特開 2024-139578 シールド掘進機及びシールド掘進機における空気抜き方法

(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】P2024139578

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】シールド掘進機及びシールド掘進機における空気抜き方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/12 20060101AFI20241002BHJP

   E21D 9/093 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

E21D9/12 Z

E21D9/093 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050584

(22)【出願日】2023-03-27

(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】串田 慎二

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC06

2D054AD11

2D054BA03

2D054BA14

2D054CA03

2D054DA03

2D054FA03

2D054GA10

2D054GA24

2D054GA25

2D054GA52

2D054GA63

2D054GA66

2D054GA94

(57)【要約】

【課題】チャンバ内に溜まった空気を排出できるシールド掘進機を提供する。
【解決手段】シールド掘進機１は、回転式のカッタ３と、カッタ３の後方に設けられるスキンプレート２と、スキンプレート２内に設けられ、スキンプレート２内を前後方向に仕切る隔壁４と、カッタ２と隔壁４との間に形成され、土砂が滞留するチャンバ２ａと、チャンバ２ａ内の土砂の状態を検出する検出器と、隔壁４に開口して設けられ、チャンバ２ａ内に連通する連通管２１と、連通管２１に設けられ、チャンバ２ａ内に溜まった空気を排出するためのバルブ２２と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転式のカッタと、
前記カッタの後方に設けられるスキンプレートと、
前記スキンプレート内に設けられ、前記スキンプレート内を前後方向に仕切る隔壁と、
前記カッタと前記隔壁との間に形成され、土砂が滞留するチャンバと、
前記チャンバ内の土砂の状態を検出する検出器と、
前記隔壁に開口して設けられ、前記チャンバ内に連通する連通管と、
前記連通管に設けられ、前記チャンバ内に溜まった空気を排出するための排気制御装置と、を備えたシールド掘進機。

【請求項2】

前記連通管は、
前記隔壁を貫通し、一端が前記チャンバ内に開口する第１連通管と、
前記第１連通管の周壁に開口するように接続され、前記排気制御装置が設けられる第２連通管と、を有し、
前記シールド掘進機は、
前記第１連通管の一端側の開口を塞いで前記チャンバ内の空間と前記第２連通管との連通を遮断する遮断位置と、前記チャンバ内の空間と前記第２連通管との連通を許容する連通位置と、の間で、前記第１連通管の内壁に沿って摺動する摺動部材を駆動する駆動装置をさらに備えた請求項１に記載のシールド掘進機。

【請求項3】

前記連通管には、前記排気制御装置内を洗浄するための洗浄水を注入可能な注入口が設けられる請求項１に記載のシールド掘進機。

【請求項4】

前記排気制御装置の下流側に設けられ、前記排気制御装置を通過した空気ないし土砂を貯留するタンクをさらに備えた請求項１に記載のシールド掘進機。

【請求項5】

前記排気制御装置の動作を制御するコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、前記検出器によって検出された前記チャンバ内の土砂の状態に応じて、前記排気制御装置を作動させる請求項１に記載のシールド掘進機。

【請求項6】

回転式のカッタと、
前記カッタの後方に設けられるスキンプレートと、
前記スキンプレート内に設けられ、前記スキンプレート内を前後方向に仕切る隔壁と、
前記カッタと前記隔壁との間に形成され、土砂が滞留するチャンバと、
前記チャンバ内の土砂の状態を検出する検出器と、
前記隔壁に開口して設けられ、前記チャンバ内に連通する連通管と、
前記連通管に設けられ、前記チャンバ内に溜まった空気を排出するための排気制御装置と、を備えたシールド掘進機における空気抜き方法であって、
前記チャンバ内の土砂の状態を検出し、
前記チャンバ内に空気が溜まっている場合には、前記排気制御装置を作動させて前記チャンバ内に溜まった空気を排出する空気抜き方法。

