JP6253094B2 - シールド掘進機の後部作業デッキ - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機の後部作業デッキに関し、特に左右方向と上下方向に姿勢変更可能に装備し、曲進時にも左右方向の中心がトンネル中心からずれないように構成した後部作業デッキに関する。

シールド掘進機は前胴と後胴からなる胴部材を有し、後胴の内部にはセグメントを組み付けるエレクタ、組み付けたセグメントの形状を保持する形状保持装置、セグメントの組み付けに関連する作業等を行う作業者の足場となる後部作業デッキなどが装備される。

従来の通常のシールド掘進機１００の後部作業デッキ１０１は、図７に示すように、後胴１０２に固定された支柱部材１０４から後方へ片持状に張り出すように配設されている。即ち、後胴１０２の前端部分の内側に環状フレーム１０３が固定的に装備され、この環状フレーム１０３に左右１対の支柱部材１０４が装備され、後部作業デッキ１０１の前端部が左右の支柱部材１０４に固定されて後方へ片持状に延びている。前記環状フレーム１０３と支柱部材 １０４の後側近傍部にはエレクタ１０５が装備され、その後方付近には形状保持装置１０６が装備されている。

他方、特許文献１には、第１，第２掘進機を連結してなるＨ＆Ｖシールド掘進機であって、断面８字状のトンネルをスパイラル状に掘進可能なＨ＆Ｖシールド掘進機が開示されている。このＨ＆Ｖシールド掘進機の場合、第１，第２掘進機がスパイラル状に掘進する際に第１，第２掘進機が旋回しながら掘削する際に、各掘進機がその軸心回りに回転する関係上、第１，第２掘進機の後胴の内部に後部作業デッキが回転可能に夫々設けられている。

特開２０１３−１３３６５０号公報

図７に示す従来の後部作業デッキを装備したシールド掘進機の場合、シールド掘進機が曲進する場合に、掘進機後方から視て後部作業デッキは曲進方向とは反対方向に振られる。例えば、シールド掘進機が左方へ曲進した場合に後部作業デッキは掘進機後方から視て右方に振られる。そのため、後部作業デッキの左右方向中心はトンネルの中心からずれることになる。

後部作業デッキ上で作業する場合、後部作業デッキの左右方向中心とトンネルの中心とが一致していることが望ましく、前記のように曲進時に後部作業デッキが曲進方向と反対側へ振られると、後部作業デッキ上でセグメントの端部同士をボルト締結する作業などの作業性が低下する。また、下り勾配や上り勾配のあるトンネルを掘削する場合にも、後部作業デッキがトンネルの中心に対して上下にずれるため、後部作業デッキ上での作業性が低下する。

しかも、セグメントの形状保持装置等の付帯設備は、通常後部作業デッキに装備されているため、後部作業デッキの左右方向中心のトンネルの中心に対するずれが生じると、付帯設備の機能（形状保持機能等）が低下したり、操作が複雑化する等の問題が生じる。

特許文献１のＨ＆Ｖシールド掘進機の後部作業デッキも、図７に示す通常の後部作業デッキと同様に、曲進時に後部作業デッキの左右方向中心がトンネルの中心からずれるため、上記と同様の問題がある。

本発明の目的は、左右方向と上下方向に自動的に姿勢変更可能なシールド掘進機の後部作業デッキを提供すること、曲進時に左右方向中心がトンネル中心からずれることのないシールド掘進機の後部作業デッキを提供することである。

請求項１のシールド掘進機の後部作業デッキは、前胴と後胴を備えたシールド掘進機の後部作業デッキにおいて、前記後部作業デッキの前端部の左右方向中央部に設けられ、前記後部作業デッキを前記後胴に固定された環状フレームに少なくとも左右方向と上下方向に回動可能に連結する１つの回動連結部と、前記後部作業デッキの後部を支持する左右１対の後部脚と、前記１対の後部脚の下端部に夫々装備され且つトンネル内面のセグメントの底部上を転動可能な左右１対のローラ部材とを備えたことを特徴としている。

