【0120】

さらに、固定翼４０の先端とカッタヘッド１１の背面との間の距離が近いので、固定翼４０の先端から土砂通過部３６に対して進退する貫入部材５１のストロークＳが短くて済む。したがって、閉塞解除機構５０のサイズをコンパクトにでき、設置スペースを低減できる。

【0121】

（２）第２変更例
図１３は、第２変更例に係る閉塞解除機構５０を模式的に示す断面図である。第２変更例は、閉塞解除機構５０の貫入部材５１と固定翼４０を一体化する構成例である。なお、説明の便宜上、図１３では、貫入部材５１を進退させる進退駆動部５２の図示は省略してある。

【0122】

図１３に示すように、第２変更例では、閉塞解除機構５０の貫入部材５１と固定翼４０とが一体構成されており、軸方向に延びる１つの棒状部材となっている。この貫入部材５１（兼、固定翼４０）は、不図示の進退駆動部５２により、隔壁１２側からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して軸方向に進退可能に構成されている。隔壁１２には、貫入部材５１が通過可能な大きさの開口部１２ｂが形成されている。

【0123】

かかる構成により、図１３Ａに示すように、完全退避状態では、固定翼４０と一体化された貫入部材５１の全体が隔壁１２の後方の機内に退避され、チャンバ１７内に突出しない。これにより、貫入部材５１と一体化された固定翼４０によるチャンバ１７内の掘削土砂の撹拌機能がオフになるとともに、貫入部材５１による閉塞解除機能もオフになる。撹拌機能と閉塞解除機能の双方が不要な場合には、図１３Ａに示す完全退避状態とすることで、トンネル掘削中に、チャンバ１７内の掘削土砂の流動を、固定翼４０と一体化された貫入部材５１により妨げないようにすることができる。

【0124】

また、図１３Ｂに示すように、部分退避状態では、固定翼４０と一体化された貫入部材５１の前側部分が隔壁１２からチャンバ１７内に突出した状態となるが、当該貫入部材５１の後側部分は隔壁１２の後方の機内に退避された状態となる。これにより、貫入部材５１と一体化された固定翼４０によるチャンバ１７内の掘削土砂の撹拌機能がオンになる一方、貫入部材５１による閉塞解除機能はオフになる。閉塞解除機能が不要な場合には、図１３Ｂに示す部分退避状態とすることで、トンネル掘削中に、チャンバ１７内の掘削土砂を、貫入部材５１と一体化された固定翼４０により撹拌することができる。

【0125】

さらに、図１３Ｃに示すように、閉塞解除状態では、固定翼４０と一体化された貫入部材５１の全体が隔壁１２からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に突出した状態となる。これにより、貫入部材５１による閉塞解除機能がオンになる。ただし、この閉塞解除状態ではカッタヘッド１１の回転は停止しており、貫入部材５１と一体化された固定翼４０による撹拌機能はオフとなる。トンネル掘削を停止して、土砂通過部３６の閉塞を解除する場合には、図１３Ｃに示す閉塞解除状態とすることで、固定翼４０と一体化された貫入部材５１により土砂通過部３６の掘削土砂を強制的に移動させて、土砂通過部３６の閉塞を解除できる。

【0126】

以上の第２変更例のように、閉塞解除機構５０の貫入部材５１と固定翼４０を同一部材で一体構成することにより、固定翼４０を別途設置する必要がないので、隔壁１２に設置される装置の部品数と設置スペースを低減することができる。

【0127】

また、固定翼４０による撹拌機能が必要ない土質の地山を掘削する場合には、図１３Ａに示すように、閉塞解除機構５０と固定翼４０を完全に退避させることが好ましい。十分な流動性を有する掘削土砂では、撹拌は不要であり、固定翼４０等を用いて撹拌すると却って余計な抵抗となる可能性がある。また、掘削土砂に礫が多く含まれる場合などには、固定翼４０や撹拌翼４２によりチャンバ１７内の隙間が小さくなると、礫が固定翼４０や撹拌翼４２などに引っ掛かるなどし、カッタヘッド１１の回転に支障が生じるリスクがある。したがって、このような場合には、施工上、図１３Ａに示すように閉塞解除機構５０と固定翼４０を完全に退避させることが好ましい。以上のように、図１３に示す第２変更例の構成によれば、掘削土砂の性状に合わせた対応が可能となるというメリットがある。

