JP2019100033A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル掘削機において、シールドジャッキのセグメントに対する着力点を調整可能とするトンネル掘削機を提供する。【解決手段】筒状の掘削機本体１０と、前記掘削機本体１０を前進させる推進手段１３と、トンネル１００の内周面にセグメントＳを組み付けるエレクタ装置とを備えたトンネル掘削機１において、前記推進手段は、トンネル後方に突出可能なロッド２２と、前記ロッド２２に設けられ、前記セグメントＳに対して当接可能なスプレッダ２７と、前記スプレッダ２７を前記ロッド２２に対してトンネル径方向に摺動可能な摺動手段２３，２４，２５，２６とを備えて成る。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、トンネル掘削機に関する。

トンネル掘削機において、スキンプレート（掘削機本体）の前方部には、カッタヘッドが駆動回転可能に支持されおり、スキンプレートの後方部には、既設トンネルの内壁面（地山の周壁）にセグメントを組み付けるエレクタ装置と、掘削機本体を前進させる多数のシールドジャッキとが設けられている。よって、トンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させることにより、エレクタ装置によって組み立てられた既設セグメントから推進反力（掘削反力）を得て、カッタヘッドによって前方の地山を掘削すると共にスキンプレートを前進させることができる。

ここで、シールドジャッキの先端部には、緩衝部材として機能するスプレッダが設けられており、シールドジャッキを伸長させた際には、その先端部に設けられたスプレッダが既設のセグメントに押し当てられることとなる。

しかし、トンネル掘削機によるトンネルの形成においては、シールドジャッキとセグメントとの相対的な位置関係がずれ、シールドジャッキのセグメントに対する着力点（シールドジャッキの押圧点であって、スプレッダにおける押し当て面の中心）がセグメントにおける突き当て面の中心からずれてしまうことがある。このようなシールドジャッキ（スプレッダ）とセグメントとの相対的な位置関係のずれを補正する技術として、例えば、特許文献１に記載のものがある。

特開２００５−１７９９４６号公報

特許文献１には、ロッドの先端に偏心部材を介してシールドジャッキシュー（スプレッダ）を取り付け、この偏心部材の取り付け位置および取り付け向きを替える（付け替える）ことにより、ロッドに対するシールドジャッキシューの偏心量を変更し、当該シールドジャッキシューをセグメントの位置に合わせるようにしている。

しかし、シールドジャッキとセグメントとの相対的な位置関係は、トンネル掘削機の蛇行によってもずれることがある。このような場合には、特許文献１に記載のように偏心部材の付け替えによってロッドに対するシールドジャッキシューの偏心量を変更するだけでは、シールドジャッキのセグメントに対する着力点を当該セグメントの中心と一致させることができない虞がある。

また、特許文献１に記載のように偏心部材を付け替える際には、偏心部材およびシールドジャッキシューをシールドジャッキ（スキンプレート等）から完全に取り外した状態としなければならない。トンネル掘削機の掘進中に、偏心部材およびシールドジャッキシューをシールドジャッキ（スキンプレート等）から完全に取り外すことは、作業者にとって困難な作業である。なお、偏心部材およびシールドジャッキシューをシールドジャッキ（スキンプレート等）から完全に取り外すことにより、これらの部品が落下する虞もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、トンネル掘削機において、シールドジャッキのセグメントに対する着力点を調整可能とすることを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係るトンネル掘削機は、筒状の掘削機本体と、前記掘削機本体を前進させる推進手段と、トンネルの内周面にセグメントを組み付けるエレクタ装置とを備えたトンネル掘削機において、前記推進手段は、トンネル後方に突出可能なロッドと、前記ロッドに設けられ、前記セグメントに対して当接可能なスプレッダと、前記スプレッダを前記ロッドに対してトンネル径方向に摺動可能な摺動手段とを備えたものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係るトンネル掘削機は、第一の発明に係るトンネル掘削機において、前記摺動手段は、前記ロッドと前記スプレッダとの間に介在されるレール機構と、前記ロッドに対する前記スプレッダの摺動を規制可能なロック機構とを備えたものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係るトンネル掘削機は、第一または第二の発明に係るトンネル掘削機において、前記ロッドと前記セグメントとの相対的な位置関係、または、前記スプレッダと前記セグメントとの相対的な位置関係を検出可能な位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記摺動手段の動作を制御可能な制御手段とを備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第四の発明に係るトンネル掘削機は、第三の発明に係るトンネル掘削機において、前記位置検出手段は、前記掘削機本体と前記セグメントとの間の隙間、または、前記セグメントのトンネル径方向における長さの少なくとも一方を検出可能なものであることを特徴とする。

