JP4287779B2 - セグメントの形状保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、シールド工法でトンネルを構築する際にリング状に組み立てられるセグメントを適正な形状に保持する形状保持装置に関するものである。

崩壊や流動し易い土質の地盤にトンネルを掘削するに当り、トンネル外径よりも大きめの管体を地盤中に入れ、その内部を利用して前方の掘削作業を行いながら後方でライニング作業を行なって、軟弱地盤中にトンネルを構築する工法であるシールド工法では、シールド掘進機が用いられてきている。

かかる工法に用いられているシールド掘進機には、図９に一例の概略を示す如き構成のものがある。すなわち、外部からの土圧に抗して内部を保護するための円筒状の鋼製のスキンプレート１の前端部内側に、隔壁２を設け、該隔壁２の前側に、前面にカッターを取り付けたカッターヘッド３を回転可能に支持させて、駆動モータ４により回転駆動されるようにしてある。上記隔壁２の後方には、セグメント５をリング状に組み立てて覆工させるためのエレクター６が装備してある。更に、上記スキンプレート１の周方向の複数個所の内周面付近には、軸心方向に沿う後向きにシールドジャッキ７を備えて、既設のリング状に組み立てられているセグメント５に反力をとって掘進（前進）できるようにしてある。

更に、上記スキンプレート１の後端部（テール側端部）の内側には、リング状に成形された複数のテールシール８が取り付けてあり、覆工されたセグメント５の外周面とスキンプレート１の内周面との間のシールを行うようにしてある。

上記セグメント５の組み立てを行うときは、セグメント５を台車等に載せてトンネル内を後方より前方へ搬送して、スキンプレート１のテール部１ａの内側となるセグメント組み立て位置まで搬入した後、上記エレクター６により一つずつ持ち上げて、先ず、トンネル底部となるセグメント５を、所定の組付け位置に配置させて、先にリング状に組み立てられている後側に隣接する既設のセグメント５にボルト連結すると共に、該トンネル底部となるセグメント５の左右両側に、トンネル側壁となるセグメント５及び天井部となるセグメント５を、周方向の分割位置や分割数に応じて順次エレクター６により持ち上げてリング状に配置して行きながら、後側に隣接するセグメント５に順次ボルト連結すると同時に、周方向に隣接するセグメント５同士もボルト連結して、リング状に組み立てるようにしている。なお、９はスキンプレート１よりも後方となる既設のセグメント５の外周側に充填される裏込材を示す。

このようにスキンプレート１のテール部１ａの内側でリング状に組み立てられるセグメント５は、自身の自重や外周面にかかる土圧の作用による変形が生じて、リング状に組み立てたセグメント５に真円性が保てなくなると、次のセグメント５の組み立てに支障を来たすことになる。

そのため、従来では、図１０にその一例の概略を示す如きセグメントの真円保持装置を用いて、上記セグメント５の組み立て後の形状を内側から保持するようにしていた。すなわち、図１０に示したセグメントの形状を保持するための真円保持装置は、周方向に隣接する複数個のセグメント５の内側に接するようにした円弧状の上部保持部材１０を、シリンダ１２により上下移動可能に備えると共に、円弧状の当接面を有する下部保持部材１１をシリンダ１２により上下移動可能に備えた構成として、リング状に組み立てられたセグメント５を内側から支持して真円に形状保持を行なうようにしてあり、更に、左右の両側にも、セグメント５の内面に接する円弧状とした保持部材１３をシリンダ１２により水平移動可能に備えて、リング状に組み立てられたセグメント５を内側から支持して真円形状を保持できるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

しかし、上記のように、セグメント５の内側に該セグメント５の形状を保持する装置を装備して、セグメント５を内側から保持するようにした場合には、該セグメント５の形状保持用の装置がトンネル内空洞の多くの部分を占めるため、セグメント５の搬送、作業者の移動等に支障を来たす虞が生じるという問題がある。更に、上記セグメント５の形状保持用の装置は、エレクター６と干渉しないように装備させる必要があるため、リング状に組み立てたばかりの最前列のセグメント５よりも１リング後方に位置する前回組み立てのセグメント５の内側に当接させるように設置せざるを得ない。したがって、新たにセグメント５を組み立てるときに、先に組み立てられたばかりの上記リング状の最前列のセグメント５を安定させるように上記真円保持装置を設置することができなかった。そのため、最前列のセグメント５の挙動を安定させることができず、該最前列のセグメント５の前側に新たに組み立てられるセグメント５の組立作業に支障を来たす虞が懸念されるという問題が生じていた。

そのために、近年では、リング状に組み立てられたセグメント５を内側から保持する形式に代えて、リング状に組み立てられたセグメント５の外側から該セグメント５の形状を保持させるようにする形式のセグメントの形状保持装置が提案されてきている。

図１１（イ）（ロ）及び図１２（イ）（ロ）は、その一例を示すものである。すなわち、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内周面と、リング状に組み立てられるセグメント５の外周面との間に、たとえば、液体、気体、油等の流体によって自在に膨張、収縮させられるようにしてある図１２（イ）に示す如き膨張マット１４、又は、図１２（ロ）に示す如き油圧ジャッキ１５によるセグメント保持体を、周方向に所要間隔を隔てて配置して、それぞれスキンプレート１側に一体に取り付けるようにしてあり、各セグメント保持体としての膨張マット１４を図１２（イ）に二点鎖線で示す如く膨張させたり、図１２（ロ）に二点鎖線で示す如く油圧ジャッキ１５を伸長させることにより、膨張マット１４及び油圧ジャッキ１５を、リング状に組み立てたばかりのセグメント５に外周側より押し当てることで、該セグメント５の形状を真円に保持させることができるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。

