(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントを既設の対向するセグメント間に押し込むにあたって、対向する前記セグメント間の間隙を調整するシールド掘進機のセグメント間隙調整装置であって、
シールド本体の後部に設けられ、トンネル径方向に伸縮するセグメント端拡縮シリンダと、
トンネルの軸方向に延び、前記セグメント端拡縮シリンダにより、前記シールド本体に揺動自在となるように支持されてなる筒状ケーシングと、
同ケーシングの内部に設けられ、トンネル軸方向に伸縮するセグメント端把持用シリンダと、
同セグメント端把持用シリンダの先端部に設けられ、既設の前記セグメントの自由端部を上下で把持してトンネル径方向に押し付ける把持部材と、
を備えてなることを特徴とするシールド掘進機のセグメント間隙調整装置。
【請求項２】
前記把持部材は、前記セグメント端把持用シリンダの先端部に揺動自在に設けられてなることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機のセグメント間隙調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントを既設の対向するセグメント間に押し込むにあたり、対向するセグメント間の間隙を調整するシールド掘進機のセグメント間隙調整装置に係わり、特に、既設の対向するセグメント端部を拡縮してその間隙を調整して、最後に組み込むセグメントとの間の相互干渉を防止すると共に、セグメントの組付けを容易に且つ円滑に行うことを可能にしたシールド掘進機のセグメント間隙調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法によるセグメントの組立ては、シールド掘進機が１ピッチ分の掘進を終了するごとに、セグメントエレクタ装置により、セグメントをトンネル内壁面の底部から上方に向かって組み立て、１セグメントリング分のトンネル覆工を行う。
【０００３】
シールド掘進機により掘削されるトンネルをセグメントにより覆工する場合には、トンネルの上部に敷設される既設の対向する一対の上部セグメントの自由端部が、その基端部を中心にして自重によりトンネル下方に倒れ込み、新設のセグメントリングの最後に組み込むセグメントと干渉して組立ての障害となる。このため、例えば油圧シリンダなどのセグメント押上げ装置を使用して、一対の上部セグメントの内壁面を押し上げ、その一対の上部セグメントの間に形成される空所に最後に組み込むセグメントの組付けに必要なクリアランスを確保している。
【０００４】
この種のセグメント押上げ装置の一例が、例えば特公平６−３１５５７号公報に開示されている。同公報に開示されたシールド掘進機のセグメント押上げ装置は、シールド本体内の上部二箇所にあって、シールドジャッキの間をシールド軸方向に伸縮するスライドシリンダと、同スライドシリンダの伸縮によりシールド軸方向に往復動するガイドロッドとを備えている。同ガイドロッドは、シールド本体に固定された軸受部に摺動自在に支持されており、取付ブラケットを介して基端部を前記スライドシリンダのロッド端に連結している。
【０００５】
前記ガイドロッドの先端部には先端ブラケットが固定されており、この先端ブラケットには、既設の上部セグメントの上端部前面と対向する部位に、ゴム材からなる停止位置決め用のストッパが固着されると共に、同ストッパと直交する方向にあって、前記上部セグメントの内壁面と対向する部位に、トンネル径方向に伸縮するセグメント押上げシリンダが装着されている。この押上げシリンダのロッド端には、ゴム材を有する押圧部材が設けられている。
【０００６】
２基の前記セグメント押上げ装置を使用して、セグメントリングの最後に組み込むセグメントを組み込むとき、前記スライドシリンダを伸長させ、前記ガイドロッド先端部を、自重で垂れ下がった状態にある対向する一対の上部セグメントの前端面に向けてそれぞれ移動させたのち、前記ガイドロッド先端部の先端ブラケットに設けられたストッパを一対の上部セグメントの前端面にそれぞれ当接して、シールド軸方向に押し付ける。
【０００７】
上部セグメントの前端面を押し付けた状態で、前記ガイドロッド先端部の先端ブラケットに設けられたセグメント押上げシリンダを対向する一対の上部セグメントの各内壁面に向けてそれぞれ伸長させ、その上部セグメントの自由端部内壁面に当接して、これを押し上げることにより、上部セグメントの自由端部をトンネル左右両側に立ち上がらせて拡開させる。この上部セグメントの自由端部が、その基端部を中心にトンネル左右両側に拡開した状態で、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントを一対の上部セグメントの間の空所に押し込んで組み込む。
【０００８】
