特許 6241924 シールド掘進機およびその掘進方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241924

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】シールド掘進機およびその掘進方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/40 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/40 Z

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-224105(P2013-224105)

(22)【出願日】2013年10月29日

(65)【公開番号】特開2015-86538(P2015-86538A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】100101971

【弁理士】

【氏名又は名称】大畑 敏朗

(72)【発明者】

【氏名】稲場 啓能

(72)【発明者】

【氏名】森 竜生

(72)【発明者】

【氏名】今北 公宏

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０８２２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１７６２９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−０３２１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１０９４１９８（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／００−１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器本体の前面に回転自在に設置されたカッタ盤と、
前記機器本体の後方に配置された移動手段と、
前記機器本体から前記移動手段に延在した状態で設置され、前記移動手段を、前記機器本体に接続し、該機器本体の掘進に追従するように牽引する牽引部材と、
前記機器本体の後方において掘削坑内のコンクリートを含むセグメントを保持可能なように設置されるとともに前記セグメントを仮置きする仮置き部を備え、かつ、前記セグメントの保持解除時において前記牽引部材に搭載された状態で該牽引部材の延在方向に沿って移動可能なように設置されたセグメント保持手段と、
を備えることを特徴とするシールド掘進機。

【請求項2】

前記セグメント保持手段は、前記牽引部材の延在方向に沿って連結状態で配置された複数のセグメント保持手段により構成されていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。

【請求項3】

前記牽引部材は、前記セグメントを搬送するための搬送路を兼ねていることを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機。

【請求項4】

（ａ）機器本体の前面に回転自在に設置されたカッタ盤と、前記機器本体の後方に配置された移動手段と、前記機器本体から前記移動手段に延在した状態で設置され、前記移動手段を前記機器本体に接続し、該機器本体の掘進に追従するように牽引する牽引部材とを備えるシールド掘進機を掘進位置に配置する工程と、
（ｂ）前記機器本体の後方に設置されたセグメント保持手段により前記掘削坑内のセグメントを保持した後、前記カッタ盤を回転させながら前記機器本体を前進させて地山を掘削する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記（ｂ）工程の前記セグメント保持手段の位置およびセグメント保持状態を維持したまま、前記掘削坑の内周にセグメントを組み付ける工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記セグメント保持手段による前記セグメントの保持状態を解除し、前記セグメント保持手段を前記牽引部材に搭載した状態で該牽引部材の延在方向に沿って前記機器本体側へ移動する工程と、
を有することを特徴とするシールド掘進機の掘進方法。

【請求項5】

前記掘削坑内の前記セグメントの保持工程において、前記牽引部材の延在方向に沿って配置された複数のセグメントを、前記牽引部材の延在方向に沿って連結状態で配置された複数のセグメント保持手段により保持することを特徴とする請求項４記載のシールド掘進機の掘進方法。

【請求項6】

前記セグメント保持手段に前記セグメントを仮置きする工程を有することを特徴とする請求項４または５記載のシールド掘進機の掘進方法。

【請求項7】

前記牽引部材を搬送路として前記セグメントをセグメント組み付け位置へ搬送する工程を有することを特徴とする請求項４、５または６記載のシールド掘進機の掘進方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールド掘進機およびその掘進方法に関し、例えば、掘進作業時において掘削坑内に組み付けられたセグメントの形状保持に関する技術である。

【背景技術】

【0002】

シールド掘進機は、切羽の安定を図りながら切羽に押し当てられたカッタ盤を回転させることにより地山を掘削する一方、外部から運び込まれたセグメントをエレクタにより掘削坑の内周に組み付けることによりトンネルを形成する機器である。

【0003】

掘進作業においては、掘削坑の先端側において上下のセグメントを上下拡張方式のセグメント保持装置により保持した状態でシールド掘進機を１セグメント分だけ掘進した後、掘進によりシールド掘進機の後部と掘削坑の先端のセグメントとの間に生じた空き領域に新たなセグメントを組み付けている。

【0004】

なお、セグメント形状保持装置については、例えば、特許文献１に記載があり、円形以外の異形断面トンネル内に覆工されたセグメントを内側から押さえるセグメント形状保持装置において、複数の保形ユニットをシールド坑の軸方向に直列状に配置した構成が開示されている。

【0005】

また、例えば、特許文献２には、上下拡張式のセグメント形状保持装置が開示されている。

【0006】

また、例えば、特許文献３には、セグメント内径の変化に対応可能な上下拡張式のセグメント形状保持装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０００−３２８８９８号公報

