(57)【要約】【課題】通常掘進型のシールド掘進機だけでなく同時掘進型のシールド掘進機にも適用可能で、セグメント保持体を被う保護シートの耐張力性能を確保しながら膨張性能を確保でき、耐磨耗性と耐久性を高めた保護シートを装備したセグメント保持体を有する、セグメント形状保持装置を提供する。【解決手段】セグメントの形状保持の為にテール部胴部材８の内面側に周方向に適当間隔おきに、トンネルの軸心側へ向って膨張・収縮自在に構成された複数のセグメント保持体２８を配設し、複数のセグメント保持体２８のトンネル軸心側表面を夫々被う複数の保護シート２９を設け、各保護シート２９は、掘進方向の前端から中央部分にわたる部分をセグメント２７との接触摩擦に起因する高張力に耐える耐張力シート４１で構成すると共にこの耐張力シート４１よりも後側部分をセグメント保持体２８の膨張・収縮に追従可能な伸縮シート４２で構成した。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テール部胴部材の内面側にセグメントを覆工するエレクタ装置を備えたシールド掘進機において、
セグメントの形状保持の為にテール部胴部材の内面側に周方向に適当間隔おきに配設されトンネルの軸心側へ向って膨張・収縮自在に構成された複数のセグメント保持体と、
前記複数のセグメント保持体のトンネル軸心側表面を夫々被う複数の保護シートとを備え、
前記各保護シートは、掘進方向の前端から中央部分にわたる部分をセグメントとの接触摩擦に起因する高張力に耐える耐張力シートで構成すると共にこの耐張力シートよりも後側部分をセグメント保持体の膨張・収縮に追従可能な伸縮シートで構成したことを特徴とするシールド掘進機のセグメント形状保持装置。
【請求項２】
前記各保護シートの耐張力シートのセグメントと接触する表面部分に、低摩擦の摩擦低減部材を固着したことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機のセグメント形状保持装置。
【請求項３】
前記摩擦低減部材は低摩擦の高分子合成樹脂製の板材で構成され、その摩擦低減部材を複数行複数列の縫製ラインに沿う縫製により耐張力シートに固着し、縫製部位において摩擦低減部材の表面部に凹設した溝に摩擦低減部材の表面側の縫製糸を収容したことを特徴とする請求項２に記載のシールド掘進機のセグメント形状保持装置。
【請求項４】
前記耐張力シートは、高張力繊維の織布の両面にゴム材を焼き付けた複合シートで構成され、前記伸縮シートは軟質ゴムシートで構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシールド掘進機のセグメント形状保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のセグメント形状保持装置に関し、特にテール部胴部材の内面側にトンネル軸心側に向って膨張・収縮する複数のセグメント保持体と、それらセグメント保持体のトンネル軸心側表面を被う保護シートとを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機によりトンネルを掘進する際に、テール部胴部材の内面においてエレクタ装置によりセグメントをリング状に組み付けて、セグメントを周方向と後方に隣接するセグメントにボルトにて連結し、テール部胴部材の後方においてセグメントの外周側にモルタル等の裏込注入材が注入される。その裏込注入材が固まるまでの間は、セグメントには、上方のセグメントの重量や土水圧が作用するため、セグメントのリング形状が真円形状から歪む場合もある。
【０００３】
そこで、従来では、トンネルの内側つまりセグメントの内面側からセグメントの形状を保持するセグメント形状保持装置が広く採用されていたが、この種のセグメント形状保持装置は、トンネル内のスペースを取り、作業や作業者の移動の障害になる。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のセグメント形状保持装置においては、テール部胴部材の内面側に周方向適当間隔おきに、トンネル軸心側へ進退自在又は膨縮自在の複数のセグメント保持体をテール部胴部材の凹部に配設し、セグメント保持体を介してセグメントの形状を保持するように構成されている。セグメント保持体としては、流体圧にて膨張可能なゴム製の袋からなる膨張マット、または、油圧ジャッキ等が採用される。前記膨張マットの表面側を四フッ化エチレン樹脂等の低摩擦材による低摩擦の弾性伸縮性シートで被う構成も提案されている。
