(57)【要約】      （修正有）【課題】セグメントの形状を安定して保持することができ、且つ少なくとも後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することができるセグメントの形状保持装置を提供する。【解決手段】セグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、複数の押圧用枠体は、少なくとも、下部のセグメントに反力を支持して上部のセグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体１１と、上部押圧用枠体に隣接して側部のセグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体１２,１３と、を有し、上部押圧用枠体は、上部のセグメントに接触又は離間させる上部押圧用拡縮機構２０を備えた保持装置本体に支持され、側部押圧用枠体は、下部が上部押圧用拡縮機構にヒンジ２５で支持され、上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間には、両者の間隙を拡縮させて複数の押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構３０を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の本体の後部でエレクタ装置によって組み立てられたセグメントの円形形状を保持する形状保持装置であって、
組み立てられた前記セグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、
複数の前記押圧用枠体は、少なくとも、上部の前記セグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体と、前記上部押圧用枠体に隣接して側部の前記セグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体と、を有し、
前記上部押圧用枠体は、該上部押圧用枠体を上部の前記セグメントに接触又は離間させる上部押圧用拡縮機構に支持され、
前記側部押圧用枠体は、下部が前記上部押圧用拡縮機構にヒンジで支持され、
前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間には、該上部押圧用枠体と該側部押圧用枠体との間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構を有している、
ことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
【請求項２】
前記側部押圧用枠体の下部と前記上部押圧用拡縮機構との間に、前記側部押圧用枠体の下部を前記上部押圧用拡縮機構に向けて引く拡縮アクチュエータが備えられている、
請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項３】
前記上部押圧用拡縮機構は、前記本体の後部作業デッキの左右外方に下部フレームを備え、
前記下部フレームは、前記後部作業デッキの下方で補強部材によって連結され、
前記拡縮アクチュエータは、前記補強部材に対応する高さ位置に配置されている、
請求項２に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項４】
少なくとも、前記上部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の大きいライニング材を具備し、前記側部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の小さいライニング材を具備している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセグメントの形状保持装置を備えている、
ことを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントの形状を保持する形状保持装置とそれを備えたシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールド掘進機で掘削されたトンネルの壁面には、エレクタ装置によりセグメントが組み付けられる。地山とセグメントとの間には、セメント状の裏込め材が注入される。裏込め材が硬化するまでの間、形状保持装置（真円保持装置とも呼ぶ）がセグメントの形状を保持する。シールド工法では、シールド掘進機をセグメント１区画分だけ掘進させ、その後で後方空間にエレクタ装置によりセグメントを組み付け、その後で形状保持装置により組み付けたセグメントの形状を保持しながら次の１区画分を掘進する。この作業を繰り返してトンネルを掘削していく。
【０００３】
形状保持装置の従来技術が特許文献１に開示されている。この形状保持装置では、上下方向伸縮手段によってセグメント内面に当接させる上部保持部材及び下部保持部材と、左右方向伸縮手段によってセグメント内面に当接させる左部保持部材及び右部保持部材とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０１４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに、特許文献１の形状保持装置によれば、上下方向、左右方向からの土圧に反して安定してセグメントの形状を保持することができる。しかし、上記特許文献１の場合、左右方向伸縮手段のアクチュエータを内蔵したロッドが設けられており、その力を支持するための水平連結材がシールド掘進機の本体の後部（特に後部作業デッキよりも上方）を横断する。このため、この後部作業デッキに搭載する機器の配置スペースが制約を受ける。特に、シールド掘進機が泥土圧式の場合、後部作業デッキの上部に向けて配置される掘削土砂排出用のスクリュウコンベヤや油圧機器などの配置スペースが大きく制約を受ける。
