JP7315440B2

JP7315440B2 - セグメント搬送装置

Info

Publication number: JP7315440B2
Application number: JP2019214435A
Authority: JP
Inventors: 康貴本山; 愛米津; 英俊松本; 栄一渡邉; 秀紀北島
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: JP2021085210A

Description

本発明は、トンネル工事に使用するシールドマシンの後方に設置され、トンネル工事の施工状況に応じて、セグメントをシールドマシンの後部に搬送するセグメント搬送装置に関する。

シールドマシンを用いたトンネル工事では、シールドマシンの前部に設けられたカッター装置により地山を掘削し、シールドマシンのテール部後部に設けられたエレクターにより掘削されたトンネルの内壁に沿って複数のセグメントを順次リング状に組み立てて、トンネルを構築していく。

この種の工事においては、セグメントを立坑側から切羽側へ運搬する作業が併せて必要となる。従来は、トンネル坑内にレールがシールドマシンに向けて敷設されてこのレール上に複数台の運搬台車と牽引車が連結して配置され、セグメントは各運搬台車に積載され各運搬台車がレール上を走行して運搬される（特許文献１参照）。セグメントは、運搬台車によってトンネル切羽近くまで搬送された後、テルハクレーンにより、ホイストなどの吊り上げ装置に吊り下げられてシールドマシンのテール部の直後まで搬送され（特許文献２参照）、シールドマシンのエレクターに受け渡しされる。

特開平１１－３３６４９２号公報特開２００６－９４０３号公報

しかしながら、シールドマシンを用いた従来のトンネル工事では、セグメントの搬送作業にテルハクレーンを使用するため、とりわけ狭所でセグメントを搬送する場合に、次のような問題がある。
（１）セグメントが荷振れし、トンネルの内壁に組み立て済みのセグメントなど既設の構造物やシールドマシンのスクリューコンベアやエレクター、さらに坑内コンベア（ベルトコンベア）などの掘進設備に接触し、セグメント、構造物、設備が破損するおそれがある。とりわけ、セグメント、構造物の破損は品質の低下に繋がりかねない。また、セグメントの荷振れにより、セグメントが作業員に接触することも懸念される。
（２）トンネルの急勾配部で、テルハクレーンを用いてセグメントを搬送する場合、テルハクレーンに吊り下げられたホイストなどの吊り上げ装置が逸走し、セグメントが荷振れしたり落下したりするおそれがある。セグメントが荷振れしたり落下したりすると、セグメントが既述の既設の構造物やシールドマシンの掘進設備に接触し、セグメント、構造物、設備が破損する。とりわけ、セグメント、構造物の破損は品質の低下に繋がりかねない。また、セグメントの荷振れにより、セグメントが作業員に接触することも懸念される。
（３）セグメントの荷振れを防ぐために、セグメントの搬送作業に複数（２、３名程度）の作業員を付けなければならない。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種のセグメントの運搬作業において、セグメントの荷振れを無くして、セグメントと既設の構造物やシールドマシンの掘進設備との接触、セグメントと作業員との接触を無くすことができ、併せてセグメントの搬送作業に要する人員を削減することができ、しかも、トンネル坑内でシールドマシンの掘削進行に合わせて、セグメントをシールドマシンの後部に効率よく搬送することのできるセグメント搬送装置を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
前部のカッター装置により地山を掘削し、後部のエレクターにより、既に掘削された地山の内壁に沿って複数のセグメントを順次組み立てるシールドマシンの後方からシールドマシンの後部にセグメントを搬送するセグメント搬送装置であって、
シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメントの凹側の面に当接可能な複数の走行ローラー、及び前記走行ローラーの全部又は一部を回転駆動する走行ローラー駆動装置を有する自走式の台車と、
前記台車上に配置され、搬送する複数のセグメントの凸側の面を支持して各セグメントを前記台車の進行方向に送り出し可能な複数の送りローラー、及び前記送りローラーの全部又は一部を回転駆動する送りローラー駆動装置と、
前記台車の前部で幅方向両側にそれぞれ垂直方向に回動可能に取り付けられる一対の支持脚と、前記各支持脚の先端に軸支される一対の支持ローラーと、前記台車の前部と前記各支持脚との間に介設されて、シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメント上で前記各支持ローラーが走行可能に略水平方向に向けられる前記各支持脚に対して並列に配置され、シールドマシンの後部でシールドマシンとシールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメントとの間の前記地山の底壁上で前記各支持ローラーが走行可能に略垂直方向に向けて回動される前記各支持脚に対して追従、回動し、略垂直に向けられた前記各支持脚を回動を規制して保持する一対のストッパーとを有し、シールドマシンの後部の前記地山の底壁上で前記台車を略水平に支持走行する一対の台車支持ローラーと、
を備え、
シールドマシンの後方で前記台車上に前記各送りローラーを介して、搬送する複数のセグメントを搭載し、シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメント上を前記台車が前記各走行ローラーの駆動により走行し、シールドマシンの後部で前記各送りローラー上の各セグメントを前記各送りローラーの駆動によりシールドマシンの後部へ順次送り出す、
ことを要旨とする。