又、シールド掘進機におけるスキンプレートのテール部の内側に、油圧ジャッキ、あるいは圧縮空気や液体で膨らむ膨張体を使用した押し出し装置を、押し出し方向がスキンプレートの軸心に向くように周方向に適宜間隔で設け、シールド掘進機が軟弱地盤中を掘進する際に蛇行してスキンプレートのテール部と既設セグメントの先端角部とのクリアランスが保てなくなったときに、押し出し装置の油圧ジャッキを伸長させたり、膨張体を膨らませて、既設セグメントの外周に当接させて、該既設セグメントとスキンプレートとの間のクリアランスを確保するようにしたものも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開平８−１０９７９６号公報 特開２００３−８３０００号公報 特許第２６２６９５１号公報

ところが、上記特許文献２に記載されたセグメントの形状保持装置は、膨張マット１４や油圧ジャッキ１５を、スキンプレート１のテール部１ａに設置するために、該スキンプレート１のテール部１ａの内面に凹部を形成したり、上記膨張マット１４や油圧ジャッキ１５の作動流体の給排経路をスキンプレート１内部に設ける等、装置の構造が複雑になり、製作に手間を要するというのが実状である。

更に、上記膨張マット１４は、スキンプレート１に一体に取り付けてあるため、シールド掘進機の前進時には、セグメント５の外周面に対して摺動される。このために、膨張マット１４の摩耗が大きくなる虞も懸念される。

なお、特許文献３に記載されたものは、既設セグメントの先端角部がスキンプレートのテール部に近接する場合に、テールクリアランスを確保すべく押し出し装置により上記既設セグメントをスキンプレートのテール部の中央へ押すようにしたもので、セグメントの形状を外側から保持するという考えは全く示されていない。更に、上記押し出し装置としての油圧ジャッキや膨張体は、スキンプレートのテール部の内側へ設けるようにしたものであるが、具体的な設置方法は示されていない。

そこで、本発明は、装置の構成を単純化することができて、容易に製作することができ、しかも、保守に伴い構成部材の交換を要する際、その交換作業を容易に実施できるセグメントの形状保持装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明として、シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態になるようにしてある外側チューブを着脱可能に取り付け、且つ該外側チューブの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個の内側チューブを着脱可能に取り付け、更に、上記外側チューブと各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設けてなり、リング状に組み立てられたセグメントの外側面に、外側チューブと各内側チューブを膨張させて内側チューブを当接させ、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにした構成とする。

又、上記請求項１に係る発明における外側チューブは外側カバーのほぼ全長に達する長さとし、内側チューブはブロック状に短かい寸法のものとして、外側チューブの内側面に部分的に取り付けるようにした構成とする。

請求項１又は２に係る発明における外側チューブの長手方向に沿う側端縁部に、長手方向に所要間隔で側方へ突出させた結合部材を設け、該各結合部材に結着したロープを介して外側チューブとともに外側カバー、内側チューブをスキンプレートの軸方向へ移動させるようにした構成とする。

請求項１、２又は３に係る発明における外側チューブに圧力調整弁を取り付けた構成とする。

更に、請求項５に係る発明として、シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個のブロック状としてある内側チューブを直接着脱可能に取り付け、且つ該各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設け、リング状に組み立てられたセグメントの外側に、膨張させた各内側チューブを当接させて、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにした構成とする。

