JP4664954B2 - セグメントピースの脱落防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントを構築するためのエレクターの真空把持装置の吸着力が消失してもセグメントピースの脱落及び破損を防止するセグメントピースの脱落防止装置に関するものである。

シールド工法によりトンネルを構築する際は、シールド機で掘削されたトンネルの内周面に沿ってセグメントを設置する。このセグメントを構成するセグメントピースは、シールド機のテール部に設けられたエレクターにより把持され、所定の位置に移動されてトンネル内周面に設置される。

例えば、特許文献１に示すように、エレクターでセグメントピースを把持する方法として、真空把持装置を用いてセグメントピースを吸着するとともに、セグメントに設けられた孔に円柱状のロッドを挿入する方法が開示されている。
特開２００１−２０７７９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、停電や真空ポンプの故障により吸着力が消失してもロッドだけでセグメントピースを把持できる程度にロッドの径を大きく、かつ、ロッドの長さを長くしなければならない。それに伴い、セグメントピースに設けられる孔が大きくなるので、セグメントピースの強度が低下してしまうという問題点があった。また、この問題を解決するために、ロッドの径を小さくしたり、ロッドの長さを短くすると、吸着力が消失した場合に、セグメントピースの重量でロッドが切断したり、セグメントピースの孔の周囲が破損してセグメントピースが落下してしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、エレクターの真空把持装置の吸着力が消失してもセグメントピースを確実に支持することができる脱落防止装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するため、本発明のセグメントピースの脱落防止装置は、トンネルの内周に覆工体を構成するセグメントピースを設置するためのエレクターの真空把持装置で当該セグメントピースを吸着して把持する際にセグメントピースが脱落するのを防止するセグメントピースの脱落防止装置であって、セグメントピースに、その端面からトンネルの長さ方向に設けられた孔に嵌合されるためのロッドと、前記ロッドに設けられ、前記ロッドの径外方向へ延出し、前記ロッドを前記孔に嵌合した状態でセグメントピースの前記端面に当接するつば部とを備えることを特徴とする（第１の発明）。

本発明によるセグメントピースの脱落防止装置によれば、セグメントピースに設けられた孔に嵌合されるロッドと、ロッドに設けられ、ロッドの径外方向へ延出し、ロッドを孔に嵌合するとセグメントピースの端面に当接するつば部とを備えるので、エレクターの真空把持装置でセグメントピースを把持しているときに、何らかの原因で真空把持装置の吸着力が消失しても、ロッド及びつば部でセグメントピースの重量を支持するので、ロッドが切断したり、セグメントピースの孔の周囲が破損すること無く、セグメントピースを支持することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記ロッドを前記孔内に挿脱するための挿脱手段を更に備えることを特徴とする。
本発明によるセグメントピースの脱落防止装置によれば、ロッドをセグメントピースの孔に挿脱するための挿脱手段を備えるので、ロッドの挿脱を短時間で容易にすることができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記つば部は、セグメントピースの前記端面に対して平行な断面の形状が円形又は楕円形であることを特徴とする。
本発明によるセグメントピースの脱落防止装置によれば、エレクターの真空把持装置でセグメントピースを把持し、所定の位置へ移動させているときに吸着力が消失してセグメントピースを本脱落装置で支持する状態になっても、つば部は、セグメントピースの端面に対して平行な断面の形状が円形又は楕円形で角が無いので、セグメントピースに傷をつけない。

第４の発明は、第１又は３の発明において、前記つば部は、前記ロッドの中心軸よりもトンネルの径方向外側の部分が前記端面に当接する面積が、当該中心軸よりもトンネルの径方向内側の部分が前記端面に当接する面積よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明によるセグメントピースの脱落防止装置によれば、ロッドの中心軸よりもトンネルの径方向外側の部分が端面に当接する面積が、当該中心軸よりもトンネルの径方向内側の部分が端面に当接する面積よりも大きくなるように形成されているので、トンネルの径方向外側のつば部のセグメントピースを支持する支持力が大きくなる。すなわち、セグメントピースを所定の位置へ移動させているときにトンネルの下部付近又は中部付近で吸着力が消失した場合には、セグメントピースの重量をロッド及びトンネルの径方向外側のつば部で支持することになるが、その径方向外側のつば部はセグメントピースの端面に当接する面積が大きくなるように形成されているのでセグメントピースを十分に支持することができる。一方、トンネルの上部付近で吸着力が消失した場合には、セグメントピースの重量をエレクター、ロッドの側面及びトンネルの径方向内側のつば部で支持することになるが、このときのセグメントピースの荷重の多くをエレクターが支持するので、ロッド及びつば部には大きな重量が作用しない。したがって、径方向内側のつば部を小さくすることができる。

