(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に拡張する上下フレーム間に上下フレームを拡縮するジャッキを設け、セグメント組立完了後のセグメントに上下フレームが位置したときジャッキを伸張させて上下フレームで上記セグメントの形状を確保するための形状保持装置において、組立完了後のセグメントの厚さが変化したとき、上記ジャッキのストロークを変えず、上下フレームのいずれか一方又は両方の高さ方向の長さを可変に調整する高さ調整手段を、上下フレームに設けたことを特徴とする形状保持装置。
【請求項２】
上記高さ調整手段は、上下にテレスコピック状に伸縮する伸縮部と、伸縮部を縮退した長さで固定する縮退側固定部材と、伸縮部を伸張した長さで固定する伸張側固定部材とを備える請求項１記載の形状保持装置。
【請求項３】
上記縮退側固定部材は、上記伸縮部の外周部と内周部とに設けられ伸縮部を縮めたとき上下に重なって締結される一対のフランジからなる請求項２記載の形状保持装置。
【請求項４】
伸張側固定部材は、上記伸縮部を伸張させて上記フランジ同士が離間したとき上記フランジ間に設けられるパネル部材からなる請求項３記載の形状保持装置。
【請求項５】
上記フランジの一方に取り付けられ上記伸縮部が縮退しているとき上記パネル部材をフランジに臨んで固定しておくパネル仮設部材を備えた請求項１〜４いずれかに記載の形状保持装置。
【請求項６】
上記パネル仮設部材は、上記パネル部材を固定する面を上記フランジのフランジ面と面一に形成され、一対のフランジ間にパネル部材を設けるとき、パネル部材をガイドするように構成された請求項５記載の形状保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメント組立完了後のセグメントの形状を確保するための形状保持装置に係り、特にセグメントの厚さの変化に対応できる形状保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にシールド掘進機で掘削された坑道は、その内周に沿ってセグメントが組み立てられ、そのセグメントの裏側に裏込材を注入してセグメントを固定するが、裏込材が固化するまで、坑道の形状を保持しなければならない。
【０００３】
そこで、シールド掘進機には、坑道の内周に沿って組み立てられたセグメントの内周面を押圧保持する形状保持装置が設けられている。
【０００４】
形状保持装置は、上下に拡縮自在に形成されており、坑道の内周面に組み立てられたセグメントの上下の内周面を押圧保持するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１０３９７号公報
【特許文献２】実公平７−４７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、トンネルを分岐させる時などシールド掘進機で構築したトンネル壁を地中で開削する工法が開発され始めている。この工法を用いる場合、開削時のトンネル強度を確保するためにセグメントの厚さを他の工区より厚くする必要があるが、在来工法では同一のトンネルでセグメントの厚さを変えるようなことはなく、セグメントの厚さの変化に対応できる形状保持装置は存在しないという問題があった。すなわち、セグメントの厚さを変化させる場合、シールドフレームの内径でトンネル壁の外径が決定されるため、トンネル壁の内径を変化させることとなり、内径が小さなトンネル壁と内径が大きなトンネル壁とを同一の形状保持装置で保持することとなるが、トンネル壁の内径差が大きい場合、形状保持装置の上下伸縮用のジャッキをストロークの長いものにしてトンネル壁の内径差に対応しようとすると、内径が大きなトンネル壁でジャッキを最大伸張させるとき、ジャッキのロッドに過大な横力が作用してしまい、ジャッキがもたないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セグメントの厚さが変化してもセグメントの形状を確保でき、セグメントの厚さの変化に対応できる形状保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、上下方向に拡張する上下フレーム間に上下フレームを拡縮するジャッキを設け、セグメント組立完了後のセグメントに上下フレームが位置したときジャッキを伸張させて上下フレームで上記セグメントの形状を確保するための形状保持装置において、組立完了後のセグメントの厚さが変化したとき、上記ジャッキのストロークを変えず、上下フレームのいずれか一方又は両方の高さ方向の長さを可変に調整する高さ調整手段を、上下フレームに設けたものである。
