JPS6272900A

JPS6272900A - トンネルの覆工装置

Info

Publication number: JPS6272900A
Application number: JP60210863A
Authority: JP
Inventors: 雅史和田; 勉中西; 稲垣　博一
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1987-04-03
Also published as: JPH0452839B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）未発明は、トンネル覆工用セグメントをシールドトンネ
ル掘削機のシールド本体内の後部に配置されたセグメン
トエレクタによりトンネル内周面に組み立て、該トンネ
ルを組み立てられた複数の既設セグメントから成るセグ
メントリングによりｍ丁する方法および装置に関する。

（従来技術）シールドトンネル掘削機により掘削したトンネルの内周
面に覆工用セグメントを組み立てて前記トンネルを覆工
する装置の１つとして、前記覆工用セグメントを把持し
、これを複数の既設のセグメントから成るセグメントリ
ングの前端面に組み付けるセグメントエレクタと、シー
ルド本体の軸線と直交する仮想の基準面と前記前端面と
の間の距離を′ＡＩＩＩ定する距離計とを含み、該距離
計により７１１１＋定した４ｒｉを基に前記基準面に対
する前記前端面の傾斜角度、傾斜方向等の姿勢を判定し
、その判定結果を基に前記セグメントエレクタに把持し
た前記覆１−用セグメントを前記前端面の姿勢に応した
ｉＥしい姿勢に修（「シた後、１該覆「用セグメントを
前記セグメントリングにＭＩみ付ける。ｙＤ丁装置があ
る。

しかし、従来のこの種の覆［装置ηは、前記セグメント
リングの１つの既設セグメントの前端面の複数箇所と前
記基準面との間の距離をＡ１１ｌ定し、測定した値を）
、（に前記基準面に対するセグメントリングの前端面の
姿勢を判定しているため、既設セグメントの１ｉｉｊ端
面における被Ｎ１１ｌ定１？、Ｉ、相Ｔ１−の間隔がセ
グメントリングの前端面に比べて著しく小さく、したが
って前記既設セグメントの前端面のわずかな凹凸および
距離のＪ１１定誤差が前記）ｘべ１面に対する前記セグ
メントリングの前端面の姿勢の判定に大きな誤差として
現われ、この結果、セグメントエレクタに把持した覆工
用セグメントを前記セグメントリングの前端面の姿勢に
応じた正しい姿勢に修正することができない。

（発明の目的）未発明は、セグメントエレクタに把持した４（！　−Ｉ
’。

用セグメントをセグメントリングの前端面の姿勢に応じ
た正しい姿勢に修正することができるトンネルの覆工方
法および装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明のトンネルの覆工方法は、トンネル覆工用セグメ
ントをシールドトンネル掘Ｉ’ｌｌ　４１のシールド本
体内の後部に配置されたセグメントエレクタによりトン
ネル内周面に組み立てて該トンネルを覆工する方法であ
って、前記シールド本体の＋Ｉｌ線と直交する仮想のノ
、（準面と、複数の既設セグメントから成るセグメント
リングの前端面の周方向に間隔をおいた複数箇所との間
の距離をＡ１１ｌ定し、４１１１定した値を基に前記基
市面に対する前記前端面の姿勢を判定し、その判定結果
を基に前記セグメントエレクタに把持した前記覆玉用セ
グメントの姿勢を前記前端面の姿勢に応じたＩＦシい姿
勢に修正し、該覆工用セグメントを前記セグメントリン
グに組み付けることを特徴とする。

本発明のトンネルのｒｎ　Ｕ装置は２シ一ルドトンネル
掘削機のシールド本体内の後部に配置され、トンネル覆
工用セグメントを把持し、該覆工用セグメントを複数の
既設セグメントから成るセグメントリングに組み付ける
セグメントエレクタと、前記シールド本体内にこれの周
方向に間隔をおいて配置され、１ｉｉｊ記シ一ルド本体
の中心軸線と直交する仮想の基僧面と１１カ記セグメン
トリングの前端面との間の距、２ＩをＭｉｌｌ定するた
めの複数の距＃１１Ｆとを含み、前記セグメントニレ７
りは、把持した曲記覆丁用セグメン）・の姿勢を、前記
距離計により４１１定した値をノ、（にＦｌ定された＋
ｉ７７記セグメントリングの１ｉｉｉ端面の姿勢に応じ
たｉＥしい姿勢に修正するための姿勢修正機構を備える
。

（発明の効果）本発明は、　セグメントリングの前端面の周方向に間隔
をおいた複数箇所と、前記基へ（而との間の距離をＪｌ
１１定するため、前記セグメントリングの１ａｊ端面内
の被Ａｌ１１定位置の相７７−の間隔が犬きく、シたか
って前記セグメントリングの前端面の凹凸が前記ノ、（
亭面に対する前記前端面の姿勢の判定結果に大きな誤差
として現れず、この結果セグメントエレクタに把持した
覆工用セグメントの姿勢を前記前端面の姿勢に応じた正
しい姿勢に修正することができる。

（実施例）重工、図面に示す本発明の実施例について説明する。

第１図〜第３図に示す覆工装置１０は、シールドトンネ
ル置される。シールド本体１４の後方には．ｒｒ１工装：
占．１０を用いて組み立てられた複数の既設セグメント
１６から成る筒状のセグメントリング１８が設けられて
いる．シールド本体１４は、セグメントリング１８を反
力体とする複数の推進ジヤツキ２０により＠進される。

