(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁面に組付けられた多数のセグメントに圧接して真円状態に保持するセグメントの真円保持装置において、前記トンネル内にその長手方向に沿って配設された左右一対のレールと、該左右一対のレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持された左右一対の支持台と、該左右一対の支持台にそれぞれ装着された左右一対の昇降手段と、該左右一対の昇降手段によってそれぞれ昇降自在に支持された左右一対の支持ブラケットと、該左右一対の支持ブラケットに架設されて下部がそれぞれ該左右一対の支持ブラケットにスライド機構を介して前記トンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持されたセグメント支え梁と、を具えたことを特徴とするセグメントの真円保持装置。
【請求項２】
筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記掘削機本体に設けられた推進手段と、前記掘削機本体の後部に装着されてトンネルの内部に搬入されたセグメントを該トンネルの内壁面に組み付けるセグメント組付手段と、トンネルの内壁面に組付けられた多数のセグメントに圧接して真円状態に保持するセグメントの真円保持装置とを具えたトンネル掘削機において、前記真円保持装置は、トンネル長手方向に沿って配設された左右一対のレールと、該左右一対のレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持された左右一対の支持台と、該左右一対の支持台にそれぞれ装着された左右一対の昇降手段と、該左右一対の昇降手段によってそれぞれ昇降自在に支持された左右一対の支持ブラケットと、該左右一対の支持ブラケットに架設されて下部がそれぞれ該左右一対の支持ブラケットにスライド機構を介して前記トンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持されたセグメント支え梁と、を具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの内壁面に組付けられた多数のセグメントに圧接してこのセグメントを真円状態に保持するセグメントの真円保持装置及びこのセグメントの真円保持装置が搭載されたトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のセグメントの真円保持装置の概略を示す。
【０００３】
図４に示すように、従来のセグメントの真円保持装置100は図示しない掘削機本体の後部に搭載されている。即ち、この掘削機本体の後部には梁101が固定されており、この梁101には左右一対のレール102（図４には一方のみ記載）が取付けられ、このレール102にフラット型車輪103によって支持台104が移動自在に支持されている。また、この支持台104はガイド部材105によって走行方向側方に所定量だけ移動することができる。この支持台104上には外筒106が固定され、この外筒106内には内筒107が軸方向移動自在に支持されており、この内筒107は外筒106に取付けられた昇降ジャッキ108によって昇降することができる。そして、この内筒107の上端部には連結ピン109によって支え梁110の下部が連結されている。この支え梁110は中間部が既設セグメントＳの内周面とほほ同様に湾曲しており、上面部に既設セグメントＳの内周面に圧接する圧接部材111が固定されている。
【０００４】
従って、図示しないカッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸縮してセグメントＳへの押し付け反力によって掘削機本体が前進することで、前方の地盤を掘削してトンネルを形成し、その後、セグメントエレクタによってトンネルの内壁面にセグメントＳをリング状に組付ける。このとき、セグメントの真円保持装置100は掘削機本体の前進に伴ってレール102上を車輪103が転動することで追従する。そして、所定の位置で昇降ジャッキ108を伸長して外筒106 に対して内筒107を上昇することで、内筒107 に固定された支え梁110を上昇し、既設セグメントＳの内周面に圧接部材111を圧接して既設セグメントＳの真円度を保持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールド掘削機によるトンネル掘削作業では、近年、急曲線施工のトンネル工事が増加の傾向にある。このような急曲線のトンネル掘削作業を行う場合、前述した従来のセグメントの真円保持装置100にあっては、トンネル掘削作業に追従してトンネルの内壁面に組付けられたセグメントを真円状態に保持することが困難であった。
【０００６】
即ち、シールド掘削機によって急曲線のトンネルを掘削するとき、その急曲線に沿って掘削機本体が掘進することとなり、既設セグメントと一対のレール102上を走行する支持台104に支持された支え梁110（圧接部材111）との左右方向における位置がずれてしまう。この場合、従来は、支持台104をガイド部材105によって走行方向側方に所定量だけ移動することで対応していた。ところが、このような方法では、車輪103がレール102上を落下せずに走行できる範囲で支持台104をガイド部材105によって側方に移動させており、その移動量に限界があり、急曲線施工のトンネル工事に対応することができなかった。