JP3154476B2 - 鋼管分割体セグメント - 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、鋼管分割体セグメ
ントに関し、特に、トンネル内周面を周方向に複数分割
した周方向長さを有する断面円弧状の鋼管分割体セグメ
ントを適用し、トンネル軸心方向に隣接するセグメント
同士の位置ズレを防止しつつ覆工する鋼管分割体セグメ
ントに関する。

【０００２】

【従来の技術】 各種のシールド坑（上下水道用トンネ
ル、地下鉄用トンネル、通信ケーブル用トンネル、共同
溝用トンネルなど）をシールド工法により構築する為の
掘削装置としてシールド掘進機が広く実用に供されてい
る。このシールド掘進機は、一般に、掘進機本体と、こ
の掘進機本体の前端部に回転可能に設けられたカッター
ヘッドと、カッターヘッドを正逆回転駆動する駆動機構
と、掘進機本体の外面部の後胴内に配設されトンネル軸
方向（以後、単に軸方向という）に所定長さ掘削する毎
に、トンネル内面を複数のセグメントで順次覆工してい
く為のエレクターと、複数のシールドジャッキと、排土
設備等を有する。シールドジャッキは、既設セグメント
の前端に反力をとりシールド掘進機を掘進させる。排土
設備は、カッターヘッドで掘削した掘削土やその掘削土
を含む泥水を地上へ搬出する機能を有する。

【０００３】前記セグメントとして、従来はトンネル軸
心方向に所定長さでトンネル内周面を周方向に複数分割
（一般的に６分割または７分割）した大きさのコンクリ
ート製セグメントまたは鋼製のスキンプレートと桁部材
とリブ等からなる鋼製セグメントが適用されている。こ
れらコンクリート製セグメントおよび鋼製セグメント
は、外圧である土水圧に耐えるため、所定厚さ（鋼製セ
グメントでは所定の桁部材高さ）のもの（具体的には１
００〜１７５ｍｍ程度の厚さのもの）が適用されてい
る。

【０００４】前記セグメントをトンネル内周面に組付け
る際には、トンネルを所定長さ（１リング分）掘削する
毎にトンネルの掘削を停止し、この停止状態でセグメン
ト組付け位置のシールドジャッキのロッド部のみを退入
してセグメント組付け位置に間隙を形成する。その他の
シールドジャッキは既設セグメントに反力をとって土水
圧荷重を支える。つまり、複数のシールドジャッキのう
ちの大部分は、カッターヘッドに作用する土水圧荷重で
シールド掘進機が後退しないように支持する。

【０００５】次に、セグメントをエレクターで把持し、
シールドジャッキのロッドを収縮させた位置に組付け、
次にセグメントに対応するシールドジャッキにより後方
へ押圧し、既設セグメントの前端に押圧状にて組付け
る。このように複数のセグメントをトンネル内周面に順
次組付けて、１リング分のセグメントリングが組付けら
れ、その後トンネル掘進が再開される。尚、周方向およ
び軸方向に隣接するセグメント同士は、エレクターに付
設されたボルト締結装置等によりボルト・ナットで連結
される。

【０００６】一方、特開平１０−１４８０９８号公報に
は、セグメントの組付けを著しく簡単化することのでき
るシールド掘進機が記載されている。即ち、このシール
ド掘進機では、トンネル軸心方向に所定長さを有し周方
向の１箇所で分断されたリング状の鋼管セグメント（以
後、単に鋼管セグメントという）が適用され、この鋼管
セグメントでトンネル内面を順次覆工する。このシール
ド掘進機では、その後胴内部を挿通してトンネルの中心
部を後方に延びるグリッパー支持管と、このグリッパー
支持管に外嵌状に設けられ鋼管セグメントを径拡大方向
に拡張させる拡張装置と、グリップ装置とが設けられて
いる。

【０００７】前記グリップ装置は、後胴の後端よりも後
方へ張り出したグリッパー支持管の後部に外嵌状に設け
られた２組のグリッパーと、それらグリッパーをグリッ
パー支持管に軸方向移動可能に支持する筒体と、この筒
体の軸方向の位置を切換える位置切換え機構とを有す
る。筒体はグリッパー支持管に摺動可能に外嵌され２組
のグリッパーがグリップ機能状態になると弾性変形して
グリッパー支持管に固定状態となる。２組のグリッパー
は、夫々筒体の外周部の周方向４等分位置に放射状に固
定された油圧シリンダと、それら油圧シリンダのロッド
先端部に連結されたグリップ部材とを有する。

