セグメントの形状保持装置
【課題】セグメントを外側から保持するセグメントの形状保持装置において、前列のみならず次列以降のセグメントも保持できるようにし、かつ前列のセグメント保持体は常時、最適位置でセグメントを保持できるようにする。
【解決手段】周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に２列配置１４，１５とし、前列のセグメント保持体群１４は、前記スキンプレート８の内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に前記セグメント保持体１２を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列のセグメント保持体群１５は、前記スキンプレート８に対して固定的に配置された構造とする。
【解決手段】周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に２列配置１４，１５とし、前列のセグメント保持体群１４は、前記スキンプレート８の内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に前記セグメント保持体１２を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列のセグメント保持体群１５は、前記スキンプレート８に対して固定的に配置された構造とする。
【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、掘進に伴って組み立てられるセグメントの形状保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド機を用いて地盤中にトンネルを構築するシールド工法では、掘進に伴ってシールド機のスキンプレート内面に周方向に複数のピースからなるセグメントをリング状に組み立て覆工を行うようにしているが、このセグメントの組み立て時に、外部からの土圧や自重によりセグメントに変形が起こり、次のセグメントの組み立て（連結）に支障を来すことが多く、このため前記セグメントの形状を保持するために形状保持装置が使用されている。
【０００３】
前記形状保持装置の基本的構造は、シールド機本体から後方に突設された支持フレームに、上下方向に伸縮可能な左右一対の支柱をトンネル方向に移動可能に配設し、かつ前記左右の支柱の上端部に断面形状に沿った上部保持ビームを設けるとともに、下端部に下部保持ビームを設けた構造を成しており（以下、上下拡張型形状保持装置という。）、前記支柱を伸長して上部保持ビームおよび下部保持ビームをセグメント内面に当接させることにより、鉛直土圧や自重によりセグメントに掛かる垂直方向の力を支持してセグメントを適正に組み立てられた状態に保持し変形を防止するものである。
【０００４】
しかし、従来の形状保持装置にあっては下記のような問題点があった。
(1)セグメント内に設置される従来のセグメント形状保持装置は、トンネル内空部の多くを占有し、セグメントの搬送、作業員の移動等の障害となり支障を来す場合が多かった。
(2)形状保持装置は、セグメントを組み立てるためのエレクター装置および組立用足場に対する干渉を避けるため、通常は最前列のセグメントよりも１リング後方に位置する前回時に組み立てられたセグメントに設置せざるを得ず、新たにセグメントを組み立てるセグメントに隣接するセグメントは形状保持装置によって保持されていない。その結果、新たに組み立てられるセグメントの組立作業に支障を来すことがある。この傾向は特に自重が嵩む大口径セグメントや土圧の影響が大きい場合に顕著となる。
(3)シールド機のスキンプレートとセグメントとの間には、摩擦低減のため所定の間隙が形成されている。そのため、セグメントが自重によってスキンプレートの内部でずり落ちが生じてしまうことがある。
【０００５】
そのため、近年では、上記リング状に組み立てられたセグメントを内側から保持する形状保持装置に代えて、下記特許文献１に記載されるように、リング状に組み立てられたセグメントの外側からセグメントの形状を保持させるようにした形状保持装置が提案されている。該形状保持装置の構造は、シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体、具体的に膨張マットまたはジャッキを複数配設するものである。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるセグメント保持装置の場合は、進退自在または膨縮自在のセグメント保持体をスキンプレートに固定的に取り付けているため、シールド機の掘進に伴ってセグメントの保持位置が移動することになり、保持位置を常時最適位置とすることができないなどの問題があった。
【０００７】
このような問題点に鑑み、下記特許文献２では、シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態になるようにしてある外側チューブを着脱可能に取り付け、且つ該外側チューブの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個の内側チューブを着脱可能に取り付けるとともに、外側チューブの長手方向に沿う側端縁部に、長手方向に所要間隔で側方へ突出させた結合部材を設け、該各結合部材に結着したロープを介して外側チューブとともに外側カバー、内側チューブをスキンプレートの軸方向へ移動させるようにしたセグメントの形状保持装置が提案されている。このセグメント形状保持装置によれば、外側カバーがスキンプレートに対して相対的に滑動可能な構造となっているため、セグメントの保持位置を常時最適位置とすることができるようになる。
【特許文献１】特開２００３−８３０００号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２記載のセグメント形状保持装置は、周方向に一列配置のものであるため、最前列のセグメントを保持すると、次列のセグメントは保持することができない。また、シールド機によっては、推進ジャッキを押し切った状態で最前列のセグメントの約１／２がシールド機外に出ることがあり、浮力を受けることになる。この際、スキンプレートの外部ではセグメントの裏側に裏込材が充填されるため、ある程度全周が拘束された状態にはなるけれども、裏込注入材の初期強度は小さいため、形状保持装置で支持されていない次列のセグメントの浮き上がり（変位）が懸念される。また、大口径セグメントの場合、上下間の水圧差によりセグメントがいびつに変形し、次のセグメントのボルト連結に支障を来す虞がある。更に、セグメント保持体を前側に移動させると、一時的ではあるがセグメントが形状保持装置によって全く保持されていない状態となってしまうなどの問題があった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、セグメントを外側から保持するセグメントの形状保持装置において、最前列のみならず次列以降のセグメントも保持できるようにするとともに、最前列のセグメント保持体は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、更に最前列のセグメント保持体を前側に移動させる際においてもセグメントの保持が行えるようにしたセグメントの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】
【００１０】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在のセグメント保持体及び／又は膨縮自在のセグメント保持体を複数配設したセグメントの形状保持装置において、
前記セグメント保持体は、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、
次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置されたことを特徴とするセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１１】
上記請求項１の本発明は、スキンプレートの周方向に沿って前記セグメント保持体を複数配設し、セグメントの外周側から多点的に支持するようにするものであり、セグメント内部には形状保持装置が存在しないため、トンネル内に十分な空間が確保されるようになる。また、エレクター装置や組立用足場との干渉も一切問題とならないため、組立直後のセグメントを直ぐに支持できるようになる。また、組立直後のセグメントを直ぐに支持できるようになる結果、浮き上がり、水圧差による変形、スキンプレート内における自重によるずり落ち等の問題をすべて解消できるようになる。
【００１２】
