JP2632599B2 - 小口径シールド工法用分割セグメントの施工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小口径シールド工法用
分割セグメントの施工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】小口径シールド工法においては、特公昭
54-14859号公報に記載の如く、トンネル周方向にて１組
をなす複数個の分割セグメントを運搬台車にてトンネル
内に搬入し、シールドによる掘削領域が一定長進展する
毎に、上記分割セグメントを組立装置にてトンネル周方
向に組立てることにてトンネル壁面を画成する。そし
て、分割セグメントの各組をトンネル軸方向に連続する
ことにてトンネルを構築することとしている。

【０００３】然るに、従来の組立装置は、運搬台車の先
端に設置されており、運搬台車から移載されるセグメン
トを支持部材にて支持し、この支持部材をトンネルの半
径方向及び周方向に移動することにて、該セグメントを
トンネル内の所定位置に据付けることとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来の組
立装置では、新設セグメントの後端面を、この新設セグ
メントがトンネル軸方向にて隣接する既設セグメントの
前端面に密着せしめることに困難があり、セグメントに
よる隙間のない完全なトンネル壁面の構築に困難があ
る。これは、組立装置がセグメントを支持する支持部材
をトンネル軸方向にて位置調整せしめる機能を何等具備
していないため、新設セグメントのトンネル軸方向据付
位置をその組立段階では調整できないことによる。尚、
シールドによる狭い掘削領域では、組立作業スペースを
狭小化して組立作業能率を損なうことのないように、組
立装置自体の新機能追加による大型化を極力避ける必要
がある。

【０００５】本発明は、シールドによる掘削領域での組
立作業スペースを狭小化することなく、新設セグメント
の後端面を、トンネル軸方向にて隣接する既設セグメン
トの前端面に密着させて据付けることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、シールドによる掘削領域が一定長進展する毎に、該
掘削領域のトンネル周方向にて１組をなす複数個の分割
セグメントを組立て、分割セグメントの各組をトンネル
軸方向に連続することにてトンネルを構築するための組
立装置と、新設セグメントを据付位置に移載する際に該
新設セグメントを支持する組立装置の支持部材を、該新
設セグメントとトンネル軸方向にて隣接することとなる
既設セグメントの前端面側に引き寄せることにより、該
新設セグメントの後端面を上記既設セグメントの前端面
に密着させるセグメント引き寄せ装置とを有してなる小
口径シールド工法用分割セグメントの施工装置であっ
て、前記組立装置を複数台の連結車輌の前方車輌に搭載
するとともに、前記セグメント引き寄せ装置を後方車輌
に搭載し、前記セグメント引き寄せ装置が前方車輌を後
方車輌の側に牽引することにて前記新設セグメントの後
端面を前記既設セグメントの前端面に密着させるように
したものである。

【０００７】

【０００８】

【作用】請求項１に記載の本発明によれば、下記、
の作用がある。

【０００９】セグメント引き寄せ装置の存在により、
新設セグメントを支持する支持部材をトンネル軸方向に
て既設セグメントの前端面側に引き寄せ、新設セグメン
トの後端面を既設セグメントの前端面に密着させること
ができる。

【００１０】

【００１１】セグメント引き寄せ装置は、後方車輌に
搭載されて前方車輌を後方車輌側に牽引するものである
から、前方車輌に搭載される組立装置自体に内蔵する等
に比して組立装置自体を大型化する必要がなく、組立作
業スペースを狭小化することなく、組立作業能率を損な
うことがない。

【００１２】

【実施例】図１は運搬台車及び組立装置を示す側面図、
図２は図１の正面図、図３は組立装置を示す断面図、図
４は支持部材を示す断面図、図５はピンボルトを示す正
面図、図６はワッシャを示す正面図、図７はロックバー
を示す正面図、図８はセグメントの組立開始状態を示す
模式図、図９はセグメントの組立中間状態を示す模式
図、図１０はセグメントの組立終了状態を示す模式図で
ある。

