円型形状保持装置
【課題】盛替えを円滑に行なうことができると共に装置の信頼性も高い円型形状保持装置を提供する。
【解決手段】リング状に組み立てられた内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合されて内型枠の上部まで延びる左右一対の弧状の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと、長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピン５４で結合すると共に先端側が内型枠の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピン５５で結合し得る前後一対の弧状の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと、第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して両支持フレームをさらにピン結合し得る二つのストッパピン６０と、二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと、二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂと、押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレーム６１と、を備えた。
【解決手段】リング状に組み立てられた内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合されて内型枠の上部まで延びる左右一対の弧状の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと、長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピン５４で結合すると共に先端側が内型枠の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピン５５で結合し得る前後一対の弧状の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと、第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して両支持フレームをさらにピン結合し得る二つのストッパピン６０と、二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと、二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂと、押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレーム６１と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル施工下における一次覆工の際に、リング状に組み立てられたセグメントや内型枠等の一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘削機において、セグメント（ピース）が組み上ってセグメントリングができると、このセグメントリングを真円に保持するために形状保持装置としての真円保持装置が使用されることは良く知られている。
【０００３】
従来の真円保持装置は、例えば図９に示すように、シールド掘削機の後部デッキに配置され、円弧状のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂを上下に２本有する。この上下２本のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂは、上下方向に伸縮する左右一対の油圧ジャッキ１０１ａ，１０１ｂで連結され、セグメントリング１０２の底盤部を反力受けにして天端部が保持されるようになっている（特許文献１参照）。尚、図中１０２はシールド掘削機のスキンプレートを示す。
【０００４】
しかしながら、図９に示す真円保持装置にあっては、上下２本のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂによりセグメントリング１０２の天端部及び底盤部をサポートするようになっており、セグメントリング１０２の全周について真円を保持するものでないため、設計通りの強度を得られないという問題点があった。図９中に距離Ｌ１及びＬ２で示す部位がサポートされないのである。
【０００５】
そこで、近年では、特許文献１で、より正確にセグメントリングの真円を保持することを可能とする真円保持装置が提案されている。
【０００６】
これは、図１０に示すように、複数（図示例では３個）の弧状の部材がピン２００により環状に連結されて図示しないセグメントの内空面と同じ曲率を有するセグメント支持フレーム２０１が前後一対設けられ、このセグメント支持フレーム２０１の開放端間に設けた周方向伸縮部２０２を伸長することにより、セグメント支持フレーム２０１を真円としてセグメント内空面に当接させ、反対に収縮することにより、セグメント内空面から離反させるものである。また、真円保持装置の盛替時には、セグメント内空面に沿って環状に複数（図示例では４個）配置され、両端部が前記前後一対のセグメント支持フレーム２０１間に連結された掘進方向伸縮部２０３を伸縮させることにより、所謂、尺取り虫のように前進して盛替えが行なわれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０３４２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０に示す真円保持装置にあっては、前述した真円保持装置の盛替時に、周方向伸縮部２０２を収縮させてセグメント支持フレーム２０１をセグメント内空面から離反させようとしても、セグメント支持フレーム２０１は構造上全周的に縮径させることはできないことから、セグメント支持フレーム２０１の全周を完全にセグメント内空面から離反させることは不可能である。
【０００９】
従って、セグメント支持フレーム２０１の掘進方向の移動時には、セグメント支持フレーム２０１の全周をセグメント内空面から完全に浮かすことができず、互いに干渉する部位が生じることから、真円保持装置の盛替えを円滑に行なうことができないという問題点があった。
【００１０】
また、図１０に示す真円保持装置は周方向伸縮部２０２の伸長力だけでセグメント支持フレーム２０１の形状保持力を得ることから、その保持力に不安が有り、装置の信頼性も低いという問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、盛替えを円滑に行なうことができると共に装置の信頼性も高い円型形状保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
斯かる目的を達成するための本発明に係る円型形状保持装置は、
トンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置であって、
一次覆工材の底部においてヒンジ結合されて一次覆工材の上部まで延びる前記一次覆工材に対応した曲率を有する左右一対の長尺支持フレームと、
前記長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピンで結合すると共に先端側が一次覆工材の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピンで結合し得る前記一次覆工材に対応した曲率を有する前後一対の短尺支持フレームと、
前記第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して前記長尺支持フレームと短尺支持フレームとをさらにピン結合し得る二つのストッパピンと、
前記二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキと、
前記二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキと、
前記押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレームと、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、
前記可動フレームには、左右一対の支持梁ジャッキが垂設され、この支持梁ジャッキには前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームの底部に対応した曲率を有する支持梁が支持されていることを特徴とする。
