JP2008248605A - レール付き架台及びその布設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル内にレールを簡易な装置で容易に布設することができるレール付き架台及びその布設方法を提供する。
【解決手段】トンネル４８内に軸方向に複数並べて配置されシールド掘進機１の後方台車３を走行させるためのレール付き架台１２において、板状に形成されトンネル４８内に載置される架台本体３６と、架台本体３６上にトンネル軸方向に延びて設けられ後方台車３を走行させるためのレール材３７とを備え、架台本体３６が、トンネル幅方向の両端部３９を屈曲自在に構成されたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル内に軸方向に複数並べて設けられシールド掘進機の後方台車を走行させるためのレール付き架台及びその布設方法に関する。

シールド掘進機で構築したトンネル内で後方台車を走行させる場合、レール材、枕木及び締結ボルト等の各部品をセグメント搬送用の搬送台車でシールド掘進機後部まで搬送し、トンネル内の所定位置に枕木とレール材をセグメント搬送用のホイスト等を用いて載置し、トンネル内面に枕木を締結ボルト等で固定すると共に枕木にレール材を固定して後方台車用のレールを布設していた。

また、トンネル内にレールを布設する技術としては、特許文献１記載のものが知られている。この技術は、図９に示すように、二つ折りに屈曲自在に形成された枕木５０に複数のレール材５１を固定してなるレールユニット５２をトンネル５３外で予め組み立てて多数用意しておく一方、シールド掘進機本体（図示せず）と後方台車（図示せず）との間に、門型のレール延設台車５４を設けておき、レール延設台車５４にレールユニット５２を搬送し、レール延設台車５４で既設レールユニット５５の前側にレールユニット５２を順次連結して布設するものである。

この技術によれば、既設レールユニット５５の前側にレールユニット５２を連結するだけで複数本のレール材５１を同時に布設することができ、レールの布設作業を簡略化して工期を短縮できると共に、レール布設作業の安全性を向上できる。

特開平６−１０８４０３号公報 特開２００２−４７８９８号公報 特開２００３−２３２１９６号公報 特開平６−１４６７９７号公報 特開２００１−２８８９９２号公報 特開２００２−２９５１９５号公報 特開２００４−２０４５３６号公報 特開平１１−６２５００号公報

しかしながら、トンネル内に枕木等の部品を順次を固定してレールを布設する方法には、作業が大変で時間がかかるという課題があった。また、トンネル内にレールユニット５２を順次設置してレールを布設する方法であっても、レールユニット５２が幅方向の中央を山折りに折り畳むものであるため、ホイスト等の既存の装置ではレールユニット５２を展開することはできず、レールユニット５２を吊り上げつつ展開する専用の布設作業装置（レール延設台車５４）を用意する必要があり、作業が複雑になり、制御が大変になるという課題があった。またさらに、枕木５０にセグメントより遙かに長いレール材５１を設けるレールユニット５２の構造では、カーブに対応することはできず、撤収するのも難しいという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トンネル内にレールを簡易な装置で容易に布設することができるレール付き架台及びその布設方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、トンネル内に軸方向に複数並べて配置されシールド掘進機の後方台車を走行させるためのレール付き架台において、板状に形成されトンネル内に載置される架台本体と、該架台本体上にトンネル軸方向に延びて設けられ上記後方台車を走行させるためのレール材とを備え、上記架台本体が、トンネル幅方向の両端部を屈曲自在に構成されたものである。

上記架台本体が、トンネルの内面形状に沿うように円弧状に形成されると共に上記両端部に上方に突起する突起部を有し、これら突起部上に上記レール材が設けられるとよい。

上記トンネルは、地山を掘削して形成したトンネル穴内にセグメントを組み立てて構築され、上記架台本体の軸方向の長さがセグメント１リング分の長さ、又はセグメント１リング分の長さより若干短い長さにされるとよい。

また、シールド掘進機の後方台車を走行させるためのレール付き架台をトンネル内に軸方向に複数並べて配置するレール付き架台の布設方法において、上記レール付き架台の架台本体を板状に形成すると共に、その幅方向の両端部を中央部に対して屈曲自在に構成し、これら両端部を上記中央部の上側に折り重ねるように屈曲させてレール付き架台を折り畳んだのち、該レール付き架台を上記後方台車の前方位置に移送すると共にトンネル内の所定位置に載置し、上記両端部をそれぞれ吊り上げて展開してトンネル内に配置するものである。