請求項１、２、３、４又は５に係る発明における外側カバーの弾性素材をポリエチレンとした構成とする。

本発明のセグメントの形状保持装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態になるようにしてある外側チューブを着脱可能に取り付け、且つ該外側チューブの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個の内側チューブを着脱可能に取り付け、更に、上記外側チューブと各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設けてなり、リング状に組み立てられたセグメントの外側面に、外側チューブと各内側チューブを膨張させて内側チューブを当接させ、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにした構成としてあるので、外側チューブを膨張させると共に、内側チューブを膨張させることにより、リング状に組み立てられたセグメントを、外側より押圧することができてセグメントを適正形状に保持することができる。
（２）外側カバーを弾性によりスキンプレートの内周面に配置させるだけでよいため、シールド掘進機のスキンプレート側に何等の加工も必要とすることなく該シールド掘進機へ容易に装備させることができて、外側カバーのスキンプレートのテール部内周面への取付、取り外し作業を容易に行なうことができる。
（３）外側カバーへの外側チューブの取り付け、内側の各チューブと外側チューブの取り付けは、それぞれ着脱可能な構成としてあるため、それぞれの着脱を容易に行なうことができる。このため、上記外側及び内側の各チューブや外側カバーの保守交換作業を非常に容易に実施することができる。
（４）外側カバーはスキンプレートの内周面を滑動できるようにしてあるので、シールド掘進機の前進時に、内側及び外側の各チューブが、セグメントの外周面に接触していても、該内側及び外側の各チューブがセグメントと摺動して摩耗することがない。
（５）請求項１に係る発明における外側チューブは外側カバーのほぼ全長に達する長さとし、内側チューブはブロック状に短かい寸法のものとして、外側チューブの内側面に部分的に取り付けるようにした構成とすることにより、リング状に組み立てられたセグメントに対し、外側チューブの膨張に伴って作用する外周側からの押圧力が周方向に不均一になったとしても、内側チューブを適宜膨張させることで、周方向の押圧力の均等化を図ることが可能になる。
（６）請求項１又は２に係る発明における外側チューブの長手方向に沿う側端縁部に、長手方向に所要間隔で側方へ突出させた結合部材を設け、該各結合部材に結着したロープを介して外側チューブとともに外側カバー、内側チューブをスキンプレートの軸方向へ移動させるようにした構成とすることにより、外側チューブ及び内側チューブを抜気させた状態にて上記ロープを引くようにすれば、外側チューブ及び内側チューブをリング状に組み立てられたセグメントの外周面と摺動させることなくスキンプレートに対し軸方向へ相対移動させることができる。
（７）請求項１、２又は３に係る発明における外側チューブに圧力調整弁を取り付けた構成とすることにより、外側チューブを膨張させた後、内側チューブを膨張させるときに、外側チューブの内圧が過剰に上昇することを防止して、該外側チューブの破損を未然に防止することができる。
（８）又、シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個のブロック状としてある内側チューブを直接着脱可能に取り付け、且つ該各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設け、リング状に組み立てられたセグメントの外側に、膨張させた各内側チューブを当接させて、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにした構成とすることにより、比較的小口径のトンネルを構築する場合等、周方向に配列されるセグメントの数が比較的少数の場合に、シールド掘進機のスキンプレートテール部の内側にてリング状に組み立てられたセグメントを、膨張させる各内側チューブにて外側より押圧することで適正形状に保持することができる。このため、比較的小口径のトンネルを構築する場合等に、外側チューブを省略できて有利なものとすることができる。
（９）請求項１、２、３、４又は５に係る発明における外側カバーの弾性素材をポリエチレンとした構成とすることにより、シールド掘進機のスキンプレートの内周面に沿わせて湾曲させたときに伸展方向への復元力によって上記スキンプレートの内周面に張り付くことが可能な外側カバーを安価に製造できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）は本発明のセグメントの形状保持装置の実施の一形態として、図９に一例として示した形式のシールド掘進機に適用した場合について示すものである。なお、シールド掘進機自体は他の形式のものでもよい。本発明のセグメントの形状保持装置は、図９に示したと同様の構成としてあるシールド掘進機におけるスキンプレート１のテール部１ａの内周面に張り付けて配置して該スキンプレート１と相対変位できるようにしてある弾性素材製の外側カバー１６と、該外側カバー１６の内側に着脱可能に取り付ける外側チューブ１８と、該外側チューブ１８の内側に着脱可能に取り付ける内側チューブ２０とからなる。上記弾性素材製の外側カバー１６は、上記スキンプレート１の内周面に沿い周方向のほぼ全周に達する長さ寸法を有し且つ所要の幅寸法を有するシート状としてあり、弾性により湾曲状態から伸展しようとする復元力により、上記スキンプレート１のテール部１ａの内周面に周方向に張り付かせて配置するようにする。上記外側カバー１６の内側に取り付ける外側チューブ１８は、該外側カバー１６とほぼ同じ位の長さとしてあって、作動流体、たとえば、空気１７の注入、排出により膨張、収縮可能としてあり、外側カバー１６の内側に面ファスナー（タッチ・クローズ型のファスナー）１９を介し着脱自在に取り付けるようにしてある。更に、該外側チューブ１８の内側に取り付ける内側チューブ２０は、外側チューブ１８の内側の複数個所に周方向へ所要間隔を隔てて取り付けられる大きさとしてあり、作動流体、たとえば、空気１７の注入、排出により膨張、収縮可能としてある。該内側チューブ２０は、外側チューブ１８の内側に、面ファスナー１９を介して着脱自在に取り付けるようにしてある。上記外側カバー１６に、外側チューブ１８及び内側チューブ２０を取り付けた状態で上記スキンプレート１のテール部１ａの内周面に沿い外側カバー１６を配置しておくようにし、更に、上記スキンプレート１のテール部１ａの内側にてセグメント５がリング状に組み立てられた後、スキンプレート１のテール部１ａの内周面と、組み立てられたセグメント５の外周面との間にて、上記外側チューブ１８に空気１７を注入して膨張させると共に、上記内側の各チューブ２０に適宜空気１７を注入して膨張させることにより、上記リング状に組み立てられたセグメント５を外側より包むように押圧して適正形状、たとえば、真円形状に保持できるようにする。

詳述すると、上記外側カバー１６は、スキンプレート１の内側面に張り付く弾性を有し且つ該スキンプレート１の内側面を滑動して相対変位が自在にできるように素材を、たとえば、ポリエチレン製とすると共に、厚さ寸法を、シールド掘進機のスキンプレート１の内周面の湾曲率や、支持させるべき外側チューブ１８及び内側チューブ２０の重量等に応じて、たとえば、１．５ｍｍ厚とする等、スキンプレート１の口径に応じて適宜設定するようにしてあり、且つ所要の弾力性が得られ、平板状のものを曲げてスキンプレート１の内周面に接触させることにより、該スキンプレート１の内周面に張り付いて自重や外側チューブ１８、内側チューブ２０の重量でも落下することがないようにしてある。すなわち、外側カバー１６を長手方向に湾曲させる際に該外側カバー１６に蓄積される伸展方向への復元力は、厚さ寸法の大小及び湾曲率の大小に応じて増減する。このため、外側カバー１６の厚さ寸法は、外側カバー１６の自重、外側チューブ１８及び内側チューブ２０の重量が作用しても、該外側カバー１６がシールド掘進機のスキンプレート１の内周面に張り付いた姿勢を保持できるような伸展方向への復元力が得られるように設定するようにしてある。

