JP4034207B2

JP4034207B2 - 真円保持装置

Info

Publication number: JP4034207B2
Application number: JP2003044790A
Authority: JP
Inventors: 邦博永森; 孝志小林; 武憲真坂
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004251069A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルにおけるセグメント組立の際にセグメントを所定の位置に保持する保持装置に関する。より詳細には、セグメントリングを真円に保持する真円保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド機において、セグメントが組み上がってセグメントリングができると、このセグメントリングを真円に保持するために真円保持装置が使用される。
従来の真円保持装置は、天端部のセグメントが下がったり落下するのを防止してセグメントの真円を保持するものである。この従来の真円保持装置は、シールド機の後部デッキに配置され、円弧状のセグメント支持フレームを上下に２本有する。この上下２本のセグメント支持フレームは、上下方向に伸縮する油圧ジャッキ等で連結され、セグメントの底盤部を反力にして、天端部のセグメントが保持される（例えば、［特許文献１］参照。）。
また、円弧状のセグメント支持フレームを上方のみに設ける真円保持装置もある（例えば、［特許文献２］参照。）。
【０００３】
図７は、従来の真円保持装置７００の構成を示す図である。
真円保持装置７００は、セグメント支持フレーム（上）７０１、セグメント支持フレーム（下）７０２、油圧ジャッキ７０３等から構成される。
シールド機のスキンプレート７０５内でセグメント７０４が組み立てられると、真円保持装置７００は、セグメント７０４の天端部を保持する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１３２９７号公報（段落番号［００１３］、図２）
【特許文献２】
特開２００１−１１５７９２号公報（段落番号［００１８］、［００２９］、図２、図７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上下２本のセグメント支持フレーム間において上下方向に複数の油圧ジャッキが締結されると、その分セグメント内の作業空間が制限されるので、小中口径シールド機では、従来の真円保持装置を使用することが困難であるという問題点がある。
仮に、小中口径シールド機に従来の真円保持装置を使用する場合、上方にのみセグメント支持フレームを設け、下方のセグメント支持フレームを省かざるを得ないという問題点がある（例えば、［特許文献２］参照。）。
図７に示すように、従来の真円保持装置７００を使用することにより、セグメント内の空間７２０が犠牲となり、その分作業空間が制限される。
【０００６】
また、従来の真円保持装置では保持するセグメントは天端部等のセグメントに限られているため、セグメントのリング全周について真円に保持するものではなく、設計通りの強度を得られない可能性があるという問題点がある。
図７に示すように、従来の真円保持装置７００を使用したとしても、弧部分７１０については、セグメント７０４は一切真円に保持されない。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、より正確にセグメントの真円を保持すること等を可能とする真円保持装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために第１の発明は、セグメントを支持し当該セグメントの内空面に対応する曲率を有し、掘進方向の前後に設けられる２基１対の環状の支持フレームと、前記環状の支持フレームは複数の弧状の部材が環状に連結されて構成され、前記環状の支持フレームの開放端間に設けられ、周方向に伸縮する第１伸縮部と、前記セグメントの内空面に沿って環状に複数配置され、両端部が前記前後の環状の支持フレームに連結され、前記掘進方向に伸縮する第２伸縮部と、を具備することを特徴とする真円保持装置である。
【０００９】
支持フレーム（セグメント支持フレーム）は、複数の部材から構成される。当該部材は、ヒンジ等の連結部により連結される。連結部は、例えば、各部材がトンネル断面方向に可動となるように、部材の内側に設けられたりする。この場合、支持フレームは、セグメント内周面に対応する真円の形状をなしたり、当該真円の形状より小さい形状をなしたりする。
【００１０】
真円保持装置は、支持フレームの形状を変化させることにより、支持フレームをセグメント内面に当接、密着させたり、離反させたりする。また、支持フレームの形状を変化させるべく、当該支持フレームの開放端部間に、周方向に伸縮する第１伸縮部（周方向伸縮部）を設けるようにしてもよい。
【００１１】
第１の発明では、シールド機内でセグメントが組み立てられてセグメントのリングが形成されると、当該リング位置において、第１伸縮部が伸張し、支持フレームが真円となってセグメント内空面に当接、密着する。
支持フレームはセグメントの内空面と同じ曲率を有するため、セグメントは真円に保持される。
【００１２】