【0128】

（３）第３変更例
図１４は、第３変更例に係る閉塞解除機構５０を模式的に示す断面図である。第３変更例は、固定翼４０および閉塞解除機構５０を軸方向に２段階で進退可能にする構成例である。なお、説明の便宜上、図１４では、貫入部材５１を進退させる進退駆動部５２の図示は省略してある。

【0129】

図１４に示すように、第２変更例では、閉塞解除機構５０が設置される固定翼４０は、中空部材で構成され、閉塞解除機構５０の貫入部材５１を収容可能な中空部を有する。この固定翼４０の中空部に貫入部材５１が軸方向に摺動可能に設けられる。貫入部材５１は、不図示の進退駆動部５２により、固定翼４０に対して軸方向に進退可能である。さらに、固定翼４０も、不図示の進退駆動部５２により隔壁１２に対して軸方向に進退可能に構成されている。隔壁１２には、固定翼４０が通過可能な大きさの開口部１２ｂが形成されている。

【0130】

かかる構成により、図１４Ａに示すように、完全退避状態では、固定翼４０および貫入部材５１の双方が隔壁１２の後方の機内に退避され、チャンバ１７内には固定翼４０および貫入部材５１の双方が突出しない。これにより、固定翼４０によるチャンバ１７内の掘削土砂の撹拌機能がオフになるとともに、貫入部材５１による閉塞解除機能もオフになる。撹拌機能と閉塞解除機能の双方が不要な場合には、図１４Ａに示す完全退避状態とすることで、トンネル掘削中に、チャンバ１７内の掘削土砂の流動を、固定翼４０および貫入部材５１により妨げないようにすることができる。

【0131】

また、図１４Ｂに示すように、部分退避状態では、固定翼４０が隔壁１２からチャンバ１７内に突出した状態となるが、貫入部材５１は固定翼４０の内部に収容されて退避状態となる。これにより、固定翼４０によるチャンバ１７内の掘削土砂の撹拌機能がオンになる一方、貫入部材５１による閉塞解除機能はオフになる。閉塞解除機能が不要な場合には、図１４Ｂに示す部分退避状態とすることで、トンネル掘削中に、チャンバ１７内の掘削土砂を固定翼４０により撹拌しつつ、チャンバ１７内の掘削土砂の流動を貫入部材５１により妨げないようにすることができる。

【0132】

さらに、図１４Ｃに示すように、閉塞解除状態では、固定翼４０が隔壁１２からチャンバ１７内に突出した状態となるとともに、貫入部材５１も固定翼４０の先端からカッタヘッド１１の土砂通過部３６に突出した状態となる。これにより、貫入部材５１による閉塞解除機能がオンになる。ただし、この閉塞解除状態では、カッタヘッド１１の回転は停止しており、固定翼４０による撹拌機能はオフとなる。トンネル掘削を停止して、土砂通過部３６の閉塞を解除する場合には、図１４Ｃに示す閉塞解除状態とすることで、貫入部材５１により土砂通過部３６の掘削土砂を強制的に移動させて、土砂通過部３６の閉塞を解除できる。

【0133】

以上の第３変更例のように、閉塞解除機構５０の貫入部材５１と固定翼４０を２段階で進退可能にすることにより、貫入部材５１と固定翼４０を別個独立に進退させることができる。したがって、トンネル掘削状況や土砂通過部３６の閉塞状態に応じて、チャンバ１７内の掘削土砂の撹拌機能や土砂通過部３６の閉塞解除機能を適切にオン／オフして、トンネル掘削の作業効率と柔軟性を向上することができる。さらに、第３変更例のように閉塞解除機構５０の貫入部材５１と固定翼４０を２段階で進退可能にすることにより、閉塞解除機構５０の前後長をコンパクトにすることができる。例えば、第３変更例に係る固定翼４０内に収容された貫入部材５１の前後長（図１４Ａ参照。）は、第２変更例に係る貫入部材５１の前後長（図１３Ａ参照。）と比べて、大幅に小さく、装置構成をコンパクトにできることが分かる。

【0134】

<６．第３の実施形態に係る閉塞解除機構>
次に、本発明の第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０の構成例について説明する。

【0135】

第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、上述した第１の実施形態または第２の実施形態に係る閉塞解除機構５０に対して、各種の付帯的な構成や機能を追加したものである。以下では、第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０の各種の付帯的な構成や機能について詳細に説明する。