第一の発明に係るトンネル掘削機によれば、スプレッダをロッドに対してトンネル径方向に摺動させることにより、スプレッダをロッドから完全に取り外すことなく、シールドジャッキのセグメントに対する着力点を調整可能とすることができる。

第二の発明に係るトンネル掘削機によれば、レール機構を備えることにより、簡易な構成でスプレッダをロッドに対して摺動させることができる。また、ロック機構を備えることにより、シールドジャッキのセグメントに対する着力点を確実に調整（固定）し、推進手段としての機能を十分に発揮させることができる。

第三の発明に係るトンネル掘削機によれば、摺動手段の動作を自動化することができる。

第四の発明に係るトンネル掘削機によれば、簡易な構成で、ロッドとセグメントとの相対的な位置関係、または、スプレッダとセグメントとの相対的な位置関係を検出することができる。

実施例１に係るトンネル掘削機の構造を示す説明図である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキの構造を示す説明図（図１における部分拡大図に相当）である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキの構造を示す説明図（図１における部分拡大図に相当）である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキの構造を示す説明図（図１における部分拡大図に相当）である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキの構造を示す説明図（図２ＡにおけるIII−III矢視断面図）である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキによるセグメント桁厚が変更された場合の動作例を示す説明図である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキによるセグメント桁厚が変更された場合の動作例を示す説明図である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキによるセグメント桁厚が変更された場合の動作例を示す説明図である。 実施例１に係るトンネル掘削機に備えられるシールドジャッキの動作を自動化可能とする構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明に係るトンネル掘削機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例１に係るトンネル掘削機の構造について、図１から図３を参照して説明する。

図１に示すように、トンネル掘削機１は、掘削機本体としての円筒形状（筒状）を成すスキンプレート１０と、スキンプレート１０の前方部（図１においては、左方側の部分）に回転自在に装着される円盤形状のカッタヘッド１１と、スキンプレート１０の後方部（図１においては、右方側の部分）に設けられるエレクタ装置１２およびシールドジャッキ（推進手段）１３とから概略構成されている。

カッタヘッド１１は、その後方に配置されるカッタ旋回モータ１１ａと図示しないギヤ機構を介して連結されている。カッタ旋回モータ１１ａを駆動することにより、図示しないギヤ機構を介してカッタヘッド１１を回転駆動し、前方の地山を掘削することができるようになっている。

また、スキンプレート１０には、カッタヘッド１１の後方に位置してバルクヘッド１４が取り付けられており、カッタヘッド１１とバルクヘッド１４との間にチャンバ１４ａが形成されている。なお、カッタヘッド１１、カッタ旋回モータ１１ａおよび図示しないギヤ機構は、バルクヘッド１４を介してスキンプレート１０に支持されている。

スキンプレート１０の内側には、スクリューコンベア１５が配設され、カッタヘッド１１で掘削された土砂をトンネル１００の後方へ排出可能になっている。つまり、スクリューコンベア１５の前端部（取り出し口）１５ａがバルクヘッド１４を貫通してチャンバ１４ａに臨んで開口すると共に、後方部に設けた図示しない排出口がトンネル１００内に配設された図示しないベルトコンベア上に位置する。

エレクタ装置１２は、スキンプレート１０の内側に設置され、グリッパ１２ａによって保持したセグメントＳを、旋回モータ１２ｂおよびリングギヤ１２ｃによって周方向に移動すると共に図示しない昇降ジャッキ等によって径方向に移動し、カッタヘッド１１によって掘削されたトンネル１００の内周面に構築する（組み立てる）ことができるようになっている。