【００１４】
また、
前記第１のピンは遊びを有していることを特徴とする。
【００１５】
また、
前記左右一対の長尺支持フレームは前記前後一対の短尺支持フレームに対応して前後方向にずれて配設されると共に前記ヒンジ結合部においては前後方向にオーバーラップして配設され、それらの一般部における一次覆工材との接触面の幅寸法は、ヒンジ結合部やピン結合部における一次覆工材との接触面の幅寸法の倍の寸法に設定されることを特徴とする。
【００１６】
また、
前記一次覆工材は、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いられる内型枠であることを特徴とする。
【００１７】
また、
前記一次覆工材は、セグメントによる覆工の際に用いられるセグメントであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る円型形状保持装置によれば、形状保持時には、一次覆工材の底部においてヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームの上端にそれぞれ基端部が第１のピンで結合された前後一対の短尺支持フレームを、押上ジャッキと拡張ジャッキを伸長させることで、一次覆工材の内周面に押し当てることができ、これにより、一次覆工材の全周に亙ってサポートすることができ、真円保持が可能となる。
【００１９】
一方、盛替え時には、前後一対の短尺支持フレームにおける第２のピンを取り外した状態で、一次覆工材の底部においてヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームの上端にそれぞれ基端部が第１のピンで結合された前後一対の短尺支持フレームを、押上ジャッキと拡張ジャッキを収縮させることで一次覆工材の内方へ変位（縮径）させ、この後、長尺支持フレームの上端と短尺支持フレームの基端部を第１のピンに加えてストッパピンでも結合してから押上ジャッキを伸長させることで、左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームにそれぞれ剛に連結した前後一対の短尺支持フレームが一次覆工材の内周面から完全に離反させられる。これにより、盛替えを円滑に行なうことができると共に、二本の押上ジャッキで押上げ力を分担するので装置の信頼性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の概略構成図である。
【図２】泥土圧式シールド掘削機の背面図である。
【図３】円型形状保持装置の説明図で、図３の（ａ）は図２のＡ矢視図、図３の（ｂ）は図２のＢ矢視図、図３の（ｃ）は図２のＣ矢視図である。
【図４】円型形状保持装置の説明図で、図４の（ａ）は図２のＤ−Ｄ断面図、図４の（ｂ）は図２のＥ−Ｅ断面図である。
【図５】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図６】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図７】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図８】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図９】従来の真円保持装置の背面図である。
【図１０】従来の異なった真円保持装置の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る円型形状保持装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の概略構成図、図２は泥土圧式シールド掘削機の背面図、図３及び図４は円型形状保持装置の説明図、図５乃至図８は円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【００２３】
本実施例で説明するトンネル掘削機は、掘削土砂をチャンバに充満させ、チャンバ内を所定の圧力に維持しながら排土することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥土圧式シールド掘削機で、覆工方法として直打ちでコンクリートを打設し、その養生・硬化を待って覆工を行なう、所謂ＥＣＬ（Excluded Concrete Lining）工法を採用したものである。
【００２４】
この泥土圧式シールド掘削機において、図１に示すように、掘削機本体１１は、ほぼ同径の円筒形状をなす前胴１２と後胴１３とが連結軸１４によって左右に屈曲自在に連結され、両者の間に架設された複数本の中折ジャッキ１５によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には回転リング１６が回転自在に支持され、この回転リング１６には連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８が連結されている。
【００２５】
このカッタヘッド１８は、中心部から複数本のカッタスポーク１９が放射状をなして配設され、各先端部が外周リング２０によって連結されて構成されている。そして、カッタヘッド１８の中心部にはフィッシュテールカッタ２１が装着される一方、各カッタスポーク１９の両側部には複数のカッタビット２２がその長手方向に沿って装着され、所定のカッタスポーク１９の先端部には余掘りを行うコピーカッタ２３ａとレスキュービット２３ｂが出没自在に設けられている。
【００２６】
また、回転リング１６の後部にはリングギア２４が固定される一方、掘削機本体１１の前胴１２には複数のカッタ旋回モータ（駆動手段）２５が装着されており、この各カッタ旋回モータ２５の駆動ギア２６がこのリングギア２４にそれぞれ噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２５を駆動して駆動ギア２６を回転駆動すると、リングギア２４、回転リング１６、連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８を回転することができる。
【００２７】
また、前胴１２の前部には、カッタヘッド１８の後方に位置してバルクヘッド２７が設けられ、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド２７との間に掘削土砂を充満させるチャンバ２８が形成されている。バルクヘッド２７の前面側には複数本の固定式攪拌棒２９が突設される一方、カッタヘッド１８の後面側には複数本の旋回式攪拌棒３０が突設されている。固定式攪拌棒２９の一部にチャンバ２８内の掘削土砂に対して加泥材を注入する図示しない加泥材注入口が設けられると共に、薬液（固結材）を注入する図示しない薬液注入管が設けられている。そして、掘削機本体１１内には、掘削土砂を外部に搬出するためのスクリューコンベヤ３３が配設されており、前部が下方に傾斜してバルクヘッド２７を貫通してチャンバ２８内に開口している。
【００２８】
掘削機本体１１の後胴１３には、その内周面に沿ってリングガータ３４が固定されており、このリングガータ３４には複数本のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３５が後胴１３の周方向に沿って装着されており、このシールドジャッキ３５を後方に伸長して内型枠押し当て用のスプレッダ３６を既設の内型枠Ｍに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１が前進することができる。
【００２９】
この内型枠Ｍは、複数個のものがトンネルの内壁面（地山Ｇの周壁）に所定の間隔を空けて周方向にリング状に組み付けられるものであり、この組付後に、地山Ｇの周壁とリング状に組み立てられた内型枠Ｍの外周面との空間（コンクリート打設空間Ｅ）に後述するコンクリート打設装置により直打ちでコンクリートが打設されることで、直打ちコンクリートによる覆工のトンネルが構築される。また、内型枠Ｍはトンネルの長手方向へ複数段に亙って組み付けられる。
【００３０】
また、リングガータ３４には旋回リング３８がトンネル内壁面の周方向に沿って旋回自在に支持され、図示しない駆動モータにより駆動旋回可能となっており、この旋回リング３８に内型枠Ｍを組み立てるエレクタ３９が設けられている。さらに、リングガータ３４には左右一対の支柱４０が固定され、この支柱４０からは後方に向かってほぼ水平な架台４１が延設されており、この架台４１には内型枠Ｍの組立てを補助するための後述する円型形状保持装置５０が作業者用旋回リング５１と共に前後方向（トンネルの掘進方向）へ移動自在に装着されている。
