シールド機及びチャンバ内閉塞管理方法
【課題】シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見でき、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機、チャンバ内閉塞管理方法を提供する。
【解決手段】シールド機１において、カッタ部７により掘削された土砂は、カッタスポーク１１の隙間から、チャンバ８内へ流入し、隔壁５の下方に設けられた穴部から、スクリューコンベア２２により排出される。カッタスポーク１１のチャンバ８側には、流動性計測器１７が設置され、チャンバ８内の土砂の流動性を計測する。隔壁５には、複数の土圧計１９と温度計２１が設置され、土圧計１９は、チャンバ８内の土砂の土圧の変化を測定する。温度計２１は、チャンバ８内の土砂の温度を測定する。
【解決手段】シールド機１において、カッタ部７により掘削された土砂は、カッタスポーク１１の隙間から、チャンバ８内へ流入し、隔壁５の下方に設けられた穴部から、スクリューコンベア２２により排出される。カッタスポーク１１のチャンバ８側には、流動性計測器１７が設置され、チャンバ８内の土砂の流動性を計測する。隔壁５には、複数の土圧計１９と温度計２１が設置され、土圧計１９は、チャンバ８内の土砂の土圧の変化を測定する。温度計２１は、チャンバ８内の土砂の温度を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見でき、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機及びチャンバ内閉塞管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地山を掘削しトンネルを施工するために、シールド機が使われている。シールド機は、前面の掘削部で地山を掘削し、掘削した土砂をチャンバ内で攪拌しながら、スクリューコンベアなどの排土装置で後面へ排出する。
【０００３】
チャンバ内の土砂は、必要に応じて加泥剤が注入され、排出しやすいように粘性を落とす処理がなされる。しかし、過度の加泥剤の注入は、排出土砂量を増やし、またその後の排出土砂の処理を困難なものとする。したがって、加泥剤の注入量は必要最低限に抑えることが望ましい。
【０００４】
しかし、加泥剤が不足すると、特に粘土質の土砂は、チャンバ内で隔壁等に付着しやすく、チャンバ内で堆積する。土砂の堆積により閉塞を引き起こすと、復旧に多大な工数を要する。
【０００５】
チャンバ内の土砂の閉塞を防ぐシールド機として、隔壁の上縁が下縁よりもカッタヘッド側に傾斜しており、隔壁の両側縁部が中央近傍よりもカッタヘッド側に近くなるように折り曲げ状又は湾曲状に形成することで、隔壁への土砂の付着を防ぐシールド機がある（特許文献１）。
【０００６】
また、チャンバ内の土砂の流動性を測定する装置として、隔壁を貫通し、チャンバ内へ出没可能に設置される回転板を有し、チャンバ内で回転板を回転駆動させて、土砂からの回転抵抗から土砂の流動方向とその大きさを推定する測定装置がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−７０６８５号公報
【特許文献２】特開２００５−９０１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の手法では、チャンバ内の土砂の隔壁への付着を抑える効果はあるが、チャンバ内の土砂の流動性を把握することはできず、また、チャンバ内の土砂の流動性に応じた、適切な加泥剤注入量、注入位置を設定することもできないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の手法は、チャンバ内の土砂の流動方向と大きさを推定するものであるが、チャンバ内の局部的な閉塞を検出することはできないという問題がある。また、チャンバ内の流動性分布については、別に算出した流動解析によって予測するものであり、直接チャンバ内の閉塞状態を測定することはできないという問題がある。更に、測定装置自体へ土砂が付着した際は、正確な流動性の測定ができない恐れがある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見することで、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機、チャンバ内閉塞管理方法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】
【００１０】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、スキンプレート内に設けられたチャンバ内で掘削土砂を攪拌し、前記土砂を排出するシールド機であって、前記チャンバ内の土砂の温度を測定する温度計測手段と、前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する判定手段と、を具備することを特徴とするシールド機である。
【００１１】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段を、更に具備し、前記判定手段は、前記温度と前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１２】
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段を、更に具備し、前記判定手段は、前記温度と前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１３】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段と、前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段と、を更に具備し、前記判定手段は、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１４】
前記判定手段が、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する手段を更に有してもよい。
【００１５】
第１の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことができ、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態を把握する事ができる。このため、閉塞場所を早期に発見し、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ａ）と、前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００１７】
前記工程（ｂ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００１８】
第２の発明によれば、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態を把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００１９】
第３の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｃ）と、前記土圧変化計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｄ）と、前記温度、前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｅ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２０】
