JP2980578B2 - セグメント押上げ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば矩形断面の
ような異形断面を掘削するトンネル掘削機において、自
重で垂れ下がった上部セグメントを押上げ拡径して、中
柱を挿入できるようにするセグメント押上げ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】矩形断面や瓢箪形断面等の異形断面トン
ネルの掘削に際して組み立てられたセグメント（鋼殻）
は、図７に二点鎖線で示されているように、特に中央上
部に位置するピースが自重により垂れ下がる現象がある
ことから、この垂れ下がった上部セグメント５１を押上
げて所要量だけ拡径し、この拡径状態で中柱５２をその
拡径部に挿入することが行われている。

【０００３】従来、この上部セグメントの押上げ装置と
しては、セグメント組立用のエレクタを利用するように
したものが知られている。また、他の例として、特許第
２５５７４５２号公報に開示されているものがある。こ
の公報に記載のセグメント押圧装置は、シールド本体長
さ方向と平行に配置された油圧シリンダに、前後動可能
なようにロッドを支承し、このロッドの先端部に、油圧
シリンダの推力をセグメント拡径方向の押圧力に変換し
てセグメント端部に伝える押圧機構部を設けた構成とさ
れている。

【０００４】なお、本発明に関連する技術として、円形
断面トンネルにおける組立済のセグメントリングを真円
に保持するために、弧状のスプレッダを用いてセグメン
トリングの内周を押圧するようにした真円保持装置があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のセグメント押上げ装置においては、セグメントへの
押圧力の反力をトンネル掘削機の本体で受ける構造であ
るために、セグメントを押上げ操作する際にその反力の
作用で掘削機本体が下方へ沈んでしまい、所期の効果を
得ることができなかったり、掘削機本体の直進性に悪影
響を及ぼすといった問題点がある。また、これら従来例
のものでは、組立済セグメントの側部側（セグメントエ
レクタによる場合）もしくは端部側（特許第２５５７４
５２号公報のものの場合）から押圧力を加える方式であ
るために、押圧力が効果的に押上げ力に変換されないと
いう問題点がある。

【０００６】また、関連する先行技術として挙げた真円
保持装置は、セグメントリングを組み立てた後にそのリ
ング形状の保持のために作動される装置であって、異形
断面トンネルにおける中柱の挿入のためのセグメント押
上げ装置とは目的、対象および構造が異なり、この真円
保持装置を本発明のようなセグメント押上げ装置に直ち
に転用することはできない。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、セグメントの押上げ時に掘削機本体に反力
をかけずに、効果的に押上げ作業を行うことができ、こ
れによって異形断面トンネルにおける中柱の挿入を円滑
に行うことのできるセグメント押上げ装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明によるセグメント押
上げ装置は、異形断面掘削用のトンネル掘削機に用いら
れ、機内で組み立てられたセグメントを中柱の挿入のた
めに押し上げるセグメント押上げ装置であって、前記中
柱の挿入位置の直側方で、互いに対向位置にある上部セ
グメントと下部セグメントとに同時に押圧力を付与可能
な単一の伸縮機構を有することを特徴とするものであ
る。

【０００９】本発明においては、単一の伸縮機構を伸長
方向に作動させ、機内で組み立てられた環状セグメント
の中柱挿入位置の直側方で、互いに対向する上部セグメ
ントと下部セグメントとに同時に押圧力を付与してそれ
ら上下の各セグメントを押し拡げ、その拡径部に中柱の
挿入空間を確保するようにされる。このように、本発明
によれば、上部セグメントと下部セグメントとに同時に
押圧力が付与され、トンネル掘削機本体を反力受けにし
ていないので、押上げ操作時の反力の作用で掘削機本体
が下方へ沈んでしまうといった不具合の発生を回避する
ことができる。また、拡径方向が押圧力の付与方向と一
致しているので、最小限の力で押上げ作業を効果的に行
うことができるという効果を奏するものである。さら
に、単一の伸縮機構で中柱挿入位置の直側方を直接拡径
できるため力の伝達効率がよく、中柱挿入部を確実に押
し拡げることができるという効果を奏する。