【００３１】
また、架台４１の後端には図示しない複数台の搬送台車が連結され、これら搬送台車には後段の内型枠Ｍを脱型する内型枠脱型装置と、この内型枠脱型装置で脱型された内型枠Ｍをトンネル前方へ搬送するホイスト４２（図２参照）と、コンクリート打設装置のパワーユニット等が搭載されている。
【００３２】
更に、後胴（スキンプレート）１３と内型枠Ｍとの間には同内型枠Ｍと地山Ｇの周壁との間にコンクリート打設空間Ｅを形成するリング状の妻型枠４３が配設されると共に、その前方に位置して複数本の妻型枠ジャッキ４４が周方向に沿って並設され、ヘッド基端部がリングガータ３４を貫通して後胴１３内周部に連結される一方、ロッド先端部が前記妻型枠４３に連結されている。そして、妻型枠４３の外周面には図示しないゴム製のシール部材が周方向に沿って装着される一方、妻型枠４６の内周面には金属製のブラシシール４５が周方向に沿って装着されている。
【００３３】
従って、この妻型枠ジャッキ４４を伸縮することで、リング状の妻型枠４３を前後に移動することができ、このとき、図示しないシール部材が後胴１３の内周面に押圧すると共に、ブラシシール４５がリング状に組み立てられた既設内型枠Ｍの外周面に押圧することで、掘削機本体１１の内部への浸水を防止することができる。
【００３４】
そして、この妻型枠４３には掘進方向後方に向かってコンクリート打設管４６が周方向に所定間隔離間して複数本挿通され、これらのコンクリート打設管４６は、後述する塞止弁装置４７の切り替えによりコンクリート打設配管（ホース：コンクリート打設ライン）４８と連通可能になっている。これらのコンクリート打設配管４８は前述した搬送台車上のパワーユニットを介してコンクリート供給源に連通される。
【００３５】
従って、塞止弁装置４７によりコンクリート打設管４６とコンクリート打設配管４８とが連通した状態下で、コンクリート供給源から送給された生コンクリートがコンクリート打設配管４８、コンクリート打設管４６を通って前述したコンクリート打設空間Ｅに打設される。この際、コンクリート打設空間Ｅには、各コンクリート打設管４６より周方向に順番に打設されるようになっている。
【００３６】
また、前記内型枠Ｍ、妻型枠４３、コンクリート打設管４６、コンクリート打設配管４８及び塞止弁装置４７等でコンクリート打設装置が構成される。
【００３７】
そして、前述した円型形状保持装置５０は、図２に示すように、前述した泥土圧式シールド掘削機によるトンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた内型枠Ｍ（一次覆工材）を内側から突っ張って形状を保持するものである。
【００３８】
この円型形状保持装置５０は、内型枠Ｍの底部においてピン５２を用いてヒンジ結合されて内型枠Ｍの上部まで延びる左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと、これらの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端に基端部が若干の遊びを持って第１のピン５４でそれぞれピン結合すると共に先端側が内型枠Ｍの天井部において前後方向（トンネルの掘進方向）にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピン５５でピン結合し得る前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと、を有する。この長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂは、前記内型枠Ｍに対応した曲率を有する。
【００３９】
前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂは、前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂに対応して前後方向にずれて配設され、それぞれ対応する短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとは凹凸部で嵌合してピン結合される（図３の（ａ），（ｂ）参照）と共に、前記ヒンジ結合部においては、短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと同様に、前後方向にオーバーラップしてピン５２によりヒンジ結合される（図３の（ｃ）参照）。
【００４０】
また、前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂは、図４に示すように、断面Ｈ型の骨材５７ａ，５７ｂと内型枠Ｍと接触する補強材５８ａ，５８ｂとリブ５９ａ，５９ｂとからなると共に、補強材５８ａ，５８ｂの一般部における幅寸法は、前記ヒンジ結合部や短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部における幅寸法の倍の寸法に設定される。
【００４１】
また、前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部においては、第１のピン５４によるピン結合部よりそれぞれ上方に位置して両者をさらにストッパピン６０でピン結合し得るようになっている。
【００４２】
そして、前記架台４１上には、横フレーム部６１ａと左右一対の縦フレーム部６１ｂとからなる門形の可動フレーム６１がトンネルの掘進方向へ移動可能に設置される。即ち、縦フレーム部６１ｂの両側には左右一対で前後二組の車輪６２が付設され、この車輪６２が架台４１の左，右両側にそれぞれ敷設された左右一対のレール６３上を転動するようになっている。図１に示すように、左右一対の縦フレーム部６１ｂには、架台４１の左，右両側にヘッド部が支持された移動ジャッキ６４のピストンロッド先端がそれぞれ連結されている。
【００４３】
前記横フレーム部６１ａの上面にはジャッキ支持用ブロック６５が設置され、このジャッキ支持用ブロック６５に、前記二つの短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂが縦向きに支持されると共に、前記二つの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂが横向きに支持されている。図２中６８ａ，６８ｂは二つの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの内面に固設されて前記二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂのピストンロッド先端がそれぞれ連結されるブラケットで、６９ａ，６９ｂは前記二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂのピストンロッド先端にそれぞれ連結されたスプレッダで前記二つの短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの内面に摺接している。
【００４４】
前記可動フレーム６１の左右一対の縦フレーム部６１ｂの内部には、支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂがそれぞれ垂設され、この支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂのピストンロッド先端間に前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部に対応した曲率を有する支持梁７１が支持されている。尚、図２中左方においては、支持梁ジャッキ７０ａが収縮して支持梁７１が左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部から離反した状態を示し、図２中右方においては、支持梁ジャッキ７０ａが伸長して支持梁７１が左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を押下げている状態を示している。
【００４５】
このように構成されるため、カッタ旋回モータ２５によりカッタヘッド１８を回転させながらシールドジャッキ３５を伸ばして掘削機本体１１を、トンネルの長手方向に複数リングに亙って組み立てられた内型枠Ｍに反力をとって、推進（前進）させることで、カッタヘッド１８に装着された多数のカッタビット２２等が前方の地盤を掘削し、この掘削された土砂はチャンバ２８からスクリューコンベヤ３３等によって外部に排出される。
【００４６】