シールドジャッキ（推進手段）１３は、スキンプレート１０の内側に設置され、覆工部材としてトンネル１００の内周面に構築された（組み立てられた）既設のセグメントＳに対して伸長することにより、スキンプレート１０すなわちトンネル掘削機１を掘進させるための反力を得ることができるようになっている。このように、セグメントＳからの反力を得てトンネル掘削機１を掘進させることにより、前方の地山を掘削してトンネル１００を形成していく。

図２Ａに示すように、シールドジャッキ１３には、スキンプレート１０の径方向内側に突出して設けられた支持フレーム１０ａに固定されるシリンダ２１と、このシリンダ２１に対して前後方向（トンネル軸方向であって、図２Ａにおいては左右方向）に摺動可能な駆動ロッド２２とが設けられている。ここで、図示しない圧油給排装置によって駆動ロッド２２がシリンダ２１に対して後方（トンネル後方であって、図２Ａにおいては右方側）へ押し出されることにより、シールドジャッキ１３は伸長状態となり、一方、図示しない圧油給排装置によって駆動ロッド２２がシリンダ２１に対して前方（トンネル前方であって、図２Ａにおいては左方側）へ引き戻されることにより、シールドジャッキ１３は縮長状態となる。

また、シールドジャッキ１３には、駆動ロッド２２の先端部（図２Ａにおいては、右方側端部）に固定されるレール部材２３と、このレール部材２３と係合して径方向（トンネル径方向であって、図２Ａにおいては上下方向）に摺動（移動）可能な摺動部材２４とが設けられている。

図２Ａおよび図３に示すように、レール部材２３には、径方向に延びるレール部（凸部）２３ａがその周方向（トンネル周方向であって、図３においては上下方向）両側部に形成されており、摺動部材２４には、これらのレール部２３ａとそれぞれ係合する摺動部（凹部）２４ａが形成されている。よって、摺動部材２４は、レール部材２３の後方端部と当接すると共に、レール部材２３の周方向両側部（レール部２３ａ）を覆うように断面略コ字形状に形成されて成る。

また、図２Ａに示すように、摺動部材２４の径方向内側（図２Ａにおいては、下方側）端部には、摺動用ねじ２５が螺合されている。ここで、摺動用ねじ２５の先端部（図２Ａにおいては、上方側端部）は、レール部材２３に回転可能かつ抜け出ない（図２Ａにおいては、下方側へ落下しない）ように保持されている。一方、摺動用ねじ２５の基端部（頭部）は、摺動部材２４から径方向内側へ突出しており、作業者が当該摺動用ねじ２５を回転することができるようになっている。

よって、摺動用ねじ２５が作業者によって回転されると、当該摺動用ねじ２５と螺合する摺動部材２４がレール部材２３に対して摺動（移動）される。ここで、レール部材２３に対する摺動部材２４の摺動（移動）方向は、レール部２３ａの延設方向であり、また、摺動用ねじ２５の軸方向でもある。

また、図３に示すように、摺動部材２４の周方向両側部には、固定用ねじ２６がそれぞれ螺合されている。ここで、固定用ねじ２６の先端部は、レール部材２３の周方向両側部と当接するようになっている。一方、固定用ねじ２６の基端部（頭部）は、摺動部材２４から周方向外側へ突出しており、作業者が当該固定用ねじ２６を回転することができるようになっている。なお、固定用ねじ２６は、摺動部材２４の周方向両側部にそれぞれ三つずつ（計六つ）設けられており（図２Ａ参照）、これら三つずつの固定用ねじ２６は、それぞれ互いに対向して配置されている（図３参照）。

