JP7232154B2 - 断面拡大セグメント、及び、断面拡大システム - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルの断面変化点に設置される断面拡大セグメントに関するものである。

従来から、下水道、電力ケーブル、道路トンネルなどを掘削するために、シールド機や推進機を含む掘削機が使用されている。掘削機は、一般に、カッターヘッドを回転させながら掘進していく。そのため、掘削された断面は基本的に円形であり、その外径（掘削径）も一定となる。

ところで、近年、例えば電力ケーブル洞道や上下水道トンネルの分岐・接合箇所や、鉄道トンネルの駅部や、道路トンネルの非常駐車帯などにおいて、断面を途中で拡大・縮小する必要が生じることがある。例えば、下水道では、下流に行くにしたがって水量が増し、大きな断面が必要になる。この場合、上流から掘進すると下流に行くにしたがって断面を拡大する必要がある。このように途中で断面を拡大・縮小するためには、立坑を設置して掘削機を途中で取り替える方法や、１台の掘削機を継続して使用しつつ断面を拡大する方法がある。しかし、前者の立坑を設置して掘削機を取り替える工法では、立坑を掘削する必要があることに加え、掘削機を２台準備し、さらに掘削機を入れ替える作業も必要となる、という課題があった。

後者の掘削機の断面を拡大又は縮小可能な掘削機としては、具体的には以下に示す工法が知られている。すなわち、例えば、特許文献１には、掘削機の外筒部の一部をラップさせておき、掘削中にこのラップ部を伸縮させることで掘削断面の拡大を掘進と同時に行う工法が知られている（特許文献１参照）。

さらに、掘削断面の変化部には、一般部のセグメントと異なる特殊なセグメントが必要となるところ、例えば特許文献２には、設置済みのセグメントの一部をトンネル円周方向に押し広げるようにして拡大する断面拡大セグメントが開示されている。

特許第４１７６５１６号公報 特開２００１－８２０８８号公報

しかしながら、この特許文献２の断面拡大セグメントには、断面変化部に拡大用のセグメントを設置することは記載されているものの、断面変化部に生じる空隙を鋼製ライナーで埋める様になっている。したがって、１リングの間で大きく断面を変化させることができない。

そこで、本発明は、トンネル軸方向切羽側に向かって断面が拡大する断面変化点において断面拡大後の鋼殻と小径部のセグメントの間に生じる妻面の土圧・水圧を支持することのできる、断面拡大セグメントと、この断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、第１の発明の断面拡大セグメントは、シールドトンネルの断面変化点に設置される断面拡大セグメントであって、略円筒状に組み立てられて、断面変化点において小径側となる、小径部と、断面変化点において段差面を覆う妻部であって、前記小径部に対してトンネル軸方向切羽側に重ね合わされて、トンネル半径方向外向きにスライド移動可能に構成される、妻部と、前記小径部と前記妻部の間に形成されるスライド機構と、を備えている。

また、第２の発明の断面拡大セグメントは、前記妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットを有し、前記妻部ユニットは、拡大前は、隣接する妻部ユニット間でトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合わされ、前記妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されて、ラップ長が短くなるように展開される。

また、第３の発明の断面拡大セグメントは、前記妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットであって、各妻部ユニットはトンネル円周方向に重ね合される第１妻部ユニット片と第２妻部ユニット片とから構成される、妻部ユニットを有し、前記妻部ユニットは、拡大前は、トンネル円周方向に互いに当接するように並設されるとともに、前記第１妻部ユニット片と前記第２妻部ユニット片とはトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合され、前記妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されるとともに、前記第１妻部ユニット片と前記第２妻部ユニット片とは、ラップ長が短くなるように展開される。

また、第４の発明の断面拡大セグメントは、前記スライド機構は、前記小径部又は前記妻部のいずれか一方に形成された長孔と、前記小径部又は前記妻部のいずれか他方に形成されて前記長孔に挿入されるピンと、から構成される。

また、第５の発明の断面拡大セグメントは、前記スライド機構の前記長孔には、前記長孔の開口面を閉塞し、かつ、前記ピンとともに移動するように構成されたシャッター部材が設置される。

また、第６の発明の断面拡大セグメントは、前記スライド機構は、前記小径部又は前記妻部の一方に形成されたガイドレールと、他方に形成されて前記ガイドレールが挿入されるガイド溝と、から構成される。