前記工程（ｅ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２１】
第３の発明によれば、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより正確に把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００２２】
第４の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｆ）と、前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｇ）と、前記温度、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｈ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２３】
前記工程（ｈ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２４】
第４の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより早期に把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００２５】
第５の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｉ）と、前記土圧計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｊ）と、前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｋ）と、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｌ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２６】
前記工程（ｌ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２７】
第５の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより正確に把握する事ができ、閉塞場所を早期に発見し、チャンバ内の土砂閉塞を未然にチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見でき、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機、チャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施の形態に係るシールド機１を示す図である。シールド機1は、筒状のスキンプレート３と、スキンプレート３の前方に設けられたカッタ部７と、スキンプレート３内に設けられた隔壁５と、隔壁５の下方に設けられた穴部より土砂をシールド機１後方へ排出するスクリューコンベア２２とから構成される。
【００３０】
カッタ部７は、カッタスポーク１１と、カッタスポーク１１の前面に設置されたカッタビット１３と、カッタスポーク１１後面の外周部に設置された攪拌棒２６とから構成される。攪拌棒２６は、カッタ部７の回転にともない、チャンバ８内の土砂を攪拌する。カッタスポーク１１は、回転軸９を介して隔壁５後面に設置されたカッタ駆動用電動機１５に接続される。カッタ部７はカッタ駆動用電動機１５により、回転軸９を介して回転し、前方の地山を掘削する。
【００３１】
掘削された土砂は、カッタスポーク１１の隙間から、カッタスポーク１１と隔壁５との間のチャンバ８へ流入し、攪拌棒２６及び隔壁５に設置されたアジテータ２７により攪拌され、隔壁５の下方に設けられた穴部から、スクリューコンベア２２によりシールド機１後方へ排出される。
【００３２】
カッタスポーク１１のチャンバ８側には、流動性計測器１７が設置され、カッタスポーク１１の中心から外周方向に、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設置される。流動性計測器１７による測定値は、図示しない制御部へ送信される。この制御部は、種々の信号が入力され、これらの信号に基づき、シールド機１の掘進制御を行う。流動性計測器１７の詳細は後述する。
【００３３】
隔壁５には、複数の土圧計１９と温度計２１が設置される。土圧計１９は、チャンバ８内の土砂の土圧を測定するものである。通常、切羽の安定の為、チャンバ８内の土圧は一定値以上に保たれる。温度計２１は、チャンバ８内の土砂の温度を測定するものである。土圧計１９と温度計２１の測定値は、図示しない制御部へ送信される。
【００３４】
図２は、シールド機１を前方から見た概略図である。６本のカッタスポーク１１は放射状にお互い中央で接合され、更に中間リング２３により隣り合うカッタスポーク１１同士が接合される。カッタスポーク１１の前面には、カッタビット１３と加泥剤注入口２５が設けられる。加泥剤注入口２５は、カッタスポーク１１の外周部にそれぞれ１箇所設けられ、中間リング２３の中央付近にもそれぞれ１箇所設けられる。また、加泥剤注入口２５は、カッタ部７の中心付近とカッタ部７中心と中間リング２３の中心付近にも各１箇所設けられる。
【００３５】
図３は、図２のカッタ部７を透視した概略図である。隔壁５には、土圧計２９、温度計２１、加泥剤注入口２５が、複数箇所設置される。隔壁５の下部には、穴２４が設けられ、穴２４からスクリューコンベア２２により土砂が排出される。また、隔壁５の中心近傍には、アジテータ２７が４ヶ所設けられる。アジテータ２７は、中心を軸にして回転可能であり、チャンバ８内の土砂を攪拌する役割をもつ。
【００３６】
図４は、流動性計測器１７の構造を示す図である。流動性計測器１７は、棒状のセンサーロッド２９と、ロードセル３３とから構成される。ロードセル３３はカッタスポーク１１内部の中空部１２に設置される。棒状のセンサーロッド２９は、カッタスポーク１１に設けられた穴３０に挿入され、端部を中空部１２内に設置されたロードセル３３に接合され、もう一方の端部は、チャンバ８内へ突出している。
【００３７】
センサーロッド２９は、カッタスポーク１１と、穴３０近傍で、ピン３１により回転可能に接合される。すなわち、センサーロッド２９は、ピン３１を中心に回転する事ができる。また、穴３０のセンサーロッド２９とカッタスポーク１１との隙間は、伸縮可能なシール３２でシールされ、チャンバ８からカッタスポーク１１内の中空部１２へ土砂が流入することを防いでいる。
【００３８】
カッタ部７が、図中矢印Ｂ方向へ回転すると、センサーロッド２９のチャンバ８への突出部は、チャンバ８内の土砂から土砂抵抗３４を受ける。センサーロッド２９のチャンバ８への突出部が土砂抵抗３４を受けると、センサーロッド２９は、ピン３１を支点としてロードセル３３へ土砂抵抗３４に応じた力を伝達する。ロードセル３３は、センサーロッド２９から受ける力を荷重として計測し、測定値は、図示しない制御部へ送信される。すなわち、土砂の閉塞箇所においては、センサーロッド２９が土砂から受ける荷重が大きくなる為、ロードセル３３での荷重の計測により、土砂の閉塞を検出する事ができる。ここで、センサーロッド２９の材質は特に規定しないが、炭素鋼やステンレス鋼が使用できる。