請求項２のシールド掘進機の後部作業デッキは、請求項１の発明において、前記後部作業デッキの前端部に固定された左右１対の前部脚と、この１対の前部脚の下端近傍部に架着された架橋部材とを備え、前記回動連結部は、前記架橋部材の左右方向中央部を前記環状フレームに連結することを特徴としている。

請求項３のシールド掘進機の後部作業デッキは、請求項１又は２の発明において、前記後部作業デッキの後部の左右両端部に、トンネル内面のセグメントの側面に当接又は接近状に配置された鉛直軸心回りに回動自在の１対のガイドローラを設けたことを特徴としている。

請求項４のシールド掘進機の後部作業デッキは、請求項２又は３の発明において、前記左右１対の前部脚の下端部に、前記環状フレームの底部の内周面に接近状に形成された左右１対のストッパを設けたことを特徴としている。

請求項５のシールド掘進機の後部作業デッキは、請求項１〜４の何れかの発明において、断面矩形のトンネルを掘削するシールド掘進機に装備されることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、前記のように、前記後部作業デッキの前端部の左右方向中央部を、前記環状フレームに少なくとも左右方向と上下方向に回動可能に連結する１つの回動連結部と、左右１対の後部脚と、１対の後部脚の下端部に夫々装備された左右１対のローラ部材とを備えたので、後部作業デッキが上下方向と左右方向に姿勢変更可能になり、１つの回動連結部と後部の左右１対のローラ部材で後部作業デッキが水平姿勢に保持され、直進時にも曲進時にも後部作業デッキの左右方向の中心がトンネル中心から左右方向にずれないように後部作業デッキの姿勢を適切に変更することができる。それ故、後部作業デッキ上の作業の作業性と作業能率を高めることができる。

しかも、後部作業デッキを環状フレームから後方へ片持ち状に延ばす構造ではなくなり、前端部の左右方向中央の１点と、後部の左右２点の３点で支持する構造になったため、後部作業デッキの構造強度面で有利になり、後部作業デッキを構成する諸部材の小型化を図ることができる。また、後胴を補強する支柱部材に後部作業デッキを片持ち状に連結する必要がないため、その支柱部材を小型化又は不要とすることもできる。

請求項２の発明によれば、前記のように、後部作業デッキの前端部に固定された左右１対の前部脚と、この１対の前部脚の下端近傍部に架着された架橋部材とを設け、前記回動連結部は、架橋部材の左右方向中央部を前記環状フレームに連結する。このように、後部作業デッキより上側に支柱が無い構造となっているため、当該部分に機器を配置し易い。

請求項３の発明によれば、後部作業デッキの後部の左右両端部に、トンネル内面のセグメントの側面に当接又は接近状に配置された鉛直軸心回りに回動自在の１対のガイドローラを設けたため、直進時にも曲進時にも、左側又は右側のガイドローラがトンネル内面のセグメントの側面に当接又は接近し、後部作業デッキの左右方向中心が常時トンネルの中心からずれないように自動的に姿勢変更がなされる。

請求項４の発明によれば、前記左右１対の前部脚の下端部に、前記環状フレームの底部の内面に接近状に形成した左右１対のストッパを設けたため、後部作業デッキが左方又は右方へ大きく傾いた際に、後胴とストッパとが接触し、後部作業デッキの姿勢を維持し易い。

請求項５の発明によれば、断面矩形のトンネルを掘削するシールド掘進機に装備される後部作業デッキであり、後部作業デッキの左右方向中心がトンネルの中心からずれないため、トンネルの上面のコーナー付近のセグメントの組み付けに付随するボルト締結等の作業も円滑に確実に行うことができる。

本発明の実施例に係るシールド掘進機の縦断面図である。 前記シールド掘進機の後部作業デッキの平面図である。 図１のIII −III線断面図である。 図１のIV−IV線断面図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 曲進時の図２相当図である。 従来のシールド掘進機の縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例は、矩形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機に本発明の後部作業デッキを適用した場合の一例であり、この後部作業デッキについて、図１〜図６に基づいて説明する。尚、以下の説明において、トンネル掘進方向を前方、この前方に向って左右方向を左右方向として説明する。

