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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-10
(45)【発行日】2025-03-18
(54)【発明の名称】切羽近傍性状計測装置
(51)【国際特許分類】
E21D 9/093 20060101AFI20250311BHJP
【ＦＩ】
E21D9/093 E
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024004158
(22)【出願日】2024-01-15
【審査請求日】2024-01-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000207780
【氏名又は名称】大豊建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001793
【氏名又は名称】弁理士法人パテントボックス
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 高広
(72)【発明者】
【氏名】俵 芳徳
(72)【発明者】
【氏名】平形 和広
(72)【発明者】
【氏名】小林 昭仁
(72)【発明者】
【氏名】大久保 健治
(72)【発明者】
【氏名】藤井 宣
【審査官】五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５８－２０７４９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－００４２５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１０７６５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ １／００～９／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル掘進機で使用される切羽近傍性状計測装置であって、前記トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍位置まで到達する探査治具と、
前記探査治具を前記トンネル掘進機内と切羽近傍位置の間で進退移動させる進退手段と、
前記探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する圧力計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備え、
前記探査治具は、前記トンネル掘進機の隔壁からチャンバー内に突出する固定撹拌翼内又は格納箱内に格納されており、前記固定撹拌翼又は格納箱の先端から切羽まで到達するように構成されており、
前記進退手段は、シリンダ部とロッド部から構成され、前記固定撹拌翼内又は前記格納箱内に格納されており、前記ロッド部は、前記探査治具として兼用されて前記固定撹拌翼又は前記格納箱の先端から切羽まで到達するように構成されている、切羽近傍性状計測装置。
【請求項2】
トンネル掘進機で使用される切羽近傍性状計測装置であって、前記トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍位置まで到達する探査治具と、
前記探査治具を前記トンネル掘進機内と切羽近傍位置の間で進退移動させる進退手段と、
前記探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する圧力計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備え、
前記進退手段は、シリンダ部とロッド部から構成されるとともに、
前記シリンダ部を前記トンネル掘進機の隔壁からチャンバー内に進退移動させる機内側進退手段をさらに備える、切羽近傍性状計測装置。
【請求項3】
トンネル掘進機で使用される切羽近傍性状計測装置であって、前記トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍位置まで到達する探査治具と、
前記探査治具を前記トンネル掘進機内と切羽近傍位置の間で進退移動させる進退手段と、
前記探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する圧力計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備え、
前記探査治具は、前記トンネル掘進機のカッタヘッド面板部、及び／又は、中間ビームに格納されており、切羽まで到達するように構成されている、切羽近傍性状計測装置。
【請求項4】
カッタスポークは、後方側に移動撹拌翼又は格納箱を有し、前記探査治具又は前記進退手段の少なくとも一部分は、前記移動撹拌翼内又は前記格納箱内に格納されている、請求項３に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【請求項5】
前記探査治具の先端が、カッタビットになっている、請求項３に記載された、切羽近傍性状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シールド掘進機、トンネルボーリングマシン等を含むトンネル掘進機において機内から、切羽近傍の変位、切羽近傍の土圧、切羽近傍の間隙水圧、チャンバー内の圧力、及び／又は、チャンバー内の間隙水圧、を含む切羽近傍性状を計測するための切羽近傍性状計測装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、シールド工事においては、地上からのボーリング孔を利用した傾斜計等でシールドマシン前方や周辺の地盤変形を計測している。この場合、地上の環境条件により道路規制が発生したり、土被りの問題から任意の箇所での計測が行えなかったりする場合が多く発生している。本発明は、任意の位置において切羽近傍（例えば前方）の変位、土圧、及び／又は、間隙水圧を含む、切羽近傍性状を直接計測する装置に関するものである。
【0003】
ここにおいて、本発明で言う「切羽近傍」とはシールド機カッタヘッドと接する切羽面、切羽前方（１Ｄ程度）、及び、シールド外周の外側（１Ｄ程度）の範囲を意味するものとするが（Ｄ：掘削外径）、特に、切羽及び切羽前方（１Ｄ程度）の性状を計測できることが好ましい。
【0004】
例えば、トンネル掘進機のうち土圧式シールドにおいて、適正なチャンバー内の圧力管理が行われていれば、切羽が大きく変位することはなく、結果的に周辺地盤の変位を抑制できる。従来の土圧式シールドにおけるチャンバー内泥土圧の管理手法には、以下に示す１）の手法と２）の手法がある。
【0005】
１）事前の土質調査により推定される対象地盤の土質定数（φ、Ｃ、γ等）、地下水位や上載荷重から土圧の算定式を用いて、主働土圧、受働土圧や静止土圧などを算定し、その数値を基に、チャンバー内泥土圧の上限値と下限値を設定して管理する方法（例えば、特許文献１参照）。
【0006】
２）シールドの停止時に測定される停止時チャンバー内泥土圧を基に、管理土圧を設定する方法（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１２－２３３３７２号公報
【文献】「シールドトンネル工事の安全・安心な施工に関するガイドライン」シールドトンネル施工技術検討会、令和３年１２月、Ｐ．１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
手法１）の課題：
事前の土質調査は通常ボーリングにより実施されるが、その頻度は路線延長に対して２００ｍ間隔程度で行われることが多い。したがって、その間で土質条件等が変化する場合などには、適正な管理圧力を算定できないことがある。また、土圧の算定式自体が理論的なものであることから、必ずしも実際の地盤の土圧を正確に算定できているとは限らない。
事前の土質調査は通常ボーリングにより実施されるが、その頻度は路線延長に対して２００ｍ間隔程度で行われることが多い。したがって、その間で土質条件等が変化する場合などには、適正な管理圧力を算定できないことがある。また、土圧の算定式自体が理論的なものであることから、必ずしも実際の地盤の土圧を正確に算定できているとは限らない。
【0009】
また、シールド掘進路線は、地上が道路設備等に計画されることがほとんどであり、地上からのボーリングや計測手段を実現させる作業を行うためには、道路規制が伴うことから、密な頻度で切羽近傍地盤の変状計測作業を行うことができない。また、都心部における計画深さは大深度となるほか、地上との中間部に供用中のトンネル構造物やライフラインが存在することが多く、物理的に実施できないこともある。
【0010】
さらに、ボーリングによる計測手段でシールドマシン前面の変位計測を行う場合は、シールドマシンが測定位置に到達する前に測定機を回収する必要があるため、掘進を一時中断する必要がある。また、ボーリング孔が水路となって泥水の奮発等の弊害が発生するおそれもある。
【0011】
手法２）の課題：
シールドの停止時に測定される停止時泥土圧は、シールド自体が動くことがなく、カッタに面板がない場合には切羽に作用する土圧を比較的正確に反映していると考えられるが、これらの条件が維持されない場合などには、停止時土圧が地盤の静止土圧もしくは主働土圧を表しているとは限らない。
