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(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】
(24)【登録日】2022-07-21
(45)【発行日】2022-07-29
(54)【発明の名称】シールド掘削機のセグメント組立装置及び組立方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/40 20060101AFI20220722BHJP
【ＦＩ】
E21D11/40 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017188877
(22)【出願日】2017-09-28
(65)【公開番号】P2019065472
(43)【公開日】2019-04-25
【審査請求日】2020-06-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000198307
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ建材工業
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100167553
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 久典
(74)【代理人】
【識別番号】100188891
【弁理士】
【氏名又は名称】丹野 拓人
(72)【発明者】
【氏名】若林 正憲
(72)【発明者】
【氏名】薄井 瞳
(72)【発明者】
【氏名】金子 研一
【審査官】山崎 仁之
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５７－０７９６９８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０７－０７６９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０８３１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２５０２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－１７１４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２９２７９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０３－０５０６９９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】中国特許出願公開第１０６６７７７９０（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ １１／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立装置において、前記エレクター装置は複数台が前記レールに取り付けられていて、前記エレクター装置の周方向の長さは、複数台の前記エレクター装置が前記セグメントを把持している状態で、把持している前記セグメントが接触しても前記エレクター装置が接触しないように、前記セグメントの弧長よりも短く設定されており、前記レールに沿って複数台の前記エレクター装置を両側に移動させて複数のセグメントを個別に組み立てるようにしたことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項2】
前記エレクター装置には、衝突を回避するためのセンサーが装着されている請求項１に記載されたセグメント組立装置。
【請求項3】
シールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立方法において、前記エレクター装置はレールに複数台取り付けられていて、
前記エレクター装置の周方向の長さは、複数台の前記エレクター装置が前記セグメントを把持している状態で、把持している前記セグメントが接触しても前記エレクター装置が接触しないように、前記セグメントの弧長よりも短く設定されており、
複数台の前記エレクター装置を周方向両側に移動させて、前記セグメントを周方向両側に交互に組み立てるようにしたことを特徴とするセグメント組立方法。
【請求項4】
シールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立方法において、
前記エレクター装置はレールに複数台取り付けられていて、