【請求項7】

前記チャンバ内に溜まった空気を排出する際に、前記チャンバ内の圧力を所定値以上に維持する請求項６に記載の空気抜き方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールド掘進機及びシールド掘進機における空気抜き方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、地盤を切削するカッタと、カッタの後方に設けられ、掘削土砂が導かれるチャンバとを備えたシールド掘進機が開示されている。また、特許文献１には、カッタヘッドから気泡を添加し、切羽で地盤を掘削して生じた土砂と混練撹拌することにより、泥土の塑性流動化を促進する気泡シールド工法により掘削することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１３８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のようなシールド掘進機では、掘削した土砂とともにチャンバ内に空気が取り込まれ、チャンバ内に溜まってしまうことがある。このようなチャンバ内に溜まった空気が、シールド掘進機の隙間から地盤に漏出すると、空気が地盤の土砂と入れ代わりながら地面に向けて上昇するなどして、地盤が脆弱化するおそれがある。

【0005】

本発明は、チャンバ内に溜まった空気を排出できるシールド掘進機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】

【0006】

本発明は、回転式のカッタと、カッタの後方に設けられるスキンプレートと、スキンプレート内に設けられ、スキンプレート内を前後方向に仕切る隔壁と、カッタと隔壁との間に形成され、土砂が滞留するチャンバと、チャンバ内の土砂の状態を検出する検出器と、隔壁に開口して設けられ、チャンバ内に連通する連通管と、連通管に設けられ、前記チャンバ内に溜まった空気を排出するための排気制御装置と、を備えたシールド掘進機である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、シールド掘進機において、チャンバ内に溜まった空気を排出できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の概略構成を示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るシールド掘進機のカッタヘッドの正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る空気抜き機構の構成を示す概略図である。

【図4】チャンバ内の土砂の状態を説明するための図である。

【図5】変形例に係る空気抜き機構の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

図１を参照して、本発明の実施形態に係るシールド掘進機１について説明する。シールド掘進機１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に後述のセグメントリング９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。以下では、シールド掘進機１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。

【0011】

図１は、シールド掘進機１の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１の前方からシールド掘進機１を見た図であり、カッタヘッド３の正面図である。

【0012】

本実施形態のシールド掘進機１は、気泡シールド工法に用いられる。図１に示すように、シールド掘進機１は、地山の内壁Ｗ１を支持可能な筒状のスキンプレート２と、スキンプレート２に装着された回転式のカッタヘッド３（カッタ）と、スキンプレート２内に設けられ、スキンプレート２内を前後方向に仕切る隔壁４と、を備える。スキンプレート２の内部では、シールド掘進機１の前進に伴ってセグメントリング９が順次構築される。なお、スキンプレート２の断面形状は円形に限定されず、楕円状や矩形であってもよい。

【0013】

スキンプレート２は、カッタヘッド３の後方に設けられる。スキンプレート２の隔壁４より後方の内壁には、ジャッキ５が固定される。ジャッキ５は、セグメントリング９から反力を得てスキンプレート２を前方に推進し、カッタヘッド３を地山に押付ける。スキンプレート２が推進されてセグメントリング９がスキンプレート２から出ると、セグメントリング９の外周面と地山の内壁Ｗ１との間に裏込め材（図示省略）が充填される。

【0014】

カッタヘッド３は、スキンプレート２の外径と略等しい大きさの外径を有する円盤状の構造体である。図２に示すように、カッタヘッド３は、回転軸Ｃ１を中心として放射状に延びる中空状のスポーク部３１と、スポーク部３１の先端側が接続される円環状のリング部３２と、隣り合うスポーク部３１間に形成される開口部３３と、スポーク部３１の掘削面（切羽）と対向する面に周方向及び径方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカッタビット３４，３５と、を有する。

【0015】

図１に示すように、カッタヘッド３は、カッタシャフト６ａ及び減速機構６ｂを介してモータ６に連結され、モータ６の駆動によりスキンプレート２の前方で回転駆動する。カッタヘッド３が地山に押付けられた状態で回転すると、地山がカッタビット３４，３５により掘削される。

【0016】

カッタヘッド３と隔壁４との間には、チャンバ２ａが形成される。カッタヘッド３の掘削によって生じた土砂は、カッタヘッド３に設けられた開口部３３（図２参照）を通じてチャンバ２ａ内へと導かれる。

【0017】

隔壁４には、チャンバ２ａ内の土砂の状態を検出する検出器が取り付けられる。本実施形態では、検出器は、チャンバ２ａ内の土砂の比抵抗を検出する比抵抗計４０である（図１参照）。チャンバ２ａ内の土砂の状態を検出する検出器は、ロードセルを用いた圧力（土圧）を検出する土圧計の他、隔壁４等の部材の歪を検出する歪計等であってもよい。

