JP2007002602A - 排土管用吊り金具 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削坑の内径が小さな場合でも、坑内作業を妨げることなく、前方のシールド掘削機から後方のズリ搬出台車まで配置が可能な排土管用吊り金具を提供する。
【解決手段】シールド掘削機２により掘削された掘削坑の内壁面にセグメント３０１を覆工してシールドトンネル２２０とするために、掘削により生じた排土を掘削現場より後方に搬送する排土管６をシールドトンネル２２０より吊す排土管用吊り金具８において、３辺の軸部材がコの字形に形成され、それぞれの軸部材が辺の結合点を軸として回転自在に構成され、コの字の内側に排土管６を保持するコの字形保持部材と、シールドトンネル２２０内の上部に固定され、コの字形保持部材と連結すると共に吊り下げる吊り部材と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールド掘削機により掘削された掘削坑の内壁面にセグメントを覆工してシールドトンネルとする工法に関するものであり、特に掘削により生じた排土を掘削現場よりトンネル後方に搬送する排土管を吊す排土管用吊り金具に関する。

シールド工法は、周知のごとく過密化した都市部においてトンネルを構築する方法として近年主流となっている工法である。図７は、シールド工法の一つである土圧式のコンパクトシールド工法を示している。このシールド工法は、シールド掘削機１０１で地山２２９を掘削した後に掘削坑表面にＲＣ：Reinforced Concrete Construction（鉄筋コンクリート）製などのセグメント（トンネル内壁面を構成するブロック体のこと）３０１を多数組んでトンネル壁を構築する（以下、覆工という）ことで、トンネルを形成していく工法である。シールド工法で構築されたトンネルのことをシールドトンネル２２０という。なお、掘削坑にセグメント３０１が覆工された状態の坑を覆工坑３００ａと記載する。

図８は、シールドトンネル２２０の概念図である。
同図から分かるように、シールド掘削機で掘削した掘削坑３００の周方向及び軸方向にセグメント３０１を多数接続して、円筒形状のシールドトンネル２２０の内壁面を形成する（図面ではシールドトンネルの一部のみ示す。）。

セグメント３０１は、シールドトンネル２２０の軸方向に対する横断面形状が弧状をなし、同じく縦断面が長方形状をしている曲面体である。セグメント３０１の横断面には、セグメント３０１同士を連結する連結棒とこの連結棒が嵌合する嵌合孔が複数対、設けられている（連結棒及び嵌合孔は共に図示せず）。

覆工坑３００ａを構築する場合は、シールド掘削機内に装備されたリフトでセグメント３０１をシールド掘削機１０１内の所定位置に搬送し、そこで組み立てる。

シールド掘削機１０１は、コンパクトシールド工法の場合、後続車が無い場合もあるが、φ２１３０を越えるシールド掘削機では、図７に示すように、シールド掘削機１０１を進行（以下特に断らない限り掘進という）させるために必要な各種機械類を搭載した後続台車１０１ａが連結される。後続台車１０１ａには、シールド運転台車１０２、パワーユニット台車１０３、添加材・裏込め注入台車１０４、ホッパー台車１０５、トランス台車１０６が搭載されている。また、これらの台車に続き、第１のバッテリ機関車１０７ａに牽引された複数台のズリ搬出台車１０８等が搭載されている。

そして、立坑１１０内の底面では、第２のバッテリ機関車１０７ｂに牽引された複数台のセグメント搬送台車１０９，１０９…が待機している。
また、地上に設置されたセグメントヤード１１６に貯蔵されている未施工のセグメント３０１は、地上に設置されているクレーン１１２ｂにより立坑１１０内に降ろされてセグメント搬送台車１０９に積載される。

その後セグメント３０１は、セグメント搬送台車１０９により覆工坑の先端部であり、シールド掘削機１０１よりも後方のセグメント３０１がまだ覆工されていない組立て場所（以下セグメント組立て場所）に運ばれる。

シールド掘削機１０１により一回当たりの掘進が終了すると、未施工のセグメント３０
１は、セグメント組み立て装置により組立てられる。組立てられたセグメント３０１と地山との間に裏込注入を行い、地山の沈下防止等の作業を行う。こうして、セグメントの搬入・組立てなどの作業を順次繰り返すことで、シールド工法によるトンネル工事が順次進行する。

