JP2540245B2 - セグメントおよびその組立方法並びにその組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメントおよびセグ
メントの組立方法並びにセグメントの組立装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、シールド工法においては、掘削さ
れたトンネルの内面に順次セグメントが組み立てられて
いるが、セグメントを組み立てる場合、トンネルの長手
方向で隣接するセグメント（以下、環状に組み立てられ
たものをセグメントリングという）同士の締結およびト
ンネルの周方向で隣接するセグメント同士の締結を行う
必要がある。

【０００３】ところで、従来、この締結作業、すなわち
各締結用ボルトの締結作業はトンネルの内側から行うよ
うにしているため、締結用ボルトの挿入用開口部は全て
内側に面するようにされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のセ
グメントによると、ボルトの挿入用開口部が内側に面し
ているため、セグメントの組立終了後に、ボルト挿入用
開口部をモルタルなどで埋める必要があり、したがって
非常に面倒であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の手段は、シールド工法により掘削さ
れたトンネル内周面に沿って所定幅でかつトンネルの周
方向で複数個に分割されたセグメントであって、隣接す
るリング状セグメントに締結するリング間締結用ボルト
の挿入用開口部および周方向で隣接するピース間締結用
ボルトの挿入用開口部を、トンネル軸心と直交する平面
と平行な端面に形成したセグメントである。

【０００６】また、本発明の第２の手段は、上記第１の
手段において、各締結用ボルトの挿入用開口部が形成さ
れた一方の周方向端面の長さを、他方の周方向端面の長
さよりも短くしてトンネル軸心方向でテーパ状に形成し
たセグメントである。

【０００７】また、本発明の第３の手段は、トンネル内
周面において、周方向で分割された所定幅のセグメント
を順次下方から上方に向かって配置してセグメントリン
グを組み立てる際に、既に組み立てられたセグメントリ
ングに、セグメントをその後端面に形成されたリング間
ボルト挿入用開口部から挿入されたリング間締結用ボル
トにより締結するとともに、周方向で隣接するセグメン
ト同士をその後端面に形成されたピース間ボルト挿入用
開口部内に挿入してピース間締結用ボルトにより互いに
締結し、最後にトンネル軸心方向でテーパ状に形成され
たセグメントを挿入した後、上記同様にその後端面のリ
ング間ボルト挿入用開口部から挿入されたリング間締結
用ボルトおよびピース間ボルト挿入用開口部から挿入さ
れたピース間締結用ボルトにより周囲の各セグメントと
締結して既設のセグメントリングに新設のセグメントリ
ングを一体化させるセグメントの組立方法である。

【０００８】また、本発明の第４の手段は、上記第３の
手段におけるセグメントの組立方法に使用されるセグメ
ントの組立装置であって、トンネル内でその軸心方向と
直交する面内で旋回自在にされた旋回体と、この旋回体
に設けられた支持部にトンネル軸心方向で移動自在に案
内される移動体と、この移動体にその移動方向と直交す
る方向で移動自在に保持された吊上げフレームと、この
吊上げフレームに取り付けられたセグメントの保持フレ
ームと、この保持フレームに設けられたリング間締結用
ボルトのリング間締結装置とから構成するとともに、こ
のリング間締結装置を、上記保持フレームにトンネル軸
心方向でスライド自在に設けられるとともに上記リング
間締結用ボルトの頭部に係合する係合部材が設けられた
第１スライド体と、この第１スライド体に設けられて上
記係合部材を回転させる駆動モータと、上記第１スライ
ド体をトンネル軸心方向でスライドさせるシリンダー装
置とから構成したことを特徴とするセグメントの組立装
置である。

【０００９】さらに、本発明の第５の手段は、上記第３
の手段におけるセグメントの組立方法に使用されるセグ
メントの組立装置であって、トンネル内でその軸心方向
と直交する面内で旋回自在にされた旋回体と、この旋回
体に設けられた支持部にトンネル軸心方向で移動自在に
案内される移動体と、この移動体にその移動方向と直交
する方向で移動自在に保持された吊上げフレームと、こ
の吊上げフレームに取り付けられたセグメントの保持フ
レームと、この保持フレームに設けられたピース間締結
用ボルトのピース間締結装置とから構成するとともに、
このピース間締結装置を、上記保持フレームにほぼトン
ネル軸心方向に沿ってスライド自在に設けられた第２ス
ライド体と、この第２スライド体にトンネル軸心方向で
突出して設けられた左右一対のボックス体と、この一方
のボックス体に回転自在に設けられるとともにピース間
締結用ボルトの頭部を保持するボルトホルダーと、上記
一方のボックス体に設けられて上記ボルトホルダーを回
転さる駆動モータと、上記他方のボックス体に設けられ
たナットホルダーと、上記各ボックス体を互いに接近離
間させるシリンダー装置とから構成したセグメントの組
立装置である。