【００３９】
次に、流動性計測器１７の動作について説明する。図５は、チャンバ８内に土砂が閉塞した場合を示す概念図である。なお、カッタ部７は透視図とし、隔壁５は図示を省略する。カッタスポーク１１には、流動性計測器１７が設置されており、カッタスポーク１１の中心部から外周方向に、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設置されている。
【００４０】
カッタ部７は図中矢印Ｂ方向へ回転する。チャンバ８内には、図に示す位置に土砂閉塞部３５が生じている。図中Ａは、土砂閉塞部３５に相当する、カッタ部７の回転角度を示す。すなわち、カッタスポーク１１に設置された流動性計測器１７は、Ａに相当する回転位置にて土砂閉塞部３５を通過する。
【００４１】
図６は、流動性計測器１７の計測結果を示す概念図である。ロードセルａ、ｂ、ｃは、それぞれ、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対応するロードセル３３の測定値を示し、図６はカッタスポーク１１が１回転する間のそれぞれのロードセル３３の測定値を示す図である。また、図中Ａ部は、図５の回転角度Ａに相当する回転角度を示す。
【００４２】
流動性計測器１７ａは、Ａ位置を通過する際、土砂閉塞部３５からの土砂抵抗３４が大きくなることを示す。すなわち、流動性計測器１７ａが設置される円周上のＡ位置に相当する部位に土砂閉塞部３５がある事が分かる。同様に、流動性計測器１７ｂが設置される円周上のＡ位置に相当する部位にも土砂閉塞部３５がある事が分かる。しかし、流動性計測器１７ｃは、Ａ位置でもほとんど土砂抵抗３４が変化しない。このことから、流動性計測器１７ｃが設置される円周上には、土砂閉塞部３５は存在しないことが分かる。
【００４３】
図６は、カッタ部７の回転トルク計測値の変化も合わせて示すが、回転トルクでは、図５に示す局部的な土砂閉塞３５を発見することはできない。しかし、流動性計測器１７によれば、シールド機１が掘削中であっても連続して土砂の流動性を把握することができ、土砂閉塞部３５の位置を早期に発見する事ができる。
【００４４】
次に、土圧計１９の動作について説明する。図７は、図５に示す位置に土砂閉塞部３５が存在する場合の土圧計１９による土圧の変化の計測結果を示す概念図である。土圧計１９は隔壁５に１０箇所設置される。土圧計１９による土圧の測定は、隔壁５を２５０ｍｍ×２５０ｍｍの格子状の分割エリア４１に分割し、制御部は、各分割エリア４１近くの３点の土圧計１９から、各エリア４１の土圧を算出する。土圧の算出は連続して行われ、制御部は、分割エリア４１ごとに新旧データの差である土圧の変化を算出し、算出結果を表示部に色の分布により表示する。
【００４５】
すなわち、土砂閉塞部３５が存在すると、その近傍は土砂が流動しない為、近傍の土圧が変化しなくなる。このため、土圧の変化が一定値以下となる分割エリア４１を土圧無変化部３７として判定し、この分割エリア４１の位置を土砂閉塞部３５の位置として検出する。
【００４６】
図７においては、土圧計１９ａ部に土砂閉塞部３５が存在する為、土圧計１９ａの土圧の変化がほとんどなくなる。このため、近傍の分割エリア４１が土圧無変化部３７として判定され、土砂閉塞部３５の位置を検出する事ができる。
【００４７】
次に、温度計２１の動作について説明する。図８は、図５に示す位置に土砂閉塞部３５が存在する場合の温度計２１による土砂の温度の計測結果を示す概念図である。温度計２１は隔壁５に２７箇所設置される。温度計２１による土砂の温度の測定は、隔壁５を２５０ｍｍ×２５０ｍｍの格子状の分割エリア４１に分割し、制御部は、各分割エリア４１近くの３点の温度計２１から、各エリア４１の土砂の温度を算出し、図８に示すように温度分布を表示する。
【００４８】
土砂がチャンバ８内で流動している場合は、チャンバ８内の土砂温度はほぼ均一に保たれる。しかし、土砂閉塞部３５では、閉塞した土砂と攪拌部との摩擦による熱が発生し、また、カッタ駆動用電動機１５からの熱が拡散せず、蓄熱されるため、周囲の土砂と比較して土砂閉塞部３５の土砂の温度は上昇する。すなわち、制御部は、土砂温度が一定値以上となる分割エリア４１を高温部４３と判定し、この分割エリア４１の位置を、土砂閉塞部３５の位置として検出する。ここで、温度計としては、特に規定しないが、通常のシース型熱電対が使用できる。
【００４９】
図８においては、土砂閉塞部３５の影響で近傍の土砂温度が上昇するため、近傍の分割エリア４１を高温部４３として判定し、土砂閉塞部３５の位置を検出することができる。
【００５０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。図９は、温度計２１により土砂の閉塞を検出するチャンバ内閉塞管理方法における、掘削を開始してから終了するまでのフローチャートである。掘削を開始した後、制御部は、まずカッタ部７の回転トルクの計測を行う（ステップ１０１）。地盤が変化した場合には、回転トルクが変動する。
【００５１】
次に、制御部は、回転トルクが規定値内であるかを判定する（ステップ１０２）。回転トルクが規定値内でない場合は、加泥剤の注入量、注入位置の最適化をはかり（ステップ１０３）、ステップ１０１へ戻る。
【００５２】
回転トルクが規定値内である場合は、制御部は、土砂の温度を計測する（ステップ１０４）。
【００５３】
次に、制御部は、土砂の温度が規定値内であるかを判定する（ステップ１０５）。判定は、前述した分割エリア４１ごとに行われ、規定値を超える部位があれば、ステップ１０７へ進み、閉塞部と判定した部位へ加泥剤を注入し（ステップ１０７）、ステップ１０１へ戻る。
【００５４】
以上の動作を掘進が終了するまで繰り返す。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、温度計２１により土砂の温度を計測することで、チャンバ８内の土砂の流動性を細かく計測する事ができる。すなわち、温度計２１は故障にも強く、また、設置場所をとらず、安価である為、多数の温度計２１を設置する事ができる。このため、チャンバ８内全体を計測する事ができ、チャンバ８内の土砂の閉塞傾向を確実に検出する事ができる。
【００５６】
次に、第２の実施の動作について説明する。図１０は、温度計２１に加え、流動性計測器１７、土圧計１９により土砂の閉塞を検出するチャンバ内閉塞管理方法における、掘削を開始してから終了するまでのフローチャートである。ここで、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様な工程については、重複した説明を避ける。
【００５７】
掘削を開始した後、制御部は、まずカッタ部７の回転トルクの計測を行い（ステップ２０１）、回転トルクが規定値内であるかを判定する（ステップ２０２）。回転トルクが規定値内でない場合は、加泥剤の注入量、注入位置の最適化をはかり（ステップ２０３）、ステップ２０１へ戻る。
【００５８】
回転トルクが規定値内である場合は、制御部は、温度計２１によるチャンバ８内の土砂温度の計測及び、土圧計１９による土圧の変化の計測及び、流動性計測器１７に土砂の流動性の計測を行う（ステップ２０４〜２０６）。
【００５９】
次に、制御部は、温度計２１、土圧計１９、流動性計測器１７の各計測値が、全て規定値内であるかを判定する（ステップ２０７）。
【００６０】
土砂温度及び土圧変化の判定は、前述した分割エリア４１ごとに行われる。計測された土砂の流動性、土砂温度、土圧変化のいずれか一つでも、規定値を超える部位があれば、ステップ２０９へ進み、閉塞部と判定した部位へ加泥剤を注入し（ステップ２０９）、ステップ２０１へ戻る。