【0136】

（１）土圧センサによる閉塞状態の判定
図１５に示すように、第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、貫入部材５１に設けられた土圧センサ６０と、土圧センサ６０により検出された土圧に基づいて、固着物３による土砂通過部３６の閉塞状態を判定する判定部６１とを備える。

【0137】

土圧センサ６０は、例えば、貫入部材５１の先端に設置される。土圧センサ６０は、貫入部材５１を土砂通過部３６内の掘削土砂に貫入するときの土圧を検出する。判定部６１は、トンネル掘削機１に搭載される各種の演算処理装置、例えば、トンネル掘削機１の制御装置またはパーソナルコンピュータなどで構成される。判定部６１は、貫入部材５１の内部に配線された制御線６２などを通じて、土圧センサ６０により検出された土圧を表す信号を受信する。判定部６１は、土圧センサ６０により検出された土圧の大きさ、当該土圧の経時変化、過去に検出した各種の土質の基準土圧などのデータを用いて、カッタヘッド１１の土砂通過部３６の現在の閉塞状態を判定する。

【0138】

カッタヘッド１１の土砂通過部３６に対して掘削土砂の固着物３が固着している場合、当該固着物３に対して貫入部材５１を貫入するときの貫入抵抗は、固結していない掘削土砂に対して貫入部材５１を貫入するときの貫入抵抗よりも、高くなる。また、硬い固着物３が強固に固着している場合、貫入部材５１を貫入するときの貫入抵抗は、より大きくなる。

【0139】

本実施形態では、貫入部材５１に設けられた土圧センサ６０によって、貫入部材５１を貫入するときの貫入抵抗を表す指標として、貫入部材５１の先端の土圧を検出する。判定部６１は、当該土圧に基づいて、固着物３による土砂通過部３６の閉塞状態（例えば、閉塞の有無、固着物３の強度など）を判定する。さらに、判定部６１は、閉塞状態の判定結果に基づいて、閉塞解除機構５０による閉塞解除動作を実行するか否かや、その実行頻度、実行対象の土砂通過部３６の選定などを判断することもできる。

【0140】

トンネル掘削途中の適宜のタイミングで、カッタヘッド１１の回転を停止して、閉塞解除機構５０を用いて、上記の土圧の検出と閉塞状態の判定を行うことが好ましい。これにより、カッタヘッド１１の複数の土砂通過部３６の閉塞状態を適宜把握して、閉塞解除機構３０による閉塞解除動作を適切なタイミングと頻度で実行することができる。よって、不要な閉塞解除動作をすることなく、閉塞解除動作を効率的かつ効果的に実施して、トンネル掘削作業の効率化を図ることができる。

【0141】

さらに、上記のような貫入部材５１を貫入するときの土圧の検出に関連し、貫入部材５１の進退ストロークを検出するストローク計をさらに設けて、貫入部材５１の進退ストロークから把握できる進退状況と、上記土圧の変化とを関連付けて把握することが好ましい。これにより、土砂通過部３６の閉塞状態などの掘削状況をより正確に把握することが可能になり、閉塞解除動作をより適切に実施できる。

【0142】

なお、上記ストローク計を設けることは、上記土圧の検出以外の場面でも有用である。そこで、土圧を監視しない場合であっても、ストローク計により貫入部材５１の進退ストロークを検出し、当該検出結果に基づいて掘削状況を把握することは有効である。例えば、ストロークから、貫入部材５１が土砂通過部３６まで挿入できたかどうかを把握することによって、土砂通過部３６が閉塞しているかどうか、また、閉塞が解除できたかどうかの把握が可能となるなど、掘削状況を有効に把握できる。

【0143】

（２）貫入部材の先端形状
図１６に示すように、閉塞解除機構５０の貫入部材５１の先端に、先端が尖ったドリル７０を設けることが好ましい。また、ドリル７０を設ける代わりに、貫入部材５１の先端を鋭利な形状にしてもよい。

【0144】

以上のように、貫入部材５１の先端にドリル７０を設ける、あるいは、貫入部材５１の先端を鋭利な形状にすることで、土砂通過部３６内の掘削土砂の固着物３に対して貫入部材５１を貫入するときに、固着物３に対して貫入部材５１を食い込ませる楔効果を期待することができる。よって、硬い固着物３に対しても貫入部材５１を容易に貫入することができる。