【０００９】
上記高さ調整手段は、上下にテレスコピック状に伸縮する伸縮部と、伸縮部を縮退した長さで固定する縮退側固定部材と、伸縮部を伸張した長さで固定する伸張側固定部材とを備えるとよい。
【００１０】
上記縮退側固定部材は、上記伸縮部の外周部と内周部とに設けられ伸縮部を縮めたとき上下に重なって締結される一対のフランジからなるとよい。
【００１１】
伸張側固定部材は、上記伸縮部を伸張させて上記フランジ同士が離間したとき上記フランジ間に設けられるパネル部材からなるとよい。
【００１２】
上記フランジの一方に取り付けられ上記伸縮部が縮退しているとき上記パネル部材をフランジに臨んで固定しておくパネル仮設部材を備えるとよい。
【００１３】
上記パネル仮設部材は、上記パネル部材を固定する面を上記フランジのフランジ面と面一に形成され、一対のフランジ間にパネル部材を設けるとき、パネル部材をガイドするように構成されるとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セグメントの厚さが変化してもセグメントの形状を確保でき、セグメントの厚さの変化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図５に示すように、形状保持装置１は、上下方向に拡張する上下フレーム２、３間に上下フレーム２、３を拡縮するジャッキ４を設けて構成されており、セグメント組立完了後のセグメント５に上下フレーム２、３が位置したときジャッキ４を伸張させて上下フレーム２、３でセグメント５の形状を確保するようになっている。上部フレーム２は、幅方向に延びて形成され、複数のセグメント５で形成されるトンネル壁６の上部内周面７に当接される上部当接部８と、上部当接部８の両端から垂下して形成され下部フレーム３と上下スライド自在に係合される上部支柱部９と、上部支柱部９に幅方向内側に延びて設けられシールドフレームＳの後方から延出された後方デッキ１０にローラ１１を介して前後走行可能に載置される内梁部１２とを備えて構成されている。上部当接部８は、セグメント５の厚さが最も薄いときのトンネル壁６の上部内周面７に沿うように湾曲して形成されており、セグメント５を幅広い面で受けるようになっている。
【００１７】
下部フレーム３は、トンネル壁６の下部内周面１３に当接される下部当接部１４と、下部当接部１４の両端に脱着可能に設けられ上方に延びて上部フレーム２の上部支柱部９に上下スライド自在に係合される下部支柱部１５とを備えて構成されている。下部当接部１４は、上部当接部８と同様にセグメント５の厚さが最も薄いときのトンネル壁６の下部内周面１３に沿うように湾曲して形成されており、セグメント５を幅広い面で支えるようになっている。
【００１８】
ジャッキ４は、従来のジャッキ（図示せず）と略同等のストローク及びロッド径に形成されており、セグメント５から受ける荷重に対して必要十分の最適な強度に形成されている。すなわち、ジャッキ４は、セグメント５の厚さが最も薄いとき伸張してセグメント５を支え、又は縮退して後方デッキ１０上に内梁部１２を載置させるのに必要最小限のストローク及びロッド径に形成されており、セグメント５の厚さの差を吸収するようなストロークの変更はなされていない。
【００１９】
また、上部フレーム２には、組立完了後のセグメント５の厚さが変化したとき、ジャッキ４のストロークを変えず、上部フレーム２の高さ方向の長さを可変に調整する高さ調整手段１６が予め設けられている。
【００２０】
図２、図３及び図４に示すように、高さ調整手段１６は、上部フレーム２に形成され上下にテレスコピック状に伸縮する伸縮部１７と、伸縮部１７を縮退した長さで固定する縮退側固定部材１８と、伸縮部１７を伸張した長さで固定する伸張側固定部材１９とを備えて構成されている。具体的には、伸縮部１７は、上部支柱部９を上下に分断すると共に、一方の切断端に他方の切断端内にスライド自在に嵌入される内周部２０を設けて形成されている。図２及び図３に示すように、縮退側固定部材１８は、伸縮部１７の内周部２０と、内周部２０を嵌入させる外周部２１とに設けられ伸縮部１７を縮めたとき上下に重なって締結される一対のフランジ２２、２３からなる。