特許 7449638 泥水式シールド掘進機の管理画面

(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】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】泥水式シールド掘進機の管理画面

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/13 20060101AFI20240307BHJP

【ＦＩ】

E21D9/13 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020050170

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021147925

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(73)【特許権者】

【識別番号】591075630

【氏名又は名称】株式会社アクティオ

(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】木下 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】伊東 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】津村 匡洋

(72)【発明者】

【氏名】吉川 直利

(72)【発明者】

【氏名】大塚 努

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－０７０５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８０７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０４１０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１１５４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５７３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２２５０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１０８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８０８７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地山を掘削するカッタヘッドによる掘削土砂が取り込まれる第１のチャンバと、
前記第１のチャンバ内に泥水を送り込む送泥管と、
前記第１のチャンバ内に溜められた泥水を前記第１のチャンバに取り込まれた掘削土とともに外部に排出する排泥管と、
圧縮空気および泥水が収容される第２のチャンバと、
前記第２のチャンバの水量を長短となる棒状形式で表示する水量表示手段と、
前記第２のチャンバの水位のレベルを複数の段階で表示するレベル表示部と、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通し、前記第１のチャンバ内の泥水圧の変化を緩和するように前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間を泥水が往来する調圧配管と、
前記送泥管と前記排泥管とを連通するバイパス配管と、
前記送泥管から分岐して前記第２のチャンバに接続された供給配管と、
前記第２のチャンバから延びて前記排泥管に接続された排出配管と、
前記第２のチャンバに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記圧縮空気供給手段の圧縮空気を前記第２のチャンバへ送る空圧配管と、
前記送泥管における前記バイパス配管との分岐接続点よりも前記第１のチャンバ側の管路を開閉する第１のバルブ、および前記排泥管における前記バイパス配管との分岐接続点よりも前記第１のチャンバ側の管路を開閉する第２のバルブと、
前記バイパス配管の管路を開閉する第３のバルブと、
前記供給配管の管路を開閉する第４のバルブ、および前記排出配管の管路を開閉する第５のバルブと、
前記調圧配管の管路を開閉する第６のバルブとを表示し、
前記送泥管および前記第３のバルブよりも上流側の前記バイパス配管、前記排泥管および前記第３のバルブよりも下流側の前記バイパス配管、前記供給配管、前記排出配管を流れている泥水、および前記空圧配管を流れている圧縮空気は、色の種類を相互に異ならせて表示し、
前記調圧配管では、当該調圧配管を流れる泥水の方向で色の種類を相互に異ならせて表示するとともに、泥水が一方向へ所定時間以上流れ続けた場合に流れる方向の表示を変更し、泥水の移動が無い状態の場合は直前の流向の色で表示する、
ことを特徴とする泥水式シールド掘進機の管理画面。

【請求項2】

前記送泥管および前記第３のバルブよりも上流側の前記バイパス配管、前記排泥管および前記第３のバルブよりも下流側の前記バイパス配管、前記供給配管、前記排出配管を流れている泥水の流れの方向を表示する、
ことを特徴とする請求項１記載の泥水式シールド掘進機の管理画面。

【請求項3】

泥水の流れの方向は、連鎖式点灯表示形式によって表示する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の泥水式シールド掘進機の管理画面。

【請求項4】

前記第１のバルブ～前記第６のバルブの開閉状態を表示する、
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の泥水式シールド掘進機の管理画面。

【請求項5】

切羽水圧、前記第２のチャンバ内の気圧、およびシールド掘進機の掘進状態の履歴を経過時間に沿って表示するグラフを有する、
ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の泥水式シールド掘進機の管理画面。

【請求項6】

前記第２のチャンバの水位が所定量以上変化した時点から一定期間の管理画面の表示内容を保存する記憶手段を有する、
ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の泥水式シールド掘進機の管理画面。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カッタチャンバ内の泥水に所定の圧力を加えることで切羽を安定させながら地山を掘削してトンネルを形成する泥水式シールド掘進機の管理画面に関するものである。

【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は、発進立坑内でシールド掘進機を組み立てて発進させ、地中を掘進させる。そして、到達立坑に到達したならば、到達立坑内でシールド掘進機を分解して地上に搬出する。

【0003】

また、シールド工法に用いられるシールド掘進機には、掘削土を泥土化して所定の圧力を与えることにより切羽を安定させながら地山を掘削する泥土圧シールド掘進機や、カッタチャンバ内の泥水に所定の圧力を加えることで切羽を安定させながら地山を掘削する泥水式シールド掘進機などがある。

【0004】

ここで、泥水式シールド掘進機では、泥水が送泥管からカッタチャンバ内に常時供給されており、切羽前方の圧力（土圧および水圧）にカッタチャンバ内の泥水圧で対抗することで切羽を安定させている。そして、掘削時には、カッタチャンバ内に溜められた泥水がカッタチャンバに取り込まれた掘削土とともに排泥管から外部に排出される（掘削モード）。また、セグメント組立時など掘削を休止する際には、送泥管と排泥管とを連通するバイパス配管に設けられたバルブ（バイパス用バルブ）を開放するとともに、送泥管および排泥管のバイパス配管よりもカッタヘッド側に設けられたバルブ（送泥用バルブ・排泥用バルブ）を閉鎖して、カッタチャンバを切り離した状態で泥水を循環させる（バイパスモード）。さらに、セグメントの組み立てが完了して掘削を再開する際には、バイパス用バルブを閉鎖するとともに、送泥用バルブおよび排泥用バルブを開放する。

【0005】

カッタヘッドには、掘削した土砂をカッタチャンバ内に取り込むための隙間があり、カッタチャンバ内の泥水は切羽の地山を押さえる。カッタチャンバ内に供給される泥水には、泥分にベントナイトや高分子添加剤などが混入されており、これによって切羽面に膜（泥膜）を形成して、切羽前方の圧力に対抗している。そして、砂質土で水が抜けやすい地盤などの場合は泥水の流入量が大きくなる（逸泥状態）ので、泥水中の泥分や高分子添加剤を多くするとともに泥水の供給量を増やし、泥水の排出量を増やしてカッタチャンバ内の圧力を安定させる操作を行っている。また、粘質土で水が抜けにくい地盤などの場合は、これとは逆の操作を行っている。

【0006】

ここで、泥水式シールド掘進機での掘削においては、地盤の土質によるカッタチャンバ内の泥水圧の変化に応じて当該カッタチャンバ内に供給する泥水の濃度を調整するとともに、送泥管および排泥管の流量を調節する必要がある。しかしながら、複雑な地盤や高水圧下ではカッタチャンバ内の泥水圧が急激に変化することがあり、このような濃度調整や流量調整が間に合わない場合には、地山への悪影響が生じて崩落の可能性もある。

【0007】

また、バイパスモードから掘削モードに移行する際には、各バルブの閉鎖や開放が瞬時に行なわれるためにカッタチャンバ内の泥水圧が大きく変動し、これに伴って、切羽地山やカッタヘッド、送泥管、排泥管などに悪影響が出る可能性がある。

【0008】

そこで、特許文献１（特開２０１３－０８３１１０号公報）や特許文献２（特開２００２－１８０７８１号公報）には、カッタチャンバとは別に、圧縮空気の弾力性を利用したチャンバを設け、カッタチャンバ内の泥水の水面の変化に対応することで泥水圧の急激な変化を緩和する技術が提案されている。