また、このセグメント搬送装置は各部に次のような構成を備えることが好ましい。
（１）自走式の台車は、本体が前記台車の進行方向に延びる中央のベースと、前記中央のベースの両側に僅かに略逆ハの字形に固定される複数の支持部、及び前記両側の各支持部に異なる高さにして配設される走行ローラー用及び送りローラー用の複数の軸受とからなり、前記中央のベースの両側の前記走行ローラー用の各軸受に複数の走行ローラーが前記本体の下部から突出して前記本体を支持可能に軸支され、前記中央のベースの両側の前記送りローラー用の各軸受に複数の送りローラーが前記本体の上部に突出してセグメントを支持可能に軸支される。
（２）走行ローラー駆動装置は、本体の後部に設置される駆動モーターと、中央のベースの両側の各軸受の一方側に配置され、前記駆動モーターの動力を前記各走行ローラーに伝達する動力伝達部材と、を有する。
（３）送りローラー駆動装置は、本体の後部に設置される駆動モーターと、中央のベースの両側の各軸受の他方側に配置され、前記駆動モーターの動力を前記各送りローラーに伝達する動力伝達部材と、を有する。
（４）各走行ローラーはウレタンにより略樽形に形成される。
（５）各送りローラーはウレタンにより略円筒形に形成される。

本発明のセグメント搬送装置によれば、上記の構成により、セグメントの荷振れを無くして、セグメントと既設の構造物、作業員との接触を無くすことができ、併せてセグメントの搬送作業に要する人員を削減することができ、しかも、トンネル坑内でシールドマシンの掘削進行に合わせて、セグメントをシールドマシンの後部に効率よく搬送、送り出しすることができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。
特に、このセグメント搬送装置では、台車の前部に一対の台車支持ローラーを備え、シールドマシンの後部の地山の底壁上で台車を略水平に支持走行するようにしたので、本装置をセグメント組み立て位置まで確実に走行させることができる、という本発明独自の顕著な効果を有する。

本発明の一実施の形態に係るセグメント搬送装置の全体構成を示す斜視図同装置の全体構成を示す斜視図同装置の各部の構成を示す斜視図同装置の各部の構成を示す斜視図同装置の各部の構成を示す斜視図同装置の各部の構成を示す斜視図シールドマシンによるトンネル工事において同装置を用いたセグメントの搬送作業の具体例を示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１、図２にセグメント搬送装置の一具体例としての全体構成を示している。図３乃至図６に各部の構成を示している。

図１に示すように、セグメント搬送装置Ａ（以下、単に本装置Ａという。）は、前部のカッター装置により地山を掘削し、後部のエレクターにより、既に掘削された地山の内壁に沿って複数のセグメントを順次組み立てるシールドマシンの後方からシールドマシンの後部にセグメントを搬送するものである。本装置Ａは、シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメント（以下、底壁上のセグメントという。）の凹側の面に当接可能な複数の走行ローラー２０、及び走行ローラー２０の全部又は一部を回転駆動する走行ローラー駆動装置２を有する自走式の台車１と、台車１上に配置され、搬送する複数のセグメントの凸側の面を支持して各セグメントを台車１の進行方向に送り出し可能な複数の送りローラー３０、及び送りローラー３０の全部又は一部を回転駆動する送りローラー駆動装置３とを備えて構成される。

図３に示すように、自走式の台車１は、本体１０が台車１の進行方向に延びる中央のベース１１と、中央のベース１１の両側に僅かに略逆ハの字形に固定される複数の支持部１２、及び両側の各支持部１２に異なる高さにして配設される走行ローラー用及び送りローラー用の複数の軸受１３１、１３２とからなる。中央のベース１１の両側の低位置に複数の走行ローラー用の軸受１３１が設けられ、これらの軸受１３１に複数の走行ローラー２０が本体１０の下部から突出して本体１０を支持可能に軸支される。中央のベース１１の両側の高位置に送りローラー用の軸受１３２が設けられ、これらの軸受１３２に複数の送りローラー３０が本体１０の上部に突出してセグメントを支持可能に軸支される。

この場合、中央のベース１１は２本一対のＨ形鋼が相互に接して並列に並べられ、相互に対向する上下のフランジの縁部間を溶接などにより接合されて形成される。なお、この中央のベース１１は長さ方向の一端が前部で、長さ方向の他端が後部になっている。複数の支持部１２はそれぞれ、中央のベース１１をなすＨ形鋼の上下のフランジ間に配置可能な略矩形状の鋼板からなり、上縁部の中央に下縁部方向に向けてＵ字形の溝１２１が設けられる。各支持部１２をなす各鋼板は、上縁部を上向きにして、両面を前後方向に向けて、中央のベース１１をなす２本のＨ形鋼の各ウェブの外向きの面に、所定の間隔で、この外向きの面に対して直角にかつ少し斜め上方に向けて溶接などにより固着して取り付けられる。

また、この場合、中央のベース１１の両側の走行ローラー用の各軸受１３１及び送りローラー用の各軸受１３２は、中央のベース１１の両側に共通の一対の軸受プレート１３により構成される。各軸受プレート１３は、鋼板により、高さが中央のベース１１の高さと略同じか僅かに高く、長さが中央のベース１１の長さよりも少し長い細長いプレートとして形成される。各軸受プレート１３の先端側の一定の範囲は後述する一対の台車支持ローラー６の取付部１３５（図１、図２参照）になっている。この取付部１３５後方の各軸受プレート１３の側面部に、所定のピッチで所定の低位置に、各軸受プレート１３の側面部の外向き、内向きの各側面間を貫通して、複数の走行ローラー用の軸受１３１が装着され、各走行ローラー用の軸受１３１の前後両側で所定の高位置に、各軸受プレート１３の側面部の外向き、内向きの側面間を貫通して、複数の走行ローラー用の軸受１３１よりも多くの送りローラー用の軸受１３２が装着され、各軸受プレート１３間を複数の連結ピン１３８で連結して構成される。各走行ローラー２０はウレタンにより略樽形に形成される（図４、図５参照）。各送りローラー３０はウレタンにより略円筒形に形成される（図４、図５参照）。各一対の軸受プレート１３の低位置の走行ローラー用の各軸受１３１間に各走行ローラー２０が軸２１を介して取り付けられて一対の軸受プレート１３の下部から各走行ローラー２０の一部が突出され、一対の軸受プレート１３の高位置の送りローラー用の各軸受１３２間に各送りローラー３０が軸３１を介して取り付けられて一対の軸受プレート１３の上部から各送りローラー３０の一部が突出され、各軸受プレート１３間に複数の走行ローラー２０、送りローラー３０が一列に配列される。これらの軸受プレート１３はそれぞれ、先端側の一定の範囲、つまり後述する一対の台車支持ローラー６の取付部１３５が中央のベース１１の前部よりも前方に突出され、内側の軸受プレート１３の側面が中央のベース１１両側の各支持部１２の先端に当接されて、これら内側の軸受プレート１３と中央のベース１１の各支持部１２がボルトなどにより固定され、中央のベース１１の両側に取り付けられる。

