JP2008144512A - 拡幅セグメント - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントリングの拡幅時においても、拡幅式シールド掘進機におけるシールブラシ列によるシールド本体とセグメントリングの外周面との間の止水を確実に行う。
【解決手段】拡幅セグメント１は、外周面が半環状セグメントリング３の外周面に沿った形状に形成され、トンネルＴの幅方向の外端部を半環状セグメントリング３，３の対向する端部にそれぞれ接合され、内端部どうしを対向して配置されてトンネルＴの幅方向に移動可能な可動枠部材５，５と、トンネルＴの周方向に沿って湾曲可能であり、可動枠部材５，５の外周部側に沿って形成されたポケットに跨って収納され、環状セグメントリングＲの拡幅時に可動枠部材５，５に対してトンネルＴの幅方向に相対移動し、可動枠部材５，５の内端部間に生じる空間を閉鎖する可撓板部材７と、可動枠部材５，５の内端部どうし間に介在され可動枠部材５，５どうしを連結する固定部材９，９とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの途中に形成された拡幅部に設置されるトンネル覆工用のセグメントリングに使用される拡幅セグメントに関する。

従来、この種の拡幅セグメントとして、トンネルの幅方向に拡幅、縮幅可能に形成されてトンネルの天井面と底面に対向して配置され、トンネルの両側壁面に配置される一対の半円形状のセグメントリングどうしを接合して、縮幅状態で円環状のセグメントリングを形成し、トンネルの拡幅部においてトンネルの幅方向に拡幅した状態で前記セグメントリングを横長の小判型に形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、前記拡幅セグメントは、基板部材のトンネルの幅方向における両側にスライド部材を配し、前記基板部材に対してスライド部材をトンネルの幅方向の外側に移動させることにより、前記スライド部材に接合された前記一対の半円形状セグメントリングをトンネルの幅方向に移動させる。その際、縮幅時に前記基板部材と一対のスライド部材が密接して、それらの外周面が全体として前記セグメントリングの外周面と連続した円弧面をなしていたものが、前記拡幅により基板部材とスライド部材の外周面が不連続となり、その外周面の不連続部の発生により基板部材とスライド部材との間にトンネルの軸方向に沿った凹所が生じることとなる。
特開２００５−３２０８４４号公報

一般に、トンネルを断面形状に応じて拡大、縮小して掘削する拡幅式シールド掘進機では、シールド本体の後端部とシールド本体内で組み立てられたセグメントリングとの間を止水して、地山からの泥水や土砂のシールド本体内への侵入を防止するために、シールド本体の後端部にセグメントリングの拡幅セグメントの外周に接触するシールブラシ列を有するテールシール装置が配設されている（例えば、特開平１１−１５９２９０号公報、特開２００２−５４３９３号公報参照）。
しかしながら、前記従来の拡幅セグメントのように、基板部材とスライド部材との間に凹所が生じると、拡幅式シールド掘進機のテールシール装置は、前記基板部材とスライド部材の外周面にシールブラシ列が接触する部分では止水ができるものの、前記凹所の部分では、該凹所内にシールブラシ列が入り込んで前記基板部材とスライド部材の奥部の表面に接触することができず、したがって、凹所部における止水を行うことができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、環状セグメントリングの拡幅時においても、拡幅式シールド掘進機におけるテールシール装置のシールブラシ列によるシールド本体とセグメントリングの外周面との間の止水を確実に行うことができる拡幅セグメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による拡幅セグメントは、掘削されたトンネルの天井面と底面に対向して配置され、トンネルの両側壁面に対向して配置される一対の半環状セグメントリングの対向する端部どうしを接合して環状セグメントリングを構成し、かつ該環状セグメントリングをトンネルの幅方向に拡幅、縮幅可能とする拡幅セグメントであって、外周面が前記半環状セグメントリングの外周面に沿った形状に形成され、トンネルの幅方向の外端部を一対の半環状セグメントリングの対向する端部にそれぞれ接合され、内端部どうしを対向して配置されてトンネルの幅方向に移動可能な一対の可動枠部材と、トンネルの周方向に沿って湾曲可能であり、各可動枠部材の外周部側に沿って形成されたポケットに跨って収納されており、前記環状セグメントリングの拡幅時に各可動枠部材に対してトンネルの幅方向に相対移動し、前記各可動枠部材の内端部間に生じる空間を閉鎖する可撓板部材と、前記可動枠部材の内端部どうしの間に介在されて該可動枠部材どうしを連結する固定部材とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、環状セグメントリングをトンネルの幅方向に拡幅するときには、一対の半環状セグメントリングを片方ずつまたは同時にトンネルの幅方向に移動させると、各半環状セグメントリングの端部どうしを接合する拡幅セグメントの一対の可動枠部材が半環状セグメントリングに伴って移動し、縮幅時に互いに突き合わせられていたそれらの内端部どうしが離間移動する。このとき、各可動枠部材のポケットに収納されていた可撓板部材が、該ポケットから抜き出されて各可動枠部材の内端部どうしの間に生じる空間を閉鎖する。前記一対の半環状セグメントリングが所定距離離間したところで、各可動枠部材の内端部どうし間に固定部材を介在させて、該固定部材によって各可動枠部材の内端部どうしを連結して拡幅された環状セグメントリングのトンネル内への設置が終了する。
この拡幅された環状セグメントリングにおいては、前記各可動枠部材の内端部どうしの間に生じる空間が前記可撓板部材によって閉鎖されるので、各可動枠部材の外周面どうしは前記可撓板部材の外周面によってほぼ平坦に連絡された状態となる。
そのため、拡幅式シールド掘削機がトンネルの掘削を進めていく際に、シールド本体の後部に設けたシールブラシ列が、拡幅された環状セグメントリングを連結した拡幅セグメントの外周部に良好に接触して、これにより、地山からの泥水や土砂のシールド本体内への侵入が確実に防止される。