【0018】

カッタヘッド３の各スポーク部３１には、チャンバ２ａ内に向かって突出した撹拌棒（図示せず）が設けられている。攪拌棒は、カッタヘッド３の回転に伴って、チャンバ２ａ内に滞留した土砂を撹拌する。

【0019】

図１に示すように、隔壁４には、チャンバ２ａ内の土砂を隔壁４の後方へ排出するためのスクリュコンベア７が設けられる。また、隔壁４には、チャンバ２ａ内に滞留した土砂を撹拌するために、チャンバ２ａ内に向かって突出する複数の固定翼（図示せず）が設けられる。

【0020】

シールド掘進機１では、チャンバ２ａ内を土砂で充満させてチャンバ２ａに土砂の圧力（土圧）を生じさせることにより、切羽面の土圧及び地下水圧を抑え切羽面を安定させることができる。チャンバ２ａ内の土圧は、スクリュコンベア７によってチャンバ２ａ内の土砂の排出量を制御する、あるいは、シールド掘進機１の掘削速度を制御することにより、調整される。なお、チャンバ２ａ内の土圧は、チャンバ２ａ内の土砂に、例えば、加泥材を含有する水溶液（液体）を注入することによっても調整できる。

【0021】

図１に示すように、シールド掘進機１は、掘削した土砂の流動性を高めることを目的として、切羽に気泡を注入する気泡注入管１０をさらに備える。気泡注入管１０は、一方がポンプ等の気泡供給装置（図示せず）と接続されており、他方がカッタヘッド３の前面に開口している。

【0022】

シールド掘進機１は、気泡供給装置において気泡剤を発泡させることで得られたシェービングクリーム状の気泡を切羽面に注入しながら掘進する。切羽面に注入された気泡は、掘削した土砂の流動性と止水性を向上させ、かつ、チャンバ２ａ内での土砂の付着を抑制する。これにより、切羽の安定を保持しつつ掘進をスムーズに行うことができる。気泡剤としては、例えば、陰イオン界面活性剤が用いられている。なお、気泡をチャンバ２ａ内に注入してもよい。

【0023】

このように構成されたシールド掘進機１は、カッタヘッド３を回転して地山を掘削しながら、ジャッキ５を伸長させて地山を掘進する。地山には、掘削坑が掘削されるとともに、掘削坑の内周面に沿ってセグメントリング９が順次組み立てられることによってシールドトンネルＴが構築される。掘削坑の内周面とセグメントリング９の外周面との間に生じる間隙に裏込め材を注入することで、セグメントリング９は裏込め材を介して地山に強固に結合された状態となる。

【0024】

ところで、シールド掘進機１において、チャンバ２ａ内に取り込まれた土砂に付着した気泡が弾けて、チャンバ２ａ内に空気が蓄積されることがある。空気は土砂に比べ比重が小さいので、チャンバ２ａ内の土砂が攪拌されている間に、チャンバ２ａ内の上方に蓄積される。また、地盤を掘削することにより地盤中の土砂、地下水、空気がチャンバ２ａ内に取り込まれ、土砂と地下水はシールド掘進機１の外に排出されるが、空気が排出されずチャンバ２ａ内に蓄積されることもある。

【0025】

このようなチャンバ２ａ内に溜まった空気が、スキンプレート２の隙間などから地山に漏出すると、空気が地山の土砂と入れ代わりながら地面に向けて上昇するなどして、地山（地盤）が脆弱化するおそれがある。

【0026】

そこで、本実施形態のシールド掘進機１は、チャンバ２ａ内に溜まった空気を抜くための空気抜き機構２０を備えている。以下に、図１及び図３を参照しながら、空気抜き機構２０について、具体的に説明する。

【0027】

図１及び図３に示すように、空気抜き機構２０は、隔壁４に取り付けられる。図３に示すように、空気抜き機構２０は、隔壁４に開口して設けられチャンバ２ａ内に連通する連通管２１と、連通管２１に設けられチャンバ２ａ内に溜まった空気を排出するためのバルブ２２と、を有する。

