(57)【要約】【課題】内部空間を有効利用することができるエレクターを提供する。【解決手段】複数に分割されたセグメントを円環状に連結してシールドを構築するためのエレクター１は、中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材２０と、円環回転部材２０から中心軸方向に延出し、セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する、複数のセグメントに対応して設けられた複数の把持部材２４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分割されたセグメントを円環状に連結してシールドを構築するためのエレクターであって、
中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材と、
前記円環回転部材から前記中心軸方向に延出し、前記セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する、前記複数のセグメントに対応して設けられた複数の把持部材と、を備える、ことを特徴とするエレクター。
【請求項２】
前記把持部材は、
前記中心軸方向に延びる腕部と、
前記腕部の径方向外側、かつ、基端側に設けられ、先端側に向けて進退可能なアクチュエータと、
前記腕部の前記先端側に設けられ、前記中心軸に沿うように延びる状態から、半径方向外方に向かって延びる状態まで回動可能なレバーと、を有する、請求項１に記載のエレクター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエレクターを後端部に備える、トンネル掘削装置。
【請求項４】
複数に分割されたセグメントを円環状に連結してシールドを構築する方法であって、
中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材と、
前記円環回転部材から前記中心軸方向に延出し、前記セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する、前記複数のセグメントに対応して設けられた複数の把持部材と、を備えるエレクターを用い、
新たなセグメントを、既に構築されたシールドと間隔をあけて前記エレクターの正面に配置する配置ステップ、
前記把持部材により、配置された前記セグメントを前後方向から把持する把持ステップ、及び、
前記円環回転部材を、所定の角度、回転させる回転ステップ、
を繰り返すことにより、複数の把持部材により複数のセグメントが周方向に並ぶように保持する工程と、
円環状に配置された複数のセグメントを連結する工程と、を含むことを特徴とするシールド構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクター、エレクターを備えるトンネル掘削装置、及び、エレクターを用いたシールド構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法では、トンネル掘削装置により地盤を掘削し、掘削した地盤の表面に沿うように複数のセグメントを環状に連結してシールドを構築する。このようにセグメントを配置する装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなトンネル掘削装置の後端部に設けられたエレクターを用いる。
【０００３】
図５及び図６は、従来用いられていたエレクターを示し、図５は鉛直断面図、図６はトンネル掘削進行方向後方から見た立面図である。図５及び図６に示すように、エレクター１００は、円環状の旋回部材１０２と、旋回部材１０２の両側部に取り付けられ、径方向に伸縮可能な一対の径方向ジャッキ１０８と、径方向ジャッキ１０８と、一対の径方向ジャッキ１０８の先端の間を結ぶように設けられた円環状のブリッジ部材１１０と、ブリッジ部材１１０の中央に設けられ、トンネル掘削進行方向に伸縮可能な軸方向ジャッキ１１２と、軸方向ジャッキ１１２の先端に取り付けられ、セグメントを固定することができる固定部材１１４と、を備える。また、モータ１０４に取り付けられたピニオンギア１０６が旋回部材１０２の外周面に形成されたギア１０２Ａと嵌合している。これにより、モータ１０４を回転させることにより、旋回部材１０２を回転させることができる。また、径方向ジャッキ１０８及び軸方向ジャッキ１１２を伸縮させることにより、固定部材１１４を径方向及び軸方向に移動させることができる。
【０００４】
