JP5128520B2

JP5128520B2 - シールド掘進機

Info

Publication number: JP5128520B2
Application number: JP2009045914A
Authority: JP
Inventors: 真吾立岩; 猛安井; 芳人中島; 司松本
Original assignee: ジャパントンネルシステムズ株式会社
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010196443A

Description

本発明は、エレクタを有するシールド掘進機に係り、特にエレクタにセグメントを空中にて直接受け渡たすホイストを備えたシールド掘進機に関するものである。

エレクタへのセグメントの供給は、一般にホイストを用いて行われる。ホイストは、形状保持装置より後方の位置とエレクタの位置との間で走行するようになっており、上記後方の位置で把持したセグメントを形状保持装置を越えてエレクタまで移送する。

ところで、近年、エレクタへのセグメントの受け渡しを効率よく行うためにエレクタにセグメントを空中にて直接受け渡せるようにしたエレクタ受け渡し用ホイストが用いられている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、エレクタ受け渡し用ホイスト１７は、ホイスト用レール１６に沿って走行する第１走行部３７と、第１走行部３７に昇降自在に吊設され下方に延びるセグメント把持棒３８と、セグメント把持棒３８が所定高さに上昇されたときセグメント把持棒３８を第１走行部３７に保持する保持機構３９とを備えて構成されている。所定高さとは、エレクタ（図示せず）にセグメント８を直接受け渡すときの高さであり、この高さでセグメント把持棒３８を第１走行部３７に保持することにより、セグメント８を揺らすことなく確実にエレクタに受け渡すことができる。

特開２００８−１６３５６６号公報

しかしながら、エレクタ受け渡し用ホイスト１７はセグメント８を上記所定高さを越えて上昇させることはできないため、図５に示すように、径方向内側に突起を有する等、通常のセグメント８より桁厚が厚い特殊なセグメント９を搬送する場合、形状保持装置１５を越えられず、エレクタ（図示せず）まで搬送できないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、桁厚が厚い特殊セグメントであっても形状保持装置の前方に移送でき、かつ、エレクタ受け渡し用ホイストからエレクタに特殊セグメントを空中受け渡しにて供給できるシールド掘進機を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、シールドフレーム内でセグメントを組み立てるエレクタと、該エレクタでセグメントを組み立てて構築されるトンネル壁の上部内面と下部内面を押圧する形状保持装置と、該形状保持装置の掘進方向後方の位置から上記エレクタの位置まで走行自在な第１走行部を有すると共に上記エレクタにセグメントを空中にて直接受け渡すべくセグメントを吊持する剛体を有し、該剛体がセグメントを所定高さに吊り上げたとき上記第１走行部に保持されるようにしたエレクタ受け渡し用ホイストとを備えたシールド掘進機において、上記形状保持装置の前後に亘って走行自在な第２走行部を有すると共にセグメントを上記所定高さより上方に吊り上げ可能なセグメント吊り装置を有し、上記エレクタ受け渡し用ホイストにセグメントを供給するための中継用ホイストを備えたものである。

シールドフレームに設けられ径方向内側に延びる支持フレームと、該支持フレームに掘進方向後方に延びて設けられた後方デッキと、該後方デッキに前後に延びて設けられ上記エレクタ受け渡し用ホイストを走行させるホイスト用レールとを備え、上記中継用ホイストが上記エレクタ受け渡し用ホイストの後方の上記ホイスト用レールに走行自在に設けられるとよい。

上記トンネル壁の下部内面には後方から送られるセグメントを仮置きするための仮置き部が配設され、上記ホイスト用レールが上記仮置き部の後方まで延びる後端部を有し、該後端部に上記中継用ホイストを待機させるための待機部が形成されるとよい。

上記エレクタ受け渡し用ホイストと上記中継用ホイストの少なくともいずれか一方のホイストに設けられ他方のホイストを検出する近接センサと、該近接センサに接続されると共に上記両方のホイストに接続され近接センサが上記他方のホイストを検出したとき両方のホイストを停止させる制御装置とを備えるとよい。

本発明によれば、桁厚が厚い特殊セグメントであっても形状保持装置の前方に移送でき、かつ、エレクタ受け渡し用ホイストからエレクタに特殊セグメントを空中受け渡しにて供給できる。