【0145】

（３）貫入部材の回転、振動
上記第１、第２の実施形態では、貫入部材５１を軸方向に進退させる進退駆動部５２を設けたが、第３の実施形態では、さらに、貫入部材５１の貫入時に貫入部材５１を回転、振動させるための駆動部を設けてもよい。

【0146】

図１７は、貫入部材５１を回転させる回転駆動部８０を備えた閉塞解除機構５０を示す斜視図である。

【0147】

図１７に示すように、閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と、進退駆動部５２と、回転駆動部８０を備える。進退駆動部５２は、上述した支持部５３と、一対の伸縮ジャッキ５５、５５とを備える。進退駆動部５２による貫入部材５１の進退動作は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。

【0148】

回転駆動部８０は、モータ８１と、モータ８１の回転軸に装着されたピニオン８２と、ピニオン８２と係合する歯車８３とを備える。歯車８３は、貫入部材５１に連結されている。

【0149】

かかる回転駆動部８０は、モータ８１を駆動することによりピニオン８２を回転させ、ピニオン８２の回転力を歯車８３を介して貫入部材５１に伝達して、貫入部材５１を回転させる。例えば、回転駆動部８０は、貫入部材５１を正方向または逆方向に連続的に回転させることができる。また、回転駆動部８０は、貫入部材５１を所定の回転角度範囲内で正逆両方向に交互に回動させて、搖動させることもできる。

【0150】

このように回転駆動部８０により貫入部材５１を連続的に回転または搖動させながら、進退駆動部５２により貫入部材５１を前進させて土砂通過部３６に貫入することで、硬い固着物３に対しても、回転する貫入部材５１を容易に貫入することができる。

【0151】

また、閉塞解除機構５０は、貫入部材５１を振動させる振動駆動部（図示せず。）をさらに備えてもよい。振動駆動部は、例えば、貫入部材５１の全体を振動させる加振装置であってもよいし、貫入部材５１の先端部に設けられるバイブレータであってもよい。また、振動駆動部による貫入部材５１の振動方向は、貫入部材５１の軸方向であってもよいし、貫入部材５１の径方向であってもよい。

【0152】

かかる振動駆動部により貫入部材５１を振動させながら、進退駆動部５２により貫入部材５１を前進させて土砂通過部３６に貫入することで、硬い固着物３に対しても、振動する貫入部材５１を容易に貫入することができる。同時に、固着・閉塞部に対して振動を伝えて、固着・閉塞部を加振することにより、振動の作用で固着・閉塞が解除されることも期待できる。さらに、上記の回転駆動部８０と振動駆動部を組合わせて適用して、貫入部材５１を回転および振動させながら土砂通過部３６に貫入すれば、貫入部材５１を固着物３に対してより好適に貫入させることができる。

【0153】

なお、図示はしないが、チャンバ１７内で閉塞解除機構５０の全体を移動（例えば、所定の回転角度範囲内で搖動）させることで、土砂通過部３６内で貫入部材５１を移動させることも可能である。これにより、当該移動する貫入部材５１によって、土砂通過部３６内の固着物３や掘削土砂を強制的に移動させる効果を高めることができる。

【0154】

（４）中空部材からなる貫入部材
上記第１、第２の実施形態では、貫入部材５１を中実の棒状部材で構成したが、図１８および図１９に示すように、貫入部材５１を、中空部材、例えば、中空のパイプで構成してもよい。

【0155】

図１８は、第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０の動作を示す工程図である。図１９は、第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図１８では、貫入部材５１を軸方向に進退させる進退駆動部５２の図示は省略してある。

【0156】

図１８および図１９に示すように、第３の実施形態に係る閉塞解除機構５０は、貫入部材５１と、進退駆動部５２と、支持部５３と、中心棒５９とを備える。

【0157】

貫入部材５１は、中空のパイプで構成されており、支持部５３も中空のパイプで構成されている。一方、中心棒５９は、中実の棒状部材で構成されている。貫入部材５１と支持部５３は二重管構造となっており、貫入部材５１は支持部５３の内部に隙間なく収容される。中心棒５９は、貫入部材５１の内部に隙間なく収容される。

【0158】

支持部５３は、隔壁１２の開口部１２ｂを軸方向に貫通するように配置され、隔壁１２に固定されている。貫入部材５１は、中空の支持部５３内に軸方向に摺動可能に配置される。中心棒５９は、中空の貫入部材５１内に配置され、軸方向に摺動不能に固定されている。図１９に示すように、進退駆動部５２により貫入部材５１を後方から押すことによって、貫入部材５１は支持部５３および中心棒５９に対して軸方向前方に相対移動可能に構成されている。

