(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削口拡大又は縮小方向に拡幅または縮幅する機構を備えたシールド掘進機によってシールドトンネルを構築する際に用いられ、筒体と、該筒体内に出し入れ可能に収納された挿入体とからなるトンネル構築用拡縮セグメントであって、前記挿入体は当該シールド掘進機の側方シールフレーム体の拡幅方向又は縮幅方向の移動に追従して移動可能であることを特徴とするトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項２】
前記筒体内面と前記挿入体の外周面との間に止水手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項３】
前記筒体の前後方向の端面に、前後に配置されるセグメントとの間の隙間を塞ぐ止水手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のトンネル構築用拡縮セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘削口拡大又は縮小方向に拡幅または縮幅する機構を備えたシールド掘進機によってシールドトンネルを構築する際に用いるトンネル構築用拡縮セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの断面を変化させたいときにシールド掘進機の本体を拡幅させて掘進する拡幅機能を備えたシールド掘進機が、例えば特開平６−１４６７７６号公報に開示されている。図１０は同公報に開示されたシールド掘進機７０を示しており、その構成を概説すると、左右の主力ッター７１と中央の副カッター７２とを、シールドフレーム７３の前面部に回転駆動可能に取り付けてなる左右の主シールド部７４と中央の副シールド部７５とを備え、且つ上記シールドフレーム７３を、主力ッター７１の軸心と平行な上下部で、側方シールドフレーム体７３ａと中央シールドフレーム体７３ｂとに分割して、各分割部を左右方向へ一定量スライドし得るように重合させたものである。
【０００３】
上記のように構成されたシールド掘進機においては、シールドフレーム７３の後端内面において該シールドフレーム７３内周面に沿うようにセグメントを組み立てることによってシールドトンネルが構築されることになる。そして、構築されたシールドトンネルの外周面とシールドフレーム７３の内周面との隙間から土砂等が機内に侵入するのを防止するために、シールドフレーム７３の後端内周面にテールシールというブラシが装備され、該ブラシで前記隙間を塞ぐように構成されている。
【０００４】
なお、掘進途中でトンネルの口径を拡大しようとする場合には、側方シールドフレーム体７３ａを中央シールドフレーム体７３ｂに対して左右方向にスライドさせて、トンネル構築部の口径を拡大させた後に該拡大させた口径に合わせてトンネルを構築することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トンネル構築部の口径を拡大するために側方シールドフレーム体７３ａを中央シールドフレーム体７３ｂに対して左右方向にスライドさせると、テールシールが既設のシールドトンネルの外周面から離れてしまい、シールドトンネルの外周面とシールドフレーム７３の内周面との間に隙間が生じ、該隙間から土砂等がシールド掘進機の内部に侵入してしまうという問題があった。
また、トンネルの口径を縮小する場合についても同様に、口径を縮小したトンネルを構築した際にテールシールがトンネルの外周面から離れてしまい、シールドトンネルの外周面とシールドフレーム７３の内周面との間に隙間が生じ、該隙間から土砂等がシールド掘進機の内部に侵入してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、拡幅機能を備えたシールド掘進機による拡幅・縮小施工の際に土砂等が機内に侵入することのないトンネル構築用拡縮セグメントを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトンネル構築用拡縮セグメントは、掘削口拡大又は縮小方向に拡幅または縮幅する機構を備えたシールド掘進機によってシールドトンネルを構築する際に用いられ、筒体と、該筒体内に出し入れ可能に収納された挿入体とからなるものであって、前記挿入体は当該シールド掘進機の側方シールフレーム体の拡幅方向又は縮幅方向の移動に追従して移動可能である。
【０００８】
また、筒体内面と挿入体の外周面との間に止水手段を設けたものである。
【０００９】
さらに、筒体の前後方向の端面に、前後に配置されるセグメントとの間の隙間を塞ぐ止水手段を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る拡縮セグメントを説明する説明図であり、シールド掘進機７０の後胴部を後方から見た状態を示している。シールド掘進機の構成は基本的には従来例で示したものと同様であり、従来技術に相当する部分には同一の符号を付してある。ただ、この実施の形態のものは後胴部の形状が矩形である点が従来例のものと異なる。
まず、図１に基づいてシールド掘進機の構成を概説すると、７３ｂは中央シールドフレーム、７３ａは中央シールドフレーム７３ｂの両側に拡縮可能に設置された側方シールドフレーム、７９は中央シールドフレーム７３ｂ及び側方シールドフレーム７３ａの内面側に後胴部の全周に亘って設置されたテールシールである。
【００１１】
１，３は後胴部の左右に配置された拡縮セグメント、５は後胴部の上下に配置された通常のセグメントである。拡縮セグメント１，３は同一の構成であるので図２に片方の拡縮セグメント１を斜視図で示し、以下図２に基づいて拡縮セグメント１の構成を説明する。拡縮セグメント１は筒体１ａの内側に挿入体１ｂが出入可能に挿入された構造である。挿入体１ｂの外端側の垂直辺には段部１ｃが形成されており、段部１ｃの外面は筒体１ａの外周面と面一になっている。
【００１２】