図１に示すように、シールド掘進機１は、前胴２ａと後胴２ｂを含む胴部材２と、この胴部材２の前端側に装備されたカッターヘッド３と、カッターヘッド３の後側且つ前胴２ａの前端部分の内側のカッターチャンバー４と、複数のシールドジャッキ５と、前胴２ａ内に装備された種々の機器（複数の中折れジャッキ、複数のカッター駆動モータを含むカッター旋回駆動機構、掘削した土砂や岩石片を排出する排土手段又は排泥手段等々）と、後胴２ｂの前端部の内面に沿うように固定された環状フレーム６と、後胴２ｂの内部とその後方側領域に配設された後部作業デッキ２０などを備えている。

更に、上記シールド掘進機１は、環状フレーム６の後方近傍に配設された旋回リング７であって複数のローラにより回転自在に支持された旋回リング７と、この旋回リング７を回転駆動する回転駆動手段（図示略）と、旋回リング７に装備されたエレクタ８であってトンネルＴの内面にセグメントＳを覆工するエレクタ８と、このエレクタ８の後側近傍において１リング分のセグメントＳの内周面を押圧用枠状体１０Ａを介して押圧することでセグメントＳの形状を保持する形状保持装置１０等を備えている。

図４に示すように、形状保持装置１０の押圧用枠状体１０Ａは４つの押圧部材１１〜１４で構成され、押圧用枠状体１０Ａの左右幅を拡大、縮小するための上下１対の第１拡縮機構１５と、押圧用枠状体１０Ａの上下幅を拡大、縮小するための左右１対の第２拡縮機構１６も設けられている。

このシールド掘進機１は、矩形断面のトンネルＴを掘削するもので、カッターヘッド３は矩形断面のトンネル掘削用の特殊構造のものであり、胴部材２は断面矩形（但し、４つの角部に丸みがある）のものである。

図１〜図３に示すように、後部作業デッキ２０は、デッキ構造２１と、左右１対の前部脚２２と、これら前部脚２２の下端部に形成された１対のストッパ２２ａと、１対の前部脚２２の下端近傍部に架着された架橋部材２３と、架橋部材２３の左右方向中央部を環状フレーム６に連結する回動連結部２４と、左右１対の後部脚２５と、左右１対のローラ部材２６と、左右１対のガイドローラ２７とを備えている。

前記デッキ構造２１は、トンネルＴの内部空間の中段高さ位置に水平に配設されている。このデッキ構造２１は、トンネルＴの左右幅の約１／３の幅の中央部デッキ２１ａと、中央部デッキ２１ａの後部側約２／３部分の左右両側に一体的形成されて左右両側へ張り出した張出しデッキ２１ｂとを有する。各張出しデッキ２１ｂの左右幅は中央部デッキ２１ａの左右幅の約１／２である。デッキ構造２１は、Ｈ型鋼からなる複数の骨部材と、デッキ構造２１の上面の全面を覆う滑り止め鋼板又はエキスパンドメタルとで構成されている。

図２に示すように、複数の骨部材は、例えば、中央部デッキ２１ａの左右両端の第１骨部材３１と、これら第１骨部材３１の前部と後端部を連結する３本の第２，第３，第４骨部材３２，３３，３４と、左右の張出しデッキ２１ｂの外端部の第５骨部材３５と、左右両側において第１，第５部材骨３１，３５を連結する３本の第６，第７，第８骨部材３６，３７，３８ とを有する。例えば、第１骨部材３１と第４骨部材３４と第８骨部材３８は、深さの大きなＨ型鋼で構成され、その他の骨部材は深さの小さなＨ型鋼で構成されている。

図１，図３に示すように、左右１対の前部脚２２は、中央部デッキ２１ａの前端の左右両端部に固定されて下方へ環状フレーム６の内周面近傍まで鉛直に延び、１対の前部脚２２の下端部には環状フレーム６の内周面に接近状に位置する１対のストッパ２２ａが形成され、これらストッパ２２ａの下端と環状フレーム６の内周面との間には小さな隙間（例えば、約５〜１０ｃｍ程度の隙間）が形成されている。そして、前記１対の前部脚２２の下端近傍部に左右方向向きの水平な架橋部材２３が架着されている。

