JP2005076219A - セグメントおよびエレクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 セグメントの内面を平滑にすることで、充填材の充填作業やプラグの嵌挿作業や二次覆工を省略することができるセグメントおよびエレクタを提供することを目的としている。
【解決手段】 坑壁に対向するように配置される板状のセグメント１において、隣接するセグメントに接合される継手面１ａには、エレクタ２に備えられたエレクタグリップ４に脱着可能に連結される連結部５が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、坑壁に対向するように配置されるセグメント、および複数の該セグメントを坑内に筒状に組み立てるエレクタに関する。

一般に、掘削された坑内には、複数の円弧板状のセグメントが円筒状に組み立てられる。複数のセグメントは坑壁に対向するようにそれぞれ配置されており、セグメントには予め継手部が形成され、隣接するセグメント同士はそれぞれ連結されている。近年、セグメントの内面を平滑にして二次覆工を省略するため、継手部がセグメント側面（継手面）に開口するように形成されたセグメントが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、セグメントを坑内に筒状に組み立てる場合、複数のセグメントを坑壁に沿ってそれぞれ配置するエレクタが使用される。エレクタには、セグメントの連結部に脱着可能に連結されるとともに坑壁近傍に移動されるエレクタグリップが備えられており、セグメントはエレクタグリップによって把持されるとともに坑壁近傍に運ばれて坑壁に対向するように配置される。従来、セグメントの連結部はセグメントの内面に形成されており、セグメントを内面側から把持するエレクタが提供されている。（例えば、非特許文献１参照。）。
特開２００３−２１４０９７号公報（第３−４頁、第２図） 「トンネル標準示方書（シールド工法編）・同解説」、社団法人土木学会、昭和６１年６月３０日、ｐ．９４−９５

しかしながら、上記した従来のセグメントおよびエレクタでは、継手部はセグメントの側面に形成されているため、継手部の充填などを行う必要はないが、エレクタグリップに連結される連結部はセグメントの内面に形成されているため、組み立てられたセグメントの内面には凹部（穴）が形成されるという問題が存在する。このため、セグメントを坑壁に沿って配置した後に、セグメントの内面に形成された連結部内に充填材を充填し、或いはプラグを嵌挿し、若しくはセグメントの内面に二次覆工を行う必要がある。この作業には相当の手間と費用がかかり、コストアップと工事の遅延との要因となる。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、セグメントの内面を平滑にすることで、充填材の充填作業やプラグの嵌挿作業や二次覆工を省略することができるセグメントおよびエレクタを提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、坑壁に対向するように配置される板状のセグメントにおいて、隣接するセグメントに接合される継手面には、エレクタに備えられたエレクタグリップに脱着可能に連結される連結部が形成されていることを特徴としている。

このような特徴により、連結部による凹凸がセグメントの内面に形成されることはなく、セグメントの内面は平滑にされる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のセグメントを坑壁に沿って配置するエレクタであって、前記セグメントの継手面に形成された連結部に脱着可能に連結されるエレクタグリップが移動自在に備えられ、前記セグメントを継手面側から把持することを特徴としている。

このような特徴により、継手面に連結部が形成されたセグメントはエレクタによって把持され、把持されたセグメントは坑壁に対向する所定の位置に運ばれる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のエレクタにおいて、前記セグメントの内面または外面のうち少なくとも一方に対向して該セグメントを支持するセグメント支持部が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、エレクタグリップによって側方から片持ち支持されているセグメントは、セグメント支持部によって支持される。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のエレクタにおいて、前記セグメントの内面を吸着するバキューム機構が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、把持されているセグメントはバキューム機構に吸着される。

本発明に係るセグメントによれば、エレクタグリップに連結される連結部はセグメントの継手面（側面）に形成されるため、セグメントの内側面には凹凸が形成されることはなく平滑になり、二次覆工等を省略することができる。また、本発明に係るエレクタによれば、セグメントの継手面に形成された連結部に連結されるエレクタグリップが備えられているため、セグメントは継手面側から把持され、セグメントの内側面を平滑にすると共にセグメントを所定の位置に移動させることができる。

