JP2021095733A - エレクタ装置、覆工体構築システムおよび覆工体の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】六角形セグメントを用いた覆工体の構築における作業時間の短縮を図る。【解決手段】エレクタリング１３ａの回転中心に対して相互に点対称となる位置に設けられた第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２とを有するエレクタ装置１３を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体ＳＬ内の下部に形成されたセグメント供給路とを有する覆工体構築システムを用い、六角形セグメントＳの長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体ＳＬの構築方法であって、エレクタリング１３ａを１８０度回転させながらセグメント供給路で供給された六角形セグメントＳを第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２で順次把持して、第１のエレクタＥ１による組み付けと第２のエレクタＥ２による組み付けとを同時に行う。【選択図】図２

Description

本発明は、エレクタ装置、覆工体構築システムおよび覆工体の構築方法に関し、特に六角形セグメントを掘削坑の周方向に千鳥状に組み立ててリング状の覆工体を構築する技術に関するものである。

シールド掘進機は、切羽の安定を図りながら切羽に押し当てられたカッタ盤を回転させることにより地山を掘削するとともにその一方で、外部から運び込まれたセグメントを掘削坑の内周に組み付けることによりトンネルを形成する機器である。

掘進作業においては、機内の複数のジャッキをセグメント組立体であるリング状の覆工体に押し当て反力を取りながらシールド掘進機を前進させる工程と、シールド掘進機の前進によりシールド掘進機の後部と掘削坑の先端の覆工体との間に生じた隙間にエレクタ装置で新たなセグメントを組み付ける工程とを繰り返すことによりトンネルを形成している。

覆工体を構成するセグメントとして、六角形セグメントが知られている。この六角形セグメントは、相互に平行に形成された長辺接合部および長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた形状を呈しており、矩形セグメントと異なり、全てのセグメント形状は同一である。

この六角形セグメントは、切羽側からトンネル後方へ押し込む形（軸挿入式）で設置される。そして、トンネル周方向に対向する六角形セグメントの前後の傾斜接合部同士を交互に千鳥状に接合、連結することによって、切羽に近い凸部と、この凸部から六角形セグメントの半分の幅分窪んだ台形状の凹部を形成し、当該凹部に次の六角形セグメントの前半部を軸挿入して嵌合させながら覆工体を構築していく。

なお、六角形セグメントの組み立てについては、例えば特許文献１（特開２００２−１１５４９４号公報）に記載されたものが知られている。

特開２００２−１１５４９４号公報

ここで、セグメント（六角形セグメント）の組み立てには、シールド掘進機のシールドフレーム内に設置されたエレクタ装置が用いられる。エレクタ装置は、回転可能なエレクタリングと、このエレクタリングに配置されたエレクタとを備え、セグメントを把持し、移動させ、所定の位置に設置させるための機構である。一般的に、シールド掘進機にはエレクタが１機設けられている。また、エレクタリングによるエレクタの移動を容易にするために、エレクタの回転中心に対して点対称となる位置に、エレクタの重量分（セグメント重量は含まれない）のカウンタウエイトが設置されて、エレクタとの釣り合いがとられている。

