JP2698821B2 - トンネルのコンクリート覆工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願における各発明は、トンネルとたて坑（shaft）
に被覆層を形成する技術に関するもので、特にトンネル
掘削機の後方に位置してコンクリート等の被覆層の掘削
面に形成するためのトンネル覆工装置および覆工方法に
関するものである。

［従来の技術］ 過去、数十年にわたって建設された数多くのトンネル
は、トンネル掘削技術とその装備の向上をもたらしてき
た。トンネル掘削装置は、比較的軟質の岩石層であれ
ば、１個のトンネル掘削機を用いて、１日に約200フィ
ートまでトンネルを掘削し得る程度にまで進歩してき
た。

そして今日では、車両用または歩行者用のトンネルも
ますます盛んに建設されており、最近では、そのトンネ
ルの長さもますます長くなっている。そして、このよう
なトンネル掘削技術は、種々の通信用ケーブルの配線
等、他の分野でも利用されるようになっている。

ほとんどの場合、たて坑（shaft）又はトンネルは、
掘削孔内面に被覆層が形成されるまでは完成されたとは
いえない。一般的に、このような被覆層の配設が、トン
ネル工事の総費用の中で相当な比重を占めているが、ト
ンネル掘削における技術的進歩が被覆層技術を凌駕して
いる。

トンネル壁における被覆層形成技術においては、数十
年間、固定シリンダー・スリップ又は、ジャンプ方式の
型枠被覆方法が利用されてきており、組立て形のプリキ
ャストライナーが広く利用されている。

しかし、これらの技術は多くの時間を必要とし、かつ
労働集約的な技術である。更に、スリップ又はジャンプ
方式の型枠被覆技術は、制限された前進速度、過度の摩
耗、大型推進装備、さらに押出しコンクリート被覆層中
の被覆装置とコンクリートトンネル壁の間の大きな摩擦
力によって、直接または間接的に押出しコンクリート被
覆層に誘導された亀裂等を含む技術上の問題点を有す
る。

遠隔ショットクリート（shotcrete）のたて坑被覆方
式が、垂直掘削孔のたて坑を被覆するために開発されて
きた。

ワイヤーロープに支えられたモジュラーセグメントの
組立て部が、ショットクリートの施工中に掘削孔内に下
降され、ショットクリート被覆が螺線状に施工される。
たて坑被覆に適用するためのスリップ型枠方式が、米国
特許第4,205,949号に開示されている。しかし、この技
術は、たて坑の被覆層形成に制限的に利用され、根本的
には費用が高いという問題がある。

また、押出しトンネル被覆方式が、米国運輸省と都市
大衆交通局の後援の下に開発されている。この方式は、
スリップ型枠の後方の環状部にコンクリートを供給し、
スリップ型枠は、自己支持の該スリップ型枠の後方で露
出されたコンクリートが、自ずから支えられる程度まで
硬化するのに充分な速度で前進する。種々の技術がスリ
ップ型枠を移動させるために必要とする力を軽減するた
め考案されているが、このような技術は完全に硬化して
いないか、あるいは硬化中の被覆面に沿って移動するた
めにともなう本質的な問題点を有している。

また、連続被覆方式といわれる他のスリップ型枠方式
が、米国運輸省の支援の下に開発されている。この方式
は、たて坑を上部から下部に被覆形成するものであり、
押出しトンネル被覆方式と同じようにう作用する。ま
た、米国特許第4,270,876号においては、垂直坑道をコ
ンクリートで被覆するための技術が開示されている。

トンネル被覆技術の進歩に関するもう一つの技術情報
が、「トンネルとたて坑にコンクリート被覆層を迅速に
形成するための先進技術」と称する論文に収録されてい
る。

押出しトンネル被覆方式の改良技術が、米国特許第4,
265,565号と第4,334,800号に開示されたトンネルドライ
ブシールド方式（Tunnel Drive Shield System）であ
る。

トンネル壁面を暫定的に支持するために適用されるこ
の方式は、支持枠に対して縦方向に延伸部材を移動させ
るために水圧前進ラムを利用する。

その他の種々の技術がたて坑被覆層の形成と関連し
て、労力と経費を軽減するために提案されている。米国
特許第4,222,681号には、駆動装置から推進力を吸収し
て、その力をコンクリートトンネルに伝達するための装
置を利用したトンネルシールド装置が開示されており、
一方このトンネルシールド装置の別の形式のものが、米
国特許第4,332,508号に開示されている。

