セグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法
【課題】トンネル構築の作業性を向上させるとともに、直前に組み立てたセグメントの形状保持効果を継続したまま、最新のセグメントの形状を保持することが可能なセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法を提供する。
【解決手段】形状保持装置３１は、一端がシールド機１のテール部５内に設置されている縦梁３３に接続され、他端がシールド機１後方に突出する支持フレーム３５と、この支持フレーム３５に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に、シールド機１の進行方向前後に揺動自在にピン結合にて連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結され、セグメント１３の内面に当接するとともに、この内面に沿って滑動可能な滑動体４１を有する２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【解決手段】形状保持装置３１は、一端がシールド機１のテール部５内に設置されている縦梁３３に接続され、他端がシールド機１後方に突出する支持フレーム３５と、この支持フレーム３５に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に、シールド機１の進行方向前後に揺動自在にピン結合にて連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結され、セグメント１３の内面に当接するとともに、この内面に沿って滑動可能な滑動体４１を有する２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法において、掘削にともない覆工されるセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地盤内にトンネルを構築するシールド工法では、シールド機のテール部内でのセグメントの組み立て時に、施工したセグメントの外周には裏込材が充填されるが、短時間では所定の強度が得られないために、直前に施工したセグメントに地山からの土圧や自重による変形が生じ、組み立て中の最新のセグメントとの連結に支障をきたすことが多い。このために、直前に施工したセグメントの形状を保持するための形状保持装置が使用される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、シールド機本体から後方に突設された支持デッキと、支持デッキの上下両側に、それぞれトンネル方向に移動可能に設置され、上下方向に伸縮する左右一対の拡張ジャッキと、拡張ジャッキの上端部及び下端部にそれぞれ取り付けられる掘削断面形状に沿った円弧状の上部拡張梁、下部拡張梁とを備えた形状保持装置が示されている。この形状保持装置は、拡張ジャッキを伸長して上部拡張梁及び下部拡張梁をセグメント内面に当接させることにより、地山からの土圧や自重によりセグメントに作用する垂直方向の荷重を支持し、セグメントの変形を防止するものである。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、シールド機本体から後方に突設されたベースフレームと、ベースフレームの上下両側に、それぞれトンネル方向に直列状に設置され、上下方向に伸縮する左右一対の昇降用ジャッキ等からなる複数の保形ユニットと、昇降用ジャッキの上端部及び下端部にそれぞれ取り付けられる掘削断面形状に沿った円弧状の上部保形フレーム、下部保形フレームと、最も後端側に位置する保形ユニットを他の複数の保形ユニットの内側を潜らせて最前端側の位置へ移載させるユニット移載機構とを備え、複数の保形ユニットがそれぞれ１リング分のセグメントを保持する形状保持装置が示されている。この形状保持装置は、最新のセグメントを組み立てた後に、最も後端側の保形ユニットを残りの複数の保形ユニットの内方を挿通させて最前端へ移動して、最新のセグメントの１リング分を保持し、順次この作業を繰り返してセグメンの変形を防止するものである。
【特許文献１】特開２００２−９７８９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の形状保持装置を用いた方法では、最新のセグメントを組み立てた後に、直前に施工したセグメントを保形している形状保持装置の拡張ジャッキの圧力を開放して拡張ジャッキを収縮し、形状保持装置を最新のセグメント位置に移動し、拡張ジャッキを再び伸長して最新のセグメントの形状を保持していた。したがって、この形状保持装置を直前のセグメントから最新のセグメントへ移動する間は、これらの両セグメントの形状を保持していないために、地山からの土圧や自重により最新のセグメントが変形してしまうという問題点があった。そして、変形した最新のセグメントに形状保持装置を設置しても完全にもとの形状に戻すことができず、次に新たに組み立てられるセグメントの連結作業に支障をきたすという問題点があった。
【０００６】
また、シールド機の推進にともない、直前に施工したセグメントを保持している形状保持装置を短時間で最新のセグメントに移動させると、このセグメントの外周に充填されている裏込材は短時間では所定の強度を得られないために、完全に固化していない状態で形状保持装置を取り外すこととなり、地山からの土圧や自重によりこのセグメントが変形してしまうという問題点があった。
【０００７】
そして、特許文献２に記載の形状保持装置を用いた方法では、複数の保形ユニットを設置するために、トンネル内の空間の多くを形状保持装置が占有し、セグメントの搬送、作業員の移動等が困難であるという問題点があった。また、複数の保形ユニットを設けること、及び保形ユニット内を他の保形ユニットが通過するための機構を設けること等によりコストがかかり、工事費が増大するという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、トンネル構築の作業性を向上させるとともに、最新のセグメントの形状を保持する際に、１工程前に組み立てたセグメントの形状保持効果を継続することが可能なセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の形状保持装置は、シールド機を推進する際に組み立てられたセグメントの形状を保持するための形状保持装置であって、
一端が前記シールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、
前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、
該上下伸縮手段の上下端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えることを特徴とする（第１の発明）。
【００１０】
本発明のセグメントの形状保持装置によれば、形状保持装置が直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のままで、上下伸縮手段を伸縮させる（形状保持装置を解除する）こと無くこのセグメント内面に沿って滑動して前進し、最新のセグメントに移動することが可能である。したがって、直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態から連続して最新のセグメントの形状を確実に、かつ正確に保持することが可能となる。また、ジャッキの伸縮作業、形状保持装置の盛り替え作業等が不要となるために、工期を短縮して工事費を低減することが可能となる。
そして、最新のセグメントを組み立てると、直ちに保持するために、浮き上がり、スキンプレート内における自重によるずり落ちを防止することが可能となる。
また、形状保持装置を移動させるための機構は、滑動体を有する滑動部のみからなるために、簡易で小さな構成にすることが可能となる。したがって、形状保持装置全体が簡易な機構にて構成されて、形状保持装置がセグメント内の空間を占有しないために、セグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間が確保され、作業の効率化を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明において、前記滑動体は、ローラー等の回転体からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記滑動体は、摩擦抵抗の小さい板状の滑動材からなり、交換可能であることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記上下伸縮手段は、伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする。