【0009】

具体的には、特許文献１に記載の技術は、第１のチャンバであるカッタチャンバの後方に第２のチャンバであるエアチャンバを設けてチャンバ全体を縦割りの２槽にした構造である。後方のエアチャンバは、下方でカッタチャンバと接続されて泥水が供給され、上方はコンプレッサに接続されて圧縮空気が供給されるようになっている。そして、カッタチャンバにかかる圧力が変化した場合、エアチャンバ内の水面が上下するが、それに伴って圧縮空気が供給もしくは排出されてカッタチャンバ内の泥水の圧力変動が緩和される。

【0010】

また、特許文献２に記載の技術は、第１のチャンバであるカッタチャンバとは離れたトンネル内に第２のチャンバである圧力調整タンクを設けた構造である。圧力調整タンクは下方がカッタチャンバと接続されて泥水が供給され、上方が圧縮空気を封入したダンパタンクと接続されて圧縮空気が供給される。そして、カッタチャンバにかかる圧力が変化した場合に圧力調整タンク内の水面が上下するが、それに伴って圧縮空気が供給もしくは排出されてカッタチャンバ内の泥水の圧力変動が緩和される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２０１３－０８３１１０号公報

【文献】特開２００２－１８０７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献１や特許文献２に記載の技術では、泥水や圧縮空気などの流体が様々な管路を流れて第１のチャンバ（カッタチャンバ）や第２のチャンバ（エアチャンバ・圧力調整タンク）などの様々な機能装置に流入あるいは流出しているが、流体は管路を流れるもので視覚的には認識できない。しかも、管路は機内の全域にわたっていることから、仮に管路の構成材を透明にして内部を可視化したとしても、機内体の管路を流れる流体の全体の状況を把握するのは困難である。

【0013】

そのため、泥水圧シールド掘進機における流体に異常な状況が発生した場合、その発生場所や原因を迅速に把握して適正な対策を講じることが難しくなる。

【0014】

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、泥水式シールド掘進機内の管路を流れる流体の全体の状況を容易に把握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】

【0015】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、地山を掘削するカッタヘッドによる掘削土砂が取り込まれる第１のチャンバと、前記第１のチャンバ内に泥水を送り込む送泥管と、前記第１のチャンバ内に溜められた泥水を前記第１のチャンバに取り込まれた掘削土とともに外部に排出する排泥管と、圧縮空気および泥水が収容される第２のチャンバと、前記第２のチャンバの水量を長短となる棒状形式で表示する水量表示手段と、前記第２のチャンバの水位のレベルを複数の段階で表示するレベル表示部と、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとを連通し、前記第１のチャンバ内の泥水圧の変化を緩和するように前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間を泥水が往来する調圧配管と、前記送泥管と前記排泥管とを連通するバイパス配管と、前記送泥管から分岐して前記第２のチャンバに接続された供給配管と、前記第２のチャンバから延びて前記排泥管に接続された排出配管と、前記第２のチャンバに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記圧縮空気供給手段の圧縮空気を前記第２のチャンバへ送る空圧配管と、前記送泥管における前記バイパス配管との分岐接続点よりも前記第１のチャンバ側の管路を開閉する第１のバルブ、および前記排泥管における前記バイパス配管との分岐接続点よりも前記第１のチャンバ側の管路を開閉する第２のバルブと、前記バイパス配管の管路を開閉する第３のバルブと、前記供給配管の管路を開閉する第４のバルブ、および前記排出配管の管路を開閉する第５のバルブと、前記調圧配管の管路を開閉する第６のバルブとを表示し、前記送泥管および前記第３のバルブよりも上流側の前記バイパス配管、前記排泥管および前記第３のバルブよりも下流側の前記バイパス配管、前記供給配管、前記排出配管を流れている泥水、および前記空圧配管を流れている圧縮空気は、色の種類を相互に異ならせて表示し、前記調圧配管では、当該調圧配管を流れる泥水の方向で色の種類を相互に異ならせて表示するとともに、泥水が一方向へ所定時間以上流れ続けた場合に流れる方向の表示を変更し、泥水の移動が無い状態の場合は直前の流向の色で表示する、ことを特徴とする。

【0019】

請求項２に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、上記請求項１記載の発明において、前記送泥管および前記第３のバルブよりも上流側の前記バイパス配管、前記排泥管および前記第３のバルブよりも下流側の前記バイパス配管、前記供給配管、前記排出配管を流れている泥水の流れの方向を表示する、ことを特徴とする。

【0020】

請求項３に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、上記請求項１または２記載の発明において、泥水の流れの方向は、連鎖式点灯表示形式によって表示する、ことを特徴とする。

【0021】

請求項４に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、上記請求項１～３の何れか一項に記載の発明において、前記第１のバルブ～前記第６のバルブの開閉状態を表示する、ことを特徴とする。

【0022】

請求項５に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、上記請求項１～４の何れか一項に記載の発明において、切羽水圧、前記第２のチャンバ内の気圧、およびシールド掘進機の掘進状態の履歴を経過時間に沿って表示するグラフを有する、ことを特徴とする。

【0023】

請求項６に記載の本発明の泥水式シールド掘進機の管理画面は、上記請求項１～５の何れか一項に記載の発明において、前記第２のチャンバの水位が所定量以上変化した時点から一定期間の管理画面の表示内容を保存する記憶手段を有する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、泥水式シールド掘進機の動作に対応した泥水および圧縮空気の流れが管理画面に逐次表示されるので、当該管理画面に表示される泥水式シールド掘進機の泥水や圧縮空気の全体の状況を容易に把握することが可能になる。

【0025】

これにより、現在の運転状況を正確に且つ分かりやすく知ることができ、異常な状況が発生した場合には、具体的な発生場所を迅速に把握して適切な対策を講じることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施の形態における泥水式のシールド掘進機の管理画面を示す概略図である。

【図2】本実施の形態のシールド掘進機に設けられた補助チャンバにおける水位レベルとそれに対応した第１～第６のバルブの開閉状態および動作内容を示す図である。

【図3】本実施の形態のシールド掘進機における地山掘削時の補助チャンバ内の泥水の量に対応した制御を示すフローチャートである。

【図4】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ０２の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図5】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ０４の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図6】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ０９（補助チャンバの水位がレベルＬ３～レベルＬ４のとき）の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図7】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ０９補助チャンバの水位がレベルＬ４～レベルＬ５のとき）の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図8】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ１７の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図9】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ２６の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図10】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ３３の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図11】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ３４，３５の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図12】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ３９の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図13】本実施の形態のシールド掘進機のステップＳｔ４０，４１の動作時に表示される管理画面を示す図である。

【図14】本発明の一実施の形態における泥水式のシールド掘進機の管理画面の変形例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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。

【0028】

図１は本発明の一実施の形態である泥水式シールド掘進機（以下、単に「シールド掘進機」ということもある。）の管路を流れる流体（泥水・圧縮空気）の状態を表示する管理画面を示す説明図である。

【0029】

先ず、図１の管理画面Ｍで示される本実施の形態のシールド掘進機について説明する。ここで、本図は、シールド掘進機の各種管路や管路を流れる流体の流入先あるいは流出先である各種機能装置を表示した画面であって、実際の管路や機能装置ではない。但し、図１により本実施の形態のシールド掘進機の概要を説明することは可能であることから、当該図１を用いて説明する。

【0030】

さて、本実施の形態の泥水式シールド掘進機は、カッタヘッドを切羽（掘削面）に押し当てて回転させることにより地山を掘削する際に、カッタヘッドの背面のスキンプレート内に設けられたカッタチャンバ（第１のチャンバ）Ｃ１に送泥管１を通じて泥水を供給し、カッタチャンバＣ１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、カッタチャンバＣ１内に溜められた泥水をカッタチャンバＣ１内に取り込まれた掘削土とともに排泥管２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。なお、カッタチャンバＣ１に送り込まれる泥水は坑外に設置された泥水プラントに貯留されており、送泥ポンプにより圧送される。また、泥水には、泥分にベントナイトや高分子添加剤などが混入されており、これにより切羽に膜（泥膜）を形成して前方の地山の隙間に泥水が流れ込むことを防いでいる。

