JP3526932B2 - セグメント固定具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメント固定具に関
し、より詳しくはシールド掘進機に用いられるセグメン
トを固定部に固定するための固定具に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、親子シールド掘進機において、子
シールド機用の小径セグメントを固定する方法として
は、例えば特開平３−２５０１９６号公報に開示されて
いるように、子シールド機が親シールド機から完全に抜
け出た後に、小径セグメントと親シールド機本体との間
の空間にセメント等の裏込材を注入，充填する方法が採
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の親子
シールド掘進機における子シールド機の発進途中の段階
では、子シールド機の推力およびトルク（子シールド機
の発進時にはセグメントに加わるトルクが通常より大き
くなる。）が小径セグメントに直接作用することとな
る。しかしながら、前述の従来技術では、子シールド機
の発進途中の段階で小径セグメントの外周部が全く支持
されず宙に浮いた状態となっているために、前記推力と
トルクにセグメントの自重を加えた荷重はすべて後方の
バックトラス部まで伝達されて支持されることとなる。
したがって、セグメントの継手部やセグメント自体に大
きな荷重が加わることになり、通常のセグメントでは破
損の恐れがあるために、セグメント継手部やセグメント
自体の強度および剛性を通常よりも大きくすることが必
要となる。また、バックトラス部にも十分な強度および
剛性を確保することが必要となる。

【０００４】一方、通常のシールド掘進機においても、
曲線施工を行う場合に、シールドジャッキの推力により
セグメントがその曲線の外方へ押されて変位するため
に、このセグメントの線形を維持するのが難しいという
問題点がある。

【０００５】本発明は、前述のような事情に鑑みてなさ
れたもので、シールド掘進機の掘進時にセグメントを固
定することにより、親子シールド掘進機における子シー
ルド機の発進時にセグメント継手部等に大きな荷重がか
かるのを防止し、また通常のシールド掘進機による曲線
施工時にセグメントが外方へ変位するのを防止すること
ができるようにすることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
によるセグメント固定具は、前述の目的を達成するため
に、第１に、シールド掘進機に用いられるセグメントを
地山に固定するための固定具であって、前記セグメント
に設けられそのセグメントの径方向外側に突出してその
セグメントの外周の地山に押付けられる押付体を備える
ことを特徴とするものである。

【０００７】この第１の特徴を有する発明においては、
押付体がセグメントの径方向外側に突出されてそのセグ
メントの外周の地山に押付けられることによりそのセグ
メントが地山に固定され、これによってそのセグメント
に加わる推力およびトルクによる荷重が支持される。し
たがって、セグメント継手部およびセグメント自体に大
きな荷重がかかるのが防がれ、また曲線施工時における
セグメントの外方への変位が防がれる。

【０００８】本発明において、前記押付体は、ハウジン
グ内に挿入されてセグメントの径方向に進退可能なピン
と、このピンを前記ハウジングから外方へ押出す押出し
具とを備えるものとするのが好ましい。この場合、前記
ピンの先端にスパイクが設けられているのが良い。この
ようにスパイクが設けられると、このスパイクが固定部
の表面に噛み込むことによりセグメントをその固定部に
強固に固定することができる。

【０００９】また、本発明によるセグメント固定具は、
第２に、親子シールド掘進機における子シールド機用の
小径セグメントをその小径セグメントの外周部に位置す
る親シールド機本体に固定するための固定具であって、
前記小径セグメントに設けられそのセグメントの径方向
外側に突出して前記親シールド機本体の支持具に押付け
られる押付体を備えることを特徴とするものである。

【００１０】この第２の特徴を有する発明においては、
親子シールド掘進機における子シールド機の発進時に、
押付体が小径セグメントの径方向外側に突出されてその
セグメントの外周部に位置する親シールド機本体の支持
具に押付けられることによりその小径セグメントが支持
具に固定され、これによってその小径セグメントに加わ
る推力およびトルクによる荷重が支持される。したがっ
て、子シールド機の発進時にセグメント継手部およびセ
グメント自体に大きな荷重がかかるのが防がれ、小径セ
グメントの損傷，破損の危険性がなくなる。

