(57)【要約】  【課題】  セグメント覆工体の前端面に配置された締結具の位置が覆工体周方向に変化しても、容易にセグメント覆工体の前端面を押圧できると共に、セグメント覆工体の前端面をバランスよく押圧できるスプレッダを提供する。  【解決手段】  シールド機３０の推進ジャッキ３１に装着され、セグメントピース１を継ぎ合わせて構築されたセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接し、推進ジャッキ３１の動作により押圧可能なスプレッダ３２であり、セグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接する押圧部３２ａが、前端面２０ａの環状にに沿う方向に延びる長尺形状を有すると共に、前端面２０ａの環状に沿う方向に延びる逃げ溝３２ｂを有し、この逃げ溝３２ｂ内にセグメントピース１間を継ぎ合わせる締結具１０の一部１２が挿入可能となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部にカッタヘッドを有すると共に後部に推進ジャッキが配置されたシールド機の該推進ジャッキに装着され、セグメントピースを継ぎ合わせて前記シールド機の後方に構築されたセグメント覆工体の前端面に当接し、該前端面を前記推進ジャッキの動作により押圧可能なスプレッダにおいて、
前記セグメント覆工体の環状に連続する前端面に当接する押圧部が、その環状に沿う方向に延びる長尺形状を呈すると共に、該押圧部には、その環状に沿う方向に延びる逃げ溝が形成され、
該逃げ溝は、前記セグメントピース間を継ぎ合わせて前記セグメント覆工体の前端面から突出する締結具の一部が挿入可能に構成されていることを特徴とするシールド機用スプレッダ。
【請求項２】
前記押圧部により押圧されるセグメント覆工体が円筒形状を有するものであって、該押圧部が円弧形状を呈することを特徴とする請求項１に記載のシールド機用スプレッダ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシールド機用スプレッダを複数有し、該複数のシールド機用スプレッダが隣接して配置されることにより、該シールド機用スプレッダの前記各押圧部が前記セグメント覆工体の前端面の略全周にわたって配置されることを特徴とするシールド機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、横坑や縦坑を掘削するシールド機の推進ジャッキに装着され、後方構築された筒状のセグメント覆工体を押圧することにより、その反力による推進力を得るためのスプレッダ及びこのスプレッダを装着したシールド機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地下鉄，道路用トンネルや上下水道等を構築するために、シールド機により横坑や縦坑を掘削し、掘進する毎にシールド機の後方に複数のセグメントピースを継ぎ合わせて、筒状のセグメント覆工体を構築することが行われている。
【０００３】
このセグメントピースを継ぎ合わせる構造としては、各セグメントピースが長方形状で湾曲した形状を呈し、覆工体周方向に隣接するセグメントピ−ス同士を環状に接続すると共に、覆工体軸方向において隣接するセグメントピ−ス同士を接続するようにしている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、「複数のセグメントピ−スの各接続端面同士を当接させた状態でセグメント継手により継ぎ合わせることにより、筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、上記セグメント継手は、上記セグメントピ−スの覆工体周方向に沿う接続端面に覆工体軸方向に平行に設けられた嵌合穴と、該覆工体周方向に隣接するセグメントピ−ス同士の嵌合穴にそれぞれ嵌合され、当該セグメントピ−ス同士を接続する締結具とを有することを特徴とするセグメント継手構造」が提案されている。
【０００５】
このセグメント覆工体はシールド機により掘進しつつ構築されるが、このようなシールド機では、通常、前部にカッタヘッドを有すると共に後部に推進ジャッキが配置され、カッタヘッドにより掘削しつつ、推進ジャッキを作動させることにより掘進するようになっている。そして、この推進ジャッキはロッドに装着されたスプレッダをセグメント覆工体の前端面に当接して押圧するように構成されており、スプレッダにより押圧した際の反力によってシールド機が推進可能となっている。
【０００６】
一方、セグメント覆工体は、覆工体周方向に隣接するセグメントピース間を、各セグメントピースの覆工体軸方向の接合端面に設けられた嵌合穴に締結具を嵌合させることにより継ぎ合わせると共に、覆工体軸方向に隣接するセグメントピース間も、その締結具の他の一部をセグメントピースの覆工体軸方向の接合端面に設けられた嵌合穴に嵌合させることにより継ぎ合わせている。