なお、中央のベース１１の両側の一対の軸受プレート１３の両側に、後述するとおり、複数の支持プレート１３４を介して回動シャフト２３１が配置されるが、各一対の軸受プレート１３の両側上部にそれぞれ中央のベース１１の上部フランジと並列にカバープレート４が被せ付けられる。この場合、各一対の軸受プレート１３の内側（中央のベース１１側）の上部にフラット状のカバープレート４が取り付けられ、各一対の軸受プレート１３の外側（内側とは反対側）の上部にアングル状のカバープレート４が取り付けられ、各一対の軸受プレート１３の両側の各支持プレート１３４及び各回動シャフト２３１が各軸受プレート１３の上縁部を含めて隠蔽され、外部から見えることがない。

図３に示すように、走行ローラー駆動装置２は、本体１０の後部に設置される駆動モーター２２と、中央のベース１１の両側の各軸受１３１、１３２の一方側に配置され、駆動モーター２２の動力を各走行ローラー２０に伝達する動力伝達部材２３とを有してなる。送りローラー駆動装置３は、本体１０の後部に設置される駆動モーター３２と、中央のベース１１の両側の各軸受１３１、１３２の他方側に配置され、駆動モーター３２の動力を各送りローラー３０に伝達する動力伝達部材３３とを有してなる。

この場合、走行ローラー駆動装置２、送りローラー駆動装置３の各駆動モーター２２、３２に電動モーターが採用される。本体１０の中央のベース１１の後部の両側にボックス５が取り付けられて、各ボックス５内に走行ローラー用、送りローラー用の各駆動モーター２２、３２として２つの電動モーターが設置される。各ボックス５内において、走行ローラー用の駆動モーター２２はボックス５内の外側の位置に設置され、送りローラー用の駆動モーター３２はボックス５内の内側の位置に設置される。なお、各駆動モーター２２、３２はケーブル５１を介して操作盤５２に接続され、操作盤５２に図示されないリモートコントローラーが有線又は無線で接続されて、リモートコントローラーのボタン操作により、各駆動モーター２２、３２を正転方向又は逆転方向に回転駆動するようになっている。なお、台車１に各種のセンサーが設置されることで、台車１の自動走行やセグメントの自動送り出しも可能である。

また、この場合、走行ローラー駆動装置２、送りローラー駆動装置３の各動力伝達部材２３、３３は、図４、図５に示すように、各駆動モーター２２、３２に作動連結される回動シャフト２３１、３３１と、回動シャフト２３１、３３１に取り付けられる複数のかさ歯車２３２、３３２と、各走行ローラー２０の軸２１、各送りローラー３０の軸３１に取り付けられる複数のかさ歯車２３３、３３３とにより構成される。本体１０の中央のベース１１の両側の一対の軸受プレート１３の相互に対向されない外向きの各側面に所定のピッチで平鋼などの平板にシャフト挿通孔１３３を形成してなる複数の支持プレート１３４が各シャフト挿通孔１３３を前後方向に向けて相互に連通可能に外側の各側面の側方に向けて突設される。各一対の軸受プレート１３の各外側の軸受プレート１３の走行ローラー用の各軸受１３１に支持される各軸２１にかさ歯車２３３が軸２１と一体回転可能に取り付けられる。走行ローラー駆動装置２の回動シャフト２３１は中央のベース１１よりも少し長い丸棒（丸鋼）からなる。２本の回動シャフト２３１が本体１０後部の各走行ローラー用の駆動モーター２２に作動連結されて、各一対の軸受プレート１３の外側一方の軸受プレート１３の各支持プレート１３４（のシャフト挿通孔１３３）に各回動シャフト２３１にかさ歯車２３２を通しながら挿通されて、中央のベース１１の両側の走行ローラー用、送りローラー用の各軸受１３１、１３２の外側の一方側に回動可能に配置される。そして、これら回動シャフト２３１の周面に通された各かさ歯車２３２が各一対の軸受プレート１３の各外側の軸受プレート１３の走行ローラー用の各軸受１３１に支持される各軸２１のかさ歯車２３３に係合可能に取り付けられる。同様に、各一対の軸受プレート１３の各内側の軸受プレート１３の送りローラー用の各軸受１３２に支持される各軸３１にかさ歯車３３３が軸３１と一体回転可能に取り付けられる。送りローラー駆動装置３の回動シャフト３３１は中央のベース１１よりも少し長い丸棒（丸鋼）からなる。２本の回動シャフト３３１が本体１０後部の各送りローラー用の駆動モーター３２に作動連結されて、各一対の軸受プレート１３の内側一方の軸受プレート１３の各支持プレート１３４（のシャフト挿通孔１３３）及び中央のベース１１両側の各支持部１２の溝１２１に各回動シャフト３３１にかさ歯車３３２を通しながら挿通されて、中央のベース１１の両側の走行ローラー用、送りローラー用の各軸受１３１、１３２の内側の他方側に回動可能に配置される。そして、これら回動シャフト３３１の周面に通された各かさ歯車３３２が各一対の軸受プレート１３の各内側の軸受プレート１３の送りローラー用の各軸受１３２に支持される各軸３１のかさ歯車３３３に係合可能に取り付けられる。