【００１１】本発明においても、前記押付体が、ハウジ
ング内に挿入されて小径セグメントの径方向に進退可能
なピンと、このピンを前記ハウジングから外方へ押出す
押出し具とを備えるものとするのが好ましい。この場
合、前記ピンの先端にスパイクが設られているのが良
い。このようにスパイクが設けられると、このスパイク
が支持具の表面に噛み込むことにより小径セグメントを
その支持具に強固に固定することができる。

【００１２】本発明の目的は、後述される詳細な説明か
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体例として述べるものである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明によるセグメント固定具の具体
的実施例について、図面を参照しつつ説明する。

【００１４】（第１実施例）最初に、泥水式親子シール
ド掘進機に適用した実施例について説明する。図１に本
発明の第１実施例に係る親子シールド掘進機の縦断面図
が示され、図２に同親子シールド掘進機の正面図が示さ
れている。なお、これら図１，図２はいずれも子シール
ド機の発進状態で示されている。

【００１５】本実施例の親子シールド掘進機において
は、円筒状の大径シールド本体（以下、親シールド機と
いう。）１と、この親シールド機１に内蔵されその親シ
ールド機１に対して前方へ向けて突出可能な円筒状の小
径シールド本体（以下、子シールド機という。）２とが
備えられ、親シールド機１の前部には円環状の第１カッ
タヘッド３が回転自在に支持され、子シールド機２の前
部には円形状の第２カッタヘッド４が回転自在に支持さ
れている。

【００１６】前記第２カッタヘッド４はカッタヘッド用
モータ５の駆動により回転駆動される。また、親シール
ド機１と子シールド機２とを一体にして掘進する際に
は、前記第１カッタヘッド３は第２カッタヘッド４に回
転トルク伝達ジャッキ６を介して連結されることにより
その第２カッタヘッド４と一体に回転駆動される。ま
た、この第２カッタヘッド４には、外周部にコピーカッ
タ７が設けられるとともにそのコピーカッタ７を外方へ
突出させるコピージャッキ８が設けられている。

【００１７】前記第２カッタヘッド４の後方には子シー
ルド機２の内側に設けられる隔壁９との間に圧力室１０
が画成され、この圧力室１０内に先端部が開口するよう
に泥水を送り込む送泥管１１と、この送泥管１１により
送り込まれる泥水と掘削土砂とを混ぜ合わせた状態で排
出する排泥管１２とがそれぞれ配設されている。また、
前記隔壁９には、圧力室１０内の掘削土砂と泥水とを攪
拌するためのアジテータ１３が取り付けられている。

【００１８】前記親シールド機１の胴部は、後端部にワ
イヤブラシからなるテールシール１４が設けられてなる
後胴部１５と、この後胴部１５に対して屈曲可能に取り
付けられる前胴部１６とに分割形成されている。前記後
胴部１５には先端部内周に円環状の接続部材１７が固着
され、この接続部材１７の外周面がシール材を介して前
胴部１６の内周面に摺動可能に取り付けられている。そ
して、前胴部１６と接続部材１７との間には複数本のア
ーティキュレートジャッキ（中折れジャッキ）１８の各
端部が装着され、これらアーティキュレートジャッキ１
８が作動されることにより、前胴部１６が後胴部１５に
対して屈曲される、言い換えれば親シールド機１の胴部
が中折れ状態にされるようになっている。

