JPH11210396A - セグメントリングの真円保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな自重や土圧がかかっても、他に格別の支
持部材を用いることなく、簡単な構造で組立直後の最前
列のセグメントリングを確実に支持し、同リングの真円
度を高精度で保持するセグメント真円保持装置を提供す
る。 【解決手段】セグメントリングの真円を保持するための
装置(10)であって、支持フレーム(9) 上をトンネル方向
に沿って往復走行可能に立設された左右一対の支柱(11)
と、各支柱(11)の上端部及び下端部に設けられた拡径用
駆動手段(12a,12b) と、少なくとも左右の上部拡径用駆
動手段同士を連結する円弧状の上部拡径ビーム(15)とを
備えており、その上部拡径ビーム(15)の外周側に設けら
れたセグメント押圧支持部(18)を最前列のセグメントリ
ングと次列のセグメントリングとの接続部が内面から同
時に押圧支持できる位置まで突出させる。そのため、従
来では不可能であった最前列のセグメントリングと次列
のセグメントとの接続部が確実に支持され、高精度な真
円が保持されるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの掘進坑内の
周壁に組み立てられるセグメントの真円保持装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】１掘進ごとに、トンネル掘進機の後部に
設置されたセグメント組立装置により坑内周壁に沿って
複数ピースのセグメントがリング状に順次組み立てられ
て覆工されるが、このセグメントの組立時にあって、裏
込め材が未固化の状態にあるとき、外部の土圧や自重に
よりセグメントの組立て形態が変化し、後続のセグメン
トの組立てに支障を来すことが多く、従来から、例えば
特開平８−１０９７９６号公報、特開平７−２４７７９
７号公報などの数多くの公報に開示されている構造を備
えたセグメント真円保持装置が開発され実用化されてい
る。

【０００３】これらの真円保持装置の基本的な保持原理
は同じであり、例えば上記特開平８−１０９７９６号公
報によれば、トンネル掘進機本体から後方に突設された
支持フレームの前後位置にトンネル軸心方向に移動自在
に配置された２基の真円保持部材を有しており、各真円
保持部材は前記支持フレームを挟んで両側に配置された
左右一対の支柱と、左右一対の同支柱を上下位置で連結
する上下一対の水平連結材とから構成され、支持フレー
ム５を囲むようにした矩形枠状をなしている。前記支持
フレームにはトンネル軸心方向に左右一対のガイドレー
ルが敷設されており、各真円保持部材は同ガイドレール
上を上部の前記水平連結材に取付けられた車輪により走
行自在とされている。前記左右一対の支柱の上部及び下
部には、それぞれ油圧シリンダが内蔵されており、左右
の前記上部シリンダが円弧状の上部保持ビームによって
連結されるとともに、左右の前記下部シリンダにはそれ
ぞれ円弧状の当接面を有する下部保持部材が設けられて
いる。左右の前記下部保持部材同士は、その中間部にお
いて横ビーム材により連結されている。

【０００４】かかる構成にあって、セグメント組立装置
により組み立てられたセグメントは、前後の真円保持部
材の各上下シリンダを伸長させることにより、上部保持
ビーム及び下部保持部材を拡径させ、セグメントの上下
内面に前後２箇所でそれぞれ当接して、土圧や自重によ
りセグメントに加わる垂直方向の負荷を支持してセグメ
ントの真円を保持し、その変形を防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上述の各公
報に開示されたセグメント真円保持装置にあっても同様
であるが、従来のこの種の真円保持装置にあっては、セ
グメントエレクタ（セグメント組立装置）との干渉を避
けるため、その走行範囲が規制されてしまい、セグメン
トを同支持装置により支持する位置は、前記公報の図２
にも記載されているように最前列のセグメントリングの
１リング後方に組み立てられた前回の既設セグメントリ
ングの内面位置とせざるを得ないものであった。

【０００６】従って、かかるセグメントの支持位置では
最前列のセグメント内面を支持することは不可能となる
ため、裏込め材が未固化状態にある最新に組み立てられ
た最前列のセグメントリングとその直前に組み立てられ
たセグメントリングとの間のリング継手部においては土
圧や自重などにより目開きが発生し、特にセグメントリ
ングの天井部に、いわゆる「だれ」を発生させて、次回
のセグメント組立作業に大きな支障を来している。

【０００７】このことは、特に自重の大きい大口径セグ
メントや外部荷重が大きい場合、或いはセグメント間の
継手剛性が低い場合などに特に顕著であり、真円保持装
置を用いても最前列のセグメントリングの変形のため、
その前方に組み立てる次回のセグメント組立作業が不可
能になることが多い。そこで、従来はボルトレスセグメ
ントの組立時において、上部セグメントの前記「だれ」
を防止すべく、別途、鋼材などで仮支持させることが行
われている。

