シールド掘削機
【課題】 シールド掘削機のチャンバー内の掘削土が切羽の崩壊を防止し得る所定量の塑性流動化した状態となるように制御しながら掘削し、還流泥水により効率よく排出することができるシールド掘削機を提供する。
【解決手段】 シールド掘削機１のカッタ板1bの背面に検知棒17を突設し、この検知棒17がチャンバー２内の掘削土の抵抗によって歪む量（曲げ応力）を検出することにより、該応力値が所定値であれば、掘削土が塑性流動化した正常状態であると判定し、所定値以上であれば、チャンバー２内への作泥材（泥水）の供給量を増加させる一方、所定値以下であれば、チャンバー内から還流泥水９に排出される掘削土の排出量を減少させる。
【解決手段】 シールド掘削機１のカッタ板1bの背面に検知棒17を突設し、この検知棒17がチャンバー２内の掘削土の抵抗によって歪む量（曲げ応力）を検出することにより、該応力値が所定値であれば、掘削土が塑性流動化した正常状態であると判定し、所定値以上であれば、チャンバー２内への作泥材（泥水）の供給量を増加させる一方、所定値以下であれば、チャンバー内から還流泥水９に排出される掘削土の排出量を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッタ板によって掘削された掘削土を該カッタ板の背面側のチャンバー内に取り込み、このチャンバー内に供給する泥水によってチャンバー外に排出するように構成したシールド掘削機において、上記チャンバーの内部状態を検出して切羽の崩壊を防止しながらトンネルを掘進するシールド掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に地質は粘土（粒径が５μｍ以下）やシルト（粒径が５〜74μｍ）、砂（粒径が74μｍ〜２ｍｍ）、礫（粒径が２ｍｍ以上）等のように、粒径によって区分けされる土粒子が混ざり合って構成されてあり、これらの混合割合によって粘土地盤、シルト地盤、砂地盤、礫地盤と称される地盤を形成している。また、硬さによっても固結粘土、粘板岩（土丹）、岩盤に区分けされている。そして、シールド掘削機によってトンネルを掘削する際に、掘削長が長い場合には掘削中に上記複数の地盤層が現れるので、これらの地盤層をシールド工法によって掘削する際に切羽を安定させる必要があり、その方法として泥土加圧工法と泥水加圧工法が使い分けられている。
【０００３】
泥土加圧工法はシールド掘削機のチャンバー内に掘削土を充満させて切羽の崩壊を防止させる方法であって、カッタ板の回転抵抗を少なくするためにその掘削土にベントナイト水を混合して塑性流動化させている。そして、掘削土はチャンバーからスクリューコンベア等の排泥装置で取り出し、トロ等の搬出手段によって掘削土を坑外に排出している。
【０００４】
具体的には、図３に示すように、切羽保持のために水に膨潤するベントナイトや細微粒子のシルト、粘土等の作泥材を混入した高濃度泥水を注入管51からシールド掘削機50の切羽側に注入し、チャンバー53内で作泥材と攪拌された掘削土をスクリューコンベア52でチャンバー53から取り出したのち、圧送ポンプや搬土台車等によって坑外まで搬出する方法である。この方法によれば崩壊性地盤であっても切羽を安定的に保持しながらトンネルを掘削していくことができるが、排出される掘削土には作泥材が混入されているため、全ての掘削土が一般土砂とは認められず、産業廃棄物扱いとなってその処理費用が著しく高くつくという問題点がある。
【０００５】
一方、泥水加圧工法は、水によって膨潤するベントナイトや細微粒子のシルト、粘土等の膜形成材を水に混合してなる泥水をシールド掘削機のチャンバー内に供給、充満させ、掘削した切羽の表面に瞬時に膜を形成すると共にその泥水圧によって切羽を加圧することにより切羽の崩壊を防止する工法である。そして、掘削土の坑外への搬出は、坑外とシールド掘削機との間に配管された送排泥管に泥水を還流させてその還流水に掘削土を混入させることにより行われ、その搬出途上で振動篩により礫分と砂分を一般土砂として分離、排除する一方、該振動篩を通過した泥水のうち一部をチャンバー側の供給泥水に、残余をフィルタプレスにより脱水ケーキ状にして産業廃棄物として処分している。
【０００６】
この泥水加圧工法によれば、砂や礫分を容易に分離でき、また、産業廃棄物の処理量が少ないという利点を有するが、崩壊性の高い砂、礫地盤に対しては切羽を安定的に保持しながらトンネルを施工していくことは困難であるといった問題点がある。また、チャンバー内の泥水の充満状態や大径礫の存在を把握することができないといった問題点がある。
【０００７】
これらの泥水加圧工法と泥土加圧工法との問題点を解消するために、スクリューコンベア等の排泥装置から排出された掘削土を流体輸送してその輸送中に掘削土を分離、排除する方法が開発されている。例えば、特許文献１に記載しているように、排泥装置に泥水還流管路を接続して、塑性流動化した掘削土をこの還流する泥水中に取り込んで泥水と混合し、坑外まで搬出したのち、振動篩によって泥水中から砂や礫分を分離、除去する一方、砂や礫等が除去された泥水をサイクロンによって低濃度泥水と固形分の多い高濃度泥水とに分離し、低濃度泥水を再度、循環させると共に高濃度泥水を作泥材として作泥材調整槽に供給し、作泥材注入管路を通じてチャンバー内に送り込む泥水還流システムが開発されている。
【特許文献１】特開２００３−４１８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この泥水還流システムによれば、振動篩やサイクロンによって分離された砂や礫分は上記泥水加圧工法と同様に一般土砂として廃棄できるので、産業廃棄物の処理量が少なくなるといった利点を有するが、チャンバーから排出される掘削土をスクリューコンベア等の排泥装置から還流管路を通じて流体輸送するので、排泥装置から排出される掘削土の性状を外部から把握することができず、従って、チャンバー内においては塑性流動化状態の掘削土が充満して切羽に圧力を作用させていなければならないにもかかわらず、チャンバー内の圧力を計測するだけでは塑性流動化状態となっているのかどうか、判断することができない。即ち、加圧された高濃度泥水をチャンバー内に供給すれば、チャンバー内の圧力が維持することが可能であっても、掘削土が塑性流動化した状態であるのかどうかまで判断することができないといった問題点がある。
【０００９】
また、排泥装置であるスクリューコンベアの回転がカッタ板による掘削量に比べて速くなった場合、即ち、掘削量に対して排出量が多くなった場合、チャンバー内に空洞が発生して切羽の崩壊を防止することができなくなるといった問題点がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、チャンバー内の掘削土の性状を常に切羽の崩壊を防止し得る正常な状態となるように制御することができるシールド掘削機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着していることを特徴とする。