また、第７の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、シールド機の鋼殻に連結する連結装置をさらに備えている。

また、第８の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、トンネル半径方向外向きに押し出すジャッキをさらに備えている。

また、第９の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、トンネル円周方向に回転しながら１つずつ選択してトンネル半径方向外向きに押し出す回転カム装置をさらに備えている。

このように、第１の発明の断面拡大セグメントは、小径部と、小径部に対してトンネル軸方向切羽側に重ね合わされて、トンネル半径方向外向きにスライド移動可能に構成される、妻部と、小径部と妻部の間に形成されるスライド機構と、を備えている。第１の発明の断面拡大セグメントのこのような構成によれば、妻部をトンネル半径方向外向きにスライド移動させることによって、断面変化点において妻面の土圧・水圧を支持することができる。

また、第２の発明の断面拡大セグメントは、妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットを有し、妻部ユニットは、拡大前は、隣接する妻部ユニット間でトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合わされ、妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されて、ラップ長が短くなるように展開される。第２の発明の断面拡大セグメントのこのような構成によれば、簡易な構成によって隙間なく展開できる妻部となる。

また、第３の発明の断面拡大セグメントは、妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットであって、各妻部ユニットはトンネル円周方向に重ね合される第１妻部ユニット片と第２妻部ユニット片とから構成される、妻部ユニットを有し、妻部ユニットは、拡大前は、トンネル円周方向に互いに当接するように並設されるとともに、第１妻部ユニット片と第２妻部ユニット片とはトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合され、妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されるとともに、第１妻部ユニット片と第２妻部ユニット片とは、ラップ長が短くなるように展開される。第３の発明の断面拡大セグメントのこのような構成によれば、簡易な構成によって隙間なく展開できる妻部となる。

また、第４の発明の断面拡大セグメントは、スライド機構は、小径部又は妻部のいずれか一方に形成された長孔と、小径部又は妻部のいずれか他方に形成されて長孔に挿入されるピンと、から構成されるため、小径部を固定した状態で、長孔の延びる方向に沿って妻部をスライド移動させることができる。

また、第５の発明の断面拡大セグメントは、スライド機構の長孔には、長孔の開口面を閉塞し、かつ、ピンとともに移動するように構成されたシャッター部材が設置されるため、スライド移動された後に、妻面に接する地山から妻部内への肌落ち、湧水の妻部内への浸入を防止できる。

また、第６の発明の断面拡大セグメントは、スライド機構は、小径部又は妻部の一方に形成されたガイドレールと、他方に形成されてガイドレールに挿入されるガイド溝と、から構成されているため、小径部を固定した状態で、妻部のガイドレール、又は、妻部のガイド溝の延びる方向に沿って妻部をスライド移動させることができる。

また、第７の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、妻部の妻部ユニットを、シールド機の鋼殻に連結する連結装置をさらに備えているため、鋼殻を拡大することで、同時に妻部ユニットをスライド移動させることができる。

また、第８の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、妻部の妻部ユニットを、トンネル半径方向外向きに押し出すジャッキをさらに備えているため、ジャッキによって妻部ユニットを押し出すことで妻部ユニットをスライド移動させることができる。

また、第９の発明の断面拡大システムは、上述したいずれかの断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、妻部の妻部ユニットを、トンネル円周方向に回転しながら１つずつ選択してトンネル半径方向外向きに押し出す回転カム装置をさらに備えているため、各妻部ユニットを比較的に小さい力で押し出してスライド移動させることができる。