【０００８】前記油圧シリンダのピストンロッドを伸長
させると、４つのグリップ部材が既設の鋼管セグメント
の内面に密着するとともに筒体が弾性変形してグリップ
状態となり、既設の鋼管セグメントに対してグリッパー
支持管が強固に固定されるので、土水圧荷重はグリッパ
ー支持管から筒体に伝達され、油圧シリンダを介してグ
リップ部材に伝達され、既設の鋼管セグメントに伝達さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】 前記のトンネル周方
向に複数分割された通常のセグメント（コンクリート製
セグメントや鋼製セグメント）を適用する場合は、セグ
メントの分割数が多く各セグメントが比較的小型である
ため、セグメント組付け作業とボルト結合作業の負荷が
多くなり、セグメント組付け作業に多大の労力を要し、
トンネル掘削の工期が長くなり、工事費が高価になる。
しかも、前記セグメントの厚さが大きいため、そのセグ
メントリングの内径よりも例えば２００〜３５０ｍｍ程
度大きな内径のトンネルを掘削しなければならないの
で、掘削する掘削土の量が多くなり、大型のシールド掘
進機が必要となり掘削能率が低下する。

【００１０】前記特開平１０−１４８０９８号公報に記
載のシールド掘進機及び鋼管セグメントにおいては、セ
グメントを覆工する際に、セグメントリング状に組立て
からそのリング状セグメントを全部のシールドジャッキ
で後方へ押圧移動させて、既設セグメントの前端に当接
させることになる。このセグメント覆工の際、全部のシ
ールドジャッキのロッド部を収縮させる必要があるの
で、シールド掘進機が土水圧により後退しないように、
グリッパー支持管、グリップ装置（２組のグリッパーを
有する）等を設ける必要があり、シールド掘進機の構造
が複雑化し高価なものになる。

【００１１】そこで、前記鋼管セグメントを周方向に複
数分割した鋼管分割体セグメントを適用し、通常のセグ
メント（コンクリート製セグメントや鋼製セグメント）
と同様に組付けることも考えられる。しかし、この鋼管
分割体セグメントを組付けて既設のセグメントに前端に
当接させる際に、鋼管分割体セグメントのトンネル径方
向厚さが比較的小さいため、新設の鋼管分割体セグメン
トと既設の鋼管分割体セグメントとがトンネル径方向に
位置ズレし易く、その位置ズレを解消することが容易で
はなく、位置ズレがひどい場合には漏水原因となる等の
問題がある。

【００１２】本発明の目的は、トンネル軸心方向に隣接
するセグメント同士のトンネル径方向の位置ズレを防止
でき、セグメントの組付け作業を簡単化しその能率を高
めることができ、掘削土の量を少なくすることのできる
シールド掘進機及び鋼管分割体セグメントを提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 請求項１の鋼管分割体
セグメントは、シールド掘進機で掘削したトンネルの内
面を覆工する為のセグメントにおいて、前記セグメント
は、リング状の鋼管セグメントをトンネル内周の周方向
に複数分割した周方向長さを有する断面円弧状の鋼管分
割体セグメントからなり、トンネル軸心方向に隣接する
鋼管分割体セグメントの接続端部同士を突き合わせ状に
接続する際にセグメントの接続端部がトンネル径方向に
位置ズレしないように規制する規制機構を設け、前記各
規制機構は、鋼管分割体セグメントの接続端部の内面に
固着されたコ字状断面の規制部材と、この鋼管分割体セ
グメントの接続端部の内面に固着され鋼管分割体セグメ
ントの接続の際に規制部材に係合する係合部材とを備え
たことを特徴とするものである。

【００１４】鋼管分割体セグメントを覆工する際に、セ
グメントの周方向の分割数が複数分割であるが、例えば
３分割または４分割と少なくすることもできるので、セ
グメントを組付ける作業負荷が軽減し、セグメント組付
け作業の作業能率を高めることができる。トンネル軸心
方向に隣接する鋼管分割体セグメントの接続端部同士を
突き合わせ状に接続する際に、各規制機構において係合
部材を規制部材に夫々係合させることで、トンネル軸心
方向に隣接する鋼管分割体セグメントの接続端部同士が
トンネル径方向に位置ズレしないように強固に規制され
るので、セグメントの内面が凸凹状にならないようにセ
グメントを組付けることができる。しかも、鋼管分割体
セグメントは薄肉のものであるので、セグメント厚さ分
に相当する掘削土量が非常に少なくなる。

【００１５】

【００１６】請求項２の鋼管分割体セグメントは、請求
項１の発明において、前記係合部材は、傾斜状の上ガイ
ド面及び下ガイド面と、前記上ガイド面に連なり規制部
材に下方より当接する上当接面と、前記下ガイド面に連
なり相手側の鋼管分割体セグメントに上方より当接する
下当接面とを有することを特徴とするものである。

