シールドマシン
シールドマシン（Shield Machine）は、シールド工法で用いられる掘削機。地盤を横に掘り進むことができ、道路、鉄道、地下鉄、上下水道トンネル等の掘削に利用される。単にシールドとも呼称される。
日本国外ではトンネルボーリングマシン(TBM)の一種として分類されている[1]。
概要
施工方法（シールドトンネル）
シールドマシンは、前方の土砂を削り、後方に土を送り、崩れないように同時にトンネルの壁（セグメント）を組み立てる機械である[2]。円筒状が多く、建設するトンネルの形状に合わせて製造される。また、現場の地質などに合わせて作成される特注の機械であり、工事終了後は脇に埋め込まれる・解体される・（外殻部分は）トンネルの外壁の一部として利用される[3]、といった扱いが多いが、記念のオブジェ等として展示されたり、稀に再利用されることもある。外殻がトンネルの外壁の一部として利用されたものは、利用者が容易に目にすることができる場所にあることもある。
初期のものは機械が掘り進めるものではなく、作業員が人力で掘り進める手掘り式シールドであった[3][4]。例として、営団地下鉄東西線（当時）門前仲町 - 東陽町間の建設では、各シールドマシン内に作業員および技術員15人が入って、3年をかけて828.8 mまたは941.8 mの施工区間を掘り進めた[4]。
進行方向側がトンネルの切羽（掘削面）であるわけだが、そこに、おろし金のような細かい刃（カッタービットないし単にビットと呼ばれる）が円周状・放射状に設置された、カッターヘッドという回転する面板があり、それを押し付けることでトンネルを一日10m位掘削する。騒音とは無縁の場所では、24時間駆動する。
カッタービットは、常に土を掘り分け硬い石を削る過酷な部品であるため、工具鋼、超硬合金や焼結タングステンカーバイドなどの強靭な素材でできている。またマシン本体の外殻は、内部でトンネルが構築されるまでの間、周囲の土圧・地下水圧に耐える役割を果たす。
鉄道総合技術研究所では日本最古のシールドの一部を展示している[5]。
シールドマシンの種類
日本メーカー
- 三菱重工業：2016年10月1日に、子会社の三菱重工メカトロシステムズから、ジャパントンネルシステムズ60%・三菱重工業40%出資のJIMテクノロジーに移管。
- ジャパントンネルシステムズ：IHI及びJFEエンジニアリング両社のシールド掘進機事業を統合し2010年1月1日に設立
- IHI（元・石川島播磨重工業）：ジャパントンネルシステムズに移管
- JFEエンジニアリング：ジャパントンネルシステムズに移管
- テラテック（Terratec Limited）：2018年、香港 テラテックの株式の 51%を取得する株式譲渡契約を締結、子会社化
- 川崎重工業：直径14-16メートルの超大口径を中心に製造
- 日立造船：2002年4月1日に日立建機とシールドマシン設計・製造部門を統合したジオテックマシナリーを設立。さらにニチゾウ桜島製作所、日機装置と合併したHitzマシナリーを経て再度吸収
- 日立建機：2002年4月1日に日立造船とシールドマシン設計・製造部門を統合したジオテックマシナリーを設立、現在はシールドマシンから撤退
カジマメカトロエンジニアリング
- 鹿島建設の100％子会社
- インフロニア・ホールディングスの100%子会社
奥村機械製作
- 奥村組の100％子会社
国土開発工業
- 日本国土開発の100％子会社
海外メーカー
ロビンス（米：The Robbins Company）
シールドマシン操作の自動化
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シールドマシン操作の自動化技術が開発されてきている。その例には以下がある：
脚注
- ^ 全断面トンネル掘進機の開発
- ^ “工事手順（シールドトンネル部）：きたせんの概要：きたせん”. www.shutoko.jp. 2020年4月15日閲覧。
- ^ a b 東京地下鉄道東西線建設史、pp.475 - 476。
- ^ a b 東西線の歴史 - メトロアーカイブアルバム（公益財団法人メトロ文化財団）。
- ^ これは“鉄道遺産”だ！ 日本最古のシールド掘削機を発見
- ^ a b “戦後日本のイノベーション100選 現代まで （第２世代の）シールド工法”. koueki.jiii.or.jp. 公益社団法人発明協会. 2020年4月15日閲覧。
- ^ 大林組がシールド機の進む方向をAIで自動制御するシステムを開発 ITmedia 2021年5月25日
- ^ 東急建設がシールドトンネル工事支援ツールを開発、都内で実証実験 ITmedia 2021年6月25日
- ^ 清水建設、2種類のAIを組み合わせた「シミズ・シールドAI」導入 掘進作業の施行サイクルを迅速化へ 翔泳社 2021年11月19日
外部リンク
- JIMテクノロジー株式会社
- 地中空間開発株式会社
- 株式会社小松製作所
- カジマメカトロエンジニアリング株式会社
- 前田製作所
- 奥村機械製作
- 国土開発工業
- The Robbins Company
- Herrenknecht AG
- Terratec Limited
- シールド工法―更なる長距離化・大深度化へ 鹿島建設
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