このようにして本装置Ａは複数の走行ローラー２０の全部が駆動モーター（電動モーター）２２の駆動により動力伝達部材２３を介して正逆回転可能で、台車１が前後方向に自走可能であり、この台車１上に複数の送りローラー３０が駆動モーター（電動モーター）３２の駆動により動力伝達部材３３を介して正逆回転可能で、この台車１上に複数のセグメントＳが各送りローラー３０を介して搭載され、各セグメントＳを前後方向に送り出し可能になっている。

本装置Ａはまた、図１、図２に示すように、台車１の前部に一対の台車支持ローラー６を備える。一対の台車支持ローラー６は、図６に示すように、一対の支持脚６１と、一対の支持ローラー６０と、一対のストッパー６２とからなる。一対の支持脚６１は台車１の前部で幅方向両側にそれぞれ垂直方向に回動可能に取り付けられる。一対の支持ローラー６０は各支持脚６１の先端に軸支される。一対のストッパー６２は、台車１の前部と各支持脚６１との間に介設されて、シールドマシンの後方の底壁上のセグメント上で各支持ローラー６０が走行可能に略水平方向に向けられる各支持脚６１に対して並列に配置され、シールドマシンの後部、すなわち、シールドマシンと底壁上のセグメントとの間の地山の底壁上で各支持ローラー６０が走行可能に略垂直方向に向けて回動される各支持脚６１に対して追従、回動し、略垂直に向けられた各支持脚６１を回動を規制して保持する機能を有している。このようにしてシールドマシンの後部の地山の底壁上で台車１を略水平に支持走行するようになっている。

この場合、一対の支持脚６１はそれぞれ、一対の支持プレート６１１からなる。各一対の脚プレート６１１は、鋼板により、全体が縦長の略コ字形に形成され、両端部６１１ａ、６１１ｃが角丸長方形を呈し、両端部６１１ａ、６１１ｃ間の中間部６１１ｂが細長い長方形になっている。各支持プレート６１１の一端に、言い換えれば、一端部６１１ａの先端に回動軸挿通部６１２を有し、他端、言い換えれば、他端部６１１ｃの先端に軸受６１３を有し、中間部６１１ｂの一端部６１１ａ側にガイドピン挿通部６１４を有する。また、各支持プレート６１１は一端の回動軸挿通部６１２を支点として垂下された場合に、各支持プレート６１１（の中間部６１１ｂ）が垂直方向に向けられるようにしてもよいが、ここでは、支点の直下に各支持プレート６１１の中間部６１１ｂと他端部６１１ｃとの間の部分がくるように、つまり、他端部６１１ｃの軸受６１３が一端部６１１ａの回動軸挿通部６１２の直下を通過して他端部６１１ｃが一端部６１１ａに対して若干先方に突き出されるように、各支持プレート６１１の中間部６１１ｂと他端部６１１ｃとの間の部分に厚みや重みを付けるなどして、中間部６１１ｂと他端部６１１ｃとの間に重心をおく構造とする。

一対の支持ローラー６０は、既述の走行ローラー２０と同様に、ウレタンにより略樽形に形成される。各支持ローラー６０は各一対の支持プレート６１１の他端部６１１ｃの軸受６１３間に軸６０１を介して取り付けられる。

一対のストッパー６２はそれぞれ、鋼板により、全体が所定の長さの細長い角丸長方形に形成され、一端に他端に向けて略長円形の長孔６２１が形成され、この長孔６２１に隣接して、他端側に両端方向に向けて一端の長孔６２１よりも長いに長孔６２２が形成される。各ストッパー６２は、各一対の支持プレート６１１の各ガイドピン挿通部６１４間に各ストッパー６２一端の長孔６２１を配置され、各ガイドピン挿通部６１４と一端の長孔６２１との間に挿通されるガイドピン６２３を介して取り付けられる。