セグメントを配置する際には、まず、図５に示すように、すでに円環状に連結された最前端のセグメント１２０Ａ上まで、新たなセグメント１２０Ｂを搬送する。そして、径方向ジャッキ１０８及び軸方向ジャッキ１１２を伸縮させて、固定部材１１４をセグメント１２０Ｂの近傍に配置し、固定部材１１４にセグメント１２０Ｂを固定する。次に、セグメント１２０Ｂの後面がセグメント１２０Ａの前面と一致するまで軸方向ジャッキ１１２を収縮させる。そして、旋回部材１０２を所定の角度まで回転させ、径方向ジャッキ１０８を伸長させ、セグメント１２０Ｂの外側面をトンネル内面に当接させる。これらの作業を繰り返すことにより、セグメント１２０Ｂを円環状に配置しながら、周方向及び前後方向に隣接するセグメント１２０Ｂを連結することにより、シールドを構築することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８８９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来のエレクター１００では、ブリッジ部材１１０が旋回部材１０２の内側を横切っているため、旋回部材１０２の内側空間を有効に利用することが難しい。また、新たなセグメント１２０Ｂは立て込みが完了したセグメント１２０Ａの上方に搬送される。このため、シールドの内側空間も有効に利用することが難しい。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、内部空間を有効利用することができるエレクターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数に分割されたセグメントを円環状に連結してシールドを構築するためのエレクターであって、中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材と、円環回転部材から中心軸方向に延出し、セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する、複数のセグメントに対応して設けられた複数の把持部材と、を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、把持部材が円環回転部材から中心軸方向に延出し、セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する構成であるため、円環回転部材の内側に進出しない。このため、円環回転部材の内側空間を有効に利用することが可能となる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、把持部材は、中心軸方向に延びる腕部と、腕部の径方向外側、かつ、基端側に設けられ、先端側に向けて進退可能なアクチュエータと、腕部の先端側に設けられ、中心軸に沿うように延びる状態から、半径方向外方に向かって延びる状態まで回動可能なレバーと、を有する。
【００１１】
上記構成の本発明によれば、アクチュエータと、レバーを駆動することにより、径方向内側からセグメントを把持することができる。
【００１２】
本発明のトンネル掘削装置は、上記のエレクターを後端部に備える。
【００１３】
本発明のシールド構築方法は、複数に分割されたセグメントを円環状に連結してシールドを構築する方法であって、中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材と、円環回転部材から中心軸方向に延出し、セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する、複数のセグメントに対応して設けられた複数の把持部材と、を備えるエレクターを用い、新たなセグメントを既に構築されたシールドと間隔をあけてエレクターの正面に配置する配置ステップ、把持部材により、配置されたセグメントを前後方向から把持する把持ステップ、及び、円環回転部材を、所定の角度、回転させる回転ステップ、を繰り返すことにより、複数の把持部材により複数のセグメントが周方向に並ぶように保持する工程と、円環状に配置された複数のセグメントを連結する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の本発明によれば、把持部材により新たなセグメントを保持した後、円環回転部材を回転させるため、次の新たなセグメントをエレクターの正面に既に構築されたシールドに重ねることなく配置することができる。このため、新たなセグメントをシールドの径方向内側に配置する必要がなく、内側空間を有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内部空間を有効利用することができるエレクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示す断面斜視図である。
【図２】図１に示すトンネル掘削装置のエレクターを示す斜視図である。
【図３】図１に示すトンネル掘削装置のエレクターを示す鉛直断面図である。
【図４】図２に示すエレクターによりセグメントを円環状に連結してシールドを構築する方法を説明するための図である。
【図５】図５は、従来用いられていたエレクターを示す鉛直断面図である。
