JP2021161604A - アーチ形セグメントの組立装置および組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中拡幅掘削部におけるアーチ状天井部地山内面を覆工するアーチ形セグメントの組立装置において、組立セグメントピースが大重量化しても、荷重負担の軽減、セグメント組立時間の短縮、セグメント組立精度の向上などを達成すること。【解決手段】アーチ形セグメントの組立装置１２に備えたガイド装置２４は、アーチ形セグメント２３を覆工するためのセグメントピース２３１などをガイドする。アーチ形セグメント２３のアーチ内周面２０ｂのカーブに沿う形状の走行ビーム３１にガイドビーム５４を支持する。そのガイドビーム５４の上面に回転コロ受けをアーチカーブに沿って配列する。セグメントピース２３１などは、前記回転コロ受けの回転に従って所要位置にガイドされて移動される。【選択図】図２４

Description

本発明は、例えば、並設された２本の既設トンネル覆工間において拡幅掘削された地下空間において、その地下空間の天井部の地山内面に対してアーチ形状に覆工するセグメント（以下、アーチ形セグメントという）を構築する技術に関するものである。特に、本発明においては、アーチ形セグメントを構築する際に、そのアーチ形セグメントを設置場所にガイドするためのアーチ形セグメントの組立装置及び組立方法に関するものである。

地下に道路トンネルを構築する場合、地上の道路へ分岐あるいは地上の道路から合流するための地上からのランプトンネルと地下の本線トンネルとを接合する必要がある。これらの接合領域を地下で施工する工法の一つとして両トンネルを近接して並設に施工したうえで、両トンネルの覆工間の地山をアーチ形状の地山内面とした地下空間となるように拡幅掘削する工法が採用されている。本発明はこの拡幅掘削断面の上半部における天井部に覆工されるアーチ形セグメントを構築する組立装置および組立方法に関するものである。

先行技術として特許文献１が開示されている。この技術のアーチ形状セグメントは鋼製セグメント（鋼板による箱型構造）を前提に案出されたものである。しかし、昨今では拡幅断面が大断面化し、また、大深度での施工の条件の工事に対応するために覆工構造は重構造セグメント（例として鋼殻にコンクリートを充填したセグメント）が採用され、セグメントのピース当たり重量が従来の数倍と拡大している。これらの条件を鑑みた場合、先行技術の方法および構造では過剰負荷となり改良が必要となった。

特開２０１４−２１１０５４号公報

アーチ形セグメントの左右方向の端部の位置においては、拡幅掘削後の地山に設置された支保工と既設トンネル覆工との間の間隔が狭くなるため、端部のセグメントピースは左右方向の中央側から挿入する形で組み付ける必要がある。

特許文献１においては、端部セグメントピースを組付ける際にエレクター装置の左右に張出したアーム先端の把持部にセグメントピースの中央側の端部近くを片持ち支持し、端部の所定位置までアームを旋回走行して組付けを行っていた。この方法では大重量化したセグメントピースの場合、エレクター装置への片持ちによるモーメント荷重の負担が大きくなり、工法実現のためには装置が大規模となり、限られた広さのスペース（地下空間）の中では、採用が困難となる。

特許文献１において、エレクター装置を旋回走行させるガイドレールの曲率と新規組立セグメントの組立基準となる既設セグメントの曲率とのセンタリングは、ガイドレールが搭載されている上部支持台と下部台車フレームとの間のジャッキで調整操作していた。また、既設セグメントと新設セグメントとの内面の面一合わせおよび互いのボルト穴粗位置合わせは、エレクター装置によりセグメントピースの把持姿勢を調整操作しており、これらの調整に組立時間が費やされていた。

この方法では、大型化、大重量化したセグメントでこれらの調整を行うにはさらに長い調整時間が費やされることが懸念される。
特許文献１において、セグメント組立装置に組付けセグメントピースを積載把持する際は、同組立装置の前方に配置されたリフト用台車でセグメントピースを吊り上げ、その下部まで同組立装置を移動させて、セグメントピースを受け渡し把持する。そして、その後に同組立装置はセグメントピースを把持した状態でセグメント組立位置まで再移動していた。複数あるセグメントピース毎にこの作業を繰り返す必要あり、積載把持作業に時間を要していた。また、リフト台車はウィンチとシーブによりワイヤーに玉掛けして吊り上げていたため、セグメントが大重量化した場合におけるリフト台車を含む吊り上げ装置の大規模化と作業時間が課題となる。

本発明の目的は、地下拡幅断面の大型化および大深度化に伴うアーチ形セグメントの大重量化に対応するためになされたものである。そして、より具体的な目的は、アーチ形セグメントを組付けるエレクター装置に対する荷重負担を軽減するとともに、組付け時の姿勢調整操作を含む組立作業時間を短縮したうえで組立精度の向上を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明においては、アーチ形状の覆工壁を構成するセグメントを構築する際に用いるアーチ形セグメントの組立装置であって、セグメントピースをエレクター装置で把持した状態で所定位置にガイドして移動させるため、アーチ形状のセグメントの内周面の曲率形状に沿って延在する延在面に、周方向に相互間隔をおいて複数の回転コロ受けを設けて、その回転コロ受けによってセグメントピースの下面を受けて、セグメントピースの重量を受ける構造としたガイド装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、回転コロ受けによりセグメントピースの下面でその重量を受けて、エレクター装置で把持してセグメントを組み付け位置まで移動できる。従って、アーチ形セグメントの左右両端部における端部セグメントピースを組付ける際のセグメントピースの一端を把持する極端な片持ち荷重状態での移動を省略でき、エレクター装置への荷重負担を軽減することができる。