エレクタが１機の場合、エレクタはセグメントを設置した後に把持位置（一般的には、エレクタリングの下部）に戻るので、設置するセグメントの数だけ往復する必要がある。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、六角形セグメントを用いた覆工体の構築における作業時間の短縮を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のエレクタ装置は、筒状のシールドフレーム内に回転可能に設置されたエレクタリングと、前記エレクタリングに取り付けられた一対の支持アームと、前記支持アームに取り付けられて当該支持アームにより支持されるとともに、前記エレクタリングの回転で旋回し、セグメントを把持して組み付けを行う第１のエレクタと、前記エレクタリングの回転中心に対して前記第１のエレクタと点対称の位置となるように前記支持アームに取り付けられて当該支持アームにより支持されるとともに、前記エレクタリングの回転で旋回し、セグメントを把持して組み付けを行う第２のエレクタとを有し、前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタは、セグメントの中央部を中心に揺動可能に把持する把持部が設けられた吊りビームと前記吊りビームの両端に設けられて前記支持アームに固定された筒体を貫通した一対のガイドロッド、および前記ガイドロッドを前記筒体の軸方向に摺動させる一対の伸縮ジャッキと、からなり、前記吊りビームを掘削坑の径方向に往復動させる径方向移動手段とをそれぞれ備える、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項２に記載の本発明の覆工体構築システムは、地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置された請求項１記載のエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部に形成されたセグメント供給路と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項３に記載の本発明の覆工体構築システムは、地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置された請求項１記載のエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部および上部に形成されたセグメント供給路と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項４に記載の本発明の覆工体の構築方法は、請求項２記載の覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、前記エレクタリングを１８０度回転させながら前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタで順次把持して、前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項５に記載の本発明の覆工体の構築方法は、請求項３記載の覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、下部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタで把持するとともに上部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第２のエレクタで把持して、前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項６に記載の本発明の覆工体の構築方法は、地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置されてエレクタリングの回転中心に対して相互に点対称となる位置に設けられた第１のエレクタと第２のエレクタとを有するエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部に形成されたセグメント供給路とを有する覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、前記エレクタリングを１８０度回転させながら前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタで順次把持して、前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項７に記載の本発明の覆工体の構築方法は、地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置されてエレクタリングの回転中心に対して相互に点対称となる位置に設けられた第１のエレクタと第２のエレクタとを有するエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部および上部に形成されたセグメント供給路とを有する覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、下部の前記セグメント供給路で供給された前記エレクタリングを前記第１のエレクタで把持するとともに上部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第２のエレクタで把持して、前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項８に記載の本発明の覆工体の構築方法は、請求項４〜７の何れか一項に記載の発明において、前記シールド掘進機の掘進に伴い、前記第１のエレクタを支持する支持アームと第２のエレクタを支持する支持アームは前後方向に往復動する、ことを特徴とする。

本発明によれば、第１のエレクタおよび第２のエレクタで六角形セグメントを把持して同時に組み付けることで、六角形セグメントの把持と設置に要する時間を少なくすることができるとともに、六角形セグメントを搬送する際のエレクタリングの回転角度の合計を小さくすることができる。これにより、六角形セグメントを用いた覆工体の構築における作業時間の短縮を図ることが可能になる。

本発明の一実施の形態である覆工体構築システムについてシールド掘進機の後胴部の内部を側面から透かして見た構成図である。 図１のシールド掘進機に設けられたエレクタ装置を後方から見た図である。 トンネルの施工に用いられる六角形セグメントの平面図である。 図３の六角形セグメントの正面図である。 図３の六角形セグメントの側面図である。 図３の六角形セグメントを組み立てて構築されたリング状の覆工体を側面から示す図である。 図６の展開図である。 （ａ）〜（ｉ）は、本実施の形態の覆工体構築システムによる覆工体の構築を連続的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｊ）は、本実施の形態の覆工体構築システムによる覆工体の構築を図８（ｉ）から連続的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｉ）は、本実施の形態の変形例としての覆工体構築システムによる覆工体の構築を連続的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の変形例としての覆工体構築システムによる覆工体の構築を図１０（ｉ）から連続的に示す説明図である。 本発明の変形例としてのシールド掘進機の後胴部の内部を側面から透かして見た構成図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１に示す本実施の形態のシールド掘進機Ｍは、カッタヘッドで掘削されてチャンバ内に取り込まれた土砂に粘性を有する泥水を注入して泥水圧を発生させ、その泥水圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘削坑を構築する泥水式のシールド掘進機である。シールド掘進機Ｍは、互いに連結された前胴部（図示せず）および後胴部１１ａからなる筒状のシールドフレーム１１を有している。

