JPH07317499A

JPH07317499A - セグメント組立装置

Info

Publication number: JPH07317499A
Application number: JP6131034A
Authority: JP
Inventors: Kiyohide Kaihatsu; 清秀改発; Kiyoaki Tanaka; 清秋田中
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1995-12-05
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3406378B2

Abstract

(57)【要約】【目的】トンネルの急カーブの部分を円滑に進むこと
ができ、かつセグメント組付け機のセンタリング（トン
ネル中心への位置ぎめ）を簡易かつ迅速に行うことがで
きるセグメント組立装置を提供する。【構成】シールド掘進機に続いて自ら前進しながらト
ンネルの内面にセグメント壁９０を構築するセグメント
組立装置１である。トンネルの長手方向に中心線を向け
る胴体２１上に、胴体２１とともに前進する胴付き脚部
３０・４０と胴体２１に対して前後へ相対移動する移動
脚部５０とを取り付け、各脚部は、左右下向きに脚先を
有する二股フレーム３２・４２・５２と同フレームの左
右スライド手段および上下動手段とを含めて構成すると
ともに、同フレームを左右へ振れ回り可能にする。そし
て、胴体２１の前に、左右へ振れ回り可能にセグメント
組付け機１０を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機ととも
にトンネルの掘削工事に使用されるセグメント組立装
置、なかでも、シールド掘進機から独立して前進する自
走式の組立装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上・下水道や鉄道・道路などを地下に設
けるのに、近年では、いわゆるシールド工法が一般的に
採用されている。シールド工法は、シールドと呼ばれる
鋼製の筒を地中に押し込みながら、それによる保持のも
とで掘削・推進・覆工などをなす方法で、覆工は、鋼や
コンクリートなどでできたセグメントピースをトンネル
の内面に組み付けてセグメント壁とすることにより行
う。掘削と推進は、シールドの前部にカッターを有する
シールド掘進機が、セグメント壁の前端面をシールドジ
ャッキで後方へ押すことによって実現し、覆工すなわち
セグメント壁の構築は、セグメント組立装置などと呼ば
れる機械にて行うのが通常である。

【０００３】セグメント組立装置は、シールド掘進機と
一体的に前進するよう掘進機本体の後部に付属して設け
られるのが一般的だが、近年では、掘進機本体から独立
して自ら前進する能力を備えるものも見うけられる。シ
ールド掘進機から独立であれば、セグメント組立装置
は、掘進機の掘削状況に拘束されずに作業上最適な位置
で覆工作業を行えるなど、能率的だからである。このよ
うな自走式のセグメント組立装置の例は、たとえば特開
平３−９０７９９号公報に記載されている。

【０００４】そのほか、近年のトンネル掘削工事では、
その経路が小さな曲率半径で急カーブを描く、いわゆる
急曲進の部分を含む場合が多いという傾向がある。これ
は、シールド工法の発達等に基づき都心部などに多くの
トンネルが建設された結果、他のトンネルと重ならない
ようにする必要性から経路を自由には定め得なくなった
ことによる。急曲進部分の掘削に関しては、シールド掘
進機につき多くの先行例があるものの、それに後続する
自走式のセグメント組立装置については、わずかに特開
平６−５００９７号公報に開示されている程度である。

【０００５】同公報の組立装置は、前方にセグメントの
組付け機を有するとともに、その後ろに、前部・後部・
中間部の三組の脚構造体（脚部）を有する連結部材（胴
体）を接続したものである。これら脚構造体を含む連結
部材は前進のための部分で、脚構造体のうちいずれかの
組をトンネル（セグメント壁）の内面に接地させ、その
間に残りの組の脚構造体を前方へ移動する、といった手
順を繰り返して組立装置の全体を前へ進める。脚構造体
の各組は、放射状に配置された伸縮可能な三本の脚をも
っており、その三本の伸縮量を適切に定めることにより
その脚構造体をトンネル内面に接地させ、また上記の連
結部材やセグメント組付け機の位置を定める。脚構造体
の各組は連結部材に対して傾動（首を振るような左右へ
の振れ回り）が可能で、トンネルのカーブに応じて向き
を変え得るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前掲した特開平３−９
０７９９号公報は、いわゆる自走式のセグメント組立装
置を示したにすぎず、その装置がトンネルのカーブに沿
って進むための手段を示してはいない。したがって、カ
ーブ、とくに急曲進の部分をいかにして前進し、またそ
の部分においてどうやって円滑にセグメントを組み付け
るか、などについて同公報では明らかにされていない。