また、本発明の組立装置の作動において、セグメント組立前に組立装置を組立装置のアウトリガー装置などによって上昇させ、既設セグメントの内周面にガイド装置の回転コロ受けを押し当てることができる。このようにすれば、回転コロ受けの転動により組立装置の設置位置は既設セグメントの内周曲率に合わせてセンタリングされる。これによりガイド装置は回転コロ受けが既設セグメント内側に沿ったガイドとなり、ガイド装置上を搬送させる組付け前のセグメントピースの径方向の位置が既設セグメントに倣って決まる。従って、既設セグメントと新設セグメントの内面の面一合わせおよび互いのボルト穴粗位置合わせするための把持姿勢を調整操作する時間が短縮され、また、セグメント組立精度が向上する。特に、アーチ形セグメントの両端部のセグメントピースの組付けの際は狭隘の組立スペースで、しかも内側セグメントピースと連結状態のセグメントの把持重量が大きいため、これらの効果は大きい。

前記にあるように、セグメント組立前にガイド装置を上昇させ、既設セグメントの内周面にガイド装置の回転コロ受けを押し当てると回転コロ受けの転動により、回転コロ受けの全体が既設セグメントに接触して既設セグメントの内周面に沿う。このため、セグメント組立時に発生する各種反力をアウトリガー装置などとともに支持できる形態となり、セグメント組立時のアーチ形セグメントの組立装置全体の姿勢を固定支持でき、安定した組立作業が可能となる。

前記ガイド装置を使用してアーチ形セグメントを組付ける際にセグメントピースのエレクター装置での把持位置であるガイド装置上までセグメントピースをリフトアップする必要がある。前記発明を前提とした構成においては、アーチ形セグメントの組立装置の幅方向のほぼ中央位置でガイド装置を左右に分断したスペースを設け、セグメントピース把持位置までリフトアップするリフト装置を設けるとよい。このようにすれば、組立装置をセグメント組立場所の定位置に設置した状態で繰り返しセグメントピースを重機でリフト装置に供給できるため、積載把持作業に要する時間の短縮化が図られ、リフト台車のようなセグメントピース吊り上げ用の装置が不要となる。また、セグメントピースと吊り上げ装置との玉掛けおよびその解除作業も不要となり作業の効率向上が図れる。

以上のように、本発明においては、エレクター装置への荷重負担を軽減することができる効果がある。

拡幅掘削施工部におけるアーチ形覆工壁を示す全体正断面図。 アーチ形セグメントの組立装置の施工前の状態における掘削施工部における上部空間部を示す正断面図。 アーチ形セグメントの組立装置の施工前の状態における掘削施工部における上部空間部を示す端部拡大正断面図。 アウトリガー装置の作動状態におけるアーチ形セグメントの組立装置の側断面図。 ガイド装置の平面図。 ガイド装置の一部拡大平面図。 エレクター装置とセグメントとの関係を示すガイド装置の側断面図。 リフト装置を示す平面図。 第１セグメントピース（端部）の施工前におけるアウトリガー装置の作動状態を示す正断面図。 第１セグメントピースをリフト装置に載置した状態を示す正断面図。 第１セグメントピースをエレクター装置による把持位置までリフトした状態を示す正断面図。 第１セグメントピースをガイド装置に仮置きした状態を示す正断面図。 ガイド装置上で第２セグメントピースを第１セグメントに連結した状態を示す正断面図。 第１セグメントピースおよび第２セグメントピースを所定位置（端部）に設置した状態を示す正断面図。 第３セグメントピースをリフト装置に載置した状態を示す正断面図。 第３セグメントピースをエレクター装置による把持位置までリフトした状態を示す正断面図。 第３セグメントピースをガイド装置によって仮置きした状態を示す正断面図。 ガイド装置上で第４セグメントピースを第３セグメントピースに連結した状態を示す正断面図。 第３セグメントピースおよび第４セグメントピースを所定位置（端部）に設置した状態を示す正断面図。 第５セグメントピースをエレクター装置に把持した状態を示す正断面図。 第６セグメントピース（Ｋセグメントピース）をエレクター装置による把持位置までリフトアップした状態を示す正断面図。 第６セグメントピースをエレクター装置に把持した挿入前の状態を示す側断面図。 第６セグメントピースの挿入状態を示す簡略平面図。 第６セグメントピースの挿入状態を示す正断面図。

（実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は地中の拡幅掘削施工部１０全体を示すものである。この拡幅掘削施工部１０は図１の紙面と直交する方向に延長される。拡幅掘削施工部１０には相互間隔をおくとともに、拡幅掘削施工部１０の延長方向に延びる２本の円筒状の既設トンネル覆工１１が包含されている。既設トンネル覆工１１の用途は道路などのトンネルである。