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、急曲線施工のトンネル工事に対応可能としたセグメントの真円保持装置及びトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明のセグメントの真円保持装置は、トンネルの内壁面に組付けられた多数のセグメントに圧接して真円状態に保持するセグメントの真円保持装置において、前記トンネル内にその長手方向に沿って配設された左右一対のレールと、該左右一対のレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持された左右一対の支持台と、該左右一対の支持台にそれぞれ装着された左右一対の昇降手段と、該左右一対の昇降手段によってそれぞれ昇降自在に支持された左右一対の支持ブラケットと、該左右一対の支持ブラケットに架設されて下部がそれぞれ該左右一対の支持ブラケットにスライド機構を介して前記トンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持されたセグメント支え梁と、を具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるのに伴って、トンネル内に配設されたレールに沿って各支持台が走行し、所定の位置で昇降手段によって支持ブラケットを介してセグメント支え梁を移動して既設セグメントの内壁面に圧接することで、この既設セグメントが真円状態で保持されることとなり、トンネルが急曲線形状になると、各支持台に対してセグメント支え梁が支持ブラケットを介してスライド機構によりトンネルの横方向に沿って移動することで、急曲線となった既設セグメントの内壁面にセグメント支え梁を確実に圧接することができ、既設セグメントが真円状態で保持される。
【００１０】
また、本発明のトンネル掘削機は、筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記掘削機本体に設けられた推進手段と、前記掘削機本体の後部に装着されてトンネルの内部に搬入されたセグメントを該トンネルの内壁面に組み付けるセグメント組付手段と、トンネルの内壁面に組付けられた多数のセグメントに圧接して真円状態に保持するセグメントの真円保持装置とを具えたトンネル掘削機において、前記真円保持装置は、トンネル長手方向に沿って配設された左右一対のレールと、該左右一対のレールに沿ってそれぞれ移動自在に支持された左右一対の支持台と、該左右一対の支持台にそれぞれ装着された左右一対の昇降手段と、該左右一対の昇降手段によってそれぞれ昇降自在に支持された左右一対の支持ブラケットと、該左右一対の支持ブラケットに架設されて下部がそれぞれ該左右一対の支持ブラケットにスライド機構を介して前記トンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持されたセグメント支え梁と、を具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、カッタヘッド駆動手段によってカッタヘッドを回転駆動しながら、推進手段によって掘削機本体を前進させることで、このカッタヘッドによって前方の地盤が掘削され、セグメント組付手段が外部から搬入されたセグメントをこのトンネルの内壁面に組み付けると共に、トンネル内に配設されたレールに沿って各支持台が走行し、所定の位置で昇降手段によって支持ブラケットを介してセグメント支え梁を移動して既設セグメントの内壁面に圧接することで、この既設セグメントが真円状態で保持されることとなり、カッタヘッドが急曲線のトンネルを掘削するときは、各支持台に対してセグメント支え梁が支持ブラケットを介してスライド機構によりトンネルの横方向に沿って移動することで、急曲線となった既設セグメントの内壁面にセグメント支え梁を確実に圧接することができ、既設セグメントが真円状態で保持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の一実施例に係るセグメントの真円保持装置の正面視、図２に本実施形態のセグメントの真円保持装置の側面視、図３にセグメントの真円保持装置が装着されたシールド掘削機の概略を示す。
【００１４】
図３に示すように、本実施形態のシールド掘削機において、掘削機本体としての円筒形状をなすスキンプレート１１の前部にはカッタヘッド１２が回転自在に装着されており、このカッタヘッド１２の前面には多数のカッタビット１３が固定されている。そして、カッタヘッド１２の後部にはリングギア１４が固定される一方、スキンプレート１１には油圧モータ１５が取付けられ、この油圧モータ１５の駆動ギア１６がこのリングギア１４に噛み合っている。従って、油圧モータ１５を駆動して駆動ギア１６を回転駆動すると、リングギア１４を介してカッタヘッド１２を回転することができる。
【００１５】
また、スキンプレート１１にはカッタヘッド１２の後方に位置してバルクヘッド１７が取付けられており、カッタヘッド１２とこのバルクヘッド１７との間にチャンバ室１８が形成されている。そして、このチャンバ室１８には一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管１９及び排泥管２０の他端が開口しており、排泥管２０の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２１が設置されている。なお、カッタヘッド１２の外周部にはコピーカッタ２２が設けられており、スキンプレート１１の前端部には機外に出るためのマンロック２３が設けられ、スキンプレート１１の外周部には薬液注入管２４が設けられている。
【００１６】
更に、スキンプレート１１の後部外周辺には円周方向に複数のシールドジャッキ２５が並設されており、このシールドジャッキ２５がシールド掘削機の掘進方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグメントＳに押し付けることで、その反力によりスキンプレート１１、即ち、シールド掘削機全体を前進することができる。一方、スキンプレート１１の後部中央部には縦梁２６が形成され、この縦梁２６には架台２７が後方に延設されている。また、スキンプレート１１の後部にはリングガータ２８によってセグメントエレクタ２９が支持されており、このセグメントエレクタ２９はシールドジャッキ２５によって前進したスキンプレート１１と既設のセグメントＳとの間の空所に新しいセグメントＳを装着してトンネルを構築することができる。更に、シールドジャッキ２５の後方にはセグメントの真円保持装置３０が設けられている。
【００１７】
