JP2003269099A

JP2003269099A - Ｐｃ鋼材供給装置、ｐｃ鋼材供給緊張装置及びｐｃ鋼材供給システム

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Publication number: JP2003269099A
Application number: JP2002067415A
Authority: JP
Inventors: Takashi Minami; 敬南; Kazunari Kawai; 一成川合; Norio Mitani; 典夫三谷; Kunihiro Nagamori; 邦博永森; Shunsuke Shirai; 俊輔白井; Masaki Tanaka; 正樹田中; Kyoji Takemura; 恭二竹村; Masashi Kaneko; 正士金子
Original assignee: Kajima Corp; Komatsu Ltd; Sumitomo Construction Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Komatsu Ltd; Sumitomo Construction Co Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP3947773B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールドトンネル覆工体にプレストレスを与え
るＰＣ鋼材の供給装置、ＰＣ鋼材供給緊張装置及びＰＣ
鋼材供給システムを提供する。【解決手段】３次元的に位置決め制御できる双腕マニュ
プレータ２５のそれぞれの先端にＰＣ鋼材６の供給機構
３０、緊張機構３５を搭載し、供給機構３０でセグメン
ト３の挿入穴３ａに挿入したＰＣ鋼材６の先端に締結具
を取付けると供に、緊張機構３５によりＰＣ鋼材６の他
端を引っ張り出すことによりＰＣ鋼材６に緊張を付加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセグメント
をトンネルの周方向及び軸線方向に組み立てて構築され
るシールドトンネル覆工体にプレストレスを与えるＰＣ
鋼材供給装置、ＰＣ鋼材供給緊張装置及びＰＣ鋼材供給
システムに関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、シールドトンネルの覆工体は、工
場で製造され円弧状に湾曲した複数のセグメントを坑内
で一体に組立てることにより構築されている。組立てら
れたセグメントはトンネルの内外周面に作用する土圧や
水圧等の圧力に耐え得るように強固に一体化される必要
があり、セグメントの周方向に対して、場合によっては
軸方向へもプレストレスを与えるためにＰＣ鋼材を挿入
する方法が行われている。覆工体のセグメントは、隣り
合う他のセグメントの端面同士が突き合わされるように
して組立てられ、後方の組立てが完了したセグメント組
立体と軸線方向に端面を突き合わせて連続するように配
置される。これらのセグメントには、周方向にダクトが
設けられており、セグメントが新たにリング状に組立て
られると、上記ダクトにＰＣ鋼材を挿入し、緊張力が付
加される。

【０００３】トンネルの軸線方向に対しても、連続する
セグメント間を連続するようにダクトが設けられている
セグメントにおいては、同ダクトにＰＣ鋼材を挿入して
軸方向の緊張力が付加される。このようにして、セグメ
ントの周方向に対して、場合によっては軸方向に対して
もプレストレスを与えるためにＰＣ鋼材が導入され、組
立てられたセグメントは一体となり、連続した部材のよ
うになって、セグメント間の結合強度を増すことができ
る。

【０００４】従来においては、ＰＣ鋼材の挿入、締結作
業は作業員が手作業にて行っており、挿入されたＰＣ鋼
材に対してはジャッキにて緊張力を付加していた。ま
た、緊張線材の挿入装置としては、特開２０００−１４
５３９６号公報においてリングケーブル挿入装置が提案
されている。

【０００５】このリングケーブル挿入装置は、図２０に
示すように構築済みのトンネルの内壁に沿って設けたス
ライド架台４０に緊張線材４１を挿通して長手方向に送
る中空油圧ジャッキ４２を取付け、地上においた線材コ
イル架台４３から引き出した緊張線材４１を竪穴４４よ
り同中空油圧ジャッキ４２にガイドローラ４５を介して
供給する。同中空油圧ジャッキ４２により送り出された
緊張線材４１をガイド管４６によってセグメント４７の
挿入孔へ案内する。ガイド管接続部４８を介して同挿入
孔からセグメント４７の円周方向に配したダクト４９内
を挿通するように緊張線材４１を挿入し、ダクト４９の
反対側の出口から緊張線材４１を出すことができる装置
である。ダクト４９内に挿通された緊張線材４１の先端
がダクト４９の別の出口から出てきた後は、従来行われ
ていたと同様に作業員によって締結作業、及びジャッキ
を用いた緊張作業が行われる。

【０００６】このリングケーブル挿入装置では、ガイド
管４６からセグメント４７の挿入孔へ緊張線材４１を挿
入させるために、挿入の度毎にガイド管接続部４８をセ
ットしてセグメント４７の挿入孔とガイド管４６とを接
続させておかなければならず、緊張線材４１の挿入が自
動化されているとは言えなかった。

