JPH0739999Y2 - シールド掘進機のセグメント引付け密着装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はシールド掘進機のセグメ
ント引付け密着装置に関し、特にトンネルの掘坑の軸方
向所定長さのリング状内周面毎に周方向複数分割したセ
グメントで覆工する際、周方向に隣接して配設されるセ
グメント同士を引付けて密着させるとともに、これらセ
グメントの周直交端面に設けられたシール部材同士を圧
潰して密着させる為のシールド掘進機のセグメント引付
け密着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネルの掘坑は、例えば、特
開昭６２−１８２３９７号公報に記載されているよう
に、シールド掘進機で掘削され、掘削の進行に応じて掘
坑の軸方向所定長さのリング状内周面毎に、周方向複数
分割したコンクリート製の湾曲矩形状のセグメントで覆
われ、それら複数のセグメントの４辺は夫々複数箇所に
おいてボルトにより隣接するセグメントに連結固定され
る。通常、シールド掘進機は、セグメントを組立る為に
掘坑のリング状内周面の所定位置にセグメントを位置決
めして保持するエレクタ装置を備えている。このエレク
タ装置は、エレクタ本体、エレクタ本体に固定されセグ
メントを把持する為のセグメント把持ユニット及びエレ
クタ本体を駆動する為の駆動機構などで構成され、エレ
クタ本体は、駆動機構により掘坑の軸方向、径方向及び
周方向に移動駆動されるようになっている。また、掘坑
内への地下水の流入を防止する為、セグメントの周直交
端面にはゴム製のピース間シール部材が夫々設けられ、
セグメントの軸直交端面にはゴム製のリング間シール部
材が夫々設けられている。

【０００３】従来、セグメントで掘坑を覆工する際に
は、エレクタ装置のセグメント把持ユニットでセグメン
トを把持するとともに、このセグメントを既設セグメン
トに周方向に隣接する所定位置に位置決めして保持し、
次に、セグメント把持ユニットを掘坑の周方向に所定角
度旋回させることにより、把持されたセグメントを既設
セグメントに押付けて密着させるとともに、両セグメン
トの周直交端面に設けられたピース間シール部材同士を
圧潰して密着させ、その状態で手動又は自動でボルトに
より隣接するセグメント同士を連結固定していた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】前記従来のシールド掘
進機においては、エレクタ装置をピース間シール部材の
圧縮反力に抗する駆動力で周方向に旋回駆動してピース
間シール部材同士を圧潰して密着させる必要があり、そ
のため油圧モータやギアなどで構成されるエレクタ装置
の駆動機構の駆動モータが大型化して駆動機構が大型化
し製作コストが高くなるという問題ある。特に、掘坑を
地中深く掘削したり、大口径に掘削する場合には、掘坑
の止水性の向上を図るために硬いシール部材を用いる必
要があるが、この場合駆動機構が更に大型化するという
問題がある。加えて、エレクタ装置を旋回させて把持し
ているセグメントを既設セグメントに大きな駆動力で押
付けるため、エレクタ装置の剛性を高める必要があり、
エレクタ装置が大型化するという問題がある。特に、自
動ボルト締結装置を備えたシールド掘進機においては、
セグメントを高精度に位置決めする必要があるため、エ
レクタ装置を高剛性に製作する必要があり、エレクタ装
置が著しく大型化しその製作コストが高くなるという問
題がある。

【０００５】本考案の目的は、エレクタ装置の大型化と
その製作コストの増大を防止し得るような簡単な構成の
シールド掘進機のセグメント引付け密着装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るシールド
掘進機のセグメント引付け密着装置は、トンネルの掘坑
の内面を覆工する為のセグメントであってその内面のう
ちのセグメントの周直交端面の付近にボルト締結用凹部
と共通又は独立の引付け用凹部を有するセグメントを位
置決めして保持するエレクタ装置を備えたシールド掘進
機であって、前記エレクタ装置に、このエレクタ装置で
把持されたセグメントの引付け用凹部と、このセグメン
トに対して周方向に隣接する既設セグメントの引付け用
凹部とに夫々挿入される１対のアーム部材と、これらア
ーム部材を相接近方向へ駆動する引付け駆動手段とを有
するセグメント引付け密着手段を設けたものである。