前記拡幅セグメントにおいて、前記各可動枠部材の内部に、前記可撓板部材を背面側から支えて該可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みを抑制する支持台が、各可動枠部材に跨って支持され、各可動枠部材に対してトンネルの幅方向に相対移動可能に設けられていることが好ましい。
このようにすると、前記可撓板部材の剛性が比較的低い場合でも、前記支持台によって可撓板部材が背面からしっかりと支えられて、該可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みが抑制されるため、各可動枠部材の内端部間に生じる空間が可撓板部材の平坦な表面によって閉鎖され、拡幅式シールド掘削機のシールブラシ列による止水を一層確実にすることができる。

また、前記拡幅セグメントにおいて、前記支持台が、前記各可動枠部材の内側に設けた案内レールに支持されたスライド部材と、外周部が前記可動枠部材の外周面に沿う形状に形成され、前記スライド部材にトンネルの軸方向に間隔をあけて固着された一対の案内板とを備えており、該一対の案内板の外周部によって前記可撓板部材が背面から支えられる構成とすることができる。
この構成によれば、各可動枠部材の離間移動時に、前記スライド部材が、案内レールに支持されて各可動枠部材の内端部間における可撓板部材の背面側に案内板を確実に位置させ、該可撓板部材を背面側から支えることができるので、前記可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みを良好に抑制することができる。

また、前記拡幅セグメントにおいて、前記支持台に、前記トンネルの軸方向に沿う軸周りに回転する案内輪が、トンネルの軸方向、幅方向に間隔をあけて配置され、かつトンネルの幅方向に移動可能に支持され、該案内輪の外周部によって前記可撓板部材が背面から支えられる構成とすることができる。
この構成によれば、各可動枠部材の離間移動時に、前記各案内輪が、各可動枠部材の移動方向に連動されて、前記可撓板部材における各可動枠部材のポケットから脱出した近傍部分を背面から支持するので、各可動枠部材の内端部どうしの空間において前記可撓板部材の外周面を平坦な状態にして介在させることができる。

また、前記拡幅セグメントにおいて、前記可撓板部材が、複数の剛性板状部材がトンネルの幅方向に並べられてピン結合部により連結されてなり、トンネルの周方向に沿って湾曲可能な保形部材と、該保形部材の外周面に貼付されたゴム板とを備えていることが好ましい。
このようにすると、可撓板部材が撓み易いゴム板を保形部材によって剛性を高めて構成されるので、各可動枠部材の内端部間に生じる空間がゴム板の平滑な平面によって閉鎖され、前記ゴム板と拡幅式シールド掘削機のシールブラシ列との密着性が良くなって止水効果を高めることができる。

また、前記拡幅セグメントにおいて、前記可撓板部材におけるトンネル軸方向の両端には弾性のシール材が固着して設けられ、該シール材が前記各可動枠部材のポケットの両端に沿って開口するスリットから外側に突き出され、前記各可動枠部材におけるトンネルの軸方向の両外端の外周部に形成されたシール溝に装着されたシール材に密着されている構成とすることができる。
この構成によれば、各可動枠部材とこれに対して相対移動する可撓板部材とにおけるトンネルの軸方向の両端に設けたシール材のトンネルの周方向における連続性を確保することができ、環状セグメントリングどうしのトンネルの軸方向における接合部の止水を的確に行うことができる。