シールドの停止時に測定される停止時泥土圧は、シールド自体が動くことがなく、カッタに面板がない場合には切羽に作用する土圧を比較的正確に反映していると考えられるが、これらの条件が維持されない場合などには、停止時土圧が地盤の静止土圧もしくは主働土圧を表しているとは限らない。
【0012】
上記のようなチャンバー内の圧力管理手法では、地盤の条件等が変化するような場合などには適正な管理圧力を設定できない可能性がある。
【0013】
そこで、本発明は、地上からの切羽近傍変位計測手段ではなく、切羽近傍性状をシールドマシン機内、又は、トンネルボーリングマシン機内を含むトンネル掘進機内から直接計測することで、地上や中間部の条件に関わらず任意の位置で、また、作業の中断や弊害を発生させることなく、掘進機周辺（特に前面）における地盤性状を計測できる、切羽近傍性状計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
前記課題を解決するために、本発明の切羽近傍性状計測装置は、トンネル掘進機において使用される切羽近傍性状計測装置であって、前記トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍まで到達する探査治具と、前記探査治具を前記トンネル掘進機と切羽近傍の間で進退移動させる進退手段と、前記探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する圧力計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備えている。ここにおいて、「トンネル掘進機内」とは、隔壁より後方側（坑口側）を含む領域であることはもちろんであるが、他にも、カッタスポーク、カッタ後方や隔壁前方に設置する格納箱、カッタ面板、撹拌翼の内部をも含む領域である。
【0015】
また、本発明の管理土圧の設定システムは、トンネル掘進機における管理土圧の設定システムであって、チャンバー内の泥土圧を計測する圧力計と、前記チャンバー内の泥土圧を変化させる泥土圧変化手段と、上述した切羽近傍性状計測装置と、計測された泥土圧と計測された切羽変位に基づいて地盤の変形特性を解析する解析部と、解析された変形特性に基づいて、管理土圧を設定する設定部と、を備えている。
【発明の効果】
【0016】
このように、本発明の切羽近傍性状計測装置は、トンネル掘進機内に格納されて切羽近傍まで到達する探査治具と、探査治具を掘進機と切羽近傍の間で進退移動させる進退手段と、探査治具の変位量を検知する変位センサ、切羽近傍の土圧を計測する土圧計、及び／又は、切羽近傍の間隙水圧を計測する水圧計と、を備えている。したがって、任意の測定位置で、切羽近傍の性状を実測値に基づいて正確に検出できる。
【0017】
また、本発明のトンネル掘進機における管理土圧の設定システムは、チャンバー内の泥土圧を計測する圧力計と、チャンバー内の泥土圧を変化させる泥土圧変化手段と、上述した切羽近傍性状計測装置と、計測された泥土圧と計測された切羽近傍の変位に基づいて地盤の変形特性を解析する解析部と、解析された変形特性に基づいて、管理土圧を設定する設定部と、を備えている。したがって、仮定や推定による管理圧力の設定ではなく、切羽近傍変位を直接計測することで管理圧力の妥当性を確認できる、トンネル掘進機における管理土圧の設定システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】シールド掘進機の内部構造を説明する断面図である。
【図2】実施例１の切羽近傍性状計測装置の格納時の構成について説明する断面図である。
【図3】実施例１の切羽近傍性状計測装置の切羽到達時の構成について説明する断面図である。
【図4】探査治具の先端形状のバリエーションについて説明する説明図である。
【図5】第１、第２変形例の切羽近傍性状計測装置の構成について説明する断面図である。
【図6】第３変形例の切羽近傍性状計測装置の格納時の構成について説明する断面図である。
【図7】第３変形例の切羽近傍性状計測装置の構成の説明図である。（ａ）は途中の構成であり、（ｂ）は切羽到達時の構成である。
【図8】第４変形例の切羽近傍性状計測装置の構成の説明図である。
【図9】第５変形例の切羽近傍性状計測装置の構成の説明図である。
【図10】管理土圧の設定システムの手順について説明するフローチャートである。
【図11】減圧試験による泥土圧－水平変位の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下では、トンネル掘進機として土圧式シールド１を例として説明するが、他の形式のトンネル掘進機、例えば泥水シールド、泥土圧シールド、気泡シールド、泥漿シールド、泥濃シールド、トンネルボーリングマシンであっても本発明を適用できる。
【実施例】
【0020】
（シールド掘進機の構成）
図１は、本発明の実施例を示す縦断側面図である。本実施例のトンネル掘進機としての土圧式シールド１は、図１に示すように、スキンプレート（シールド本体筒）２と、隔壁３と、カッタヘッド５と、カッタ回転軸１０と、カッタ駆動部１２と、チャンバー１６と、排土装置１７と、シールド推進ジャッキ１８と、作泥土材供給配管２１と、圧力計２２と、水圧計２３と、操作室内部等に配置された解析部４１及び設定部４２を含む制御部４０を備えている。
図１は、本発明の実施例を示す縦断側面図である。本実施例のトンネル掘進機としての土圧式シールド１は、図１に示すように、スキンプレート（シールド本体筒）２と、隔壁３と、カッタヘッド５と、カッタ回転軸１０と、カッタ駆動部１２と、チャンバー１６と、排土装置１７と、シールド推進ジャッキ１８と、作泥土材供給配管２１と、圧力計２２と、水圧計２３と、操作室内部等に配置された解析部４１及び設定部４２を含む制御部４０を備えている。
【0021】
カッタヘッド５は、カッタスポーク５１と、カッタスポーク５１の前面に設けられた複数のカッタビット５２、・・・と、カッタスポーク５１の前面中央部に設けられたフィッシュテールビット５３と、カッタスポーク５１の背面に設けられた複数の撹拌翼５４、・・・とを有している。カッタヘッド５はカッタ回転軸１０に一体に取り付けられている。
【0022】
カッタ回転軸１０は、隔壁３に設けられた軸受１１と、後述のギアボックス１３の後部に設けられた軸受とに回転自在に支持されている。カッタ回転軸１０はカッタ駆動部１２に連結されている。カッタ駆動部１２は、隔壁３の背面側に設置されたギアボックス１３と、ギアボックス１３に接続された回転駆動源１４と、回転駆動源１４の出力軸とカッタ回転軸１０の間に介在する減速歯車（ギアボックス１３内に配置；図示省略）とを有している。
【0023】
チャンバー１６は、スキンプレート２のフード部２ａと、隔壁３と、切羽Ｆに囲まれた空間にて形成されている。排土装置１７としては、例えばスクリューコンベアが用いられる。排土装置１７における泥土取り込み口は、チャンバー１６に臨むように開口・設置されている。そして、本実施例では、排土装置１７は、泥土圧変化手段としての機能も備えている。
【0024】
さらに、スキンプレート２のテール部２ｂには、セグメント９０を組み立てるためのエレクター１５が設置されている。さらに、シールド推進ジャッキ１８は、スキンプレート２の内部において、円周方向に所要の間隔をおいて複数基設置されている。この他、スキンプレート２の後端部には、テールシール１９が設けられている。
【0025】
（切羽近傍性状計測装置６の構成）
そして、本実施例のシールド掘進機としての土圧式シールド１は、切羽及び／又は切羽近傍の変位を計測する切羽近傍性状計測装置６をさらに備えている。ここでは、図２、図３を用いて、機内から切羽近傍の性状を計測する機内計測式の切羽近傍性状計測装置６について説明する。ここにおいて、切羽近傍の性状とは、切羽近傍の変位、切羽近傍の土圧、又は、切羽近傍の間隙水圧の３つの性状のうちの少なくともいずれか１つを指すものとし、２つ以上の性状を計測するものであってもよい。
そして、本実施例のシールド掘進機としての土圧式シールド１は、切羽及び／又は切羽近傍の変位を計測する切羽近傍性状計測装置６をさらに備えている。ここでは、図２、図３を用いて、機内から切羽近傍の性状を計測する機内計測式の切羽近傍性状計測装置６について説明する。ここにおいて、切羽近傍の性状とは、切羽近傍の変位、切羽近傍の土圧、又は、切羽近傍の間隙水圧の３つの性状のうちの少なくともいずれか１つを指すものとし、２つ以上の性状を計測するものであってもよい。
【0026】
本実施例の切羽近傍性状計測装置６は、図２に示すように、隔壁３と固定撹拌翼５５を貫通して先端６１０が切羽近傍ＦＡまで到達、当接又は貫入する十分な長さを有する棒状の探査治具６１と、この探査治具６１を把持／開放することで進退手段としてのジャッキ６２、６２の伸縮に伴って探査治具６１を移動／開放させる油圧チャック６３と、探査治具６１の末端にこれと一体に取り付けられる検知部６４と、検知部６４のスライド移動をサポートするガイド６５と、検知部６４との距離を計測することで探査治具６１の変位量を計測する変位センサ６６と、探査治具６１の止水装置６７と、止水用のバルブ６８、６８Ａと、から構成されている。ここにおいて本実施例の切羽近傍性状計測装置６は、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「変位」を計測する場合について説明する。
【0027】
つまり、本実施例では、探査治具６１は、隔壁３からチャンバー１６内に突出する固定撹拌翼５５に出没自在（進退自在；出入自在）に格納されている。すなわち、固定撹拌翼５５には、断面中央に軸線方向に沿って孔（探査治具６１の棒状の本体部６１３が挿入される）が貫通形成されている。このようにして、探査治具６１（の先端６１０）は、固定撹拌翼５５の先端から、切羽近傍ＦＡまで移動・到達し、当接又は貫入するようになっている。なお、本実施例では固定攪拌翼を利用して探査治具を切羽近傍まで移動・到達し当接又は貫入すると表現しているが、同様の形状（例えば、専用の格納箱５５Ａを別途用意）であれば固定攪拌翼の用途を満たさなくてもよい。