蕾下装２１１０によりセグメントリング１８に組み付け
られる覆工用セグメント２２は、第１６図に示すように
，トンネルの内周面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径の
外周面を有する鋼製セグメントであり，２つの側端面３
００，３０２と、前端面３０４と，後端面３０６とを有
する。側端面３００の前端面３０４の側には，後方へ伸
びる差込杆３０８が設けられている．差込杆３０８は、
側端面３００からこれと直交する方向へ伸びる基部３１
０と該基部の先端部３１２から後方へ伸びる係合部とに
よりほぼＬ字型の形状を有する．前端面３０４と側端面
３０２との隅部には、隣接するセグメントの差込杆３０
８を受は入れる差込口３１４が設けられている。前端面
３０６には複数（図示の例では３）の係合穴３１６が設
けられ、後端面３０６には既設セグメントの係合穴３１
６に挿入される、前記係合穴３１６と回数の係合ビン３
１８が設けられている．側端面３００、３０２にはそれ
ぞれ２つの係合穴３２０，３２２が設けられている。

上記の覆工用セグメント２２は、第１７図に示すように
、覆工装置１０により後端面３０６の係合ビン３１８が
既設セグメントの前端面の係合穴３１６に挿入され、差
込杆３０８がセグメントリング１８の周方向に隣接する
セグメント（リングに形成途中のセグメント）の差込口
３１４に挿入されることにより，セグメントリング１８
に組み付けられる。このように組み立てられたセグメン
トリング１８は、複数（図示の例では６）の既設セグメ
ント１６により筒の形を有し，前端面に係合穴３１６を
露出している。

覆「装置１０は、冶工用セグメント２２を把持し、該覆
−［用セグメント２２をセグメントリング１８にＭｌみ
付けるセグメントエレクタ２４を含む。セグメントエレ
クタ２４は、シールド本体１４内にその軸線の周りに回
転可能に配置されたエレクタリング２６を備える。

エレクタリング２６は、シールド本体１４の内周に設け
られた複数のガイドローラ２８によりシールド本体１４
にその軸線の周りに回転可能に支持され、回転機構３０
により回転移動される。

ガイドローラ２８は、その１つを第１図および第２図に
示すように、シールド本体１４のシールドリング３２に
取り付けられたガイド３４に回転可能に支承されている
。

エレクタリング２６の周方向に間隔をおいた２箇所には
、エレクタリング２６からその後方へ伸びるー・対のエ
レクタアーム３６が固定的に設けられている。エレクタ
アーム３６には、覆工用セグメント２２を正しい姿勢に
案内するためのセグメントガイド３８を有する姿勢修正
機構４０が配置１ηされている。

姿勢修正機構４０は、シールド本体１４の軸線の方向へ
伸びる軸線をＺ軸、該Ｚ軸と直交し、エレクタリング２
６の直径方向へ伸びる１つの軸線をＹ軸、該Ｙ軸および
前記Ｚ軸と直交する軸線をＸ軸としたとき，前記Ｙ軸方
向へ移動可能に，第１の駆動機構４２を介してエレクタ
アーム３６に支承され、第１の駆動機構４２によりエレ
クタアームに３６に対し前記Ｙ軸の方向へ移動される。

第１の駆動機構４２は，エレクタアーム３６に取り付け
られた一対のジヤツキから成る。

また、姿勢修正機構４０は、第４図および第５図に示す
ように、セブンメントガイド３８を前記Ｘ軸とほぼ平行
の第１の軸線の回りに回転させてセグメントガイド３８
の姿勢を修正するための第１の姿勢修正手段４４と、セ
グメントガイド３８を前記Ｙ軸とほぼ平行の第２の軸線
の回りに回転させてセグメントガイド３８の姿勢を修正
するための第２の姿勢修正手段４６と、セグメントガイ
ド３８を前記Ｘ軸とほぼ平行の第３の軸線の回りに回転
させてセグメントガイド３８の姿勢を修正するための第
３の姿勢修正手段４８と、セグメントガイド３８を前記
Ｘ軸方向へ移動させて該方向におけるセグメントガイド
３８の位置を修正するための第１の位置修正手段５０と
、セグメントガイド３８を前記Ｙ軸方向へ移動させて該
方向におけるセグメントガイド３８の位置を修正するた
めの第２の位置修正手段５２とを備える。

第１の位置修正手段５０は第１および第２の姿勢修正手
段４４．４６間に配置され、第２の位置修正手段５２は
第２および第３の姿勢修正手段４６．４８間に配置され
ている。

第１の姿勢修正手段４４は、第１図、第２図および第４
図に示すように、エレクタアーム３６に前記Ｙ軸方向へ
滑動可能に配置された一対の滑動＋ｈ５４と、該滑動軸
の下端に固定された２つの第１の基台５６と、前記Ｘ軸
の方向へ伸びる第１の軸５８により第１の基台５６に枢
軸連結された第２の基台６０と、該第２の基台を第１の
軸５８の回りに角度的にすなわち所定角度回転させる第
１の姿勢修正ジヤツキ６２とを備える。第１の基台５６
は、第１の駆動機構４２によりエレクタアーム３６に連
結され、これに支持されている。第１の姿勢修正ジヤツ
キ６２は、前記２軸方向へ隔てられた一対のジヤツキか
ら成る。各ジヤツキのシリンダ部はビン６４により第１
の基台５６に連結され、また該シリンダ部に対し移動さ
れる稼動部はビン６６により第２の基台６０に連結され
ている。第２の基台６０は、下方に開口する凹所６８を
有する。

この第１の姿勢修正手段４４は、第１の姿勢修正ジヤツ
キ６２により、第２の基台６０を第１の軸５８の回りに
角度的にすなわち所定角度回転させる。これにより、第
２の基台６０が第１の基台５８に対し所定角度回転され
るため、セグメントガイド３８は、第１の軸５６の軸線
すなわちＸ軸を中心に所定角度回転され、シールド本体
１４の内周面に対する姿勢を修正される。