【0031】

泥水式のシールド掘進機は泥水の浸透による切羽の安定効果があるため、水圧の高い地盤での施工に適している。一方、透水性の高い地盤、巨石地盤では、地盤からの泥水の流入量が大きくなる逸泥が発生するおそれがあることから、泥水中の泥分や高分子添加剤を多くするとともに泥水の供給量を増やし、泥膜を補強してカッタチャンバ内の圧力を安定させるようにする。カッタヘッドには、掘削された土砂等をカッタチャンバＣ１内に取り込むための土砂取込口が形成されている。

【0032】

カッタチャンバＣ１は、カッタヘッドの回転により掘削された土砂等を取り込み、送泥管１を通じて供給された泥水と混合する空間（チャンバ）であり、前述のように、カッタチャンバＣ１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を押さえて安定化させる。

【0033】

一方、スキンプレートの機内には、カッタヘッドを正逆方向に回転させるカッタ駆動部、前後に分割されて屈曲可能となったスキンプレート（前胴プレート・後胴プレート）を相互に連結するとともにシールド掘進機の推進方向を修正する中折れジャッキ、スキンプレートの後方に敷設されたセグメントに反力をとってシールド掘進機を前進させるシールドジャッキ、スキンプレートの後端付近において複数のピースを環状に組み立ててトンネルの内周にセグメントを構築するエレクタなどが設置されている。

【0034】

さらに、スキンプレートの機内から坑外に延びるようにして、前述の送泥管１と排泥管２とが設置されている。

【0035】

送泥管１は、カッタチャンバＣ１内に泥水を供給する配管であり、その先端部（放泥口）はカッタチャンバＣ１の上部に達している。これにより、送泥管１を通じて圧送された泥水は、シールド掘進機の正面内上部からカッタチャンバＣ１内に供給される。この送泥管１はトンネルの抗口に向かって延び、途中に配置された前述の送泥ポンプを介してトンネルの外部の泥水プラントに接続されている。なお、泥水プラントは、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。

【0036】

排泥管２は、カッタチャンバＣ１内の排泥水（掘削土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、その先端部（吸泥口）はカッタチャンバＣ１の下部に達している。これにより、カッタチャンバＣ１内の排泥水は、シールド掘進機の正面内下部から排出される。排泥管２はトンネルの抗口に向かって延び、途中に配置された排泥ポンプ３を介してトンネルの外部の泥水処理装置に接続されている。

【0037】

すなわち、カッタチャンバＣ１内の排泥水は、排泥管２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、泥水プラントに送られて再び送泥管１を通じてカッタチャンバＣ１へ送られる。

【0038】

図１に示すように、本実施の形態のシールド掘進機には、カッタチャンバＣ１の後方に補助チャンバ（第２のチャンバ）Ｃ２が設置されている。補助チャンバＣ２は調圧配管４によりカッタチャンバＣ１と連通しており、カッタチャンバＣ１との間を泥水が往来するようになった小型の圧力容器である。

【0039】

補助チャンバＣ２は調圧配管４でカッタチャンバＣ１と連結されているために、補助チャンバＣ２内の下層は泥水層（貯留泥水）となっている。本実施の形態において、調圧配管４のカッタチャンバＣ１の接続位置は、カッタチャンバＣ１の中央よりも上部の位置となっている。これは、補助チャンバＣ２の役目は圧力の調整であるから、泥水の濃度は機能に影響しないため、補助チャンバＣ２内への土砂の堆積を防ぐためには泥水の濃度が薄いことが望ましいからである。

【0040】

また、図示するように、コンプレッサ５から圧縮空気の供給を受けるレシーバタンク６が設置され、このレシーバタンク６は空圧配管７を介して補助チャンバＣ２と常時接続されている。よって、補助チャンバＣ２内の上部は圧縮空気層となっている。さらに、補助チャンバＣ２の上面には、チャンバ内の空圧を設定値に保持するリリーフ弁８が取り付けられている。本実施の形態では、コンプレッサ５で生成される圧縮空気は０．７５ＭＰａ（ＭＡＸ）であり、コンプレッサ５とレシーバタンク６との間に設置された図示しない調圧バルブにより０．３１～０．３５ＭＰａ程度に減圧されてレシーバタンク６内に送り込まれる。減圧された圧縮空気はレシーバタンク６から補助チャンバＣ２内に送り込まれ、補助チャンバＣ２の内部が０．３ＭＰａになるようにリリーフ弁８で制御されるようになっている。なお、リリーフ弁８の開度は、制御のし易さの見地から１０％程度にするのが望ましい。

【0041】

また、レシーバタンク６内の圧力が０.３１ＭＰａより低くなるとコンプレッサ５が稼働し、０.３５ＭＰａより高くなると停止する。そして、レシーバタンク６からは常に補助チャンバＣ２に圧縮空気が供給されている。その上で、補助チャンバＣ２のリリーフ弁８から常に空気を排出し続けることで、安定した気圧を保つことができる。

【0042】

なお、本実施の形態では、リリーフ弁８は２個設けられており、一方が動作不良を起こした場合でも確実に補助チャンバＣ２内を一定の設定圧力に維持できるようにされている。なお、図示しないが、同じ理由から、空圧配管７も２本設けることが望ましい。

【0043】

そして、このようにして補助チャンバＣ２の内部圧力が一定に保たれているため、カッタチャンバＣ１の圧力の変化に応じて調圧配管４から泥水が流入して泥水層の水面高さが変化しても、上層の圧縮空気が空気圧ダンパとして切羽圧の変化を吸収することで、カッタヘッドの切羽に対する圧力を一定に保つことができることになる。

【0044】

なお、レシーバタンク６はコンプレッサ５と常時接続されているが、レシーバタンク６内の圧縮空気の圧力が一定値を超えるとコンプレッサ５が停止し、レシーバタンク６内の圧力が所定以上に上昇することが防止されている。

【0045】

なお、レシーバタンク６とコンプレッサ５とで構成される圧縮空気供給手段は、シールド掘進機の前進に追随して前進する後続台車に搭載されている。

【0046】

さらに、補助チャンバＣ２には送泥管１から分岐した供給配管９が接続されており、送泥管１を流れる泥水は、補助チャンバＣ２にも流入可能になっている。また、補助チャンバＣ２の底面には排出配管１０が接続され、その先端は排泥管２に接続されている。そして、補助チャンバＣ２内の泥水が土砂を多く含んだ場合には、排出配管１０に設けられた第５のバルブＶ５を開いて補助チャンバＣ２内の土砂を排泥管２に排出するようになっている。さらに、送泥管１と排泥管２とは、バイパス配管１３により直接（つまり、カッタチャンバＣ１を介することなく）接続されている。

【0047】

図示するように、送泥管１におけるバイパス配管１３との分岐接続点Ｐｂ１よりもカッタチャンバＣ１側には第１のバルブＶ１が、排泥管２におけるバイパス配管１３との分岐接続点Ｐｂ２よりもカッタチャンバＣ１側には第２のバルブＶ２が取り付けられている。また、バイパス配管１３には第３のバルブＶ３が、供給配管９には第４のバルブＶ４が、前述のように排出配管１０には第５のバルブＶ５が、調圧配管４には第６のバルブＶ６が取り付けられている。

