(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機の推進ジャッキのロッド端に装着しているスプレッダと既設セグメントの前端面との間に前面がトンネル周方向に一端側から他端側に向かって後方に傾斜したテーパ面に形成しているライナ部材とトンネル周方向に回転可能な転動部材とを、上記ライナ部材を既設セグメント側にし且つ該ライナ部材の後方への傾斜方向をローリング修正方向に向けた状態にして介在させたのち、推進ジャッキを伸長させることにより該推進ジャッキの推進力の一部を上記ライナ部材のテーパ面の傾斜方向に作用させて転動部材を介して推進ジャッキと共にシールド掘削機をその機軸を中心としてローリング修正方向に回動させることを特徴とするシールド掘削機のローリング修正方法。
【請求項２】
既設セグメントの前端面に沿って円弧状に湾曲していると共に前面をトンネル周方向の一端から他端に向かって後方に傾斜した傾斜面に形成しているライナ部材と、このライナ部材のテーパ面側に配設されてトンネル周方向に回転可能な転動部材とからなり、上記ライナ部材の一端から他端に向かうテーパ面方向をローリング修正に向けて該ライナ部材のテーパ面に重ね合わせた転動部材と共にシールド掘削機の推進ジャッキのスプレッダと上記既設セグメントとの間に介在させるように構成していることを特徴としたシールド掘削機のローリング修正装置。
【請求項３】
転動部材はローラであって、このローラを複数本トンネル周方向に湾曲した円弧状枠に所定間隔毎に軸支し、これらのローラをライナ部材のテーパ面に接した状態にして該円弧状枠をライナ部材のテーパ面に重ね合わせると共に円弧状枠から前方に突出したローラの前周面に推進ジャッキのスプレッダを圧接させるように構成していることを特徴とする請求項２に記載のローリング修正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘進中において発生するシールド掘削機のローリングを掘進中に修正するシールド掘削機のローリング修正方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘削機によるトンネルの掘削は、カッタヘッドを切羽面に押し付けながら回転させる一方、スキンプレートの後部内に配設している複数本の推進ジャッキをセグメントの前端面に反力をとって伸長させることにより行われるものであるが、カッタヘッドの回転駆動機構にはカッタヘッドの回転方向と反対方向の力が作用してシールド掘削機がカッタヘッドと反対方向に回転する所謂ローリングが発生し、トンネルの掘進作業に悪影響を及ぼすことになる。
【０００３】
このようなローリングを修正する方法としては、従来から、ローリングが発生した時にカッタヘッドを反対方向に回転させることによってシールド掘削機をローリング方向と反対方向に回動させて元の状態に復帰させる方法や、推進ジャッキを前端から後端に向かってローリング方向に傾斜させたのち、セグメントの前端面に反力をとってシールド掘削機を推進させると共にその推進力の一部をローリング方向と反対方向に作用させることによりローリング修正を行う方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のローリング修正方法によれば、掘削地盤の土質によってはスリップ等が発生してローリングの修正が困難な場合が生じると共にローリング修正時にはトンネル掘削が一旦中断されるので作業能率が低下するという問題点があり、後者のローリング修正方法によれば、全ての推進ジャッキをローリング修正方向に一斉に且つ同一傾斜角度でもって傾斜させる機構を必要とし、スキンプレート内の狭い空間にこのような機構を配設すれば円滑な作業の妨げになる等の問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シールド掘削機にローリング修正装置を組み込んでおくことなく、ローリングが生じた時に簡単且つ確実にローリングの修正を可能にするシールド掘削機のローリング修正方法とこの方法を実施するための装置を提供するにある。
【０００６】