上記両端部を吊り上げて展開するとき、後方台車の前部に設けられたセグメント搬送用の吊上装置を用いるとよい。

上記レール付き架台を上記後方台車の前方位置に移送するとき、シールド掘進機本体のセグメント組立装置にセグメントを供給するためのセグメント供給装置を用いるとよい。

本発明によれば、トンネル内にレールを簡易な装置で容易に布設することができる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１に示すように、シールド掘進機１は、シールド掘進機本体２と、シールド掘進機本体２に牽引される複数台の後方台車３、４とを備えて構成されている。

シールド掘進機本体２は、筒状に形成されたシールドフレーム５と、シールドフレーム５の前端に設けられた隔壁６と、隔壁６に回転自在に設けられ掘進方向前方の地山を掘削するカッタ７と、シールドフレーム５に設けられセグメント１５を組み立てるセグメント組立装置たるエレクタ８と、シールドフレーム５に設けられ既設セグメントから反力をとってシールド掘進機本体２を掘進させるシールドジャッキ９とを備えて構成されており、カッタ７で前方の地山を掘削してトンネル穴６３を形成しつつ、カッタ７後方のトンネル穴６３内にエレクタ８でセグメント１５を組み立ててトンネル４８を構築するようになっている。

後方台車３、４には、それぞれシールド掘進機本体２の各装置に油圧を供給するものや電気等を供給するもの、各装置を制御するためのもの等があり、具体的には、シールド掘進機本体２に連結フレーム１０を介して連結される第１後方台車３と、第１後方台車３に後述するセグメント搬送装置１１を介して連結される第２後方台車４と、第２後方台車４に連結される第３後方台車（図示せず）とからなる。

図１及び図２に示すように、第１後方台車３は、両側に後述するレール付き架台たるインバートレール１２のレール１３上を走行する車輪１４を有する。第１後方台車３の下部には、後方から移送されるセグメント１５を前方のエレクタ８に供給するためのセグメント供給装置１６が牽引杆１７を介して接続されている。セグメント供給装置１６は、第１後方台車３の後方から前方に延びて形成されたコンベアからなり第１後方台車３に牽引されてインバートレール１２上を走行するように形成されている。セグメント供給装置１６は、同時に１リング分のセグメント１５と、１つのインバートレール１２を載置できるように形成されている。セグメント供給装置１６の後端部には、セグメント１５又はインバートレール１２を載置するための載置エリア１８が形成され、この載置エリア１８の後方には、セグメント供給装置１６が通過した後のインバートレール１２を吊り上げて回収するためのインバートレール回収エリア１９が形成されている。

また、第１後方台車３と第２後方台車４には、後述するセグメント搬送台車２０からセグメント供給装置１６にセグメント１５を搬送するセグメント搬送装置１１が掛け渡して設けられている。セグメント搬送装置１１は、第２後方台車４の後端部から第１後方台車３の後部まで延びる第１走行レール２１と、第１走行レール２１に走行自在に設けられた第１走行部２２と、第１走行部２２に昇降自在に設けられセグメント１５を複数枚重ねた状態で把持する把持部２３とを備えて構成されている。

第１後方台車３の後部には、セグメント供給装置１６上に複数枚重ねて載置されたセグメント１５を１枚ずつ吊り上げてセグメント供給装置１６上に載置し直すための吊上装置たる第２ホイスト２４が設けられている。図５及び図６に示すように、第２ホイスト２４は、第１後方台車３の上部両側に前後に延びて設けられた第２走行レール２５と、第２走行レール２５に前後走行自在に設けられた第２走行部２６と、第２走行部２６に設けられ車幅方向に延びる横行レール２７と、横行レール２７に横行自在に設けられた第２ホイスト本体部２８とからなる。