本発明のセグメントの形状保持装置によれば、セグメントの設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段の伸長量を伸長するために、セグメントの形状を正確に保持することが可能となる。
【００１４】
本発明のセグメントの形状保持方法は、一端がシールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、該上下伸縮手段の端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えた形状保持装置を用いてセグメントの形状を保持する形状保持方法において、
前記上下伸縮手段を伸長し、前記滑動部の前記滑動体を直前に組み立てたセグメントの内面に当接して該直前に組み立てたセグメントの形状を保持し、
前記シールド機の内方にて最新のセグメントを組み立てて、
前記上下伸縮手段を伸縮することなく前記直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のまま前記滑動体が前記直前に組み立てたセグメント内面に沿って進行方向に滑動することにより前記形状保持装置も前進し、
前記滑動体が前記最新のセグメントに移動すると同時に前記最新のセグメントの形状を保持することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記上下伸縮手段は、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いた形状保持方法によれば、トンネル構築の作業性を向上させるとともに、直前に組み立てたセグメントの形状保持効果を継続したまま、最新のセグメントの形状を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る矩形のシールド機の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る矩形のシールド機の側断面図である。
【図３】本実施形態に係るシールド機のテール部の正断面図である。
【図４】本実施形態に係るシールド機のテール部の側断面図である。
【図５】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図６】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図７】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図８】参考例におけるシールド機のテール部の正断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’矢視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るシールド機のテール部の正断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るシールド機のテール部の側断面図である。
【図１２】左右伸縮手段の他の設置方法を示す図である。
【図１３】上下伸縮手段の他の設置方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明における好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る矩形シールド機の正面図、図２は、本発明の実施形態に係る矩形シールド機の側断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、シールド機１は、進行方向前部で切羽の掘削を行うフード部３と、後部で覆工を行うテール部５と、フード部３及びテール部５を結ぶとともに推進設備等を内方に装備するガーダー部７とから構成され、外部から作用する荷重に対し前述した各部を保護するための矩形筒状の鋼殻からなるスキンプレート９を備える。このスキンプレート９の内側に近接して、等間隔にシールドジャッキ１１が設けられ、セグメント１３全周に均等に推進荷重が作用するように環状に設置される。
【００２０】
また、シールド機１は、スキンプレート９内に縦横に所定の組み合せで配列されるとともに、それぞれが独立して推進可能、かつそれぞれが独立して駆動可能な複数の矩形状の主シールド１５を備える。主シールド１５の配列は、構築するトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができ、本実施形態においては、例えば、縦（鉛直）方向×横（水平）方向＝２（段）×３（列）としている。各主シールド１５は、スキンプレート９内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体１７と、シールド本体１７を進退させるスライドジャッキ１９と、シールド本体１７の前面側に回転可能に設けられるカッターヘッド２３と、シールド本体１７に設けられ、カッターヘッド２３を駆動するための駆動源２５と、駆動源２５の駆動力をカッターヘッド２３に伝達する動力伝達機構２７とを備えており、各主シールド１５は、独立して駆動可能に構成される。
【００２１】
テール部５の内方に複数のピースからなるセグメント１３を組み立てるためのセグメント組立装置５９が設けられ、このセグメント組立装置５９により掘削したトンネルの内面に順次セグメントが組み立てられ、セグメントによる内壁が構築される。
ガーダー部７には掘削した土砂を排出するための排出装置５７が接続されている。
【００２２】
図３は、本実施形態に係るシールド機１のテール部５の正断面図、図４は、本実施形態に係るシールド機１のテール部５の側断面図である。
【００２３】
セグメントの形状を保持するための形状保持装置３１は、一端がシールド機１のテール部５内に設置されている縦梁３３（図２に示す）に接続され、他端がシールド機１後方に突出する支持フレーム３５と、この支持フレーム３５に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に、シールド機１の進行方向前後に揺動自在にピン結合にて連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結され、セグメント１３の内面に当接するとともに、この内面に沿って滑動可能な滑動体４１を有する２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００２４】
支持フレーム３５は、円筒形状の支持梁４５と、支持梁４５の両側にアーム状に取り付けられる延長梁４７とからなり、支持梁４５と延長梁４７とは脱着可能に接続される。支持梁４５の下方をセグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間として確保するために、支持梁４５はトンネル中心よりやや上方になるように縦梁３３に片持ち式に取り付けられる。
【００２５】
上下伸縮手段３７は、側面が延長梁４７の一端に接続された外筒４９と、外筒４９内に摺動可能に挿通された内筒５１と、内筒５１を外筒４９に対して上下方向に摺動させるための上下ジャッキ５３とを備える。
【００２６】
上下ジャッキ５３は、ジャッキの伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量になると伸長が停止する。本実施形態においては、図３の紙面に対して上側の滑動体４１の上端部から下側の滑動体４１の下端部までの長さが、セグメント１３の設計内空と同一になるように上下ジャッキ５３を伸長させたときの伸長量を、上記した所定の伸長量とする。
【００２７】
滑動部４３は複数の滑動体４１を有し、ブラケット３９の上部及び外筒４９の下端部にそれぞれピン結合にて連結される。滑動体４１はローラー等の回転体からなり、本実施形態においては、例えば、樹脂製の回転ローラーを用いる。各滑動部４３は１リング分のセグメント１３の内面に当接するようにそれぞれ配置される。
【００２８】
セグメント１３の形状の保持は、上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長して内筒５１を外筒４９に対して上方に摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接することにより行う。ここで、上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長させると、上側の滑動体４１の上端部から上下伸縮手段３７を介して下側の滑動体４１の下端部までの長さがセグメント１３の設計内空となり、この状態でセグメント１３の形状を保持できる。
【００２９】
また、曲線施工等によりシールド機の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、上下ジャッキ５３を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止する。
【００３０】