掘削径を縮小した状態の掘削機の縦断面図である。 掘削径を縮小した状態の掘削機の横断面図である。 掘削径を拡大した状態の掘削機の縦断面図である。 掘削径を拡大した状態の掘削機の横断面図である。 実施例１の断面拡大セグメントの構成を説明する拡大前のトンネル軸方向切羽側から見た斜視図である。 実施例１の断面拡大セグメントの構成を説明する拡大後のトンネル軸方向切羽側から見た斜視図である。 実施例１の断面拡大セグメントの各妻部ユニットを拡大した拡大斜視図である。（ａ）は上端妻部ユニットであり、（ｂ）は中間妻部ユニットであり、（ｃ）は下端妻部ユニットである。 小径部と妻部の間に形成されるスライド機構の断面図である。 長孔の開口面を閉塞するシャッター部材の斜視図である。 妻部ユニットと鋼殻の連結装置の斜視図である。 妻部ユニットを押し出すジャッキの斜視図である。 妻部ユニットを押し出す回転カム装置の斜視図である。 実施例２の断面拡大セグメントの構成を説明する拡大前のトンネル軸方向坑口側から見た斜視図である。 実施例２の断面拡大セグメントの構成を説明する拡大後のトンネル軸方向坑口側から見た斜視図である。 実施例２の断面拡大セグメントの妻部ユニットを拡大した拡大斜視図である。（ａ）は上端妻部ユニットであり、（ｂ）は中間妻部ユニットであり、（ｃ）は下端妻部ユニットである。 ガイドレールとガイド溝から構成されるスライド機構の断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例においては、掘削機としてシールド機１を備えるシールド工法を例として説明するが、これに限定されるものではない。

＜構成＞
（シールド機の全体構成）
まず、図１～図４を用いて本実施例の掘削機としてのシールド機１の全体構成を説明する。シールド機１は、全体として円筒形の切羽側の前胴部１Ａ（フード部及びガーダー部）と坑口側の後胴部１Ｂ（テール部）とから構成される。そして、本実施例のシールド機１は、掘削径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された切削用回転体としてのカッターヘッド２０と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された隔壁３０と、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成された鋼殻４０（４０Ａ、４０Ｂ）と、を備えている。

切削用回転体としてのカッターヘッド２０は、センターシャフト１１によって支持されており、センターシャフト１１をカッターモータ１２で回転駆動することで、回転するように構成されている。

隔壁３０は、切羽の安定を図るための泥土又は泥水の圧力を保持するために、フード部（シールド本体の先端部）とガーダー部（シールド本体の中間部）との間に設置される。

鋼殻４０は、シールド機１本体の外板部を構成しており、シールド機１外部からの土や地下水の流入を防止し、内部の装置群や作業空間を保護している。鋼殻４０は、前胴部１Ａに対応する前鋼殻４０Ａと後胴部１Ｂに対応する後鋼殻４０Ｂとから構成される。

ここにおいて、本実施例の鋼殻４０は、複数の円筒殻片４１、・・・と、複数の円筒殻片４１、・・・を支持する複数の支柱ジャッキ４２、・・・と、から構成され、隣接する円筒殻片４１、・・・を中心に対して傾けて重ね合わせつつ支柱ジャッキ４２、・・・を伸縮させることによって、外径を任意の比率で拡大又は縮小できるように構成されている。

この他、シールド機１は、図１、図３に示すように、シールド機１を切羽方向に推進させるシールドジャッキ１３、セグメントを所定の形状に組み立てるエレクタ１４、曲線施工や姿勢制御を実施するための中折れジャッキ１５、排土装置であるスクリューコンベア１６などの装置群を備えている。

上述してきたように、シールド機１は、装置群を用いて地山を掘削してトンネル構造物を構築する。例えば、土圧式シールド工法の場合、カッターヘッド２０によって掘削した土砂を切羽と隔壁３０の間に充満させ、必要に応じて添加剤を注入し、土圧によって切羽の安定を図りながら掘進し、隔壁３０を貫通して設置されているスクリューコンベア１６で排土していく。

その後、シールドジャッキ１３を部分的に解放しながら、エレクタ１４によってセグメントをリング状に組み立てる（一次覆工）。さらに、裏込め注入や、必要に応じて二次覆工を施して、トンネル構造物が完成する。以下、図５～図１２を用いて、本実施例の断面拡大セグメント５０の構成を説明する。

（断面拡大セグメントの構成）
本実施例の断面拡大セグメント５０は、シールドトンネルの断面を相対的に小径の円形断面から大径の円形断面へと不連続に拡大する箇所である断面変化点に設置される。断面拡大セグメント５０は、略円筒状に組み立てられて、断面変化点において小径側を構成する小径部６０と、断面変化点において段差面（妻面）を覆う妻部７０と、小径部６０と妻部７０の間に介在するスライド機構８０と、を備えている。すなわち、坑口側から切羽側に向かって、小径部６０、妻部７０の順に配置され、この小径部６０と妻部７０は別体として構成されている。

