JP2018109270A - 形状保持装置およびシールド掘進機 - Google Patents

Abstract

【課題】 上下方向、左右方向からの土圧に反してセグメントの形状を安定して保持することができ、且つ少なくとも後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することができるセグメントの形状保持装置を提供する。【解決手段】 組み立てられたセグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、複数の押圧用枠体は、少なくとも、上部のセグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体と、上部押圧用枠体に隣接して側部のセグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体と、を有し、側部押圧用枠体は、下部が形状保持装置の構成に揺動可能に支持され、上部押圧用枠体を本体の後部構造体に反力を支持して上部のセグメントに向けて進退させる上部押圧用拡縮機構と、上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間に配置され、上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間隙を拡縮させて複数の押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構と、を備えている。【選択図】 図２

Description

本発明は、セグメントの形状を保持する形状保持装置とそれを備えたシールド掘進機に関する。

一般に、シールド掘進機で掘削されたトンネルの壁面には、エレクタ装置によりセグメントが組み付けられる。地山とセグメントとの間には、セメント状の裏込め材が注入される。裏込め材が硬化するまでの間、形状保持装置（真円保持装置とも呼ぶ）がセグメントの形状を保持する。シールド工法では、シールド掘進機をセグメント１区画分だけ掘進させ、その後で後方空間にエレクタ装置によりセグメントを組み付け、その後で形状保持装置により組み付けたセグメントの形状を保持しながら次の１区画分を掘進する。この作業を繰り返してトンネルを掘削していく。

形状保持装置の従来技術が特許文献１に開示されている。この形状保持装置では、上下方向伸縮手段によってセグメント内面に当接させる上部保持部材及び下部保持部材と、左右方向伸縮手段によってセグメント内面に当接させる左部保持部材及び右部保持部材とが設けられている。

特許第３０１４２８３号公報

確かに、特許文献１の形状保持装置によれば、上下方向、左右方向からの土圧に反して安定してセグメントの形状を保持することができる。しかし、上記特許文献１の場合、左右方向伸縮手段のアクチュエータを内蔵したロッドが設けられており、その力を支持するための水平連結材がシールド掘進機の本体の後部（特に後部作業デッキよりも上方）を横断する。このため、この後部作業デッキに搭載する機器の配置スペースが制約を受ける。特に、シールド掘進機が泥土圧式の場合、後部作業デッキの上部に向けて配置される掘削土砂排出用のスクリュウコンベヤや油圧機器などの配置スペースが大きく制約を受ける。

そこで、本発明は、上下方向、左右方向からの土圧に反してセグメントの形状を安定して保持することができ、且つ少なくとも後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することができるセグメントの形状保持装置とそれを備えたシールド掘進機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るセグメントの形状保持装置は、シールド掘進機の本体の後部でエレクタ装置によって組み立てられたセグメントの円形形状を保持する形状保持装置であって、組み立てられた前記セグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、複数の前記押圧用枠体は、少なくとも、上部の前記セグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体と、前記上部押圧用枠体に隣接して側部の前記セグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体と、を有し、前記側部押圧用枠体は、下部が形状保持装置の構成に揺動可能に支持され、前記上部押圧用枠体を前記本体の後部構造体に反力を支持して上部の前記セグメントに向けて進退させる上部押圧用拡縮機構と、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間に配置され、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構と、を備えている。

この構成によれば、上部押圧用拡縮機構で上部押圧用枠体をシールド掘進機の本体の後部構造体から上部のセグメントに押圧し、周方向拡縮機構で側部押圧用枠体を側部のセグメントに押圧し、これらによって組み立てられたセグメントを内側から押圧する拡張力を発生させて、上下方向、左右方向の土圧に対してセグメントの円形形状を保持することができる。さらに、拡張力により円形形状を保持するように構成したため、シールド掘進機の本体の上方を横断する補強部材を設ける必要がなく、後部作業デッキの上方に十分なスペースを確保することができる。

また、前記周方向拡縮機構は、少なくとも、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間隙を拡縮させるアクチュエータと、前記アクチュエータの伸縮時に前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限するガイドと、を備えていてもよい。

このように構成すれば、上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間に備えられたアクチュエータによって間隙を拡縮させるときに、ガイドによって上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容されるが径方向内向きの移動は制限されるので、アクチュエータの伸縮時に上部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間の円形形状を保って拡縮させることが安定してできる。