【0028】
探査治具６１は、棒状の本体部６１３と、本体部の先端に形成された先端６１０と、から構成されている。本体部の末端は、油圧チャック６３によって把持されている。先端６１０の形状は、図４（ａ）～（ｆ）を用いて後述するように、突出形成された円錐部６１１ａでもよいし、拡径されたつば部６１２と、つば部６１２の中央に円錐部６１１ａ等を組み合わせた形状としてもよい。
【0029】
したがって、油圧チャック６３で探査治具６１を把持した状態では、ジャッキ６２、６２が伸びると探査治具６１は後退し、ジャッキ６２が縮むと探査治具６１は前進するようになっている。そして、油圧チャック６３を開放した状態では、探査治具６１は自由な状態となる。したがって、開放状態（探査治具６１は自由に移動できる）では、探査治具６１の先端６１０が切羽近傍ＦＡと当接又は貫入していれば、切羽近傍ＦＡの変位に合わせて探査治具６１が（トンネル縦断方向に）移動する。後述するように、本発明では、チャンバー１６内の泥土圧を減圧することによって切羽近傍ＦＡが微小にせり出すため、探査治具６１はトンネル縦断方向で坑口方向に移動することになる。
【0030】
（操作手順）
次に、図２と図３を用いて、本実施例の減圧試験における、探査治具６１と、進退手段としてのジャッキ６２と、変位センサ６６と、を備える切羽近傍性状計測装置６の操作手順について説明する。
１．シールド掘進時、探査治具６１は固定撹拌翼５５位置まで縮めた状態となっている（図２）。すなわち、ジャッキ６２が延ばされることで、探査治具６１は、固定撹拌翼５５の先端に収容されている。
２．シールド停止後、油圧チャック６３で探査治具６１を把持して先端６１０が切羽Ｆ面又は切羽近傍ＦＡに当接又は貫入する位置までスライドさせる（図３参照）。このときジャッキ６２は縮められる。
３．探査治具６１の先端６１０を切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡに当接又は貫入させた後に、油圧チャック６３を開放する。これにより、探査治具６１がトンネル縦断方向（前後方向）に拘束されずに自由に移動可能となる。
４．排土手段（排土装置１７）を微速で稼働させ、チャンバー１６内の泥土圧を少しずつ減圧する。
５．減圧に伴って、切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡが変位するとその変位により探査治具６１がシールド内に向かって押される。
６．探査治具６１には、シールド内に計測装置（検知部６４、変位センサ６６）が取り付けられている。変位量は、検知部６４を通して変位センサ６６で計測される。
７．変位センサ６６から計測値がＰＣへ送られる。同時に隔壁３に設けた圧力計２２によりチャンバー１６内泥土圧が計測される。
８．上記の手順によりチャンバー１６内泥土圧と切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡの変位量の関係を求める。
９．切羽近傍変位における遷移領域（降伏点を含む）の全部もしくは一部が明らかになった時点で、減圧試験を停止する。
１０．そして、例えば、排土手段（排土装置１７）を逆転し泥土を戻してチャンバー１６内泥土圧を初期の状態まで増圧する。
１１．油圧チャック６３で探査治具６１を再び把持して、ジャッキ６２操作により引き戻し、探査治具６１を固定撹拌翼５５位置まで縮める（図２参照）。このときジャッキ６２は伸ばされる。
次に、図２と図３を用いて、本実施例の減圧試験における、探査治具６１と、進退手段としてのジャッキ６２と、変位センサ６６と、を備える切羽近傍性状計測装置６の操作手順について説明する。
１．シールド掘進時、探査治具６１は固定撹拌翼５５位置まで縮めた状態となっている（図２）。すなわち、ジャッキ６２が延ばされることで、探査治具６１は、固定撹拌翼５５の先端に収容されている。
２．シールド停止後、油圧チャック６３で探査治具６１を把持して先端６１０が切羽Ｆ面又は切羽近傍ＦＡに当接又は貫入する位置までスライドさせる（図３参照）。このときジャッキ６２は縮められる。
３．探査治具６１の先端６１０を切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡに当接又は貫入させた後に、油圧チャック６３を開放する。これにより、探査治具６１がトンネル縦断方向（前後方向）に拘束されずに自由に移動可能となる。
４．排土手段（排土装置１７）を微速で稼働させ、チャンバー１６内の泥土圧を少しずつ減圧する。
５．減圧に伴って、切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡが変位するとその変位により探査治具６１がシールド内に向かって押される。
６．探査治具６１には、シールド内に計測装置（検知部６４、変位センサ６６）が取り付けられている。変位量は、検知部６４を通して変位センサ６６で計測される。
７．変位センサ６６から計測値がＰＣへ送られる。同時に隔壁３に設けた圧力計２２によりチャンバー１６内泥土圧が計測される。
８．上記の手順によりチャンバー１６内泥土圧と切羽Ｆ又は切羽近傍ＦＡの変位量の関係を求める。
９．切羽近傍変位における遷移領域（降伏点を含む）の全部もしくは一部が明らかになった時点で、減圧試験を停止する。
１０．そして、例えば、排土手段（排土装置１７）を逆転し泥土を戻してチャンバー１６内泥土圧を初期の状態まで増圧する。
１１．油圧チャック６３で探査治具６１を再び把持して、ジャッキ６２操作により引き戻し、探査治具６１を固定撹拌翼５５位置まで縮める（図２参照）。このときジャッキ６２は伸ばされる。
【0031】
（探査治具の先端のバリエーション）
ここで、図４（ａ）～（ｆ）を用いて、探査治具６１の先端６１０の様々な態様について説明する。なお、探査治具６１の先端６１０は、以下で説明する実施例や変形例に限定されるものではない。
ここで、図４（ａ）～（ｆ）を用いて、探査治具６１の先端６１０の様々な態様について説明する。なお、探査治具６１の先端６１０は、以下で説明する実施例や変形例に限定されるものではない。
【0032】
まず、図４（ａ）に示すように、実施例の探査治具６１の先端６１０は、先端から突出した円錐部６１１ａで構成される。
【0033】
次に、図４（ｂ）に示すように、実施例の探査治具６１の先端６１０は、つば部６１２と、先端から突出した円錐部６１１ａと、から構成される。このようにつば部６１２があることで、先端６１０が地山と一体に（手前側に；坑口側に）移動しやすくなる。
【0034】
次に、図４（ｃ）に示すように、変形例の先端６１０は、つば部６１２と、先端に円錐形状の「返し」を有する１本（細径）の矢印部６１１ｂと、から構成される。このように返しがあることで、地山に刺さった先端６１０が地山と一体になって抜けにくくなる。
【0035】
次に、図４（ｄ）に示すように、別の変形例の先端６１０は、つば部６１２と、先端に円錐形状の返しを有する複数（ここでは２本；細径）の矢印部６１１ｂ、６１１ｂと、から構成される。このように複数の矢印部６１１ｂ、・・・があることで、地山に刺さった先端６１０がいっそう抜けにくくなる。
【0036】
次に、図４（e）に示すように、別の変形例の先端６１０は、つば部６１２と、先端にドリル形状を有するドリル部６１１ｃと、から構成される。このようにドリル部６１１ｃがあることで、地山に刺さった先端６１０が地山と一体になって抜けにくくなる。なお、ドリル部６１１ｃは、軸線回りに自由に回転できるようになっていることが好ましい。
【0037】
次に、図４（ｆ）に示すように、別の変形例の先端６１０は、つば部（６１２）がなく、先端に円錐形状の返しを有する１本（細径）の矢印部６１１ｂのみから構成される。このように、つば部がないことで、チャンバー１６内を通りやすくなる。
【0038】
（第１変形例：切羽近傍性状計測装置６Ａの構成）
次に、図５を用いて、第１変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａの構成について説明する。図５の上部に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、固定撹拌翼５５内に格納されている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２が隔壁３を貫通しており、固定撹拌翼５５内、又は、格納箱５５Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「変位」を計測する場合について説明する。
次に、図５を用いて、第１変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａの構成について説明する。図５の上部に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、固定撹拌翼５５内に格納されている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２が隔壁３を貫通しており、固定撹拌翼５５内、又は、格納箱５５Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「変位」を計測する場合について説明する。
【0039】
