JP2001115792A - 形状保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状保持装置において、曲線施工のトンネル
工事であっても覆工部材を適正に形状保持することがで
きると共に形状保持作業の作業性の向上を図る。 【解決手段】 掘削機本体１１から後方に延設された張
り出し台１３のレール１４に沿って移動台１５を移動自
在に支持し、この移動台１５に伸縮ジャッキ２０により
内筒１９を上下に移動自在に支持し、この内筒１９の先
端部にセグメントＳの内周面に圧接自在なスプレッダ２
４の端部を左右方向に沿って移動自在に支持し、スライ
ドジャッキ２７により移動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設トンネルの内
壁面にリング状に組付けられた多数の覆工部材（セグメ
ントや鋼枠など）に圧接してこの覆工部材を所定形状に
保持する形状保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なシールド掘削機において、円筒
形状をなす掘削機本体の前部にはカッタヘッドが駆動モ
ータによって回転自在に装着され、この掘削機本体の後
部には複数本のシールドジャッキが周方向に沿って並設
されると共に、エレクタ装置が装着されている。従っ
て、駆動モータによってカッタヘッドを回転駆動させな
がら、各シールドジャッキを伸長して既設のセグメント
への押し付け反力によって掘削機本体を前進させると、
カッタヘッドが前方の地盤を掘削する。そして、掘削土
砂を外部に排出すると共に、エレクタ装置によってセグ
メントを既設トンネルの内壁面にリング状に組付けるこ
とで所定長さのトンネルを構築することができる。

【０００３】ところで、このようなシールド掘削機で
は、エレクタ装置がセグメントを既設トンネルの内壁面
に組付けるとき、土圧によりセグメントが上下方向に変
形して組付作業に支障をきたすため、セグメント同志を
ボルトで固定するまで、このセグメントを所定形状に保
持する形状保持装置がエレクタ装置に隣接して設けられ
ている。

【０００４】図１０に従来の形状保持装置の正面視、図
１１に従来の形状保持装置の側面視を示す。

【０００５】従来のセグメントの形状保持装置におい
て、図１０及び図１１に示すように、円筒形状の掘削機
本体101の後部にはリングガーダ102が固定され、このリ
ングガーダ102には既設トンネルの後方に延出する張り
出し台103が固定されている。この張り出し台103上には
左右一対のレール104が取付けられ、左右のレール104に
はそれぞれ移動台105が車輪106によって移動自在に支持
され、移動ジャッキ107により移動可能となっている。
そして、この左右の移動台105には外筒108が固定され、
この外筒108には内筒109が移動自在に嵌合しており、伸
縮ジャッキ110により外筒108に対して内筒109が伸縮可
能となっている。そして、この左右の内筒109の上端部
にはセグメントＳの内面に圧接自在な弧状をなすスプレ
ッダ111の左右端部が連結されている。

【０００６】従って、エレクタ装置が既設トンネルの内
壁面にセグメントＳをリング状に組付けるとき、形状保
持装置では、移動ジャッキ107を伸長して移動台105を前
進させてスプレッダ111を形状保持するセグメントＳの
下方位置まで移動し、この位置で伸縮ジャッキ110を伸
長し、スプレッダ111をセグメントＳの内周面に圧接す
ることで、既設セグメントＳの真円度を保持する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド掘
削機によるトンネル掘削作業では、近年、左右方向にお
ける急曲線施工のトンネル工事が増加の傾向にある。こ
のような左右の急曲線のトンネル掘削作業を行う場合、
前述した従来の形状保持装置にあっては、トンネル掘削
作業に追従して既設トンネルの内壁面に組付けられたセ
グメントＳを真円状態に保持することが困難であった。

【０００８】即ち、トンネル掘削作業では、エレクタ装
置がセグメントＳをリング状に組付けると、形状保持装
置のスプレッダ111がセグメントＳの内周面に圧接して
形状を保持した後に、セグメントＳ同志をボルトによっ
て締結するが、掘削機本体はエレクタ装置によるセグメ
ントＳの組付作業が完了すると、シールドジャッキを伸
長して掘削機本体を前進させることで、カッタヘッドに
よる掘削作業を再開する。即ち、形状保持装置はセグメ
ントＳの形状を保持しているために前進せずにその位置
に停止し、掘削機本体101のみが前進することとなり、
移動ジャッキ107の収縮作動により張り出し台103上のレ
ール104が移動台105の車輪106に対して相対移動する。