第１の発明では、真円保持装置は、セグメントと同一の曲率を有する支持フレームをセグメント内空面に当接、密着させることにより、セグメントの真円を保持することができる。
また、掘進方向に伸縮する第２伸縮部は、セグメントの内空面に沿って、環状に複数配置され、両端部が前後の環状の支持フレームに連結されるので、第２伸縮部の配置によってセグメントの内空を犠牲にすることがなく、作業空間を確保することができる。
【００１３】
また、掘進方向（トンネル軸方向）に伸縮する第２伸縮部（掘進方向伸縮部）を支持フレームに連結してもよい。この第２伸縮部は、シールド機、既設のセグメント等から反力を得て伸縮し、支持フレームを移動させる。
尚、支持フレームを複数備える場合、第２伸縮部は、当該支持フレーム同士を連結し、掘進方向に伸縮するようにしてもよい。
この場合、真円保持装置は、支持フレームのセグメントへの密着あるいは開放、及び、第２伸縮部の伸張あるいは収縮を繰り返すことにより、尺取り式に支持フレームの盛替を行うことができる。
【００１４】
また、支持フレームの外側に押圧部（セグメント内圧部）を設け、セグメント内空面を押圧するようにしてもよい。
この場合、全周に渡って均一に支持フレームをセグメントに当接、密着させることができるので、セグメントの真円度をさらに向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る真円保持装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１６】
最初に、図１乃至図３を参照しながら、本発明の実施の形態に係る真円保持装置１００の構成について説明する。
図１は、真円保持装置１００のの外観を示す斜視図である。
図２は、真円保持装置１００の正面図である。
図３は、真円保持装置１００の側面図である。
【００１７】
真円保持装置１００は、セグメント支持フレーム（前）１０１、周方向伸縮部（前）１０２、セグメント支持フレーム（後）１０３、周方向伸縮部（後）１０４、掘進方向伸縮部１０５、連結部１０６、セグメント内圧部１０７等から構成される。
尚、真円保持装置１００は、シールド機の各構成部分（スキンプレート等）とは独立に設置可能であり、シールド機の動作とは独立に動作可能である。
【００１８】
セグメント支持フレーム（前）１０１、セグメント支持フレーム（後）１０３は、セグメント内空面と同一の曲率を有する環状のフレームである。セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３は、同様のものであり、セグメント支持フレーム１０１は掘進方向前側に設けられ、セグメント支持フレーム１０３は掘進方向後側に設けられる。
【００１９】
セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３は、複数の弧状の部材が連結部１０６により連結されて構成される。連結部１０６としてヒンジ（蝶番）等を用いる場合、図２に示すように、セグメント支持フレームの内側に装着される。
【００２０】
周方向伸縮部１０２、周方向伸縮部１０４は、それぞれ、セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３の周上の開放端間に設けられる。周方向伸縮部１０２、周方向伸縮部１０４は、伸縮することによりセグメント支持フレームの形状を変化させる。
【００２１】
周方向伸縮部１０２、周方向伸縮部１０４は、伸張することにより、セグメント支持フレームを真円としてセグメント内空面に当接させたり、収縮することにより、セグメント支持フレームをセグメント内空面から離反させたりする。
周方向伸縮部１０２、周方向伸縮部１０４は、例えば、油圧ジャッキ、ネジ式ジャッキ等の伸縮装置である。
【００２２】
掘進方向伸縮部１０５は、セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３を連結する。掘進方向伸縮部１０５は、伸縮してセグメント支持フレーム１０１及びセグメント支持フレーム１０３を近接させたり離反させることにより、真円保持装置１００の盛替を実現する。
掘進方向伸縮部１０５は、例えば、電動ジャッキ、油圧ジャッキ等の伸縮装置である。
【００２３】
セグメント内圧部１０７は、セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３の外側に設けられる。尚、セグメント内圧部１０７については、後述する。
【００２４】
次に、図４を参照しながら、真円保持装置１００の動作について説明する。
図４は、真円保持装置１００の動作時の外観斜視図である。
【００２５】
シールド機のスキンプレート４０２（外板）内でセグメント４０１が組み立てられてセグメントのリングが形成される。当該リング位置において、周方向伸縮部１０２が伸張し、セグメント支持フレーム１０１が真円となってセグメント内空面に当接、密着する。
【００２６】
尚、シールド機内でセグメントが組み立てられるため、スキンプレート４０２の内面とセグメントの外面との間には隙間が生じる。地山４０５からこの隙間を経て地下水等が流入するのを防止するため、シール材等のテールシール４０４がスキンプレート４０２後端に環状に設けられる。
また、シールドジャッキ４０６は、当接するセグメントから反力を得て伸張し、シールド機を推進させる。