そして、ジャッキ６２のロッド部６２ｂが探査治具６１となっており、固定撹拌翼５５、又は、格納箱５５Ａの先端から突出して切羽近傍ＦＡまで到達・当接又は貫入するようになっている。変位計測手法は、具体的に言うと、探査治具６１（６２ｂ）の断面中心には、軸線方向に沿って貫通孔が設けられており、変位センサ６６のロッドが挿入されている。そして、探査治具６１が前後に摺動すると、探査治具６１に取付けてある検知部６４と変位センサ６６のロッドの相対変位量を計測できるようになっている。
【0040】
この場合の計測手順は以下の通りとなる。
１）シールド掘進中は、探査治具６１であるロッド部６２ｂは、固定撹拌翼５５中、又は、格納箱５５Ａ中に収納されている。
２）シールド停止時に、ジャッキ６２を操作することで、探査治具６１（すなわちロッド部６２ｂ）を前方に伸ばし先端を切羽近傍ＦＡに当接又は貫入させる。
３）探査治具６１を切羽近傍ＦＡに確実に当接又は貫入させてからジャッキ６２の油圧をフリーにして、探査治具６１が、自由に動く状態とする。
４）この状態とすれば、切羽近傍ＦＡが変位すると、探査治具６１が押し戻され検知部６４と変位センサ６６によって変位量を測定できる。
本変形例では、探査治具６１を摺動させるジャッキ６２のシリンダ部６２ａが隔壁を貫通して固定撹拌翼５５内、又は、格納箱５５Ａ内に配置されているため、実施例と比べて隔壁３後方への突出量をさらに短くできる。
１）シールド掘進中は、探査治具６１であるロッド部６２ｂは、固定撹拌翼５５中、又は、格納箱５５Ａ中に収納されている。
２）シールド停止時に、ジャッキ６２を操作することで、探査治具６１（すなわちロッド部６２ｂ）を前方に伸ばし先端を切羽近傍ＦＡに当接又は貫入させる。
３）探査治具６１を切羽近傍ＦＡに確実に当接又は貫入させてからジャッキ６２の油圧をフリーにして、探査治具６１が、自由に動く状態とする。
４）この状態とすれば、切羽近傍ＦＡが変位すると、探査治具６１が押し戻され検知部６４と変位センサ６６によって変位量を測定できる。
本変形例では、探査治具６１を摺動させるジャッキ６２のシリンダ部６２ａが隔壁を貫通して固定撹拌翼５５内、又は、格納箱５５Ａ内に配置されているため、実施例と比べて隔壁３後方への突出量をさらに短くできる。
【0041】
（第２変形例：切羽近傍性状計測装置６Ｂの構成）
次に、図５を用いて、第２変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂの構成について説明する。図５の中央部に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１内に格納されている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２がカッタスポーク５１内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂは、切羽の性状として、切羽の「変位」を計測する場合について説明する。
次に、図５を用いて、第２変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂの構成について説明する。図５の中央部に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１内に格納されている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２がカッタスポーク５１内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｂは、切羽の性状として、切羽の「変位」を計測する場合について説明する。
【0042】
さらに言うと、本変形例では、切羽近傍性状計測装置６Ｂの長さが、カッタスポーク５１の奥行よりも長くなる場合には、切羽近傍性状計測装置６Ｂの後部は（移動）撹拌翼５４の内部に配置させてもよい。この時、装置を配置できる大きさを有していれば（例えば格納箱５４Ａを利用）、（移動）攪拌翼の用途を満たさなくてもよい。そして、ジャッキ６２のロッド部６２ｂが探査治具６１となっており、カッタスポーク５１の切羽側の表面から突出して切羽近傍ＦＡまで到達・当接又は貫入するようになっている。
【0043】
変位計測手法は、第１変形例と同様に、探査治具６１（６２ｂ）の断面中心には、軸線方向に沿って貫通孔が設けられており、変位センサ６６のロッドが挿入されている。なお、カッタビット５２を先端６１０とする場合には、カッタスポーク５１の切羽側に貫通孔が設けられている。そして、探査治具６１が前後に摺動すると、探査治具６１に取付けてある検知部６４と変位センサ６６のロッドの相対変位量を計測できるようになっている。この際、ジャッキ６２を駆動するための作動油用ラインや変位センサ６６からの信号線は、カッタ回転軸１０を通じて隔壁３後方のシールド機内まで通じている。なお、計測手順は、第１変形例の切羽近傍性状計測装置６Ａと同様であるから説明を省略する。
【0044】
（第３変形例：切羽近傍性状計測装置６Ｃの構成）
次に、図６を用いて、第３変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃの構成について説明する。図６に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃは、進退手段かつ探査治具としてのジャッキ６２（シリンダ部６２ａとロッド部６２ｂ）が、機内側から隔壁３を通じてチャンバー１６内に進退移動するようになっている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２（兼用探査治具６１）自体が機内側進退手段としての第２ジャッキ６９、６９によって進退移動するようにされている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃは、切羽の性状として、切羽の「変位」を計測する場合について説明する。
次に、図６を用いて、第３変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃの構成について説明する。図６に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃは、進退手段かつ探査治具としてのジャッキ６２（シリンダ部６２ａとロッド部６２ｂ）が、機内側から隔壁３を通じてチャンバー１６内に進退移動するようになっている。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、ジャッキ６２（兼用探査治具６１）自体が機内側進退手段としての第２ジャッキ６９、６９によって進退移動するようにされている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｃは、切羽の性状として、切羽の「変位」を計測する場合について説明する。
【0045】
つまり、本変形例では、第１変形例で説明した固定撹拌翼５５内、又は、格納箱５５Ａ内のジャッキ６２をスライド構造としている。具体的には、ジャッキ６２は、ブラケット７０を介して機内側進退手段としての第２ジャッキ６９、６９に保持されており、第２ジャッキ６９、６９は、隔壁３の背面側に反力をとるように取り付けられている。したがって、第２ジャッキ６９を伸ばすことでジャッキ６２は機内側に移動し、第２ジャッキ６９を縮めるとジャッキ６２は切羽Ｆ側に移動する。そして、第２ジャッキ６９を縮めてジャッキ６２が切羽Ｆ側にある状態で、ジャッキ６２を伸ばしてロッド部６２ｂが切羽近傍ＦＡに当接又は貫入するようになる。
【0046】
変位計測手法は、第１、第２変形例と同様に、探査治具６１（６２ｂ）の断面中心には、軸線方向に沿って貫通孔が設けられており、変位センサ６６のロッドが挿入されている。そして、探査治具６１が前後に摺動すると、探査治具６１に取付けてある検知部６４と変位センサ６６のロッドの相対変位量を計測できるようになっている。
【0047】
この場合の計測手順は、以下の通りとなる。
１）シールド掘進中は、探査治具６１であるロッド部６２ｂは、隔壁３の機内側に収納されている（図６参照）。
２）シールド停止時に、第２ジャッキ６９を縮めることで、ジャッキ６２を前方に移動させる（図７（ａ）参照）。
３）その後、ジャッキ６２を伸ばして、ロッド部６２ｂすなわち探査治具６１を切羽近傍まで到達・当接又は貫入させる（図７（ｂ）参照）。
４）探査治具６１を切羽Ｆに確実に当接ないしは貫入させてからジャッキ６２の油圧をフリーにして、探査治具６１が、自由に動く状態とする。
５）この状態とすれば、切羽近傍ＦＡが変位すると、探査治具６１が押し戻され検知部６４と変位センサ６６によって変位量を測定できる。
１）シールド掘進中は、探査治具６１であるロッド部６２ｂは、隔壁３の機内側に収納されている（図６参照）。
２）シールド停止時に、第２ジャッキ６９を縮めることで、ジャッキ６２を前方に移動させる（図７（ａ）参照）。
３）その後、ジャッキ６２を伸ばして、ロッド部６２ｂすなわち探査治具６１を切羽近傍まで到達・当接又は貫入させる（図７（ｂ）参照）。
４）探査治具６１を切羽Ｆに確実に当接ないしは貫入させてからジャッキ６２の油圧をフリーにして、探査治具６１が、自由に動く状態とする。
５）この状態とすれば、切羽近傍ＦＡが変位すると、探査治具６１が押し戻され検知部６４と変位センサ６６によって変位量を測定できる。
【0048】
このように必要ストロークを２段階に分解することで、切羽近傍性状計測装置６Ｃの機内への突出量を抑えた構造となる。掘進中は、図６の状態となるため、チャンバー１６内に固定撹拌翼（５５）が突出していない構造となる。この構造であれば、掘削地盤中に大きい礫がある場合の礫噛み込みによる切羽近傍性状計測装置６Ｃの変形・損傷を防止できる。