【特許文献2】特開２００３−１２０１９８号公報

【特許文献3】特開２００１−２５４５９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、シールド掘進作業においては、如何にして掘削坑の施工速度を向上させるかが重要な課題となっている。

【0009】

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、掘削坑の施工速度を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のシールド掘進機は、機器本体の前面に回転自在に設置されたカッタ盤と、前記機器本体の後方に配置された移動手段と、前記機器本体から前記移動手段に延在した状態で設置され、前記移動手段を、前記機器本体に接続し、該機器本体の掘進に追従するように牽引する牽引部材と、前記機器本体の後方において掘削坑内のコンクリートを含むセグメントを保持可能なように設置されるとともに前記セグメントを仮置きする仮置き部を備え、かつ、前記セグメントの保持解除時において前記牽引部材に搭載された状態で該牽引部材の延在方向に沿って移動可能なように設置されたセグメント保持手段と、を備えることを特徴とする。

【0011】

また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記セグメント保持手段は、前記牽引部材の延在方向に沿って連結された状態で配置された複数のセグメント保持手段により構成されていることを特徴とする。

【0013】

また、請求項３に記載の本発明は、上記請求項１または２記載の発明において、前記牽引部材は、前記セグメントを搬送するための搬送路を兼ねていることを特徴とする。

【0014】

また、請求項４に記載の本発明のシールド掘進機の掘進方法は、（ａ）機器本体の前面に回転自在に設置されたカッタ盤と、前記機器本体の後方に配置された移動手段と、前記機器本体から前記移動手段に延在した状態で設置され、前記移動手段を前記機器本体に接続し、該機器本体の掘進に追従するように牽引する牽引部材とを備えるシールド掘進機を掘進位置に配置する工程と、（ｂ）前記機器本体の後方に設置されたセグメント保持手段により前記掘削坑内のセグメントを保持した後、前記カッタ盤を回転させながら前記機器本体を前進させて地山を掘削する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記（ｂ）工程の前記セグメント保持手段の位置およびセグメント保持状態を維持したまま、前記掘削坑の内周にセグメントを組み付ける工程と、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記セグメント保持手段による前記セグメントの保持状態を解除し、前記セグメント保持手段を前記牽引部材に搭載した状態で該牽引部材の延在方向に沿って前記機器本体側へ移動する工程と、を有することを特徴とする。

【0015】

また、請求項５に記載の本発明は、上記請求項４記載の発明において、前記掘削坑内の前記セグメントの保持工程において、前記牽引部材の延在方向に沿って配置された複数のセグメントを、前記牽引部材の延在方向に沿って連結された状態で配置された複数のセグメント保持手段により保持することを特徴とする。

【0016】

また、請求項６に記載の本発明は、上記請求項４または５記載の発明において、前記セグメント保持手段に前記セグメントを仮置きする工程を有することを特徴とする。

【0017】

また、請求項７に記載の本発明は、上記請求項４、５または６記載の発明において、前記牽引部材を搬送路として前記セグメントをセグメント組み付け位置へ搬送する工程を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１記載の発明によれば、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。
また、請求項１記載の発明によれば、セグメント組み付け位置にセグメントを効率的に搬送することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。

【0019】

請求項２記載の発明によれば、１サイクル分の掘進工程においてセグメント保持時間を短縮することができるので、掘削坑の施工速度をさらに向上させることが可能になる。

【0021】

請求項３記載の発明によれば、セグメント搬送用の搬送路を別に設置する場合に比べて掘削坑内の作業空間を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。

【0022】

請求項４記載の発明によれば、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。

【0023】

請求項５記載の発明によれば、１サイクル分の掘進工程においてセグメント保持時間を短縮することができるので、掘削坑の施工速度をさらに向上させることが可能になる。

【0024】

請求項６記載の発明によれば、セグメント組み付け位置にセグメントを効率的に搬送することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。

【0025】

請求項７記載の発明によれば、セグメント搬送用の搬送路を別に設置する場合に比べて掘削坑内の作業空間を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施の形態に係るシールド掘進機の内部を側面から透かして見せた要部構成図である。

【図2】（ａ）はセグメント保持状態時の図１のシールド掘進機の要部を拡大して示した構成図、（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ａ１の方向から見たシールド掘進機の正面図である。

【図3】（ａ）はセグメント保持解除状態時の図１のシールド掘進機の要部を拡大して示した構成図、（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ａ１の方向から見たシールド掘進機の正面図である。