図１、図７及び図８に示すように、第１後方台車３の前部には、セグメント供給装置１６上のセグメント１５を吊り上げて所定の位置に移載する吊上装置たる第１ホイスト２９が設けられている。所定の位置とは、エレクタ８がセグメント１５を把持する位置であり、最前端に位置する既設セグメント３０上に設定される。第１ホイスト２９は、第１後方台車３の両側に前方に延びて設けられた延出レール３１と、これら延出レール３１にそれぞれ走行自在に設けられた第１ホイスト本体部３２とからなる。

第２後方台車４及び第３後方台車は、門型に形成されると共に両側に車輪３３を有し、後述するプレキャスト３４上のレール（図示せず）に沿って走行するように形成されている。プレキャスト３４は、第２後方台車４に前方に延出して設けられるプレキャスト組立装置３５によって順次組み立てられるようになっている。また、第２後方台車４は、トンネル４８の起点からセグメント搬送装置１１までセグメント１５を搬送するためのセグメント搬送台車２０を門型の中央に乗り入れさせるように形成されている。セグメント搬送台車２０は、複数枚のセグメント１５を上下に重ねて積載するように形成されると共に、プレキャスト３４上を走行するように形成されている。また、第２後方台車４は、門型の上部中央にセグメント搬送装置１１を有し、セグメント搬送台車２０上のセグメント１５をセグメント搬送装置１１で直接吊り上げられるようになっている。

図２、図３及び図４に示すように、インバートレール１２は、トンネル４８の軸方向に延びると共に幅方向に延びる板状に形成されると共に既設セグメント３０の内周形状に沿う円弧状に形成され、既設セグメント３０上に載置される架台本体３６と、架台本体３６上にトンネル幅方向に離間して一対設けられると共にトンネル軸方向に延びて設けられた後方台車用レール材３７と、これら後方台車用レール材３７の内側の架台本体３６上にトンネル幅方向に離間して一対設けられると共にトンネル軸方向に延びて設けられたセグメント供給装置用レール材３８とを備えて構成されている。架台本体３６は、トンネル４８内に配置するときトンネル幅方向の中央に位置される中央部６０と、中央部６０のトンネル幅方向の両端にそれぞれヒンジ６１を介して回動自在に設けられる端部３９とからなり、両端部３９を屈曲自在に構成されている。また、両端部３９には、上方に突起する突起部６２が形成されており、突起部６２上に後方台車用レール材３７が設けられている。突起部６２は、峰状に軸方向に延びて形成されており、後方台車用レール材３７からの荷重を安定して受けるようになっている。また、インバートレール１２は、両端部３９を折り畳んだときの寸法がセグメント１５と略同じになるように形成されており、セグメント搬送台車２０、セグメント搬送装置１１、第２ホイスト２４、セグメント供給装置１６及び第１ホイスト２９等のセグメント搬送設備をセグメント１５と共用できるようになっている。また、架台本体３６のトンネル軸方向の長さはセグメント１リング分の長さより若干短い長さに設定されており、軸方向に若干の間隔を隔てて配置されるようになっている。これにより、トンネル４８がカーブするとき、そのカーブに沿って順次向きを変えて配置できる（既設インバートレール１２に対して微少角度斜めに配置できる）ようになっている。架台本体３６の両端部３９には、それぞれフック４０が設けられており、フック４０を引き上げることで両端部３９を周方向の内側に折り曲げられるようになっている。また、架台本体３６の中央部６０の前端面には、前方に突出する凸部４１が形成されると共に、後端面に凸部を嵌合するように窪む凹部４２を有する。凸部４１は、突端側を幅方向に窄めるように三角板状に形成されており、凹部４２は、凸部４１と嵌合するように凸部４１より若干大きな相似形に形成されている。これにより、既設のインバートレール１２の前方に他のインバートレール１２を仮設するとき、前側のインバートレール１２の凹部４２が後側の既設インバートレール１２の凸部４１に案内されて前側のインバートレール１２が幅方向に位置決めされるようになっている。また、架台本体３６の前後両端には前後に隣接する架台本体３６同士を図示しないピン等を介して結合するためのブラケット４３が設けられている。