【００１０】

【作用】上記のセグメントおよびセグメントの組立方法
によると、セグメント同士を締結する各締結用ボルト
は、その端面に形成されたボルト挿入用開口部から挿入
して、各セグメント同士を締結することができる。

【００１１】したがって、従来のように、セグメントの
内周面に形成する場合と異なり、セグメント組立後にボ
ルト挿入用開口部をモルタルなどで埋める必要がない。
また、上記セグメントおよびセグメントの組立方法によ
ると、少なくとも最終に組み立てるセグメントをテーパ
状に構成することにより、その組み立て作業がより容易
となる。

【００１２】さらに、上記本発明のセグメントの組立装
置の構成によると、セグメントの端面に形成された締結
用ボルトの挿入用開口部から挿入されるリング間締結用
ボルトおよびピース間締結用ボルトの締結作業を容易に
行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。まず、本発明に係るセグメントについて説明す
る。

【００１４】図１〜図４において、１〜３は例えばシー
ルド掘進機により掘削されたトンネル内周面に配設され
てトンネル内壁を構成する第１〜第３セグメント（セグ
メントピースともいう）で、これらセグメント１〜３が
環状に組み立てられてセグメントリング４が構成され、
そしてこのセグメントリング４が順次並設されてトンネ
ル内壁５が形成されることになる。

【００１５】第１セグメント１は所定幅のリングをその
周方向で複数個に分割された形状とされている。そし
て、隣接するセグメントリング４に締結するためのリン
グ間締結用ボルト１１の挿入用開口部および周方向で隣
接するピース間締結用ボルト１２の挿入用開口部が、ト
ンネル軸心と直交する平面と平行な端面に、すなわち後
端面（シールド掘進機の進行方向から見れば前側）にそ
れぞれ形成されている。

【００１６】すなわち、図４に示すように、リング間締
結用ボルト１１の挿入穴６は第１セグメント１の内部を
その幅方向で貫通して複数個形成されるとともに、その
後端側には第１ボルト挿入兼締結用開口部（以下、第１
ボルト挿入用開口部という）６ａが形成されている。

【００１７】また、図１１に示すように、ピース間締結
用ボルト１２の挿入穴７は第１セグメント１の後端部内
の周方向の両端部位置にそれぞれ形成されるとともに、
第２ボルト挿入兼締結用開口部（以下、第２ボルト挿入
用開口部という）７ａが第１セグメント１の後端面に形
成されている。

【００１８】上記第２セグメント２は、上記第１セグメ
ント１において、各締結用ボルト１１，１２の挿入穴
６，７の挿入用開口部６ａ，７ａが形成された一方の端
面の長さを、他方の端面の長さよりも長くしてテーパ状
に形成したものである。

【００１９】上記第３セグメント３は、第１セグメント
１と第２セグメント２との間に配設されるもので、その
周方向における一方の側端面が第１セグメント１に合致
する形状にされるとともに、他方の側端面が第２セグメ
ント２のテーパ部に合致するようにされている。

【００２０】すなわち、第３セグメント３の一方の側端
面がトンネル軸心と平行にされ、他方の側端面がトンネ
ル軸心に対して傾斜されている。また、第３セグメント
３に形成される締結用ボルト１１，１２の挿入用穴６，
７の挿入用開口部６ａ，７ａも、第１および第２セグメ
ント１，２と同様に、その後端面に形成されている。