また、複数配列で設置されたセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置された構造とする。従って、最前列のセグメント保持体群は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、次列以降のセグメント保持体群は次列以降のセグメントを順に保持し、かつ最前列のセグメント保持体群を移動のために解除し移動させる際にも、前記次列以降のセグメント保持体群がセグメントを保持し続けることが可能となる。
【００１３】
請求項２に係る本発明として、前記最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群とは、前記最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係にある請求項１記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１４】
上記請求項２記載の本発明は、最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群との間隔関係を規定したものであって、最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係とするのが望ましい。
【００１５】
請求項３に係る本発明として、前記移動装置は、前記スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにした装置である請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１６】
上記請求項３記載の本発明は、セグメント保持体の移動装置として、スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにしたものである。この移動装置の場合は、機械的かつ自動的に、かつ全周に亘って配設された各セグメント保持体に夫々、均等な引込み力を与えながら前側に移動させることができ、その移動距離も常に一定となる。
【００１７】
請求項４に係る本発明として、前記移動装置は、巻取りリールと、この巻取りリールに巻回されるとともに、先端が前記スライド台に連結された索材とからなる請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１８】
請求項５に係る本発明として、前記移動装置は、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー間にエンドレスループ状に索材を架け渡し、前記索材をスライド台に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリーを駆動させる駆動源を備えた装置である請求項１、２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１９】
請求項６に係る本発明として、前記移動装置はピストン先端が前記スライド台に連結された伸縮ジャッキである請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２０】
上記請求項４〜６記載の発明は、移動装置例を示したものである。これらの装置の場合、セグメント保持体は、機械的にかつ全周に亘って配設された各セグメント保持体に夫々、均等な引込み力を与えながら前側に移動されるとともに、その移動距離も常に一定とできる。
【００２１】
請求項７に係る本発明として、前記セグメント保持体は、液体、気体、油等の流体によってトンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在とされる膨張マットまたはジャッキである請求項１〜６いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２２】
請求項８に係る本発明として、相対的にスキンプレートの周方向上部領域側に前記膨張マットを配置し、相対的に周方向下部領域側にジャッキを配置してある請求項７記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２３】
請求項９に係る本発明として、前記当り材として可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の変形により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２４】
請求項１０に係る本発明として、前記当り材はシールド機の内方側に向けて弾発的に支持されることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の没入により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２５】
請求項１１に係る本発明として、前記スライド台の摺動面及び／又はスキンプレートの摺動面に、摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けてある請求項１〜１０いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳説のとおり本発明によれば、セグメントを外側から保持するセグメントの形状保持装置において、最前列のみならず次列以降のセグメントも保持できるようになるとともに、最前列のセグメント保持体は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、更に最前列のセグメント保持体を前側に移動させる際においてもセグメントの保持が行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１はシールド機１の縦断面図、図２は図１のII−II線矢視図である。
【００２８】
同図に示されるシールド機１は泥水加圧式のものであり、シールド本体２の前端部に設けられた隔壁３とカッタヘッド４との間にはカッタチャンバ５が区画され、このカッタチャンバ５に臨ませて送泥管６と排泥管７とが夫々開口して設けられている。一方、シールド機１の外殻となるスキンプレート８内の後方側には、セグメント組立装置１０（エレクター装置）が配設され、掘進に伴ってスキンプレート８内面に周方向に複数のピースからなるセグメント１１をリング状に組み立て覆工を行うようになっている。なお、符号９はシールド本体２を推進させるためのシールドジャッキである。
【００２９】
前記シールド機１においては、スキンプレート８の内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体を複数配設するとともに、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列、図示例では２列配置（１４，１５）とし、セグメントを外周から多点支持する形状保持装置が設けられている。なお、本発明に係るセグメント形状保持装置は、前記泥水加圧式に限らず、泥水式、土圧式、泥土圧式等、種々のシールド機に対して適用されるものである。
【００３０】
以下、具体的に前記セグメント形状保持装置について詳述すると、
前記セグメント保持体としては、例えば液体、気体、油等の流体によって膨縮自在とされる膨張マット１２、１６または油圧（または空圧）ジャッキ１３、１７が使用され、図２に示されるように、リング状に組み立てられたセグメント１１を外面側から多点支持し、土圧、自重および水圧による外力によってセグメント１１が変形するのを防止するとともに、浮き上がりや自重によるずり落ちを防止するようになっている。
【００３１】
この場合、前記セグメント保持体は、同図に示されるように、好ましくは相対的にスキンプレート８の周方向上部領域側に前記膨張マット１２，１２…を配置し、相対的に周方向下部領域側に油圧ジャッキ１３，１３…を配置するようにするのが望ましい。ストローク調整によって被支持体の移動が容易に行える油圧ジャッキ１３，１３…を相対的に下部領域側に配設することにより、前記セグメント１１の位置調整が容易に行えるようになる。もちろん、全周方向に前記膨張マット１２，１２…または油圧ジャッキ１３，１３…を配設するようにしてもよい。
【００３２】
前記セグメント形状保持装置は、図１に示されるように、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群１４，１５の内、前列のセグメント保持体群１４は、前記スキンプレート８の内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機１の軸芯方向に摺動可能にスライド台２０を配置するとともに、このスライド台２０のシールド機内側の面に前記セグメント保持体１２…、１３…を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列以降のセグメント保持体群１５は、前記スキンプレート８に対して固定的に配置されている。
