JP2625979B2 - セグメント自動締結方法及び該方法に用いるセグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シールド掘進工法におけるトンネルセグメ
ントの自動締結方法及び該方法に用いるセグメントに係
るものである。

［従来の技術］ トンネルの構築にはシールド掘進工法が一般的に実施
されており、この工法は、シールド前端の羽口でトンネ
ル切羽の掘削を行い、切羽を保持しつつ後方のジャッキ
推力によってシールドを前進させ、該シールドの推進に
伴ってシールド内後部で鉄筋コンクリート製のセグメン
トをボルト締結して組立てることにより覆工を完成する
ようにしている。

従来から一般に用いられているセグメントは、第６、
７図に示すように、トンネルの一部を形成する如く円弧
板形状を有するセグメント１の周方向端部及び軸方向端
部に、隣接されるセグメントとの間を締結するための凹
形状のボルト箱穴２を形成する鋼製連結ピース３を埋込
んだ構成を有していた。

しかし、上記連結ピース３を備えたセグメント１は、
多数必要となる連結ピース３が高価なため、この連結ピ
ース３がセグメント１の価格を上昇させ、トンネル施工
の工費上昇の原因となっていた。

このため、近年では第８図に示すように、連結するセ
グメント1,1の連結面４から所要の距離ｌだけ内側の位
置に、連結ピースを設けることなく単にコンクリート部
にボルト箱穴２を形成し、且つ該ボルト箱穴２を連結面
４との間に開口させたボルト孔５に長ボルト６を挿通
し、両端をナット7,7で締付けることにより前記間隔ｌ
のコンクリート端面肉厚部８で強度を保持させるように
し、これによってセグメント１の低価格化を図ることが
行われている。

この場合、連結のための長ボルト６が長くなるため
に、セグメント1,1を配置してからでは長ボルト６を挿
通させることができない。これはボルト箱穴２を余り大
きくできない（セグメント強度が低下するため）ことに
関係している。このため、図示するようにボルト箱穴２
のボルト孔５の反対面にボルト収容孔９を形成し、該ボ
ルト収容孔９に予め長ボルト６を収容させておくことが
できるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記第８図に示すセグメントにおいては新た
な問題が生じている。即ち、前記第６、７図に示したよ
うに、ボルト箱穴２がセグメント端面に位置している場
合には短かいボルトでの連結が可能であるため、従来よ
りボルト及びナットを収容してボルト箱穴内に侵入し、
ボルト及びナットを近付けて回転駆動することによりセ
グメント同志のボルト締結を自動的に行う自動締結装置
が実施されていたが、第８図に示すような長ボルト６が
ボルト収容孔９に収容されているような方式においては
自動化することができなかった。

そのため、従来は、エレクターと称する機械でセグメ
ント1,1同志の位置決めを行った後、第９図に示すよう
に、作業員がボルト収納孔９に収められている長ボルト
６をボルト孔５内に手で引き出して該長ボルト６の両端
が隣接するセグメントの対応するボルト箱穴２内に突出
するように位置させた後、第10図に示すように長ボルト
６の両端部にナット7,7を螺着させ、続いて第11図に示
すようにスパナ10を用いて手で締め上げるようにしてい
る。

しかし、上記従来方式においては、締結作業を人力に
て行うようにしているため、この作業が掘進機内後部の
セグメントを所定位置に移動位置決めするための円形リ
ング装置内の非常に足場の悪い場所での作業となり、安
全性、作業能率、締付トルクの管理上等に多くの問題を
有していた。又、近年は大深度、或いは大口径のトンネ
ル等の要求に応じて厚さ強度の大きなセグメントが考え
られており、かかるセグメントにおいては厚さ方向に２
段のボルト締結が要求されており、この場合には締結に
増々時間が掛って作業能率が低下する問題が生じる。