【０００７】一方、特開平６−５００９７号公報のセグ
メント組立装置の場合は、上記した三組の脚構造体がそ
れぞれ傾動（振れ回り）可能であるためトンネルの急曲
進部分にも対応し得るが、トンネル内にセグメントを円
滑に組み付けるうえでは、なおも改善の余地があるとい
える。組付け機によるセグメントの組付け作業には、ト
ンネル内のセグメントの施工位置において、当該施工部
分の中心（断面の中心）に正確にその組付け機の中心を
位置させること（つまりセンタリング）が第一に必要だ
が、放射状に配置された三本の独立型・伸縮式の脚を有
する脚構造体では、そのような位置ぎめが難しいからで
ある。つまり、三本の脚では、その方向が通常の座標軸
（トンネルの横断面内に想定する座標軸）の方向と一致
しないため、最適位置からの連結部材等のずれを簡単に
修正することは困難なのである。

【０００８】本発明の目的は、シールド掘進機に後続す
る自走式のセグメント組立装置であって、トンネルのう
ちいわゆる急曲進の部分に対応でき、かつセグメント組
付け機等のセンタリングを簡易かつ迅速に行うことがで
きるものを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールド掘進
機に続いて自ら前進しながらトンネルの内面にセグメン
ト壁を構築するセグメント組立装置であって、つぎのよ
うに構成したものである。すなわち、 A) トンネルの長手方向に中心線を向ける胴体上に、胴
体とともに前進する胴付き脚部と胴体に対して前後へ相
対移動する移動脚部とを取り付け、それぞれの脚部は、
左右下向きに脚先を有する二股フレームと同フレームの
左右スライド手段および上下動手段とを含めて構成する
とともに同フレームを左右へ振れ回り可能にする、 B) 胴体の前に、左右へ振れ回り可能にセグメント組付
け機を接続する。なおセグメント組付け機は、よく知ら
れるようにトンネルの内面にセグメントピースを組み付
けてセグメント壁を構築するもので、セグメントを把持
してそれをトンネル内の施工箇所まで移動し押し付け
る、といった動作をする。

【００１０】この組立装置は、さらに具体的には、請求
項２に記載したように構成するとよい。つまり、 a-1) 胴付き脚部および移動脚部のそれぞれは、上記の
胴体を囲う環状体の外側に、左右スライド手段および上
下動手段とともに取り付けた上記の二股フレームと、伸
縮手段を介して上向きに脚先を付けた上向きフレームと
を設けて構成する、 a-2) 胴付き脚部を胴体の前部および後部に一組ずつ設
けるとともに、移動脚部をその中間部に一組設ける、 a-3) 前部・後部の各胴付き脚部は、上記の環状体をそ
れぞれ縦向きのピンと振れ回り駆動手段とを介して胴体
上に取り付ける、 a-4) 移動脚部は、上記の環状体を、前後へ移動可能に
嵌め付けた球面軸受（胴体中心部に中心をもつ球面を内
輪外面および外輪内面に有する軸受。また、全体を胴体
上で前後に移動可能とする）と互いに独立な左右の前後
移動手段とを介して胴体中間部上に取り付ける、 b) セグメント組付け機は、振れ回り駆動手段と、前部
の胴付き脚部を付けた上記のピンとを介して胴体の前部
に接続する。

【００１１】またこの組立装置では、請求項３のよう
に、移動脚部を、胴体に対して周方向（トンネルや胴体
の周方向）に回転変位し得るように設けるのもよい。請
求項２の装置の場合は、上記a-4)の球面軸受において通
常は回転変位が可能なため、それにつながる前後移動手
段等を、回転変位に対応する変位が可能なように胴体に
取り付ければよい。

【００１２】さらに請求項４のように、胴体の中心線に
対する各脚部の二股フレームの左右振れ回り角度（図１
におけるθ）、胴体中心線と各二股フレームの左右中央
との間の水平距離（図１上のＸ）（なお、二股フレーム
は通常は全体として水平になるようにトンネル内に置く
が、その場合、各二股フレームはトンネルの左右に均等
に振り分けられるので、同フレームの左右中央とそこで
のトンネル中心線との間の水平距離はゼロになる）、お
よび、胴体の中心線とセグメント組付け機の中心線との
間の左右振れ回り角度（図１上のα）− について、トンネルの曲率半径からそれらの適正値
（制御上の目標値）を求める演算手段とともに、それら
の実際の値（制御量）を知る検知手段を設けるとよい。

【００１３】

【作用】本発明のセグメント組立装置は、まず、さきの
A)に記した胴付き脚部と移動脚部とを用いて、胴体およ
びセグメント組付け機を前進させる。すなわち、まず移
動脚部（詳しくはその二股フレームの左右の脚先）をト
ンネル（セグメント壁）の内面に接地させた状態で、胴
付き脚部（同じくその二股フレームの脚先）を浮かせて
胴体とともに前方へ移動し、移動した先で今度は胴付き
脚部を接地させるとともに移動脚部を浮かせ、胴付き脚
部および胴体に対して移動脚部を相対移動させ前方へ進
める。セグメントの組み付けは、脚部の多くを接地させ
た安定的な状態でセグメント組付け機により行うが、再
び前進するためには、上記のように各脚部の交互の接地
・移動を繰り返せばよい。以上は、原理的には前記公報
（特開平６−５００９７号）の装置と同様である。