ところで、掘削により生じた排土は、掘削現場より排土管を介してトンネル後方のズリ搬出台車１０８まで搬送する必要があり、搬送する距離が長くなれば、排土管も管径が２０mmを越えるものを使用する必要がある。そして、排土管Ｈは、従来、例えば図９に示すように、シールドトンネル２２０の上側より吊り下げられた複数のトロリ４００によりガイドされてシールドトンネル２２０の軸線方向に移動自在に配置されていた。そして、排土管Ｈは、Ｉビーム４０１の下端に固定されており、Ｉビーム４０１は、トロリ４００のガイド車輪４０２にＩビーム４０１の溝部を両側より規制されて移動自在になっている。排土管Ｈがシールドトンネル２２０の軸線方向に移動自在に配置されている理由は、シールド掘削機１０１の進行と共に排土管Ｈが移動するからである。

しかし、排土管Ｈは前方のシールド掘削機１０１から後方のズリ搬出台車１０８までの間配置されるものなので、トロリ４００をシールドトンネル２２０内の天頂部に配置し、管径２０mmの排土管をＩビームの下から吊り下げると、作業者の作業を妨げることになる。また、トロリ４００を前記天頂部を避けて左右どちらかにずらして配置した場合、今度は、セグメント搬送台車１０９でセグメント３０１を前方に搬送する際に、搬送されるセグメント３０１と排土管Ｈとが接触してしまう（図１６参照）、といった問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みて為されたものであり、その解決しようとする課題は、掘削坑の内径が小さな場合でも、坑内作業を妨げることなく、前方のシールド掘削機から後方のズリ搬出台車まで配置が可能な排土管用吊り金具を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の排土管用吊り金具では下記の手段を採用した。
すなわち、本発明の排土管用吊り金具は、シールド掘削機により掘削された掘削坑の内壁面にセグメントを覆工してシールドトンネルとするために、前記掘削により生じた排土を掘削現場より前記シールドトンネル後方に搬送する排土管を前記シールドトンネルより吊す排土管用吊り金具において、
３辺の軸部材がコの字形に形成され、それぞれの前記軸部材が前記辺の結合点を軸として回転自在に構成され、前記コの字の内側に前記排土管を保持するコの字形保持部材と、
前記シールドトンネル内の上部に固定され、前記コの字形保持部材と連結すると共に吊り下げる吊り部材と、
を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、排土管を３方向からコの字形保持部材で排土管を保持することで小スペース化を実現できる、シールドトンネルの内径が小さな場合でも、坑内作業を妨げることなく、前方のシールド掘削機から後方のズリ搬出台車まで配置が可能となる。

また、シールドトンネルの軸線が半径Ｒ３０程度の曲線を有する場合、Ｉビームで排土管を吊す従来の方法では、円滑に移動することができなかったが、この排土管用吊り金具では、排土管を３方向からコの字形保持部材で排土管を保持するだけの構成なので、コの字形保持部材の間で排土管の自由度が得られ、シールドトンネルの軸線が半径Ｒ３０程度の曲線にもスムーズに対応できる。

なお、本発明の排土管用吊り金具は、前記吊り部材が、前記シールドトンネルの天頂部より左右いずれかに寄った位置に固定されていることを特徴とする。

排土管用吊り金具を前記シールドトンネルの天頂部より左右いずれかに寄った位置に固定することで、作業者の作業を妨げることなく、また、セグメント搬送台車等で搬送されるセグメントと排土管とが接触するといった問題がより解消できる。

更に、本発明の排土管用吊り金具において、前記３辺の軸部材は、それぞれ軸を中心に回転自在な中空円筒形状のロール部材を有することを特徴とする。

この構成によれば、排土管をシールドトンネルの軸線方向に移動する際、ロール部材によりスムーズにおこなうことができる。

更に、本発明の排土管用吊り金具において、前記３辺の軸部材は、少なくとも１個所の前記結合点が着脱自在であることを特徴とする。

この構成によれば、排土管をシールドトンネルの軸線方向に移動する際、排土管にジョイント部材等の突起物があっても、結合点を解除して突起物を通過させてから結合することで突起物と排土管用吊り金具との衝突を回避できる。