【００１７】トンネル軸心方向に隣接する鋼管分割体セ
グメントの接続端部同士を突き合わせ状に接続する際
に、新設セグメントの接続端部が既設セグメントの接続
端部よりもトンネル径方向の内方に位置ズレしていれ
ば、係合部材の上ガイド面が規制部材に下方より当接
し、この当接状態で新設セグメントに対応するシールド
ジャッキを伸長させると、上ガイド面の傾斜に沿って新
設セグメントが既設セグメント側へ接近するように移動
し係合部材の上当接面が規制部材に下方より当接する。
それ故、鋼管分割体セグメントの接続端部同士はトンネ
ル径方向の位置ズレを解消することができる。

【００１８】新設セグメントの接続端部が既設セグメン
トの接続端部よりもトンネル径方向の外方に位置ズレし
ていれば、係合部材の下ガイド面が規制部材に上方より
当接し、この当接状態で新設セグメントに対応するシー
ルドジャッキを伸長させると、下ガイド面の傾斜に沿っ
て新設セグメントが既設セグメント側へ接近するように
移動し係合部材の下当接面が規制部材に上方より当接す
る。それ故、鋼管分割体セグメントの接続端部同士はト
ンネル径方向の位置ズレを解消することができる。従っ
て、新設セグメントと既設セグメントの内面の連続性が
確実に確保される。

【００１９】請求項３の鋼管分割体セグメントは、シー
ルド掘進機で掘削したトンネルの内面を覆工する為のセ
グメントにおいて、前記セグメントは、リング状の鋼管
セグメントをトンネル内周の周方向に複数分割した周方
向長さを有する断面円弧状の鋼管分割体セグメントから
なり、トンネル軸心方向に隣接する鋼管分割体セグメン
トの接続端部同士を突き合わせ状に接続する際にセグメ
ントの接続端部がトンネル径方向に位置ズレしないよう
に規制する規制機構を設け、前記各規制機構は、鋼管分
割体セグメントの接続端部の内面に固着されたコ字状断
面の複数の規制部材と、これら規制部材に係合し鋼管分
割体セグメントの接続端部同士を拘束する為の棒状部材
と、規制部材と棒状部材との間の相対位置関係を調整し
つつ規制部材と棒状部材とを接続する調整具とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００２０】トンネル軸心方向に隣接する鋼管分割体セ
グメントの接続端部同士を突き合わせ状に接続する際
に、新設セグメントの接続端部が既設セグメントの接続
端部よりもトンネル径方向に位置ズレしていれば、１本
の棒状部材を隣接するセグメントの夫々の規制部材に係
合させる。その後、新設セグメントに対応するシールド
ジャッキを伸長させて新設セグメントの接続端部を既設
セグメントの接続端部へ当接させる。次に、規制部材と
棒状部材との間の相対位置関係を調整具で調整して前記
接続端部同士の位置ズレを解消しつつ新設セグメントと
既設セグメントとを強固に拘束する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
シールド掘進機及び鋼管分割体セグメントについて図面
を参照して説明する。尚、掘進方向に向かって前後左右
方向をそれぞれ前後左右として説明する。

【００２２】図１、図２、図３に示すように、シールド
掘進機１は、掘進機本体２と、この掘進機本体２の外面
部の前胴２ａ及び後胴２ｂと、掘進機本体２の前端部に
回転可能に設けられたカッターヘッド３と、このカッタ
ーヘッド３を回転駆動する為のヘッド駆動機構４と、例
えば１０本のシールドジャッキ５と、エレクター６と、
排土設備７等を有する。前胴２ａと後胴２ｂとは中折れ
部８及び複数の中折れジャッキ９を介して連結され、カ
ッターヘッド３には、複数のカッタスポーク３ａと、カ
ッタースポーク３ａの前端部に付設された多数のカッタ
ービット３ｂと、余掘りの為のコピーカッター３ｃ等が
設けられている。ヘッド駆動機構４は、複数の油圧駆動
モータ４ａ等からなり、掘進機本体２の前端即ち前胴２
ａ内部の鉛直の隔壁１０に固定されてカッターヘッド３
を正逆回転駆動する。

【００２３】図１、図３に示すように、後胴２ｂの内面
に沿って複数のブラケット１１が突設され、リングフレ
ーム１２がこれらブラケット１１の前面に固着されてい
る。シールドジャッキ５は、このリングフレーム１２に
周方向適当間隔おきに後方向きで装着されている。これ
らシールドジャッキ５は、掘進時に既設セグメントＳａ
の前端に反力を取り掘進機本体２を掘進させる。セグメ
ント組付けの際には土水圧荷重を一部のシールドジャッ
キ５を介して既設セグメントＳａで支持する。