前記エレクター装置の周方向の長さは、複数台の前記エレクター装置が前記セグメントを把持している状態で、把持している前記セグメントが接触しても前記エレクター装置が接触しないように、前記セグメントの弧長よりも短く設定されており、
複数台の前記エレクター装置を同一方向に交互に移動させて、複数の前記セグメントを周方向両側に交互に組み立てるようにしたことを特徴とするセグメント組立方法。
【請求項5】
前記エレクター装置は、トンネルの最下端部に設置した基準位置のセグメントの両側に順次セグメントを取り付けて周方向上側に向けて組み立てるようにした請求項３または４に記載されたセグメント組立方法。
【請求項6】
前記エレクター装置には衝突を回避するためのセンサー取り付けられている請求項３から５のいずれか１項に記載されたセグメント組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のセグメントをリング状に組み立ててトンネル覆工を築造するためのシールド掘削機のセグメント組立装置及びセグメント組立方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、シールド掘削機による掘削されたトンネルの内周の土壁にセグメントリングを組み立てて一次覆工するシールド工法が知られている。近年、大型の道路工事にシールド工法が採用されており、大口径のシールドトンネル工事が増大している。そのため、リングを形成するセグメントの数が増大し、セグメントの組み立て工数が増大している。
ところで、シールド工法によりトンネルを掘進するに従ってその掘削壁面にセグメントを組み立て施工する組立装置や組立方法として、例えば特許文献１、２に記載されたものが提案されている。
ところで、シールド工法によりトンネルを掘進するに従ってその掘削壁面にセグメントを組み立て施工する組立装置や組立方法として、例えば特許文献１、２に記載されたものが提案されている。
【0003】
特許文献１に記載されたセグメント組立装置は、シールドフレーム内に設けた旋回リングの１８０度対向する位置に第１エレクターと第２エレクターとがそれぞれ取り付けられている。第１エレクターと第２エレクターは旋回リングによって同時に旋回可能である。第１エレクターと第２エレクターには、セグメントをそれぞれ把持ピンで把持するセグメント把持部と、更に上方の第２エレクターで支持するセグメントを押さえつける一対のガイドロッドとが設けられている。
１８０度対向配置された第１エレクターと第２エレクターによって、２ピースのセグメントを１８０度離れた位置でそれぞれ同時にトンネル内に組み付けることができる。そして、第１エレクターと第２エレクターの位置を旋回リングで同時に周方向にずらして新たな２ピースのセグメントを順次組み付けることで、半周分ずつのセグメントを同時に組み立て可能とされ、高速施工が可能とされている。
１８０度対向配置された第１エレクターと第２エレクターによって、２ピースのセグメントを１８０度離れた位置でそれぞれ同時にトンネル内に組み付けることができる。そして、第１エレクターと第２エレクターの位置を旋回リングで同時に周方向にずらして新たな２ピースのセグメントを順次組み付けることで、半周分ずつのセグメントを同時に組み立て可能とされ、高速施工が可能とされている。
【0004】
特許文献２に記載されたセグメント組立装置は、手掘り式のシールド掘削機の掘削機本体内周にレールを環状に敷設してなり、セグメントピースを把持する１台のエレクター装置がレール上を自走するモノレール式の組立装置である。エレクター装置本体のセグメントピース把持機構と反対側に、油圧モータとオイルタンクと作動油を油圧モータに供給するパワーユニットとを備えており、油圧モータの駆動によってエレクター装置本体をレール上を自走させている。シールド掘削機による掘削断面形状が略楕円形状や複合円形や矩形などでも、エレクター装置によってレールに沿ったセグメントのリング状の組み立てを容易に行うことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平１１－１０７６９６号公報
【文献】特開２０１３－８３１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたセグメントの組立装置では、第１エレクター及び第２エレクターを旋回リングと一体に回転させてセグメントを組み立てる構造であるため、セグメントリングの径が大きくなった場合、より大きな駆動力を必要とするという問題がある。
特許文献２に記載されたセグメントの組立装置では、レール上をエレクター装置が駆動するため、セグメントリングの径の大小に関わらず駆動力が増大することを抑制できる。しかし、１台のエレクター装置でセグメントを把持してレールに沿って移動させて組み立てるため、掘削断面形状が大型化するとセグメントの数が増大して組み立てに手間がかかるという欠点がある。