【００２１】次に、上記セグメントの組立装置について
説明する。このセグメント組立装置は、図５〜図７に示
すように、例えばシールド本体８側の支持体９に旋回軸
受２１を介してシールド本体８軸心と直交する面内で旋
回自在に支持されるとともに旋回駆動装置（例えば、モ
ータ２３，駆動ピニオン２４，リングギア２５からな
る）２２により旋回される旋回体２６と、この旋回体２
６の側方から突出された支持部２７に設けられたガイド
レール２８に案内されるとともにスライド用シリンダー
装置（図示せず）によりトンネル軸心方向でスライド自
在にされたスライド体２９と、このスライド体２９に案
内されるとともにスライド用シリンダー装置３０により
そのスライド方向と直交する方向（トンネルの半径方
向）で移動自在に保持された吊上げフレーム３１と、こ
の吊上げフレーム３１に旋回装置３２を介してトンネル
半径軸心回りで旋回自在でかつトンネル軸心と直交する
平面上のトンネル半径軸と垂直な軸心回りで旋回自在に
設けられるとともにセグメントを保持する保持フレーム
（セグメントを係合保持する保持具３４が設けられてい
る）３３と、この保持フレーム３３の中間部の複数箇所
で設けられたリング間締結用ボルト１１の締結装置（以
下、リング間締結装置という）４１と、同じくこの保持
フレーム３３の両端部に設けられたピース間締結用ボル
トの締結装置（以下、ピース間締結装置という）５１と
から構成されている。

【００２２】上記リング間締結装置４１は、図８および
図９に示すように、上記保持フレーム３３にガイドレー
ル４２を介してトンネル軸心方向でスライド自在に設け
られた第１スライド体４３と、この第１スライド体４３
に回転自在に設けられて上記リング間締結用ボルト１１
の頭部１１ａに係合する係合部材４４と、この第１スラ
イド体４３に設けられて上記係合部材４４を中間ギア４
５を介して回転させる駆動モータ４６と、上記第１スラ
イド体４３をトンネル軸心方向でスライドさせるスライ
ド用シリンダー装置４７とから構成されている。

【００２３】また、上記ピース間締結装置５１は、図
６、図１０および図１１に示すように、保持フレーム３
３を構成する上側部材３３ａの各端部位置でトンネル半
径方向にほぼ沿って設けられた旋回ピン５２を介して支
持されるとともに旋回用シリンダー装置（ジャッキ装置
ともいう）５３により旋回されるガイドフレーム５４
と、このガイドフレーム５４にトンネル軸心方向で設け
られたガイドレール５５に案内されるとともに挿入用シ
リンダー装置５６によりスライド自在にされた第２スラ
イド体５７と、この第２スライド体５７に取り付けられ
た取付板５８に設けられた一対のガイドレール５９に案
内されるとともにトンネルのほぼ内周方向で互いに接近
離間自在にされ、かつトンネル軸心方向に沿って突出さ
れた左右一対のボックス体６０，６１と、この一方のボ
ックス体６０に回転自在に設けられるとともにピース間
締結用ボルト１２の頭部１２ａに係脱自在なボルトホル
ダー（係合部材）６２と、同じく一方のボックス体６０
の内部に配置されるとともに一対のかさ歯車６３を介し
て上記ボルトホルダー６２を回転させる駆動モータ６４
と、上記他方のボックス体６１に設けられたナットホル
ダー（保持部材）６５と、上記各ボックス体６０，６１
を互いに接近離間させる接近離間用シリンダー装置６
６，６７とから構成されている。

【００２４】次に、上記各セグメントの組立方法につい
て説明する。図１に示すように、既に、トンネル内にあ
る長さだけセグメントが組み立てられている状態におい
て、まず第１セグメント１をセグメント組立装置の保持
フレーム３３に保持させてトンネルの中央下方位置に移
動させ、そしてリング間締結用ボルト１１を各挿入穴６
内に挿入させた後、リング間締結装置４１の駆動モータ
４６によりリング間締結用ボルト１１を回転させて、既
設のセグメントリング４を締結しているリング間締結用
ボルト１１の頭部１１ａのねじ穴１１ｂ内に螺合させて
このセグメントを締結する（図４参照）。

【００２５】この第１セグメント１を例えば図１に示す
ように、トンネル内周に沿って３個並設する。次に、こ
の第１セグメント１に隣接する第３セグメント３を保持
フレーム３３に保持して、第１セグメント１の側方位置
に移動させる。

【００２６】そして、上記と同様にリング間締結用ボル
ト１１で既設のセグメントリング４に締結するととも
に、互いに隣接する第１セグメント１と第３セグメント
３とをピース間締結用ボルト１２により互いに締結す
る。