【図4】掘進準備段階のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【図5】１セグメント分の掘進完了後のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【図6】セグメント組み付け段階のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【図7】セグメント保持装置の移動工程におけるシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【図8】図７に続くセグメント保持装置の移動工程におけるシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0028】

図１は本実施の形態のシールド掘進機の内部を側面から透かして見せた要部構成図である。

【0029】

本実施の形態のシールド掘進機１は、カッタヘッド（カッタ盤）２の後方の機器本体３内に設けられた泥水室４に送泥ポンプにより泥水を圧送し、泥水室４内の泥水の圧力を切羽の土圧および地下水圧に見合う圧力にして切羽の安定を図りながらカッタヘッド２を切羽に押し当て回転させることにより地山に掘削坑を形成する泥水式シールド掘進機である。

【0030】

このシールド掘進機１において機器本体３の後方には、支持台車（移動手段）５および運搬台車（図示せず）が掘削坑の長手方向に沿って移動可能な状態で配置されている。なお、このシールド掘進機１の運転は、支持台車５の後方に連結された図示しない後続台車内の運転室内でオペレータにより操作される。また、その運転室内に設けられた制御部によりシールド掘進機１の全体動作が制御される。また、シールド掘進機１により構築される掘削坑は、特に限定されるものではないが、セグメント外径Ｒｔが、例えば、３１００ｍｍ程度の中口径の掘削坑である。

【0031】

シールド掘進機１を構成するカッタヘッド２は、地山の切羽を掘削する正面円形状の部材であり、機器本体３の前面に機器本体３の周方向に沿って正逆方向に回転自在の状態で設置されている。

【0032】

このカッタヘッド２は、例えば、スポークタイプが採用されており、その前面（切羽に対向する面）には、玉石等の破砕や地山の掘削を行う複数のビット２ａが装着されている。

【0033】

また、カッタヘッド２の前面には、泥水室４に連通する貫通穴（図示せず）が形成されており、カッタヘッド２の回転により掘削された土砂等は、カッタヘッド２の貫通穴を通じて泥水室４内に取り込まれる。

【0034】

また、カッタヘッド２の外周面には、コピービット（図示せず）が設置されている。コピービットは、急曲線施工時の余堀りやシールド掘進機１の姿勢制御等を行う役割を備えている。

【0035】

一方、シールド掘進機１を構成する上記機器本体３は、前胴プレート３ａと、その後方の後胴プレート３ｂと、その後方のテールシール３ｃとを備えている。

【0036】

前胴プレート３ａおよび後胴プレート３ｂは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体３の外形を形成するとともに、機器本体３の内部に中空空間を形成する部材である。この前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとは、前胴プレート３ａの後端側において後胴プレート３ｂの先端の球面軸受部が前胴プレート３ａの内周面に接した状態で入り込むことで係合されている。

【0037】

テールシール３ｃは、掘進作業中に機器本体３の後部から機器本体３内に地下水等が入り込むのを防止する封止部材であり、後胴プレート３ｂの後端部に後胴プレート３ｂの外周に沿って枠状に設置されている。

【0038】

前胴プレート３ａの前面側において、その前面から機器本体３の内方に後退した位置には、機器本体３内を切羽側と機内側とに分ける隔壁７が設置されている。この隔壁７の切羽側、すなわち、上記カッタヘッド２と隔壁７との間には、上記泥水室４が設置されている。泥水室４は、カッタヘッド２の回転により掘削された土砂等を取り込み、泥水に混入させる空間である。

【0039】

一方、機器本体３において隔壁７の機内側には、カッタ駆動体１０と、中折れジャッキ１１ａと、シールドジャッキ１１ｂと、エレクタ１２と、送泥管１３と、排泥管１４と、支持体１５と、牽引部材１６と、複数のセグメント保持装置（セグメント保持手段）１７とが設置されている。

【0040】

カッタ駆動体１０は、カッタヘッド２を回転させる駆動源である。ここでは、カッタ駆動体１０がカッタヘッド２の正面内の中央に配置されたセンターシャフト駆動方式が例示されている。

【0041】

中折れジャッキ１１ａは、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを連結するとともに、シールド掘進機１の推進方向を修正する機器であり、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐ位置に、シールド掘進機１の周方向に沿って複数個並んで配置されている。この中折れジャッキ１１ａに圧油を供給し前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態でシールド掘進機１を掘進することにより、シールド掘進機１の掘進方向を制御することが可能になっている。