このようにして一対の台車支持ローラー６が中央のベース１１両側の各一対の軸受プレート１３先端の各取付部１３５間に回動可能に取り付けられる。この場合、各一対の軸受プレート１３先端の各取付部１３５の前後方向中間部で下部側に各取付部１３５の外向き、内向きの各側面間を貫通して軸挿通部１３６が形成され、各取付部１３５の先端で下部側に各取付部１３５の外向き、内向きの各側面間を貫通してピン挿通部１３７が形成される。各一対の支持プレート６１１は、各一端部６１１ａが各一対の軸受プレート１３の各取付部１３５の外向きの側面に所定の間隔を介して配置され、各一対の支持プレート６１１の各一端部６１１ａの回転軸挿通部６１２と各取付部１３５の軸挿通部１３６との間に軸６３が挿通されて、各取付部１３５に回動可能に支持される。各ストッパー６２は各取付部１３５の外向きの側面に近接して配置され、各ストッパー６２の一端の長孔６２１と各支持プレート６１１のガイドピン挿通部６１４との間にガイドピン６２３が挿通され、各ストッパー６２の他端側の長孔６２２と各取付部１３５のピン挿通部１３７との間にピン６４が挿通されて、各支持プレート６１１と各取付部１３５との間に配置され、各支持プレート６１１のガイドピン６２３と各取付部１３５のピン６４との間に架け渡しされる。このように組み込まれた一対のストッパー６２は、シールドマシンの後方の底壁上のセグメント上で各支持ローラー６０が走行可能に略水平方向に向けられる各支持脚６１に対して並列に配置され、シールドマシンの後部、すなわち、シールドマシンとシールドマシンの後方の底壁上のセグメントとの間の地山の底壁上で、各支持ローラー６２が走行可能に略垂直方向に向けて回動される各支持脚６１に対して追従、回動して、略垂直に向けられた（この場合は、各支持脚６１の他端部６１１ｃの軸受６１３が一端部６１１ａの回動軸挿通部６１２の直下を通過して他端部６１１ｃが一端部６１１ａに対して若干先方に突き出された少し斜めの）各支持脚６１を回動を規制して保持する機能を有する。

このように本装置Ａは台車１の本体１０に電動モーター駆動の特殊な走行ローラー２０、送りローラー３０を複数組み合わせて構成され、シールドマシンの後方で台車１上に各送りローラー３０を介して、搬送する複数のセグメントを搭載し、シールドマシンの後方の底壁上のセグメント上を台車１が各走行ローラー２０の駆動により走行し、シールドマシンの後部で各送りローラー３０上の各セグメントを各送りローラー３０の駆動によりシールドマシンの後部へ順次送り出すようになっている。すなわち、本装置Ａは、従来のようにセグメントを吊り上げて搬送する形式ではなく、セグメントを特殊なローラーにより搬送し、送り出す形式になっている。

図７にシールドマシンＭによるトンネル工事において本装置Ａを用いたセグメントＳの搬送作業の具体例を示している。

図７に示すように、シールドマシンＭを用いたトンネル工事では、シールドマシンＭの前部に設けられたカッター装置Ｃにより地山を掘削する。この掘削されたズリは、カッター装置Ｃの後方に配置されたスクリューコンベアＨによりシールドマシンＭ内に取り込まれてトンネル坑内の上方に向けて搬送され、トンネル坑内の上部に設置されたベルトコンベアＢに受け渡しされる。このズリはベルトコンベアＢでトンネル坑内を後方へ搬送されて、ベルトコンベアＢの終端から排出される。トンネル坑内には、シールドマシンＭの後方に所定の高さに一対のレールＲが敷設されて、このレールＲ上をズリ鋼車Ｔ１、セグメント運搬車Ｔ２がバッテリーロコ（蓄電池式機関車）Ｔにより牽引されて往復走行される。ベルトコンベアＢの終端から排出されたズリはその下方に停止中のズリ鋼車Ｔ１に収容される。ズリはこのズリ鋼車Ｔ１により立坑へ運搬されて、トンネル坑外へ排出される。

一方、シールドマシンＭの後部では、シールドマシンＭ後部に設けられたエレクターＥにより、既に掘削されたトンネルの内壁に沿って複数のセグメントＳが順次リング状に組み立てられて、トンネルが構築されていく。そこで、この種のトンネル工事では、セグメントＳが立坑側からシールドマシンＭの後方のストック場所Ｐ１まで運搬されてここにストックされ、このストック場所Ｐ１からシールドマシンＭの後部、すなわち、セグメント組み立て位置Ｐ２へ搬送される。

本装置Ａを用いたセグメントＳの搬送では、まず、バッテリーロコＴに牽引されてセグメント運搬車Ｔ２がレールＲ上を立坑側に走行され、そこで、複数のセグメントＳがセグメント運搬車Ｔ２に載せられる。次いで、バッテリーロコＴに牽引されてセグメント運搬車Ｔ２がレールＲ上を立坑側からセグメントＳのストック場所Ｐ１側へ走行され、そこで、セグメント運搬車Ｔ２から各セグメントＳがテルハクレーンＬによりホイストなどの吊り上げ装置に吊り上げられ、ストック場所Ｐ１に吊り下ろされて、ストックされる。ここまで、複数のセグメントＳがセグメント運搬車Ｔ２により運搬され、ストック場所Ｐ１付近に比較的広い空間を確保でき、セグメントＳがテルハクレーンＬによりセグメント運搬車Ｔ２からストック場所Ｐ１に移し替えられるだけなので、このセグメントＳの運搬作業を安全に行うことができる。そして、ストック場所Ｐ１の各セグメントＳはシールドマシンＭの後方の底壁上のセグメントＳ上で本装置Ａの台車１上に各送りローラー３０を介して搭載される。この底壁上のセグメントＳ上を台車１が各走行ローラー２０の駆動によりシールドマシンＭの後部（直後）まで走行し、シールドマシンＭの後部で各送りローラー３０上の各セグメントＳが各送りローラー３０の駆動によりシールドマシンＭ後部のセグメント組み立て位置Ｐ２へ順次送り出される。

すなわち、まず、本装置Ａが底壁上のセグメントＳ上でストック場所Ｐ１に近接する位置に待機され、そこで、ストック場所Ｐ１から複数のセグメントＳがテルハクレーンＬによりホイストなどの吊り上げ装置に吊り上げられ、台車１上に吊り下ろされて台車１上に各送りローラー３０を介して搭載される。この場合、各送りローラー３０はウレタンにより略円筒形に形成されているので、各送りローラー３０を搬送するセグメントＳの凸側の曲面に沿って密着させることができ、本装置Ａ上に搬送するセグメントＳを安定して搭載することができる。ここまでは、ストック場所Ｐ１付近が比較的広い空間で、各セグメントＳがテルハクレーンＬによりストック場所Ｐ１から台車１へ移し替えられるだけなので、このセグメントＳの搬送準備作業を安全に行うことができる。