上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長して、セグメント１３ｄの形状を保持した状態で、シールド機１が推進すると滑動部４３がセグメント１３内面に沿って滑動することにより形状保持装置３１がシールド機１とともに前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動すると、このセグメント１３ｅの形状を保持する状態となる。
【００３１】
以下に、形状保持装置３１の作動方法について説明する。
図５〜図７は、形状保持装置３１の作動方法を示す図である。
【００３２】
まず、図４に示すように、形状保持装置３１の上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長し、前方及び後方に配置された２台の滑動部４３をそれぞれ既設のセグメント１３ｃ、１３ｄの内面に当接して各セグメント１３の形状を保持する。
そして、形状保持装置３１が保持するセグメント１３の前方に最新のセグメント１３ｅを組み立てる。
【００３３】
次に、図５に示すように、最新のセグメント１３ｅの前端を反力材としてシールドジャッキ１１を伸長し、シールド機１を推進するとともに、テールボイドに裏込材を充填する。形状保持装置３１はシールド機本体の後部に牽引されているために、シールド機と同時に前進し、形状保持装置３１の前進にともない、セグメント１３ｃ、１３ｄの内面に当接していた各滑動部４３は、滑動体４１を回転させることによりセグメント１３ｃ、１３ｄの形状を保持した状態のまま最新のセグメント１３ｅに向かって移動する。
【００３４】
図６に示すように、シールドジャッキ１１をさらに伸長し、シールド機１及び形状保持装置３１が１リング分だけ前進すると、形状保持装置３１の前方の滑動部４３は最新のセグメント１３ｅへ移動してその形状を保持し、後方の滑動部４３は１工程前に施工したセグメント１３ｄへ移動してその形状を保持し続ける。この時点では、セグメント１３ｃの外周部分の裏込材は硬化して所定の強度を得られるために、形状保持装置を外してもセグメント１３ｃの形状が変形することはない。
【００３５】
そして、図７に示すように、シールド機１が１リング分だけ推進した後に、シールドジャッキ１１を収縮させ、再びセグメント組立装置５９にてセグメント１３ｆを組み立てる。
【００３６】
以上のように、セグメント１３ｅを組み立ててからシールド機１を推進するとともに形状保持装置３１も前進させ、最新のセグメント１３ｆ及び１工程前に施工したセグメント１３ｅを保形するまでの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、シールド機１後方のセグメント１３を構築するとともにセグメント１３の形状を保持する。
【００３７】
したがって、本実施形態の形状保持装置３１によれば、シールド機１の推進にともない、形状保持装置３１がセグメント１３の形状を保持した状態のままでセグメント１３内面に沿って滑動して前進し、最新のセグメント１３に移動して、この最新のセグメント１３の形状を保持することが可能となる。したがって、直前に組み立てたセグメント１３の形状を保持した状態のまま、上下伸縮手段３７を伸縮させる（形状保持装置を解除する）こと無く、最新のセグメント１３の形状を保持することが可能となる。つまり、上下ジャッキ５３の伸縮作業、形状保持装置３１の盛り替え作業等が不要となるために、工期を短縮して工事費を低減することが可能となる。
【００３８】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、上下伸縮手段３７を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止することが可能となる。
【００３９】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段３７の伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００４０】
また、組み立て直後の最新のセグメント１３を直ちに保持するために、浮き上がり、スキンプレート９内における自重によるずり落ちを防止することが可能となる。
【００４１】
さらに、形状保持装置３１がセグメント１３内の下部を占有しないために、セグメント１３内にセグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間が確保され、作業の効率化を図ることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態において、左右一対の上下伸縮手段３７を設置し、セグメント１３を保持する方法について示したが、この方法に限定されるものではなく、例えば、セグメント１３の中央部を１本の上下伸縮手段３７で保持する方法を用いてもよく、地山強度、セグメント１３内空断面積等の現場条件に応じて適宜変更する。
【００４３】
次に、上下伸縮手段３７の代わりに左右伸縮手段６７のみを用いた場合の参考例について説明し、その後、上下伸縮手段３７及び左右伸縮手段６７を用いた本発明の他の実施形態について説明する。下記に示す説明において、上記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４４】
図８は、参考例におけるシールド機１のテール部５の正断面図、図９は、図８のＡ−Ａ’矢視図である。
図８及び図９に示すように、形状保持装置６０は、支持フレーム３５と、支持フレーム３５の両端部に取り付けられ、左、右方向にそれぞれ伸縮可能な一対の左右伸縮手段６７と、各左右伸縮手段６７の外方側にトンネル方向に揺動自在に連結されるブラケット３９と、各ブラケット３９の外方に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００４５】
支持フレーム３５は、支持梁４５と、支持梁４５の両側にアーム状に取り付けられる延長梁４８とからなり、支持梁４５と延長梁４８とは脱着可能に接続される。
【００４６】
左右伸縮手段６７は、側面が上下伸縮手段３７に接続される外筒６９と、外筒６９内に摺動可能に挿通される内筒７１と、内筒７１を外筒６９に対して左右方向に摺動させるための左右ジャッキ７３とを備える。
【００４７】
左右ジャッキ７３は、ジャッキの伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量になると伸長が停止する。本実施形態においては、図８の紙面に対して左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さが、セグメント１３の設計内空と同一になるように左右ジャッキ７３を同等に伸長させたときのそれぞれの伸長量を上記した所定の伸長量とする。
【００４８】
ブラケット３９の端部にそれぞれ２台の滑動部４３が連結され、各滑動部４３は１リング分のセグメント１３の内側に当接するようにそれぞれ配置される。
【００４９】
セグメント１３の形状の保持は、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長してそれぞれの内筒７１を外筒６９に対して摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接して行う。ここで、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長させると、左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さがセグメントの設計内空となる。
【００５０】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、左右ジャッキ７３を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の内面に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止する。
【００５１】
形状保持装置６０は、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長し、セグメント１３ｄの形状を保持した状態のままで左右ジャッキ７３を伸縮することなく、シールド機１が推進する同時に、滑動体４１をセグメント１３内面に沿って滑動させることにより前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動して、このセグメント１３ｅの形状を保持する。
【００５２】
したがって、本参考例の形状保持装置６０によれば、左右方向に伸縮可能な左右伸縮手段６７と左右伸縮手段６７の右又は左端部に連結された滑動部４３とを備えているために、セグメント１３の左右方向の形状を保持することが可能となる。
【００５３】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、左右伸縮手段６７を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止することが可能となる。