よって、固定用ねじ２６が回転され、当該固定用ねじ２６の先端部がレール部材２３の周方向両側部と当接されると、摺動部材２４のレール部材２３に対する摺動が規制され、摺動部材２４がレール部材２３に対して確実に固定（位置決め）される。具体的には、固定用ねじ２６を回転し、当該固定用ねじ２６の先端部をレール部材２３の周方向両側部に当接させることにより、当該固定用ねじ２６の先端部からレール部材２３の周方向両側部に対して押し付け力（押圧力）を作用させ、このとき生じる固定用ねじ２６の先端部とレール部材２３の周方向両側部との間に摩擦力により、摺動部材２４のレール部材２３に対する摺動を規制し、摺動部材２４をレール部材２３に対して固定（位置決め）することができる。

一方、固定用ねじ２６が回転され、当該固定用ねじ２６の先端部がレール部材２３の周方向両側部と当接されなくなる（周方向両側部から離間される）と、摺動部材２４のレール部材２３に対する摺動の規制が解除され、摺動用ねじ２５による摺動部材２４のレール部材２３に対する摺動が可能となる（図２Ａ参照）。具体的には、固定用ねじ２６を回転し、当該固定用ねじ２６の先端部をレール部材２３の周方向両側部から離間させることにより、当該固定用ねじ２６の先端部からレール部材２３の周方向両側部に対する押し付け力（押圧力）、すなわち、固定用ねじ２６の先端部とレール部材２３の周方向両側部との間に生じていた摩擦力を無くし、摺動部材２４のレール部材２３に対する摺動の規制を解除し、摺動部材２４をレール部材２３に対して摺動することができるようになる。

また、摺動部材２４には、後方に向けて略半球状に突出する押圧部（竿頭）２４ｂが設けられており、この押圧部２４ｂには、セグメントＳと当接されるスプレッダ２７が取り付けられている。よって、押圧部２４ｂおよびスプレッダ２７は、摺動部材２４と共に動作され、摺動用ねじ２５および固定用ねじ２６によってレール部材２３に対する摺動および固定がなされる。

ここで、スプレッダ２７は、シールドジャッキ１３の押圧力によってセグメントＳに押し当てられた際の緩衝部材として機能するものであり、押圧部２４ｂは、駆動ロッド２２に対するスプレッダ２７の傾斜（シールドジャッキ１３とセグメントＳとの傾斜）を許容し、スプレッダ２７とセグメントＳとを面当たりさせるためのものである。

本発明の実施例１に係るトンネル掘削機１の動作について、図１から図３を参照して説明する。

トンネル掘削機１は、カッタ旋回モータ１１ａを駆動することにより、図示しないギヤ機構を介してカッタヘッド１１を回転駆動して前方の地山を掘削する（図１参照）。そして、スクリューコンベア１５によって、掘削された土砂をトンネル１００の後方へ排出しつつ、エレクタ装置１２によって掘削されたトンネル１００の内周面にセグメントＳを構築していく。

ここで、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳに対してスプレッダ２７を押し付けることにより、掘進するための反力を得ることができる（図２Ａにおける二点鎖線参照）。

このとき、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳの略中心を押圧するようにする。つまり、駆動ロッド２２とセグメントＳとの相対的な位置関係に応じて、シールドジャッキ１３における押圧点（スプレッダ２７の設置位置）を変位させる。

例えば、図２Ａに示すように、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとが径方向において一致している場合には、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とスプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇とが径方向において一致する位置で、スプレッダ２７（摺動部材２４）を駆動ロッド２２（レール部材２３）に対して固定する。

つまり、摺動用ねじ２５を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して径方向内側または径方向外側に摺動（移動）し、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂およびセグメントＳの中心線Ｃ_Sと径方向において一致させた後、固定用ねじ２６を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して固定（位置決め）する。

このように、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとが径方向において一致している場合に、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂およびセグメントＳの中心線Ｃ_Sと径方向において一致させることにより（中心線Ｃ₂₂と中心線Ｃ₂₇との径方向における距離ｄ_A＝０）、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳの略中心を押圧することができる。

続いて、例えば、図２Ｂに示すように、セグメントＳがスキンプレート１０に近接し、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとが径方向においてずれた場合には、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とスプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇とが径方向においてずれた位置となるように、スプレッダ２７（摺動部材２４）を駆動ロッド２２（レール部材２３）に対して移動および固定する。