以下、本発明に係るセグメントおよびエレクタの第１、第２の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態について、図１、図２に基いて説明する。図１は鉄筋コンクリート製のセグメント１をエレクタ２によって把持した状態を表す斜視図であり、図２はエレクタ２に把持されたセグメント１を坑壁Ｔに対向させるように配置する状態を表す断面図である。

図１、図２に示すように、セグメント１は円弧板状に形成されており、セグメント１の短辺および長辺の両側面（継手面１ａ）には、隣接するセグメント１を接合する継手部３が形成されている。また、セグメント１の切羽Ｋ側の継手面１ａ中央には、セグメント１を所定の位置に配置するエレクタ２のエレクタグリップ４が螺合される連結部５が形成されている。連結部５は、セグメント１内に定着されており、継手面１ａ側に開口を有する中空円柱状の鋼製部材から形成されている。継手面１ａ側の連結部５の端部はテーパー状に拡径されており、連結部５には内周面に螺旋が切られた雌ネジ孔５ａが形成されている。

エレクタ２は、図示せぬアーム部と、アーム部を伸縮、前後動および回転させる図示せぬ駆動機構と、アーム部に取り付けられて坑壁Ｔの近傍に移動する移動部６とから構成されている。移動部６は、切羽Ｋ側のセグメント１の側方に配置された箱状の基部材７と、基部材７の中央に形成された窪み部７ａ内に配置されてセグメント１の連結部５に脱着自在に連結されるエレクタグリップ４と、エレクタグリップ４を回転または逆回転させつつ軸方向に往復移動させてエレクタグリップ４を連結部５に螺合させる螺合手段およびエレクタグリップ４を無回転状態で軸方向に往復移動させて連結部５に螺合されたエレクタグリップ４を引っ張り込む引込手段を兼ね備えたアクチュエータ８と、窪み部７ａの両側方の基部材７両端部にそれぞれ設けられてセグメント１の外面１ｂの切羽Ｋ側端部に対向してセグメント１を支持する板状の第１のセグメント支持部９と、基部材７から張り出されてセグメント１の内面１ｃに対向してセグメント１を支持する板状の第２のセグメント支持部１０と、第２のセグメント支持部１０に取り付けられてセグメント１の内面１ｃを吸着するバキューム機構１１とから構成されている。

エレクタグリップ４は、連結部５の雌ネジ孔５ａに螺合される雄ネジ部１２と、テーパー状に拡径された連結部５の端部内に嵌挿されて継手面１ａから突出する頭部１３と、頭部１３から軸方向に突設されている円柱形の挿入部１４とから構成されている。挿入部１４は、アクチュエータ８のピストン１５の先端に接合されている円筒状の筒部材１６内に緩挿されており、挿入部１４と筒部材１６との中間部で軸方向に直交する方向に貫通するピン１７によって挿入部１４と筒部材１６とは一体化されている。

第１のセグメント支持部９はセグメント１と基部材７との間で図示せぬ移動機構によってスライド自在に設けられており、第１のセグメント支持部９はセグメント１の外面１ｂに対向する位置から対向しない位置に移動される。セグメント１の外面１ｂに対向する位置に配置された第１のセグメント支持部９はセグメント１の外面１ｂに接しており、セグメント１は第１のセグメント支持部９と第２のセグメント支持部１０とによって挟み込まれている。

第２のセグメント支持部１０はセグメント１の内面１ｃとの間に隙間をあけて配置されており、セグメント１の内面１ｃに対向する第２のセグメント支持部１０の面にはバキューム機構１１が設けられ、セグメント１はバキューム機構１１を介して第２のセグメント支持部１０に支持されている。バキューム機構１１は、空気を吸引する吸引盤１８と、セグメント１の内面１ｃに密着する矩形枠状の枠部材１９とから構成されている。