【０００９】この場合、曲線施工のトンネル工事である
と、シールド掘削機と形状保持装置との中心位置がず
れ、スプレッダ111が圧接するセグメントＳに無理な力
が作用してセグメントＳを高精度に形状保持できなくな
ってしまう。また、トンネル工事が急曲線施工である
と、張り出し台103上のレール104に対して移動台105の
車輪106が乗り上げたり、外れたりする不具合が発生し
てしまう。

【００１０】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、曲線施工のトンネル工事であっても覆工部材を
適正に形状保持することができると共に、形状保持作業
の作業性の向上を図った形状保持装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の形状保持装置は、既設トンネルの
内壁面に対してリング状に組付けられた多数の覆工部材
の内周面に圧接して所定形状に保持する形状保持装置に
おいて、前記既設トンネル内にその長手方向に沿って配
設された左右一対のレールと、該レールに沿って移動自
在に支持された左右一対の移動台と、該移動台に対して
上下に移動自在に支持された左右一対の支持筒と、該支
持筒を移動する左右一対の伸縮ジャッキと、既設の覆工
部材の内周面に圧接自在であって左右端部が前記左右の
支持筒の先端部に左右方向に移動自在に支持された圧接
部材と、該圧接部材を移動する移動手段とを具えたこと
を特徴とするものである。

【００１２】また、請求項２の発明の形状保持装置で
は、前記移動手段を油圧ジャッキとすることを特徴とし
ている。

【００１３】また、請求項３の発明の形状保持装置で
は、前記移動手段をスプリングとすることを特徴として
いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１５】図１に本発明の第１実施形態に係る形状保
持装置の正面視、図２に本実施形態の形状保持装置の側
面視、図３に形状保持装置のスプレッダ支持部を表す拡
大、図４に図３のIV−IV断面、図５に図３のＶ−Ｖ断
面、図６にスプレッダ支持部下面視を示す。

【００１６】本実施形態のセグメントの形状保持装置に
おいて、図１乃至図６に示すように、円筒形状をなす掘
削機本体１１の後部にはリングガーダ１２が固定され、
このリングガーダ１２には既設トンネルの後方に延出す
る張り出し台１３が固定されている。この張り出し台１
３上には左右一対のレール１４が取付けられ、左右のレ
ール１４にはそれぞれ左右一対の移動台１５が鍔付の車
輪１６によって移動自在に支持され、張り出し台１３に
取付けられた移動ジャッキ１７により移動可能となって
いる。

【００１７】この左右の移動台１５には外筒１８がそれ
ぞれ固定され、この各外筒１８には内筒１９が移動自在
に嵌合している。そして、各移動台１５には伸縮ジャッ
キ２０が装着され、各伸縮ジャッキ２０の駆動ロッド２
１の先端部が内筒１９に連結されている。この左右の内
筒１９の上端部には左右対称をなすようにそれぞれＬ字
形状の取付ブラケット２２が固定され、この各取付ブラ
ケット２２には前後にコ字形状をなす一対のガイド２３
がボルトにより固定されている。

【００１８】一方、セグメントＳの内面に圧接自在なス
プレッダ２４はこのセグメントＳの形状に適合するよう
に弧状をなし、左右端部にＬ字形状をなす左右の支持ブ
ラケット２５が固定されている。そして、この各支持ブ
ラケット２５の下面にはスライド板２６がそれぞれ固定
され、各支持ブラケット２５及びスライド板２６が対応
する各取付ブラケット２２上にガイド２３をもって左右
方向に沿って移動自在に支持されている。また、各取付
ブラケット２２にはスライドジャッキ（油圧ジャッキ）
２７がそれぞれ装着され、各駆動ロッド２８の先端部が
左右の支持ブラケット２５に連結されている。更に、各
支持ブラケット２５及びスライド板２６には移動方向に
沿って複数の長孔２９が形成され、各取付ブラケット２
２に固定された規制軸３０がこの長孔２９に係合し、支
持ブラケット２５及びスライド板２６の移動量を規制し
ている。

【００１９】ここで、このように構成された本実施形態
のセグメントの形状保持装置の作動を説明する。

【００２０】図示しないシールド掘削機では、カッタヘ
ッドを回転駆動させながらシールドジャッキを伸長して
既設のセグメントＳへの押し付け反力により掘削機本体
１１を前進させると、カッタヘッドが前方の地盤を掘削
してトンネルを形成する。エレクタ装置は既設トンネル
内に搬入されたセグメントＳを把持し、既設トンネルの
内壁面にこのセグメントＳをリング状に組付けていく。