また、複数の前記押圧用枠体は、下部の前記セグメントに接触又は離間させられる下部押圧用枠体をさらに備え、前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との間に、これらの前記押圧用枠体の間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる下部周方向拡縮機構を備えていてもよい。

このように構成すれば、側部押圧用枠体と下部押圧用枠体との間に備えられた下部周方向拡縮機構で間隙を拡縮させることで、下部押圧用枠体を備える構成においても、下部押圧用枠体と側部押圧用枠体との間に備えられた周方向拡縮機構による間隙の拡縮とによって、複数の押圧用枠体をよりセグメントの円形形状に沿わせて保持することが適切にできる。

また、前記下部周方向拡縮機構は、前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との間隙を拡縮させるアクチュエータと、前記アクチュエータの伸縮時に前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限するガイドと、を備えていてもよい。

このように構成すれば、側部押圧用枠体と下部押圧用枠体との間に備えられたアクチュエータによって間隙を拡縮させるときに、ガイドによって側部押圧用枠体と下部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容されるが径方向内向きの移動は制限されるので、アクチュエータの伸縮時に側部押圧用枠体と下部押圧用枠体との間の円形形状を保って拡縮させることが安定してできる。

また、少なくとも、前記上部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の大きいライニング材を具備し、前記側部押圧用枠体は前記セグメントとの接触面に摩擦係数の小さいライニング材を具備していてもよい。

このように構成すれば、上部のセグメントに押圧される上部押圧用枠体は大きな摩擦係数のライニング材で位置保持ができ、この上部押圧用枠体に隣接してセグメントに押圧される側部押圧用枠体はセグメントと接触するときの摩擦力を低減することができる。これにより、側部押圧用枠体がセグメントを摺動する動作を安定させることができる。

一方、本発明に係るシールド掘進機は、前記いずれかのセグメントの形状保持装置を備えている。この構成によれば、少なくとも後部作業デッキの上方に十分なスペースを確保し、スクリュウコンベヤ、油圧機器等の必要設備を配置する設計自由度を高くすることができる。

本発明によれば、セグメントを円形形状に保持する複数の押圧用枠体を拡縮させるための構成の一部を押圧用枠体の間に配置したので、少なくともシールド掘進機の本体の後部作業デッキよりも上方に十分なスペースを確保することが可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る形状保持装置を備えたシールド掘進機の側面視における縦断面図である。 図２は、図１に示すII−II矢視の断面図である。 図３は、図２に示すIII矢視の図面である。 図４（Ａ）は、図２に示す形状保持装置の拡張時の一部を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すIV−IV矢視の断面図である。 図５は、図２に示す周方向拡縮機構の異なる例を示す図面である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る形状保持装置を備えたシールド掘進機の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における上下左右方向の概念は、図２に示すシールド掘進機１の断面における上下左右方向の概念と一致するものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る形状保持装置を備えたシールド掘進機１の側面視における縦断面図であり、図２は、図１に示すII−II矢視の断面図である。また、図３は、図２に示すIII矢視の図面である。なお、図１では、説明上、シールド掘進機１の本体２は後部を中央部分の断面で示し、形状保持装置１０は上部押圧用拡縮機構２０を側面視した断面で示している。

図１に示すように、シールド掘進機１は、筒状の本体２、本体２の前端に設けられ、軸心Ｌに沿って回転しながら地山Ｍを掘削するための円形のカッタヘッド３、本体２を推進させるための複数のシールドジャッキ５、本体２の後方に設けられ、セグメントＳをトンネルＴの内面に沿う円形形状に組み立てるためのエレクタ装置６、本体２の後方に設けられた後部作業デッキ（後部構造体）７、後部作業デッキ７に取り付けられ、セグメントＳの形状を保持するための形状保持装置１０等を備えている。カッタヘッド３で掘削された土砂は、本体２の前部に備えられたチャンバ４から本体２の後方へ排出される。シールド掘進機１の動作の詳細については従来技術と同様であるため説明を省略する。