本発明によれば、掘削坑の内径が小さな場合でも、坑内作業を妨げることなく、前方のシールド掘削機から後方のズリ搬出台車まで配置が可能な排土管用吊り金具を提供できる。

以下、本発明の排土管用吊り金具の実施の形態を添付した図１〜図６を参照して説明する。なお、この実施の形態で説明する排土管用吊り金具は、シールド工法にて用いる。このシールド工法は、シールド工法の一つである土圧式のコンパクトシールド工法であり、図１に示すように、シールド掘削機２で地山２２９を掘削した後に掘削坑表面にＲＣ製などのセグメント３０１を多数組んでトンネル壁を構築する（以下、覆工という）ことで、トンネル（シールドトンネルという）２２０を形成していく工法である（図８参照）。また、掘削坑にセグメント３０１が覆工された状態の坑を覆工坑３００ａと記載する。

［セグメント搬送システム１］
セグメント搬送システム１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、シールド掘削機２と、シールド掘削機２の後方に位置するセグメント組立て部３と、シールド掘削機２を進行させるために必要な各種機械類を積載した後続台車４とを有する。

シールド掘削機２は、コンパクトシールド工法の場合、φ２１３０を越えるシールド掘削機では、シールド掘削機２を進行（掘進という）させるために必要な各種機械類を搭載した後続台車４が連結される。後続台車４には、シールド運転台車、パワーユニット台車、添加材・裏込め注入台車、ホッパー台車、トランス台車が搭載されている。また、これらの台車４に続き、図１（ｃ）において、符号５が示唆するものは、第１のバッテリ機関車５５に牽引された複数台のズリ搬出台車５３である。

そして、シールド掘削機２の掘削により生じた排土は、掘削現場より排土管６を介してトンネル後方のズリ搬出台車５３まで搬送される。そして、排土管６は、図１に示すように、覆工坑３００ａに沿って複数カ所（図では３個所）設けた吊り金具８によりトンネル（覆工坑３００ａ）上部に覆工坑３００ａの軸線方向に移動自在にクランプされた状態で
配置されている。

［吊り金具８］
吊り金具８は、図２に示すように、シールドトンネル２２０内の天頂部を避け、天頂部より右側乃至左側（図２では右側）に寄った位置に固定されている。

吊り金具８は、図３〜図５に示すように、セグメント３０１側に固定される第１吊り部材８１及び第２吊り部材８２と、排土管６を囲む第１アーム８３及び第２アーム８４と、を備えている。

（第１吊り部材８１）
第１吊り部材８１は、セグメント３０１側に密着するベースプレート８１ａと、ベースプレート８１ａに直角に固定されて第１アーム８３と連結する継手プレート８１ｂと、を備えている。継手プレート８１ｂには、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第１アーム８３と連結する。そして、第１吊り部材８１は、ベースプレート８１ａを密着させ、セグメント３０１側にアンカーボルト８１ｃにより固定される。

（第２吊り部材８２）
第２吊り部材８２は、セグメント３０１側に密着するベースプレート８２ａと、ベースプレート８２ａに直角に固定された上部プレート８２ｂと、第２アーム８４と連結する下部プレート８１ｃと、上部プレート８２ｂと下部プレート８１ｃとの間を所定間隔離した状態で連結する中空円筒状の連結棒８２ｄと、上部プレート８２ｂと下部プレート８１ｃとの間にあって連結棒８２ｄを軸に回転自在に設けられたロール材８２ｅと、を備えている。下部プレート８２ｃには、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第２アーム８４と連結する。そして、第２吊り部材８２は、ベースプレート８２ａを密着させ、セグメント３０１側にアンカーボルト８２ｆにより固定される。

（第１アーム８３）
第１アーム８３は、第１吊り部材８１側のプレート８１ｂとボルトＢ・ナットＮを介して連結する上部プレート８３ａと、第２アーム８４と連結する下部プレート８３ｂと、上部プレート８３ａと下部プレート８３ｂとの間を所定間隔離した状態で連結する中空円筒状の連結棒８３ｃと、上部プレート８３ａと下部プレート８３ｂとの間にあって連結棒８３ｃを軸に回転自在に設けられたロール材８３ｄと、を備えている。上部プレート８３ａには、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第１吊り部材８１側のプレート８１ｂと連結する。また、下部プレート８３ｂにも、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第２アーム８４と連結する。