特許文献２に記載されたセグメントの組立装置では、レール上をエレクター装置が駆動するため、セグメントリングの径の大小に関わらず駆動力が増大することを抑制できる。しかし、１台のエレクター装置でセグメントを把持してレールに沿って移動させて組み立てるため、掘削断面形状が大型化するとセグメントの数が増大して組み立てに手間がかかるという欠点がある。
【0007】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、大きな駆動力を必要とせずセグメントの組み立てを短時間で効率的に行えるようにしたシールド掘削機のセグメント組立装置及び組立方法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】
【0008】
即ち、本発明に係るシールド掘削機のセグメント組立装置は、掘削断面を有するシールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立装置において、エレクター装置は複数台がレールに取り付けられていて、レールに沿って複数台のエレクター装置を両側に移動させて複数のセグメントを個別に組み立てるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、複数のエレクター装置をレールに沿って異なる方向にそれぞれ走行させることで個別にセグメントを連結して組み立てることができるため、従来の１台のエレクター装置を用いた場合と比較して高速にセグメントリングを構築できる。しかも、複数のエレクター装置はレールに沿って個別に走行可能であるため、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストでセグメントリングを構築できる。
本発明によれば、複数のエレクター装置をレールに沿って異なる方向にそれぞれ走行させることで個別にセグメントを連結して組み立てることができるため、従来の１台のエレクター装置を用いた場合と比較して高速にセグメントリングを構築できる。しかも、複数のエレクター装置はレールに沿って個別に走行可能であるため、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストでセグメントリングを構築できる。
【0009】
また、エレクター装置には、衝突を回避するためのセンサーが装着されていることが好ましい。
複数のエレクター装置がレール上を個別に走行できるためにエレクター装置同士が当接して損傷し易かったり、把持したセグメントはエレクター装置より大型であるため互いに衝突し易かったり、作業員と接触し易い等の不具合があるが、センサーによって衝突や接触を事前に検知できるため、衝突や接触を防止できる。
複数のエレクター装置がレール上を個別に走行できるためにエレクター装置同士が当接して損傷し易かったり、把持したセグメントはエレクター装置より大型であるため互いに衝突し易かったり、作業員と接触し易い等の不具合があるが、センサーによって衝突や接触を事前に検知できるため、衝突や接触を防止できる。
【0010】
本発明によるシールド掘削機のセグメント組立方法は、掘削断面を有するシールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立方法において、エレクター装置はレールに複数台取り付けられていて、複数台のエレクター装置を周方向両側にそれぞれ移動させて、セグメントを周方向両側で交互に組み立てるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、複数台のエレクター装置をレール上を周方向両側にそれぞれ移動させて個別にセグメントを把持して搬送させ、個別に取り付けてリング状に組み立てることができる。しかも、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストである上にセグメントリングを短時間で高速に構築できる。
本発明によれば、複数台のエレクター装置をレール上を周方向両側にそれぞれ移動させて個別にセグメントを把持して搬送させ、個別に取り付けてリング状に組み立てることができる。しかも、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストである上にセグメントリングを短時間で高速に構築できる。
【0011】
本発明によるシールド掘削機のセグメント組立方法は、掘削断面を有するシールド掘削機に環状に配設されたレールに沿ってエレクター装置を走行させてセグメントを組み立てるシールド掘削機のセグメント組立方法において、エレクター装置はレールに複数台取り付けられていて、複数台のエレクター装置を同一方向に交互に移動させて、複数個のセグメントを周方向両側に交互に組み立てるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、セグメントを把持した複数台のエレクター装置をレールに沿って一方向に移動させて複数のセグメントを取り付け、その後に複数台のエレクター装置を他方向に移動させて複数のセグメントを取り付ける作業を交互に行うことで、セグメントリングを短時間で高速に構築できる。しかも、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストである。
