JP2006241785A - 滑動シールドジャッキスプレッダーシュー - Google Patents

Abstract

【課題】曲率半径の小さい急カーブのトンネル掘削において、シールド掘削機に設置されたシールドジャッキの推力をセグメントに伝達する際に、セグメントの端部を破損させることのないシールドジャッキスプレッダーシューを提供する。
【解決手段】 滑動シュー２４は、摩擦係数の小さい２枚の板状の滑動材２４ａ、２４ｂと、この滑動材２４ａ、２４ｂを重合する重合装置２６とを備え、一方の滑動材２４ａがスプレッダー２２に固着される。急カーブを掘進する際に、スプレッダー２２に固着される一方の滑動材２４ａとセグメント１６に当接される他方の滑動材２４ｂとが互いに滑ることにより、推進力がセグメント１６の前端面２５の面内方向へ作用しないために、セグメント１６端部にクラック、ひび割れ等が生じない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、曲率半径の小さい急カーブのトンネル掘削に適したシールド掘削機のシールドジャッキスプレッダーシューに関するものである。

従来より、曲率半径の小さい急カーブのトンネルをシールド掘削機にて掘進する際に、シールドジャッキの軸芯とセグメントの前端面の中心とのずれが大きくなり、シールドジャッキの押圧面がセグメントの前端面の端部に当接し、セグメントの端部に大きな負荷が作用してセグメントの端部を破損させるという問題点があった。

そこで、シールドジャッキにシールドジャッキスプレッダー（以下、スプレッダーとする）及びシールドジャッキスプレッダーシュー（以下、シューとする）の中間材を設けてシールドジャッキによる推力をできるだけセグメントの前端面の中心に伝達する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、シューとセグメントの前端面との間にセグメントの厚さ寸法より狭い幅の当て板をセグメントの厚み方向ほぼ中央部に配置する方法が開示されている。この方法では、シールドジャッキによる推力を当て板を介してセグメントの前端面の厚み方向ほぼ中央部に作用させる。

また、特許文献２には、スプレッダーにシューを挿設するための取付穴を、シールドジャッキの軸芯からの距離が異なるように複数箇所設け、シールドジャッキの軸芯とセグメントのずれに応じた位置の取付穴にシューを挿設することにより、シューの設置位置をシールド掘削機の半径方向に適宜変更する方法が開示されている。この方法では、例えば、直線又は僅かなカーブのトンネルを掘進する場合は、シールドジャッキの軸芯に対して外径側の取付穴にシューを挿設し、シューにてセグメントの前端面を押圧してシールド掘削機を前進させ、急カーブのトンネルを掘進する場合は、シールドジャッキの軸芯とセグメントのずれに応じた内径側の取付穴にシューを挿設し、シールドジャッキによる推力をシューにてセグメントの前端面の厚み方向ほぼ中央部に作用させる。

さらに、特許文献３には、スプレッダーにシューを取り付けるための取付ボスを、シールドジャッキの軸芯からの距離が異なるように複数個設け、シールドジャッキの軸芯とセグメントのずれに応じて、スプレッダーを回転させて取付ボスの位置を内径側に適宜変更する方法が開示されている。この方法では、例えば、大径のトンネルを掘進する場合は、取付ボスがシールドジャッキの軸芯に対して外径側に位置するようスプレッダーを設置し、取付ボスにシューを取り付け、シューにてセグメントの前端面を押圧してシールド掘削機を前進させ、小径のトンネルを掘進する場合は、シールドジャッキの軸芯とセグメントのずれに応じた他の取付ボスが内径側に位置するようスプレッダーを回転させ、取付ボスにシューを取り付け、シールドジャッキによる推力をシューにてセグメントの前端面の厚み方向ほぼ中央部に作用させる。
特開平７−３０１０９１号公報 実開平４−１３０３９１号公報 特許３３２６１３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、シールドジャッキを伸張する際は必ずシューとセグメントの前端面との間に当て板を設置する作業が生じ、この作業には多くの手間と時間がかかるという問題点があった。また、この当て板は摩擦係数が大きくシューが当て板に対して滑らないために、スプレッダーの傾き又はシールドジャッキのロッド部の撓みによる前端面の面内方向の負荷がセグメントの端部に作用してセグメントの端部が破損するという問題点があった。