【0048】

さらに、排出配管１０に取り付けられた第５のバルブＶ５の排泥管２側には、逆止弁（第７のバルブ）Ｖ７が設置されている。これは、排泥管２内の水圧の方が排出配管１０内の水圧よりも高くなっている場合に、泥水が排泥管２から排出配管１０を通って補助チャンバＣ２内に逆流する事態を阻止するためである。

【0049】

第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６は何れもそれぞれの管路を開閉するためのものであり、本実施の形態においては、シールド掘進機の作業状態（地山掘削作業中・地山掘削作業停止中）を示すデータ、カッタチャンバＣ１内の泥水の圧力計および濃度計による計測値、補助チャンバＣ２内のレベルチェッカ１４および電極センサＳおよび圧力計による計測値などが収集され、これらに基づいて図示しない制御部（制御手段）に制御されるモータなどのアクチュエータによって自動的に開閉操作されるようになっている。

【0050】

但し、制御部を設けることなく、オペレータがアクチュエータを介して第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を開閉操作するようにしてもよい。また、これら第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６に開度調整バルブを用いて、より緻密な操作ができるようにしてもよい。

【0051】

補助チャンバＣ２内には、電極センサ（水位検知手段）Ｓが補助チャンバＣ２の側壁において上下方向の７箇所（電極センサＳ１～Ｓ７）に設置されている。なお、ここでは、最上部の電極センサを符号Ｓ１とし、そこから下方に向かって符号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７の電極センサとする。

【0052】

この電極センサＳは、絶縁体を介して離間されて先端が補助チャンバＣ２の内部に面している２本の電極を備えており、これらの電極間の通電の有無を検知することで、当該センサＳにまで泥水が存在しているか否か（通電すれば泥水が存在している）が検知される。そして、前述のように、電極センサＳは補助チャンバＣ２の側壁において上下方向の７箇所に設置されているので、どの電極センサＳまでが通電しているかによって補助チャンバＣ２内の水位（Ｈ）を検知することができる。

【0053】

図示するように、水位（Ｈ）を測定するためのそれぞれの電極センサＳ１～Ｓ７の位置が補助チャンバＣ２内のレベルＬ１～レベルＬ７に対応している。たとえば、電極センサＳ３～Ｓ７が通電していれば、補助チャンバＣ２内の水位は電極センサＳ３の位置に対応したレベルＬ３となる。

【0054】

ここで、図２に示すように、補助チャンバＣ２内の水位に対応したレベルＬ１～レベルＬ７は、次のような内容になっている。

【0055】

すなわち、レベルＬ１は、掘進停止水位（異常高位）のレベルであり、泥水が送泥管１からバイパス配管１３を通って（つまり、カッタチャンバＣ１を通らずに）排泥管２に流れ込んで環流するバイパス環流モードにしてレベルＬ２まで泥水を排出して掘進を開始する動作内容である。なお、レベルＬ１はバイパス環流モードであるために、レベルＬ１を脱出するまで掘進は停止（緊急停止）される。レベルＬ２は、上限水位のレベルであり、ここまで水位が低下したら泥水が送泥管１からカッタチャンバＣ１を通って（つまり、バイパス配管１３を通らずに）排泥管２に流れ込んで環流するカッタチャンバ環流モードにしてレベルＬ３まで泥水の排出を継続しながら掘進を実行する動作内容である。レベルＬ３は、基準水位（上端）のレベルであり、カッタチャンバ環流モードにしておいて、補助チャンバＣ２への給排泥（供給配管９からの給泥、排出配管１０からの排泥）は行わずに掘進を実行する動作内容である。レベルＬ４は基準水位のレベル、レベルＬ５は基準水位（下端）のレベルであり、動作内容はレベルＬ３と同じである。レベルＬ６は、下限水位のレベルであり、カッタチャンバ環流モードにしてレベルＬ５まで泥水を供給して掘進を実行する動作内容である。そして、レベルＬ７は、掘進停止水位（異常高位）のレベルであり、バイパス環流モードにするとともに第６のバルブＶ６を閉鎖して、レベルＬ６まで泥水を供給する動作内容である。なお、レベルＬ７もバイパス環流モードであるために、レベルＬ７を脱出するまで掘進は停止（緊急停止）される。なお、レベルＬ６は、下限水位のレベルであり、ここまで水位が上昇したらカッタチャンバ環流モードにしてレベルＬ５まで泥水の供給を継続しながら掘進を実行する動作内容である。

【0056】

なお、カッタチャンバ環流モードでは、送泥管１を通じて泥水プラントに貯留されている泥水を送泥ポンプによりカッタチャンバＣ１内に供給し、カッタチャンバＣ１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、カッタチャンバＣ１内に溜められた泥水をカッタチャンバＣ１内に取り込まれた掘削土とともに排泥管２によってトンネルの外部の泥水プラントを介して環流させながら地山にトンネルを形成する。また、カッタチャンバＣ１内の泥水圧力の変動に応じて、調圧配管４を介してカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２との間で泥水が往来して、カッタチャンバＣ１内の圧力変動が緩和される。

【0057】

ここで、図２において、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６の開閉は図示するようになっているが、詳細については後述するフローチャートと併せて説明する。

【0058】

なお、本実施の形態では、電極センサＳ１～Ｓ７により水位をレベルＬｌ～レベルＬ７の７段階で検知することとしているが、これ以上あるいはこれ以下としてもよい。すなわち、少なくとも電極センサＳを３台設けて、上限水位、基準水位および下限水位の３種類の水位を検知できるようにしてもよい。本実施の形態に示すように、基準水位には、レベルＬ３：基準水位（上端）、レベルＬ４：基準水位およびレベルＬ５：基準水位（下端）を設けて基準水位となる水位幅を広くしているように、単一の基準水位とする場合には、同様に水位幅を広くするのが望ましい。

【0059】

また、例えば、逸泥が極端に大きい地層を掘削する場合には、９段階として補助チャンバＣ２内の水位がレベルＬ８まで下がったら緊急停止のための作業を開始するようにしてもよい

【0060】

補助チャンバＣ２内には、レベルチェッカ１４が設置されている。本実施の形態において、送信されてから水面で反射して受信されるまでのガイドプロープ上を伝達するパルス信号の時間から水面高さを測定するガイドパルス式のレベルチェッカ１４が用いられている。このレベルチェッカ１４は、補助チャンバＣ２内の水位の増減を計測することにより補助チャンバＣ２内の泥水量を検知するとともに、補助チャンバＣ２とカッタチャンバＣ１との間を往来する泥水の流向（泥水がどちらの方向に流れているか）を検知するためのものである。なお、本実施の形態の管理画面Ｍでは、レベルチェッカ１４は水量を検知してこれを表示する水量表示手段として表されている。

【0061】

さて、図１に示した管理画面Ｍは、例えば地上の集中管理室や坑内の運転室などに設置されており、以上に説明した送泥管１、排泥管２、排泥ポンプ３、調圧配管４、コンプレッサ５（圧縮空気供給手段の構成要素）、レシーバタンク６（圧縮空気供給手段の構成要素）、空圧配管７、リリーフ弁８、供給配管９、排出配管１０、バイパス配管１３、レベルチェッカ（水量表示手段）１４、カッタチャンバＣ１、補助チャンバＣ２、電極センサＳ（Ｓ１～Ｓ７）、補助チャンバＣ２内の水位についてのレベルＬ１～Ｌ７を表示するレベル表示部、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６、および逆止弁Ｖ７が、泥水式シールド掘進機の動作状態を把握するための構成要素として表示されている。ここで、レベルチェッカ１４は棒状形式になっており、上下方向に対する長短で水量を表している。また、図示は省略されているが、カッタチャンバＣ１の水圧や、補助チャンバＣ２、コンプレッサ５、レシーバタンク６の気圧などは数値で表示されるようになっている。なお、補助チャンバＣ２の水位（Ｈ）に応じて第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を開閉することから、各配管には泥水が流れたり流れなかったり、あるいは流れる方向が変わったりする。