【特許文献１】特開２００３−８３０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のセグメント保持体の表面側を被う低摩擦の弾性伸縮性シートを設けることで、セグメント保持体を保護することができる。しかし、特許文献１のシールド掘進機は、通常のシールド掘進機と同様に、１リング分のセグメントの組み付け完了毎にシールド掘進機によるセグメント１リング分のトンネルの掘進を行なうものであり、トンネルの掘進中には、セグメント保持体を収縮状態に切換えることを前提としている。
【０００６】
ところで、シールド掘進機には、セグメントの組み付けと並行してトンネルの掘進を行う同時掘進型のシールド掘進機も実用に供されている。この同時掘進型のシールド掘進機に、特許文献１のセグメント形状保持装置を適用し、セグメント保持体を膨張させたままシールド掘進機を前進移動させると、次のような問題が生ずる。
ゴム製の袋からなる膨張マットとセグメントが接触状態を維持したまま、シールド掘進機と共に膨張マットが前進移動するために、両者間に作用する摩擦力に起因する大きな張力が膨張マットに作用し破損してしまう。
【０００７】
膨張マットの表面側を低摩擦の膨張伸縮性シートで被う場合でも、その膨張伸縮性シートとセグメント間に作用する摩擦力に起因するかなり大きな張力が伸縮性シートに作用するが、伸縮性シートの強度を高めるには限度があるので、伸縮性シートの破損を防止することは簡単ではない。
【０００８】
本発明の目的は、通常掘進型のシールド掘進機だけでなく、同時掘進型のシールド掘進機にも適用可能なセグメント形状保持装置を提供すること、セグメント保持体を被う保護シートの耐張力性能を確保しながら膨張性能を確保できるセグメント形状保持装置を提供すること、耐磨耗性と耐久性を高めた保護シートを装備し実用性に優れるセグメント保持体を有するセグメント形状保持装置を提供すること、などである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のシールド掘進機のセグメント形状保持装置は、テール部胴部材の内面側にセグメントを覆工するエレクタ装置を備えたシールド掘進機において、セグメントの形状保持の為にテール部胴部材の内面側に周方向に適当間隔おきに配設されトンネルの軸心側へ向って膨張・収縮自在に構成された複数のセグメント保持体と、前記複数のセグメント保持体のトンネル軸心側表面を夫々被う複数の保護シートとを備え、前記各保護シートは、掘進方向の前端から中央部分にわたる部分をセグメントとの接触摩擦に起因する高張力に耐える耐張力シートで構成すると共にこの耐張力シートより後側部分をセグメント保持体の膨張・収縮に追従可能な伸縮シートで構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
トンネル内面に覆工されたセグメントの形状を矯正し保持する際には、複数のセグメント保持体のうちの一部のセグメント保持体を加圧エア等の流体圧で膨張させる。例えば、リング状に組み付けられたセグメントが全体的に縦長の楕円形になっている場合には、トンネル上下側の複数のセグメント保持体とトンネル下部側の複数のセグメント保持体とを膨張させる。
【００１１】
セグメント保持体の膨張の際、膨張するセグメント保持体においては、そのセグメント保持体を被う保護シートの伸縮シートがセグメント保持体の膨張に追従して伸長する。また、膨張しないセグメント保持体においては、伸縮シートが収縮状態を維持するため、保護シートがトンネル軸心側へ突出することがない。
【００１２】
シールド掘進機が同時掘進型の掘進機である場合には、トンネル掘進と並行的にセグメントの組み付けを行うことになるので、一部のセグメント保持体が膨張状態に保ったまま、つまり膨張状態のセグメント保持体の表面がセグメントに接触したまま、シールド掘進機が前進移動する。このとき、膨張状態のセグメント保持体を被う保護シートの前端から中央部分にわたる部分を構成する耐張力シートがセグメントと接触して摩擦力に起因する高張力が作用するが、耐張力シートはその高張力に耐える強度を有するため、保護シートの耐張力シートによりセグメント保持体を確実に保護することができ、セグメント保持体の耐久性を確保することができる。