図１に示すように、両トンネル覆工１１間の領域の拡幅掘削施工部１０は上部拡幅掘削部１５と下部拡幅掘削部１６に分かれ、中間部には未掘削部１４を残す。未掘削部１４の上面は上部拡幅掘削部１５の覆工作業のベースとなる。本発明の実施形態の対象となる上部拡幅掘削部１５の天井部はアーチ形状となっている。後述する本実施形態のアーチ形セグメントの組立装置１２は、上部拡幅掘削部１５部において用いられるものである。上部拡幅掘削部１５の掘削後に天井部の内側面には一次支保としてアーチ形の支保工１７が設けられる。

図１に示すように、上部拡幅掘削部１５の天井部における支保工１７の内側面はアーチ形セグメント２３によって覆われる。このアーチ形セグメント２３は、第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６よりなる。第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６は、鋼殻２１と、その鋼殻２１内に充填されたコンクリート２２とによって構成されている。そして、アーチ形セグメント２３は一列毎に組み付けて構築されて、トンネルの延長方向に並設される。本実施形態においては、一列のアーチ形セグメント２３が第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６により６分割に構成されているが、その分割数は工事により変わるのでこの限りではない。

図２以降の図面に示すアーチ形セグメントの組立装置１２の基本的な構造および機能の概要を説明する。アーチ形セグメントの組立装置１２は前記の一列のアーチ形セグメント２３が分割された第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６を１ピース毎にエレクター装置７１を用いて両端部から順次組み付けるものである。エレクター装置７１は拡幅掘削施工部１０の延長方向に並設された一対のアーチ状をした走行ビーム３１に沿ってエレクター装置７１に設けた台車駆動部により移動走行する。本発明の実施形態の主要要素であるガイド装置２４は走行ビーム３１より支持されている。アーチ形セグメントの組立装置１２の中央部はガイド装置２４が左右に分断状に配置されている。それらの間隔スペースにセグメントピース２３１〜２３６を供給するためのリフト装置６１を設け、その位置でセグメントピース２３１〜２３６はエレクター装置７１に供給されて、把持される。

図２〜図４に示すように、走行ビーム３１の両端にアウトリガー装置３５を設け、組立作業時にアーチ形セグメントの組立装置１２を固定する。アーチ形セグメント２３の一列分の組立が終了すれば、アーチ形セグメントの組立装置１２を上部拡幅掘削部１５の延長方向の前方にアーチ形セグメント２３の一列の幅分の距離を移設して次の列の組立を行い、この繰り返しで拡幅掘削施工部１０の延長方向に進行していく。そのため、アーチ形セグメントの組立装置１２はレール３４上において走行用の車輪３３を支持脚３２下部に設け、全体的には門型台車構造としている。

そこで、以下に、アーチ形セグメントの組立装置１２に備えられ、アーチ形セグメント２３を構築できるようにしたセグメントガイド装置２４および関連構成について説明する。このセグメントガイド装置２４および関連構成は、第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６組立の前行程で構築された既設アーチ形セグメント２０のアーチ内周面２０ｂに沿って第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６ガイドすることにより、アーチ形セグメント２３の構築に使用される。

図２〜図６に示すように、セグメントガイド装置２４は、Ｉ形状の断面をしたアーチ状の一対の走行ビーム３１から支持されている。走行ビーム３１上においてエレクター装置７１が移動する。これらの走行ビーム３１は構築されるアーチ形セグメント２３に対して同心円状に沿う内周面曲率のカーブを有している。両走行ビーム３１の左右方向の中央部には４本の支持脚３２が設置されており、支持脚３２の下端には車輪３３が設けられている。この車輪３３により、アーチ形セグメントの組立装置１２は未掘削部１４の上面に拡幅掘削施工部１０の延長方向に延びるように敷設されたレール３４上を走行可能である。

図２〜図６に示すように、両走行ビーム３１の両端部側面の前後の４箇所に張り出されたアーム３６にアウトリガー装置３５が固定されている。アウトリガー装置３５は下方に伸縮作動する内筒部３９と、内筒部３９の摺動を外側でガイドする外筒部３８とで構成され、外筒部３８がアーム３６の先端に設置されている。内筒部３９には内筒部３９を伸縮作動させるための油圧シリンダ３７を内蔵し、この油圧シリンダ３７は、内筒部３９と外筒部３８との間に結合されている。内筒部３９の下端には球面自在継手４０を介してアウトリガーシュー４１が揺動可能に支持されており、接地面となる既設トンネル覆工１１に対する設置角度に対応できる。また、内筒部３９と球面自在継手４０との間は幅方向（図６の左右方向）に摺動可能となる構造としており、ガイド装置２４によるアーチ形セグメントの組立装置１２のセンタリング時にはアウトリガーシュー４１の位置とは関係なく前記幅方向に位置調整が可能となる。

図２，図３および図５に示すように、各アーム３６と支持脚３２との間には筋交い状のステー材４２が介在されている。各アーム３６とガイド装置２４を構成するガイドビーム５３，５４の周方向の下降側端部の間に架設された間隔保持材４４との間には筋交い状のステー材４３が介在されている。

そして、図４および図９に示すように、油圧シリンダ３７と結合された内筒部３９が下方に突出されることにより、アウトリガーシュー４１は接地面としての既設トンネル覆工１１の外周上面に押し当て状態において設置される。その作動により、アーチ形セグメントの組立装置１２全体が上方へ押し上げられ、ガイド装置２４が既設アーチ形セグメント２０のアーチ内周面２０ｂに押し当てられる。