【００２４】図１、図３に示すように、シールドジャッ
キ５のロッド部の後端部には、偏心金具１３ａを介して
スプレッダー１３ｂが連結されている。また、セグメン
トの断面円弧に沿って略円弧状（本実施形態の場合、１
／３円円弧状）に形成されたプレスリング１３が設けら
れ、４本又は３本のシールドジャッキ５の推力がプレス
リング１３ｃを介してセグメントに伝達される。

【００２５】図１、図３に示すように、エレクター６
は、エレクター本体１４と、エレクター本体１４をトン
ネル軸心回りに回転させる為のエレクタードラム１５
と、エレクタードラム１５を回転駆動する為のドラム駆
動用モータ１６とを有する。リング状のエレクタードラ
ム１５は、複数のブラケット１１に支持部材１７を介し
て取付けられた複数の鍔付き案内ローラ１９で回転自在
に支持され、エレクタードラム１５の被案内部１５ａが
複数の鍔付き案内ローラ１９で支承されている。エレク
タードラム１５の内周面にはチェーン部材１５ｂが固定
され、ドラム駆動用モータ１６のスプロケット１６ａは
このチェーン部材１５ｂに噛合してエレクタードラム１
５を回転駆動する。

【００２６】前記エレクター本体１４は、エレクタード
ラム１５に連結部材２０を介して連結され、可動フレー
ム２１とセグメント把持部２２とを有する。エレクター
本体１４には、連結部材２０に固定された左右１対のガ
イド筒２３が設けられ、可動フレーム２１をトンネル内
面側へ移動させる為の油圧シリンダ２４が各ガイド筒２
３の後側面に設けられている。

【００２７】可動フレーム２１は可動フレーム本体２１
ａと左右１対のガイドロッド２１ｂとを有し、可動フレ
ーム本体２１ａはトンネル軸心と直交する方向に向き、
左右１対のガイドロッド２１ｂが可動フレーム本体２１
ａの左右両端に設けられ、可動フレーム本体２１ａとト
ンネル軸方向の双方に直交する方向に突設されている。
これら１対のガイドロッド２１ｂは、夫々ガイド筒２３
に摺動案内され、可動フレーム本体２１ａは油圧シリン
ダ２４のロッド部に連結されている。

【００２８】従って、可動フレーム２１は、油圧シリン
ダ２４の駆動によりガイドロッド２１ｂがガイド筒２３
に摺動案内され、可動フレーム本体２１ａがトンネル径
方向（図１、図２では上下方向）に移動する。セグメン
ト把持部２２は、可動フレーム本体２１ａに油圧シリン
ダ２５により前後方向に微調整移動可能に設けられ、搬
送台車等により搬送されたセグメントを把持してトンネ
ル内面に覆工する。

【００２９】図１に示すように、排土設備７は、カッタ
ーヘッド３で掘削した掘削土を地上へ搬出する為のスク
リューコンベヤ２６を有する。スクリューコンベヤ２６
の前端は、隔壁１０に前方下がり傾斜状に固定されてチ
ャンバー２７に連通され、スクリューコンベヤ２６の後
端側には、スクリュー２６ａを回転駆動する油圧モータ
２８が設けられている。尚、スクリューコンベヤ２６の
油圧モータ２８より後側の最後端部には、排土口２９が
形成され、この排土口２９を開閉駆動する油圧シリンダ
３０が設けられている。カッターヘッド３で掘削した掘
削土やその掘削土を含む泥水は、チャンバー２７内から
スクリューコンベヤ２６に導入され、油圧シリンダ３０
により開放された排土口２９から排出され搬送コンベヤ
（図示略）等により地上へ搬出される。尚、シールド掘
進機が本泥水シールド掘進機の場合には、排土設備７の
代わりに排泥設備が設けられる。

【００３０】図３、図４に示すように、リング状のセグ
メントＳは、トンネル内周を周方向に略均等に３分割し
た周方向長さを有する断面円弧状の鋼管分割体セグメン
トＳA ，ＳB ，ＳK （以下、セグメントＳA ，ＳB ，Ｓ
K という）からなり、これらセグメントＳA ，ＳB ，Ｓ
K は、例えば１９ｍｍの厚さの鋼板を曲げ加工して製作
される。セグメントＳA は、図３におけるトンネル内周
の下部に配設され、セグメントＳB 及びセグメントＳK
よりもやや円弧長さが長い。セグメントＳB 及びセグメ
ントＳK はトンネル内周の左右に配設される。つまり、
セグメントＳA，ＳB ，ＳK が反時計回りに順次配設さ
れて１つのリング状のセグメントＳが組立てられる。