第１の位置修正手段５０は、第４図〜第７図に示すよう
に、第２の基台６０の凹所６８に配置されており、また
、前記Ｘ軸方向へ〃いに平行に伸びる一対のロッド７０
と１両ロッドに移動可能に支持された移動台７２と、該
移動台をロッド７０に沿って移動させる一対のジヤツキ
から成る第１の位置修正ジヤツキ７４とを備える。ロッ
ド７０は、第１の姿勢修正手段４４の第２の基台６０に
支持されている。第１の位置修正ジヤツキ７４は、第５
図および第７図に示すように、ビン７６．７８により第
２の基台６０および移動台７２に連結されている。

この第１の位置修正手段５０は、第１の位置修正ジヤツ
キ７４により、移動台７２を第２の基台６０に対し前記
Ｘ軸方向へ所定距離移動させる。これにより、セグメン
トガイド３８は、第１の姿勢修正手段４４の第２の基台
６０に対し前記Ｘ軸方向へ所定距離移動され、シールド
本体１４に対する１ｉ７ｊ記Ｚ　Ｑｂ力方向位置を修正
される。

第２の姿勢修正手段４日は、第３図〜第６図に示すよう
に、；１１１記Ｙ軸方向へ伸びる第２の輔８０により第
１の位置修正手段５０の移動台７２に枢軸連結された回
転台８２と、該回転台を第２の軸８０の回りに角度的に
すなわち所定角度回転させる第２の姿勢修正ジヤツキ８
４とを備える。回転台８２は、第５図および第６図に示
すように、軸受８６により移動台７２に回転可能に支持
されているａ第２の姿勢修正ジヤツキ８４は、第６図に
示すように、移動台７２と回転台８２とに連結されてい
る。

この第２の姿勢修正手段４６は、第２の姿勢修正ジヤツ
キ８４により、回転台８２を移動台７２に対し所定角度
回転させる。これにより、セグメントガイド３８は、第
２の軸８０すなわち１）７１記Ｙ軸の周りに所定角度回
転され、シールド本体１４の内周面に対する姿勢を修正
される。

第２の位置修正１段５２は、第４図および第５１４に示
すように、第２の姿勢修正手段４日の回転台８２の軸受
部８８に１ｉ７１記Ｙ軸方向へ滑動可能に配置７１コれ
た一対のロッド９０と、該ロッドにピン９２により連結
され、前記Ｘ軸方向へ伸びるＸ輛アーム９４と、該Ｘ輛
アームを第２の姿勢修正手段４６に対し前記Ｙ軸方向へ
平行移動させる第２の位、７Ｌ修正ジヤツキ９６とを備
える。ロッド９０は、１ｉｊ記Ｘ軸の方向へ間隔をおい
て配置されている。

この第２の位置修正手段５２は、第２の位置修正ジヤツ
キ９６により、Ｘ軸アーム９４を回転台８２に対し前記
Ｙ軸方向へ所定距離移動させる。

これにより、セグメントガイド３８は、第２の姿勢修正
手段４６に対し前記Ｙ軸方向へ所定距離移動され、シー
ルド本体１４に対する前記Ｙ軸方向の位；σを修正され
る。

第３の姿勢修正手段４８は、第４図および第５図に示す
ように、前記Ｘ軸方向へ伸びかつ前記セグメントガイド
３８を第２の位置修正手段５２のＸ輛アーム９４に枢軸
連結する第３の軸９８と、セグメントガイド３８を第３
の軸９８の回りに角度的にすなわち所定角度回転させる
第３の姿勢修正ジヤツキ１００とを備える。第３の姿勢
修正ジヤツキ１００は、前記Ｘ軸方向へ間隔をおいて配
置された一対のジヤツキから成る。各ジヤツキは、Ｘ軸
アーム９４の端部とセグメントガイド３８とに連結され
ている。

この第３の姿勢修正手段４８は、第３の姿勢修正ジヤツ
キ１００の作動により、セグメントガイド３８を第３の
軸９８の周りに所定角度回転させる。これによりセグメ
ントガイド３８は、前記Ｚ袖の周りに所定角度回転され
てシールド本体１４の内周面に対する姿勢を制御される
。

セグメントガイド３８は、第４図および第５図に示すよ
うに、覆工用セグメント２２と接触されるカイトフレー
ム１０２と、１核ガイドフレームをＸ輛アーム９４に連
結する連結部１０４とをソ１）よる。カイトフレーム１
０２は、ド方に開［Ｊする凹所を右し、またそのＦ面は
、第２図に示すように、覆工用セグメント２２と接触し
てこれをＩＩシい姿勢に案内すべく弧面に形成されてい
る。

セグメントエレクタ２４は、また第４図、第５図および
第８図に示すように、セグメントガイド３８に係合され
る支持機構１０６と、該支持機構をセグメントガイド３
８に対しＹ軸方向へ直線移動させる第２の駆動機構１０
８とを備える。

支持ｙ＆４Ｗ　１０６　ハ、ベース部材１１０　ト、　
’／（１丁用セグメント２２をベース部材１１０に押圧
する押圧部材１１２と、該押圧部材を直線移動させるジ
ヤツキ１１４と、ベース部材１１０から前記Ｙ軸方向上
方へ伸びる中空部材１１６とを備える。

ベース部材１１０は、中空部材１１６の下端部に固定さ
れた基部１１８と、該基部の先端部からＦ方へ屈曲され
、覆工用セグメント２２を受ける受は部１２０とにより
ほぼ逆り字状の形状を有する。受は部１２０の下端部に
は、これをＸ軸方向へ頁く穴１２２が穿たれている。

抑圧部材１１２は、基部１１８にＸ軸方向へ移動可能に
支持されており、ジヤツキ１１４により受は部１２０に
対し相寄り、相着れる方向へ移動される。抑圧部材１１
２は、第４図に示すように、覆工用セグメント２２を把
持すべく該押圧部材１１２がジャ、キ１１４により受け
１１２０に向けて押されたときに、覆工用セグメント２
２に設けられた穴１２６を通り、受は部１２０の穴１２
２に受は入れられるビン１２４を有する。