【０００６】
そこで、本発明は、上下方向、左右方向からの土圧に反してセグメントの形状を安定して保持することができ、且つ少なくとも後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することができるセグメントの形状保持装置とそれを備えたシールド掘進機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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るセグメントの形状保持装置は、シールド掘進機の本体の後部でエレクタ装置によって組み立てられたセグメントの円形形状を保持する形状保持装置であって、組み立てられた前記セグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、複数の前記押圧用枠体は、少なくとも、上部の前記セグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体と、前記上部押圧用枠体に隣接して側部の前記セグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体と、を有し、前記上部押圧用枠体は、該上部押圧用枠体を上部の前記セグメントに接触又は離間させる上部押圧用拡縮機構に支持され、前記側部押圧用枠体は、下部が前記上部押圧用拡縮機構にヒンジで支持され、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間には、該上部押圧用枠体と該側部押圧用枠体との間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構を有している。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「上部押圧用拡縮機構」及び「周方向拡縮機構」は、ジャッキなどのアクチュエータ、スクリュージャッキなどを含む。
【０００８】
この構成によれば、上部押圧用拡縮機構で上部押圧用枠体を上部のセグメントに向けて押圧する。これにより、上部押圧用枠体とその反力を支持する上部押圧用拡縮機構とによってセグメントを上下方向に押圧する。そして、周方向拡縮機構で上部部押圧用枠体と側部押圧用枠体とで、組み立てられたセグメントを内側から押圧するように拡張力を発生させて、上下方向、左右方向の土圧に対してセグメントの円形形状を保持することができる。さらに、周方向拡縮機構を上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間に配置することで、シールド掘進機の本体の軸方向中央部分に配置する構成を減らして後部作業デッキの上方に十分なスペースを確保することができる。
【０００９】
また、前記側部押圧用枠体の下部と前記上部押圧用拡縮機構との間に、前記側部押圧用枠体の下部を前記上部押圧用拡縮機構に向けて引く拡縮アクチュエータが備えられていてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、側部押圧用枠体を縮径させるときに、拡縮アクチュエータを縮めることで側部押圧用枠体の下部を上部押圧用拡縮機構に向けて引くためのアシストができ、側部押圧用枠体の縮径を安定して行なうことができる。拡縮アクチュエータは、側部押圧用枠体と上部押圧用枠体との間に備えられた周方向拡縮機構を拡張させるときに同調させて伸長させることで、側部押圧用枠体の下部をセグメントに接触させるアシストもできる。
【００１１】
また、前記上部押圧用拡縮機構は、前記本体の後部作業デッキの左右外方に下部フレームを備え、前記下部フレームは、前記後部作業デッキの下方で補強部材によって連結され、前記拡縮アクチュエータは、前記補強部材に対応する高さ位置に配置されていてもよい。
【００１２】
このように構成すれば、側部押圧用枠体をセグメントに押圧する拡縮アクチュエータを介して下部フレームに作用するモーメントを、左右の下部フレームを連結する補強部材で抑制することができる。
【００１３】
また、少なくとも、前記上部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の大きいライニング材を具備し、前記側部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の小さいライニング材を具備していてもよい。
【００１４】
このように構成すれば、上部のセグメントに押圧される上部押圧用枠体は摩擦係数の大きなライニング材で位置保持ができ、この上部押圧用枠体に隣接してセグメントに押圧される側部押圧用枠体は摩擦力の小さいライニング材でセグメントと接触するようにできる。これにより、側部押圧用枠体がセグメントに接して摺動する動作を安定させることができる。
【００１５】
一方、本発明に係るシールド掘進機は、前記いずれかのセグメントの形状保持装置を備えている。この構成によれば、少なくとも後部作業デッキの上方に十分なスペースを確保し、スクリュウコンベヤ、油圧機器等の必要設備を配置する設計自由度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、セグメントを円形形状に保持する複数の押圧用枠体を拡縮させるための構成の一部を押圧用枠体の間に配置したので、少なくともシールド掘進機の本体の後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る形状保持装置を備えたシールド掘進機の側面視における縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示すII−II矢視の断面図である。