環状セグメントリングの拡幅時に、拡幅セグメントの各可動枠部材の内端部どうしの間に生じる空間が可撓板部材によって閉鎖され、各可動枠部材の外周面どうしが前記可撓板部材の外周面によってほぼ平坦に連絡された状態となるので、拡幅式シールド掘削機がトンネルの掘削を進めていく際に、シールド本体の後部に設けたテールシール装置のシールブラシ列が、拡幅された環状セグメントリングを連結した拡幅セグメントの外周部に良好に接触して、これにより、前記シールド本体と拡幅された環状セグメントリングの外周面との間の止水を確実に行い、地山からの泥水や土砂のシールド本体内への侵入を確実に防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメントについて添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメント１を用いて掘削されたトンネルＴの拡幅部Ｔ１に拡幅して施工した環状セグメントリングＲを示す斜視図であり、図２は同じく拡幅前の環状セグメントリングＲを示す横断面図である。
前記環状セグメントリングＲは、円弧版状の鋼製セグメント２を複数個トンネルＴの周方向に接合してなる一対の半円環状セグメントリング３，３が、前記トンネルＴの両側壁面に対向して配置され、それらの対向する端部どうしを前記トンネルＴの天井面と底面に対向して配置された前記拡幅セグメント１，１によって接合して環状に構成されている。そして、前記拡幅セグメント１をトンネルの幅方向（図１，図２で左右方向に拡幅、縮縮させることによって、前記半環状セグメントリング３，３をトンネルＴの幅方向に互いに離間移動させて前記環状セグメントリングＲを横断面が横長の小判型となるように拡幅させ、また、前記半環状セグメントリング３，３をトンネルＴの幅方向に互いに接近移動させて前記環状セグメントリングＲを横断面が円形になるように縮幅させることができるようになっている。

前記トンネルＴの拡幅部Ｔ１に施工される半環状セグメントリング３には、複数の円弧状に形成されたフランジ板４が、前記鋼製セグメント２におけるトンネルＴの軸方向の両端の主桁板２ａの位置に一致させ、かつ該主桁板２ａの内周に沿って連設されている。各フランジ板４は、半環状セグメントリング３の内周面に垂直にされてトンネルＴの軸方向の両端部に位置するものどうしが、棒状部材４ａで互いに平行に連結されており、前記鋼製セグメント２にトンネルＴの軸方向に沿って設けた間詰材２ｂに、フランジ板４に固定したコ字状金具４ｂを介してボルト等により着脱可能に固定されている。

前記拡幅セグメント１は、図１〜図５に示すように、外周面が前記半環状セグメントリング３の外周面に沿った形状に形成され、トンネルＴの幅方向の外端部を前記一対の半環状セグメントリング３，３の対向する端部にそれぞれ接合され、内端部どうしを対向して配置されてトンネルＴの幅方向に移動可能な一対の可動枠部材５，５と、トンネルＴの周方向に沿って湾曲可能であり、各可動枠部材５，５の外周部側に沿って形成されたポケット６，６に跨って収納されており、前記環状セグメントリングＲの拡幅時に各可動枠部材５，５に対してトンネルＴの幅方向に相対移動し、各可動枠部材５，５の内端部間に生じる空間を閉鎖する可撓板部材７と、該可撓板部材７の背面側（環状セグメントリングＲの内側）に沿って配設され、かつ前記可動枠部材５，５に跨って支持され、可動枠部材５，５に対してトンネルＴの幅方向に相対移動可能に設けられており、前記可撓板部材７の環状セグメントＲの内側への撓みを抑制する支持台８と、前記可動枠部材５，５の端部どうしが互いに離間した時に、それらの端部どうしの間に介在されて可動枠部材５，５の端部どうしの接近移動を阻止する固定部材９とを備えている。

前記各可動枠部材５，５は、それらの互いに対向する側（内端側）に配位置された内側可動枠部材５Ａと、該内側可動枠部材５Ａの外側（一対の可動枠部材５，５が前記半環状セグメントリング３，３の端部に接合される側）に連結された外側可動枠部材５Ｂとを備え、互いに対称に構成されている。
前記内側可動枠部材５Ａは、前記環状セグメントＲのスキンプレート２ｃと同一の円弧を有するように湾曲され、かつトンネルＴの軸方向の長さを環状セグメントＲのトンネル軸方向の長さに一致された円弧状のスキンプレート５ａ１と、該スキンプレート５ａ１におけるトンネルＴの軸方向の両端部に、トンネルＴの内側へ向けてスキンプレート５ａ１に対し垂直に延出されて固着され、内端側の板幅（板高さ）を広く形成された一対の桁板５ｂ１，５ｂ１と、該一対の桁板５ｂ１，５ｂ１の外端側にトンネルＴの軸方向に向けて掛け渡し、トンネルＴの内側へ向けてスキンプレート５ａ１に対し垂直に延出されて固着された接合板５ｃ１とにより形成されている。なお、前記桁板５ｂ１，５ｂ１の内端辺はトンネルの高さ方向に向けて鉛直に形成され、また、桁板５ｂ１，５ｂ１のトンネルＴの内側となる辺はトンネルＴの幅方向に向けて水平に形成されている。

また、前記外側可動枠部材５Ｂは、スキンプレート５ａ１と同様に形成されたスキンプレート５ａ２におけるトンネルＴの軸方向の両端部に、トンネルＴの内側へ向けてスキンプレート５ａ２に対し垂直に延出されて固着され、スキンプレート５ａ２の円弧に沿った平行な板幅に形成された一対の桁板５ｂ２，５ｂ２と、該一対の桁板５ｂ２，５ｂ２の内端側にトンネルＴの軸方向に向けて掛け渡し、トンネルＴの内側へ向けてスキンプレート５ａ２に対し垂直に延出されて固着された接合板５ｃ２とにより形成されている。そして、前記内側可動枠板部材５Ａと外側枠板部材５Ｂとがそれらの接合板５ｃ１，５ｃ２どうしを突き合わせてボルト、ナット等の締結具によって一体的に連結されている。
なお、図示を省略したが、前記外側可動枠部材５Ｂの外端部（一対の可動枠部材５，５が前記半環状セグメントリング３，３の端部に接合される端部側）には、半環状セグメントリング３，３の端部に設けられている継手板と接合される継手板が固着されている。