図示は省略されているが、前胴部には、地盤を掘削する複数のビットを備えたカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置され、その後方には、シールドフレーム１１の内部をチャンバ側と機内側とに区画する隔壁が当該シールドフレーム１１に固定されて設けられている。そして、カッタヘッドと隔壁との間が、カッタヘッドで掘削された土砂が取り込まれるチャンバになっている。また、隔壁には、チャンバ内の泥水を排出するための排泥管の前端開口部、およびチャンバ内に粘性を有する泥水を供給するための送水管の前端開口部が形成されている。

さて、図１に示すように、後胴部１１ａの前端部内周面には、セグメントＳを環状に組み立てた覆工体ＳＬをシールドフレーム１１の後方に向けて押し出して当該シールドフレーム１１を前方に進めるための推進ジャッキ（図示せず）の反力をとるリングガーダ１２が設置されている。そして、このリングガーダ１２には、セグメントＳを組み立てて掘削坑の内周面を覆う覆工体ＳＬを構築するエレクタ装置１３が設けられている。なお、エレクタ装置１３の詳細については後述する。

シールドフレーム１１を構成する後胴部１１ａの進行方向後端部の内周面には、鋼製のワイヤや発泡ウレタンなどからなる複数本のテールブラシ１４が、当該進行方向に対して間隔を開けて環状に設けられている。テールブラシ１４は、覆工体ＳＬの外周面と接触するような長さで内方に延びており、シールドフレーム１１の内周面と覆工体ＳＬの外周面との間に、シール材が充填されるシール室１４ａを形成する。

さて、図１および図２において、エレクタ装置１３は、リングガーダ１２の後部に回転可能に設置されたエレクタリング１３ａ、エレクタリング１３ａに取り付けられた一対の支持アーム１３ｂを備えている。そして、支持アーム１３ｂには、セグメントＳを把持してリング状の覆工体ＳＬを組み立てるための第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２が、シールド掘進機Ｍの軸方向に沿って取り付けられている。

なお、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２にとって、点対象の位置に設けられた相手方のエレクタＥ１，Ｅ２がカウンタウエイトになるので、別途、カウンタウエイトを設置する必要はない。

図２に示すように、第２のエレクタＥ２は、エレクタリング１３ａの回転中心に対して第１のエレクタＥ１と点対称の位置（つまり、第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２とが相互に１８０°の回転角ずれた位置）となるように支持アーム１３ｂに取り付けられている。また、前述のように、支持アーム１３ｂはエレクタリング１３ａに取り付けられていることから、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２はエレクタリング１３ａの回転によって旋回する。

ここで、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２は、セグメントＳをセグメントＳの中央に設けられた把持孔Ｈ１を中心に揺動可能に把持する把持部１３ｃａが設けられた吊りビーム１３ｃと、吊りビーム１３ｃを掘削坑の径方向に往復動させる径方向移動手段１３ｄを備えている。径方向移動手段１３ｄは、一対の支持アーム１３ｂにそれぞれ固定された筒体１３ｄａ、吊りビーム１３ｃの両端に設けられて筒体１３ｄａを貫通した一対のガイドロッド１３ｄｂ、およびガイドロッド１３ｄｂを筒体１３ｄａの軸方向に摺動させる一対の伸縮ジャッキ１３ｄｃからなる。伸縮ジャッキ１３ｄｃは、ハウジング１３ｄｃａが筒体１３ｄａに、伸縮ロッド１３ｄｃｂが吊りビーム１３ｃにそれぞれ固定されている。したがって、伸縮ロッド１３ｄｃｂがストロークするとガイドロッド１３ｄｂが筒体１３ｄａの軸方向に摺動し、これにより吊りビーム１３ｃが掘削坑の径方向に往復動することになる。

また、図１に示すように、第１のエレクタＥ１における吊りビーム１３ｃとガイドロッド１３ｄｂとの前後方向の取付位置と、第２のエレクタＥ２における吊りビーム１３ｃとガイドロッド１３ｄｂとの前後方向の取付位置とは互いに逆になっており、結果として第１のエレクタＥ１の把持部１３ｃａと第２のエレクタＥ２の把持部１３ｃａとがシールド掘進機Ｍの軸方向に対して同じ位置となっている。