【００３３】
以下、更に具体的に詳述すると、
前記前列のセグメント保持体群１４の内、前記膨張マット１２、１２…は、詳細には図３に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にシールド機１の軸芯方向に摺動可能かつ所定の角度範囲で旋回可能とするため両側に遊間８ｂ、８ｂを有する状態でにスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に設けられている。前記遊間８ｂ、８ｂを持つことにより、シールド機１が曲線掘進中において、スライド台２０が旋回することにより膨張マット１２に無理な力（捻れ）が掛からず破損を防止できるようになる。
【００３４】
前記膨張マット１２は、ゴム等からなる風船状に膨張可能な袋体の周縁が固定用金具２１によって固定され、液体または気体等の作動流体を供給ホース２２を通じて供給または引抜き制御することによってトンネル中心側に向かって膨縮自在となっている。すなわち、作動流体の供給により膨張マット１２が膨張しセグメント１１の外面に押圧状態で接触することによりセグメント１１を保持し、作動流体の引抜きにより膨張マット１２が収縮しセグメント１１の外面から離間することによりセグメント１１の保持が解除される。
【００３５】
前記供給ホース２２は、膨張マット１２の移動に追従可能なように所定長さのものを図示したが、弛みを抑えるためにコイル巻きとし伸縮可能とした供給ホース、或いは２重、３重管等の多重管からなる伸縮自在管を作動油供給管として使用してもよい。
【００３６】
前記スライド台２０は、シールド機１の前側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を設け、図４に示されるように、シールド機１を掘進させた後、シールドジャッキ９の収縮時にピストンヘッド２５の背面側、図示例では当接板２５ａの上部背面側が前記当り材２４と当接し、膨張マット１２をスライド台２０と共に掘進方向に移動させるようになっている。
【００３７】
一方、下側に配置された油圧ジャッキ１３も、上記膨張マット１２と同様に、図５(A)に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にシールド機１の軸芯方向に摺動可能かつ所定の角度範囲で旋回可能とするため両側に遊間８ｂ、８ｂを有する状態でスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に設けられている。前記遊間８ｂ、８ｂを持つことにより、シールド機が曲線部掘進中において、スライド台２０が旋回することにより油圧ジャッキ１３に無理な力（捻れ）が掛からず、破損を防止できるようになる。
そして、作動流体の供給または引抜き制御により、ピストンがトンネル中心側に伸長しセグメント１１を押圧保持するようになっている。また、前記スライド台２０は、シールド機１の前側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を備えており、図５(B)に示されるように、シールド機１を掘進させた後、シールドジャッキ９の収縮時にピストンヘッド２５の背面側が前記当り材２４と当接し、油圧ジャッキ１３をスライド台２０と共に掘進方向に移動させるようになっている。
【００３８】
次いで、次列のセグメント保持体群１５の内、膨張マット１６は、図３に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ｂを設け、ゴム等からなる風船状に膨張可能な袋体の周縁部分を固定用金具２１によって固定し、スキンプレート８内部に形成された流路２６の吐出口を前記膨張マット１６の内空部に臨ませ、液体または気体等の作動流体を供給または引き抜きすることによってトンネル中心側に向かって膨張可能となっている。
【００３９】
また、油圧ジャッキ１７は、図５に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ｂを設け、スキンプレート８内部に形成された流路２６より供給される作動油によってピストンがトンネル中心側に伸長しセグメント１１を押圧保持するようになっている。
【００４０】
前記前列のセグメント保持体群１４と、次列のセグメント保持体群１５とは、前列のセグメント保持体群１４が前列セグメント１１を保持し得る位置にあるとき、次列のセグメント保持体群１５が次列のセグメント１１を保持し得る位置関係にある。図示の例では、前列のセグメント１１の前端部を前列のセグメント保持体群１４が保持するとき、次列のセグメント保持体群１５が次列セグメント１１の略中央を保持する位置関係となっている。すなわち、前列セグメント保持体群１４と次列セグメント保持体群１５との間隔Ｌは、セグメント幅＋αとなっている。
【００４１】
以下、具体的にシールド掘進手順に従って、本発明に係るセグメント形状保持装置によるセグメントの保持手順について、図６及び図７に基づいて詳述する。
【００４２】
先ず、図６(A)に示されるように、シールドジャッキ９を引き込み、セグメント１１２との間に空間を空けた状態としたならば、既設セグメント１１２に連続してセグメント１１１を組み立てる。この際、前列セグメント保持体群１４の膨張マット１２は収縮させた状態とする。また、次列セグメント保持体群１５の膨張マット１６はセグメント１１２を保持した状態にある。セグメント１１１の組立が完了したならば、図６(B)に示されるように、シールドジャッキ９のスプレッダ（ピストンヘッド）２５を、組立が完了したセグメント１１１の端面に押し当て、図６(C)に示されるように、作動流体を供給し膨張マット１２を膨張させ、セグメント１１１の外面に押圧状態で押し当てることによりセグメント１１１を支持する。
【００４３】
次いで、図７(D)に示されるように、シールドジャッキ９を伸長させることによりシールド機１を掘進させ、１セグメント幅分の掘削を行う。この際、スライド台２０はスキンプレート８に対して摺動可能な構造となっているため、膨張マット１２の位置は変わらず、スキンプレート８が前進する。なお、次列のセグメント保持体群１５は、セグメント１１を保持した状態のまま、スキンプレート８と共に、セグメント１１１の略中央まで移動する。
【００４４】
掘進が完了したならば、図７(E)に示されるように、作動流体を引抜き膨張マット１２を収縮させ、セグメント１１１の保持を解除したならば、図７(F)に示されるように、シールドジャッキ９のピストンを収縮させると、スプレッダ２５の当接面２５ａの上部背面側が当り材２４と当接し、膨張マット１２をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる。
【００４５】
上記図６(A)〜図７(F)の工程を繰り返すことにより、順次、構築された最前列のセグメント１１１を支持しながら、掘進作業を行うようにする。
【００４６】
前記スライド台２０は、シールド機１の掘進時にスキンプレート８の内面との摺接によって摩擦が発生するため、前記スライド台２０のスキンプレート側摺動面及び／又はスキンプレート８のスライド台２０側摺動面に、摺動を円滑にするための摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けるようにするのが望ましい。前者の摩擦低減処理としては、例えば摺動面にデンプル状の突起を設け接触面積の低減を図ったり、４フッ化エチレン樹脂などの摩擦低減材をコーティングするなどの方法を挙げることができ、後者の摩擦低減部材として、例えば前記摺動面側に、４フッ化エチレン樹脂塗工板を設けたり、図８に示されるように、前記スライド台２０のスキンプレート側の面に多数のベアリング２７、２７…を設けるなどの方法を挙げることができる。
【００４７】
ところで、シールド機１の掘進中に、例えば方向修正などのために一部のシールドジャッキ９、９…を意図的に途中で停止させた場合は、停止したシールドジャッキ９は掘進に伴ってスプレッダ２５が当り材２４と当接し、当り材２４を破損させる事態が発生することになる。このような当り材２４の破損を防止するため、所定値以上の当接力が当り材２４に加わった場合に、スプレッダ２５が当り材２４を乗り越える機構とするのが望ましい。その第１態様は、図９に示されるように、前記当り材２４としてゴムなどの可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材２４の変形により前記スプレッダ２５が当り材２４を乗り越えるようにする。また、その第２態様は、図１０に示されるように、前記当り材２４をシールド機１の内方側に向けて弾発的に支持することにより、セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材２４の没入により前記スプレッダ２５が当り材２４を乗り越えるようにする。