この掘削機本体１１の推進（前進）に同期して、エレクタ３９及び円型形状保持装置５０により内型枠Ｍをリング状に組み立てると共にその真円保持を行なう。そして、この組み立てられた内型枠Ｍと掘進されたトンネルの周壁との空間に、妻型枠４３に開口された打設口からコンクリートが現場打ちでほぼ連続的に打設され、その養生・硬化を待って覆工壁が形成される。この繰り返しによって、所定長さのトンネルが掘削・形成されることになる。
【００４７】
そして、本実施例では、円型形状保持装置５０における形状保持時には、図２に示すように、内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端にそれぞれ基端部が第１のピン５４で結合された前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを、それぞれに対応した押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂを伸長させることで、リング状に組み立てられた内型枠Ｍの内周面に押し当てる。さらに、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂを伸長させて支持梁７１でピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を押下げることにより、当該左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を内型枠Ｍの底部内周面に押し当てる。尚、この形状保持時にはストッパピン６０は使用しない。
【００４８】
これにより、内型枠Ｍには概ね上下左右方向から突っ張り力が作用し、内型枠Ｍの全周に亙ってサポートすることができるので、確実に真円保持が可能となる。尚、支持梁７１は必須の構成部材ではなく、必要に応じて用いれば良い。
【００４９】
一方、盛替え時には、図５乃至図８に示すように、先ず、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂを収縮させて支持梁７１をピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部から離反させる。尚、便宜上、図５及び図７は左側（図面上）の長尺支持フレーム５３ａ及び短尺支持フレーム５６ａの挙動を示し、図６及び図８は右側（図面上）の長尺支持フレーム５３ｂ及び短尺支持フレーム５６ｂの挙動を示している。
【００５０】
次に、前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂにおける第２のピン５５を取り外した状態で（図５乃至図８においてはピン孔が示されている）、内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端にそれぞれ基端部が第１のピン５４で結合された前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを、押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂを収縮させることで内型枠Ｍの内方へ変位（縮径）させる（図５及び図６参照）。この際、第１のピン５４の遊び（ガタ）により左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの相対変位は効果的に吸収される。
【００５１】
次に、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端と前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの基端部を第１のピン５４に加えてストッパピン６０でも結合してから、再び押上ジャッキ６６ａ，６６ｂを伸長させて、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂにそれぞれ剛に連結した前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを押し上げる（図７及び図８参照）。
【００５２】
これにより、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂは、内型枠Ｍの内周面から完全に離反させられ（図７及び図８中の隙間Ｇ１〜Ｇ４参照）、この結果、移動ジャッキ６４を伸長させて可動フレーム６１をトンネルの掘進方向へ移動させることで、円型形状保持装置５０の盛替えを円滑に行なうことができる。
【００５３】
また、本実施例では、二本の押上ジャッキ６６ａ，６６ｂで押上げ力を分担するので、盛替え時において安定した押上げ力が得られ、装置に対する信頼性も高い。さらに、長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂにおける補強材５８ａ，５８ｂの一般部における幅寸法は、そのヒンジ結合部や短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部における幅寸法の倍の寸法に設定されるので、押し当て面積の増大で安定した形状保持力が得られる。さらにまた、形状保持時には、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂと支持梁７１との内方空間で内型枠（ピース）Ｍを左右一対のホイスト４２により円滑に搬送することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でストッパピン６０の着脱を自動化する等各種変更が可能であることはいうまでもない。また、ＥＣＬ工法を採用した泥土圧式シールド掘削機に代えて、セグメントによる覆工方法を採用した泥土圧式シールド掘削機に本発明を適用することもできる。さらに、本発明に係る円型形状保持装置を備えたトンネル掘削機は、泥土圧式シールド掘削機に限らず、泥水式シールド掘削機、機械式シールド掘削機やトンネルボーリングマシーン（ＴＢＭ）等でも良い。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 掘削機本体
１２ 前胴
１３ 後胴
１５ 中折れジャッキ
１８ カッタヘッド
３４ リングガータ
３５ シールドジャッキ
３６ 内型枠押し当て用のスプレッダ
４１ 架台
４２ ホイスト
４３ 妻型枠
４４ 妻型枠ジャッキ
４７ 塞止弁装置
４６ コンクリート打設管
４８ コンクリート打設配管
５０ 円型形状保持装置
５１ 作業者用旋回リング
５２ ピン
５３ａ，５３ｂ 長尺支持フレーム
５４ 第一のピン
５５ 第２のピン
５６ａ，５６ｂ 短尺支持フレーム
６０ ストッパピン
６１ 可動フレーム
６２ 車輪
６３ レール
６４ 移動ジャッキ
６６ａ，６６ｂ 押上ジャッキ
６７ａ，６７ｂ 拡張ジャッキ
７０ａ，７０ｂ 支持梁ジャッキ
７１ 支持梁
Ｅ コンクリート打設空間
Ｇ 地山
Ｍ 内型枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル施工下における一次覆工の際に、リング状に組み立てられたセグメントや内型枠等の一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘削機において、セグメント（ピース）が組み上ってセグメントリングができると、このセグメントリングを真円に保持するために形状保持装置としての真円保持装置が使用されることは良く知られている。
【０００３】
従来の真円保持装置は、例えば図９に示すように、シールド掘削機の後部デッキに配置され、円弧状のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂを上下に２本有する。この上下２本のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂは、上下方向に伸縮する左右一対の油圧ジャッキ１０１ａ，１０１ｂで連結され、セグメントリング１０２の底盤部を反力受けにして天端部が保持されるようになっている（特許文献１参照）。尚、図中１０２はシールド掘削機のスキンプレートを示す。
【０００４】
しかしながら、図９に示す真円保持装置にあっては、上下２本のセグメント支持フレーム１００ａ，１００ｂによりセグメントリング１０２の天端部及び底盤部をサポートするようになっており、セグメントリング１０２の全周について真円を保持するものでないため、設計通りの強度を得られないという問題点があった。図９中に距離Ｌ１及びＬ２で示す部位がサポートされないのである。
【０００５】
そこで、近年では、特許文献１で、より正確にセグメントリングの真円を保持することを可能とする真円保持装置が提案されている。