図１はシールド掘進機の概略側面図である。図２は中継用ホイストの側面図である。図３は形状保持装置を越えてセグメントを搬送する中継用ホイストの正面図である。図４（ａ）はセグメント搬送中のエレクタ受け渡し用ホイストの側面図であり、図４（ｂ）はセグメントを把持する前のエレクタ受け渡し用ホイストの側面図である。図５は特殊セグメントを形状保持装置の前方に搬送できないエレクタ受け渡し用ホイストを説明するための説明図である。

図１に示すように、シールド掘進機１は、機体外周部を構成するシールドフレーム２と、シールドフレーム２の前端を塞ぐ隔壁３と、隔壁３に回転自在に設けられ前方の地山を掘削するカッタ４と、カッタ４と隔壁３の間に形成され土砂を収容するカッタ室５と、隔壁３に前方に貫通して設けられカッタ室５内の土砂を取り込む排土装置たるスクリューコンベア６と、シールドフレーム２に設けられ径方向内側に延びる支持フレーム７と、支持フレーム７に設けられシールドフレーム２内でセグメント８、９を組み立てるエレクタ１０と、支持フレーム７に掘進方向後方に延びて設けられた後方デッキ１１と、後方デッキ１１に設けられセグメント８、９を組み立てて構築されるトンネル壁１２の上部内面１３と下部内面１４を径方向外方に押す形状保持装置１５と、後方デッキ１１に設けられ形状保持装置１５の前後に延びるホイスト用レール１６と、ホイスト用レール１６に走行自在に設けられセグメント８、９をエレクタ１０に受け渡すためのエレクタ受け渡し用ホイスト１７と、エレクタ受け渡し用ホイスト１７の後方のホイスト用レール１６に走行自在に設けられ桁厚の厚い特殊セグメント９を形状保持装置１５の後方から前方に移送してエレクタ受け渡し用ホイスト１７に供給するための中継用ホイスト１８とを備えて構成される。

エレクタ１０は、支持フレーム７にシールドフレーム２と同軸上で回転するように設けられたリング状の旋回フレーム１９と、旋回フレーム１９に径方向に移動可能に設けられた吊りビーム２０と、吊りビーム２０に設けられセグメント８、９を把持する第１セグメント把持部２１とを備えて構成されている。

後方デッキ１１は、長尺の鋼材を箱状に組み付けて構成されており、シールドフレーム２の中心に配置されている。後方デッキ１１の後端近傍のトンネル壁１２の下部内面１４には、後方から送られるセグメント８、９を仮置きするための仮置き部２２が配設されている。仮置き部２２は、形状保持装置１５の後方のトンネル壁１２の下部内面１４に走行可能に設けられセグメント８、９を複数前後に並べてストックするセグメント搬送装置２３の後端部に形成される。

セグメント搬送装置２３は、既設セグメント８上に敷設された仮設レール２４上に走行自在に設けられ前後に延びるベース部２５と、ベース部２５上に昇降自在に、かつ、長手方向に沿って複数設けられセグメント８、９を載置するためのリフトアップ部２６と、ベース部２５上に前後スライド可能に設けられそれぞれのリフトアップ部２６が下降されたときセグメント８、９を一括して受けるスライド部（図示せず）とを備える。セグメント搬送装置２３は、セグメント８、９を載せたスライド部を前進させた後、リフトアップ部２６を上昇さてリフトアップ部２６にセグメント８、９を移載し、スライド部を後退させ、リフトアップ部２６を下降させてセグメント８、９をスライド部に受け渡す動作を繰り返すことで、セグメント８、９を順次前方に送るようになっている。

また、後方デッキ１１の上端後部には、後方に延びる後方レール２７が設けられており、後方から仮置き部２２にセグメント８、９を搬送するための搬送用ホイスト２８を後方レール２７に沿って走行させるようになっている。

図２及び図３に示すように、形状保持装置１５は、上下方向に拡張する上下フレーム２９ａ、２９ｂ間に上下フレーム２９ａ、２９ｂを拡縮する拡縮ジャッキ３０を設けて構成されており、拡縮ジャッキ３０を伸張させて上下フレーム２９ａ、２９ｂでトンネル壁１２の上部内面１３と下部内面１４を径方向外方に押圧することでトンネル壁１２の形状を保持するようになっている。下部フレーム２９ｂは、略Ｕ字状に形成されており、下部にトンネル壁１２に当接される円弧状の押圧部３１を有する。上部フレーム２９ａは、下部フレーム２９ｂを略上下反転させた形状（逆Ｕ字状）に形成されている。また、上部フレーム２９には、拡縮ジャッキ３０を縮退させて上部フレーム２９ａを下降させたとき後方デッキ１１のレール３２上に載置される車輪３３が設けられると共に、一端が後方デッキ１１に連結される走行用ジャッキ３４の他端が連結されており、上下フレーム２９ａ、２９ｂがトンネル壁１２から離間したとき走行用ジャッキ３４を伸縮することで後方デッキ１１のレール３２上で上下フレーム２９ａ、２９ｂを走行させるようになっている。