米国特許第4,437,788号には、トンネル又は横坑道に
連続コンクリート壁を形成するための技術が紹介されて
おり、複数個のカッター（cutter）をもつドライブシー
ルド装置が米国特許第4,482,270号に開示されている。
米国特許第4,316,701号には、相互に連結されたアーチ
形の支持枠片を適切に離型するための技術が開示されて
おり、米国特許第4,451,176号には、複数の枠骨格の空
間部の間でコンクリートを後方に吹きつけることによっ
て形成されるトンネル被覆層が紹介されている。しか
し、このような技術は、多くの費用と労働力を必要と
し、かつトンネル被覆層の形成の前進速度が比較的遅い
ため、幅広く受け入れられていない。

本願に係る発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたものである。

［発明の概要］ 本願発明に係るコンクリート覆工装置は、第１、第
２、第３機構の３つの部分からなっており、各機構の断
面はそれぞれ異なるが、縦方向および円周方向のフレー
ム部材と支持プレートをもつ。しかし、各部分のプレー
トおよび又はサブプレートがそれぞれのフレームに対し
て移動し、覆工装置がトンネルを通過するに際して大き
な摩擦を生ずることなく、地盤又は未硬化のコンクリー
トに対し支持体として作用する。

したがって、本願発明に係る覆工装置は、トンネル掘
削機の後方に直接設けることができ、トンネル掘削機の
速度を著しく制限せず、その掘削機をトンネルに通過さ
せるために比較的小さな推進力だけを必要とする。

本願発明に係る覆工装置の第１機構は、新たに掘削さ
れた地面に対して、部分的な支持部をもつ円周方向に離
間されたメインプレートを具える。

なお、この第１機構は、覆工装置全体を推進させる推
進装置を有している。第２機構は、この部分のメインプ
レートおよびサブプレートと、トンネル壁との間に注入
されたコンクリートを密閉するようになっている。メイ
ンプレートとサブプレートは、これらのプレートの側部
を密封し、新たなコンクリートのための全面支持部を形
成するために覆工装置を連続的に移動できるように交互
に隣接する構成となっている。

各密閉プレートは、そのプレートの端部に達するま
で、トンネル壁面に対して固定位置に置かれており、こ
の時プレートは、第２機構の始めの位置に戻される。覆
工装置の第３機構、すなわち後端部は、自ら支えるには
強度が未だ十分でない硬化中のコンクリートを支えるた
めに第２機構から延長されているのメインプレートを具
える。

従来のコンクリート覆工装置、特にスリップ又はジャ
ンプ型枠のコンクリート覆工装置と比較して、本願発明
の大きな利点は、トンネルの中で覆工装置を移動させる
際に、大きい摩擦抵抗が発生しないという点である。ス
リップ又はジャンプ型枠のコンクリート覆工装置におい
ては、この大きい摩擦力により、コンクリート被覆層に
しばしば亀裂が生じ、覆工の効果を減ずる。さらに、こ
のような大きい摩擦は、コンクリート覆工装置の構成要
素を摩耗させ、覆工装置の前進速度を落してしまう。

第３に、このような大きさ摩擦は、トンネルの中にコ
ンクリート覆工装置を移動させるため非常に大きくかつ
コスト高の推進力を必要とする。この本願発明は、この
ような問題点の解消をも目的の一つとするもので、支持
プレートを回動させることによって、上記問題点を解決
しようとするものである。

さらに、本願にかかる覆工装置の目的は、その構成の
簡素化にある。覆工装置とその構成要素が複雑でないた
め、覆工装置はほとんど故障しない。なんらかの理由で
トンネル掘削機が移動を停止した場合でも、本願発明に
係るコンクリート覆工装置は、従来のスリップ型枠の覆
工装置に見られるような問題の発生もなく、その移動を
一時的に停止することができる。