ジヤツキ１１４は、基部１１８に取り付けられている。

中空部材１１６は、セグメントガイド３８のフレーム１
０２からそのＬ方へ伸びるガイド部１２８に上下動可能
に受は入れられている。

第２の駆動機構１０８は、中空部材１１６内に配置され
ており、また、セグメントガイド３８のガイド部１２８
の上端に固定されたＡ１３０と、中空部材１１６の底部
とにビンにより連結されている。

覆工装置ｌＯは、また第１図に示すように。

シールド本体１４の中心軸線と直交する仮想の基べわ面
とセグメントリング１８の前端面との間の距離を測定す
るための複数の距離計１４０を含む。

距離計１４０は、推進ジヤツキ２０の伸縮賃をＪ１１定
するものであり、シールド本体１４の周方向に９０度ず
つ等間隔に配置された４つの推進ジヤツキ２０に設けら
れている。距離計１４０は、レーザ光線を用いた光波距
離計のような他の距離計であってもよい。

距離計１４０は、その１つを第１０図および第１１図に
示すように、Ｊｆｔ進ジヤツキ２０に取り伺けられた筒
状のケーシング１４２と、該ケーシング内に配置された
ドラム１４４と、一端が推進ジヤツキ２０のピストンロ
ッドの先端部１４６に連結され、他端がドラム１４４に
連結されて該ドラム１４４に巻き戻し可能に巻き取られ
るローブ１４８と、該ローブを巻き取る方向への回転力
をドラム１４４に加えるばね１５０と、ドラム１４４に
連結され、トラム１４４の回転に伴って′電気信号を発
生するロータリーエンコーダ１５２とを含むストローク
計である。

ドラム１４４は、ケーシング１４２にねし市めされた蓋
１５４と、ケーシング１４２の中ＩＶ１５６とにベアリ
ング１５８，１６０および輔１６２によりケーシング１
４２の軸線の回りに回転可能に支持されている。ばね１
５０は、一端が惹１５４に取り付けられ、他端が軸１６
２に取り付けられた渦巻ばねである。ロータリーエンコ
ータ゛１５２は、ケーシング１４２にねじ１にめされ、
また軸継手１６４により軸１６２に連結されている。

推進シャツ＋２０の伸長時、距離計１４０は、ローブ１
４８がドラム１４４から巻き戻され、それによりドラム
１４４が回転されるため、ドラム１４４の回転に伴って
ロータリーエンコーダ１５２が回転され、その回転数に
応じた′電気信号を出力する。該電気信号は、推進ジヤ
ツキ２０の伸長Ｙに対応し、図示してはいないが信号処
理回路において前記基準面とセグメントリング１８と１
ｔ１端面との距離信号として処理される。

Ｌ記のように、セグメントリング１８の前端面の周方向
に間隔をおいた複数箇所と、ｉｉＪ記基準面との間の距
離を測定すると、１つの既設セグメントの前端面の複数
箇所と前記基準面との距離を測定する場合に比較して、
セグメントリング１８の前端面内の被測定位置の相Ｗの
間隔が大きく、したがってセグメントリング１８の前端
面の凹凸が前記基準面に対する前記前端面の姿勢の判定
結果に大きな誤差として現れず、この結果セグメントエ
レクタ２６に把持した覆工用セグメント２２の姿勢を前
記前端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修ＩＦすることが
できる。

セグメントエレクタ２４は、また第４図〜第７図に示す
ように、第、第２および第３の姿勢修正ジャ、キロ２，
８４，１００並びに第１および第２の位置修正ジャ、キ
７４．９６の伸縮６にを計Ａ１１する計測器１７０．１
７２，１７８，１７６゜１７４を備える。

各計１１１１１器は、その１つ１７０を第１２図および
第１３図に示すように、ジャンキロ２のロット１８０に
ポルト１８２により取り付けられた計Ｘ１ｌｌ器本体１
８４と、ジャンキロ２の伸縮力向へ移動可能に計測器本
体１８４に支持された移動棒１８６と、該移動棒の長・
「、方向に設けられたラック１８８とｌ噛合する歯車１
９０と、計測器本体１８４に支持され、歯車１９０の回
転に伴って電気信号を発生するロータリーエンコーダ１
９２とを備える。

移動棒１８６は、その先端がばね１９４によりジヤツキ
６２のシリンダに押圧されている。このため、ジャンキ
ロ２の伸縮時、移動棒１８６はジヤツキ６２の伸縮に伴
って前進後退して歯車１９０を回転させ、ロータリーエ
ンコーダ１９２は該歯車１９０の回転数に応じた電気信
号を出力する。該電気信号は、ジヤツキ６２の伸縮量に
対応し１図示してはいないが信号処理回路においてジヤ
ツキ６２の伸縮量の信号として処理される。

なお、計測器本体１８４は、ジヤツキのロッドに固定す
る代りにシリンダに固定してもよい。

また、計、ＩＩＩ器１７０，１７２．１７４，１７６゜
１７８は、レーザ光線を用いる光波距離計のような他の
計測器を用いてもよい。

第１および第２の駆動機構４２．１０８にも、これらの
伸縮量を計測する計測器（図示せず）が設けられている
。該計４ｔｉ器としては、計測器１７０と同様の構造の
ものを用いることができる。

第９図に示すように、セグメントガイド３８のガイドフ
レーム１０２には、セグメントエレクタ２４に把持した
覆工用セグメント２２とガイドフレーム１０２すなわち
セグメントガイド３８との間の距離およびガイドフレー
ム１０２すなわちセグメントガイド３８と把持した覆工
用セグメント２２に周方向に隣接するセグメントとの間
の距離とをＪ＋１１定する４つのセンサ１９６，１９８
゜２００．２０２と、ガイドフレーム１０２とセグメン
トリング１８の最終段の既設のセグメント１６との間の
距離を１１１１１定する３つのセンサ２０４．２０６，
２０８とを有する。