【００２１】形状保持装置は、エレクタ装置が１リング
分のセグメントＳを組付けると、移動ジャッキ１７を伸
長して移動台１５を前進させ、スプレッダ２４を形状保
持するセグメントＳ、つまり、組付けられたセグメント
Ｓの下方位置まで移動する。そして、この位置で左右の
伸縮ジャッキ２０を伸長し、スプレッダ２４を上昇して
セグメントＳの内周面に圧接することで、このセグメン
トＳを所定の形状、ここでは真円形状を保持する。

【００２２】形状保持装置がエレクタ装置により組付け
られたセグメントＳを真円形状を保持すると、図示しな
いボルト締結装置によってセグメントＳ同志をボルトに
よって締結する一方、掘削機本体１１はエレクタ装置に
よるセグメントＳの組付作業が完了すると、シールドジ
ャッキを伸長して掘削機本体１１を前進させることで、
カッタヘッドによる掘削作業を再開する。即ち、形状保
持装置はスプレッダ２４がセグメントＳの内周面に圧接
して真円形状に保持したまま前進せずにその位置に停止
し、掘削機本体１１のみが前進することとなり、移動ジ
ャッキ１７の収縮作動により張り出し台１３上のレール
１４が移動台１５の車輪１６に対して相対移動する。

【００２３】この場合、曲線施工のトンネル工事である
と、掘削機本体１１が左方あるいは右方に屈曲前進する
ため、掘削機本体１１の中心位置と形状保持装置の中心
位置とがずれる。このとき、各シールドジャッキの作動
ストローク等から掘削機本体１１の偏心量を求め、この
偏心量に基づいて左右のスライドジャッキ２７を伸縮し
てスプレッダ２４を左方あるいは右方に移動する。これ
により掘削機本体１１の中心位置と形状保持装置、つま
り、スプレッダ２４の中心位置とがずれが補正され、ス
プレッダ２４が圧接するセグメントＳに無理な力が作用
したり、移動台１５の車輪１６が張り出し台１３上のレ
ール１４に乗り上げたり、外れたりすることが防止され
る。

【００２４】その後、ボルト締結装置によるセグメント
Ｓ同志の締結作業が完了すると、伸縮ジャッキ２０を収
縮し、セグメントＳの内周面からスプレッダ２４を離間
することでセグメントＳの形状保持を解除する。そし
て、スライドジャッキ２７を伸縮してスプレッダ２４を
元位置に戻し、次のセグメントＳの形状保持作業に備え
て待機する。

【００２５】このように本実施形態のセグメントの形状
保持装置にあっては、曲線施工のトンネル工事のとき、
掘削機本体１１が屈曲前進して形状保持装置との中心位
置がずれても、そのずれ量に応じてスライドジャッキ２
７を伸縮してスプレッダ２４を左方あるいは右方に移動
するため、スプレッダ２４が圧接するセグメントＳに無
理な力が作用したり、移動台１５の車輪１６が張り出し
台１３上のレール１４に乗り上げたり、外れたりするこ
とが防止され、セグメントＳを適正に保持して高精度に
組み付けることができると共に、形状保持作業の作業性
の向上が図れる。

【００２６】図７に本発明の第２実施形態に係る形状保
持装置の側面視、図８に形状保持装置のスプレッダ支持
部を表す拡大、図９に図８のIX−IX断面を示す。なお、
前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する
部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００２７】本実施形態のセグメントの形状保持装置に
おいて、図７乃至図９に示すように、移動台１５に固定
された外筒１８には内筒１９が移動自在に嵌合し、伸縮
ジャッキ２０によって移動可能となっており、内筒１９
の上端部にはＬ字形状をなす取付ブラケット２２が固定
され、この取付ブラケット２２にはす一対のガイド２３
が固定されている。一方、スプレッダ２４の左右端部に
はは支持ブラケット２５が固定され、この支持ブラケッ
ト２５は下面に固定されたスライド板２６と共に取付ブ
ラケット２２上のガイド２３に移動自在に支持されてい
る。そして、取付ブラケット２２の縦壁には移動軸４１
が軸方向に沿って移動自在に装着され、先端部に支持ブ
ラケット２５の縦壁に当接する押圧部材４２が固定され
ると共に、支持ブラケット２５の縦壁と押圧部材４２と
の間には圧縮ばね（スプリング）４３が介装されてい
る。また、移動軸４１の基端部側にはナット４４が螺合
して移動軸４１の突出量を調整可能に規制することで、
スプレッダ２４に外力が作用しないときは、中央に付勢
支持されるようになっている。

