JPH03920B2

JPH03920B2 -

Info

Publication number: JPH03920B2
Application number: JP59027292A
Authority: JP
Inventors: Kunijiro Matsushita; Yoshikuni Saiki; Sunao Nagao; Akira Okamoto
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1984-02-17
Filing date: 1984-02-17
Publication date: 1991-01-09
Also published as: JPS60173299A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はセグメントによるトンネル覆工のため
のセグメントエレクタに関する。

（従来技術）シールド掘削機やトンネルボーリングマシンの
ようなトンネル掘削機によつて掘削された円形断
面のトンネルに、鋼製、コンクリート製等の円弧
状の板体から成る複数のセグメントを巻立てるた
め、従来、第１図および第２図に示すようなセグ
メントエレクタ（以下、エレクタという。）１０
が用いられている。

このエレクタ１０は、シールド掘進機のスキン
プレート１２に回転可能に支持されたリング１４
と、該リングに固定された一対のビーム１６と、
両端が該一対のビームに支持された、セグメント
Ｓを吊持するための門形の吊持部材１８とを備え
る。

このエレクタによれば、吊持部材１８に連結さ
れたセグメントＳは、スキンプレート１２に固定
されたモータ２０を介してリング１４を回転駆動
することにより、リング１４の軸線の周りにトン
ネルの下方位置から所定の高さ位置に回転移動さ
れる。所定の高さ位置に移動されたセグメントＳ
は、さらに、ビーム１６と吊持部材１８とに連結
された一対のジヤツキ２２を伸長させて吊持部材
１８をリング１４の直径方向へ直線移動させるこ
とによりトンネル壁面に当接される。このように
して、複数のセグントＳがトンネル壁面に沿つて
順次に底部から頂部に向けて環状に巻立てられ、
互いに連結されたトンネルに１セクシヨンの覆工
が施される。

ところで、セグメントがその周方向端部におい
て外周面および内周面の両接線に直角な端面を有
しかつ覆工がこのような端面を有するセグメント
のみで円筒状に組み立てられれば、覆工は各セグ
メントがこれに隣接するセグメントによつて相互
に直径方向内方への抜け出しを阻止される構造的
に安定したものとなる。

しかし、前記従来のエレクタを使用して施工さ
れる覆工においては、第３図に示すように、最後
に配置される頂部のセグメントS₁をその周方向の
両端面が横断面でみてハの字状、すなわち外周面
から内周面に向けて末広がりのものとし、かつ、
セグメントS₂，S₃の一方の端面をセグメントS₁の
前記端面と接合可能としなければ、セグメントS₁
を所定の位置に配置することができない。このた
め、種々の形状のセグメントを用意する必要があ
るばかりでなく、構造的に不安定な覆工となり、
これに土水圧、裏込め材の注入圧等が作用すると
き、前記セグメントS₁，S₂，S₃が脱落する恐れが
ある。

これを回避するために、吊持部材１８とセグメ
ントＳとの連結のために吊持部材１８の中央部に
配置されかつジヤツキ２４を介して前記軸線方向
に移動されるブラケツト２６により、セグメント
S₁を前記直径方向にではなく前記軸線方向へ移動
させて、隣接のセグメントS₂，S₃間に挿入するこ
とが考えられる。しかし、ブラケツト２６の移動
によるセグメントの前記挿入を可能とするために
は、ブラケツト２６の移動ストロークを大きく設
定しなければならず、このようにすると、吊持部
材１８の前記中央部の前記軸線方向長さが長くな
つてブラケツト２６の位置を目で確かめることが
著しく困難となり、セグメントに対するブラケツ
ト２６の位置決めおよびトンネル壁面に対するセ
グメントの位置決めに支障をきたすこととなる。

また、前記従来のエレクタにおいては、既に配
置されたセグメントS₂，S₃を押し広げてその位置
を調整することにより、最後に配置されるセグメ
ントS₁の挿入のためのスペースが確保される。こ
のため、吊持部材１８の両端部近傍には既設セグ
メントS₂，S₃の内周面に当接可能の一対のシリン
ダ２８が取り付けられている。セグメントS₁の前
記スペースへの挿入は、一対のシリンダ２８によ
つて既設セグメントS₂，S₃を押圧する間に吊持部
材を前記直径方向へ移動させることによりなされ
るが、一対のシリンダ２８は吊持部材１８ととも
に移動するため、その制御が困難であつた。