【００４８】
一方、前記次列のセグメント保持体群１５の内、膨張マット１６には、図１１に示されるように、摩耗防止のため凹部８ｂの開口面を塞ぐように、弾性伸縮性シート２８を設けるようにしてもよい。膨張マット１６の作動時には、同図に示されるように、膨張マット１６の膨張に伴って前記弾性伸縮性シート２８が共に膨らんでセグメント１１を押圧保持する。
【００４９】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体１２，１３、１６，１７を複数配設するようにしたが、前記膨張マット１２、１６の場合には、周方向に連続するように設けてもよい。また、上記例では円形断面トンネルを対象として説明を行ったが、対象となるトンネル断面形状は楕円、馬蹄形等、円形以外の形状であってもよい。
【００５０】
(2)上記形態例では、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にセグメント保持体１２，１３、１６，１７を設けるようにしたが、スキンプレート８とセグメント１１とのクリアランスが許せば、前記凹部８ａを設けることなく、スキンプレート８の内面側にセグメント保持体１２、１３、１６，１７を設けることもできる。
【００５１】
(3)上記形態例では、セグメント保持体群が２列配置の例を採り上げたが、セグメント保持体群は３列以上であってもよい。この場合は、最前列のセグメント保持体群１４のみがスキンプレート８に対して相対的に摺動可能とされる。
【００５２】
(4)上記形態例では、前列のセグメント保持体群１４の移動装置として、前記スライド台２０にシールド機の前部側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を備えた構造としたが、他の例としては、例えば図１２(A)に示されるように、巻取りリール２９と、この巻取りリール２９に巻回されるとともに、先端が前記スライド台２０に連結された索材（ワイヤ）３０とからなる装置としてもよい。この場合、前記巻取りリール２９は、索材３０の繰出しはラチェット機構によりフリーとし、巻取りのみを動力で行うようにする。また、図１２(B)に示されるように、ピストン先端が前記スライド台２０に連結された伸縮ジャッキ３１としてもよい。この場合は、伸縮ジャッキ３１の伸長はフリーとし、収縮のみを制御するようにすればよい。更には、図１２(C)に示されるように、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー３２，３２間にエンドレスループ状に索材３３を架け渡し、前記索材３３をスライド台２０に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリー３２，３２を駆動させる駆動源３４を備えた装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】シールド機１の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】セグメント形状保持装置の上部側を示す、(A)は要部縦断面、(B)は(A)のB-B線矢視図である。
【図４】セグメント保持体を成す膨張マット１２の移動状態図である。
【図５】セグメント保持体を成す油圧ジャッキ１３を示す、(A)はセグメント支持状態図、(B)は移動状態図である。
【図６】本発明に係るセグメント形状保持装置１４によるセグメントの保持手順図（その１）である。
【図７】本発明に係るセグメント形状保持装置１４によるセグメントの保持手順図（その２）である。
【図８】ベアリング２１よりなる摩擦低減部材の配設要領図である。
【図９】スプレッダ２５の当り材乗り越え要領図（その１）である。
【図１０】スプレッダ２５の当り材乗り越え要領図（その２）である。
【図１１】膨張マット１２、１６の変形例を示す要部縦断面図である。
【図１２】セグメント保持体群１４の移動装置の他例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…シールド機、２…シールド本体、３…隔壁、４…カッタヘッド、５…カッタチャンバ、８…スキンプレート、１０…エレクター装置、１１…セグメント、１１１…前列セグメント、１１２…次列セグメント、１２・１６…膨張マット、１３・１７…油圧ジャッキ、１４・１５…セグメント保持体群、２０…スライド台、２１…固定用金具、２２…供給ホース、２３…延在部分、２４…当り材、２５…スプレッダ、２７…ベアリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法において、掘進に伴って組み立てられるセグメントの形状保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド機を用いて地盤中にトンネルを構築するシールド工法では、掘進に伴ってシールド機のスキンプレート内面に周方向に複数のピースからなるセグメントをリング状に組み立て覆工を行うようにしているが、このセグメントの組み立て時に、外部からの土圧や自重によりセグメントに変形が起こり、次のセグメントの組み立て（連結）に支障を来すことが多く、このため前記セグメントの形状を保持するために形状保持装置が使用されている。
【０００３】
前記形状保持装置の基本的構造は、シールド機本体から後方に突設された支持フレームに、上下方向に伸縮可能な左右一対の支柱をトンネル方向に移動可能に配設し、かつ前記左右の支柱の上端部に断面形状に沿った上部保持ビームを設けるとともに、下端部に下部保持ビームを設けた構造を成しており（以下、上下拡張型形状保持装置という。）、前記支柱を伸長して上部保持ビームおよび下部保持ビームをセグメント内面に当接させることにより、鉛直土圧や自重によりセグメントに掛かる垂直方向の力を支持してセグメントを適正に組み立てられた状態に保持し変形を防止するものである。
【０００４】
しかし、従来の形状保持装置にあっては下記のような問題点があった。
(1)セグメント内に設置される従来のセグメント形状保持装置は、トンネル内空部の多くを占有し、セグメントの搬送、作業員の移動等の障害となり支障を来す場合が多かった。
(2)形状保持装置は、セグメントを組み立てるためのエレクター装置および組立用足場に対する干渉を避けるため、通常は最前列のセグメントよりも１リング後方に位置する前回時に組み立てられたセグメントに設置せざるを得ず、新たにセグメントを組み立てるセグメントに隣接するセグメントは形状保持装置によって保持されていない。その結果、新たに組み立てられるセグメントの組立作業に支障を来すことがある。この傾向は特に自重が嵩む大口径セグメントや土圧の影響が大きい場合に顕著となる。
(3)シールド機のスキンプレートとセグメントとの間には、摩擦低減のため所定の間隙が形成されている。そのため、セグメントが自重によってスキンプレートの内部でずり落ちが生じてしまうことがある。
【０００５】
そのため、近年では、上記リング状に組み立てられたセグメントを内側から保持する形状保持装置に代えて、下記特許文献１に記載されるように、リング状に組み立てられたセグメントの外側からセグメントの形状を保持させるようにした形状保持装置が提案されている。該形状保持装置の構造は、シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体、具体的に膨張マットまたはジャッキを複数配設するものである。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるセグメント保持装置の場合は、進退自在または膨縮自在のセグメント保持体をスキンプレートに固定的に取り付けているため、シールド機の掘進に伴ってセグメントの保持位置が移動することになり、保持位置を常時最適位置とすることができないなどの問題があった。
【０００７】
このような問題点に鑑み、下記特許文献２では、シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態になるようにしてある外側チューブを着脱可能に取り付け、且つ該外側チューブの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個の内側チューブを着脱可能に取り付けるとともに、外側チューブの長手方向に沿う側端縁部に、長手方向に所要間隔で側方へ突出させた結合部材を設け、該各結合部材に結着したロープを介して外側チューブとともに外側カバー、内側チューブをスキンプレートの軸方向へ移動させるようにしたセグメントの形状保持装置が提案されている。このセグメント形状保持装置によれば、外側カバーがスキンプレートに対して相対的に滑動可能な構造となっているため、セグメントの保持位置を常時最適位置とすることができるようになる。