【0028】

連通管２１は、隔壁４を貫通し、一端がチャンバ２ａ内に開口する開口２１ｄを有する第１連通管２１ａと、第１連通管２１ａの周壁に開口するように接続され、バルブ２２が設けられる第２連通管２１ｂと、第２連通管２１ｂより後方において、第１連通管２１ａの周壁に開口するように接続される第３連通管２１ｃと、を有する。第１連通管２１ａ、第２連通管２１ｂ及び第３連通管２１ｃは、例えば、断面が円形の金属管、あるいは、樹脂製のパイプによって構成される。第１連通管２１ａは、隔壁４の上方側、具体的には、隔壁４の最下点から隔壁４の高さの３／４より上方の領域において、隔壁４を貫通するようにして設けられる。なお、第１連通管２１ａは、可能な限り上方に設けられることが好ましい。

【0029】

第２連通管２１ｂは、第１連通管２１ａに直交するように取り付けられる。第２連通管２１ｂの出口側には、第２連通管２１ｂから空気とともに放出される土砂を受けるための容器２６が設けられる。なお、第２連通管２１ｂに延長用の接続管やホースなどを設けてもよい。また、図１及び図３に示す構成では、第２連通管２１ｂは、第１連通管２１ａとの接続部分が上方になっている（第２連通管２１ｂの出口側が下方になっている）が、これに限らず、第１連通管２１ａとの接続部分が下方になっていてもよいし、水平になっていてもよい。

【0030】

バルブ２２（排気制御装置）は、第２連通管２１ｂを開閉するバルブである。バルブ２２は、コントローラ３０によって開閉が制御される電動や流体駆動の開閉弁によって構成される。

【0031】

第３連通管２１ｃには、第３連通管２１ｃを開閉する手動のバルブ２５が設けられる。第３連通管２１ｃにおける第１連通管２１ａの接続部分との反対側は、洗浄時に、連通管２１内に洗浄水を注入するためのポンプ（図示せず）が接続される。なお、本実施形態の第３連通管２１ｃは、特許請求の範囲における「注入口」に相当する。

【0032】

空気抜き機構２０は、第１連通管２１ａの内壁に沿って摺動する摺動部材２３と、摺動部材２３を駆動する駆動装置２４と、をさらに有する。

【0033】

摺動部材２３は、第１連通管２１ａの内径よりもわずかに小さな外径を有する円柱状の部材によって形成される。摺動部材２３の外周面には、摺動部材２３の外周面と第１連通管２１ａの内周壁との間をシールするシール部材が設けられる。

【0034】

駆動装置２４は、ロッド２４ａを有する流体圧シリンダである。駆動装置２４は、第１連通管２１ａの他端側（後方側）の開口を塞ぐようにして、第１連通管２１ａに取り付けられる。ロッド２４ａの先端には、摺動部材２３が取り付けられる。これにより、摺動部材２３は、駆動装置２４の動作に伴って、第１連通管２１ａの一端側（チャンバ２ａ側）の開口２１ｄを塞いでチャンバ２ａ内の空間と第２連通管２１ｂとの連通を遮断する遮断位置Ｓと、チャンバ２ａ内の空間と第２連通管２１ｂとの連通を許容する連通位置Ｏと、の間を移動する。

【0035】

コントローラ３０は、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定し、この判定結果に基づいてバルブ２２の開閉、及び駆動装置２４の駆動を制御する。コントローラ３０は、バルブ２２の開閉、及び駆動装置２４の駆動を制御するだけでなく、ジャッキ５、モータ６及びスクリュコンベア７の駆動を制御する。なお、コントローラ３０は、複数のコンピュータによって構成されていてもよいし、１つのコンピュータによって構成されていてもよい。

【0036】

次に、空気抜き機構２０を用いた空気抜き方法について具体的に説明する。

【0037】

まず、図４を参照して、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かの判定方法について説明する。

【0038】

図４は、前方から見たチャンバ２ａ内の土砂の堆積状態、及び各比抵抗計４０によって検出された比抵抗値と比抵抗計４０の取付位置との関係を示すグラフである。なお、本実施形態では、複数の比抵抗計４０は、カッタヘッド３の回転方向に並んで配置されている。

【0039】

上述のように、カッタヘッド３には攪拌棒が取り付けられているため、チャンバ２ａ内に導かれた土砂は、カッタヘッド３の回転に伴って、チャンバ２ａ内でカッタヘッド３の回転方向（図４の矢印）に沿って持ち上げられながら攪拌される。