さらに、前記リング１４の軸線は、直線的に伸
びるトンネルの場合にはトンネルの軸線とほぼ一
致する。しかし、トンネルが湾曲している場合に
は、その湾曲した軸線の接線とリング１４の軸線
とは角度的に交差することとなり、交差角度はト
ンネルの湾曲度に応じて大きくなる。

したがつて、セグメントをリング１４の軸線と
直角な方向へ平行移動させてトンネル壁面に配置
する従来のエレクタでは、セグメントをその外周
面がトンネル壁面に接するように配置することが
不可能となる場合がある。このことは、セグメン
トを前記軸線方向へ移動することによつて配置す
る場合についても同様である。

（目的）本発明の目的は、セグメントに対する吊持部材
の位置決めおよびトンネル壁面に対するセグメン
トの位置決めに支障をきたすことがなくかつセグ
メントの配置のためにこれをトンネルの軸線方向
へ移動可能なセグメントエレクタを提供すること
にある。

本発明の他の目的は、トンネルが湾曲している
場合であつても、セグメントをトンネル壁面に正
確に配置できるようにすることにある。

（構成）本発明は、トンネル掘削機に回転可能に設けら
れた駆動側の回転リングと、前記トンネル掘削機
の後方で巻立てられた複数のセグメントから成る
覆工内にあつて前記回転リングの軸線の周りに回
転可能に支持された被駆動側の回転リングと、両
回転リングを連結すべく該両回転リングに固定さ
れた少なくも一対のロツドを有する連結手段と、
該連結手段に、前記両リングの直径方向および前
記軸線の方向へ移動可能に支持された、セグメン
トの吊持部材と、前記駆動側の回転リングの回転
手段と、前記吊持部材を前記直径方向および前記
直線方向へ移動させるための移動手段とを備える
ことを特徴とする。

また、本発明は、前記両リングを、それぞれ、
内リング部と、該内リング部を取り巻く中間リン
グ部であつてその直径方向に向けられた一対のピ
ンで連結された中間リング部と、該中間リング部
を取り巻く外リング部であつて前記直径方向と直
角な直径方向に向けられた一対のピンで連結され
た外リング部とで構成したことを特徴とする。

（効果）本発明によれば、セグメントの吊持部材自体を
リングの軸線方向へ移動可能としたことから、吊
持部材とセグメントとの連結時における位置決め
およびセグメントの巻立て時における位置決めに
支障をきたすことなしに、セグメントを前記軸線
方向へ移動してこれを組み立てるに要する移動ス
トロークを確保することができる。このため、使
用されるセグメントの全てを両端面が内外両周面
の接線に直角なものとすることができ、これによ
り、巻立てられたセグメントがトンネルの径方向
内方へ移動することを阻止することができる構造
的に安定した覆工とすることができる。

また、本発明によれば、前記両リングの内リン
グ部を、外リング部に対して、互いに直交する２
つの回転軸線のそれぞれに関して回転可能とした
ことから、トンネルが上下あるいは左右に湾曲し
ている場合、湾曲したトンネル軸線の接線に対す
る内リング部の軸線の交差角度を著しく小さくす
ることができる。これにより、湾曲したトンネル
壁面に対し、セグメントを前記リングの直径方向
およびその軸線方向のいずれの方向へもこれを移
動し、配置することができる。

（実施例）本発明が特徴とするところは、第４図ないし第
１１図に示す実施例についての以下の説明によ
り、さらに明らかとなろう。

第４図ないし第６図を参照すると、シールド掘
削機、トンネルボーリングマシンのようなトンネ
ル掘削機により掘削されたトンネル内に本発明に
係るセグメントエレクタ５０が配置されている。
この実施例では、セグメントエレクタ５０はシー
ルド掘進機に適用されており、該シールド掘進機
の後方には、セグメントエレクタ５０を用いて形
成された複数のセグメントから成る環状の覆工Ｌ
が配置されている。

セグメントエレクタ５０は、シールド掘進機の
後部の環状のスキンプレート５２内に回転可能に
設けられた駆動側の回転リング５４と、覆工Ｌ内
に配置された被駆動側の回転リング５６とを備
え、両回転リングは連結手段を介して互いにその
間隔を維持され、また、駆動側の回転リング５４
の回転に従つて被駆動側の回転リング５６が両回
転リングの共軸線すなわち両回転リングを構成す
る後記両内リング部５４ａ，５６ａの中心を通る
直線の周りに回転することができる。