【０００７】請求項２に係るシールド掘進機のセグメン
ト引付け密着装置は、請求項１に記載のセグメント引付
け密着装置において、前記引付け駆動手段に、１対のア
ーム部材の相対接近・離隔に連動して１対のアーム部材
を、その移動方向に平行な軸心回りに所定角度回動させ
る回動機構を設けたものである。

【０００８】

【作用】請求項１に係るシールド掘進機のセグメント引
付け密着装置においては、トンネルの掘坑の内面を覆工
する際には、エレクタ装置により、セグメントを把持す
るとともに、このセグメントを既設セグメントに周方向
に隣接する所定位置に位置決めして保持する。次に、エ
レクタ装置に設けられたセグメント引付け密着手段の１
対のアーム部材を、エレクタ装置で把持されたセグメン
トの引付け用凹部と既設セグメントの引付け用凹部とに
夫々挿入し、次に、セグメント引付け密着手段の引付け
駆動手段を介して１対のアーム部材を相接近方向へ駆動
することにより、エレクタ装置で把持されたセグメント
を既設セグメントに引付けて密着させ、その状態でエレ
クタ装置で把持されたセグメントを隣接する既設セグメ
ントに連結固定する。その後、引付け駆動手段により１
対のアーム部材を離隔方向へ駆動し、以下前記同様の手
順で順次セグメントを連結固定する。

【０００９】このように、エレクタ装置にセグメント引
付け密着手段を設けたので、エレクタ装置はセグメント
を把持して位置決めするだけでよく、ピース間シール部
材の圧縮反力に抗してセグメントを旋回駆動する必要が
ないので、エレクタ装置の駆動機構の大型化を防止する
ことが出来る。また、エレクタ装置に把持されたセグメ
ントが既設セグメントに引付けられるときに、ピース間
シール部材の圧縮反力がエレクタ装置に作用しないの
で、エレクタ装置を高剛性に製作する必要がなく、エレ
クタ装置の大型化と製作コストの増大を防止することが
出来る。加えて、セグメント引付け密着手段は、１対の
アーム部材と引付け駆動手段とを備えた簡単な構成なの
で、安価に製作することが出来る。更に、セグメントの
周直交端面の付近に設けられた引付け用凹部を介してセ
グメント同士を引付けるので、ピース間シール部材を能
率良く押し潰して密着させることが出来る。

【００１０】請求項２に係るシールド掘進機のセグメン
ト引付け密着装置においては、基本的に請求項１と同様
の作用が得られる。加えて、引付け駆動手段に、１対の
アーム部材の相対接近・離隔に連動して１対のアーム部
材を、その移動方向に平行な軸心回りに所定角度回動さ
せる回動機構を設けたので、回動機構を介して１対のア
ーム部材を回動させることにより、エレクタ装置でセグ
メントを把持するときやセグメントを位置決めするとき
に、アーム部材とセグメントとの干渉を回避することが
出来、セグメントを能率良く把持し位置決めすることが
出来る。

【００１１】

【考案の効果】本考案によれば作用の項で説明したよう
に次の効果が得られる。請求項１に係るシールド掘進機
のセグメント引付け密着装置によれば、エレクタ装置に
セグメント引付け密着手段を設けたことにより、エレク
タ装置の大型化と製作コストの増大を防止することが出
来る。更に、セグメント引付け密着手段は、１対のアー
ム部材と引付け駆動手段とを備えた簡単な構成なので、
安価に製作することが出来る。また、セグメント引付け
密着手段は、セグメントの周直交端面の付近に設けられ
た引付け用凹部を介してセグメント同士を引付けるの
で、ピース間シール部材を能率良く押し潰して密着させ
ることが出来る。