【0159】

ここで、図１８を参照して、上記構成の閉塞解除機構５０により土砂通過部３６の閉塞を解除する動作について説明する。

【0160】

図１８Ａに示すように、カッタヘッド１１の土砂通過部３６が、掘削土砂の固着物３により閉塞されている初期状態を考える。この図１８Ａの初期状態から、図１８Ｂおよび図１８Ｃに示すように、中空のパイプからなる貫入部材５１のみを軸方向に前進させると、貫入部材５１は土砂通過部３６に挿入されて、土砂通過部３６内の固着物３に貫入される。すると、貫入部材５１の先端の開口から貫入部材５１の内部に、土砂通過部３６内の固着物３の一部（固着物３ａ）が進入してくる。この段階で、土砂通過部３６内の固着物３ａは、中空のパイプからなる貫入部材５１によってリング状にカットされ、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、貫入部材５１の外部の固着物３に対して縁が切られた状態となる。

【0161】

その後、図１８Ｄに示すように、貫入部材５１を軸方向に後退させると、貫入部材５１は支持部５３内に収容されるが、貫入部材５１内の固着物３ａは、固定された中心棒５９により貫入部材５１の外部に押し出される。この結果、図１８Ｄに示すように、貫入部材５１の貫入時に縁が切られた固着物３ａが、元の固着物３から切り離される。切り離された固着物３ａは、カッタヘッド１１の土砂通過部３６からチャンバ１７内に移動して、排出される。このようにして、貫入部材５１の貫入により、土砂通過部３６内の固着物３を破壊して、土砂通過部３６の閉塞を解除することができる。

【0162】

なお、図１８では、中心棒５９は摺動不能（摺動固定）としたが、中心棒５９を摺動させてもよい。以下で、中心棒５９を摺動させる形態について、説明する。

【0163】

（４Ａ）第１変更例
ここで、図２０を参照して、第３の実施形態の第１変更例として、中心棒５９を後退させる例について説明する。図２０は、第３の実施形態の第１変更例に係る閉塞解除機構５０の動作を示す工程図である。

【0164】

図２０に示す第１変更例でも、図１８の例と同様に、貫入部材５１と支持部５３は二重管構造となっており、中心棒５９は、貫入部材５１の内部に隙間なく収容される。以下に、図２０に示す第１変更例に係る閉塞解除機構５０の動作について説明する。

【0165】

まず、図２０Ａに示すように、カッタヘッド１１の土砂通過部３６が、掘削土砂の固着物３により閉塞されている初期状態を考える。この図２０Ａの初期状態から、図２０Ｂに示すように、中空のパイプからなる貫入部材５１のみを軸方向に前進させて、土砂通過部３６内の固着物３に貫入する。すると、土砂通過部３６内の固着物３の一部（固着物３ａ）が、貫入部材５１の先端の開口から貫入部材５１の内部に進入する。この結果、土砂通過部３６内の固着物３は、貫入部材５１によってリング状にカットされ、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、貫入部材５１の外部の固着物３に対して縁が切られた状態となる。

【0166】

次いで、図２０Ｃに示すように、貫入部材５１を後退させずに、中心棒５９のみを軸方向に所定ストロークだけ後退させて、機内方向に引き込む。すると、中心棒５９の後退により生じる負圧により、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、軸方向後方に引き込まれる。その後、図２０Ｄに示すように、貫入部材５１のみを軸方向に上記所定ストロークだけ後退させて、機内方向に引き込み、支持部５３内に収容する。すると、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、中心棒５９の前方に留まったままとなるので、後退する貫入部材５１の前方側の内部に位置することとなる。

【0167】

次いで、図２０Ｅに示すように、中心棒５９のみを軸方向に上記所定ストロークだけ前進させる。すると、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、前進する中心棒５９により押されて、貫入部材５１内から押し出され、チャンバ１７内に排出される。この図２０Ｅに示す段階で、閉塞解除機構５０の各部の配置は、図２０Ａに示した初期状態に戻る。