【００１０】本発明においては、さらに、前記伸縮機構
の一部を構成する摺動ロッドの傾きを調整する傾き調整
手段が設けられ、この傾き調整手段は前記摺動ロッドの
ガイド筒の中間部を保持する保持筒を備え、この保持筒
が前記ガイド筒に固定される内筒と外筒とよりなり、そ
の内筒の外周面がゴム製の受け座を介して外筒に弾性的
に支持されて構成されているのが好ましい。このような
傾き調整手段を設けると、簡易な構成で押上げ時にセグ
メントに無理な偏荷重がかかるのを防止することができ
て、伸縮機構による押圧力を確実にセグメントに伝える
ことが可能となる。

【００１１】また、本発明のセグメント押上げ装置は、
油圧シリンダの操作により、作業位置と待避位置との間
を前後方向に移動可能とされるのが好ましい。こうする
ことで、セグメントの組み立て作業時にその作業の邪魔
にならない位置に当該押上げ装置を待避させ、必要時に
単一の伸縮機構が中柱挿入位置の直側方に配置されるよ
うに作業位置に移動させることができるので、セグメン
ト組立作業、組立後のセグメント拡径作業並びに中柱の
挿入作業を円滑に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるセグメント押
上げ装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつ
つ説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例に係るセグメント
押上げ装置の側面図、図２は同セグメント押上げ装置の
平面図、図３は同セグメント押上げ装置をトンネル後方
から見た図である。

【００１４】本実施例のセグメント押上げ装置１は、矩
形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機に装着され
ており、左右に一個ずつ配されるセグメント組立用のエ
レクタ２，２のうち一方側（本実施例では右側）のエレ
クタ２の後方部に配されている。図には明示されていな
いが、このトンネル掘削機の前部には左右一個ずつ計２
個のカッタヘッドが設けられ、これらカッタヘッドが同
期して左右に揺動運動を行うとともに、カッタスポーク
の先端からコピーカッタが適宜出没することで矩形断面
のトンネルが掘削されるようになっている。

【００１５】前記セグメント押上げ装置１は、押上げ装
置本体を構成する単一の伸縮機構部３と、この伸縮機構
部３を掘削機本体に固設されたデッキ４に沿って前後方
向に移動させる移動機構部５と、この移動機構部５の作
動により前記伸縮機構部３と一体に前後移動される作業
用架台６を備える構成とされている。

【００１６】図４〜図６に前記伸縮機構部３の詳細構造
が示されている。図示のように、この伸縮機構部３は、
円筒状のガイド筒７の内側に上下２本の摺動ロッド８，
９がそのガイド筒７の内周面に沿って摺動自在に嵌挿さ
れるとともに、これら上下の摺動ロッド８，９が中央部
に配される油圧シリンダ１０により連結されてなる構造
とされ、この油圧シリンダ１０の伸縮操作により両摺動
ロッド８，９がガイド筒７から出入りするように構成さ
れている。各摺動ロッド８，９の先端部にはパッド付き
のグリッパ板１１がピン１２により左右方向に揺動可能
に枢支され、このグリッパ板１１先端のパッド部が既設
のセグメント１３の内周面に接当して、前記油圧シリン
ダ１０の伸長操作時にそのセグメント１３が押圧される
ようになっている。なお、このグリッパ板１１の揺動機
構が、摺動ロッド８，９の傾きを調整する第１の傾き調
整手段を構成している。

【００１７】前記ガイド筒７は中間部が切り欠かれた形
状とされ、この切欠部にそのガイド筒７を保持する保持
筒１４が介挿されている。この保持筒１４は内筒１５と
その内筒１５の外側に嵌め込まれる外筒１６とよりな
り、内筒１５の上下端部がガイド筒７に固定されるとと
もに、この内筒１５の外周面が、外筒１６の内周面に装
着されたゴム製の受け座１７を介してその外筒１６に弾
性的に支持されてなる構造とされている。なお、この外
筒１６に対する内筒１５の弾性支持機構が、摺動ロッド
８，９の傾きを調整する第２の傾き調整手段（本発明に
おける傾き調整手段に相当する。）を構成している。

