(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の後部でセグメント組立装置により組立てられた直後に、セグメントの連結部の歪みを検出するセグメントの歪み計測装置であって、
セグメントピースに設けられた歪み検出部と、セグメント組立装置に設けられた歪み測定部からなり、
前記歪み検出部は、セグメントピース内蔵の連結部材に取付けられた歪みゲージと、セグメントピースの内面に取付けられて前記歪みゲージに接続された複数の端子部材とを具備し、
前記歪み測定部は、セグメント組立装置のセグメント保持フレームに、セグメントに向って出退自在に設けられた複数の測定子と、この測定子に接続されて前記歪みゲージの歪み状態を検出可能な歪み計測器とを具備した
ことを特徴とするセグメントの歪み計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の後部で組立てられた覆工用セグメントの連結金具に負荷される歪みを計測して連結状態を検知するためのセグメントの歪み計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セグメント内に歪みゲージを埋め込み、計測用のリード線をセグメント内面に取り出せるようにしておき、組立てられた後方で手作業によりセグメント内の歪みケージによる歪み値を検出することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成では、組立て直後のセグメント内部空間は狭溢で計測することが困難であるため、歪み値の検出は、セグメントの組立て位置から後方で作業員により検出作業可能な空間ができてから実施されており、異常な歪み値が検出された場合に、組立後方部位で連結部分を補修したり、連結部品あるいはセグメントの交換作業を行うと極めて作業が大掛かりになる。そのため、組立て直後に歪み値の検出が実施できると、補修や交換作業が極めてかつ有利に実施できるため、組立て直後に連結部の歪み値を計測できて連結状態を検知することが望まれていた。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決して、組立て直後に、セグメント内部空間が狭溢であっても連結部の歪み値を検出できるセグメントの歪み計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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は、シールド掘進機の後部でセグメント組立装置により組立てられた直後に、セグメントの連結部の歪みを検出するセグメントの歪み計測装置であって、セグメントピースに設けられた歪み検出部と、セグメント組立装置に設けられた歪み測定部からなり、前記歪み検出部は、セグメントピース内蔵の連結部材に取付けられた歪みゲージと、セグメントピースの内面に取付けられて前記歪みゲージに接続された複数の端子部材とを具備し、前記歪み測定部は、セグメント組立装置のセグメント保持フレームに、セグメントに向って出退自在に設けられた複数の測定子と、この測定子に接続されて前記歪みゲージの歪み状態を検出可能な歪み計測器とを具備したものである。
【０００６】
上記構成によれば、セグメント組立装置によりセグメントピースを既設セグメントの組立位置に搬入して位置決め後、連結しない状態で、歪み測定部の複数の測定子を突出してそれぞれセグメントの端子部材に当接させ、歪み計測器から計測電流を歪みゲージに出力して計測することにより、連結部材の歪み基準値を検出する。さらに連結部を連結して組み立て終わった後、再度歪み測定部の測定子を突出して端子部材に当接させ、歪み計測器により連結部材の歪み実測値を検出し、連結前の歪み基準値と、連結後の歪み実測値とを比較することで、連結部の歪み状態を検出することができる。したがって、異常な負荷や締結不良により発生した歪みにより損傷したり不完全なセグメントピースの連結部材をいち早く検知でき、補修や交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るセグメントの歪み計測装置の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
【０００８】
図１，図２に示すように、シールド掘進機の後部でセグメント組立装置１により組立てられるセグメント２は、セグメントピース３をピース間継手４により周方向に連結して円形に組み立て、さらにこのセグメントリング５をリング間継手（図示せず）により軸心方向に接続して円筒状に組立てるもので、この歪み計測装置は、図３に示すように、連結部であるピース管継手４に生じる歪みを安全に遠隔操作により測定するものである。
【０００９】
すなわち、この歪み測定装置は、セグメントピース３のピース間継手４にそれぞれ設けられた歪み検出部６と、セグメント組立装置１に設けられた歪み測定部７とで構成されている。
【００１０】
前記ピース間継手４は、ここではたとえば水平コッター式継手が採用されており、図３に示すように、セグメントピース３の周方向連結端面３ａに複数（図面では３本）のアンカー筋１１により連結金具１２が埋め込まれ、隣接するセグメントピース３の連結金具１２が突き合わされてＩ形断面のコッター穴１３が形成される。このコッター穴１２にＩ形断面のコッターピン１４が打込まれて左右の連結金具１２，１２が強固に連結されセグメントピース３が組み立てられる。なお、コッターピン１４およびコッター穴１３は、フランジ部１４ａ，１３ａの内面がテーパー面に形成されている。
【００１１】
歪み検出部６は、この連結金具１２の中央のアンカー筋１１の対向する面にそれぞれ取付けられて直列に接続された一対の歪みゲージ２１，２１と、セグメントピース３の内面に取付けられた端子部材である３枚の銅板製端子板２２Ａ〜２２Ｃと、歪みゲージ２１の両端子に接続された２本の検出用リード線２３Ａ，２３Ｃおよび一方の１本の補正用リード線２３Ｂとを具備している。
【００１２】
セグメント組立装置１は、図２に示すように、シールド掘進機３０にシールド軸心周りに回転自在に支持された旋回フレーム３１に、出退シリンダ３２、旋回微調整シリンダ３３、ヨーイング用シリンダ３４、ローリングシリンダ３５により駆動されるセグメント保持フレーム３６が設けられており、このセグメント保持フレーム３６にセグメント把持装置３７と、前述の歪み測定部７が設けられている。