次に、本装置Ａの台車１が底壁上のセグメントＳ上をストック場所Ｐ１に近接する位置からシールドマシンＭの後部、すなわち、セグメント組み立て位置Ｐ２まで走行される。この場合、本装置Ａの台車１はまず底壁上のセグメントＳ上をストック場所Ｐ１に近接する位置からセグメント組み立て位置Ｐ２の直前まで、前部の一対の台車支持ローラー６が略水平方向前方に向けて延び、各支持ローラー６が底壁上のセグメントＳ上に乗って、各走行ローラー２０の駆動により走行される。また、この場合、各走行ローラー２０がウレタンにより略樽形に形成されていることで、各走行ローラー２０を底壁上のセグメントＳの凹側の曲面上に沿って密着させることができ、本装置Ａを底壁上のセグメントＳ上で安定して走行させることができる。台車１がセグメント組み立て位置Ｐ２の直前に到達し、本装置Ａは引き続きセグメント組み立て位置Ｐ２へ進められる。このセグメント組み立て位置Ｐ２はシールドマシンＭにより掘削された地山の底壁であり、底壁上のセグメントＳよりも低くなっている。台車１が底壁上のセグメントＳ上からセグメント組み立て位置（底壁）Ｐ２に進入すると、台車１前部の一対の台車支持ローラー６は一対の支持脚６１が一対のストッパー６２とともにセグメント組み立て位置Ｐ２に向けて下方へ回動し、各支持脚６１が垂直方向に向けて回動されると、各ストッパー６２がガイドピン６２３を回動中心にして一端が下方に向けて回動しつつガイドピン６２３の周囲を台車１の前部側へ下がり、各支持脚６１が台車１の前部に向けて下方斜めに向けてスライドされる。台車１前部の各台車支持ローラー６は各支持脚６１が垂直方向に向けられると、各支持ローラー６０がセグメント組み立て位置Ｐ２に着床し、さらに各支持脚６１は垂直方向を通過し垂直方向に対して少し台車１側に寄せた位置まで回動される。各支持脚６１が垂直方向に対して少し台車１側に寄せた位置まで回動されると、各ストッパー６２の他端側の長孔６２２の他端とピン６４が係合して、各支持脚６１の回動が規制停止されて、各台車支持ローラー６のセグメント組み立て位置Ｐ２での着床状態が安定的に固定される。これら台車支持ローラー６により、底壁上のセグメントＳ上の台車は水平状態が保持され、台車１は底壁上のセグメントＳ上を各走行ローラー２０の回転駆動により走行し、各セグメントＳが荷振れすることなく、本装置Ａはセグメント組み立て位置Ｐまで走行される。つまり、本装置ＡはシールドマシンＭの直後に付けられる。

そこで、台車１上の複数のセグメントＳのうち、シールドマシンＭに最も近い一番目（一番前）のセグメントＳがエレクターＥに受け渡しされる。この場合、各送りローラー３０はウレタンにより略円筒形に形成されているので、各送りローラー３０がセグメントＳの凸側の曲面に沿って密着し、本装置Ａ上でセグメントＳは安定して支持されている。これにより、狭所でのセグメントＳの荷振れは無く、セグメントＳは安定してエレクターＥに受け渡しされる。このエレクターＥによりセグメントＳがトンネルの内壁に沿って組み立てられる。そして今度はシールドマシンＭに近い二番目のセグメントＳが台車１上を各送りローラー３０の回転駆動によりセグメント組み立て位置Ｐ２へ送り出され、エレクターＥに受け渡しされる。台車１上の後続のセグメントＳもまた同様にして、セグメント組み立て位置Ｐ２へ送り出され、エレクターＥに受け渡しされる。この場合、各送りローラー３０はウレタンにより略円筒形に形成されているので、各送りローラー３０を各セグメントＳの凸側の曲面に沿って密着させることができ、本装置Ａ上で各セグメントＳを安定して支持し、送り出すことができる。以降、トンネル坑内でのシールドマシンＭの掘削進行に合わせて、本装置ＡによるセグメントＳのセグメント組み立て位置Ｐ２への搬送、送り出しが繰り返される。ここまでも、ストック場所Ｐ１付近が比較的広い空間で、各セグメントＳがテルハクレーンＬによりストック場所Ｐ１から本装置Ａへ移し替えられ、その後は、エレクターＥや各種の掘進設備などが配置される狭所でも、各セグメントＳが本装置Ａによりセグメント組み立て位置Ｐ２へ荷振れすることなく搬送されるので、このセグメントＳの搬送作業を安全に行うことができる。

図７では、トンネルが水平に掘削進行されているが、トンネルが上り傾斜又は下り傾斜に掘削進行されて、急勾配部があっても、電動モーター駆動の特殊な走行ローラー２０、送りローラー３０により、各ローラー２０、３０はスリップ（滑動）することがなく、複数のセグメントＳの搬送、送り出しを、同様にして、安定して行うことができる。