また、停止後の装置を再起動するための駆動力は最小
限のものでよい。なぜならば、こようのうは駆動力は、
プレートをコンクリート面から分離させるだけのために
必要とされるからである。

このような構成で覆工装置を動かすために要求された
総推進力は、実際にスリップ型枠形の被覆装置よりも小
さくてすむ。

本願発明の他の特徴は、覆工装置の構成要素を必要な
場所に容易に運搬して、トンネル内で組立てることがで
きる点にある。また、標準型の覆工装置の構成要素を、
その長さを現場の特殊要件に適合できるように簡単に調
整することができ、かつ覆工装置の前進速度を容易に調
節することもできる。覆工装置の種々の部分、特に第１
機構の部分は、地盤の条件によって変更することがで
き、かくてこの装置を種々の用途に適用させることがで
きる。

本願発明の付加的な特徴としては、プレートのチェー
ン用先端ローラーから、その後端ローラーまでプレート
を移動させることよりも早い速度で、後端ローラーから
先端ローラーまでプレートを移動させるための接続およ
び分離装置の利用にある。そして、このためにプレート
の数が少なくなり、費用を節減することが可能となるう
え、覆工装置の重量を減少できるので、フレームの耐久
性を高めることができる。

したがって、本願発明に係る覆工方法とその装置によ
れば、連続たて坑の覆工技術としてトンネル掘削機の後
方で、この覆工装置を効果的に利用することができる。
また、覆工装置の前進速度は、トンネル掘削機、または
その他の掘削物移送システムの前進速度にまで増加させ
ることができるので、本願発明のコンクリート覆工装置
はトンネル掘削速度の制限要因とはならない。

［実施例］ 本願発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、環状掘削壁14を有する掘削トンネル12内で
移動しうる本願発明に係るコンクリート覆工装置10を示
すものである。

この覆工装置は、掘削面にコンクリート被覆層16を形
成して、トンネルの内壁を密封し、安定のために必要な
構造的支持部を提供する。したがって、コンクリート被
覆層16が、掘削された環状掘削壁14とコンクリート覆工
装置10の外側部の間の環状部に形成されることによっ
て、トンネルを構成する環状コンクリート壁18が形成さ
れる。

この覆工装置10は、従来のトンネル掘削機の後方に直
接配置できる。暫定的な被覆層支持部を別途必要としな
いので、労力と費用を減少し得る一方、施工速度と安全
性とを向上させる。

更に、この覆工装置10は、トンネル掘削機の速度に等
しい速度、又はトンネル掘削機より速い速度、たとえば
時間当り30フィートの速度、好ましくは約60フィート／
時間以上の速度で前進可能である。このように、この覆
工装置は、トンネルの建設速度を阻害せず、トンネル掘
削機とトンネル覆工装置は、トンネルの掘削と被覆の両
作用を兼ねそなえる一個の装置として作動する。

第１図に示す覆工装置10は、トンネル掘削とトンネル
被覆に際し、掘削壁を部分的に支えるための第１機構と
しての先端部22、コンクリート被覆層を形成するため環
状部に注入された新しいコンクリート用に一時的な密閉
内面を形成する第２機構としての中間部24と、その中間
部の通過に際して、自ら支えられない程度にしか硬化し
ていないコンクリートを部分的に支えるための第３機構
としての後端部26とから構成されている。

中間部と後端部を先端部に機械的に連結するための適
宜な装置28が配設されており、この先端部には装置を駆
動させるための駆動装置が搭載されている。

覆工装置10の各部（第1,2,3機構）22,24,26は、環状
および軸方向の両フレーム部材を具える。第１図と第２
図における覆工装置の先端部において、環状フレーム30
は例えば四角形の形態を八角形の形態に変更させた類似
形の形態から構成されうる。

八角形の環状フレームのそれぞれの辺に沿って配置さ
れたＩ−ビーム32のペアは、プレート34を支えるための
軸方向支持部を形成する。第１図と第２図で示すよう
に、プレート34は４個の連続チェーンに取付けられ、プ
レートの各チェーンは、構造フレームに回転可能に取付
けられた通常のチェーンローラー38,40の周りを回転す
る。

したがって、外側プレート34Aは、コンクリート被覆
層が形成されるまで地盤（壁面）を支えるための部分的
な支持部を形成し、かつ内側プレート34Bは、プレート
の迂回路を形成するように復帰される。