【００１４】それぞれの脚部は、前記A)のとおり、二股
フレームの左右に分かれた先に下向きに脚先を有し、そ
れらの脚先をセグメントの内面に接地させることによっ
て立ち、胴体を支持する。そして上記のように接地・移
動を繰り返すことにより前進するが、各フレームは、胴
体に対して左右へ振れ回り可能であるため、やはり前記
公報の装置と同様にトンネルのカーブに応じて向きを変
え、いわゆる急曲進の部分でも円滑な前進をなすことが
できる。

【００１５】各脚部が二股フレームを有するので、たと
えば、トンネルの中心線を通る鉛直面に関して左右対称
の位置にその脚先を接地させたとき、同フレームも左右
対称に正立することになる。こうして立った状態で、各
脚部が有する左右スライド手段を駆動すればトンネル横
断面内における左右（Ｘ方向）に胴体を移動することが
でき、また上下動手段を駆動すれば上下（Ｙ方向）に胴
体を移動できるので、脚部の部分で胴体の中心をトンネ
ル横断面内の任意の位置（つまり任意のＸ−Ｙ座標）へ
容易に移すことができる。

【００１６】各脚部の部分で胴体の中心位置を任意に移
すことができると、シールド掘進機にて掘削されたトン
ネルがどのようにカーブしていても、それに対して胴体
の位置・方向を適切に定めることができる。それにより
胴体の前のセグメント組付け機の中心線をトンネル中心
線の当該カーブと同一面内に位置させれば、前記B)の構
成に基づき、胴体に対する同組付け機の左右振れ回り角
度を調整することによって、同組付け機の中心位置をト
ンネル（セグメントの施工部分）の中心に合わせ得る
（つまり組付け機のセンタリングができる）ことにな
る。各脚部が二股フレームを備えており、それをもとに
定める直交座標系に沿って二種類の移動手段（左右スラ
イド手段および上下動手段）を使用し、かつ組付け機を
振れ回りさせるため、以上のようなセンタリングは極め
て容易に行うことができる。

【００１７】請求項２のセグメント組立装置は、前記A)
・B)の構成のそれぞれをより具体的なa-1)〜a-4)および
b)としたことによって、簡単な構成で確実に上記の作用
を発揮するものである。

【００１８】まず、a-1)の部分は、各脚部そのものの構
成を具体化したもので、二股フレームに加えて伸縮式の
上向きフレームを有するため、すべてのフレームの脚先
を接地させたときの胴体支持に関する安定性に優れる。
また、胴体を囲う環状体にそれらのフレームを設けるの
で、各フレーム間の一体性・剛性が高く、またa-3)およ
びa-4)のような簡単な振れ回り構造を採用することをも
可能にする。

【００１９】a-2)は各脚部の配置を具体化したもので、
このようにすることにより、胴体を支持するための安定
性を確保しながら脚部の数を最小とすることができ、組
立装置の構成の単純化やコストダウンが可能になる。つ
まり、脚部の数は三組と少ないものの、前部および後部
の胴付き脚部またはそれらの中間の移動脚部により胴体
を支えることができるので必要な安定性を満たすうえ、
さらに前述の要領で前進することも可能なのである。

【００２０】a-3)の部分は、胴付き脚部の二股フレーム
を胴体に対して左右振れ回り可能とする前記A)の構造を
具体化したもので、同フレームを胴付き脚部ごと振れ回
りさせるものとし、そのために上記の環状体をピンおよ
び振れ回り駆動手段を介して胴体上に取り付けた点に特
徴がある。ピンは縦向きの直線上に一組のみ設ければよ
く、それを中心として振れ回りを起こさせる駆動手段と
しては、牽引力や押出し力もしくは回転力を発揮する任
意の駆動源が使用できるので、振れ回りのための構造は
極めて簡単なもので足りる。

【００２１】同様にa-4)の部分も、前記A)のうち、胴体
に対して移動脚部を相対移動可能にするとともにその二
股フレームを左右振れ回り可能とする構造を具体化した
ものである。この移動脚部も環状体を有するので、それ
と一体的に移動脚部の全体を相対移動させ振れ回りもさ
せるよう構成している。すなわちその環状体を、前後へ
移動可能に嵌めた球面軸受を介して胴体の中間部上に取
り付け、また前後移動手段を左右に設けることのみによ
って必要な前後への相対移動と左右への振れ回りとを可
能にしたので、やはり構造は極めて簡単だといえる。つ
まり、左右の前後移動手段を同じ量（長さ）だけ動かせ
ば、環状体を介して移動脚部の全体を胴体上で前後へ相
対移動させることができ、またそれら左右の各前後移動
手段による移動量を異ならせることにより、球面軸受の
球面（内輪外面・外輪内面に形成された、胴体中心部を
中心とする球面）に沿って脚部を左右へ振れ回りさせる
ことができるのである。