【０００６】
これは、図１０に示すように、複数（図示例では３個）の弧状の部材がピン２００により環状に連結されて図示しないセグメントの内空面と同じ曲率を有するセグメント支持フレーム２０１が前後一対設けられ、このセグメント支持フレーム２０１の開放端間に設けた周方向伸縮部２０２を伸長することにより、セグメント支持フレーム２０１を真円としてセグメント内空面に当接させ、反対に収縮することにより、セグメント内空面から離反させるものである。また、真円保持装置の盛替時には、セグメント内空面に沿って環状に複数（図示例では４個）配置され、両端部が前記前後一対のセグメント支持フレーム２０１間に連結された掘進方向伸縮部２０３を伸縮させることにより、所謂、尺取り虫のように前進して盛替えが行なわれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０３４２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０に示す真円保持装置にあっては、前述した真円保持装置の盛替時に、周方向伸縮部２０２を収縮させてセグメント支持フレーム２０１をセグメント内空面から離反させようとしても、セグメント支持フレーム２０１は構造上全周的に縮径させることはできないことから、セグメント支持フレーム２０１の全周を完全にセグメント内空面から離反させることは不可能である。
【０００９】
従って、セグメント支持フレーム２０１の掘進方向の移動時には、セグメント支持フレーム２０１の全周をセグメント内空面から完全に浮かすことができず、互いに干渉する部位が生じることから、真円保持装置の盛替えを円滑に行なうことができないという問題点があった。
【００１０】
また、図１０に示す真円保持装置は周方向伸縮部２０２の伸長力だけでセグメント支持フレーム２０１の形状保持力を得ることから、その保持力に不安が有り、装置の信頼性も低いという問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、盛替えを円滑に行なうことができると共に装置の信頼性も高い円型形状保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
斯かる目的を達成するための本発明に係る円型形状保持装置は、
トンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置であって、
一次覆工材の底部においてヒンジ結合されて一次覆工材の上部まで延びる前記一次覆工材に対応した曲率を有する左右一対の長尺支持フレームと、
前記長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピンで結合すると共に先端側が一次覆工材の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピンで結合し得る前記一次覆工材に対応した曲率を有する前後一対の短尺支持フレームと、
前記第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して前記長尺支持フレームと短尺支持フレームとをさらにピン結合し得る二つのストッパピンと、
前記二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキと、
前記二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキと、
前記押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレームと、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、
前記可動フレームには、左右一対の支持梁ジャッキが垂設され、この支持梁ジャッキには前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームの底部に対応した曲率を有する支持梁が支持されていることを特徴とする。
【００１４】
また、
前記第１のピンは遊びを有していることを特徴とする。
【００１５】
また、
前記左右一対の長尺支持フレームは前記前後一対の短尺支持フレームに対応して前後方向にずれて配設されると共に前記ヒンジ結合部においては前後方向にオーバーラップして配設され、それらの一般部における一次覆工材との接触面の幅寸法は、ヒンジ結合部やピン結合部における一次覆工材との接触面の幅寸法の倍の寸法に設定されることを特徴とする。
【００１６】
また、
前記一次覆工材は、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いられる内型枠であることを特徴とする。
【００１７】
また、
前記一次覆工材は、セグメントによる覆工の際に用いられるセグメントであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る円型形状保持装置によれば、形状保持時には、一次覆工材の底部においてヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームの上端にそれぞれ基端部が第１のピンで結合された前後一対の短尺支持フレームを、押上ジャッキと拡張ジャッキを伸長させることで、一次覆工材の内周面に押し当てることができ、これにより、一次覆工材の全周に亙ってサポートすることができ、真円保持が可能となる。
【００１９】
一方、盛替え時には、前後一対の短尺支持フレームにおける第２のピンを取り外した状態で、一次覆工材の底部においてヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームの上端にそれぞれ基端部が第１のピンで結合された前後一対の短尺支持フレームを、押上ジャッキと拡張ジャッキを収縮させることで一次覆工材の内方へ変位（縮径）させ、この後、長尺支持フレームの上端と短尺支持フレームの基端部を第１のピンに加えてストッパピンでも結合してから押上ジャッキを伸長させることで、左右一対の長尺支持フレームとこの長尺支持フレームにそれぞれ剛に連結した前後一対の短尺支持フレームが一次覆工材の内周面から完全に離反させられる。これにより、盛替えを円滑に行なうことができると共に、二本の押上ジャッキで押上げ力を分担するので装置の信頼性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の概略構成図である。
【図２】泥土圧式シールド掘削機の背面図である。
【図３】円型形状保持装置の説明図で、図３の（ａ）は図２のＡ矢視図、図３の（ｂ）は図２のＢ矢視図、図３の（ｃ）は図２のＣ矢視図である。
【図４】円型形状保持装置の説明図で、図４の（ａ）は図２のＤ−Ｄ断面図、図４の（ｂ）は図２のＥ−Ｅ断面図である。
【図５】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図６】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図７】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図８】円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【図９】従来の真円保持装置の背面図である。
【図１０】従来の異なった真円保持装置の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る円型形状保持装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の概略構成図、図２は泥土圧式シールド掘削機の背面図、図３及び図４は円型形状保持装置の説明図、図５乃至図８は円型形状保持装置の盛替え時の動作説明図である。
【００２３】
本実施例で説明するトンネル掘削機は、掘削土砂をチャンバに充満させ、チャンバ内を所定の圧力に維持しながら排土することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥土圧式シールド掘削機で、覆工方法として直打ちでコンクリートを打設し、その養生・硬化を待って覆工を行なう、所謂ＥＣＬ（Excluded Concrete Lining）工法を採用したものである。
【００２４】
この泥土圧式シールド掘削機において、図１に示すように、掘削機本体１１は、ほぼ同径の円筒形状をなす前胴１２と後胴１３とが連結軸１４によって左右に屈曲自在に連結され、両者の間に架設された複数本の中折ジャッキ１５によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には回転リング１６が回転自在に支持され、この回転リング１６には連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８が連結されている。