【００５４】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された左右伸縮手段６７の伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００５５】
なお、本参考例において、矩形の形状を有するセグメント１３を保持する方法について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、略Ｕ字形等のセグメントの形状も保持することが可能となる。
【００５６】
また、本参考例において、左右伸縮手段６７をトンネルの中心軸付近に設置し、セグメント１３を保持する方法について示したが、この位置に限定されるものではなく、セグメント１３の上部又は下部を保持してもよく、セグメントの形状、地山強度等の現場条件に応じて適宜変更する。さらに、例えば、セグメント１３の上部及び下部等の複数箇所を保持する方法を用いてもよい。
【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の他の実施形態に係るシールド機１のテール部５の正断面図、図１１は、本発明の他の実施形態に係るシールド機１のテール部５の側断面図である。
【００５８】
図１０及び図１１に示すように、形状保持装置６１は、支持フレーム３５と、左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結される２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７に取り付けられ、左、右方向にそれぞれ伸縮可能な一対の左右伸縮手段６７と、各左右伸縮手段６７の外方側にトンネル方向に揺動自在に連結されるブラケット３９と、各ブラケット３９の外方に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００５９】
セグメント１３の形状の保持は、上下ジャッキ５３、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長してそれぞれの内筒５１、７１を外筒４９、６９に対して摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接して行う。ここで、上下ジャッキ５３及び左右ジャッキ７３をそれぞれ所定の伸長量だけ伸長させると、図１０の紙面に対して、上側の滑動体４１の上端部から上下伸縮手段３７を介して下側の滑動体４１の下端部までの長さ、及び左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さがセグメントの設計内空となる。
【００６０】
形状保持装置６１は、上下ジャッキ５３、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長し、セグメント１３ｄの形状を保持した状態のままで上下ジャッキ５３及び左右ジャッキ７３を伸縮することなく、シールド機１が推進する同時に、滑動体４１をセグメント１３内面に沿って滑動させることにより前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動して、このセグメント１３ｅの形状を保持する。
【００６１】
したがって、本実施形態の形状保持装置６１によれば、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段３７と左右方向に伸縮可能な左右伸縮手段６７とを備えているために、セグメント１３の形状を確実に保持することが可能となる。
【００６２】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段３７及び左右伸縮手段６７のそれぞれの伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態において、各上下伸縮手段３７にそれぞれ左右伸縮手段６７を設ける方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように延長梁４７を下方に延長して延長部４７ａを設け、この延長部４７ａの下側に、左右方向に伸縮し、両端部に滑動部４３を備えた１本の左右伸縮手段６８を取り付ける方法を用いてもよい。
【００６４】
なお、上記すべての実施形態において、延長梁４７の両側に一対の上下伸縮手段３７を設ける方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、延長梁４７の上側に左右一対の上方に向かって伸縮する上方伸縮手段７５と、延長梁４７の下側に左右一対の下方に向かって伸縮する下方伸縮手段７７とを設け、上方・下方伸縮手段をそれぞれ伸長してセグメント１３の形状を保持する方法を用いてもよい。
【００６５】
なお、上記すべての実施形態において、２台の滑動部４３を用いて２リング分のセグメント１３を保持する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、１リング分のセグメント１３だけを保持する方法を用いてよく、１リング分を保持する場合は、最新のセグメント１３を保持することが望ましい。さらに、裏込材が所定の強度に達するまで長時間を要する場合等は、３台の滑動部４３を用いて３リング分以上のセグメント１３を保持する方法を用いてもよい。
【００６６】
また、上記すべての実施形態において、形状保持装置３１、６１は、シールド機１の推進と同時に前進する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、延長梁４７を支持梁４５に沿って摺動可能に連結し、シールド機１が所定の距離だけ推進した後に、形状保持装置３１、６１を支持梁４５に沿って摺動させて前進する方法を用いてもよい。
【００６７】
さらに、上記すべての実施形態において、ローラー等の回転体からなる滑動体４１について説明したが、これに限定されるものではなく、滑動体４１として摩擦係数の小さく、交換可能な板状の滑動材を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ シールド機
３ フード部
５ テール部
７ ガーダー部
９ スキンプレート
１１ シールドジャッキ
１３ セグメント
１５ 主シールド
１７ シールド本体
１９ スライドジャッキ
２３ カッターヘッド
２５ 駆動源
２７ 動力伝達機構
３１ 形状保持装置
３３ 縦梁
３５ 支持フレーム
３７ 上下伸縮手段
３９ ブラケット
４１ 滑動体
４３ 滑動部
４５ 支持梁
４７ 延長梁
４７ａ 延長部
４８ 延長梁
４９ 外筒
５１ 内筒
５３ 上下ジャッキ
５７ 排出装置
５９ セグメント組立装置
６０ 形状保持装置
６１ 形状保持装置
６７、６８ 左右伸縮手段
６９ 外筒
７１ 内筒
７３ 左右ジャッキ
７５ 上方伸縮手段
７７ 下方伸縮手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法において、掘削にともない覆工されるセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地盤内にトンネルを構築するシールド工法では、シールド機のテール部内でのセグメントの組み立て時に、施工したセグメントの外周には裏込材が充填されるが、短時間では所定の強度が得られないために、直前に施工したセグメントに地山からの土圧や自重による変形が生じ、組み立て中の最新のセグメントとの連結に支障をきたすことが多い。このために、直前に施工したセグメントの形状を保持するための形状保持装置が使用される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、シールド機本体から後方に突設された支持デッキと、支持デッキの上下両側に、それぞれトンネル方向に移動可能に設置され、上下方向に伸縮する左右一対の拡張ジャッキと、拡張ジャッキの上端部及び下端部にそれぞれ取り付けられる掘削断面形状に沿った円弧状の上部拡張梁、下部拡張梁とを備えた形状保持装置が示されている。この形状保持装置は、拡張ジャッキを伸長して上部拡張梁及び下部拡張梁をセグメント内面に当接させることにより、地山からの土圧や自重によりセグメントに作用する垂直方向の荷重を支持し、セグメントの変形を防止するものである。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、シールド機本体から後方に突設されたベースフレームと、ベースフレームの上下両側に、それぞれトンネル方向に直列状に設置され、上下方向に伸縮する左右一対の昇降用ジャッキ等からなる複数の保形ユニットと、昇降用ジャッキの上端部及び下端部にそれぞれ取り付けられる掘削断面形状に沿った円弧状の上部保形フレーム、下部保形フレームと、最も後端側に位置する保形ユニットを他の複数の保形ユニットの内側を潜らせて最前端側の位置へ移載させるユニット移載機構とを備え、複数の保形ユニットがそれぞれ１リング分のセグメントを保持する形状保持装置が示されている。この形状保持装置は、最新のセグメントを組み立てた後に、最も後端側の保形ユニットを残りの複数の保形ユニットの内方を挿通させて最前端へ移動して、最新のセグメントの１リング分を保持し、順次この作業を繰り返してセグメンの変形を防止するものである。