【００６１】
計測された土砂の流動性、土砂温度、土圧変化が全ての部位で規定値内である場合は、ステップ２０１に戻り、以上の動作を掘進が終了するまで繰り返す。
【００６２】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。また、温度計２１のみでなく、流動性計測器１７、土圧計１９と合わせることで、チャンバ８内の土砂の閉塞傾向をより確実に検出する事ができる。
【００６３】
すなわち、温度計２１のみによる計測では、チャンバ８内において、たとえばカッタ駆動用電動機１５から遠い部位での土砂の閉塞については、温度が上昇するまでに時間がかかる場合があり、土砂閉塞の発見が遅れる恐れもある。
【００６４】
しかし、流動性計測器１７によれば、シールド機のチャンバ８内の土砂の流動性を監視し、チャンバ８内の土砂の閉塞場所を早期に発見することができ、チャンバ８内の土砂閉塞を未然に防ぐことができる。
【００６５】
また、土圧計１９により土圧の変化を測定することで、流動性計測器１７のみでは検出できないチャンバ８内の土砂の閉塞を検出する事ができる。すなわち、流動性計測器１７は、設置位置の円周上しか計測する事ができないため、チャンバ８内全体を計測することはできない。また、流動性計測器１７自体に土砂が付着した場合に、正確な計測ができない場合がある。
【００６６】
しかし、土圧計１９により土圧の変化を計測することで、上述した問題点を補完し、確実にチャンバ８内の土砂の閉塞を検出することができる。
【００６７】
更に、チャンバ８内の土砂の閉塞部位をより詳細に検出できるため、閉塞部位のみに加泥剤注入すればよく、必要以上な広範囲に加泥剤を注入する必要がない。このため、必要最低限の加泥剤の注入量で、チャンバ８内の土砂の閉塞を未然に防ぐ事ができる。
【００６８】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６９】
例えば、第２の実施の形態において、温度計２１による計測結果に加え、土圧計１９及び、流動性計測器１７による計測結果をもとに、チャンバ８内の土砂閉塞を判定しているが、土圧計１９及び流動性計測器１７のいずれか一方のみを温度計２１と組み合わせて、チャンバ８内の土砂閉塞を判定しても良い。また、各計測手段の計測順序は特定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態に係るシールド機１の側面から見た図。
【図２】第１の実施の形態に係るシールド機１の前方から見た図。
【図３】第１の実施の形態に係るシールド機１の前方から、カッタ部７を透視した図。
【図４】流動性計測器１７の構造を示す図。
【図５】チャンバ８内に土砂が閉塞した場合の概念図。
【図６】流動性計測器１７によるチャンバ８内の土砂の流動性の計測結果を示す概念図。
【図７】土圧計１９によるチャンバ８内の土圧の変化の計測結果を示す概念図。
【図８】温度計２１によるチャンバ８内の土砂の温度の計測結果を示す概念図。
【図９】第１の実施の形態にかかるシールド機１の動作を示すフローチャート
【図１０】第２の実施の形態にかかるシールド機１の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７１】
１………シールド機
３………スキンプレート
５………隔壁
７………カッタ部
８………チャンバ
９………回転軸
１１………カッタスポーク
１３………カッタビット
１５………カッタ駆動用電動機
１７………流動性計測器
１９………土圧計
２１………温度計
２２………スクリューコンベア
２３………中間リング
２４………穴
２５………加泥剤注入口
２６………攪拌棒
２７………アジテータ
２９………センサーロッド
３０………穴
３１………ピン
３２………シール
３３………ロードセル
３４………土砂抵抗
３５………土砂閉塞部
３７………土圧無変化部
４１………分割エリア
４３………高温部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見でき、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機及びチャンバ内閉塞管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地山を掘削しトンネルを施工するために、シールド機が使われている。シールド機は、前面の掘削部で地山を掘削し、掘削した土砂をチャンバ内で攪拌しながら、スクリューコンベアなどの排土装置で後面へ排出する。
【０００３】
チャンバ内の土砂は、必要に応じて加泥剤が注入され、排出しやすいように粘性を落とす処理がなされる。しかし、過度の加泥剤の注入は、排出土砂量を増やし、またその後の排出土砂の処理を困難なものとする。したがって、加泥剤の注入量は必要最低限に抑えることが望ましい。
【０００４】
しかし、加泥剤が不足すると、特に粘土質の土砂は、チャンバ内で隔壁等に付着しやすく、チャンバ内で堆積する。土砂の堆積により閉塞を引き起こすと、復旧に多大な工数を要する。
【０００５】
チャンバ内の土砂の閉塞を防ぐシールド機として、隔壁の上縁が下縁よりもカッタヘッド側に傾斜しており、隔壁の両側縁部が中央近傍よりもカッタヘッド側に近くなるように折り曲げ状又は湾曲状に形成することで、隔壁への土砂の付着を防ぐシールド機がある（特許文献１）。
【０００６】
また、チャンバ内の土砂の流動性を測定する装置として、隔壁を貫通し、チャンバ内へ出没可能に設置される回転板を有し、チャンバ内で回転板を回転駆動させて、土砂からの回転抵抗から土砂の流動方向とその大きさを推定する測定装置がある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−７０６８５号公報
【特許文献２】特開２００５−９０１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の手法では、チャンバ内の土砂の隔壁への付着を抑える効果はあるが、チャンバ内の土砂の流動性を把握することはできず、また、チャンバ内の土砂の流動性に応じた、適切な加泥剤注入量、注入位置を設定することもできないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の手法は、チャンバ内の土砂の流動方向と大きさを推定するものであるが、チャンバ内の局部的な閉塞を検出することはできないという問題がある。また、チャンバ内の流動性分布については、別に算出した流動解析によって予測するものであり、直接チャンバ内の閉塞状態を測定することはできないという問題がある。更に、測定装置自体へ土砂が付着した際は、正確な流動性の測定ができない恐れがある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見することで、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機、チャンバ内閉塞管理方法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】
【００１０】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、スキンプレート内に設けられたチャンバ内で掘削土砂を攪拌し、前記土砂を排出するシールド機であって、前記チャンバ内の土砂の温度を測定する温度計測手段と、前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する判定手段と、を具備することを特徴とするシールド機である。