【0040】

このとき、気泡剤の気泡が破裂して放出された空気や掘削に伴って地山内から放出された空気がチャンバ２ａ内に蓄積する。空気は、土砂に比べ密度が小さいため、上方に蓄積する。また、土砂が回転方向の下側から上側に持ち上げられるときには、空気も土砂とともに下側から上側に持ち上げられる。そして、上側に持ち上げられた土砂が最高点に達すると、回転方向前方側へ崩れ落ちる。このとき、密度の小さな空気が上方に残り、密度の大きな土砂が下方に落ちることになる。したがって、空気は、図４に示すように、チャンバ２ａにおける回転軸Ｃ１を含む水平面より上方の領域で、かつ、回転軸Ｃ１を含む鉛直面より回転方向前方側の領域（領域Ｒ）に蓄積し、空気領域（空気層）を形成する。

【0041】

空気の比抵抗値は、土砂の比抵抗値に比べて大きい。そこで、コントローラ３０は、複数の比抵抗計４０によって検出された比抵抗値が所定値以上の場合に、その比抵抗計４０が設けられている場所に空気が溜まっていると判定する。

【0042】

また、領域Ｒに空気が蓄積することから、空気抜き機構２０は、第１連通管２１ａの開口２１ｄが領域Ｒに開口するように、隔壁４に取り付けられる。

【0043】

コントローラ３０は、チャンバ２ａ内に空気が溜まっていると判定した場合には、まず、駆動装置２４を駆動して、摺動部材２３を遮断位置Ｓから連通位置Ｏに移動させる。次いで、コントローラ３０は、バルブ２２を開く。これにより、チャンバ２ａ内の空気が、第１連通管２１ａから第２連通管２１ｂ及びバルブ２２を通って排出される。

【0044】

チャンバ２ａ内から空気抜き機構２０を通じて空気が排出されると、チャンバ２ａ内の土圧（圧力）が低下する。チャンバ２ａ内の土圧（圧力）が低下すると、切羽が不安定になる、あるいは、地下水が漏出するおそれがある。このため、チャンバ２ａ内の土圧が所定値以上に維持されるように、ジャッキ５の油圧、モータ６の回転速度、スクリュコンベア７の回転速度の少なくとも１つを制御する。このように、チャンバ２ａ内から空気を排出している間、チャンバ２ａ内の土圧を所定値以上に維持することで、切羽を安定させることができる。なお、チャンバ２ａ内の土圧は、チャンバ２ａ内の土砂に液体、例えば、加泥材を含有する溶液を注入することによっても調整できる。その他、周知の方法で、チャンバ２ａ内の土圧を所定値以上に維持することで、切羽を安定させることができる。

【0045】

チャンバ２ａ内から空気が排出されると、領域Ｒ内の下側から空気が土砂に置き換わることになる。空気が土砂に置き換わると、比抵抗計４０から比抵抗値が小さくなる。このため、チャンバ２ａ内から空気が排出されると、領域Ｒ内に位置する比抵抗計４０によって検出される比抵抗値は、下側から順次小さくなっていく。コントローラ３０は、隔壁４における第１連通管２１ａの開口２１ｄのすぐ下側に位置する比抵抗計４０ａによって検出された比抵抗値が、小さくなったことを検知すると、バルブ２２を閉じる。これにより、開口２１ｄから連通管２１内に土砂が流入することを防止できる。

【0046】

次に、コントローラ３０は、駆動装置２４を駆動して、摺動部材２３を連通位置Ｏから遮断位置Ｓへ移動させる。このように、摺動部材２３を連通位置Ｏから遮断位置Ｓへ移動させることで、第１連通管２１ａ内に流入してしまった土砂を、チャンバ２ａ内に押し戻すことができる。これにより、第１連通管２１ａ内に流入してしまった土砂がバルブ２２へ流入して、バルブ２２に不具合が起こることを防止できる。

【0047】

また、上述のように、第１連通管２１ａには、洗浄水を注入するための注入口（第３連通管２１ｃ）が設けられている。摺動部材２３が遮断位置Ｓに位置しているときに、バルブ２２を開弁し、第３連通管２１ｃから洗浄水を注入することで、第２連通管２１ｂ及びバルブ２２内を洗浄することができる。これにより、第２連通管２１ｂ及びバルブ２２内に滞留した土砂を洗い流すことができ、土砂によるバルブ２２の不具合を抑制できる。