【００１３】本発明が用いられるシールド工法は、図
１、図２に示す如く、トンネル周方向にて１組をなす複
数個（この実施例では３個）の分割セグメント１１を運
搬台車１２にてトンネル内に搬入し、シールド１３によ
る掘削領域が一定長進展する毎に、上記分割セグメント
１１を組立装置１４にてトンネル周方向にて組立てるこ
とによりトンネル壁面を画成する。そして、分割セグメ
ント１１の各組をトンネル軸方向に連続することにてト
ンネルを構築するものである。

【００１４】尚、シールド１３は、既設セグメント１１
の前端面に背面支持される不図示のシールドジャッキの
押付圧力により一定長ずつ進展する。そして、トンネル
内には、分割セグメント１１の搬入、及び残土排出のた
めの軌道１５が枕木１６上に設置されている。

【００１５】また、分割セグメント１１は、前述の如く
３個１組で所定長さの円周を形成する 120度の弧状断面
をなしており、内面中央部に貫通孔（もしくは凹部）の
係合部１１Ａを有している。

【００１６】然るに、本実施例にあっては、分割セグメ
ント１１を搬入、組立てるため、バッテリカー１７に牽
引される３台の運搬台車１２Ａ〜１２Ｃを連結し、各運
搬台車１２Ａ〜１２Ｃにより各１組のセグメント１１を
運搬し得るようにすると共に、先頭の運搬台車１２Ａに
組立装置１４を搭載している。尚、各運搬台車１２Ａ〜
１２Ｃは、連結ピン１８を介することにて、カーブでは
互いに屈折可能に連結される。

【００１７】ここで、各運搬台車１２Ａ〜１２Ｃは、セ
グメント１１を載置状態で支持するガイドローラ２１
を、台車本体２２の上面部に備えている。また、各運搬
台車１２Ａ〜１２Ｃは、ガイドローラ２１によるセグメ
ント載置領域に設定されているセグメント１１の係合部
１１Ａに係脱でき、該セグメント１１をガイドローラ２
１に載置したままの状態で保持し、あるいは保持解除し
得るセグメント保持シリンダ２３（セグメント保持装
置）を、台車本体２２の上面部に備えている。セグメン
ト保持シリンダ２３はエアシリンダにて構成できる。

【００１８】また、組立装置１４は、各運搬台車１２Ａ
〜１２Ｃにおいてセグメント保持シリンダ２３により保
持解除されたセグメント１１がガイドローラ２１上をト
ンネル軸方向に滑り出されて来るとき、該セグメント１
１を載置状態で支持するガイドローラ２４を備えてい
る。ガイドローラ２４は、各運搬台車１２Ａ〜１２Ｃの
ガイドローラ２１のセグメント載置領域と同一円弧面上
に設定される。そして、組立装置１４は、ガイドローラ
２４上に導入されたセグメント１１を位置決めするセグ
メントストッパ２５を備えている。ストッパ２５に位置
決めされたセグメント１１は、その係合部１１Ａを後述
する支持ロッド３８の軸線上に設定せしめられる。

【００１９】更に、組立装置１４は、図３に示す如く、
セグメント１１をトンネルの半径方向に昇降させる昇降
装置３１と、該セグメント１１をトンネルの周方向に旋
回させる旋回装置３２とを有している。

【００２０】即ち、組立装置１４の基礎部材３３には、
旋回モータ３４にてチェーン駆動されるウォーム３５が
支持され、このウォーム３５に噛合うウォームホイール
３６をトンネル軸回りに回動し得るように支持する。旋
回モータ３４は先頭の運搬台車１２Ａに搭載され、エア
モータにて構成できる。ウォームホイール３６には旋回
ケース３７がボルト結合され、旋回ケース３７にはセグ
メント１１を支持する支持ロッド３８が軸方向にのみ移
動し得るように支持される。３９は支持ロッド３８を軸
方向にのみ移動可能とするための切り溝であり、切り溝
３９に係合する不図示のキーが旋回ケース３７の支持ロ
ッド３８貫通孔に設けられている。これにより、旋回モ
ータ３４の作動にて、セグメント１１の支持ロッド３８
をトンネルの周方向に旋回させる旋回装置３２が構成さ
れる。