フランジ２２、２３は、それぞれ平面視矩形状に形成されている。伸張側固定部材１９は、伸縮部１７を伸張させてフランジ２２、２３同士が離間したときフランジ２２、２３間に設けられるパネル部材２４、２５からなる。パネル部材２４、２５は、矩形板状に形成された鋼材からなり、フランジ２２、２３間に設けられるとき、フランジ２２、２３の四辺にそれぞれ起立して締結されるようになっている。パネル部材２４、２５は、上下のセグメント５の厚さの差、すなわち、トンネル壁６の内径差と同じ高さに設定されており、フランジ２２、２３間に設けたとき、上部フレーム２をトンネル壁６の内径差だけ延ばすようになっている。また、パネル部材２４、２５は、伸縮部１７が縮退しているとき、パネル仮設部材２６、２７を介してフランジ２２、２３に臨んで固定されるようになっている。
【００２１】
パネル仮設部材２６、２７は、上側のフランジ２２の外周端にフランジ２２の延長方向に延びて設けられており、フランジ２２のフランジ面（図示せず）と面一に形成されると共にパネル部材２４、２５の上端面２８を固定するための固定面２９を有する。具体的には、パネル仮設部材２６、２７は、固定面２９にパネル部材２４、２５の上端面２８を当接させてパネル部材２４、２５にボルト等で締結されるように形成されている。固定面２９は、一対のフランジ２２、２３間にパネル部材２４、２５を設けるとき、パネル部材２４、２５をフランジ２２、２３間に向けてガイドするように構成されている。また、伸縮部１７が縮退しているときパネル部材２４、２５は、その下端部を取付プレート３０、３１を介して上部フレーム２の各部に締結されており、縮退した上部フレーム２と一体となっている。
【００２２】
図８及び図１０に示すように、高さ調整手段１６は、伸縮部１７を伸縮させるとき、伸縮部１７の上側の上部フレーム２を支持するための受け架台３２と、上下に離間したフランジ２２、２３間にパネル部材２４、２５を設けるとき、パネル部材２４、２５をフランジ２２、２３間に送る送り装置３３とを有する。
【００２３】
受け架台３２は、上部当接部８直下の後方デッキ１０上に載置した状態で、上部フレーム２を降下させたとき、上部当接部８を支持するようになっており、このようにして上側のフランジ２２の高さを固定することで、フランジ２２、２３間からパネル部材２４、２５を取り外せるようにすると共に、ジャッキ４による上下フランジ２２、２３の相対移動（近接離間）を可能とする。また特に、上述のように上部当接部８を受け架台３２で支持しつつジャッキ４を縮退させて後方デッキ１０上に上部フレーム２を載置したとき、受け架台３２は、上下のフランジ２２、２３をパネル部材２４、２５の高さと同じ長さだけ離間させるように高さを設定されている。
【００２４】
送り装置３３は、下側のフランジ２３に着脱自在に取り付けられる基部３４と、基部３４にフランジ２３の延長方向に沿ってスライド自在に設けられパネル部材２４、２５をガイドするためのガイドロッド３５と、ガイドロッド３５と平行に延びて基部３４に螺合され、パネル部材２４、２５をフランジ２２、２３間に向けて押し込むための押込ボルト３６とを備えて構成されている。基部３４は、下側のフランジ２３の外周端にフランジ２３の延長方向に延びて取り付けられる延出部３７と、延出部３７の延出端に起立して設けられる起立部３８とからなる。延出部３８は、フランジ２３のフランジ面と面一に形成されると共にパネル部材２４、２５の下端面４１をスライドさせるためのガイド面３９を有する。起立部３８には、ガイドロッド３５がスライド自在に挿通されると共に、押込ボルト３６が水平方向に貫通して螺合されている。
【００２５】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２６】
図７及び図８に示すように、セグメント５の厚さが厚い工区から薄い工区に移行する場合、後方デッキ１０上で形状保持装置１を走行させ、形状保持装置１をセグメント５の厚さの薄い工区に移動させたのち、ジャッキ４を伸張させて上部フレーム２を上昇させる。このとき、ジャッキ４はセグメント５の厚さの差に対応するようにストロークを決定されていないため、上部フレーム２がセグメント５に届くことはない。この状態で上部フレーム２直下の後方デッキ１０上に受け架台３２を載置すると共にフランジ２２、２３同士の締結を解除し、ジャッキ４を縮退させる。これにより、上側のフランジ２２の高さを保ちつつ下側のフランジ２３を降下させることができ、図９に示すように、フランジ２２、２３同士を離間させることができる。