این سپر ابتدا در سال 1974 در ژاپن برای حفر تونل در زمین های سست زیر سطح ایستابی به کار رفت. این دستگاه یک صفحه حفار دایره ای پنجره دار دارد که در جلو دستگاه میچرخد و مجهز به دندانه های حفار است. موار حفر شده از جبهه کار از طریق پنجره ها در محفظه ویژه ای که بلافاصله در پشت صحفه حفار قرار دارد ، جمع و متراکم می شوند. این مواد در واقع حفاظی را برای نگهداری جبهه کار تونل فراهم میسازند و در عین حال از ورود آب به داخل سپر نیز جلو گیری میکنند.
مواد حفر شده به تدریج و به کمک یک نقالی پیچی موسوم به پیچ ارشمیدس به پشت دستگاه هدایت می شود تا از آنجا به بیرون تونل منتقل شوند.
ضمن عملیات عادی دستگاه، صفحه حفار ، پر از مواد خاکی حفر شده است و به همین دلیل مانع از ریزش جبهه کار تونل می شود.
این سپر به طور موفقیت آمیزی در حفر تونل اصلی فاضلاب شهر توکیو به قطر 8.48 متر به کار رفته است و علاوه بر آنکه راندمان خوبی داشته ، هیچگونه آثاری از نشست سطحی زمین و سایر صدمات مشابه نیز دیده نشده است. نکته جالب آنکه این سیستم، فقط به یک نفر متصدی دستگاه نیاز داشته و از این بابت نیز باعث صرفه جویی در وقت و نیروی انسانی و کاهش هزینه ها شده است.
در سالهای اخیر ، سپر متعادل کننده خاک با استفاده از تزریق گل به محفظه فشار دستگاه اصلاح شده است. با استفاده از گل دامنه کاربرد این سپر نیز گسترش یافته و نیز امتیازاتی برای آن حاصل شده است که از جمله آنها میتوان به کاهش گشتاور لازم برای چرخش صفحه حفار و در نتیجه امکان حفر تونل با قطر های بزرگتر اشاره کرد.
منبع: تونلسازی (جلد اول:حفاری و اجرا) نوشته استاد حسن مدنی
سایت نواندیشان