(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削面の内側に複数のセグメントピースを周および軸方向に隣接設置して、隣接する各セグメントピース間の接合部を相互に連結することにより円筒状に組付けるエレクター装置の先端に設けられるセグメント把持装置において、
前記セグメントピースは、トンネル軸方向接合部に一端が開口し、前記セグメントピース内をトンネル軸方向に沿って延設された一対の挿入孔を有し、
前記セグメント把持装置は、把持ヘッドと一対の把持ロッドとを備え、前記把持ヘッドは、前記エレクター装置にトンネル軸方向に沿って移動可能に支持され、前記把持ロッドは、前記把持ヘッドの一側面にのみ外方に突出するように設けられ、
前記セグメントピースを前記トンネル掘削面の内側にセットする際に、前記トンネル軸方向接合部側から前記挿入孔内に前記把持ロッドを嵌合挿入して、前記セグメントピースを把持することを特徴とするセグメント把持装置。
【請求項２】
前記挿入孔のいずれか一方に外方に突出する凹溝を形成し、  当該凹溝が設けられた挿入孔に嵌合挿入する前記把持ロッドの外周面に、前記凹部に嵌合する突起を設けたことを特徴とする請求項１記載のセグメント把持装置。
【請求項３】
前記挿入孔は、前記接合部から奥側に向けて間隔が漸次広がる略ハ字形に形成された一対から構成され、
各挿入孔にそれぞれ嵌合挿入する一対の前記把持ロッドを伸縮自在または近接離間移動可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のセグメント把持装置。
【請求項４】
請求項１記載の把持装置は、前記把持ロッドを中心にして、その両側に所定の間隔を置いて配置され、前記挿入孔内に前記把持ロッドを嵌合挿入した際に、前記セグメントピースの内面側に当接する一対の挟持ロッドを有することを特徴とするセグメント把持装置。
【請求項５】
前記把持ロッドは、前記挿入孔内に嵌合挿入した状態でその径を拡径するパッカーを有することを特徴とする請求項１記載のセグメント把持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セグメント把持装置に関し、特に、構築されるトンネルの内面の平滑性を確保する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法によりトンネルを構築する際には、シールド掘進機で掘削されたトンネル掘削面の内側に覆工用のセグメントを円筒状に組立てて、トンネル空間を隔成している。
【０００３】
この種のセグメントは、通常、鋼製ないしは鉄筋コンクリート製の複数のセグメントピースから構成され、曲板状の複数のセグメントピースを隣接設置して、周および軸方向に隣接する各セグメントピース間の接合部を相互に連結することにより、掘進の進行に伴なって順次円筒状に組立てられる。
【０００４】
このようなセグメントピースは、通常、シールド掘進機のテール側に設置されたエレクタ装置により、掘削壁面に組付けられる。エレクタ装置は、先端側にセグメントピースの把持装置を有していて、把持装置に把持されたセグメントピースは、エレクタ装置により旋回移動させることなどにより、掘削面の内面側に位置決め設置される。
【０００５】
ところが、このようなエレクタ装置に用いらている従来の把持装置は、セグメントピースの内面側に設けられた把持金物を把持する機構や、セグメントピースの内面に吸着する真空パッドを用いる機構であったが、このような把持機構には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、把持金具を用いる前者の把持機構では、セクメントピースの内面側に、金物取付け部が露出するため、内面平滑性が要求されるトンネルにおいては、平滑性を確保するための二次覆工や取付け部の充填工事が必要になり、工期がかかり、工費も嵩む。
【０００７】
一方、真空パッドを用いる把持機構では、停電や真空ポンブが故障した場合などに、吸着力の動力源が喪失すると、把持していたセグメントピースが脱落する恐れがあった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内面平滑性を確保することができるセグメントを用い、動力源が喪失した際に、セグメントピースの脱落が発生しないセグメント把持装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トンネル掘削面の内側に複数のセグメントピースを周および軸方向に隣接設置して、隣接する各セグメントピース間の接合部を相互に連結することにより円筒状に組付けるエレクター装置の先端に設けられるセグメント把持装置において、前記セグメントピースは、トンネル軸方向接合部に一端が開口し、前記セグメントピース内をトンネル軸方向に沿って延設された一対の挿入孔を有し、前記セグメント把持装置は、把持ヘッドと一対の把持ロッドとを備え、前記把持ヘッドは、前記エレクター装置にトンネル軸方向に沿って移動可能に支持され、前記把持ロッドは、前記把持ヘッドの一側面にのみ外方に突出するように設けられ、前記セグメントピースを前記トンネル掘削面の内側にセットする際に、前記トンネル軸方向接合部側から前記挿入孔内に前記把持ロッドを嵌合挿入して、前記セグメントピースを把持するようにした。