【0062】

但し、図１に示す管理画面Ｍは一例に過ぎず、管理画面Ｍにおいて表示される管路の種類や管路を流れる流体の流入先あるいは流出先である機能装置は本実施の形態に限定されるものではなく、自由に選定することができる。

【0063】

そして、本実施の形態においては、後述の図３に示したフローチャートの各ステップに対応した泥水および圧縮空気の流れが管理画面Ｍ上に逐次表示されるようにしている。

【0064】

具体的には、図４～図１３において、送泥管１やバイパス配管１３の第３のバルブＶ３よりも送泥管１側を流れる泥水（つまり、供給される泥水）は太い実線で、排泥管２やバイパス配管１３の第３のバルブＶ３よりも排泥管２側を流れる泥水（つまり、排出される泥水）は太い破線で、圧縮空気は太い点線で、供給配管９を流れる補助チャンバＣ２への供給泥水は太い一点鎖線で、排出配管１０を流れる補助チャンバＣ２からの排出泥水は太い二点鎖線で、調圧配管４を往来する泥水は太い波線と流向を示す矢印で、泥水が流れていない配管は細い実線で、それぞれ表示されるようになっている。レベルチェッカ１４で検知される補助チャンバＣ２内の水量は網掛けで表示されるようになっている。

【0065】

ここで、泥水および圧縮空気の流れは、本実施の形態のように線の種類（識別態様）を相互に異ならせて表示するのではなく、色の種類（識別態様）を相互に異ならせて表示することができる。例えば、太い実線は青色で、太い破線はオレンジ色で、太い点線は黄色で、太い一点鎖線は緑色で、太い二点鎖線は茶色で、太い波線については、泥水がカッタチャンバＣ１から補助チャンバＣ２へ流れる場合には青色と同系色の薄い青色で、泥水が補助チャンバＣ２からカッタチャンバＣ１へ流れる場合にはオレンジ色と同系色の薄いオレンジ色で、細い実線は無色で、それぞれ表示することができる。また、レベルチェッカ１４で検知される補助チャンバＣ２内の水量はレベルＬ１～Ｌ７で色を違え、レベルＬ１およびレベルＬ７（掘進停止水位）は赤色で、レベルＬ２およびレベルＬ６（上下限水位）は黄色で、レベルＬ３～レベルＬ５（基準水位）は水色で、それぞれ表示することができる。

【0066】

なお、カッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを連通する調圧配管４において、泥水の流向を矢印や色で表示する場合には、泥水が一方向へたとえば５秒（所定時間）以上流れ続けた場合に矢印の方向や色などの表示を反対方向に切り替えるようにするのがよい。これは、常時監視するための管理画面Ｍであるから、泥水の流向が変わったならばなるべく早く表示を変更する必要がある一方で、ほんの一瞬（例えば１秒）流向が変わっただけで表示が変更されることになると、正確な流向を把握しにくくなるからである。但し、表示を変更する条件となる時間は前述の５秒ではなくてもよい。なお、泥水の移動が無い状態の場合は、直前の流向の矢印や色を維持する。

【0067】

また、線の種類を相互に異ならせたり色の種類を相互に異ならせて表示する場合、送泥管１や排泥管２などの配管に流向計を適宜設置しておき、泥水等の流れ（調圧配管４だけの流れではなく、全体の流れ）の方向を矢印で示す（矢印表示形式）ようにして、方向に誤りが発生していないかを知ることができるようにしてもよい。さらに、泥水等の流れの方向の表示については、連鎖式点灯表示形式（いわゆるシーケンシャル表示形式）にして、実際の泥水等の流れる方向に合わせて線や色が流れるように表示してもよい。この場合、泥水等の流速を測定しておき、その流速を線や色が流れる速さで表示するようにしてもよい。

【0068】

なお、以上に示した線の種類や色の種類は一例であり、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。

【0069】

以上のような構成を有するシールド掘進機において、補助チャンバＣ２の水位に応じた第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６の開閉による泥水の流れについて、図３を用いて説明する。また、図３に示す幾つかのステップにおいて表示される管理画面Ｍを、図４～図１３を用いて図３における該当ステップの説明の際に説明する。

【0070】

なお、図３のフローチャートにおいて、図中にも記載したように、Ｖ１～Ｖ６は第１のバルブ～第６のバルブを、ＯＰ（Ｏｐｅｎ）はバルブＶが開放位置であることを、ＣＬ（Ｃｌｏｓｅ）はバルブＶが閉鎖位置であることを、バイパス環流モードとは、第１のバルブＶ１がＣＬ、第２のバルブＶ２がＣＬ、第３のバルブＶ３がＯＰとなるモード（つまり、泥水がバイパス配管１３を通って環流するモード）を、カッタチャンバ環流モードとは、第１のバルブＶ１がＯＰ、第２のバルブＶ２がＯＰ、第３のバルブＶ３がＣＬとなるモード（つまり、泥水がカッタチャンバＣ１を通って環流するモード）を、Ｈは電極センサＳ１～Ｓ７による補助チャンバＣ２内の水位を、Ｌ１～Ｌ７は補助チャンバＣ２内の水位Ｈについてのレベルを、それぞれ意味している。

【0071】

また、図４～図１３において、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６に添えられた文字について、「ＯＰ」は当該バルブＶが開放位置であることを、「ＣＬ」は当該バルブＶが閉鎖位置であることを示している。但し、バルブＶの開閉位置については、必ずしも表示しなくてもよい。これは、泥水の流れから該当するバルブＶの開閉位置を推定することができるからである。さらに、開閉位置の表示については、本実施の形態のような文字（ＯＰ・ＣＬ）ではなく、記号などであってもよい。

【0072】

なお、圧縮空気は、コンプレッサ５からレシーバタンク６を通って補助チャンバＣ２に常時供給され、リリーフ弁８で適量が排出され、補助チャンバＣ２の内部は０．３ＭＰａに保持されている。したがって、以下において、圧縮空気の流れについては言及しない。但し、何らかのトラブルが発生して圧縮空気が流れなくなったときには、図示する場合に点線で表示される流れが細い実線になる。

【0073】

なお、管路を開閉して泥水の流れを制御する第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６は、前述のように制御部によって制御されている。

【0074】

さて、図３において、先ず、泥水式シールド掘進機をバイパス環流モードにして第３のバルブＶ３のみを開放し（ステップＳｔ０１）、次に、第３のバルブＶ３を開放したままで第６のバルブＶ６を開放する（ステップＳｔ０２）。ここで、ステップＳｔ０２での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図４に示す。図示するように、ここではバイパス環流モードとなっていることから、泥水は送泥管１からバイパス配管１３を経由して排泥管２から排出される流れで示されている。また、第６のバルブＶ６は開放されていることから、調圧配管４を介してカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とは連通されている。なお、レベル表示部Ｄに示すように、シールド掘進機の動作開始時において、補助チャンバＣ２内には、既にある程度（ここでは、レベルＬ２～レベルＬ３）の泥水が入れられている。