尚、シールド掘進機が同時掘進型の掘進機でない場合には、前記と同様に、一部のセグメント保持体を膨張状態に保ったままシールド掘進機を前進移動させてもよく、また、全部のセグメント保持体を収縮状態に保ったままシールド掘進機を前進移動させてもよい。
【００１３】
請求項２のシールド掘進機のセグメント形状保持装置は、請求項１の発明において、前記各保護シートの耐張力シートのセグメントと接触する表面部分に、低摩擦の摩擦低減部材を固着したことを特徴とするものである。低摩擦の摩擦低減部材により耐張力シートに作用する摩擦力を低減でき、耐張力シートの摩耗を抑制し、耐張力シートの耐久性を高めることができる。
【００１４】
請求項３のシールド掘進機のセグメント形状保持装置は、請求項２の発明において、  前記摩擦低減部材は超高分子ポリエチレン樹脂製等の板材で構成され、その摩擦低減部材を複数行複数列の縫製ラインに沿う縫製により耐張力シートに固着し、縫製部位において摩擦低減部材の表面部に凹設した溝に摩擦低減部材の表面側の縫製糸を収容したことを特徴とするものである。
【００１５】
セグメント保持体を膨張状態にしてシールド掘進機が前進移動する場合には、摩擦低減部材の表面側が徐々に摩耗していくが、この摩擦低減部材を低摩擦の高分子合成樹脂製の板材で構成してあるため、摩擦低減部材が摩耗しても低摩擦の高分子合成樹脂からなるので低摩擦面を維持することができる。前記の摩擦低減部材を複数行複数列の縫製ラインに沿う縫製により耐張力シートに固着したので、摩擦力に起因する剪断力により剥離することがないので耐久性を確保できる。しかも、縫製部位において摩擦低減部材の表面部に凹設した溝に摩擦低減部材の表面側の縫製糸を収容したので、摩擦低減部材が摩耗しても、縫製糸が損傷することがないから、耐久性を確保できる。
【００１６】
請求項４のシールド掘進機のセグメント形状保持装置は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記耐張力シートは、高張力繊維の織布の両面にゴム材を焼き付けた複合シートで構成され、前記伸縮シートは軟質ゴムシートで構成されたこと特徴とするものである。高張力繊維の織布により耐張力シートの引っ張り強度を確保することができ、高張力繊維の織布の両面に焼き付けたゴム材により高張力繊維の織布を保護することができる。伸縮シートは軟質ゴムシートで構成されているため大きな伸縮性を確保できる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、セグメント保持体を被う保護シートの前端から中央部分にわたる部分をセグメントとの接触摩擦に起因する高張力に耐える耐張力シートで構成し、保護シートの前記耐張力シートよりも後側部分をセグメント保持体の膨張・収縮に追従可能な伸縮シートで構成するので、保護シートによりセグメント保持体を確実に保護することができ、耐張力シートによりセグメント保持体と保護シートの耐久性を確保でき、伸縮シートによりセグメント保持体の膨張・収縮に追従できると共にセグメント保持体が膨張してない状態において保護シートのトンネル軸心側への突出を防止し、保護シートを退避状態に維持することができる。
【００１８】
セグメント保持体を膨張状態にしてシールド掘進機が前進移動する際に、耐張力シートにより保護シートのセグメント保持体に対する位置を一定位置に保つこともでき、そのため膨張状態のセグメント保持体のテール部胴部材に対する位置も一定位置に保つこともできる。しかも、耐張力シートと伸縮シートとからなる保護シートによりセグメント保持体を被って保護する構成であるため、セグメント保持体を膨張状態にしたまま、シールド掘進機を前進移動させることが可能となるから、同時掘進型のシールド掘進機にも、このセグメント形状保持装置を適用可能となる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、低摩擦の摩擦低減部材により耐張力シートに作用する摩擦力を低減することができ、耐張力シートの摩耗を抑制し、耐張力シートの耐久性を高めることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、摩擦低減部材を低摩擦の高分子合成樹脂製の板材で構成してあるため、摩擦低減部材が摩耗しても低摩擦の高分子合成樹脂からなる低摩擦面を維持することができる。