これにより、それぞれセグメントＳを把持した第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２は、覆工体ＳＬを構成する同一のリングの相互に異なる位置に組み付けを行うことができる。

さて、図１に示すように、以上の構成を有するエレクタ装置１３にセグメントＳを供給するためのセグメント供給路Ｙが、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体ＳＬの内の下部に形成されている。このセグメント供給路Ｙは、覆工体ＳＬ内に敷設されたレールＹ１と、セグメントＳを搭載してレールＹ１上を走行するセグメント台車Ｙ２とからなり、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２は、エレクタリング１３ａの回転により下端位置に旋回してセグメント台車Ｙ２からセグメントＳを受け取る。

そして、このようなセグメント供給路Ｙと前述のシールド掘進機Ｍとにより、覆工体構築システムＭＳが構成される。

さて、本実施の形態では、このような覆工体構築システムＭＳを用い、六角形のセグメント（以下、「六角形セグメント」）Ｓを千鳥状に組み立ててリングの覆工体ＳＬとし、これを連続させることで掘削坑の内周面を覆うトンネルが構築される。

ここで、トンネルの直線部の施工に用いられる六角形セグメントについて、図３〜図７を用いて説明する。

図３〜図５に示すように、六角形セグメントＳは、トンネル周方向に湾曲して平面六角形状に形成された鉄筋コンクリート製であり、相互に対向して形成された２つの長辺接合部Ｊ１、および長辺接合部Ｊ１の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部Ｊ２を有している。また、内面の中央部には、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２で把持されるときのアンカ（図示せず）が挿入される把持孔Ｈ１が形成されている。

この六角形セグメントＳ内には、傾斜接合部Ｊ２の一方の傾斜面と平行に、斜辺間継手ボルトが貫通するシース管Ｔが埋設され、一方の長辺接合部Ｊ１には、斜辺間継手ボルトを締め付けるための締付孔Ｈ２がシース管Ｔと連続して形成されている。また、傾斜接合部Ｊ２の他方の傾斜面と平行に、接合される他の六角形セグメントＳのシース管Ｔを貫通した斜辺間継手ボルトとねじ結合するインサートアンカＦ１が埋設されている。さらに、他方の長辺接合部Ｊ１から内部に向けて、六角形セグメントＳを吊す際に用いられる吊り用インサートＦ２が埋設されている。

そして、六角形セグメントＳの外周面には、他の六角形セグメントＳと凹凸嵌合して位置合わせを行うための部位として、凹部であるリング間ソケットＲ１ならびに凸部であるリング間プラグＲ２が形成されている。

なお、六角形セグメントＳは、本実施の形態では鉄筋コンクリート製であるが、鋼製であってもよい。

このような六角形セグメントＳを掘削坑の周方向に千鳥状に組み立てて、図６に示すリング状の覆工体ＳＬが構築される。覆工体ＳＬにおいて、六角形セグメントＳの長辺接合部Ｊ１が掘削坑の前後（つまり、切羽側と坑口側）を向くように配置されており、前後方向に位置する六角形セグメントＳにおける傾斜接合部Ｊ２同士が交互に連結されることで、切羽に近い凸部と、この凸部から六角形セグメントＳの半分の幅分窪んだ台形状の凹部が周方向に沿って交互に形成される。そして、形成された凹部に次の六角形セグメントＳの前半部を軸挿入して嵌合されている。

また、六角形セグメントＳを組み立てる際には、既に環状に組み立てられた六角形セグメントＳからなる覆工体ＳＬの切羽側を推進ジャッキにより押圧して反力をとりながらシールド掘進機Ｍを六角形セグメントＳの幅分だけ前進させて組み立てスペースを形成する。

ここで、図２に示すように、本実施の形態の覆工体構築システムＭＳで組み立てられる覆工体ＳＬは、１リングのセグメント数が４の倍数である１２となった１２分割タイプである。すなわち、前述したように、第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２とがエレクタリング１３ａの回転中心に対して点対称の位置となったエレクタ装置１３は、１リングを形成する六角形セグメントＳのセグメント数が４の倍数となる覆工体ＳＬの構築に対して用いられる。