図３，図６および図７に示すように、走行ビーム３１の周方向の中央部を除く両側部の前後両面には、それぞれ周方向に間隔をおいて複数本のガイド支柱５１が梁材５２を設けて両者５１，５２で逆Ｌ形とし、前後のガイド支柱５１が梁材５２を内側に向き合う形で立設されている。両ガイド支柱５１には梁材５２を介してそれぞれアーチ内周面２０ｂにほぼ沿う曲率の円弧状をなすガイドビーム５３，５４が両走行ビーム３１の上方に位置するように設置されている。従って、ガイドビーム５３，５４の上面が、アーチ内周面２０ｂに沿って延在する延在面になる。ここで、図４に示すように、走行ビーム３１前側のガイド支柱５１で支持されたガイド装置２４を前側ガイド装置２４１（図４の左側）とし、走行ビーム後側のガイド支柱５１で支持されたガイド装置２４を後側ガイド装置２４２（図４の右側）とする。

図４および図６に示すように、走行ビーム３１の両側部の前後両面におけるガイド支柱５１の上端、ガイドビーム５３，５４の上面にはそれぞれリテーナ５５により保持されたフリーボールよりなる回転コロ受け５６が全方向に回転可能に支持されている。従って、回転コロ受け５６は走行ビーム３１の外周面に位置している。そして、各回転コロ受け５６の設置外周半径はアーチ内周面２０ｂに対して同じ曲率になっている。前側ガイド装置２４１はガイドビーム５３の周方向に1列の回転コロ受け５６を配列する。後側ガイド装置２４２はガイドビーム５４の周方向に2列と各ガイド支柱５１の上端に1列の計3列の回転コロ受け５６を配列する。なお、回転コロ受け５６の各列数は最小列数であり、与えられる負荷が増える場合は、この限りではない。

そして、図４に示すように、回転コロ受け５６の全４列のうち後側ガイド装置２４２の後列２列が既設アーチ形セグメント２０位置の下になるようにアーチ形セグメントの組立装置１２を設置する。この状態でアウトリガー装置３５によってアーチ形セグメントの組立装置１２全体が押し上げられることにより、後列２列の回転コロ受け５６に既設アーチ形セグメント２０の内側が押し当てられ、アーチ形セグメントの組立装置１２全体の固定とガイド装置２４の位置決めがなされる。残りの前側ガイド装置２４１の１列と後側ガイド装置２４２の前列１列の回転コロ受け５６はエレクター装置７１で把持して移動する各セグメントピース２３１〜２３６のガイド機能を果たす。

図３，図６および図１１に示すように、ガイドビーム５３,５４の左右端部付近には端部ピース固定溝５７が形成されており、この端部ピース固定溝５７には角状の端部ピース固定材５８が着脱可能に装着される。端部ピース固定材５８は、端部ピース固定溝５７に装着された状態で回転コロ受け５６の配列曲面から上方に突出する。

図３および図７に示すように、各セグメントピース２３１〜２３６をアーチ形セグメントの組立装置１２に供給するために、中央部でガイド装置２４が左右に分断されて確保されたスペースにおいて、両走行ビーム３１の前後両面にリフト装置６１が４基支持されている。このリフト装置６１は、走行ビーム３１に設置したガイド筒６２と、そのガイド筒６２に昇降可能に支持された昇降ロッド６３とを有している。昇降ロッド６３は油圧シリンダ６４によって昇降される。走行ビーム３１を挟んだ左右各一対の昇降ロッド６３の下端は前後で連結材６５によって相互に連結されており、このため、走行ビーム３１を挟んだ昇降ロッド６３は同調して同ストロークで昇降される。ただし、左右においては一対毎に異なるストロークで昇降できる。

図７および図８に示すように、左右の前後一対の昇降ロッド６３の上端には支持材６６が互いの方向に向かって突出して互いに対向するように設置されており、この支持材６６の内側側面に円形断面の受け材６７が設置されている。受け材６７の上端は支持材６６の上面より高いところに位置している。後方側の受け材６７の上面には位置決め材６８が設置されている。支持材６６の先端には、支持材６６の上面より低いところに位置し、かつ、受け材６７と直角をなすとともに、走行ビーム３１の両端部を指向する方向に突出する落下防止材６９が設置されており、その落下防止材６９の先端にはストッパー７０が設置されている。

そして、例えば図８に２点鎖線で示すように、各セグメントピース２３１〜２３６が位置決め材６８によって位置決めされた状態で受け材６７上に載置される。そして、この載置状態で油圧シリンダ６４によって受け材６７が下降位置から上昇されることにより、載置状態のセグメントピース２３１〜２３６がエレクター装置７１の把持位置まで上昇される。このとき、セグメントピース２３１〜２３６の周方向への過度な移動が落下防止材６９に設けられたストッパー７０によって規制されて、セグメントピース２３１〜２３６の落下が防止される。