【図３】図３は、図２に示すIII矢視の図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における上下左右方向の概念は、図２に示すシールド掘進機１の断面における上下左右方向の概念と一致するものとする。
【００１９】
（シールド掘進機の構成）
図１は、一実施形態に係る形状保持装置１０を備えたシールド掘進機１の側面視における縦断面図であり、図２は、図１に示すII−II矢視の断面図である。また、図３は、図２に示すIII矢視の図面である。なお、図１では、説明上、シールド掘進機１の本体２は後部を中央部分の断面で示し、形状保持装置１０を側面視した断面で示している。
【００２０】
図１に示すように、シールド掘進機１は、筒状の本体２、本体２の前端に設けられ、軸心Ｌに沿って回転しながら地山Ｍを掘削するための円形のカッタヘッド３、本体２を推進させるための複数のシールドジャッキ５、本体２の後方に設けられ、セグメントＳをトンネルＴの内面に沿う円形形状に組み立てるためのエレクタ装置６、本体２の後方に設けられた後部作業デッキ７、後部作業デッキ７に取り付けられ、セグメントＳの形状を保持するための形状保持装置１０等を備えている。カッタヘッド３で掘削された土砂は、本体２の前部に備えられたチャンバ４から本体２の後方へ排出される。シールド掘進機１の動作の詳細については従来技術と同様であるため説明を省略する。
【００２１】
（形状保持装置の構成）
続いて、本実施形態の形状保持装置１０について詳細に説明する。図２に示すように、形状保持装置１０は、円形形状に組み立てられたセグメントＳを内側から押圧するように、周方向に配置された３つの押圧用枠体１１〜１３と、押圧用枠体１１〜１３を後部作業デッキ７に支持させるための鉛直方向の２本の伸縮ロッド２０（本発明の上部押圧用拡縮機構）とを備えている。本実施形態では、３つの押圧用枠体１１〜１３が、上部のセグメントＳに接触又は離間させられる上部押圧用枠体１１と、上部押圧用枠体１１の左右に隣接して側部のセグメントＳに接触又は離間させられる側部押圧用枠体１２，１３とからなる。上部押圧用枠体１１、側部押圧用枠体１２，１３の外面は、組み立てられたセグメントＳの内面の曲率に沿う円弧状に形成されている。
【００２２】
本実施形態の２本の伸縮ロッド２０は、後部作業デッキ７の左右外方に設けられ、軸方向移動機構４０を介して後部作業デッキ７の上部に支持されている。各伸縮ロッド２０は、その上端が上部押圧用枠体１１に接続されると共にその下端が保持部材２７に接続されている。伸縮ロッド２０は、筒状の下部フレーム２１、筒状の上部フレーム２３、および下部フレーム２１に収容されて下部フレームと上部フレームを接続する径方向アクチュエータ２２を含む。本実施形態の径方向アクチュエータ２２は油圧シリンダであり、下端側が下部フレーム２１に支持され、上端側のロッドが上部フレーム２３に支持されている。上部フレーム２３は、上部押圧用枠体１１にピン結合されている。径方向アクチュエータ２２を伸長させることで、上部押圧用枠体１１により上部のセグメントＳを押圧し、上部のセグメントＳを所定形状に保持することができる。このときに発生する反力は、保持部材２７で下部のセグメントＳで支持される。上記側部押圧用枠体１２，１３は、夫々の下部が伸縮ロッド２０にヒンジ２５を介して連結されている。
【００２３】
本実施形態の軸方向移動機構４０は、後部作業デッキの上部に設けられたレール４１と、下部フレーム２１から後部作業デッキ７側に延設され、レール４１と係合するローラを含むローラ部４２とを有する。このような構成により、本体２により掘削を行う間も形状保持装置１０をトンネルＴに対して定置に維持し、セグメントＳを継続して保持することができる。
【００２４】
形状保持装置１０は、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間に、これらの間隙Ｇ１を拡縮させる周方向拡縮機構３０が夫々設けられている。周方向拡縮機構３０は、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間隙Ｇ１を拡縮させる周方向アクチュエータ３１（本実施形態では油圧ジャッキ）を有している。
【００２５】
以下、周方向拡縮機構３０の詳細構造について説明する。図３に示すように、本実施形態の周方向拡縮機構３０では、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との端面の間に周方向アクチュエータ３１が配置されている。本実施形態の周方向アクチュエータ３１は、両ロッド型の油圧シリンダであり、その一端のロッドが上部押圧用枠体１１にピン結合されると共にその他端のロッドが側部押圧用枠体１２（１３）にピン結合されている。本実施形態の周方向アクチュエータ３１は、押圧用枠体１１〜１３と同じ径方向位置に配置されているが、押圧用枠体１１〜１３よりも内側に配置してよい。
【００２６】
また、周方向拡縮機構３０の周方向アクチュエータ３１は、単ロッド型の油圧シリンダであってもよい。また、シリンダとピストンを有するジャッキなどの他、スクリュージャッキなどを用いることができる。また、周方向拡縮機構３０の配置構成は一例であり、これらの配置構成以外でもよい。例えば、１箇所に２本の周方向アクチュエータ３１を並設し、同時に伸縮させることもできる。
【００２７】
さらに、図２に示すように、形状保持装置１０は、側部押圧用枠体１２，１３の左右方向への拡縮をアシストするための拡縮アクチュエータ２６を備えている。拡縮アクチュエータ６６は、主に側部押圧用枠体５２，５３を内向きに縮径させるときのアシストに用いられる。本実施形態の拡縮アクチュエータ２６は両ロッド型の油圧シリンダであり、一端のロッドが側部押圧用枠体１２，１３のヒンジ２５の部分から上方に離れた位置にピン結合され、他端のロッドが下部フレーム２１にピン結合されている。左右の伸縮ロッド２０（下部フレーム２１）は、拡縮アクチュエータ２６に対応する高さ位置において左右方向に延びる補強部材２４により連結されている。補強部材２４で連結することで、拡縮アクチュエータ２６を介して伸縮ロッド２０に作用するモーメントが抑制される。