前記内側可動枠部材５Ａには、そのスキンプレート５ａ１の内側にスキンプレート５ａ１に平行に沿って配設された円弧状板５ｄが、その両端縁を前記桁板５ｂ１，５ｂ１に固着されており、前記スキンプレート５ａ１と円弧状板５ｄと両桁板５ｂ１，５ｂ１との間に、前記可撓板部材７が収納される前記ポケット６がスキンプレート５ａ１の長さよりやや短い長さに設定されて設けられている。また、前記内側可動枠部材５Ａには、前記桁板５ｂ１，５ｂ１におけるスキンプレート５ａ１に近い外周側に、前記ポケット６に連通するスキンプレート５ａ１の円弧に沿った円弧状のスリット１０が前記ポケット６の長さの半分よりやや長く形成されている。前記桁板５ｂ１，５ｂ２の外面の外周側には前記スリット１０に連絡するようにしてシール用溝５ｅが設けられ、該シール用溝５ｅにはシール部材５ｓが接着して設けられている。

また、前記内側可動枠部材５Ａの内側には、図３、図７、図８に示すように、前記ポケット６よりトンネルＴの内側寄り位置において、上下に所定間隔をあけて平行に配設された一対の案内レール１１，１１が、前記桁板５ｂ１，５ｂ１の対向面に互いに対向する側に突き出して固定されて設けられている。
前記可撓板部材７は、図９〜図１１に示すように、鋼材や合成樹脂等の剛性を有する矩形板状部材がトンネルＴの幅方向に並べられてピン結合部１２により連結されてなり、トンネルＴの周方向に沿って湾曲可能な保形部材１３と、該保形部材１３の外周面に貼付されたゴム板（可撓板）１４とを備えており、全体として、前記ポケット６の内部にトンネルＴの周方向に滑合し得る厚さとトンネルＴの軸方向の幅を有し、前記一対の内側可動枠部材５Ａ，５Ａの各ポケット６，６の合計長さに略等しい長さを有する板状に形成されている。

そして、前記保形部材１３は、トンネルＴの幅方向に幅を小さく、トンネルＴの軸方向の長さを大きくして開口部側をトンネルＴの内側を向くようにして微小間隔ｅをあけた配置した扁平な矩形箱状の基体１３ａと、該基体１３ａの隣接するものどうしを、トンネルＴの軸方向の両端部においてピン１３ｂによってトンネルＴの周方向に回動可能に連結し、前記ピン１３ｂと共に前記ピン結合部１２を構成するリンク１３ｃと、前記基体１３ａの開口部側を閉鎖する平板部材１３ｄとを備え、前記基体１３ａのトンネルＴの幅方向の端部どうしの内外（トンネルＴの直径方向の中心側と外周側、図９で上下）の角部が前記隙間ｅにおいて当接、離間する範囲内でトンネルＴの周方向（前記可動枠部材５の円弧方向）に沿って湾曲し得るように形成されている。

前記基体１３ａの両端板１３ａ１には、前記リンク１３ｃが埋設された溝１３の外面側に重なるようにして所定深さのシール用溝１３ａ２が可撓板部材の長さ方向（トンネルＴの幅方向）に沿って形成されており、該シール溝ぞ１３ａ２には弾性のシール材１５が挿入されて前記端板１３ａ１に固着されている。該シール材１５は、弾性に富んだ材料で形成され、前記可撓板部材７が前記内側可動枠板部材５Ａのポケット６に収納されて前記スリット１０が無い部分にあるときには、前記シール溝１３ａ２内に扁平に圧縮変形されて収まっており、スリット１０のある部分では該スリット１０から前記桁板５ｂ１，５ｂ１の外側に所定量だけ突出するようになっている。
なお、前記可撓板１４は、ゴム板に代えて湾曲変形可能な適宜厚さの鋼板や合成樹脂板を使用することができる。

前記支持台８は、前記内側可動枠部材５Ａに設けられた案内レール１１，１１に両端縁を支持されて内側可動枠部材５Ａに対してトンネルＴの幅方向に相対移動可能な、トンネルＴの幅方向に長い矩形板状のスライド部材１６と、該スライド部材１６に、トンネルＴの軸方向に所定間隔をあけて平行に配設され、かつトンネルＴの幅方向にスライド部材１６の全長にわたって延長された一対の案内板１７，１７と、該各案内板１７，１７長さ方向（トンネルＴの幅方向）の中間部にトンネルＴの幅方向の所定長さにわたって水平に形成された案内溝１７ａ，１７ａに沿って、トンネルＴの幅方向に移動可能に支持された４対の支持輪１８，１８とを備えている。