図２および図４に示すように、走行ビーム３１には、セグメントピース２３１〜２３６をアーチ内周面２０ｂに沿って走行ビーム３１の周方向に沿って移動させるためのエレクター装置７１が搭載されている。エレクター装置７１はシールド掘進機などの既存技術の構成を踏襲しているため詳細な説明は省略するが、図７において概要を示すように、基本的な構成としては以下のとおりである。すなわち、走行ビーム３１に沿って走行移動するための走行ビーム３１のレール上を転動する走行車輪７６と走行ビーム３１のラックとエレクター装置７１のピニオンとの噛合を介する走行駆動部７３を搭載した走行台車部７４を有する。また、セグメントピース２３１〜２３６を把持する把持装置７２およびセグメントピース２３１〜２３６の把持装置を支持してセグメントピース２３１〜２３６を外周側に押し上げる昇降装置７５を有する。

次に、前記エレクター装置７１およびガイド装置２４、リフト装置６１を使用してアーチ形セグメント２３の一列を構築する方法の一例を説明する。
図２は、アーチ形セグメントの組立装置１２を拡幅掘削施工部１０の延長方向に移動させる際のアウトリガー装置３５のアウトリガーシュー４１が上方側に縮作動された状態を示し、車輪３３がレール３４上に載置されている。その状態においては、ガイド装置２４が下方側に位置して、既設アーチ形セグメント２０と離隔した状態となっている。そして、この状態において、アーチ形セグメントの組立装置１２は図示しない走行駆動装置により、アーチ形セグメント２３の組立位置までレール３４上に沿って走行される。

そして、図９に示すように、その組立位置において、アウトリガー装置３５を下方に伸長させ、アウトリガーシュー４１を下降させれば、アウトリガーシュー４１が既設トンネル覆工１１の上面に押し当て状態で設置される。その作動によりアーチ形セグメントの組立装置１２が上昇されて、後側ガイド装置２４２の後列２列の回転コロ受け５６が既設アーチ形セグメント２０に押し当てられ、アーチ形セグメントの組立装置１２の組立時の状態となる。前側ガイド装置２４１の１列と後側ガイド装置２４２の前列１列の回転コロ受け５６はアーチ内周面２０ｂの位置と同位置となる。このとき、リフト装置６１の受け材６７は下降位置とする。

この状態で、図１０に示すように、未掘削部１４上において第１セグメントピース２３１がレール３４の延長方向の後方よりセグメント搬送台車（図示しない）でアーチ形セグメントの組立装置１２の下部を通過される。そして、第１セグメントピース２３１はその前方の持ち上げに支障がない位置まで搬送される。搬送された位置で第１セグメントピース２３１はフォークリフトなどの持ち上げ手段（図示しない）により持ち上げられる。次いで、その状態でその位置から第１セグメントピース２３１はレール３４の延長方向に後退移動して、第１セグメントピース２３１の下面両端部を、図８および図１０に示すように、リフト装置６１の下降位置で受け材６７上に載置させる。そして、第１セグメントピース２３１をアーチ形セグメントの２３の覆工位置までリフト装置６１で上昇させる。

この状態で、図１１に示すように、第１セグメントピース２３１をエレクター装置７１での把持姿勢にするために左右のリフト装置６１の各ストロークを調整して第１セグメントピース２３１の傾きを調整する。その後、エレクター装置７１が走行ビーム３１上を移動して、第１セグメントピース２３１の下方に位置する。そして、この状態で、エレクター装置７１の昇降装置７５が上方へ伸長されて、その中央部の把持装置７２が第１セグメントピース２３１の内面中央部の下向きの把持穴部２５に挿入されて、第１セグメントピース２３１に連結し把持される。そして、リフト装置６１の受け材６７を下降し、第１セグメントピース２３１がエレクター装置７１上に受け渡される。

このとき、図１２に示すように、ガイド装置２４のガイドビーム５３の端部ピース固定溝５７には、端部ピース固定材５８を装着する。なお、端部ピース固定材５８の端部ピース固定溝５７に対する装着は、これより以前のタイミングで行われてもよい。そして、エレクター装置７１が走行ビーム３１の一方の下降端部側へ移動されて、エレクター装置７１に把持された第１セグメントピース２３１がともに移動され、第１セグメントピース２３１の端部側が端部ピース固定材５８によって制止されて仮置きされる位置に至る。この状態で、エレクター装置７１の把持装置７２と第１セグメントピース２３１の把持穴部２５との連結を解除し、昇降装置７５を下方へ縮作動して、把持装置７２を第１セグメントピース２３１の把持穴部２５から離脱させる。そして、エレクター装置７１が単独で図１１に示す走行ビーム３１の中央位置に待避移動する。

次いで、前記第１セグメントピース２３１と同様にして、リフト装置６１の受け材６７上に次段の第２セグメントピース２３２が載置され、リフト装置６１により第２セグメントピース２３２をアーチ形セグメント２３の覆工位置まで上昇させる。そして、図１３に示すように、前記と同様にして、エレクター装置７１の昇降装置７５を上方へ伸長させて、第２セグメントピース２３２の把持穴部２５にエレクター装置７１の把持装置７２を連結し把持させ、リフト装置６１の受け材６７が下降されて、第２セグメントピース２３２がエレクター装置７１に受け渡される。

そして、図１３に示すように、エレクター装置７１の移動により、第２セグメントピース２３２がガイド装置２４上に仮置きされた第１セグメントピース２３１と接する位置まで移動される。次いで、第２セグメントピース２３２の端部が第１セグメントピース２３１の端部に対してボルト（図示しない）により締結される。