【００２５】
このカッタヘッド１８は、中心部から複数本のカッタスポーク１９が放射状をなして配設され、各先端部が外周リング２０によって連結されて構成されている。そして、カッタヘッド１８の中心部にはフィッシュテールカッタ２１が装着される一方、各カッタスポーク１９の両側部には複数のカッタビット２２がその長手方向に沿って装着され、所定のカッタスポーク１９の先端部には余掘りを行うコピーカッタ２３ａとレスキュービット２３ｂが出没自在に設けられている。
【００２６】
また、回転リング１６の後部にはリングギア２４が固定される一方、掘削機本体１１の前胴１２には複数のカッタ旋回モータ（駆動手段）２５が装着されており、この各カッタ旋回モータ２５の駆動ギア２６がこのリングギア２４にそれぞれ噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２５を駆動して駆動ギア２６を回転駆動すると、リングギア２４、回転リング１６、連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８を回転することができる。
【００２７】
また、前胴１２の前部には、カッタヘッド１８の後方に位置してバルクヘッド２７が設けられ、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド２７との間に掘削土砂を充満させるチャンバ２８が形成されている。バルクヘッド２７の前面側には複数本の固定式攪拌棒２９が突設される一方、カッタヘッド１８の後面側には複数本の旋回式攪拌棒３０が突設されている。固定式攪拌棒２９の一部にチャンバ２８内の掘削土砂に対して加泥材を注入する図示しない加泥材注入口が設けられると共に、薬液（固結材）を注入する図示しない薬液注入管が設けられている。そして、掘削機本体１１内には、掘削土砂を外部に搬出するためのスクリューコンベヤ３３が配設されており、前部が下方に傾斜してバルクヘッド２７を貫通してチャンバ２８内に開口している。
【００２８】
掘削機本体１１の後胴１３には、その内周面に沿ってリングガータ３４が固定されており、このリングガータ３４には複数本のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３５が後胴１３の周方向に沿って装着されており、このシールドジャッキ３５を後方に伸長して内型枠押し当て用のスプレッダ３６を既設の内型枠Ｍに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１が前進することができる。
【００２９】
この内型枠Ｍは、複数個のものがトンネルの内壁面（地山Ｇの周壁）に所定の間隔を空けて周方向にリング状に組み付けられるものであり、この組付後に、地山Ｇの周壁とリング状に組み立てられた内型枠Ｍの外周面との空間（コンクリート打設空間Ｅ）に後述するコンクリート打設装置により直打ちでコンクリートが打設されることで、直打ちコンクリートによる覆工のトンネルが構築される。また、内型枠Ｍはトンネルの長手方向へ複数段に亙って組み付けられる。
【００３０】
また、リングガータ３４には旋回リング３８がトンネル内壁面の周方向に沿って旋回自在に支持され、図示しない駆動モータにより駆動旋回可能となっており、この旋回リング３８に内型枠Ｍを組み立てるエレクタ３９が設けられている。さらに、リングガータ３４には左右一対の支柱４０が固定され、この支柱４０からは後方に向かってほぼ水平な架台４１が延設されており、この架台４１には内型枠Ｍの組立てを補助するための後述する円型形状保持装置５０が作業者用旋回リング５１と共に前後方向（トンネルの掘進方向）へ移動自在に装着されている。
【００３１】
また、架台４１の後端には図示しない複数台の搬送台車が連結され、これら搬送台車には後段の内型枠Ｍを脱型する内型枠脱型装置と、この内型枠脱型装置で脱型された内型枠Ｍをトンネル前方へ搬送するホイスト４２（図２参照）と、コンクリート打設装置のパワーユニット等が搭載されている。
【００３２】
更に、後胴（スキンプレート）１３と内型枠Ｍとの間には同内型枠Ｍと地山Ｇの周壁との間にコンクリート打設空間Ｅを形成するリング状の妻型枠４３が配設されると共に、その前方に位置して複数本の妻型枠ジャッキ４４が周方向に沿って並設され、ヘッド基端部がリングガータ３４を貫通して後胴１３内周部に連結される一方、ロッド先端部が前記妻型枠４３に連結されている。そして、妻型枠４３の外周面には図示しないゴム製のシール部材が周方向に沿って装着される一方、妻型枠４６の内周面には金属製のブラシシール４５が周方向に沿って装着されている。
【００３３】
従って、この妻型枠ジャッキ４４を伸縮することで、リング状の妻型枠４３を前後に移動することができ、このとき、図示しないシール部材が後胴１３の内周面に押圧すると共に、ブラシシール４５がリング状に組み立てられた既設内型枠Ｍの外周面に押圧することで、掘削機本体１１の内部への浸水を防止することができる。
【００３４】
そして、この妻型枠４３には掘進方向後方に向かってコンクリート打設管４６が周方向に所定間隔離間して複数本挿通され、これらのコンクリート打設管４６は、後述する塞止弁装置４７の切り替えによりコンクリート打設配管（ホース：コンクリート打設ライン）４８と連通可能になっている。これらのコンクリート打設配管４８は前述した搬送台車上のパワーユニットを介してコンクリート供給源に連通される。
【００３５】
従って、塞止弁装置４７によりコンクリート打設管４６とコンクリート打設配管４８とが連通した状態下で、コンクリート供給源から送給された生コンクリートがコンクリート打設配管４８、コンクリート打設管４６を通って前述したコンクリート打設空間Ｅに打設される。この際、コンクリート打設空間Ｅには、各コンクリート打設管４６より周方向に順番に打設されるようになっている。
【００３６】
また、前記内型枠Ｍ、妻型枠４３、コンクリート打設管４６、コンクリート打設配管４８及び塞止弁装置４７等でコンクリート打設装置が構成される。
【００３７】
そして、前述した円型形状保持装置５０は、図２に示すように、前述した泥土圧式シールド掘削機によるトンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた内型枠Ｍ（一次覆工材）を内側から突っ張って形状を保持するものである。
【００３８】
この円型形状保持装置５０は、内型枠Ｍの底部においてピン５２を用いてヒンジ結合されて内型枠Ｍの上部まで延びる左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと、これらの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端に基端部が若干の遊びを持って第１のピン５４でそれぞれピン結合すると共に先端側が内型枠Ｍの天井部において前後方向（トンネルの掘進方向）にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピン５５でピン結合し得る前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと、を有する。この長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂは、前記内型枠Ｍに対応した曲率を有する。
【００３９】
前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂは、前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂに対応して前後方向にずれて配設され、それぞれ対応する短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとは凹凸部で嵌合してピン結合される（図３の（ａ），（ｂ）参照）と共に、前記ヒンジ結合部においては、短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂと同様に、前後方向にオーバーラップしてピン５２によりヒンジ結合される（図３の（ｃ）参照）。
【００４０】
また、前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂは、図４に示すように、断面Ｈ型の骨材５７ａ，５７ｂと内型枠Ｍと接触する補強材５８ａ，５８ｂとリブ５９ａ，５９ｂとからなると共に、補強材５８ａ，５８ｂの一般部における幅寸法は、前記ヒンジ結合部や短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部における幅寸法の倍の寸法に設定される。