又、上記外側カバー１６は、ポリエチレン製とすることにより、シールド掘進機のスキンプレート１の内周面に沿わせて湾曲させた状態で配置したときに外周面を摩擦係数の比較的小さい平滑面とすることができ、これにより、シールド掘進機の前進時に、スキンプレート１の内周面と外側カバー１６の外周面とが円滑に摺動できて、上記外側カバー１６をスキンプレート１に対して相対移動させることができるようにしてある。

更に、上記外側カバー１６をシールド掘進機のスキンプレート１の内側に湾曲配置するときに内側となる該外側カバー１６の内側面には、図３に示す如く、幅方向の中央部に、長手方向のほぼ全長に亘って延びるように面ファスナー１９を構成する雄側と雌側の部材のうちの一方の部材（以下、一方の面ファスナー部材という）１９ａを、２列平行に取り付けるようにする。

上記外側チューブ１８は、ゴム製として、両端部を閉塞した構成としてあり、内部に空気１７を注入していないとき（抜気時）には、上記外側カバー１６とほぼ同様の幅寸法を備えた扁平状態に収縮できるようにしてあると共に、空気注入時には、膨張して内径が小さくなるようにしてある。

そのため、図４（イ）（ロ）に示す如く、上記外側チューブ１８の所要個所、たとえば、長手方向の一端部における幅方向の一側個所には、空気１７を注入、排出させるための空気給排口２１が設けてあり、該空気給排口２１に、図示しない空気給排装置を空気給排管２２を介し接続するようにしてある。一方、該外側チューブ１８の長手方向の所要個所、たとえば、上記空気給排口２１とは反対側となる長手方向の他端部における幅方向の一側個所には、内側に内側チューブ２０を取り付けて、外側チューブ１８と内側チューブ２０をともに膨張させるときに、外側チューブ１８の内圧が過剰に上昇することを防止するための圧力調整弁（安全弁）２３が設けてある。

又、上記外側チューブ１８の両側面には、上記外側カバー１６に着脱可能に取り付けることができるように、該外側カバー１６に取り付けてある一方の面ファスナー部材１９ａに係止させるための面ファスナー１９の雄側と雌側の部材のうちの他方の部材（以下、他方の面ファスナー部材という）１９ｂを、長手方向のほぼ全長に亘るように幅方向の中央部に２列に取り付け、上記外側チューブ１８のいずれの面を外側にしても外側カバー１６の内側面に着脱自在に取り付けることができるようにしてある。

更に、上記外側チューブ１８の長手方向に沿う両側縁部には、長手方向に所要の間隔で各々孔２５を備えた結合部材２４を、幅方向の外側に突出するようそれぞれ設け、該各結合部材２４の孔２５には、ロープ２６の一端を結着させるようにしてある。上記各ロープ２６は、１個のセグメント５の幅寸法（１ｍ）よりも長くしてあり、一端部を結合部材２４の孔２５に結着させたロープ２６の他端側をスキンプレート１の前側へ引き寄せておくようにし、各ロープ２６を介して外側チューブ１８を前側へ引くことにより、外側カバー１６とともにスキンプレート１に沿い前側へ移動させるようにしてある。なお、上記外側チューブ１８の幅方向の両側に上記各結合部材２４が設けてあるのは、上記外側チューブ１８のいずれの側をシールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内側に配置した上記外側カバー１６の内側へ取り付けても、該外側チューブ１８を移動させるためのロープ２６を結着できるようにするためである。

上記各内側チューブ２０は、ゴム製としてブロック状になるよう短い寸法で両端部を閉塞された構成としてあり、空気１７を注入していないとき（抜気時）には、上記外側チューブ１８とほぼ同様な幅寸法を備えた扁平状態に収縮できるようにしてあると共に、空気注入時には、所要の厚み寸法に膨張できるような形状としてあり、そのために、図５（イ）（ロ）に示す如く、上記各内側チューブ２０の所要個所、たとえば、長手方向の一端部における幅方向の一側個所には、空気１７を注入、排出させるための空気給排口２７が設けてあり、該空気給排口２７には、図示しない空気給排装置を空気給排管２２を介し接続するようにしてある。

又、上記各内側チューブ２０の外側面には、長手方向に所要間隔を隔てた２個所に、上記外側チューブ１８の両面に取り付けてある他方の面ファスナー部材１９ｂのいずれにも係止して結合するように、該面ファスナー部材１９ｂと対をなす一方の面ファスナー部材１９ａを、幅方向に所要寸法延びるよう取り付けてある。これにより、該各内側チューブ２０を、上記外側チューブ１８の内側面における長手方向の任意の個所に、面ファスナー１９を介し着脱自在に取り付けることができるようにしてある。