また、特許文献２に記載されている方法では、シューの取り付け位置を変更するためにシューを取り外す際に、シューをスプレッダーに固定しているピンがピン穴にかじってピンが抜けず、ピンを抜く作業に時間がかかるという問題点があった。また、シールド掘削機のすべてのシューの取り付け位置を変更しなければならず、シールドジャッキの数だけシューの脱着作業が生じ、この作業に多くの手間と時間がかかるという問題点があった。

また、特許文献３に記載されている方法では、シューの取り付け位置を変更するためにスプレッダーを回転させる際に、シールドジャッキをシールドフレームから取り外さなければならず、シールド掘削機のすべてのシールドジャッキの脱着作業が生じ、この作業に多くの手間と時間がかかるという問題点があった。また、シールドジャッキは重量物であるために、脱着作業の際はシールドジャッキを支持する設備が必要であり、シールドフレーム内に脱着用設備の設置スペースを確保することが困難であるという問題点があった。

そして、特許文献２及び３に記載されている方法では、シールドジャッキの軸芯からシューの取付穴又は取付ボスまでの距離がそれぞれ決められているために、必ずしもシューの当接位置がセグメントの好適な位置とならずに、推力がセグメントの端部に作用してセグメントの端部が破損するという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、曲率半径の小さい急カーブのトンネル掘削において、シールド掘削機に設置されたシールドジャッキの推力をセグメントに伝達する際に、セグメントの端部を破損させることのないシールドジャッキスプレッダーシューを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の滑動シールドジャッキスプレッダーシューは、シールド掘削機に設置されたシールドジャッキの推力をセグメントに伝達するためのシールドジャッキスプレッダーの端面に配設されるシールドジャッキスプレッダーシューであって、互いに重なり合う複数の板状の滑動材と、該複数の滑動材を、それらが重なり合った状態で互いに滑動可能に保持する重合装置とを備え、何れか一方の端部側の滑動材が前記シールドジャッキスプレッダーに固定されていることを特徴とする（第１の発明）。

第２の発明は、第１の発明において、前記重合装置は、弾性体の弾性力により複数の前記滑動材を互いに重なり合った状態で互いに滑動可能にすることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記重合装置は、互いに隣接する滑動材を挟持するように配設される板状のゴムからなることを特徴とする。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記重合装置は、一端が前記一方の端部側の滑動材を介してシールドジャッキスプレッダーに接続され、他端が他方の端部側の滑動材に接続されるばねからなることを特徴とする。

第５の発明は、第１〜４の何れかの発明において、前記滑動材は、低摩擦材であるポリテトラフルオロエチレン、超高分子ポリエチレン等のプラスチック又はオイルレスメタル等の金属からなることを特徴とする。

本発明による滑動シールドジャッキスプレッダーシュー（以下、滑動シューとする）は、摩擦係数の小さい複数の板状の滑動材が互いに重なり合っており、セグメントの前端面が滑動シューに対して好適な当接位置にない場合であっても隣接する滑動材同士が滑ることにより、セグメントの前端面の面内方向へはシールドジャッキの推進力が作用しないために、セグメント端部の破損を防止することができる。

また、滑動シューは、何れか一方の端部側の滑動材がジャッキスプレッダーに固着され、残りの滑動材は板状のゴム、ばね等の弾性体の弾性力により互いに隣接する滑動材に重なり合った状態で保持されることにより、シールドジャッキを伸張して滑動シューをセグメントに当接する際も、シールドジャッキを伸張する操作をおこなうだけでよく、滑動シューを人間が設置する等の手間がかからないために作業効率が良い。

さらに、摩擦係数の小さい板状の滑動材を複数枚重ね合わせることにより、シールドジャッキの軸芯とセグメントの前端面の中心とのずれが大きくなってもセグメントの前端面に滑動シューが当接することができ、かつ、シールドジャッキを収縮した際の滑動シューをコンパクトにすることができる。