【特許文献１】特開２００３−８３０００号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２記載のセグメント形状保持装置は、周方向に一列配置のものであるため、最前列のセグメントを保持すると、次列のセグメントは保持することができない。また、シールド機によっては、推進ジャッキを押し切った状態で最前列のセグメントの約１／２がシールド機外に出ることがあり、浮力を受けることになる。この際、スキンプレートの外部ではセグメントの裏側に裏込材が充填されるため、ある程度全周が拘束された状態にはなるけれども、裏込注入材の初期強度は小さいため、形状保持装置で支持されていない次列のセグメントの浮き上がり（変位）が懸念される。また、大口径セグメントの場合、上下間の水圧差によりセグメントがいびつに変形し、次のセグメントのボルト連結に支障を来す虞がある。更に、セグメント保持体を前側に移動させると、一時的ではあるがセグメントが形状保持装置によって全く保持されていない状態となってしまうなどの問題があった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、セグメントを外側から保持するセグメントの形状保持装置において、最前列のみならず次列以降のセグメントも保持できるようにするとともに、最前列のセグメント保持体は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、更に最前列のセグメント保持体を前側に移動させる際においてもセグメントの保持が行えるようにしたセグメントの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】
【００１０】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在のセグメント保持体及び／又は膨縮自在のセグメント保持体を複数配設したセグメントの形状保持装置において、
前記セグメント保持体は、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、
次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置されたことを特徴とするセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１１】
上記請求項１の本発明は、スキンプレートの周方向に沿って前記セグメント保持体を複数配設し、セグメントの外周側から多点的に支持するようにするものであり、セグメント内部には形状保持装置が存在しないため、トンネル内に十分な空間が確保されるようになる。また、エレクター装置や組立用足場との干渉も一切問題とならないため、組立直後のセグメントを直ぐに支持できるようになる。また、組立直後のセグメントを直ぐに支持できるようになる結果、浮き上がり、水圧差による変形、スキンプレート内における自重によるずり落ち等の問題をすべて解消できるようになる。
【００１２】
また、複数配列で設置されたセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置された構造とする。従って、最前列のセグメント保持体群は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、次列以降のセグメント保持体群は次列以降のセグメントを順に保持し、かつ最前列のセグメント保持体群を移動のために解除し移動させる際にも、前記次列以降のセグメント保持体群がセグメントを保持し続けることが可能となる。
【００１３】
請求項２に係る本発明として、前記最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群とは、前記最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係にある請求項１記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１４】
上記請求項２記載の本発明は、最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群との間隔関係を規定したものであって、最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係とするのが望ましい。
【００１５】
請求項３に係る本発明として、前記移動装置は、前記スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにした装置である請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１６】
上記請求項３記載の本発明は、セグメント保持体の移動装置として、スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにしたものである。この移動装置の場合は、機械的かつ自動的に、かつ全周に亘って配設された各セグメント保持体に夫々、均等な引込み力を与えながら前側に移動させることができ、その移動距離も常に一定となる。
【００１７】
請求項４に係る本発明として、前記移動装置は、巻取りリールと、この巻取りリールに巻回されるとともに、先端が前記スライド台に連結された索材とからなる請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１８】
請求項５に係る本発明として、前記移動装置は、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー間にエンドレスループ状に索材を架け渡し、前記索材をスライド台に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリーを駆動させる駆動源を備えた装置である請求項１、２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００１９】
請求項６に係る本発明として、前記移動装置はピストン先端が前記スライド台に連結された伸縮ジャッキである請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２０】
上記請求項４〜６記載の発明は、移動装置例を示したものである。これらの装置の場合、セグメント保持体は、機械的にかつ全周に亘って配設された各セグメント保持体に夫々、均等な引込み力を与えながら前側に移動されるとともに、その移動距離も常に一定とできる。
【００２１】
請求項７に係る本発明として、前記セグメント保持体は、液体、気体、油等の流体によってトンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在とされる膨張マットまたはジャッキである請求項１〜６いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２２】
請求項８に係る本発明として、相対的にスキンプレートの周方向上部領域側に前記膨張マットを配置し、相対的に周方向下部領域側にジャッキを配置してある請求項７記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２３】
請求項９に係る本発明として、前記当り材として可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の変形により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２４】
請求項１０に係る本発明として、前記当り材はシールド機の内方側に向けて弾発的に支持されることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の没入により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【００２５】