【００２８】従って、エレクタ装置が１リング分のセグ
メントＳを組付けると、形状保持装置は、移動ジャッキ
１７により移動台１５を前進させてセグメントＳの下方
位置まで移動し、この位置で伸縮ジャッキ２０を伸長
し、スプレッダ２４をセグメントＳの内周面に圧接する
ことで真円形状に保持し、ボルト締結装置は各セグメン
トＳ同志をボルトによって締結する。掘削機本体１１は
エレクタ装置によるセグメントＳの組付作業が完了する
と前進して掘削作業を再開する。この場合、曲線施工の
トンネル工事であると、掘削機本体１１が左方あるいは
右方に屈曲前進するため、掘削機本体１１の中心位置と
形状保持装置の中心位置とがずれる。このとき、スプレ
ッダ２４は移動体１５に対して圧縮ばね４３により付勢
保持されているため、掘削機本体１１及び移動体１５の
側方移動量が圧縮ばね４３の圧縮量により吸収され、ス
プレッダ２４はセグメントＳを保持した適正位置に維持
され、セグメントＳを真円形状に保持することができ
る。

【００２９】なお、上述の各実施形態では、掘削機をシ
ールド掘削機とし、覆工部材をセグメントＳとしたが、
掘削機を岩盤掘削機とし、覆工部材を鋼枠としても、本
発明の形状保持装置を適用することができる。また、掘
削するトンネル径が小さいため、形状保持装置は上方の
セグメントだけを保持するものとしたが、下方のセグメ
ントを保持するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の形状保持装置によれば、既設ト
ンネル内のレールに沿って移動台を移動自在に支持し、
この移動台に伸縮ジャッキにより支持筒を上下に移動自
在に支持し、この支持筒の先端部に既設の覆工部材の内
周面に圧接自在な圧接部材の端部を移動手段により左右
方向に移動自在に支持したので、急曲線トンネル施工時
に発生する移動台と圧接部材とのずれが移動手段による
圧接部材の移動により吸収され、急曲線でのトンネル掘
削工事を良好に実施することができ、その結果、曲線施
工のトンネル工事であっても覆工部材を適正に形状保持
することができると共に、形状保持作業の作業性の向上
を図ることができる。

【００３１】また、請求項２の発明の形状保持装置によ
れば、移動手段を油圧ジャッキとしたので、トンネルの
屈曲量に応じて油圧ジャッキを伸縮して圧接部材を左方
あるいは右方に移動することで、急曲線トンネル施工時
に発生する移動台と圧接部材とのずれを容易に補正する
ことができる。

【００３２】また、請求項３の発明の形状保持装置によ
れば、移動手段をスプリングとしたので、トンネルの屈
曲量に応じて圧接部材がスプリングの付勢力に抗して左
方あるいは右方に移動することで、急曲線トンネル施工
時に発生する移動台と圧接部材とのずれを容易に補正す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る形状保持装置の正
面図である。

【図２】本実施形態の形状保持装置の側面図である。

【図３】形状保持装置のスプレッダ支持部を表す拡大図
である。

【図４】図３のIV−IV断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】スプレッダ支持部下面図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る形状保持装置の側
面図である。

【図８】形状保持装置のスプレッダ支持部を表す拡大図
である。

【図９】図８のIX−IX断面図である。

【図１０】従来の形状保持装置の正面図である。

【図１１】従来の形状保持装置の側面図である。

【符号の説明】 １１ 掘削機本体 １３ 張り出し台 １４ レール １５ 移動台 １７ 移動ジャッキ １８ 外筒 １９ 内筒 ２０ 伸縮ジャッキ ２２ 取付ブラケット ２３ ガイド ２４ スプレッダ（圧接部材） ２５ 支持ブラケット ２６ スライド板 ２７ スライドジャッキ（移動手段） ４１ 移動軸 ４３ 圧縮ばね（移動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 正盛 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 BB09 GB07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設トンネルの内壁面に対してリング状
   に組付けられた多数の覆工部材の内周面に圧接して所定
   形状に保持する形状保持装置において、前記既設トンネ
   ル内にその長手方向に沿って配設された左右一対のレー
   ルと、該レールに沿って移動自在に支持された左右一対
   の移動台と、該移動台に対して上下に移動自在に支持さ
   れた左右一対の支持筒と、該支持筒を移動する左右一対
   の伸縮ジャッキと、既設の覆工部材の内周面に圧接自在
   であって左右端部が前記左右の支持筒の先端部に左右方
   向に移動自在に支持された圧接部材と、該圧接部材を移
   動する移動手段とを具えたことを特徴とする形状保持装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の形状保持装置において、
   前記移動手段を油圧ジャッキとすることを特徴とする形
   状保持装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の形状保持装置において、
   前記移動手段をスプリングとすることを特徴とする形状
   保持装置。