【００２２】またb)は、前記のB)、すなわち胴体に対す
るセグメント組付け機の接続を、最も簡単な構成によっ
て具体化した部分である。同組付け機は、やはりピンと
振れ回り駆動手段とによる簡単な手段で胴体に接続する
が、そのピンとして、a-3)に示したうち前部の胴付き脚
部を取り付けたピンを共用するので、セグメント組立装
置としては、部品点数が少なく構成が一層簡単であると
いえる。

【００２３】請求項３のセグメント組立装置は、胴体に
対し移動脚部を周方向に回転変位可能としたことに基づ
いて、トンネル内での本装置のいわゆるローリング変位
を調整することができる。すなわち、たとえば組立装置
の全体が周方向に傾いてしまったとき、胴付き脚部を接
地させた状態で、移動脚部を浮かせて周方向に適当量
（ローリング変位をなくす量）だけ回転変位させ、そこ
で移動脚部を接地させて今度は胴付き脚部を浮かせ、同
様に回転変位を与えれば、接地している移動脚部に代わ
って胴付き脚部が胴体とともに回転変位して適正な位置
へ移り、胴体およびすべての脚部が鉛直に正立するよう
になる。また、水平でなく傾斜した面内でトンネルがカ
ーブしているときは、その傾斜面と平行および直角に前
述の座標系を定めるのがよいため組立装置の全体を傾け
るが、そのように傾ける際にも、このローリング調整の
機能を利用することができる。なお、調整の範囲が大き
い場合には、たとえば上記の手順を繰り返せばよい。

【００２４】請求項４のセグメント組立装置の場合は、
トンネル内での胴体の位置や向きおよびセグメント組付
け機の振れ回り角度を、トンネルのカーブに合わせて自
動的に定め、同組付け機のセンタリング（心合わせ）を
迅速かつ的確に行うことができる。まず前記の演算手段
が、トンネルのカーブの曲率半径（掘削時の設定値また
は実測値）に対応づけて各部の適正な角度（前記のθや
α）と距離（Ｘ）を演算し各脚部やセグメント組付け機
に相当の変位を指示する一方、検知手段が各変位量の実
際の値を出力するので、いわゆるフィードバック制御に
よって、胴体の位置・向きおよび組付け機の位置等を効
率的かつ正確に定め得るのである。

【００２５】

【実施例】図１〜図７に本発明の一実施例であるセグメ
ント組立装置１を示す。図１は組立装置１がトンネルの
急曲進部分を進む状態を示す全体平面図、図２はその正
面図（図１におけるII−II矢視図）、図３は組立装置１
の構成を示す概略的な平面図、図４は同様に構成を示す
側方視断面図（図３におけるIV−IV断面図）、図５も構
成を示す正面視断面図（図４におけるV−V断面図）、図
６は組立装置が前進する手順を示す説明図、そして図７
は、組立装置のローリング変位の調整要領を示す説明図
である。

【００２６】このセグメント組立装置１は、シールド掘
進機（図示せず）に後続して、同掘進機が掘削したトン
ネル内を自ら前進しながらそのトンネルの内面にセグメ
ント壁を構築する装置である。図１において左方、すな
わちトンネルの掘削方向にいう前方にはシールド掘進機
があり、組立装置１はそのすぐ後ろに続いて左方へ進み
ながら、施工ずみのセグメント壁９０の前端部にセグメ
ント９１をつぎつぎ組み付けていく。概要的に言えば、
組立装置１はセグメント組付け機１０と胴部２０とが連
結されてなり、前者がセグメント壁９０を構築する一
方、後者が全体を前進させる仕組みになっている。近年
のトンネル工事では半径が数十メートル以下の急カーブ
の掘削が必要になる場合が多いことを考慮し、この組立
装置１は、そのような急曲進部分でのセグメント壁９０
の構築を円滑化できるよう構成している。

【００２７】セグメント組付け機１０は、未施工のセグ
メント９１を一個ずつつかんでトンネル内の所定の位置
へ運び（図２の仮想線参照）、施工ずみのものとの締結
がすむまでそれを支える役目をなす機械で、従来のもの
と同様の形式を有している。すなわち、組付け胴１１の
周囲に図２のように、セグメント９１をつかむ把持器１
２とともに、把持器１２の回転（図２の矢印ａ・ｃ）・
昇降（矢印ｂ）・直線移動（図４の矢印ｄ）などをなす
種々の機器が装備され、それらによってセグメント９１
を把持し、任意の位置まで運ぶことができる。組付け胴
１１は、図１のような左右への振れ回り（水平またはそ
れに近い面内での首振り的な運動）が可能なように、胴
部２０の前端部に対して図３のように、ピン３４と振れ
回り駆動手段であるジャッキ１３とを介して連結してあ
る。把持器１２は組付け胴１１の軸心を中心に動作する
ので、セグメントの組み付け作業を能率的かつ高精度に
行うためには、組付け胴１１の軸心（把持器１２がある
位置での胴１１の軸心点）をトンネル（つまりセグメン
ト壁９０の内面）の中心に合わせるという、いわゆるセ
ンタリングを正確に行うことが必要である。