【０００８】本発明は、上述の課題を解決すべくなされ
たものであり、具体的には例え大口径のセグメントやボ
ルトレスセグメントであっても、他に格別の支持部材を
用いることなく、組立直後の最前列のセグメントリング
を確実に支持して同リングを高い精度で真円度を保持す
ることを可能にするとともに、簡単な構造を備えた新規
で且つ有用なセグメント真円保持装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
は、請求項１に記載された発明の主要な構成である、ト
ンネル掘進機本体と支持フレームを介してエレクタの後
方に連結されたセグメントの真円保持装置であって、前
記支持フレーム上をトンネル方向に沿って往復走行可能
に立設された左右一対の支柱と、各支柱の上端部あるい
は上端部及び下端部に設けられた拡径用駆動手段と、少
なくとも左右の上部拡径用駆動手段同士を連結する円弧
状の上部拡径ビームとを備えてなり、前記上部拡径ビー
ムの外周側にセグメント押圧支持部を有し、同セグメン
ト押圧支持部がトンネル前方側に突出してなることを特
徴とするセグメントの真円保持装置により解決される。

【００１０】エレクタのセグメント把持部が所定のセグ
メントの組立位置に到達すると、ほぼ同時に真円保持装
置の走行駆動手段が作動して真円保持装置を支持フレー
ム上の軌道に沿ってトンネル方向に前進して停止する。
この前進限位置においても本発明に係る真円保持装置に
よれば、その停止位置が従来と同様であっても、上部拡
径ビームのセグメント押圧支持部を少なくとも前方に突
出させているため、従来では支持が不可能であった新た
に組み立てられた最前列の新設セグメントリングを他の
周辺装置と干渉することなく空間を広く確保して確実に
押圧支持できる。

【００１１】前述のように真円保持装置の前進限位置に
達すると、左右の上下拡径用駆動手段を作動して、上部
拡径ビームを上方向に伸長あるいは上部拡径ビーム及び
下部拡径部材をそれぞれ上下方向に伸長させ、新設セグ
メントリングを内方から押圧して新設セグメントリング
の真円を保持する。

【００１２】請求項２に記載された発明は、前記セグメ
ント押圧支持部が最前列のセグメントと次部のセグメン
トとの接続部を内面から押圧支持し得る位置まで突出さ
れる。本発明によれば、真円保持装置により最前列のセ
グメントリング及び前回のセグメントリングの接続部の
内面を内方から同時に支持することができ、接続部に目
開きや段差等が生じることがなく、また新設セグメント
リングの裏込め材が注入されて固化する間に最前列のセ
グメントリングの真円度を高精度に保持する。

【００１３】請求項３に記載された発明は、前記上部拡
径ビームのセグメント押圧支持部をトンネル後方側にも
突出している。かかる構成により、セグメント押圧支持
部によってセグメントリングを支柱の前後で支持するこ
とにより、支柱に偏荷重がかからない。

【００１４】請求項４に記載した発明は、トンネル後方
側のセグメント押圧支持部は、最前列のセグメントと次
部のセグメントとの接続部を内面から押圧支持するトン
ネル前方側のセグメント押圧支持部からセグメント１リ
ング分後方に突出されてなる。本発明によれば、真円保
持装置により前後に続く３組のセグメントリングを、そ
の継手部において同時に支持するため、裏込め材が完全
に固化して真円が確保された前々回のセグメントリング
の継手部と前回のセグメントリングの継手部との間で正
確な位置合わせができ、しいては新設セグメントリング
及び前回に組み立られたセグメントリングの接続につい
ても、より高精度の真円が保持される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセグメントの
真円保持装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて具
体的に説明する。なお、本発明はセグメントの真円保持
装置に関するものであるため、ここではトンネル掘進機
にあって同装置と密接に関係する構成部材以外のトンネ
ル掘進機としての一般的な構成部材に関しては具体的な
説明は省略する。図１は本発明のセグメント真円保持装
置を搭載したトンネル掘進機の内部構造例を示す側面図
であり、図２は同セグメント真円保持装置を中心とした
シールド掘進機の背面図である。図示実施例では、トン
ネル掘進機としてシールド掘進機を挙げている。

【００１６】これらの図において、符号１はシールド掘
進機本体を示し、同掘進機本体１の前端にはカッタ駆動
用電動機３により駆動旋回可能なカッタヘッド２が配設
されており、また掘進機本体１の後端部を構成するテー
ルプレート４にはセグメントエレクタ（セグメント組立
装置）５が同じく旋回可能に設けられている。なお、符
号６はスクリュコンベヤ、７はシールドジャッキ、８は
ワイヤブラシ式テールシールを示している。