その後、図１４に示すように、内側の第２セグメントピース２３２をその把持穴部２５で把持した状態で、第１セグメントピース２３１を保持していた端部ピース固定材５８が端部ピース固定溝５７から抜き取られる。そして、エレクター装置７１の移動により、回転コロ受け５６によって案内されながら、第１セグメントピース２３１および第２セグメントピース２３２が一体に下降端部側に移動される。これによって、第１セグメントピース２３１の端部が既設トンネル覆工１１の接続部に、両セグメントピース２３１，２３２の後面側が前列の既設アーチ形セグメント２０のピースにそれぞれボルトによって締結されて、端部の第１セグメントピース２３１および第２セグメントピース２３２が組付けられる。

次いで、図１５に示すように、エレクター装置７１が他方の下降端部側に退避移動される。この状態で、図１６に示すように、第３セグメントピース２３３がリフト装置６１上に載置されて、アーチ形セグメント２３の覆工位置までリフト装置６１で上昇させる。そして、エレクター装置７１が第３セグメントピース２３３の把持位置に移動された後に、エレクター装置７１の昇降装置７５を伸長させ、このため、第３セグメントピース２３３が把持装置７２と連結されて把持される。この状態で、図１７に示すように、エレクター装置７１の他方の下降端部側への移動により、第３セグメントピース２３３が反対側の端部ピース固定材５８の位置まで移動され、仮置きされる。この端部ピース固定材５８の端部ピース固定溝５７への装着は、前記と同様に、第３セグメントピース２３３の移動開始前であれば、いつでもよい。

次いで、図１８に示すように、第４セグメントピース２３４がリフト装置６１上に支持されて、アーチ形セグメント２３の覆工位置までリフト装置６１で上昇される。そして、第４セグメントピース２３４は、前述した第２セグメントピース２３２の取り扱いと同様に、エレクター装置７１によって、ガイド装置２４上に仮置きされた第３セグメントピース２３３の位置まで移動されて、その第３セグメントピース２３３にボルト締結される。

そして、図１９に示すように、第４セグメントピース２３４をその把持穴部２５で把持した状態で、端部ピース固定材５８が端部ピース固定溝５７から抜き取られる。次いで、第３セグメントピース２３３および第４セグメントピース２３４が回転コロ受け５６によって案内されながら、第４セグメントピース２３４はエレクター装置７１によって移動される。第３セグメントピース２３３の端部は他方の下降端部側において既設トンネル覆工１１に、両セグメントピース２３３，２３４の後面側は前列の既設アーチ形セグメント２０のピースにそれぞれボルトによって締結されて、端部の第３セグメントピース２３３および第４セグメントピース２３４が組付けられる。

次いで、図２０に示すように、第５セグメントピース２３５がリフト装置６１によってアーチ形セグメント２３の覆工位置まで上昇されて、エレクター装置７１に把持される。そして、第５セグメントピース２３５はエレクター装置７１の移動によって第２セグメントピース２３２側に移動されるが、この場合、第５セグメントピース２３５は両ガイドビーム５３，５４間における走行ビーム３１の中央部に位置している。従って、第５セグメントピース２３５は、ガイドビーム５３，５４の回転コロ受け５６に案内されることなく、エレクター装置７１のみによって所定位置に移動された後に、端部側は第２セグメントピース２３２に、後面側は前列の既設アーチ形セグメント２０にボルト締結される。この後、第５セグメントピース２３５および第４セグメントピース２３４は、未掘削部１４上のアーチ形セグメントの組立装置１２の前方に設置された形状保持装置（図示しない）によって下方から支持され、ガイド装置２４離脱後のセグメントピース２３１〜２３５の変位を防止する。

次いで、図２１および図２２に示すように、アウトリガー装置３５の油圧シリンダ３７が縮作動されて、アーチ形セグメントの組立装置１２が下降して、車輪３３がレール３４上に載置され、ガイド装置２４はセグメントピース２３１〜２３５から下方に離隔する。また、アウトリガー装置３５の内筒部３９およびアウトリガーシュー４１は既設トンネル覆工１１から離隔し上昇される。そして、この状態で、アーチ形セグメントの組立装置１２が図示しない駆動手段によってアーチ形セグメント２３の幅寸法分だけ前方に移動される。さらに、この状態で、リフト装置６１上に第６セグメントピース２３６が載置された後に、エレクター装置７１上に受け渡される。このため、第６セグメントピース２３６は第５セグメントピース２３５の前方に位置する。その後、エレクター装置７１の移動により、第６セグメントピース２３６が第５セグメントピース２３５と第３セグメントピース２３３との間の間隙の位置に対向する。

ここで、図２３に示すように、第６セグメントピース２３６は両側面が後方へ向かって収束するテーパー面２８としたテーパーキー状になっている。両側の第３セグメントピース２３３および第５セグメントピース２３５の対向側面は前方側に向かって同じ角度で拡開するテーパー面２７になっている。