小径部６０は、図５、図６に示すように、複数の円筒殻片である小径部ユニット（６１、６２、６３）をトンネル円周方向に連続的に当接させることで、全体として略円筒形状に組み立てられる。小径部ユニット（６１、６２、６３）は、最上端部に配置される上端小径部ユニット６１と、最下端部に配置される下端小径部ユニット６３と、中間に配置される複数の中間小径部ユニット６２と、から構成される。

上端小径部ユニット６１は、後述する上端妻部ユニット７１を坑口側から支持するために、上端妻部ユニット７１の背面形状に沿うように、切羽側に浅いＶ字状の凹部を有するように構成されている。一方、下端小径部ユニット６３は、後述する下端妻部ユニット７３を坑口側から支持するために、下端妻部ユニット７３の背面形状に沿うように、切羽側に浅いＶ字状の凸部を有するように構成されている。中間小径部ユニット６２は、後述する中間妻部ユニット７２を坑口側から支持するために、中間妻部ユニット７２の重なり合う背面形状に沿うように、切羽側が斜めに傾斜するように構成されている。

さらに、上端小径部ユニット６１は、上端妻部ユニット７１をトンネル半径方向外向きにスライド移動可能に保持し、中間小径部ユニット６２は、中間妻部ユニット７２をトンネル半径方向外向きにスライド移動可能に保持し、下端小径部ユニット６３は、下端妻部ユニット７３をトンネル半径方向外向きにスライド移動可能に保持するようにされている。すなわち、各小径部ユニット（６１、６２、６３）と、各妻部ユニット（７１、７２、７３）との間には、それぞれスライド機構８０が構成されている。

妻部７０は、図５、図６に示すように、複数の扇形片（中心側を取り除いた扇形状）又は台形片である妻部ユニット（７１、７２、７３）をトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合わせることで、全体として略ドーナツ板形状に組み立てられる。妻部ユニット（７１、７２、７３）は、最上端部に配置される上端妻部ユニット７１と、最下端部に配置される下端妻部ユニット７３と、中間に配置される複数の中間妻部ユニット７２と、から構成される。

そして、上端妻部ユニット７１のトンネル円周方向外側のトンネル軸方向坑口側には、１番目の中間妻部ユニット７２がトンネル円周方向に重ね合わされている。同様に、この１番目の中間妻部ユニット７２のトンネル軸方向坑口側には、２番目の中間妻部ユニット７２がトンネル円周方向に重ね合わされている。そして、最終的に下端部では、中間妻部ユニット７２のトンネル軸方向坑口側に、下端妻部ユニット７３が重ね合わされる。

ここにおいて、妻部７０を構成する上端妻部ユニット７１は、図７（ａ）に示すように、全体としてヘの字型に屈曲された板状部材であり、トンネル半径方向に延びる中心線（１２時の位置）からトンネル軸方向切羽側に向かって左右に張り出す２つの台形部７１０、７１０から構成される。上端妻部ユニット７１には、中心線に沿って延びる長孔８２が設けられている。中間妻部ユニット７２は、図７（ｂ）に示すように、全体として台形の板状部材であり、トンネル半径方向に沿って長孔８２が設けられている。下端妻部ユニット７３は、図７（ｃ）に示すように、全体としてヘの字型に屈曲された板状部材であり、トンネル半径方向に延びる中心線（６時の位置）からトンネル軸方向坑口側に向かって左右に張り出す２つの平行四辺形部７３０、７３０から構成される。さらに、下端妻部ユニット７３には、中心線に沿って延びる長孔８２が設けられている。

そして、本実施例のスライド機構８０は、図７（ａ）～（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、小径部６０側に設置されるピン８１と、妻部７０側に形成される長孔８２と、から構成される。すなわち、各小径部ユニット（６１、６２、６３）には、トンネル軸方向切羽側にピン８１が突設される。他方、各妻部ユニット（７１、７２、７）には、トンネル半径方向に（すなわち、放射状に）延びる長孔８２が坑口側を向くように形成される。