吸引盤１８はセグメント１の内面１ｃとの間に隙間をあけて配置されており、セグメント１の内面１ｃに対向する面には空気を吸い込む吸引面１８ａが形成されている。枠部材１９はゴム材などからなる弾性体からなり、吸引盤１８の吸引面１８ａに接合されており、吸引盤１８とセグメント１の内面１ｃと枠部材１８の内周とで形成された密閉空間の空気は吸引盤１８によって吸引される。空気が吸引された密閉空間は真空状態になり、セグメント１は吸引盤１８に吸着される。

前述した構成からなる複数のセグメント１は、上記した構成からなるエレクタ２によって坑壁Ｔに沿ってそれぞれ配置され、隣接するセグメント１同士は継手部３によって接合され、複数のセグメント１は筒状に組み立てられる。また、エレクタ２によって坑壁Ｔに沿って配置されたセグメント１と坑壁Ｔとの間には隙間が形成され、この隙間には充填材２０が充填されている。

次に、上記した構成からなるセグメント１をエレクタ２によって組み立てる施工方法について説明する。

図１、図２に示すように、まず、セグメント１を坑内に搬入し、エレクタ２の付近の坑底部に置いておく。セグメント１はエレクタ２が把持できる位置に配置しておくとともに、連結部５が形成されているセグメント１の継手面１ａを切羽Ｋ側に向け、且つセグメント１の内面１ｃを上にして置いておく。

次に、図示せぬ駆動機構を稼動させて図示せぬアーム部を伸縮、前後移動および回転させて、アーム部に取り付けられた移動部６を坑底部に置かれたセグメント１の位置に移動させる。このとき、移動部６は、第１のセグメント支持部９が下になり第２のセグメント支持部１０が上になる状態でセグメント１の切羽Ｋ側の側方に移動し、第２のセグメント支持部１０に取り付けられたバキューム機構１１の枠部材１９をセグメント１の内面１ｃに密着させる。そして、アクチュエータ８を稼動させ、ピストン１５に連結されたエレクタグリップ４を回転させつつ連結部５方向に移動させ、エレクタグリップ４の雄ネジ部１２を連結部５の雌ネジ孔５ａに螺合させてエレクタグリップ４と連結部５とを連結し、セグメント１をエレクタ２によって継手面１ａ側から把持する。

このとき、予めエレクタグリップ４は挿入部１４を筒部材１６に緩挿し、挿入部１４と筒部材１６とに形成された図示せぬ孔にピン１７を通すことで挿入部１４と筒部材１６とは一体に取り付けておく。エレクタグリップ４はピン１７を抜くことで取り外し可能であり、雄ネジ部１２や頭部１３の径や長さが異なるエレクタグリップ４を複数用意しておき、連結部５の拡径された部分や雌ネジ孔５ａに合わせてエレクタグリップ４を選択する。

また、図示せぬ移動機構によって第１のセグメント支持部９を移動させ、第１のセグメント支持部９をセグメント１の外面１ｂに対向する位置に配置する。また、バキューム機構１１を稼動させ、吸引盤１８とセグメント１の内面１ｃと枠部材１８の内周とで形成された密閉空間の空気を吸引し、密閉空間を真空状態にしてセグメント１を吸引盤１８に吸着させる。バキューム機構１１は連続的に稼動させて、セグメント１を把持する間はセグメント１を吸着し続ける。

次に、セグメント１がエレクタ２によって継手面１ａ側から把持された状態で図示せぬ駆動機構を稼動させ、図示せぬアーム部を伸縮、前後移動および回転させてアーム部に取り付けられた移動部６を坑壁Ｔの近傍に移動させる。このとき、アクチュエータ８を稼動させてエレクタグリップ４を無回転状態で基部材７方向に引っ張り込み、セグメント１を基部材７に押し当てている。これによって、エレクタグリップ４にかかるせん断力は軽減される。また、第１のセグメント支持部９が坑壁Ｔ側になり、セグメント１の外面１ｂが坑壁Ｔに対向するように移動部６を配置する。