【0075】

ステップＳｔ０２の後、カッタチャンバ環流モードに移行して第１のバルブＶ１および第２のバルブＶ２のみを開放し（ステップＳｔ０３）、掘進を開始する（ステップＳｔ０４）。ここで、ステップＳｔ０４での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図５に示す。図示するように、ここでは第１のバルブＶ１が開放されて送泥管１からカッタチャンバＣ１内に泥水が供給され、また第２のバルブＶ２が開放されてカッタチャンバＣ１内の掘削土と泥水とが排泥管２から排出される流れが示されている。また、調圧配管４を介して、泥水がカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを往来する状態が示され、これによりカッタチャンバＣ１内の水圧の急激な変動が緩和されているのが示されている。なお、第６のバルブＶ６が開放されているので、ステップＳｔ０３において、送泥管１からカッタチャンバＣ１内に一気に泥水が流入したとき、泥水が調圧配管４を介して補助チャンバＣ２に流入し、圧縮空気が供給されている補助チャンバＣ２内の水面上昇によりカッタチャンバＣ１内の水圧の上昇が緩和されてカッタヘッドに対する急激な負荷が低減される。

【0076】

ステップＳｔ０４において掘進を開始したならば、次に、水位計測を行う（ステップＳｔ０５）を行う。

【0077】

また、本実施の形態においては、１日の作業の開始時を想定してステップＳｔ０１～ステップＳｔ０４を経てステップＳｔ０５を実行しているが、セグメントの組立などでバイパス環流モードに移行した後の場合は、補助チャンバＣ２内に既にある程度の泥水が入っているので、ステップＳｔ０１～ステップＳｔ０４を省略してもよい。但し、シールド掘進機のスムーズなオペレーションのためには、ステップＳｔ０１～ステップＳｔ０４を実行するのが望ましい。

【0078】

さて、図３に戻り、ステップＳｔ０５での水位計測の結果、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ７より少ないか否かが判断される（ステップＳｔ０６）。そして、ステップＳｔ０６において補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ７より少なくない（多い）と判断された場合には、次に、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ１より多いか否かが判断される（ステップＳｔ０７）。

【0079】

このように、ステップＳｔ０６とステップＳｔ０７とにおいては、補助チャンバＣ２の水位Ｈが掘進停止水位（レベルＬ７：異常低位、レベルＬ１：異常高位）を超えた状態であるか否かが判断される。そして、ステップＳｔ０６およびステップＳｔ０７において、何れも「ＮＯ（否）」と判断されたということは、補助チャンバＣ２の水位Ｈが掘進停止水位を超えていないことを意味する。

【0080】

さて、ステップＳｔ０７において補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ１より多くない（少ない）と判断された場合には、次に、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ６より少ないか否かが判断される（ステップＳｔ０８）。そして、ステップＳｔ０８において補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ６より少なくない（多い）と判断された場合には、次に、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ１より多いか否かが判断される（ステップＳｔ０９）。

【0081】

このように、ステップＳｔ０８とステップＳｔ０９とにおいては、補助チャンバＣ２の水位Ｈが上下限水位（レベルＬ２：上限水位、レベルＬ６：下限水位）を超えた状態であるか否かが判断される。そして、ステップＳｔ０８およびステップＳｔ０９において、何れも「ＮＯ（否）」と判断されたということは、補助チャンバＣ２の水位Ｈが上下限水位をも超えていないことを意味する。

【0082】

したがって、これらのステップＳｔ０６～ステップＳｔ０９で「ＮＯ（否）」と判断されたことから、補助チャンバＣ２の水位Ｈは標準水位内となっている、つまりレベルＬ３（標準水位（上限））～レベルＬ４（標準水位））、あるいはレベルＬ４（標準水位）～レベルＬ５（標準水位（下限）））となっていることになる。これにより、カッタチャンバ環流モード（ステップＳｔ０３）の下で開始されたシールド掘進機による掘進（ステップＳｔ０４）が実行され続ける。すなわち、カッタチャンバＣ１内の泥水圧力の変動に応じて、調圧配管４を介してカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２との間で泥水が往来して、カッタチャンバＣ１内の圧力変動が緩和されながら地山が掘削されていく。

【0083】

ここで、ステップＳｔ０９での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図６および図７に示す。図６は補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ３～レベルＬ４のときの管理画面Ｍを、図７は補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ４～レベルＬ５のときの管理画面Ｍを、それぞれ示している。図示するように、ここではカッタチャンバ環流モードとなっていることから、泥水は送泥管１からカッタチャンバＣ１を経由して排泥管２から排出される流れが示されている。また、第６のバルブＶ６は開放されていることから、調圧配管４を介して泥水がカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを往来する状態が示されている。

【0084】

ステップＳｔ０９の後、次のステップＳｔ１０において、推進ジャッキが伸びきったかどうかが判断され、伸びきったと判断された場合には、バイパス環流モードにし（ステップＳｔ１１）、シールド掘進機の掘進を停止させる（ステップＳｔ１２）。そして、トンネルを構築するために、図示しないセグメントをリング状に組み立てる（ステップＳｔ１３）。

【0085】

なお、ステップＳｔ１０において、推進ジャッキが伸びきっていないと判断された場合には、シールド掘進機をさらに前進させる必要があることから、前述したステップＳｔ０５に戻る。

【0086】

そして、ステップＳｔ１３においてセグメントの組み立てが完了すると、ステップＳｔ４４において、１日の作業が終了したかどうかが判断され、終了したと判断された場合には、第４のバルブＶ４、第５のバルブＶ５および第６のバルブＶ６を閉鎖する（ステップＳｔ４５）。また、ステップＳｔ４４において、１日の作業が終了していないと判断された場合には、前述したステップＳｔ０３に戻る。

【0087】

さて、補助チャンバＣ２の水位Ｈが常に標準水位内であれば、カッタチャンバＣ１内の圧力変動を補助チャンバＣ２で緩和しながらスムーズな掘進が行われる。しかしながら、地盤の状態によってはカッタチャンバＣ１への掘削泥水の流入量が変動することから、補助チャンバＣ２内の泥水をカッタチャンバＣ１との間で多量に往来させてカッタチャンバＣ１内の泥水圧の急激な変化を緩和している。そのため、補助チャンバＣ２内の水位Ｈが標準水位を逸脱する事態が発生する。

【0088】

そのようなことから、本フローチャートに示すように、補助チャンバＣ２の水位Ｈがどのレベル（レベルＬ１～レベルＬ７）にあるかが適宜チェックされて、チェック結果に応じた処理が実行される。

【0089】

さて、このような補助チャンバＣ２の水位Ｈのチェックとして、前述のステップＳｔ０６において、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ７（掘進停止水位（異常低位））より少ないと判断された場合には、図２のレベルＬ７に従って、シールド掘進機の掘進を停止し（ステップＳｔ１４）、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６をレベルＬ７に対応した状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４を開放するとともに第５のバルブＶ５および第６のバルブＶ６を閉鎖してから（ステップＳｔ１５）、バイパス環流モードにする（ステップＳｔ１６）。これにより、送泥管１から供給配管９を通って泥水が補助チャンバＣ２へと供給が開始される（ステップＳｔ１７）。

【0090】

ここで、ステップＳｔ１７での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図８に示す。図示するように、掘進が停止したバイパス環流モード（泥水が送泥管１からバイパス配管１３を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、送泥管１から供給配管９を通って泥水が補助チャンバＣ２へと供給される状態が示されている。また、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ７より少なくなっている状態がレベル表示部Ｄに示されている。