【０００７】一般にＰＣ鋼材の剛性は高く保たれている
ため、ダクトへの入口である挿入孔にＰＣ鋼材を挿入す
る時にＰＣ鋼材の先端部と挿入孔との間で摩擦抵抗が大
きく働く、また径の大きなトンネルの周方向にわたって
ＰＣ鋼材を挿入するときには、重量的にも重くなり挿入
に大きな負担がかかった。更に、ＰＣ鋼材が跳ねたりす
るなど、ＰＣ鋼材の挿入は非常に危険な作業となってお
り、特に、セグメントのＰＣ鋼材挿入孔は、周方向ある
いは軸方向に対して傾斜した孔となっているため、ＰＣ
鋼材挿入孔に対してＰＣ鋼材の先端を位置合わせするこ
とは大変な作業となっている。

【０００８】また、ジャッキによる緊張作業のためにＰ
Ｃ鋼材の端部をジャッキに把持させる作業を人手にて行
うときには、ジャッキの把持部とＰＣ鋼材の端部との位
置合わせに多大な時間を要するばかりか、ＰＣ鋼材が跳
ねることによって怪我等をする危険性があり、ＰＣ鋼材
の取扱いには様々な困難を伴なった。

【０００９】このため、ＰＣ鋼材の挿入作業及び緊張作
業を安全かつ効率的に行うためＰＣ鋼材の挿入及び緊張
作業の自動化が望まれていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、シールド
トンネル覆工体に対してＰＣ鋼材を挿入することができ
るＰＣ鋼材供給装置、ＰＣ鋼材の挿入と挿入したＰＣ鋼
材に対してプレストレスを与えることができるＰＣ鋼材
供給緊張装置及びＰＣ鋼材供給システムを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の事項
を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成
される。

【００１２】即ち、請求項１に係わる発明は、複数のセ
グメントを用いプレストレスが与えられるシールドトン
ネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設
置したデッキ上に、先端が３次元的に移動可能なマニュ
プレータを配し、同マニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送
り出す供給機構を備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材
供給装置にある。

【００１３】この発明では、セグメントの挿入孔にＰＣ
鋼材を挿入する供給機構を３次元的に移動可能なマニュ
プレータ先端に搭載したので、供給機構の供給口とセグ
メントの挿入孔との位置合わせをＰＣ鋼材供給装置によ
って確実に行うことができ、同位置合わせ後に供給機構
によってＰＣ鋼材をセグメント内に挿入することができ
る。このため、ＰＣ鋼材のセグメントへの挿入作業を安
全にかつ確実に行うことができる。これによって、セグ
メントの挿入孔が周方向の挿入孔である場合でも、軸方
向の挿入孔である場合でも対応することができる。

【００１４】また、マニュプレータはトンネル内を移動
可能なデッキ上に配しているため、デッキを移動させる
ことによってマニュプレータの移動可能範囲を超えた範
囲ににまでわたって供給機構を移動させることができ、
所望の位置にあるセグメントの挿入孔にも対応すること
ができる。

【００１５】更には、新たなセグメントを組立てる際に
セグメント供給装置との干渉を避ける位置に供給機構を
移動させることができる。

【００１６】請求項２に係わる発明は、請求項１の事項
に加えて、デッキは、旋回リングを備え、同旋回リング
に前記マニュプレータが配されてなる事項を限定したＰ
Ｃ鋼材供給装置にある。

【００１７】この発明では、マニュプレータが旋回リン
グに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位
置にマニュプレータを移動させることができる。このた
めセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったと
しても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させ
ることができ、また、新たなセグメントを組立てる際に
セグメント供給装置との干渉を避ける位置にマニュプレ
ータを移動させることができる。

【００１８】請求項３に係わる発明は、請求項１又は２
の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真
円保持装置に配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給
装置にある。

【００１９】この発明では、シールドトンネル覆工体の
真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキや
マニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単
に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御
が簡単に行うことができる。

【００２０】請求項４に係わる発明は、複数のセグメン
トを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆
工体において、トンネル内において移動可能に設置した
デッキ上に、先端が３次元的に移動可能な双腕マニュプ
レータを配し、一方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材を
送り出す供給機構を備え、他方のマニュプレータ先端に
ＰＣ鋼材の緊張機構を備えてなることを特徴とするＰＣ
鋼材供給緊張装置にある。

【００２１】この発明では、マニュプレータとして２本
一対の双腕マニュプレータを用い、一方のマニュプレー
タの先端にはＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備え、他方
のマニュプレータの先端にはＰＣ鋼材の緊張機構を備え
ることによって、供給機構から挿入したＰＣ鋼材の先端
がセグメントから出てきたら、同ＰＣ鋼材の先端をアン
カープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を
用いてセグメントに締結し、その後、緊張機構を用いて
ＰＣ鋼材の他端側からＰＣ鋼材に対して緊張を与えるこ
とができる。緊張機構によりＰＣ鋼材に対して緊張を与
えるのに、供給機構から挿入したＰＣ鋼材の先端を把持
して緊張を与えることもできる。このときには、ＰＣ鋼
材に対して緊張を与える前にＰＣ鋼材を挿入した挿入孔
側のＰＣ鋼材の端部に対してアンカープレート、クサ
ビ、メスコーン及びオスコーン等を用いてセグメントに
対して締結させておく必要がある。