そして、エレクタ２に把持されたセグメント１の継手面１ａが既に設置された隣接するセグメント１の継手面１ａに対向するようにエレクタ２に把持されたセグメント１の位置合わせを行い、隣接するセグメント１の継手部３とエレクタ２に把持されたセグメント１の継手部３とを接合してエレクタ２に把持されたセグメント１を所定位置に取り付ける。

次に、図示せぬ移動機構によって第１のセグメント支持部９をセグメント１の外面１ｂに対向する位置から切羽Ｋ方向に移動させ、第１のセグメント支持部９をセグメント１の外面１ｂに対向しない位置に配置する。また、バキューム機構１１の運転を停止し、セグメント１と吸引盤１８とが容易に離れるようにする。また、アクチュエータ８を稼動させ、ピストン１５に連結されたエレクタグリップ４を逆回転させつつ連結部５から離れる方向に移動させ、エレクタグリップ４の雄ネジ部１２を連結部５の雌ネジ孔５ａ内から抜き取り、セグメント１をエレクタ２から取り外す。

上記した方法によって、複数のセグメント１をそれぞれ取り付けていき、筒状に組み立てる。また、筒状に組み立てられた複数のセグメント１の外面１ｂと坑壁Ｔとの間に充填材２０を充填する。

上記したセグメント１によれば、隣接するセグメント１に接合される継手面１ａには、エレクタ２に備えられたエレクタグリップ４に脱着可能に連結される連結部５が形成されているため、連結部５による雌ネジ孔５ａがセグメント１の内面１ｃに形成されることはなく、セグメント１の内面１ｃは平滑にされる。これによって、セグメント１によって形成されたトンネルの内周面は平滑になり、平滑なトンネル内周面を形成するための二次覆工等を省略することができ、工期の短縮とコストダウンを図ることができる。

また、上記したエレクタ２によれば、セグメント１の継手面１ａに形成された連結部５に脱着可能に連結されるエレクタグリップ４が図示せぬアーム部および稼動機構によって移動自在に備えられ、セグメント１を継手面１ａ側から把持するため、継手面１ａに連結部５が形成されたセグメント１はエレクタ２によって把持され、セグメント１は坑壁Ｔに対向する所定の位置に運ばれる。これによって、内面が平滑なセグメント１を組み立てることができる。

また、セグメント１の外面１ｂに対向してセグメント１を支持する第１のセグメント支持部９と、セグメント１の内面１ｃに対向してセグメント１を支持する第２のセグメント支持部１０とがそれぞれ備えられているため、エレクタグリップ４によって継手面１ａ側から片持ち支持されているセグメント１は、第１のセグメント支持部９および第２のセグメント支持部１０によって支持される。これによって、セグメント１の重量によるエレクタグリップ４および連結部５にかかる負担は軽減され、重量の重いセグメント１でも対応することができる。

また、第２のセグメント支持部１０には、セグメント１の内面１ｃを吸着するバキューム機構１１が備えられているため、エレクタ２に把持されているセグメント１はバキューム機構１１によって吸着される。これによって、セグメント１を安定した状態で把持することができ、エレクタ２が横向きになりセグメント１の下方に支持するものがなくなっても、エレクタグリップ４および連結部５にかかる負担は軽減することができる。

［第２の実施の形態］
次に第２の実施の形態について、図３、図４に基いて説明する。図３は鉄筋コンクリート製のセグメント１００をエレクタ１０１によって把持した状態を表す断面図であり、図４は鉄筋コンクリート製のセグメント１００をエレクタ１０１によって把持した状態を表す正面図である。

図３、図４に示すように、セグメント１００の長辺側の一方の継手面１００ａには、中空円柱状の連結部１０３が形成されている。連結部１０３は、継手面１００ａ側に開口を有する鋼製の中空円柱部材から形成されており、連結部１０３には挿入孔１０３ａが形成されている。また、連結部１０３は２本平行に設けられており、２本の連結部１０３はセグメント１００の短辺方向にそれぞれ延在され、セグメント１００内にそれぞれ定着されている。