【0042】

シールドジャッキ１１ｂは、機器本体３の後方の掘削坑の内周に敷設されたセグメントＳＧに反力をとってシールド掘進機１を前進させるための推進力を発生させる機器であり、機器本体３内において前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとの境界を跨ぐ位置に、シールド掘進機１の周方向に沿って複数個並んで配置されている。

【0043】

セグメントＳＧは、掘削坑の内周を覆う部材であり、掘削坑の周方向に沿って複数設置されている。セグメントＳＧは、例えば、平板状のコンクリート製セグメントまたは合成セグメント（コンクリートと鋼材との合成構造）により構成されている。なお、セグメントＳＧの幅（掘進方向の寸法）は、特に限定されるものではないが、例えば、１２００ｍｍ程度、高さ（厚さ）は、例えば、１２５ｍｍ程度である。

【0044】

エレクタ１２は、セグメントＳＧを把持して旋回し、掘削坑の内周方向の組立位置に移送し、セグメントＳＧを組み付けるセグメント組立装置である。エレクタ１２は、掘削坑の長手方向に移動自在な状態で、かつ、掘削坑の周方向に回転自在の状態で後胴プレート３ｂの内側に装備されている。

【0045】

送泥管１３は、泥水室４内に泥水を供給する配管である。送泥管１３は、鋼材により形成されている。

【0046】

送泥管１３の先端部（放泥口）は、隔壁７の正面内上部を貫通して泥水室４に達している。これにより、送泥管１３により送られた泥水は、シールド掘進機１の正面内上部から泥水室４内に供給されるようになっている。

【0047】

一方、送泥管１３の後端部は、機器本体３の後部において可撓性を有する送泥管（図２（ｂ）および図３（ｂ）の符号１３ｆ参照）に接続されている。可撓性を有する送泥管は、例えば樹脂または樹脂と金属との複合体により形成されており、掘削坑外まで延び、掘削坑外において送泥ポンプ（図示せず）を介して泥水槽（図示せず）に接続されている。なお、泥水槽は、掘削坑外の泥水処理装置（図示せず）に接続されている。

【0048】

排泥管１４は、泥水室４内の掘削土砂を含む泥水を掘削坑外に排出する配管である。排泥管１４は、例えば、鋼材により形成されている。

【0049】

排泥管１４の先端部（吸泥口）は、隔壁７の正面内下部を貫通して泥水室４に達している。これにより、泥水室４内の泥水は、シールド掘進機１の正面内下部から排出されるようになっている。

【0050】

一方、排泥管１４の後端部は、機器本体３の後部において可撓性を有する排泥管（図２（ｂ）および図３（ｂ）の符号１４ｆ参照）に接続されている。この可撓性を有する排泥管は、例えば樹脂または樹脂と金属との複合体により形成されており、排泥ポンプ（図示せず）を介して掘削坑外まで延び、掘削坑外において上記泥水処理装置に接続されている。

【0051】

すなわち、泥水室４内の掘削土砂を含む泥水は、排泥管１４を通じて掘削坑外へ搬送され、掘削坑外の泥水処理装置により土砂と泥水に分離され、比重や粘性等が調整された後、泥水槽に送られ、再び送泥管１３，１３ｆを通じて泥水室４（切羽）へ送られるようになっている。なお、泥水処理装置により分離された掘削土砂は、ダンプ等で場外へ搬送される。また、可撓性を有する送泥管１３ｆおよび排泥管１４ｆは、掘削坑内の上部側において牽引部材１６の左右両側に支持されている。

【0052】

支持体１５は、牽引部材１６を支持する部材であり、機器本体３の後端に固定されている。この支持体１５の先端部には、牽引部材１６が左右横方向に揺動自在の状態で接続されている。

【0053】

牽引部材１６は、シールド掘進機１の掘進に追従させて支持台車５等を牽引する部材であり、掘削坑内の天井側に設置されている。この牽引部材１６は、例えば、Ｉ型鋼により構成されており、その後端は支持台車５によって支持されている。なお、支持台車５は、牽引部材１６の後端に牽引部材１６の延在方向に沿って移動自在の状態で接続されている。

【0054】

また、牽引部材１６は、セグメントＳＧや他部材を搬送する搬送レール（搬送路）を兼ねており、牽引部材１６の下部には、搬送機２０が牽引部材１６の延在方向に沿って移動自在の状態で設置されている。搬送機２０は、セグメントＳＧ等を受け取り、機器本体３内のセグメント組み付け位置へ搬送する装置である。