本発明によれば、セグメントを把持した複数台のエレクター装置をレールに沿って一方向に移動させて複数のセグメントを取り付け、その後に複数台のエレクター装置を他方向に移動させて複数のセグメントを取り付ける作業を交互に行うことで、セグメントリングを短時間で高速に構築できる。しかも、従来の旋回リングに対向して取り付けられた複数のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストである。
【0012】
また、エレクター装置は、トンネルの最下端部に設置した基準位置のセグメントの両側に順次セグメントを取り付けて周方向上側に向けて組み立てるようにしてもよい。
セグメントを最下端部から上方に向けて周方向両側に組み上げることで、自重でセグメント同士が緊密に当接して組み立て精度が向上する。
また、エレクター装置には衝突を回避するためのセンサー取り付けられていてもよい。
複数台のエレクター装置はレールに沿って個別に移動可能であるため、他のエレクター装置やセグメント、或いは作業員に接触し易いが、センサーを取り付けることで衝突や接触等を回避できる。
セグメントを最下端部から上方に向けて周方向両側に組み上げることで、自重でセグメント同士が緊密に当接して組み立て精度が向上する。
また、エレクター装置には衝突を回避するためのセンサー取り付けられていてもよい。
複数台のエレクター装置はレールに沿って個別に移動可能であるため、他のエレクター装置やセグメント、或いは作業員に接触し易いが、センサーを取り付けることで衝突や接触等を回避できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によるシールド掘削機のセグメント組立装置及び組立方法によれば、複数のエレクター装置をレールに沿って移動させて複数のセグメントを個別または交互に組み立てるため、高速施工で効率的にセグメントを組み立てできる上に、掘削断面の径の大きさに関わらずエレクター装置の駆動力の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態によるシールド掘削機の要部断面図である。
【図2】セグメントリングを示す説明図である。
【図3】実施形態によるセグメント組立装置におけるエレクター装置とレールを示す模式図である。
【図5】掘削トンネル内におけるシールド掘削機による掘進時間とセグメントリングの組み立て時間のタイムチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態によるシールド掘削機のセグメント組立装置及びセグメント組立方法について図１～図６を参照して説明する。
図１～図５は実施形態による掘削断面を有するシールド掘削機１のセグメント組立装置２を示すものである。
図１に示す本実施形態によるシールド掘削機１には、筒状体の掘削機本体３内の前部に切羽側と坑内側とを仕切る隔壁４が設けられている。隔壁４には切羽を掘削するカッタ５と、カッタ５で掘削された掘削土砂を削泥材と混練するチャンバ６とが設けられている。掘削機本体３を構成するリングガーダー部３ａの内周にセグメント組立装置２が組み付けられている。掘削機本体３のテール部（テールスキンプレート）３ｂの内周にセグメントＳがリング状に組み立てられたセグメントリングＲが配列されてトンネル軸方向に互いに連結されている。
図１～図５は実施形態による掘削断面を有するシールド掘削機１のセグメント組立装置２を示すものである。
図１に示す本実施形態によるシールド掘削機１には、筒状体の掘削機本体３内の前部に切羽側と坑内側とを仕切る隔壁４が設けられている。隔壁４には切羽を掘削するカッタ５と、カッタ５で掘削された掘削土砂を削泥材と混練するチャンバ６とが設けられている。掘削機本体３を構成するリングガーダー部３ａの内周にセグメント組立装置２が組み付けられている。掘削機本体３のテール部（テールスキンプレート）３ｂの内周にセグメントＳがリング状に組み立てられたセグメントリングＲが配列されてトンネル軸方向に互いに連結されている。
【0016】
セグメントＳは内径寸法に応じて適宜数のセグメントＳ（図２では１４ピース）が略リング状に組み立てられ、最後のＫ型セグメント（キーセグメント）Ｋを嵌め込むことでセグメントリングＲが形成されることになっている。本実施形態ではＫ型セグメントＫはセグメントリングＲの上端部に嵌合されている。各セグメントＳは同一形状でもよいし、異なる形状でもよい。