このように構成したセグメント把持装置によれば、セグメントピースをトンネル掘削面の内側にセットする際に、トンネル軸方向接合部側から挿入孔内に嵌合挿入する把持ロッドを有しているので、挿入孔内に把持ロッドが嵌合挿入されていれば、エレクター装置の動力源が喪失したとしても、セグメントピースの脱落は発生しない。
また、本発明にかかるセグメント把持装置を用いると、セグメントは、トンネル掘削面の内側にセットする際に、トンネル軸方向接合部に一端が開口し、セグメントピース内をトンネル軸方向に沿って延設された一対の挿入孔に、把持装置の把持ロッドを、トンネル軸方向接合部側から嵌合挿入することにより把持できるので、セグメントピースの内面に把持金物を設ける必要がなくなり、構築するトンネルの内面平滑性を、二次覆工や充填工事を行うことなく確保することができる。
前記挿入孔のいずれか一方に外方に突出する凹溝を形成し、当該凹溝が設けられた挿入孔に嵌合挿入する前記把持ロッドの外周面に、前記凹溝に嵌合する突起を設けることができる。
この構成によれば、挿入孔と把持ロッドの嵌合挿入に加えて、凹溝と突起とを嵌合させるので、セグメントピースの把持状態が安定する。
前記挿入孔は、前記接合部から奥側に向けて間隔が漸次広がる略ハ字形に形成された一対から構成され、各挿入孔にそれぞれ嵌合挿入する一対の前記把持ロッドを伸縮自在または近接離間移動可能に構成することができる。
この構成によれば、略ハ字状に形成された挿入孔内に、伸縮自在または近接離間移動可能な把持ロッドを伸長ないしは近接移動させて嵌合挿入するので、平行な挿入孔の場合よりも、把持状態がより一層確実になる。
前記把持装置は、前記把持ロッドを中心にして、その両側に所定の間隔を置いて配置され、前記挿入孔内に前記把持ロッドを嵌合挿入した際に、前記セグメントピースの内面側に当接する一対の挟持ロッドを設けることができる。
この構成によれば、挿入孔内に把持ロッドを嵌合挿入してセグメントピースを把持した際に、セグメントピースの内面側に一対の挟持ロッドが当接するので、セグメントピースの把持状態がより一層安定する。
前記把持ロッドには、前記挿入孔内に嵌合挿入した状態でその径を拡径するパッカーを設けることができる。
この構成によれば、挿入孔の内径を把持ロッドの外径よりも若干大きくして、把持ロッドの嵌合挿入の容易化を図った場合でも、パッカーを拡径させることで、両者の密着が確保されるので、セグメントピースを確実に把持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図４は、本発明にかかるセグメント把持装置の一実施例と、本実施例で用いるセグメントの一例を示している。
【００１２】
図１は、本発明のセグメント１０およびセグメント把持装置１２を採用したシールド掘進機の全体構成が示されている。同図に示したシールド掘進機は、掘進機本体１４と、カッター１６と、チャンバー１８と、土砂搬送用スクリューコンベア２０とを有している。
【００１３】
掘進機本体１４は、軸方向の中間位置で分断され、両端が開口した円筒状の前，後スキンプレート１４ａ，１４ｂを有していて、これらの前，後スキンプレート１４ａ，１４ｂは、スキンプレート１４ａ，１４ｂの内部に設置された中折れジャッキ２１により相互に連結されている。
【００１４】
この中折れジャッキ２１は、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられていて、曲線状に掘削する際に用いられる。前スキンプレート１４ａ内には、後スキンプレート１４ｂの後端側に、エレクター装置２２を用いて環状に組立てられるセグメント１０に反力を取って、シールド掘進機を推進させるシールドジャッキ２３が設けられている。
【００１５】
このシールドジャッキ２３は、周方向に所定の間隔を隔てて複数配置されている。また、前スキンプレート１４ａの前端側には、チャンバー１８を隔成する隔壁２４が設けられている。
【００１６】
カッター１６は、十字状に形成されたスポーク部１６ａと、このスポーク部１６ａの背面側中心に突設された回転軸１６ｂと、スポーク部１６ａの側面と前面とに固設されたカッタービット１６ｃとを備えている。
【００１７】
カッター１６のスポーク部１６ａ内には、径方向に出没自在に設けられ、カッター１６の掘削可能な範囲よりも外方の掘削を可能にするコピカッター１６ｄが内蔵されている。
【００１８】