続いて、本実施形態の形状保持装置１０について詳細に説明する。図２に示すように、形状保持装置１０は、円形形状に組み立てられたセグメントＳを内側から押圧するように、周方向に配置された４つの押圧用枠体１１〜１４と、押圧用枠体１１〜１４を後部作業デッキ７に支持させるための鉛直方向の２本の伸縮ロッド２０（本発明の上部押圧用拡縮機構）とを備えている。本実施形態では、４つの押圧用枠体１１〜１４が、上部のセグメントＳに接触又は離間させられる上部押圧用枠体１１と、上部押圧用枠体１１の左右に隣接して側部のセグメントＳに接触又は離間させられる側部押圧用枠体１２，１３と、側部押圧用枠体１２，１３に隣接して下部のセグメントＳに接触又は離間させられる下部押圧用枠体１４とからなる。上部押圧用枠体１１、側部押圧用枠体１２，１３及び下部押圧用枠体１４の外面は、組み立てられたセグメントＳの内面の曲率に沿う円弧状に形成されている。

本実施形態の伸縮ロッド２０は、後部作業デッキ７の上部に載置されている。各伸縮ロッド２０は、筒状のフレーム２２と、フレーム２２に収容された径方向アクチュエータ２１とを含む。本実施形態の径方向アクチュエータ２１は両ロッド型の油圧ジャッキであり、その上端のロッドが上部押圧用枠体１１にピン結合されると共にその下端のロッドがフレーム２２の下端側に取り付けられている。フレーム２２の下端は、軸方向移動機構４０を介して後部作業デッキ７に接続されている。径方向アクチュエータ２１を伸長させることで、上部押圧用枠体１１により上部のセグメントＳを押圧し、上部のセグメントＳを所定形状に保持することができる。なお、このときに発生する反力は、軸方向移動機構４０を介して後部作業デッキ７で支持される。

本実施形態の軸方向移動機構４０は、後部作業デッキ７の軸方向に配置されたレール４１と、フレーム２２の下端に取り付けられ、レール４１と係合するローラを含むローラ部４２とからなる。このような構成により、本体２により掘削を行う間も形状保持装置１０をトンネルＴに対して定置に維持し、セグメントＳを継続して保持することができる。

形状保持装置１０は、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間、及び側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間に、これらの間隙Ｇ１、Ｇ２を拡縮させる周方向拡縮機構３０（３０Ａ、３０Ｂ）を夫々備えている。本実施形態では、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間に上部周方向拡縮機構３０Ａが夫々設けられ、側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間に下部周方向拡縮機構３０Ｂが夫々設けられている。間隙Ｇ１、Ｇ２は、同一寸法でも、異なる寸法でもよい。

上部周方向拡縮機構３０Ａは、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間隙Ｇ１を拡縮させる周方向アクチュエータ３１（本実施形態では油圧ジャッキ）と、この周方向アクチュエータ３１の伸縮時に上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限するガイドである第１ガイド片３２と、この第１ガイド片３２と共働する第２ガイド片３３と、を有している。

また、下部周方向拡縮機構３０Ｂは、側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間隙Ｇ２を拡縮させる周方向アクチュエータ３６と、この周方向アクチュエータ３６の伸縮時に側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限するガイドである第１ガイド片３７と、この第１ガイド片３７と共働する第２ガイド片３８と、を有している。

以下、周方向拡縮機構３０の詳細構造について、上部周方向拡縮機構３０Ａを例に説明する。図３に示すように、本実施形態の上部周方向拡縮機構３０Ａでは、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との端面の間に周方向アクチュエータ３１が配置されている。本実施形態の周方向アクチュエータ３１は、両ロッド型の油圧シリンダであり、その一端のロッドが上部押圧用枠体１１にピン結合されると共にその他端のロッドが側部押圧用枠体１２（１３）にピン結合されている。本実施形態の周方向アクチュエータ３１は、押圧用枠体１１〜１３と同じ径方向位置に配置されているが、押圧用枠体１１〜１３よりも内側に配置してよい。

第１ガイド片３２は、上部押圧用枠体１１の内面から側部押圧用枠体１２（１３）の内面に向けて延伸するように設けられている。また、第２ガイド片３３は、側部押圧用枠体１２（１３）から第１ガイド片３２の内面に向けて設けられている。第１ガイド片３２は板状部材であり、本実施形態では上部押圧用枠体１１に固定（例えば、溶接（黒塗り部））されている。本実施形態では、第１ガイド片３２の基端側は上部押圧用枠体１１の外面と同心状を呈して湾曲し、先端側に近づくにつれて徐々に形状保持装置の中心に近づくよう湾曲している。