センサ１９６，１９８，２００，２０２は、ガイドフレ
ーム１０２の前端縁および後端縁の前記Ｘ軸方向の両端
縁部に配置され、センサ２０４゜２０６．２０８はガイ
ドフレーム１０２の後端縁部にＸ軸方向へ間隔をおいて
配置されている。

各センサは、その１つを第１４図および第１５図に示す
ように、ガイドフレーム１０２にベース２１０をねじＩ
Ｆめし、該ベースの上側に基台２１２をねじ１ヒめし、
該基台２１２に筒状のスライダ２１４を上下移動可能に
支承させ、該スライダ２１２に感知パー２１６を上下移
動可能の配置し、該感知パー２１６の下端に感知ヘッド
２１８を取り付けている。

基台２１２には、モータおよび定回転機構を有する回転
源２２０が取り付けられており、該回転源の出力軸には
スライダ２１４の外側面に設けられたラック２２２と噛
合する歯車２２４が固定されている。感知パー２１６に
はラック２２６が形成されており、スライダ２１４の北
部にはラック２２６と噛合する歯車２２８を有するロー
タリーエンコーダ２３０が設けられている。感知ヘッド
２１８とスライダ２１４との間には感知ヘッド２１８を
下カヘ押すばね２３２と、該ばねを包囲する蛇１１１１
２３４とが配置されている。

センサ１９６〜２０２の感知ヘッド２１８は、１）１ｊ
記Ｘ軸方向へ伸び、回転源２２０によりスライダ２１４
が下降されたときにセグメントエレクタ２４に把持して
いる覆工用セグメント２２に接触１２、また該覆工用セ
グメント２２の組付は時に該覆工用セグメント２２に先
立って組み付けられかつセグメントリング１８の周方向
へ隣接するセグメントに接触する。これに対し、センサ
２０４〜２０８の感知ヘッド２１８は、前記Ｚ軸方向へ
伸び、スライダ２１４が下降されたときに既設セグメン
ト１６の最終段の既設セグメントに接触する。

Ｌ記の各センサは、回転源２２０によりスライダ２１４
を一定量下降させると、感知パー２１６およびロータリ
ーエンコーダ２３０が下降され、この状態で感知パー２
１６および感知ヘッド２１８がスライダ２１４に対し上
昇されると、歯車２２８が回転し、これによりロータリ
ーエンコーダ２３０が歯車２２８の回転数に応じた電気
信号を出力する。各センサのロータリーエンコーダから
出力される電気信号は、図示してはいないが信号処理回
路において、セグメントガイド３８に対する覆工用セグ
メント２２の姿勢および既設セグメント１６の姿勢を判
定するための信号として処理される。

上記のように、ガイドフレーム１０２と最終段の既設セ
グメント１６との間の距離をセンサ２０４．２０６，２
０８により測定すると、ガイドフレーム１０２と最終段
の既設セグメント１６るとの間の距離を３点で計測することにな与ため。

最終段の既設セグメント１６の変形状態をも確認するこ
とができる。このような既設セグメント１６の変形は、
センサー０４，１０６，１０８によるＭ１定値を基にし
て姿勢修正機構４０たとえば第２の位置修正手段５２に
より、セグメントガイド３８の姿勢を修正することによ
り補正することができる。

なお、センサー９６〜２０８としては、レーザ光線を用
いた光波距離計のような他のセンナを用いることもでき
る。センサ２０４．２０６　。

２０８は、ガイドフレーム１０２と最終段の既設セグメ
ント１６との間の距薄を３点で計測するたＲ，設め、ト暮６セグメントリングの変形をも知ることができ
、これにより第２の位首修正手段を制御することができ
る。

第１４図および第１５図において２点鎖線で示すように
、センサ２０６には、覆工用セグメント２２の係合ビン
３１８を受は入れる１つの既設セグメント１６の係合穴
３１６を感知するセンサ２３６が配置されている。該セ
ンサ２３６は、光学マーク読取装置であり、感知すべき
係合穴の近傍に設けられた光学的マークを読取る。

セグメントエレクタ２４は、また第２図に示すように、
シールド本体１４に対するセグメントリング２６の旋回
角度を検出する角度検出器２３８を右する。この角度検
出器２３８は、シールド１ノング３２に取り付けられた
ロータリーエンコーダと、該ロータリーエンコーダに設
けられ、エレクタリング２６の回転に伴って回転するロ
ーラとを有し、該ローラの回転数に比例した電気信号を
前記ロータリーエンコーダから出力する。該ロータリー
エンコーダの出力信号は、前記した信号処理回路におい
て、シールド本体１４に対するセグメントエレクタ２４
の回転角度の信号として処理される。

覆工装置ｉｏの休止時、姿勢修正機構４０は、第１の駆
動機構４２によりエレクタアーム３６の側に上昇されて
いる。支持機構１０６は、第２の駆動機構１０８により
、ベース部材１１０および押圧部材１１２の下端部がセ
グメントガイド３８の凹所から下方へ突出した状態に該
凹所内に引きＬげられている。センサ１９６〜２０８は
、スライダ２１４が基台２１２に対し上昇されている。

この状態で、掘削機１２は、推進ジヤツキ２０を伸長さ
せつつ掘進する。このときの推進ジヤツキ２０の伸長穴
−は、距離計１４０により測定される。

所定距離掘削すると、掘削機１２は、掘削を一時中１ヒ
し、その状態でトンネルのＹｆＪ工作業を行なう、この
覆工作業は、覆工用セグメント２２をセグメントガイド
３８の下方に搬送し、該覆玉用セグメント２２をセグメ
ントエレクタ２４によりセグメントリング１８に組み付
ける工程を、Ｍｌみ付けるべき覆工用セグメントの数と
同数同経り返すことにより行なわれる。