【００２２】これによって、ＰＣ鋼材の挿入と緊張とを
機械により行わせることができ、安全かつ確実に行うこ
とができる。

【００２３】請求項５に係わる発明は、請求項４の事項
に加えて、デッキは旋回リングを備え、同旋回リングに
前記双腕マニュプレータが配されてなる事項を限定した
ＰＣ鋼材供給緊張装置にある。

【００２４】この発明では、マニュプレータが旋回リン
グに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位
置にマニュプレータを移動させることができる。このた
めセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったと
しても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させ
ることができ、また、緊張機構を前記挿入孔に対応した
位置へも、あるいは挿入されたＰＣ鋼材がセグメントか
ら出てきた孔に対応した位置へも移動させることができ
る。しかも、その際には、供給機構を搭載したマニュプ
レータを前もって緊張機構を搭載したマニュプレータと
の干渉を避ける位置に退避させておくことができる。更
に、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装
置との干渉を避ける位置にそれぞれのマニュプレータを
移動させることができる。

【００２５】また、旋回リングを２基設け、それぞれの
旋回リングにマニュプレータを搭載し、各マニュプレー
タのそれぞれに供給機構と緊張機構とを搭載することも
できる。このように２基の旋回リングを用いると、各マ
ニュプレータを独立して旋回駆動させることができる。

【００２６】請求項６に係わる発明は、請求項４又は５
の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真
円保持装置に配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給
装置にある。

【００２７】この発明では、シールドトンネル覆工体の
真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキや
マニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単
に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御
が簡単に行うことができる。

【００２８】請求項７に係わる発明は、請求項１記載の
ＰＣ鋼材供給装置又は前記請求項４記載のＰＣ鋼材供給
緊張装置に加え、ＰＣ鋼材供給ドラムの載置部に備えた
ＰＣ鋼材送り出し機構及び切断機構と、同切断機構と前
記供給機構間に、セグメントへの挿入長である定尺のＰ
Ｃ鋼材を貯留する貯留部とを備えてなることを特徴とす
るＰＣ鋼材供給システムにある。

【００２９】この発明は、請求項１記載のＰＣ鋼材供給
装置又は請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置にＰＣ鋼
材を供給するＰＣ鋼材供給システムであって、ＰＣ鋼材
供給ドラムの載置部にはＰＣ鋼材送り出し機構と切断機
構とを備えており、請求項１又は４における供給機構に
対して連続したＰＣ鋼材を供給することなく、前記切断
機構で切断した定尺のＰＣ鋼材を前もって貯留部に準備
しておき、同貯留部から定尺のＰＣ鋼材を前記供給機構
へ送出させることができる。定尺としてのＰＣ鋼材６の
長さは、ＰＣ鋼材６を覆工体のセグメント３に挿入して
周回させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるい
は、覆工体の軸方向にＰＣ鋼材を挿入し、その後締結作
業を行うに必要な長さとすることができる。

【００３０】このため、ＰＣ鋼材をセグメントの挿入孔
に挿入後、緊張、締結作業中に次に挿入するＰＣ鋼材を
定尺に切断して貯留部に準備しておくことができ、作業
時間の短縮を図ることができる。

【００３１】請求項８に係わる発明は、請求項７の事項
に加えて、貯留部は供給機構へＰＣ鋼材を送出機構又は
貯留部に送入する送り機構の少なくとも１つを備えてな
る事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。

【００３２】この発明では、貯留部に送り機構を備えて
いることによって、請求項１又は４における供給機構に
ＰＣ鋼材を貯留部から自動的に送出すことや貯留部にＰ
Ｃ鋼材を送入させることができる。また、同送り機構と
供給機構間にはＰＣ鋼材をガイドするガイド部を設ける
ことにより、送り機構から送出されたＰＣ鋼材を確実に
供給機構へ挿入することができ、また、送り機構により
ＰＣ鋼材を貯留部に送入することができるようになる。

【００３３】請求項９に係わる発明は、請求項７又は８
の事項に加えて、貯留部は旋回リングに配した螺旋状の
パイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径
である事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。

【００３４】この発明では、貯留部として螺旋状の径を
旋回リングと略同径とした螺旋状のパイプを用いている
ため、貯蔵スペースとしてトンネルの長手方向に対して
短く設置することができる。また、旋回リングの旋回動
に連動して螺旋状パイプを回動させれば、常に螺旋状パ
イプの取り出し口と供給機構への導入口とを対応させる
ことができる。

【００３５】また、２基の旋回リングを用いた場合に
は、供給機構を搭載したマニュプレータを取り付けた旋
回リングと螺旋状パイプとを連動させることによって、
常に螺旋状パイプの取り出し口と供給機構への導入口と
を対応させることができる。

【００３６】請求項１０に係わる発明は、請求項７又は
８の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のＰＣ鋼材を独
立して並行に貯留する貯留部を備えてなる事項を限定し
たＰＣ鋼材供給システムにある。