第２ガイド片３３は、側部押圧用枠体１２（１３）から上部押圧用枠体１１に向けて延伸する板状部材であり、この実施形態ではその外面にはほぼ全長に亘って収容溝３４が形成されている。第２ガイド片３３は第１ガイド片３２よりも内側に配置されており、第２ガイド片３３の収容溝３４に第１ガイド片３２が収容されるようになっている。収容溝３４は、底面が側部押圧用枠体１２（１３）の外面と同心円状に湾曲している。第２ガイド片３３は、側部押圧用枠体１２（１３）に固定（例えば、溶接（黒塗り部））されている。
なお、第１ガイド片３２が側部押圧用枠体１２（１３）に固定され、第２ガイド片３３が上部押圧用枠体１１に固定され、上部押圧用枠体１１の内面が第１ガイド片３２の外面に接するように構成されていてもよい。

図２に示すように形状保持装置１０が縮径しているときには、第１ガイド片３２の内面は第２ガイド片３３の外面（収容溝３４の底面）よりも径方向外側に位置している。つまり、第１ガイド片３２と第２ガイド片３３は離間している。側部押圧用枠体１２（１３）の内面が第１ガイド片３２の外面に当接しているため、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との相対的な周方向の移動は許容されるが、径方向の内向き移動は制限されている。

図３では、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との間に備えられた上部周方向拡縮機構３０Ａについて説明したが、側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間に備えられた下部周方向拡縮機構３０Ｂも同様に構成されており、側部押圧用枠体１２（１３）と下部押圧用枠体１４との相対的な周方向の移動は許容されるが、径方向の内向き移動は制限されている。なお、周方向アクチュエータ３１，３６は、単ロッド型の油圧シリンダであってもよい。また、シリンダとピストンを有するジャッキなどの他、スクリュージャッキなどを用いることができる。また、周方向拡縮機構３０の配置構成は一例であり、これらの配置構成以外でもよい。例えば、１箇所に２本の周方向アクチュエータ３１，３６を並設し、同時に伸縮させることもできる。

次に、形状保持装置１０がセグメントＳの形状を保持する際の動作について説明する。はじめに、伸縮ロッド２０の径方向アクチュエータ２１を伸長させて、上部押圧用枠体１１を上部のセグメントＳに押圧させる。側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４の動作はガイド片３２，３３、３７，３８により制限されているため、上部押圧用枠体１１の移動に伴い周方向アクチュエータ３１，３６を伸長させることで、側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４がセグメントＳに向けて拡張していく。この間の各押圧用枠体１１〜１４の動作は、ガイド片３２，３３，３７，３８により規制される。すなわち、各押圧用枠体１１〜１４は、周方向アクチュエータ３１，３６の伸長に伴い、側部押圧用枠体１２（１３）の内面が第１ガイド片３２の外面に当接した状態で拡張していくため、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との相対的な周方向の移動は許容されるが、径方向の内向き移動は制限される。同様に、側部押圧用枠体１２（１３）の内面が第１ガイド片３７の外面に当接した状態で拡張していくため、下部押圧用枠体１４と側部押圧用枠体１２（１３）との相対的な周方向の移動は許容されるが、径方向の内向き移動は制限される。本実施形態では、第１ガイド片３２が上部押圧用枠体１１に固定され、第１ガイド片３７が下部押圧用枠体１４に固定されているため、第１ガイド片３２，３７によって側部押圧用枠体１２，１３の径方向の内向き移動が制限される。

さらに周方向アクチュエータ３１，３６が伸長することで、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２（１３）との間隙Ｇ１、及び図示は省略するが側部押圧用枠体１２（１３）と下部押圧用枠体１４との間隙Ｇ２を広げると、第１ガイド片３２，３７が側部押圧枠体１２（１３）から離れる。その後、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１ガイド片３２，３７の先端が収容溝３４，３９に入り込み、第２ガイド片３３，３８の外面と夫々線接触するようになると、押圧用枠体１１〜１４の相対的な移動が第２ガイド片３３，３８により制限される。第２ガイド片３３，３８が夫々側部押圧用枠体１２（１３）と同心の円弧状を呈しているため、第２ガイド片３３，３８の移動制限によって最終的には押圧用枠体１１〜１４がセグメントＳに対面した状態で同心円状に拡張していくことになる。上部押圧用枠体１１がセグメントＳに密接した状態では、各押圧用枠体１１〜１４は、それらで区画される外周形状がセグメントＳとほぼ同心の円形形状となるように配置されることになる。このように、ガイド片３２，３３，３７，３８により、押圧用枠体１１〜１４の拡張動作を安定させることができる。