【００２８】さて、セグメント組付け機１０に連結した
胴部２０は、急曲進のトンネル内をスムーズに前進する
機能とともに、上記のような組付け機１０のセンタリン
グを迅速かつ正確に行う機能を有するよう構成してい
る。以下、かかる機能に関連して、まずは構成を中心に
説明する。

【００２９】まず、図１に示すように、組立装置１の胴
部２０は、トンネルの長手方向に沿う円筒状の胴体２１
に三組の脚部３０・４０・５０を設けることにより構成
している。それらのうち脚部５０としては、図５のよう
に、左右下向きに脚先５２ａを有する二股フレーム５２
と、上方に脚先５３ａを有する上向きフレーム５３とを
一組として、胴体２１を囲う環状体５１の外側に一体的
に取り付けている。ただし二股フレーム５２について
は、環状体５１との間に左右スライド手段５２ｈ（図４
に示すように直線案内５２ｉに沿って環状体５１とフレ
ーム５２との間に矢印ｈ方向の相対変位をもたらすジャ
ッキ）と上下動手段５２ｖ（環状体５１・フレーム５２
間に、矢印ｈと直角な矢印ｖ方向の相対変位をもたらす
ジャッキ）を設けている。また、二股フレーム５２と各
脚先５２ａとの間は、一定範囲内で脚先５２ａが揺動可
能なようにピン５２ｂを介して連結してある。一方の上
向きフレーム５３は、内部に伸縮手段５３ｖ（上記の上
下動手段５２ｖの動作方向と同じ方向に動作するジャッ
キ）を設け、上方の脚先５３ａとの間はピン５３ｂを介
して連結している。他の脚部３０・４０も同様に（図３
・図４等参照）、環状体３１・４１や二股フレーム３２
・４２、上下動手段３２ｖ・４２ｖ、左右スライド手段
３２ｈ・４２ｈ、上下動手段３２ｖ・４２ｖ、上向きフ
レーム３３・４３、および脚先３２ａ・３３ａ・４２ａ
・４３ａなどを含めて構成している。

【００３０】それら三組の脚部３０・４０・５０のうち
胴部２０の前後端に設けた脚部３０および４０は、胴体
２１（胴部２０）に対して前後への相対移動を起こさな
い胴付き脚部とする一方、中間に設けた脚部５０のみ
は、胴体２１に対して前後へ相対移動をする移動脚部と
している。これは、上記のように各二股フレーム３２・
４２・５２が上下動手段３２ｖ・４２ｖ・５２ｖを有す
ることなどと相まって、後に説明する図６の要領で組立
装置１が自ら前進するための構成である。機構的には図
４のとおり構成しており、まず脚部３０・４０について
は、胴体２１の前後端に縦（鉛直）向きに上下一組（各
二本）のピン３４・４４を固定し、これに環状体３１・
４１の上下部を係合させている。ピン３４・４４の位置
は胴体２１上で動かないので、環状体３１・４１を含む
各脚部３０・４０は胴体２１に対して前後へ相対移動す
ることはない。なお、脚部３０を係合させている前部の
ピン３４としては、セグメント組付け機１０を連結した
前述のものを兼用している。もう一組の脚部５０につい
ては、胴体２１の外側に前後へスライド可能なように球
面軸受５４を嵌め、その外輪の外側に環状体５１を取り
付けたうえ、胴体２１の左右側面上に設けた前後移動手
段としてのジャッキ５５をその環状体５１に連結（図３
参照）している。双方のジャッキ５５が同時に伸びまた
は縮むとき、球面軸受５４とともに環状体５１およびそ
れを含む脚部５０の全体が胴体２１に対して相対移動す
る。

【００３１】脚部３０・４０・５０のそれぞれは、上記
のとおり胴付き脚部または移動脚部としたうえ、ピン３
４・４４および球面軸受５４を利用して左右へ振れ回り
（組付け機１０と同様の首振り的な運動）をするように
構成している。それぞれを図１のように適宜に振れ回り
させ、その二股フレーム３２・４２・５２の方向をトン
ネルのカーブの曲率の中心に向けることにより、組立装
置１がそのカーブの部分を円滑に進むようにしたもの
で、具体的には図３および図４のような構成による。す
なわち、上記のピン３４・４４を中心に振れ回りが可能
な脚部３０・４０と胴体２１との間に、振れ回り駆動手
段としてのジャッキ３５・４５をそれぞれ連結するとと
もに、球面軸受５４を介して振れ回り可能な脚部５０と
胴体２１との間には、前述のとおり一対の前後移動用の
ジャッキ５５を連結している。ジャッキ３５・４５を伸
縮させるとピン３４・４４を中心に脚部３０・４０が振
れ回りを起こし、ジャッキ５５の双方について伸縮量を
異ならせると、球面軸受５４の球面に沿って、つまり胴
体２１の中心部の回りに脚部５０が振れ回りする。