前記各案内板１７，１７は、トンネルＴの直径方向の外側に相当する外周部１７ａが前記内側可動枠部材５Ａの外周に沿った外側に凸の円弧状に形成されている。また、前記各一対の案内輪１８は、前記案内溝１７ａに挿通された支軸１９の両端に前記案内板１７を挟むようにして固定した一対の同径の車輪１８ａ，１８ａからなり、各案内溝１７ａにおけるトンネルＴの幅方向（図３、図６、図７の左右方向）に離間して支持されている。前記案内輪１８の外周の頂部（最高部）は、前記案内板１７の円弧の頂部（最高部）より僅かに高く設定されている。また、前記スライド部材１６の長さ方向（トンネルＴの幅方向）の中央部には、前記案内板１７，１７の外側に前記長さ方向に長い矩形状の挿通穴２０，２０が上下に貫通して設けられている。前記挿通穴２０，２０の幅（トンネルＴの軸方向の長さ）と長さは、それぞれ、直方体状の前記固定部材９の幅と２倍の長さより僅かに大きく設定されている。そして、各内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端部が互いに離間したときに、前記案内輪１８と案内板１７の頂部が前記可撓板部材７背面を支え得るようになっている。

なお、前記各内側可動枠部材５Ａの円弧状板５ｄ，５ｄには、それらの円弧方向に沿って前記案内輪１８，１８を通過させるための一対のスリット５ｆ，５ｆが、それぞれ、前記内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端から前記案内溝１７ａ，１７ａと略同一長さに設定して設けられている。
前記固定部材９は、二対設けられ、前記可動枠部材５，５が互いに所定距離だけ離間された場合に、図１０、図１１に示すように、それぞれ、内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内側から前記スライド板１６の挿通穴２０，２０を通して前記スライド板１６におけるトンネルＴの軸方向の両端部上に載置され、上端がボルト２１によって前記可撓板部材７の保形部材１３における前記平板部材１３ｄに固定されると共に、長さ方向の外端を前記可動枠部材５，５の内端に当接されるようになっている。さらに、図示しないが、一対の固定部材９，９は、それらの内端部どうしが当接されて適宜締結部材により連結されると共に、各外端が内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端部に適宜締結部材により連結されている。

次に、前記構成の拡幅セグメント１によってトンネルＴの拡幅部Ｔ１にセグメントリングＲを拡幅して設置する方法について説明する。
先ず、図２に示すように、拡幅式シールド掘削機（図示せず）によってトンネルＴを円筒状に掘削しながら、前記シールド本体の後部に設けられているエレクタ装置によって縮幅状態で円形断面の環状セグメントリングＲによりトンネル覆工体を施工する。そして、トンネルＴの拡幅部Ｔ１に至った場合は、図１に示すように、前記エレクタ装置によってトンネルＴの両側壁面に施工される半環状セグメントリング３，３を、複数のセグメント２をトンネルＴの周方向に沿って配置してそれらの隣接するものどうしを接合することによって形成する。

次に、前記可動枠部材５，５の内側可動枠部材５Ａ，５Ａのポケット６，６に可撓板部材７が収納され、内側可動枠部材５Ａ，５Ａの案内レール１１，１１に支持台８が支持され、内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端部どうしを突き合わせた状態の拡幅セグメント１を、前記半環状セグメントリング３，３におけるトンネルＴの天井面側と底面側との対向端部の間に配置して、前記可動枠部材５，５の外側可動枠部材５Ｂ，５Ｂの外端部を、半環状セグメントリング３，３の内端部に位置するセグメント２の継手板に接合する。これにより、トンネルＴの円形断面部に設置されたのと同様の円環状セグメントリングＲが形成された状態となる。

そして、前記拡幅式シールド掘削機のシールド本体後部に水平方向に設けられている上下一対の拡幅ジャッキ（図示せず）によって、一方（例えば図１２（ａ）で右方）の前記半環状セグメントリング３に対して他方（図１２（ａ）で左方）の半環状セグメントリング３をトンネルＴの幅方向外側へ所定距離だけ移動させて、トンネルＴの拡幅部Ｔ１における他方の側壁面に接近した位置に他方の半環状セグメントリング３を固定させる。これにより、図１２（ａ）に示すように、他方の可動枠部材５が他方の半環状セグメントリング３と一緒に一方の可動枠部材５から離れるように移動するので、前記可撓板部材７と支持台８は、それらの一方側の半分を一方の可動枠部材５の内部に収納された状態とし、他方側の半分が他方の可動枠部材５から引き抜かれて、それらの一部（略半分）が外部に露出された状態となる。

次に、一対の前記固定部材９，９を、図１２（ｂ）に示すように、外部に露出された支持台８のスライド部材１６の挿通穴２０，２０を通して、他方の内側可動枠部材５Ａの内側から前記スライド部材１６の両端縁上に載せて、外面を前記各内側可動枠部材５Ａ，５Ａの桁板５ｂ１，５ｂ１の外面に一致させ、両端を各内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端部に当接させた状態とした後に、前記固定部材９，９をボルト２１によって前記可撓板部材７に固定させると共に、固定部材９，９の外端部を前記他方の内側可動枠部材５Ａの内端部に連結する。