そして、図８（ａ）に示すように、拡大前には、小径部ユニット（６１、６２、６３）に固定されたピン８１は、妻部ユニット（７１、７２、７３）がトンネル半径方向内側に位置しているため、長孔８２のトンネル半径方向外側に位置する。そして、図８（ｂ）に示すように、拡大後には、小径部ユニット（６１、６２、６３）に固定されたピン８１は、妻部ユニット（７１、７２、７３）がトンネル半径方向外側に移動しているため、長孔８２のトンネル半径方向内側に位置する。すなわち、後述するように、妻部ユニット（７１、７２、７３）は、トンネル半径方向外向きに押し出されることで、小径部ユニット（６１、６２、６３）に対して相対的にトンネル半径方向外向きに移動する。したがって、妻部７０全体としては、拡大前の小径のドーナツ板形状から、拡大後の大径のドーナツ板形状へと、円形の外径を保持したままで半径が大きくなるように放射状に拡大することになる。

そして、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例の断面拡大セグメント５０のスライド機構８０の長孔８２には、この長孔８２の開口面を閉塞し、かつ、ピン８１とともに移動するように構成されたシャッター部材８３が設置されている。より詳細に言うと、長孔８２の内部には、Ｕ字ガイド８４が設置されており、可撓性を有するシャッター部材８３が移動しやすいように誘導している。したがって、ピン８１に固定されたシャッター部材８３は、ピン８１のトンネル半径方向外向きのスライド移動に追従するように移動して、地山側に露出した長孔８２の開口面を閉塞するようになっている（図８（ｂ）も参照）。

シャッター部材８３の構造及び材質は、遮水性を有し、Ｕ字ガイド８４に沿って引き出されるように、長孔８２に平行な方向（トンネル半径方向）の剛性は小さく、かつ、長孔８２に作用する土水圧を支持できるように、長孔８２に直交する方向（トンネル周方向）及びピン８１に平行な方向（トンネル軸方向）の剛性が十分大きなものとすることが好ましい。具体的には、履帯、又は、板を波状に、若しくは、連結した鋼矢板のように連続的に折り曲げた形状により、この剛性を得ることが可能である。なお、履帯のように部材間に隙間がある場合、止水のためにシャッターの地山に面する側（外側）又は内側に、遮水シートを張り付けてシャッターの母材と連動することで止水性を確保することが好ましい。この他、長孔８２の面に沿ってスライドし、作用する土水圧を支持構成、例えば、シャッター部材８３を円柱に巻き取る、又は雨戸の戸袋の様にシャッター部材８３を板状のまま収納する構成であれば、ガイドはＵ字型に限定されず、長孔８２の背面に存在すればよい。
なお、前述した履帯の形状については、遮水シート貼付による止水が必要になることから、履帯に貼り付けられた遮水シートが水圧に抵抗する時に履帯が遮水シートの受ける圧力を保持するよう、例えば、腕時計のバンドのように、略楕円柱で、かつ、柱方向に貫通する円形の穴を２箇所に有する複数の略楕円柱からなり、その円形の穴に、円柱状の通し棒を通して千鳥状に連結された履帯のような、貼り付け面が平滑な形状とすることが好ましい。

（断面拡大システム－駆動源について－）
次に、図１０～図１２を用いて、スライド機構８０を使用した３つの断面拡大システムＳについて説明する。すなわち、図１０を用いて鋼殻４０に連結する第１のケースについて説明し、図１１を用いて専用のジャッキを使用する第２のケースについて説明し、図１２を用いて回転カム装置を使用する第３のケースについて説明する。

第１のケースでは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、断面拡大システムＳは、妻部の妻部ユニット（７１、７２、７３）を、シールド機の鋼殻４０に連結する連結装置７４をさらに備えている。連結装置７４は、妻部ユニット（７１、７２、７３）から延びるブラケット７４ａと、ブラケット７４ａを鋼殻４０（円筒殻片４１）に固定する固定手段としてのボルト７４ｂと、から構成される。このため、支柱ジャッキ４２によって円筒殻片４１をトンネル半径方向外向きに押し出すことによって、円筒殻片４１に固定された妻部ユニット（７１、７２、７３）もトンネル半径方向外向きに移動して拡径するようになる。すなわち、拡径する駆動源としては、支柱ジャッキ４２を間接的に使用していることになる。