【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のシールド掘削機のローリング修正方法は、請求項１に記載したように、シールド掘削機の推進ジャッキのロッド端に装着しているスプレッダと既設セグメントの前端面との間に前面がトンネル周方向に一端側から他端側に向かって後方に傾斜したテーパ面に形成しているライナ部材とトンネル周方向に回転可能な転動部材とを、上記ライナ部材を既設セグメント側にし且つ該ライナ部材の後方への傾斜方向をローリング修正方向に向けた状態にして介在させたのち、推進ジャッキを伸長させることにより該推進ジャッキの推進力の一部を上記ライナ部材のテーパ面の傾斜方向に作用させて転動部材を介して推進ジャッキと共にシールド掘削機をローリング修正方向に機軸回りに回動させることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記方法を実施するためのシールド掘削機のローリング修正装置であって、既設セグメントの前端面に沿って円弧状に湾曲していると共に前面をトンネル周方向の一端から他端に向かって後方に傾斜した傾斜面に形成しているライナ部材と、このライナ部材のテーパ面側に配設されてトンネル周方向に回転可能な転動部材とからなり、上記ライナ部材の一端から他端に向かうテーパ面方向をローリング修正に向けて該ライナ部材のテーパ面に重ね合わせた転動部材と共にシールド掘削機の推進ジャッキのスプレッダと上記既設セグメントとの間に介在させるように構成している。
【０００８】
また、上記請求項２に記載したローリング修正装置において、請求項３に係る発明は、転動部材の好ましい構造に関するものであって、転動部材はローラからなり、このローラを複数本トンネル周方向に湾曲した円弧状枠に所定間隔毎に軸支し、これらのローラをライナ部材のテーパ面に接した状態にして該円弧状枠をライナ部材のテーパ面に重ね合わせると共に円弧状枠から前方に突出したローラの前周面に推進ジャッキのスプレッダを圧接させるように構成している。
【０００９】
【作用】
シールド掘削機にローリングが発生すると、推進ジャッキを収縮させてそのスプレッダを既設セグメントの前端面から離間させ、この離間部分にライナ部材と転動部材とを介在させる。この際、一端から他端に向かって後方に傾斜するテーパ面方向をローリング修正方向に向けた状態にして該ライナ部材を既設セグメントの前端面に重ね合わせる一方、転動部材に推進ジャッキのスプレッダを当接させ、ライナ部材と転動部材とをセグメントの前端面とシールド掘削機のスプレッダとで挟着させた状態にする。この状態にして推進ジャッキを伸長させると、該推進ジャッキの推進力の一部がライナ部材のテーパ面の下り傾斜方向に作用して転動部材がその方向に回転しながら推進ジャッキをローリング修正方向に移動させ、シールド掘削機が推進ジャッキの移動に伴って機軸回りに回動してローリングの修正が行われる。
【００１０】
また、請求項３に記載したように、上記転動部材としてローラを用い、このローラを複数本、トンネル周方向に湾曲した円弧状枠に所定間隔毎に軸支し、これらのローラをライナ部材のテーパ面に接した状態にして該円弧状枠をライナ部材のテーパ面に重ね合わせると共に円弧状枠から前方に突出したローラの前周面に推進ジャッキのスプレッダを圧接させるように構成しておけば、ライナ部材と円弧状枠とを重ね合わせた状態にすることによって、同一径を有する複数個のローラをトンネル周方向に回転可能に向けた状態にして既設セグメントと推進ジャッキのスプレッダとの間にライナ部材と共に簡単に介在させることができると共に数本のローラをライナ部材のテーパ面と推進ジャッキのスプレッダとで挟持させた状態にすることができる。
【００１１】
従って、ライナ部材のテーパ面の後方への下り傾斜方向に作用する推進ジャッキの推進力の分力によってローラがライナ部材のテーパ面を転動して円弧状枠全体がローリング修正方向に移動すると共にローラの転動によって推進ジャッキがその転動方向に移動させられ、テーパ面の傾斜度が小さい場合であっても確実にローリング修正を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例を図面について説明すると、ローリング修正装置は、図５〜図７に示すように既設セグメントＳの前端面に沿って円弧状に湾曲している金属板製のライナ部材１と、このライナ部材１の前面に接してトンネル周方向に転動する鉄製ローラよりなる複数本の転動部材２とから構成されている。上記ライナ部材１は、外周縁と内周縁間の幅を全長に亘って同一幅で且つ既設セグメントＳの内外周面間の厚さよりも僅かに幅広く形成してあり、図１、図２に示すように後面全面を平坦面に形成していると共に長さ方向の一端から他端に向かって薄肉に形成することにより前面を一端から他端に向かって後方に傾斜したテーパ面1aに形成している。
【００１３】