【特許文献１】特許第２９４５８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようにしてセグメント覆工体を構築するには、セグメント覆工体の前端面に新たに環状に配置された複数のセグメントピース間を、覆工体軸方向に締結具を嵌合することにより継ぎ合わせるため、セグメント覆工体の前端面には、常に、締結具が突出した状態で配置される。そのため、シールド機の推進力を得るためにスプレッダにより押圧するには、その締結具を避けた位置で押圧しなければならない。
【０００８】
ところが、多数のセグメントピースを継ぎ合わせてセグメント覆工体を構築する場合、通常、セグメントピースの覆工体周方向の位置を変化させて継ぎ合わせることが多く、各セグメントピース間を継ぎ合わせる毎に、締結具の位置が覆工体周方向で変化する。上記特許文献１でも各セグメントピースは覆工体軸方向に交互に千鳥状に配列している。そのため、従来のスプレッダでは、板状片にスプレッダを形成して、その中央に締結具の一部が貫通可能な貫通孔を設けることにより、各セグメントピースの覆工体の周方向の位置が変化しても、セグメント覆工体の前端面に突出して配置される締結具が干渉せずに、セグメント覆工体の前端面を押圧できるようにしていた。その結果、新たなセグメントピースを継ぎ合わせる際、スプレッダの位置合せを行うなど、手間を要していた。
【０００９】
そこで、この発明では、セグメント覆工体の前端面に配置された締結具の位置が覆工体周方向に変化しても、スプレッダの位置に拘わらず、セグメント覆工体の前端面を確実に押圧することができるスプレッダを提供すると共に、よりバランスのよい推進力が得られるシールド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】
【００１０】
請求項１に記載のシールド機用スプレッダは、前部にカッタヘッドを有すると共に後部に推進ジャッキが配置されたシールド機の該推進ジャッキに装着され、セグメントピースを継ぎ合わせて前記シールド機の後方に構築されたセグメント覆工体の前端面に当接し、該前端面を前記推進ジャッキの動作により押圧可能なスプレッダにおいて、前記セグメント覆工体の環状に連続する前端面に当接する押圧部が、その環状に沿う方向に延びる長尺形状を呈すると共に、該押圧部には、その環状に沿う方向に延びる逃げ溝が形成され、該逃げ溝は、前記セグメントピース間を継ぎ合わせて前記セグメント覆工体の前端面から突出する締結具の一部が挿入可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記押圧部により押圧されるセグメント覆工体が円筒形状を有するものであって、該押圧部が円弧形状を呈することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のシールド機は、請求項１又は２に記載のシールド機用スプレッダを複数有し、該複数のシールド機用スプレッダが隣接して配置されることにより、該シールド機用スプレッダの前記各押圧部が前記セグメント覆工体の前端面の略全周にわたって配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、セグメント覆工体の前端面に当接する押圧部が、環状の前端面に沿う方向に延びる長尺形状を呈すると共に、その環状に沿う方向に延びる逃げ溝を有し、この逃げ溝内にセグメントピース間を継ぎ合わせてセグメント覆工体の前端面から突出する締結具の一部が挿入可能に構成されているので、セグメントピースを締結具により継ぎ合わせてセグメント覆工体を順次構築する際、セグメントピースの位置が覆工体周方向に変化し、セグメント覆工体の前端面に配置された締結具の位置が覆工体周方向に変化しても、押圧部の逃げ溝内に締結具の一部を挿入することができる。
【００１４】
そのため、セグメント覆工体の前端面を構成する各セグメントピースが覆工体周方向の異なる位置に配置されても、スプレッダの位置に拘わらず、セグメント覆工体の前端面に当接させて押圧することができ、セグメント覆工体の構築作業が容易である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、押圧部により押圧されるセグメント覆工体が円筒形状を有し、押圧部が円弧形状を呈するので、セグメントピースが覆工体周方向にどのように変位しても、逃げ溝に締結具の一部をより確実に収容することができる。
【００１６】
請求項３に記載のシールド機によれば、請求項１又は２に記載の複数のシールド機用スプレッダが隣接して配置されることにより、各押圧部がセグメント覆工体の前端面の略全周にわたって配置されるので、シールド機により掘進する際、シールド機用スプレッダによりセグメント覆工体の前端面の全周をバランスよく押圧することができ、バランスのよい推進力を得ることができて、シールド機による掘削作業を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１乃至図７はこの実施の形態を示す図である。