つまり、固定用ねじ２６を回転することにより、摺動部材２４のレール部材２３に対する固定を解除した後、摺動用ねじ２５を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して径方向外側に摺動する。そして、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとを径方向において一致させた後、固定用ねじ２６を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して固定する。

このように、セグメントＳの中心線Ｃ_Sが駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向外側にずれた場合に、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向外側に距離ｄ_B（＞０）だけ移動させると共にセグメントＳの中心線Ｃ_Sと一致させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳの略中心を押圧することができる。

続いて、例えば、図２Ｃに示すように、セグメントＳがスキンプレート１０から離間し、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとが径方向においてずれた場合には、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とスプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇とが径方向においてずれた位置となるように、スプレッダ２７（摺動部材２４）を駆動ロッド２２（レール部材２３）に対して移動および固定する。

つまり、固定用ねじ２６を回転することにより、摺動部材２４のレール部材２３に対する固定を解除した後、摺動用ねじ２５を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して径方向内側に摺動する。そして、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇とセグメントＳの中心線Ｃ_Sとを径方向において一致させた後、固定用ねじ２６を回転することにより、摺動部材２４をレール部材２３に対して固定する。

このように、セグメントＳの中心線Ｃ_Sが駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向内側にずれた場合に、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向内側に距離ｄ_C（＞０）だけ移動させると共にセグメントＳの中心線Ｃ_Sと一致させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳの略中心を押圧することができる。

本実施例に係るトンネル掘削機１によれば、駆動ロッド２２とセグメントＳとの相対的な位置関係（または、スプレッダ２７とセグメントＳとの相対的な位置関係）に応じて、シールドジャッキ１３における押圧点（スプレッダ２７の設置位置）を変位させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳの略中心を押圧することができる。よって、偏当たり等によるセグメントＳの欠損を防止することができると共に、十分な推進反力（掘削反力）を得ることができる。

また、本実施例に係るトンネル掘削機によれば、レール部（凸部）２３ａと摺動部（凹部）２４ａとが係合するレール機構によってスプレッダ２７を駆動ロッド２２に対して摺動（移動）させることにより、シールドジャッキ１３のセグメントＳに対する着力点（シールドジャッキ１３の押圧点であって、スプレッダ２７における押し当て面の略中心）を、段階的ではなく、連続的に調整することができる。よって、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂に対して細かく調整し、セグメントＳの中心線Ｃ_Sと一致させることができる。

本実施例においては、スキンプレート１０とセグメントＳとの間の隙間（テールクリアランスＤ_A，Ｄ_B，Ｄ_C）が変化した場合の駆動ロッド２２とセグメントＳとの相対的な位置関係（または、スプレッダ２７とセグメントＳとの相対的な位置関係）に応じて、スプレッダ２７を摺動するようにしている（図２Ａから図２Ｃ参照）。

もちろん、本発明は、本実施例に限定されない。例えば、図４Ａから図４Ｃに示すように、セグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）のトンネル径方向長さ（セグメント桁厚）Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Cが変更された場合の駆動ロッド２２とセグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）との相対的な位置関係（または、スプレッダ２７とセグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）との相対的な位置関係）に応じて、スプレッダ２７を摺動するようにしても良い。

つまり、図４Ａに示すように、セグメント桁厚Ｔ_AのセグメントＳ_Aをトンネル１００の覆工に使用する場合であって、駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂とセグメントＳ_Aの中心線Ｃ_SAとが径方向（図４Ａにおいては、上下方向）において一致している場合には、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂およびセグメントＳの中心線Ｃ_SAと径方向において一致させることにより（中心線Ｃ₂₂と中心線Ｃ₂₇との径方向における距離ｄ_A1＝０）、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳ_Aに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳ_Aの略中心を押圧することができる。