エレクタ１０１には、図示せぬアーム部に取り付けられた移動部１０４が備えられており、移動部１０４は、ピストンとして連結部１０３の挿入孔１０３ａ内に緩挿されるエレクタグリップ１０２を備えてエレクタグリップ１０２を軸方向に移動させるシリンダ１０５と、セグメント１００の内面１００ｂに対向するように配置されてセグメント１００を支持するセグメント支持部１０６とから構成されている。

シリンダ１０５は、セグメント支持部１０６から張設されており、セグメント１００の２本の連結部１０３に対向する位置にそれぞれ配置されている。シリンダ１０５に備えられたエレクタグリップ１０２はセグメント１００の中央付近まで伸ばされている。また、セグメント支持部１０６には、セグメント１００の内面１００ｂを押圧する押圧盤１０７が備えられている。押圧盤１０７は２本の連結部１０３間のセグメント１００内面１００ｂに対向する位置に配置されている。

上記した構成からなるセグメント１００およびエレクタ１０１によれば、セグメント１００の内面１００ｂを押圧する押圧盤１０７が備えられているため、エレクタ１０１によって把持されたセグメント１００は、エレクタグリップ１０２と押圧盤１０７とによって挟み込まれる。これによって、セグメント１００を安定した状態で把持することができ、エレクタグリップ１０２が連結部１０３から抜けてセグメント１００がエレクタ１０１から離されることを防止することができる。

以上、本発明に係るセグメントおよびエレクタの第１、第２の実施の形態について説明したが、本発明は上記した第１、第２の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第１の実施の形態では、雌ネジ孔５ａが形成された連結部５と雄ネジ部１２が形成されたエレクタグリップ４とを螺合することで連結し、第２の実施の形態では、中空円柱状の連結部５内に棒状のエレクタグリップ４を緩挿することで連結しているが、本発明は、図５に示すように、セグメント２００の長辺側の継手面２００ａに、中央に向かって斜めに傾斜する凹部からなる連結部２０１を左右対称に形成し、左右対称に形成された連結部２０１内にそれぞれ嵌挿されて連結部２０１の傾斜方向（中央方向）に連結部２０１を押圧するエレクタグリップ２０２によってセグメント２００を摘み取って把持してもよい。

また、図６に示すように、セグメント２１０の長辺側の継手面２１０ａに、端部に向かって斜めに傾斜する凹部からなる連結部２１１を左右対称に形成し、左右対称に形成された連結部２１１内にそれぞれ嵌挿されて連結部２１１の傾斜方向（端部方向）に連結部２０１を押圧するエレクタグリップ２１２によってセグメント２１０を左右に突張って把持してもよい。

また、図７に示すように、セグメント２２０の継手面２２０ａに形成される連結部２２１に、細長い入口部２２１ａと入口部２２１ａより広い空間の室部２２１ｂとからなる孔２２１を形成し、エレクタグリップ２２２の入口部２２１ａの形状に合わせて形成された先端部２２２ａを入口部２２１ａから室部２２１ｂ内に挿入し、その後エレクタグリップ２２２を回転させて室部２２１ｂ内で先端部２２２ａの向きを変え、エレクタグリップ２２２を連結部２２１に掛止させてもよい。

また、図８に示すように、セグメント２３０の継手面２３０ａに窪み部２３０ｂを形成し、この窪み部２３０ｂの底部に内部に、雌ネジ孔２３２ａが形成された筒部材２３２と筒部材２３２に螺合されて球状の頭部２３３ａを有するボルト部材２３３とからなる連結部２３１を形成し、エレクタグリップ２３４のＣ字形状の先端部２３４ａをボルト部材２３３の頭部２３３ａの根元に掛止させてもよい。