【００１９】一方、子シールド機２の胴部は、前胴部１
９と、この前胴部１９の後端部に固着される後胴部２０
とにより形成されている。ここで、この後胴部２０は、
子シールド機２の発進時に前胴部１９に対して固着され
るものであって、後端部にワイヤブラシからなるテール
シール２１を有している。また、前記前胴部１９の内周
側には複数本のシールドジャッキ２２の基端部が装着さ
れている。これらシールドジャッキ２２の先端にはスプ
レッダ２３が取り付けられ、このスプレッダ２３の先端
にはローリングストッパ２４が取り付けられる。このロ
ーリングストッパ２４は、子シールド機２用のセグメン
ト２５のリブ等に引っかけることによりその子シールド
機２の発進時に生ずる掘削トルクをそのセグメント２５
に伝達し、これによって子シールド機２のローリングを
防止する役目をする。なお、図１において符号２６で示
されるのはセグメントエレクタであり、また符号２７で
示されるのはそのセグメントエレクタ２６を固定するた
めの旋回リングである。

【００２０】本実施例の親子シールド掘進機において
は、親シールド機１内から子シールド機２を発進させる
際、この子シールド機２のテールシール２１が通過した
後にセグメント２５を親シールド機１の内周壁に固定す
るためにセグメント固定具２８が用いられる。次に、こ
のセグメント固定具２８の詳細構造を図３乃至図５によ
って説明する。

【００２１】図３（図１のＡ部拡大図）に示されている
ように、このセグメント固定具２８は、セグメント２５
のスキンプレート２９の内面側に設けられる角筒形のハ
ウジング３０と、このハウジング３０に形成される円柱
状穴３１に嵌入されるピン３２と、このピン３２の上面
に下端が当接するように前記ハウジング３０に鉛直向き
に螺合されるボルト（押出し具）３３とを備えている。
ここで、前記ピン３２の下端面にはスパイク３４が設け
られている。また図５に示されているように、このピン
３２がセグメント２５の組立時にスキンプレート２９か
ら外周側に突出もしくは脱落しないように、このピン３
２の周面に形成されている切欠き３５に嵌まり込む抜け
止めねじ３６が設けられている。さらに、このピン３２
とハウジング３０との摺動面には、セグメント２５内へ
の水もしくは裏込材の侵入を防止するためのシール３７
が介挿されている。

【００２２】一方、前記セグメント固定具２８に対向す
る親シールド機１の後胴部１５の内周面には受け具３８
が設けられる。この受け具３８は、親シールド機１を用
いる掘削が全て完了してその親シールド機１の後述する
シールドジャッキ４３が撤去された後、子シールド機２
の後胴部２０が前胴部１９の後端部に取り付けられる前
に後胴部１５の所定位置に溶接等により取り付けられ
る。

【００２３】こうして、セグメント２５の組立が終わ
り、セグメント固定具２８の位置を子シールド機２のテ
ールシール２１が通過した後、抜け止めねじ３６を緩め
てボルト３３をねじ込み、ピン３２の先端のスパイク３
４を親シールド１側の受け具３８に押し付けることによ
りセグメント２５がその受け具３８に固定される。この
場合、スパイク３４が受け具３８の表面に噛み込むこと
によりセグメント２５が強固に固定され、推力もしくは
トルクによる荷重が確実に支持される。

【００２４】次に、子シールド機２の発進手順を図６乃
至図９を参照しながら説明する。

【００２５】親シールド機掘進完了（図６） 親シールド機１の掘進が完了し、子シールド機２の発進
準備作業に着手する。なお、親シールド機１用のセグメ
ント３９を組付けるに際し、数リング手前には予め子シ
ールド機２の推進反力を受けるための極厚セグメント３
９’を組み込んでおく。

【００２６】親シールド機の機内整理および子シール
ド機の後胴搬入（図７） 親シールド機１の後胴部１５を固定ブラケット４０にて
セグメント３９に固定し、次いで親シールド機１のセグ
メントエレクタ４１，後方張出デッキ４２（図６参照）
および付帯設備等を撤去する。そして、親シールド機１
のシールドジャッキ４３を取り外して回収する。続い
て、親シールド機１の後胴部１５内に受け具３８を溶接
し、この後子シールド機２の後胴部２０を分割して搬入
し、各分割片を親シールド機１の近くで溶接により一体
化する。