一方、ローラよりなる転動部材２は図３、図４及び図７に示すように、上記ライナ部材１と同一湾曲度でもってトンネル周方向に円弧状に湾曲している円弧状枠３に、長さ方向に所定間隔毎に軸支されている。この円弧状枠３はライナ部材１の内外周縁と略々同一長さを有する円弧状に湾曲した内外枠部3a、3bの両端間を同一長さの固定端枠部3c、3cによって固着してライナ部材１と正面、略々同一形状に形成してなり、該内外枠部3a、3bに長さ方向に小間隔毎に軸受孔４、５を穿設して内外方向に対向する各対の軸受孔４、５に上記転動部材２の両端面中央部から突設している中心軸2a、2bをそれぞれ回転自在に挿嵌、支持している。さらに、ローラからなる転動部材２の直径は円弧状枠３の厚みよりも大きい寸法に形成されてあり、その前後周部を円弧状枠３の前後端面からそれぞれ突出させている。
【００１４】
シールド掘削機Ａは図５に示すように、前端開口部に駆動モータ10によって回転駆動されるカッタヘッド11を配設した前胴部12と、この前胴部12の後端に前端を中折れピン（図示せず）を介して屈折自在に連結している後胴部13とを有し、公知のように、該後胴部13の後部内周面に周方向に所定間隔毎に複数本の推進ジャッキ14を装着してこの推進ジャッキ14の前後方向に伸縮するロッド端に取付けたスプレッダ15を上記既設セグメントＳの前端面に当接させ、上記カッタヘッド11を回転させながら推進ジャッキ14を伸長させることにより、既設セグメントＳに推進反力をとってシールド掘削機Ａを掘進させるように構成している。
【００１５】
シールド掘削機Ａによってトンネルを掘進中に、切羽地盤を掘削するカッタヘッド11の回転反力がシールド掘削機Ａの胴部12、13に作用してシールド掘削機Ａがカッタヘッド11の回転方向に対して逆方向にローリングする。このローリングを上記ローリング修正装置によって修正するものである。この修正方法を具体的に説明すると、まず、推進ジャッキ14のロッドを前方に収縮させてそのスプレッダ15と既設セグメントＳの前端面との間に上記ライナ部材１と複数本の転動部材２を配設している円弧状枠３とを重ね合わせた状態にして介装する。この際、これらのライナ部材１と円弧状枠３とは、全ての推進ジャッキ14に対応させて設ける必要はなく、推進に使用する所望本数の推進ジャッキ14のスプレッダ15と既設セグメントＳとの間に介在させればよい。
【００１６】
ライナ部材１と円弧状枠３は、ライナ部材１の平坦な後面を既設セグメントＳの前端面に向け、このライナ部材１のテーパ面1aに円弧状枠３を重ね合わせて該円弧状枠３に設けている転動部材２の後側周面をテーパ面1aの傾斜方向に転動可能に接触させ、さらに、一端から他端に向かって後方に傾斜している上記テーパ面1aの傾斜面方向をローリング修正方向に向けて該ライナ部材１の後面を既設セグメントＳの前端面に、円弧状枠３の前面から突出している複数個の転動部材２の前側周面に推進ジャッキ14のスプレッダ15の端面を当接させ、これらのライナ部材１と円弧状枠３とをスプレッダ15と既設セグメントＳとの対向端面によって挟持させた状態にする。
【００１７】
この状態にして推進ジャッキ14のロッドを伸長させると、図８に示すように該推進ジャッキ14の推進力Ｆの一部が一端から他端に向かって後方に傾斜しているライナ部材１のテーパ面1aの下り傾斜方向にローリング修正力F1として作用し、この作用力によって転動部材２に押接しているスプレッダ15が転動部材２をトンネル周方向におけるテーパ面1aの下り傾斜方向に転動させながらその転動に伴って同一方向に移動し、該スプレッダ15を備えた推進ジャッキ14を介してシールド掘削機全体が機軸を中心として同一方向に回動してローリングの修正が行われるものである。
【００１８】
このように、ライナ部材１のテーパ面1aに転動部材２を介して推進ジャッキ14のスプレッダ15を押し当て、その推進力の分力をローリング修正方向に作用させてその方向に転動部材２を転動させながらローリング修正を行うものであるから、ローリング修正方向への摺動摩擦抵抗が極めて小さくなり、従って、上記ライナ部材１のテーパ面1aの傾斜角度が小さくてもシールド掘削機Ａをローリング修正方向に確実に回動させることができる。なお、粘土層のような地質地盤ではシールド掘削機Ａの胴部外周面との摩擦抵抗が小さいので、傾斜角度の小さいテーパ面1aに形成したライナ部材１を用いる一方、砂質のような摩擦抵抗力の大きい地盤の場合には傾斜角度の大きいテーパ面1aに形成しているライナ部材１を用いることによって確実なローリング修正が行える。
【００１９】
シールド掘削機Ａのローリングの修正は、上述したように推進ジャッキ14を伸長させてその推進力の一部をライナ部材１のテーパ面1aの傾斜角度に応じたローリング修正方向の分力とし、その分力でもってローリング修正を行うものであるから、シールド掘削機Ａの掘進を停止させることなく推進ジャッキ14によってシールド掘削機Ａを掘進させながらローリング修正を同時に行うことができるものである。