【００１８】前記内筒１５の中央部にはストッパ板１８
が装着され、このストッパ板１８の上下面に各摺動ロッ
ド８，９の端面が当接することにより、これら各摺動ロ
ッド８，９の引き込み位置での位置決めがなされるよう
になっている。一方、各摺動ロッド８，９の引き出し位
置を規制するストッパ部材としては、摺動ロッド８，９
側のフランジ１９に一体に設けられる検知棒２０をガイ
ド筒７のフランジ２１に形成される貫通孔に挿通する構
造が採用されている。すなわち、ガイド筒７に対して摺
動ロッド８，９が最引き出し位置まで引き出されると、
検知棒２０先端のストッパ板２０ａがガイド筒７のフラ
ンジ２１に当接することにより、各摺動ロッド８，９の
引き出し位置での位置決めがなされる。

【００１９】このような構成の伸縮機構部３は前記作業
用架台６と一体化され、これらが移動機構部５によって
作業位置と待避位置との間でトンネル掘削機の前後方向
に移動できるようにされている。この前後移動を可能に
するために、デッキ４上には前後方向に向けてガイドロ
ッド２２が設けられ、このガイドロッド２２に基端部を
摺動可能に支持される支持アーム２３の先端部が前記保
持筒１４の外筒１６に固着されている。また、この支持
アーム２３の下方には、伸縮機構部３の下部を支持・案
内するためのガイドアーム２４が配されている。このガ
イドアーム２４は、一端部がガイド筒７の外周面に固着
されるとともに、他端部に装着されたガイドローラ２５
が前記デッキ４の側面に沿って転動するように構成さ
れ、これによって伸縮機構部３が倒れることなく移動で
きるようにされている。

【００２０】また、前記デッキ４上には、伸縮機構部３
等を前後方向に移動させるための油圧シリンダ２６が装
着され、この油圧シリンダ２６のシリンダロッド２６ａ
先端部が作業用架台６の下部に設けられるブラケット２
７に枢着されている。こうして、この油圧シリンダ２６
のシリンダロッド２６ａを収縮させた状態では、伸縮機
構部３および作業用架台６は後方の待避位置に位置せし
められ（図１における伸縮機構部３の鎖線位置および図
２における作業用架台６の鎖線位置参照）、シリンダロ
ッド２６ａの伸長時には前方の作業位置に位置せしめら
れる（図１、図２における伸縮機構部３および作業用架
台６の各実線位置参照）。

【００２１】次に、本実施例のセグメント押上げ装置１
の動作について図３を参照しつつ説明する。

【００２２】まず、セグメント押上げ装置１が待避位置
にある状態で、左右の各エレクタ２，２により矩形断面
トンネルの左半分および右半分の各坑壁を形成するセグ
メント１３をそれぞれ組立てて仮締めする。次いで、右
側のエレクタ２を図３にて示される待機位置に位置せし
め、この後油圧シリンダ２６の伸長操作によってセグメ
ント押上げ装置１を作業位置まで前進させる。

【００２３】次に、伸縮機構部３の油圧シリンダ１０を
伸長方向に作動させ、ガイド筒７に沿って摺動ロッド
８，９を外方へ摺動させて各摺動ロッド８，９先端部の
グリッパ板１１，１１を中柱挿入位置の直側方の上下の
各セグメント１３，１３の内周面に接当させる。この
後、油圧シリンダ１０をさらに伸長方向に作動させる
と、上下の各セグメント１３，１３に同時に押圧力が付
与される結果、特に上部のセグメント１３の垂れ下がり
状態が押上げ拡径されることとなり、後述の中柱２８の
挿入に必要なクリアランス分だけ余分に拡径された段階
で油圧シリンダ１０の伸長操作が停止される。

【００２４】このように上部セグメント１３が押上げ拡
径された状態で、左側のエレクタ２を操作し、そのエレ
クタヘッド２ａにて中柱２８を把持して矩形断面トンネ
ルの略中央部にその中柱２８を挿入する。この場合、図
３に示されているように、上下の各セグメント１３，１
３に対する前記グリッパ板１１，１１および中柱２８の
当接位置は、セグメント１３の端部寄りの位置となるよ
うに各セグメント１３の大きさおよび組付け方を設定す
るのが中柱２８を円滑に挿入する上で好ましい。なお、
このようにして挿入された中柱２８は、通常はセグメン
ト１３の裏面側の地山を裏込め材で固化させた後に取り
除かれるが、トンネルの用途によってはそのまま使用さ
れることもある。