以上説明したように、本装置Ａは、シールドマシンＭ後方の底壁上のセグメントＳの凹側の面に当接可能な複数の走行ローラー２０、及び走行ローラー２０の全部を回転駆動する走行ローラー駆動装置２を有する自走式の台車１と、台車１上に配置され、搬送する複数のセグメントＳの凸側の面を支持して各セグメントＳを台車１の進行方向に送り出し可能な複数の送りローラー３０、及び送りローラー３０の全部を回転駆動する送りローラー駆動装置３とを備えて構成される。このようにしてシールドマシンＭの後方で台車１上に各送りローラー３０を介して、搬送する複数のセグメントＳを搭載し、シールドマシンＭ後方の底壁上のセグメントＳ上を台車１が各走行ローラー２０の駆動により走行し、シールドマシンＭの後部で各送りローラー３０上の各セグメントＳを各送りローラー３０の駆動によりシールドマシンＭの後部へ順次送り出すようにしたので、セグメントＳの荷振れが無く、セグメントＳと既設の構造物、作業員との接触を無くすことができる。セグメントＳの荷振れが無いことで、セグメントＳの搬送作業に要する人員も複数（２、３名）から１名に削減することができる。しかも、トンネル坑内でシールドマシンＭの掘削進行に合わせて、セグメントＳをシールドマシンＭの後部に効率よく搬送することができる。

本装置Ａはまた特に次のような利点を有する。
（１）自走式の台車１は、本体１０が台車１の進行方向に延びる中央のベース１１と、中央のベース１１の両側に僅かに略逆ハの字形に固定される複数の支持部１２、及び両側の各支持部１２に異なる高さにして配設される走行ローラー用及び送りローラー用の複数の軸受１３１、１３２とからなり、中央のベース１１の両側の走行ローラー用の各軸受１３１に複数の走行ローラー２０が本体１０の下部から突出して本体１０を支持可能に軸支され、中央のベース１１の両側の送りローラー用の各軸受１３２に複数の送りローラー３０が本体１０の上部に突出してセグメントＳを支持可能に軸支されるので、本装置Ａを、簡単な構造で、底壁上のセグメントＳ上で安定して走行させることができ、台車１上でセグメントＳを安定して支持し送り出すことができる。また、この簡単な構造により、壊れにくく、保守、修繕も容易に行うことができる。
（２）走行ローラー駆動装置２は、本体１０の後部に設置される駆動モーター２２と、中央のベース１１の両側の各軸受１３１、１３２の一方側に配置され、駆動モーター２２の動力を各走行ローラー２０に伝達する動力伝達部材２３とからなるので、本装置Ａをトンネル坑内の狭所でも走行ローラー駆動装置２が邪魔になることなく走行させることができる。
（３）送りローラー駆動装置３は、本体１０の後部に設置される駆動モーター３２と、中央のベース１１の両側の各軸受１３１、１３２の他方側に配置され、駆動モーター３２の動力を各送りローラー３０に伝達する動力伝達部材３３とからなるので、本装置Ａをトンネル坑内の狭い空間でも送りローラー駆動装置３が邪魔になることなく走行させることができる。
（４）各走行ローラー２０はウレタンにより略樽形に形成されるので、各走行ローラー２０を底壁上のセグメントＳの凹側の曲面上に沿って密着させることができ、本装置Ａを底壁上のセグメントＳ上でより安定して走行させることができる。この特殊なローラーにより、トンネルの急勾配部でも、スリップ（滑動）することなく、台車１の安定した走行性能が得られる。
（５）各送りローラー３０はウレタンにより略円筒形に形成されるので、各送りローラー３０を搬送するセグメントＳの凸側の曲面に沿って密着させることができ、本装置Ａ上でセグメントＳをより安定して支持し、送り出すことができる。この特殊なローラーにより、トンネルの急勾配部でも、スリップ（滑動）することなく、台車１上でセグメントＳの安定した支持、送り出しを実現することができる。
（６）台車１の前部に一対の台車支持ローラー６を備え、この一対の台車支持ローラー６は、台車１の前部で幅方向両側にそれぞれ垂直方向に回動可能に取り付けられる一対の支持脚６１と、各支持脚６１の先端に軸支される一対の支持ローラー６０と、台車１の前部と各支持脚６１との間に介設されて、シールドマシンＭの後方の底壁上のセグメントＳ上で各支持ローラー６０が走行可能に略水平方向に向けられる各支持脚６１に対して並列に配置され、シールドマシンＭの後部でシールドマシンＭとシールドマシンＭの後方の底壁上のセグメントＳとの間の地山の底壁上で各支持ローラー６０が走行可能に略垂直方向に向けて回動される各支持脚６１に対して追従、回動し、略垂直に向けられた各支持脚６１を回動を規制して保持する一対のストッパー６２とからなる。このようにしてシールドマシンＭの後部の地山の底壁上で台車１を略水平に支持走行するようにしたので、本装置Ａをセグメント組み立て位置Ｐ２まで確実に走行させることができる。

なお、この実施の形態では、自走式の台車１は、本体１０が台車１の進行方向に延びる中央のベース１１と、中央のベース１１の両側に僅かに略逆ハの字形に固定される複数の支持部１２、及び両側の各支持部１２に異なる高さにして配設される走行ローラー用及び送りローラー用の複数の軸受１３１、１３２とからなるものとしたが、台車全体をフラットな構造にしてもよく、この場合、各送りローラーを、セグメントの凸側の面に合わせて安定的に当接可能に、台車上に斜めに軸支してもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、この実施の形態では、走行ローラー駆動装置２は走行ローラー２０の全部を回転駆動するものとしたが、本装置Ａの台車１がこの実施の形態と同様の走行ができる限り、走行ローラー２０の一部を回転駆動するものとしてもよい。同様に、送りローラー駆動装置３は送りローラー３０の全部を回転駆動するものとしたが、本装置Ａの送りローラー３０がこの実施の形態と同様にセグメントＳの送り出しができる限り、送りローラー３０の一部を回転駆動するものとしてもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、この実施の形態では、走行ローラー駆動装置２、送りローラー駆動装置３に電動モーターを用いたが、油圧モーターなど他の形式のモーターに変更可能である。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