【0168】

以上のような第１変更例に係る閉塞解除機構５０の動作によれば、図２０Ａ～Ｅのようにして、貫入部材５１と中心棒５９を独立的に進退させることにより、土砂通過部３６を閉塞する固着物３を好適に切り出して、土砂通過部３６の閉塞を解除することができ、さらには、貫入部材５１の内部の固着物３ａをチャンバ１７内に円滑に排出することで、貫入部材５１の内部の固着物３ａの滞留を防ぐことができる。

【0169】

なお、上記図２０の動作例では、まず、図２０Ｃに示すように中心棒５９のみを後退させた後に、図２０Ｄに示すように貫入部材５１を後退させたが、かかる例に限定されない。例えば、図２０Ｂに示す状態から、貫入部材５１および中心棒５９の双方を同時に後退させて、図２０Ｄに示す状態としてもよい。これによっても、土砂通過部３６を閉塞する固着物３を貫入部材５１内に切り出して、チャンバ１７内に排出することは可能である。

【0170】

（４Ｂ）第２変更例
次に、図２１および図２２を参照して、第３の実施形態の第２変更例について説明する。図２１および図２２は、第３の実施形態の第２変更例に係る閉塞解除機構５０の動作を示す工程図である。

【0171】

図２１および図２２に示す第２変更例では、上記固定式の支持部５３に加えて、可動式支持部５３Ａが追加されており、貫入部材５１と支持部５３と可動式支持部５３Ａは三重管構造となっている。

【0172】

可動式支持部５３Ａは、中空のパイプで構成され、固定式の支持部５３の内部に隙間なく設けられ、かつ、軸方向に摺動可能に設けられる。可動式支持部５３Ａは、不図示の進退駆動部によって軸方向に進退可能に設けられる。可動式支持部５３Ａの軸方向の長さは、固定式の支持部５３の軸方向の長さよりも長い。ここで、固定式の支持部５３は、可動式支持部５３Ａを設けたことにより、チャンバ１７へは突き出さない又は、突き出しても少量とすることができる。また、貫入部材５１は、可動式支持部５３Ａの内部に隙間なく収容され、中心棒５９は、貫入部材５１の内部に隙間なく収容される。これら貫入部材５１、可動式支持部５３Ａおよび中心棒５９は、相互に独立して、軸方向に進退可能に設けられている。

【0173】

以下に、図２１および図２２に示す第２変更例に係る閉塞解除機構５０の動作について説明する。あ

【0174】

第２変更例では、まず、初期状態（図２１Ａ参照。）から、貫入部材５１のみを軸方向に前進させて、土砂通過部３６内の固着物３に貫入し、当該固着物３の一部（固着物３ａ）を貫入部材５１の内部に取り込む（図２１Ｂ参照。）。次いで、中心棒５９を後退させた後に貫入部材５１を後退させるか（図２１Ｃ、図２２Ｄ参照。）、あるいは、中心棒５９と貫入部材５１を同時に後退させる（図２１Ｃを飛ばして図２２Ｄ参照。）。

【0175】

この結果、図２２Ｄに示すように、貫入部材５１の前方側の内部に固着物３ａが取り込まれた状態となる。次いで、図２２Ｅに示すように、中心棒５９を移動させずに、可動式支持部５３Ａおよび貫入部材５１を後退させて、機内方向に引きこむ。すると、貫入部材５１の内部の固着物３ａは、中心棒５９により貫入部材５１内から押し出されて、チャンバ１７内に排出される。

【0176】

その後、図２２Ｆに示すように、可動式支持部５３Ａ、貫入部材５１および中心棒５９を前進させて、チャンバ１７側に突き出す。この図２２Ｆに示す段階で、閉塞解除機構５０の各部の配置は、初期状態に戻る。

【0177】

以上の第２変更例によれば、排出工程（図２２Ｅ参照。）において、貫入部材５１および可動式支持部５３Ａを後方に退避させることで、チャンバ１７内における貫入部材５１の前方に比較的広い排出スペースを確保できる。したがって、貫入部材５１内からチャンバ１７内に固着物３ａの土砂を排出するときに、チャンバ１７内の比較的広い空間に対して土砂を円滑に排出できる。よって、第２変更例に係る閉塞解除機構５０の装置構成と動作にすることも有用である。