摩擦低減部材を複数行複数列の縫製ラインに沿う縫製により耐張力シートに固着したので、摩擦力に起因する剪断力により剥離することがないので耐久性を確保できる。しかも、縫製部位において摩擦低減部材の表面部に凹設した溝に摩擦低減部材の表面側の縫製糸を収容したので、摩擦低減部材が摩耗しても、縫製糸が損傷することがないから、耐久性を確保できる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、高張力繊維の織布により耐張力シートの引っ張り強度を確保することができ、高張力繊維の織布の両面に焼き付けたゴム材により高張力繊維の織布を保護することができる。伸縮シートは軟質ゴムシートで構成されているため大きな伸縮性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係るシールド掘進機のセグメント形状保持装置は、テール部胴部材の内面側に設ける複数の膨張・収縮自在のセグメント保持体の夫々の表面側を保護シートで被い、各保護シートの掘進方向前部側部分を耐張力シートで構成すると共に保護シートの後部側部分をセグメント保持体の膨張・収縮に追従可能な伸縮シートで構成したことを特徴とするものである。以下の実施例は、本発明を同時掘進型のシールド掘進機に適用した場合の一例である。
【実施例１】
【００２３】
最初に、シールド掘進機１について簡単に説明する。
図１に示すように、このシールド掘進機１は、カッターヘッド２、隔壁３で仕切られたチャンバー４、前胴５、この前胴５に中折れ部６を介して連結された後胴７、後胴７の後端に一体的に連結されたテール部胴８、後胴７の内側に摺動自在に設けられた摺動胴９と環状フレーム１０などを含む可動フレーム１１、環状ウェブ１２および牽引梁フレーム１３などを有する。
【００２４】
さらに、このシールド掘進機１は、種々の装備品として、複数のカッタ駆動モータ１４  、泥水式排土設備の送水管１５と排水管１６とバイパス管１７、複数の中折れジャッキ１８、摺動胴９の内面付近に配設された複数のシールドジャッキ１９、可動フレーム１１に対して掘進機本体を前進移動させる複数の摺動ジャッキ２０、可動フレーム１１に装備されセグメントの組み付けを行うエレクタ装置２１、エレクタ装置２１にセグメントを受け渡すセグメント受け渡し装置２２、トンネル内をセグメントを搬送して来てセグメント受け渡し装置２２に供給するセグメント供給装置２３、図示略の後方台車を牽引梁フレーム１３に連結する牽引部材２４、最前列のセグメントの形状を保持する第１セグメント形状保持装置２５、次列のセグメントの形状を保持する第２セグメント形状保持装置２６などを有する。その他の一般的な装備品についての説明は省略する。
【００２５】
このシールド掘進機１は、シールド掘進機を前進移動させながらトンネルを掘削する作業と並行的に、エレクタ装置２１によるセグメントの組み付けを行う同時掘進型の掘進機である。それ故、このシールド掘進機１は、可動フレーム１１と、複数の摺動ジャッキ２０とを備えており、複数のシールドジャッキ１９は、覆工済のセグメントに掘進反力をとって可動フレーム１１を後退しないように支持する機能と掘進機本体を前進移動させる機能を有する。複数の摺動ジャッキ２０は、トンネル掘削時には図１の状態からロッドを伸長させることにより可動フレーム１１に対して掘進機本体を前進移動させる。尚、掘進機本体は、図１のシールド掘進機における、可動フレーム１１と複数のシールドジャッキ１９とエレクタ装置２１以外の全体のことである。
【００２６】
このシールド掘進機１により、トンネルを掘削する際には、カッターヘッド２を回転駆動しながら、排土設備により掘削土を排出し、これと並行的に掘進機本体を前進移動させることでトンネルを掘削していく。掘進機本体を前進移動させる際には、複数のシールドジャッキ１９のロッドを収縮させた状態のとき複数の摺動ジャッキ２０のロッドを伸長させ、それら摺動ジャッキ２０のロッドの伸長後には、複数のシールドジャッキ１９のロッドを伸長させながら複数の摺動ジャッキ２０のロッドを収縮させるのを、繰り返して連続的に掘進機本体を前進移動させる。他方、エレクタ装置２１によって、掘削したトンネルの内面にセグメント２７を組み付けていく。