【００１２】
このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、隔壁後方側に、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路と、上記チャンバー内から掘削土を取り出して第２泥水との混合還流槽に排出する排土手段と、混合還流槽を介して泥水を循環させて混合還流槽から第２泥水と混合された掘削土を搬出する泥水還流管路における掘削土排出管路部と、この掘削土排出管路部の搬出途上に配設されて掘削土を含む第２泥水から該掘削土を分離させる分離手段と、掘削土を分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に還流させる泥水還流管路の第２泥水の供給管路部とを配設し、上記カッタ板の背面に装着した検出手段の信号に応じて上記排土手段による排出量と第１泥水供給管路を通じてのチャンバー内への第１泥水の供給量との少なくとも一方を制御して掘削切羽の崩壊を防止するように構成している。
【００１３】
上記検出手段としては、請求項３に記載したように、カッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みをチャンバー外で測定器により電気的に測定するように構成している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシールド掘削機によれば、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着しているので、この検出手段によってチャンバー内で掘削土が泥水によって塑性流動化状態となっているかどうか、さらには、チャンバー内に泥水が充満しているかどうか等を確実に知ることができ、従って、常に切羽の安定化を図りながら掘削土を能率よく処理することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、隔壁後方側に、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路を設けているので、この第１泥水供給管路を通じてシールド掘削機のチャンバー内に供給する第１泥水によって、崩壊性の高い砂や礫地盤であっても切羽を安定的に保持しながら掘削することができるのは勿論、シールド掘削機によって掘削された掘削土をチャンバー内から排土手段によって第２泥水との混合還流槽に排出し、この混合還流槽を通じて循環する泥水還流管路における掘削土搬出管路部に設けた分離手段によって第２泥水から掘削土を分離する一方、分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に泥水供給管路部を通じて供給するように構成しているので、排除される掘削分に含まれる作泥材の量を少なくして産業廃棄物として処分される掘削土の処理費用を低減させることができる。
【００１６】
また、上記検出手段としては、請求項３に記載したように、カッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みを測定器により電気的に測定させるように構成しているので、チャンバー内の掘削土や泥水からの抵抗力の大小に応じて検知棒が比例的に歪み変形してチャンバー内の掘削土の性状を外部から直視することができないにもかかわらず、精度良く且つ確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１はシールド掘削機における掘削土処理装置の配管系統図であって、シールド掘削機１はそのスキンプレート1aの前端開口部にカッタ板1bを回転自在に配設してあり、このカッタ板1bを回転自在に支持している隔壁1cと該カッタ板1bとの間の空間部をカッタ板1bによって掘削された掘削土を取り込むチャンバー２に形成している。一方、地上側には作泥材槽３や貯水槽４等が設置されてあり、作泥材槽３から上記シールド掘削機１のチャンバー２内に泥水（以下、第１泥水とする）を供給する第１泥水供給管路５をトンネル内を通じて配設している。
【００１８】
さらに、シールド掘削機１側にはチャンバー２内の掘削土を取り出すスクリューコンベアからなる排土手段６を設けていると共にこの排土手段６の排出口に管状通路７を通じて掘削土と泥水（以下、第２泥水という）との混合還流槽８を連通させていると共に、上記管状通路７内には掘削土中の大径の礫を破砕するクラッシャからなる礫破砕手段20が介在している。なお、排土手段６の排出口はゲート6aによって開閉自在となっている。
【００１９】
上記地上側に設置した貯水槽４と、シールド掘削機１側の排土手段６の排出口に管状通路７を介して連通している上記混合還流槽８間には、トンネル内を通じて配管した泥水還流管路９が配設されている。この泥水還流管路９は、貯水槽４と混合還流槽８間に連結、連通して貯水槽４から水に近い低濃度泥水である上記第２泥水を混合還流槽８に送り込む第２泥水の供給管路部9Aと、混合還流槽８内で掘削土と混合した高濃度の還流泥水を貯水槽４側に搬出する掘削土搬出管路部9Bとからなり、この掘削土搬出管路部9Bに、還流泥水中の掘削土を分離、排除する第１〜第３分離手段10、11、12を設けている。
【００２０】
第１分離手段10は混合還流槽８の下流側の管路部9B1 に設けられていて、混合還流槽８から搬出されてくる掘削土から大径の礫等の粒径の大きい固形分を分離、排除する目の粗い篩（２mmメッシュ）からなり、この第１分離手段10から第２分離手段11に至る管路部9B2 中に粒径の大きい固形分が排除された高濃度の還流泥水を一旦、滞留させる泥水滞留槽13を設けている。この泥水貯留槽13には攪拌羽根が設けられ高濃度泥水を常時攪拌している。そして、この泥水滞留槽13から管路部9B2 とは別に上記第１泥水の供給管路５に連結、連通して該第１泥水供給管路５に粒径の大きい固形分を分離したあとのシルトや粘土を含む高濃度の泥水の一部を供給するための泥水分流管14が設けられている。
【００２１】
また、泥水滞留槽13から上記還流管路部9B2 を通じて連通している上記第２分離手段11は、高濃度の泥水を粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水と、比重の重い砂とに分離するサイクロンからなり、分離した砂を含む泥水はサイクロンの底面中央部に接続している配管21を通じて目の細かい篩（74μｍメッシュ）からなる第３分離手段12に投入され、この第３分離手段12によって砂分を外部に排除すると共に砂分から分離した泥水を戻し管22を通じて上記泥水滞留槽13に戻す一方、上記比重の軽い低濃度泥水は還流管路部9B3 を通じて上記貯水槽４に供給するように構成している。