また、上記した第１の実施の形態では、アクチュエータ８によってエレクタグリップ４を基部材７側に引っ張り込んでいるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、端部に向かって斜めに傾斜する凹部からなる連結部２４１を左右対称に形成するとともに、セグメント２４０の短辺側の継手面２４０ａに凹部２４３を形成し、連結部２４１と凹部２４３とを連通させる貫通孔２４４を形成する。そして、貫通孔２４４内にロッドや撚り線等からなる引張部材２４５を挿通させ、凹部２４３側の引張部材２４５の端部に凹部２４３内で定着する定着具２４６を取り付ける。連結部２４１内にエレクタグリップ２４２をそれぞれ嵌挿し、エレクタグリップ２４２によってセグメント２４０を左右に突張って把持するとともに、引張部材２４５の連結部２４１側の端部を引っ張り、セグメント２４０を図示せぬエレクタ基部材に押し当ててもよい。

また、図１０に示すように、セグメント２５０の一方の継手面２５０ａに雌ネジ孔２５１ａを有する連結部２５１を形成し、連結部２５１が形成された継手面２５０ａの反対側の継手面２５０ｂに凹部２５２を形成し、連結部２５１と凹部２５２とを連通させる貫通孔２５３を形成する。そして、貫通孔２５３内にロッドや撚り線等からなる引張部材２５４を挿通させ、凹部２５２側の引張部材２５４の端部に凹部２５２内で定着する定着具２５５を取り付ける。引張部材２５４の連結部２５１側の端部を引っ張り、セグメント２５０を図示せぬエレクタ基部材に押圧させてもよい。さらに、図１１に示すように、セグメント２６０の中央部に室部２６２を形成し、セグメント２６０の継手面２６０ａに形成された連結部２６１と室部２６２とを連通させる貫通孔２６３を形成し、貫通孔２５３内に引張部材２６４を挿通させ、室部２６２内の引張部材２６４の端部に定着具２６５を取り付け、引張部材２６４の連結部２６１側の端部を引っ張り、セグメント２６０を図示せぬエレクタ基部材に押し当ててもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態では、長方形のセグメント１、１００が使用されているが、本発明は、台形や菱形、六角形等のセグメントを使用してもよい。また、上記した第１、第２の実施の形態では、鉄筋コンクリート製のセグメント１、１００を使用しているが、本発明は、鋼製のセグメントや、鋼製外殻内にコンクリートが充填されてなるコンクリート充填型の鋼製セグメントを使用してもよい。

本発明に係るセグメントおよびエレクタの第１の実施の形態を表す斜視図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタの第１の実施の形態を表す断面図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタの第２の実施の形態を表す断面図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタの第２の実施の形態を表す正面図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す斜視図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す斜視図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す断面図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す断面図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す斜視図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す斜視図である。 本発明に係るセグメントおよびエレクタのその他の実施の形態を表す斜視図である。

符号の説明

１、１００、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０ セグメント
１ａ、１００ａ、２００ａ、２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ、２４０ａ、２５０ａ、２６０ａ 継手面
２、１０１ エレクタ
４、１０２、２０２、２１２、２２２、２３４、２４２ エレクタグリップ
５、１０３、２０１、２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１ 連結部
９ 第１のセグメント支持部（セグメント支持部）
１０ 第２のセグメント支持部（セグメント支持部）
１１ バキューム機構
１０６ セグメント支持部
Ｔ 坑壁

Claims (4)

1. 坑壁に対向するように配置される板状のセグメントにおいて、
   隣接するセグメントに接合される継手面には、エレクタに備えられたエレクタグリップに脱着可能に連結される連結部が形成されていることを特徴とするセグメント。
2. 請求項１記載のセグメントを坑壁に沿って配置するエレクタであって、
   前記セグメントの継手面に形成された連結部に脱着可能に連結されるエレクタグリップが移動自在に備えられ、前記セグメントを継手面側から把持することを特徴とするエレクタ。
3. 請求項２記載のエレクタにおいて、
   前記セグメントの内面または外面のうち少なくとも一方に対向して該セグメントを支持するセグメント支持部が備えられていることを特徴とするエレクタ。
4. 請求項２または３記載のエレクタにおいて、
   前記セグメントの内面を吸着するバキューム機構が備えられていることを特徴とするエレクタ。
   
   

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