第２のケースでは、図１１に示すように、断面拡大システムＳは、妻部の妻部ユニット（７１、７２、７３）を、トンネル半径方向外向きに押し出す専用のジャッキ７５さらに備えている。このため、専用のジャッキ７５によって直接的に妻部ユニット（７１、７２、７３）をトンネル半径方向外向きに押し出すことによって拡径している。すなわち、拡径する駆動源として、専用のジャッキ７５を直接的に使用している。ジャッキ７５は、図１１に示されている上下方向の他、セグメントの妻部７０（７１、７２、７３）の１個につきジャッキ７５を１基接続してトンネル半径方向外側に移動し拡径させる。ただし、隣接する数個の妻部を束ねて、束ねた妻部の群につき一基のジャッキ７５を用いてトンネル半径方向外向きに移動し拡径させてもよい。

第３のケースでは、図１２に示すように、断面拡大システムＳは、妻部の妻部ユニット（７１、７２、７３）を、回転しながら１つずつ選択してトンネル半径方向外向きに押し出す回転カム装置７６をさらに備えている。回転カム装置７６は、回転する円形部７６ａと、円形部７６ａの一部を切り欠いて設置したジャッキ７６ｂと、ジャッキ７６ｂによってトンネル半径方向外向きに押し出されるカム部７６ｃと、から構成される。そして、円形部７６ａを妻部ユニット（７１、７２、７３）１つ分だけ回転させて、妻部ユニット（７１、７２、７３）を１つずつ押し出していく。したがって、拡径する駆動源としては、回転カム装置７６のジャッキ７６ｂを使用しており、個々の妻部ユニット（７１、７２、７３）を１つずつ押し出していくことに特徴がある。

以下、図１３～図１５を用いて、実施例１とは別の形態の断面拡大セグメント５０Ａについて説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

本実施例の断面拡大セグメント５０Ａは、実施例１と略同様に、小径部６０と、断面変化点において段差面（妻面）を覆う妻部９０と、小径部６０と妻部９０の間に介在するスライド機構８０と、を備えている。本実施例では、小径部６０及び妻部９０が、実施例１の妻部７０と異なる構成を有している。以下、小径部６０及び妻部９０の構成について説明する。

小径部６０は、図１３、図１４に示すように、トンネル円周方向に隣接する複数の小径部ユニット６１、・・・から構成されている。そして、各小径部ユニット６１には、トンネル半径方向に延びる溝が設けられており、この溝に妻部ユニット９１～９３の凸条が嵌合されて、妻部ユニット９１～９３がトンネル半径方向にスライド移動可能になっている。この溝と凸条の向きは反対、すなわち、小径部ユニットに凸条が設けられ、妻部ユニットに溝が設けられてもよい。

妻部９０は、図１３、図１４に示すように、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニット９１～９３であって、トンネル円周方向に互いに重ね合される、上端妻部ユニット９１と、複数の中間妻部ユニット９２と、下端妻部ユニット９３と、から構成される。これらの各妻部ユニット９１～９３は、トンネル半径方向外向きにスライド移動するとともに、トンネル円周方向に開くようになっている。

すなわち、この妻部ユニット９１～９３は、拡大前は、図１３に示すように、トンネル円周方向に互いに当接するように並設されている。各妻部ユニット９１～９３のユニット片９１ａ、９１ｂ、９２ａ，９２ｂ（９３）はトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して、最も接近した状態（最もラップ長が長い状態）で重ね合されている。

一方、妻部ユニット９１～９３は、拡大後は、図１４に示すように、トンネル半径方向外向きにスライド移動される。各妻部ユニット９１～９３のユニット片９１ａ、９１ｂ、９２ａ，９２ｂ（９３）は、互いに離れるようにしてトンネル円周方向にスライド移動して、ラップ長が短くなるように、最も離間した状態へと展開される。

より具体的に言うと、上端妻部ユニット９１は、トンネル半径方向外向きにスライド移動する第1ユニット片９１ａと、第１ユニット片９１ａに対してトンネル円周方向に互いに離間する向きにスライド移動する２つの第２ユニット片９１ｂ、９１ｂと、から構成される。第１ユニット片９１ａのトンネル軸方向坑口側には、トンネル半径方向に延びる凸条が形成され、小径部ユニット６１に形成される溝（トンネル半径方向に延びる）に嵌合することで、トンネル半径方向にスライド移動可能となっている。第２ユニット片９１ｂの第１ユニット片９１ａと接するトンネル軸方向坑口側にはトンネル円周方向に延びる溝が形成され、第１ユニット片９１ａに形成される凸条（トンネル円周方向に延びる）に嵌合することで、トンネル円周方向にスライド移動可能となっている。さらに、第２ユニット片９１ｂには、隣接する中間妻部ユニット９２に接する側にトンネル軸方向に延びる２つの溝が形成され、中間妻部ユニット９２の第１ユニット片９２ａに形成される２つの凸条（トンネル軸方向に延びる）と係合するようになっている。