【0049】
（第４変形例：切羽近傍性状計測装置６Ｄの構成）
次に、図８を用いて、第４変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄの構成について説明する。図８に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１及び撹拌翼５４内に格納されている。なお、カッタスポーク５１のサイズが十分に大きければ、切羽近傍性状計測装置６Ｄを、攪拌翼（５４）を利用せずにカッタスポーク５１内に格納することも可能である。また、後方に突出させるとしても、必ずしも攪拌翼（５４）の機能を持たせる必要はない。例えば、装置を格納できる十分な大きさの格納箱５４Ａを新たに設けてもよい。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、第２変形例と同様に、ジャッキ６２がカッタスポーク５１内及び撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「土圧」を計測する場合について説明する。
次に、図８を用いて、第４変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄの構成について説明する。図８に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄは、進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１及び撹拌翼５４内に格納されている。なお、カッタスポーク５１のサイズが十分に大きければ、切羽近傍性状計測装置６Ｄを、攪拌翼（５４）を利用せずにカッタスポーク５１内に格納することも可能である。また、後方に突出させるとしても、必ずしも攪拌翼（５４）の機能を持たせる必要はない。例えば、装置を格納できる十分な大きさの格納箱５４Ａを新たに設けてもよい。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、第２変形例と同様に、ジャッキ６２がカッタスポーク５１内及び撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｄは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「土圧」を計測する場合について説明する。
【0050】
より詳細に言うと、本変形例では、切羽近傍性状計測装置６Ｄの長さが、カッタスポーク５１の奥行よりも長くなるため、切羽近傍性状計測装置６Ｄの後部は（移動）撹拌翼５４の内部に配置させるようになっている。そして、ジャッキ６２のロッド部６２ｂが探査治具６１と一体になっており、探査治具６１の切羽側に設置されたカッタビット５２が切羽近傍ＦＡまで到達・当接又は貫入するようになっている。
【0051】
本変形例においては、ロッド部６２ｂの先端６１０が、カッタビット５２と一体になっている。この場合、計測実施時以外、例えば掘削作業中においては、その他のカッタビット５２よりも後方側に引っ込めておくことで、カッタビット５２の摩耗や計測器の破損を防ぐことが可能となる。さらに、カッタスポーク５１は回転するため、円周上の任意位置での測定が可能となることから、測定位置の幅を広げることができる。
【0052】
さらに、本実施例の切羽近傍性状計測装置６Ｄでは、ロッド部６２ｂの先端６１０がカッタビット５２になっている。したがって、掘進停止前に探査治具６１を切羽近傍ＦＡの位置まで伸長させて掘進するように構成すれば、貫入が難しい硬質な地盤においても、探査治具６１を切羽に確実に当接させることが可能となる。
【0053】
加えて、切羽近傍性状計測装置６Ｄは、実施例と同様の変位センサ６６に加えて、切羽近傍ＦＡの土圧を計測するための土圧計２２Ａも有している。そして、この変形例では、土圧計２２Ａは、カッタビット５２の略中央に設けた凹部に埋設されるようになっている。前述したように、カッタビット５２は、ジャッキ６２と一体の探査治具６１の切羽側（先端側）に取り付けられるため、ジャッキ６２の作動によって進退移動可能となっている。
【0054】
なお、この変形例では、カッタビット５２に土圧計２２Ａを設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、土圧計２２Ａではなく水圧計２３Aを設置して間隙水圧を計測してもよい。これらの計測機器は、実施例で説明したように、カッタビット５２中央位置に配置しなくてもよいし、カッタビット５２側面やカッタスポーク５１に配置してもよい。その場合、同じ深度位置に取り付けることが、より好ましい。
【0055】
(第５変形例：切羽近傍性状計測装置６Ｅの構成)
次に、図９を用いて、第５変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅの構成について説明する。図９に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅは、第４変形例同様に進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１及び（移動）撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に格納されている。なお、カッタスポーク５１のサイズが十分に大きければ、攪拌翼等を利用せずにカッタスポーク５１内に格納することも可能である。また、格納が必要となる場合でも、必ずしも攪拌翼の機能を持たせる必要はなく、装置を格納する大きさがあればよい。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、第２・４変形例と同様に、ジャッキ６２がカッタスポーク５１及び（移動）撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「土圧」、及び、「チャンバー内の圧力」を計測する場合について説明する。
次に、図９を用いて、第５変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅの構成について説明する。図９に示すように、本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅは、第４変形例同様に進退手段としてのジャッキ６２のシリンダ部６２ａとロッド部６２ｂとが、カッタスポーク５１及び（移動）撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に格納されている。なお、カッタスポーク５１のサイズが十分に大きければ、攪拌翼等を利用せずにカッタスポーク５１内に格納することも可能である。また、格納が必要となる場合でも、必ずしも攪拌翼の機能を持たせる必要はなく、装置を格納する大きさがあればよい。すなわち、実施例では、ジャッキ６２が隔壁３の後方（機内側）にとりつく構成であったが、本変形例では、第２・４変形例と同様に、ジャッキ６２がカッタスポーク５１及び（移動）撹拌翼５４内、又は、格納箱５４Ａ内に収まるようになっている。本変形例の切羽近傍性状計測装置６Ｅは、切羽近傍の性状として、切羽近傍の「土圧」、及び、「チャンバー内の圧力」を計測する場合について説明する。
【0056】
より詳細に言うと、本変形例では、切羽近傍性状計測装置６Ｅの長さが、カッタスポーク５１の奥行よりも長くなるため、切羽近傍性状計測装置６Ｅの後部は、（移動）撹拌翼５４、又は、格納箱５４Ａの内部に配置される。そして、ジャッキ６２のロッド部６２ｂが探査治具６１と一体になっており、探査治具６１の切羽側に設置されたカッタビット５２が切羽近傍ＦＡまで到達し、当接又は貫入するようになっている。
【0057】
本変形例においては、ビット５２先端と後続部分が同一の断面形状となっている。これにより、切羽近傍への貫入がより容易となる他、切羽近傍性状装置６Ｅを回収・格納する際の、機内（カッタスポーク）への土砂の誤取込みを防止することができる（図９参照）。また、第４変形例と同様に、掘進停止前に探査治具６１を切羽近傍ＦＡの位置まで伸長させて掘進するように構成すれば、貫入が難しい硬質な地盤においても、探査治具６１を切羽に確実に当接させることが可能となる。
【0058】
そして、本変形例においては、ロッド部６２ｂの先端６１０が、カッタビット５２と一体になっている。この場合、計測時以外－例えば掘削作業中－においては、その他のカッタビット５２よりも後方側に引っ込めておくことで、カッタビット５２の摩耗や計測器の破損を防ぐことが可能となる。さらに、カッタスポーク５１は回転するため、円周上の任意位置での測定が可能となることから、測定位置の幅を広げることができる。
【0059】
加えて、切羽近傍性状計測装置６Ｅは、実施例と同様の変位センサ６６に加えて、切羽近傍ＦＡの土圧を計測するための土圧計２２Ａも有している。そして、この変形例では、土圧計２２Ａは、カッタビット５２の略中央に設けた凹部に埋設されるようになっている他、ビット側部（先端位置より後方）に１つ以上備えている。前述したように、カッタビット５２は、ジャッキ６２と一体の探査治具６１の切羽側（先端側）に取り付けられるため、ジャッキ６２の作動によって進退移動可能となっている。
【0060】
本変形例では、切羽近傍にカッタビット５２に貫入させることで、切羽近傍の土圧、およびチャンバー内の圧力（泥土圧）をそれぞれ計測することが可能となる。
【0061】