【００４１】
また、前記長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部においては、第１のピン５４によるピン結合部よりそれぞれ上方に位置して両者をさらにストッパピン６０でピン結合し得るようになっている。
【００４２】
そして、前記架台４１上には、横フレーム部６１ａと左右一対の縦フレーム部６１ｂとからなる門形の可動フレーム６１がトンネルの掘進方向へ移動可能に設置される。即ち、縦フレーム部６１ｂの両側には左右一対で前後二組の車輪６２が付設され、この車輪６２が架台４１の左，右両側にそれぞれ敷設された左右一対のレール６３上を転動するようになっている。図１に示すように、左右一対の縦フレーム部６１ｂには、架台４１の左，右両側にヘッド部が支持された移動ジャッキ６４のピストンロッド先端がそれぞれ連結されている。
【００４３】
前記横フレーム部６１ａの上面にはジャッキ支持用ブロック６５が設置され、このジャッキ支持用ブロック６５に、前記二つの短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂが縦向きに支持されると共に、前記二つの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂが横向きに支持されている。図２中６８ａ，６８ｂは二つの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの内面に固設されて前記二つの拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂのピストンロッド先端がそれぞれ連結されるブラケットで、６９ａ，６９ｂは前記二つの押上ジャッキ６６ａ，６６ｂのピストンロッド先端にそれぞれ連結されたスプレッダで前記二つの短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの内面に摺接している。
【００４４】
前記可動フレーム６１の左右一対の縦フレーム部６１ｂの内部には、支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂがそれぞれ垂設され、この支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂのピストンロッド先端間に前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部に対応した曲率を有する支持梁７１が支持されている。尚、図２中左方においては、支持梁ジャッキ７０ａが収縮して支持梁７１が左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部から離反した状態を示し、図２中右方においては、支持梁ジャッキ７０ａが伸長して支持梁７１が左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を押下げている状態を示している。
【００４５】
このように構成されるため、カッタ旋回モータ２５によりカッタヘッド１８を回転させながらシールドジャッキ３５を伸ばして掘削機本体１１を、トンネルの長手方向に複数リングに亙って組み立てられた内型枠Ｍに反力をとって、推進（前進）させることで、カッタヘッド１８に装着された多数のカッタビット２２等が前方の地盤を掘削し、この掘削された土砂はチャンバ２８からスクリューコンベヤ３３等によって外部に排出される。
【００４６】
この掘削機本体１１の推進（前進）に同期して、エレクタ３９及び円型形状保持装置５０により内型枠Ｍをリング状に組み立てると共にその真円保持を行なう。そして、この組み立てられた内型枠Ｍと掘進されたトンネルの周壁との空間に、妻型枠４３に開口された打設口からコンクリートが現場打ちでほぼ連続的に打設され、その養生・硬化を待って覆工壁が形成される。この繰り返しによって、所定長さのトンネルが掘削・形成されることになる。
【００４７】
そして、本実施例では、円型形状保持装置５０における形状保持時には、図２に示すように、内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端にそれぞれ基端部が第１のピン５４で結合された前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを、それぞれに対応した押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂを伸長させることで、リング状に組み立てられた内型枠Ｍの内周面に押し当てる。さらに、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂを伸長させて支持梁７１でピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を押下げることにより、当該左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部を内型枠Ｍの底部内周面に押し当てる。尚、この形状保持時にはストッパピン６０は使用しない。
【００４８】
これにより、内型枠Ｍには概ね上下左右方向から突っ張り力が作用し、内型枠Ｍの全周に亙ってサポートすることができるので、確実に真円保持が可能となる。尚、支持梁７１は必須の構成部材ではなく、必要に応じて用いれば良い。
【００４９】
一方、盛替え時には、図５乃至図８に示すように、先ず、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂを収縮させて支持梁７１をピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの下端部から離反させる。尚、便宜上、図５及び図７は左側（図面上）の長尺支持フレーム５３ａ及び短尺支持フレーム５６ａの挙動を示し、図６及び図８は右側（図面上）の長尺支持フレーム５３ｂ及び短尺支持フレーム５６ｂの挙動を示している。
【００５０】
次に、前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂにおける第２のピン５５を取り外した状態で（図５乃至図８においてはピン孔が示されている）、内型枠Ｍの底部においてピン５２によりヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端にそれぞれ基端部が第１のピン５４で結合された前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを、押上ジャッキ６６ａ，６６ｂと拡張ジャッキ６７ａ，６７ｂを収縮させることで内型枠Ｍの内方へ変位（縮径）させる（図５及び図６参照）。この際、第１のピン５４の遊び（ガタ）により左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの相対変位は効果的に吸収される。
【００５１】
次に、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂの上端と前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂの基端部を第１のピン５４に加えてストッパピン６０でも結合してから、再び押上ジャッキ６６ａ，６６ｂを伸長させて、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂとこの左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂにそれぞれ剛に連結した前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂを押し上げる（図７及び図８参照）。
【００５２】
これにより、左右一対の長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂと前後一対の短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂは、内型枠Ｍの内周面から完全に離反させられ（図７及び図８中の隙間Ｇ１〜Ｇ４参照）、この結果、移動ジャッキ６４を伸長させて可動フレーム６１をトンネルの掘進方向へ移動させることで、円型形状保持装置５０の盛替えを円滑に行なうことができる。
【００５３】