【００３７】この発明では、シールドトンネル覆工体に
対して複数のＰＣ鋼材を挿入する場合に、定尺のＰＣ鋼
材を必要な本数だけ前もって貯留部に貯蔵しておくこと
ができる。また、貯留部からＰＣ鋼材を供給機構へ供給
している間に、並列した別の貯留部へＰＣ鋼材供給ドラ
ムから定尺したＰＣ鋼材を次の供給準備のために貯留さ
せることもできる。貯留部が複数並列して配置している
場合には、貯留部に備えた送り機構は貯留部の並列方向
へ往復動自在かつ各貯留箇所のＰＣ鋼材に対して位置決
め自在に構成する必要がある。あるいは、並列した複数
の貯留部を並列方向に往復動自在かつ送出し機構あるい
は送り機構に対して位置決め自在に構成する必要があ
る。

【００３８】請求項１１に係わる発明は、請求項７又は
８の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のＰＣ鋼材を独
立して並行に貯留する第１貯留部と、同第１貯留部の下
流側に連続して、旋回リングに配した螺旋状のパイプで
あって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である第
２貯留部とを備えた事項を限定したＰＣ鋼材供給システ
ムにある。

【００３９】この発明では、複数の並列した第１貯留部
には前もって必要な本数だけＰＣ鋼材を貯留させておく
ことができ、第１貯留部からは旋回リングに配した螺旋
状のパイプである第２貯留部に対して供給機構へ供給す
べきＰＣ鋼材を供給しておくことができる。このためＰ
Ｃ鋼材を定尺に切断する工程と供給機構へ供給するため
の準備工程とを独立して行うことができる。

【００４０】また、第１貯留部に備えた送り機構は第１
貯留部の並列方向へ往復動自在かつ第１貯留部の各貯留
箇所のＰＣ鋼材に対して位置決め自在に構成する必要が
ある。あるいは、第１貯留部を並列方向に往復動自在か
つ第２貯留部の送り機構あるいはＰＣ鋼材供給ドラムの
載置部に設けた送出し機構に対して位置決め自在に構成
する必要がある。

【００４１】

【発明の実施形態】以下、本発明の好適な実施の形態に
ついて添付図面を参照しながら具体的に説明する。

【００４２】図１は、図示せぬトンネル掘削機の後方に
おける本発明のＰＣ鋼材供給システムを使用するセグメ
ントを用いたシールドトンネル覆工体の説明概念図であ
る。

【００４３】図１において左方向では、図示せぬトンネ
ル掘削機が配されトンネルの掘削作業が行われる。同ト
ンネル掘削機の後方では図示せぬ自動組立機（エレク
タ）を使用してセグメント３をリング状に組立て、リン
グ状に組立てられたセグメントに対してＰＣ鋼材６を挿
入し、その後緊張してプレストレスを与えている。これ
を繰返しながら接続前進してシールドトンネル覆工体が
構築されている。

【００４４】ＰＣ鋼材供給ドラム１を載置部としての台
車２上に載置しており、同台車２はトンネル内に配設し
たレール上を移動することができる。台車２上には延線
ボールによるＰＣ鋼材送り出し機構４及び切断機構５が
備えられている。延線ボールとしては、図９に示すよう
なローラ４ａ、４ｂ間にＰＣ鋼材６を把持して送出する
機構となっている。ＰＣ鋼材の送り出し機構４は延線ボ
ールに限るものではなく、中空シリンダを用いた送り機
構、ウォムネジを用いた送り機構などの公知の送り機構
を用いることができる。また、切断機構５としては、図
１０に示すようにカッタ５ａをＰＣ鋼材の軸線に直交す
る方向へ移動させて切断するもの、シェアリングによる
切断などの公知の切断機構を用いることができる。さら
に、切断機構５に図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように
ＰＣ鋼材６の被覆部を周回したり、ＰＣ鋼材６の軸線に
直交する方向に移動することにより切れ目を入れるカッ
タ５ｂ、５ｃを配することができる。ＰＣ鋼材の被覆部
に切れ目を入れるカッタ５ｂ、５ｃを用いることによっ
て、ＰＣ鋼材のセグメントへの挿入端部に鋼製キャップ
を取付けたり、セグメントに対して締結を行うためのア
ンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等
を取付けたりするときにＰＣ鋼材から被覆部を取り除く
上で便利となる。

【００４５】ＰＣ鋼材供給ドラム１から捲き戻されるＰ
Ｃ鋼材６は、ＰＣ鋼材送り出し機構４から所定長さ送出
され複数のフレキシブルチューブ７ａが並列して配され
ている第１貯留部７に順次導入される。所定長さ送り出
されたＰＣ鋼材６は、切断機構５により切断される。ま
た、必要によっては、切れ目を入れるカッタ５ｂを用い
て切断されたＰＣ鋼材６の両端部近傍に被覆部に対して
切れ目を形成しておく。ＰＣ鋼材６を切断する所定長
は、ＰＣ鋼材６を覆工体のセグメント３に挿入して周回
させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるいは、
覆工体の軸方向にＰＣ鋼材６を挿入するに必要な長さと
することができる。また、軸方向に挿入するＰＣ鋼材６
の長さが、覆工体を周回する長さより短い時には、軸方
向に挿入するＰＣ鋼材６を貯留するフレキシブルチュー
ブ７ａの途中に延線ボール等の送り機構を複数設けてお
くことにより、第１貯留部７から次の工程への送出しを
行うことができる。