前記回動連結部２４は、後部作業デッキ２０の前端部の左右方向中央部を、後胴２ｂに固定された環状フレーム６に少なくとも左右方向と上下方向に回動可能に連結するものであり、十文字状の連結軸部材を有する自在継手と同様の構造に構成されている。この回動連結部２４は、架橋部材２３の左右方向中央部を環状フレーム６に連結するように設けられている。

図１，図２，図５に示すように、左右１対の後部脚２５は、後部作業デッキ２０の後部を支持するものであり、１対の後部脚２５は、その上端が左右の張出しデッキ２１ｂの後端の第８骨部材３８の左右方向中央部の下面に固着されて鉛直に下方へ、トンネル内面のセグメントＳの底部の上面近くまで延びている。 左右１対のローラ部材２６は、１対の後部脚２５の下端部に夫々装備され且つトンネル内面のセグメントＳの底部上を前後方向に転動可能に構成されている。ここで、左右１対のローラ部材２６を、例えばキャスター輪と同様のローラ部材に構成して、セグメントＳの底部上を前後方向を含む種々の方向に転動可能に構成してもよい。

各後部脚２５の下端に角筒状のローラ支持金具２６ａが固定され、各ローラ部材２６は、ローラ支持金具２６ａに左右方向向きの水平な軸部材２６ｂを介して回転可能に装着されている。尚、ローラ部材２６は、金属、合成樹脂、硬質ゴム等で構成される。

後部作業デッキ２０の後部の左右両端部に、１対のガイドローラ２７が設けられており、トンネル内面のセグメントＳの側面に当接させて配置され且つ鉛直軸心回りに回動自在のものである。左右の第５骨部材３５の後端部の外面に外側へ水平に所定長さ突出する突出部材２７ａが夫々設けられ、各突出部材２７ａに角筒状のローラ支持金具２７ｂが固定され、各ガイドローラ２７は、ローラ支持金具２７ｂに鉛直な軸部材２７ｃを介して回転可能に装着されている。尚、ガイドローラ２７は、トンネル内面のセグメントＳの側面に近接状に配置してもよい。また、ガイドローラ２７は、金属、合成樹脂、硬質ゴム等の何れか１又は複数の材料で構成される。

上記のシールド掘進機１の後部作業デッキ２０の作用、効果について説明する。
後部作業デッキ２０の前端部の左右方向中央部を、環状フレーム６に少なくとも左右方向と上下方向に回動可能に連結する１つの回動連結部２４と、左右１対の後部脚２５と、１対の後部脚２５の下端部に夫々装備された左右１対のローラ部材２６とを備えたので、後部作業デッキ２０が上下方向と左右方向に姿勢変更可能になり、１つの回動連結部２４と後部の左右１対のローラ部材２６で後部作業デッキ２０が３点支持にて水平姿勢に保持され、直進時にも図６に示す曲進時にも後部作業デッキ２０の左右方向の中心がトンネル中心から左右方向にずれないように後部作業デッキ２０の姿勢を適切に変更することができる。それ故、後部作業デッキ２０上の作業の作業性と作業能率を高めることができる。

しかも、環状フレーム６に固定した支柱部材から後部作業デッキ２０を後方へ片持ち状に延ばす構造ではなく、後部作業デッキ２０の前端部の左右方向中央の１点と、後部の左右２点の３点で支持する構造になったため、後部作業デッキ２０の構造強度面で有利になり、後部作業デッキ２０を構成する骨部材３１〜３８の小型化を図ることができる。また、後胴２ｂを補強する支柱部材に後部作業デッキ２０を片持ち状に連結する必要がないため、その支柱部材を小型化又は不要とすることができる。

後部作業デッキ２０の前端部に固定された左右１対の前部脚２２と、この１対の前部脚２２の下端近傍部に架着された架橋部材２３とを設け、回動連結部２４は、架橋部材２３の左右方向中央部を環状フレーム６に連結する。
そのため、後胴２ｂの内周付近に配置した環状フレーム６に回動連結部２４を介して後部作業デッキ２０を連結することができるから、後胴２ｂ内空間の中段領域に後部作業デッキ２０を連結するための支柱部材等を配置する必要がない。このように、後部作業デッキより上側に支柱が無い構造となっているため、当該部分に機器を配置し易い。