【0055】

牽引部材１６を搬送機２０の搬送レールとして使用することにより、搬送機２０の搬送レールを別に設置する場合に比べて掘削坑内の機材配置を簡素化することができる。このため、掘削坑内の作業領域を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易にすることができるので、掘削坑の施工速度を向上させることができる。また、シールド掘進機１のコストを低減することができる。

【0056】

さらに、牽引部材１６の上部には、スライドジャッキ２１が設置されている。このスライドジャッキ２１は、セグメント保持解除状態時のセグメント保持装置１７を牽引部材１６の延在方向に沿ってセグメント組み付け位置側へ移動させる油圧ジャッキである。

【0057】

このスライドジャッキ２１の油圧回路は、シールドジャッキ１１ｂの動作に追従するように組まれており、セグメント保持状態時にはスライドジャッキ２１の油圧がフリー状態になるように設定されている。

【0058】

セグメント保持装置１７は、シールド掘進作業時に掘削坑内に組み付けたセグメントＳＧを一時的に保持する装置であり、機器本体３の後方に設置されている。ここでは、３台のセグメント保持装置１７が牽引部材１６の延在方向に沿って並んで配置されている場合が例示されている。

【0059】

これら３台のセグメント保持装置１７は、連結されており、一体で移動するとともに、牽引部材１６の延在方向に隣接する３リング分のセグメントＳＧを同時に保持することが可能になっている。

【0060】

このようなセグメント保持装置１７の台数は、例えば、１日に掘進する距離に応じて決められている。セグメント保持装置１７は１台でも良いが、複数台配置することにより、セグメントＳＧの保持の安定性を向上させることができる。また、後述するように、１サイクル分の掘進工程（掘進、セグメント組み付けおよび裏込め）においてセグメントＳＧの保持時間を短縮することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることができる。

【0061】

また、４台以上のセグメント保持装置１７を設置することもできるが、あまり多くすると設備規模が大きくなり、シールド掘進機１のコストが高くなる。これに対して、セグメント保持装置１７を３台程度とすることにより、シールド掘進機１のコストを抑えつつ、掘削坑の施工速度を向上させることができる。

【0062】

各セグメント保持装置１７は、上下拡張方式のセグメント保持装置であり、掘削坑内の上部（天井）側および下部（底部）側のセグメントＳＧの保持および保持解除が可能なように拡縮自在の状態で設置されている。

【0063】

また、各セグメント保持装置１７は、図３に示すように、セグメント保持解除状態の時に牽引部材１６に搭載された状態で牽引部材１６の延在方向に沿って移動自在の状態で設置されている。牽引部材１６をセグメント保持装置１７の搬送レールとして使用することにより、セグメント保持装置１７の搬送レールを別に設置する場合に比べて掘削坑内の機材配置を簡素化することができる。このため、掘削坑内の作業領域を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易にすることができるので、掘削坑の施工速度を向上させることができる。また、シールド掘進機１のコストを低減することができる。

【0064】

また、各セグメント保持装置１７は、各セグメントＳＧの幅方向（牽引部材１６の延在方向）の両端側を支持するようになっている。これにより、各セグメントＳＧを安定な状態で支持することができる。

【0065】

次に、上記セグメント保持装置１７の構造について図２および図３を参照しながら説明する。図２（ａ）はセグメント保持状態時の図１のシールド掘進機の要部を拡大して示した構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ａ１の方向から見たシールド掘進機の正面図、図３（ａ）はセグメント保持解除状態時の図１のシールド掘進機の要部を拡大して示した構成図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ａ１の方向から見たシールド掘進機の正面図である。なお、図２（ｂ）および図３（ｂ）の符号１３ｆは上記した可撓性を有する送泥管を示し、符号１４ｆは上記した可撓性を有する排泥管を示している。

【0066】

各セグメント保持装置１７は、保持部１７ａと、接続部材１７ｂと、伸縮ジャッキ１７ｃと、移動用ローラ１７ｄと、セグメント仮置き架台１７ｅとを有している。

【0067】

保持部１７ａは、掘削坑内の上下のセグメントＳＧに接触しこれを押さえ保持する部材であり、上下の各々に２個ずつ配置されている。各保持部１７ａは、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、掘削坑の周方向に沿うように円弧状に形成されている。

【0068】

また、保持部１７ａにおいてセグメントＳＧとの接触面には、例えば、ゴム製のパッドが取り付けられている。これにより、保持部１７ａの接触に起因するセグメントＳＧの損傷を防止することができる。