図１及び図５に示すように、ホイスト用レール１６は、後方デッキ１１の両側下面にエレクタ１０の前方に延びると共に後方デッキ１１の後方に延出して設けられている。ホイスト用レール１６は、断面Ｉ型に形成されており、下端に側方に延出する鍔部３５を有する。ホイスト用レール１６の後端部には、中継用ホイスト１８を待機させるための待機部３６が形成されている。待機部３６は、仮置き部２２より後方のホイスト用レール１６に形成される。

図１及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、エレクタ受け渡し用ホイスト１７は、ホイスト用レール１６に走行自在に設けられ形状保持装置１５の掘進方向後方の位置、具体的には仮置き部２２とエレクタ１０との間で走行する第１走行部３７と、第１走行部３７に昇降自在に吊設されエレクタ１０にセグメント８、９を空中にて直接受け渡すべくセグメント８、９を吊持する剛体からなるセグメント把持棒３８と、セグメント把持棒３８が所定高さに上昇されたときセグメント把持棒３８を第１走行部３７に保持する保持機構３９とを備える。第１走行部３７は、ホイスト用レール１６の鍔部３５上を走行する支持用車輪４０と、鍔部３５の下面に押圧され駆動装置４１で駆動される駆動輪４２とを有する。また、第１走行部３７には、セグメント把持棒３８をワイヤ４３を介して昇降自在に吊る吊上装置４４が設けられている。セグメント把持棒３８は、ワイヤ４３に係合されるプーリ４５を有し吊上装置４４にワイヤ４３を介して吊持される板状の昇降基部４６と、昇降基部４６に下方に延びて設けられる棒状の垂下部４７と、垂下部４７の下端部に設けられセグメント８、９の取っ手４８を把持する把持装置４９と、垂下部４７に設けられセグメント８、９の側面に当接してセグメント８、９を支持する支持アーム５０とを備える。保持機構３９は、第１走行部３７の下面に形成され昇降基部４６を収容するように窪む凹部５１と、昇降基部４６の外縁に上方に突出して設けられ昇降基部４６が凹部５１に収容されたとき凹部５１の縁部に嵌合されるテーパ部材５２とからなる。

また、エレクタ受け渡し用ホイスト１７には、中継用ホイスト１８が所定距離以内に接近したとき中継用ホイスト１８を検出して制御装置５３に信号を発する第１近接センサ５４が設けられている。制御装置５３は、第１近接センサ５４から信号を受けたとき、中継用ホイスト１８とエレクタ受け渡し用ホイスト１７との両方を停止させるようにプログラムされている。

図２及び図３に示すように、中継用ホイスト１８は、それぞれのホイスト用レール１６に走行自在に設けられ形状保持装置１５の前後に亘って走行自在な一対の第２走行部５５と、これら第２走行部５５に設けられ特殊セグメント９を上記所定高さより上方、すなわち、エレクタ１０にセグメント８、９を受け渡す高さより上方に吊り上げ可能なセグメント吊り装置５６とからなる。セグメント吊り装置５６は、それぞれの第２走行部５５に設けられたチェーンブロック５７と、これらチェーンブロック５７に昇降自在に吊り下げられる第１フック５８と、これら第１フック５８に着脱自在に係合され第１フック５８間に掛け渡される連結部材５９と、連結部材５９にチェーン６０を介して連結され特殊セグメント９に着脱自在に係合される第２フック６１とからなる。また、中継用ホイスト１８には、エレクタ受け渡し用ホイスト１７が所定距離以内に接近したときエレクタ受け渡し用ホイスト１７を検出して制御装置５３に信号を発する第２近接センサ６２が設けられている。制御装置５３は、第２近接センサ６２から信号を受けたとき、中継用ホイスト１８とエレクタ受け渡し用ホイスト１７との両方を停止させるようにプログラムされている。