【0178】

なお、第２変更例においては、可動式支持部５３Ａも摺動可能となっているので、図２１Ｂの可動式支持部５３Ａ、貫入部材５１および中心棒５９がすべて前進限にある状態から、図２２Ｅの可動式支持部５３Ａ、貫入部材５１および中心棒５９がすべて後退限にある状態までの過程で、機能を損なわない範囲で、適宜、動作順序を入れ替えてもよい。加えて、この第２変更例においては、図２１Ａにおける、可動式支持部５３Ａ、貫入部材５１および中心棒５９の前進量を制御することで、固定翼としての機能の有無を切り替えることも可能である。

【0179】

（４Ｃ）まとめ
以上のように、第３の実施形態によれば、閉塞解除機構５０は、中空のパイプで構成された貫入部材５１を土砂通過部３６内の固着物３に貫入することにより、固着物３をリング状にカットする。これにより、貫入部材５１を土砂通過部３６の固着物３に貫入するときに、貫入部材５１により押し退ける土砂量が少なくて済むので、掘削土砂の固着物３に対する貫入部材５１の貫入抵抗を低減でき、地山に与える影響が少なくて済む。また、パイプ状の貫入部材５１の内部に固着物３の一部を取り込んで、固着物３の縁を切ることで、固着物３を好適に破壊できる。よって、固着物３による土砂通過部３６の閉塞を、より適切に解除することができる。さらに、上記のように貫入部材５１の貫入抵抗を低減できれば、進退駆動部５２の出力も小さくて済む。よって、進退駆動部５２の装置構成をコンパクトにできるので、閉塞解除機構５０全体の装置構成もコンパクトにできる。さらには、貫入部材５１の内部の固着物３ａをチャンバ１７内に円滑に排出することで、貫入部材５１の内部の固着物３ａの滞留を防ぐことができる。

【0180】

<７．トンネル掘削機によるトンネル施工方法>
以上、本実施形態に係るトンネル掘削機１の構成について詳述した。次に、本実施形態に係るトンネル掘削機１を用いたトンネル施工方法と、トンネル掘削機１の動作について説明する。

【0181】

本実施形態に係るトンネル掘削機１を用いてトンネル構造体を施工する場合、図１に示すように、まず、カッタヘッド１１を回転させながら、複数の推進ジャッキ１９を伸長させて既設のセグメントＳに押し付ける。これにより、掘削機本体１０がその既設のセグメントＳから推進反力を得て前進すると共に、回転するカッタヘッド１１によりトンネル掘削機１の前方の切羽の地山が掘削されて、トンネルＴの掘削が進行する。

【0182】

このカッタヘッド１１による掘削時には、多数のカッタビット３５の先端部は切羽最前端位置である切羽掘削面２に配置され、当該カッタビット３５は切羽掘削面２に沿って周回しながら、当該切羽掘削面２の地山を切削する。

【0183】

かかる掘削時には、添加材（加泥材または気泡材）、水等を含む注入液が、供給機構（図示せず。）によりカッタヘッド１１まで供給されている。当該注入液は、カッタヘッド１１に設けられた注入孔（図示せず。）を通じて、掘削土砂に注入される。これにより、切羽とカッタヘッド１１前面との間の領域で、注入液に含まれる添加材の作用により掘削土砂が改良土となり、当該掘削土砂の塑性流動性や固着防止性、止水性などが向上する。

【0184】

上記掘削によって発生した掘削土砂は、カッタヘッド１１の開口部である土砂通過部３６を通じてチャンバ１７内に取り込まれて蓄積される。チャンバ１７は、蓄積された掘削土砂によって所定の内圧に維持される。そして、チャンバ１７内に蓄積された掘削土砂は、隔壁１２の下部の排出口１２ａを通じて、スクリューコンベヤ２０の筒体２２の先端部内に移動する。そして、掘削土砂は、駆動部２５により回転するスクリュー羽根２１によって、スクリューコンベヤ２０の筒体２２内を後方側に向けて運搬されて、後部側の土砂排出口から排出される。

【0185】

また、上記のような掘削および排土動作と同時に、収縮させた推進ジャッキ１９の後方側において、エレクタ装置によって、セグメントＳがトンネルＴの内壁面に沿ってリング状に順次組み立てられる。

【0186】

以上のようにして、トンネル掘削機１は、カッタヘッド１１の掘削量に見合う土砂量を、スクリューコンベヤ２０によって円滑に排出して、チャンバ１７内を常に掘削土砂によって充満させることにより、切羽の安定化を図りつつ、トンネルＴを連続的に掘削する。これと同時に、推進ジャッキ１９の伸長によって、既設のセグメントＳから推進反力を得て掘進しながら、推進ジャッキ１９の後方側において、新設のセグメントＳが組み立てられる。