この従来のセグメント押上げ装置は、シールド本体の内周に沿って配置されたシールドジャッキの間の空間を利用して設置されるため、スペース的に制約された条件下で新設のセグメントリングの最後に組み込むセグメントと、それに隣接する上部セグメントの相互干渉をなくして多連シールド用セグメントリングや水平テーパ付きキーセグメントを用いた円形シールド用セグメントリング等の組立上の障害を除くことができるとしている。
【０００９】
また、この従来のセグメント押上げ装置は、前記スライドシリンダのロッド端に連結されたガイドロッド先端部の先端ブラケットに、前記上部セグメントへの接近を感知して前記スライドシリンダに停止信号を与える位置センサとしてのリミットスイッチを取り付けることもできるとしている。
【００１０】
前記ガイドロッド先端部の先端ブラケットに前記リミットスイッチを取り付けることにより、セグメント押上げシリンダをセグメントの押上げ可能な所定位置に確実に位置決めすることができ、セグメント押上げ時に、前記スライドシリンダの押付け力が作用しない状態で上部セグメントの自由端部を押し上げることができるため、前記ガイドロッド先端部のストッパとセグメント前端面との間で滑り摩擦を生じることはないとしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のセグメント覆工においては、覆工効率を向上させるため、一リングに使用するセグメント数を可能な限り少なくし、さらにそれらセグメント間を剛結するのではなく、ヒンジ構造として当接させるだけにしたものが採用される場合がある。
【００１２】
他方、セグメントリングの剛性の低下を防止するためには、隣接するセグメントリング間にあって、リング方向に隣り合うセグメント同士は、トンネル軸方向に沿って左右交互に千鳥状に組み立てられる。そのため、トンネル底部に敷設される底部セグメントのトンネル左右両側の端部の高さを異ならせてあり、トンネル方向に隣接する底部セグメントでは、左右の高さが反転する。
【００１３】
このように左右の高さが異なる底部セグメントの左右端部に、それぞれ同一形態の上部セグメントを組み立てると、左右の上部セグメントの重心が、一方は前記底部セグメントとの接合端（ヒンジ部）に対してトンネル径方向外側になり、他方は前記底部セグメントとの連結端に対してトンネル径方向内側となるため、一方の上部セグメントの自由端部はヒンジ部を支点として外側に倒れ込み、他方の上部セグメントの自由端部は内側に倒れ込むようになる。この点は、特に、トンネル内壁面に敷設されるセグメントの分割数が少なく、一個当たりのセグメント寸法が大きいセグメントの施工にあたり顕著である。
【００１４】
しかしながら、前述の特公平６−３１５５７号公報に開示されたセグメント押上げ装置は、上述したように、単に、自重でトンネル内側方向に垂れ下がった対向する一対の上部セグメントの内壁面に当接させて押し上げる構成を採用しているに過ぎない。そのため、トンネル内壁面に敷設されるセグメントの分割数が少なく、一個当たりのセグメント寸法が大きいセグメントであって、既述したごとき上部セグメントの自由端部がトンネル左右両側に互い違いに拡縮した状態で変形するようなセグメントの組立にあたっては、外側に倒れ込んだ上部セグメントを内側に戻すことができず、セグメントの組立てが不可能である。
【００１５】
また、この従来のセグメント押上げ装置は、上述のごとくシールド本体に固定されたシールド軸方向に伸縮するスライドシリンダのロッド端に、取付ブラケットを介してガイドロッドを連結すると共に、シールド本体に固定された軸受部を介して前記ガイドロッドを摺動自在に支持し、しかも、前記ガイドロッド先端部にはゴム製ストッパやセグメント押上げシリンダ等を装備している。
【００１６】
そして、上部セグメントの自由端を押し上げて左右自由端部間の間隔を拡げようとするとき、上述のごとく先ずスライドシリンダを伸長させて、その先端のゴム製ストッパを対象セグメントの前端面に押し付けると共に、独立してセグメント押上げシリンダを作動して同セグメントの自由端をトンネル径方向に動かす。このとき、同セグメントの自由端面は円弧状に動くと共に、前記ゴム製ストッパ上を摺動することになる。従って、上部セグメントを動かそうとするとき、同セグメントの前端面と前記ゴム製ストッパとの間に大きな摩擦抵抗が発生するため、ピストンにかかる作用圧力が一定であれば、有効作用面積が大きくなり、前記セグメント押上げシリンダを大型化せざる得ず、また場合によっては上部セグメント端部の押し上げが不可能となる。
【００１７】