【００２７】
次に、本願特有の第１，第２セグメント形状保持装置２５，２６について説明する。
図１、図２に示すように、第１セグメント形状保持装置２５は、最も切羽側の最前列のリング状に組み付けられるセグメント２７の下半部分の外周側に配設されている。この第１セグメント形状保持装置２５は、前記最前列の半リング状のセグメント２７の外周側に周方向適当間隔（例えば、２０度）おきに配設された複数（例えば１０組）のセグメント保持体２８と、これら複数のセグメント保持体２８のトンネル軸心側表面を夫々被う複数（例えば１０組）の保護シート２９とを有する。
【００２８】
図１、図３に示すように、第２セグメント形状保持装置２６は、次列のリング状に組み付けられたセグメント２７の外周側に配設されている。この第２セグメント形状保持装置２６は、そのリング状のセグメント２７の外周側に周方向適当間隔（例えば、２０度）おきに配設された複数（例えば１８組）のセグメント保持体２８と、これら複数のセグメント保持体２８のトンネル軸心側表面を夫々被う複数（例えば１８組）の保護シート２９とを有する。第１，第２セグメント形状保持装置２５，２６のセグメント保持体２８は同じ構造のもので、保護シート２９は同じ構造のものである。
【００２９】
図４〜図９に示すように、セグメント保持体２８と保護シート２９は、テール部胴部材８に応接された浅い矩形凹部３０に配設されるが、図４、図５においてＸ方向はトンネル掘進方向（前進方向）、Ｙ方向はテール部胴部材８の内周面に沿う周方向、Ｚ方向はトンネル軸心に向う求心方向である。
【００３０】
セグメント保持体２８は、エアジャッキとして機能する伸縮性に優れる天然ゴム製の袋体３１と、この袋体３１の表面側領域とその前後の領域を被うように帯状（短冊状）の伸縮性に優れるゴム板（例えば厚さ６ｍｍ）を複数枚（例えば６枚）並列的に並べた保持ゴム３２、この保持ゴム３２の表面を密着状に被う伸縮性に優れるカバーゴム３３（例えば厚さ３ｍｍ）を有する。保持ゴム３２は袋体３１を保持するためのものであり、カバーゴム３３は保持ゴム３２の表面をカバーするものであり、カバーゴム３３は前後端部だけでなく、必要に応じてその全周を固定してもよい。
【００３１】
保持ゴム３２とカバーゴム３３の前端部は、その上に保護シート２９の前端部と押え板３４とを重ねた状態にして複数のボルト３５によりテール部胴部材８に固定されている。保持ゴム３２とカバーゴム３３の後端部は、その上に押え板３６を重ねた状態にして複数のボルト３７によりテール部胴部材８に固定されている。セグメント保持体２８は、袋体３１に加圧エアを充填すると、図６に示すようにトンネル軸心側へ向って膨張し、また加圧エアを排出すると図５に示すように収縮状態となる。
【００３２】
保護シート２９は、セグメント保持体２８のトンネル軸心側表面とその後側領域を被うように配設されている。保護シート２９の前端部は、前記のように保持ゴム３２とカバーゴム３３の前端部に重ねて押え板３４と複数のボルト３５でテール部胴部材８に固定され、保護シート２９の後端部は、凹部３０の後端部に溶接された受け金３８の上に載せ、その上に押え板３９を重ねた状態で、複数のボルト４０により受け金３８に固定されている。
【００３３】
図５〜図７に示すように、保護シート２９は、掘進方向の前端から中央部分にわたる部分をセグメントとの接触摩擦に起因する高張力に耐える耐張力シート４１で構成すると共にこの耐張力シート４１よりも後側部分をセグメント保持体の膨張・収縮に追従可能な伸縮シート４２で構成したものである。耐張力シート４１は、アラミド繊維等の高張力繊維の織布の両面にゴム材を焼き付けた例えば厚さ２ｍｍの複合シートで構成され、前記伸縮シート４２は例えば厚さ２ｍｍの軟質ゴムシートで構成されている。
【００３４】
耐張力シート４１のうちのセグメント２７と接触する表面部分には、低摩擦の摩擦低減部材４４としての超高分子ポリエチレン樹脂等の低摩擦の高分子合成樹脂製の板材（例えば厚さ３〜４ｍｍ）が複数行複数列の縫製ライン４５に沿う縫製により固着されている。図８，９に示すように、縫製部位において摩擦低減部材４４の表面部には溝４６が凹設され、この溝４６の底部に摩擦低減部材４４の表面側の縫製糸４７が収容されている。