続いて、図４Ｂに示すように、トンネル１００の覆工に使用するセグメントＳ_Aを当該セグメントＳ_Aのセグメント桁厚Ｔ_Aよりも薄いセグメント桁厚Ｔ_B（Ｔ_B＜Ｔ_A）のセグメントＳ_Bに変更した場合であって、セグメントＳ_Bの中心線Ｃ_SBが駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向外側にずれた場合には、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向外側に距離ｄ_B1（＞０）だけ移動させると共にセグメントＳ_Bの中心線Ｃ_SBと一致させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳ_Bに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳ_Bの略中心を押圧することができる。

一方、図４Ｃに示すように、トンネル１００の覆工に使用するセグメントＳ_Aを当該セグメントＳ_Aのセグメント桁厚Ｔ_Aよりも厚いセグメント桁厚Ｔ_C（Ｔ_C＞Ｔ_A）のセグメントＳ_Cに変更した場合であって、セグメントＳ_Cの中心線Ｃ_SCが駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向内側にずれた場合には、スプレッダ２７の中心線Ｃ₂₇を駆動ロッド２２の中心線Ｃ₂₂よりも径方向内側に距離ｄ_C1（＞０）だけ移動させると共にセグメントＳ_Cの中心線Ｃ_SCと一致させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、既設のセグメントＳ_Cに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によってセグメントＳ_Cの略中心を押圧することができる。

このように、本実施例に係るトンネル掘削機１によれば、セグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）のトンネル径方向長さ（セグメント桁厚）Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Cが変更された場合であっても、駆動ロッド２２とセグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）との相対的な位置関係（または、スプレッダ２７とセグメントＳ（Ｓ_A，Ｓ_B，Ｓ_C）との相対的な位置関係）に応じて、シールドジャッキ１３における押圧点（スプレッダ２７の設置位置）を変位させることにより、シールドジャッキ１３を伸長させ、セグメント桁厚Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Cを異にする既設のセグメントＳ_A，Ｓ_B，Ｓ_Cに対してスプレッダ２７を押し付けた際に、シールドジャッキ１３（スプレッダ２７）によって各セグメントＳ_A，Ｓ_B，Ｓ_Cの略中心を押圧することができる。よって、偏当たり等によるセグメントＳ_A，Ｓ_B，Ｓ_Cの欠損を防止することができると共に、十分な推進反力（掘削反力）を得ることができる。

また、本実施例においては、レール部材２３（レール部２３ａ）と摺動部材２４（摺動部２４ａ）とによって駆動ロッド２２とスプレッダ２７との間に介在されるレール機構を構成し、固定用ねじ２６によって駆動ロッド２２に対するスプレッダ２７の摺動を規制可能なロック機構を構成し、これらレール機構およびロック機構と摺動用ねじ２５とによって摺動手段を構成している（図２Ａおよび図３参照）。

もちろん、本発明は、本実施例に限定されない。例えば、本実施例における摺動手段にモータ等の駆動源を追設し、摺動用ねじ２５および固定用ねじ２６をそれぞれ図示しない摺動用ねじ回転モータおよび固定用ねじ回転モータによって回転するようにしても良い。また、本実施例における摺動用ねじ２５および固定用ねじ２６に替えて、ジャッキ等の伸縮部材を設け、当該ジャッキの伸縮動作によってスプレッダ２７を駆動ロッド２２に対して摺動および固定するようにしても良い。なお、上述したモータ等の駆動源またはジャッキ等の伸縮部材を設けた場合には、これら駆動源または伸縮部材がそれぞれロック機構としても機能することとなる。

さらに、上述したモータ等の駆動源またはジャッキ等の伸縮部材を設けた場合には、駆動ロッド２２に対するスプレッダ２７の摺動および固定を自動化することもできる。つまり、駆動ロッド２２とセグメントＳとの相対的な位置関係、または、スプレッダ２７とセグメントＳとの相対的な位置関係を検出し、当該検出結果に基づいて、スプレッダ２７を駆動ロッド２２に対して摺動および固定するモータ等の駆動源またはジャッキ等の伸縮部材の動作を制御する。