挿入体１ｂ及び筒体１ａの外周部には前後に配置されるセグメントとの連結の際に用いる複数のボルト穴１ｄ，１ｅが設けられている。ここで、拡縮セグメント１の機能を説明すると、挿入体１ｂは、前述した通り、筒体１ａに対して出し入れ可能になっており、挿入体１ｂを外方に突出させると、図３に示す状態となる。
【００１３】
図４は挿入体１ｂを筒体１ａから抜き出した状態を示しているが、同図に示すように挿入体１ｂの内端側の全周にはシールパッキン７が設置されており、このシールパッキン７によって筒体１ａとの隙間が塞がれている。また、挿入体１ｂの内端側のシールパッキン７よりさらに内側には複数のボルト穴１ｆが設けられている。このボルト穴１ｆは、挿入体１ｂを外方に出した図３に示す位置で筒体１ａに設けたボルト穴１ｅと一致する位置に設けられており、これらのボルト穴１ｅ，１ｆを一致させた状態でボルトを貫通させることにより、挿入体１ｂを突出させた位置で固定させることができる。
【００１４】
図５は拡幅機能を有するシールド掘進機７０を用いてシールドトンネル１０を構築している状態を示した斜視図である。また、図６及び図７は図５におけるＡ−Ａ線の位置におけるトンネルの水平断面図であり、図６が拡幅前の状態を示し、図７が拡幅後の状態を示している。以下、図５乃至図７に基づいて拡縮セグメントを用いてトンネル径を拡幅する際の動作を説明する。
【００１５】
図６において、１１は通常のセグメント、１３は厚みが拡縮セグメント１と同じ厚形セグメント、１は拡縮セグメントである。拡幅施工の前段階の作業としては、通常のセグメント１１の次に厚形セグメント１３を設置し、その次に拡縮セグメント１を縮幅状態のまま設置し、拡縮セグメント１と既設の厚形セグメント１３とをボルト１５によって固定する。この状態が図６に示す状態である。
【００１６】
次に、図７に示すように、シールド掘進機７０の側方シールドフレーム体７３ａを拡幅方向に移動させると共に、この移動に追従させるように拡縮セグメント１の挿入体１ｂを外方に押し出す。このように挿入体１ｂを側方シールドフレーム体７３ａの移動に追従させることにより、側方シールドフレーム体７３ａの内周面に設置したテールシールは拡縮セグメント１の外周面との接触を保つことができ、テールシールと拡縮セグメント１の外周面との間に隙間が生ずることがなく、土砂等がシールド掘進機に浸入することもない。しかも、拡縮セグメント１は既設のセグメント１３とボルト１５によって連結されているので、挿入体１ｂの移動に際して両者間で相対位置の変化はなく、両者間から地下水等がトンネル内に浸入することもない。図８に側方シールドフレーム体７３ａ及び挿入体１ｂの移動後の状態を示した。
なお、挿入体１ｂを外方へ押し出すには、挿入体１ｂの内側にスライドジャッキを設置して、該スライドジャッキを伸長させることによって、挿入体１ｂを外方へ押し出すようにする。
【００１７】
側方シールドフレーム体７３ａ及び挿入体１ｂの移動が終了した後に、挿入体１ｂを突出させた状態で、既設セグメント１３と拡縮セグメント１をボルト１７によって連結する。
次に、拡縮セグメント１の前方に厚形セグメント１９を設置して、該厚形セグメント１９と拡縮セグメント１をボルト２１，２３によって連結し、以後は通常のセグメントを組み立ててゆく。
なお、トンネルを縮幅施工する際には、上記の拡幅施工の場合と全く逆の工程を実行すればよい。
【００１８】
以上のように、この実施の形態の拡縮セグメントを利用することによって、土砂等が機内側へ浸入することなく、トンネルの拡縮を行うことができる。
なお、図９に示すように、上下に配置されたセグメント５及び拡縮セグメント１の前後方向の端面にそれぞれシールパッキン２７，２５を連続するように設置しておくことによって、これらセグメント５及び拡縮セグメント１とこれらの前後に配置されるセグメントとの間を止水することができる。
【００１９】
なお、上記の実施の形態においては、トンネルの側方に１個の拡縮セグメント１を配置する例を示したが、トンネル径が大きい場合には拡縮セグメント１を上下二段に積み重ねて使用することもできる。逆に、拡縮セグメント１を小形にすることによってハンドリングに優れたものにすることもできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、拡縮セグメントを、筒体と、該筒体内に出し入れ可能に収納された挿入体とから構成することにより、該拡縮セグメントをシールド掘進機の後胴部内に設置して、後胴部の拡幅に追従させて挿入体を突出させることができ、後胴部の内周面に設置されるテールシールと挿入体との接触を確保したまま拡幅動作が可能となり、拡幅時に機内側に土砂等が浸入することがない。
【００２１】
また、筒体内面と挿入体の外周面との間に止水手段を設けることにより、筒体内面と挿入体の外周面の間から地下水等が浸入するのを防止できる。
【００２２】
さらに、筒体の前後方向の端面に、前後に配置されるセグメントとの間の隙間を塞ぐ止水手段を設けることにより、前後に配置されるセグメントとの止水を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の説明図である。
【図２】  本発明の実施の形態の縮幅状態の斜視図である。
【図３】  本発明の実施の形態の拡幅状態の斜視図である。
【図４】  本発明の実施の形態の一部分の斜視図である。
【図５】  本発明の実施の形態の動作を説明する図である。
【図６】  本発明の実施の形態に係る拡縮セグメントを用いた拡幅動作の説明図である。
【図７】  本発明の実施の形態に係る拡縮セグメントを用いた拡幅動作の説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態の説明図である。
【図９】  本発明の実施の形態の拡縮セグメントの説明図である。
【図１０】  従来の多連型シールド掘進機の斜視図である。
【符号の説明】
１，３  拡縮セグメント
１ａ，３ａ  筒体
１ｂ，３ｂ  挿入体
７  右掘削ブロック
【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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