【００２７】
以上の過程を経て、真円保持装置１００がセグメント支持フレーム１０１によりセグメントの真円を保持しつつ、セグメントの組み立てが行われる。
このように、真円保持装置１００は、セグメントと同一の曲率を有するセグメント支持フレームをセグメント内空面に当接、密着させることにより、セグメントの真円を保持することができる。
【００２８】
次に、図５を参照しながら、真円保持装置１００の盛替について説明する。
図５は、真円保持装置１００の盛替時の外観斜視図である。
【００２９】
次のセグメントのリングが新たに形成されると、周方向伸縮部（後）１０４が伸張し、セグメント支持フレーム（後）１０３がセグメント内空面に当接、密着する。
一方、周方向伸縮部（前）１０２が収縮し、セグメントを保持していたセグメント支持フレーム（前）１０１がセグメントから開放される。
掘進方向伸縮部１０５は、セグメント内空面に当接、密着するセグメント支持フレーム（後）１０３から反力を得て伸張し、セグメント支持フレーム（前）１０１を掘進方向前方に押し出す。
【００３０】
セグメント支持フレーム（前）１０１が新たに形成されたセグメントのリング位置に移動したら、真円保持装置１００の動作について上述したように、当該リング位置において、周方向伸縮部（前）１０２が伸張し、セグメント支持フレーム（前）１０１が真円となってセグメント内空面に当接、密着し、セグメントの真円を保持する。
【００３１】
一方、周方向伸縮部（後）１０４が収縮し、セグメントを保持していたセグメント支持フレーム（後）１０３がセグメントから開放される。
図５に示すように、掘進方向伸縮部１０５は、セグメント内空面に当接、密着するセグメント支持フレーム（前）１０１から反力を得て収縮し、セグメント支持フレーム（後）１０３を掘進方向前方に引き寄せる。
【００３２】
以上の過程を経て、真円保持装置１００は、セグメント支持フレーム（前）１０１、セグメント支持フレーム（後）１０３を盛替える。
このように、真円保持装置１００は、セグメント支持フレームのセグメントへの密着あるいは開放、及び、掘進方向伸縮部の伸張あるいは収縮を繰り返すことにより、尺取り式にセグメント支持フレームの盛替を行うことができる。
【００３３】
次に、図６を参照しながら、真円保持装置１００における真円度の向上について説明する。
図６は、真円保持装置１００によるセグメント保持状態を示す図である。
【００３４】
まず、セグメント内圧部１０７による真円度の向上について説明する。
図６、図１等に示すように、セグメント内圧部１０７は、セグメント支持フレーム１０１、セグメント支持フレーム１０３の外側に設けられる。セグメント内圧部１０７は、シールド機、セグメントの口径に応じて複数設けられる。セグメント内圧部１０７は、伸縮あるいは体積変化することにより、セグメントの内空面に圧力を作用させる（図６：圧力６０１）。
【００３５】
セグメント内圧部１０７は、セグメントパッド等であり、例えば、油圧、空気圧、水圧等により体積変化するバッグ上、袋状、チューブ状のもの、油圧ジャッキ、空気ジャッキ等で機械的に伸縮する伸縮装置等である。
【００３６】
図６に示すように、周方向伸縮部が伸張してセグメント支持フレームがセグメント内空面に当接、密着する際、セグメントに不均一に接触した場合、セグメント内圧部１０７を膨張あるいは伸張することによって、セグメントを内空面側から押圧し、セグメント支持フレームをセグメント内面に均一に接触させる。
【００３７】
このように、セグメント内圧部によりセグメント内空面を押圧することにより、全周に渡って均一にセグメント支持フレームをセグメントに当接、密着させることにより、セグメントの真円度をさらに向上させることができる。
【００３８】
続いて、セグメント外圧部４０３による真円度の向上について説明する。
図６、図４等に示すように、セグメント外圧部４０３は、シールド機のスキンプレート４０２の内側に設けられる。セグメント外圧部４０３は、シールド機、セグメントの口径に応じて複数設けられる。セグメント外圧部４０３は、伸縮あるいは体積変化することにより、セグメントの外面に圧力を作用させる（図６：圧力６０２）。
【００３９】
セグメント外圧部４０３は、例えば、油圧、空気圧、水圧等により体積変化するバッグ上、袋状、チューブ状のもの、油圧ジャッキ、空気ジャッキ等で機械的に伸縮する伸縮装置等である。
【００４０】
セグメント組立後、組み立てたセグメントの内側にセグメント支持フレームがセットされる。
図６に示すように、周方向伸縮部が伸張してセグメント支持フレームがセグメント内空面に当接、密着し、セグメントの内空面の円周長とセグメント支持フレームの円周長が一致する。
【００４１】
セグメント外圧部４０３を膨張あるいは伸張することによって、セグメントを外側から押圧し、外圧をかけられたセグメントは、セグメント支持フレームに押し付けられる。
【００４２】
このように、セグメント外圧部によりセグメントの外側から圧力を作用させることにより、セグメントの真円度をさらに向上させることができる。
例えば、セグメントの真円を保持する上で障害となるセグメントシールの不均一なつぶれ等を一様につぶすことによって、セグメントの真円をより正確に保持することができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、真円保持装置は、セグメントと同一の曲率を有するセグメント支持フレームをセグメント内空面に当接、密着させることにより、セグメントのリング全周に渡って真円を保持可能である。従って、設計強度を確保し、セグメントの割れ、欠けを防止し、精度良く掘進作業を行うことができる。