なお、本変形例では、カッタビット５２に土圧計２２Ａを設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第４変形例同様に、土圧計２２Ａではなく水圧計２３Ａを設置して間隙水圧を計測してもよい。これによって、切羽近傍における間隙水圧およびチャンバー内の間隙水圧を測定することが可能となる。
【0062】
（管理土圧の設定システムの構成）
この他、土圧式シールド１は、制御部４０をさらに備えている（図１参照）。制御部４０は、例えば、メモリ、ＣＰＵ、ＳＳＤなどを有する汎用のパーソナルコンピュータである。制御部４０では、土圧式シールド１の管理土圧が設定されて掘進を制御する。すなわち、掘進中は、シールド推進ジャッキ１８によって土圧式シールド１を前進させつつ、泥土圧変化手段としての排土装置１７（スクリューコンベア）によって泥土を排出することで泥土圧を変化させ、同時に圧力計２２によって泥土圧を計測している。さらに、水圧計２３によって、水圧が計測されている。なお、後述する解析部４１及び設定部４２の機能は、土圧式シールド１の掘進を制御する制御部４０とは別個の制御部（演算装置；パーソナルコンピュータ）で実行することももちろん可能である。この意味で、制御部は「演算部」と称することもできる。
この他、土圧式シールド１は、制御部４０をさらに備えている（図１参照）。制御部４０は、例えば、メモリ、ＣＰＵ、ＳＳＤなどを有する汎用のパーソナルコンピュータである。制御部４０では、土圧式シールド１の管理土圧が設定されて掘進を制御する。すなわち、掘進中は、シールド推進ジャッキ１８によって土圧式シールド１を前進させつつ、泥土圧変化手段としての排土装置１７（スクリューコンベア）によって泥土を排出することで泥土圧を変化させ、同時に圧力計２２によって泥土圧を計測している。さらに、水圧計２３によって、水圧が計測されている。なお、後述する解析部４１及び設定部４２の機能は、土圧式シールド１の掘進を制御する制御部４０とは別個の制御部（演算装置；パーソナルコンピュータ）で実行することももちろん可能である。この意味で、制御部は「演算部」と称することもできる。
【0063】
そして、本実施例の制御部４０は、計測された泥土圧、計測された切羽近傍の変位（例えば水平変位）、計測された間隙水圧等の切羽近傍の性状に基づいて地盤の変形特性を解析する解析部４１としての機能と、解析された変形特性に基づいて、管理土圧を設定する設定部４２としての機能と、をさらに有している。なお、制御部４０には、通信ケーブル４３を介して、圧力計２２（２２Ａ）からの土圧値、水圧計２３（２３Ａ）からの間隙水圧値、及び、変位センサ６６からの入力値（変位）が入力される他、キーボードやマウスといった入力手段が接続されている。さらに、制御部４０には、出力手段としてモニタや別の掘進管理用のＰＣなどが接続されている。解析部４１と設定部４２の機能については、次に説明する制御フローにおいて説明する。
【0064】
そして、上述した圧力計２２と、水圧計２３と、泥土圧変化手段としての排土装置１７と、切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）と、解析部４１及び設定部４２を含む制御部４０と、によって、本発明の管理土圧の設定システムＳが構成されている。
【0065】
（作用）
次に、図１０～図１１を用いて、本実施例の管理土圧の設定システムＳのフローについて説明する。図１０に示すように、管理土圧の設定システムＳのフローは、以下のステップＳ１～Ｓ１４を実行することによって実現される。
次に、図１０～図１１を用いて、本実施例の管理土圧の設定システムＳのフローについて説明する。図１０に示すように、管理土圧の設定システムＳのフローは、以下のステップＳ１～Ｓ１４を実行することによって実現される。
【0066】
・初期値の処理（ステップＳ１）
はじめに、ボーリング試験等によって設定されている初期算定土圧に基づいて（ステップＳ１）、管理土圧の初期値を設定する（ステップＳ２）。そして、この管理土圧の初期値にしたがって、シールドを掘進していく（ステップＳ３）。つまり、シールドが掘進を開始して初期の段階（減圧試験実施前）では、事前土質調査による土質定数から算出した理論土圧を基に管理土圧を設定する。または、３Ｄ－ＦＥＭモデルに事前土質調査による地盤の力学定数を与え、土圧と地盤の変位関係から管理土圧を設定する。
はじめに、ボーリング試験等によって設定されている初期算定土圧に基づいて（ステップＳ１）、管理土圧の初期値を設定する（ステップＳ２）。そして、この管理土圧の初期値にしたがって、シールドを掘進していく（ステップＳ３）。つまり、シールドが掘進を開始して初期の段階（減圧試験実施前）では、事前土質調査による土質定数から算出した理論土圧を基に管理土圧を設定する。または、３Ｄ－ＦＥＭモデルに事前土質調査による地盤の力学定数を与え、土圧と地盤の変位関係から管理土圧を設定する。
【0067】
・減圧試験（ステップＳ４～Ｓ８）
次に、シールド掘進機が停止して後退させない状態で、チャンバー内泥土圧を減圧する（ステップＳ４）。すなわち、セグメント９０の組立時などの掘進停止時において、スクリューコンベアを微速で回転させることでチャンバー１６内の泥土を徐々に排出し減圧していく。減圧中には圧力計２２により泥土圧を計測する。同時に、水圧計２３（２３Ａ）によって水圧を計測する。さらに、減圧中には切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）によって切羽近傍ＦＡの変位を直接に計測する（ステップＳ５）。計測された泥土圧と切羽近傍の変位（例えば水平変位）に基づいて、変形特性を把握する（ステップＳ６）。すなわち、泥土圧－切羽変位をグラフ上にプロットし変形特性を求める（図１０参照）。変形特性が把握されれば、逆解析によって（ステップＳ７）、地盤の力学定数が解析される（ステップＳ８）。
次に、シールド掘進機が停止して後退させない状態で、チャンバー内泥土圧を減圧する（ステップＳ４）。すなわち、セグメント９０の組立時などの掘進停止時において、スクリューコンベアを微速で回転させることでチャンバー１６内の泥土を徐々に排出し減圧していく。減圧中には圧力計２２により泥土圧を計測する。同時に、水圧計２３（２３Ａ）によって水圧を計測する。さらに、減圧中には切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）によって切羽近傍ＦＡの変位を直接に計測する（ステップＳ５）。計測された泥土圧と切羽近傍の変位（例えば水平変位）に基づいて、変形特性を把握する（ステップＳ６）。すなわち、泥土圧－切羽変位をグラフ上にプロットし変形特性を求める（図１０参照）。変形特性が把握されれば、逆解析によって（ステップＳ７）、地盤の力学定数が解析される（ステップＳ８）。
【0068】
・３Ｄ－ＦＥＭモデル解析（ステップＳ９～Ｓ１２）
そして、減圧試験によって解析された地盤の力学定数を用いて、３Ｄ－ＦＥＭ解析が実行される（ステップＳ９）。そして、この３Ｄ－ＦＥＭモデル解析によって、周辺地盤・隣接構造物への影響が予測される（ステップＳ１０）。
そして、減圧試験によって解析された地盤の力学定数を用いて、３Ｄ－ＦＥＭ解析が実行される（ステップＳ９）。そして、この３Ｄ－ＦＥＭモデル解析によって、周辺地盤・隣接構造物への影響が予測される（ステップＳ１０）。
【0069】
すなわち、減圧試験によって対象地盤の変形特性が明らかになれば、ボーリング調査などから想定されている地盤構成や測定されている水圧などの原位置の境界条件に基づく地盤モデルに対する逆解析によって（ステップＳ７）、地盤の力学定数が計算される（ステップＳ８）。このように計算された地盤の力学定数を用いて、３Ｄ－ＦＥＭ解析が実行される（ステップＳ９）。
【0070】
解析の結果、地表面沈下量などが許容変位量以下となるか等の判断によって、有害影響の有無が判定される（ステップＳ１１）。そして、有害であれば（ステップＳ１１の「有」）、管理土圧が変更されて（ステップＳ１２）、解析をやり直す（ステップＳ９～Ｓ１１）。一方、無害であれば（ステップＳ１１の「無」）、ステップＳ２に戻って次の位置・時刻において、管理土圧の設定システムＳが実行される。
【0071】
ここにおいて、力学定数とは、例えば、ヤング率、ポアソン比、内部摩擦角、粘着力などである。この現場挙動に基づいて得られた地盤特性によるＦＥＭモデルを採用してシミュレーションを行うことにより、合理的な挙動シミュレーションが可能となる。以上のような現場挙動に基づく合理的なシミュレーションにより、地表面沈下や隣接構造物への影響などが事前に、かつ、より正確に予測可能となり、周辺への影響を最小とする、あるいは地盤変位等の規制値に対応した管理土圧を設定することができる。
【0072】
・解析と設定（ステップＳ１３～Ｓ１４）