このため、上述したようにリミットスイッチの作動により、前記スライドシリンダを所定量伸長した状態で、前記ストッパと上部セグメント前端面との間に所要の間隔を確保して、前記セグメント押上げシリンダを伸長させなければならない。その結果、前記ストッパと前記セグメント押上げシリンダとの間に所要の間隔を設定して前記ガイドロッド先端部に所要のセグメント押上げ空間を確保しなければならず、前記ガイドロッドの先端部が大型化することと相まって、リミットスイッチなどの付属品が増えるという不具合があり、小口径シールド用としては大型化と相まって部品点数が増加して、作業空間が益々狭くなってしまう。
【００１８】
本発明は、上記課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、既設の対向するセグメント端部の拡縮した間隙を比較的小さな出力で調整することを可能にし、新設のセグメントリングの最後に組み込むセグメントとの間の相互干渉を防止してセグメントの組付けを容易に且つ効率的に行うことができると共に、構造が簡単なシールド掘進機のセグメント間隙調整装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本件請求項１に係る発明は、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントを既設の対向するセグメント間に押し込むにあたって、対向する前記セグメント間の間隙を調整するシールド掘進機のセグメント間隙調整装置であって、シールド本体の後部に設けられ、トンネル径方向に伸縮するセグメント端拡縮シリンダと、トンネルの軸方向に延び、前記セグメント端拡縮シリンダにより、前記シールド本体に揺動自在となるように支持されてなる筒状ケーシングと、同ケーシングの内部に設けられ、トンネル軸方向に伸縮するセグメント端把持用シリンダと、同セグメント端把持用シリンダの先端部に設けられ、既設の前記セグメントの自由端部を上下で把持してトンネル径方向に押し付ける把持部材とを備えてなることを特徴とするシールド掘進機のセグメント間隙調整装置にある。
【００２０】
本発明のセグメント間隙調整装置にあっては、セグメント端把持用の把持部材を先端部に有するセグメント端把持用シリンダを内包する筒状ケーシングが、シールド本体の後部に設けられたシールドジャッキの間の所望の設置空間内に配されており、シールド本体の後部に揺動自在に設けられてトンネル径方向に伸縮するセグメント端拡縮シリンダにより前記筒状ケーシングが枢支されると共に、この筒状ケーシングが、トラニオン連結部を介してシールド本体に揺動自在に支持されている。前記筒状ケーシングは、そのトラニオン連結部よりも前側が前記セグメント端拡縮シリンダにて枢支される場合と、そのトラニオン連結部よりも後側が前記セグメント端拡縮シリンダにて枢支される場合とがある。
【００２１】
前記セグメント端把持用シリンダは、前記筒状ケーシングの内部を独自でトンネル軸方向に伸縮して調整対象となるセグメントの自由端部の前面に当接させると共に、同セグメント端把持用シリンダの後端部に取り付けられた把持部材にて既設の対向するセグメントの自由端部を上下で把持する。次いで、前記セグメント端拡縮シリンダをトンネル径方向に伸縮させると、前記筒状ケーシングのトラニオン連結部を揺動支点として、前記筒状ケーシングがトンネル径方向に所定の距離の間を揺動し、伸長されたセグメント端把持用シリンダを介して前記把持部材がトンネル径方向に必要なストロークでトンネル径方向に揺動する。トンネル掘進時には、前記セグメント端把持用シリンダを収縮させて前記把持部材をシールドジャッキの間の設置空間内にコンパクトな待機姿勢で納める。
【００２２】
本発明のセグメント間隙調整装置は、例えばトンネル軸方向に沿って左右に所定の角度だけ位相をずらして交互に千鳥状に組み立られるセグメントリングにあって、それぞれ同一形態のセグメントを底部セグメントの左右両端に連結する上部セグメントの自由端部が、自重でトンネル左右両方向に互い違いに倒れ込んだ状態で変形するようなセグメントの組立に好適であり、上述のごとく前記セグメント端拡縮シリンダの伸縮により、前記筒状ケーシングのトラニオン連結部を揺動支点として前記把持部材を揺動させ、自重でトンネルの内側方向に倒れ込んで収縮した一方の上部セグメントの自由端部をトンネル径方向に押し上げて拡張すると共に、自重でトンネルの外側方向に倒れ込んで拡開した他方の上部セグメントの自由端部をトンネルの内側に引き込んで縮径して、既設の対向するセグメントの自由端部の間の空所に新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントの組立に必要な間隙を確保する。
【００２３】