その後、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間に設けられた上部周方向拡縮機構３０Ａの周方向アクチュエータ３１をさらに伸長させることで、これらの間隙Ｇ１が広がろうとする。これと同時に、側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間に設けられた下部周方向拡縮機構３０Ｂの周方向アクチュエータ３６もさらに伸長させることで、これらの間隙Ｇ２が広がろうとする。これにより、押圧用枠体１１〜１４による外周寸法が拡張されてセグメントＳに密接される。そして、周方向アクチュエータ３１，３６により生じる押圧用枠体１１〜１４（より詳しくはこれらの外面がなす円弧）を同心状に拡径させようとする拡張力ＳＰにより上下方向、左右方向のセグメントＳを内側から押圧し、その円形形状を安定して保持することができる。

なお、拡張力ＳＰが作用した状態では、必ずしも径方向アクチュエータ２１で上部押圧用枠体１１を押圧する必要はない。

本実施形態の形状保持装置１０は、先行技術文献（特許文献１）のような構成（左右方向に伸縮するアクチュエータを介して形状を保持する構成）を備えていないため、２本の伸縮ロッド２０に左右方向の反力が作用しない。したがって、２本の伸縮ロッド２０を連結する補強部材が不要となる。そのため、後部作業デッキ７の上方部分に十分なスペースを確保することができる。

ところで、本実施形態の上部押圧用枠体１１には、セグメントＳとの接触面である外面に摩擦係数の大きいライニング材１６が設けられている。また、上記側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４とには、セグメントＳと接する外面に摩擦係数の小さいライニング材１７が設けられている。大きな摩擦係数のライニング材１６としては、ウレタン材などを用いることができる。小さな摩擦係数のライニング材１７としては、ポリテトラフルオロエチレン材などを用いることができる。

このようにすれば、上部のセグメントＳに押圧される上部押圧用枠体１１は大きな摩擦係数のライニング材１６で位置保持ができる。そして、この上部押圧用枠体１１に隣接してセグメントＳに押圧される側部押圧用枠体１２，１３と、この側部押圧用枠体１２，１３に隣接してセグメントＳに押圧される下部押圧用枠体１４は、小さな摩擦係数のライニング材１７でセグメントＳと接触するときの摩擦力を低減することができる。よって、側部押圧用枠体１２，１３及び下部押圧用枠体１４がセグメントＳに接して摺動する動作を安定させることができる。

さらに、図５に示すように、上記周方向拡縮機構３０Ａ（３０Ｂ）は、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間（側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４との間も同様）に、弦長方向に伸縮する伸縮ガイド９０を設けるようにしてもよい。この場合、周方向アクチュエータ３１（３６）を、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との間の内側（側部押圧用枠体１２，１３と下部押圧用枠体１４の間の内側）に配置すればよい。この例の場合、周方向アクチュエータ３１（３６）の伸縮時に、伸縮ガイド９０によって、上部押圧用枠体１１と側部押圧用枠体１２，１３との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限され、同様に、下部押圧用枠体１４と側部押圧用枠体１２，１３との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限される。しかも、伸縮ガイド９０のみで、押圧用枠体１１〜１４の拡径時及び縮径時のガイドができる。なお、ガイドと周方向アクチュエータの配置は、これらの配置に限定されるものではない。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の形状保持装置５０を説明する。なお、シールド掘進機１に関する構成は上記した第１実施形態のシールド掘進機１と同一であるため、同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図６は本実施形態の形状保持装置５０の断面図（図２と同じ断面）を示す。本実施形態の形状保持装置５０における複数の押圧用枠体５１〜５３は、上部のセグメントＳに接触又は離間させられる上部押圧用枠体５１と、上部押圧用枠体５１に隣接して側部のセグメントＳに接触又は離間させられる側部押圧用枠体５２，５３とからなる。上部押圧用枠体５１、側部押圧用枠体５２，５３の外面は、組み立てられたセグメントＳの内面の曲率に沿う円弧状に形成されている。

本実施形態では、下部押圧用枠体１４に代わり、左右２つの保持部材６７により下方のセグメントＳを保持するように構成されている。本実施形態の２本の伸縮ロッド６０（本発明の上部押圧用拡縮機構）は、後部作業デッキ７の左右外方に設けられ、軸方向移動機構８０を介して後部作業デッキ７の上部に支持されている。軸方向移動機構８０は、後部作業デッキの上部に設けられたレール８１と、下部フレーム６１から後部作業デッキ７側に延設され、レール８１と係合するローラを含むローラ部８２とを有する。