【００１１】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段を、更に具備し、前記判定手段は、前記温度と前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１２】
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段を、更に具備し、前記判定手段は、前記温度と前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１３】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段と、前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段と、を更に具備し、前記判定手段は、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定してもよい。
【００１４】
前記判定手段が、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する手段を更に有してもよい。
【００１５】
第１の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことができ、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態を把握する事ができる。このため、閉塞場所を早期に発見し、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ａ）と、前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００１７】
前記工程（ｂ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００１８】
第２の発明によれば、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態を把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００１９】
第３の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｃ）と、前記土圧変化計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｄ）と、前記温度、前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｅ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２０】
前記工程（ｅ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２１】
第３の発明によれば、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより正確に把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００２２】
第４の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｆ）と、前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｇ）と、前記温度、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｈ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２３】
前記工程（ｈ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２４】
第４の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより早期に把握する事ができ、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【００２５】
第５の発明は、第１の発明のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｉ）と、前記土圧計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｊ）と、前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｋ）と、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｌ）と、を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法である。
【００２６】
前記工程（ｌ）でチャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更にしてもよい。
【００２７】
第５の発明によれば、流動性計測器による土砂抵抗の測定及び、土圧計による土圧の変化の測定及び、温度計による土砂の温度の測定を行うことで、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性及び閉塞状態をより正確に把握する事ができ、閉塞場所を早期に発見し、チャンバ内の土砂閉塞を未然にチャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、シールド機のチャンバ内の土砂の流動性を監視し、チャンバ内の土砂の閉塞場所を早期に発見でき、チャンバ内の土砂閉塞を未然に防ぐシールド機、チャンバ内閉塞管理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施の形態に係るシールド機１を示す図である。シールド機1は、筒状のスキンプレート３と、スキンプレート３の前方に設けられたカッタ部７と、スキンプレート３内に設けられた隔壁５と、隔壁５の下方に設けられた穴部より土砂をシールド機１後方へ排出するスクリューコンベア２２とから構成される。
【００３０】
カッタ部７は、カッタスポーク１１と、カッタスポーク１１の前面に設置されたカッタビット１３と、カッタスポーク１１後面の外周部に設置された攪拌棒２６とから構成される。攪拌棒２６は、カッタ部７の回転にともない、チャンバ８内の土砂を攪拌する。カッタスポーク１１は、回転軸９を介して隔壁５後面に設置されたカッタ駆動用電動機１５に接続される。カッタ部７はカッタ駆動用電動機１５により、回転軸９を介して回転し、前方の地山を掘削する。
【００３１】
掘削された土砂は、カッタスポーク１１の隙間から、カッタスポーク１１と隔壁５との間のチャンバ８へ流入し、攪拌棒２６及び隔壁５に設置されたアジテータ２７により攪拌され、隔壁５の下方に設けられた穴部から、スクリューコンベア２２によりシールド機１後方へ排出される。
【００３２】
カッタスポーク１１のチャンバ８側には、流動性計測器１７が設置され、カッタスポーク１１の中心から外周方向に、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設置される。流動性計測器１７による測定値は、図示しない制御部へ送信される。この制御部は、種々の信号が入力され、これらの信号に基づき、シールド機１の掘進制御を行う。流動性計測器１７の詳細は後述する。
【００３３】