図１において、シールド掘削機１には、既設のセグメントリングＲのセグメントＳに反力をとって掘削機本体３を前進させるシールドジャッキ９が設置されている。チャンバ６には、カッタ５で掘削された土砂を排出するスクリューコンベア１０の先端部が設置され、スクリューコンベア１０は後方に向けて斜め上方に傾斜して設置されている。セグメント組立装置２の後方には、セグメントリングＲに組み立てられたセグメントＳの形状保持装置１１が設置されている。
図１において、シールド掘削機１には、既設のセグメントリングＲのセグメントＳに反力をとって掘削機本体３を前進させるシールドジャッキ９が設置されている。チャンバ６には、カッタ５で掘削された土砂を排出するスクリューコンベア１０の先端部が設置され、スクリューコンベア１０は後方に向けて斜め上方に傾斜して設置されている。セグメント組立装置２の後方には、セグメントリングＲに組み立てられたセグメントＳの形状保持装置１１が設置されている。
【0017】
セグメント組立装置２には、リングガーダー部３ａの内周にレール１３が環状に敷設され、レール１３上を図示しないガイドローラを介してエレクター装置１５が走行可能に設置されている。環状のレール１３はリングガーダー部３ａに連結されている。レール１３は、例えば上述した特許文献２に記載されたように、断面略Ｔ字状に形成されていてもよいし、他の適宜の断面形状を有していてもよい。また、エレクター装置１５は、レール１３の長手方向に沿って形成されたラックに噛合するピニオンギアを有したラック＆ピニオン方式を設けている。或いは、走行スプロケットチェーン方式やスプロケットピンローラ列方式等を用いてもよい。
【0018】
エレクター装置１５には、図示しないピニオンギアを備えた油圧モータと、作動油を貯留するオイルタンクと、オイルタンクから作動油を油圧モータに供給するパワーユニットとが備えられている。油圧モータの駆動によって正逆回転するピニオンギアがレール１３のラックに噛合しながら回転することで、エレクター装置１５がレール１３に沿って全周を自走可能とされている。エレクター装置１５は無線または有線のコントローラ(図示せず)によって油圧モータの駆動を制御され、レール１３上を周方向に走行可能とされている。
【0019】
図３はレール１３に装着されたエレクター装置１５を示すものであり、１条のレール１３に複数台、例えば同一構造の２台のエレクター装置１５が装着されている。２台のエレクター装置１５は、一方が第一エレクター装置１５Ａであり、他方が第二エレクター装置１５Ｂである。各エレクター装置１５には、上述した特許文献１と同様に、セグメント把持部１６として各セグメントＳの中央に取り付けられた把持ピン１７ａに係合する溝部１７とその両脇をサポートするサポートジャッキ１８とが設けられている。セグメント把持部１６には、溝部１７とサポートジャッキ１８を一体的にトンネル軸方向及び周方向に微調節移動する調節機構(図示せず)が設置されている。
【0020】
セグメントＳは例えば略長方形板状のものを円弧状に湾曲させたものであり、その弧状の長さ（以下、弧長という）が例えば３ｍ５０ｃｍ、トンネル軸方向の幅の長さが１ｍ～１ｍ５０ｃｍ程度とされている。そのため、エレクター装置１５でセグメントＳを把持した場合、周方向のエレクター装置１５の長さよりもセグメントＳの弧長の方が周方向両側に長く設定されているものとする。
第一エレクター装置１５Ａと第二エレクター装置１５Ｂで把持するセグメントＳを他のセグメントＳに連結するための作業員も２グループ準備しておくものとする。
第一エレクター装置１５Ａと第二エレクター装置１５Ｂで把持するセグメントＳを他のセグメントＳに連結するための作業員も２グループ準備しておくものとする。
【0021】
これら第一エレクター装置１５Ａと第二エレクター装置１５Ｂには、それぞれセンサー２０ａ、２０ｂが内蔵されている。センサー２０ａ、２０ｂは例えば光センサーであり、或いは赤外線センサーや超音波センサー等でもよい。センサー２０ａ、２０ｂは、一方のエレクター装置１５が他方のエレクター装置１５や、エレクター装置１５で把持するセグメントＳに接触したり近接したりした場合に、警告表示したりエレクター装置１５を緊急停止させたりする。これによってエレクター装置１５やセグメントＳの損傷を阻止できる。
また、エレクター装置１５は、セグメントＳ同士を連結する作業を行う作業員に接近等した場合にも警報等で警告したりエレクター装置１５を緊急停止させたりして、作業員の安全を確保する。
また、エレクター装置１５は、セグメントＳ同士を連結する作業を行う作業員に接近等した場合にも警報等で警告したりエレクター装置１５を緊急停止させたりして、作業員の安全を確保する。
【0022】
本実施形態によるシールド掘削機１のセグメント組立装置２は上述した構成を備えており、次にその組立方法について図４により説明する。