本発明のセグメントピースの脱落防止装置により、エレクターの真空把持装置の吸着力が消失してもセグメントピースを確実に支持することができる。

以下、本発明に係るセグメントピースの脱落防止装置の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るシールド機１の側断面図である。なお、添付の図面において、本発明の説明に不要な部分の図示は省略している。図１に示すように、シールド機１は、地中を掘削するためのカッターヘッド２を備えたフード部３と、カッターヘッド２の駆動装置４、このカッターヘッド２により掘削された土砂を排出するための排土機構（図示しない）、及びシールド機１を前進させるための複数のシールドジャッキ５を備えた中胴部６と、セグメントリング７を組立てるためのエレクター８を備え、シールドジャッキ５により中胴部６と連結されたテール部１９とから構成されている。

そして、シールド機１が所定の距離だけ掘進すると、テール部１９の内方にてエレクター８を用いて、複数のセグメントピース９を環状に組付けてセグメントリング７を構築する。
図２は、本実施形態に係るセグメントピース９を連結してセグメントリング７を構築した状態を示す斜視図である。

図２に示すように、環状のセグメントリング７は、例えば、複数のセグメントピース９ａ〜９ｅをトンネル１０の周方向に連結してセグメントリングＲ２を組立て、このセグメントリングＲ２に他の複数のセグメントピース９ａ〜９ｅをトンネル１０の軸方向に連結するとともに、周方向にも連結してセグメントリングＲ３を組立て、これを繰り返すことにより構築される。

セグメントリング７は、セグメントピース９同士の周方向の連結部が、軸方向に隣接するセグメントリングＲ１、Ｒ２、Ｒ３で周方向に位置をずらした千鳥状になるように構築される。

なお、本実施形態においては、セグメントリングＲ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ５つのセグメントピース９ａ〜９ｅにて構成される場合について説明したが、５つに限定されるものではなく、トンネル１０の径、用途、設計荷重、施工性等を考慮して設計により決定される。

図３及び図４は、本実施形態に係るセグメントピース９を示す平面図及び側面図である。図３及び図４に示すように、セグメントピース９は、環状のセグメントリング７の一部を形成する曲板状のものであって、所定の厚みを有する。
セグメントピース９のトンネル軸方向の連結面のうち切羽側連結面１１には、円柱状の孔１２が坑口側に向かってトンネル軸方向に設けられている。

図５及び図６は、本実施形態に係るエレクター８及び脱落防止装置１５を示す側面図及び正面図である。

図５及び図６に示すように、エレクター８は、セグメントピース９を把持するための真空把持装置１３と、把持したセグメントピース９を移動させるための移動機構１４とを備える。
エレクター８は、セグメントピース９を真空把持装置１３で吸着することにより把持し、移動機構１４で所定の位置へセグメントピース９を移動させる。

セグメントピース９の移動時に停電や真空ポンプの故障により吸着力が消失してもセグメントピース９が脱落しないように支持するための脱落防止装置１５は、セグメントピース９に設けられた孔１２に嵌合される円柱状のロッド１６と、ロッド１６に設けられ、トンネル１０の径方向に延出し、ロッド１６を孔１２に嵌合した状態でセグメントピース９の切羽側連結面１１に当接するつば部１７と、ロッド１６を孔１２内に挿脱するための挿脱手段１８とを備える。

円柱状のロッド１６の直径は、セグメントピース９に設けられた孔１２にわずかなクリアランスで嵌合挿入できるように設計されている。また、つば部１７の取付け位置は、ロッド１６を孔１２に嵌合挿入したときにロッド１６の先端が孔１２の奥に当接するように設計されている。

つば部１７は、セグメントピース９の切羽側連結面１１に対して平行な断面の形状が円形である。なお、円形に限らず、楕円形でもよい。また、つば部１７は、円盤状に形成され、ロッド１６の中心軸よりもトンネル１０の径方向外側の外側つば部１７ａが切羽側連結面１１に当接する接触面積が、ロッド１６の中心よりもトンネル１０の径方向内側の内側つば部１７ｂが切羽側連結面１１に当接する接触面積よりも大きくなるようにロッド１６に対して偏心した状態で取付けられている。

挿脱手段１８は、ロッド１６を水平に移動させるジャッキであり、ロッド１６を図５中の右向きに移動させることによって孔１２内に嵌合挿入し、図５中の左向きに移動させることによって孔１２内から抜き出す。

エレクター８でセグメントピース９を移動する際には、まず、真空ポンプを稼動させて真空把持装置１３でセグメントピース９を吸着して把持し、移動機構１４でセグメントピース９を脱落防止装置１５の近傍に移動させるとともに、セグメントピース９の孔１２の中心軸とロッド１６の中心軸とを同軸上にセットする。