【００１７】前記テールプレート４における前記掘進機
本体１の胴体をなすスキンプレート１ａとの接続部４ａ
は鋼材からなる高強度のリング状枠体から構成されてお
り、同接続部４ａには上記セグメントエレクタ５の後方
に向けて水平に延出するフレーム構造の作業用デッキ９
が固設されている。本発明に係るセグメント真円保持装
置１０にあっても、従来と同様に前記作業用デッキ９に
設けられた支持フレーム９ａにトンネル方向に往復走行
可能に支持されている。

【００１８】図示実施例に係るセグメント真円保持装置
１０の基本的な構成は、既述した従来の構成と実質的に
変わるところはない。すなわち、同セグメント真円保持
装置１０は、前記作業用デッキ９を挟むようにして左右
に立設される一対の支柱１１と、各支柱１１の各上下端
部に固設された４基の拡径用油圧シリンダ１２ａ，１２
ｂと、前記作業用デッキ９の水平ビーム上にトンネル軸
線方向に沿って敷設された左右一対のレール１３と、前
記各支柱１１の前後方向に延設されたブラケット１４ａ
の先端に転動自在に支持され、前記レール１３上を走行
する計４個の車輪１４と、左右の上部拡径用油圧シリン
ダ１２ａの各ピストンロッド端同士をピンを介して連結
する円弧状の上部拡径ビーム１５と、左右の下部拡径用
油圧シリンダ１２ｂの各ピストンロッド端同士をピンを
介して連結する円弧状の下部拡径部材１６とを備えてい
る。前記作業用デッキ９の前端部と前記支柱１１との間
には、真円保持装置１０を前後に走行させるための走行
駆動シリンダ１７が介装されている。

【００１９】本発明にあって、最も特徴部をなす構成は
図１において符号１８で示す上記上部拡径ビーム１５の
構成部材の一部をしている上部セグメント押圧支持部に
ある。図示例によれば、同上部セグメント押圧支持部１
８は前記上部拡径ビーム１５の外周に沿って固設された
円弧状の板材からなり、同上部セグメント押圧支持部１
８の幅方向中央部に沿って前記上部拡径ビーム１５の外
周円弧面を位置させて一体に固設されている。この上部
セグメント押圧支持部１８の板幅Ｄは１ピースのセグメ
ントＳのトンネル方向長さＬより僅かに長く設定されて
おり、前記上部拡径ビーム１５と前記上部セグメント押
圧支持部１８との固設強度は、その内周に沿って所定ピ
ッチに配設された複数の補強リブ部材１９により強化さ
れている。本実施例における前記上部セグメント押圧支
持部１８の板幅Ｄは、その幅方向の前後端部においてト
ンネル方向に組み立てられた３ピースのセグメントＳの
各接続部をそれぞれ同時に押圧支持するのに十分な寸法
に設定される。

【００２０】図示例によれば、前記上部セグメント押圧
支持部１８は前記上部拡径ビーム１５を挟んでトンネル
方向前後に延出していることになるが、本発明にあって
は図６のごとく前記上部セグメント押圧支持部１８を上
部拡径ビーム１５から前後にのみ突出させるようにして
もよく、この場合には、同上部セグメント押圧支持部１
８の突出寸法を１ピース分のセグメント幅寸法より僅か
に大きく設定し、トンネル方向に並んで接続された第１
〜第３セグメントＳ１〜Ｓ３同士の各接続部を下方から
押圧支持できるようにする。

【００２１】図３〜図５は本実施例に係るセグメント真
円保持装置１０における上半部の拡大図であり、図３は
その側面図、図４は背面側から見た右半部の平面図、図
５は同右半部の背面図である。図２〜図５から理解でき
るように、前記上部セグメント押圧支持部１８の外周面
に、更にセグメント当接パッド２０が設けられている。
このセグメント当接パッド２０は、前記上部セグメント
押圧支持部１８の周方向に２分割されて中央に所定の間
隔を開けて配されており、その軸線方向にも３分割さ
れ、総計６枚のセグメント当接パッド２０が上部セグメ
ント押圧支持部１８の外周面に接合一体化されている。
本実施例にあっては、上部セグメント押圧支持部１８の
軸線方向に３分割された前記セグメント当接パッド２０
のうち、中央に配されるセグメント当接パッド２０ｂは
上部拡径ビーム１５の幅中央に沿って接合され、その前
後に配されるセグメント当接パッド２０ａ，２０ｃは、
前後に接続された第１〜第３のセグメントＳの各接続部
を押圧支持する部位である。当接パッド２０は弾性体を
用いるのが好適であり、本実施例では天然ゴムを使用し
ているが、これに限るものでないことは勿論である。