【図６】図６は、従来用いられていたエレクターを示すトンネル掘削進行方向後方から見た立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のエレクター、エレクターを備えるトンネル掘削装置、及び、エレクターを用いたシールド構築方法の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示す断面斜視図である。同図に示すようにトンネル掘削装置１は、円筒状の殻体２と、殻体２の先端に設けられた円環状の回転面にビットが配置されてなる掘削部４と、殻体２の後部に設けられたシールドジャッキ６と、殻体２の後部に設けられたエレクター８と、を備える。また、殻体２内には、重機１０と、破砕機１２と、コンベア１４とが配置されている。トンネル掘削装置１は、既に構築されたシールド１６に反力を取りながらシールドジャッキ６を伸長させつつ、掘削部４を回転させることにより地盤を円環状に掘削する。そして、円環状の掘削された内側の円形断面の地盤を重機１０により掘削し、掘削土を破砕機１２により粉砕する。地盤を粉砕して生じた土砂や砂礫はコンベア１４によりトンネル掘削装置１の後方に搬送される。このようにして、円形断面のトンネルを構築することができる。また、トンネルの掘削の進行に合わせて、エレクター８によりセグメントを連結して新たなシールド１６を構築する。なお、より詳細なトンネルの掘削方法については、出願人がこれまでに出願した特願２０１４−１０９７０４号（特開２０１５−１５５６３４号）や、特願２０１２−１４２８３９号（特開２０１４−００５６７７号）に記載されている。
【００１８】
図２及び図３は、図１に示すトンネル掘削装置のエレクターを示し、図２は斜視図、図３は鉛直断面図である。図２及び図３に示すように、エレクター８は、中心軸周りに回転可能な円環状の円環回転部材２０と、円環回転部材２０を回転させるための駆動装置２２と、円環回転部材２０から中心軸に沿って後方に向かって延出する把持部材２４と、を備える。
【００１９】
円環回転部材２０は、殻体２の内面に取り付けられた支持部材２６により回転可能に保持されている。円環回転部材２０の外面には旋回ギアー２０Ａが形成されている。また、駆動装置２２は、モータ付減速機２２Ａと旋回ピニオン２２Ｂとを備え、旋回ピニオン２２Ｂは円環回転部材２０の旋回ギアー２０Ａと嵌合している。これにより、モータ付減速機２２Ａを駆動させることにより、円環回転部材２０を中心軸周りに回転させることができる。
【００２０】
把持部材２４は、シールドを構成する複数のセグメントに対応して設けられている。すなわち、本実施形態では、６つの長尺な円環状のセグメントと、１つの短尺な円環状のセグメントと、を連結することによりシールドを構築するため、長尺なセグメントと同数である６つの把持部材２４が設けられている。
【００２１】
各把持部材２４は、円環回転部材２０に後方に延びるように固定された支持部材２８と、支持部材２８の支持プレート２８Ｂから後方に延びる腕部３２と、支持部材２８の枝部２８Ａに固定された第１のアクチュエータ３０と、腕部３２の先端に回動可能に設けられたレバー３４と、腕部３２内に収容された第２のアクチュエータ３６と、を備える。
【００２２】
支持部材２８は、後方に向かって延びる本体部２８Ｃと、本体部２８Ｃの中央から径方向外方に延びる枝部２８Ａと、本体部２８Ｃの後端に設けられ、径方向外方に向かって延びる支持プレート２８Ｂとを有する。
【００２３】
第１のアクチュエータ３０は、シリンダが支持部材２８の枝部２８Ａに固定され、ピストンが支持プレート２８Ｂに挿通した状態で固定されている。第１のアクチュエータ３０は、ピストンを中心軸に沿って後方に向かって進退させることができる。なお、第１のアクチュエータ３０は、腕部３２の径方向外方に位置している。
【００２４】
腕部３２の前端部は、本体部２８Ｃよりも径方向外方、かつ、第１のアクチュエータ３０よりも径方向内方の位置で支持プレート２８Ｂに取り付けられている。
【００２５】
レバー３４は、腕部３２の後端部に回動可能に取り付けられている。また、レバー３４は、第２のアクチュエータ３６を伸縮させることにより、図３に示すように、中心軸に沿って後方に向かって延びる状態から、径方向外方に向かって延びる状態まで回転させることができる。
【００２６】
このような構成により、把持部材２４は第１のアクチュエータ３０を伸長させ、かつ、第２のアクチュエータ３６によりレバー３４を径方向外方に延びるように回動させることにより、第１のアクチュエータ３０の先端とレバー３４とにより、腕部３２の径方向外方で前後方向からセグメントを挟み込んで保持することができる。
【００２７】
図４は、図２に示すエレクターによりセグメントを円環状に連結してシールドを構築する方法を説明するための図である。
セグメントを円環状に連結するためには、まず、一つ目の新たなセグメント４０Ａをエレクター８の後方下部まで搬送する。この際、後述するように把持部材２４によりセグメント４０Ａを把持する際に、レバー３４を回動させることができるように、新たなセグメント４０Ａは、既に構築されたシールド１６と間隔を開けた、エレクター８の正面位置に搬送する。次に、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ａを前後から挟み込んで把持する（図４（Ａ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ａに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。
【００２８】
次に、二つ目の新たなセグメント４０Ｂをエレクター８の後方下部まで搬送する。そして、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ｂを前後から挟み込んで把持する（図４（Ｂ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ｂに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。