ｒＤ　１時、推進ジヤツキ２０は、ｖｇ工用セグメント
２２の組み付けの妨げになるものから順次元の状態に戻
され、組み付けたセグメントに押圧されて地山によるシ
ールド本体１４の後退を阻止する。このときの推進ジャ
ー７キ２０の収１ｉ！　ｕは、距離計１４０により連続
して測定される。

覆工時、セグメントエレクタ２４は、先ず、センサ１９
６〜２０８のスライダ２１４がノ、（台２１２に対し下
降された状態で、姿勢修正機構４０が第１の駆動機構４
２により下降される。これにより、セグメントガイド３
８は、覆下用セグメント２２に近づけられる。

次いで、セグメントエレクタ２４は、第２の駆動機構１
０８により、支持機構１０Ｂの穴１２２およびビン１２
４が覆り用セグメント２２の穴１２６と対面するまで、
支持機構１０６を下降させた後、ジヤツキ１１４により
押圧部材１１２をベース部材１１０に対しｎｔ７進させ
る。これにより、ピン１２４はＥｌ’ＴＩ用セグメント
２２の穴１２６に挿入されてこれに係合され、覆工用セ
グメント２２は受は部１２０と押圧部材１１２とにより
把持される。この状態において、セグメント２２は、セ
グメントガイド３８から隔てられている。

覆工用セグメント２２を支持機構１０６によりｉ１ｉ＋
持する際、セグメントガイド３８と覆工用セグメント２
２は、１０丁用セグメント２２の穴１２６を右する部分
が支持機構１０６の受は部１２０と押圧部材１１２の間
に位置するように、両名の相；に、ｌ的な位置関係を修
正がれる。この修正作業は、覆「用セグメン）・２２を
セグメントエレクタ２４に対し移動させること５または
第１、第２および第３の姿勢修正手段４４．４６．４８
および第１および第２の位置修正手段５０．５２により
、セグメントガイド３８を覆工用セグメント２２に対し
移動させることにより行なうことができる。

次に、セグメントエレクタ２４は、支持機構１０６を第
２の駆動機構１０８により、覆工用セグメント２２とセ
グメントガイド３８とが接触するまで、（−シ１させる
。これにより、覆工用セグメント２２は、セグメントガ
イド３８と支持機構１０６とによりセグメントガイド３
８に密着した状態に把持される。

冶丁用セグメント２２を上記のようにセグメントエレク
タ２４に把持するとき、センサ１９６〜２０２は、感知
ヘッド２１８が覆工用セグメント２２により押されて感
知バ−２１６がばね２３２の力に抗して感知ヘッド２１
６に対し上昇される。このときの感知バ−２１６の移動
Ｖは、ロータリーエンコーダ２３０により計Ｊｌｌｌさ
れ、図示されていない信号処理回路においてセグメント
ガイド３８と覆工用セグメント２２間の距離すなわちセ
グメントガイド３８に対する覆工用セグメント２２の姿
勢を示す信号として処理される。

その後、セグメントエレクタ２４は１回転機構３０を作
動させて、エレクタリングリング２６を所定角度回転さ
せ、第１の駆動機構４２を作動させて覆工用セグメント
２２をセグメントリング１８の前端面の所定の位置に組
み４１けた後、初期の状態にｙる。

覆工］用セグメント２２をセグメントリング１８に組み
付けるとき、センサ１９６〜２０８は、感知へッｌ”　
２１８が既設セグメント１６および周方向に隣接するセ
グメントにより押されて感知バー２１６がばね２３２の
力に抗して感知ヘッド２１６に対し移動される。このと
きの感知バー２１６の移動賃は、ロータリーエンコーダ
２３０により計測され、図示されていない信号処理回路
において既１没セグメント１６と？Ｑ工田川セグメント
２２間距離すなわち既設セグメント１６および内力ｌ；
１０こ隣接するセグメントに対する覆工用セグメント２
２の姿勢を示す信号として処理される。

覆工用セグメント２２を把持し、セグメントリング１８
の前端面に組み付けるときの第１の駆動機構４２の伸縮
計と、覆工用セグメント２２を把持するときの第２の駆
動機構の伸縮ｊ１は、それぞれ図イ（されていない計１
１１１１器により計１１１１１される。また　覆「用セ
グメント２２を把持し、セグメントリング１８の１ｉｉ
ｉ端面に組み付けるときのジヤツキ６２．７４，８４，
９６．１００の伸縮量は、計測器１７０〜１７８により
計測される。

’ｌｔＩ　Ｉ用セグメント２２を所定の位置に組み付け
る際、セグメントガイド３８は、第１、第２および第３
の姿勢修正手段４４，４６．４８および第１および第２
の位置修正手段５０．５２によりシールド本体１４の内
周面に対する姿勢およびＹ＠１１、Ｚ軸方向における位
置を修正される。この修正は、各距離計１４０．計測器
１７０〜１７８およびセンサ１９６〜２０ｇの出力信号
を前記信号処理回路において覆工用セグメント２２の既
設セグメント１６に対する姿勢を判定し、その゛ｒｑ定
結果により行なわれる。これにより、覆工用セグメント
２２は、シールド本体１４に対する姿勢および位置を修
正されるため、正しい姿勢および位置に配置される。

次に、距離計１４０による４１１定値を基にＺ軸と直交
する基準面に対するセグメントリング１８の１１１）端
面の姿勢の判定と覆工用セグメント２２の姿勢の修正に
ついて説明する。