次に本実施の形態の作用を述べる。

セグメント８、９を吊持した搬送用ホイスト２８が仮置き部２２の真上に到達したら仮置き部２２にセグメント８、９を降ろす。このとき中継用ホイスト１８は仮置き部２２の後方の待機部３６に待機させておき、搬送用ホイスト２８から降ろされるセグメント８、９に干渉しないようにする。仮置き部２２を形成するセグメント搬送装置２３は、前端に位置されるリフトアップ部２６上に常にセグメント８、９が供給されるようにセグメント８、９を順次前方のリフトアップ部２６上に送る。

前端に位置されるリフトアップ部２６上のセグメントが桁厚の薄い通常のセグメント８である場合、セグメント８は、エレクタ受け渡し用ホイスト１７により前方に送られ、エレクタ１０に受け渡される。具体的には、エレクタ受け渡し用ホイスト１７は、セグメント搬送装置２３の前端に位置されるリフトアップ部２６の真上に到達したら、セグメント把持棒３８を下降させ、セグメント把持棒３８の把持装置４９でリフトアップ部２６上のセグメント８を把持し、セグメント把持棒３８を上昇させる。セグメント把持棒３８が所定高さに上昇すると、セグメント把持棒３８の昇降基部４６が凹部５１内に収容され、テーパ部材５２が凹部５１の縁部に嵌合されて昇降基部４６が前後左右方向に動かないように凹部５１に保持される。この後、エレクタ受け渡し用ホイスト１７は前方に走行しエレクタ１０にセグメント８を空中にて直接受け渡す。このとき、エレクタ受け渡し用ホイスト１７に把持されたセグメント８は、形状保持装置１５の押圧部３１より上方にあるため、押圧部３１に干渉することはない。

また、前端に位置されるリフトアップ部２６上に通常のセグメント８より桁厚が厚い特殊セグメント９が載置された場合、特殊セグメント９は、中継用ホイスト１８により形状保持装置１５の前方に移送され、エレクタ受け渡し用ホイスト１７に供給され、エレクタ受け渡し用ホイスト１７を介してエレクタ１０に受け渡される。具体的には、エレクタ受け渡し用ホイスト１７を、予め形状保持装置１５の前方に退避させ、中継用ホイスト１８を待機部３６から前方に走行させる。中継用ホイスト１８がセグメント搬送装置２３の前端に位置されるリフトアップ部２６の真上に到達したら、それぞれのチェーンブロック５７からチェーンを繰り出して第２フック６１を下降させ、リフトアップ部２６上の特殊セグメント９に第２フック６１を掛け、それぞれのチェーンブロック５７を巻き上げて特殊セグメント９を形状保持装置１５の押圧部３１より上方に上昇させる。この後、中継用ホイスト１８を前方に走行させ、特殊セグメント９が形状保持装置１５の押圧部３１を越えたら特殊セグメント９を下降させて既設セグメント８上に置く。このとき、中継用ホイスト１８がエレクタ受け渡し用ホイスト１７に所定距離を超えて接近したら、中継用ホイスト１８又はエレクタ受け渡し用ホイスト１７に設けられた近接センサ５４、６２が制御装置５３に信号を発し、制御装置５３が中継用ホイスト１８とエレクタ受け渡し用ホイスト１７の両方を停止させるため、中継用ホイスト１８とエレクタ受け渡し用ホイスト１７が衝突することはない。この後、中継用ホイスト１８を待機部３６に走行させると共に、エレクタ受け渡し用ホイスト１７を既設セグメント８上に置いた特殊セグメント９の真上に走行させ、この特殊セグメント９をエレクタ受け渡し用ホイスト１７で把持すると共に所定高さに上昇させ、エレクタ受け渡し用ホイスト１７をエレクタ１０の位置に走行させ、エレクタ受け渡し用ホイスト１７からエレクタ１０に特殊セグメント９を空中にて直接受け渡す。

このように、形状保持装置１５の前後に亘って走行自在な第２走行部５５を有すると共に特殊セグメント９を所定高さより上方に吊り上げ可能なセグメント吊り装置５６を有し、エレクタ受け渡し用ホイスト１７に特殊セグメント９を供給するための中継用ホイスト１８を備えたため、エレクタ受け渡し用ホイスト１７では形状保持装置１５を越えることができない桁厚が厚い特殊セグメント９であっても形状保持装置１５の前方に移送でき、かつ、エレクタ受け渡し用ホイスト１７からエレクタ１０に特殊セグメント９を空中受け渡しにて供給できる。