請求項１１に係る本発明として、前記スライド台の摺動面及び／又はスキンプレートの摺動面に、摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けてある請求項１〜１０いずれかに記載のセグメントの形状保持装置が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳説のとおり本発明によれば、セグメントを外側から保持するセグメントの形状保持装置において、最前列のみならず次列以降のセグメントも保持できるようになるとともに、最前列のセグメント保持体は常時、最適位置でセグメントを保持することができ、更に最前列のセグメント保持体を前側に移動させる際においてもセグメントの保持が行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１はシールド機１の縦断面図、図２は図１のII−II線矢視図である。
【００２８】
同図に示されるシールド機１は泥水加圧式のものであり、シールド本体２の前端部に設けられた隔壁３とカッタヘッド４との間にはカッタチャンバ５が区画され、このカッタチャンバ５に臨ませて送泥管６と排泥管７とが夫々開口して設けられている。一方、シールド機１の外殻となるスキンプレート８内の後方側には、セグメント組立装置１０（エレクター装置）が配設され、掘進に伴ってスキンプレート８内面に周方向に複数のピースからなるセグメント１１をリング状に組み立て覆工を行うようになっている。なお、符号９はシールド本体２を推進させるためのシールドジャッキである。
【００２９】
前記シールド機１においては、スキンプレート８の内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体を複数配設するとともに、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列、図示例では２列配置（１４，１５）とし、セグメントを外周から多点支持する形状保持装置が設けられている。なお、本発明に係るセグメント形状保持装置は、前記泥水加圧式に限らず、泥水式、土圧式、泥土圧式等、種々のシールド機に対して適用されるものである。
【００３０】
以下、具体的に前記セグメント形状保持装置について詳述すると、
前記セグメント保持体としては、例えば液体、気体、油等の流体によって膨縮自在とされる膨張マット１２、１６または油圧（または空圧）ジャッキ１３、１７が使用され、図２に示されるように、リング状に組み立てられたセグメント１１を外面側から多点支持し、土圧、自重および水圧による外力によってセグメント１１が変形するのを防止するとともに、浮き上がりや自重によるずり落ちを防止するようになっている。
【００３１】
この場合、前記セグメント保持体は、同図に示されるように、好ましくは相対的にスキンプレート８の周方向上部領域側に前記膨張マット１２，１２…を配置し、相対的に周方向下部領域側に油圧ジャッキ１３，１３…を配置するようにするのが望ましい。ストローク調整によって被支持体の移動が容易に行える油圧ジャッキ１３，１３…を相対的に下部領域側に配設することにより、前記セグメント１１の位置調整が容易に行えるようになる。もちろん、全周方向に前記膨張マット１２，１２…または油圧ジャッキ１３，１３…を配設するようにしてもよい。
【００３２】
前記セグメント形状保持装置は、図１に示されるように、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群１４，１５の内、前列のセグメント保持体群１４は、前記スキンプレート８の内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機１の軸芯方向に摺動可能にスライド台２０を配置するとともに、このスライド台２０のシールド機内側の面に前記セグメント保持体１２…、１３…を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、次列以降のセグメント保持体群１５は、前記スキンプレート８に対して固定的に配置されている。
【００３３】
以下、更に具体的に詳述すると、
前記前列のセグメント保持体群１４の内、前記膨張マット１２、１２…は、詳細には図３に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にシールド機１の軸芯方向に摺動可能かつ所定の角度範囲で旋回可能とするため両側に遊間８ｂ、８ｂを有する状態でにスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に設けられている。前記遊間８ｂ、８ｂを持つことにより、シールド機１が曲線掘進中において、スライド台２０が旋回することにより膨張マット１２に無理な力（捻れ）が掛からず破損を防止できるようになる。
【００３４】
前記膨張マット１２は、ゴム等からなる風船状に膨張可能な袋体の周縁が固定用金具２１によって固定され、液体または気体等の作動流体を供給ホース２２を通じて供給または引抜き制御することによってトンネル中心側に向かって膨縮自在となっている。すなわち、作動流体の供給により膨張マット１２が膨張しセグメント１１の外面に押圧状態で接触することによりセグメント１１を保持し、作動流体の引抜きにより膨張マット１２が収縮しセグメント１１の外面から離間することによりセグメント１１の保持が解除される。
【００３５】
前記供給ホース２２は、膨張マット１２の移動に追従可能なように所定長さのものを図示したが、弛みを抑えるためにコイル巻きとし伸縮可能とした供給ホース、或いは２重、３重管等の多重管からなる伸縮自在管を作動油供給管として使用してもよい。
【００３６】
前記スライド台２０は、シールド機１の前側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を設け、図４に示されるように、シールド機１を掘進させた後、シールドジャッキ９の収縮時にピストンヘッド２５の背面側、図示例では当接板２５ａの上部背面側が前記当り材２４と当接し、膨張マット１２をスライド台２０と共に掘進方向に移動させるようになっている。
【００３７】
一方、下側に配置された油圧ジャッキ１３も、上記膨張マット１２と同様に、図５(A)に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にシールド機１の軸芯方向に摺動可能かつ所定の角度範囲で旋回可能とするため両側に遊間８ｂ、８ｂを有する状態でスライド台２０を配置し、このスライド台２０のシールド機内側の面に設けられている。前記遊間８ｂ、８ｂを持つことにより、シールド機が曲線部掘進中において、スライド台２０が旋回することにより油圧ジャッキ１３に無理な力（捻れ）が掛からず、破損を防止できるようになる。
そして、作動流体の供給または引抜き制御により、ピストンがトンネル中心側に伸長しセグメント１１を押圧保持するようになっている。また、前記スライド台２０は、シールド機１の前側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を備えており、図５(B)に示されるように、シールド機１を掘進させた後、シールドジャッキ９の収縮時にピストンヘッド２５の背面側が前記当り材２４と当接し、油圧ジャッキ１３をスライド台２０と共に掘進方向に移動させるようになっている。
【００３８】
次いで、次列のセグメント保持体群１５の内、膨張マット１６は、図３に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ｂを設け、ゴム等からなる風船状に膨張可能な袋体の周縁部分を固定用金具２１によって固定し、スキンプレート８内部に形成された流路２６の吐出口を前記膨張マット１６の内空部に臨ませ、液体または気体等の作動流体を供給または引き抜きすることによってトンネル中心側に向かって膨張可能となっている。
【００３９】
また、油圧ジャッキ１７は、図５に示されるように、スキンプレート８の内面側に凹部８ｂを設け、スキンプレート８内部に形成された流路２６より供給される作動油によってピストンがトンネル中心側に伸長しセグメント１１を押圧保持するようになっている。
【００４０】
前記前列のセグメント保持体群１４と、次列のセグメント保持体群１５とは、前列のセグメント保持体群１４が前列セグメント１１を保持し得る位置にあるとき、次列のセグメント保持体群１５が次列のセグメント１１を保持し得る位置関係にある。図示の例では、前列のセグメント１１の前端部を前列のセグメント保持体群１４が保持するとき、次列のセグメント保持体群１５が次列セグメント１１の略中央を保持する位置関係となっている。すなわち、前列セグメント保持体群１４と次列セグメント保持体群１５との間隔Ｌは、セグメント幅＋αとなっている。
【００４１】
以下、具体的にシールド掘進手順に従って、本発明に係るセグメント形状保持装置によるセグメントの保持手順について、図６及び図７に基づいて詳述する。
【００４２】