【0048】

なお、上記実施形態では、空気抜きを実行する際に、コントローラ３０がバルブ２２及び駆動装置２４を駆動していたが、コントローラ３０を用いずに、作業者がバルブ２２及び駆動装置２４を操作することによって空気抜きを行ってもよい。具体的には、作業者が、比抵抗計４０によって検出された比抵抗値から、上述した判定方法と同じようにチャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定し、チャンバ２ａ内に空気が溜まっていると判定したときに、駆動装置２４及びバルブ２２を操作する。

【0049】

上記実施形態では、空気抜き機構２０を１カ所に設けているが、複数カ所設けるようにしてもよい。

【0050】

また、上記実施形態では、バルブ２２がコントローラ３０によって開閉制御される開閉弁である場合を例に説明したが、これに限らず、バルブ２２をリリーフバルブによって構成してもよい。この場合には、コントローラ３０が、駆動装置２４を制御して摺動部材２３を遮断位置Ｓから連通位置Ｏに移動させると、チャンバ２ａ内の空気は、第１連通管２１ａ及び第２連通管２１ｂを通ってリリーフバルブから自動的に排出される。リリーフバルブの上流側の圧力、つまり、チャンバ２ａ内の空気の圧力が、リリーフバルブの設定圧力まで低下すると、リリーフバルブは自動的に閉弁する。このような構成とすることで、コントローラ３０の制御対象を少なくすることができる。

【0051】

さらに、コントローラ３０が、比抵抗計４０によって検出された比抵抗値の大きさに応じて、バルブ２２の開度を調整するようにしてもよい。この場合には、比抵抗値が小さくなった場合に、バルブ２２の開度を小さくすることで、チャンバ２ａ内の圧力が過剰に低下することを防止できる。

【0052】

上記実施形態では、比抵抗計４０によって検出された比抵抗値に基づいて、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定しているが、チャンバ２ａ内の密度を検出する密度計を設け、密度計の検出値に基づいて、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定してもよい。空気と土砂とでは密度が大きく異なるため、密度計によって空気が滞留しているか否かを判定することができる。また、電磁波レーダー、超音波レーダー、電磁探査レーダーなどを用いて、チャンバ２ａ内の土砂の状態を検出して空気が滞留しているか否かを判定するようにしてもよい。

【0053】

さらに、土圧計を設け、土圧計によって検出された圧力に基づいて、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定するようにしてもよい。土砂が存在する領域と空気が存在する領域とでは圧力分布が異なる。そこで、土圧計によって検出された圧力からチャンバ２ａ内の圧力分布を求めて、空気が溜まっているか否かを判定するようにしてもよい。

【0054】

また、チャンバ２ａ内の温度を測定する温度計を設け、温度に基づいて、空気が溜まっているか否かを判定するようにしてもよい。土砂は空気に比べ、温度の変動が大きい。そこで、変動の小さな箇所を空気が溜まっていると判定するようにしてもよい。

【0055】

なお、これらの検出器を併用して空気が溜まっているか否かを判定するようにしてもよい。

【0056】

上記実施形態では、シールド掘進機１が、摺動部材２３及び駆動装置２４を備えている場合を例に説明したが、シールド掘進機１が、摺動部材２３及び駆動装置２４を備えていなくてもよい。この場合には、第１連通管２１ａにバルブ２２を設けることで、第２連通管２１ｂを無くすこともできる。

【0057】

また、図５に示すように、容器２６に換えて、バルブ２２（第２連通管２１ｂ）の下流側にバルブ２２を通過した空気ないし土砂を貯留する密閉型のタンク６０を設け、さらに、タンク６０の下流側にリリーフバルブ５０を設けるようにしてもよい。このようなタンク６０を設けることにより、第２連通管２１ｂの出口から勢いよく空気や土砂が吹き出したとき、タンク６０によって土砂を捕捉することができるとともに、坑内に排出される空気の勢いを弱めることができる。また、リリーフバルブ５０を設けることにより、タンク６０から坑内に吹き出す空気の勢いをさらに弱めることができる。さらに、バルブ２２が故障して閉弁しなくなった場合に、リリーフバルブ５０によって、チャンバ２ａと隔壁４より後方の空間との連通を遮断することができる。