【００３２】以上に述べた構成によって、このセグメン
ト組立装置１は、シールド掘進機に後続して自ら前進す
るほか、急曲進部分を含めてトンネルのカーブの部分を
円滑に進み、またトンネル内でのセグメント組付け機１
０の的確なセンタリングを可能にする。以下にはそのよ
うな機能について説明する。

【００３３】まず組立装置１の前進（自走）は、図６の
ように、トンネル（施工ずみのセグメント９０）の内面
に対する接地と移動とを、胴付き脚部３０・４０および
移動脚部５０の間で交互に繰り返すことによって行う。
たとえば、はじめに図６(ａ)のように、胴付き脚部３０
・４０につき上下動手段３２ｖ・４２ｖや伸縮手段３３
ｖ・４３ｖ（図４参照）を用いて各フレーム３２・３３
・４２・４３を縮め、セグメント壁９０から浮かす（移
動脚部５０のフレーム５２・５３のみを接地させる）。
左右両側の前進用ジャッキ５５（図３）を縮めることに
より、図６(ｂ)のように、トンネル内面から浮いた状態
の胴付き脚部３０・４０とともに胴体２１を長さｐだけ
前へ進める。続いて、胴付き脚部３０・４０についてフ
レーム３２・４２・３３・４３を接地させ（図６
(ｃ)）、今度は移動脚部５０を浮かせたうえで（図６
(ｄ)）、それを胴体２１に対して長さｐだけ前へ移動さ
せる（図６(ｅ)）。ついで図６(ｆ)のように移動脚部５
０を接地させれば、図６(ａ)の状態から長さｐだけ全体
が前進したことになる。この状態で組付け機１０（図２
など参照）にセグメントの組み付け作業を行わせるが、
たとえばセグメント９１を一周（１リング）分だけ施工
し終わると、以上と同様の手順を繰り返して再び長さｐ
だけ装置１の全体を前進させる。通常はセグメントの幅
（トンネルの長手方向の寸法）が一定であるため、上記
した各移動長さｐはその幅に一致させるのが合理的であ
る。

【００３４】胴体２１は直円筒形状の剛体であっていず
れの方向にも曲がることができないが、図１のようにト
ンネルのカーブの部分では三組の脚部３０・４０・５０
が胴体２１に対してそれぞれ適宜に振れ回りを起こすの
で、組立装置１の全体はカーブの部分を円滑に前進する
ことができる。この際、各脚部３０・４０・５０の振れ
回り角度θ(図示のθ₁・θ₂・θ₃）は、胴部２０や組立
装置１の安定性および姿勢制御性等にすぐれるようにカ
ーブの曲率（図示の曲率半径Ｒ）に合わせて定めてい
る。すなわち、二股フレーム３２・４２・５２の両側の
脚先３２ａ・４２ａ・５２ａ（図５）がそれぞれカーブ
の半径方向（つまりトンネルの長手方向に直角な断面
内）に並ぶようにそれぞれの角度θを定め、しかも、そ
れらの接地点がカーブの平面と平行な平面内におさまる
ようにする。後者の点は、一般的にはトンネルの中心線
を通る鉛直面に関して左右対称に二股フレーム３２・４
２・５２を接地させることを意味するが、そのために、
各フレームの中央位置と胴体２１の中心線（直線である
ため、トンネルの中心線に沿うことはできない）との間
に図１のように水平距離Ｘ₁・Ｘ₂・Ｘ₃ が生じることに
なる。この組立装置１では、トンネルの中心線と胴体２
１の中心線との隔たりが最小となって急曲進の部分を最
も円滑に進行しやすいよう前後を対象的に、つまり θ₁
＝θ₂ およびＸ₁＝Ｘ₃ となるようにしている。なお、
当然ながら、これらの角度θは前述のジャッキ３５・４
５・５５（図３）によって定め、距離Ｘは左右スライド
手段３２ｈ・４２ｈ・５２ｈ（図４。図５の仮想線も参
照）によって定める。また胴体２１の高さは、上下動手
段３２ｖ・４２ｖ・５２ｖ（図４）にて定め、トンネル
の中心線が含まれる平面に胴体２１の中心線が重なるよ
うにする。この組立装置１の場合、二股フレーム３２・
４２・５２を左右対称に接地することにより、左右スラ
イド手段３２ｈ・４２ｈ・５２ｈの動作方向を距離Ｘの
方向に一致させ、かつ上下動手段３２ｖ・４２ｖ・５２
ｖおよび伸縮手段３３ｖ・４３ｖ・５３ｖの動作方向を
高さ（距離Ｘの方向と直角）の方向に合わせているの
で、胴体２１についての以上の位置設定は極めて容易に
行える。二股フレーム３２・４２・５２を接地させる際
には、図２および図５に示す傾斜計３２ｇや５２ｇなど
を利用する。