従来は、既述したように、既設のセグメントの前端面にゴム製パッドを押し付け、その前端面に直交する内壁面をセグメント押上げシリンダにより押し上げるとき、セグメントの前端面と前記ゴム製ストッパとの間に大きな摩擦抵抗が発生するため、前記セグメント押上げシリンダの出力を大きくしなければならず、そのためにはピストンの有効断面積を大きくするか、油圧を上げる必要がある。これに対して、本発明にあっては、前記把持部材により既設セグメントの自由端部を前面から上下で把持してトンネル径方向に前記セグメント端拡縮シリンダにより揺動させているため、既設セグメントと前記把持部材との間に摩擦抵抗が発生することなく、前記セグメント端拡縮シリンダの全ての出力を既設の前記セグメントに伝達することができるようになり、出力の低い小型のシリンダを使用することができる。
【００２４】
前記セグメント端拡縮シリンダと、前記筒状ケーシングと、前記セグメント端把持用シリンダとを組み合わせた機構は、シールドジャッキの間の限られた狭小な空間内に構造を簡略化して組み付けることができると共に、前記把持部材により既設の前記セグメントの自由端部を無理なくトンネル内壁面に向けて持ち上げて拡張すると共に、トンネル内壁面から遠ざける方向に引き下げて縮径することができる。
【００２５】
このように、自重でトンネル左右両側に互い違いに拡縮した状態で変形した既設の対向するセグメントの自由端部を真円に近く補正して、その間隙を適正な寸法に容易に調整することができ、新設のセグメントリングの最後に組み込むセグメントとの相互干渉が防止されて、セグメントリングの組付けを円滑に且つ効率的に行うことができる。また、多種多様な直線施工や曲線施工による小口径トンネルの覆工にあたっても、エレクタ本体の狭小な作動空間内で、円滑に且つ効率的なセグメント間隙調整及びセグメント組立作業が実現できる。
【００２６】
請求項２に係る発明は、前記把持部材が、前記セグメント端把持用シリンダの先端部に揺動自在に設けられていることを特徴としている。
この発明によれば、前記把持部材は、例えば既設の対向する上部セグメントの自由端部を上下に把持する略コ字状を呈しており、その底面を前記上部セグメントの自由端部の前面に当接させて、同セグメントを上下から把持する。
【００２７】
本発明の好ましい態様として、この把持部材は、前記セグメント端把持用シリンダの先端部に揺動自在に枢支されている。これにより、前記把持部材が上部セグメントの自由端部を把持しようとするとき、前記把持部材の位置を修正して上部セグメントの自由端部を円滑に且つ確実に把持することができ、しかも過大な負荷に対して緩衝機能を与えて上部セグメントの自由端部を上下に円滑に把持することができ、セグメント端部の損傷をも防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の代表的な実施形態であるセグメント間隙調整装置を備えたシールド掘進機のシールド本体を概略的に示す側面図、図２は同セグメント間隙調整装置を示す断面拡大図である。
【００２９】
図１において、符号１はシールド掘進機のシールド本体である。このシールド本体１の後部の前端側内周面には屈曲機構である円筒体から構成された継手１ａが固定されている。この継手１ａは凸球面状をなしており、トンネル急勾配や急曲線施工に対応して、それぞれの間でシールド本体を略く字状に屈曲するように配されている。シールド本体１の後部の内周面には複数のシールドジャッキ２，…，２が装着されている。
【００３０】
複数のシールドジャッキ２の間の空所には、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントＳを既設の対向するセグメントＳの間に押し込む際に用いられる既設セグメントＳの間の間隙を調整する本発明の特徴部をなすセグメント間隙調整装置２０が配されている。本実施形態にあっては、図５及び図６に示すごとく、前記セグメント間隙調整装置２０をシールド本体１の上部三箇所に配している。なお、図１においては、理解を容易にするために、セグメント間隙調整装置２０の位置を変位して示している。
【００３１】
このセグメント間隙調整装置２０は、トンネル径方向に伸縮するセグメント端拡縮シリンダ２１と、シールド本体１のガーダ１ｂの後方に突出してトンネル軸方向（前後方向）に延在する筒状ケーシング２２と、トンネル軸方向に伸縮するセグメント端把持用シリンダ２３と、既設の前記セグメントＳの自由端部を上下で把持してトンネル径方向に押し付ける把持部材２４とを組み合わせた機構を備えている。
【００３２】
シールド本体１の後部には、セグメントエレクタ装置３、エレクタ本体旋回用の旋回モータ４や排土管５などの掘進設備が設置され、その後方にセグメント組立スペースを有している。シールド本体１の後端にはテールシール６が設けられている。シールド本体１の前部には、図示せぬカッタヘッドモータにより回転駆動される同じく図示を省略したカッタヘッドが設けられている。同カッタヘッドにより掘削された土砂類は、シールド本体１の前部に設けられた図示せぬチャンバ内に取り込まれたのち、排土管５から後方に向けて排出される。
【００３３】