【００２２】なお、図６のごとく前記上部セグメント押
圧支持部１８が前記上部拡径ビーム１５の前方に突出さ
せているだけの場合には、前記セグメント当接パッド２
０は前記上部セグメント押圧支持部１８の突出端側と前
記上部拡径ビーム１５の直上とに２分割して配設すると
よく、前後に配されたそれぞれのセグメント当接パッド
２０ａ，２０ｃがセグメントＳの前後２箇所の接続部を
下方から支持するようにすると、前後に接続された３リ
ング分のセグメント接続部を同時に支持できるため望ま
しいが、例えば図７のごとく最前列の新設セグメントリ
ングと前回に組み立てられたセグメントリングとの接続
部、並びに前回に組み立てられたセグメントリングの内
面の２箇所を同時に支持するようにしてもよい。この場
合には、前記上部セグメント押圧支持部１８の突出寸法
は１ピース分のセグメント幅寸法以下で十分である。

【００２３】また本実施例によると、上記左右の下部拡
径用油圧シリンダ１２ｂの各ピストンロッド端同士を連
結する円弧状の上記下部拡径部材１６の外周面には、前
記上部拡径ビーム１５のように前後に突出するセグメン
ト押圧支持部を格別に設けることなく、直接にセグメン
ト当接パッド２１を接合一体化している。これは、セグ
メントリングの坑底部の部分には土圧や自重などの負荷
が天井部に比して少ないため、トンネル方向前後のセグ
メント同士の複数接続部を同時に押圧支持する必要がな
いためである。勿論、必要な場合には上部拡径ビーム１
５と同様に下部拡径部材１６の外周面に下部セグメント
押圧支持部を設けることもできる。本実施例によれば、
下部の前記セグメント当接パッド２１は上記セグメント
当接パッド２０と同様に周方向に２分割され、２分割さ
れたセグメント当接パッド２１ａ，２１ｂは離間して前
記下部拡径部材１６の外周面に接合されている。

【００２４】さて、以上のごとく構成された図示例によ
るセグメントリングの真円保持装置１０によれば、シー
ルド掘進機によりセグメント１リング分の掘進が終了す
ると、エレクタ５のセグメント把持部５ａが所定のセグ
メントの組立位置に移動してセグメント供給装置から供
給されてくる新設セグメントＳを待つ。このとき同時
に、前記真円保持装置１０の走行駆動シリンダ１７が作
動して真円保持装置１０を作業デッキ９上で図１の仮想
線で示す位置から実線で示す位置までトンネル方向に前
進させる。この前進限位置における支柱１１及び上下拡
径用駆動油圧シリンダ１２ａの停止位置は、前記エレク
タ５のセグメント把持部５ａの旋回位置やスクリュコン
ベヤ６と干渉しない後方位置である。

【００２５】かかる前進限位置にある場合、従来の真円
保持装置によるセグメント支持では、既述したとおり最
前列の新設セグメントの支持は支柱１１とエレクタとの
空間が確保できなく不可能であったが、本実施例に係る
真円保持装置１０によれば、前記支柱１１の停止位置が
従来と同様であっても、上部拡径ビーム１５のセグメン
ト押圧支持部１８を前後に突出させているため、新たに
組み立てられる最前列の新設セグメントリングと前回に
組み立てられたセグメントリングとの少なくとも接続部
を前回のセグメントリングの内面とともに２箇所で押圧
支持する。このように２箇所を支持しても、真円保持装
置１０がエレクタ５やその他の周辺装置との干渉を避け
ることを可能にする。

【００２６】つまり、新設セグメントリングがエレクタ
５により組み立てられると、前述のごとくして待機位置
に到達して待機している真円保持装置１０の左右の上下
拡径用油圧シリンダ１２ａ，１２ｂが作動して、上部拡
径ビーム１５及び下部拡径部材１６をそれぞれ上下方向
に伸長させ、各拡径部材１５，１６の外周面に接合一体
化されたセグメント当接パッド２０，２１を、図１に実
線で示すように新設セグメントリング、前回に組み立て
られたセグメントリング及び前々回に組み立てられたセ
グメントリングの各接続部を内方から押圧して新設セグ
メントリングの真円を保持する。