【0069】

また、上下の保持部１７ａ，１７ａの間には、圧力発信部（図示せず）が装着されている。これにより、セグメント保持装置１７側からセグメントＳＧ側に加わる荷重を管理することができる。また、セグメント保持装置１７からセグメントＳＧに想定以上の荷重が加わった場合には、警報を鳴らしたり、表示部に表示したりすることにより、セグメントＳＧの損傷不良を回避することができる。

【0070】

接続部材１７ｂは、各セグメント保持装置１７において牽引部材１６の延在方向に隣接する保持部１７ａ同士を接続する部材であり、上側の２個の保持部１７ａおよび下側の２個の保持部１７ａのそれぞれの延在方向の両端側に接続されている。

【0071】

伸縮ジャッキ１７ｃは、上下の保持部１７ａ，１７ａを拡縮（離間方向および近接方向に移動）させる油圧ジャッキであり、上下の接続部材１７ｂ，１７ｂの間に伸縮自在の状態で設置されている。

【0072】

移動用ローラ１７ｄは、セグメント保持装置１７を牽引部材１６の延在方向に沿って移動させるための回転部材であり、上部側の保持部１７ａの内周に回転自在の状態で設置されている。移動用ローラ１７ｄは、セグメント保持状態時には牽引部材１６から離れているが、セグメント保持状態解除時には牽引部材１６上に接するようになっている。

【0073】

セグメント仮置き架台１７ｅは、セグメントＳＧを仮置きする架台であり、下側の保持部１７ａの内周側に設置されている。セグメント組み付け作業時にセグメントＳＧをセグメント仮置き架台１７ｅ上に仮置きすることにより、後述するように、セグメント組み付け作業の効率を向上させることができる。

【0074】

次に、本実施の形態のシールド掘進機１の掘進方法の一例について図４〜図８を参照しながら説明する。

【0075】

なお、図４にはシールド掘進機１の各部の位置座標Ｘ０〜Ｘ４を付し、図５〜図８には図面間の位置関係が分かるように図４の位置座標Ｘ０〜Ｘ４を付した。位置座標Ｘ０は、図４のカッタヘッド２の先端位置を示し、位置座標Ｘ１は、図４のセグメント保持装置１７の先端位置を示し、位置座標Ｘ２は、図４の搬送機２０の位置を示し、位置座標Ｘ３は、図４のスライドジャッキ２１の後端位置を示し、位置座標Ｘ４は、図４の支持台車５の先端位置を示している。

【0076】

まず、図４は掘進準備段階のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【0077】

この段階においては、地山の掘進位置に配置されたシールド掘進機１の後方の３台のセグメント保持装置１７の伸縮ジャッキ１７ｃを伸ばすことにより、各セグメント保持装置１７の上下の保持部１７ａ，１７ａを掘削坑内の上下のセグメントＳＧ，ＳＧに押し当てて掘削坑内の上下の３リング分のセグメントＳＧ，ＳＧを保持する。

【0078】

ここで掘進方向において最も先端のセグメント保持装置１７により保持されるセグメントＳＧは地山に晒されるセグメントＳＧ（機器本体３の後端外側のセグメントＳＧ）のうち、掘進方向の最も先端のセグメントＳＧ（以下、キーセグメントＳＧともいう）である。

【0079】

また、各セグメント保持装置１７は、各々に対応する各セグメントＳＧの幅方向（牽引部材１６の延在方向）両端側の２箇所を支持する。これにより、各セグメントＳＧを安定な状態で支持することができる。

【0080】

なお、掘削坑とセグメントＳＧとの隙間には、セメント系の硬化材または固化材等により構成される裏込め材が充填されている。

【0081】

次いで、図５は１セグメント分の掘進完了後のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【0082】

この段階においては、カッタヘッド２を切羽に押し付け回転させながら機器本体３を１セグメント分だけ矢印Ａ２に示す方向に推し進めることにより地山を掘削する。この際、送泥ポンプにより泥水室４に泥水を圧送し、泥水室４内の泥水の圧力を切羽の土圧および地下水圧に見合う圧力にすることにより切羽の安定を図る。また、切羽の安定を図るために、例えば、カッタヘッド２の回転速度、シールドジャッキ１１ｂの伸長速度および泥水室４内の泥土圧が一定になるように調整する。