【００４６】また、第１貯留部７に複数のＰＣ鋼材６を
貯留させるため、台車２に配置した送り機構４及び切断
機構５には、並列した複数のフレキシブルチューブ７ａ
に対して位置決めができるようスライド機構を備えてい
る。送り機構４及び切断機構５にスライド機構を備える
代わりに、複数のフレキシブルチューブ７ａの挿入口と
送り機構４の送出し部との位置決めが行えるように第１
貯留部７をスライドさせる機構、あるいは第１貯留部７
の挿入口と送り機構４及び切断機構５の送出し部間に各
並列したフレキシブルチューブ７ａのそれぞれの挿入口
を選択的に連結する可動性の案内ガイドなどを備えるこ
ともできる。

【００４７】なお、第１貯留部７は複数のＰＣ鋼材を貯
留させているが単一のＰＣ鋼材を貯留させることができ
るものでもある。また、第１貯留部７には並列した複数
のフレキシブルチューブ７ａが用いられているが、ＰＣ
鋼材を貯留するのはフレキシブルチューブに限定される
ものではなく、ＰＣ鋼材を貯留および案内することの出
来るものであれば、それを用いることができる。

【００４８】第１貯留部７として移動台車１０にパイプ
等で形成されたＰＣ鋼材ガイド７ｂを配置し、同ＰＣ鋼
材ガイド７ｂの前後端にフレキシチューブ７ａを接続す
ることもできる。この場合、シールドの運転時に移動台
車１０を移動させてもフレキシブルチューブ７ａにて移
動台車１０の移動変化に対応することができる。

【００４９】第１貯留部７に貯留されたＰＣ鋼材６は、
第１貯留部７に設けた送り機構８によって第２貯留部９
へ送出される。送り機構８は、台車２に配置したＰＣ鋼
材送出し機構４と同様に複数のフレキシブルチューブ７
ａに対して位置決めが行えるようにスライド機構、又は
必要に応じて送り機構８とＰＣ鋼材６の端部とを当接さ
せるための移動機構を備えることができる。

【００５０】第２貯留部９は、マニュプレータ保持装置
１５に回転駆動自在に取付けられた旋回リング１６の外
径と同径の螺旋状径とした螺旋状のパイプ１７により構
成されており、同螺旋状のパイプ１７は旋回リング１６
とともに一体回転できるよう旋回ベアリング１８を介し
てマニュプレータ保持装置１５に取付けられている。な
お、螺旋状パイプ１７の内面には、低摩擦材やローラな
どが用いられており、パイプ内面の摩擦抵抗を低減させ
る機能を有している。

【００５１】また、旋回リング１６は、図示せぬトンネ
ル掘削機の後部に配した張出デッキ１９の外径を覆う状
態で配されている。

【００５２】なお、図１２、図１３に示すように２基の
旋回リング１６ａ、１６ｂを用い場合には、供給機構３
０を搭載したマニュプレータ２５ａを取り付けた旋回リ
ング１６ａと前記螺旋状のパイプ１７とが一体回転でき
るようすると共に、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂは
旋回ベアリング１８を介してマニュプレータ保持装置１
５に取付けられている。更に、２基の旋回リング１６
ａ、１６ｂは、図示せぬトンネル掘削機の後部に配した
張出デッキ１９の外径を覆う状態で配されている。

【００５３】第１貯留部７又は第２貯留部９の一方のみ
を用いてＰＣ鋼材供給ドラム１と供給機構３０間に配す
ることもできる。

【００５４】マニュプレータ保持装置１５としては、マ
ニュプレータ保持装置１５として独立して設置すること
も、シールドトンネル覆工体Ａの真円保持装置２０を利
用することも、前記張出デッキ１９を利用することもで
きる。また、第２貯留部９にも図示せぬ送り機構が設け
られている。

【００５５】第１貯留部７及び第２貯留部９に設けた送
り機構は、各貯留部の入口側に設けることも出口側に設
けることもできる。同送り機構によってＰＣ鋼材６を各
貯留部へ送入したり、各貯留部からＰＣ鋼材６を送出し
たりすることができる位置に送り機構を配置する必要が
ある。必要に応じて、各貯留部の入口側又は出口側に対
して送り機構は位置決め自在に配置することができる。

【００５６】図２に示すように、旋回リング１６には先
端部が３次元方向へ移動可能な双腕マニュプレータ２５
が取付けられており、一方のマニュプレータ２５ａの先
端にはＰＣ鋼材６をセグメント３の挿入孔３ａに挿入す
る供給機構３０が搭載され、他方のマニュプレータ２５
ｂの先端にはセグメント３の挿入孔３ａに挿入したＰＣ
鋼材６に緊張を付加する緊張機構３５が搭載されてい
る。また、図１２、図１３に示すように、双腕マニュプ
レータ２５を取付ける旋回リング１６ａ、１６ｂを２基
設け、それぞれの旋回リング１６ａ、１６ｂに１本づつ
マニュプレータ２５ａ、２５ｂを搭載することで、それ
ぞれのマニュプレータ２５ａ、２５ｂを各旋回リング１
６ａ、１６ｂによって独立に旋回操作する機能を持たせ
ることができる。各マニュプレータ２５ａ、２５ｂ先端
の位置制御及び供給機構３０の駆動制御、緊張機構３５
の緊張制御等は図示せぬ制御装置によりそれぞれの制御
が行われる。