（第２アーム８４）
第２アーム８４は、第１アーム８３側の下部プレート８３ｂとボルトＢ・ナットＮを介して連結する継手プレート８４ａと、第２吊り部材８２側の下部プレート８２ｃとボルトＢ・ナットＮを介して連結する継手プレート８４ｂと、２つの継手プレート８４ａ，８４ｂとの間を所定間隔離した状態で連結する中空円筒状の連結棒８４ｃと、２つの継手プレート８４ａ，８４ｂとの間にあって連結棒８４ｃを軸に回転自在に設けられたロール材８４ｄと、を備えている。継手プレート８４ａには、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第１アーム８３側の下部プレート８３ｂと連結する。また、継手プレート８４ｂにも、ボルト穴が穿設されており、このボルト穴を用いて第２吊り部材８２側の下部プレート８２ｃと連結する。

なお、第１アーム８３、第２アーム８４、第２吊り部材８２の一部８２ｂ〜８２ｄがコの字形保持部材を構成する。

［吊り金具８の作用］
次に、この実施の形態に係る吊り金具８の作用について図８に基づき説明する。
まず、吊り金具８をアンカーボルト８１ａ，８２ｆを用いて覆工坑３００ａの上部に取り付ける（図６（ａ）参照）。覆工坑３００ａの上部の取り付け位置は、覆工坑３００ａの天頂部を避け、天頂部より右側に寄った位置に取り付ける。具体的には、ベースプレート８１ａをセグメント３０１側に密着させ、アンカーボルト８１ｃを打ち込んで第１吊り部材８１をセグメント３０１側に固定する。同様に、ベースプレート８２ａをセグメント３０１側に密着させ、アンカーボルト８２ｆを打ち込んで第２吊り部材８２をセグメント３０１側に固定する。

次に、第２吊り部材８２に第２アーム８４を連結し、第２アーム８４に第１アーム８３を連結する。すなわち、第２吊り部材８２側の下部プレート８２ｃと第２アーム８４側の継手プレート８４ｂとをボルトＢ・ナットＮを介して連結する。そして、第２アーム８４側の継手プレート８４ａと第１アーム８３側の下部プレート８３ｂとをボルトＢ・ナットＮを介して連結する。

次に、第１吊り部材８１と第２吊り部材８２との間に排土管６を配置し、第１吊り部材８１側のプレート８１ｂと第１アーム８３側の上部プレート８３ａとをボルトＢ・ナットＮを介して連結する（図６（ｂ）参照）。このとき、排土管６は、垂直方向の左右２個所（第１アーム８３側のロール材８３ｄと第２吊り部材８２側のロール材８２ｅ）及び水平方向１個所（第２アーム８４側のロール材８４ｄ）、計３個所係合することで覆工坑３００ａの上部よりクランプされている。また、排土管６は、回転自在に設けられたロール材８３ｄ，８２ｅ，８４ｄにより、覆工坑３００ａの軸線方向に移動自在にクランプされている。

ところで、排土管６は、複数のホースをジョイント金具６ａでつなぐことによって長さを調節する構成になっている。そこで、シールド掘削機２の掘進により、排土管６が覆工坑３００ａの軸線方向に移動すると、排土管６のジョイント金具６ａが吊り金具８のロール材８２ｅ，８３ｄ，８４ｄのいずれかと当接し、軸線方向の移動の障害にになることが予想される。従って、シールド掘削機２が掘進する距離によってジョイント金具６ａと吊り金具８との当接が予想される場合には、前述した３個所のボルト締結個所のうち何れか１つを取り外すことで、排土管６のジョイント金具６ａを一旦通過させ、通過後に再度連結する作業を行う。例えば、図６（ｃ）に示すように、ボルトＢ・ナットＮを外し、第１吊り部材８１側の継手プレート８１ｂと上部プレート８３ａとを分離し、排土管６のジョイント金具６ａを一旦通過させ、通過後に再度連結する作業を行う。