【００２５】本実施例のセグメント押上げ装置１によれ
ば、伸縮機構部３により上下のセグメント１３，１３に
押圧力を付与するのに、トンネル掘削機本体を反力受け
にせずに、上下の各セグメント１３，１３を同時に突っ
張る方向に押圧するように構成されているので、押上げ
操作時の反力の作用で掘削機本体が下方へ沈んでしまう
といった不具合を生じることがない。また、伸縮機構部
３が倒れ方向に傾こうとしたときには、この伸縮機構部
３の保持筒１４の外筒１６に対して内筒１５がゴム製の
受け座１７を介して弾性的に支持されていてその傾きを
調整する方向に戻される。また、摺動ロッド８，９の先
端部のグリッパ板１１，１１についても、これらグリッ
パ板１１，１１をセグメント１３に当接した状態で伸縮
機構部３が倒れ方向に傾こうとしても、その傾きを調整
する方向に戻されることとなる。こうして、セグメント
１３の押上げ時にそのセグメントに無理な偏荷重がかか
るのを防ぐことができるとともに、油圧シリンダ１０か
らの押圧力を確実にセグメント１３に伝えることができ
て押上げ作業を効果的に行うことができる。

【００２６】また、本実施例のセグメント押上げ装置に
よれば、エレクタ２，２によるセグメント１３の組立作
業時にその作業の邪魔にならない位置に当該押上げ装置
１を待避させ、必要時に作業位置に移動させることがで
きるので、セグメント組立作業並びに組立後のセグメン
ト拡径作業・中柱の挿入作業を円滑に行うことができる
という効果を奏するものである。

【００２７】本実施例においては、矩形断面トンネルを
掘削するトンネル掘削機に適用したものを説明したが、
本発明は、その他、楕円形、瓢箪形等、種々の異形断面
トンネル用のトンネル掘削機に対しても適用できること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るセグメント押
上げ装置の側面図である。

【図２】図２は、本実施例のセグメント押上げ装置の平
面図である。

【図３】図３は、本実施例のセグメント押上げ装置をト
ンネル後方から見た図である。

【図４】図４は、図３の部分拡大図である。

【図５】図５は、図４の断面図である。

【図６】図６は、図５の部分拡大図である。

【図７】図７は、セグメント組立時の上部セグメント垂
れ下がり状態を説明する図である。

【符号の説明】

１ セグメント押上げ装置 ２ エレクタ ３ 伸縮機構部 ４ デッキ ５ 移動機構部 ６ 作業用架台 ７ ガイド筒 ８，９ 摺動ロッド １０ 油圧シリンダ １１ グリッパ板 １３ セグメント １４ 保持筒 １５ 内筒 １６ 外筒 １７ 受け座 １８ ストッパ板 ２２ ガイドロッド ２３ 支持アーム ２４ ガイドアーム ２６ 油圧シリンダ ２８ 中柱

フロントページの続き (72)発明者 池添 勝次 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (72)発明者 神林 秀雄 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (72)発明者 今村 剛士 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (72)発明者 甲斐 隆 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (56)参考文献 実開 平６−49600（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−52080（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/40 E21D 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異形断面掘削用のトンネル掘削機に用い
   られ、機内で組み立てられたセグメントを中柱の挿入の
   ために押し上げるセグメント押上げ装置であって、前記中柱の挿入位置の直側方で、 互いに対向位置にある
   上部セグメントと下部セグメントとに同時に押圧力を付
   与可能な単一の伸縮機構を有することを特徴とするセグ
   メント押上げ装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記伸縮機構の一部を構成する
   摺動ロッドの傾きを調整する傾き調整手段が設けられ、
   この傾き調整手段は前記摺動ロッドのガイド筒の中間部
   を保持する保持筒を備え、この保持筒が前記ガイド筒に
   固定される内筒と外筒とよりなり、その内筒の外周面が
   ゴム製の受け座を介して外筒に弾性的に支持されて構成
   されている請求項１に記載のセグメント押上げ装置。
3. 【請求項３】 油圧シリンダの操作により、作業位置と
   待避位置との間を前後方向に移動可能とされる請求項１
   または２に記載のセグメント押上げ装置。