【００２１】また、支持ロッド３８の外周部にはねじ部
４１が設けられ、このねじ部４１にはベベルギヤ４２が
噛合される。ベベルギヤ４２は、支持ロッド３８回りに
装着されるカラー、スラスト軸受にて支持ロッド３８の
軸回りに回転のみ可能に支持される。そして、ベベルギ
ヤ４２に直交して噛合うベベルギヤ４３を、前述ウォー
ムホイール３６の中心部を貫通する回転軸４４の一端に
固定する。他方、先頭の運搬台車１２Ａには昇降モータ
４５が搭載され、昇降モータ４５の出力軸に上記回転軸
４４の他端が連結される。昇降モータ４５はエアモータ
にて構成できる。これにより、昇降モータ４５の作動に
て、セグメント１１の支持ロッド３８をトンネルの半径
方向に昇降させる昇降装置３１が構成される。

【００２２】セグメント１１の支持ロッド３８は、その
旋回時にセグメント１１を脱落せしめることなく保持す
るため、図４〜図７に示す如く、ピンボルト５１、ワッ
シャ５２、ロックバー５３を組付け可能とされている。
即ち、組立装置１４のガイドローラ２４上に導入されて
セグメントストッパ２５により位置決めされたセグメン
ト１１の係合部１１Ａに対し、昇降装置３１の作動によ
って支持ロッド３８の先端が挿入され、支持ロッド３８
の先端フランジ部３８Ａにてセグメント１１の内面が持
ち上げられると、オペレータにてピンロッド５１が支持
ロッド３８の先端面ねじ孔に螺着され、セグメント１１
の外面側に突出するピンボルト５１回りにワッシャ５２
が装着され、ピンボルト５１におけるワッシャ５２より
外方端に設けられている孔５１Ａにロックバー５３の一
端が挿入される。ロックバー５３の他端Ｃ型曲がり部５
３Ａはセグメント１１の前端部回りに係着せしめられる
（図８参照）。

【００２３】これにより、旋回装置３２の作動によって
支持ロッド３８が旋回され、セグメント１１が下方に吊
下げられる如き場合にも、セグメント１１はワッシャ５
２、ロックバー５３、ピンボルト５１を介して支持ロッ
ド３８から脱落することなく保持される（図９参照）。
尚、ロックバー５３は、その曲がり部５３Ａがセグメン
ト１１の前端部回りに係着していて支持ロッド３８の軸
回りに回動できないように構成されており、結果とし
て、ピンボルト５１が振動等により支持ロッド３８のね
じ孔に対してゆるみ外れる可能性を防止している。

【００２４】また、本実施例においては、最後尾の運搬
台車１２Ｃにセグメント引き寄せ装置６１を搭載してい
る。セグメント引き寄せ装置６１は、運搬台車１２Ｃ上
に搭載される引き寄せモータ６２と、運搬台車１２Ｃ上
に支持されてモータ６２に歯車列を介して連結される引
き寄せねじ６３と、運搬台車１２Ｃ上にスライド可能に
支持されて引き寄せねじ６３に螺合すると共に、前方の
運搬台車１２Ｂの牽引部と連結される引き寄せ具６４と
から構成される。引き寄せモータ６２はエアモータにて
構成できる。

【００２５】これにより、セグメント引き寄せ装置６１
は、組立装置１４の支持ロッド３８にて支持されたセグ
メント１１がシールド１３上に設けた支持木材６５上の
据付領域に移載されるとき、セグメント１１の係合部１
１Ａに支持ロッド３８を挿入したままの状態で、引き寄
せモータ６２の作動にて前方の運搬台車１２Ｂ、１２Ａ
を運搬台車１２Ｃの側に牽引する。このとき、運搬台車
１２Ｃが連結されているバッテリカー１７は、ブレーキ
装置にて制動されており、牽引の固定点となる。これに
より、上記支持ロッド３８は、上記新設セグメント１１
とトンネル軸方向にて隣接することとなる既設セグメン
ト１１の前端面側に引き寄せられ、結果として新設セグ
メント１１の後端面を既設セグメント１１の前端面に密
着させ得ることとなる。

【００２６】尚、本実施例において、セグメント保持シ
リンダ２３をエアシリンダにて構成し、旋回モータ３
４、昇降モータ４５、引き寄せモータ６２をエアモータ
にて構成するとき、エア源は、シールド１３の駆動部が
備えるエア源を利用できる。