【００２７】子シールド機の組立（図８） 子シールド機２の前胴部１９の後端部に後胴部２０をボ
ルト結合し、次いで子シールド機２用のセグメントエレ
クタ２６および付帯設備等を搬入して子シールド機２内
に取り付ける。さらに、子シールド機２の後方にその子
シールド機２の推進反力を受けるためのバックトラス４
４を取り付ける。なお、このバックトラス４４の後端は
極厚セグメント３９’に連結する。

【００２８】子シールド機発進準備および発進（図
９） 子シールド機２内でセグメント２５を組立て、これらセ
グメント２５を順次後方へ送り出してバックトラス４４
と連結する。次いで回転トルク伝達ジャッキ６および子
シールド機２を親シールド１側に連結する本体連結ピン
（図示せず）を外して子シールド機２を発進可能状態と
する。この後、子シールド機２のシールドジャッキ２２
のスプレッダ２３にローリングストッパ２４を取り付
け、泥水ホース等を後方設備と連結し、子シールド機２
をセグメント２５端面で反力を取りつつ発進させる。こ
の子シールド機２の発進時において、テールシール２１
がセグメント固定具２８位置を通過すると、このセグメ
ント固定具２８によりセグメント２５を親シールド機１
の受け具３８に順次固定する。そして、子シールド機２
が親シールド機１から完全に抜け出すと、親シールド機
１の内周面と子シールド機２により形成されたトンネル
外壁面との間の空間４５にモルタル等の裏込材を注入す
る。なお、前記スプレッダ２３に取り付けられるローリ
ングストッパ２４は掘進時にのみ使用され、セグメント
２５の組立時には取り外される。

【００２９】本実施例においては、セグメント固定具２
８として、ピン３２の下端面にスパイク３４を設けるも
のについて説明したが、このピン３２の下端面と受け具
３８の上面との間に十分な摩擦力を確保することができ
ればスパイク３４を省略することができる。また、この
ようにスパイク３４を省略する場合には、ボルト３３と
ピン３２とを一体結合した構造とすることもできる。こ
のような構造によれば抜け止めねじ３６が不要となる。
さらに、ピンの上端外周に雄ねじ部を設けるとともに、
この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部をハウジング側に設け
るようにすることもできる。このような構造によればボ
ルト３３が不要となる。

【００３０】本実施例においては、セグメント固定具２
８を固定するための受け具３８を親シールド機１側に設
けるものについて説明したが、図１に示されているよう
に、親シールド機１側に設けられているリングガーダ４
６をそのまま受け具として使用することも可能である。

【００３１】また、前述のような受け具３８を設けるの
に代えて、子シールド機２の発進前にその子シールド機
２の周囲の領域（図１０における斜線Ｃの領域）に裏込
材を充填しておき、子シールド機２のテールシール２１
がセグメント固定具２８位置を通過した後にそのセグメ
ント固定具２８のピン３２の先端を固結した裏込材の表
面に押し当ててセグメント２５を固定する実施例も可能
である。このようにすると親シールド機１側の受け具３
８が不要となる。ただし、この場合子シールド機２の外
周面に裏込材が固着すると発進に支障を来すので注意が
必要である。

【００３２】（第２実施例）本実施例は通常のシールド
掘進機に適用したものである。図１１には、通常のシー
ルド掘進機４７を用いて曲線施工を行う場合の説明図が
示されている。曲線施工時には、シールドジャッキの推
力により各セグメント４８は矢印Ｄで示されるようにカ
ーブの外方へ押し出されようとする。また、このような
曲線部では、余掘り量も大きくその余掘りにより生ずる
セグメント４８とトンネル坑壁４９との間の隙間ｄも大
きいために、セグメント４８の外方への変位が特に起こ
り易く線形の乱れにつながり易い。このようなセグメン
ト４８の変位を防止するためには、シールド掘進機４７
の直後に裏込材を注入して早期にセグメント４８を固定
することも考えられる。ところが、このようにすると裏
込材が切羽側へ回り込んだり、テールシール内部へ裏込
材が侵入したりする等の問題がある。したがって、本実
施例では、シールド掘進機４７の直後のセグメント４８
を地山に固定するために、第１実施例と同様の構造のセ
グメント固定具５０が設けられている。さらに、本実施
例では、シールド掘進機４７の数リング後方において裏
込材５１が注入されるようにされ、これによってセグメ
ント４８をより完全に固定できるようにされている。こ
うして裏込材の切羽側への回り込み等の不具合を解消す
るとともに、セグメント４８のカーブ外方への変位が確
実に防がれる。