上述した自動化を行う場合には、例えば、図５に示すように、トンネル掘削機１０１に、自動化の制御を行う制御装置１３０と、テールクリアランスを検出するテールクリアランス検出装置１３１と、セグメント桁厚を検出するセグメント桁厚検出装置（例えば、オペレータによる入力スイッチ）１３２と、トンネル掘削機１０１を掘進（シールドジャッキを駆動）するシールドジャッキ駆動装置１３３と、駆動ロッドに対してスプレッダを摺動可能な（上述したモータ等の駆動源またはジャッキ等の伸縮部材を有する）スプレッダ移動装置１３４とを設け、制御装置１３０とテールクリアランス検出装置１３１、セグメント桁厚検出装置１３２、シールドジャッキ駆動装置１３３およびスプレッダ移動装置１３４とを電気的に接続する。

このようにトンネル掘削機１０１を構成することにより、例えば、テールクリアランス検出装置１３１によってテールクリアランスＤ_A，Ｄ_B，Ｄ_C（図２Ａから図２Ｃ参照）を検出し、この検出結果に基づいてスプレッダ移動装置１３４を駆動することができる。また、セグメント桁厚検出装置１３２によってセグメント桁厚Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_C（図４Ａから図４Ｃ参照）を検出し、この検出結果に基づいてスプレッダ移動装置１３４を駆動することができる。なお、制御装置１３０は、シールドジャッキ駆動装置１３３の情報に基づいて、掘進動作（伸長動作）していない縮長状態のシールドジャッキにおいて、スプレッダ移動装置１３４によるスプレッダの摺動動作を行う。

上述したトンネル掘削機１０１によれば、本実施例に係るトンネル掘削機１による作用および効果に加え、駆動ロッド２２に対するスプレッダ２７の摺動および固定を自動化することができるので、作業者に掛かる作業負荷を低減することができる。

１ トンネル掘削機
１０ スキンプレート（掘削機本体）
１０ａ 支持フレーム
１１ カッタヘッド
１１ａ カッタ旋回モータ
１２ エレクタ装置
１２ａ グリッパ
１２ｂ 旋回モータ
１２ｃ リングギヤ
１３ シールドジャッキ（推進手段）
１４ バルクヘッド
１４ａ チャンバ
１５ スクリューコンベア
１５ａ 前端部
２１ シリンダ
２２ 駆動ロッド（ロッド）
２３ レール部材（摺動手段、レール機構）
２３ａ レール部（摺動手段、レール機構）
２４ 摺動部材（摺動手段、レール機構）
２４ａ 摺動部（摺動手段、レール機構）
２４ｂ 押圧部（竿頭）
２５ 摺動用ねじ（摺動手段）
２６ 固定用ねじ（摺動手段、ロック機構）
２７ スプレッダ
１００ トンネル
１３０ 制御装置（制御手段）
１３１ テールクリアランス検出装置（位置検出手段）
１３２ セグメント桁厚検出装置（位置検出手段）
１３３ シールドジャッキ駆動装置
１３４ スプレッダ移動装置（摺動手段）
Ｓ セグメント

Claims (4)

1. 筒状の掘削機本体と、前記掘削機本体を前進させる推進手段と、トンネルの内周面にセグメントを組み付けるエレクタ装置とを備えたトンネル掘削機において、
   前記推進手段は、
   トンネル後方に突出可能なロッドと、
   前記ロッドに設けられ、前記セグメントに対して当接可能なスプレッダと、
   前記スプレッダを前記ロッドに対してトンネル径方向に摺動可能な摺動手段と
   を備えたものである
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
2. 前記摺動手段は、
   前記ロッドと前記スプレッダとの間に介在されるレール機構と、
   前記ロッドに対する前記スプレッダの摺動を規制可能なロック機構と
   を備えたものである
   ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
3. 前記ロッドと前記セグメントとの相対的な位置関係、または、前記スプレッダと前記セグメントとの相対的な位置関係を検出可能な位置検出手段と、
   前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記摺動手段の動作を制御可能な制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル掘削機。
4. 前記位置検出手段は、前記掘削機本体と前記セグメントとの間の隙間、または、前記セグメントのトンネル径方向における長さの少なくとも一方を検出可能なものである
   ことを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機。

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