【0187】

ところで、上記のような掘削途中に、カッタヘッド１１の土砂通過部３６に掘削土砂の固着物３が滞留し、極端な場合には、土砂通過部３６の一部（特に、カッタヘッド１１の中央部付近の特定領域４）が固着物３により閉塞する場合がある。かかる場合には、上述した閉塞解除機構５０を用いて、土砂通過部３６に滞留、固着している掘削土砂を強制的に移動させる強制移動動作（閉塞解除動作、閉塞防止動作）が実行される。かかる強制移動動作（閉塞解除動作、閉塞防止動作）は、カッタヘッド１１の回転を停止して、トンネル掘削動作を一時的に停止した状態で、行われることが好ましい。この理由は、カッタヘッド１１の回転中には、閉塞解除機構５０の貫入部材５１を土砂通過部３６に挿入することが困難であるからである。また、トンネル掘削動作の停止時は、一般的に、掘削を停止して、エレクタ装置によりセグメントＳの組立を行う時間帯となるが、この時間帯に強制移動動作を行って、土砂通過部３６に対する掘削土砂の固着を解消できれば、その後のトンネル掘削再開時における掘削土砂の排土を円滑に実行でき、掘削作業の効率化を図ることも期待できる。

【0188】

このような強制移動動作（閉塞解除動作、閉塞防止動作）を定期的または不定期に実施することで、カッタヘッド１１の土砂通過部３６において掘削土砂が滞留、固着することを抑制できる。よって、土砂通過部３６が掘削土砂の固着物３により閉塞することを抑制でき、土砂通過部３６を通じてチャンバ１７内に掘削土砂を円滑に取り込んで、効率良く排出可能にすることができる。

【0189】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0190】

例えば、上記本実施形態では、土砂通過部３６のうち閉塞解除対象の領域が、図２、図３に示したように、カッタヘッド１１の中央部周辺において土砂通過部３６が楔状に狭くなっている特定領域４である例について説明したが、本発明は、かかる例に限定されない。本発明の閉塞解除対象の領域は、土砂通過部のうち、他の領域よりも掘削土砂の固着物により閉塞しやすい領域であれば、任意の領域であってよく、例えば、カッタスポーク３３と補助カッタスポーク３７と内周リング３２などの交差部において、構造体が密集して、土砂通過部が狭くなっている領域であってもよい。

【0191】

また、上記実施形態では、隔壁１２に閉塞解除機構５０を１つだけ設置したが、かかる例に限定されず、閉塞解除機構５０を２つ以上設置してもよい。例えば、カッタヘッド１１の径方向に２つ以上の閉塞解除機構５０を併設してもよい。これにより、径方向の内側に配置された第１の閉塞解除機構５０により、土砂通過部３６のうち内周側の領域の閉塞を解除しつつ、径方向外側に配置された第２の閉塞解除機構５０により、当該土砂通過部３６のうち外周側の領域の閉塞を解除することができる。また、隔壁１２の周方向に２つ以上の閉塞解除機構５０を併設してもよい。これにより、２つ以上の土砂通過部３６に対して２つ以上の閉塞解除機構５０の貫入部材５１を貫入させて、当該２つ以上の土砂通過部３６の閉塞を同時に解除することができる。

【符号の説明】

【0192】

１ トンネル掘削機
２ 切羽掘削面
３ 固着物
４ 特定領域
１０ 掘削機本体
１１ カッタヘッド
１２ 隔壁
１２ａ 排出口
１２ｂ 開口部
１３ カッタ回転軸
１７ チャンバ
１９ 推進ジャッキ
２０ スクリューコンベヤ
３３ カッタスポーク
３３ａ カッタスポークの前面
３５ カッタビット
３５Ａ 先行ビット
３５Ｂ ティースビット
３６ 土砂通過部
３７ 補助カッタスポーク
３８ 中空空間
３９ 面板
４０ 固定翼
４２ 撹拌翼
５０ 閉塞解除機構
５１ 貫入部材
５２ 進退駆動部
５３ 支持部
５３ａ シール材
５３Ａ 可動式支持部
５５、５７ 伸縮ジャッキ
５９ 中心棒
６０ 土圧センサ
６１ 判定部
７０ ドリル
８０ 回転駆動部
Ｓ セグメント
Ｔ トンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】