以下、本実施の形態の覆工体構築システムＭＳにより六角形セグメントＳで覆工体ＳＬを構築する順序について、図８および図９を用いて説明する。これらの図面において、エレクタリング１３ａの回転が時計回りのときを＋（プラス）、反時計回りのときを−（マイナス）としている。また、Ｐ１〜Ｐ１２は覆工体ＳＬにおける六角形セグメントＳの組み付け位置を示している。

なお、六角形セグメントＳは、覆工体ＳＬの周方向に対して一つおきに組み付けられる。これは、図６や図７に示すように、覆工体ＳＬの切羽側（つまり、六角形セグメントＳが組み付けられる側）が凸部と凹部とが周方向に沿って交互に形成されているからである。つまり、凹部に六角形セグメントＳを組み付けると、組み付けた箇所が凸部になり、それまで凸部であった箇所が新たな凹部になるので、続いてこの新たな凹部に六角形セグメントＳを組み付けるようにするからである。

ここで、第１のエレクタＥ１や第２のエレクタＥ２は六角形セグメントＳを把持部１３ｃａで把持した後、径方向移動手段１３ｄによりシールドフレーム１１の軸方向と交差する方向に移動する。次に、エレクタリング１３ａがシールドフレーム１１の周方向に回転して組立位置へと移動される。そして、支持アーム１３ｂにより第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２がシールドフレーム１１の軸方向にスライド移動することにより目的の位置に組み付けられる。

さて、図８（ａ）に示すように、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１で六角形セグメントＳを把持し、次に、図８（ｂ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図８（ｃ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋６０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ３に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ９に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図８（ｄ）に示すように、エレクタリング１３ａを−６０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持し、続いて、図８（ｅ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図８（ｆ）に示すように、エレクタリング１３ａを−６０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１１に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ５に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図８（ｇ）に示すように、エレクタリング１３ａを−１２０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持し、続いて、図８（ｈ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図８（ｉ）に示すように、エレクタリング１３ａを回転させずに（つまり、そのままの位置にしておいて）、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ７に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

ここまで（前段工程）で、覆工体ＳＬの周方向に対して一つおきに形成されていた凹部に対する六角形セグメントＳの組み付けが完了する（図８（ｉ）参照）。これにより、それまで凸部であった箇所が凹部になるので、以下の後段工程では、この新たに一つおきに凹部になった箇所に対する六角形セグメントＳの組み付けが行われることになる。なお、前段工程でのエレクタリング１３ａの回転角度の合計は８４０°である。

さて、図９（ａ）に示すように、エレクタリング１３ａを回転させずに、下端に位置している第１のエレクタＥ１で六角形セグメントＳを把持し、続いて、図９（ｂ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図９（ｃ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋３０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ８に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ２に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図９（ｄ）に示すように、エレクタリング１３ａを−３０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持し、続いて、図９（ｅ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図９（ｆ）に示すように、エレクタリング１３ａを−３０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１２に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ６に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図９（ｇ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋３０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端にして六角形セグメントＳを把持し、続いて、図９（ｈ）に示すように、エレクタリング１３ａを±１８０°回転させて第２のエレクタＥ２を下端にして六角形セグメントＳを把持する。そして、図９（ｉ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋９０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１０に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ４に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

以上で新たに一つおきに凹部になった箇所に対する六角形セグメントＳの組み付けが完了し、全体として１リング分の六角形セグメントＳの組み付けが完了することになる。

そして、図９（ｊ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋９０°回転させると、第１のエレクタＥ１が下端、第２のエレクタＥ２が上端となった位置、すなわち図８（ａ）に示す組立開始位置に戻ることになる。また、後段工程でのエレクタリング１３ａの回転角度の合計も８４０°である。よって、１リングを組み立てるためのエレクタリング１３ａの回転角度の合計（前段工程と後段工程との合計）は１,６８０°となる。