【００５７】図３に示すように供給機構３０には延線ボ
ール３１が配され第２貯留部９から送出されたＰＣ鋼材
６をセグメント３の挿入孔３ａから挿入する。供給機構
３０の送出し機構としては延線ボール３１を用いている
が、延線ボール３１に限らずＰＣ鋼材６をセグメント３
の送入孔３ａに挿入することができるものであれば、例
えば中空油圧シリンダー等の送出し機構を用いることが
できる。

【００５８】緊張機構３５としては、ツインジャッキが
用いられているが、ツインジャッキに限定されることな
く、ＰＣ鋼材６に対して緊張を与えることができるもの
ならばそれを使用することができる。

【００５９】図１に示すように、マニュプレータ２５
ａ、２５ｂは、旋回リング１６からトンネルの軸線方向
に張り出したデッキ２６上をトンネルの軸線方向（図１
の左右方向）に摺動自在な可動台２７に取付けられてい
る。図３に示すように、マニュプレータ２５ａ、２５ｂ
は、可動台２７に回動自在に枢支されたリンク部材２
８、２８′、リンク部材２８、２８′の他端に同リンク
部材２８、２８′の回動方向と同方向に回動自在に枢支
された第１部材２９ａ、２９ａ′、同第１部材２９ａ、
２９ａ′に対して上下動自在に設けられた第２部材２９
ｂ、２９ｂ′、同第２部材２９ｂ、２９ｂ′に対してリ
ンク部材２８、２８′の回動軸と直交する軸周りに回動
自在に設けられた第３部材２９ｃ、２９ｃ′、第３部材
２９ｃ、２９ｃ′に対して同第３部材２９ｃ、２９ｃ′
の回動軸と直交する軸周りに回動する第４部材２９ｄ、
２９ｄ′とにより構成されている。これにより第４部材
２９ｄ、２９ｄ′の先端は３次元的に自由に位置決め制
御することができる。

【００６０】第４部材２９ｄ、２９ｄ′の先端には、第
４部材２９ｄ、２９ｄ′に対して回動自在に供給機構３
０または緊張機構３５が搭載されている。又、緊張機構
３５は第４部材２９ｄ′に対して微少往復動自在に摺動
できるよう構成されている。供給機構３０と第２貯留部
９間にはフレキシブルチューブ３６等によりＰＣ鋼材６
がガイドされている。

【００６１】図１６には、セグメント３の平面図を示し
ている。セグメント３内にはＰＣ鋼材６が挿通するダク
ト３ｂが設けられており、ＰＣ鋼材６を挿入するセグメ
ント６にはダクト３ｂのほかに切り欠き３ｃが設けら
れ、そこにＰＣ鋼材の挿入孔３ａ、３ａが形成されてい
る。挿入孔３ａの一方はＰＣ鋼材を挿入する孔として用
いられ、他方の挿入孔３ａはセグメント３に挿入された
ＰＣ鋼材６の先端部の取出し孔として用いられる。挿入
孔３ａとしては、図１６に示すように挿入口３ａとＰＣ
鋼材６の取出し孔としての挿入孔３ａとが背中合わせに
配されているもの、図１８のように挿入孔３ａがトンネ
ルの軸方向に対して異なる位置に配されているもの、こ
の場合にはＰＣ鋼材６は覆工体に対して螺旋状に挿通さ
れることになっている、あるいは図１９に示すように挿
入側と取出し側の挿入孔３ａとが切り欠き３ｃを挟んで
対峙しているものなど種々の形状がある。

【００６２】次に、供給機構３０を用いてのセグメント
の挿入孔３ａにＰＣ鋼材６を挿入及び緊張機構３５を用
いてのＰＣ鋼材への緊張の付加について、図３〜図６を
用いて説明する。

【００６３】なお、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂを
用いた場合については、図１４及び図１５に供給機構３
０によるＰＣ鋼材６の挿入状態及び緊張機構３５による
ＰＣ鋼材６の緊張状態を示している。旋回リングが２基
の場合でも、供給機構３０、緊張機構３５の作動は、旋
回リング１６が１基の場合と同様なので旋回リングが１
基の場合と相違するものについて説明を行うことにす
る。