第１８図に示すように、推進ジヤツキ２０が配置されて
いる面を仮想の基準面２５０、セグメントエレクタ２４
のエレクタリング２６の旋回面を２５２、セグメントリ
ング１８の前端面を２５４、該前端面とＺ軸Ｚ」−で交
差し基準面２５０と平行の理想の理想前端面を２５６、
前端面２５４および理想前端面２５６が交差する２軸Ｚ
１−の点をＸＹ座標の原点２５８、Ｙ軸上に配置された
距離計を１４０ａ、１４０ｃ、Ｘ軸上に配置された距離
計を１４０ｂ、１４０ｄ、原点２５８を中心とする円周
方向の角度０を距離計１４０ａ、１４０ｂ　、１４０ｃ
、１４０ｄの方向がそれぞれ０度、９０度、１８０度、
２７０度であるものとする。

θが０度、９０度、１８０度オヨび２７０度のときの前
端面２５４と理想前端面２５６との距離Ｈａ、Ｈｂ、Ｈ
ｅ、Ｈｄは、距離計１４０ａ。

１４０ｂ、！４０ｃ、１４０ｄの測定値をそれぞれＬａ
、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄとすると、Ｈａ＝　（Ｌａ−Ｌｃ）＋２Ｈｂ＝　　（Ｌｂ−Ｌｃｉ）　　÷２Ｈｃ＝　　（Ｌｃ−Ｌａ）　　−４−２Ｈｄ＝　　（Ｌ
ｄ−Ｌｂ）　　÷２で求めることができる。

また、原点２５８を中心とする円周上の周方向における
任、この角度θにおける前端面２５４と理想前端面２５
６との距ｆａＨは。

Ｈ＝Ｈａｃ　ｏ　ｓｏ＋Ｈｂｓ　ｉ　ｎＯで求めること
ができる。

前記したｘ＠、ｙ軸から成るＸ、Ｙ座標系はセグメント
エレクタ２４が原点の位置（図示の位置）にあるときの
ものである。しかし、セグメントエレクタ２４がＺ軸の
回りに角度０だけ回転したときに、前記のＸＹ座標系も
Ｚ軸の回りに０だけ回転し、そのときの座標系の軸をＸ
°軸、Ｙ′軸とし、前端面２５４に対する理想前端面２
５６のＸ°袖上における傾きをαθ、Ｙ′軸上における
傾きをβθ、基準面２５０の半径をｒとすると、α０は
、ｔａｎａｆ７＝Ｈ／ｒ＝（Ｈａｃｏｓ　　ｏ＋Ｈｂｓｉｎ　　ｏ）／ｒにより
求めることができる。

また、βθは０から９０度ずれたときに等しいから、β
θは、 βθ＝ｔ　ａｎα（θ＋９０）＝　（Ｈｂｃ　ｏ　５Ｏ−Ｈａｓ　ｉ　ｎＯ）／ｒによ
り求めることができる。