また、シールド掘進機１は、第１後方台車３が通過したインバートレール１２を既設セグメント３０上から回収する架台回収手段４４と、架台回収手段４４で回収したインバートレール１２を第１後方台車３の前方に移送する架台移送手段４５と、架台移送手段４５で移送したインバートレール１２を既設セグメント３０上に仮設する架台仮設手段４６とを備える。架台回収手段４４は第２ホイスト２４からなり、架台移送手段４５はセグメント供給装置１６からなり、架台仮設手段４６は第１ホイスト２９からなり、それぞれセグメント搬送設備と兼用となっている。また特に、第１ホイスト２９の車幅方向の位置は、インバートレール１２の両側に形成された折り曲げ部４７よりも車幅方向外側に配置されており、フック４０を引き上げて折り畳まれた状態の両端部３９を開くことで、両端部３９の重心Ｇを折り曲げ部４７の外側まで移動できるようになっている。

次に、インバートレール１２の布設方法について述べる。

予め既設セグメント３０上に複数のインバートレール１２が載置されて仮設され、これらインバートレール１２上に第１後方台車３が配置された状態からシールド掘進機１を掘進させる場合、シールド掘進機本体２のカッタ７を回転させつつシールドジャッキ９を伸長させて既設セグメント３０から反力をとり、シールド掘進機本体２を掘進させると共に、セグメント供給装置１６に１リング分のセグメント１５を供給する。セグメント１５の供給は、セグメント搬送台車２０及びセグメント搬送装置１１を用いて行う。具体的には、セグメント搬送台車２０上に複数枚重ねて積載されたセグメント１５を、セグメント搬送装置１１の把持部２３で複数枚重ねた状態のまま把持し、これらセグメント１５を載置エリア１８にてセグメント供給装置１６上に載置したのち、積み重なったセグメント１５を第２ホイスト２４でセグメント供給装置１６の空き位置に積み直すことで行う。このとき、空き位置は、平置きとなったセグメント１５を順次前方へ送るようにセグメント供給装置１６を作動させて形成する。

シールド掘進機本体２がセグメント１リング分掘進し、これに牽引される第１後方台車３が前進したら、シールド掘進機本体２の掘進を一旦停止し、セグメント供給装置１６から供給される１リング分のセグメント１５を順次既設セグメント３０に組み付けると共に、図５及び図６に示すように、セグメント供給装置１６の後方に位置される最後部のインバートレール１２を第２ホイスト２４で吊り上げて回収し、セグメント供給装置１６上に載置する。インバートレール１２を回収する場合、まず、中央部６０の上側に両端部３９を折り重ねるように屈曲させてインバートレール１２を折り畳む。具体的には、インバートレール１２の一端部３９のフック４０に第２ホイスト２４を係合させ、第２ホイスト２４でフック４０を引き上げることでインバートレール１２の一端部３９を折り曲げ部４７の車幅方向内側まで回動させ、第２ホイスト２４の巻き上げ力を緩めることで一端部３９を自重で回動させ、周方向の内側に折り畳む。また、インバートレール１２の他端部３９も同様の手順で折り畳む。この後、インバートレール１２の中央部６０を第２ホイスト２４で吊り上げて回収する。このとき、セグメント供給装置１６上には、１リング分のセグメント１５が載置されており、順次エレクタ８で組み立て中であるため、セグメント供給装置１６上に載置されたインバートレール１２はセグメント１５と共に順次前方へ送られることとなる。