後部作業デッキ２０の後部の左右両端部に、トンネル内面のセグメントＳの側面に当接状に配置された鉛直軸心回りに回動自在の１対のガイドローラ２７を設けたため、直進時にも、図６に示す曲進時にも、左側又は右側のガイドローラ２７がトンネル内面のセグメントの側面に当接するため、後部作業デッキ２０の左右方向中心が常時トンネルＴの中心からずれないように自動的に姿勢変更がなされる。

左右１対の前部脚２２の下端部に、環状フレーム６の底部の内周面に接近状に配設した左右１対のストッパ２２ａを設けたため、後部作業デッキ２０の前部が左方又は右方へ傾くのを防止することができる。

断面矩形のトンネルＴを掘削するシールド掘進機１に装備される後部作業デッキ２０であり、後部作業デッキ２０の左右方向中心がトンネルＴの中心からずれないため、トンネルＴの上面の左右のコーナー付近のセグメントの組み付けに付随するボルト締結等の作業も円滑に確実に行うことができる。

前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）本発明の後部作業デッキ２０は、断面円形のトンネルを掘削するシールド掘進機にも同様に適用することができる。

２）前部脚２２と架橋部材２３とを省略し、デッキ構造２１の前端の左右方向中央部を環状フレーム６に設けた支柱部材に左右方向と上下方向に回動可能に連結する回動連結部を設けてもよい。
３）後部作業デッキ２０の構造や平面視の形状は、前記実施例のものに限定されるものではなく、種々の構造や形状の後部作業デッキに本発明を適用することができる。

４）ガイドローラ２７は、デッキ構造２１の後端部に限らず、デッキ構造２１の後部(後半部)の左右両端部に設ければよい。
５）前記ガイドローラ２７をセグメントＳの側面に当接状に配置する場合には、ガイドローラ２７を左右方向へ小ストローク可動に装備して圧縮スプリングにより弾性付勢する構造にしてもよい。この場合、セグメントＳの組み付け誤差やセグメントＳの内側への変形に対処可能である。
６）前記ガイドローラ２７はセグメントＳの側面に所定の隙間を空けて近接する状態に設けることもできる。この場合、セグメントＳの組み付け誤差やセグメントＳの内側への変形に対処可能である。
７）その他、当業者であれば、前記実施例に種々の変更を付加した形態で本発明を実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明は、トンネルを掘削する種々のシールド掘進機に適用可能な後部作業デッキを提供するものである。

１ シールド掘進機
２ａ 前胴
２ｂ 後胴
６ 環状フレーム
２０ 後部作業デッキ
２２ 前部脚
２２ａ ストッパ
２３ 架橋部材
２４ 回動連結部
２５ 後部脚
２６ ローラ部材
２７ ガイドローラ

Claims (5)

1. 前胴と後胴を備えたシールド掘進機の後部作業デッキにおいて、
   前記後部作業デッキの前端部の左右方向中央部に設けられ、前記後部作業デッキを前記後胴に固定された環状フレームに少なくとも左右方向と上下方向に回動可能に連結する回動連結部と、
   前記後部作業デッキの後部を支持する左右１対の後部脚と、
   前記１対の後部脚の下端部に夫々装備され且つトンネル内面のセグメントの底部上を転動可能な左右１対のローラ部材とを備えたことを特徴とするシールド掘進機の後部作業デッキ。
2. 前記後部作業デッキの前端部に固定された左右１対の前部脚と、この１対の前部脚の下端近傍部に架着された架橋部材とを備え、
   前記回動連結部は、前記架橋部材の左右方向中央部を前記環状フレームに連結することを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機の後部作業デッキ。
3. 前記後部作業デッキの後部の左右両端部に、トンネル内面のセグメントの側面に当接又は接近状に配置された鉛直軸心回りに回動自在の１対のガイドローラを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘進機の後部作業デッキ。
4. 前記左右１対の前部脚の下端部に、前記環状フレームの底部の内周面に接近状に形成された左右１対のストッパを設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のシールドの後部作業デッキ。
5. 断面矩形のトンネルを掘削するシールド掘進機に装備されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のシールド掘進機の後部作業デッキ。