セグメントエレクタ５０は、また、覆工のため
の鋼製、コンクリート製のセグメントＳを吊持す
る門形の部材５７を備え、該吊持部材５７は、前
記連結手段に、両リング５４，５６の直径方向お
よび前記直線方向へ移動可能に支持され、後記移
動手段によつて直線的に移動される。セグメント
Ｓは、円弧状の内周面および外周面を有し、その
周方向の両端面が前記内外両端面の接線に直交し
ている。トンネル内には、図示していないが、ト
ンネルの軸線の上方を通り、両リング５４，５６
を経て坑口側から切羽側に懸架されたレールに沿
つて移動可能のホイスト装置のような運搬手段が
配置されており、セグメントＳは該運搬手段を介
して覆工Ｌの直前に搬入される。

両回転リング５４，５６は、それぞれ、同心的
に配置された三つのリング部を有する。すなわ
ち、駆動側の回転リング５４については、内リン
グ部５４ａと、該内リング部を取り巻きかつその
直径方向に向けられた一対のピン５８Ａを介して
内リング部５４ａに連結された中間リング部５４
ｂと、該中間リング部を取り巻きかつ前記直径方
向と直角な直径方向に向けられた一対のピン５８
Ｂを介して中間リング部５４ｂに連結された外リ
ング部５４ｃとであり、また、被駆動側の回転リ
ング５６については、内リング部５６ａと、該内
リング部を取り巻きかつその直径方向に向けられ
た一対のピン５９Ａを介して内リング部５６ａに
連結された中間リング部５６ｂと、該中間リング
部を取り巻きかつ前記直径方向と直角な直径方向
に向けられた一対のピン５９Ｂを介して中間リン
グ部５６ｂに連結された外リング部５６ｃとであ
る（第４図、５図および７図参照）。

これにより、各回転リング５４，５６に関し、
前記内リング部は前記中間リング部に対し、ま
た、該中間リング部は前記外リング部に対して、
それぞれ、前記各一対のピンの周りに回転可能で
ある。すなわち、図示の例では、前記内リング部
は水平軸線の周りに、また、前記中間リング部は
垂直軸線の周りにそれぞれ回転することができ
る。これらの回転をより円滑にすべく、各内リン
グ部および各中間リング部の外周面を球面に形成
することが望ましい。

スキンプレート５２の内周面には、該スキンプ
レートの軸線と平行な軸線の周りに回転可能な複
数のローラ６０がスキンプレート５２の周方向に
間隔をおいて配置されており、駆動側の回転リン
グ５４は前記複数のローラ６０に支持されてい
る。スキンプレート５２の内周面には、また、回
転リング５４に動力を供給するためのモータ６１
がブラケツトを介して据えられている。モータ６
１の回転軸にはピニオン６２が取り付けられてお
り、このピニオンは、外リング部５４ｃの切羽側
に設けられた内ば歯車６４と噛合している。

他方、被駆動側の回転リング５６は外リング部
５６ｃの外周面に周方向へ間隔をおいて配置され
かつ前記ローラ６０の回転軸線と平行な軸線の周
りに回転可能な複数のローラ６６を有し、該ロー
ラを介して回転リング５６が覆工Ｌの内周面を周
方向へ回転することができる。

両リング５４，５６の前記連結手段は、互いに
平行に配置された二対のロツド６８，７０と一対
の梁部材７２とを備え、前記二対のロツドは各端
部が円周上の矩形の四隅に位置するように前記両
リングの内リング部５４ａ，５６ａに固定されて
いる。

第４図および第８図に示すように、吊持部材５
７の前記移動手段は、各ロツド６８，７０に滑動
可能に嵌合された二対のスリーブ７４，７６と、
各半円側に位置するスリーブ７４，７６に固定さ
れたガイドロツド７８とを備え、トンネルの径方
向外方へ向けて突出する門形の形状を有する吊持
部材５７の各端部が各ガイドロツド７８に滑動可
能に連結されている。吊持部材５７の各端部に
は、一端部がスリーブ７４に枢着された第１ジヤ
ツキ８０の他端部が枢着されており、両ジヤツキ
８０を伸縮動作させることにより、吊持部材５７
がガイドロツド７８に沿つて前記両リングの直径
方向内方および外方、すなわち前記直線と直角な
方向へ移動する。

前記移動手段は、一端部が駆動側の回転リング
の内リング部５４ａに固定されたブラケツトに枢
着されまた他端部が被駆動側の回転リングの内リ
ング部５６ａを貫通して前記軸線方向へ伸びる一
対の第２ジヤツキ８２を備え（第７図参照）、該
ジヤツキの他端部（シリンダ部）の中央付近にお
いて半円側のスリーブ７４，７６に固定された板
状の連結部材８４が連結されている。