図４において、セグメントリングＲの基準となる最初のセグメントＳをセグメントＳ０とし、その後に順次供給されるセグメントＳをＳ１，Ｓ２，Ｓ３，……とする。
先ず掘進工程において、シールド掘削機１のカッタ５でトンネルの土壁を掘削して掘進する。そのため、次にシールド掘削機１をセグメントリングＲのトンネル軸方向の幅分だけ前進させてセグメント組立装置２も前進させ、新たなセグメントリングＲを構築するスペースを前方に確保する。
図４において、セグメントリングＲの基準となる最初のセグメントＳをセグメントＳ０とし、その後に順次供給されるセグメントＳをＳ１，Ｓ２，Ｓ３，……とする。
先ず掘進工程において、シールド掘削機１のカッタ５でトンネルの土壁を掘削して掘進する。そのため、次にシールド掘削機１をセグメントリングＲのトンネル軸方向の幅分だけ前進させてセグメント組立装置２も前進させ、新たなセグメントリングＲを構築するスペースを前方に確保する。
【0023】
セグメントＳの組立工程において、セグメントＳは図示しないセグメント供給装置によってセグメント組立装置２の近傍に移動させる。最初のセグメントＳ０はトンネルの最下端部(基準位置)に設置し、既設のセグメントリングＲのセグメントＳの前側の主桁面にボルトや継手等で連結する。このとき、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂはレール１３上を基準位置から周方向両側に逃げた位置に保持されている。
【0024】
次に供給されるセグメントＳ１は例えばトンネルの最下端部のセグメントＳ０の上に載置される。第一エレクター装置１５Ａがレール１３上を走行してセグメント把持部１６でセグメントＳ１を把持する。第一エレクター装置１５ＡはセグメントＳ１を把持した状態で、一方向、例えば図４で左方向に移動され、基準位置のセグメントＳ０の継手面にセグメントＳ１の継手面を当接させ、作業員がボルトや継手等で連結させる。そして、第一エレクター装置１５ＡはセグメントＳ１をセグメント把持部１６から離す。
【0025】
基準位置のセグメントＳ０上では、第一エレクター装置１５ＡがセグメントＳ１を持ち運ぶと、次のセグメントＳ２が供給されて載置される。そして、第二エレクター装置１５Ｂはレール１３上を走行してセグメントＳ０上のセグメントＳ２をセグメント把持部１６で把持する。このとき、第一エレクター装置１５Ａは基準位置のセグメントＳ０の左側に移動しているため、第二エレクター装置１５Ｂと衝突することはない。
次いで、第二エレクター装置１５ＢはセグメントＳ２を把持して図上、右側に移動し、セグメントＳ０の他方の継手面に継手面を当接させてセグメントＳ２を連結させる。この時、第一エレクター装置１５Ａが基準位置のセグメントＳ０上に移動し、新たなセグメントＳ３を把持して再度左側に移動する。
次いで、第二エレクター装置１５ＢはセグメントＳ２を把持して図上、右側に移動し、セグメントＳ０の他方の継手面に継手面を当接させてセグメントＳ２を連結させる。この時、第一エレクター装置１５Ａが基準位置のセグメントＳ０上に移動し、新たなセグメントＳ３を把持して再度左側に移動する。
【0026】
このように第一エレクター装置１５Ａと第二エレクター装置１５Ｂがレール１３上を交互に周方向に移動して順次セグメントＳを把持して移送する。そして、基準位置のセグメントＳ０の左右両側にセグメントＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…を交互に順次当接させて連結する。
セグメントＳ０の周方向両側に連結されたセグメントＳの列は次第に上方に連結されていくため、セグメントＳの自重によって基準位置のセグメントＳ０を中心に互いに緊密に接合される。レール１３上を往復動する第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂによって交互に半周分ずつセグメントＳを組み立てることができる。
そして、セグメントリングＲの上端部において、最後のセグメントとして、Ｋ型セグメントＫを両側のセグメントＳ１１、Ｓ１２間の隙間に嵌合させて連結することで、セグメントリングＲが組み立てられる。
セグメントＳ０の周方向両側に連結されたセグメントＳの列は次第に上方に連結されていくため、セグメントＳの自重によって基準位置のセグメントＳ０を中心に互いに緊密に接合される。レール１３上を往復動する第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂによって交互に半周分ずつセグメントＳを組み立てることができる。
そして、セグメントリングＲの上端部において、最後のセグメントとして、Ｋ型セグメントＫを両側のセグメントＳ１１、Ｓ１２間の隙間に嵌合させて連結することで、セグメントリングＲが組み立てられる。
【0027】