そのため、第６セグメントピース２３６の組付けに際しては、エレクター装置７１上に第６セグメントピース２３６が把持された状態で、アーチ形セグメントの組立装置１２が前方から後方へ復帰移動される。この後、エレクター装置７１の昇降装置７５に設けられた把持装置７２の前後方向摺動装置（図示しない）により、図２３および図２４に示すように、第６セグメントピース２３６が第３セグメントピース２３３と第５セグメントピース２３５との間に挿入される。この後、第６セグメントピース２３６の両端部を第３セグメントピース２３３および第５セグメントピース２３５に、後面側は前列の既設アーチ形セグメント２０と接触させて、ボルト２９によって締結すれば、アーチ形セグメント２３の一列分が構築される。

このようにして、アーチ形セグメントの組立装置１２を前方側へ配列ピッチずつ移動させながらアーチ形セグメント２３は順次構築される。
本実施形態においては、以下の効果がある。

（１）アーチ形セグメント２３の左右方向の両端部は支保工１７と既設トンネル覆工１１との間の間隔が狭くなるため、端部に位置するセグメントピース２３１，２３３を中央側から挿入する形で組み付ける必要がある。それを可能とするために第１・第２セグメントピース２３１，２３２および第３・第４セグメントピース２３３，２３４は、各２個のセグメントピースをガイド装置２４上で連結する。そして、内側のセグメントピース２３２，２３４の把持穴部２５をエレクター装置７１で把持して回転コロ受け５６によって下面でその重量を受けてガイドして、アーチ内周面２０ｂに沿って前記の両端部側に向かって移動させる。従って、従来構成とは異なり、第１〜第４セグメントピース２３１〜２３４をそれらの一端を把持して片持ち状態において両端部に差し込むように移動させる必要はない。このため、第１〜第４セグメントピース２３１〜２３４の自重によるエレクター装置７１へのモーメントがほとんど作用しない。また、第５および第６セグメントピース２３５，２３６はその中央部においてエレクター装置７１で単独で把持されるため、第５および第６セグメントピース２３５，２３６の自重によってエレクター装置７１に生じるモーメントは小さい。このため、拡幅掘削施工部１０の大規模化に伴う、第１〜第６セグメントピース２３１〜２３６が大型化および大重量化された場合でも、エレクター装置７１および走行ビーム３１などを高剛性の頑丈なものにする必要はなく、エレクター装置７１を動作させるための走行駆動部７３などの駆動装置を省力化できる。

（２）アーチ形セグメント２３の組立前の状態でアーチ形セグメントの組立装置１２のアウトリガー装置３５を伸長作動させ、既設アーチ形セグメント２０のアーチ内周面２０ｂに後側ガイド装置２４２の後列２列の回転コロ受け５６を押し当てる。このようにすると、回転コロ受け５６の転動によりアーチ形セグメントの組立装置１２の設置位置は既設アーチ形セグメント２０の内周曲率に合わせてセンタリングされる。これにより、セグメントガイド装置２４は残りの前列２列の回転コロ受け５６が既設アーチ形セグメント２０のアーチ内周面２０ｂに沿ったガイドとなる。従って、エレクター装置７１に把持されてガイド装置２４上を移動されるセグメントピース２３１〜２３６の径方向の位置が既設アーチ形セグメント２０に倣って決まる。よって、既設アーチ形セグメント２０と新設アーチ形セグメント２３のアーチ内周面２０ｂの面一合わせおよび互いのボルト穴粗位置合わせするための把持姿勢を調整操作する時間が短縮される。また、アーチ形セグメント２３の組立精度が向上する。特に、前記で示すアーチ形セグメント２３の両端部の第１セグメントピース２３１および第３セグメントピース２３３の組付けの際は、狭隘のスペースで、しかもそれらの内側セグメントである第２セグメントピース２３２および第４セグメントピース２３４との連結状態におけるセグメント重量が大きいためそれらの効果は大きい。

（３）アーチ形セグメント２３の組立前の状態でアーチ形セグメントの組立装置１２のアウトリガー装置３５を伸長作動させ、既設アーチ形セグメント２０のアーチ内周面２０ｂに後側ガイド装置２４２の後列２列の回転コロ受け５６を押し当てる。このようにすると、回転コロ受け５６の転動により、後列2列の回転コロ受け５６の全体が既設アーチ形セグメント２０に接触し、そのアーチ内周面２０ｂに沿う。このため、アーチ形セグメント２３の組立時に発生する各種反力をアウトリガー装置３５と併せて支持できる形態となり、セグメント組立時のアーチ形セグメントの組立装置１２全体の姿勢を固定支持でき、安定した組立作業が可能となる。

（４）ガイド装置２４を使用してアーチ形セグメント２３を組付ける際に各セグメントピース２３１〜２３６のエレクター装置７１での把持位置であるガイド装置２４上までリフトアップする必要がある。この場合、アーチ形セグメントの組立装置１２の幅方向のほぼ中央位置でガイド装置２４を左右に分断したスペースにリフト装置６１が設けられている。このリフト装置６１により、アーチ形セグメント２３の組立場所にアーチ形セグメントの組立装置１２を定位置に設置した状態で繰り返し第１セグメントピース２１３〜第５セグメントピース２３５組み付けまで重機でリフト装置６１に供給できる。このため、エレクター装置７１で把持するまでの供給把持作業に要する時間の短縮が図れる。また、従来技術にあるリフト台車のようなセグメントピース吊り上げ用の装置が不要となり、セグメントピースと吊り上げ装置との玉掛けおよびその解除作業も不要となり、作業の効率が向上する。