以下、本発明に係る滑動シューの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、本発明の第一実施形態に係るシールド掘削機の鉛直断面図であり、図２は、本実施形態に係る滑動シューを備えたシールドジャッキをシールド掘削機に設置した状態を示す図である。図１に示すように、曲率半径の小さい急カーブを掘削するための中折れ機構を備えるシールド掘削機１０は、急カーブを掘進する際に、シールドジャッキ１２とスキンプレート１４内面とが接触しないようにシールドジャッキ１２がスキンプレート１４内面よりシールド掘削機１０の半径方向内側に配設されるが、セグメント１６はスキンプレート１４内面に沿って組み立てられる。そこで、図２に示すように、シールドジャッキ１２のロッド頭部１８をシールド掘削機１０の半径方向外側に張り出した形状にして偏心させ、この張り出した端部に取り付けられた球面継手２０を介してスプレッダー２２を連結し、このスプレッダー２２のセグメント１６側端面に滑動シュー２４を固着している。係る構成によれば、スプレッダー２２が球面継手２０に対して回転することにより滑動シュー２４がセグメント１６の前端面２５に平行に当接する。

図３は、本実施形態に係る滑動シューをシールドジャッキに取り付けた状態を示し、図４は、本実施形態に係る滑動シューの斜視図である。
図３に示すように、滑動シュー２４は、摩擦係数の小さい２枚の板状の滑動材２４ａ、２４ｂと、この滑動材２４ａ、２４ｂを重ね合わせた状態で互いに滑動可能に保持する重合装置２６とを備え、一方の滑動材２４ａがスプレッダー２２に固着される。
滑動材２４ａ、２４ｂは、本実施形態においては、例えば、厚さは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度で、材質はポリテトラフルオロエチレンからなるプラスチックを用いる。

図４に示すように、重合装置２６は、２枚の滑動材２４ａ、２４ｂを挟持するように滑動材２４ａ、２４ｂの周方向両端部にそれぞれ貼付される板状のゴム２８からなり、スプレッダー２２に固着されていない他方の滑動材２４ｂが脱落することを防止する。ゴム２８は、一方の滑動材２４ａに対して他方の滑動材２４ｂが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で滑動可能となるように材質、厚さ等を選択する。

急カーブを掘進する際に、例えば、トンネルの曲率半径が小さくなる内側において、シールドジャッキ１２の軸芯とセグメント１６の中心とのずれが大きくなるが、スプレッダー２２に固着される一方の滑動材２４ａとセグメント１６に当接される他方の滑動材２４ｂとが互いに滑ることにより、推進力がセグメント１６の前端面２５の面内方向に作用することを防止する。したがって、セグメント１６端部にクラック、ひび割れ等が生じない。

また、一方の滑動材２４ａがスプレッダー２２に固着され、他方の滑動材２４ｂが板状のゴム２８の弾性力により滑動材２４ａに重なり合った状態に保持されることにより、シールドジャッキ１２を伸張して滑動シュー２４をセグメント１６に当接する際に、シールドジャッキ１２を伸張する操作をおこなうだけでよく、滑動シュー３４を人間が設置する等の手間がかからないために作業効率が良い。

次に、本発明における重合装置の異なる実施形態を示す。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

図５は、本発明の第二実施形態に係る滑動シューをスプレッダーに取り付けた状態を示し、図６は、本実施形態に係る滑動シュー及びスプレッダーの断面図である。

図５に示すように、滑動シュー３４は、摩擦係数の小さい２枚の板状の滑動材３４ａ、３４ｂと、この滑動材３４ａ、３４ｂを重合する重合装置３６とを備え、一方の滑動材３４ａがスプレッダー２２に固着される。
滑動材３４ａ、３４ｂは、本実施形態においては、例えば、厚さは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度で、材質はオイルレスメタルを用いる。

図６に示すように、重合装置３６は、一端が、一方の滑動材３４ａに設けられる開口部３８を介してジャッキスプレッダーの内部に接続され、他端が、他方の滑動材３４ｂの端面に固着されるとともに、開口部３８に挿通可能なストッパー部４０に接続されるばね４２からなり、スプレッダー２２に固着されていない他方の滑動材３４ｂが脱落することを防止する。本実施形態において、例えば、ばね４２は４本使用し、一方の滑動材３４ａに対して他方の滑動材３４ｂが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で滑動可能となるように材質、長さ等を選択する。