隔壁５には、複数の土圧計１９と温度計２１が設置される。土圧計１９は、チャンバ８内の土砂の土圧を測定するものである。通常、切羽の安定の為、チャンバ８内の土圧は一定値以上に保たれる。温度計２１は、チャンバ８内の土砂の温度を測定するものである。土圧計１９と温度計２１の測定値は、図示しない制御部へ送信される。
【００３４】
図２は、シールド機１を前方から見た概略図である。６本のカッタスポーク１１は放射状にお互い中央で接合され、更に中間リング２３により隣り合うカッタスポーク１１同士が接合される。カッタスポーク１１の前面には、カッタビット１３と加泥剤注入口２５が設けられる。加泥剤注入口２５は、カッタスポーク１１の外周部にそれぞれ１箇所設けられ、中間リング２３の中央付近にもそれぞれ１箇所設けられる。また、加泥剤注入口２５は、カッタ部７の中心付近とカッタ部７中心と中間リング２３の中心付近にも各１箇所設けられる。
【００３５】
図３は、図２のカッタ部７を透視した概略図である。隔壁５には、土圧計２９、温度計２１、加泥剤注入口２５が、複数箇所設置される。隔壁５の下部には、穴２４が設けられ、穴２４からスクリューコンベア２２により土砂が排出される。また、隔壁５の中心近傍には、アジテータ２７が４ヶ所設けられる。アジテータ２７は、中心を軸にして回転可能であり、チャンバ８内の土砂を攪拌する役割をもつ。
【００３６】
図４は、流動性計測器１７の構造を示す図である。流動性計測器１７は、棒状のセンサーロッド２９と、ロードセル３３とから構成される。ロードセル３３はカッタスポーク１１内部の中空部１２に設置される。棒状のセンサーロッド２９は、カッタスポーク１１に設けられた穴３０に挿入され、端部を中空部１２内に設置されたロードセル３３に接合され、もう一方の端部は、チャンバ８内へ突出している。
【００３７】
センサーロッド２９は、カッタスポーク１１と、穴３０近傍で、ピン３１により回転可能に接合される。すなわち、センサーロッド２９は、ピン３１を中心に回転する事ができる。また、穴３０のセンサーロッド２９とカッタスポーク１１との隙間は、伸縮可能なシール３２でシールされ、チャンバ８からカッタスポーク１１内の中空部１２へ土砂が流入することを防いでいる。
【００３８】
カッタ部７が、図中矢印Ｂ方向へ回転すると、センサーロッド２９のチャンバ８への突出部は、チャンバ８内の土砂から土砂抵抗３４を受ける。センサーロッド２９のチャンバ８への突出部が土砂抵抗３４を受けると、センサーロッド２９は、ピン３１を支点としてロードセル３３へ土砂抵抗３４に応じた力を伝達する。ロードセル３３は、センサーロッド２９から受ける力を荷重として計測し、測定値は、図示しない制御部へ送信される。すなわち、土砂の閉塞箇所においては、センサーロッド２９が土砂から受ける荷重が大きくなる為、ロードセル３３での荷重の計測により、土砂の閉塞を検出する事ができる。ここで、センサーロッド２９の材質は特に規定しないが、炭素鋼やステンレス鋼が使用できる。
【００３９】
次に、流動性計測器１７の動作について説明する。図５は、チャンバ８内に土砂が閉塞した場合を示す概念図である。なお、カッタ部７は透視図とし、隔壁５は図示を省略する。カッタスポーク１１には、流動性計測器１７が設置されており、カッタスポーク１１の中心部から外周方向に、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設置されている。
【００４０】
カッタ部７は図中矢印Ｂ方向へ回転する。チャンバ８内には、図に示す位置に土砂閉塞部３５が生じている。図中Ａは、土砂閉塞部３５に相当する、カッタ部７の回転角度を示す。すなわち、カッタスポーク１１に設置された流動性計測器１７は、Ａに相当する回転位置にて土砂閉塞部３５を通過する。
【００４１】
図６は、流動性計測器１７の計測結果を示す概念図である。ロードセルａ、ｂ、ｃは、それぞれ、流動性計測器１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対応するロードセル３３の測定値を示し、図６はカッタスポーク１１が１回転する間のそれぞれのロードセル３３の測定値を示す図である。また、図中Ａ部は、図５の回転角度Ａに相当する回転角度を示す。
【００４２】
流動性計測器１７ａは、Ａ位置を通過する際、土砂閉塞部３５からの土砂抵抗３４が大きくなることを示す。すなわち、流動性計測器１７ａが設置される円周上のＡ位置に相当する部位に土砂閉塞部３５がある事が分かる。同様に、流動性計測器１７ｂが設置される円周上のＡ位置に相当する部位にも土砂閉塞部３５がある事が分かる。しかし、流動性計測器１７ｃは、Ａ位置でもほとんど土砂抵抗３４が変化しない。このことから、流動性計測器１７ｃが設置される円周上には、土砂閉塞部３５は存在しないことが分かる。
【００４３】
図６は、カッタ部７の回転トルク計測値の変化も合わせて示すが、回転トルクでは、図５に示す局部的な土砂閉塞３５を発見することはできない。しかし、流動性計測器１７によれば、シールド機１が掘削中であっても連続して土砂の流動性を把握することができ、土砂閉塞部３５の位置を早期に発見する事ができる。
【００４４】
次に、土圧計１９の動作について説明する。図７は、図５に示す位置に土砂閉塞部３５が存在する場合の土圧計１９による土圧の変化の計測結果を示す概念図である。土圧計１９は隔壁５に１０箇所設置される。土圧計１９による土圧の測定は、隔壁５を２５０ｍｍ×２５０ｍｍの格子状の分割エリア４１に分割し、制御部は、各分割エリア４１近くの３点の土圧計１９から、各エリア４１の土圧を算出する。土圧の算出は連続して行われ、制御部は、分割エリア４１ごとに新旧データの差である土圧の変化を算出し、算出結果を表示部に色の分布により表示する。
【００４５】
すなわち、土砂閉塞部３５が存在すると、その近傍は土砂が流動しない為、近傍の土圧が変化しなくなる。このため、土圧の変化が一定値以下となる分割エリア４１を土圧無変化部３７として判定し、この分割エリア４１の位置を土砂閉塞部３５の位置として検出する。
【００４６】
図７においては、土圧計１９ａ部に土砂閉塞部３５が存在する為、土圧計１９ａの土圧の変化がほとんどなくなる。このため、近傍の分割エリア４１が土圧無変化部３７として判定され、土砂閉塞部３５の位置を検出する事ができる。
【００４７】
次に、温度計２１の動作について説明する。図８は、図５に示す位置に土砂閉塞部３５が存在する場合の温度計２１による土砂の温度の計測結果を示す概念図である。温度計２１は隔壁５に２７箇所設置される。温度計２１による土砂の温度の測定は、隔壁５を２５０ｍｍ×２５０ｍｍの格子状の分割エリア４１に分割し、制御部は、各分割エリア４１近くの３点の温度計２１から、各エリア４１の土砂の温度を算出し、図８に示すように温度分布を表示する。
【００４８】
土砂がチャンバ８内で流動している場合は、チャンバ８内の土砂温度はほぼ均一に保たれる。しかし、土砂閉塞部３５では、閉塞した土砂と攪拌部との摩擦による熱が発生し、また、カッタ駆動用電動機１５からの熱が拡散せず、蓄熱されるため、周囲の土砂と比較して土砂閉塞部３５の土砂の温度は上昇する。すなわち、制御部は、土砂温度が一定値以上となる分割エリア４１を高温部４３と判定し、この分割エリア４１の位置を、土砂閉塞部３５の位置として検出する。ここで、温度計としては、特に規定しないが、通常のシース型熱電対が使用できる。
【００４９】
図８においては、土砂閉塞部３５の影響で近傍の土砂温度が上昇するため、近傍の分割エリア４１を高温部４３として判定し、土砂閉塞部３５の位置を検出することができる。