なお、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内周面と、リング状に組み立てられたセグメント５の外周面との間の隙間内にて、上記本発明のセグメントの形状保持装置における外側チューブ１８を膨張させると共に、内側チューブ２０を膨張させることにより、上記リング状に組み立てられたセグメント５を外側より押圧して真円形状に保持させている場合に、上記各内側チューブ２０の内側となる表面側とセグメント５の外周面との間に作用する摩擦力が、外側カバー１６の外周面と上記スキンプレート１の内周面との間に作用する摩擦力よりも大きくなるようにしてある。これにより、本発明のセグメントの形状保持装置によりシールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内側でリング状に組み立てられたセグメント５を外側より押圧して真円形状に保持させた状態にて、シールドジャッキ７の作動によりシールド掘進機を前進させる場合には、上記スキンプレート１の内周面と外側カバー１６の外周面が摺動するようにして、本発明のセグメントの形状保持装置によるセグメント５の形状保持を継続して行なうことができるようにしてある。

なお、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示したスキンプレート１のテール部１ａの内周面とリング状に組み立てられたセグメント５の外周面との間隔、外側カバー１６の厚さ、外側チューブ１８のサイズ、各内側チューブ２０のサイズ等は、図示する便宜上の寸法で示してあるものであり、したがって、上記の各寸法が実際の寸法を反映するものではない（以降の図においても同様とする）。その他、図９に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

上記構成としてある本発明のセグメントの形状保持装置をシールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内側へ装着する場合は、先ず、上記外側カバー１６を、適宜湾曲させた状態、或いは、平板状に延びた状態として上記スキンプレート１のテール部１ａの内側まで搬入した後、図１（イ）（ロ）、図２に示す如く、次にセグメント５を組み立てる位置で且つ組み立てられたセグメント５の前端部に相当する位置のスキンプレート１の内周面に沿って周方向に延びるよう外側カバー１６を配置して、湾曲状態から伸展方向への復元力に基づいてスキンプレート１の内周面に張り付ける。次に、上記外側カバー１６の内周面に沿わせて外側チューブ１８を配置して、面ファスナー１９を介して着脱可能に取り付ける。更に、該外側チューブ１８の内側における周方向の複数個所、たとえば、上下左右の４個所に、それぞれ内側チューブ２０を面ファスナー１９を介して取り付けるようにする。上記外側チューブ１８及び各内側チューブ２０の空気給排口２１，２７には、図４（イ）（ロ）、図５（イ）（ロ）の如く、それぞれ空気給排管２２を介して空気給排装置（図示せず）を接続しておき、この際、上記各空気給排管２２は、スキンプレート１のテール部１ａ内における新たなセグメント５の組み立てに干渉しない位置まで該スキンプレート１の内側面に沿わせてそれぞれ前方へ引き出すように配置しておく。更に又、上記外側チューブ１８の前側となる幅方向一側縁部の各結合部材２４の孔２５には、セグメント５の前後方向の幅よりも所要寸法長いロープ２６の一端を結び付けておくようにし、該各ロープ２６の他端側は、上記空気給排ライン２２と同様にスキンプレート１のテール部１ａ内における新たなセグメント５の組み立てに干渉しない位置まで該スキンプレート１の内側面に沿わせてそれぞれ前方へ引き出し、たとえば、シールドジャッキ７等に仮止めしておくようにする。

本発明のセグメントの形状保持装置によりセグメント５の形状を保持させる場合は、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａ内にて、リング状に組み立てたばかりの最前列のセグメント５の前部寄り位置の外周側に配置されている外側チューブ１８に空気を注入して図１（ロ）の状態から図１（ハ）のように膨張させる。この際、外側チューブ１８は周方向に長く延びているため、たとえば、上記スキンプレート１の内周面とセグメント５の外周面との間に形成されている隙間が周方向で不均一になっていた場合等には、該外側チューブ１８を膨張させても、上記リング状に組み立てられた最前列のセグメント５を外周側より押圧する圧力が周方向で不均一になる虞があるので、外側チューブ１８の内側に取り付けてある内側チューブ２０に、適宜空気１７を注入して図１（ハ）に示す如く膨張させることにより、図６（イ）に示す如く、上記最前列のセグメント５の前部寄り位置を、全周方向の外側より均等に押圧して真円形状に保持させるようにしておく。なお、内側チューブ２０に空気１７を注入する際、セグメント５を外周側より押圧する圧力の周方向の分布状態に応じて、圧力分布を周方向に均等化できるよう一部の内側チューブ２０にのみ空気１７の注入を行うようにしてもよい。上記のように外側チューブ１８を膨張させた状態にて、更に、内側チューブ２０に空気１７を注入して膨張させると、この内側チューブ２０の膨張に伴い、外側チューブ１８が圧迫されるため、外側チューブ１８の内圧が上昇させられるようになるが、該外側チューブ１８には安全弁２３が設けてあって、内圧の過剰な上昇を防止できるようにしてあるため、過剰な内圧上昇に伴う外側チューブ１８の破損が生じる虞は未然に防止される。