また、カッター１６のスポーク部１６ａの背面側には、複数の支持ステー１６ｅが同一円周上に所定の間隔を隔てて突設されていて、支持ステー１６ｅの端部には、円環状のリングビーム１６ｆが固設されている。
【００１９】
このように構成されたカッター１６は、回転軸１６ｂとリングビーム１６ｆとが、ベアリングなどを介在させることにより、隔壁２４に回転自在に支持されている。
【００２０】
そして、リングビーム１６ｆの一端側には、リングギア１６ｇが固設され、このリングギア１６ｇには、駆動モータ１６ｈの回転軸に固設された原動ギア１６ｉが歯合している。
【００２１】
チャンバー１８は、隔壁２４により後端側が隔成され、前面側に配置されているカッター１６により掘削された土砂を内部に取込んで充満して、切羽側の土圧に対向させて、切羽の安定を図る。
【００２２】
スクリューコンベア２０は、一端側が隔壁２４を貫通して、チャンバー１８内と連通するように設置されている。スクリューコンベア２０は、ジャッキ２６によりスライド駆動される蓋体２８で開閉される排土口３０が設けられている。
【００２３】
以上のように構成した土圧式シールド掘進機では、カッター１６を回転駆動することにより掘削された土砂は、カッター１６の背面側に設けられたチャンバー１８内に、順次取込まれて充満される。
【００２４】
シールド掘進機の掘進が進行し、チャンバー１８内に取込まれた掘削土砂が過剰になると、スクリューコンベア２０を介して、掘削土砂は、坑外に排出される。
【００２５】
そして、シールド掘進機の掘進が所定の距離行われると、後スキンプレート１４ｂの後端側で、エレクター装置２２を用いて、セグメント１０が円筒状に組立てられる。
【００２６】
本実施例のセグメント１０は、トンネル掘削面に内側に周および軸方向に隣接設置される複数のセグメントピース３２を有している。セグメントピース３２は、図２から図４に示すように、円筒径の一部を形成する曲板状のものであって、所定の厚みを備えている。
【００２７】
図２において、左右方向で対向する小さい矩形状の端面が、隣接設置されるセグメントピース３２間の周方向接合部３２０となっていて、この接合部３２０同士は、ボルトナットなどにより相互に連結される。
【００２８】
また、同図において、前後方向で対向する大きな湾曲した矩形状の端面が、隣接設置されるセグメントピース３２間の軸方向接合部３２１となっていて、この接合部３２１同士は、ボルトナットなどにより相互に連結される。
【００２９】
セグメントピース３２には、対向する軸方向接合部３２１に両端が開口する円形断面の挿入孔３４が貫通するように形成されている。本実施例の場合には、挿入孔３４は、平行に配置された一対から構成され、各挿入孔３４は、セグメントピース３２内にあって、環状ないしは円筒状に組立てた状態において、トンネル軸方向に沿って延設されている。
【００３０】
なお、この実施例では、挿入孔３４は、セグメントピース３２の軸方向を貫通しているが、挿入孔３４は、シールド掘進機側に設置される一方の軸方向接合部３２１側だけに開口する形態であってもよい。
【００３１】
一方、エレクター装置２２は、その先端側にセグメント把持装置１２が取り付けられている。本実施例のセグメント把持装置１２は、エレクター装置２２に支持された把持ヘッド３６と、把持ヘッド３６に設置された把持ロッド３８とを備えている。
【００３２】
把持ヘッド３６は、エレクター装置２２にトンネル軸方向に沿って、前後方向に移動できるように支持されている。把持ロッド３８は、所定長さの棒状のものであって、平行に配置された一対から構成され、把持ヘッド３６の一側面から外方に突出するように設けられている。
【００３３】
一対の把持ロッド３８間の間隔は、セグメントピース３２に設けられた挿入孔３４の間隔と同じになっていて、各把持ロッド３８の直径は、挿入孔３４内に、比較的密接した状態で嵌合挿入できる大きさになっている。
【００３４】
このように構成したセグメント把持装置１２でセグメントピース３２を把持させる際には、セグメントピース３２の一方の軸方向接合部３２１に、把持ヘッド３６が平行になるように近接設置して、挿入孔３４と把持ロッド３８とを同軸上にセットする。
【００３５】
そして、この状態で、エレクタ装置２２により把持ヘッド３６をセグメントピース３２側に移動させ、一対の把持ロッド３８を各挿入孔３４内に嵌合挿入させて把持させる。
【００３６】
セグメントピース３２が把持装置１２に把持されると、この状態で、エレクター装置２２によりトンネル軸方向に沿って移動させるとともに、トンネル周方向に沿って旋回移動させ、かつ、トンネル径方向に沿って前後移動させて、セグメントピース３２をトンネル掘削壁面の所定位置に設置し、既設のセグメントピース３２と連結することにより、環状ないしは円筒状に組立てる。
【００３７】