他方で、地盤の変形特性が把握されれば、図１１に示すような、泥土圧－変位グラフから、降伏点土圧が解析によって求められる（ステップＳ１３）。すなわち、制御部４０の解析部４１は、急激に勾配が大きくなる点を求め、この点を降伏点とみなし、主働土圧を求める。例えば、最小二乗法で弾性領域の複数のプロットから近似直線を求め、塑性領域の複数のプロットから近似直線を求め、これらの交点を降伏点とすることができる。あるいは、移動平均から大きく外れたプロットが連続して出現したことをもって遷移領域に入ったことを推定することができる。そして、近隣に建物が存在している等の理由によって、３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が必要な場合には（ステップＳ１４の「要」）、３Ｄ－ＦＥＭ解析によって、周辺地盤・隣接構造物への影響が予測される（ステップＳ１０）。３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が不要な場合には（ステップＳ１４の「不要」）、主働土圧に基づいて管理土圧が再設定される（ステップＳ２）。具体的には、掘進時におけるチャンバー１６内の管理土圧は、主働土圧プラス水圧を下回らないようにすることが必要となるので、求めた主働土圧＋水圧に例えばプラスα（０～２０ｋＮ／ｍ２）を加えた値を管理土圧の下限値とする。他方、管理土圧の上限値は、主働土圧（降伏点土圧）から逆算されたＣ、φを用いて理論的に計算してもよいし、上記下限値に施工変動幅を更に考慮した値としてもよい。他方、３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が必要な場合には（ステップＳ１４の「要」）、３Ｄ―ＦＥＭモデル解析が実行される（ステップＳ９）。
他方で、地盤の変形特性が把握されれば、図１１に示すような、泥土圧－変位グラフから、降伏点土圧が解析によって求められる（ステップＳ１３）。すなわち、制御部４０の解析部４１は、急激に勾配が大きくなる点を求め、この点を降伏点とみなし、主働土圧を求める。例えば、最小二乗法で弾性領域の複数のプロットから近似直線を求め、塑性領域の複数のプロットから近似直線を求め、これらの交点を降伏点とすることができる。あるいは、移動平均から大きく外れたプロットが連続して出現したことをもって遷移領域に入ったことを推定することができる。そして、近隣に建物が存在している等の理由によって、３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が必要な場合には（ステップＳ１４の「要」）、３Ｄ－ＦＥＭ解析によって、周辺地盤・隣接構造物への影響が予測される（ステップＳ１０）。３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が不要な場合には（ステップＳ１４の「不要」）、主働土圧に基づいて管理土圧が再設定される（ステップＳ２）。具体的には、掘進時におけるチャンバー１６内の管理土圧は、主働土圧プラス水圧を下回らないようにすることが必要となるので、求めた主働土圧＋水圧に例えばプラスα（０～２０ｋＮ／ｍ２）を加えた値を管理土圧の下限値とする。他方、管理土圧の上限値は、主働土圧（降伏点土圧）から逆算されたＣ、φを用いて理論的に計算してもよいし、上記下限値に施工変動幅を更に考慮した値としてもよい。他方、３Ｄ－ＦＥＭモデル解析が必要な場合には（ステップＳ１４の「要」）、３Ｄ―ＦＥＭモデル解析が実行される（ステップＳ９）。
【0073】
このようにして、観測されているデジタル数値（観測値）とモデル地盤によって解析から求められるデジタル数値（解析値）を照合させて、モデル修正を常に行いながらシールド切羽進行に伴う地盤の変化に整合するモデル地盤の構築が実現されるようになっている（いわゆる「デジタルツイン」）。
【0074】
（効果）
次に、本実施例の切羽近傍性状計測装置６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅの奏する効果を列挙しながら説明する。
次に、本実施例の切羽近傍性状計測装置６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅの奏する効果を列挙しながら説明する。
【0075】
（１）上述してきたように、本実施例の切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）は、トンネル掘進機のうちシールド掘進機としての土圧式シールド１で使用される切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）であって、シールド掘進機内に格納されて切羽近傍ＦＡまで到達し、切羽近傍に当接又は貫入する探査治具６１と、探査治具６１をシールド掘進機と切羽近傍ＦＡの間で進退移動させる進退手段としてのジャッキ６２と、探査治具６１の変位量を検知する変位センサ６６と、を備えている。したがって、任意の測定位置で、切羽近傍の性状を実測値に基づいて正確に検出できる。
【0076】
すなわち、探査治具６１の先端は、切羽近傍ＦＡまで到達して切羽近傍ＦＡと当接又は貫入しているため、探査治具６１によって切羽近傍の変位を直接かつ正確に反映することができる。この場合、隔壁３から切羽Ｆ（すなわちカッタビット５２先端）までの距離はあらかじめわかっているため、探査治具６１を切羽近傍ＦＡに正確に押し当てる又は貫入させることができる。
【0077】
（２）さらに、切羽近傍性状計測装置６、６Ａは、探査治具６１が、トンネル掘進機の隔壁３からチャンバー１６内に突出する固定撹拌翼５５内に格納されており、固定撹拌翼５５の先端から切羽近傍ＦＡまで到達するように構成されていることが好ましい。この固定撹拌翼５５は、隔壁３から切羽Ｆ側に向かってチャンバー１６内に突出しているため、その分だけ探査治具６１の切羽近傍ＦＡまでのストロークを短くすることができる。
【0078】
このため、探査治具６１によって、より正確に切羽近傍ＦＡの変位を測定できる。つまり、隔壁３の表面から切羽近傍ＦＡまでの距離よりも、固定撹拌翼５５の先端から切羽近傍ＦＡまでの距離の方が短いため、探査治具６１がチャンバー１６内で進退移動する際の距離を短縮できる。さらに、必要ストロークが小さくなることで、探査治具６１を前後に摺動させるためのジャッキ６２等の装置が小さくなる。シールドの隔壁３後方内部は狭隘であるため、装置の縮小化は有利となる。
【0079】
（３）さらに、切羽近傍性状計測装置６Ａは、進退手段としてのジャッキ６２が、シリンダ部６２ａとロッド６２ｂ部から構成され、固定撹拌翼５５内に格納されており、ロッド部６２ｂは、探査治具６１として兼用されて固定撹拌翼５５の先端から切羽近傍ＦＡまで到達するように構成されていることが好ましい。このように構成することで、シールド機内において坑口側に向かって突出する進退手段（すなわちジャッキ６２）の長さを、いっそう短くすることができる。つまり、固定撹拌翼５５のチャンバー１６内への突出長さの分だけ、シールド機内のジャッキ６２の突出量を減らすことができる。
【0080】
（４）さらに、切羽近傍性状計測装置６Ｃは、進退手段としてのジャッキ６２が、シリンダ部６２ａとロッド部６２ｂから構成されるとともに、シリンダ部６２ａをトンネル掘進機の隔壁３からチャンバー１６内に進退移動させる機内側進退手段としての第２ジャッキ６９をさらに備えていることが好ましい。このように、ジャッキ６２を固定撹拌翼５５内に格納するのではなく、ジャッキ６２自体を前後にスライド移動可能に構成することで、チャンバー１６内の障害物を減らすことができる。すなわち、必要ストロークを２段に分割することで機内への突出量を抑えることができる。掘進中は、チャンバー１６内に固定撹拌翼が出ていない構造となり、掘削地盤中に大きい礫などがある場合の礫噛み込みによる切羽近傍性状計測装置６Ｃの変形・損傷を防止できる。
【0081】
・加えて、切羽近傍性状計測装置６Ｂ、６Ｄ、６Ｅは、探査治具６１が、トンネル掘進機のカッタスポーク５１内に格納されており、カッタスポーク５１から切羽近傍ＦＡまで到達するように構成されていることが好ましい。このように、カッタスポーク５１に探査治具６１及びジャッキ６２を設置することで、切羽近傍ＦＡまでの必要ストロークを極めて短くできるので、切羽近傍性状計測装置６自体が非常に短くなる。そのため、探査治具６１及びジャッキ６２をカッタスポーク５１内部に配置することができる。このように、計測装置がカッタスポーク５１内に収容されていれば、シールド機内の狭い場所に切羽近傍性状計測装置６を配置できる。また、カッタヘッド５を回転させることによって、切羽近傍性状計測装置６を移動できるため、シールド中心から一定半径円上の任意の点での計測が可能となる。
【0082】
（５）さらに、図示しないが、探査治具（６１）は、トンネル掘進機のカッタヘッド面板部、中間ビーム、及び／又は、連結材に格納されており、切羽まで到達するように構成されることも好ましい。このように、切羽の近くに探査治具６１を設置することで、切羽近傍ＦＡまでの必要ストロークを極めて短くできるので、切羽近傍性状計測装置の長さも非常に短くなる。そのため、探査治具６１を機内に収容することができる。
【0083】
（６）また、カッタスポーク５１は、後方側に（移動）撹拌翼５４、又は、格納箱５４Ａを有し、探査治具６１又はジャッキ６２の少なくとも一部分は、（移動）撹拌翼５４又は、格納箱５４Ａ内に格納されていることが好ましい。切羽近傍性状計測装置６がカッタスポーク５１の奥行よりも大きくなる場合には、カッタスポーク５１後方に配置されている（移動）撹拌翼５４又は格納箱５４Ａを利用して内部に配置することもできる。この時、ジャッキ６２を駆動するための作動油用ラインや変位センサ６６からの信号線はセンターシャフト（カッタ回転軸１０）を通じて隔壁３後方のシールド機内に通じている。
【0084】
本変形例では、切羽近傍性状計測装置６がカッタスポーク５１内に収容されるためシールド機内の狭隘な場所に計測装置を配置する必要がない。また、カッタヘッド５を回転することで計測装置を移動できるので、シールド中心からの一定半径円上の任意点での計測が可能となる。
【0085】
・さらに、切羽近傍性状計測装置６Ｄ、６Ｅは、探査治具６１に、切羽近傍ＦＡの土圧を計測する圧力計２２Ａ又は切羽近傍ＦＡの間隙水圧を計測する水圧計２３Ａをさらに有するため、変位に加えて土圧や間隙水圧を計測することによって、切羽（地山）周辺の性状をより詳細・正確に分析できるようになる。
【0086】