【００１３】
この歪み測定部７は、図４に示すように、セグメント保持フレーム３６に保持されたセグメントピース３の端子板２２Ａ〜２２Ｃに対応する位置に設けられており、測定子出退手段である測定シリンダ装置４１および出退ガイド４２により半径方向に出退自在な計測ボックス４３と、この計測ボックス４３に前記３枚の端子板２２Ａ〜２２Ｃの間隔に対応して形成された出退方向の３本のガイド穴４３ａに出退自在に配設されて先端部が球状に形成された測定子４４Ａ〜４４Ｃと、ガイド穴４３ａに介装されて測定子４４Ａ〜４４Ｃを一定の押出力で突出方向に付勢する付勢部材であるばね４５と、前記各測定子４４Ａ〜４４Ｃにそれぞれリード線４６を介して接続されて歪みゲージ２１，２１により連結金具１２の歪み状態を検出可能な歪み計測器４７とが設けられている。
【００１４】
次に歪みの計測手順を説明する。
【００１５】
セグメント組立装置１によりセグメントピース３を既設セグメント３の組立位置に搬入して位置決めする。次いで、コッターピン１４を打込まない状態で、歪み測定部６の測定用シリンダ装置４１を伸展して計測ボックス４３をセグメントピース３の内面に接近させ、測定子４４Ａ〜４４Ｃをそれぞれ歪み検出部７の端子板２２Ａ〜２２Ｃに当て付ける。この時各測定子４４Ａ〜４４Ｃはそれぞればね４５により突出側に付勢されていることから、端子板２２Ａ〜２２Ｃの接着状況や測定子４４Ａ〜４４Ｃの測定端のバラツキ、セグメントピース３の内面のバラツキがあっても、測定子４４Ａ〜４４Ｃを均等な圧力で端子板２２Ａ〜２２Ｃに当接させることができ、正確な測定ができる。そして、歪み計測器４７から計測電流を測定子４４Ａ〜４４Ｃおよび端子板２２Ａ〜２２Ｃを介して歪みゲージ２１に出力し計測することにより、アンカー筋１１の歪み基準値を検出する。ここで補正用リード線２３Ｂでは、歪み計測器４７によりリード線２３Ａ，２３Ｃの抵抗を取出して計測値から削除することにより、歪みゲージ２１の正確な値を検出することができる。
【００１６】
次にセグメント組立装置１に装備されたコッター打込み装置（図示せず）によりコッターピン１４がコッター穴１３に挿入されて打込まれることにより、この締結力が連結金具１２に作用し、アンカー筋１１に歪みが生じる。さらに、歪み測定部６の測定用シリンダ装置４１を再度伸展して測定子４４Ａ〜４４Ｃをそれぞれ歪み検出部７の端子板２２Ａ〜２２Ｃに当て付け、歪み計測器４７によりアンカー筋１１の歪みにより生じた歪みゲージ２１の歪み実測値を検出する。
【００１７】
そして、コッターピン１４の装着前の歪み基準値と装着後の歪み実測値を比較し、適正範囲であれば、連結金具１２が正常な連結状態であると判断される。反対に、適正範囲を大幅に越える場合には、異常箇所を検査してトンネルの覆工に差し支えないかどうかを検査し、必要であれば補修や補強など作業を施す。
【００１８】
上記実施の形態によれば、異常な締結力による負荷や連結金具１２、コッターピン１４などの連結部材の加工や取付精度不良や損傷などにより発生した歪みが連結金具１２を介してアンカー筋１１に作用し、これをコッターピン１４の装着の前と後で歪み測定部７により計測した歪み基準値と歪み実測値とを比較することにより、不完全なセグメントピース３の連結状態をいち早く検知でき、補修や交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。さらに、これをセグメント自動組立装置に組み込むことで、締結前と締結後の歪み値を自動で記録することができ、後行程で歪み値の差の大きいセグメントピース３の連結部を重点的に検査し、補修や補強を行うことができる。
【００１９】
なお、上記実施の形態では、水平コッター式のピース間継手４にこの歪み測定装置を設けたが、コッター式のリング間継手でもよく、また垂直コッター式継手でもよい。さらに連結具をコッター１４に変えて他の連結具、たとえばボルト・ナットなどであってもよい。さらに継手以外でも、セグメントの構成部材にこの歪み計測装置を適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１記載の発明によれば、セグメント組立装置によりセグメントピースを既設セグメントの組立位置に搬入して位置決め後、連結しない状態で、歪み測定部の複数の測定子を突出してそれぞれセグメントの端子部材に当接させ、歪み計測器から計測電流を歪みゲージに出力して計測することにより、連結部材の歪み基準値を検出する。さらに連結部を連結して組み立て終わった後、再度歪み測定部の測定子を突出して端子部材に当接させ、歪み計測器により連結部材の歪み実測値を検出し、連結前の歪み基準値と、連結後の歪み実測値とを比較することで、連結部の歪み状態を検出することができる。したがって、異常な負荷や締結不良により発生した歪みにより損傷したり不完全なセグメントピースの連結部材をいち早く検知でき、補修や交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセグメントの歪み計測装置の実施の形態を示し、計測するセグメントの構成図である。
【図２】同セグメント組立装置を示す正面図である。
【図３】同セグメントピースの連結部を示す斜視図である。
【図４】同歪み計測装置の歪み測定部を示す一部切欠き側面図である。
【図５】同歪み計測装置を示す配線図である。
【符号の説明】
１    セグメント組立装置
２    セグメント
３    セグメントピース
４    ピース間継手
６    歪み検出部
７    歪み測定部
１１    アンカー筋
１２    連結金具
１３    コッター穴
１４    コッターピン
２１    歪みゲージ
２２Ａ〜２２Ｃ    端子板
２３Ａ〜２３Ｃ  リード線
３６    セグメント保持フレーム
４１    測定用シリンダ装置
４４Ａ〜４４Ｃ    測定子
４５    ばね
４７    歪み計測器
【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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