【００１２】請求項２に係るシールド掘進機のセグメン
ト引付け密着装置によれば、基本的に請求項１と同様の
効果が得られる。加えて、引付け駆動手段に回動機構を
設けたので、回動機構を介して１対のアーム部材を所定
角度回動させることにより、エレクタ装置でセグメント
を把持するときやセグメントを位置決めするときに、ア
ーム部材とセグメントとの干渉を回避することが出来、
セグメントを能率良く把持し位置決めすることが出来
る。

【００１３】

【実施例】以下、本考案の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、シールド掘進機で掘削された大
口径（例えば、内径約１４ｍ）のトンネルの掘坑の内面
を複数のセグメントで覆工するためのエレクタ装置に設
けられたセグメント引付け密着装置に本考案を適用した
ものである。先ず、前記エレクタ装置１について説明す
る。エレクタ装置１は、掘坑を掘削するシールド掘進機
（図示略）に付設され、掘削の進行に応じて掘坑の軸方
向所定長さのリング状内周面毎に、複数のセグメントＳ
で覆工する際に、セグメントＳをリング状内周面の所定
位置に位置決めして保持する為のものである。

【００１４】図１に示すように、エレクタ装置１は、エ
レクタ本体２と、エレクタ本体２の下端に設けられたエ
レクタ把持ユニット３と、エレクタ本体２の左右の側壁
部に夫々設けられセグメント引付け密着装置３０を支持
する為の前後１対の支持アーム４と、エレクタ本体２を
駆動する為の駆動機構（図示略）などを備えている。駆
動機構は油圧モータやギアなどで構成され、駆動機構に
より、エレクタ本体２及びエレクタ把持ユニット３は、
掘坑の軸方向（紙面直交方向）と、掘坑の径方向（図１
に矢印Ａで図示）と、掘坑の周方向（図１に矢印Ｂで図
示）に駆動されるようになっている。

【００１５】セグメント把持ユニット３の下端中央部に
は、セグメントＳを把持する為の前後１対の把持部材５
が設けられ、セグメント把持ユニット３の下端の左右両
端部には、セグメントＳに対してセグメント把持ユニッ
ト３を位置決めする為の前後１対の係合部材６が夫々設
けられている。尚、シールド掘進機には、前後（軸方
向）に隣接して配設されるセグメントＳ同士をボルトで
自動的に連結固定するためのリング間ボルト締結機と、
周方向に隣接して配設されるセグメントＳ同士をボルト
で自動的に連結固定するためのピース間ボルト締結機と
を備えているものとする。

【００１６】次に、セグメントＳの構造について説明す
る。図２〜図４に示すように、セグメントＳは、コンク
リート製で湾曲矩形板状に形成され、セグメントＳの内
面１０のうち、中央部には前後１対の把持用凹部１１が
形成され、これら把持用凹部１１には把持金具１２が夫
々設けられ、把持用凹部１１の左右両側には、前後１対
のボルト締結用凹部１３が夫々形成され、ボルト締結用
凹部１３の左右両側には、前後１対の位置決め用凹部１
４が夫々形成され、位置決め用凹部１４の左右両側に
は、前後１対のボルト締結用兼引付け用凹部１５が夫々
形成されている。セグメントＳの前後の軸直交端面１６
には、クッション部材を装着する為の装着溝１７と、前
後に隣接して配設されるセグメントＳ間をシールするた
めの止水用のリング間シール部材を装着する為の装着溝
１８とが形成され、セグメントＳの左右の周直交端面１
９には、クッション部材２０（図５参照）を装着する為
の装着溝２１と、周方向に隣接して配設されるセグメン
トＳ間をシールするための止水用のピース間シール部材
２２（図５参照）を装着する為の装着溝２３とが形成さ
れている。リング間シール部材とピース間シール部材
は、止水性の向上を図る為、弾性反力の高いゴムで製作
され、予め装着溝２１・２３に夫々装着されている。
尚、符号２４・２５は、夫々前後と周方向に隣接するセ
グメントＳ同士を連結固定するボルトを挿通させるため
のボルト挿通孔であり、符号２６は、センシング用溝で
ある。