また、切羽近傍性状計測装置６Ｅは、探査治具６１が先端から後方まで同一の断面形状をしているため、小さな負荷で切羽近傍ＦＡへ貫入させ易く、進退構造の選択の幅を拡げることができる。また、探査治具格納時の土砂の誤取込みを防止することができる。そして、探査治具６１の先端略中央部、および側部に測定装置が有ることから、切羽近傍およびチャンバー内部の切羽性状を同時に測定することが可能となる。
【0087】
（７）さらに、探査治具６１の先端が、カッタビット５２になっているため、掘進停止前に探査治具６１を切羽近傍ＦＡの位置まで伸長させて掘進するように構成すれば、貫入が難しい硬質な地盤においても、探査治具６１を切羽に確実に当接させることが可能となる。
【0088】
（８）また、トンネル掘進機としての土圧式シールド１のチャンバー１６内の圧力を計測するチャンバー内圧力計２２Ａ、及び／又は、チャンバー１６内の間隙水圧を計測するチャンバー内水圧計２３Ａをさらに備えることで、変位に加えて圧力や間隙水圧を計測することによって、チャンバー１６内の性状をより詳細・正確に分析できるようになる。
【0089】
（９）そして、本実施例の管理土圧の設定システムＳは、トンネル掘進機としての土圧式シールド１における管理土圧の設定システムＳであって、チャンバー１６内の泥土圧を計測する圧力計２２と、チャンバー１６内の泥土圧を変化させる泥土圧変化手段としての排土装置１７と、切羽近傍ＦＡの変位を計測する切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）と、計測された泥土圧と計測された切羽近傍ＦＡの変位と計測された切羽近傍ＦＡの間隙水圧とに基づいて地盤の変形特性を解析する解析部４１と、解析された変形特性に基づいて、管理土圧を設定する設定部４２と、を備えている。このような構成であるため、管理土圧の設定システムＳであれば、仮定や推定による管理土圧の設定ではなく、チャンバー内の泥土圧と切羽近傍の変位の関係を直接計測することで管理土圧を設定できる。
【0090】
（１０）また、トンネル掘進機の停止時に、泥土圧変化手段としての排土装置１７によって泥土を若干排出することによりチャンバー１６内の泥土圧が減圧されることで、解析部４１によって地盤の変形から主働土圧が求められるようになっている。したがって、シールド掘進機の掘進停止時－例えばセグメント組立時－にチャンバー１６内を微小に減圧して切羽近傍ＦＡをチャンバー１６側に僅かに変位させて、泥土圧と切羽近傍変位量の関係グラフにおける遷移領域から降伏点を解析することで主働土圧を直接求めることができる。
【0091】
（１１）加えて、解析部４１は、解析された地盤の変形特性に基づいて、地盤の力学定数を逆解析によって推定し、推定された地盤の力学定数を用いてＦＥＭモデルを更新するとともに、更新されたＦＥＭモデルを用いて、周辺の地盤及び／又は構造物への影響を予測するようになっている。このため、完全なリアルタイムではないものの、リアルタイム更新に近い、従来よりも大幅に細かい間隔でＦＥＭモデルを更新することで、地盤の特性を実際の特性に大きく近づけることができる。このため、ＦＥＭモデルによる予測・影響評価をきわめて高い精度で実現できる。
【0092】
以上、図面を参照して、本発明の実施例や変形例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例や変形例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0093】
例えば、実施例や変形例では、所定の位置に切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）を設置するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、実施例、第１、第３変形例は、図示したように、隔壁３のシールド中心とフード部の中間でもよいし、よりフード部に近接した位置とすることもできる。また、第２変形例は、図示のようにカッタスポーク５１の中間位置でもよいし、シールド中心付近やカッタスポーク５１先端付近でもよい。また、カッタスポーク５１の最外周に外向きにつけてもよい。さらに、カッタヘッド面板部や中間ビーム連結材に設置してもよい。
【0094】
さらに、図示を省略するが、切羽近傍性状計測装置は、カッタヘッド面板部、中間ビーム、及び／又は、連結材などのカッタヘッド構成部材内に設置してもよい。この場合、カッタヘッド面板部、中間ビーム、連結材などはカッタヘッドの一部を構成している。
【0095】
また、実施例では、切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）を用いた管理土圧の設定システムＳについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、切羽近傍性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）を用いた、切羽の緩みを探索するシステムに利用することも可能である。
【符号の説明】
【0096】
１ ：土圧式シールド（トンネル掘進機）
２ ：スキンプレート
２ａ ：フード部
２ｂ ：テール部
３ ：隔壁
５ ：カッタヘッド
６ ：切羽近傍性状計測装置（実施例）
６Ａ－６Ｅ ：切羽近傍性状計測装置（変形例）
１０ ：カッタ回転軸
１１ ：軸受
１２ ：カッタ駆動部
１３ ：ギアボックス
１４ ：回転駆動源
１５ ：エレクター
１６ ：チャンバー
１７ ：排土装置
１８ ：シールド推進ジャッキ
１９ ：テールシール
２１ ：作泥土材供給配管
２２、２２Ａ：圧力計
２３、２３Ａ：水圧計
４０ ：制御部
４１ ：解析部
４２ ：設定部
４３ ：通信ケーブル
５１ ：カッタスポーク
５２ ：カッタビット
５３ ：フィッシュテールビット
５４ ：（移動）撹拌翼
５４Ａ ：格納箱
５５ ：固定撹拌翼
５５Ａ ：格納箱
６１ ：探査治具
６１０ ：先端
６１１ａ ：円錐部
６１１ｂ ：矢印部
６１１ｃ ：ドリル部
６１２ ：つば部
６１３ ：本体部
６２ ：ジャッキ
６２ａ ：シリンダ部
６２ｂ ：ロッド部
６３ ：油圧チャック
６４ ：検知部
６５ ：ガイド
６６ ：変位センサ
６７ ：止水装置
６８ ：バルブ（ボールバルブ）
６８Ａ ：バルブ（ボールバルブ）
６８Ｂ ：切離し装置（油圧チャック）
６９ ：第２ジャッキ（機内側進退手段）
７０ ：ブラケット
９０ ：セグメント
Ｓ ：管理土圧の設定システム
Ｆ ：切羽
ＦＡ ：切羽近傍
２ ：スキンプレート
２ａ ：フード部
２ｂ ：テール部
３ ：隔壁
５ ：カッタヘッド
６ ：切羽近傍性状計測装置（実施例）
６Ａ－６Ｅ ：切羽近傍性状計測装置（変形例）
１０ ：カッタ回転軸
１１ ：軸受
１２ ：カッタ駆動部
１３ ：ギアボックス
１４ ：回転駆動源
１５ ：エレクター
１６ ：チャンバー
１７ ：排土装置
１８ ：シールド推進ジャッキ
１９ ：テールシール
２１ ：作泥土材供給配管
２２、２２Ａ：圧力計
２３、２３Ａ：水圧計
４０ ：制御部
４１ ：解析部
４２ ：設定部
４３ ：通信ケーブル
５１ ：カッタスポーク
５２ ：カッタビット
５３ ：フィッシュテールビット
５４ ：（移動）撹拌翼
５４Ａ ：格納箱
５５ ：固定撹拌翼
５５Ａ ：格納箱
６１ ：探査治具
６１０ ：先端
６１１ａ ：円錐部
６１１ｂ ：矢印部
６１１ｃ ：ドリル部
６１２ ：つば部
６１３ ：本体部
６２ ：ジャッキ
６２ａ ：シリンダ部
６２ｂ ：ロッド部
６３ ：油圧チャック
６４ ：検知部
６５ ：ガイド
６６ ：変位センサ
６７ ：止水装置
６８ ：バルブ（ボールバルブ）
６８Ａ ：バルブ（ボールバルブ）
６８Ｂ ：切離し装置（油圧チャック）
６９ ：第２ジャッキ（機内側進退手段）
７０ ：ブラケット
９０ ：セグメント
Ｓ ：管理土圧の設定システム
Ｆ ：切羽
ＦＡ ：切羽近傍
【要約】
【課題】地上等からのボーリングを伴わずに実施できるシールド掘進機、又は、トンネルボーリングマシンにおける切羽近傍性状計測装置を提供する。
【解決手段】切羽近傍性状計測装置６は、シールド掘進機としての土圧式シールド１で使用される切羽性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）であって、シールド掘進機内、又は、トンネルボーリングマシン機内に格納されて切羽近傍ＦＡまで到達する探査治具６１と、探査治具６１をシールド掘進機、又は、トンネルボーリングマシンと切羽近傍ＦＡの間で進退移動させる進退手段としてのジャッキ６２と、探査治具６１の変位量を検知する変位センサ６６と、を備えている。このうち探査治具６１は、シールド掘進機の隔壁３からチャンバー１６内に突出する固定撹拌翼内５５に格納されている。
【選択図】図１
【解決手段】切羽近傍性状計測装置６は、シールド掘進機としての土圧式シールド１で使用される切羽性状計測装置６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）であって、シールド掘進機内、又は、トンネルボーリングマシン機内に格納されて切羽近傍ＦＡまで到達する探査治具６１と、探査治具６１をシールド掘進機、又は、トンネルボーリングマシンと切羽近傍ＦＡの間で進退移動させる進退手段としてのジャッキ６２と、探査治具６１の変位量を検知する変位センサ６６と、を備えている。このうち探査治具６１は、シールド掘進機の隔壁３からチャンバー１６内に突出する固定撹拌翼内５５に格納されている。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