１リング分のセグメント１５を全て組み立てたら、シールド掘進機本体２の掘進を再開すると共に、セグメント供給装置１６上のインバートレール１２を既設セグメント３０上に仮設する。この場合、図７に示すように、セグメント供給装置１６上のインバートレール１２を第１ホイスト２９で既設セグメント３０上に載置した後、インバートレール１２を展開し、既設のインバートレール１２に若干の間隔を隔ててピン（図示せず）で固定することにより行う。具体的には、インバートレール１２の中央部６０を第１ホイスト２９で吊り上げたのち、第１ホイスト２９を前方に走行させて既設のインバートレール１２の前方位置に移送し、インバートレール１２を既設セグメント３０上に降ろしつつ後方の既設インバートレール１２に隙間をあけて配置する。このとき、インバートレール１２の軸方向の長さとインバートレール１２間の隙間の長さの合計がセグメント１リング分の長さと同じとなるように間隔を決定する。トンネルがセグメント１リング分延びたときインバートレール１２も同じ長さだけ前方に進めることができる。また、既設インバートレール１２の凸部４１が新設するインバートレール１２の凹部４２に若干の遊びをもって嵌合され、凹部４２が幅方向に案内されるため、インバートレール１２の位置合わせを容易に行うことができる。この後、第１ホイスト２９からインバートレール１２を外し、図８に示すように、インバートレール１２の両端部３９に設けられたフック４０にそれぞれ第１ホイスト２９を係合させ、フック４０を引き上げる。このとき、第１ホイスト２９は、それぞれインバートレール１２の折り曲げ部４７よりも車幅方向外側に位置されているため、フック４０を引き上げて両端部３９を起立させることで両端部３９の重心Ｇを折り曲げ部４７の外側まで移動させることができる。両端部３９の重心Ｇが折り曲げ部４７の外側に移動されたら第１ホイスト２９の巻き上げ力を緩めて両端部３９をそれぞれ自重で回動させ、既設セグメント３０上に載置する。これにより、第１後方台車３用のレール１３とセグメント供給装置１６用のレールを同時に延長することができ、第１後方台車３とセグメント供給装置１６を安定して走行させることができる。なお、インバートレール１２が展開されたら、インバートレール１２の後端側のブラケット４３と既設インバートレール１２の前端側のブラケット４３にピン（図示せず）を挿通し、固定してもよい。

以降、シールド掘進機本体２の掘進に応じてインバートレール１２を順次循環させるという上述と同様の作業を繰り返してシールド掘進機１を掘進させる。

このように、インバートレール１２が、板状に形成されトンネル４８内に載置される架台本体３６と、架台本体３６上にトンネル軸方向に延びて設けられ第１後方台車３を走行させるための後方台車用レール材３７とを備え、架台本体３６が、トンネル幅方向の両端部３９を屈曲自在に構成されるものとしたため、第１ホイスト２９のような簡易な装置で容易にインバートレール１２を展開することができ、レールを容易に布設することができる。

架台本体３６が、トンネル４８の内面形状に沿うように円弧状に形成されると共に両端部３９に上方に突起する突起部６２を有し、これら突起部６２上に後方台車用レール材３７が設けられるものとしたため、接地面積が増えると共に、荷重が集中する部分（後方台車用レール材３７が設けられる部分）を厚く形成することができ、後方台車用レール材３７からの荷重を安定して受けることができる。そして、第１後方台車３の大型化（重量化）にも耐えることができる。また、荷重が集中しない部分は薄い構造にできるため、全体として軽量化でき、容易に取り扱えるものにできる。

架台本体３６のトンネル軸方向の長さがセグメント１リング分の長さより若干短い長さ（例えば、セグメント１リング分の長さが１０００ｍｍの場合、架台本体３６の軸方向の長さが９９０ｍｍ）にされるものとしたため、インバートレール１２を既設インバートレール１２に対して若干の間隔を隔てて配置することができ、インバートレール１２を既設インバートレール１２に対して微少角度斜めに配置することができ、トンネル４８がカーブするとき、そのカーブに合わせて配置することができ、カーブにも対応できる。また、インバートレール１２の両端部３９を折り畳み可能に形成したことと相まってインバートレール１２の取り扱いをセグメント１５と同程度に容易にでき、仮設・回収を容易にできる。

また、インバートレール１２の架台本体３６を、板状に形成すると共に、幅方向の両端部３９を中央部６０に対して屈曲自在に構成し、これら両端部３９を中央部６０の上側に折り重ねるように屈曲させてインバートレール１２を折り畳んだのち、インバートレール１２を第１後方台車３の前方位置に移送すると共にトンネル４８内の所定位置に載置し、両端部３９をそれぞれ吊り上げて展開してトンネル４８内に配置するものとしたため、第１ホイスト２９のような簡易な装置で容易にインバートレール１２を展開することができ、レールを容易に布設することができる。