さて、以上のように構成されたセグメント１０によれば、トンネル掘削面の内側にセットする際に、セグメントピース３２の軸方向接合部３２１に一端が開口し、セグメントピース３２内をトンネル軸方向に沿って延設される挿入孔３４に、把持装置１２の把持ロッド３８を嵌合挿入することにより把持することができるので、セグメントピース３２の内面に把持金物を設ける必要がなくなり、構築するトンネルの内面平滑性を、二次覆工や充填工事を行うことなく確保することができる。
【００３８】
また、以上のように構成されたセグメント把持装置１２によれば、セグメントピース３２の軸方向接合部３２１に一端が開口し、セグメントピース３２内をトンネル軸方向に沿って延設された挿入孔３４内に把持ロッド３８を挿入して、セグメントピース３２を機械的に把持するので、挿入孔３４内に把持ロッド３８が嵌合挿入されていれば、エレクター装置２２の動力源が喪失したとしても、セグメントピース３２の脱落は発生しない。
【００３９】
また、本実施例では、挿入孔３４は、所定の間隔を隔てて平行に延設された一対から構成され、各挿入孔３４にそれぞれ嵌合挿入する一対の把持ロッド３８を設けているので、１本の把持ロッド３８で把持する場合よりも、把持状態が安定する。
【００４０】
なお、上記実施例では、一対の挿入孔３４内に、一対の把持ロッド３８をそれぞれ嵌合挿入して、セグメントピース３２を把持する場合を例示したが、本発明の把持機構では、１個の挿入孔３４内に１本の把持ロッド３８を挿入嵌合することで把持することもできる。
【００４１】
この場合、挿入孔３４は、セグメントピース３２の中心軸上に設け、テーパ状の孔とテーパロッドの嵌合構造や、角形,楕円断面の孔と同断面のロッドの嵌合構造とすることなどにより、回り止め構造として、把持状態を安定化させることが望ましい。
【００４２】
また、このようなテーパ状の孔とテーパロッドの嵌合構造や、角形,楕円断面の孔と同断面のロッドの嵌合構造は、上記実施例の挿入孔３４と把持ロッド３８との嵌合関係にも採用することができ、上記実施例に適用する際には、いずれか一方ないしは双方をこのような嵌合構造にすることができる。
【００４３】
図５は、本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４４】
同図に示した例では、上記実施例と同様にセグメントピース３２ａには、軸方向接合部３２１ａ間を貫通するようにして、一対の円形挿入孔３４ａが平行に穿設されている。
【００４５】
挿入孔３４ａの一方には、その直径方向に延設された角形形状の凹溝４０が外側に突出するように、対向する位置に一対形成されている。一方、セグメント把持装置１２ａは、把持ロッド３６ａと把持ロッド３８ａとを有していて、把持ロッド３８ａは、挿入孔３４ａに嵌合挿入可能な一対の円形断面の棒体から構成されている。
【００４６】
一方の把持ロッド３８ａの外周には、凹溝４０に嵌合される突起４２が、先端側に一対設けられている。このように構成したセグメント１０においても、上記実施例と同様に内面平滑性が確保できる。
【００４７】
また、本実施例のセグメント把持装置１２ａによれば、挿入孔３４ａのいずれか一方に外方に突出する凹溝４０を形成し、当該凹溝４０が設けられた挿入孔３４ａに嵌合挿入する把持ロッド３８ａの外周面に、凹溝４０に嵌合する突起４２を設けているので、挿入孔３４ａと把持ロッド３８ａの嵌合挿入に加えて、凹溝４０と突起４２とを嵌合させるので、セグメントピース３２ａの把持状態が安定する。
【００４８】
図６は、本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４９】
同図に示した実施例では、セグメントピース３２ｂに設けられている一対の挿入孔３４ｂは、軸方向接合部３２１ｂから奥く側に向けて間隔が漸次広がる略ハ字形に形成されている。
【００５０】
一方、セグメント把持装置１２ｂの把持ヘッド３６ｂに設けられている一対の把持ロッド３８ｂは、伸縮自在またはセグメントピース３２ｂに対して、近接離間移動可能に構成されている。
【００５１】
セグメントピース３２ｂを把持する際には、把持ロッド３８ｂを伸長させるか、または、近接移動させて、略ハ字状に形成された挿入孔内に嵌合挿入させる。このような把持状態においては、平行な挿入孔の場合よりも、把持状態がより一層確実になる。
【００５２】
図７から図１０は、本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第４実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５３】
これらの図に示した実施例では、セグメントピース３２ｃには、軸方向接合部３２１ｃの中心軸上にあって、軸方向接合部３２１ｃに一端が開口した円形断面の挿入孔３４ｃが１個形成されている。
【００５４】