本発明は上記従来の問題点に着目してなしたもので、
長ボルトを用いたセグメントの締結においても自動化に
より締結作業を安全、高能率に行うことのできるセグメ
ント自動締結方法及び該方法に用いるセグメントを提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ボルト箱穴に長ボルトを収容させるように
したセグメントに対峙させて配置した反長ボルト収容側
のセグメントのボルト箱穴に、ナットランナーを挿入し
て該ナットランナーに収容されたナットをボルト孔に対
峙させた後、前記長ボルトの反ナットランナー側端面に
空気圧力を作用させることにより長ボルトを前記ナット
ランナー側に押し出させ、続いて前記長ボルト収容側の
ボルト箱穴にナットホルダーを挿入し、該ナットホルダ
ーに収容されたナットを前記長ボルトの反ナットランナ
ー側端部に押付けて、前記ナットランナーによるナット
の回転駆動により前記両セグメントを長ボルトを介して
締結することを特徴とするセグメント自動締結方法、該
方法に用いるセグメントに係るものである。

［作用］ 一方の長ボルトを収容していないボルト箱穴にナット
ランナー又はナットホルダーの一方を挿入した状態で、
長ボルトの収容側端面に空気圧力を作用させることによ
り押し出させてボルト孔を挿通させ、続いて長ボルト収
容側のボルト箱穴にナットランナー又はナットボルダー
の他方を挿入し、両者を近付けてナットランナーに収容
されているナットを回転駆動すると、長ボルトを介して
対峙されたセグメントは締結される。

［実 施 例］ 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１〜３図は本発明におけるセグメントの一例を示す
もので、図示するように隣接するセグメント1,1′の一
方にのみボルト収容孔９を形成し、該ボルト収容孔９
に、支持パイプ11を固定し、該支持パイプ11に、その後
端がねじ12を介して螺着され、且つ先端がボルト孔５に
近い位置までボルト箱穴２内を延び、しかもその内径が
長ボルト６をスライド可能に包囲する大きさを有した支
持チューブ13を設けている。

又、前記各セグメント1,1′のボルト孔5,5には、連結
面４側端部に口径が徐々に増大するようにフレアー加工
したフレアー部14を有した案内パイプ15,15′を設け、
セグメント１における案内パイプ15のボルト箱穴２側端
部には、ボルト収容孔９に収容されている長ボルト６が
重力によって移動することがないように所要の拘束力を
与え、且つ所要の気密性を保持可能な保持リング16を設
けている。

更に、前記支持チューブ13を有したボルト収容孔９の
内奥部と、セグメント１内周面17との間を連通する加圧
流体供給用の給気口18を設けている。

第４−２図は前記セグメント1,1′の自動締結装置の
第１の例を示すもので、図示しないセグメント自動組立
装置に、ボルト箱穴２′に対してナットランナー19を、
又ボルト箱穴２に対してナットホルダー20を夫々対応さ
せて備える。ナットランナー19及びナットホルダー20
は、矢印で示すようにボルト箱穴2,2′内に挿脱A,A′す
ることができ、且つ互に近接離反B,B′させることがで
きるように支持されている。

ナットランナー19は、２本の長ボルト６に対応する一
方ナット７をマグネット等にて吸着して収容するソケッ
ト21,22を備えており、該ソケット21,22がアイドラー2
3、伝達ギア24及び駆動ギア25を介してモータ26により
周方向に回転駆動されるようにしてある。

又ナットホルダー20は、他側のナット７をマグネット
等にて吸着して収容するナット穴27,28を有し、且つそ
の先端にはナット箱穴２への挿入によって前記支持チュ
ーブ13を切断できるようにした刃物37を有している。

又、前記セグメント１の内側には、矢印C,C′の如く
押付、離反可能にセグメント自動組立装置（図示せず）
に支持されて給気管32を前記給気口18に接続、離反する
ようにした支持部材31を設けている。

第５−２図は前記セグメント1,1′の自動締結装置の
第２の例を示すもので、前記セグメント１の内側面に
は、シール材29を介して前記ボルト箱穴２を塞ぐシール
板30が支持部材31を介して矢印C,C′の如く押付、離反
可能にセグメント自動組立装置（図示せず）に支持され
ており、且つ前記シール板30には給気導孔38を通じてボ
ルト箱穴２内に圧縮空気を供給する給気管40が設けられ
ている。従ってこの場合は長ボルト６の端面に圧縮空気
を作用させるための給気口はボルト箱穴２自体によって
構成される。