【特許文献１】特開２００２−９７８９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の形状保持装置を用いた方法では、最新のセグメントを組み立てた後に、直前に施工したセグメントを保形している形状保持装置の拡張ジャッキの圧力を開放して拡張ジャッキを収縮し、形状保持装置を最新のセグメント位置に移動し、拡張ジャッキを再び伸長して最新のセグメントの形状を保持していた。したがって、この形状保持装置を直前のセグメントから最新のセグメントへ移動する間は、これらの両セグメントの形状を保持していないために、地山からの土圧や自重により最新のセグメントが変形してしまうという問題点があった。そして、変形した最新のセグメントに形状保持装置を設置しても完全にもとの形状に戻すことができず、次に新たに組み立てられるセグメントの連結作業に支障をきたすという問題点があった。
【０００６】
また、シールド機の推進にともない、直前に施工したセグメントを保持している形状保持装置を短時間で最新のセグメントに移動させると、このセグメントの外周に充填されている裏込材は短時間では所定の強度を得られないために、完全に固化していない状態で形状保持装置を取り外すこととなり、地山からの土圧や自重によりこのセグメントが変形してしまうという問題点があった。
【０００７】
そして、特許文献２に記載の形状保持装置を用いた方法では、複数の保形ユニットを設置するために、トンネル内の空間の多くを形状保持装置が占有し、セグメントの搬送、作業員の移動等が困難であるという問題点があった。また、複数の保形ユニットを設けること、及び保形ユニット内を他の保形ユニットが通過するための機構を設けること等によりコストがかかり、工事費が増大するという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、トンネル構築の作業性を向上させるとともに、最新のセグメントの形状を保持する際に、１工程前に組み立てたセグメントの形状保持効果を継続することが可能なセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いたセグメントの形状保持方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の形状保持装置は、シールド機を推進する際に組み立てられたセグメントの形状を保持するための形状保持装置であって、
一端が前記シールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、
前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、
該上下伸縮手段の上下端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えることを特徴とする（第１の発明）。
【００１０】
本発明のセグメントの形状保持装置によれば、形状保持装置が直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のままで、上下伸縮手段を伸縮させる（形状保持装置を解除する）こと無くこのセグメント内面に沿って滑動して前進し、最新のセグメントに移動することが可能である。したがって、直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態から連続して最新のセグメントの形状を確実に、かつ正確に保持することが可能となる。また、ジャッキの伸縮作業、形状保持装置の盛り替え作業等が不要となるために、工期を短縮して工事費を低減することが可能となる。
そして、最新のセグメントを組み立てると、直ちに保持するために、浮き上がり、スキンプレート内における自重によるずり落ちを防止することが可能となる。
また、形状保持装置を移動させるための機構は、滑動体を有する滑動部のみからなるために、簡易で小さな構成にすることが可能となる。したがって、形状保持装置全体が簡易な機構にて構成されて、形状保持装置がセグメント内の空間を占有しないために、セグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間が確保され、作業の効率化を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明において、前記滑動体は、ローラー等の回転体からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記滑動体は、摩擦抵抗の小さい板状の滑動材からなり、交換可能であることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記上下伸縮手段は、伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする。
本発明のセグメントの形状保持装置によれば、セグメントの設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段の伸長量を伸長するために、セグメントの形状を正確に保持することが可能となる。
【００１４】
本発明のセグメントの形状保持方法は、一端がシールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、該上下伸縮手段の端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えた形状保持装置を用いてセグメントの形状を保持する形状保持方法において、
前記上下伸縮手段を伸長し、前記滑動部の前記滑動体を直前に組み立てたセグメントの内面に当接して該直前に組み立てたセグメントの形状を保持し、
前記シールド機の内方にて最新のセグメントを組み立てて、
前記上下伸縮手段を伸縮することなく前記直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のまま前記滑動体が前記直前に組み立てたセグメント内面に沿って進行方向に滑動することにより前記形状保持装置も前進し、
前記滑動体が前記最新のセグメントに移動すると同時に前記最新のセグメントの形状を保持することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記上下伸縮手段は、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のセグメントの形状保持装置及びこの形状保持装置を用いた形状保持方法によれば、トンネル構築の作業性を向上させるとともに、直前に組み立てたセグメントの形状保持効果を継続したまま、最新のセグメントの形状を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る矩形のシールド機の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る矩形のシールド機の側断面図である。
【図３】本実施形態に係るシールド機のテール部の正断面図である。
【図４】本実施形態に係るシールド機のテール部の側断面図である。
【図５】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図６】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図７】本実施形態に係る形状保持装置の作動方法を示す図である。
【図８】参考例におけるシールド機のテール部の正断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’矢視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るシールド機のテール部の正断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るシールド機のテール部の側断面図である。
【図１２】左右伸縮手段の他の設置方法を示す図である。