プレート34は、該プレートとＩ−ビーム32の間に一定
の間隔を置いて配置された適宜なローラー装置42によっ
て支持され、ほぼ同等に離間した軸方向支持部に沿って
90度の間隙で配置されている。

第２図に示すローラー装置42は、プレートに取付けら
れ、第６図に示され、かつ中間部に関し後述する軽量ロ
ーラー装置と機能的に同じである。上下側のローラー装
置が第２図に示され、電気モーター35で駆動されて、チ
ェーンローラー38,40を回転する。側部のローラー装置
は、水圧ラム36で駆動され、その一端部はフレーム30に
取付けられ、他側の端部はプレートに係合する押圧装置
（図示せず）を有する。

この覆工装置の摩擦力は減少できるので、従来のスリ
ップ型トンネル覆工装置より少ない駆動力でよい。

掘削壁は、コンクリート被覆層が形成されるまで一部
だけ支えれば充分なので、プレート34がトンネルの掘削
壁を全体的に支える必要はない。第１図および第２図で
示すように90度の間隙を置いて、４個の軸方向の支持チ
ェーンが設けられているが、先端部にトンネル地盤の予
想条件に従って支持チェーンの数を適宜増減できる。

環状フレーム30の内部31には、掘削壁とプレートの間
の環状部にコンクリート混合物を供給するためのコンク
リートの投入機33が設けられている。なお、先端部の内
部31は中間部と後端部の内部と同じように、トンネル掘
削機から掘削した土をトンネル覆工装置を介して坑外に
移送し、坑外からコンクリートを覆工装置に移送するた
めの移送装置37又はパイプラインを有している。

このような移送装置は、公知のものなので第２図に簡
単に示す。

第１図と第３図において、中間部24は複数個の長さの
方向に離間した環状フレーム部材44を有し、これはほぼ
円形に溶接した断面四角形のチューブ材から構成されて
いる。このような覆工装置の中間部の軸方向および環状
部材は、物質移送装置37（符号なし）が設けられる内部
52を有する円筒フレームを形成する。

それぞれのメインプレート48は、複数個の隣接チェー
ンの１個に取付けられ、各チェーンは覆工装置の中間部
の先端に取付けられた通常のローラー又はギア54と、後
端部の内に取付けられた後側ローラー又はギア72の周り
を回転する。

ギア54,72は適宜な電気モータ（第１図はや第３図に
図示せず）によって駆動され、覆工装置に推進力を与え
る。同じようにサブプレート50も覆工装置の中間部にそ
れぞれ取付けられたローラー55,56の周りを回転する複
数個のチェーンの中の１個に取付けられ回転する。符号
48Aで示すプレートは、コンクリートの密封面を形成す
るように覆工装置の外部に沿って配置されたプレート
で、他方、プレート48Bは、チェーンを完成するように
先端ローラー54に復帰される。

同じようにサブプレート50Aは、メインプレート48Aと
同じ放射状の外方向位置で覆工装置の外部に沿って配置
されているが、サブプレート50Bはローラー55側に復帰
される。

それぞれの細長い軸方向部材46は、プレート62の中央
部に沿って適宜に結合される第2T−ビーム64とともに、
“U"字形の断面をなすようにプレート62によってその基
部で結合される一対のＴ−ビーム60から構成される。放
射状外方向のローラー装置61がメインプレートを支える
ためにプレート48Aに取付けられている一方で、Ｔ−ビ
ーム60から放射状外方向に配置され、前記ローラー装置
61は、チェーンローラー54側に復帰されるメインプレー
トを案内するために、メインプレートとＩ−ビーム64の
放射状内向部分の間を支える。

同じようにローラー装置63がサブプレート50に取付け
られ、第２図で示すローラー装置と同様にＩ−ビーム47
の内外面に沿って密閉支持部を形成する。

覆工装置の後端部26は、断面四角形のチューブからな
る環状フレーム部材66と、部材46と構造的に同一な、好
ましくは該部材46の構造的な延長部である複数個の軸方
向フレーム部材68から構成される。したがって、覆工装
置の中間部のメインフレーム48は後端部を通過し、後側
チェーンローラー72に至り、前記のようなローラー装置
61によって軸方向フレーム部材にしたがって案内され
る。