【００１７】図１に示すように、エレクタ装置１により
セグメントＳを把持する場合には、エレクタ装置１の４
組の係合部材６をセグメントＳの対応する位置決め用凹
部１４に係合させることにより、エレクタ装置１をセグ
メントＳに対して位置決めし、その状態でエレクタ装置
１の前後の把持部材５でセグメントＳの前後の把持金具
１２を把持するようになっている。尚、セグメントＳ
は、セグメント供給装置により予め設定された供給位置
に供給され、エレクタ装置１は供給位置においてセグメ
ントＳを把持するものとする。

【００１８】次に、エレクタ装置１に設けられたセグメ
ント引付け密着装置３０について説明する。セグメント
引付け密着装置３０は、図１に示すように、セグメント
Ｓがエレクタ装置１により既設のセグメントＳに周方向
に隣接した所定位置に位置決めされたときに、エレクタ
装置１で把持されたセグメントＳを既設セグメントＳに
引付けて密着させるとともに、両セグメントＳの周直交
端面１９に設けられたピース間シール部材２２同士を圧
潰して密着させる為のものである。尚、４組のセグメン
ト引付け密着装置３０は夫々同様な構造なので、エレク
タ装置１の４組の支持アーム４のうち右側前部の支持ア
ーム４に設けられたセグメント引付け密着装置３０につ
いて説明する。図５に示すように、エレクタ装置１の支
持アーム４の右端部には、円筒状のケーシング３１がブ
ラケット３２の長穴を介して半固定的に支持され、ケー
シング３１の内面には円筒状のメタル部材３３が固着さ
れ、メタル部材３３の内側には可動スリーブ３６・３７
がメタル部材３３に対して摺動自在に装着され、両可動
スリーブ３６，３７に亙ってその内側には複動油圧シリ
ンダ３４が遊嵌状に設けられている。油圧シリンダ３４
のピストンロッド３４ａの右端部には、連結部材３８を
介してアーム部材３９が設けられ、このアーム部材３９
と可動スリーブ３６は溶接接合され、油圧シリンダ３４
のシリンダ本体３５の左端部には、連結部材４０を介し
てピストンロッド３４ａに設けられたアーム部材３９と
対をなすアーム部材３９が設けられ、このアーム部材３
０と可動スリーブ３７は溶接接合されている。尚、符号
４１は、アーム部材３９に固着されたゴム製のパッドで
あり、符号４２は、ケーシング３１に固着されたライニ
ング部材である。油圧シリンダ３４の左右の油室３４ｂ
・３４Ｃに油圧を択一的に供給することにより、１対の
アーム部材３９は、図５に２点鎖線で示したように、離
隔した初期位置と、図５に実線で示したように、相対接
近した引付け位置とに位置切換可能になっている。

【００１９】次に、１対のアーム部材３９の初期位置か
ら引付け位置への位置切換えに連動して、これらアーム
部材３９をその移動方向に平行な軸心回りに退避位置
（図６に２点鎖線図示）から非退避位置（図６に実線図
示）に約９０度回動させるための回動機構５０について
説明する。図５・図６に示すように、可動スリーブ３６
と可動スリーブ３７には、ストッパ５１が夫々設けら
れ、これらストッパ５１は、図７に示すように、ケーシ
ング３１とメタル部材３３の右部と左部に夫々形成され
た案内溝５２に沿って移動自在に係合している。１対の
アーム部材３９が初期位置に位置しているときには、ス
トッパ５１は、図５・図７に２点鎖線で示すように案内
溝５２の上端部に位置し、１対のアーム部材３９が初期
位置から引付け位置側に駆動されると、ストッパ５１は
案内溝５２の傾斜部５２ａに沿って下降し、ストッパ５
１が、図７に３点鎖線で示した位置まで下降したときに
は、アーム部材３９は退避位置から非退避位置側に約４
５度回動しており、ストッパ５１が案内溝５２のコーナ
部５２ｂに移動する間に、アーム部材３９は非退避位置
に切換えられ、その後ストッパ５１が案内溝５２の直線
部５２ｃを移動する間は、１対のアーム部材３９は非退
避位置に切換えられた状態で引付け位置まで相対接近す
る。