【図１３】上下伸縮手段の他の設置方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明における好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る矩形シールド機の正面図、図２は、本発明の実施形態に係る矩形シールド機の側断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、シールド機１は、進行方向前部で切羽の掘削を行うフード部３と、後部で覆工を行うテール部５と、フード部３及びテール部５を結ぶとともに推進設備等を内方に装備するガーダー部７とから構成され、外部から作用する荷重に対し前述した各部を保護するための矩形筒状の鋼殻からなるスキンプレート９を備える。このスキンプレート９の内側に近接して、等間隔にシールドジャッキ１１が設けられ、セグメント１３全周に均等に推進荷重が作用するように環状に設置される。
【００２０】
また、シールド機１は、スキンプレート９内に縦横に所定の組み合せで配列されるとともに、それぞれが独立して推進可能、かつそれぞれが独立して駆動可能な複数の矩形状の主シールド１５を備える。主シールド１５の配列は、構築するトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができ、本実施形態においては、例えば、縦（鉛直）方向×横（水平）方向＝２（段）×３（列）としている。各主シールド１５は、スキンプレート９内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体１７と、シールド本体１７を進退させるスライドジャッキ１９と、シールド本体１７の前面側に回転可能に設けられるカッターヘッド２３と、シールド本体１７に設けられ、カッターヘッド２３を駆動するための駆動源２５と、駆動源２５の駆動力をカッターヘッド２３に伝達する動力伝達機構２７とを備えており、各主シールド１５は、独立して駆動可能に構成される。
【００２１】
テール部５の内方に複数のピースからなるセグメント１３を組み立てるためのセグメント組立装置５９が設けられ、このセグメント組立装置５９により掘削したトンネルの内面に順次セグメントが組み立てられ、セグメントによる内壁が構築される。
ガーダー部７には掘削した土砂を排出するための排出装置５７が接続されている。
【００２２】
図３は、本実施形態に係るシールド機１のテール部５の正断面図、図４は、本実施形態に係るシールド機１のテール部５の側断面図である。
【００２３】
セグメントの形状を保持するための形状保持装置３１は、一端がシールド機１のテール部５内に設置されている縦梁３３（図２に示す）に接続され、他端がシールド機１後方に突出する支持フレーム３５と、この支持フレーム３５に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に、シールド機１の進行方向前後に揺動自在にピン結合にて連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結され、セグメント１３の内面に当接するとともに、この内面に沿って滑動可能な滑動体４１を有する２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００２４】
支持フレーム３５は、円筒形状の支持梁４５と、支持梁４５の両側にアーム状に取り付けられる延長梁４７とからなり、支持梁４５と延長梁４７とは脱着可能に接続される。支持梁４５の下方をセグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間として確保するために、支持梁４５はトンネル中心よりやや上方になるように縦梁３３に片持ち式に取り付けられる。
【００２５】
上下伸縮手段３７は、側面が延長梁４７の一端に接続された外筒４９と、外筒４９内に摺動可能に挿通された内筒５１と、内筒５１を外筒４９に対して上下方向に摺動させるための上下ジャッキ５３とを備える。
【００２６】
上下ジャッキ５３は、ジャッキの伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量になると伸長が停止する。本実施形態においては、図３の紙面に対して上側の滑動体４１の上端部から下側の滑動体４１の下端部までの長さが、セグメント１３の設計内空と同一になるように上下ジャッキ５３を伸長させたときの伸長量を、上記した所定の伸長量とする。
【００２７】
滑動部４３は複数の滑動体４１を有し、ブラケット３９の上部及び外筒４９の下端部にそれぞれピン結合にて連結される。滑動体４１はローラー等の回転体からなり、本実施形態においては、例えば、樹脂製の回転ローラーを用いる。各滑動部４３は１リング分のセグメント１３の内面に当接するようにそれぞれ配置される。
【００２８】
セグメント１３の形状の保持は、上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長して内筒５１を外筒４９に対して上方に摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接することにより行う。ここで、上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長させると、上側の滑動体４１の上端部から上下伸縮手段３７を介して下側の滑動体４１の下端部までの長さがセグメント１３の設計内空となり、この状態でセグメント１３の形状を保持できる。
【００２９】
また、曲線施工等によりシールド機の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、上下ジャッキ５３を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止する。
【００３０】
上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長して、セグメント１３ｄの形状を保持した状態で、シールド機１が推進すると滑動部４３がセグメント１３内面に沿って滑動することにより形状保持装置３１がシールド機１とともに前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動すると、このセグメント１３ｅの形状を保持する状態となる。
【００３１】
以下に、形状保持装置３１の作動方法について説明する。
図５〜図７は、形状保持装置３１の作動方法を示す図である。
【００３２】
まず、図４に示すように、形状保持装置３１の上下ジャッキ５３を所定の伸長量だけ伸長し、前方及び後方に配置された２台の滑動部４３をそれぞれ既設のセグメント１３ｃ、１３ｄの内面に当接して各セグメント１３の形状を保持する。
そして、形状保持装置３１が保持するセグメント１３の前方に最新のセグメント１３ｅを組み立てる。
【００３３】
次に、図５に示すように、最新のセグメント１３ｅの前端を反力材としてシールドジャッキ１１を伸長し、シールド機１を推進するとともに、テールボイドに裏込材を充填する。形状保持装置３１はシールド機本体の後部に牽引されているために、シールド機と同時に前進し、形状保持装置３１の前進にともない、セグメント１３ｃ、１３ｄの内面に当接していた各滑動部４３は、滑動体４１を回転させることによりセグメント１３ｃ、１３ｄの形状を保持した状態のまま最新のセグメント１３ｅに向かって移動する。
【００３４】
図６に示すように、シールドジャッキ１１をさらに伸長し、シールド機１及び形状保持装置３１が１リング分だけ前進すると、形状保持装置３１の前方の滑動部４３は最新のセグメント１３ｅへ移動してその形状を保持し、後方の滑動部４３は１工程前に施工したセグメント１３ｄへ移動してその形状を保持し続ける。この時点では、セグメント１３ｃの外周部分の裏込材は硬化して所定の強度を得られるために、形状保持装置を外してもセグメント１３ｃの形状が変形することはない。
【００３５】
そして、図７に示すように、シールド機１が１リング分だけ推進した後に、シールドジャッキ１１を収縮させ、再びセグメント組立装置５９にてセグメント１３ｆを組み立てる。
【００３６】
以上のように、セグメント１３ｅを組み立ててからシールド機１を推進するとともに形状保持装置３１も前進させ、最新のセグメント１３ｆ及び１工程前に施工したセグメント１３ｅを保形するまでの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、シールド機１後方のセグメント１３を構築するとともにセグメント１３の形状を保持する。
【００３７】
したがって、本実施形態の形状保持装置３１によれば、シールド機１の推進にともない、形状保持装置３１がセグメント１３の形状を保持した状態のままでセグメント１３内面に沿って滑動して前進し、最新のセグメント１３に移動して、この最新のセグメント１３の形状を保持することが可能となる。したがって、直前に組み立てたセグメント１３の形状を保持した状態のまま、上下伸縮手段３７を伸縮させる（形状保持装置を解除する）こと無く、最新のセグメント１３の形状を保持することが可能となる。つまり、上下ジャッキ５３の伸縮作業、形状保持装置３１の盛り替え作業等が不要となるために、工期を短縮して工事費を低減することが可能となる。
【００３８】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、上下伸縮手段３７を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止することが可能となる。