【0083】

また、この際、シールド掘進機１の前進に追従して牽引部材１６が前進するのに対して、セグメント保持装置１７は固定されているので、牽引部材１６上のスライドジャッキ２１がセグメント保持装置１７に突き当たるが、スライドジャッキ２１の油圧がフリー状態に設定されているので、スライドジャッキ２１は自動的に縮まる。すなわち、スライドジャッキ２１に縮動作をさせる必要がない。このため、複雑なタイミング設定が必要無いので、掘進時の動作制御を容易にすることができる。

【0084】

また、掘進時においては、掘削坑内の上下の３リング分のセグメントＳＧを３台のセグメント保持装置１７により保持するので、掘削坑内のセグメントＳＧのリング形状を良好に維持することができる。

【0085】

続いて、１セグメント分の掘進工程後、セグメントを組み付けるための準備を行う。すなわち、最も先端のセグメント保持装置１７とセグメント組み付け位置との間の空き領域にローラコンベア等のような搬送台２５を設置するとともに、牽引部材１６の後端側下方に複数個の新たなセグメントＳＧを載せた運搬台車２６を搬送する。

【0086】

次いで、図６はセグメント組み付け段階のシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【0087】

この段階においては、シールド掘進機１の前進によりシールドジャッキ１１ｂの後端とセグメントＳＧとの間に形成された空き領域に新たなセグメントＳＧを組み付ける。なお、セグメント保持装置１７の位置およびセグメント保持状態は維持したままである。

【0088】

まず、運搬台車２６上の新たなセグメントＳＧを搬送機２０により持ち上げ、その搬送機２０を牽引部材１６に沿ってセグメント組み付け位置の方向に移動する。

【0089】

このように牽引部材１６を搬送機２０の搬送レールとして使用することにより、搬送機２０の搬送レールを別に設置する場合に比べて掘削坑内の機材配置を簡素化することができる。このため、掘削坑内の作業領域を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易にすることができる。また、搬送機２０の搬送に用いる搬送レールを設置する作業が不要になるので、掘削坑の施工時間を短縮することができる。これらにより、掘削坑の施工速度を向上させることができる。さらに、シールド掘進機１のコストを低減することができる。

【0090】

続いて、搬送機２０により保持した新たなセグメントＳＧを搬送台２５上に降ろし、搬送台２５を通じてセグメント組み付け位置に搬送する。そして、セグメント組み付け位置に搬送された新たなセグメントＳＧをエレクタ１２により把持し、掘削坑の内周に沿って旋回し、掘削坑の内周方向の組立位置に移送することによりセグメントＳＧを組み付ける。

【0091】

一方、エレクタ１２によりセグメントＳＧを組み付けている間に、運搬台車２６上の新たなセグメントＳＧを搬送機２０により各セグメント保持装置１７のセグメント仮置き架台１７ｅ上に載置する。そして、新たなセグメントＳＧをエレクタ１２により組み付けた後、セグメント仮置き架台１７ｅ上の新たなセグメントＳＧを搬送機２０および搬送台２５によりセグメント組み付け位置に搬送する。

【0092】

このようなセグメント仮置き架台１７ｅが無い場合、エレクタ１２によるセグメントＳＧの組み付けが終わるまで搬送機２０は後続のセグメントＳＧを保持したまま待機しなければならないので、１リング分のセグメントＳＧの組み付け作業が完了するのに時間がかかる。

【0093】

これに対して、本実施の形態においては、エレクタ１２により１つのセグメントＳＧを組み付けている間に、他のセグメントＳＧを搬送機２０によりセグメント仮置き架台１７ｅに搬送し載置しておくことができる。すなわち、エレクタ１２の動作と独立して搬送機２０を移動させることができる。また、１つのセグメントＳＧの組み付けが完了したら、次のセグメントＳＧを各セグメント保持装置１７の位置からセグメント組み付け位置に搬送すれば良い。すなわち、セグメントＳＧの搬送距離を短かくすることができる。これらにより、セグメントＳＧの組み付け作業を効率的に行うことができ、セグメントＳＧの組み付け作業時間を短縮することができる。このため、掘削坑の施工速度を向上させることができる。

【0094】

以上のようにして、１リング分のセグメントＳＧを組み付けた後、掘削坑とセグメントＳＧとの隙間に上記裏込め材を充填する。

【0095】

次いで、図７および図８はセグメント保持装置の移動工程におけるシールド掘進機を側面から見た構成図である。

【0096】

この段階においては、図４の掘進準備段階に戻るため、セグメント保持装置１７を機器本体３の方向に移動する。

【0097】

まず、図７に示すように、各セグメント保持装置１７において上部側の保持部１７ａを移動用ローラ１７ｄが牽引部材１６に接するまで下方に移動した後、各セグメント保持装置１７において下部側の保持部１７ａを上方に移動し、セグメント保持装置１７を牽引部材１６上に載せる。これにより、セグメント保持状態を解除する。