このようにして、他方の半環状セグメントリング３の拡幅移動が完了したならば、図１３（ａ）に示すように、前記拡幅ジャッキによって一方の半環状セグメントリング３を他方の半環状セグメントリング３に対してトンネルＴの幅方向外側へ所定距離だけ移動させて、トンネルＴの拡幅部Ｔ１における一方の側壁面に接近した位置に一方の半環状セグメントリング３を固定させる。しかる後に、前記と同様にして、他の一対の固定部材９，９を、前記スライド部材１６の両端縁上に載せて、他方の内側可動枠部材５Ａの内端に他端を当接させた前記一対の固定部材９，９の一端と、一方の内側可動枠部材５Ａの内端とに当接させた状態とした後に、固定部材９，９をボルト２１によって前記可撓板部材７に固定させると共に、一方の内側可動枠部材５Ａの内端部に連結させる。そして、隣接して突き合わされた固定部材９，９どうしを連結させる。

これにより、前記可動枠部材５，５が互いに離間する方向に移動され、それらの可動枠部材５，５間に固定部材９，９が介在されて半環状セグメントリング３，３のトンネルＴの幅方向における位置が設定されると共に、前記可動枠部材５，５の相互間に生じる外周側の空間が前記可撓板部材７によって閉鎖され、一対の半環状セグメントリング３，３の端部どうしがトンネルＴの幅方向に拡幅移動可能な前記可動枠部材５，５によって連結されて円環状セグメントリングＲが形成されることとなる。そして、前記のようにして形成される環状セグメントリングＲは、トンネルＴの拡幅部の長さに応じて所要数が、それらの主桁板２ａ，２ａどうしをボルト、ナット等の締結部材で連結して接合される。その際、前記可撓板部材７の両端縁に固着されているシール材１５，１５は、前記ポケット６，６のの側部に設けられたスリット１０，１０から外側へ突き出して、可動枠部材５，５の外周側に設けたシール材５ｅ，５ｅと密着して連絡され、環状セグメントリングＲの外周に沿って連続した環状のシールリングを構成して、環状セグメントリングＲ，Ｒどうしの接合部の止水を的確に行う。

なお、上記においては、他方の半環状セグメントリング３を先に、一方の半環状セグメントリング３を後でトンネルＴの幅方向の外側に移動させて拡幅するようにしたが、これに限らず、両方の半環状セグメントリング３，３を同時にトンネルＴの幅方向の外側に移動させて拡幅するようにしてもよい。
また、トンネルＴの拡幅部に３つ以上の環状セグメントリングＲを接合する場合には、中間に位置する環状セグメントリングＲの前記フランジ板４は必要により撤去することができる。また、縮幅状態の円環状セグメントリングＲと拡幅状態の環状セグメントリングＲのトンネルＴの軸方向における接合は、前記縮幅状態の円環状セグメントリングＲの主桁板２ａと拡幅状態の環状セグメントリングＲに設けられたフランジ板４とをボルト、ナット等の締結部材で連結することによって行われる。

前記において、前記半環状セグメントリング３，３のトンネルの幅方向への移動時には、前記内側可動枠部材５Ａ，５Ａから前記可撓板部材７の支持台８の両端端部側が抜き出されるが、その際には、前記各内側可動枠部材５Ａ，５Ａのポケット６，６に円弧状に湾曲されて収納されていた前記可撓板部材７が、外側に移動する各内側可動枠部材５Ａ，５Ａの内端によって、トンネルＴの外周方向へ徐々に屈曲されて略水平状態に変位される。このとき、前記支持部材８の案内輪１８，１８が案内溝１７ａ，１７ａの両端側へ徐々に移動しながら前記可撓板部材７の背面を支えると共に、一対の案内板１７，１７の円弧状の外周部が前記可撓板部材７の背面を支えるので、前記可撓板部材７は、トンネルＴの内側へ撓むことが防止されて、その外周面が凸凹することなく平坦な表面を保って前記可動枠部材５，５の内側可動枠部材５Ａ，５Ａのスキンプレート５ａ１，５ａ１に連絡された状態となる。
したがって、前記拡幅式シールド掘削機がトンネルＴの掘削を進めていく際に、シールド本体の後部に設けたシールブラシ列が、拡幅された前記環状セグメントリングＲを連結した拡幅セグメント１，１の外周部に良好に接触して、これにより、地山からの泥水や土砂のシールド本体内への侵入が確実に防止される。