なお、本実施形態においては、重合装置３６として４台のばね４２を用いたが、４台に限定されるものではなく、滑動材３４ａ、３４ｂの重量等に応じて使用するばね４２の本数は適宜変更する。

本実施形態においても、上述した第一実施形態と同様に、急カーブを掘進する際に、スプレッダー２２に固着される一方の滑動材３４ａとセグメント１６に当接される他方の滑動材３４ｂとが互いに滑ることにより、推進力がセグメント１６の前端面２５の面内方向に作用しないために、セグメント１６端部にクラック、ひび割れ等が生じない。

また、一方の滑動材３４ａがスプレッダー２２に固着され、他方の滑動材３４ｂがばねの弾性力により一方の滑動材３４ａに重合されていることにより、シールドジャッキ１２を伸張して滑動シュー３４をセグメント１６に当接する際に、シールドジャッキ１２を伸張する操作をおこなうだけでよく、滑動シュー３４を人間が設置する等の手間がかからないために作業効率が良い。

なお、上述したそれぞれの実施形態において説明したポリテトラフルオロエチレン、オイルレスメタルは他の実施形態においても使用することが可能である。また、上述した実施形態において、低摩擦材としてポリテトラフルオロエチレン、超高分子ポリエチレン等のプラスチック、オイルレスメタル等の金属について説明したが、この材質に限定されるものではなく、低摩擦材であれば他の材質を用いてもよい。さらに、上述したすべての実施形態において、低摩擦材として同一材質のものを重合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、異なる材質同士でも摩擦係数が小さくなるものであればよい。そして、上述したすべての実施形態において、２枚の滑動材を用い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、３枚以上の滑動材を用いてもよい。その場合は、最もスプレッダー側（一方の端部側）の滑動材をスプレッダーに固定すればよい。

本発明の第一実施形態に係るシールド掘削機の鉛直断面図である。 本実施形態に係る滑動シューを備えたシールドジャッキをシールド掘削機に設置した状態を示す図である。 本実施形態に係る滑動シューをシールドジャッキに取り付けた状態を示す図である。 本実施形態に係る滑動シューの斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る滑動シューをスプレッダーに取り付けた状態を示す図である。 本実施形態に係る滑動シュー及びスプレッダーの鉛直断面図である。

符号の説明

１０ シールド掘削機
１２ シールドジャッキ
１４ スキンプレート
１６ セグメント
１８ ロッド頭部
２０ 球面継手
２２ シールドジャッキスプレッダー
２４、３４ 滑動シールドジャッキスプレッダーシュー
２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ 滑動材
２５ セグメントの前端面
２６、３６ 重合装置
２８ ゴム
３８ 開口部
４０ ストッパー部
４２ ばね

Claims (5)

1. シールド掘削機に設置されたシールドジャッキの推力をセグメントに伝達するためのシールドジャッキスプレッダーの端面に配設されるシールドジャッキスプレッダーシューであって、
   互いに重なり合う複数の板状の滑動材と、該複数の滑動材を、それらが重なり合った状態で互いに滑動可能に保持する重合装置とを備え、何れか一方の端部側の滑動材が前記シールドジャッキスプレッダーに固定されていることを特徴とする滑動シールドジャッキスプレッダーシュー。
2. 前記重合装置は、弾性体の弾性力により複数の前記滑動材を互いに重なり合った状態で互いに滑動可能に保持することを特徴とする請求項１に記載の滑動シールドジャッキスプレッダーシュー。
3. 前記重合装置は、互いに隣接する滑動材を挟持するように配設される板状のゴムからなることを特徴とする請求項２に記載の滑動シールドジャッキスプレッダーシュー。
4. 前記重合装置は、一端が前記一方の端部側の滑動材を介してシールドジャッキスプレッダーに接続され、他端が他方の端部側の滑動材に接続されるばねからなることを特徴とする請求項２に記載の滑動シールドジャッキスプレッダーシュー。
5. 前記滑動材は、低摩擦材であるポリテトラフルオロエチレン、超高分子ポリエチレン等のプラスチック又はオイルレスメタル等の金属からなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の滑動シールドジャッキスプレッダーシュー。
   

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