両端部３９を吊り上げて展開するとき、第１ホイスト２９を用いるものとしたため、インバートレール専用の仮設装置を省くことができ、トンネル４８内の空間を有効に利用でき、シールド掘進機１を安価にできる。

インバートレール１２を第１後方台車３の前方位置に移送するとき、セグメント供給装置１６を用いるものとしたため、インバートレール専用の移送装置を省くことができ、トンネル４８内の空間を有効に利用でき、シールド掘進機１を安価にできる。

なお、インバートレール１２は、両端部３９を折り畳んだときセグメント１５と略同じ寸法となるものとしたが、セグメント供給装置１６で搬送可能な寸法であればよい。

また、架台回収手段４４は第２ホイスト２４からなり、架台移送手段４５はセグメント供給装置１６からなり、架台仮設手段４６は第１ホイスト２９からなるものとするのが好ましいが、それぞれインバートレール専用の装置からなるものとしてもよい。

また、カッタ７は揺動式であってもよく、シールドフレーム５は断面非円形の筒状（例えば、断面矩形状の筒状、断面楕円形の筒状、断面異形状の筒状等）であってもよい。

またさらに、架台本体３６のトンネル軸方向の長さはセグメント１リング分の長さより若干短い長さにされるものとしたが、カーブのないトンネルを構築する場合、架台本体のトンネル軸方向の長さをセグメント１リング分の長さにしてもよい。この場合、インバートレール１２間に間隔を設けず、インバートレール１２同士を密着させて配置するとよい。

本発明の好適実施の形態を示すシールド掘進機の側断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 レール付き架台の後面図である。 レール付き架台の平面図である。 レール付き架台を回収中のシールド掘進機の側断面図である。 図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 レール付き架台を仮設中のシールド掘進機の側断面図である。 図７のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 従来のレール延設台車でレールユニットを布設する状態を示す正面説明図である。

符号の説明

１ シールド掘進機
３ 第１後方台車（後方台車）
１２ インバートレール（レール付き架台）
１５ セグメント
１６ セグメント供給装置
２９ 第１ホイスト（吊上装置）
３６ 架台本体
３７ 後方台車用レール材（レール材）
３９ 端部
４８ トンネル
６０ 中央部
６２ 突起部
６３ トンネル穴

Claims (6)

1. トンネル内に軸方向に複数並べて配置されシールド掘進機の後方台車を走行させるためのレール付き架台において、板状に形成されトンネル内に載置される架台本体と、該架台本体上にトンネル軸方向に延びて設けられ上記後方台車を走行させるためのレール材とを備え、上記架台本体が、トンネル幅方向の両端部を屈曲自在に構成されたことを特徴とするレール付き架台。
2. 上記架台本体が、トンネルの内面形状に沿うように円弧状に形成されると共に上記両端部に上方に突起する突起部を有し、これら突起部上に上記レール材が設けられた請求項１記載のレール付き架台。
3. 上記トンネルは、地山を掘削して形成したトンネル穴内にセグメントを組み立てて構築され、上記架台本体のトンネル軸方向の長さがセグメント１リング分の長さ、又はセグメント１リング分の長さより若干短い長さにされた請求項１又は２記載のレール付き架台。
4. シールド掘進機の後方台車を走行させるためのレール付き架台をトンネル内に軸方向に複数並べて配置するレール付き架台の布設方法において、上記レール付き架台の架台本体を板状に形成すると共に、その幅方向の両端部を中央部に対して屈曲自在に構成し、これら両端部を上記中央部の上側に折り重ねるように屈曲させてレール付き架台を折り畳んだのち、該レール付き架台を上記後方台車の前方位置に移送すると共にトンネル内の所定位置に載置し、上記両端部をそれぞれ吊り上げて展開してトンネル内に配置することを特徴とするレール付き架台の布設方法。
5. 上記両端部を吊り上げて展開するとき、後方台車の前部に設けられたセグメント搬送用の吊上装置を用いる請求項４記載のレール付き架台の布設方法。
6. 上記レール付き架台を上記後方台車の前方位置に移送するとき、シールド掘進機本体のセグメント組立装置にセグメントを供給するためのセグメント供給装置を用いる請求項４又は５記載のレール付き架台の布設方法。

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