伸縮ロッド６０は、その上端が上部押圧用枠体５１に接続されると共にその下端が保持部材６７に接続されている。伸縮ロッド６０は、筒状の下部フレーム６１、筒状の上部フレーム６３、及び下部フレーム６１に収容されて下部フレームと上部フレームを接続する径方向アクチュエータ６２を含む。本実施形態の径方向アクチュエータ６２は油圧シリンダであり、下端側が下部フレーム６１に支持され、上端側のロッドが上部フレーム６３に支持されている。上部フレーム６３は、上部押圧用枠体５１にピン結合されている。上記側部押圧用枠体５２，５３は、夫々の下部が伸縮ロッド６０にヒンジ６５を介して連結されている。第１実施形態では、側部押圧用枠体１２，１３の下部が、下部押圧用枠体１４との間に配置された周方向アクチュエータ３６（形状保持装置１０の構成）に揺動可能に接続されているのに対し、本実施形態では、側部押圧用枠体５２，５３の下部が伸縮ロッド６０にヒンジ６５を介して揺動可能に接続されている。

そして、上部押圧用枠体５１と側部押圧用枠体５２，５３との間には、周方向拡縮機構７０が備えられている。本実施形態の周方向拡縮機構７０は、上部押圧用枠体５１と側部押圧用枠体５２，５３との間隙Ｇ１を拡縮させる周方向アクチュエータ７１を備えている。

さらに、形状保持装置５０は、側部押圧用枠体５２，５３の拡縮をアシストするための拡縮アクチュエータ６６を備えている。拡縮アクチュエータ６６は、主に側部押圧用枠体５２，５３を内向きに縮径させるときのアシストに用いられる。本実施形態の拡縮アクチュエータは両ロッド型の油圧シリンダであり、一端のロッドが側部押圧用枠体５２（５３）のヒンジ６５の部分から上方に離れた位置にピン結合され、他端のロッドが下部フレーム６１にピン結合されている。左右の伸縮ロッド６０（下部フレーム６１）は、拡縮アクチュエータ６６に対応する高さ位置において左右方向に延びる補強部材６４により連結されている。補強部材６４で連結することで、拡縮アクチュエータ６６を介して伸縮ロッド６０に作用するモーメントが抑制される。

次に、本実施形態の形状保持装置５０の動作について説明する。伸縮ロッド６０の径方向アクチュエータ６２を伸長させ、上部押圧用枠体５１を上部のセグメントＳに、保持部材６７を下部のセグメントＳに密接させる。本実施形態では、保持部材６７の外面に大きな摩擦係数のライニング材１６が設けられており、下部フレーム６１は定位置に保持される。上部押圧用枠体１１の移動に伴い周方向アクチュエータ７１，７１を伸長させることで、側部押圧用枠体５２，５３がセグメントＳに向けて拡張していく。上部押圧用枠体５１がセグメントＳに密接した状態では、各押圧用枠体５１〜５３は、それらで構成される外周形状がセグメントＳとほぼ同心の円形形状となるように配置されることになる。

そして、上部押圧用枠体５１と側部押圧用枠体５２，５３との間に設けられた周方向拡縮機構７０の周方向アクチュエータ７１をさらに伸長させることで、ヒンジ６５を中心に側部押圧用枠体５２、５３が回動し、間隙Ｇ１が広がろうとする。この動作と同時に拡縮アクチュエータ６６を伸長させて、側部押圧用枠体５２，５３を外向きに付勢してもよい。これにより、押圧用枠体５１〜５３がセグメントＳに密接され、押圧用枠体５１〜５３（より詳しくはその外面がなす円弧）を拡径させようとする拡張力ＳＰが作用するため、セグメントＳを内側から押圧し、その円形形状を保持することができる。

また、拡縮アクチュエータ６６が後部作業デッキ７よりも下方にのみ設けられているため、伸縮ロッド６０同士を接続する補強部材６４を後部作業デッキ７の上部を横切るように設ける必要が無い。よって、後部作業デッキ７よりも上方に十分なスペースを確保することができ、後部作業デッキ７の上部に、スクリュウコンベヤ、油圧機器等の必要設備を配置することが容易にできる。