【００２０】
なお、以上の実施例においては、複数本の転動部材２をトンネル周方向に所定間隔毎に軸支した円弧状枠３をライナ部材１と別体に形成して該円弧状枠３をライナ部材１のテーパ面1a上に重ね合わせることにより転動部材２の転動に伴って円弧状枠３をローリング修正方向に移動させながらローリング修正を行っているが、円弧状枠３を用いることなく、ライナ部材１に複数本のローラよりなる転動部材２を長さ方向に所定間隔毎に回転自在に支持させておき、この転動部材２に推進ジャッキ14のスプレッダ15を押し当てるように構成しておいてもよい。また、転動部材２としては上記のような円柱形状のローラ以外に、球体を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シールド掘削機の推進ジャッキのロッド端に装着しているスプレッダと既設セグメントの前端面との間に前面がトンネル周方向に一端側から他端側に向かって後方に傾斜したテーパ面に形成しているライナ部材とトンネル周方向に回転可能な転動部材とを、上記ライナ部材を既設セグメント側にし且つ該ライナ部材の後方への傾斜方向をローリング修正方向に向けた状態にして介在させたのち、推進ジャッキを伸長させることにより該推進ジャッキの推進力の一部を上記ライナ部材のテーパ面の傾斜方向に作用させて転動部材を介して推進ジャッキと共にシールド掘削機をローリング修正方向に回動させるものであるから、シールド掘削機にローリング修正装置を組み込んでおくことなく、ローリングが発生した時にのみ、ライナ部材と転動部材とからなるローリング修正装置を推進ジャッキのスプレッダと既設セグメントとの間に介在させることによってローリングの修正を行うことができるものであり、しかも、シールド掘削機の掘進を停止させることなく、掘進しながらローリング修正が同時に行えて作業能率の向上を図ることができる。
【００２２】
さらに、推進ジャッキの推進力の一部をライナ部材のテーパ面の傾斜方向に作用させて転動部材をその傾斜方向に回転させることにより推進ジャッキと共にシールド掘削機をローリング修正方向に回動させるものであるから、ローリング修正方向に対する摩擦抵抗が極めてライナ部材のテーパ面の傾斜角度が小さくても確実且つ円滑にローリング修正を行うことができる。
【００２３】
また、請求項３に係る発明によれば、上記転動部材としてローラを用い、このローラを複数本、トンネル周方向に湾曲した円弧状枠に所定間隔毎に軸支し、これらのローラをライナ部材のテーパ面に接した状態にして該円弧状枠をライナ部材のテーパ面に重ね合わせると共に円弧状枠から前方に突出したローラの前周面に推進ジャッキのスプレッダを圧接させるように構成しているので、ライナ部材と複数本のローラを回転自在に軸支した円弧状枠とを別々に取り扱うことができて、その保管並びに使用時における推進ジャッキのスプレッダと既設セグメントとの対向端面間への介装作業が円滑に行え、その上、ライナ部材のテーパ面の下り傾斜方向に作用する推進ジャッキの推進力の分力によってローラをライナ部材のテーパ面と推進ジャッキのスプレッダの端面に接して転動させながらローリング修正を行うことができるので、ローリング修正方向に対する摩擦抵抗が極めて小さくなり、テーパ面の傾斜度が小さいライナ部材であっても円滑且つ確実にローリング修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライナ部材の平面図、
【図２】その正面図、
【図３】転動部材を備えた円弧状枠の正面図、
【図４】その拡大縦断面側面図、
【図５】シールド掘削機の簡略縦断側面図、
【図６】そのローリング修正部分の拡大縦断側面図、
【図７】ローリング修正を行っている状態の簡略斜視図、
【図８】その簡略横断面図。
【符号の説明】
１  ライナ部材
1a  テーパ面
２  転動部材
３  円弧状枠
14  推進ジャッキ
15  スプレッダ
Ａ  シールド掘削機
Ｓ  既設セグメント
【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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【図７】
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【図８】
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