中間妻部ユニット９２は、トンネル半径方向外向きにスライド移動する第1ユニット片９２ａと、第１ユニット片９２ａに対してトンネル円周方向に離間する向きにスライド移動する第２ユニット片９２ｂと、から構成される。第１ユニット片９２ａのトンネル軸方向坑口側には、トンネル半径方向に延びる凸条が形成され、小径部ユニット６１に形成される溝（トンネル半径方向に延びる）に嵌合することで、トンネル半径方向にスライド移動可能となっている。さらに、第１ユニット片９２ａには、隣接する中間妻部ユニット９２（又は上端妻部ユニット９１）に接する側にトンネル軸方向に延びる２つの凸条が形成され、隣接する中間妻部ユニット９２（又は上端妻部ユニット９１）の第２ユニット片９２ｂ（９１ｂ）と係合するようになっている。第２ユニット片９２ｂの第１ユニット片９２ａと接するトンネル軸方向坑口側にはトンネル円周方向に延びる２つの溝が形成され、第１ユニット片９２ａに形成される２つの凸条（トンネル円周方向に延びる）に嵌合することで、トンネル円周方向にスライド移動可能となっている。さらに、第２ユニット片９２ｂには、隣接する中間妻部ユニット９２（又は下端妻部ユニット９３）に接する側にトンネル軸方向に延びる２つの溝が形成され、隣接する中間妻部ユニット９２の第１ユニット片９２ａ（９３）に形成される２つの凸条と係合するようになっている。

下端妻部ユニット９３のトンネル軸方向坑口側には、トンネル半径方向に延びる凸条が形成され、小径部ユニット６１に形成される溝（トンネル半径方向に延びる）に嵌合することで、トンネル半径方向にスライド移動可能となっている。下端妻部ユニット９３には、隣接する中間妻部ユニット９２に接する側にトンネル軸方向に延びる２つの凸条が形成され、隣接する中間妻部ユニット９２の第２ユニット片９２ｂと係合するようになっている。

上述してきたように、各妻部ユニット９１、９２、（９３）は、第１妻部ユニット片（９１ａ、９２ａ）と、第２妻部ユニット片（９１ｂ、９１ｂ、９２ｂ）と、から構成されている。そして、第１妻部ユニット片９１ａ、９２ａ）がトンネル半径方向外向きにスライド移動し、かつ、第２妻部ユニット片（９１ｂ、９１ｂ、９２ｂ）がトンネル円周方向にスライド移動することによって、拡径する際に隙間なく展開できるようになる。

前述の各第２ユニット片とトンネル円周方向に当接する各第１妻部ユニット片の凸条のトンネル横断方向の断面形状は、互いに嵌合する形状であれば本例の四角形に限定されず、例えば、Ｕ字型や三角形であってもよい。また、凸条と溝の向きについては、その形状がトンネル軸方向の全長にわたって同一形状であればその向きは問わない。ただし、凸条と溝がトンネル軸方向切羽側の一部にのみ設けられる場合、又はトンネル軸方向切羽側に向かってその面積が拡大する場合、後から設置する方の切羽側（後から挿入する側）又は先に設置する方の坑口側（先に挿入される側）に凸条、先に設置する方の切羽側（後から挿入する側）又は後から設置する方の坑口側に溝を設ける必要がある。

そして、実施例１と略同様に、本実施例のスライド機構８０は、図７（ａ）～（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、小径部６０側に設置されるピン８１と、妻部９０側に形成される長孔８２と、から構成される。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例２においては、スライド機構について、小径部ユニット６１又は妻部ユニット９１～９３のいずれか一方に凸条が形成され、他方に溝が形成されると説明したが、これに限定されるものではなく、他の構造のスライド機構であってもよい。具体的には、図１６に示すように、小径部ユニット６１に形成されたトンネル半径方向に延びるガイドレール９４と、妻部ユニット９１～９３に形成されてガイドレール９４が挿入される、トンネル半径方向に延びるガイド溝９５と、から構成することも好ましい。