又、前記ナットホルダー20はシール板30の開口33を貫
通してB,B′方向に移動可能であり、このときの開口33
を気密に閉塞するためにシール材34を介しシール板30の
外側面に沿って移動するようにした閉塞板35が、ナット
ホルダー20にシール材36を介して移動可能に支持されて
いる。尚、上記第２の例の場合は、ボルト収容孔９に前
記支持チューブ13を有しない支持パイプ39を設けるよう
にしている。

次にセグメント締結手順を第１の例及び第２の例に従
って説明する。

第４−１図に示すように、ナットランナー19をボルト
箱穴２′内に挿入Ａし、続いて矢印Ｂ方向に移動させる
ことにより、ナットランナー19の各ソケット21,22の収
容されたナット７をボルト孔５に接近対峙させる。

又、支持部材31をＣ方向に移動させて給気口18に給気
管32を圧接接続する。

続いて、モータ26によりソケット21,22に収容された
ナット７を回転させた状態で給気管32を介して給気口18
に圧縮空気を供給する。

すると、ボルト収容孔９に収容されていた長ボルト６
は加圧空気によって左端を押され、よって右側に移動し
て先端のねじ部が前記ソケット21,22に支持されて回転
しているナット７に螺合する。このとき、案内パイプ1
5,15′はフレアー部14を有しているので、セグメント1,
1′に少しの位置ずれがあっても長ボルト６は確実に挿
通することができる。又支持チューブ13は、上記長ボル
ト６先端のねじがナット７と２〜３山噛み合った時点で
長ボルト６が抜け出すような長さに設定されている。

次に、ナットホルダー20を第４−２図矢印Ａで示すよ
うにボルト箱内２内に深く挿入し、このとき先端の刃物
37により前記支持チューブ13をカットする。

続いて、ナットホルダー20を矢印Ｂで示すようにナッ
トランナー19側に移動させてナット穴27,28に収容され
たナット７を長ボルト６に螺合させ、以後、ボルト・ナ
ット6,7のピッチ速度と略同速度でナットホルダー20を
ナットランナー19に近付け、モータ26による規定トルク
まで締付けを行う。

この時長ボルト６のボルト箱穴２側のネジ長さはボル
ト箱穴２′側より長くしておく事により、先にナットラ
ンナー側のナットと箱穴２′側のネジが螺合し、ネジ長
さ全部にナットがネジ込まれると、次に長ボルトとナッ
トが共回りし箱穴２側のナットホルダーのナットと長ボ
ルト６が螺合し締結が行なわれる。

その後、モータ26の駆動力をフリーとし、ナットラン
ナー19及びナットホルダー20を夫々矢印Ｂ′の如く離反
させ、続いて矢印Ａ′の如くボルト箱穴2,2′から抜き
出すと共に、支持部材31も矢印Ｃ′の如くセグメント１
から離反させて締結作業を終了する。

又、前記セグメント１には、ボルト孔５に保持リング
16を備えているので、セグメント組立前の運搬移動時等
においても、長ボルト６がボルト収容孔から脱落するの
を防止することができる。

次に第２の例の場合のセグメント締結手順を説明す
る。

第５−１図に示すように、ナットランナー19をボルト
箱穴２′内に挿入Ａし、続いて矢印Ｂ方向に移動させる
ことにより、ナットランナー19の各ソケット21,22の収
容されたナット７をボルト孔５に接近対峙させる。

又、シール板30をＣ方向に移動させてボルト箱穴２を
塞ぐ。

続いて、モータ26によりソケット21,22に収容された
ナット７を回転させた状態で給気管40を介して給気導孔
38に圧縮空気を供給する。

すると、ボルト収容孔９と長ボルト６と間にはスキマ
があるため圧気はボルトの全面に作用しその結果ボルト
収容孔９に収容されていた長ボルト６は加圧空気によっ
て左端を押され、よって右側に移動して先端のねじ部が
前記ソケット21,22に支持されて回転しているナット７
に螺合する。このとき、案内パイプ15,15′はフレアー
部14を有しているので、セグメント1,1′に少しの位置
ずれがあっても長ボルト６は確実に挿通することができ
る。

次に、ナットホルダー20を第５−２図矢印Ａで示すよ
うにボルト箱穴２内に深く挿入する。この場合、第１の
例のように支持チューブ13を有していないので、第２の
例の締結方法の場合は支持パイプ39のネジ切りは不要
で、またナットホルダー20の刃物37も不要である。