【００２０】以上説明したセグメント引付け密着装置３
０の作用について説明する。掘坑の内面をセグメントＳ
で覆工するときには、セグメント引付け密着装置３０の
１対のアーム部材３９を初期位置に切換えた状態で、エ
レクタ装置１の駆動機構を駆動してセグメント把持ユニ
ット３を供給位置に移動させ、そこでセグメントＳを把
持する。次に、図１に示すように、エレクタ装置１の駆
動機構を駆動して、セグメント把持ユニット３に把持さ
れたセグメントＳを既設のセグメントＳに周方向に隣接
する所定位置に位置決めする。この状態では、図５に示
すように、セグメント把持ユニット３に把持されたセグ
メントＳの周直交端面１９と既設セグメントＳの周直交
端面１９とは、僅かの隙間を介して隣接するとともに、
これら周直交端面１９に夫々装着されたクッション部材
２０同士とピース間シール部材２２同士は当接した状態
になっている。また、右側の前後のセグメント引付け密
着装置３０の各１対のアーム部材３９は、図５に２点鎖
線で示したように、既設セグメントＳとセグメント把持
ユニット３に把持されたセグメントＳの対応するボルト
締結用兼引付け用凹部１５の上方に退避位置に切換えら
れた状態で位置している。

【００２１】次に、油圧シリンダ３４の油室３４ｂに油
圧を供給して、１対のアーム部材３９を初期位置から引
付け位置側に駆動すると、これらアーム部材３９は、図
５に３点鎖線で示したように、退避位置から非退避位置
側に回動しながら相接近する。既設セグメントＳ側のア
ーム部材３９は、ストッパ５１が案内溝５２の下端に位
置したときには、非退避位置に切換えられて、そのパッ
ド４１がボルト締結用兼引付け用凹部１５の内面に当接
し、一方、セグメント把持ユニット１５に把持されたセ
グメントＳ側のアーム部材３９は、ストッパ５１が案内
溝５２のコーナ部５２ｂから直線部５２ｃに移動すると
きに、非退避位置に切換えられて、そのパッド４１がボ
ルト締結用兼引付け用凹部１５の内面に当接し、その後
ストッパ５１が直線部５２ｃの端部まで移動する間に、
図５に２点鎖線で示したように、セグメント把持ユニッ
ト３で把持されたセグメントＳは既設セグメントＳ側に
引付けられて密着されるとともに、これらセグメントＳ
の周直交端面１９に設けられたクッション部材２０とピ
ース間シール部材２２は押潰されて密着し、その状態
で、セグメント把持ユニット３で把持されたセグメント
Ｓは保持される。次に、シールド掘進機に設けられたボ
ルト締結装置により、セグメント把持ユニット３に把持
されたセグメントＳは、周方向に隣接した既設セグメン
トＳと後側に隣接した既設セグメントＳにボルトにより
連結固定される。その後、各セグメント引付け密着装置
３０の１対のアーム部材３９は初期位置に切換えられ、
以降、前記同様の手順で順次セグメントＳが覆工され
る。