【0091】

ステップＳｔ１７の後、ステップＳｔ０５と同様の水位計測を行い（ステップＳｔ１８）、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ６（下限水位）より多いか否かが判断される（ステップＳｔ１９）。そして、レベルＬ６より多いと判断された場合には、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ６に従った状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４および第６のバルブＶ６を開放するとともに第５のバルブＶ５を閉鎖してから（ステップＳｔ２０）、カッタチャンバ環流モードにする（ステップＳｔ２１）。これにより、送泥管１から供給配管９を通って泥水が補助チャンバＣ２に供給されるとともに調圧配管４が開放され、シールド掘進機の掘進が開始する（ステップＳｔ２２）。なお、掘進開始後は、後述するステップＳｔ３４に移行する。

【0092】

なお、ステップＳｔ１９において、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ６より多くなっていない（少ない）と判断された場合には、多くなるまで給泥が実行される。

【0093】

次に、前述のステップＳｔ０７において補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ１（掘進停止水位（異常高位））より多いと判断された場合には、図２のレベルＬ１に従って、シールド掘進機の掘進を停止し（ステップＳｔ２３）、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６をレベルＬ１に対応した状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４および第６のバルブＶ６を閉鎖するとともに第５のバルブＶ５を開放してから（ステップＳｔ２４）、バイパス環流モードにする（ステップＳｔ２５）。これにより、補助チャンバＣ２への給泥が停止されるとともに、補助チャンバＣ２内の泥水が排出配管１０から排出される（ステップＳｔ２６）。

【0094】

ここで、ステップＳｔ２６での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図９に示す。図示するように、掘進が停止したバイパス環流モード（泥水が送泥管１からバイパス配管１３を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、補助チャンバＣ２内の泥水がレベルＬ１より多くなって排出配管１０から排出される状態が示されている。

【0095】

ステップＳｔ２６の後、ステップＳｔ０５と同様の水位計測を行い（ステップＳｔ２７）、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ２（上限水位）より低くなったか否かが判断される（ステップＳｔ２８）。そして、レベルＬ２より低くなったと判断された場合には、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ２に従った状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４を閉鎖するとともに第５のバルブＶ５および第６のバルブＶ６を開放してから（ステップＳｔ２９）、カッタチャンバ環流モードにする（ステップＳｔ３０）。これにより、泥水が補助チャンバＣ２から排出配管１０を通してと排出されるとともに調圧配管４が開放され、シールド掘進機の掘進が開始する（ステップＳｔ３１）。なお、掘進開始後は、後述するステップＳｔ４０に移行する。

【0096】

なお、ステップＳｔ２８において、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ２より少なくなっていない（多い）と判断された場合には、少なくなるまで排泥が実行される。

【0097】

次に、ステップＳｔ０８において、水位ＨがレベルＬ６（下限水位）より少ないと判断された場合には、図２のレベルＬ６に従って、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６をレベルＬ６に対応した状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４および第６のバルブＶ６を開放するとともに第５のバルブＶ５を閉鎖し（ステップＳｔ３２）、補助チャンバＣ２内に給泥を開始する（ステップＳｔ３３）。

【0098】

ここで、ステップＳｔ３３での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図１０に示す。図示するように、掘進が実行されるカッタチャンバ環流モード（泥水が送泥管１からカッタチャンバＣ１を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、送泥管１から供給配管９を通って泥水が補助チャンバＣ２へと供給される状態が示されている。また、調圧配管４を介して、泥水がカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを往来し、カッタチャンバＣ１内の水圧の急激な変動が緩和されている状態が示されている。さらに、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ６～レベルＬ７となっている状態がレベル表示部Ｄに示されている。

【0099】

ステップＳｔ３３の後、ステップＳｔ０５と同様の水位計測を行い（ステップＳｔ３４）、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ５（基準水位（下端））より高くなったか否かが判断される（ステップＳｔ３５）。そして、レベルＬ５より高くなったと判断された場合には、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ５に従った状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４および第５のバルブＶ５を閉鎖するとともに第６のバルブＶ６を開放してから（ステップＳｔ３６）、補助チャンバＣ２への給泥を停止する（ステップＳｔ３７）。なお、補助チャンバＣ２への給泥を停止するのは、補助チャンバＣ２内が基準水位となっているからである。また、ステップＳｔ３７で給泥を停止したならば、前述したステップＳｔ０５に戻る。

【0100】

なお、ステップＳｔ３５において、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ５より多くなっていない（少ない）と判断された場合には、多くなるまで給泥が実行される。

【0101】

ここで、ステップＳｔ３４およびステップＳｔ３５での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図１１に示す。図示するように、掘進が実行されるカッタチャンバ環流モード（泥水が送泥管１からカッタチャンバＣ１を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、送泥管１から供給配管９を通って泥水が補助チャンバＣ２へと供給される状態が示されている。また、調圧配管４を介して、泥水がカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを往来し、カッタチャンバＣ１内の水圧の急激な変動が緩和されている状態が示されている。さらに、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ５～レベルＬ６となっている状態（つまり、レベルＬ５（基準水位（下端））以上まで泥水を供給している途中の状態）がレベル表示部Ｄに示されている。

【0102】

次に、ステップＳｔ０９において、水位ＨがレベルＬ２（上限水位）より多いと判断された場合には、図２のレベルＬ２に従って、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６をレベルＬ２に対応した状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４のバルブを閉鎖するとともに第５のバルブＶ５および第６のバルブＶ６を開放し（ステップＳｔ３８）、補助チャンバＣ２から排泥を開始する（ステップＳｔ３９）。

【0103】

ここで、ステップＳｔ３９での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図１２に示す。図示するように、掘進が実行されるカッタチャンバ環流モード（泥水が送泥管１からカッタチャンバＣ１を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、補助チャンバＣ２内の泥水がレベルＬ２より多くなって排出配管１０から排出される状態がレベル表示部Ｄに示されている。

【0104】

ステップＳｔ２６の後、ステップＳｔ０５と同様の水位計測を行い（ステップＳｔ４０）、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ３（基準水位（上端））より低くなったか否かが判断される（ステップＳｔ４１）。そして、レベルＬ３より低くなったと判断された場合には、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ３に従った状態にする。すなわち、第４のバルブＶ４および第５のバルブＶ５を閉鎖するとともに第６のバルブＶ６を開放してから（ステップＳｔ４２）、補助チャンバＣ２の排泥を停止する（ステップＳｔ４３）。なお、補助チャンバＣ２の排泥を停止するのは、補助チャンバＣ２内が基準水位なっているからである。また、ステップＳｔ４３で排泥を停止したならば、前述したステップＳｔ０５に戻る。

【0105】

なお、ステップＳｔ４１において、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ３より多いと判断された場合には、少なくなるまで排泥が実行される。

【0106】

ここで、ステップＳｔ４０およびステップＳｔ４１での管理画面Ｍにおける泥水の流れの表示を図１３に示す。図示するように、掘進が実行されるカッタチャンバ環流モード（泥水が送泥管１からカッタチャンバＣ１を経由して排泥管２から排出されるモード）下において、補助チャンバＣ２内の泥水がレベルＬ２より多くなって排出配管１０から排出される状態が示されている。また、調圧配管４を介して、泥水がカッタチャンバＣ１と補助チャンバＣ２とを往来し、カッタチャンバＣ１内の水圧の急激な変動が緩和されている状態が示されている。さらに、補助チャンバＣ２の水位ＨがレベルＬ２～レベルＬ３となっている状態（つまり、レベルＬ３（基準水位（上端））以下まで泥水を排出している途中の状態）がレベル表示部Ｄに示されている。