【００３３】前記各実施例において、セグメント固定具
２８，５０および受け具３８は全てのセグメント２５，
４８に対応して設けても良いが、これらセグメント２
５，４８に作用する荷重（推力およびトルク）の大きさ
によっては一部のセグメントのみに設けても良い。

【００３４】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は、請求の範囲に含まれ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例に係る親子シールド掘進機
の縦断面図である。

【図２】図２は、第１実施例に係る親子シールド掘進機
の正面図である。

【図３】図３は、セグメント固定具の断面図（図１のＡ
部拡大図）である。

【図４】図４は、セグメント固定具の平面図である。

【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図６は、第１実施例の親子シールド掘進機によ
る子シールド機の発進手順を示す説明図である。

【図７】図７は、第１実施例の親子シールド掘進機によ
る子シールド機の発進手順を示す説明図である。

【図８】図８は、第１実施例の親子シールド掘進機によ
る子シールド機の発進手順を示す説明図である。

【図９】図９は、第１実施例の親子シールド掘進機によ
る子シールド機の発進手順を示す説明図である。

【図１０】図１０は、第１実施例の変形例を示す説明図
である。

【図１１】図１１は、第２実施例による曲線施工状態説
明図である。

【符号の説明】

１ 親シールド機 ２ 子シールド機 ２５，４８ セグメント ２８，５０ セグメント固定具 ３０ ハウジング ３２ ピン ３３ ボルト ３４ スパイク ３８ 受け具（支持具） ４６ リングガーダ ４７ シールド掘進機 ４９ トンネル坑壁 ５１ 裏込材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 幸 神奈川県横浜市神奈川区千若町１−１− 103 (72)発明者 西澤 泉 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 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 岩切 満行 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 (56)参考文献 実開 昭62−120598（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−120432（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 E21D 11/40

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機に用いられるセグメント
   を地山に固定するための固定具であって、前記セグメン
   トに設けられそのセグメントの径方向外側に突出してそ
   のセグメントの外周の地山に押付けられる押付体を備え
   ることを特徴とするセグメント固定具。
2. 【請求項２】 前記押付体が、ハウジング内に挿入され
   て前記セグメントの径方向に進退可能なピンと、このピ
   ンを前記ハウジングから外方へ押出す押出し具とを備え
   ていることを特徴とする請求項１に記載のセグメント固
   定具。
3. 【請求項３】 前記ピンの先端にスパイクが設けられて
   いることを特徴とする請求項２に記載のセグメント固定
   具。
4. 【請求項４】 親子シールド掘進機における子シールド
   機用の小径セグメントをその小径セグメントの外周部に
   位置する親シールド機本体に固定するための固定具であ
   って、前記小径セグメントに設けられそのセグメントの
   径方向外側に突出して前記親シールド機本体の支持具に
   押付けられる押付体を備えることを特徴とするセグメン
   ト固定具。
5. 【請求項５】 前記押付体が、ハウジング内に挿入され
   て前記小径セグメントの径方向に進退可能なピンと、こ
   のピンを前記ハウジングから外方へ押出す押出し具とを
   備えていることを特徴とする請求項４に記載のセグメン
   ト固定具。
6. 【請求項６】 前記ピンの先端にスパイクが設けられて
   いることを特徴とする請求項５に記載のセグメント固定
   具。