【００２９】
次に、三つ目の新たなセグメント４０Ｃをエレクター８の後方下部まで搬送する。そして、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ｃを前後から挟み込んで把持する（図４（Ｃ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ｃに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。
【００３０】
次に、四つ目の新たなセグメント４０Ｄをエレクター８の後方下部まで搬送する。そして、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ｄを前後から挟み込んで把持する（図４（Ｄ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ｄに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。
【００３１】
次に、五つ目の新たなセグメント４０Ｅをエレクター８の後方下部まで搬送する。そして、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ｅを前後から挟み込んで把持する（図４（Ｅ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ｅに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。
【００３２】
次に、六つ目の新たなセグメント４０Ｆをエレクター８の後方下部まで搬送する。そして、把持部材２４の第１及び第２のアクチュエータ３０、３６を駆動して、第１のアクチュエータ３０及びレバー３４によりセグメント４０Ｆを前後から挟み込んで把持する（図４（Ｆ））。そして、モータ付減速機２２Ａを駆動することにより円環回転部材２０を円弧状のセグメント４０Ｆに対応する角度だけ所定の方向に回転させる。これにより、把持部材２４により６つのセグメント４０Ａ〜４０Ｆが周方向に並んだ状態で保持される。
【００３３】
次に、一つ目のセグメント４０Ａと、六つ目のセグメント４０Ｆとの間に短尺な円環状のセグメント４０Ｇを立て込む。そして、隣接するセグメント４０Ａ〜４０Ｇをボルトなどにより固定する。これにより、セグメント４０Ａ〜４０Ｇが円環状に連結される。
【００３４】
次に、トンネル掘削装置１のシールドジャッキ６のピストンの先端を円環状に連結されたセグメント４０Ａ〜４０Ｇに当接させ、シールドジャッキ６を伸長させる。これにより、円環状に連結されたセグメント４０Ａ〜４０Ｇが後方に移動し、既に構築されたシールド１６Ａと当接する。そして、新たに立て込んだセグメント４０Ａ〜４０Ｇを既に構築されたシールド１６Ａに連結する。これにより、新たに１リング分のシールドを構築することができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、把持部材２４が円環回転部材２０から中心軸方向に延出し、セグメントの前後を径方向内側から挟み込んで把持する構成であるため、円環回転部材２０の内側に進出しない。このため、円環回転部材２０の内側空間を有効に利用することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、把持部材２４が、中心軸方向に延びる腕部３２と、腕部３２の径方向外側、かつ、基端側に設けられ、先端側に向けて進退可能な第１のアクチュエータ３０と、腕部３２の先端側に設けられ、中心軸に沿うように延びる状態から、半径方向外方に向かって延びる状態まで回動可能なレバー３４と、を有する。本実施形態によれば、これにより第１のアクチュエータ３０と、レバー３４を駆動することにより、径方向内側からセグメントを把持することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、把持部材２４によりセグメント４０Ａを保持した後、円環回転部材２０を回転させるため、次の新たなセグメント４０Ｂをエレクター８の正面に既に構築されたシールドに重ねることなく配置することができる。このため、次の新たなセグメント４０Ｂをシールドの径方向内側に配置する必要がなく、内側空間を有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  トンネル掘削装置
２  殻体
４  掘削部
６  シールドジャッキ
８  エレクター
１０  重機
１２  砕石機
１４  コンベア
１６  シールド
２０  円環回転部材
２０Ａ  旋回ギアー
２２  工藤装置２２
２２Ａ  モータ付減速機
２２Ｂ  旋回ピニオン
２４  把持部材
２６  支持部材
２８  支持部材
２８Ａ  枝部
２８Ｂ  支持プレート
２８Ｃ  本体部
３０  第１のアクチュエータ
３２  腕部
３４  レバー
３６  第２のアクチュエータ
【図１】
2018115458.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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