以上説明したように、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１は、外周面が前記半環状セグメントリング３の外周面に沿った形状に形成され、トンネルＴの幅方向の外端部を一対の半環状セグメントリング３，３の対向する端部にそれぞれ接合され、内端部どうしを対向して配置されてトンネルＴの幅方向に移動可能な一対の可動枠部材５，５と、トンネルＴの周方向に沿って湾曲可能であり、各可動枠部材５，５の外周部側に沿って形成されたポケット６，６に跨って収納されており、前記環状セグメントリングＲの拡幅時に各可動枠部材５，５に対してトンネルＴの幅方向に相対移動し、前記各可動枠部材５，５の内端部間に生じる空間を閉鎖する可撓板部材７と、前記可動枠部材５，５の内端部どうしの間に介在されて該可動枠部材５，５どうしを連結する固定部材９，９とを備えた構成とされている。

したがって、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、環状セグメントリングＲの拡幅時に、拡幅セグメント１の各可動枠部材５，５の内端部どうしの間に生じる空間が可撓板部材７によって閉鎖され、各可動枠部材５，５の外周面どうしが前記可撓板部材７の外周面によってほぼ平坦に連絡された状態となるので、拡幅式シールド掘削機がトンネルＴの掘削を進めていく際に、シールド本体の後部に設けたテールシール装置のシールブラシ列が、拡幅された環状セグメントリングＲを連結した拡幅セグメント１の外周部に良好に接触し、これにより、前記シールド本体と拡幅された環状セグメントリングＲの外周面との間の止水を確実に行い、地山からの泥水や土砂のシールド本体内への侵入を確実に防止することができる。

また、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、前記各可動枠部材の内部に、前記可撓板部材を背面側から支えて該可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みを抑制する支持台が、各可動枠部材に跨って支持され、各可動枠部材に対してトンネルの幅方向に相対移動可能に設けられた構成とされているので、前記可撓板部材の剛性が比較的低い場合でも、前記支持台によって可撓板部材が背面からしっかりと支えられて、該可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みが抑制されるため、各可動枠部材の内端部間に生じる空間が可撓板部材の平坦な表面によって閉鎖され、拡幅式シールド掘削機のシールブラシ列による止水を一層確実にすることができる。

また、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、前記支持台８が、前記各可動枠部材５，５の内側に設けた案内レール１１，１１に支持されたスライド部材１６と、外周部が前記可動枠部材５，５の外周面に沿う形状に形成され、前記スライド部材１６にトンネルの軸方向に間隔をあけて固着された一対の案内板１７，１７とを備えており、該一対の案内板１７，１７の外周部によって前記可撓板部材７が背面から支えられた構成とされているので、各可動枠部材５，５の離間移動時に、前記スライド部材１６が、案内レール１１，１１に支持されて各可動枠部材５，５の内端部間における可撓板部材７の背面側に案内板１７，１７を確実に位置させ、該可撓板部材７を背面側から支えることができ、これにより、前記可撓板部材７のトンネルＴの内側方向への撓みを良好に抑制することができる。

また、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、前記支持台１６に、トンネルＴの軸方向に沿う軸周りに回転する案内輪１８が、トンネルＴの軸方向、幅方向に間隔をあけて配置され、かつトンネルＴの幅方向に移動可能に支持され、該案内輪１８の外周部によって前記可撓板部材７が背面から支えられた構成とされているので、各可動枠部材５，５の離間移動時に、前記各案内輪１８が、各可動枠部材５，５の移動方向に連動されて、前記可撓板部材７における各可動枠部材５，５のポケット６、６から脱出した近傍部分を背面から支持し、これにより、各可動枠部材５，５の内端部どうしの空間において前記可撓板部材７の外周面を平坦な状態にして介在させることができる。

また、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、前記可撓板部材７が、複数の剛性板状部材がトンネルＴの幅方向に並べられてピン結合部１２により連結されてなり、トンネルＴの周方向に沿って湾曲可能な保形部材１３と、該保形部材１３の外周面に貼付されたゴム板１４とを備えた構成とされているので、可撓板部材７が撓み易いゴム板１４を保形部材１３によって剛性を高めて構成され、これにより、各可動枠部材５，５の内端部間に生じる空間がゴム板１４の平滑な平面によって閉鎖され、前記ゴム板１４と拡幅式シールド掘削機のシールブラシ列との密着性が良くなって止水効果を高めることができる。なお、前記のように保形部材１３によって可撓板部材７の剛性を十分に高められる場合には、前記可撓板部材７のトンネルＴの内側方向への撓みを抑制するための支持台８を省略することもできる。

さらに、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１によれば、前記可撓板部材７におけるトンネルＴの軸方向の両端に弾性のシール材１５、１５が固着して設けられ、該シール材１５が前記各可動枠部材５，５のポケット６，６の両端に沿って開口するスリット１０から外側に突き出され、前記各可動枠部材５，５におけるトンネルＴの軸方向の両外端の外周部に形成されたシール溝５ｅに装着されたシール材５ｓに密着された構成とされているので、各可動枠部材５，５とこれに対して相対移動する可撓板部材７とにおけるトンネルＴの軸方向の両端に設けたシール材１５，５ｅのトンネルＴの周方向における連続性を確保することができ、環状セグメントリングＲ，ＲどうしのトンネルＴの軸方向における接合部の止水を的確に行うことができる。