【００２７】すなわち、図１１に示すように、ピース間
締結装置５１のボルトホルダー６２にピース間締結用ボ
ルト１２を保持させるとともにナットホルダー６５にナ
ット１３を保持させておき、この状態でスライド用シリ
ンダー装置５６を作動させて各セグメント１，３の端部
位置に形成されたボルトの挿入用開口部７ａ内に挿入す
る。そして、一方のボックス体６０を接近離間用シリン
ダー装置６６により移動させてピース間締結用ボルト１
２をボルトの挿入用穴６内に挿入するとともに他方のボ
ックス体６１も接近離間用シリンダー装置６７により移
動させて互いに接近させ、これと同時に駆動モータ６４
によりピース間締結用ボルト１２を回転させてナット１
３に締め付け、両者を締結すればよい。

【００２８】そして、第３セグメント３が両側に締結さ
れると、図１の仮想線で示すように、最後にテーパ状の
第２セグメント２を保持フレーム３３に保持するととも
に、左右の第３セグメント３間に挿入案内した後、上述
したようにリング間締結用ボルト１１およびピース間締
結用ボルト１２により、既設のセグメントリング４およ
び周方向で隣接する第３セグメント３同士と一体化すれ
ばよい。

【００２９】また、この時、テーパ部におけるピース間
締結用ボルト１２の第２挿入用開口部７ａはトンネル軸
心に対して傾斜されているため、この傾斜に沿うように
旋回用シリンダー装置５３により、第２スライド体５７
を設けているガイドフレーム５４が旋回させられる。

【００３０】このように、トンネル内周面に配置される
セグメント同士を締結する各ボルトを、その後端面から
挿入して締結するようにしたので、従来のように、セグ
メント施工後にその内周面に開口されたボルト挿入用開
口部をモルタルなどで埋める必要がない。

【００３１】なお、上記各組立装置４１，５１における
各ボルトを回転させる保持部材４４および各ホルダー６
２，６５の設置個数は、それぞれのボルト１１，１２の
個数に対応した個数にされる。

【００３２】また、セグメントをトンネル内周面の所定
箇所に移動させる作業は、旋回体２６、移動体２９、吊
上げフレーム３１をそれぞれ移動調節すること、および
旋回装置３２により保持フレーム３３を旋回させること
により行われる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明のセグメントの構成
によると、セグメント同士を締結するボルトの挿入用開
口部をセグメントの端面に形成したので、従来のよう
に、セグメントの内周面に形成する場合と異なり、セグ
メント組立後にボルト挿入用開口部をモルタルなどで埋
める必要がなく、したがってセグメントの組立作業が容
易となる。

【００３４】また、上記セグメントおよびセグメントの
組立方法によると、少なくとも最終に組み立てるセグメ
ントをテーパ状に構成することにより、その挿入作業が
容易となり、したがって全体の組み立て作業の容易化を
図ることができる。

【００３５】さらに、上記本発明のセグメントの組立装
置の構成によると、セグメントの端面に形成された締結
用ボルトの挿入用開口部から挿入されるリング間締結用
ボルトおよびピース間締結用ボルトの締結作業を容易に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例におけるセグメントの
組立状態を示す全体平面図である。