先ず、図６(A)に示されるように、シールドジャッキ９を引き込み、セグメント１１２との間に空間を空けた状態としたならば、既設セグメント１１２に連続してセグメント１１１を組み立てる。この際、前列セグメント保持体群１４の膨張マット１２は収縮させた状態とする。また、次列セグメント保持体群１５の膨張マット１６はセグメント１１２を保持した状態にある。セグメント１１１の組立が完了したならば、図６(B)に示されるように、シールドジャッキ９のスプレッダ（ピストンヘッド）２５を、組立が完了したセグメント１１１の端面に押し当て、図６(C)に示されるように、作動流体を供給し膨張マット１２を膨張させ、セグメント１１１の外面に押圧状態で押し当てることによりセグメント１１１を支持する。
【００４３】
次いで、図７(D)に示されるように、シールドジャッキ９を伸長させることによりシールド機１を掘進させ、１セグメント幅分の掘削を行う。この際、スライド台２０はスキンプレート８に対して摺動可能な構造となっているため、膨張マット１２の位置は変わらず、スキンプレート８が前進する。なお、次列のセグメント保持体群１５は、セグメント１１を保持した状態のまま、スキンプレート８と共に、セグメント１１１の略中央まで移動する。
【００４４】
掘進が完了したならば、図７(E)に示されるように、作動流体を引抜き膨張マット１２を収縮させ、セグメント１１１の保持を解除したならば、図７(F)に示されるように、シールドジャッキ９のピストンを収縮させると、スプレッダ２５の当接面２５ａの上部背面側が当り材２４と当接し、膨張マット１２をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる。
【００４５】
上記図６(A)〜図７(F)の工程を繰り返すことにより、順次、構築された最前列のセグメント１１１を支持しながら、掘進作業を行うようにする。
【００４６】
前記スライド台２０は、シールド機１の掘進時にスキンプレート８の内面との摺接によって摩擦が発生するため、前記スライド台２０のスキンプレート側摺動面及び／又はスキンプレート８のスライド台２０側摺動面に、摺動を円滑にするための摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けるようにするのが望ましい。前者の摩擦低減処理としては、例えば摺動面にデンプル状の突起を設け接触面積の低減を図ったり、４フッ化エチレン樹脂などの摩擦低減材をコーティングするなどの方法を挙げることができ、後者の摩擦低減部材として、例えば前記摺動面側に、４フッ化エチレン樹脂塗工板を設けたり、図８に示されるように、前記スライド台２０のスキンプレート側の面に多数のベアリング２７、２７…を設けるなどの方法を挙げることができる。
【００４７】
ところで、シールド機１の掘進中に、例えば方向修正などのために一部のシールドジャッキ９、９…を意図的に途中で停止させた場合は、停止したシールドジャッキ９は掘進に伴ってスプレッダ２５が当り材２４と当接し、当り材２４を破損させる事態が発生することになる。このような当り材２４の破損を防止するため、所定値以上の当接力が当り材２４に加わった場合に、スプレッダ２５が当り材２４を乗り越える機構とするのが望ましい。その第１態様は、図９に示されるように、前記当り材２４としてゴムなどの可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材２４の変形により前記スプレッダ２５が当り材２４を乗り越えるようにする。また、その第２態様は、図１０に示されるように、前記当り材２４をシールド機１の内方側に向けて弾発的に支持することにより、セグメント保持体群１４をスライド台２０と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材２４の没入により前記スプレッダ２５が当り材２４を乗り越えるようにする。
【００４８】
一方、前記次列のセグメント保持体群１５の内、膨張マット１６には、図１１に示されるように、摩耗防止のため凹部８ｂの開口面を塞ぐように、弾性伸縮性シート２８を設けるようにしてもよい。膨張マット１６の作動時には、同図に示されるように、膨張マット１６の膨張に伴って前記弾性伸縮性シート２８が共に膨らんでセグメント１１を押圧保持する。
【００４９】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在のセグメント保持体１２，１３、１６，１７を複数配設するようにしたが、前記膨張マット１２、１６の場合には、周方向に連続するように設けてもよい。また、上記例では円形断面トンネルを対象として説明を行ったが、対象となるトンネル断面形状は楕円、馬蹄形等、円形以外の形状であってもよい。
【００５０】
(2)上記形態例では、スキンプレート８の内面側に凹部８ａを設け、この凹部８ａ内にセグメント保持体１２，１３、１６，１７を設けるようにしたが、スキンプレート８とセグメント１１とのクリアランスが許せば、前記凹部８ａを設けることなく、スキンプレート８の内面側にセグメント保持体１２、１３、１６，１７を設けることもできる。
【００５１】
(3)上記形態例では、セグメント保持体群が２列配置の例を採り上げたが、セグメント保持体群は３列以上であってもよい。この場合は、最前列のセグメント保持体群１４のみがスキンプレート８に対して相対的に摺動可能とされる。
【００５２】
(4)上記形態例では、前列のセグメント保持体群１４の移動装置として、前記スライド台２０にシールド機の前部側方向に延びる延在部分２３を一体的に備えるとともに、この延在部分２３にシールド機の内方側に突出する当り材２４を備えた構造としたが、他の例としては、例えば図１２(A)に示されるように、巻取りリール２９と、この巻取りリール２９に巻回されるとともに、先端が前記スライド台２０に連結された索材（ワイヤ）３０とからなる装置としてもよい。この場合、前記巻取りリール２９は、索材３０の繰出しはラチェット機構によりフリーとし、巻取りのみを動力で行うようにする。また、図１２(B)に示されるように、ピストン先端が前記スライド台２０に連結された伸縮ジャッキ３１としてもよい。この場合は、伸縮ジャッキ３１の伸長はフリーとし、収縮のみを制御するようにすればよい。更には、図１２(C)に示されるように、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー３２，３２間にエンドレスループ状に索材３３を架け渡し、前記索材３３をスライド台２０に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリー３２，３２を駆動させる駆動源３４を備えた装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】シールド機１の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】セグメント形状保持装置の上部側を示す、(A)は要部縦断面、(B)は(A)のB-B線矢視図である。
【図４】セグメント保持体を成す膨張マット１２の移動状態図である。
【図５】セグメント保持体を成す油圧ジャッキ１３を示す、(A)はセグメント支持状態図、(B)は移動状態図である。
【図６】本発明に係るセグメント形状保持装置１４によるセグメントの保持手順図（その１）である。
【図７】本発明に係るセグメント形状保持装置１４によるセグメントの保持手順図（その２）である。
【図８】ベアリング２１よりなる摩擦低減部材の配設要領図である。
【図９】スプレッダ２５の当り材乗り越え要領図（その１）である。
【図１０】スプレッダ２５の当り材乗り越え要領図（その２）である。
【図１１】膨張マット１２、１６の変形例を示す要部縦断面図である。
【図１２】セグメント保持体群１４の移動装置の他例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…シールド機、２…シールド本体、３…隔壁、４…カッタヘッド、５…カッタチャンバ、８…スキンプレート、１０…エレクター装置、１１…セグメント、１１１…前列セグメント、１１２…次列セグメント、１２・１６…膨張マット、１３・１７…油圧ジャッキ、１４・１５…セグメント保持体群、２０…スライド台、２１…固定用金具、２２…供給ホース、２３…延在部分、２４…当り材、２５…スプレッダ、２７…ベアリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在のセグメント保持体及び／又は膨縮自在のセグメント保持体を複数配設したセグメントの形状保持装置において、
前記セグメント保持体は、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、
次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置されたことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