【0098】

続いて、図８に示すように、牽引部材１６上のスライドジャッキ２１を伸ばすことにより３台のセグメント保持装置１７を機器本体３側に押す。これにより、３台のセグメント保持装置１７を移動用ローラ１７ｄの回転により牽引部材１６の延在方向に沿ってセグメントＳＧの組み付け位置へ移動させる。

【0099】

このように牽引部材１６をセグメント保持装置１７の搬送レールとして使用することにより、セグメント保持装置１７の搬送レールを別に設置する場合に比べて掘削坑内の機材配置を簡素化することができる。このため、掘削坑内の作業領域を広く確保することができ、掘削坑内での作業を容易にすることができる。また、セグメント保持装置１７の移動に用いる搬送レールを設置する作業が不要になるので、掘削坑の施工時間を短縮することができる。これらにより、掘削坑の施工速度を向上させることができる。さらに、シールド掘進機１のコストを低減することができる。

【0100】

その後、図４で説明したように、各セグメント保持装置１７の伸縮ジャッキ１７ｃを伸ばし上下の保持部１７ａ，１７ａを掘削坑内の上下のセグメントＳＧ，ＳＧに押し付けてそのセグメントＳＧ，ＳＧを保持する。以降、図４〜図８により説明した工程を繰り返すことにより、掘削坑全体を構築する。

【0101】

ここで、高水圧および大深度の掘削坑の施工においては、掘削坑内に組み付けたセグメントＳＧに最大想定荷重がかかった場合に取付ボルトが破断し、抜け落ちる可能性がある。そこで、セグメント保持装置１７が１台の場合は、組み付け後のセグメントＳＧの裏側に裏込め材を充分に充填し、裏込め材が充分に固まるのを待ってからセグメント保持装置１７を移動して掘進工程に移行しているので作業に時間がかかる。

【0102】

これに対して、本実施の形態においては、セグメント保持装置１７を複数台にしたことにより、キーセグメントＳＧを押さえる時に、２台目以降のセグメント保持装置１７によりキーセグメントＳＧの後方の２リング分のセグメントＳＧをも保持することができる。このため、キーセグメントＳＧの裏側の裏込め材が充分に固まらないうちにセグメント保持装置１７を移動して掘進工程に移行することができる。このため、１サイクル分の掘進工程（掘進、セグメント組み付けおよび裏込め）においてキーセグメントＳＧの保持時間を短縮することができるので、掘削坑の施工速度を向上させることができる。また、裏込め材の使用量を低減できるので、コストを低減することができる。

【0103】

また、複数台のセグメント保持装置１７を牽引部材１６に沿って単純に移動させるだけなのでセグメント保持装置１７の構造を簡単化することができる。このため、セグメント保持装置１７のコストを低減することができ、シールド掘進機１のコストを低減することができる。

【0104】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

【0105】

例えば前記実施の形態においては、センターシャフト駆動方式のシールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば外周支持駆動方式や中間支持駆動方式のシールド掘進機に適用しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0106】

以上の説明では、本発明を泥水式のシールド掘進機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、カッタヘッドの後方のチャンバ内に掘削土砂と添加材とを練り混ぜることにより生成される泥土を充填した状態で掘進することにより泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘進作業を行う泥土圧式のシールド掘進機等、他のシールド掘進機にも適用できる。

【符号の説明】

【0107】

１ シールド掘進機
２ カッタヘッド
３ 機器本体
３ａ 前胴プレート
３ｂ 後胴プレート
３ｃ テールシール
４ 泥水室
５ 支持台車
７ 隔壁
１０ カッタ駆動体
１１ａ 中折れジャッキ
１１ｂ シールドジャッキ
１２ エレクタ
１３，１３ｆ 送泥管
１４，１４ｆ 排泥管
１５ 支持体
１６ 牽引部材
１７ セグメント保持装置
１７ａ 保持部
１７ｂ 接続部材
１７ｃ 伸縮ジャッキ
１７ｄ 移動用ローラ
１７ｅ セグメント仮置き架台
２０ 搬送機
２１ スライドジャッキ
２５ 搬送台
２６ 運搬台車
ＳＧ セグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】