両第２ジヤツキ８２を伸縮動作させることによ
り二対のスリーブ７４，７６が二対のロツド６
８，７０に案内され、吊持部材５７が前記軸線方
向を前後に移動する。前記ロツドの長さしたがつ
て吊持部材５７の移動ストロークはセグメントＳ
の軸線方向長さ以上に設定されるが、このように
設定しても、セグメント連結のための後記ブラケ
ツト８６が吊持部材５７とともに直線移動するた
め、ブラケツト８６の位置確認のために視界を妨
げられることはない。

前記連結手段を構成するロツドは、第４図でみ
て上方の一対のロツド７４のみとすることができ
る。この場合、ロツド６８に対するスリーブ７４
の回転を阻止するために、例えば、ロツド６８と
スリーブ７４とをスプラインに連結することがで
きる。また、ガイドロツド７８の自由端には、吊
持部材５７の前記端部の抜け落ちを防止するため
にストツパ（図示せず）を設けることが好まし
い。

覆工Ｌの前方におけるトンネル底部壁面または
既設のセグメント上へのセグメントＳの搬入は、
両リング５４，５６を介して僅かに回転させた吊
持部材５７を、第２ジヤツキ８２を縮小動作させ
て前方へ移動させ、第４図に鎖線で示す位置に留
めておく間になされる。

吊持部材５７の外周側における中央部およびセ
グメントＳの内周側における中央部には、それぞ
れ、ブラケツト８６およびブラケツトＢが設けら
れており、吊持部材５７を前記鎖線位置から後方
へ移動させ、逆方向へ回転させて両ブラケツト８
６、Ｂを整合させた後、両者がピン結合される。
連結後のセグメントＳは、吊持部材の屈曲部近傍
に取り付けられた一対の保持シリンダ８８の端部
を伸長動作させてセグメントＳの内周面に当接さ
せることにより、トンネルと同心に維持される。

その後、両回転リング５４，５６を角度的に回
転させてセグメントＳを所定の高さ位置に回転移
動させ、該高さ位置においてセグメントＳをその
軸線方向長さ以上の距離を前方に移動させ、次い
でトンネル壁面に近接させ、さらに後方へ移動さ
せることにより、セグメントＳがトンネル壁面に
配置される。

このようにして、トンネルの底部から頂部へ順
次に複数のセグメントＳを巻立てかつセグメント
相互を連結した後、最後にセグメントS₁がトンネ
ルの頂部近傍に配置される（第９図および１０図
参照）が、セグメントS₁に隣接する二つのセグメ
ントS₂，S₃は、第１０図に鎖線で示すように、重
力によりわずかに垂れ下がつた状態となる。そこ
でこれらを押し広げ、拡開してセグメントS₁の配
置スペースを確保しなければならない。このた
め、前記連結手段を構成する一対の梁部材７２の
それぞれに、既設のセグメントの内周面に当接可
能な端部を有するシリンダ９０が取り付けられて
いる。これらのシリンダ９０は、セグメントS₁を
配置すべく両回転リング５４，５６を回転させた
ときセグメントS₂，S₃を押圧して拡開する。この
とき、吊持部材５７を前記直径方向へ移動させて
も一対のシリンダ９０は吊持部材と連動しないた
め、一対のシリンダの制御が容易である。一対の
シリンダ９０の前記他端部にはセグメントに対す
る摩擦抵抗を軽減するためにローラ、球体等の回
転体（図示せず）を取り付けることができる。

ところで、トンネルが直線的に掘削される場合
には、両リング５４，５６の内リング部、中間リ
ング部および外リング部は第４図に示すような状
態を維持され、これらの軸線はトンネルの軸線に
ほぼ一致するが、湾曲部を含むトンネル掘削ある
いはトンネル掘削機の蛇行によつてトンネルが湾
曲する場合には一致しないで交差する。