【００３５】胴体２１の向きと位置・高さをトンネルの
カーブに合わせて上記のように定めると、その胴体２１
に対するセグメント組付け機１０の振れ回り角度α（図
１）を適切に定めるだけで、当該組付け機１０のセンタ
リングを行うことができる。振れ回り角度θについてθ
₁＝θ₃、距離ＸについてＸ₁＝Ｘ₂とするなどの上述の条
件下では、カーブに対する胴体２１の位置関係が一義的
に決まるため、カーブの半径Ｒに応じて適切な角度αも
一義的に定まる。とくにこの組立装置１では、上記の角
度θ₁・θ₂・θ₃ と距離Ｘ₁・Ｘ₂・Ｘ₃、および組付け
機１０の角度α等について検知手段としてのセンサを各
所に設ける（図示を省略したが、各動作の駆動源である
ジャッキ類にその変位を検知するリニアまたはロータリ
のエンコーダを付設する）とともに、トンネルの曲率半
径（設定値）からそれらの適正値（上記のように一義的
に定まる値）を求める演算手段（図示せず）を、それら
センサおよび前述の各ジャッキや左右スライド手段・上
下動手段などの各駆動機器に接続して設けることによっ
て、上記のセンタリングを一層容易にしている。すなわ
ちこの組立装置１では、トンネルの半径Ｒが演算手段に
インプットされると、その演算手段やセンサ・駆動機器
の作用により、組付け機１０のセンタリングが自動的か
つ的確になされるのである。

【００３６】そのほかこのセグメント組立装置１は、ロ
ーリング変位の調整、すなわち装置全体が周方向に回転
変位を起こしてしまったときの修正、もしくは適正な回
転変位の付与が可能なようにも構成してある。具体的に
は、図３〜図５に示すように胴体２１と移動脚部５０と
の間にローリング調整手段としてのジャッキ５６を連結
し、また前進用の前記のジャッキ５５を、脚部５５の回
転変位に追随できる自在継手５５ａを介して胴体２１上
に取り付けた。前述のように脚部５０は球面軸受５４を
介して胴体２１上に設けているので、ジャッキ５６を伸
縮させることにより、胴体２１に対し一定範囲内で脚部
５０が回転変位をなすことになる。

【００３７】図７(ａ)〜(ｄ)の各図は、トンネル（セグ
メント９０）内の脚部３０・４０・５０について、前方
の脚部から順に横断面図によってそれぞれの変位等を示
した図であるが、本図にしたがってローリング変位の調
整の一例を説明するとつぎのとおりである。図７(ａ)の
ように組立装置１の全体が周方向に傾いているとき、ま
ず同(ｂ)のように胴付き脚部３０・４０を接地させた状
態で移動脚部５０を浮かせ、上記のジャッキ５６（図
５）を伸縮させることによってその脚部５０を周方向に
適当量だけ回転変位させる。つづいて同(ｃ)のように脚
部５０をその位置で接地させ、今度は脚部３０・４０を
浮かせたうえ胴体２１・脚部５０間に同様にジャッキ５
６にて回転変位を与えれば、接地している脚部５０に代
わって脚部３０・４０が胴体２１ごと回転変位し、組立
装置１の全体が同(ｄ)のように適正な正立姿勢に戻るこ
とになる。なお、水平ではなく傾斜した面内においてト
ンネルがカーブしているときは、左右スライド手段３２
ｈ・４２ｈ・５２ｈの動作方向をその傾斜面と平行にす
るのがよいため、上記と同様の手順によって組立装置１
の全体を傾斜させる。

【００３８】そのほか、組付け機１０の把持器１２には
図４のとおり、セグメント壁９０の中心を検知・確認す
る手段として距離センサ１５を取り付けている。組立装
置１が前進し、前記の演算手段等によって胴部２０の位
置・向きを定めたうえ組付け機１０のセンタリングをし
たとき、セグメント壁９０の前端部でその内面に接近さ
せて把持器１２を一回転させれば、当該センサ１５がセ
グメント壁９０の内面との間の距離の分布を検知する。
この距離の分布は、把持器１２の回転中心である組付け
機１０の中心がセグメント壁９０の内面に対してどちら
へどれだけ偏心しているかを示すデータにほかならない
ため、これによって上記のセンタリングの精度を確認
し、好ましい微調整を加えることも可能になる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のセグメント組立装置にはつぎの
効果がある。すなわち、 1) 振れ回り可能な二股フレームを有する胴付き脚部と
移動脚部との作用により、いわゆる急曲進の部分を含め
てトンネル内を自らスムーズに前進する。

【００４０】2) 二股フレームの左右スライド手段と上
下動手段との作用でトンネル横断面内の任意の位置に胴
体を移すことが容易なため、トンネルのカーブの曲率等
にかかわらず胴体の位置や方向を定めやすく、したがっ
てセグメント組付け機のセンタリング（位置ぎめ）を迅
速かつ的確に行える。そのため、トンネル内にセグメン
トを組み付ける作業そのものの能率も改善される。