上記のようにして組み立てられたセグメント５の形状保持が行われると、次に、従来と同様にして台車等に載せてトンネル内をスキンプレート１のテール部１ａの内側におけるセグメント組み立て位置まで搬入したセグメント５を、エレクター６により一つずつ持ち上げて、図６（イ）に二点鎖線で示す如く、トンネル底部となるセグメント５を、所定の組付け位置に配置させて、後側に隣接する上記リング状に組み立ててある最前列のセグメント５にボルト連結した後、該トンネル底部となるセグメント５に隣接させて周方向に、トンネル側壁となるセグメント５及び天井部となるセグメント５を、周方向の分割位置や分割数に応じて順次エレクター６により持ち上げてリング状に配置して行きながら、後側に隣接する既設のセグメント５にボルト連結すると同時に、周方向に隣接するセグメント５同士もボルト連結し、これによりセグメント５がリング状に組み立てられるようになる。この際、組み立てを行なう各セグメント５の後ろ側に隣接する上記リング状に組み立ててある最前列のセグメント５は、本発明のセグメントの形状保持装置により真円形状に保持されているため、組み立てを行なう各セグメント５と後側に隣接するセグメント５との間や、周方向に隣接させて組み立てる各セグメント５同士の間におけるボルト通しを容易に行なうことができるようになる。

上記のようにして、新たなリング状にセグメント５が組み立てられると、図６（ロ）に示す如く、上記外側チューブ１８と内側チューブ２０は膨張させた状態としたまま、シールドジャッキ７を作動させて、上記新たにリング状に組み立てられたセグメント５に反力を取ってシールド掘進機を前進させる。

この際、上記スキンプレート１の内周面と外側カバー１６の外周面との間に作用する摩擦力よりも、上記各内側チューブ２０とセグメント５の外周面との間に作用する摩擦力の方が大きくなるようにしてあるため、上記本発明のセグメントの形状保持装置は、新たにリング状に組み立てられた最前列のセグメント５の１リング後方のセグメント５の外周を保持した状態のまま、上記スキンプレート１と外側カバー１６の相対変位で上記シールド掘進機のスキンプレート１が前進させられる。このため、上記シールド掘進機を前進させるときに、上記各内側チューブ２０が、セグメント５の外周面に対して摺動させられることはない。

次いで、空気給排装置により空気給排管２２を介して外側チューブ１８及び各内側チューブ２０よりそれぞれ空気１７を、たとえば、真空引きして排出させることにより、該外側チューブ１８及び各内側チューブ２０を図１（ロ）に示す如く扁平状に収縮させる。これにより、スキンプレート１の内周面に沿って張り付いている外側カバー１６の内側に、上記扁平状態の外側チューブ１８及び各内側チューブ２０が保持されることに伴い、上記外側チューブ１８及び内側チューブ２０によるセグメント５の外周側からの押圧が解除されると共に、該外側チューブ１８及び各内側チューブ２０は、それぞれセグメント５の外周面より離隔される。

しかる後、作業者が、シールドジャッキ７等に仮止めしておいた各ロープ２６を前方へ引くことにより、該各ロープ２６の一端部が結び付けてある外側チューブ１８を前側へ引き寄せるようにする。外側チューブ１８は、外側カバー１６に取り付けてあって、一体物として取り扱うようにしてあり、更に、外側チューブ１８には内側チューブ２０が取り付けてあるので、外側チューブ１８を横方向に引張ると、該外側チューブ１８とともに外側カバー１６及び各内側チューブ２０が、一体に前方へ引き寄せられ、上記新たにリング状に組み立てられた最前列のセグメント５の前部寄り位置の外周位置に配置した後、再び図１（ハ）に示す如く、上記と同様にして外側チューブ１８及び内側チューブ２０に空気１７を注入して膨張させる。これにより、上記新たにリング状に組み立てられた最前列のセグメント５の前側寄りの部分は、外周側より押圧されて真円形状に保持されるようになる。

その後、上記と同様に、最前列のリング状に組み立てられているセグメント５を真円形状に保持しながら、その前側にて、新たなセグメント５のリング状の組み立てを行なう手順を順次繰り返す。これにより、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内側より後方へ延びるトンネルが構築されることになる。

このように、本発明のセグメントの形状保持装置によれば、セグメント５をリング状に組み立てるときに、その後側に隣接する既にリング状に組み立てられている最前列のセグメント５を、膨張させた外側チューブ１８及び内側チューブ２０により外周側より包むようにしてその形状を真円形状に適正に保持することができることから、セグメント５の組立時における組み立て精度を高めることができて、隣接する各セグメント５間でのボルト通しを容易に行なうことができる。

又、本発明のセグメントの形状保持装置をシールド掘進機へ装備させるときには、前記したようにシールド掘進機のスキンプレート１の内周面に、外側カバー１６を弾性を利用して張り付くよう配置し、その内側に、外側チューブ１８及び各内側チューブ２０を、面ファスナー１９で着脱可能に順次取り付ければよく、したがって、上記シールド掘進機のスキンプレート１側には何ら加工を必要としないため、シールド掘進機へ極めて容易に装備させることができる。

更に、スキンプレート１のテール部１ａの内側にて、外側カバー１６と共に周方向にほぼ全周に亘るよう配置する外側チューブ１８の内側には、長手方向の全長に亘るよう面ファスナー部材１９ｂが設けてあって、長手方向の任意の個所に内側チューブ２０を取り付けることができるようにしてあるため、上記外側カバー１６に取り付けられて該外側カバー１８と共にスキンプレート１の内側に配置される外側チューブ１８の両端部が周方向のどの位置に配されていても、内側チューブ２０を、周方向の所望の個所、たとえば、上下左右の４個所に容易に取り付けることができる。更には、周方向に取り付ける内側チューブ２０の数を、必要に応じて自在に増減することも可能となる。