この実施の形態によれば、排土管６を３方向からコの字形保持部材で排土管６を保持することで小スペース化を実現できる、シールドトンネル２２０の内径が小さな場合でも、坑内作業を妨げることなく、前方のシールド掘削機２から後方のズリ搬出台車５３まで配置が可能となる。

また、シールドトンネル２２０の軸線が半径Ｒ３０程度の曲線を有する場合、Ｉビームで排土管を吊す従来の方法では、円滑に移動することができなかったが、この排土管用吊り金具８では、排土管６を３方向からコの字形保持部材で排土管６を保持するだけの構成なので、コの字形保持部材の間で排土管の自由度が得られ、シールドトンネルの軸線が半径Ｒ３０程度の曲線にもスムーズに対応できる。

また、この実施の形態によれば、排土管用吊り金具８をシールドトンネル２２０の天頂部より左右いずれかに寄った位置に固定することで、作業者の作業を妨げることなく、ま
た、セグメント搬送台車等後続台車４で搬送されるセグメント３０１と排土管用吊り金具８とが接触するといった問題がより解消できる。

更に、この実施の形態によれば、排土管６をシールドトンネル２２０の軸線方向に移動する際、ロール部材８３ｄ，８２ｅ，８４ｄによりスムーズにおこなうことができる。

更にまた、この実施の形態によれば、排土管６をシールドトンネル２２０の軸線方向に移動する際、排土管６にジョイント部材６ａ等の突起物があっても、結合点を解除して突起物を通過させてから結合することで突起物６ａと排土管用吊り金具８との衝突を回避できる。

なお、本発明は上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種種変更を加え得ることは勿論である。

セグメント搬送システムの全体側断面図であり、紙面のスペースの関係で本システムを分断して示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明にかかる排土管用吊り金具の正面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視図である。 図３のＣ−Ｃ矢視図である。 本発明にかかる排土管用吊り金具の作動の説明図である。 コンパクトシールド工法の説明図である。 シールドトンネルの概念図である。 従来の排土管用吊り金具を説明するための図である。

符号の説明

１ セグメント搬送システム
２ シールド掘削機
３ セグメント組立て部
４ 後続台車
６ 排土ホース
８ 吊り金具
５３ ズリ搬出台車
５５ 第１のバッテリ機関車
８１ 第１吊り部材
８１ａ ベースプレート
８１ｂ 継手プレート
８１ｃ アンカーボルト
８２ 第２吊り部材
８２ａ ベースプレート
８２ｂ 上部プレート
８２ｃ 下部プレート
８２ｄ 連結棒
８２ｅ ローラ材
８２ｆ アンカーボルト
８３ 第１アーム
８３ａ 上部プレート
８３ｂ 下部プレート
８３ｃ 連結棒
８３ｄ ローラ材
８４ 第２アーム
８４ａ，８４ｂ 水平プレート
８４ｃ 連結棒
８４ｄ ローラ材
３００ａ 覆工坑
２２０ シールドトンネル
３０１ セグメント
Ｂ ボルト
Ｎ ナット

Claims (4)

1. シールド掘削機により掘削された掘削坑の内壁面にセグメントを覆工してシールドトンネルとするために、前記掘削により生じた排土を掘削現場より前記シールドトンネル後方に搬送する排土管を前記シールドトンネルより吊す排土管用吊り金具において、
   ３辺の軸部材がコの字形に形成され、それぞれの前記軸部材が前記辺の結合点を軸として回転自在に構成され、前記コの字の内側に前記排土管を保持するコの字形保持部材と、
   前記シールドトンネル内の上部に固定され、前記コの字形保持部材と連結すると共に吊り下げる吊り部材と、
   を備えたことを特徴とする排土管用吊り金具。
2. 前記吊り部材が、前記シールドトンネルの天頂部より左右いずれかに寄った位置に固定されている請求項１に記載の排土管用吊り金具。
3. 前記３辺の軸部材は、それぞれ軸を中心に回転自在な中空円筒形状のロール部材を有する請求項１又は２に記載の排土管用吊り金具。
4. 前記３辺の軸部材は、少なくとも１個所の前記結合点が着脱自在である請求項１〜３の何れかに記載の排土管用吊り金具。

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