【００２７】但し、本発明の実施においては、運搬台車
１２に小型エアコンプレッサを搭載し、これを上述のエ
アシリンダ、エアモータのエア源としてもよい。

【００２８】以下、本実施例によるセグメント１１の搬
入、組立手順について説明する。

【００２９】(1) バッテリカー１７にて牽引される３台
の運搬台車１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれに各１組のセグメ
ント１１を載置してトンネル内に搬入する。このとき、
各セグメント１１は、台車本体２２の上面部で、ガイド
ローラ２１上に載置されたままの状態で、その係合部１
１Ａをセグメント保持シリンダ２３にて保持され、トン
ネル軸方向にも周方向にも滑り出すことがない。

【００３０】(2) 先頭の運搬台車１２Ａに設けられてい
る組立装置１４が所定位置に達すると、全運搬台車１２
Ａ〜１２Ｃが停車し、バッテリカー１７が制動状態とな
る。

【００３１】(3) 運搬台車１２Ａのセグメント保持シリ
ンダ２３によるセグメント１１の保持を解除し、トンネ
ル先端に控えているオペレータにて、該セグメント１１
を運搬台車１２Ａのガイドローラ２１上に沿って、組立
装置１４のガイドローラ２４上に導入し、該セグメント
１１をセグメントストッパ２５にて位置決めする。

【００３２】(4) セグメントストッパ２５にて位置決め
されたセグメント１１の係合部１１Ａに対し、昇降装置
３１の作動によって支持ロッド３８の先端を挿入する。
そして、オペレータにて、支持ロッド３８の先端部にピ
ンボルト５１、ワッシャ５２を取付け、更にロックバー
５３の一端をピンボルト５１の孔５１Ａに挿入し、ロッ
クバー５３の他端曲がり部５３Ａをセグメント１１の前
端部回りに係着せしめる。これにより、セグメント１１
を支持ロッド３８の先端部に脱落不能に連結する（図８
参照）。

【００３３】(5) 昇降装置３１、旋回装置３２の作動に
よって、支持ロッド３８にて支持したセグメント１１を
シールド１３の底部に設けた支持木材６５上の据付領域
に移載する（図９参照）。

【００３４】このとき、この底部に据付けられるセグメ
ント１１については、その係合部１１Ａに支持ロッド３
８を挿入したままの状態で、引き寄せモータ６２の作動
により、その後端面を前述の如くにてトンネル軸方向に
隣接することとなる既設セグメント１１の前端面に密着
設置する（図１０参照）。

【００３５】(6) 以後、運搬台車１２Ｂ、１２Ｃに載置
されている他のセグメント１１について、順次、上記
(3) 、(4) を繰返し、それらのセグメント１１をシール
ド１３の左右側壁に定めた据付領域に移載し、設置す
る。

【００３６】尚、本発明の実施においては、シールド１
３の左右側壁に設置されるセグメント１１についても、
上記(5) と同様に、引き寄せモータ６２の作動により、
それらの後端面をトンネル軸方向に隣接することとなる
既設セグメント１１の前端面に密着設置せしめるもので
あってもよい。但し、本実施例においては、トンネル周
方向にて１組をなす各セグメント１１が、それらの円弧
方向の両側合面部で互いに凹凸係合せしめられる結果、
左右側壁に設置されるセグメント１１は上記(5) にて適
正位置に据付けられた底部のセグメント１１に倣う如く
に据付けられるから、必ずしも引き寄せ装置６１の作動
を伴うことを必須としないものとした。

【００３７】(7) １組をなす全３個のセグメント１１を
円形に結合することにて、当該１組によるトンネル壁面
の画成を完了する。

【００３８】上記(1) 〜(7) をシールド１３の掘進と交
互に繰返し、トンネルを順次構築することができる。

【００３９】尚、セグメント１１の中央部の係合部１１
Ａを形成している貫通孔は、トンネルの形成に伴い、シ
ールド１３にて掘削された坑道内面との間に残る間隙充
填用の砂利を注入するための注入口として利用され、そ
の後封印される。