なお、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１においては、環状セグメントリングＲをトンネルＴの幅方向に拡幅する場合に適用する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、トンネルＴの高さ方向に拡幅する場合にも適用することができる。この場合には、特許請求の範囲および明細書中の「トンネルの幅方向」の語を、「トンネルの高さ方向」と読み替えるものとする。
また、円形断面の円環状セグメントリングＲを拡幅して横長の小判型断面の環状セグメントリングを形成する場合に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、正方形、矩形断面または５角形以上の多角形断面の環状セグメントリングを拡幅して横長の矩形断面、多角形断面の環状セグメントリングを形成する場合にも適用することができる。
さらに、前記実施の形態に係る拡幅セグメント１においては、鋼製セグメントによって構成された環状セグメントリングＲを拡幅する場合に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、コンクリートセグメントや鋼製セグメントの内側にコンクリートを充填させてなる合成セグメントによって構成された環状セグメントリングを拡幅する場合にも適用して同様な作用、効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメントを用いて掘削されたトンネルの拡幅部に拡幅して施工した環状セグメントリングを示す斜視図である。図２は適用したセグメントリングによるトンネル覆工体の継手構造の接合前の状態を示す縦断面図である。 同じく拡幅前の環状セグメントリングを示す横断面図である。 本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメントの組み立て前の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメントの平面図である。 同じく側面図である。 同じく一部を切り欠いて示した平面図である。 図６のイ−イ断面図である。 図７のロ−ロ断面図である。 可撓板部材の詳細を示す側面図である。 図８のＸ部の拡大詳細図である。 図８のＹ部の拡大詳細図である。 本発明の一実施の形態に係る拡幅セグメントの拡幅操作（その１）の説明図である。 同じく拡幅操作（その２）の説明図である。

符号の説明

１ 拡幅セグメント
２ セグメント
３ 半環状セグメントリング
５ 可動枠部材
５ｅ，１５ シール材
５ｆ，１０ スリット
６ ポケット
７ 可撓板部材
８ 支持台
９ 固定部材
１１ 案内レール
１２ ピン結合部
１３ 保形部材
１４ ゴム板（可撓板）
１６ スライド部材
１７ 案内板
１８ 案内輪
２０ 挿通穴
２１ ボルト
Ｒ 環状セグメントリング
Ｔ トンネル
Ｔ１ トンネルの拡幅部

Claims (6)

1. 掘削されたトンネルの天井面と底面に対向して配置され、トンネルの両側壁面に対向して配置される一対の半環状セグメントリングの対向する端部どうしを接合して環状セグメントリングを構成し、かつ該環状セグメントリングをトンネルの幅方向に拡幅、縮幅可能とする拡幅セグメントであって、
   外周面が前記半環状セグメントリングの外周面に沿った形状に形成され、トンネルの幅方向の外端部を一対の半環状セグメントリングの対向する端部にそれぞれ接合され、内端部どうしを対向して配置されてトンネルの幅方向に移動可能な一対の可動枠部材と、トンネルの周方向に沿って湾曲可能であり、各可動枠部材の外周部側に沿って形成されたポケットに跨って収納されており、前記環状セグメントリングの拡幅時に各可動枠部材に対してトンネルの幅方向に相対移動し、前記各可動枠部材の内端部間に生じる空間を閉鎖する可撓板部材と、前記可動枠部材の内端部どうしの間に介在されて該可動枠部材どうしを連結する固定部材とを備えていることを特徴とする拡幅セグメント。
2. 前記各可動枠部材の内部には、前記可撓板部材を背面側から支えて該可撓板部材のトンネルの内側方向への撓みを抑制する支持台が、各可動枠部材に跨って支持され、各可動枠部材に対してトンネルの幅方向に相対移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の拡幅セグメント。
3. 前記支持台は、前記各可動枠部材の内側に設けた案内レールに支持されたスライド部材と、外周部が前記可動枠部材の外周面に沿う形状に形成され、前記スライド部材にトンネルの軸方向に間隔をあけて固着された一対の案内板とを備えており、該一対の案内板の外周部によって前記可撓板部材が背面から支えられることを特徴とする請求項２に記載の拡幅セグメント。
4. 前記支持台には、前記トンネルの軸方向に沿う軸周りに回転する案内輪が、トンネルの軸方向、幅方向に間隔をあけて配置され、かつトンネルの幅方向に移動可能に支持され、該案内輪の外周部によって前記可撓板部材が背面から支えられることを特徴とする請求項２または３に記載の拡幅セグメント。
5. 前記可撓板部材は、複数の剛性板状部材がトンネルの幅方向に並べられてピン結合部により連結されてなり、トンネルの周方向に沿って湾曲可能な保形部材と、該保形部材の外周面に貼付されたゴム板とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の拡幅セグメント。
6. 前記可撓板部材におけるトンネル軸方向の両端には弾性のシール材が固着して設けられ、該シール材が前記各可動枠部材のポケットの両端に沿って開口するスリットから外側に突き出され、前記各可動枠部材におけるトンネルの軸方向の両外端の外周部に形成されたシール溝に装着されたシール材に密着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の拡幅セグメント。

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