次に、図７に示すように、挿脱手段１８のジャッキによりロッド１６をセグメントピース９側に水平移動させ、図８に示すように、ロッド１６を孔１２内に挿入して嵌合させるとともに、つば部１７が切羽側連結面１１に当接するように、脱落防止装置１５をセグメントピース９に取付ける。

そして、セグメントピース９を移動機構１４にて所定の位置へ移動させ、セグメントリング７を構築する。

上述したように本実施形態のセグメントピース９の脱落防止装置１５によれば、セグメントピース９に設けられた孔１２に嵌合される円柱状のロッド１６と、ロッド１６に設けられ、ロッド１６の径外方向へ延出し、ロッド１６を孔１２に嵌合するとセグメントピース９の端面に当接するつば部１７とを備えるので、エレクター８の真空把持装置１３でセグメントピース９を把持しているときに、何らかの原因で真空把持装置１３の吸着力が消失しても、ロッド１６及びつば部１７でセグメントピース９の重量を支持するので、ロッド１６が切断したり、セグメントピース９の孔１２の周囲が破損すること無く、セグメントピース９を支持することができる。

また、エレクター８の真空把持装置１３でセグメントピース９を把持し、所定の位置へ移動させているときに吸着力が消失してセグメントピース９を脱落防止装置１５で支持する状態になっても、つば部１７は、セグメントピース９の端面に対して平行な断面の形状が円形で角が無いので、セグメントピース９に傷をつけない。

さらに、外側つば部１７ａの切羽側連結面１１に当接する接触面積が、内側つば部１７ｂの切羽側連結面１１に当接する接触面積よりも大きくなるように形成されているので、外側つば部１７ａのセグメントピース９を支持する支持力が大きくなる。すなわち、セグメントピース９を設置位置へ移動させているときにトンネル１０の下部付近又は中部付近で吸着力が消失した場合には、セグメントピース９の重量をロッド１６及び外側つば部１７ａで支持することになるが、外側つば部１７ａは切羽側連結面１１に当接する接触面積が大きくなるように形成されているのでセグメントピース９を十分に支持することができる。一方、トンネル１０の上部付近で吸着力が消失した場合には、セグメントピース９の重量をエレクター８、ロッド１６の側面及び内側つば部１７ｂで支持することになるが、このときのセグメントピース９の重量の多くをエレクター８が支持するので、ロッド１６及び内側つば部１７ｂには大きな荷重が作用せず、内側つば部１７ｂを小さくしても不都合は無い。

そして、ロッド１６をセグメントピース９の孔１２に挿脱するための挿脱手段１８を備えるので、ロッド１６の挿脱を短時間で容易にすることができる。

本実施形態に係るシールド機の側断面図である。 本実施形態に係るセグメントピースを連結してセグメントリングを構築した状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るセグメントピースを示す平面図である。 本実施形態に係るセグメントピースを示す側面図である。 本実施形態に係るエレクター及び脱落防止装置を示す側面図である。 本実施形態に係るエレクター及び脱落防止装置を示す正面図である。 本実施形態に係る脱落防止装置をセグメントピースに取付ける状態を示す図である。 本実施形態に係る脱落防止装置をセグメントピースに取付ける状態を示す図である。

符号の説明

１ シールド機
２ カッターヘッド
３ フード部
４ 駆動装置
５ シールドジャッキ
６ 中胴部
７ セグメントリング
８ エレクター
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ セグメントピース
１０ トンネル
１１ 切羽側連結面
１２ 孔
１３ 真空把持装置
１４ 移動機構
１５ 脱落防止装置
１６ ロッド
１７ つば部
１７ａ 外側つば部
１７ｂ 内側つば部
１８ 挿脱手段
１９ テール部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ セグメントリング

Claims (4)

1. トンネルの内周に覆工体を構成するセグメントピースを設置するためのエレクターの真空把持装置で当該セグメントピースを吸着して把持する際にセグメントピースが脱落するのを防止するセグメントピースの脱落防止装置であって、
   セグメントピースに、その端面からトンネルの長さ方向に設けられた孔に嵌合されるためのロッドと、
   前記ロッドに設けられ、前記ロッドの径外方向へ延出し、前記ロッドを前記孔に嵌合した状態でセグメントピースの前記端面に当接するつば部とを備えることを特徴とするセグメントピースの脱落防止装置。
2. 前記ロッドを前記孔内に挿脱するための挿脱手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のセグメントピースの脱落防止装置。
3. 前記つば部は、セグメントピースの前記端面に対して平行な断面の形状が円形又は楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントピースの脱落防止装置。
4. 前記つば部は、前記ロッドの中心軸よりもトンネルの径方向外側の部分が前記端面に当接する面積が、当該中心軸よりもトンネルの径方向内側の部分が前記端面に当接する面積よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のセグメントピースの脱落防止装置。

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