【図２】図２は同正面図である。

【図３】図３は同全体斜視図である。

【図４】図４は本発明の一実施例におけるリング間締結
用ボルトの締結状態を示す要部断面図である。

【図５】図５は本発明の一実施例におけるセグメントの
組立装置の側面図である。

【図６】図６は本発明の一実施例におけるセグメントの
組立装置の一部切欠斜視図である。

【図７】図７は本発明の一実施例におけるセグメントの
組立装置の一部切欠平面図である。

【図８】図８は本発明の一実施例におけるリング間締結
装置の側面図である。

【図９】図９は本発明の一実施例におけるリング間締結
装置の一部切欠側面図である。

【図１０】図１０は本発明の一実施例におけるピース間
締結装置の全体側面図である。

【図１１】図１１は本発明の一実施例におけるピース間
締結装置の要部水平断面図である。

【符号の説明】

１ 第１セグメント ２ 第２セグメント ３ 第３セグメント ４ セグメントリング ６，７ 挿入穴 ６ａ，７ａ 挿入用開口部 １１ リング間締結用ボルト １２ ピース間締結用ボルト ２６ 旋回体 ２７ 支持部 ２９ 移動体 ３０ 昇降用シリンダー装置 ３１ 吊上げフレーム ３３ 保持フレーム ４１ リング間締結装置 ４２ ガイドレール ４３ 第１スライド体 ４４ 係合部材 ４６ 駆動モータ ４７ スライド用シリンダー装置 ５１ ピース間締結装置 ５３ 旋回用シリンダー装置 ５４ ガイドフレーム ５６ 挿入用シリンダー装置 ５７ 第２スライド体 ５９ ガイドレール ６０，６１ ボックス体 ６２ ボルトホルダー ６４ 駆動モータ ６５ ナットホルダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 憲治 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 富木 広志 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特公 昭46−9787（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド工法により掘削されたトンネル内
   周面に沿って所定幅でかつトンネルの周方向で複数個に
   分割されたセグメントであって、隣接するリング状セグ
   メントに締結するリング間締結用ボルトの挿入用開口部
   および周方向で隣接するピース間締結用ボルトの挿入用
   開口部を、トンネル軸心と直交する平面と平行な端面に
   形成したことを特徴とするセグメント。
2. 【請求項２】各締結用ボルトの挿入用開口部が形成され
   た一方の周方向端面の長さを、他方の周方向端面の長さ
   よりも短くしてトンネル軸方向にテーパ状に形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
3. 【請求項３】トンネル内周面において、周方向で分割さ
   れた所定幅のセグメントを順次下方から上方に向かって
   配置してセグメントリングを組み立てる際に、既に組み
   立てられたセグメントリングに、セグメントをその後端
   面に形成されたリング間ボルト挿入用開口部から挿入さ
   れたリング間締結用ボルトにより締結するとともに、周
   方向で隣接するセグメント同士をその後端面に形成され
   たピース間ボルト挿入用開口部内に挿入してピース間締
   結用ボルトにより互いに締結し、最後にトンネル軸心方
   向でテーパ状に形成されたセグメントを挿入した後、上
   記同様にその後端面のリング間ボルト挿入用開口部から
   挿入されたリング間締結用ボルトおよびピース間ボルト
   挿入用開口部から挿入されたピース間締結用ボルトによ
   り周囲の各セグメントと締結して既設のセグメントリン
   グに新設のセグメントリングを一体化させることを特徴
   とするセグメントの組立方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載のセグメントの組立方法に
   使用されるセグメントの組立装置であって、トンネル内
   でその軸心方向と直交する面内で旋回自在にされた旋回
   体と、この旋回体に設けられた支持部にトンネル軸心方
   向で移動自在に案内される移動体と、この移動体にその
   移動方向と直交する方向で移動自在に保持された吊上げ
   フレームと、この吊上げフレームに取り付けられたセグ
   メントの保持フレームと、この保持フレームに設けられ
   たリング間締結用ボルトのリング間締結装置とから構成
   するとともに、このリング間締結装置を、上記保持フレ
   ームにトンネル軸心方向でスライド自在に設けられると
   ともに上記リング間締結用ボルトの頭部に係合する係合
   部材が設けられた第１スライド体と、この第１スライド
   体に設けられて上記係合部材を回転させる駆動モータ
   と、上記第１スライド体をトンネル軸心方向でスライド
   させるシリンダー装置とから構成したことを特徴とする
   セグメントの組立装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載のセグメントの組立方法に
   使用されるセグメントの組立装置であって、トンネル内
   でその軸心方向と直交する面内で旋回自在にされた旋回
   体と、この旋回体に設けられた支持部にトンネル軸心方
   向で移動自在に案内される移動体と、この移動体にその
   移動方向と直交する方向で移動自在に保持された吊上げ
   フレームと、この吊上げフレームに取り付けられたセグ
   メントの保持フレームと、この保持フレームに設けられ
   たピース間締結用ボルトのピース間締結装置とから構成
   するとともに、このピース間締結装置を、上記保持フレ
   ームにほぼトンネル軸心方向に沿ってスライド自在に設
   けられた第２スライド体と、この第２スライド体にトン
   ネル軸心方向で突出して設けられた左右一対のボックス
   体と、この一方のボックス体に回転自在に設けられると
   ともにピース間締結用ボルトの頭部を保持するボルトホ
   ルダーと、上記一方のボックス体に設けられて上記ボル
   トホルダーを回転さる駆動モータと、上記他方のボック
   ス体に設けられたナットホルダーと、上記各ボックス体
   を互いに接近離間させるシリンダー装置とから構成した
   ことを特徴とするセグメントの組立装置。