例えば、第１１図に示すように、トンネルが水
平面上を左右方向に同曲率で湾曲している場合を
想定する。この場合には、両回転リング５４，５
６の中間リング部５４ｂおよび５６ｂがそれぞれ
一対のピン５８Ｂおよび５９Ｂの周りに、内リン
グ部５４ａおよび５６ａとともにトンネルの湾曲
度に応じて角度的に回転することとなる。したが
つて、外リング部５４ｃの軸線l₁と湾曲したトン
ネル曲線の接線l₂とは大きな角度をもつて交差す
ることになるが、内リング部５４ａ，５６ａの中
心を通る中心線l₃の接線l₂に対する交差角度は著
しく小さい。このため、内リング部５４ａ，５６
ａの前記中心線およびこれに直角な方向に直線移
動して行なわれるセグメントＳの組立てが、直線
状に伸びるトンネルにおけるそれに近い状態でな
されることになる。もちろん、トンネルの湾曲形
態に応じて、セグメントもその外周面の湾曲の形
態が変更されたものが用いられる。また、図示し
ないが、トンネル軸線が上下方向に湾曲する場合
には内リング部５４ａ，５６ａがそれぞれピン５
８Ａ，５９Ａの周りに角度的に回転し、さらに、
左右および上下の双方に湾曲する場合には、内リ
ング部および中間リング部の双方がそれぞれに関
するピン周りに角度的に回転して、内リング部と
トンネル軸線の接線との交差角度を小さくする。

前記のようにして一つのセクシヨン覆工が形成
された後、該覆工とトンネル壁面との間にモルタ
ルのような裏込め材が充填される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセグメントエレクタの縦断面
図、第２図は第１図の線２−２に沿つて得た横断
面図、第３図は従来のセグメントエレクタによる
セグメントの組み立て状態図、第４図は本発明に
係るセグメントエレクタの縦断面図、第５図は第
４図の線５−５に沿つて得た横断面図、第６図は
第４図の線６−６に沿つて得た横断面図、第７図
は第４図の線７−７に沿つて得た横断面図、第８
図は第４図の線８−８に沿つて得た横断面図、第
９図はトンネルの頂部近傍にセグメントを配置し
ている状態の第４図と同様な縦断面図、第１０図
は第９図の線１０−１０に沿つて得た横断面図、
第１１図は湾曲したトンネルにおける各リング部
の動作状態を示す概念図である。５０：セグメントエレクタ、５４，５６：駆動
側および被駆動側のリング、５７：吊持部材、５
４ａ〜５４ｃ，５６ａ〜５６ｃ：内リング部、中
間リング部および外リング部、５８Ａ，５８Ｂ，
５９Ａ，５９Ｂ：一対のピン、６８，７０：ロツ
ド、７２：梁部材、８０，８２：第１および第２
ジヤツキ、９０：シリンダ。

Claims

【特許請求の範囲】１トンネル屈削機に回転可能に設けられた駆動
側の回転リングと、前記トンネル掘削機の後方で
巻立てられた複数のセグメントから成る覆工内に
あつて前記回転リングの軸線の周りに回転可能に
支持された被駆動側の回転リングと、両回転リン
グを連結すべく該両回転リングに固定された少な
くとも一対のロツドを有する連結手段と、該連結
手段に、前記両リングの直径方向および前記軸線
の方向へ移動可能に支持された、セグメントの吊
持部材と、前記駆動側の回転リングの回転手段
と、前記吊持部材を前記直径方向および前記軸線
方向へ移動させるための移動手段とを含む、セグ
メントエレクタ。２前記移動手段が、前記一対のロツドのそれぞ
れに滑動可能にかつ該ロツドの軸線の周りに回転
しないように嵌合されたスリーブと、各スリーブ
に固定されたガイドロツドであつて前記吊持部材
が滑動可能に連結されたガイドロツドと、一端部
が前記スリーブに連結され、他端部が前記吊持部
材に連結された第１ジヤツキと、前記両リングに
連結された一端部および他端部を有し、該他端部
が前記スリーブに連結された第２ジヤツキとを備
える、特許請求の範囲第１項に記載のセグメント
エレクタ。３トンネル掘削機に回転可能に設けられた駆動
側の回転リングと、前記トンネル掘削機の後方で
巻立てられた複数のセグメントから成る覆工内に
配置された被駆動側の回転リングであつて該回転
リングの中心と前記駆動側の回転リングの中心と
を結ぶ直線の周りに回転可能の回転リングと、両
回転リングの連結手段と、該連結手段に、前記直
線の方向およびこれと直角な方向へ移動可能に支
持された、セグメントの吊持部材とを含み、前記
両リングは、それぞれ、内リング部と、該内リン
グ部を取り巻く中間リング部であつてその直径方
向に向けられた一対のピンで連結された中間リン
グ部と、該中間リング部を取り巻く外リング部で
あつて前記直径方向と直角な直径方向に向けられ
た一対のピンで連結された外リング部とを有し、
前記連結手段は両内リング部に固定された少なく
とも一対のロツドを有する、セグメントエレク
タ。