（変形例）
実施形態で示した押圧用枠体１１〜１４、５１〜５３の分割数は一例であり、シールド掘進機１の外径の大きさ、土圧ＭＰの大きさなどに応じて分割数を決定すればよく、上記実施形態における押圧用枠体１１〜１４、５１〜５３の分割数は一例で上記実施形態に限定されるものではない。

また、実施形態で示したガイド片３２，３３及びガイド片３７，３８は、各周方向拡縮機構３０Ａ，３０Ｂに２本を並設しているが、１本としてもよい。

また、実施形態で示した第２ガイド片３３，３８を第１ガイド片３２，３７と同様の板状部材により形成し、その外面に第１ガイド片３２，３７の先端を接触させるように構成してもよい。

また、実施形態は一例を示しており、上記した実施形態における構成を組み合わせることも可能であり、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の構成を変更してもよく、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

１ シールド掘進機
２ 本体
５ シールドジャッキ
６ エレクタ装置
７ 後部作業デッキ
１０ 形状保持装置
１１ 上部押圧用枠体
１２ 側部押圧用枠体
１３ 側部押圧用枠体
１４ 下部押圧用枠体
１６ ライニング材
１７ ライニング材
２０ 伸縮ロッド（上部押圧用拡縮機構）
２１ 径方向アクチュエータ
２９ 上部押圧用拡縮機構
３０ 周方向拡縮機構
３０Ａ 上部周方向拡縮機構
３０Ｂ 下部周方向拡縮機構
３１ 周方向アクチュエータ
３２，３３ ガイド片（ガイド）
３６ 周方向アクチュエータ
３７，３８ ガイド片（ガイド）
４０ 軸方向移動機構
５０ 形状保持装置
５１ 上部押圧用枠体
５２ 側部押圧用枠体
５３ 側部押圧用枠体
６０ 伸縮ロッド（上部押圧用拡縮機構）
６１ 下部フレーム
６２ 径方向アクチュエータ
６４ 補強部材
６５ ヒンジ
６６ 拡縮アクチュエータ
６７ 保持部材
６９ 上部押圧用拡縮機構
７０ 周方向拡縮機構
７１ 周方向アクチュエータ
８０ 軸方向移動機構
Ｇ１、Ｇ２ 間隙

Claims (6)

1. シールド掘進機の本体の後部でエレクタ装置によって組み立てられたセグメントの円形形状を保持する形状保持装置であって、
   組み立てられた前記セグメントを内側から押圧するように周方向に配置された複数の押圧用枠体を備え、
   複数の前記押圧用枠体は、少なくとも、上部の前記セグメントに接触又は離間させられる上部押圧用枠体と、前記上部押圧用枠体に隣接して側部の前記セグメントに接触又は離間させられる側部押圧用枠体と、を有し、
   前記側部押圧用枠体は、下部が形状保持装置の構成に揺動可能に支持され、
   前記上部押圧用枠体を前記本体の後部構造体に反力を支持して上部の前記セグメントに向けて進退させる上部押圧用拡縮機構と、
   前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間に配置され、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる周方向拡縮機構と、を備えている、
   ことを特徴とするセグメントの形状保持装置。
2. 前記周方向拡縮機構は、少なくとも、前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との間隙を拡縮させるアクチュエータと、前記アクチュエータの伸縮時に前記上部押圧用枠体と前記側部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容し径方向内向きの移動は制限するガイドと、を備えている、
   請求項１に記載のセグメントの形状保持装置。
3. 複数の前記押圧用枠体は、下部の前記セグメントに接触又は離間させられる下部押圧用枠体をさらに備え、
   前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との間に、これらの前記押圧用枠体の間隙を拡縮させて複数の前記押圧用枠体による外周寸法を拡縮させる下部周方向拡縮機構を備えている、
   請求項１又は２に記載のセグメントの形状保持装置。
4. 前記下部周方向拡縮機構は、前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との間隙を拡縮させるアクチュエータと、前記アクチュエータの伸縮時に前記側部押圧用枠体と前記下部押圧用枠体との相対的な周方向の移動は許容し径方向の移動は制限するガイドと、を備えている、
   請求項３に記載のセグメントの形状保持装置。
5. 少なくとも前記上部押圧用枠体は、前記セグメントとの接触面に摩擦係数の大きいライニング材を具備し、前記側部押圧用枠体は、前記セグメントとの接触面に摩擦係数の小さいライニング材を具備している、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のセグメントの形状保持装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセグメントの形状保持装置を備えている、
   ことを特徴とするシールド掘進機。

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