【請求項２】
前記最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群とは、前記最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係にある請求項１記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項３】
前記移動装置は、前記スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにした装置である請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項４】
前記移動装置は、巻取りリールと、この巻取りリールに巻回されるとともに、先端が前記スライド台に連結された索材とからなる請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項５】
前記移動装置は、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー間にエンドレスループ状に索材を架け渡し、前記索材をスライド台に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリーを駆動させる駆動源を備えた装置である請求項１、２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項６】
前記移動装置はピストン先端が前記スライド台に連結された伸縮ジャッキである請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項７】
前記セグメント保持体は、液体、気体、油等の流体によってトンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在とされる膨張マットまたはジャッキである請求項１〜６いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項８】
相対的にスキンプレートの周方向上部領域側に前記膨張マットを配置し、相対的に周方向下部領域側にジャッキを配置してある請求項７記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項９】
前記当り材として可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の変形により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項１０】
前記当り材はシールド機の内方側に向けて弾発的に支持されることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の没入により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項１１】
前記スライド台の摺動面及び／又はスキンプレートの摺動面に、摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けてある請求項１〜１０いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項１】
シールド機の外殻となるスキンプレートの内面側であってかつ後方側位置に、周方向に適宜の間隔をおいて、トンネル中心側に向かって進退自在のセグメント保持体及び／又は膨縮自在のセグメント保持体を複数配設したセグメントの形状保持装置において、
前記セグメント保持体は、周方向に配置されたセグメント保持体群を一列としてトンネル方向に縦列的に複数配列とし、これら複数配列のセグメント保持体群の内、最前列のセグメント保持体群は、前記スキンプレートの内面側に周方向に適宜の間隔をおいてシールド機の軸芯方向に摺動可能にスライド台を配置するとともに、このスライド台のシールド機内側の面に前記セグメント保持体を設け、シールド機を掘進させた後、前記セグメント保持体群をスライド台と共に掘進方向に移動させる移動装置を備え、
次列以降のセグメント保持体群は、前記スキンプレートに対して固定的に配置されたことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
【請求項２】
前記最前列のセグメント保持体群と、次列以降のセグメント保持体群とは、前記最前列のセグメント保持体群が前列セグメントを保持し得る位置にあるとき、次列以降のセグメント保持体群が順に次列以降のセグメントを保持し得る位置関係にある請求項１記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項３】
前記移動装置は、前記スライド台にシールド機の前部側方向に延びる延在部分を一体的に備えるとともに、この延在部分にシールド機の内方側に突出する当り材を備えた構造とし、シールド機を掘進させた後、シールドジャッキの収縮時にピストンヘッドの背面側が前記当り材と当接し、前記セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させるようにした装置である請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項４】
前記移動装置は、巻取りリールと、この巻取りリールに巻回されるとともに、先端が前記スライド台に連結された索材とからなる請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項５】
前記移動装置は、離間をおいて配置されたスプロケット又はプーリー間にエンドレスループ状に索材を架け渡し、前記索材をスライド台に連結するとともに、前記スプロケット又はプーリーを駆動させる駆動源を備えた装置である請求項１、２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項６】
前記移動装置はピストン先端が前記スライド台に連結された伸縮ジャッキである請求項１，２いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項７】
前記セグメント保持体は、液体、気体、油等の流体によってトンネル中心側に向かって進退自在または膨縮自在とされる膨張マットまたはジャッキである請求項１〜６いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項８】
相対的にスキンプレートの周方向上部領域側に前記膨張マットを配置し、相対的に周方向下部領域側にジャッキを配置してある請求項７記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項９】
前記当り材として可撓性部材を用いることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の変形により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項１０】
前記当り材はシールド機の内方側に向けて弾発的に支持されることにより、セグメント保持体をスライド台と共に掘進方向に移動させる際、所定値以上の当接力が加わった場合に、前記当り材の没入により前記ピストンヘッドが当り材を乗り越えるようにしてある請求項３記載のセグメントの形状保持装置。
【請求項１１】
前記スライド台の摺動面及び／又はスキンプレートの摺動面に、摩擦低減処理を施すか、または摩耗低減部材を設けてある請求項１〜１０いずれかに記載のセグメントの形状保持装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１３８４８０（Ｐ２００８−１３８４８０Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２７９９１（Ｐ２００６−３２７９９１）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（５９１１０８６４０）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０４１５８８８１）東京地下鉄株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（５９１１０８６４０）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０４１５８８８１）東京地下鉄株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
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