更に、内側及び外側の各チューブ１８，２０は、セグメント５の外周面と摺動しないようにしてあるため、摩耗による劣化を抑制することができる。又、該外側及び内側の各チュ−ブ１８，２０のゴムが劣化したり、摩耗する等して交換の必要が生じた場合には、上記外側チューブ１８及び内側の各チューブ２０はそれぞれ面ファスナー１９を剥すことにより単体とすることができることから、該外側及び内側の各チューブ１８，２０の交換作業を容易に実施することができる。又、外側カバー１６は、湾曲状態より伸展しようとする復元力によってスキンプレート１のテール部１ａの内周面に張り付くようにしてあるものであって、上記スキンプレート１に対して固定されてはいないため、該外側カバー１６の取り外し、取り付け作業を容易に行なうことができる。しかも、外側カバー１６は樹脂製でスキンプレート１に対して滑動できるようにしてあるので、摩耗のおそれも少なくできる。したがって、本発明のセグメントの形状保持装置では、構成部材の交換等の保守作業を非常に容易なものとすることができる。

次に、図７は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示したと同様の構成において、スキンプレート１のテール部１ａの内周面に、ほぼ全周方向に延びるよう外側カバー１６と外側チューブ１８を配設すると共に、該外側チューブ１８の内側に周方向所要間隔の複数個所に内側チューブ２０を取り付けた構成に代えて、外側カバー１６と外側チューブ１８を、いずれもスキンプレート１の内周面の半円部に相当する長さ寸法として、上記外側カバー１６を、スキンプレート１のテール部１ａにおける上半円部の内側に沿わせて配置して、弾性により張り付けるようにすると共に、その内側に、上記実施の形態と同様に外側チューブ１８を面ファスナー１９を介し着脱自在に取り付け、更に、該外側チューブ１８の内側における周方向の複数個所、たとえば、上部及び左右両側部に、上記実施の形態と同様の内側チューブ２０を面ファスナー１９を介し着脱自在に取り付けた構成とする。

その他の構成は図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示した実施の形態と同様に使用することにより、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａ内にて、リング状に組み立てられた最前列のセグメント５の上半円部を外周より押圧しながら、その前側にて、新たなセグメント５をリング状に組み立てることができる。

特に、比較的小口径のトンネルを構築する場合、リング状に組み立てられたセグメント５は、その上部を外側より押圧して締めるようにすると、その形状をほぼ真円形状に保持することができる。そのため、その前側に新たなセグメント５をボルト止めする際のボルト通しが容易となる。

したがって、本実施の形態のセグメントの形状保持装置は、上記実施の形態と同様の効果に加えて、外側カバー１６及び外側チューブ１８の長さを短くしたり、内側チューブ２０の数を削減できる等、比較的小口径のトンネルの構築に使用するシールド掘進機へ適用する場合に、コストの削減化を図る等、より有利なものとすることができる。

次いで、図８は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、比較的小口径のトンネルを構築する場合に適用できるようにしたものである。すなわち、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示したと同様の構成において、外側カバー１６の内側に、全周方向に延びる外側チューブ１８と、周方向所要間隔で配置した複数の内側チューブ２０を、順にそれぞれ面ファスナー１９を介して着脱自在に取り付けた構成に代えて、外側カバー１６の内側に、上記内側チューブ２０を、周方向に所要間隔で複数配置する（図では上下左右の４個所に配置してある）と共に、上記外側カバー１６の内周面に、各内側チューブ２０の外側面を、直接面ファスナー１９を介し着脱自在に取り付けるようにしたものである。

そのために、上記各内側チューブ２０の外側面に取り付ける面ファスナー部材は、上記外側カバー１６の内側面に取り付けてある一方の面ファスナー部材１９ａと対応する他方の面ファスナー部材１９ｂとするようにしてある。又、本実施の形態のセグメントの形状保持装置では、シールド掘進機の前進後に各内側チューブ２０を排気させた扁平状態とさせてから前進させるためのロープ（図示せず）は、上記外側カバー１６の幅方向一側縁部における長手方向所要間隔位置、又は、各内側チューブ２０の幅方向一側縁部に結び付けるようにする。

その他の構成は図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、比較的小口径のトンネルを構築する場合等、周方向に配列されるセグメント５の数が比較的少数の場合に、シールド掘進機のスキンプレート１のテール部１ａの内側にてリング状に組み立てられたセグメント５を、膨張させる上記各内側チューブ２０により、該各内側チューブ２０の配設してある複数方向より内向きに押圧することで真円形状に保持することができる。

したがって、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）の実施の形態と同様の効果に加えて、外側チューブ１８を省略できるため、構成をより簡素化すると共に、コストの削減化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、外側カバー１６は、スキンプレート１の内周面に沿って配置されたときに湾曲状態から伸展方向へ復元しようとするときの弾力により、図１（イ）（ロ）（ハ）乃至図６（イ）（ロ）（ハ）の実施の形態、及び、図７の実施の形態のように、外側チューブ１８及び各内側チューブ２０を支持した状態、又は、図８の実施の形態のように、各内側チューブ２０を支持した状態でも、スキンプレート１の内周面に張り付いて脱落することがないような弾性を備えた素材であれば、ポリエチレン以外の弾性素材製のものとしてもよい。又、用いる弾性素材に応じて該外側カバー１６の厚み寸法は自在に設定してよい。