以下、シールド掘進機Ｍを推進させながら、１リングについて図８（ａ）〜図８（ｉ）、図９（ａ）〜図９（ｊ）の操作を繰り返しながら覆工体ＳＬを構築していく。

ここで、前述のように、本実施の形態において、１リングを組み立てるためのエレクタリング１３ａの回転角度の合計は１,６８０°である。一方、エレクタが１機のとき、同じように１２個の六角形セグメントＳで１リングを組み立てる場合には、エレクタリング１３ａの回転角度の合計は２,１６０°になる。エレクタリング１３ａの回転角度の合計はエレクタＥ１，Ｅ２の移動距離の合計に置き換えることができ、これらの合計値の大小は作業時間の長短に直結する。そして、本実施の形態のように２機のエレクタＥ１，Ｅ２で六角形セグメントＳを組み立てた場合には、１機のエレクタで組み立てた場合よりも、エレクタリング１３ａの回転角度の合計が２割以上小さくなる。

このように、本実施の形態によれば、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２で六角形セグメントＳを把持して同時に組み付けるようにしているので、六角形セグメントＳの設置位置の調整と設置、斜辺間継手ボルトによる固定に要する時間を六角形セグメントＳを一つ組み付ける場合と同程度に少なくすることができるとともに、六角形セグメントＳを搬送する際のエレクタリング１３ａの回転角度の合計を小さくする（つまり、第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２の移動距離を短くする）ことができる。これにより、六角形セグメントＳを用いた覆工体ＳＬの構築における作業時間の短縮を図ることが可能になる。

さて、以上では、エレクタ装置１３に六角形セグメントＳを供給するためのセグメント供給路Ｙが覆工体ＳＬの内の下部に形成されている場合について説明した。ここで、覆工体ＳＬの内の上部にもさらにセグメント供給路Ｙを形成し、上下２系統のセグメント供給路Ｙでエレクタ装置１３に六角形セグメントＳを供給することもできる。

このような供給形態で覆工体ＳＬを構築する順序について、図１０および図１１を用いて説明する。なお、これらの図面においても、エレクタリング１３ａの回転が時計回りのときを＋（プラス）、反時計回りのときを−（マイナス）としている。また、Ｐ１〜Ｐ１２は覆工体ＳＬにおける六角形セグメントＳの組み付け位置を示している。

先ず、図１０（ａ）に示すように、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１で六角形セグメントＳを把持するともに、エレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でも六角形セグメントＳを把持する。そして、図１０（ｂ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋６０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ３に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ９に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図１０（ｃ）に示すように、エレクタリング１３ａを−６０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端に、第２のエレクタＥ２を上端にし、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１とエレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でそれぞれ六角形セグメントＳを把持する。そして、図１０（ｄ）に示すように、エレクタリング１３ａを−６０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１１に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ５に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図１０（ｅ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋６０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端に、第２のエレクタＥ２を上端にし、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１とエレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でそれぞれ六角形セグメントＳを把持する。そして、図１０（ｆ）に示すように、エレクタリング１３ａを回転させずに、そのままの位置で第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ７に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

ここまで（前段工程）で、覆工体ＳＬの周方向に対して一つおきに形成されていた凹部に対する六角形セグメントＳの組み付けが完了する（図１０（ｆ）参照）。そして、以下の後段工程では、新たに一つおきに凹部になった箇所に対する六角形セグメントＳの組み付けが行われる。なお、前段工程でのエレクタリング１３ａの回転角度の合計は２４０°である。

さて、図１０（ｇ）に示すように、エレクタリング１３ａを回転させずに、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１とエレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でそれぞれ六角形セグメントＳを把持する。そして、図１０（ｈ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋３０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ８に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ２に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図１０（ｉ）に示すように、エレクタリング１３ａを−３０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端に、第２のエレクタＥ２を上端にし、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１とエレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でそれぞれ六角形セグメントＳを把持する。そして、図１１（ａ）に示すように、エレクタリング１３ａを−３０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１２に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ６に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