【００２８】
なお、上記実施形態では側部押圧用枠体１２，１３の下端部を伸縮ロッド２０にヒンジ２５で連結し、側部押圧用枠体１２，１３と伸縮ロッド２０との間に拡縮アクチュエータ２６を備えさせているが、ヒンジ２５による連結のみでもよく、側部押圧用枠体１２，１３の大きさなどに応じて決定すればよい。
【００２９】
（形状保持装置の動作）
次に、本実施形態の形状保持装置１０の動作について説明する。伸縮ロッド２０の径方向アクチュエータ２２を伸長させ、上部押圧用枠体１１を上部のセグメントＳに、保持部材２７を下部のセグメントＳに密接させる。そして、上部押圧用枠体１１の移動に伴い周方向アクチュエータ３１を伸長させることで、側部押圧用枠体１２，１３がセグメントＳに向けて拡張していく。上部押圧用枠体１１がセグメントＳに密接した状態では、各押圧用枠体１１〜１３は、それらで構成される外周形状がセグメントＳとほぼ同心の円形形状となるように配置されることになる。
【００３０】
そして、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間に設けられた周方向拡縮機構３０の周方向アクチュエータ３１をさらに伸長させることで、ヒンジ２５を中心に側部押圧用枠体１２、１３が回動し、間隙Ｇ１が広がろうとする。この動作と同時に拡縮アクチュエータ２６を伸長させて、側部押圧用枠体１２，１３を外向きに付勢することができる。これにより、押圧用枠体１１〜１３による外周寸法が拡張されてセグメントＳに密接され、押圧用枠体１１〜１３（より詳しくはその外面がなす円弧）を拡径させようとする拡張力ＳＰが作用するため、セグメントＳを内側から押圧し、その円形形状を保持することができる。
【００３１】
本実施形態の形状保持装置１０は、拡縮アクチュエータ２６が後部作業デッキ７よりも下方にのみ設けられているため、伸縮ロッド２０同士を接続する補強部材２４を後部作業デッキ７の上部を横切るように設ける必要が無い。よって、後部作業デッキ７よりも上方に十分なスペースを確保することができ、後部作業デッキ７の上部に、スクリュウコンベヤ、油圧機器等の必要設備を配置することが容易にできる。
【００３２】
ところで、本実施形態の上部押圧用枠体１１には、セグメントＳとの接触面である外面に摩擦係数の大きいライニング材１６が設けられている。また、保持部材２７の外面にも大きな摩擦係数のライニング材２８が設けられている。さらに、上記側部押圧用枠体１２，１３には、セグメントＳと接する外面に摩擦係数の小さいライニング材１７が設けられている。大きな摩擦係数のライニング材１６としては、ウレタン材などを用いることができる。小さな摩擦係数のライニング材１７としては、ポリテトラフルオロエチレン材などを用いることができる。
【００３３】
このようにすれば、上部のセグメントＳに押圧される上部押圧用枠体１１は大きな摩擦係数のライニング材１６で位置保持ができる。また、下部のセグメントＳに押圧される保持部材２７も大きな摩擦係数のライニング材１６で位置保持ができる。そして、上部押圧用枠体１１に隣接してセグメントＳに押圧される側部押圧用枠体１２，１３は、小さな摩擦係数のライニング材１７でセグメントＳと接触するときの摩擦力を低減することができる。よって、側部押圧用枠体１２，１３がセグメントＳに接して摺動する動作を安定させることができる。
【００３４】
なお、上記した実施形態では、伸縮ロッド２０の下部フレーム２１の間における下部を開放しているので、例えば、組み立てられたセグメントＳの下部内面にセグメント送り装置（図示略）を配置することができる。セグメント送り装置を配置すれば、セグメントＳの各ピースを後方からエレクタ装置６まで順次送り、エレクタ装置６で効率良く組み立てることができる。なお、下部フレーム２１の間に下部押圧用枠体を備えさせることができる。この場合、下部押圧用枠体を保持部材２７の下面に備えさせればよい。
【００３５】
（変形例）
実施形態で示した押圧用枠体１１〜１３の分割数は一例であり、シールド掘進機１の外径の大きさ、土圧ＭＰの大きさなどに応じて分割数を決定すればよく、上記実施形態における押圧用枠体１１〜１３の分割数は一例で上記実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
また、実施形態は一例を示しており、上記した実施形態における構成を組み合わせることも可能であり、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の構成を変更してもよく、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１  シールド掘進機
２  本体
５  シールドジャッキ
６  エレクタ装置
７  後部作業デッキ
１０  形状保持装置
１１  上部押圧用枠体
１２  側部押圧用枠体
１３  側部押圧用枠体
１６  ライニング材
１７  ライニング材
２０  伸縮ロッド（上部押圧用拡縮機構）
２１  下部フレーム
２２  径方向アクチュエータ
２３  上部フレーム
２４  補強部材
２５  ヒンジ
２６  拡縮アクチュエータ
２７  保持部材
２８  ライニング材
３０  周方向拡縮機構
３１  周方向アクチュエータ
４０  軸方向移動機構
Ｇ１  間隙
【図１】
2018109271.tif 000003
【図２】
2018109271.tif 000004
【図３】
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