立坑から発進したシールド本体１がシールドジャッキ２により推進すると、シールド本体１は、図１において左方である推進方向（切羽側）にトンネルを掘削していく。シールド本体１が１回の掘進を終了すると、セグメントエレクタ装置３により、新たに掘削されたトンネルの部分に所要数のセグメントＳをリング状に順次組み立てて覆工がなされたトンネルが築造される。このセグメントリングの組立てと同時に、組み立てられたセグメントリングと地山との間に裏込め注入が行われる。
【００３４】
前記シールド本体１の後部には、円盤状のガーダ１ｂが設けられている。このガーダ１ｂには、排土管５等が挿通される円孔１ｃを穿設している。その円孔１ｃの周辺部には、略円筒をなすエレクタ本体３ａの一端をトンネル後方に突出させて、その基端が、円孔１ｃの中心軸線Ｌを旋回中心として、軸受け７を介して旋回自在に支持されている。この軸受け７の外輪の外周には、リングギヤ７ａが形成されている。このリングギヤ７ａには、前記ガーダ１ｂに取付けられた旋回モータ４のピニオン４ａが噛合され、その旋回モータ４の回転駆動により、エレクタ本体３ａが旋回するようになっている。エレクタ本体３ａの旋回中心はトンネル中心軸線Ｌ’に対して上方に偏位して配されている。
【００３５】
シールド本体１の後部に設置されたエレクタ本体３ａは、セグメントＳを把持するセグメント把持部１７を前後摺動自在に支承するエレクタヘッド８と、セグメント把持部１７をトンネル径方向（上下方向）及びトンネル前後方向に移動させる作動手段９とを備えている。この作動手段９は、リンク駆動部１０と、同リンク駆動部１０に直結され、同リンク駆動部１０に対して独立して上下動（トンネル径方向）可能な昇降シリンダ１１等とを組み合わせた複合作動機構と、同複合作動機構とは独立してセグメント把持部１７をトンネル前後方向に移動させるためのセグメント把持部駆動機構１８とを有している。
【００３６】
前記作動手段９のリンク駆動部１０は、エレクタ本体３ａの左右両側部に設けられており、リンク駆動シリンダ１２と平行リンク機構１３とを備えている。この平行リンク機構１３は第１〜第４リンク１３ａ〜１３ｄの端部間をピン結合させて、各リンク１３ａ〜１３ｄが相対的に回動可能とした平行四辺形をなす平行リンクからなり、第１及び第２リンク１３ａ，１３ｂのトンネル前方側端部に配される第３リンク１３ｃをエレクタ本体３ａに固設して、第１及び第２リンク１３ａ，１３ｂのトンネル前方側端部を静止対偶点としている。従って、第１及び第２リンク１３ａ，１３ｂの自由端は動対偶点となる。
【００３７】
前記リンク駆動シリンダ１２はトラニオン形シリンダからなり、そのロッド端がエレクタ本体３ａの前部寄りに固着されたシリンダ支持ブラケット１３ｅにピンを介して回動自在に枢着されると共に、単一の連結部材１４にトラニオン連結された前記リンク駆動シリンダ１２の本体が、第１リンク１３ａの両端部と前記連結部材１４を介して連結されている。
【００３８】
前記平行リンク機構１３の上記第４リンク１３ｄの後方端部には、筒状をなす案内部材１５を介して第４リンク１３ｄと平行に昇降シリンダ１１の本体が連結固定されている。この案内部材１５の内部には、昇降シリンダ１１の伸縮方向と同一方向に摺動する案内ロッド１６が嵌挿されている。昇降シリンダ１１のロッド端及び案内ロッド１６の下端は、エレクタヘッド８の上部にそれぞれ連結固定されている。前記リンク駆動シリンダ１２の伸縮により、平行リンク機構１３に連結された昇降シリンダ１１を所定の上下距離間を移動させると共に、同昇降シリンダ１１は、平行リンク機構１３の第４リンク１３ｄに支持された状態で独自に上下方向に伸縮するようになっている。
【００３９】
前記エレクタヘッド８のトンネル前方側端部には、セグメント把持用のセグメント把持部１７をトンネル軸方向に移動させる前後駆動用のセグメント把持駆動機構１８が固設されている。この把持駆動機構１８は、例えば図１に示すように、把持駆動モータ１８ａと、その駆動軸に連結され、エレクタヘッド８の下部に水平に支承されたボールねじ１８ｂと、同ボールねじ１８ｂに螺合するボールナットを有する摺動体１８ｃとを備えている。同摺動体１８ｃには、セグメント把持部１７が垂下支持されている。この把持駆動機構１８は、上記リンク駆動部１０及び昇降シリンダ１１に対して独自に作動する。
なお、図示例では前述のごとく把持駆動機構１８として把持駆動モータ１８ａを用いているが、この把持駆動モータ１８ａに代えて油圧シリンダ等を採用することもできる。
【００４０】
前記作動手段９は、前記複合作動機構を備えることにより小型化して、セグメント把持部１７のトンネル径方向に必要なストロークで伸長すると共に、トンネル掘進時には他の周辺作業機器と干渉しない極めてコンパクトな待機姿勢となるように収縮する。
【００４１】