【００３５】
第１セグメント形状保持装置２５の１０組のセグメント保持体２８の袋体３１に独立に加圧エアを供給・排出するエア供給系は、図２に示すとおりである。各袋体３１に連通されたエア通路４９の大部分はテール部胴部材８の内部に形成され、各エア通路４９には上流側から順にチェック弁５０と、レギュレータ５１（例えば設定圧0.7 ＭＰａ）と、電磁切換弁５２とが設けられ、１０本のエア通路４９はコンプレッサ等の加圧エア供給源５３から延びたエア供給管５４に接続され、このエア供給管５４には手動レギュレータ５５（設定圧範囲例えば０〜0.7 ＭＰａ、設定圧例えば0.2 ＭＰａ）が設けられている。電磁切換弁５２は、図示外の操作制御ボックスに接続され、その操作制御ボックスにより駆動制御され操作される。
【００３６】
従って、各エア通路４９の電磁切換弁５２を操作することにより、各袋体３１に加圧エアを供給したり、排出したりすることができる。手動レギュレータ５５を介して袋体３１に充填するエア圧を例えば0.2 〜0.7 ＭＰａの範囲で自由に調節することができる。
第２セグメント形状保持装置２６の１９組のセグメント保持体２８の袋体３１に独立に加圧エアを供給・排出するエア供給系は、図３に示すとおりであり、図２のエア供給系とほぼ同様であり、第２セグメント形状保持装置２６の１９組のセグメント保持体２８の袋体３１に独立に加圧エアを供給・排出することができる。
【００３７】
尚、図３のエア供給系においては、セグメント保持体２８の袋体３１に切換えする加圧エアのエア圧を操作制御ボックスからの操作により高低の２段階に切換えできるように、エア供給管５６に、第１手動レギュレータ５７（設定圧範囲例えば０〜0.7 ＭＰａ、設定圧例えば0.2 ＭＰａ）を設けた第１エア供給管５６ａと、第２手動レギュレータ５８（設定圧範囲例えば０〜0.7 ＭＰａ、設定圧例えば0.５ＭＰａ）を設けた第２エア供給管５６ｂとが設けられ、これら第１，第２エア供給管５６ａ，５６ｂが電磁切換弁５９に接続されている。
【００３８】
以上説明した第１，第２セグメント形状保持装置２５，２６の作用、効果について説明する。第１セグメント形状保持装置２５が、テール部胴部材８の内周の下半部にのみ装備したのは、次の理由による。シールド掘進機１同時掘進型の掘進機であり、セグメントの組み付けと並行的に第１，第２セグメント形状保持装置２５，２６を含む掘進機本体が前進移動していく。
【００３９】
セグメント２７をリングに組み付ける際にはトンネル底部側から順に上方へ組み付けていくが、トンネル下半側のセグメント２７には大きな土水圧と上方のセグメント２７の重量が作用するため形状が崩れやすく、また、第１セグメント形状保持装置２５に対応する最前列のセグメント２７では、トンネル上半部のセグメント２７の組み付けを行う頃には、その上半部のセグメント２７が第２セグメント形状保持装置２６により形状保持されるため、第１セグメント形状保持装置２５においてはトンネル上半部にセグメント保持体２８を配置してもあまり役立たない。
【００４０】
第１セグメント形状保持装置２５によりリングの下半分のセグメント２７の形状を半真円形状に保持することで、上半分のセグメント２７の形状も半真円形状に保持しやすくなる。つまり、第１セグメント形状保持装置２５は第２セグメント形状保持装置２６により形状保持する機能を支援し補助し促進するものである。
【００４１】
以下、第２セグメント形状保持装置２６を例にして説明する。
トンネル内面に覆工されたセグメント２７の形状を極力真円形状となるように矯正し保持する際には、１９組のセグメント保持体２８のうちの一部のセグメント保持体２８を加圧エアで膨張させる。例えば、リング状に組み付けられたセグメント２７が全体的に縦長の楕円形になっている場合には、トンネル上部側の複数のセグメント保持体２８とトンネル下部側の複数のセグメント保持体２８とを膨張させる。或いは、例えば、リング状に組み付けられたセグメント２７が全体的に横長の楕円形になっている場合には、トンネル両側部側の複数のセグメント保持体２８を膨張させる。或いは、また、１または複数のセグメント２７がトンネル軸心から離隔する方向へずれている場合には、そのセグメント２７に対応するセグメント保持体２８を膨張させてセグメント２７をトンネル軸心側へ押して形状を矯正する。