【００４０】尚、本発明の実施においては、運搬台車１
２に上述の砂利とその送出管を搭載するものとしてもよ
い。

【００４１】次に、上記実施例の作用について説明す
る。

【００４２】セグメント１１は、搬入時に、運搬台車
１２のガイドローラ２１に載置された状態下で、セグメ
ント保持シリンダ２３と該セグメント１１の係合部１１
Ａとの係合により、十分な保持力を付与され、安定的に
運搬される。

【００４３】各運搬台車１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれ
は、１個のセグメント１１を載置するだけであるから、
その台車長を短尺化でき、結果として急カーブのトンネ
ルにも適応できる。尚、１組をなす各セグメントは、連
結された複数の運搬台車にて同時搬入されるから、当該
１組をなすセグメントの連続据付を不可能にすることは
なく、組立作業能率を損なうことがない。

【００４４】セグメント引き寄せ装置６１の存在によ
り、新設セグメント１１を支持する支持ロッド３８をト
ンネル軸方向にて既設セグメント１１の前端面側に引き
寄せ、新設セグメント１１の後端面を既設セグメント１
１の前端面に密着させることができる。

【００４５】セグメント引き寄せ装置６１は、最後尾
の運搬台車１２Ｃに搭載せしめられ、前方運搬台車１２
Ａ、１２Ｂを後方運搬台車１２Ｃの側に牽引するもので
あるから、前方運搬台車１２Ａに搭載される組立装置１
４自体に内蔵する等に比して組立装置１４自体を大型化
する必要がなく、組立作業スペースを狭小化することな
く、組立作業能率を損なうことがない。

【００４６】セグメント保持シリンダ２３をエアシリ
ンダにて構成し、旋回モータ３４、昇降モータ４５、引
き寄せモータ６２をエアモータにて構成する場合には、
過負荷や防爆構造といった付帯問題を生ずることがな
く、従来の安全作業条件を確保したまま全体的な機械化
と省力化を果たすことができる。

【００４７】

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シールー
ドによる掘削領域での組立作業スペースを狭小化するこ
となく、新設セグメントの後端面を、トンネル軸方向に
て隣接する既設セグメントの前端面に密着させて据付け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は運搬台車及び組立装置を示す側面図であ
る。

【図２】図２は図１の正面図である。

【図３】図３は組立装置を示す断面図である。

【図４】図４は支持部材を示す断面図である。

【図５】図５はピンボルトを示す正面図である。

【図６】図６はワッシャを示す正面図である。

【図７】図７はロックバーを示す正面図である。

【図８】図８はセグメントの組立開始状態を示す模式図
である。

【図９】図９はセグメントの組立中間状態を示す模式図
である。

【図１０】図１０はセグメントの組立終了状態を示す模
式図である。

【符号の説明】

１１ セグメント １２ １２Ａ〜１２Ｃ 運搬台車 １３ シールド １４ 組立装置 ３８ 支持ロッド（支持部材） ６１ セグメント引き寄せ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 武雄 静岡県富士市水戸島２−１−１ 株式会 社小林製作所内 (56)参考文献 実開 昭59−51898（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドによる掘削領域が一定長進展す
   る毎に、該掘削領域のトンネル周方向にて１組をなす複
   数個の分割セグメントを組立て、分割セグメントの各組
   をトンネル軸方向に連続することにてトンネルを構築す
   るための組立装置と、 新設 セグメントを据付位置に移載する際に該新設セグメ
   ントを支持する組立装置の支持部材を、該新設セグメン
   トとトンネル軸方向にて隣接することとなる既設セグメ
   ントの前端面側に引き寄せることにより、該新設セグメ
   ントの後端面を上記既設セグメントの前端面に密着させ
   るセグメント引き寄せ装置とを有してなる小口径シール
   ド工法用分割セグメントの施工装置であって、 前記組立装置を複数台の連結車輌の前方車輌に搭載する
   とともに、前記セグメント引き寄せ装置を後方車輌に搭
   載し、前記セグメント引き寄せ装置が前方車輌を後方車
   輌の側に牽引することにて前記新設セグメントの後端面
   を前記既設セグメントの前端面に密着させる小口径シー
   ルド工法用分割セグメントの施工装置。