【００２２】
さらに、この貯水槽４内に供給された粒径の大きい固形分を分離したあとのシルトや粘土を含む低濃度泥水は、泥水処理手段15によって水に近い濁水に処理されて再び貯水槽４内に戻されるように構成している。この泥水処理手段15は、シルトや粘土を含む泥水を脱水処理するフィルタプレスからなる脱水処理手段15A と、脱水後の一部泥水をPH・濁度処理する手段15B とからなり、脱水処理手段15A は、上記貯水槽４の底部に連結、連通している泥水取出管23に接続した凝集槽16に配管を通じて連通していると共に、この脱水処理手段15A を戻し管路24を通じて上記貯水槽４に連通させている一方、戻し管路24の中間部から分岐した分岐管25に上記PH・濁度処理槽15B を接続している。そして、脱水処理手段15A によって泥水を除去されたあとのシルトや粘土は脱水ケーキ状の産業廃棄物として廃棄されると共にPH・濁度処理された泥水は放流するようにしている。
【００２３】
上記貯水槽４には清水供給管26が接続されていて外部から貯水槽４内に所望量の清水を供給可能に構成していると共に、貯水槽４と上記作泥材槽３間に貯水槽４内の水に近い泥水を該作泥材槽３に供給する泥水供給管27を連結、連通させている。
【００２４】
上記第１泥水供給管路５には作泥材圧送ポンプＰと開閉弁Ｖが設けられてあり、同様に、上記泥水供給管路部9Aや掘削土搬出管路部9B2 、泥水分流管14、泥水供給管27にも泥水や濁水の圧送ポンプＰと開閉弁Ｖが設けられている。
【００２５】
一方、上記シールド掘削機１には、チャンバー２内の掘削土の性状、即ち、チャンバー２の内部状態を検出する検出手段17と、この検出手段17の信号に応じて上記第１泥水供給管路５への第１泥水の供給と泥水分流管14を通じての泥水供給、及び排土手段６を制御する制御手段（図示せず）を備えている。なお、この制御手段によって作泥材の注入量と排土手段６の排土量との少なくとも一方を制御させるように構成しておいてもよい。
【００２６】
検出手段17は、カッタ板1bの背面における外周部にチャンバー２内に向かって突設してなる撓み変形可能な検知棒からなり、カッタ板1bを回転させた時にチャンバー２内の掘削土や泥水から受ける抵抗力によるこの検知棒の歪みを測定器18によって電気的に検出させるように構成している。また、シールド掘削機１における隔壁1cのチャンバー２に面した前面には圧力計19が装着されてあり、この圧力計19によって検出したチャンバー２内の圧力値を測定器28によって電気的に検知させるように構成している。この圧力計19も測定器28と共に上記検出手段17と同じ制御手段に電気的に接続している。図中、29はカッタ板1bの背面に突設している複数枚の攪拌羽根である。
【００２７】
次に、このように構成したシールド掘削機における掘削土処理装置の作用を述べると、作泥材槽３内には粉末状のベントナイトに清水を供給、添加することによって調整されたベントナイト溶液からなる第１泥水が作泥材として作成されてあり、この第１泥水を供給管路５を通じてシールド掘削機１のチャンバー２内に供給、充満させ、カッタ板1bによって掘削した切羽の崩壊を防止しながら該カッタ板1bを回転と共にシールド掘削機１を推進させることによってトンネルを掘進する。この際、掘削される地盤が礫質等の粒径の大きい土質の場合には、繊維類による目詰め材をベントナイトに添加した第１泥水（作泥材）を作成しておき、この泥水を該第１泥水の供給管路５を通じてチャンバー２内に供給、充満させることによってその目詰め材で掘削した切羽の表面の土粒子間を閉塞させて切羽面に切羽の崩壊を防止するための膜を形成しておけばよい。
【００２８】
カッタ板1bによって掘削された掘削土は、チャンバー２内に取り込まれてカッタ板1bの回転により攪拌羽根29で作泥材と攪拌、混合し、塑性流動化して隔壁1cの下端部からチャンバー２内に臨ませているスクリューコンベアからなる排土手段６に取り込まれる。この排土手段６による土砂の取り込みは、チャンバー２内を一定の圧力に保持しながら行われ、その状態で排土手段６のゲート6aを開放して管状通路７を通じて混合還流槽８に排出する。この際、管状通路７を通過中にクラッシャからなる礫破砕手段20によって掘削土中の大径の礫を破砕し、泥水還流管路９の掘削土搬出管路部9B内で目詰まりしないように処理しておく。
【００２９】
混合還流槽８には貯水層４から泥水還流管路９の第２泥水の供給管路部9Aを通じて水に近い第２泥水が供給され、この第２泥水が混合還流槽８内で排土手段６から供給される塑性流動化した掘削土と混合攪拌されて粒径の大きな固形物を含む高濃度泥水となり、混合還流槽８から掘削土搬出管路部9B内に流出する。この掘削土搬出管路部9B内を通過中に、まず、粗い目の篩からなる第１分離手段10に達してこの第１分離手段10により掘削土中の礫分が分離され、その他の掘削土を含む高濃度泥水は泥水滞留槽13に流入する。
【００３０】
さらに、この泥水滞留層13から掘削土搬出管路部9B2 を通じてサイクロンからなる第２分離手段10に流入し、この第２分離手段10によって高濃度泥水は、粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水と、比重の重い砂とに分離され、分離した砂を含む濃度の高い泥水はサイクロンの底面中央部に接続している配管21を通じて目の細かい篩からなる第３分離手段12に投入され、この第３分離手段12によって砂分を外部に排除すると共に砂分から分離した泥水は極少量ではあるが戻し管22を通じて上記泥水滞留槽13に戻され、再び、第２分離手段10によって処理される。
【００３１】
また、上記泥水滞留槽13内の高濃度泥水は泥水分流管14を通じて上記第１泥水供給管路５にポンプ輸送され、作泥材（第１泥水）の一部として作泥材槽３から供給される第１泥水と共にシールド掘削機１のチャンバー２内に供給される。
【００３２】
第３分離手段12によって泥水から分離した砂と、上述した第１分離手段10によって除去された礫はベルトコンベア等の搬出手段（図示せず）によって排除され、一般土砂として処理される一方、上記第２分離手段11によって砂から分離した粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水は掘削土搬出管路部9B3 を通じて貯水槽４に供給され、清水供給管26から貯水槽４に供給される所定量の清水と混合して水に近い泥水とされて再び、泥水還流管路９の第２泥水の供給管路部9Aを通じて上記混合還流槽８に送られ、掘削土の搬出に使用される。