上記のごとく構成された前記リンク駆動シリンダ１２、前記平行リンク機構１３、前記昇降シリンダ１１からなる複合作動機構に加えて前記把持駆動機構１８などを組み合わせたコンパクトな作動機構９としたことにより、エレクタ本体３ａの旋回中心をトンネル中心軸線Ｌ’に対して上方に偏位して配することができるようになり、セグメント把持時及び組立時に最大限のスペースを必要とするエレクタ本体３ａの下方の空間を確保することができると共に、エレクタ本体３ａの上方にはセグメント組立てに必要な最小限のスペースを有するセグメント把持空間が確保できる。
【００４２】
次に、本発明の特徴部をなすセグメント間隙調整装置２０の構造について説明する。
シールド本体１のガーダ１ｂの前方にあって、そのガーダ１ｂに平行に配されたガーダ１ｄの後部寄りのシールド本体１の内周面には、上記セグメント端拡縮シリンダ２１の本体がトンネル軸方向に揺動自在に支持されている。このセグメント端拡縮シリンダ２１の後方には、略四角筒状をなす筒状ケーシング２２がシールドジャッキ２の間の設置空間内のシールド本体１の内周面に配されている。この筒状ケーシング２２は、セグメント端把持用の把持部材２４を先端部に有するセグメント端把持用シリンダ２３を内包している。
【００４３】
前記筒状ケーシング２２の前端部は、取付ブラケット２５を介して前記セグメント端拡縮シリンダ２１のロッドに枢支されている。シールド本体１のガーダ１ｂの後方に突出して配された筒状ケーシング２２の後端部は、ガーダ１ｂに設けられた取付ブラケットにトラニオン連結部２２ａを介して揺動自在に支持されている。前記セグメント端拡縮シリンダ２１をトンネル径方向に伸縮させると、筒状ケーシング２２は、同ケーシング後端部のトラニオン連結部２２ａを揺動支点として、トンネル径方向の所定の距離の間を揺動する。
【００４４】
前記筒状ケーシング２２の内部には、前記セグメント端把持用シリンダ２３がトンネル軸方向の所定の距離を摺動自在に挿嵌されている。このセグメント端把持用シリンダ２３のロッド端は、前記筒状ケーシング２２内の後端部に回動自在に枢支されており、セグメント端把持用シリンダ２３の本体は、前記筒状ケーシング２２の内部を独自でトンネル軸方向に往復動するようになっている。このセグメント端把持用シリンダ２３の本体先端部には、セグメント端把持用の上記把持部材２４が設けられている。
【００４５】
前記把持部材２４は、前記セグメント端把持用シリンダ２３を伸長させることにより既設の対向するセグメントＳの自由端部を上下で把持するようになっている。前記セグメント端拡縮シリンダ２１をトンネル径方向に伸縮させると、筒状ケーシング２２のトラニオン連結部２２ａを揺動支点として、前記筒状ケーシング２２がトンネル径方向に所定の距離の間を揺動し、前記把持部材２４にトンネル径方向に必要なストロークを確保することができる。トンネル掘進時には、前記セグメント端把持用シリンダ２３を収縮させて前記把持部材２４をシールドジャッキ２の間の設置空間内にコンパクトな待機姿勢で納めることができる。
【００４６】
前記把持部材２４は、既設のセグメントＳ（上部セグメントＳ）の自由端部を上下に把持する略コ字状をなす凹部２４ａを有しており、その凹部２４ａの底面を上部セグメントＳの自由端部の前面に当接させて、同セグメントＳの自由端部を上下から把持する。本実施形態によれば、この把持部材２４は、前記セグメント端把持用シリンダ２３の先端部にピンを介して揺動自在に枢支されている。
【００４７】
前記セグメント端把持用シリンダ２３の先端部に揺動自在な把持部材２４を備えることにより、把持部材２４が上部セグメントＳの自由端部に当接するとき、過大な負荷に対して緩衝機能を与えることができ、上部セグメントＳの自由端部を上下に円滑に把持することができる。更には、把持部材２４が上部セグメントＳの自由端部を把持しようとするとき、前記把持部材２４の位置を修正して上部セグメントＳの自由端部を円滑に且つ確実に把持することができる。
【００４８】
上記セグメント間隙調整装置２０を備えることにより、単に把持部材２４により既設の対向する上部セグメントＳの自由端部を前面から上下で把持してトンネル径方向に前記セグメント端拡縮シリンダ２１により揺動させているため、上部セグメントＳと前記把持部材２４との間に大きな摩擦抵抗が発生することなく、前記セグメント端拡縮シリンダ２１の全ての作動力を上部セグメントＳに伝達することができるようになり、出力の低い小型のシリンダを使用することができる。
【００４９】