【００４１】請求項２のセグメント組立装置によれば、
とくに簡単な構成で、また確実に上記の効果を得ること
ができる。つまり、 3) 各脚部が二股フレームに加えて上向きフレームを有
するため、胴体を安定的に支持することができ、トンネ
ルが傾斜している場合等に有利である。環状体を介して
各フレームが結合されているので、各フレーム間の剛性
にもすぐれ、振れ回りを操作するうえでも好ましい。

【００４２】4) 胴体を支持するための安定性を確保し
ながら脚部の数が最小となるように脚部の配置を合理的
にしたので、組立装置の構成の単純化ならびにコストダ
ウンが可能である。

【００４３】5) 各脚部の二股フレームを振れ回り可能
にするとともに移動脚部を相対移動させる構造、ならび
に胴体に対するセグメント組付け機の接続構造が、極め
て簡単である。

【００４４】請求項３の組立装置であればさらに、 6) トンネル内でのいわゆるローリング変位を調整でき
るので、たとえば組立装置が周方向に傾いてしまったと
きに姿勢を修正し、あるいはトンネルのカーブの傾斜に
合わせて装置を傾斜させることが可能である。

【００４５】請求項４の装置の場合はまた、 7) トンネル内での胴体の位置や向きおよびセグメント
組付け機の振れ回り角度を、トンネルのカーブに合わせ
て自動的に定め、同組付け機のセンタリングを迅速かつ
的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるセグメント組立装置１
が、トンネルの急曲進部分を進む状態を示す全体平面図
である。

【図２】図１におけるII−II矢視図で、上記組立装置１
の正面図である。

【図３】組立装置１の構成を示す概略的な平面図であ
る。

【図４】図３におけるIV−IV断面図で、組立装置１の構
成を示す側方視図である。

【図５】図４におけるV−V断面図で、組立装置１の構成
を示す正面視断面図である。

【図６】図６(ａ)〜(ｆ)は、組立装置１が前進する手順
を示す説明図である。

【図７】図７(ａ)〜(ｄ)は、組立装置１のローリング変
位の調整要領を示す説明図である。

【符号の説明】

１セグメント組立装置１０セグメント組付け機２０胴部２１胴体３０・４０胴付き脚部５０移動脚部３１・４１・５１環状体３２・４２・５２二股フレーム３２ｈ・４２ｈ・５２ｈ左右スライド手段３３ｖ・４３ｖ・５３ｖ上下動手段３３・４３・５３上向きフレーム３４・４４ピン５４球面軸受３５・４５ジャッキ（振れ回り駆動手段）５５ジャッキ（前後移動手段）５６ジャッキ（ローリング調整手段）９０セグメント壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機に続いて自ら前進しなが
らトンネルの内面にセグメント壁を構築するセグメント
組立装置であって、トンネルの長手方向に中心線を向ける胴体上に、胴体と
ともに前進する胴付き脚部と胴体に対して前後へ相対移
動する移動脚部とを取り付け、それぞれの脚部は、左右
下向きに脚先を有する二股フレームと同フレームの左右
スライド手段および上下動手段とを含めて構成するとと
もに同フレームを左右へ振れ回り可能にし、胴体の前に、左右へ振れ回り可能にセグメント組付け機
を接続したことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】胴付き脚部および移動脚部のそれぞれ
は、上記の胴体を囲う環状体の外側に、左右スライド手
段および上下動手段とともに取り付けた上記の二股フレ
ームと、伸縮手段を介して上向きに脚先を付けた上向き
フレームとを設けるものとし、胴付き脚部を胴体の前部および後部に一組ずつ設けると
ともに移動脚部をその中間部に一組設け、前部・後部の各胴付き脚部は、上記の環状体をそれぞれ
縦向きのピンと振れ回り駆動手段とを介して胴体上に取
り付け、移動脚部は、上記の環状体を、前後へ移動可能に嵌め付
けた球面軸受と互いに独立な左右の前後移動手段とを介
して胴体中間部上に取り付け、セグメント組付け機は、振れ回り駆動手段と、前部の胴
付き脚部を付けた上記のピンとを介して胴体の前部に接
続したことを特徴とする請求項１に記載のセグメント組
立装置。
【請求項３】移動脚部を、胴体に対して周方向に回転
変位し得るように設けた請求項１または２に記載のセグ
メント組立装置。
【請求項４】胴体の中心線に対する各脚部の二股フレ
ームの左右振れ回り角度、胴体中心線と各二股フレーム
の左右中央との間の水平距離、および胴体中心線とセグ
メント組付け機の中心線との間の左右振れ回り角度につ
いて、トンネルの曲率半径からそれらの適正値を求める
演算手段とともにそれらの実際の値を知る検知手段を設
けた請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント組立装
置。