【0058】

以上の実施形態のシールド掘進機１によれば、次の作用効果を奏する。

【0059】

シールド掘進機１では、比抵抗計４０によってチャンバ２ａ内の土砂の状態を検出して、チャンバ２ａ内に空気が溜まっているか否かを判定する。そして、チャンバ２ａ内に空気が溜まっていると判定された場合には、バルブ２２を開弁してチャンバ２ａ内に溜まった空気を排出する。このようにチャンバ２ａ内に溜まった空気を排出することで、チャンバ２ａ内に溜まった空気が、シールド掘進機１の隙間から地山に漏出して、地山（地盤）が脆弱化することを抑制できる。

【0060】

シールド掘進機１では、摺動部材２３を遮断位置Ｓに移動させることによって、第１連通管２１ａの開口２１ｄを塞いでチャンバ２ａ内の空間と第２連通管２１ｂとの連通を遮断することができる。これにより、バルブ２２に加え、摺動部材２３によっても、チャンバ２ａ内の空間を遮断することができるので、装置の安全性及び信頼性を高めることができる。

【0061】

また、摺動部材２３を連通位置Ｏから遮断位置Ｓに移動させることによって、第１連通管２１ａ内に流入した土砂を、チャンバ２ａ内に押し戻すことができる。これにより、バルブ２２へ土砂が流入することを抑制できるので、土砂がバルブ２２内に流入することによってバルブ２２に不具合が生じることを抑制できる。

【0062】

シールド掘進機１は、バルブ２２内を洗浄するための洗浄水を注入可能な注入口（第３連通管２１ｃ）を備えている。これにより、第２連通管２１ｂ及びバルブ２２内に滞留した土砂を洗い流すことができ、バルブ２２における土砂の流入による不具合を抑制できる。

【0063】

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。

【0064】

また、上記実施形態では、気泡シールド工法に用いられるシールド掘進機１に空気抜き機構２０を設けた場合を例に説明したが、これに限らず、空気抜き機構２０を泥土圧式シールド掘進機や泥水圧式シールド掘進機などに適用してもよい。これらの場合であっても、空気抜き機構２０によってチャンバ２ａ内に溜まった空気を排出することができる。

【0065】

上記実施形態では、バルブ２５が手動のバルブである場合を例に説明したが、バルブ２５は、コントローラ３０によって制御される電動や流体駆動のバルブであってもよい。また、上記実施形態では、第３連通管２１ｃにバルブ２５を設けていたが、これに換えて、第３連通管２１ｃの端部をプラグなどで塞ぐようにしてもよい。さらに、シールド掘進機１において、第３連通管２１ｃを設けずに、第１連通管２１ａの周壁に注入口を設けるようにしてもよい。なお、シールド掘進機１は、注入口自体を備えていなくてもよい。

【0066】

また、上記実施形態では、第２連通管２１ｂが、第１連通管２１ａに直交するように取り付けられる場合を例に説明したが、これに限らず、第２連通管２１ｂは、どのような角度で第１連通管２１ａに取り付けられていてもよい。

【0067】

上記実施形態では、チャンバ２ａ内に溜まった空気の排気を制御する排気制御装置としてバルブ２２を例に説明したが、これに限らず、排気制御装置は、例えば、排気ポンプのような回転機構を有する装置であってもよい。

【符号の説明】

【0068】

１・・・シールド掘進機
２・・・スキンプレート
２ａ・・・チャンバ
３・・・カッタヘッド（カッタ）
４・・・隔壁
５・・・ジャッキ
７・・・スクリュコンベア
１０・・・気泡注入管
２０・・・空気抜き機構
２１・・・連通管
２１ａ・・・第１連通管
２１ｂ・・・第２連通管
２１ｃ・・・第３連通管（注入口）
２１ｄ・・・開口
２２・・・バルブ（排気制御装置）
２３・・・摺動部材
２４・・・駆動装置
３０・・・コントローラ
４０・・・比抵抗計（検出器）
５０・・・リリーフバルブ
６０・・・タンク
Ｏ・・・連通位置
Ｓ・・・遮断位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】