後端部26の内部70には、第２図で示す移送装置37が配
設され、補充ポンプのような付加的装置の設置のための
充分な空間が確保されている。

第３図において、メインプレート48とサブプレート50
の側辺部はコンクリートに対する連続した円形密閉面を
形成し、チェーンローラー55,56の間のチューブ型の密
閉面を形成するように接続される。このようなメインプ
レートとサブプレートの組合せにより、トンネルの外部
からの適当な供給源（図示せず）からポンプ供給され、
かつリング71からやや下手後方の環状部に注入されたコ
ンクリート用の内面を形成する。

覆工装置10がトンネル内を前進するにつれ、コンクリ
ートが硬化し、その時メインプレートとサブプレートが
チェーンローラー56に隣接した場所で分離され、半ば硬
化したコンクリートは部分的に自立できる。新らたに形
成されたコンクリートの崩壊を防止する支持力を得るた
めに、メインプレート48は覆工装置の後端部26に沿って
新らたに形成されたコンクリート被覆層を部分的に継続
支持する。

コンクリートがチェーンローラー72に至る頃には、コ
ンクリートは充分に自立でき、他に補充的な支えは必要
とされない。中間部24を単に延長するというよりも、後
端部26を利用する重要な利点は、フレーム間のスペース
を増加することにより覆工装置10の重量と費用を最小に
できるという点である。なお、後端部のフレーム部材は
軽量で、サブプレートがないので、中間部に比べて後端
部の重量と費用を減少させることができる。

被覆層16を形成するために利用するコンクリート混合
物は、従来のスリップ型枠のコンクリート覆工装置に使
われた迅速硬化型のコンクリート混合物が使われる。後
に詳細に説明するように、中間部24と後端部26の長さ
は、覆工装置の予定速度、使われたコンクリートの特
性、新らたに形成されたコンクリート被覆層に加えられ
る地盤の予想荷重に基づいて、容易に調節できる。

したがって、覆工装置の中間部には４個の環状フレー
ム部材44が、そして後端部には２個の環状フレーム部材
66が例示されているが、これらの覆工装置の望ましい長
さにより、環状支持体の数を多くも少なくもしうる。湾
曲リング71は、前記のような連続たて坑の覆工方式にお
いて実用化されている湾曲リングと同じでもよい。

しかし、湾曲リングの外面と内面に沿って滑りが生じ
るので、若干の修正が必要な反面、連続たて坑の覆工方
式の装置に使われる時には、湾曲リングの外部に沿って
滑りが生じるので若干の修正が必要となる。

第５図は、第３図で示す装置の他の実施例を示すもの
であって、本願発明の覆工装置が非円形トンネル被覆層
を形成し得るように変更されている状態を示している。
第５図に示す覆工装置74は、馬蹄形からなっており、第
３図に示す環状フレームの上側部と類似する上側部を有
し、かつ補強下側部78を有する円形の環状フレーム76と
構造的に補強された断面四角形状のチューブから形成さ
れた基部80で構成されている。

軸方向部材81とサブプレート82は、第３図に示す構成
と同じである。

メインプレート84は交互に軸方向部材により支えら
れ、軸方向部材は環状フレーム76に取付けられた一対の
四角断面部材86から構成される。第３図に示す実施例の
ように、軸方向部材とローラー装置は、他のセットのプ
レートに比べて放射状内側に位置する１セットのプレー
ト、すなわち、メインプレートに配置され、これらのプ
レートは覆工装置の中間部の先端部側に復帰される。第
３図に示す部材46と構造的に同じ軸方向部材88は、サブ
プレート84と基部プレート92の間に配置された特別のプ
レート90を支える。図示のように、基部プレート92は、
複数のローラー装置94によって支えられ、ローラー装置
94はそれぞれ基部プレート92に取付けられ、Ｉ−ビーム
96と係合される軸方向フレームの一部を構成する。