【００３９】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段３７の伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００４０】
また、組み立て直後の最新のセグメント１３を直ちに保持するために、浮き上がり、スキンプレート９内における自重によるずり落ちを防止することが可能となる。
【００４１】
さらに、形状保持装置３１がセグメント１３内の下部を占有しないために、セグメント１３内にセグメントピースの運搬や組み立て用の足場等の作業空間が確保され、作業の効率化を図ることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施形態において、左右一対の上下伸縮手段３７を設置し、セグメント１３を保持する方法について示したが、この方法に限定されるものではなく、例えば、セグメント１３の中央部を１本の上下伸縮手段３７で保持する方法を用いてもよく、地山強度、セグメント１３内空断面積等の現場条件に応じて適宜変更する。
【００４３】
次に、上下伸縮手段３７の代わりに左右伸縮手段６７のみを用いた場合の参考例について説明し、その後、上下伸縮手段３７及び左右伸縮手段６７を用いた本発明の他の実施形態について説明する。下記に示す説明において、上記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４４】
図８は、参考例におけるシールド機１のテール部５の正断面図、図９は、図８のＡ−Ａ’矢視図である。
図８及び図９に示すように、形状保持装置６０は、支持フレーム３５と、支持フレーム３５の両端部に取り付けられ、左、右方向にそれぞれ伸縮可能な一対の左右伸縮手段６７と、各左右伸縮手段６７の外方側にトンネル方向に揺動自在に連結されるブラケット３９と、各ブラケット３９の外方に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００４５】
支持フレーム３５は、支持梁４５と、支持梁４５の両側にアーム状に取り付けられる延長梁４８とからなり、支持梁４５と延長梁４８とは脱着可能に接続される。
【００４６】
左右伸縮手段６７は、側面が上下伸縮手段３７に接続される外筒６９と、外筒６９内に摺動可能に挿通される内筒７１と、内筒７１を外筒６９に対して左右方向に摺動させるための左右ジャッキ７３とを備える。
【００４７】
左右ジャッキ７３は、ジャッキの伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量になると伸長が停止する。本実施形態においては、図８の紙面に対して左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さが、セグメント１３の設計内空と同一になるように左右ジャッキ７３を同等に伸長させたときのそれぞれの伸長量を上記した所定の伸長量とする。
【００４８】
ブラケット３９の端部にそれぞれ２台の滑動部４３が連結され、各滑動部４３は１リング分のセグメント１３の内側に当接するようにそれぞれ配置される。
【００４９】
セグメント１３の形状の保持は、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長してそれぞれの内筒７１を外筒６９に対して摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接して行う。ここで、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長させると、左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さがセグメントの設計内空となる。
【００５０】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、左右ジャッキ７３を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の内面に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止する。
【００５１】
形状保持装置６０は、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長し、セグメント１３ｄの形状を保持した状態のままで左右ジャッキ７３を伸縮することなく、シールド機１が推進する同時に、滑動体４１をセグメント１３内面に沿って滑動させることにより前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動して、このセグメント１３ｅの形状を保持する。
【００５２】
したがって、本参考例の形状保持装置６０によれば、左右方向に伸縮可能な左右伸縮手段６７と左右伸縮手段６７の右又は左端部に連結された滑動部４３とを備えているために、セグメント１３の左右方向の形状を保持することが可能となる。
【００５３】
また、曲線施工等によりシールド機１の傾きとセグメント１３の設置勾配とが異なる場合でも、左右伸縮手段６７を伸長して滑動部４３をセグメント１３の内面に当接する際に、滑動部４３がセグメント１３の勾配に対して平行となるようにブラケット３９が回転し、滑動体４１がセグメント１３の内面に片当たりすることを防止することが可能となる。
【００５４】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された左右伸縮手段６７の伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００５５】
なお、本参考例において、矩形の形状を有するセグメント１３を保持する方法について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、略Ｕ字形等のセグメントの形状も保持することが可能となる。
【００５６】
また、本参考例において、左右伸縮手段６７をトンネルの中心軸付近に設置し、セグメント１３を保持する方法について示したが、この位置に限定されるものではなく、セグメント１３の上部又は下部を保持してもよく、セグメントの形状、地山強度等の現場条件に応じて適宜変更する。さらに、例えば、セグメント１３の上部及び下部等の複数箇所を保持する方法を用いてもよい。
【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の他の実施形態に係るシールド機１のテール部５の正断面図、図１１は、本発明の他の実施形態に係るシールド機１のテール部５の側断面図である。
【００５８】
図１０及び図１１に示すように、形状保持装置６１は、支持フレーム３５と、左右一対の上下伸縮手段３７と、各上下伸縮手段３７の上端部に連結されるブラケット３９と、ブラケット３９の上部に連結される２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７の下端部に連結される２台の滑動部４３と、各上下伸縮手段３７に取り付けられ、左、右方向にそれぞれ伸縮可能な一対の左右伸縮手段６７と、各左右伸縮手段６７の外方側にトンネル方向に揺動自在に連結されるブラケット３９と、各ブラケット３９の外方に連結される２台の滑動部４３とを備える。
【００５９】
セグメント１３の形状の保持は、上下ジャッキ５３、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長してそれぞれの内筒５１、７１を外筒４９、６９に対して摺動させ、各滑動部４３をセグメント１３の内面に当接して行う。ここで、上下ジャッキ５３及び左右ジャッキ７３をそれぞれ所定の伸長量だけ伸長させると、図１０の紙面に対して、上側の滑動体４１の上端部から上下伸縮手段３７を介して下側の滑動体４１の下端部までの長さ、及び左側の滑動体４１の左端部から右側の滑動体４１の右端部までの長さがセグメントの設計内空となる。
【００６０】
形状保持装置６１は、上下ジャッキ５３、左右ジャッキ７３をそれぞれの所定の伸長量だけ伸長し、セグメント１３ｄの形状を保持した状態のままで上下ジャッキ５３及び左右ジャッキ７３を伸縮することなく、シールド機１が推進する同時に、滑動体４１をセグメント１３内面に沿って滑動させることにより前進し、滑動部４３が最新のセグメント１３ｅに移動して、このセグメント１３ｅの形状を保持する。
【００６１】
したがって、本実施形態の形状保持装置６１によれば、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段３７と左右方向に伸縮可能な左右伸縮手段６７とを備えているために、セグメント１３の形状を確実に保持することが可能となる。
【００６２】