シールドフレーム２に設けられ径方向内側に延びる支持フレーム７と、支持フレーム７に掘進方向後方に延びて設けられた後方デッキ１１と、後方デッキ１１に前後に延びて設けられエレクタ受け渡し用ホイスト１７を走行させるホイスト用レール１６とを備え、中継用ホイスト１８がエレクタ受け渡し用ホイスト１７の後方のホイスト用レール１６に走行自在に設けられるものとしたため、簡単な構造で容易に特殊セグメント９を形状保持装置１５の前方に移送できる。

トンネル壁１２の下部内面１４には後方から送られるセグメント８、９を仮置きするための仮置き部２２が配設され、ホイスト用レール１６が仮置き部２２の後方まで延びる後端部を有し、この後端部に中継用ホイスト１８を待機させるための待機部３６が形成されるものとしたため、セグメント８、９を仮置き部２２に搬送するとき中継用ホイスト１８がセグメント搬送の邪魔になるのを簡単な構造で容易に防ぐことができる。

エレクタ受け渡し用ホイスト１７と中継用ホイスト１８の一方のホイストに設けられ他方のホイストを検出する近接センサ５４、６２と、近接センサ５４、６２に接続されると共に両方のホイスト１７、１８に接続され近接センサ５４、６２が他方のホイストを検出したとき両方のホイスト１７、１８を停止させる制御装置５３とを備えたため、エレクタ受け渡し用ホイスト１７と中継用ホイスト１８との衝突を確実に防ぐことができる。

なお、エレクタ受け渡し用ホイスト１７に第１近接センサ５４を設け、中継用ホイスト１８に第２近接センサ６２を設けるものとしたが、近接センサ５４、６２はエレクタ受け渡し用ホイスト１７又は中継用ホイスト１８のいずれか一方にのみ設けられるものとしてもよい。

１シールド掘進機
２シールドフレーム
７支持フレーム
８セグメント
９特殊セグメント
１０エレクタ
１１後方デッキ
１２トンネル壁
１３上部内面
１４下部内面
１５形状保持装置
１６ホイスト用レール
１７エレクタ受け渡し用ホイスト
１８中継用ホイスト
２２仮置き部
３６待機部
３７第１走行部
３８セグメント把持棒（剛体）
５３制御装置
５４第１近接センサ
５５第２走行部
５６セグメント吊り装置
６２第２近接センサ

Claims

シールドフレーム内でセグメントを組み立てるエレクタと、該エレクタでセグメントを組み立てて構築されるトンネル壁の上部内面と下部内面を押圧する形状保持装置と、該形状保持装置の掘進方向後方の位置から上記エレクタの位置まで走行自在な第１走行部を有すると共に上記エレクタにセグメントを空中にて直接受け渡すべくセグメントを吊持する剛体を有し、該剛体がセグメントを所定高さに吊り上げたとき上記第１走行部に保持されるようにしたエレクタ受け渡し用ホイストとを備えたシールド掘進機において、上記形状保持装置の前後に亘って走行自在な第２走行部を有すると共にセグメントを上記所定高さより上方に吊り上げ可能なセグメント吊り装置を有し、上記エレクタ受け渡し用ホイストにセグメントを供給するための中継用ホイストを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
シールドフレームに設けられ径方向内側に延びる支持フレームと、該支持フレームに掘進方向後方に延びて設けられた後方デッキと、該後方デッキに前後に延びて設けられ上記エレクタ受け渡し用ホイストを走行させるホイスト用レールとを備え、上記中継用ホイストが上記エレクタ受け渡し用ホイストの後方の上記ホイスト用レールに走行自在に設けられた請求項１記載のシールド掘進機。
上記トンネル壁の下部内面には後方から送られるセグメントを仮置きするための仮置き部が配設され、上記ホイスト用レールが上記仮置き部の後方まで延びる後端部を有し、該後端部に上記中継用ホイストを待機させるための待機部が形成された請求項２記載のシールド掘進機。
上記エレクタ受け渡し用ホイストと上記中継用ホイストの少なくともいずれか一方のホイストに設けられ他方のホイストを検出する近接センサと、該近接センサに接続されると共に上記両方のホイストに接続され近接センサが上記他方のホイストを検出したとき両方のホイストを停止させる制御装置とを備えた請求項１〜３のいずれかに記載のシールド掘進機。