【００４２】
セグメント保持体２８の膨張の際、そのセグメント保持体２８を被う保護シート２９の伸縮シート４２がセグメント保持体２８の膨張に追従して伸長する。他方、膨張しないセグメント保持体２８については、伸縮シート４２が収縮状態を維持するため、保護シート２９が凹部３０からトンネル軸心側へ突出することがない。セグメント保持体２８においは、袋体３１の表面側を複数の細長いゴム板からなる保持ゴム３２で被うので、袋体３１を膨張させない状態において袋体３１を凹部３０にコンパクトに収納できるうえ、袋体３１を保護できる。しかも、保持ゴム３２の表面側をカバーゴム３３で被っているので袋体３１と保持ゴム３２を補強し一体化し保護することができ、保持ゴム３２や袋体３１の方へ異物が侵入するのを防止することができる。
【００４３】
シールド掘進機１が同時掘進型の掘進機であり、トンネル掘進と並行的に最前列のセグメント２７の組み付けを行うことになるので、一部のセグメント保持体２８を膨張状態に保ったまま、シールド掘進機１が前進移動する。このとき、膨張状態のセグメント保持体２８を被う保護シート２９の前端から中央部分にわたる部分を構成する耐張力シート４１の表面に固定した摩擦低減部材４４がセグメント２７と接触して摩擦力に起因する高張力が耐張力シート４１に作用するが、耐張力シート４１はその高張力に耐える強度を有するため、保護シート２９の耐張力シート４１によりセグメント保持体２８を確実に保護することができ、セグメント保持体２８の耐久性を確保することができる。
【００４４】
前記各保護シート２９の耐張力シート４１のセグメント２７と接触する表面部分に、低摩擦の摩擦低減部材４４を固着してあり、この摩擦低減部材４４がセグメント２７に接触するため、低摩擦の摩擦低減部材４４により耐張力シート４１に作用する摩擦力と張力を低減でき、耐張力シート４１の摩耗を抑制し、耐張力シート４１の耐久性を高めることができる。
【００４５】
摩擦低減部材４４は超高分子ポリエチレン樹脂等の低摩擦の合成樹脂製の板材で構成され、その摩擦低減部材４４を複数行複数列の縫製ライン４５に沿う縫製により耐張力シート４１に固着し、縫製部位において摩擦低減部材４４の表面部に凹設した溝４６に摩擦低減部材４４の表面側の縫製糸４７を収容したので、摩擦低減部材４４が摩耗しても縫製糸４７が損傷することがないから縫製糸４７を確実に保護して耐久性を確保できるうえ、摩擦低減部材４４が摩耗しても超高分子ポリエチレン樹脂等のからなる低摩擦面を維持することができる。
【００４６】
耐張力シート４１は、アラミド繊維等の高張力繊維の織布の両面にゴム材を焼き付けた複合シートで構成され、伸縮シート４２は軟質ゴムシートで構成されているため、高強度のアラミド繊維等の高張力繊維の織布により耐張力シート４１の引っ張り強度を確保することができ、アラミド繊維の織布等の高張力繊維の両面に焼き付けたゴム材によりアラミド繊維の織布等の高張力繊維を保護することができる。伸縮シート４２は軟質ゴムシートで構成されているため大きな伸縮性を確保できる。
【００４７】
以上説明したように、保護シート２９によりセグメント保持体２８を確実に保護することができ、耐張力シート４１によりセグメント保持体２８と保護シート２９の耐久性を確保でき、伸縮シート４２によりセグメント保持体２８の膨張・収縮に追従できると共にセグメント保持体２８が膨張してない状態において保護シート２９のトンネル軸心側への突出を防止し、保護シート２９を退避状態に維持することができる。
【００４８】
セグメント保持体２８を膨張状態にしてシールド掘進機１が前進移動する際に、耐張力シート４１により保護シート２９のセグメント保持体２８に対する位置を一定位置に保つこともでき、そのため膨張状態のセグメント保持体２８のテール部胴部材８に対する位置も一定位置に保つこともできる。しかも、耐張力シート４１と伸縮シート４２とからなる保護シート２９によりセグメント保持体２８を被って保護する構成であるため、セグメント保持体２８を膨張状態にしたまま、シールド掘進機１を前進移動させることが可能となるから、同時掘進型のシールド掘進機にも、このセグメント形状保持装置を適用可能となる。
【００４９】