【００５０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。図９は、温度計２１により土砂の閉塞を検出するチャンバ内閉塞管理方法における、掘削を開始してから終了するまでのフローチャートである。掘削を開始した後、制御部は、まずカッタ部７の回転トルクの計測を行う（ステップ１０１）。地盤が変化した場合には、回転トルクが変動する。
【００５１】
次に、制御部は、回転トルクが規定値内であるかを判定する（ステップ１０２）。回転トルクが規定値内でない場合は、加泥剤の注入量、注入位置の最適化をはかり（ステップ１０３）、ステップ１０１へ戻る。
【００５２】
回転トルクが規定値内である場合は、制御部は、土砂の温度を計測する（ステップ１０４）。
【００５３】
次に、制御部は、土砂の温度が規定値内であるかを判定する（ステップ１０５）。判定は、前述した分割エリア４１ごとに行われ、規定値を超える部位があれば、ステップ１０７へ進み、閉塞部と判定した部位へ加泥剤を注入し（ステップ１０７）、ステップ１０１へ戻る。
【００５４】
以上の動作を掘進が終了するまで繰り返す。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、温度計２１により土砂の温度を計測することで、チャンバ８内の土砂の流動性を細かく計測する事ができる。すなわち、温度計２１は故障にも強く、また、設置場所をとらず、安価である為、多数の温度計２１を設置する事ができる。このため、チャンバ８内全体を計測する事ができ、チャンバ８内の土砂の閉塞傾向を確実に検出する事ができる。
【００５６】
次に、第２の実施の動作について説明する。図１０は、温度計２１に加え、流動性計測器１７、土圧計１９により土砂の閉塞を検出するチャンバ内閉塞管理方法における、掘削を開始してから終了するまでのフローチャートである。ここで、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様な工程については、重複した説明を避ける。
【００５７】
掘削を開始した後、制御部は、まずカッタ部７の回転トルクの計測を行い（ステップ２０１）、回転トルクが規定値内であるかを判定する（ステップ２０２）。回転トルクが規定値内でない場合は、加泥剤の注入量、注入位置の最適化をはかり（ステップ２０３）、ステップ２０１へ戻る。
【００５８】
回転トルクが規定値内である場合は、制御部は、温度計２１によるチャンバ８内の土砂温度の計測及び、土圧計１９による土圧の変化の計測及び、流動性計測器１７に土砂の流動性の計測を行う（ステップ２０４〜２０６）。
【００５９】
次に、制御部は、温度計２１、土圧計１９、流動性計測器１７の各計測値が、全て規定値内であるかを判定する（ステップ２０７）。
【００６０】
土砂温度及び土圧変化の判定は、前述した分割エリア４１ごとに行われる。計測された土砂の流動性、土砂温度、土圧変化のいずれか一つでも、規定値を超える部位があれば、ステップ２０９へ進み、閉塞部と判定した部位へ加泥剤を注入し（ステップ２０９）、ステップ２０１へ戻る。
【００６１】
計測された土砂の流動性、土砂温度、土圧変化が全ての部位で規定値内である場合は、ステップ２０１に戻り、以上の動作を掘進が終了するまで繰り返す。
【００６２】
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。また、温度計２１のみでなく、流動性計測器１７、土圧計１９と合わせることで、チャンバ８内の土砂の閉塞傾向をより確実に検出する事ができる。
【００６３】
すなわち、温度計２１のみによる計測では、チャンバ８内において、たとえばカッタ駆動用電動機１５から遠い部位での土砂の閉塞については、温度が上昇するまでに時間がかかる場合があり、土砂閉塞の発見が遅れる恐れもある。
【００６４】
しかし、流動性計測器１７によれば、シールド機のチャンバ８内の土砂の流動性を監視し、チャンバ８内の土砂の閉塞場所を早期に発見することができ、チャンバ８内の土砂閉塞を未然に防ぐことができる。
【００６５】
また、土圧計１９により土圧の変化を測定することで、流動性計測器１７のみでは検出できないチャンバ８内の土砂の閉塞を検出する事ができる。すなわち、流動性計測器１７は、設置位置の円周上しか計測する事ができないため、チャンバ８内全体を計測することはできない。また、流動性計測器１７自体に土砂が付着した場合に、正確な計測ができない場合がある。
【００６６】
しかし、土圧計１９により土圧の変化を計測することで、上述した問題点を補完し、確実にチャンバ８内の土砂の閉塞を検出することができる。
【００６７】
更に、チャンバ８内の土砂の閉塞部位をより詳細に検出できるため、閉塞部位のみに加泥剤注入すればよく、必要以上な広範囲に加泥剤を注入する必要がない。このため、必要最低限の加泥剤の注入量で、チャンバ８内の土砂の閉塞を未然に防ぐ事ができる。
【００６８】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６９】
例えば、第２の実施の形態において、温度計２１による計測結果に加え、土圧計１９及び、流動性計測器１７による計測結果をもとに、チャンバ８内の土砂閉塞を判定しているが、土圧計１９及び流動性計測器１７のいずれか一方のみを温度計２１と組み合わせて、チャンバ８内の土砂閉塞を判定しても良い。また、各計測手段の計測順序は特定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態に係るシールド機１の側面から見た図。
【図２】第１の実施の形態に係るシールド機１の前方から見た図。
【図３】第１の実施の形態に係るシールド機１の前方から、カッタ部７を透視した図。
【図４】流動性計測器１７の構造を示す図。
【図５】チャンバ８内に土砂が閉塞した場合の概念図。
【図６】流動性計測器１７によるチャンバ８内の土砂の流動性の計測結果を示す概念図。
【図７】土圧計１９によるチャンバ８内の土圧の変化の計測結果を示す概念図。
【図８】温度計２１によるチャンバ８内の土砂の温度の計測結果を示す概念図。
【図９】第１の実施の形態にかかるシールド機１の動作を示すフローチャート
【図１０】第２の実施の形態にかかるシールド機１の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７１】
１………シールド機
３………スキンプレート
５………隔壁
７………カッタ部
８………チャンバ
９………回転軸
１１………カッタスポーク
１３………カッタビット
１５………カッタ駆動用電動機
１７………流動性計測器
１９………土圧計
２１………温度計
２２………スクリューコンベア
２３………中間リング
２４………穴
２５………加泥剤注入口
２６………攪拌棒
２７………アジテータ
２９………センサーロッド
３０………穴
３１………ピン
３２………シール
３３………ロードセル
３４………土砂抵抗
３５………土砂閉塞部
３７………土圧無変化部
４１………分割エリア
４３………高温部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレート内に設けられたチャンバ内で掘削土砂を攪拌し、前記土砂を排出するシールド機であって、
前記チャンバ内の土砂の温度を測定する温度計測手段と、
前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する判定手段と、
を具備することを特徴とするシールド機。
【請求項２】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度と前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項３】