【００６４】図３に示すように、第２貯留部９から送出
されたＰＣ鋼材６はフレキシブルチューブ３６にガイド
されて、マニュプレータ２５ａの先端に搭載された供給
機構３０へ導入される。マニュプレータ２５ａにより供
給機構３０の位置制御が行われ、供給機構３０と挿入孔
３ａとの位置合わせが行われると、延線ボール３１の駆
動によりＰＣ鋼材６は挿入孔３ａからダクト３ｂ内に挿
通される。覆工体内を周回したＰＣ鋼材６の先端は、出
口側として使われる挿入孔３ａから出てくる。出てきた
ＰＣ鋼材６の先端にアンカープレート、クサビ、メスコ
ーン及びオスコーン等の締結材を用いてセグメントと締
結する。図１７に示すものはセグメント３に一体的に埋
め込まれるＸ字型に形成した定着具３７を示しており、
クサビ３８を用いてＰＣ鋼材６と定着具３７とを締結し
ている状態を示している。

【００６５】なお、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂを
用い、それぞれの旋回リング１６ａ、１６ｂにマニュプ
レータ２５ａ、２５ｂを搭載した場合でも、図１４に示
すように旋回リング１６が１基の場合と同様にマニュプ
レータ２５ａの先端に搭載した供給機構３０によってＰ
Ｃ鋼材６を挿入孔３ａに挿入することができる。またこ
のときマニュプレータ２５ｂに搭載した緊張機構３５を
供給機構３０の作動位置から退避させる動作を、マニュ
プレータ２５ｂの動作以外にも旋回リング１６ｂの回動
により行うことができる。

【００６６】セグメント３内に挿入したＰＣ鋼材６の先
端を締結した後、図４に示すようにマニュプレータ２５
ａが挿入位置から退避し、代わってマニュプレータ２５
ｂに搭載した緊張機構３５を挿入孔３ａに対して位置決
めする。この間に第１貯留部７から第２貯留部９へ送り
込まれた次に挿入されるＰＣ鋼材を、第２貯留部から送
出して供給機構３０に導入しておく。なお、この実施例
では、ＰＣ鋼材６の挿入孔３ａは緊張機構３５により緊
張させるためにＰＣ鋼材６を引張り出す孔として利用し
ているが、ＰＣ鋼材６の挿入孔と緊張機構３５により引
張り出す孔とを別の孔で行うこともできる。

【００６７】ＰＣ鋼材に対して位置決めされた緊張機構
３５により、一端が締結材により締結されているＰＣ鋼
材６の端部を把持し、ジャッキ機構等を用いて引き出し
（図５参照）ＰＣ鋼材６のたるみを取る。その後、図６
に示すように再度、緊張機構３５を挿入孔３ａ側に移動
し、ＰＣ鋼材に対してジャッキ機構を用いて緊張を付加
する。所定の緊張の付加を与えたＰＣ鋼材に対して締結
材を取付ける。

【００６８】なお、旋回リングが２基の場合には、マニ
ュプレータ２５ａに搭載した供給機構３０を緊張機構３
５の作動位置から退避させる動作を、マニュプレータ２
５ｂの動作以外にも旋回リング１６ｂの回動により行う
ことができる。また、必要に応じて、供給機構３０を次
にＰＣ鋼材６の挿入位置である挿入孔３ａの場所に旋回
リング１６ａを用いて移動させておくこともできる。更
には、次に行う挿入孔３ａに対してＰＣ鋼材６の挿入作
業を行っておくこともできる。

【００６９】セグメント３に挿入するＰＣ鋼材をその必
要数挿入し終えるまで、ＰＣ鋼材の挿入、緊張及び締結
の上述の工程を繰り返す。

【００７０】図７、８に示すように複数本のＰＣ鋼材６
を覆工体に挿入する場合には、ＰＣ鋼材６の挿入孔３ａ
を周回上の複数の位置に配することが望ましい。周回方
向におけるマニュプレータ２５ａ、２５ｂの位置合わせ
は、旋回リング１６により行い、マニュプレータ２５
ａ、２５ｂでは挿入孔３ａに対する位置決めを行うこと
が望ましい。

【００７１】また、旋回リング１６およびマニュプレー
タ２５ａ、２５ｂが移動可能なためエレクタによるセグ
メントの組立て時にエレクタ等と干渉しない位置に退避
させておくことができる。

【００７２】上記説明では、ＰＣ鋼材を覆工体の周方向
に挿入、緊張、締結を本発明により行うことを説明した
が、覆工体の軸方向に対してもＰＣ鋼材の挿入、緊張、
締結を本発明により行うこともできる。この場合には、
軸方向に形成された切り欠きにおける挿入孔からマニュ
プレータ２５ａに搭載された供給機構３０を用いてＰＣ
鋼材を挿入することができる。また、セグメントから出
てきたＰＣ鋼材に対して締結作業を行うと共に、ＰＣ鋼
材の挿入孔から突出しているＰＣ鋼材の端部を緊張機構
３５により把持して、ＰＣ鋼材に緊張を付加することが
できる。

【００７３】本発明においては、供給機構と緊張機構と
を常に一緒に用いてＰＣ鋼材供給緊張装置として用いる
以外にも供給機構を単独で用いて、ＰＣ鋼材供給装置と
して用いることができる。また、マニュプレータの構成
として上記において説明したが、マニュプレータの構成
は上記説明したものに限定されるものではなく、マニュ
プレータの先端が３次元的に位置制御できるものであ
り、マニュプレータ先端に搭載した供給機構及び緊張機
構がその機能を作動させることができるものならばその
マニュプレータの構成を用いることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するトンネルの断面図で
ある。