しかも、各エレクター装置１５にはセンサー２０ａ、２０ｂが設けられているため、組立工程において、一方のエレクター装置１５が他方のエレクター装置１５やセグメントＳと衝突しそうな場合には、これを検知して警報を発するか緊急停止して衝突を回避できる。また、第一エレクター装置１５Ａまたは第二エレクター装置１５ＢやセグメントＳがセグメントＳの連結作業を行う作業員に接触しそうな場合には、センサー２０ａ、２０ｂで検知して緊急停止させることで衝突を回避することができる。
【0028】
図５はシールド掘削機１のカッタ５によるトンネルの掘進工程とセグメントＳの組立工程についてのタイミングチャートを示す図である。
実施形態と従来技術において、トンネル掘進工程では、セグメントＳの幅分だけシールド掘削機１のカッタ５でトンネルを掘削するのに例えば５０分かかるとする。その後、掘削したトンネルの土壁にセグメントＳを組み立ててセグメントリングＲを構築するに際し、従来技術では１台のエレクター装置で１００分かかっていた。これに対し、本実施形態では、２台のエレクター装置１５Ａ，１５Ｂで左右両側に交互にセグメントＳを組み立てるため、従来技術の半分の時間である５０分でセグメントリングＲを構築できた。
実施形態と従来技術において、トンネル掘進工程では、セグメントＳの幅分だけシールド掘削機１のカッタ５でトンネルを掘削するのに例えば５０分かかるとする。その後、掘削したトンネルの土壁にセグメントＳを組み立ててセグメントリングＲを構築するに際し、従来技術では１台のエレクター装置で１００分かかっていた。これに対し、本実施形態では、２台のエレクター装置１５Ａ，１５Ｂで左右両側に交互にセグメントＳを組み立てるため、従来技術の半分の時間である５０分でセグメントリングＲを構築できた。
【0029】
上述のように本実施形態によるシールド掘削機１のセグメント組立装置２及び組立方法によれば、レール１３上を走行する２台の第一及び第二エレクター装置１５Ａ，１５Ｂで基準位置のセグメントＳ０の両側に半周分ずつ交互にセグメントＳを組み立てることができる。そのため、セグメントリングＲの組み立て時間が従来の半分の時間で済み、短時間で効率的にセグメントリングＲを構築できる。そのため、単位時間当たりのシールドトンネルの掘進距離が増加して効率的である。
【0030】
その際、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂは個別にレール１３上を自走可能であるため、従来の旋回リングに対向して取り付けた２台のエレクター装置と比較して駆動力が小さくて済み、低コストである。
しかも、最下端部である基準位置のセグメントＳ０の周方向両側に半周分ずつ交互にセグメントＳを下側から上側に向けて組み立てるため、セグメントＳの自重によって緊密に精度良くセグメントリングＲを組み立てできる。
しかも、最下端部である基準位置のセグメントＳ０の周方向両側に半周分ずつ交互にセグメントＳを下側から上側に向けて組み立てるため、セグメントＳの自重によって緊密に精度良くセグメントリングＲを組み立てできる。
【0031】
以上、本発明の実施形態によるシールド掘削機１のセグメント組立装置２及び組立方法について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【0032】
図６は変形例によるシールド掘削機１のセグメント組立方法を示す図である。
変形例によるセグメント組立方法において、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂがレール１３上を同時に同一方向に交互に移動することで、基準位置のセグメントＳ０の両側に２ピースのセグメントＳを順次組み立てることができる。即ち、基準位置のセグメントＳ０の上にセグメント供給装置で新たなセグメントＳ２を供給し、これを第一エレクター装置１５Ａで把持する。第一エレクター装置１５Ａを例えば左側に移動させると共に、次に供給される新たなセグメントＳ１を第二エレクター装置１５Ｂで把持する。
そして、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂを同時に左側に移動することで、セグメントＳ０の左側の継手面にセグメントＳ１の一方の継手面を当接させ、更にセグメントＳ１の他方の継手面にセグメントＳ２の継手面を当接させ、それぞれボルトや継手等で連結させる。
変形例によるセグメント組立方法において、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂがレール１３上を同時に同一方向に交互に移動することで、基準位置のセグメントＳ０の両側に２ピースのセグメントＳを順次組み立てることができる。即ち、基準位置のセグメントＳ０の上にセグメント供給装置で新たなセグメントＳ２を供給し、これを第一エレクター装置１５Ａで把持する。第一エレクター装置１５Ａを例えば左側に移動させると共に、次に供給される新たなセグメントＳ１を第二エレクター装置１５Ｂで把持する。