【００３３】
このように、シールド掘削機１によって掘削された掘削土を処理するものであるが、上記第２分離手段11によって砂から分離した粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水は掘削土搬出管路部9B3 を通じて貯水槽４に供給されたのち、さらに、粘土やシルトの除去処理が行われる。即ち、貯水槽４内の粘土やシルトを多く含んだ低濃度泥水は、該貯水槽４の底部内から泥水取出管23を通じて凝集槽16に供給され、投入された凝集材によって粘土やシルトを凝集させたのち、フィルタプレスからなる脱水処理手段15A に供給されてこの脱水処理手段15A によりシルトや粘土が圧縮、脱水されてケーキ状になり、産業廃棄物として廃棄される。
【００３４】
一方、粘土やシルトを除去された僅かに濁った濁水は、戻し管路24を通じて貯水槽４に戻されると共にその一部は分岐管25によってPH・濁度処理槽15B に送られ、処理されたあと放流される。貯水槽４に戻された僅かに濁った濁水は、貯水槽４から泥水供給管27によって作泥材槽３に送られ、作泥材（第１泥水）を作成するための添加水として使用されて所定濃度の第１泥水にしたのち、上述したように第１泥水供給管路５を通じてシールド掘削機１のチャンバー２側に供給されるものである。また、泥水供給管9Aにも送られる。
【００３５】
次に、シールド掘削機１のチャンバー２内の状態を検知して切羽の崩壊を確実に防止しながら効率のよい掘削土の排出処理を可能にするための検出手段17の作用を図２に基づいて説明する。シールド掘削機１による掘削は、上述したように作泥材槽３からチャンバー２内に第１泥水の供給管路５を通じて第１泥水（必要に応じて目詰め材が添加されている）を供給し、掘削土と攪拌混合して塑性流動化した掘削土をチャンバー２内に充満させると共に泥水還流管路９に水に近い泥水（第２泥水）を循環させた状態にし、この状態でカッタ板1bを回転させて地盤を掘削し、掘削土をチャンバー２内に取り込む。
【００３６】
この掘削中において、チャンバー２内の圧力を隔壁1cの前面に装着している圧力計19により検出してチャンバー２内の泥水圧（作泥材圧）が掘削土の円滑な排出が可能な所定値である場合には、そのまま第１泥水供給管路５側からの第１泥水の定量供給と、この第１泥水との混合により塑性流動化した掘削土の排土手段６による排出とを行う一方、チャンバー２内の圧力が所定値以下、或いは以上となっている場合には、第１泥水の供給ポンプＰを調整して第１泥水供給管路５からのチャンバー２内への第１泥水の供給量を大小に調整したり、スクリューコンベアからなる上記排土手段６の回転量をスクリュー駆動モータ6bによって調整して排出量を大小に調整するか、或いは、排土手段６のゲート6aの開口度を調整することによって所定圧にする。
【００３７】
次いで、チャンバー２内の圧力が所定値になると、或いは、所定値である場合において、チャンバー２内の土圧抵抗を検知棒からなる検出手段17によって検出する。即ち、カッタ板1bを回転させて地盤の掘削を行うと、検出手段17である検知棒がこのカッタ板1bの背面からチャンバー２内に突設しているので、カッタ板1bと一体的に回転してチャンバー２内で作泥材と混合している塑性流動化した掘削土と衝突し、掘削土から抵抗を受けてその抵抗力によって撓むことになる。この撓み量（歪み）を測定器18によって測定してその測定値が予め設定した応力値である時には、チャンバー２内の掘削土が塑性流動化した状態であると判定し、応力値が設定値以上であるときには、チャンバー２内の掘削土が多い反面、それに見合った量の泥水がチャンバー２内に充満していないと判定して第１泥水供給管路５からのチャンバー２内への第１泥水の供給量を増加させる。さらに、応力値が設定値以下であるときには、チャンバー２内に所定量の掘削土が取り込まれていないものと判定して排土手段６による掘削土の排出量を減少、即ち、排土手段６の駆動モータ6bの回転数を減少させる。
【００３８】
このように検出手段17の応力値に応じた第１泥水の供給量や排土量の調整は、上記チャンバー２内の圧力調整と同様に、制御手段によって自動的に行われる。こうして、チャンバー２内で所定量の掘削土が塑性流動化状態となるように調整しながら、シールド掘削機１によってトンネルを掘進していく。なお、検出手段17としては、検知棒の歪みによって検知する以外に、振動量やチャンバー２内の音を検知することによって行ってもよい。なお、以上の説明では泥水加圧工法を対象にして説明したが、泥水加圧工法においても適用できる。チャンバー２内の泥水の充満度を検知棒で検知し、供給泥水量や圧力を制御することができる。また、大径礫の存在を検知棒で検知すれば早期に除去対策がとれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の掘削土処理装置の配管系統図。
【図２】チャンバー内の掘削土の性状を検知しながら掘削する制御ブロック図。
【図３】泥土加圧工法の配管系統図。
【符号の説明】
【００４０】
１ シールド掘削機
２ チャンバー
３ 作泥材槽
４ 貯水槽
５ 第１泥水供給管路
６ 排土手段
８ 混合還流槽
９ 泥水還流管路
9A 泥水供給管路部
9B 掘削土排出管路部
10〜12 第１〜第３分離手段
17 検出手段
19 圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッタ板によって掘削された掘削土を該カッタ板の背面側のチャンバー内に取り込み、このチャンバー内に供給する泥水によってチャンバー外に排出するように構成したシールド掘削機において、上記チャンバーの内部状態を検出して切羽の崩壊を防止しながらトンネルを掘進するシールド掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に地質は粘土（粒径が５μｍ以下）やシルト（粒径が５〜74μｍ）、砂（粒径が74μｍ〜２ｍｍ）、礫（粒径が２ｍｍ以上）等のように、粒径によって区分けされる土粒子が混ざり合って構成されてあり、これらの混合割合によって粘土地盤、シルト地盤、砂地盤、礫地盤と称される地盤を形成している。また、硬さによっても固結粘土、粘板岩（土丹）、岩盤に区分けされている。そして、シールド掘削機によってトンネルを掘削する際に、掘削長が長い場合には掘削中に上記複数の地盤層が現れるので、これらの地盤層をシールド工法によって掘削する際に切羽を安定させる必要があり、その方法として泥土加圧工法と泥水加圧工法が使い分けられている。
【０００３】