続いて、ナットホルダー20を矢印Ｂで示すようにナッ
トランナー19側に移動させてナット穴27,28に収容され
たナット７を長ボルト６に螺合させ、以後、ボルト・ナ
ット6,7のピッチ速度と略同速度でナットホルダー20を
ナットランナー19に近付け、モータ26による規定トルク
まで締付けを行う。

その後、モータ26の駆動力をフリーとし、ナットラン
ナー19及びナットホルダー20を夫々矢印Ｂ′の如く離反
させ、続いて矢印Ａ′の如くボルト箱穴2,2′から抜き
出すと共に、シール板30も矢印Ｃ′の如くセグメント１
から離反させて締結作業を終了する。

又、前記セグメント１には、ボルト孔５に保持リング
16を備えているので、セグメント組立前の運搬移動時等
においても、長ボルト６がボルト収容孔から脱落するの
を防止することができる。

尚、前記ボルト箱穴2,2′に対するナットランナー19
とナットホルダー20の位置を入れ替えて作動させても同
様の締結を行わせることができること、支持チューブ13
は対峙するボルト箱穴2,2′の両方を備えるようにして
も良いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 上記したように、本発明によれば、長ボルトによるセ
グメントの締結を自動化させることができ、よって安価
なセグメントを用いてセグメントの締結作業を安全、高
能率に実施することが可能となり、大幅な工費の低減、
工期の短縮を達成できる優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセグメントの一例を示す断面図、第２
図は第１図のII部分の拡大図、第３図は第１図のIII部
分の拡大図、第４−1,4−２図は本発明の締結方法の第
１の例を示す作動図、第５−1,5−２図は本発明の締結
方法の第２の例を示す作動図、第６図は従来の一般的な
セグメントの一例を示す正面図、第７図は第６図のVII
−VII矢視図、第８図は従来考えられている長ボルトを
用いたセグメントの断面図、第９図、第10図、第11図は
第８図のセグメントの締結手順を示す図である。 1,1′はセグメント、2,2′はボルト箱穴、５はボルト
孔、６は長ボルト、７はナット、９はボルト収容孔、13
は支持チューブ、14はフレアー部、15,15′は案内パイ
プ、16は保持リング、17はセグメント内周面、18は給気
口、19はナットランナー、20はナットホルダー、21,22
はソケット、26はモータ、27,28はナット穴、30はシー
ル板、32,40は給気管を示す。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボルト箱穴に長ボルトを収容させるように
   したセグメントに対峙させて配置した反長ボルト収容側
   のセグメントのボルト箱穴に、ナットランナーを挿入し
   て該ナットランナーに収容されたナットをボルト孔に対
   峙させた後、前記長ボルトの反ナットランナー側端面に
   空気圧力を作用させることにより長ボルトを前記ナット
   ランナー側に押し出させ、続いて前記長ボルト収容側の
   ボルト箱穴にナットホルダーを挿入し、該ナットホルダ
   ーに収容されたナットを前記長ボルトの反ナットランナ
   ー側端部に押付けて、前記ナットランナーによるナット
   の回転駆動により前記両セグメントを長ボルトを介して
   締結することを特徴とするセグメント自動締結方法。
2. 【請求項２】長ボルト収容側のボルト箱穴にナットラン
   ナーを、反長ボルト収容側のボルト箱穴にナットホルダ
   ーを位置させて同様の締結を行う請求項１のセグメント
   自動締結方法。
3. 【請求項３】セグメントに備えられるボルト箱穴のボル
   ト孔の延長上に形成された長ボルト収容孔と、セグメン
   ト内周面との間に、長ボルト端面に圧縮空気を作用する
   給気口を形成したことを特徴とするセグメント自動締結
   方法に用いるセグメント。
4. 【請求項４】給気口がボルト箱穴自体である請求項３の
   セグメント。
5. 【請求項５】長ボルト収容孔に支持チューブを備えてい
   る請求項３のセグメント。
6. 【請求項６】長ボルト収容孔を備えたボルト箱穴を、セ
   グメント内側からシール板で閉塞することができる請求
   項３のセグメント。
7. 【請求項７】ボルト孔に、長ボルトの抜け出し防止、気
   密保持を行うための保持リングを備えている請求項３の
   セグメント。