第５図に示すトンネル覆工装置の残りの機構部分（第
３機構）は、馬蹄形の中間部において前述したとうりで
ある。

第５図は、本願に係る覆工装置が、現実のトンネル形
状のほぼ全てに適応して変形しうることを示している。

第３図に示す装置として広く利用される得る他の実施
例としては、断面四角形の形態であろう。若し、４個の
長いプレート92が４面に配設され、４個のプレート90が
４個のコーナーに配設されれば断面四角に構成され得
る。

第９図は、第３図に示すＴ−ビーム64と係合して回動
するメインプレートと一対のローラー装置を示す。各メ
インプレート48は、コンクリートと接するように若干湾
曲された外面102、テーパー状の端面104（後述される）
とほぼ平面の側面106から構成される。

メインプレートの先端および後端面には、複数のプレ
ートコネクター107（後述される）が具備されている。

Ｔ−ビーム64に溶接されるか、その一部として形成さ
れた一対の放射状の内側に延長された脚部108が図示の
とうり配設され、同様に放射状の外側に延長された脚部
がＴ−ビーム60の端部に形成されている。メインローラ
ー110が平面形の支持体123に回転可能に取付けられた軸
（図示せず）に配設され、支持体123はそれぞれ外面102
に取付けられている。このようにメインローラー110は
Ｔ−ビーム64（すなわち、Ｔ−ビーム群）とメインプレ
ートの間に回動支持部を形成する。

このようにして、各ローラー装置の４つのメインプレ
ート110のそれぞれは、コンクリートを支持するためＴ
−ビーム60上の回動面と係合する。しかし、第６図に示
すメインプレートは、コンクリートと接触せず、どちら
かといえば、チェーンローラー54に復帰している間に実
質上非圧縮状態にあるので、複数のメインローラーのう
ち２個だけがＴ−ビームと係合する。

なお、テンションローラー114が脚部108の突出片115
に接して回動用の支持体123から延長された同一シャフ
ト上に回転可能に取付けられ、Ｔ−ビーム64からメイン
プレートが分離されるのを防止する。終りに、メインプ
レート48に取付けられたシャフト118にそれぞれ回転可
能に取付けられた一対の側部ローラー116が脚部108の内
側部と係合するように構成され、メインプレートの側部
を支える。

Ｔ−ビーム60の端部に隣接して第３図で示すようにロ
ーラー装置61を構成するために同様のメインローラー、
テンションローラーと側部ローラーを配設することが可
能である。

これらのローラーの主要目的は、フレームに対して移
動するプレートの摩擦力を減少することにある。したが
って、メインローラーはコンクリート上で相当な重さの
覆工装置10および又は覆工装置10上でコンクリートの重
さとコンクリートのポンプ圧を取り扱かうことのできる
大きさでなければならない。一方、テンションローラー
は牽引力をメインプレートに付与し、側部ローラーは軸
方向のフレーム部材からプレートが分離されるのを防
ぎ、プレートが移動中に軸方向のフレーム部材と整列さ
れるようにする。

第６図は、第３図に示す縦方向Ｉ−ビームに隣接のサ
ブプレート50を詳細に示す。サブプレート50は、その側
部120の構成において異なるが、メインプレート48と類
似している。脚部122が、各Ｔ−ビーム47に取付けら
れ、メインローラー、テンションローラーと側部ローラ
ーが前記のようにＴ−ビーム又は脚部122に結合するよ
うになっている。

なお、第６図は種々の形態の軸方向部材が本願発明に
係るプレートを支えるように使われる状態を示す。

第７図から明らかなように、ローラー110は面状支持
体123に回転可能に軸支されるシャフト124に設けられて
いて、面状支持体123は、サブプレートの湾曲板に、順
次取付けられている。

ローラー110は、Ｔ−ビーム47の外面126と係合してメ
インプレートとサブプレートを支える主要支持部を構成
する。

第６図、第７図と第８図は、本願発明のメインプレー
トおよびサブプレートに使用されるプレートコネクター
107を示す。プレートコネクター107は、プレートの“チ
ェーン”を形成するように従来のヒンジ方式でメインプ
レートとサブプレートの隣接の先端および後端部を回転
可能に連結し、プレートのプレートコネクター107は隣
接プレートの適宜な挿入部109に挿入される。２個の隣
接プレートがギア54,55,56又はギア72に到達した時に隣
接プレートに対して、メインプレートとサブプレートが
回転され得るように、例えば30度の角度に切欠された面
125が形成される。