泥土加圧工法はシールド掘削機のチャンバー内に掘削土を充満させて切羽の崩壊を防止させる方法であって、カッタ板の回転抵抗を少なくするためにその掘削土にベントナイト水を混合して塑性流動化させている。そして、掘削土はチャンバーからスクリューコンベア等の排泥装置で取り出し、トロ等の搬出手段によって掘削土を坑外に排出している。
【０００４】
具体的には、図３に示すように、切羽保持のために水に膨潤するベントナイトや細微粒子のシルト、粘土等の作泥材を混入した高濃度泥水を注入管51からシールド掘削機50の切羽側に注入し、チャンバー53内で作泥材と攪拌された掘削土をスクリューコンベア52でチャンバー53から取り出したのち、圧送ポンプや搬土台車等によって坑外まで搬出する方法である。この方法によれば崩壊性地盤であっても切羽を安定的に保持しながらトンネルを掘削していくことができるが、排出される掘削土には作泥材が混入されているため、全ての掘削土が一般土砂とは認められず、産業廃棄物扱いとなってその処理費用が著しく高くつくという問題点がある。
【０００５】
一方、泥水加圧工法は、水によって膨潤するベントナイトや細微粒子のシルト、粘土等の膜形成材を水に混合してなる泥水をシールド掘削機のチャンバー内に供給、充満させ、掘削した切羽の表面に瞬時に膜を形成すると共にその泥水圧によって切羽を加圧することにより切羽の崩壊を防止する工法である。そして、掘削土の坑外への搬出は、坑外とシールド掘削機との間に配管された送排泥管に泥水を還流させてその還流水に掘削土を混入させることにより行われ、その搬出途上で振動篩により礫分と砂分を一般土砂として分離、排除する一方、該振動篩を通過した泥水のうち一部をチャンバー側の供給泥水に、残余をフィルタプレスにより脱水ケーキ状にして産業廃棄物として処分している。
【０００６】
この泥水加圧工法によれば、砂や礫分を容易に分離でき、また、産業廃棄物の処理量が少ないという利点を有するが、崩壊性の高い砂、礫地盤に対しては切羽を安定的に保持しながらトンネルを施工していくことは困難であるといった問題点がある。また、チャンバー内の泥水の充満状態や大径礫の存在を把握することができないといった問題点がある。
【０００７】
これらの泥水加圧工法と泥土加圧工法との問題点を解消するために、スクリューコンベア等の排泥装置から排出された掘削土を流体輸送してその輸送中に掘削土を分離、排除する方法が開発されている。例えば、特許文献１に記載しているように、排泥装置に泥水還流管路を接続して、塑性流動化した掘削土をこの還流する泥水中に取り込んで泥水と混合し、坑外まで搬出したのち、振動篩によって泥水中から砂や礫分を分離、除去する一方、砂や礫等が除去された泥水をサイクロンによって低濃度泥水と固形分の多い高濃度泥水とに分離し、低濃度泥水を再度、循環させると共に高濃度泥水を作泥材として作泥材調整槽に供給し、作泥材注入管路を通じてチャンバー内に送り込む泥水還流システムが開発されている。
【特許文献１】特開２００３−４１８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この泥水還流システムによれば、振動篩やサイクロンによって分離された砂や礫分は上記泥水加圧工法と同様に一般土砂として廃棄できるので、産業廃棄物の処理量が少なくなるといった利点を有するが、チャンバーから排出される掘削土をスクリューコンベア等の排泥装置から還流管路を通じて流体輸送するので、排泥装置から排出される掘削土の性状を外部から把握することができず、従って、チャンバー内においては塑性流動化状態の掘削土が充満して切羽に圧力を作用させていなければならないにもかかわらず、チャンバー内の圧力を計測するだけでは塑性流動化状態となっているのかどうか、判断することができない。即ち、加圧された高濃度泥水をチャンバー内に供給すれば、チャンバー内の圧力が維持することが可能であっても、掘削土が塑性流動化した状態であるのかどうかまで判断することができないといった問題点がある。
【０００９】
また、排泥装置であるスクリューコンベアの回転がカッタ板による掘削量に比べて速くなった場合、即ち、掘削量に対して排出量が多くなった場合、チャンバー内に空洞が発生して切羽の崩壊を防止することができなくなるといった問題点がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、チャンバー内の掘削土の性状を常に切羽の崩壊を防止し得る正常な状態となるように制御することができるシールド掘削機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着していることを特徴とする。
【００１２】
このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、隔壁後方側に、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路と、上記チャンバー内から掘削土を取り出して第２泥水との混合還流槽に排出する排土手段と、混合還流槽を介して泥水を循環させて混合還流槽から第２泥水と混合された掘削土を搬出する泥水還流管路における掘削土排出管路部と、この掘削土排出管路部の搬出途上に配設されて掘削土を含む第２泥水から該掘削土を分離させる分離手段と、掘削土を分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に還流させる泥水還流管路の第２泥水の供給管路部とを配設し、上記カッタ板の背面に装着した検出手段の信号に応じて上記排土手段による排出量と第１泥水供給管路を通じてのチャンバー内への第１泥水の供給量との少なくとも一方を制御して掘削切羽の崩壊を防止するように構成している。
【００１３】
上記検出手段としては、請求項３に記載したように、カッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みをチャンバー外で測定器により電気的に測定するように構成している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシールド掘削機によれば、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着しているので、この検出手段によってチャンバー内で掘削土が泥水によって塑性流動化状態となっているかどうか、さらには、チャンバー内に泥水が充満しているかどうか等を確実に知ることができ、従って、常に切羽の安定化を図りながら掘削土を能率よく処理することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、隔壁後方側に、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路を設けているので、この第１泥水供給管路を通じてシールド掘削機のチャンバー内に供給する第１泥水によって、崩壊性の高い砂や礫地盤であっても切羽を安定的に保持しながら掘削することができるのは勿論、シールド掘削機によって掘削された掘削土をチャンバー内から排土手段によって第２泥水との混合還流槽に排出し、この混合還流槽を通じて循環する泥水還流管路における掘削土搬出管路部に設けた分離手段によって第２泥水から掘削土を分離する一方、分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に泥水供給管路部を通じて供給するように構成しているので、排除される掘削分に含まれる作泥材の量を少なくして産業廃棄物として処分される掘削土の処理費用を低減させることができる。