【００１８】
この実施の形態は横坑を掘削するシールド機に特定のスプレッダが設けられた例である。ここでは、図１に示すように、セグメントピース１が継ぎ合わされて筒状に構築されたセグメント覆工体２０の前端面２０ａの前方にシールド機３０が配置されている。
【００１９】
シールド機３０には、図１に示すように、前部に地山を掘削可能なカッタヘッド２５が設けられ、隔壁２６の後方に固定されたカッタ駆動モータ２７の回転軸２７ａにより回転駆動されるように構成されている。また、このカッタヘッド２５の後方のカッタチャンバ２８内から後部側へ連通する排土装置２９が隔壁２６に固定されている。
【００２０】
そして、このシールド機３０の後部には、外殻３３の内側に複数の推進ジャッキ３１が取り付けられている。推進ジャッキ３１は複数個、覆工体周方向にほぼ均等に配置されている。
【００２１】
各推進ジャッキ３１のロッド３１ａのそれぞれには、図１及び図２に示すように、推進ジャッキ３１の動作によりセグメント覆工体２０を後方に向けて押圧するスプレッダ３２が装着されている。
【００２２】
このセグメント覆工体２０は、図３示すように、長方形状（方形状）で、湾曲した形状を呈する複数のセグメントピース１同士を、後述するセグメント継手により継ぎ合わせることにより構築されている。
【００２３】
このセグメントピース１には、図４に示すように、覆工体軸方向に沿う接続端面１ａ及び、覆工体周方向に沿う接続端面１ｂにそれぞれ位置決め連結用ほぞ２が形成される一方、覆工体軸方向に沿う接続端面１ａと反対側の接続端面１ｃ及び、覆工体周方向に沿う接続端面１ｂと反端側の接続端面１ｄに前記位置決め連結用ほぞ２と嵌合される嵌合凹所が、図示は省略されているが形成されている。また、このセグメントピース１には、覆工体周方向に沿う接続端面１ｂ，１ｄの各端部寄り及び中央にそれぞれ「嵌合孔」としての締結外孔４が覆工体軸方向と平行に箱抜きにて形成されると共に、隣接するセグメントピース１のこれら締結外孔４に連通する締結具溝５が形成されている。そして、それら締結外孔４内には、それぞれ例えば弾性を有する硬質ゴムの締結変形材６が嵌入され、この締結変形材６の中央に締結内孔７が形成されている。また、セグメントピース１の各接続端面１ａ，１ｂには、前記連結用ほぞ２や締結外孔４等より外表面寄りに、図示省略のゴムのシール材が埋め込まれるシール溝８が形成されている。
【００２４】
このようなセグメントピース１を、各接続端面１ａ，１ｂ同士を当接させた状態で連結するセグメント継手は、図５（ａ）（ｂ）及び図６に示すように、締結外孔４、締結変形材６及び締結具１０で構成されている。
【００２５】
この締結具１０は、両端に締結脚１１ａを有するコ字状の締結具本体１１と、締結具本体１１の中央から締結脚１１ａと反対方向に延出する締結棒１２とで構成されている。符号１３は締結具本体１１のセグメントピース１と直接接触する本体部分に取り付けられたゴム状のパッキンである。
【００２６】
そして、このような締結具１０により、覆工体周方向及び覆工体軸方向に隣接する複数のセグメントピース１を連結するには、図６に示すように、覆工体周方向にセグメントピースを隣接させた状態で、各セグメントピース１の覆工体周方向に沿う接続端面１ｂの各端部寄りの隣接する２つの締結変形部材６の締結内孔７に締結具１０の締結具本体１１の締結脚１１ａをそれぞれ圧入して、締結具本体１１を締結具溝５に埋め、また、覆工体軸方向に隣接するセグメントピース１間は、その締結具１０の締結棒１２に覆工体軸方向に隣接する別のセグメントピース１の覆工体周方向に沿う接続端面１ｄの中央に設けられた締結変形材６の締結内孔７を圧入することにより連結されている。
【００２７】
更に、セグメント覆工体２０の前端面２０ａには、図１及び図７に示すように、前端面２０ａを構成する５個のセグメントピース間が５個の締結具１０により連結され、その締結具１０の締結棒１２が前端面２０ａの頂面より前方側に突出した状態で、覆工体周方向にほぼ均等に配設されている。
【００２８】
この実施の形態のシールド機３０は、このようなセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接して押圧するスプレッダ３２を備えており、その押圧部３２ａは前端面２０ａの環状に沿う方向に延びた長尺形状となっている。ここでは、長尺形状の全長にわたり撓みなどを生じ難い硬質ウレタンゴム等の材料から、肉厚に形成されている。また、セグメント覆工体２０が円筒形状を有するため、押圧部３２ａは円弧形状を有している。
【００２９】
このシールド機３０では、このようなスプレッダ３２が推進ジャッキ３１と共に覆工体周方向に複数個均等に配置されて設けられているため、複数のスプレッダ３２の各押圧部３２ａが、セグメント覆工体２０の環状の前端面２０ａの略全周、即ち、円形に配置されている。