上部フレーム２が後方デッキ１０上に載置されたら、後方デッキ１０に伸縮部１７周辺の作業を行うための仮足場４０を設置し、図１０に示すように、下側のフランジ２３とパネル部材２４、２５とに送り装置３３を取り付ける。このとき、上部フレーム２が後方デッキ１０上に載置されることで、上下のフランジ２２、２３はパネル部材２４、２５の高さと同じ長さだけ正確に離間される。また、パネル部材２４、２５は、上側のフランジ２２から延出するパネル仮設部材２６、２７の下面（固定面２９）に吊り下げられるようにして取り付けられているため、上下のフランジ２２、２３間の外側に取付時の姿勢と同じ姿勢で位置されることとなる。
【００２７】
この後、パネル仮設部材２６、２７に対するパネル部材２４、２５の固定を解除し、パネル部材２４、２５を送り装置３３でフランジ２２、２３間の隙間に送る。具体的には、送り装置３３の基部３４を下側のフランジ２３の外周端にボルト等で取り付け、ガイドロッド３５の一端をパネル部材２４、２５に溶接又は螺合等の方法で取り付けた後、パネル仮設部材２６、２７とパネル部材２４、２５との締結を解除する。パネル部材２４、２５は、下端面４１を送り装置３３のガイド面３９に当接されると共に上端面２８をパネル仮設部材２６、２７の固定面２９に当接されているため、締結を解除されても動くことはない。パネル部材２４、２５をフランジ２２、２３間に送るときは、押込ボルト３６を回転させてパネル部材２４、２５をフランジ２２、２３側に押し込む。押込ボルト３６に押されたパネル部材２４、２５は、上下両端面２８、４１をパネル仮設部材２６、２７と送り装置３３とにガイドされると共に、ガイドロッド３５を介して送り装置３３の基部３４にガイドされるため、傾くことなく安定してフランジ２２、２３間の隙間に送られることとなる。
【００２８】
この後、上下のフランジ２２、２３とそれぞれのパネル部材２４、２５とをボルト等で締結すると共に、フランジ２２、２３の四隅で隣接するパネル部材２４、２５同士をボルト等で締結して伸縮部１７を伸張した状態に固定する。これにより、図１０に示すように、上部フレーム２の高さを嵩上げすることができる。このようにして伸縮部１７の伸張作業が完了したら、受け架台３２を撤去する。また、セグメント５の厚さが薄くなるとセグメント５の内周面の曲率も大きくなり、上下フレーム２、３の上部当接部８及び下部当接部１４の曲率と一致しなくなるため、図１１に示すように、上部当接部８の上面にテーパアタッチメント４３を取り付けて上部当接部８の当接面の曲率を調整すると共に、図６に示すように、下部当接部１４の下面にテーパアタッチメント４３を取り付けて下部当接部１４の当接面の曲率を調整する。またさらに、仮足場４０を撤去する。これにより、図１２及び図６に示すようにジャッキ４を通常通り伸張させることで、セグメント５を保持することができ、ジャッキ４のストロークを変えずともセグメント５の厚さの差に対応することができる。
【００２９】
また、伸縮部１７の縮退は、上述と同様に受け架台３２上に上部フレーム２を載せたのち、上下フランジ２２、２３からパネル部材２４、２５を取り外してフランジ２２、２３の外側に移動させると共にそのパネル部材２４、２５をパネル仮設部材２６、２７に締結し、ジャッキ４を伸張させて上下フランジ２２、２３を重ね合わせ、しかるのち、上下フランジ２２、２３を締結することで容易になし得る。
【００３０】
このように、組立完了後のセグメント５の厚さが変化したとき、ジャッキ４のストロークを変えず、上部フレーム２の高さ方向の長さを可変に調整する高さ調整手段１６を、予め上部フレーム２に設けたため、セグメント５の厚さが変化しても高さ調整手段１６で上部フレーム２の高さ方向の長さを調整することでセグメント５の形状を確保でき、ジャッキ４のストロークによることなく、セグメント５の厚さの変化に対応することができる。
【００３１】
高さ調整手段１６は、上下にテレスコピック状に伸縮する伸縮部１７と、伸縮部１７を縮退した長さで固定する縮退側固定部材１８と、伸縮部１７を伸張した長さで固定する伸張側固定部材１９とを備えるものとしたため、上部フレーム２の高さ方向の長さを所定の長さに確実に調整することができる。
【００３２】
縮退側固定部材１８は、伸縮部１７の外周部２１と内周部２０とに設けられ伸縮部１７を縮めたとき上下に重なって締結される一対のフランジ２２、２３からなるものとしたため、伸縮部１７を縮退した所定の長さに簡単な構造で確実に固定することができる。