次に、図１１（ｂ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋３０°回転させて第１のエレクタＥ１を下端に、第２のエレクタＥ２を上端にし、エレクタリング１３ａの下端に位置する第１のエレクタＥ１とエレクタリング１３ａの上端に位置する第２のエレクタＥ２でそれぞれ六角形セグメントＳを把持する。そして、図１１（ｃ）に示すように、エレクタリング１３ａを＋９０°回転させ、第１のエレクタＥ１で位置Ｐ１０に、第２のエレクタＥ２で位置Ｐ４に、それぞれ六角形セグメントＳを同時に組み付ける。

以上で新たに一つおきに凹部になった箇所に対する六角形セグメントＳの組み付けが完了し、全体として１リング分の六角形セグメントＳの組み付けが完了することになる。

そして、図１１（ｄ）に示すように、エレクタリング１３ａを−９０°回転させると、第１のエレクタＥ１が下端、第２のエレクタＥ２が上端となった図１０（ａ）に示す組立開始位置に戻ることになる。また、後段工程でのエレクタリング１３ａの回転角度の合計は３００°である。よって、上下２系統のセグメント供給路Ｙでエレクタ装置１３に六角形セグメントＳを供給したときの１リングを組み立てるためのエレクタリング１３ａの回転角度の合計（前段工程と後段工程との合計）は５４０°となる。

前述のように、下部だけの１系統のセグメント供給路Ｙでエレクタ装置１３に六角形セグメントＳを供給したときの１リングを組み立てるためのエレクタリング１３ａの回転角度の合計１,６８０°であるから、２系統供給路で六角形セグメントＳを組み立てた場合には、１系統供給路の場合よりも、エレクタリング１３ａの回転角度の合計が１／３以下になる。したがって、六角形セグメントＳを用いた覆工体ＳＬの構築における作業時間をさらに短縮することが可能になる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、六角形セグメントＳの組み立て順序については、本実施の形態に限定されるものではなく、位置Ｐ１と位置Ｐ７から組み付けていくなど、自由に決定することができる。

また、本実施の形態では、図１および図２に示すエレクタ装置１３が備えられたシールド掘進機Ｍで構成された覆工体構築システムＭＳにより、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体ＳＬを六角形セグメントＳで組み立てる場合を説明したが、組み立てに用いられるエレクタ装置１３は、エレクタリング１３ａの回転中心に対して点対称の位置に第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２とが設けられていれば足り、エレクタ装置１３の構造については本実施の形態に限定されるものではない。

さらに、本実施の形態におけるエレクタ装置１３の支持アーム１３ｂは、エレクタリング１３ａと第１のエレクタＥ１および第２のエレクタＥ２をつないで支持するだけであるが、図１２に示すように、径方向に伸びる筒体１３ｄａに加えて軸方向に伸びる筒体１３ｄａｂを設けて当該筒体１３ｄａｂを支持アーム１３ｂに摺動可能に設け、第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２とを掘削坑の前後方向に往復道させることができるようにしてもよい。

このようなエレクタ装置１３によれば、筒体１３ｄａｂを摺動させて第１のエレクタＥ１と第２のエレクタＥ２との位置を六角形セグメントＳの幅分だけ移動させることができるので、シールド掘進機Ｍを前進させながら六角形セグメントＳを組み立てることができる（六角形セグメントによるシールド掘進とセグメント組立の同時施工）。

以上の説明では、本発明を泥水式のシールド掘進機に適用した場合が示されているが、これに限定されるものではなく、泥土圧式のシールド掘進機など、様々な密閉型のシールド掘進機に適用することが可能である。