【００１６】
また、上記検出手段としては、請求項３に記載したように、カッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みを測定器により電気的に測定させるように構成しているので、チャンバー内の掘削土や泥水からの抵抗力の大小に応じて検知棒が比例的に歪み変形してチャンバー内の掘削土の性状を外部から直視することができないにもかかわらず、精度良く且つ確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１はシールド掘削機における掘削土処理装置の配管系統図であって、シールド掘削機１はそのスキンプレート1aの前端開口部にカッタ板1bを回転自在に配設してあり、このカッタ板1bを回転自在に支持している隔壁1cと該カッタ板1bとの間の空間部をカッタ板1bによって掘削された掘削土を取り込むチャンバー２に形成している。一方、地上側には作泥材槽３や貯水槽４等が設置されてあり、作泥材槽３から上記シールド掘削機１のチャンバー２内に泥水（以下、第１泥水とする）を供給する第１泥水供給管路５をトンネル内を通じて配設している。
【００１８】
さらに、シールド掘削機１側にはチャンバー２内の掘削土を取り出すスクリューコンベアからなる排土手段６を設けていると共にこの排土手段６の排出口に管状通路７を通じて掘削土と泥水（以下、第２泥水という）との混合還流槽８を連通させていると共に、上記管状通路７内には掘削土中の大径の礫を破砕するクラッシャからなる礫破砕手段20が介在している。なお、排土手段６の排出口はゲート6aによって開閉自在となっている。
【００１９】
上記地上側に設置した貯水槽４と、シールド掘削機１側の排土手段６の排出口に管状通路７を介して連通している上記混合還流槽８間には、トンネル内を通じて配管した泥水還流管路９が配設されている。この泥水還流管路９は、貯水槽４と混合還流槽８間に連結、連通して貯水槽４から水に近い低濃度泥水である上記第２泥水を混合還流槽８に送り込む第２泥水の供給管路部9Aと、混合還流槽８内で掘削土と混合した高濃度の還流泥水を貯水槽４側に搬出する掘削土搬出管路部9Bとからなり、この掘削土搬出管路部9Bに、還流泥水中の掘削土を分離、排除する第１〜第３分離手段10、11、12を設けている。
【００２０】
第１分離手段10は混合還流槽８の下流側の管路部9B1 に設けられていて、混合還流槽８から搬出されてくる掘削土から大径の礫等の粒径の大きい固形分を分離、排除する目の粗い篩（２mmメッシュ）からなり、この第１分離手段10から第２分離手段11に至る管路部9B2 中に粒径の大きい固形分が排除された高濃度の還流泥水を一旦、滞留させる泥水滞留槽13を設けている。この泥水貯留槽13には攪拌羽根が設けられ高濃度泥水を常時攪拌している。そして、この泥水滞留槽13から管路部9B2 とは別に上記第１泥水の供給管路５に連結、連通して該第１泥水供給管路５に粒径の大きい固形分を分離したあとのシルトや粘土を含む高濃度の泥水の一部を供給するための泥水分流管14が設けられている。
【００２１】
また、泥水滞留槽13から上記還流管路部9B2 を通じて連通している上記第２分離手段11は、高濃度の泥水を粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水と、比重の重い砂とに分離するサイクロンからなり、分離した砂を含む泥水はサイクロンの底面中央部に接続している配管21を通じて目の細かい篩（74μｍメッシュ）からなる第３分離手段12に投入され、この第３分離手段12によって砂分を外部に排除すると共に砂分から分離した泥水を戻し管22を通じて上記泥水滞留槽13に戻す一方、上記比重の軽い低濃度泥水は還流管路部9B3 を通じて上記貯水槽４に供給するように構成している。
【００２２】
さらに、この貯水槽４内に供給された粒径の大きい固形分を分離したあとのシルトや粘土を含む低濃度泥水は、泥水処理手段15によって水に近い濁水に処理されて再び貯水槽４内に戻されるように構成している。この泥水処理手段15は、シルトや粘土を含む泥水を脱水処理するフィルタプレスからなる脱水処理手段15A と、脱水後の一部泥水をPH・濁度処理する手段15B とからなり、脱水処理手段15A は、上記貯水槽４の底部に連結、連通している泥水取出管23に接続した凝集槽16に配管を通じて連通していると共に、この脱水処理手段15A を戻し管路24を通じて上記貯水槽４に連通させている一方、戻し管路24の中間部から分岐した分岐管25に上記PH・濁度処理槽15B を接続している。そして、脱水処理手段15A によって泥水を除去されたあとのシルトや粘土は脱水ケーキ状の産業廃棄物として廃棄されると共にPH・濁度処理された泥水は放流するようにしている。
【００２３】
上記貯水槽４には清水供給管26が接続されていて外部から貯水槽４内に所望量の清水を供給可能に構成していると共に、貯水槽４と上記作泥材槽３間に貯水槽４内の水に近い泥水を該作泥材槽３に供給する泥水供給管27を連結、連通させている。
【００２４】
上記第１泥水供給管路５には作泥材圧送ポンプＰと開閉弁Ｖが設けられてあり、同様に、上記泥水供給管路部9Aや掘削土搬出管路部9B2 、泥水分流管14、泥水供給管27にも泥水や濁水の圧送ポンプＰと開閉弁Ｖが設けられている。
【００２５】
一方、上記シールド掘削機１には、チャンバー２内の掘削土の性状、即ち、チャンバー２の内部状態を検出する検出手段17と、この検出手段17の信号に応じて上記第１泥水供給管路５への第１泥水の供給と泥水分流管14を通じての泥水供給、及び排土手段６を制御する制御手段（図示せず）を備えている。なお、この制御手段によって作泥材の注入量と排土手段６の排土量との少なくとも一方を制御させるように構成しておいてもよい。
【００２６】