低摩擦の摩擦低減部材４４により耐張力シート４１に作用する摩擦力を低減することができ、耐張力シート４１の摩耗を抑制し、耐張力シート４１の耐久性を高めることができる。摩擦低減部材４４を超高分子ポリエチレン樹脂等の低摩擦の高分子合成樹脂製の板材で構成してあるため、摩擦低減部材４４が摩耗しても超高分子ポリエチレン樹脂等の高分子合成樹脂からなる低摩擦面を維持することができる。摩擦低減部材４６を複数行複数列の縫製ライン４５に沿う縫製により耐張力シート４１に固着したので、摩擦力に起因する剪断力により剥離することがないので耐久性を確保できる。
【００５０】
しかも、縫製部位において摩擦低減部材４４の表面部に凹設した溝４６に摩擦低減部材４４の表面側の縫製糸４７を収容したので、摩擦低減部材４４が摩耗しても、縫製糸４７が損傷することがないから、耐久性を確保できる。アラミド繊維等の高張力繊維の織布により耐張力シート４１の引っ張り強度を確保することができ、アラミド繊維等の高張力繊維の織布の両面に焼き付けたゴム材によりアラミド繊維の織布を保護することができる。伸縮シート４２は軟質ゴムシートで構成されているため大きな伸縮性を確保できる。
【００５１】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１］前記実施例は、同時掘進型のシールド掘進機に本発明を適用した場合を例として説明したが、同時掘進型のシールド掘進機以外の通常型のシールド掘進機にも本発明を適用可能である。この場合も、一部のセグメント保持体２８を膨張状態に保ったまま掘進機本体を前進移動させることができるから、セグメントの形状保持性能を高めることができる。
２］第１セグメント形状保持装置２５は必要に応じて省略してもよい。
また、第１，第２セグメント形状保持装置２５，２６における複数のセグメント保持体２８の設置数や配置については適宜変更してもよい。
【００５２】
３］セグメント保持体２８において保持ゴム３２とカバーゴム３３に代えて、それらを一体化したゴムシートを適用してもよい。また、保護シート２９の伸縮シート４２を補強するため、内部に補強用の伸縮性のある粗いメッシュの網を組み込んでもよい。
４］縫製糸４７を配置する溝４６に縫製後に接着力に優れる合成樹脂充填材を充填して硬化させてもよい。
５］本発明は、以上説明した実施例及び変更例に限定されるものではなく、当業者であれば本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記の実施例及び変更例に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらをも包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
種々のトンネルを掘削するシールド掘進機であってセグメントの組み付けを行うエレクタ装置を装備したシールド掘進機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例に係るシールド掘進機の断面図である。
【図２】第１セグメント形状保持装置の構成図である。
【図３】第２セグメント形状保持装置の構成図である。
【図４】セグメント保持体を被う保護シートの平面図である。
【図５】セグメント保持体（収縮状態）と保護シートの断面図である。
【図６】セグメント保持体（膨張状態）と保護シートの断面図である。
【図７】保護シートの断面図である。
【図８】摩擦低減部材の縫製ラインを示す要部の拡大平面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１            シールド掘進機
８            テール部胴部材
２１          エレクタ装置
２５，２６    セグメント形状保持装置
２７          セグメント
２８          セグメント保持体
２９          保護シート
４１          耐張力シート
４２          伸縮シート
４４          摩擦低減部材
４５          縫製ライン
４６          溝
４７          縫製糸
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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