【００３１】図４、図５に示すように、セグメントＳA
，ＳB ，ＳK の両端部には、フランジ継手部３１が形
成され、隣接するフランジ継手部３１が夫々ボルト３２
により接合される。尚、正面視におけるセグメントＳA
，ＳK 間とセグメントＳB ，ＳK 間のフランジ継手部
３１の突出方向は、セグメント同士が互いに嵌まり易い
ように形成されている。

【００３２】図４〜図６に示すように、各セグメントＳ
A ，ＳB ，ＳK の内周面には複数の規制機構３３が設け
られ、規制機構３３は、トンネル軸心方向に隣接するセ
グメントＳA 、セグメントＳB 、セグメントＳK の接続
端部を既設セグメントＳａの接続端部に突き合わせ状に
接続する際に、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の接続端部
がトンネル径方向に位置ズレしないように規制する為の
ものである。尚、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の組付け
位置は、周方向に一定ではなく、順次所定方向へ所定角
度ずつずらされていく。

【００３３】図６に示すように、各規制機構３３は、溝
型鋼を切断してなる門形の規制部材３４と、この規制部
材３４に係合する係合部材３５とを備えている。規制部
材３４は、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の前側の接続端
部の内面にその開口部をトンネル軸心方向に向けて溶接
され、係合部材３５はセグメントＳA ，ＳB ，ＳK の後
側接続端部の内面に規制部材３４に対向する位置に溶接
されており、新設セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の接続端
部を既設セグメントＳａの接続端部に当接させる際に規
制部材３４に係合する。

【００３４】係合部材３５は上ガイド面３５ａと、下ガ
イド面３５ｂと、上当接面３５ｃと、下当接面３５ｄと
を有する。上ガイド面３５ａと下ガイド面３５ｂとは先
端部に向かうに従って互いに接近する傾斜状に形成され
ている。上当接面３５ｃは上ガイド面３５ａに連なり規
制部材３４に下方より当接し、下当接面３５ｄは下ガイ
ド面３５ｂに連なり既設セグメントＳａの内面に上方よ
り当接する。こうして、新設ＳA ，ＳB ，ＳK の接続端
部と既設セグメントＳａの接続端部とはトンネルの径方
向に位置ズレしないように強力に規制されてほぼ固定状
態となる。

【００３５】更に、図示省略したが、平面視において、
係合部材３５は、左ガイド面と、右ガイド面と、左当接
面と、右当接面とを有する。左ガイド面と右ガイド面と
は先端部に向かうに従って互いに接近する傾斜状に形成
されている。左当接面は左ガイド面に連なり規制部材３
４の左側の内側面に当接し、右当接面は右ガイド面に連
なり規制部材３４に右側の内側面に当接する。こうし
て、複数の規制機構３３により、新設セグメントＳA ，
ＳB ，ＳK は周方向にも位置規制されてほぼ固定状態と
なる。

【００３６】次に、シールド掘進機１の作用について説
明する。トンネル掘進の際には、１０本のシールドジャ
ッキ５により、既設セグメントＳａの前端に３つのプレ
スリング１３ｃを介して反力をとりながら、それらシー
ルドジャッキ５のロッド部を伸長させて推力を発生させ
つつ、複数の油圧駆動モータ４ａによりカッターヘッド
３を回転させてトンネルを掘削していく。カッターヘッ
ド３で掘削した掘削土は、チャンバー２７内からスクリ
ューコンベヤ２６に導入され、排土口２９から排出され
搬送コンベヤ（図示略）等により地上へ搬出される。セ
グメントリングの１リング分掘進する毎に、掘削したト
ンネルの内面にエレクター６によりセグメントＳA ，Ｓ
B ，ＳK を覆工する。

【００３７】セグメントＳA ，ＳB ，ＳK を掘削したト
ンネルの内面に覆工する際には、油圧駆動モータ４ａの
駆動を停止し掘削を停止する。次に、セグメントＳA の
覆工位置に対応する４本のシールドジャッキ５のロッド
部のみを退入させる。次にエレクター６によりセグメン
トＳA を組付け、４本のシールドジャッキ５のロッド部
を伸長させてセグメントＳA を後方へ押圧移動させて既
設セグメントＳａの前端に当接させる。

【００３８】この時、複数の係合部材３５を複数の規制
部材３４に夫々係合させることで、トンネル軸心方向に
隣接するセグメントＳA と既設セグメントＳａとが強固
に位置規制されほぼ固定状態になる。新設するセグメン
トＳA が既設セグメントＳａよりもトンネル径方向内方
に位置ズレしていれば、係合部材３５の上ガイド面３５
ａが規制部材３４に下方より当接し、上ガイド面３５ａ
の傾斜に沿ってセグメントＳA が既設セグメントＳａ側
へ接近するように移動し、セグメントＳA と既設セグメ
ントＳａとが内面を一致させた状態になる。