【図２】ＰＣ鋼材供給緊張装置の正面図である。

【図３】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その１。

【図４】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その２。

【図５】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その３。

【図６】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その４。

【図７】覆工体の断面図である。

【図８】覆工体の平面展開図である。

【図９】第１貯留部と送り機構を示す概略図である。

【図１０】ＰＣ鋼材の切断機構と第１貯留部とを示す概
略図である。

【図１１】被覆部切断機構を示す図である。

【図１２】２基の旋回リングを用いたトンネルの一部断
面図である。

【図１３】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張
装置の正面図である。

【図１４】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張
装置の作動図その１。

【図１５】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張
装置の作動図その２。

【図１６】セグメントにおける切り欠き、挿入孔及びダ
クトを示す図である。

【図１７】定着具を示す図である。

【図１８】挿入孔の配置関係を示す図である。

【図１９】挿入孔の別の配置関係を示す図である。

【図２０】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ＰＣ鋼材供給ドラム２載置部としての台車３セグメント３ａ挿入孔３ｂダクト３ｃ切り欠き４ＰＣ鋼材送出し機構 4a,4b ローラ５切断機構 5a,5b,5c カッタ６ＰＣ鋼材７第１貯留部７ａフレキシブルチューブ７ｂＰＣ鋼材ガイド 8，8′ 送り機構９第２貯留部１０台車１５マニュプレータ保持装置１６旋回リング 16a,16b ２基の旋回リング１７螺旋状のパイプ１８旋回ベアリング１９張出デッキ２０真円保持装置２５双腕マニュプレータ 25a,25b マニュプレータ２６デッキ２７可動台 28，28′ リンク部材 29a，29a′ 部材１ 29b，29b′ 部材２ 29c，29c′ 部材３ 29d，29d′ 部材４３０供給機構３１延線ボール３５緊張機構３６フレキシブルチューブ３７定着具３８クサビ４０スライド架台４１緊張線材４２中空油圧ジャッキ４３線材コイル架台４４竪穴４５ガイドローラ４６ガイド管４７セグメント４８ガイド管接続部４９ダクト

フロントページの続き (72)発明者南敬石川県小松市八日市町地方５株式会社小松製作所小松工場内 (72)発明者川合一成石川県小松市八日市町地方５株式会社小松製作所小松工場内 (72)発明者三谷典夫東京都港区赤坂２−３−６株式会社小松製作所内 (72)発明者永森邦博東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者白井俊輔東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者田中正樹東京都新宿区荒木町13番地の４住友建設株式会社内 (72)発明者竹村恭二東京都新宿区荒木町13番地の４住友建設株式会社内 (72)発明者金子正士東京都新宿区荒木町13番地の４住友建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 GC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のセグメントを用いプレストレスが与
えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先
端が３次元的に移動可能なマニュプレータを配し、同マニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給機構を
備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給装置。
【請求項２】前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回
リングに前記マニュプレータが配されてなることを特徴
とする請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項３】前記デッキは、前記シールドトンネル覆工
体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求
項１又は２のいずれか記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項４】複数のセグメントを用いプレストレスが与
えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先
端が３次元的に移動可能な双腕マニュプレータを配し、同一方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給
機構を備え、同他方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材の緊張機構を備
えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給緊張装置。
【請求項５】前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回
リングに前記双腕マニュプレータが配されてなることを
特徴とする請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置。
【請求項６】前記デッキは、前記シールドトンネル覆工
体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求
項４又は５のいずれか記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項７】前記請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置又は
前記請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置に加え、ＰＣ鋼材供給ドラムの載置部に備えたＰＣ鋼材送り出し
機構及び切断機構と、同切断機構と前記供給機構間に、セグメントへの挿入長
である定尺のＰＣ鋼材を貯留する貯留部とを備えてなる
ことを特徴とするＰＣ鋼材供給システム。
【請求項８】前記貯留部は、前記供給機構へＰＣ鋼材を
送出機構又は前記貯留部に送入する送り機構の少なくと
も１つを備えてなることを特徴とする請求項７のＰＣ鋼
材供給システム。
【請求項９】前記貯留部は、前記旋回リングに配した螺
旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リング
の直径であることを特徴とする請求項７又は８いずれか
記載のＰＣ鋼材供給システム。
【請求項１０】前記貯留部は、前記定尺の複数のＰＣ鋼
材を独立して並行に貯留する貯留部を備えてなることを
特徴とする請求項７又は８いずれか記載のＰＣ鋼材供給
システム。
【請求項１１】前記貯留部は、前記定尺の複数のＰＣ鋼
材を独立して並行に貯留する第１貯留部と、同第１貯留
部の下流側に連続して、前記旋回リングに配した螺旋状
のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直
径である第２貯留部とを備えてなることを特徴とする請
求項７又は８いずれか記載のＰＣ鋼材供給システム。