またさらに、この実施の形態では、走行ローラー駆動装置２、送りローラー駆動装置３に動力伝達部材２３、３３を用いたが、走行ローラー２０、送りローラー３０の全部又は一部に駆動モーターが直結されてもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

Ｍシールドマシン
Ｃカッター装置
Ｅエレクター
Ｈスクリューコンベア
Ｂベルトコンベア
Ｒレール
Ｔバッテリーロコ（蓄電池式機関車）
Т１ズリ鋼車
Т２セグメント運搬車
Ｌテルハクレーン
Ｓセグメント
Ｐ１ストック場所
Ｐ２セグメント組み立て位置
Ａセグメント搬送装置（本装置）
１台車
１０本体
１１中央のベース
１２支持部
１２１溝
１３軸受プレート
１３１走行ローラー用の軸受
１３２送りローラー用の軸受
１３３シャフト挿通孔
１３４支持プレート
１３５取付部
１３６軸挿通部
１３７ピン挿通部
１３８連結ピン
２走行ローラー駆動装置
２０走行ローラー
２１軸
２２駆動モーター
２３動力伝達部材
２３１回動シャフト
２３２かさ歯車
２３３かさ歯車
３送りローラー駆動装置
３０送りローラー
３１軸
３２駆動モーター
３３動力伝達部材
３３１回動シャフト
３３２かさ歯車
３３３かさ歯車
４カバープレート
５ボックス
５１ケーブル
５２操作盤
６台車支持ローラー
６０支持ローラー
６０１軸
６１支持脚
６１１支持プレート
６１１ａ一端部
６１１ｂ中間部
６１１ｃ他端部
６１２回動軸挿通部
６１３軸受
６１４ガイドピン挿通部
６２ストッパー
６２１長孔
６２２長孔
６２３ガイドピン
６３軸
６４ピン

Claims

前部のカッター装置により地山を掘削し、後部のエレクターにより、既に掘削された地山の内壁に沿って複数のセグメントを順次組み立てるシールドマシンの後方からシールドマシンの後部にセグメントを搬送するセグメント搬送装置であって、
シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメントの凹側の面に当接可能な複数の走行ローラー、及び前記走行ローラーの全部又は一部を回転駆動する走行ローラー駆動装置を有する自走式の台車と、
前記台車上に配置され、搬送する複数のセグメントの凸側の面を支持して各セグメントを前記台車の進行方向に送り出し可能な複数の送りローラー、及び前記送りローラーの全部又は一部を回転駆動する送りローラー駆動装置と、
前記台車の前部で幅方向両側にそれぞれ垂直方向に回動可能に取り付けられる一対の支持脚と、前記各支持脚の先端に軸支される一対の支持ローラーと、前記台車の前部と前記各支持脚との間に介設されて、シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメント上で前記各支持ローラーが走行可能に略水平方向に向けられる前記各支持脚に対して並列に配置され、シールドマシンの後部でシールドマシンとシールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメントとの間の前記地山の底壁上で前記各支持ローラーが走行可能に略垂直方向に向けて回動される前記各支持脚に対して追従、回動し、略垂直に向けられた前記各支持脚を回動を規制して保持する一対のストッパーとを有し、シールドマシンの後部の前記地山の底壁上で前記台車を略水平に支持走行する一対の台車支持ローラーと、
を備え、
シールドマシンの後方で前記台車上に前記各送りローラーを介して、搬送する複数のセグメントを搭載し、シールドマシンの後方で既に掘削された地山の底壁に沿って設置されたセグメント上を前記台車が前記各走行ローラーの駆動により走行し、シールドマシンの後部で前記各送りローラー上の各セグメントを前記各送りローラーの駆動によりシールドマシンの後部へ順次送り出す、
ことを特徴とするセグメント搬送装置。
自走式の台車は、本体が前記台車の進行方向に延びる中央のベースと、前記中央のベースの両側に僅かに略逆ハの字形に固定される複数の支持部、及び前記両側の各支持部に異なる高さにして配設される走行ローラー用及び送りローラー用の複数の軸受とからなり、前記中央のベースの両側の前記走行ローラー用の各軸受に複数の走行ローラーが前記本体の下部から突出して前記本体を支持可能に軸支され、前記中央のベースの両側の前記送りローラー用の各軸受に複数の送りローラーが前記本体の上部に突出してセグメントを支持可能に軸支される請求項１に記載のセグメント搬送装置。
走行ローラー駆動装置は、本体の後部に設置される駆動モーターと、中央のベースの両側の各軸受の一方側に配置され、前記駆動モーターの動力を前記各走行ローラーに伝達する動力伝達部材と、を有する請求項２に記載のセグメント搬送装置。
送りローラー駆動装置は、本体の後部に設置される駆動モーターと、中央のベースの両側の各軸受の他方側に配置され、前記駆動モーターの動力を前記各送りローラーに伝達する動力伝達部材と、を有する請求項２又は３に記載のセグメント搬送装置。
各走行ローラーはウレタンにより略樽形に形成される請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメント搬送装置。
各送りローラーはウレタンにより略円筒形に形成される請求項１乃至５のいずれかに記載のセグメント搬送装置。