【００３９】セグメントＳA が既設セグメントＳａより
もトンネル径方向の外方に位置ズレしていれば、係合部
材３５の下ガイド面３５ｂがセグメントＳａの内面に上
方より当接し、下ガイド面３５ｂの傾斜に沿ってセグメ
ントＳA が既設セグメントＳａ側へ接近するように移動
し、セグメントＳA と既設セグメントＳａとが内面を一
致させた状態になる。その後、セグメントＳB 、セグメ
ントＳK の順に組付け、隣接するフランジ継手部３１を
ボルト３２により接合することで、１リング分のセグメ
ントリングを覆工することができる。

【００４０】このように、新設するセグメントＳA ，Ｓ
B ，ＳK が既設セグメントＳａに対して覆工直前にトン
ネル径方向に位置ズレしていてもこの位置ズレを解消し
て強力に規制できるので、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK
と既設セグメントＳａの内面の連続性を確保することが
できる。その結果、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の覆工
時に大きな土水圧荷重が作用しても、既設セグメントＳ
ａと新設するセグメントＳA ，ＳB ，ＳK の接続端部は
トンネル径方向に位置ズレすることなく安定して保持さ
れる。尚、トンネル掘進時１０本のシールドジャッキ５
により、既設セグメントＳａの前端に３つのプレスリン
グ１３を介して反力をとる場合においても接続端部はト
ンネル径方向に位置ズレすることなく安定状態に保持さ
れる。

【００４１】以上のセグメントＳA ，ＳB ，ＳK は、３
個でリング状に覆工されるものであるので、セグメント
組付け時におけるセグメントハンドリング、位置決め、
組付け、ボルト結合等の作業負荷が著しく軽減され、ト
ンネル掘削のコストを低減し工期を短縮することができ
る。しかも、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK 自体の製作費
用も、通常のセグメント（コンクリート製セグメントや
鋼製セグメント）と比較してかなり低減されるので非常
に有利である。また、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の厚
さは約１９ｍｍ程度であり、非常に薄いので、セグメン
トの厚さが小さくなった分だけ、トンネル掘削の掘削土
量が減少し、トンネル掘削の工費がかなり低減する。

【００４２】次に、前記規制機構３３に代わる、或いは
規制機構３３と併用する規制機構の変更形態について説
明する。 １〕図７〜図９に示すように、複数の規制機構３３Ａ
が、周方向適当間隔おきにセグメントＳの内周側に設け
られ。各規制機構３３Ａは、溝型材を切断してなる複数
の規制部材３６と、これら規制部材３６に挿通係合する
棒状部材３７と、複数のボルト３８とを備えている。複
数の規制部材３６は、セグメントＳA ，ＳB，ＳK の接
続端部の内面にその開口部をトンネル軸心方向に向けて
溶接されている。規制部材３６の頂壁部には、ネジ穴３
６ａと貫通孔３６ｂとが形成され、そのネジ穴３６ａに
ボルト３８（調整具に相当する）が螺合され、貫通孔３
６ｂにボルト３８が挿通されている。

【００４３】例えば断面矩形状の棒状部材３７は、トン
ネル軸心方向に並ぶ３つの規制部材３６に亙って挿通さ
れ、新設するセグメントＳA ，ＳB ，ＳK と既設セグメ
ントＳａの接続端部同士を拘束する。この棒状部材３７
には、所定の配置パターンにて複数のネジ穴３７ａが形
成されており、ネジ穴３６ａに螺合させたボルト３８が
棒状部材３７の上面に当接され、貫通孔３６ｂに装備さ
れたボルト３８がネジ穴３７ａに螺合される。尚、各セ
グメントＳA ，ＳB ，ＳK の内周面の後側接続端部に
は、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK を既設セグメントＳａ
に円滑に接続するためのガイド部材３９が周方向の適当
間隔おきに後方向きに突設されている。

【００４４】次に、規制機構３３Ａの作用について説明
する。新設するセグメントＳA の覆工に際して、このセ
グメントＳA が既設セグメントＳａよりもトンネル径方
向の内方に位置ズレしていれば、棒状部材３７を３つの
規制部材３６に挿入した状態で、新設セグメントＳA 側
のネジ穴３７ａに螺合させたボルト３８の先端部をセグ
メントＳA に当接させ、ボルト３８を螺合し続けると、
棒状部材３７に対してセグメントＳA が外側へ押圧され
るため、前記位置ズレを解消することができる。尚、棒
状部材３７と既設セグメントＳａとは複数のボルト３８
の調整等により固定関係にあるものとする。