検出手段17は、カッタ板1bの背面における外周部にチャンバー２内に向かって突設してなる撓み変形可能な検知棒からなり、カッタ板1bを回転させた時にチャンバー２内の掘削土や泥水から受ける抵抗力によるこの検知棒の歪みを測定器18によって電気的に検出させるように構成している。また、シールド掘削機１における隔壁1cのチャンバー２に面した前面には圧力計19が装着されてあり、この圧力計19によって検出したチャンバー２内の圧力値を測定器28によって電気的に検知させるように構成している。この圧力計19も測定器28と共に上記検出手段17と同じ制御手段に電気的に接続している。図中、29はカッタ板1bの背面に突設している複数枚の攪拌羽根である。
【００２７】
次に、このように構成したシールド掘削機における掘削土処理装置の作用を述べると、作泥材槽３内には粉末状のベントナイトに清水を供給、添加することによって調整されたベントナイト溶液からなる第１泥水が作泥材として作成されてあり、この第１泥水を供給管路５を通じてシールド掘削機１のチャンバー２内に供給、充満させ、カッタ板1bによって掘削した切羽の崩壊を防止しながら該カッタ板1bを回転と共にシールド掘削機１を推進させることによってトンネルを掘進する。この際、掘削される地盤が礫質等の粒径の大きい土質の場合には、繊維類による目詰め材をベントナイトに添加した第１泥水（作泥材）を作成しておき、この泥水を該第１泥水の供給管路５を通じてチャンバー２内に供給、充満させることによってその目詰め材で掘削した切羽の表面の土粒子間を閉塞させて切羽面に切羽の崩壊を防止するための膜を形成しておけばよい。
【００２８】
カッタ板1bによって掘削された掘削土は、チャンバー２内に取り込まれてカッタ板1bの回転により攪拌羽根29で作泥材と攪拌、混合し、塑性流動化して隔壁1cの下端部からチャンバー２内に臨ませているスクリューコンベアからなる排土手段６に取り込まれる。この排土手段６による土砂の取り込みは、チャンバー２内を一定の圧力に保持しながら行われ、その状態で排土手段６のゲート6aを開放して管状通路７を通じて混合還流槽８に排出する。この際、管状通路７を通過中にクラッシャからなる礫破砕手段20によって掘削土中の大径の礫を破砕し、泥水還流管路９の掘削土搬出管路部9B内で目詰まりしないように処理しておく。
【００２９】
混合還流槽８には貯水層４から泥水還流管路９の第２泥水の供給管路部9Aを通じて水に近い第２泥水が供給され、この第２泥水が混合還流槽８内で排土手段６から供給される塑性流動化した掘削土と混合攪拌されて粒径の大きな固形物を含む高濃度泥水となり、混合還流槽８から掘削土搬出管路部9B内に流出する。この掘削土搬出管路部9B内を通過中に、まず、粗い目の篩からなる第１分離手段10に達してこの第１分離手段10により掘削土中の礫分が分離され、その他の掘削土を含む高濃度泥水は泥水滞留槽13に流入する。
【００３０】
さらに、この泥水滞留層13から掘削土搬出管路部9B2 を通じてサイクロンからなる第２分離手段10に流入し、この第２分離手段10によって高濃度泥水は、粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水と、比重の重い砂とに分離され、分離した砂を含む濃度の高い泥水はサイクロンの底面中央部に接続している配管21を通じて目の細かい篩からなる第３分離手段12に投入され、この第３分離手段12によって砂分を外部に排除すると共に砂分から分離した泥水は極少量ではあるが戻し管22を通じて上記泥水滞留槽13に戻され、再び、第２分離手段10によって処理される。
【００３１】
また、上記泥水滞留槽13内の高濃度泥水は泥水分流管14を通じて上記第１泥水供給管路５にポンプ輸送され、作泥材（第１泥水）の一部として作泥材槽３から供給される第１泥水と共にシールド掘削機１のチャンバー２内に供給される。
【００３２】
第３分離手段12によって泥水から分離した砂と、上述した第１分離手段10によって除去された礫はベルトコンベア等の搬出手段（図示せず）によって排除され、一般土砂として処理される一方、上記第２分離手段11によって砂から分離した粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水は掘削土搬出管路部9B3 を通じて貯水槽４に供給され、清水供給管26から貯水槽４に供給される所定量の清水と混合して水に近い泥水とされて再び、泥水還流管路９の第２泥水の供給管路部9Aを通じて上記混合還流槽８に送られ、掘削土の搬出に使用される。
【００３３】
このように、シールド掘削機１によって掘削された掘削土を処理するものであるが、上記第２分離手段11によって砂から分離した粘土やシルトを含む比重の軽い低濃度泥水は掘削土搬出管路部9B3 を通じて貯水槽４に供給されたのち、さらに、粘土やシルトの除去処理が行われる。即ち、貯水槽４内の粘土やシルトを多く含んだ低濃度泥水は、該貯水槽４の底部内から泥水取出管23を通じて凝集槽16に供給され、投入された凝集材によって粘土やシルトを凝集させたのち、フィルタプレスからなる脱水処理手段15A に供給されてこの脱水処理手段15A によりシルトや粘土が圧縮、脱水されてケーキ状になり、産業廃棄物として廃棄される。
【００３４】
一方、粘土やシルトを除去された僅かに濁った濁水は、戻し管路24を通じて貯水槽４に戻されると共にその一部は分岐管25によってPH・濁度処理槽15B に送られ、処理されたあと放流される。貯水槽４に戻された僅かに濁った濁水は、貯水槽４から泥水供給管27によって作泥材槽３に送られ、作泥材（第１泥水）を作成するための添加水として使用されて所定濃度の第１泥水にしたのち、上述したように第１泥水供給管路５を通じてシールド掘削機１のチャンバー２側に供給されるものである。また、泥水供給管9Aにも送られる。
【００３５】
次に、シールド掘削機１のチャンバー２内の状態を検知して切羽の崩壊を確実に防止しながら効率のよい掘削土の排出処理を可能にするための検出手段17の作用を図２に基づいて説明する。シールド掘削機１による掘削は、上述したように作泥材槽３からチャンバー２内に第１泥水の供給管路５を通じて第１泥水（必要に応じて目詰め材が添加されている）を供給し、掘削土と攪拌混合して塑性流動化した掘削土をチャンバー２内に充満させると共に泥水還流管路９に水に近い泥水（第２泥水）を循環させた状態にし、この状態でカッタ板1bを回転させて地盤を掘削し、掘削土をチャンバー２内に取り込む。
【００３６】
この掘削中において、チャンバー２内の圧力を隔壁1cの前面に装着している圧力計19により検出してチャンバー２内の泥水圧（作泥材圧）が掘削土の円滑な排出が可能な所定値である場合には、そのまま第１泥水供給管路５側からの第１泥水の定量供給と、この第１泥水との混合により塑性流動化した掘削土の排土手段６による排出とを行う一方、チャンバー２内の圧力が所定値以下、或いは以上となっている場合には、第１泥水の供給ポンプＰを調整して第１泥水供給管路５からのチャンバー２内への第１泥水の供給量を大小に調整したり、スクリューコンベアからなる上記排土手段６の回転量をスクリュー駆動モータ6bによって調整して排出量を大小に調整するか、或いは、排土手段６のゲート6aの開口度を調整することによって所定圧にする。