【００２７】本発明の真円保持装置１０により、少なく
とも最前列のセグメントリング及び次列のセグメントリ
ングの接続部と次列のセグメントリングの一部内面とを
内方から同時に支持することは、裏込め材が注入されて
固化する間に最前列のセグメントリングを確実に支持で
きることは勿論のこと、次列のセグメントリングを前後
２箇所で同時に押圧支持することになるため、両セグメ
ントリングの真円度は高精度に保持され、少なくとも最
前列及び次列のセグメントリングの接続部における高精
度な位置決めを可能にする。上記実施例にあっては、図
１に実線で示すように更に同一の真円保持装置１０によ
り、前後に続く３組のセグメントリングを、その接続部
において同時に支持するため、裏込め材が完全に固化し
て真円が確保された前々回のセグメントリングの接続部
と次列のセグメントリングの接続部との正確な位置合わ
せができ、より高精度の真円が保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセグメントの真円保持装置を搭載
したシールド掘進機の内部機構例を示す側面図である。

【図２】同真円保持装置を中心に見たシールド掘進機の
背面図である。

【図３】同真円保持装置の主要部の動作を拡大して示す
側面図である。

【図４】同真円保持装置の半部を示す平面図である。

【図５】同正面図である。

【図６】同真円保持装置の主要部のセグメント押圧支持
部を前方のみに突出させセグメント接続部を２ヵ所押圧
する側面図である。

【図７】同真円保持装置の主要部のセグメント押圧支持
部を前方のみに突出させセグメント接続部を１ヵ所押圧
する側面図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機本体 １ａ スキンプレート ２ カッタヘッド ３ カッタ駆動電動機 ４ テールプレート ４ａ スキンプレートとテールプレートとの接続
部 ５ エレクタ ６ スクリュコンベヤ ７ シールドジャッキ ８ テールシール ９ 作業デッキ １０ 真円保持装置 １１ 支柱 １２ａ 上部拡径用油圧シリンダ １２ｂ 下部拡径用油圧シリンダ １３ レール １４ 車輪 １４ａ ブラケット １５ 上部拡径ビーム １６ 下部拡径部材 １７ 走行駆動シリンダ １８ 上部セグメント押圧支持部 １９ 下部セグメント押圧支持部 ２０，２１ セグメント当接パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000001236 株式会社小松製作所 東京都港区赤坂二丁目３番６号 (72)発明者 舛本 海洋治 東京都豊島区西池袋１−11−１ 日本鉄道 建設公団 東京支社内 (72)発明者 宮▲崎▼ 武雄 東京都豊島区西池袋１−11−１ 日本鉄道 建設公団 東京支社内 (72)発明者 鹿島 隆 神奈川県横浜市中区山手町20 日本鉄道建 設公団 横浜鉄道建設所内 (72)発明者 木原 義博 神奈川県横浜市中区山手町20 日本鉄道建 設公団 横浜鉄道建設所内 (72)発明者 伊藤 浩 神奈川県横浜市中区山手町20 日本鉄道建 設公団 横浜鉄道建設所内 (72)発明者 小林 啓一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 乙武 信久 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 西田 義則 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 金子 研一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 志田 智之 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 伊藤 文彦 神奈川県横浜市中区山下町252 五洋建設 株式会社横浜支店内 (72)発明者 高橋 誠也 神奈川県横浜市中区太田町６丁目84−２ 株式会社地崎工業横浜支店内 (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内 (72)発明者 細田 一樹 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘進機本体に支持フレームを介
   してエレクタの後方に連結され、トンネル周壁に組み立
   てられたセグメントリングの真円を保持するための装置
   であって、 前記支持フレーム上をトンネル方向に沿って往復走行可
   能に立設された左右一対の支柱と、各支柱の上端部ある
   いは上端部及び下端部に設けられた拡径用駆動手段と、
   少なくとも左右の上部拡径用駆動手段同士を連結する円
   弧状の上部拡径ビームとを備えてなり、 前記上部拡径ビームの外周側にセグメント押圧支持部を
   有し、同セグメント押圧支持部がトンネル前方側に突出
   してなることを特徴とするセグメントの真円保持装置。
2. 【請求項２】 前記セグメント押圧支持部が最前列のセ
   グメントと次部のセグメントとの接続部を内面から押圧
   支持し得る位置まで突出されてなる請求項１記載の真円
   保持装置。
3. 【請求項３】 前記上部拡径ビームのセグメント押圧支
   持部がトンネル後方側にも突出してなる請求項１記載の
   真円保持装置。
4. 【請求項４】 トンネル後方側のセグメント押圧支持部
   は、最前列のセグメントと次部のセグメントとの接続部
   を内面から押圧支持するトンネル前方側のセグメント押
   圧支持部から、セグメント１リング分後方に突出されて
   なる請求項２記載の真円保持装置。