【００４５】新設するセグメントＳA が既設セグメント
Ｓａよりもトンネル径方向の外方に位置ズレしていれ
ば、新設のセグメントＳA 側の規制部材３６のネジ穴３
６ａに螺合させたボルト３８の先端部を棒状部材３７に
当接させた状態でそのボルト３８を螺合し続けると、棒
状部材３７に対してセグメントＳA が内側へ引っ張られ
るので、前記位置ズレを解消することができる。但し、
棒状部材３７としてはボルト３８等の押圧力により撓ま
ない高剛性のものが適用される。その他前記実施形態と
同様の作用、効果を奏する。

【００４６】２〕図９に示すように、規制機構３３Ｂ
は、セグメントＳA ，Ｓａの前側の接続端部の内周面に
前方に向けて突設された略矩形状の複数の規制部材３９
と、セグメントＳａの前側接続端部の前端面に形成され
た後方程内方へいくテーパ部４０ａと、セグメントＳA
，ＳB ，ＳK の後側接続端部に形成された後方程内方
へいくテーパ部４０ｂとを有する。前記各規制部材３９
の前端には後方程外方へいくテーパ部３９ａが形成され
ている。尚、新設セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の前側の
接続端部の内周面には、前方に向けて図示のものと同様
の複数の規制部材３９が設けられている。

【００４７】前記テーパ部４０ｂを形成するため、新設
セグメントＳA ，ＳB ，ＳK を組付けてシールドジャッ
キ５により後方へ移動させる際に、テーパ部４０ａ，４
０ｂ間に砂利がかみこみにくくなるため、新設セグメン
トＳA ，ＳB ，ＳK を組付ける作業能率を高めることが
できる。新設セグメントＳA ，ＳB ，ＳK を組付けてシ
ールドジャッキ５で後方へ移動させる際に、テーパ部４
０ａ，４０ｂの案内規制作用およびテーパ部４０ｂ，３
９ａの案内規制作用で、セグメントＳA ，ＳB，ＳK と
セグメントＳａの接続端部が径方向へ位置ズレしないよ
うに強力に規制され、両セグメントの内面が確実に同一
面となる。

【００４８】次に、前記実施形態を部分的に変更する変
更形態について説明する。 １）前記実施形態ではトンネル内面を周方向に３分割し
たセグメントを用いる場合を例として説明したが、トン
ネル内面を周方向に２分割、４分割、５分割等の複数分
割した周方向長さを有する断面円弧状の鋼管分割体セグ
メントを適用してもよい。尚、３分割又は４分割が経済
性等で望ましく、その中でも３分割が最もよい。 ２）前記実施形態では複数のシールドジャッキ５により
プレスリング１３ｃを介してセグメントを移動させる場
合を例として説明したが、プレスリング１３ｃを用いる
ことなく複数のスプレッダー１３ｂでセグメントを押圧
することもある。

【００４９】３）規制機構３３Ａにおいて、規制部材３
６のネジ穴３６ａに螺合させたボルト３８の代わりに、
規制部材３６と棒状部材３７との間にくさび状の部材を
打ち込むように構成することも可能である。 ４）前記実施形態では、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の
組付け位置を順に周方向に変化させる場合を例として説
明したが、セグメントＳA ，ＳB ，ＳK の組付け位置を
周方向に変化させずに組付けてもよい。尚、その他、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態に種々の
変更を付加した形態で実施することも可能であることは
勿論である。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の鋼管分割体セグメントによれ
ば、リング状の鋼管セグメントをトンネル内周の周方向
に複数分割した周方向長さを有する断面円弧状のもので
あるので、トンネル内面の１リング分を覆工するセグメ
ント数が少ないから、セグメントのハンドリング、位置
決め、組付け、ボルト結合等の作業負荷が著しく軽減さ
れる。そして、鋼管分割体セグメントは厚さの小さなも
のであり、セグメントの厚さが小さくなった分だけ掘削
土量が少なくなり、トンネル掘削の費用を低減できる。
また、複数の規制機構を設け、トンネル軸心方向に隣接
する既設セグメントと新設セグメントの接続端部をトン
ネル径方向に位置ズレしないように規制するので、既設
セグメントと新設セグメントとの接続個所に段差が生じ
ないように同一面状に接続することができ、トンネル内
面の内観と止水性能を高めることができる。各規制機構
が、セグメントの接続端部の内面に固着されたコ字状断
面の規制部材と、セグメントの接続端部の内面に固着さ
れ規制部材に係合する係合部材とを備えているため、係
合部材を規制部材に係合させることで、簡単な構造の規
制機構により、トンネル軸心方向に隣接するセグメント
を強固に拘束する状態に規制することができる。