【００３３】
伸張側固定部材１９は、伸縮部１７を伸張させてフランジ２２、２３同士が離間したときフランジ２２、２３間に設けられるパネル部材２４、２５からなるものとしたため、伸縮部１７を伸張した所定の長さに簡単な構造で確実に固定することができる。
【００３４】
また、上側のフランジ２２に取り付けられ伸縮部１７が縮退しているときパネル部材２４、２５をフランジ２２に臨んで固定しておくパネル仮設部材２６、２７を備えたため、伸縮部１７を伸縮する度に１個１００〜１５０Ｋｇの重量があるパネル部材２４、２５を伸縮部１７まで運び、又は回収する手間を省くことができ、伸縮部１７を効率よく伸縮させることができる。
【００３５】
パネル仮設部材２６、２７は、パネル部材２４、２５を固定する固定面２９をフランジ２２のフランジ面と面一に形成され、一対のフランジ２２、２３間にパネル部材２４、２５を設けるとき、固定面２９でパネル部材２４、２５をガイドするように構成されたため、フランジ２２、２３間とパネル仮設位置との間でパネル部材２４、２５を容易に移動させることができ、伸縮部１７を効率よく伸縮させることができる。
【００３６】
なお、高さ調整手段１６は上部フレーム２に設けるものとしたが、下部フレーム３に設けてもよく、上部フレーム２と下部フレーム３の両方に設けてもよい。
【００３７】
また、パネル仮設部材２６、２７は上側のフランジ２２に設けるものとしたが、下側のフランジ２３に設けてもよい。この場合、上側のフランジ２２に送り装置３３を設けるとよい。
【００３８】
受け架台３２は、伸縮部１７の上側の上部フレーム２を支持するものとしたが、伸縮部１７が下部フレーム３に形成される場合、伸縮部１７の下側の下部フレーム３を支持するものにするとよい。
【００３９】
また、受け架台３２は、上下に伸縮する受け用ジャッキ（図示せず）としてもよい。この場合、フランジ２２、２３同士の締結を解除したのち、受け用ジャッキを伸縮させることでフランジ２２、２３同士を離間させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す形状保持装置の正面断面図である。
【図２】高さ調整手段の斜視図である。
【図３】高さ調整手段の正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】図１の側面図である。
【図６】セグメントの厚さが薄くなったときの形状保持装置の正面断面図である。
【図７】セグメントの厚さが厚いときの形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【図８】セグメントの厚さが薄くなったとき、高さ調整手段で上部フレームの高さを調整する第１工程の形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【図９】高さ調整手段で上部フレームの高さを調整する第２工程の形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【図１０】高さ調整手段で上部フレームの高さを調整する第３工程の形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【図１１】高さ調整手段で上部フレームの高さを調整する第４工程の形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【図１２】高さを調整した上部フレームでセグメントを保持する形状保持装置の要部拡大正面断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  形状保持装置
２  上部フレーム
３  下部フレーム
４  ジャッキ
５  セグメント
１６  高さ調整手段
１７  伸縮部
１８  縮退側固定部材
１９  伸張側固定部材
２０  内周部
２１  外周部
２２  フランジ（上側のフランジ）
２３  フランジ（下側のフランジ）
２４  パネル部材
２５  パネル部材
２６  パネル仮設部材
２７  パネル仮設部材
２９  固定面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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