【００３０】
各スプレッダ３２の押圧部３２ａには、長手方向であるセグメント覆工体２０の前端面２０ａの環状に沿う方向に延びる逃げ溝３２ｂが設けられている。この逃げ溝３２ｂは、長方形ないしは両端が解放された形状であるのが好ましく、ここでは、押圧部３２ａの長手方向の両端部分が、同一溝形状のまま連続して解放された解放端３２ｄ、３２ｄとなっている。
【００３１】
この逃げ溝３２ｂは、セグメント覆工体２０の前端面２０ａに配置されて、覆工体軸方向に隣接するセグメントピース１間を継ぎ合わせる締結具１０の前端面２０ａより前方側に突出する部位、即ち、締結棒１２及び連結具本体１１の一部を内部に挿入可能な形状及び大きさとなっている。
【００３２】
なお、スプレッダ３２より後方には、外殻３３の後端部側の内面に、セグメント覆工体２０外周面との間をシールするテ−ルシ−ルが、図示されていないが配設されている。
【００３３】
次に、このようなスプレッダ３２を有するシールド機３０を用いて、横坑を掘削すると共にセグメント覆工体２０を順次構築して延長する方法について説明する。
【００３４】
まず、シールド機３０により掘削された横坑のシールド機の後方側に、５つのセグメントピース１を、覆工体軸方向に沿う接続端面１ａに設けられた位置決め連結用ほぞ２と嵌合凹所とを嵌合させて位置決めして継ぎ合わせ、環状に連結する。
【００３５】
そして、これらのセグメントピース１の覆工体周方向に沿う接続端面１ｂの各端部寄りの隣接する２つの締結変形部材６の締結内孔７に締結具１０の締結具本体１１の締結脚１１ａをそれぞれ圧入し、締結具本体１１を締結具溝５に埋めることにより、２つのセグメントピース１の覆工体軸方向に沿う接続端部１ａ，１ｃが締結具１０によって接続し、予め前段階のセグメント覆工体２０を形成しておく。
【００３６】
そして、シールド機３０の後方に配置された複数のスプレッダ３２を後方に移動させ、各スプレッダ３２の押圧部３２ａをセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させる。
【００３７】
このとき、セグメント覆工体２０の前端面２０ａには締結具１０の締結棒１２及び連結具本体１１の一部や締結脚１１ａが前端面２０ａより突出した状態で配置されている。そのため、スプレッダ３２の押圧部３２ａに設けられた逃げ溝３２ｂに締結具１０の突出部分を挿入させて、押圧部３２ａをセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させる。ここでは、全てのスプレッダ３２ａをセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させると前端面２０ａの略全周にわたって当接させることができる。
【００３８】
この状態で、シールド機３０のカッタヘッド２５により地山を掘削しつつ、全ての推進ジャッキ３１のロッド３１ａを動作させて各スプレッダ３２を加圧し、各スプレッダ３２の押圧部３２ａでセグメント覆工体２０を後方に向けて押圧する。そして、これにより得られる反力によって、シールド機３０に推進力を与えて前進させ、横坑を掘進させる。
【００３９】
そして、次のセグメントピース１の長さ分以上掘進した後、スプレッダ３２をセグメント覆工体２０の前端面２０ａの当接位置から前方に移動させて、スプレッダ３２とセグメント覆工体２０の前端面２０ａとの間に間隙を設け、再び、前記と同様にして次の５つのセグメントピース１を継ぎ合わせる。
【００４０】
その際、セグメント覆工体２０の前端面２０ａを構成する各セグメントピース１の接続端面１ｂには、覆工体周方向に隣接するセグメントピース１間を接続した締結具１０とは別の締結具１０を、中央部分の締結変形部材６の締結内孔７に締結棒１２を圧入して配置し、前端面２０ａより連結脚１１ａを突出させておく。
【００４１】
そして、各セグメントピース１をそれぞれ覆工体周方向に半ピッチ分変位させた状態で、これらのセグメントピース１の後方側の接続端面１ｄをセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させる。
【００４２】
これにより、セグメント覆工体２０の前端面２０ａの隣接するセグメントピース１間を接続した締結具１０の締結棒１２に、覆工体軸方向に隣接する別のセグメントピース１の覆工体周方向に沿う接続端面１ｄの中央に設けられた締結変形材６の締結内孔７を圧入する。また、セグメント覆工体２０の前端面２０ａを構成する各セグメントピース１の接続端面１ｂの中央に配置された締結具１０の締結脚１１ａを、次のセグメントピース１の接続端面１ｄの両端寄りの締結内孔７に圧入する。これにより新たなセグメントピース１を千鳥状に接続することができる。
【００４３】