１１ シールドフレーム
１１ａ 後胴部
１２ リングガーダ
１３ エレクタ装置
１３ａ エレクタリング
１３ｂ 支持アーム
１３ｃ 吊りビーム
１３ｃａ 把持部
１３ｄ 径方向移動手段
１３ｄａ，１３ｄａｂ 筒体
１３ｄｂ ガイドロッド
１３ｄｃ 伸縮ジャッキ
１３ｄｃａ ハウジング
１３ｄｃｂ 伸縮ロッド
Ｅ１ 第１のエレクタ
Ｅ２ 第２のエレクタ
Ｊ１ 長辺接合部
Ｊ２ 傾斜接合部
Ｍ シールド掘進機
ＭＳ 覆工体構築システム
Ｐ１〜Ｐ１２ 位置
Ｓ 六角形セグメント
ＳＬ 覆工体
Ｙ セグメント供給路
Ｙ１ レール
Ｙ２ セグメント台車

Claims (8)

1. 筒状のシールドフレーム内に回転可能に設置されたエレクタリングと、
   前記エレクタリングに取り付けられた一対の支持アームと、
   前記支持アームに取り付けられて当該支持アームにより支持されるとともに、前記エレクタリングの回転で旋回し、セグメントを把持して組み付けを行う第１のエレクタと、
   前記エレクタリングの回転中心に対して前記第１のエレクタと点対称の位置となるように前記支持アームに取り付けられて当該支持アームにより支持されるとともに、前記エレクタリングの回転で旋回し、セグメントを把持して組み付けを行う第２のエレクタとを有し、
   前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタは、
   セグメントの中央部を中心に揺動可能に把持する把持部が設けられた吊りビームと、
   前記吊りビームの両端に設けられて前記支持アームに固定された筒体を貫通した一対のガイドロッド、および前記ガイドロッドを前記筒体の軸方向に摺動させる一対の伸縮ジャッキからなり、前記吊りビームを掘削坑の径方向に往復動させる径方向移動手段とをそれぞれ備える、
   ことを特徴とするエレクタ装置。
2. 地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置された請求項１記載のエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、
   掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部に形成されたセグメント供給路と、
   を有することを特徴とする覆工体構築システム。
3. 地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置された請求項１記載のエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、
   掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部および上部に形成されたセグメント供給路と、
   を有することを特徴とする覆工体構築システム。
4. 請求項２記載の覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、
   前記エレクタリングを１８０度回転させながら前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタで順次把持して、
   前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、
   ことを特徴とする覆工体の構築方法。
5. 請求項３記載の覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、
   下部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタで把持するとともに上部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第２のエレクタで把持して、
   前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、
   ことを特徴とする覆工体の構築方法。
6. 地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置されてエレクタリングの回転中心に対して相互に点対称となる位置に設けられた第１のエレクタと第２のエレクタとを有するエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部に形成されたセグメント供給路とを有する覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、
   前記エレクタリングを１８０度回転させながら前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第１のエレクタおよび前記第２のエレクタで順次把持して、
   前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、
   ことを特徴とする覆工体の構築方法。
7. 地盤を掘削するカッタヘッドが進行方向先端に回転可能に設置された筒状のシールドフレーム、および前記シールドフレーム内に設置されてエレクタリングの回転中心に対して相互に点対称となる位置に設けられた第１のエレクタと第２のエレクタとを有するエレクタ装置を備えたシールド掘進機と、掘削坑の内周面を覆うリング状の覆工体内の下部および上部に形成されたセグメント供給路とを有する覆工体構築システムを用い、長辺接合部および前記長辺接合部の両側に突出形成されたＶ字状の傾斜接合部を備えた六角形セグメントの前記長辺接合部を掘削坑の前後を向けて千鳥状に組み立て、１リングを形成するセグメント数が４の倍数となる覆工体の構築方法であって、
   下部の前記セグメント供給路で供給された前記エレクタリングを前記第１のエレクタで把持するとともに上部の前記セグメント供給路で供給された前記六角形セグメントを前記第２のエレクタで把持して、
   前記第１のエレクタによる組み付けと前記第２のエレクタによる組み付けとを同時に行う、
   ことを特徴とする覆工体の構築方法。
8. 前記シールド掘進機の掘進に伴い、前記第１のエレクタを支持する支持アームと第２のエレクタを支持する支持アームとは前後方向に往復動する、
   ことを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の覆工体の構築方法。

Images