【００２２】このように、エレクタ装置１にセグメント
引付け密着装置３０を設けることにより、エレクタ装置
１はセグメントＳを把持して位置決めするだけでよく、
ピース間シール部材２２の圧縮反力に抗して旋回駆動さ
せる必要がないので、エレクタ装置１の駆動機構の大型
化を防止することが出来る。また、エレクタ装置１に把
持されたセグメントＳが既設セグメントＳ側に引付けら
れるときに、ピース間シール部材２２の圧縮反力がエレ
クタ装置１に作用しないので、エレクタ装置１を高剛性
に製作する必要がなく、エレクタ装置１の大型化と製作
コストの増大を防止することが出来る。加えて、セグメ
ント引付け密着装置３０は、ケーシング３１とメタル部
材３３と可動スリーブ３６，３７と１対のアーム部材３
９と油圧シリンダ３４などを備えた簡単な構成なので、
安価に製作することが出来る。更に、セグメントＳの周
直交端面１９の付近に設けられた引付け用凹部１５を介
してセグメントＳ同士を引付けるので、ピース間シール
部材２２を能率良く圧潰して密着させることが出来る。
また、セグメント引付け密着装置３０は回動機構５０を
備えているので、回動機構５０を介して１対のアーム部
材３９を退避位置に切換えることにより、エレクタ装置
１でセグメントＳを把持するときやセグメントＳを位置
決めするときに、アーム部材３９とセグメントＳとの干
渉を回避することが出来、セグメントＳを能率良く位置
決めすることが出来る。

【００２３】次に、前記セグメントＳの変形例について
説明する。尚、以下に説明するセグメントは、ボルト締
結用凹部と引付け用凹部とを独立に形成したものであ
り、前記実施例と同様な部分には同様の符号を付して説
明する。図８〜図１０に示すセグメントＳＡは、セグメ
ントＳＡの内面１０のうち、ボルト締結用凹部１５Ａと
周直交端面１９との間に引付け用凹部６１を形成したも
のであり、引付け用凹部６１には金属製の補強用部材６
２が設けられ、引付け用凹部６１と周直交端面１９の間
には補強用鉄筋６３が設けられている。図１１に示すセ
グメントＳＢは、セグメントＳＢの内面１０のうち、前
後のボルト締結用凹部１５Ｂと前後の軸直交端面１６間
の部分と、前後のボルト締結用凹部１５Ｂの間の部分と
に引付け用凹部６５を設けたものである。尚、前記セグ
メント引付け密着装置３０は、大口径の掘坑を掘削する
シールド掘進機に限らず、種々の口径の掘坑を掘削する
シールド掘進機に適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係るエレクタ装置とセグメン
ト引付け密着装置の正面図である。

【図２】セグメントの正面図である。

【図３】セグメントの平面図である。

【図４】セグメントの側面図である。

【図５】セグメント引付け密着装置とセグメントの断面
図である。

【図６】図５の６矢視図である。

【図７】案内溝の展開図である。

【図８】変形例に係るセグメントの部分正面図である。

【図９】変形例に係るセグメントの部分平面図である。

【図１０】図９の１０−１０線断面図である。

【図１１】変形例に係るセグメントの部分平面図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ セグメント ＳＡ セグメント ＳＢ セグメント １ エレクタ装置 １０ 内面 １５ ボルト締結用兼引付け用凹部 １９ 周直交端面 ３０ セグメント引付け密着装置 ３１ ケーシング ３４ 油圧シリンダ ３６ 可動スリーブ ３７ 可動スリーブ ３９ アーム部材 ５０ 回動機構 ６１ 引付け用凹部 ６５ 引付け用凹部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの掘坑の内面を覆工する為のセ
   グメントであってその内面のうちのセグメントの周直交
   端面の付近にボルト締結用凹部と共通又は独立の引付け
   用凹部を有するセグメントを位置決めして保持するエレ
   クタ装置を備えたシールド掘進機であって、 前 記エレクタ装置に、このエレクタ装置で把持されたセ
   グメントの引付け用凹部と、このセグメントに対して周
   方向に隣接する既設セグメントの引付け用凹部とに夫々
   挿入される１対のアーム部材と、これらアーム部材を相
   接近方向へ駆動する引付け駆動手段とを有するセグメン
   ト引付け密着手段を設けたことを特徴とするシールド掘
   進機のセグメント引付け密着装置。
2. 【請求項２】 前記引付け駆動手段に、１対のアーム部
   材の相対接近・離隔に連動して１対のアーム部材を、そ
   の移動方向に平行な軸心回りに所定角度回動させる回動
   機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のシール
   ド掘進機のセグメント引付け密着装置。