【００４４】
また、セグメント内圧部あるいはセグメント外圧部により、セグメントの内側及び外側から圧力を作用させることにより、セグメントの真円度をさらに向上させることができる。さらに、セグメントの真円を保持する上で障害となるセグメントシールの不均一なつぶれ等を均一につぶすことによって、セグメントの真円をより正確に保持し、高い止水性が確保することができる。
【００４５】
また、セグメント支持フレームの伸縮部が円周上に配置されているため、従来の真円保持装置の場合と比較して、セグメント内空を占める範囲が低減され、作業スペースを十分に確保することができる。従って、本発明の実施の形態に係る真円保持装置は、これまで採用することが困難であった小中口径のシールド機にも適用可能である。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる真円保持装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
上述の実施の形態において、セグメント外圧部をスキンプレート内側に有するシールド機において真円保持装置を使用する場合について説明したが、本発明の実施の形態に係る真円保持装置は、通常のシールド機にも適用可能である。
【００４８】
また、上述の実施の形態において、真円保持装置は、シールド機とは独立に、前後２つのセグメント支持フレームが掘進方向伸縮部により連結されて構成される。掘進方向伸縮部は、後のセグメント支持フレームから反力を得て前方のセグメント支持フレームを押し出し、前のセグメント支持フレームから反力を得て後ろのセグメント支持フレームを引き寄せ、尺取り式に盛替を行ったが、セグメント支持フレームは、必ずしも複数でなくともよい。
【００４９】
掘進方向伸縮部をシールド機の後部シャフト、後部デッキ、スキンプレート等に連結してシールド機側から反力を得たり、シールド機の後部シャフト、後部デッキ、スキンプレート等によりセグメント支持フレームを支えたりする場合、セグメント支持フレームは１つでよい。同様に、掘進方向伸縮部を既設セグメント等に連結することにより、当該既設セグメントから反力を得たり、セグメント支持フレームを支えたりする場合、セグメント支持フレームは１つでよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、より正確にセグメントの真円を保持すること等を可能とする真円保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真円保持装置１００のの外観を示す斜視図
【図２】真円保持装置１００の正面図
【図３】真円保持装置１００の側面図
【図４】真円保持装置１００の動作時の外観斜視図
【図５】真円保持装置１００の盛替時の外観斜視図
【図６】真円保持装置１００によるセグメント保持状態を示す図
【図７】従来の真円保持装置７００の構成を示す図
【符号の説明】
１００………真円保持装置
１０１………セグメント支持フレーム（前）
１０２………周方向伸縮部（前）
１０３………セグメント支持フレーム（後）
１０４………周方向伸縮部（後）
１０５………掘進方向伸縮部
１０６………連結部
１０７………セグメント内圧部
４０１………セグメント
４０３………セグメント外圧部

Claims

セグメントを支持し当該セグメントの内空面に対応する曲率を有し、掘進方向の前後に設けられる２基１対の環状の支持フレームと、
前記環状の支持フレームは複数の弧状の部材が環状に連結されて構成され、前記環状の支持フレームの開放端間に設けられ、周方向に伸縮する第１伸縮部と、
前記セグメントの内空面に沿って環状に複数配置され、両端部が前記前後の環状の支持フレームに連結され、前記掘進方向に伸縮する第２伸縮部と、
を具備することを特徴とする真円保持装置。
前記環状の支持フレームの第１伸縮部を伸張して当該環状の支持フレームを前記セグメントの内空面に当接させて前記セグメントの真円を保持することを特徴とする請求項１に記載の真円保持装置。
前記環状の支持フレームの第１伸縮部を収縮して当該環状の支持フレームを前記セグメントの内空面から離反させて当該環状の支持フレームを前記掘進方向に移動可能とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真円保持装置。
前記２基１対の環状の支持フレームがそれぞれ備える前記第１伸縮部を交互に伸張あるいは収縮させ、前記第２伸縮部を収縮あるいは伸張させることにより、前記２基の環状の支持フレームを互いに引き寄せあるいは離反させて盛替を行うことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の真円保持装置。
前記環状の支持フレームの外側に設けられ、前記セグメントを内側から押圧するセグメント内圧部を具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の真円保持装置。
前記セグメント内圧部は、体積変化する袋状部材または機械的伸縮する伸縮装置を含むことを特徴とする請求項５に記載の真円保持装置。