また、本実施例では、二本の押上ジャッキ６６ａ，６６ｂで押上げ力を分担するので、盛替え時において安定した押上げ力が得られ、装置に対する信頼性も高い。さらに、長尺支持フレーム５３ａ，５３ｂにおける補強材５８ａ，５８ｂの一般部における幅寸法は、そのヒンジ結合部や短尺支持フレーム５６ａ，５６ｂとのピン結合部における幅寸法の倍の寸法に設定されるので、押し当て面積の増大で安定した形状保持力が得られる。さらにまた、形状保持時には、左右一対の支持梁ジャッキ７０ａ，７０ｂと支持梁７１との内方空間で内型枠（ピース）Ｍを左右一対のホイスト４２により円滑に搬送することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でストッパピン６０の着脱を自動化する等各種変更が可能であることはいうまでもない。また、ＥＣＬ工法を採用した泥土圧式シールド掘削機に代えて、セグメントによる覆工方法を採用した泥土圧式シールド掘削機に本発明を適用することもできる。さらに、本発明に係る円型形状保持装置を備えたトンネル掘削機は、泥土圧式シールド掘削機に限らず、泥水式シールド掘削機、機械式シールド掘削機やトンネルボーリングマシーン（ＴＢＭ）等でも良い。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 掘削機本体
１２ 前胴
１３ 後胴
１５ 中折れジャッキ
１８ カッタヘッド
３４ リングガータ
３５ シールドジャッキ
３６ 内型枠押し当て用のスプレッダ
４１ 架台
４２ ホイスト
４３ 妻型枠
４４ 妻型枠ジャッキ
４７ 塞止弁装置
４６ コンクリート打設管
４８ コンクリート打設配管
５０ 円型形状保持装置
５１ 作業者用旋回リング
５２ ピン
５３ａ，５３ｂ 長尺支持フレーム
５４ 第一のピン
５５ 第２のピン
５６ａ，５６ｂ 短尺支持フレーム
６０ ストッパピン
６１ 可動フレーム
６２ 車輪
６３ レール
６４ 移動ジャッキ
６６ａ，６６ｂ 押上ジャッキ
６７ａ，６７ｂ 拡張ジャッキ
７０ａ，７０ｂ 支持梁ジャッキ
７１ 支持梁
Ｅ コンクリート打設空間
Ｇ 地山
Ｍ 内型枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置であって、
一次覆工材の底部においてヒンジ結合されて一次覆工材の上部まで延びる前記一次覆工材に対応した曲率を有する左右一対の長尺支持フレームと、
前記長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピンで結合すると共に先端側が一次覆工材の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピンで結合し得る前記一次覆工材に対応した曲率を有する前後一対の短尺支持フレームと、
前記第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して前記長尺支持フレームと短尺支持フレームとをさらにピン結合し得る二つのストッパピンと、
前記二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキと、
前記二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキと、
前記押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレームと、
を備えたことを特徴とする円型形状保持装置。
【請求項２】
前記可動フレームには、左右一対の支持梁ジャッキが垂設され、この支持梁ジャッキには前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームの底部に対応した曲率を有する支持梁が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の円型形状保持装置。
【請求項３】
前記第１のピンは遊びを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の円型形状保持装置。
【請求項４】
前記左右一対の長尺支持フレームは前記前後一対の短尺支持フレームに対応して前後方向にずれて配設されると共に前記ヒンジ結合部においては前後方向にオーバーラップして配設され、それらの一般部における一次覆工材との接触面の幅寸法は、ヒンジ結合部やピン結合部における一次覆工材との接触面の幅寸法の倍の寸法に設定されることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の円型形状保持装置。
【請求項５】
前記一次覆工材は、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いられる内型枠であることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の円型形状保持装置。
【請求項６】
前記一次覆工材は、セグメントによる覆工の際に用いられるセグメントであることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の円型形状保持装置。
【請求項１】
トンネル施工下における一次覆工の際にリング状に組み立てられた一次覆工材を内側から突っ張って形状を保持する円型形状保持装置であって、
一次覆工材の底部においてヒンジ結合されて一次覆工材の上部まで延びる前記一次覆工材に対応した曲率を有する左右一対の長尺支持フレームと、
前記長尺支持フレームの上端に基端部が第１のピンで結合すると共に先端側が一次覆工材の天井部において前後方向にオーバーラップして周方向の二箇所にて第２のピンで結合し得る前記一次覆工材に対応した曲率を有する前後一対の短尺支持フレームと、
前記第１のピンによる結合部よりそれぞれ上方に位置して前記長尺支持フレームと短尺支持フレームとをさらにピン結合し得る二つのストッパピンと、
前記二つの短尺支持フレームを個別に押上げし得る二つの押上ジャッキと、
前記二つの長尺支持フレームを個別に拡張し得る二つの拡張ジャッキと、
前記押上ジャッキと拡張ジャッキとのヘッド部を支持してトンネルの掘進方向に移動可能な可動フレームと、
を備えたことを特徴とする円型形状保持装置。
【請求項２】
前記可動フレームには、左右一対の支持梁ジャッキが垂設され、この支持梁ジャッキには前記ヒンジ結合された左右一対の長尺支持フレームの底部に対応した曲率を有する支持梁が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の円型形状保持装置。
【請求項３】
前記第１のピンは遊びを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の円型形状保持装置。
【請求項４】
前記左右一対の長尺支持フレームは前記前後一対の短尺支持フレームに対応して前後方向にずれて配設されると共に前記ヒンジ結合部においては前後方向にオーバーラップして配設され、それらの一般部における一次覆工材との接触面の幅寸法は、ヒンジ結合部やピン結合部における一次覆工材との接触面の幅寸法の倍の寸法に設定されることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の円型形状保持装置。
【請求項５】
前記一次覆工材は、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いられる内型枠であることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の円型形状保持装置。
【請求項６】
前記一次覆工材は、セグメントによる覆工の際に用いられるセグメントであることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の円型形状保持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７４６４６（Ｐ２０１１−７４６４６Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６７０１（Ｐ２００９−２２６７０１）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０９０３６２２１）三菱重工メカトロシステムズ株式会社 (57)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０９０３６２２１）三菱重工メカトロシステムズ株式会社 (57)
【出願人】（３０３０５９０７１）独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【Ｆターム（参考）】
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