【００５１】

【００５２】請求項２の鋼管分割体セグメントによれ
ば、新設セグメントの接続端部が既設セグメントの接続
端部よりもトンネル径方向内側に位置ズレしていれば、
係合部材の上ガイド面が規制部材に当接してガイドし、
既設セグメントに対する新設セグメントのトンネル径方
向位置を一致させる。また、新設セグメントの接続端部
が既設セグメントの接続端部よりもトンネル径方向外側
に位置ズレしていれば、係合部材の下ガイド面が既設セ
グメントに当接してガイドし、既設セグメントに対する
新設セグメントのトンネル径方向位置を一致させる。そ
の他、請求項１と同様の効果を奏する。

【００５３】請求項３の鋼管分割体セグメントによれ
ば、各規制機構が、複数の規制部材と棒状部材と複数の
調整具とを有するので、規制部材と棒状部材との間の相
対位置関係を調整具で調整してセグメントの接続端部同
士の位置ズレを解消しつつ新設セグメントと既設セグメ
ントとを強固に拘束するので、新設セグメントがトンネ
ル径方向に位置ズレしても調整具により簡単に位置ズレ
を解消することができる。その他請求項１と同様の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の縦断
面図である。

【図２】シールド掘進機の正面図である。

【図３】図１のIII −III 線断面図である。

【図４】図３のセグメントリングの拡大図である。

【図５】図４の要部拡大図である。

【図６】図５のVI−VI線断面図である。

【図７】変更形態に係る規制機構を示す図６相当図であ
る。

【図８】図７の規制機構の要部拡大断面図である。

【図９】変更形態に係る別の規制機構を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ 掘進機本体 ２ａ 前胴 ２ｂ 後胴 ３ カッターヘッド ４ ヘッド駆動機構 ５ シールドジャッキ ６ エレクター Ｓ セグメント Ｓａ 既設セグメント ＳA ，ＳB ，ＳK 鋼管分割体セグメント ３３，３３Ａ，３３Ｂ 規制機構 ３４ 規制部材 ３５ 係合部材 ３５ａ 上ガイド面 ３５ｂ 下ガイド面 ３５ｃ 上当接面 ３５ｄ 下当接面 ３６ 規制部材 ３７ 棒状部材 ３８ ボルト ３９ 規制部材 ３９ａ テーパ部 ４０ａ，４０ｂ テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 光雄 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 坂東 幸次 東京都港区浜松町２丁目４番１号 世界 貿易センタービル 川崎重工業株式会社 東京本社内 (72)発明者 増田 敏一 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 寺本 正 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 今塩 宏之 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 川口 博行 東京都港区芝浦１丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 鹿島 竜之介 東京都港区芝浦１丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−158691（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機で掘削したトンネルの内
   面を覆工する為のセグメントにおいて、 前記セグメントは、リング状の鋼管セグメントをトンネ
   ル内周の周方向に複数分割した周方向長さを有する断面
   円弧状の鋼管分割体セグメントからなり、 トンネル軸心方向に隣接する鋼管分割体セグメントの接
   続端部同士を突き合わせ状に接続する際にセグメントの
   接続端部がトンネル径方向に位置ズレしないように規制
   する規制機構を設け、 前記各規制機構は、鋼管分割体セグメントの接続端部の
   内面に固着されたコ字状断面の規制部材と、この鋼管分
   割体セグメントの接続端部の内面に固着され鋼管分割体
   セグメントの接続の際に規制部材に係合する係合部材と
   を備えた ことを特徴とする鋼管分割体セグメント。
2. 【請求項２】 前記係合部材は、傾斜状の上ガイド面及
   び下ガイド面と、前記上ガイド面に連なり規制部材に下
   方より当接する上当接面と、前記下ガイド面に連なり相
   手側の鋼管分割体セグメントに上方より当接する下当接
   面とを有することを特徴とする請求項１に記載の鋼管分
   割体セグメント。
3. 【請求項３】 シールド掘進機で掘削したトンネルの内
   面を覆工する為のセグメントにおいて、 前記セグメントは、リング状の鋼管セグメントをトンネ
   ル内周の周方向に複数分割した周方向長さを有する断面
   円弧状の鋼管分割体セグメントからなり、 トンネル軸心方向に隣接する鋼管分割体セグメントの接
   続端部同士を突き合わせ状に接続する際にセグメントの
   接続端部がトンネル径方向に位置ズレしないように規制
   する規制機構を設け、 前記各規制機構は、鋼管分割体セグメントの接続端部の
   内面に固着されたコ字状断面の複数の規制部材と、これ
   ら規制部材に係合し鋼管分割体セグメントの接続端部同
   士を拘束する為の棒状部材と、規制部材と棒状部材との
   間の相対位置関係を調整しつつ規制部材と棒状部材とを
   接続する調整具とを備えたことを特徴とする鋼管分割体
   セグメント。