１ ：シールド機
１１ ：センターシャフト
１２ ：カッターモータ
１３ ：シールドジャッキ
１４ ：エレクタ
１５ ：中折れジャッキ
１６ ：スクリューコンベア
２０ ：カッターヘッド
３０ ：隔壁
４０ ：鋼殻
５０ ：断面拡大セグメント
６０ ：小径部
６１ ：上端小径部ユニット
６２ ：中間小径部ユニット
６３ ：下端小径部ユニット
７０ ：妻部
７１ ：上端妻部ユニット
７１０ ：台形部
７２ ：中間妻部ユニット
７３ ：下端妻部ユニット
７３０ ：平行四辺形部
７４ ：連結装置
７５ ：ジャッキ
７６ ：回転カム装置
８０ ：スライド機構
８１ ：ピン
８２ ：長孔
８３ ：シャッター部材
８４ ：Ｕ字ガイド
９０ ：妻部ユニット
９１ ：上端妻部ユニット
９１ａ ：第１ユニット片（第１妻部ユニット片）
９１ｂ ：第２ユニット片（第２妻部ユニット片）
９２ ：中間妻部ユニット
９２ａ ：第１ユニット片（第１妻部ユニット片）
９２ｂ ：第２ユニット片（第２妻部ユニット片）
９３ ：下端妻部ユニット
９４ ：ガイドレール
９５ ：ガイド溝

Claims (9)

1. シールドトンネルの断面変化点に設置される断面拡大セグメントであって、
   略円筒状に組み立てられて、断面変化点において小径側となる、小径部と、
   断面変化点において段差面を覆う妻部であって、前記小径部に対してトンネル軸方向切羽側に重ね合わされて、トンネル半径方向外向きにスライド移動可能に構成される、妻部と、
   前記小径部と前記妻部の間に形成されるスライド機構と、
   を備える、断面拡大セグメント。
2. 前記妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットを有し、
   前記妻部ユニットは、拡大前は、隣接する妻部ユニット間でトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合わされ、
   前記妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されて、ラップ長が短くなるように展開される、請求項１に記載された、断面拡大セグメント。
3. 前記妻部は、トンネル円周方向に隣接する複数の妻部ユニットであって、各妻部ユニットはトンネル円周方向に重ね合される第１妻部ユニット片と第２妻部ユニット片とから構成される、妻部ユニットを有し、
   前記妻部ユニットは、拡大前は、トンネル円周方向に互いに当接するように並設されるとともに、前記第１妻部ユニット片と前記第２妻部ユニット片とはトンネル円周方向に互いに所定のラップ長を有して重ね合され、
   前記妻部ユニットは、拡大後は、トンネル半径方向外向きにスライド移動されるとともに、前記第１妻部ユニット片と前記第２妻部ユニット片とは、ラップ長が短くなるように展開される、請求項１に記載された、断面拡大セグメント。
4. 前記スライド機構は、前記小径部又は前記妻部のいずれか一方に形成された長孔と、前記小径部又は前記妻部のいずれか他方に形成されて前記長孔に挿入されるピンと、から構成される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された、断面拡大セグメント。
5. 前記スライド機構の前記長孔には、前記長孔の開口面を閉塞し、かつ、前記ピンとともに移動するように構成されたシャッター部材が設置される、請求項４に記載された、断面拡大セグメント。
6. 前記スライド機構は、前記小径部又は前記妻部の一方に形成されたガイドレールと、他方に形成されて前記ガイドレールが挿入されるガイド溝と、から構成される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された、断面拡大セグメント。
7. 請求項２又は請求項３に記載された断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、シールド機の鋼殻に連結する連結装置をさらに備える、断面拡大システム。
8. 請求項２又は請求項３に記載された断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、トンネル半径方向外向きに押し出すジャッキをさらに備える、断面拡大システム。
9. 請求項２又は請求項３に記載された断面拡大セグメントを使用した断面拡大システムであって、前記妻部の前記妻部ユニットを、トンネル円周方向に回転しながら１つずつ選択してトンネル半径方向外向きに押し出す回転カム装置をさらに備える、断面拡大システム。

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