【００３７】
次いで、チャンバー２内の圧力が所定値になると、或いは、所定値である場合において、チャンバー２内の土圧抵抗を検知棒からなる検出手段17によって検出する。即ち、カッタ板1bを回転させて地盤の掘削を行うと、検出手段17である検知棒がこのカッタ板1bの背面からチャンバー２内に突設しているので、カッタ板1bと一体的に回転してチャンバー２内で作泥材と混合している塑性流動化した掘削土と衝突し、掘削土から抵抗を受けてその抵抗力によって撓むことになる。この撓み量（歪み）を測定器18によって測定してその測定値が予め設定した応力値である時には、チャンバー２内の掘削土が塑性流動化した状態であると判定し、応力値が設定値以上であるときには、チャンバー２内の掘削土が多い反面、それに見合った量の泥水がチャンバー２内に充満していないと判定して第１泥水供給管路５からのチャンバー２内への第１泥水の供給量を増加させる。さらに、応力値が設定値以下であるときには、チャンバー２内に所定量の掘削土が取り込まれていないものと判定して排土手段６による掘削土の排出量を減少、即ち、排土手段６の駆動モータ6bの回転数を減少させる。
【００３８】
このように検出手段17の応力値に応じた第１泥水の供給量や排土量の調整は、上記チャンバー２内の圧力調整と同様に、制御手段によって自動的に行われる。こうして、チャンバー２内で所定量の掘削土が塑性流動化状態となるように調整しながら、シールド掘削機１によってトンネルを掘進していく。なお、検出手段17としては、検知棒の歪みによって検知する以外に、振動量やチャンバー２内の音を検知することによって行ってもよい。なお、以上の説明では泥水加圧工法を対象にして説明したが、泥水加圧工法においても適用できる。チャンバー２内の泥水の充満度を検知棒で検知し、供給泥水量や圧力を制御することができる。また、大径礫の存在を検知棒で検知すれば早期に除去対策がとれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の掘削土処理装置の配管系統図。
【図２】チャンバー内の掘削土の性状を検知しながら掘削する制御ブロック図。
【図３】泥土加圧工法の配管系統図。
【符号の説明】
【００４０】
１ シールド掘削機
２ チャンバー
３ 作泥材槽
４ 貯水槽
５ 第１泥水供給管路
６ 排土手段
８ 混合還流槽
９ 泥水還流管路
9A 泥水供給管路部
9B 掘削土排出管路部
10〜12 第１〜第３分離手段
17 検出手段
19 圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着していることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
隔壁後方側には、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路と、上記チャンバー内から掘削土を取り出して第２泥水との混合還流槽に排出する排土手段と、混合還流槽を介して泥水を循環させて混合還流槽から第２泥水と混合された掘削土を搬出する泥水還流管路における掘削土排出管路部と、この掘削土排出管路部の搬出途上に配設されて掘削土を含む第２泥水から該掘削土を分離させる分離手段と、掘削土を分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に還流させる泥水還流管路の第２泥水の供給管路部とが配設され、カッタ板の背面に装着した検出手段の信号に応じて上記排土手段による排出量と第１泥水供給管路を通じてのチャンバー内への第１泥水の供給量との少なくとも一方を制御して掘削切羽の崩壊を防止するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
【請求項３】
検出手段はカッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みをチャンバー外で測定器により電気的に測定するように構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシールド掘削機。
【請求項１】
スキンプレートの前端開口部に配設しているカッタ板によって掘削した掘削土を該カッタ板とスキンプレート内に設けられた隔壁との間の空間部によって形成しているチャンバー内に取り込み、隔壁後方側からチャンバー内に供給される泥水と混合してチャンバー内から隔壁後方側に排出するように構成しているシールド掘削機において、上記カッタ板の背面にチャンバーの内部状態を検出する検出手段を装着していることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
隔壁後方側には、作泥材槽からチャンバー内に第１泥水を供給する第１泥水供給管路と、上記チャンバー内から掘削土を取り出して第２泥水との混合還流槽に排出する排土手段と、混合還流槽を介して泥水を循環させて混合還流槽から第２泥水と混合された掘削土を搬出する泥水還流管路における掘削土排出管路部と、この掘削土排出管路部の搬出途上に配設されて掘削土を含む第２泥水から該掘削土を分離させる分離手段と、掘削土を分離したあとの第２泥水を上記混合還流槽に還流させる泥水還流管路の第２泥水の供給管路部とが配設され、カッタ板の背面に装着した検出手段の信号に応じて上記排土手段による排出量と第１泥水供給管路を通じてのチャンバー内への第１泥水の供給量との少なくとも一方を制御して掘削切羽の崩壊を防止するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
【請求項３】
検出手段はカッタ板の背面からチャンバー内に向かって突設した検知棒からなり、この検知棒の歪みをチャンバー外で測定器により電気的に測定するように構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシールド掘削機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１６９３４（Ｐ２００６−１６９３４Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９８２９７（Ｐ２００４−１９８２９７）
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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