次に、再び、スプレッダ３２をセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させて、前記と同様に掘削を進行させる。その際、セグメントピース１を千鳥状に配置したため、締結具１０の位置が覆工体周方向に変化しているが、スプレッダ３２の逃げ溝３２ｂがセグメント覆工体２０の前端面２０ａに沿う方向に連続しているので、締結具１の前端面２０ａから突出した部分は逃げ溝３２ｂに収容された状態となる。
【００４４】
そして、このような作業を繰り返すことにより、セグメント覆工体２０を掘進と共に、順次構築することができる。
【００４５】
以上のようなシールド機３０に設けられたスプレッダ３２によれば、セグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接する押圧部３２ａが、前端面２０ａの環状に沿う方向に逃げ溝３２ｂを有しており、この逃げ溝３２ｂがセグメント覆工体２０の前端面２０ａに配置されたセグメントピース１間を継ぎ合わせる締結具１０の締結棒１２や締結脚１１ａ等の前端面２０ａより突出する一部を挿入できるように構成されているので、セグメントピース１の位置が覆工体周方向に変化し、セグメント覆工体２０の前端面２０ａに配置された締結具１０の位置が覆工体周方向に変化しても、押圧部３２ａの逃げ溝３２ｂ内に挿入することができる。
【００４６】
その結果、スプレッダ３２の配置に拘わらず、押圧部３２ａをセグメント覆工体２０の前端面２０ａに当接させることができ、位置合わせなどの手間をなくしてセグメント覆工体の構築を容易にすることが可能である。
【００４７】
また、締結具１０と干渉することがないため、スプレッダ３２の押圧部３２ａを長尺形状に形成することが可能であり、スプレッダ３２の押圧部３２ａによりセグメント覆工体２０の前端面２０ａの広い範囲を押圧することができる。そのため、より少ない推進ジャッキ３１により掘進させることができて、セグメント覆工体２０の前端面２０ａをバランスよく押圧することができ、シールド機２０のカッタヘッド２５全体にバランスよく推進力を負荷して掘削作業を容易にすることができる。
【００４８】
また、押圧部３２ａにより押圧されるセグメント覆工体２０が円筒形状を有し、押圧部３２ａが円弧形状を有しているので、セグメントピース１が覆工体周方向にどのように変位しても、スプレッダ３２の押圧部３２ａをセグメント覆工体２０と当接させることができるとともに、逃げ溝３２ｂに締結具１０の一部を確実に収容することができ、構築作業をより確実に容易にすることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、覆工体周方向に隣接するセグメントピース１、１間の前端面側を、１つの締結具１０により継ぎ合わせた例について説明したが、隣接するセグメントピース１、１間を複数平行に配置した締結具１０により継ぎ合わせることも可能であり、その場合、複数の逃げ溝を形成して各締結具１０の一部を挿入可能に構成してもよい。
【００５０】
また、上記では、セグメント覆工体２０として円筒形状のものについて説明したが、カッタヘッドとして平行リンク運動により掘削するものを用いて、矩形の筒形状を有するセグメント覆工体を構築可能にしてもよい。その場合、スプレッダの押圧部を前端面の矩形の環状に沿うように形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態のスプレッダを備えたシールド機とセグメント覆工体とを示す断面図である。
【図２】同実施の形態のシールド機の後部を示す図１のＡ−Ａ端面図である。
【図３】同実施の形態のセグメント覆工体を示す斜視図である。
【図４】同実施の形態のセグメントピ−スの斜視図である。
【図５ａ】同実施の形態の締結具を示す平面図である。
【図５ｂ】同実施の形態の締結具を示す正面図である。
【図６】同実施の形態のセグメントピースの継手構造を示す断面図である。
【図７】同実施の形態のセグメントピ−スの端面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  セグメントピース
１ａ、１ｂ  接合端面
１０  締結具
１１  締結具本体
１１ａ  締結脚
１２  締結棒
２０  セグメント覆工体
２０ａ  前端面
２５  カッタヘッド
３０  シールド機
３１  推進ジャッキ
３２  スプレッダ
３２ａ  押圧部
３２ｂ  逃げ溝
３２ｄ  解放端
【図１】
2005155197.tif 000003
【図２】
2005155197.tif 000004
【図３】
2005155197.tif 000005
【図４】
2005155197.tif 000006
【図５ａ】
2005155197.tif 000007
【図５ｂ】
2005155197.tif 000008
【図６】
2005155197.tif 000009
【図７】
2005155197.tif 000010