このセグメントの真円保持装置３０において、図１及び図２に示すように、スキンプレート１１の後部に固定された架台２７には左右一対のレール３１が取付けられており、この各レール３１にはそれぞれ鍔付の車輪３２によって支持台３３が移動自在に支持されている。この各支持台３３上には外筒３４がそれぞれ固定され、この外筒３４内には内筒３５が軸方向移動自在に支持されている。また、各外筒３４の側部には昇降ジャッキ３６が取付けられ、この昇降ジャッキ３６の駆動ロッドの先端部が内筒３５の上部に連結されており、この昇降ジャッキ３６の伸縮駆動によって外筒３４に対して内筒３５が昇降することができる。
【００１８】
この各内筒３６の上端部には連結ピン３７によって支持ブラケット３８が連結されている。一方、既設セグメントＳの内周面に沿って湾曲した支え梁３９は中間の上面部に既設セグメントＳの内周面に圧接する圧接部材４０が固定されている。そして、この支え梁３９の両端部にはフランジ部３９ａが一体に形成され、各フランジ部３９ａがスライド機構４１によって各支持ブラケット３８上をトンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持されている。即ち、支持ブラケット３８上には高分子樹脂からなるスライド板４２及びガイド板４３が張着されると共に、前後一対のストッパ４４が固定される一方、支え梁３９のフランジ部３９ａがこのスライド板４２に密着してストッパ４４によって保持されている。従って、支え梁３９は支持ブラケット３８に対して前後方向（トンネルの長手方向）が移動不能に拘束される一方、左右方向（トンネルの径方向）を所定量移動可能に拘束されることとなる。
【００１９】
従って、トンネルを掘削形成するには、図３に示すように、まず、油圧モータ１５によりカッタヘッド１２を回転させながら、複数のシールドジャッキ２５を伸長し、既設のセグメントＳへの押し付け反力によってスキンプレート１１を前進させことで、カッタヘッド１２の多数のカッタビット１３が前方の地盤を掘削する。そして、カッタビット１３によって掘削された土砂はチャンバ室１８内に取り込まれ、送泥管１９から給水されてアジテータ２１により掘削土砂と送水とが攪拌、混合され、排泥管２０により外部に排出される。次に、シールドジャッキ２５の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成し、セグメントエレクタ２９によってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。
【００２０】
その後、真円保持装置３０において、図１及び図２に示すように、スキンプレート１１の前進に伴って車輪３２がレール３１上を転動することで支持台３３が前進し、所定の停止位置で昇降ジャッキ３６を伸長することによって外筒３４に対して内筒３５及び支持ブラケット３８を上昇させる。すると、この支持ブラケット３８にスライド機構４１を介して支持された支え梁３９が上昇し、圧接部材４０が既設セグメントＳの内周面に圧接することで、この既設セグメントＳが真円状態で保持されることとなる。
【００２１】
そして、カッタヘッド１２によって掘削するトンネルが急曲線形状になると、既設セグメントＳとレール３１上を走行する支持台３３に支持された支え梁３９（圧接部材４０）との左右方向における位置がずれてしまう。この場合、本実施形態にあっては、支え梁３９をスライド機構４１によって支持台３３に対して左右方向に移動することで、既設セグメントＳと支え梁３９（圧接部材４０）との左右方向における位置を適合することができ、急曲線となった既設セグメントＳの内周面に支え梁３９の圧接部材４０を確実に圧接して既設セグメントＳを真円状態に保持することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように本発明のセグメントの真円保持装置によれば、左右一対の支持台をトンネル内に配設された左右一対のレール上を移動自在に支持し、この支持台に昇降手段によって支持ブラケットを昇降自在に支持し、この支持ブラケットにスライド機構を介してセグメント支え梁をトンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持したので、急曲線形状のトンネルの内壁面に組付けられた既設セグメントと支え梁の圧接部材との位置を容易に適合し、このセグメントＳの内周面に圧接部材４０を確実に圧接することで既設セグメントを真円状態に保持することができる。
【００２３】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、筒状をなす掘削機本体の前部に回転自在なカッタヘッドを装着してカッタヘッド駆動手段によって駆動回転可能とすると共に、掘削機本体を推進手段によって前進可能とし、支持台をトンネル内のレール上を移動自在に支持して昇降手段によって支持ブラケットを昇降自在に支持し、この支持ブラケットにスライド機構を介してセグメント支え梁をトンネルの横方向に沿って所定量移動自在に支持したので、急曲線形状のトンネルの内壁面に組付けられた既設セグメントと支え梁の圧接部材との位置を容易に適合してこのセグメントＳの内周面に圧接部材４０を確実に圧接することで既設セグメントを真円状態に保持することができ、トンネル工事の工期の短縮及び工事費用の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係るセグメントの真円保持装置の正面図である。
【図２】  本実施形態のセグメントの真円保持装置の側面図である。
【図３】  セグメントの真円保持装置が装着されたシールド掘削機の概略図である。
【図４】  従来のセグメントの真円保持装置の概略図である。
【符号の説明】
１１  スキンプレート（掘削機本体）
１２  カッタヘッド
１５  カッタ旋回モータ（カッタヘッド駆動手段）
２５  シールドジャッキ（推進手段）
２７  架台
２９  セグメントエレクタ（セグメント組付手段）
３０  真円保持装置
３１  レール
３２  車輪
３３  支持台
３４  外筒
３５  内筒
３６  昇降ジャッキ（昇降手段）
３８  支持ブラケット
３９  支え梁
４０  圧接部材
４１  スライド機構
【図１】
0003637166.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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