【0107】

さて、図２に示すように、レベルＬ３（基準水位（上端））、レベルＬ４（基準水位）およびレベルＬ５（基準水位（下端））における第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６の開閉位置は全て同一になっている。そして、以上の図３における説明では、「第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ４（基準水位）に従った状態にする」との処理は存在しない。これは、補助チャンバＣ２内の水位が、ステップＳｔ０８においてレベルＬ６（下限水位）よりも多く、ステップＳｔ０９においてレベルＬ２（上限水位）よりも少ないと判断されれば、つまり、補助チャンバＣ２内の水位がレベルＬ３～レベルＬ５（基準水位（上端）～基準水位（下端））の間にあれば第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６の開閉位置を変更する必要がないため、あえて「水位ＨがレベルＬ４（基準水位）より多い（あるいは少ない）」との判断、および「第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６を図２のレベルＬ４（基準水位）に従った状態にする」との処理を実行する必要がないからである。但し、水位ＨがレベルＬ４より多いか少ないかに係わる処理を実行するようにしても差し支えない。

【0108】

以上説明したように、本実施の形態によれば、泥水式シールド掘進機の動作状態を把握するための管理画面Ｍには、装置の構成要素として、送泥管１、排泥管２、排泥ポンプ３、調圧配管４、コンプレッサ５、レシーバタンク６、空圧配管７、リリーフ弁８、供給配管９、排出配管１０、バイパス配管１３、レベルチェッカ１４、カッタチャンバＣ１、補助チャンバＣ２、電極センサＳ（Ｓ１～Ｓ７）、補助チャンバＣ２内の水位についてのレベルＬ１～Ｌ７、第１のバルブＶ１～第６のバルブＶ６、および逆止弁Ｖ７が表示されている。

【0109】

また、送泥管１やバイパス配管１３の第３のバルブＶ３よりも送泥管１側を流れる泥水（つまり、供給される泥水）は太い実線で、排泥管２やバイパス配管１３の第３のバルブＶ３よりも排泥管２側を流れる泥水（つまり、排出される泥水）は太い破線で、圧縮空気は太い点線で、供給配管９を流れる補助チャンバＣ２への供給泥水は太い一点鎖線で、排出配管１０を流れる補助チャンバＣ２からの排出泥水は太い二点鎖線で、調圧配管４を往来する泥水は太い波線と流向を示す矢印で、泥水が流れていない配管は細い実線で、それぞれ表示されるようになっている。また、レベルチェッカ１４で検知される補助チャンバＣ２内の水量は網掛けで表示されるようになっている。また、前述のように、泥水および圧縮空気の流れは、本実施の形態のように線の種類を相互に異ならせて表示するのではなく、色の種類を相互に異ならせて表示することができる。

【0110】

そして、泥水式シールド掘進機の図１に示すような管理画面Ｍには、図３に示した泥水式シールド掘進機のフローチャートに対応した泥水および圧縮空気の流れが逐次表示されるようになっている。したがって、管理者は、当該管理画面Ｍに表示される泥水式シールド掘進機の泥水や圧縮空気の全体の状況を容易に把握することが可能になる。

【0111】

これにより、現在の運転状況を正確に且つ分かりやすく知ることができ、異常な状況が発生した場合には、具体的な発生場所を迅速に把握して適切な対策を講じることが可能になる。

【0112】

なお、図１４に示すように、管理画面Ｍには、このような泥水および圧縮空気の流れの表示に加えて、切羽水圧、補助チャンバＣ２内の気圧およびシールド掘進機の掘進状態（掘進中・掘進停止中）の履歴を経過時間（図示する場合には、１０時間前まで）に沿ったグラフＧで表示することもできる。

【0113】

なお、本実施の形態においては、前述のように、カッタチャンバＣ１が逸泥状態かどうかは逸泥量の算定結果から判断される。

【0114】

具体的に、カッタチャンバＣ１内の逸泥状態での泥水の濃度の調整については次にようにしている。すなわち、１日の逸泥量（＝（送泥量＋掘削土量）－排泥量）が全体量の１０％以上のときを逸泥状態としている。泥水濃度は比重で管理しており、標準が１．２として、逸泥状態の場合は１．２５まで上げるようにしている。また、泥水の比重は最大で１．３程度とし、逸泥量が大きくない場合は標準を１．２２としている。

【0115】

また、１日の逸泥量が全体量の１％以下になったら逸泥が収まったと判断し、泥水の濃度を１．２まで戻す可能性を検討する。ここで、泥水の濃度を１．２まで戻さない余地を残したのは、泥水の濃度を変更する場合には、地上の振動ふるいやシックナーバックフィルタなどについて変更するなど大掛かりな調整が必要なためであり、泥水の濃度を上げた状態で掘削することに問題がない場合は、そのまま続けることが望ましいからである。

【0116】

また、逸泥とは逆に、切羽の水圧が高くなり、地下水がカッタチャンバＣ１に流入して水位が上昇する場合がある。本実施の形態において、このときの許容値はプラスマイナス３％としており、水位の上昇が３％以上の状態が丸１日続いた場合には、カッタチャンバＣ１の泥土圧を漸増させて切羽とのバランスを取る。カッタチャンバＣ１内の泥土圧は図示しない土圧計により管理値（地盤の主働土圧と受働土圧の間）の範囲内で調整し、許容値内に戻ったら泥土圧を戻す。なお、この間は、補助チャンバＣ２内の空気圧も泥土圧に合わせて標準値よりも高くなるように調整する。

【0117】

なお、補助チャンバ１１内の泥水が例えばレベルＬ６まで下がった場合、泥水濃度を濃くしたうえで補助チャンバ１１に泥水を供給するが、それでも補助チャンバ１１の水位がレベルＬ６とレベルＬ５を往復する状態が数日（たとえば、２、３日）続く場合には、管理者が基準水位（下端）をレベルＬ４、下限水位をレベルＬ５、掘進停止水位（異常低位）をレベルＬ６に変更し、補助チャンバ１１内の水位を高くして逸水傾向に備えるといった措置を取ることができる。

【0118】

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。

【0119】

たとえば、補助チャンバＣ２の水位が所定量以上変化した場合、その時点から一定期間の管理画面Ｍにおける表示内容を図示しないメモリ（記憶手段）に保存するようにしてもよい。これを資料として保存しておけば、補助チャンバＣ２の水位変動の傾向などを解析することができる。

【0120】

また、矢印については、様々なデザインがあるが、方向（泥水の流れる方向）が認識できる限り、どのようなデザインであってもよい。

【0121】

また、本実施の形態において説明のために用いた圧力や時間、濃度などの様々な数値は一例に過ぎず、本発明がこれらに限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0122】

以上の説明では、本発明を泥水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、カッタヘッドの形状や構造等、本発明にかかわらない点については、特に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0123】

１ 送泥管
２ 排泥管
３ 排泥ポンプ
４ 調圧配管
５ コンプレッサ（圧縮空気供給手段の構成要素）
６ レシーバタンク（圧縮空気供給手段の構成要素）
７ 空圧配管
８ リリーフ弁
９ 供給配管
１０ 排出配管
１３ バイパス配管
１４ レベルチェッカ（水量表示手段）
Ｃ１ カッタチャンバ（第１のチャンバ）
Ｃ２ 補助チャンバ（第２のチャンバ）
Ｄ レベル表示部
Ｇ グラフ
Ｈ 補助チャンバ内の水位
Ｍ 管理画面
Ｐｂ１，Ｐｂ２ 分岐接続点
Ｓ、Ｓ１～Ｓ７ 電極センサ（水位検知手段）
Ｌ１～Ｌ７ 補助チャンバ内の水位についてのレベル
Ｖ１～Ｖ６ 第１のバルブ～第６のバルブ
Ｖ７ 逆止弁（第７のバルブ）

【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】