そして、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂを同時に左側に移動することで、セグメントＳ０の左側の継手面にセグメントＳ１の一方の継手面を当接させ、更にセグメントＳ１の他方の継手面にセグメントＳ２の継手面を当接させ、それぞれボルトや継手等で連結させる。
【0033】
次に、第二エレクター装置１５Ｂをレール１３に沿って右側に移動させて、基準位置のセグメントＳ０上に供給された新たなセグメントＳ４を把持し、更に右側に移動させる。第一エレクター装置１５Ａも右側に移動させて基準位置のセグメントＳ０上に供給された新たなセグメントＳ３を把持し、更に右側に移動させる。第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂを同時に右側に移動させることで、セグメントＳ０の右側の継手面にセグメントＳ３の一方の継手面を当接させ、更にセグメントＳ３の他方の継手面にセグメントＳ４の継手面を当接させ、それぞれボルトや継手等で連結させる。
【0034】
このような作業をレール１３上で交互に行うことで、セグメントＳ０の周方向両側に２ピースのセグメントＳを交互に連結させることができ、短時間でセグメントリングＲの組み立てを行える。
なお、セグメント供給装置で基準位置のセグメントＳ０上に供給するセグメントＳは１ピースに代えて２ピースにしてもよい。この場合には第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂで同時に各セグメントＳを把持できるため、把持と搬送が一層効率的になる。
なお、セグメント供給装置で基準位置のセグメントＳ０上に供給するセグメントＳは１ピースに代えて２ピースにしてもよい。この場合には第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂで同時に各セグメントＳを把持できるため、把持と搬送が一層効率的になる。
【0035】
上述した実施形態や変形例では、トンネルの最下端部のセグメントＳ０を基準にしてその両側に交互に１ピースまたは２ピースのセグメントＳを組み立てることで上方に向けてセグメントリングＲを構築するようにした。このような組立方法によれば、連結した各セグメントＳが基準位置のセグメントＳ０に向けて自重を加えるため、セグメントＳの組立精度が向上する。
しかし、このような組立方法に代えて、トンネルの上端部や中間高さのセグメントＳを基準位置としてその両側に交互にセグメントを組み立てるようにしてもよい。或いは、基準位置のセグメントＳを設置しないで、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂで順次セグメントＳを把持して周方向両側に搬送するようにしてもよい。
しかし、このような組立方法に代えて、トンネルの上端部や中間高さのセグメントＳを基準位置としてその両側に交互にセグメントを組み立てるようにしてもよい。或いは、基準位置のセグメントＳを設置しないで、第一エレクター装置１５Ａ及び第二エレクター装置１５Ｂで順次セグメントＳを把持して周方向両側に搬送するようにしてもよい。
【0036】
上述した実施形態や変形例において、セグメントリングＲを構築する各セグメントＳは、最後に嵌合させるＫ型セグメントＫとその両側のセグメントＳを除いた他のセグメントＳを同一形状のものとしてもよい。或いは、それぞれ長さや形状が相違するものを用いてもよい。
また、複数台のエレクター装置１５は２台に限定されることなく、３台または４台以上レール１３に設置してもよい。この場合でも、基準位置のセグメントＳ０の両側に１または複数ピースのセグメントＳを順次組み立てることで一層組み立て速度が速くなる。
また、複数台のエレクター装置１５は２台に限定されることなく、３台または４台以上レール１３に設置してもよい。この場合でも、基準位置のセグメントＳ０の両側に１または複数ピースのセグメントＳを順次組み立てることで一層組み立て速度が速くなる。
【符号の説明】
【0037】
１ シールド掘削機
２ セグメント組立装置
５ カッタ
１３ レール
１５ エレクター装置
１５Ａ 第一エレクター装置
１５Ｂ 第二エレクター装置
１６ セグメント把持部
１７ 溝部
１７ａ 把持ピン
１８ サポートジャッキ
Ｓ セグメント
Ｋ Ｋ型セグメント
Ｒ セグメントリング
２ セグメント組立装置
５ カッタ
１３ レール
１５ エレクター装置
１５Ａ 第一エレクター装置
１５Ｂ 第二エレクター装置
１６ セグメント把持部
１７ 溝部
１７ａ 把持ピン
１８ サポートジャッキ
Ｓ セグメント
Ｋ Ｋ型セグメント
Ｒ セグメントリング
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】