（変更例）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・セグメントガイド装置２４のフリーボールよりなる回転コロ受け５６に代えて、一軸線を中心に回転される円筒状あるいは円柱状のガイドローラを用いること。
・アウトリガー装置３５を省略すること。それに代えて、ガイド装置２４の支持脚３２内に、その支持脚３２を伸縮させる機構を設け、その伸縮機構の作動によりアーチ形セグメントの組立装置１２が昇降されるように構成すること。

・リフト装置６１をアーチ形セグメントの組立装置１２とは別体で独立して設けること。
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握され、請求項に記載されていない技術的思想は以下の通りである。

（Ａ）前記走行ビームに走行可能に支持され、前記セグメントにその下面側から連結されてそのセグメントをアーチカーブに沿って移動させるエレクター装置を設けた請求項１に記載のガイド装置を備えたアーチ形セグメントの組立装置。

（Ｂ）前記回転コロ受けをフリーボールによって構成した請求項１に記載のガイド装置を備えたアーチ形セグメントの組立装置。

１２…アーチ形セグメントの組立装置
２３…アーチ形セグメント
２４…ガイド装置
３１…走行ビーム
３２…支持脚
３３…車輪
３７…油圧シリンダ
３５…アウトリガー装置
４１…アウトリガーシュー
５１…ガイド支柱
５３…ガイドビーム
５４…ガイドビーム
５６…回転コロ受け
６１…リフト装置
６２…ガイド筒
６３…昇降ロッド
６４…油圧シリンダ
６５…連結材
６７…受け材
７１…エレクター装置
２３１…第１セグメントピース
２３２…第２セグメントピース
２３３…第３セグメントピース
２３４…第４セグメントピース
２３５…第５セグメントピース
２３６…第６セグメントピース
２４１…前側ガイド装置
２４２…後側ガイド装置。

Claims (7)

1. アーチ形状の覆工壁を構成するセグメントを構築する際に用いるアーチ形セグメントの組立装置であって、
   セグメントピースをエレクター装置で把持した状態で所定位置にガイドして移動させるため、アーチ形状のセグメントの内周面の曲率形状に沿って延在する延在面に、周方向に相互間隔をおいて複数の回転コロ受けを設けて、その回転コロ受けによってセグメントピースの下面を受けて、セグメントピースの重量を受ける構造としたガイド装置を備えたアーチ形セグメントの組立装置。
2. 前記エレクター装置を前記ガイド装置の周方向に移動走行させるためのアーチ形状の前後一対の走行ビームの前後からエレクター装置の走行域を挟んで複数の逆Ｌ形のガイド支柱を前後に向き合う形で設け、前後のガイド支柱には各々の上端にセグメントの内周面曲率に沿った形状のガイドビームを設け、そのガイドビームの外周面に周方向において前記回転コロ受けを配列し、前記エレクター装置でセグメントピースを把持した状態で、回転コロ受けによりセグメントピースの重量を支持できるようにした請求項１に記載のアーチ形セグメントの組立装置。
3. 前後一対の走行ビームの周方向の２箇所に設置され、アーチ形セグメントの組立装置の中央部に供給されるセグメントピースをその下面両端部の前後で支持できる間隔で配置された前後各一対のリフト装置を有し、
   前後の両リフト装置は、それぞれガイド筒と、そのガイド筒に支持され、油圧シリンダによって昇降される昇降ロッドとを有し、前後の昇降ロッドを連結材によって相互に連結し、昇降ロッドの上昇によりセグメントピースをエレクター装置による把持位置まで上昇させる請求項１に記載のアーチ形セグメントの組立装置。
4. 前記ガイド装置の回転コロ受けは、前側ガイド支柱の先端のガイドビーム上においてその周方向に沿って1列以上を配列し、後側ガイド支柱先端のガイドビーム上においてその周方向に2列以上を配列するとともに、後側ガイド支柱の上端に1列以上を配列し、前側ガイドビーム上の回転コロ受けと後側ガイドビーム上の回転コロ受けとをエレクター装置の走行域を前後に挟んで配置した請求項１または２に記載のアーチ形セグメントの組立装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のアーチ形セグメントの組立装置を用いて行うアーチ形セグメントの組立方法であって、
   セグメントピースをエレクター装置で把持した状態で所定位置にガイドして移動させ、前記複数の回転コロ受けによってセグメントピースの下面を受けて、セグメントピースを組み立てることを特徴とするアーチ形セグメントの組立方法。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載のアーチ形セグメントの組立装置において、
   アーチ形セグメントの構築に際し、後側ガイド支柱の後列側の回転コロ受けを既設セグメント位置下になるように配置し、本組立装置の下部に設けたアウトリガー装置で本組立装置全体を上昇させて、後列側の回転コロ受けを既設セグメントの下部に押し当てて、位置決めがされるアーチ形セグメントの組立方法。
7. 請求項３に記載のアーチ形セグメントの組立装置のリフト装置において、
   連結材によって連結された前後一対の昇降ロッドは同調して同ストロークで昇降され、左右の各一対の昇降ロッドは異なるストロークで昇降され、昇降ロッドの上端に積載されたセグメントピースをエレクター装置によるセグメント把持位置まで昇降させ把持姿勢の傾きを左右で調整してエレクター装置に供給するアーチ形セグメントの組立方法。

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