一方、本実施例のセグメント把持装置１２ｃは、把持ヘッド３６ｃと把持ロッド３８ｃとを備えていて、把持ロッド３８ｃは、円形断面の１本の棒体から構成されてる。
【００５５】
また、把持ヘッド３６ｃには、把持ロッド３８ｃを中心にして、その両側に、上下左右方向にそれぞれ所定の間隔を置いて一対の挟持ロッド４４が、把持ロッド３８ｃと同じ方向に突出するように配置されている。
【００５６】
各挟持ロッド４４は、各形断面棒体であって、挿入孔３４ｃ内に把持ロッド３８ｃを嵌合挿入した際に、セグメントピース３２ｃの内面側に当接するようになっている。
【００５７】
この構成によれば、挿入孔３４ｃ内に把持ロッド３８ｃを嵌合挿入してセグメントピース３２ｃを把持した際に、セグメントピース３２ｃの内面側に一対の挟持ロッド４４が当接して、セグメントピース３２ｃを把持ロッド３８ｃと挟持ロッド４４との間で挟むようにして把持するので、セグメントピース３２ｃの把持状態がより一層安定する。
【００５８】
図１１は、本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第５実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５９】
同図に示した実施例では、セグメントピース３２ｄには、その中心軸上に軸方向接合部３２１ｄに一端が開口した円形断面の挿入孔３４ｃが形成されている。
【００６０】
一方、本実施例のセグメント把持装置１２ｄは、把持ヘッド３６ｄと、挿入孔３４ｄに嵌合挿入する把持ロッド３８ｄを有してる。
【００６１】
把持ロッド３８ｄには、挿入孔３４d内に嵌合挿入した状態でその径を拡径するパッカー４６が設けられている。このパッカー４６は、本実施例の場合には、把持ロッド３８ｄの先端側に配置されていて、空気などの流体を送り込むことによりその径が拡大するようになっている。
【００６２】
この構成によれば、挿入孔３４ｄの内径を把持ロッド３８ｄの外径よりも若干大きくして、把持ロッド３８ｄの嵌合挿入の容易化を図った場合でも、パッカー４６を拡径させることで、両者の密着が確保されるので、セグメントピース３２ｄを確実に把持することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるセグメント把持装置によれば、セグメントの内面平滑性を確保することができるとともに、動力源が喪失した際に、セグメントピースの脱落を防止することができる。
【００６４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置を採用したシールド掘進機の全体図である。
【図２】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第１実施例を示す斜視図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２の把持装置でセグメントピースを把持した状態の斜視図である。
【図５】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第２実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第３実施例を示す平面説明図である。
【図７】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第４実施例を示す斜視図である。
【図８】図７の側面図である。
【図９】図７に示した把持装置でセグメントピースを把持した状態の斜視図である。
【図１０】図９の側面図である。
【図１１】本発明にかかるセグメントおよびセグメント把持装置の第５実施例を示す側面説明図である。
【符号の説明】
１０          セグメント
１２          把持装置
３２,ａ〜ｄ          セグメントピース
３２１,ａ〜ｄ        軸方向接合部
３４,ａ〜ｄ          挿入孔
３６,ａ〜ｄ          把持ヘッド
３８,ａ〜ｄ          把持ロッド
４０          凹溝
４２          突起
４４          挟持ロッド
４６          パッカー
【図１】
0004626004.tif 000002
【図２】
0004626004.tif 000003
【図３】
0004626004.tif 000004
【図４】
0004626004.tif 000005
【図５】
0004626004.tif 000006
【図６】
0004626004.tif 000007
【図７】
0004626004.tif 000008
【図８】
0004626004.tif 000009
【図９】
0004626004.tif 000010
【図１０】
0004626004.tif 000011
【図１１】
0004626004.tif 000012