内側チューブ２０は、リング状に組み立てられるセグメント５の周方向に上下左右の４個所よりも多数の所要間隔個所に取り付けるようにしてもよい。

外側カバー１６と外側チューブ１８とを着脱自在に取り付ける面ファスナー１９の各構成部材１９ａと１９ｂは、互いに対応する位置で且つ外側チューブ１８が膨張したときにも離れないような配置としてあれば、外側カバー１６及び外側チューブ１８の対向する面部にそれぞれどのような配置で設けるようにしてもよい。

外側チューブ１８と内側チューブ２０とを着脱自在に取り付ける面ファスナー１９の外側チューブ１８側の部材１９ｂは、長手方向の全長に亘るよう設けることが好ましいが、取り付けるべき内側チューブ２０の数に対応した長手方向の複数個所にのみ設けるようにしてもよい。この場合は、各内側チューブ２０が所望の配置となるように、外側チューブ１８の周方向の配置を調整するようにすればよい。

外側及び内側の各チューブ１８，２０を膨張させるための作動用の流体としては、空気１７を使用することがコスト面等からは望ましいが、他の気体や液体を作動用の流体として使用するようにしてもよい。

シールド掘進機の前進後、外側及び内側の各チューブ１８，２０より排気させて扁平化させた状態の本発明のセグメントの形状保持装置を前進させるためのロープ２６は、人力で引くようにしたことに代えて機械的に引くようにしてもよい。

スキンプレート１のテール部１ａ内にて、セグメント５を、たとえば、楕円形状等、真円形状以外のリング状に組み立てる形式のシールド掘進機にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のセグメントの形状保持装置の実施の一形態を示すもので、（イ）はシールド掘進機に装備した状態を示す概略切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ部を拡大して示す図、（ハ）は外側と内側の各チューブを膨張させた状態を示す（ロ）に対応する図である。 図１（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 図１の装置における外側カバーを拡大して示すもので、内側となる面の平面図である。 図１の装置における外側チューブを拡大して示すもので、（イ）は片側の面の平面図、（ロ）は反対側の面の平面図である。 図１の装置における内側チューブを拡大して示すもので、（イ）は外側の面の平面図、（ロ）は内側の面の平面図である。 図１の装置の使用手順を示すもので、（イ）はスキンプレートのテール部の内側で新たなセグメントの組み立てを行なう状態を、（ロ）は新たにリング状に組み立てられたセグメントに反力を取ってシールド掘進機を前進させる状態を、（ハ）は本発明の形状保持装置を前進させた状態をそれぞれ示す図１（イ）に対応する図である。 本発明の実施の他の形態を示す図２に対応する図である。 本発明の実施の更に他の形態を示す図２に対応する図である。 シールド掘進機の一例の概要を示す切断側面図である。 リング状に組み立てられたセグメントの形状を内側より保持するための装置を示す概略正面図である。 リング状に組み立てられたセグメントの形状を外側から保持する形式の従来提案されているセグメントの形状保持装置を装備したシールド掘進機を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ方向矢視図である。 図１１のセグメントの形状保持装置におけるセグメント保持体を拡大して示すもので、（イ）は膨張マット、（ロ）は油圧シリンダをそれぞれ示す図である。

符号の説明

１ スキンプレート
１ａ テール部
５ セグメント
１６ 外側カバー
１７ 空気
１８ 外側チューブ
１９ 面ファスナー
１９ａ 一方の面ファスナー部材
１９ｂ 他方の面ファスナー部材
２０ 内側チューブ
２１ 空気給排口
２３ 安全弁（圧力調整弁）
２４ 結合部材
２５ 孔
２６ ロープ

Claims (6)

1. シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態になるようにしてある外側チューブを着脱可能に取り付け、且つ該外側チューブの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個の内側チューブを着脱可能に取り付け、更に、上記外側チューブと各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設けてなり、リング状に組み立てられたセグメントの外側面に、外側チューブと各内側チューブを膨張させて内側チューブを当接させ、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにしたことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
2. 外側チューブは外側カバーのほぼ全長に達する長さとし、内側チューブはブロック状に短かい寸法のものとして、外側チューブの内側面に部分的に取り付けるようにした請求項１記載のセグメントの形状保持装置。
3. 外側チューブの長手方向に沿う側端縁部に、長手方向に所要間隔で側方へ突出させた結合部材を設け、該各結合部材に結着したロープを介して外側チューブとともに外側カバー、内側チューブをスキンプレートの軸方向へ移動させるようにした請求項１又は２記載のセグメントの形状保持装置。
4. 外側チューブに圧力調整弁を取り付けた請求項１、２又は３記載のセグメントの形状保持装置。
5. シールド掘進機の円筒状スキンプレートのテール部内周面に、所要の幅寸法としてある弾性素材製のシート状外側カバーを、上記スキンプレートの軸心方向へ相対的に滑動可能に配置し、該外側カバーの内側面に、抜気時に扁平状態となるようにしてある複数個のブロック状としてある内側チューブを直接着脱可能に取り付け、且つ該各内側チューブにそれぞれ空気給排口を設け、リング状に組み立てられたセグメントの外側に、膨張させた各内側チューブを当接させて、該組み立てられたセグメントを外側から押圧して適正形状に保持するようにしたことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
6. 外側カバーの弾性素材をポリエチレンとした請求項１、２、３、４又は５記載のセグメントの形状保持装置。

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