上記セグメント間隙調整装置２０は、例えばトンネル軸方向に沿って左右に所定の角度だけ位相をずらして千鳥状に組み立られるセグメントリングにあって、それぞれ同一形態のセグメントを底部セグメントＳの左右両端に連結する上部セグメントＳの自由端部が、自重でトンネル左右両方向に互い違いに倒れ込んだ状態で変形するようなセグメントの組立に好適である。前記セグメント端拡縮シリンダ２１と、前記筒状ケーシング２２と、前記セグメント端把持用シリンダ２３とを組み合わせて、前記把持部材２４によりセグメント端を把持する機構は、シールドジャッキ２の間の限られた狭小な空間内に構造を簡略化して組み付けることができると共に、前記把持部材２４により既設の上部セグメントＳの自由端部を無理なくトンネル内壁面に向けて持ち上げて拡張できると共に、トンネル内壁面から遠ざける方向に引き下げて縮径することができる。
【００５０】
なお、前記セグメント端把持用シリンダ２３を伸長させた状態で、前記筒状ケーシング２２のトラニオン連結部２２ａとセグメント端拡縮シリンダ２１の接続部との間の距離を、前記トラニオン連結部２２ａと把持部材２４との間の距離よりも大きくなるように前記トラニオン連結部２２ａの配置を設定すれば、前記セグメント端拡縮シリンダ２１の小さい作動力により、前記把持部材２４を相対的に大きい力でセグメント端を上下に把持移動させることができるようになり、前記セグメント端拡縮シリンダ２１を更に一層小型化することも可能となる。
【００５１】
次に、上記のごとく構成された本実施形態であるセグメント間隙調整装置２０の作動を図３〜図６を参照して説明する。図３及び図４はセグメントリングの組立状態を示す説明図であり、図５及び図６はシールド本体１の背面図である。
【００５２】
図３及び図４において、上記シールド本体１のセグメントエレクタ装置３を使用して、内周面に張出した平坦面部を有しており、同平坦面部の中央部にトンネルの軸心に沿って連続する下水道等の排水のための単一の排水溝が形成された断面異形状のインバート溝付きセグメントＳ１、セグメントＳ２〜Ｓ４を１セグメントリング分として、断面形状が円形をなすトンネル内壁面の底部から上部へ組み立てると共に、セグメントリングの剛性の低下を防止するため、セグメントＳ１〜Ｓ４が左右交互に千鳥状に組み立てる。そのため、トンネル底部に敷設される底部のセグメントＳ１のトンネル左右両側の接合端部Ｃ１，Ｃ２の高さを異ならせてあり、トンネル軸方向に隣接する底部セグメントＳ１は、左右の高さが反転している。
【００５３】
また、接合端部Ｃ１，Ｃ２は、互いにヒンジ構造となっており、キーセグメントとセグメントＳ３との接合端部もヒンジ構造である。キーセグメントとセグメントＳ２とは、互いに屈曲できないように連結され、全体として４分割３ヒンジの構造となっている。
【００５４】
図３に示すように、上部のセグメントＳ２，Ｓ３の組立が完了したのち、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントＳ４を既設の対向する上部セグメントＳ２，Ｓ３の間に押し込むにあたって、各セグメントＳ２，Ｓ３の自由端部間の間隙を調整する。このとき、左右の高さが異なる底部セグメントＳ１の左右接合端部Ｃ１，Ｃ２に、それぞれ同一形態の上部セグメントＳ２，Ｓ３を組み立てると、左右の上部セグメントＳ２，Ｓ３の重心位置Ｗ１，Ｗ２は、前記接合端部Ｃ１，Ｃ２の高さが低い左側の上部セグメントＳ２の重心位置Ｗ１が底部セグメントＳ１との接合端部Ｃ１に対してトンネル径方向外側になり、他方の上部セグメントＳ３の重心位置Ｗ２が底部セグメントＳ１との接合端部Ｃ２に対してトンネル径方向内側となるため、左側の上部セグメントＳ２の自由端部は外側に倒れ込み、右側の上部セグメントＳ３の自由端部は内側に倒れ込む。
【００５５】
図４は、図３に示すセグメントリングに続いて組み立てられるセグメントリングの組立状態を示している。トンネル方向に隣接するセグメントリングを組み立てるときの各セグメントＳ１〜Ｓ３は、上述のごとく互い違いとなるように千鳥状に配されるため、図４に示すように左右の上部セグメントＳ２，Ｓ３の底部セグメントＳ１に対する接合位置Ｃ１，Ｃ２は、図３に示す接合位置Ｃ１，Ｃ２とは左右が逆となる。そのため、前記接合端部Ｃ１，Ｃ２の高さが高くなった左側の上部セグメントＳ２の重心位置Ｗ１は底部セグメントＳ１との接合端部Ｃ１に対してトンネル径方向内側になり、他方の上部セグメントＳ３の重心位置Ｗ２は底部セグメントＳ１との接合端部Ｃ２に対してトンネル径方向外側となるため、左側の上部セグメントＳ２の自由端部は内側に倒れ込み、右側の上部セグメントＳ３の自由端部は外側に倒れ込む。
【００５６】
図３に示す上部セグメントＳ２，Ｓ３の間隙調整にあたっては、図５に示すようにシールド本体１の後部に設けられた旋回モータ４の回転駆動によりエレクタ本体３ａを左方向に旋回させ、セグメントＳ４を上部セグメントＳ２，Ｓ３間に押し込むとき、２基の上記セグメント端把持用シリンダ２３を伸長させて、上部セグメントＳ２，Ｓ３の自由端部に接近させ、同セグメント端把持用シリンダ２３の先端部に設けられた把持部材２４により、上部セグメントＳ２，Ｓ３の自由端部を前面から上下で把持する。
【００５７】