そして、セグメント１３の設計内空に基づいて設定された上下伸縮手段３７及び左右伸縮手段６７のそれぞれの伸長量を伸長するために、セグメント１３の形状を正確に保持することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態において、各上下伸縮手段３７にそれぞれ左右伸縮手段６７を設ける方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように延長梁４７を下方に延長して延長部４７ａを設け、この延長部４７ａの下側に、左右方向に伸縮し、両端部に滑動部４３を備えた１本の左右伸縮手段６８を取り付ける方法を用いてもよい。
【００６４】
なお、上記すべての実施形態において、延長梁４７の両側に一対の上下伸縮手段３７を設ける方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、延長梁４７の上側に左右一対の上方に向かって伸縮する上方伸縮手段７５と、延長梁４７の下側に左右一対の下方に向かって伸縮する下方伸縮手段７７とを設け、上方・下方伸縮手段をそれぞれ伸長してセグメント１３の形状を保持する方法を用いてもよい。
【００６５】
なお、上記すべての実施形態において、２台の滑動部４３を用いて２リング分のセグメント１３を保持する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、１リング分のセグメント１３だけを保持する方法を用いてよく、１リング分を保持する場合は、最新のセグメント１３を保持することが望ましい。さらに、裏込材が所定の強度に達するまで長時間を要する場合等は、３台の滑動部４３を用いて３リング分以上のセグメント１３を保持する方法を用いてもよい。
【００６６】
また、上記すべての実施形態において、形状保持装置３１、６１は、シールド機１の推進と同時に前進する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、延長梁４７を支持梁４５に沿って摺動可能に連結し、シールド機１が所定の距離だけ推進した後に、形状保持装置３１、６１を支持梁４５に沿って摺動させて前進する方法を用いてもよい。
【００６７】
さらに、上記すべての実施形態において、ローラー等の回転体からなる滑動体４１について説明したが、これに限定されるものではなく、滑動体４１として摩擦係数の小さく、交換可能な板状の滑動材を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１ シールド機
３ フード部
５ テール部
７ ガーダー部
９ スキンプレート
１１ シールドジャッキ
１３ セグメント
１５ 主シールド
１７ シールド本体
１９ スライドジャッキ
２３ カッターヘッド
２５ 駆動源
２７ 動力伝達機構
３１ 形状保持装置
３３ 縦梁
３５ 支持フレーム
３７ 上下伸縮手段
３９ ブラケット
４１ 滑動体
４３ 滑動部
４５ 支持梁
４７ 延長梁
４７ａ 延長部
４８ 延長梁
４９ 外筒
５１ 内筒
５３ 上下ジャッキ
５７ 排出装置
５９ セグメント組立装置
６０ 形状保持装置
６１ 形状保持装置
６７、６８ 左右伸縮手段
６９ 外筒
７１ 内筒
７３ 左右ジャッキ
７５ 上方伸縮手段
７７ 下方伸縮手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機を推進する際に組み立てられたセグメントの形状を保持するための形状保持装置であって、
一端が前記シールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、
前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、
該上下伸縮手段の上下端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えることを特徴とするセグメントの形状保持装置。
【請求項２】
前記滑動体は、ローラー等の回転体からなることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項３】
前記滑動体は、摩擦抵抗の小さい板状の滑動材からなり、交換可能であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項４】
前記上下伸縮手段は、伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項５】
一端がシールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、該上下伸縮手段の端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えた形状保持装置を用いてセグメントの形状を保持する形状保持方法において、
前記上下伸縮手段を伸長し、前記滑動部の前記滑動体を直前に組み立てたセグメントの内面に当接して該直前に組み立てたセグメントの形状を保持し、
前記シールド機の内方にて最新のセグメントを組み立てて、
前記上下伸縮手段を伸縮することなく前記直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のまま前記滑動体が前記直前に組み立てたセグメント内面に沿って進行方向に滑動することにより前記形状保持装置も前進し、
前記滑動体が前記最新のセグメントに移動すると同時に前記最新のセグメントの形状を保持することを特徴とするセグメントの形状保持方法。
【請求項６】
前記上下伸縮手段は、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする請求項５に記載のセグメントの形状保持方法。
【請求項１】
シールド機を推進する際に組み立てられたセグメントの形状を保持するための形状保持装置であって、
一端が前記シールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、
前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、
該上下伸縮手段の上下端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えることを特徴とするセグメントの形状保持装置。
【請求項２】
前記滑動体は、ローラー等の回転体からなることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項３】
前記滑動体は、摩擦抵抗の小さい板状の滑動材からなり、交換可能であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項４】
前記上下伸縮手段は、伸縮量を検出する検出手段を備え、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項５】
一端がシールド機のテール部内に接続され、他端が前記シールド機の後方に突出する支持フレームと、前記支持フレームに脱着可能に接続され、上下方向に伸縮可能な上下伸縮手段と、該上下伸縮手段の端部に連結され、セグメントの内面に当接するとともに、該セグメントの内面に沿って滑動可能な滑動体を有する滑動部とを備えた形状保持装置を用いてセグメントの形状を保持する形状保持方法において、
前記上下伸縮手段を伸長し、前記滑動部の前記滑動体を直前に組み立てたセグメントの内面に当接して該直前に組み立てたセグメントの形状を保持し、
前記シールド機の内方にて最新のセグメントを組み立てて、
前記上下伸縮手段を伸縮することなく前記直前に組み立てたセグメントの形状を保持した状態のまま前記滑動体が前記直前に組み立てたセグメント内面に沿って進行方向に滑動することにより前記形状保持装置も前進し、
前記滑動体が前記最新のセグメントに移動すると同時に前記最新のセグメントの形状を保持することを特徴とするセグメントの形状保持方法。
【請求項６】
前記上下伸縮手段は、所定の伸長量を伸長することによりセグメントの形状を保持することを特徴とする請求項５に記載のセグメントの形状保持方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２１４７５（Ｐ２０１１−２１４７５Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９９５８（Ｐ２０１０−２１９９５８）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【分割の表示】特願２００５−２８２２４４（Ｐ２００５−２８２２４４）の分割
【原出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【分割の表示】特願２００５−２８２２４４（Ｐ２００５−２８２２４４）の分割
【原出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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