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度と前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項４】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段と、
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段と、
を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項５】
前記判定手段が、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシールド機。
【請求項６】
請求項１記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ａ）と、
前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項７】
請求項２記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｃ）と、
前記土圧変化計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｄ）と、
前記温度、前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｅ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項８】
請求項３記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｆ）と、
前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｇ）と、
前記温度、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｈ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項９】
請求項４記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｉ）と、
前記土圧計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｊ）と、
前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｋ）と、
前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｌ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項１０】
請求項６における前記工程（ｄ）、請求項７における前記工程（ｅ）、請求項８における前記工程（ｈ）、請求項９における前記工程（ｌ）において、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更に有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載のチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項１】
スキンプレート内に設けられたチャンバ内で掘削土砂を攪拌し、前記土砂を排出するシールド機であって、
前記チャンバ内の土砂の温度を測定する温度計測手段と、
前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する判定手段と、
を具備することを特徴とするシールド機。
【請求項２】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度と前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項３】
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度と前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項４】
前記チャンバ内の土圧の変化を計測する土圧変化計測手段と、
前記チャンバ内の土砂の流動性を計測する流動性計測手段と、
を、更に具備し、
前記判定手段は、前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項５】
前記判定手段が、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシールド機。
【請求項６】
請求項１記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ａ）と、
前記温度を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項７】
請求項２記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｃ）と、
前記土圧変化計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｄ）と、
前記温度、前記土圧の変化を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｅ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項８】
請求項３記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｆ）と、
前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｇ）と、
前記温度、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｈ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項９】
請求項４記載のシールド機により、チャンバ内の土砂の閉塞を管理する方法であって、
前記温度計測手段によりチャンバ内の土砂の温度を計測する工程（ｉ）と、
前記土圧計測手段によりチャンバ内の土砂の土圧の変化を計測する工程（ｊ）と、
前記流動性計測手段によりチャンバ内の土砂の流動性を計測する工程（ｋ）と、
前記温度、前記土圧の変化、前記流動性を用いて、前記チャンバ内の土砂の閉塞状況を判定する工程（ｌ）と、
を具備することを特徴とするチャンバ内閉塞管理方法。
【請求項１０】
請求項６における前記工程（ｄ）、請求項７における前記工程（ｅ）、請求項８における前記工程（ｈ）、請求項９における前記工程（ｌ）において、前記チャンバ内で土砂の閉塞を判定すると、土砂の閉塞部へ加泥剤を注入する工程（ｍ）を更に有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載のチャンバ内閉塞管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２０２３２１（Ｐ２００８−２０２３２１Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０２５２（Ｐ２００７−４０２５２）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]