次いで、セグメント端拡縮シリンダ２１の伸縮により筒状ケーシング２２のトラニオン連結部２２ａを揺動支点として、セグメント端把持用シリンダ２３を介して把持部材２４を揺動させ、図３に示すように自重でトンネルの内側方向に倒れ込んで収縮した一方の上部セグメントＳ２の自由端部をトンネル径方向に押し上げて拡張すると共に、自重でトンネル外側方向に倒れ込んで拡開した他方の上部セグメントＳ３の自由端部をトンネル径方向に引き込んで縮径する。こうして、上部セグメントＳ２，Ｓ３の自由端部の間の空所に新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントＳ４の組立に必要な間隙を確保する。
【００５８】
一方、図４に示す上部セグメントＳ２，Ｓ３の間隙調整にあたっては、各セグメントＳ１〜Ｓ３は、図３に示す各セグメントＳ１〜Ｓ３に対して互い違いとなるように千鳥状に配されるため、図６に示すようにシールド本体１のエレクタ本体３ａを右方向に旋回させたのち、上述のごとく２基の上記セグメント端把持用シリンダ２３の先端部に設けられた把持部材２４で、上部セグメントＳ２，Ｓ３の自由端部を前面から上下で把持してトンネル径方向に揺動する。
【００５９】
図４に示すように、自重でトンネルの内側方向に倒れ込んで収縮した一方の上部セグメントＳ２の自由端部をトンネル径方向に押し上げて拡張すると共に、自重でトンネル外側方向に倒れ込んで拡開した他方の上部セグメントＳ３の自由端部をトンネル径方向に引き込んで縮径する。
【００６０】
このように、自重でトンネル左右両側に互い違いに拡縮した状態で変形した既設の対向するセグメントＳ２，Ｓ３の自由端部を真円に近く補正して、その間隙を適正な寸法に容易に調整することができ、新設セグメントリングの最後に組み込むセグメントＳ４との相互干渉を防止して、セグメントリングの組付けを円滑に且つ効率的に行うことができる。また、多種多様な直線施工や曲線施工による小口径トンネルの覆工にあたっても、エレクタ本体３ａの狭小な作動空間内で、円滑に且つ効率的なセグメント間隙調整及びセグメント組立作業が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態であるセグメント間隙調整装置を備えたシールド掘進機のシールド本体を概略的に示す側面図である。
【図２】同セグメント間隙調整装置を示す断面拡大図である。
【図３】セグメントリングの組立状態を示す説明図である。
【図４】図３のセグメントリングに続いて組み立てられる次のセグメントリングの組立状態を示す説明図である。
【図５】上部セグメント間の間隙調整を説明するためのシールド本体の背面図である。
【図６】図５の次の上部セグメント間の間隙調整を説明するためのシールド本体の背面図である。
【符号の説明】
１              シールド本体
１ａ            継手
１ｂ，１ｄ      ガーダ
１ｃ            円孔
２              シールドジャッキ
３              セグメントエレクタ装置
３ａ            エレクタ本体
４              旋回モータ
４ａ            ピニオン
５              排土管
６              テールシール
７              軸受け
７ａ            リングギヤ
８              エレクタヘッド
９              作動手段
１０            リンク駆動部
１１            昇降シリンダ
１２            リンク駆動シリンダ
１３            平行リンク機構
１３ａ〜１３ｄ  第１〜第４リンク
１３ｅ          シリンダ支持ブラケット
１４            連結部材
１５            案内部材
１６            案内ロッド
１７            セグメント把持部
１８            セグメント把持駆動機構
１８ａ          把持駆動モータ
１８ｂ          ボールねじ
１８ｃ          摺動体
２０            セグメント間隙調整装置
２１            セグメント端拡縮シリンダ
２２            筒状ケーシング
２３            セグメント端把持用シリンダ
２４            把持部材
２４ａ          凹部
２５            取付ブラケット
Ｓ              セグメント
【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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