これらの演算は前記した信号処理回路でなされる。該信
号処理回路は、これらの演算結果、第１および第２の駆
動機構４２．１０８用の計測器、計ＡＩｌ器１７０〜１
７８およびセンサ１９６〜２０８の計測（ｉｌｊを基に
して各ジヤツキ６２゜７４．８４，９６，１００を制御
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の覆工装置を備えたシールドトンネル掘
削機の実施例を示す縦断面図、第２図は第１図の右側面
図、第３図は第２図のト］線に沿って得た断面図、第４
図は第２図の＃−ＩＶ線に沿って得た断面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線に沿って得た断面図、第６図は第５図
の■−Ｖ＋線に沿って得た断面図、第７図は第６図の■
−■線に沿って得た断面図、第８図は第４図の■−■線
に沿って得た断面図、第９図はセグメントガイドの平面
図、第１０図は距離計の一部を破断して示す正面図、第
１１図は、距離計の右側面図、第１２図は計測器の一実
施例を示す正面図、第１３図は計測器の平面図、第１４
図はセンサの一実施例を示す正面図、第１５図は第１４
図のＸＶ−ＸＶ線に沿って得た断面図、第１６図は覆工
用セグメントの一実施例を示す斜視図、第１７図はセグ
メントリングを説明するための斜視図、第１８図は修正
方法を説明するための図である。１２：シールドトンネル掘削機、１４：シールド本体、１６：既設セグメント、１８：セ
グメントリング、２０：推進ジヤツキ、２２：覆工用セ
グメント。２４：セグメントエレクタ、２６：エレクタリング、３０：回転機構、３６：エレク
タアーム、３８：セグメントガイド、４０：姿勢修正機
構、４２．１０８：第１および第２の駆動機構、４４　、４
６　、４８　：第１、第２および第３の姿勢修正手段。５０　、５２　：第１および第２の位置修正手段、５４
：滑動軸。５６　、６０　：第１および第２の基台、６２．８４，
１００＋第、第２および第３の姿勢修正ジヤツキ・７４　、９６　：第１および第２の位置修正ジヤツキ、
７２：移動台、　　　　８２：回転台、９４：ｘ軸アー
ム、　　９８：軸、１４０：距離計、　　　１７０〜１７８：計測器、１８
４：計測器本体、１８６：移動棒、１８８ニラツク、　
　　１９０：歯車、１９２：ロータリーエンコーダ、１９６〜２０８：センサ。代理人　弁理士　松　永　宜　行第４図第７図１７６　　　第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トンネル覆工用セグメントをシールドトンネル掘
削機のシールド本体内の後部に配置されたセグメントエ
レクタによりトンネル内周面に組み立てて該トンネルを
覆工する方法であって、前記シールド本体の軸線と直交
する仮想の基準面と、複数の既設セグメントから成るセ
グメントリングの前端面の周方向に間隔をおいた複数箇
所との間の距離を測定し、測定した値を基に前記基準面
に対する前記前端面の姿勢を判定し、その判定結果を基
に前記セグメントエレクタに把持した前記覆工用セグメ
ントの姿勢を前記前端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修
正し、該覆工用セグメントを前記セグメントリングに組
み付けることを特徴とする、トンネルの覆工方法。
（２）前記既設セグメントを反力体とする推進ジャッキ
の伸長量から前記距離を測定する、特許請求の範囲第（
１）項に記載のトンネルの覆工方法。
（３）シールドトンネル掘削機のシールド本体内の後部
に配置され、トンネル覆工用セグメントを把持し、該覆
工用セグメントを複数の既設セグメントから成るセグメ
ントリングに組み付けるセグメントエレクタと、前記シ
ールド本体内にこれの周方向に間隔をおいて配置され、
前記シールド本体の中心軸線と直交する仮想の基準面と
前記セグメントリングの前端面との間の距離を測定する
ための複数の距離計とを含み、前記セグメントエレクタ
は、把持した前記覆工用セグメントの姿勢を、前記距離
計により測定した値を基に判定された前記セグメントリ
ングの前端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修正するため
の姿勢修正機構を備える、トンネルの覆工装置。
（４）前記セグメントエレクタは、前記シールド本体内
にその軸線の周りに回転可能に配置されたエレクタリン
グと、該エレクタリングを回転させる回転機構と、前記
エレクタリングにその周方向に間隔をおいて配置され、
該エレクタリングからその後方へ伸びる複数のエレクタ
アームと、前記覆工用セグメントを正しい姿勢に案内す
るためのセグメントガイドを有する前記姿勢修正機構で
あって前記シールド本体の軸線の方向へ伸びる軸線をＺ
軸、該Ｚ軸と直交し、前記エレクタリングの直径方向へ
伸びる１つの軸線をＹ軸、該Ｙ軸および前記Ｚ軸と直交
する軸線をＸ軸としたとき、前記エレクタアームに前記
Ｙ軸の方向へ移動可能に配置された姿勢修正機構と、該
姿勢修正機構を移動させる第１の駆動機構と、前記セグ
メントガイドに前記Ｙ軸方向へ移動可能に支持され、前
記覆工用セグメントに解除可能に係合される係合部を有
する支持機構と、該支持機構を移動させて前記セグメン
トガイドと前記支持機構とに前記セグメントを解除可能
に把持させる第２の駆動機構とを備える、特許請求の範
囲第（３）項に記載のトンネルの覆工装置。
（５）前記姿勢修正機構は、前記セグメントガイドを前
記Ｘ軸とほぼ平行の第１の軸線の回りに回転させて前記
セグメントガイドの姿勢を修正するための第１の姿勢修
正手段と、前記セグメントガイドを前記Ｙ軸とほぼ平行
の第２の軸線の回りに回転させて前記セグメントガイド
の姿勢を修正するための第２の姿勢修正手段と、前記セ
グメントガイドを前記Ｚ軸とほぼ平行の第３の軸線の回
りに回転させて前記セグメントガイドの姿勢を修正する
ための第３の姿勢修正手段と、前記セグメントガイドを
前記Ｚ軸方向へ移動させて該方向における前記セグメン
トガイドの位置を修正するための第１の位置修正手段と
、前記セグメントガイドを前記Ｙ軸方向へ移動させて該
方向における前記セグメントガイドの位置を修正するた
めの第２の位置修正手段とを備える、特許請求の範囲第
（４）項に記載のトンネルの覆工装置。
（６）前記第１の姿勢修正手段は、前記エレクタアーム
に前記Ｙ軸方向へ滑動可能に配置された滑動軸と、該滑
動軸に設けられた第１の基台と、前記Ｘ軸の方向へ伸び
る軸線の回りに角度的に回転可能に前記第１の基台に連
結された第２の基台と、該第２の基台を前記第１の軸の
回りに角度的に回転させる第１の姿勢修正ジャッキとを
備え、前記第１の位置修正手段は、前記第２の基台に前
記Ｚ軸方向へ移動可能に支持された移動台と、該移動台
を移動させる第１の位置修正ジャッキとを備え、前記第
２の姿勢修正手段は、前記Ｙ軸方向へ伸びる軸線の回り
に角度的に回転可能に前記移動台に支持された回転台と
、該回転台を回転させる第２の姿勢修正ジャッキとを備
え、前記第２の位置修手段は、前記回転台に前記Ｙ軸方
向へ滑動可能に支持された、前記Ｘ軸方向へ伸びるＸ軸
アームと、該Ｘ軸アームを前記回転台に対し移動させる
第２の位置修正ジャッキとを備え、前記第３の姿勢修正
手段は、前記Ｚ軸方向へ伸びかつ前記セグメントガイド
を前記Ｘ軸アームに枢軸連結する軸と、前記セグメント
ガイドを前記軸の回りに回転させる第３の姿勢修正ジャ
ッキとを備える、特許請求の範囲第（５）項に記載のト
ンネルの覆工装置。
（７）前記第１、第２および第３の姿勢修正ジャッキ並
びに前記第１および第２の位置修正ジャッキは、該ジャ
ッキの伸長量を計測する手段をそれぞれ有する、特許請
求の範囲第（６）項に記載のトンネルの覆工装置。
（８）前記計測手段は、前記ジャッキのシリンダまたは
ロッドに取り付けられた計測器本体と、該計測器本体に
前記ジャッキの伸縮方向へ移動可能に支持された移動棒
であってその長手方向にラックが形成され、前記ジャッ
キの伸縮に伴って前記伸縮方向へ移動される移動棒と、
該移動棒の前記ラックと噛合する歯車と、前記計測器本
体に支持され、前記歯車の回転に伴って電気信号を発生
するロータリーエンコーダとを有する、特許請求の範囲
第（７）項に記載のトンネルの覆工装置。
（９）前記セグメントガイドは、該セグメントガイドと
前記セグメントエレクタに把持した覆工用セグメントと
の間の距離を測定するセンサと、前記セグメントガイド
と前記セグメントリングとの間の距離を測定するセンサ
とを有する、特許請求の範囲第（３）項に記載のトンネ
ル覆工装置。