各プレートの先端部はプレートの側部と同じように、
１側チェーンのプレートと隣接チェーンプレートの間の
シール効果を増加させるためのゴムパッキング128等の
弾性部材が配設され、プレートの間にコンクリートの洩
出、また中間部の内部52にも洩出することはない。

第10図はサブプレートの側辺部にメインプレートの側
辺部は密閉係合する状態を示す。メインプレートの辺部
104は、例えば22.5度（＋微分角）の角度に放射状内側
に傾斜されており、22.5度の角度は、第３図に示すよう
にメインプレートとサブプレートに対してそれぞれ垂直
の直線をなす角度である。サブプレートの端部120も同
じようにライン130から同一の22.5度＋微分角で外方向
に傾斜され、微分角度は１度〜５度である。このような
微分角は、例えばギア56でメインプレートとサブプレー
トの分離を容易にするためである。

メインプレートとサブプレートの端部が接触状態を維
持するために、メインプレートは内側に傾斜し、サブプ
レートは外側に傾斜するようになっているため、プレー
トの間に介装されたゴムパッキング128の密閉効果を高
めることができる。各プレートに対する偏倚力を利用す
ることができるが、プレートはローラー装置とプレート
の間の大きさを少し変更させることによって、チェーン
ローラー55,56で円筒外側密閉面を回転するように配置
されるので、ローラー装置と接続する軸方向部材がプレ
ートの側面を内方向、または外方向に偏倚させる。

第10図に示すように、メインプレートとサブプレート
の傾斜端部はローラー56に隣接した位置でメインプレー
トからサブプレートを容易に分離できるし、ローラー55
に隣接した位置ではメインプレートとサブプレートが正
確に配置できる。

第11図は、メインプレートとサブプレートの間に形成
された密閉構造の他の実施例を示す。メインプレート48
cの端部には放射状の内方向突出片140が形成されている
一方、サブプレート50cの端部には、前述と同様に、突
出片140を受入れる溝部を形成する放射状内方向突出片1
42が形成されている。

したがって、突出片140,142が係合されることによっ
て、該突出片の係合面の間に形成されたゴムパッキング
は、中間部24の内部をコンクリートから密閉する。な
お、第11図に示す実施例の表面104,120が望ましくは傾
斜をなし、また、メインプレートとサブプレートは前記
のように密閉効果を高めるため傾斜している。

第12図は、第３図に示す環状フレームの断面図を示
す。第12図の環状フレームは前記のように軸方向Ｉ−ビ
ーム47と軸方向Ｔ−ビーム46から構成されている一方、
これらのビームは連結ピン152に連結された縦方向に一
定の間隙部分150から構成される。

第13図に示すように、それぞれ環状フレームに取付け
られた複数の連結タブ154は、軸方向フレームの一方の
部分を増減して、軸方向ビーム46,47の長さを容易に変
更可能である。第１図に示す中間部24のフレームは、各
部分が第12図と第13図に示す連結タブ154とピン152で結
合された軸方向フレームの３個の同一部分150から構成
される。

同様に必要ならば、環状フレームは例えば８角形のフ
レームを形成するように現場で組合せ可能な弓形部材か
ら構成できる。このように第12図と第13図は、本願発明
の覆工装置が現場で組立かつ分解され、他の現場に移動
され得ることを示す。さら、覆工装置を構成する第１、
第２、第３の機構部分は、地盤条件と指定されたトンネ
ルの掘削速度に適応できるように、その長さを簡単に変
更できる。

本願発明の一実施例において、プレートの連結および
分離機構は、プレートチェーン用後端ローラーの隣接位
置から先端ローラーの隣接位置までに各プレートを比較
的迅速に移動できるようにしている。

本願発明のこのような特徴により、この装置のチェー
ンが迅速に駆動できる利点があり、また、プレートの数
を減らして、プレートの費用と重量を減らすことができ
る。

プレートの重量の減少は、覆工装置のフレームを軽量
に製作することができるので、覆工装置の費用を減少す
ることができる。

第18図に示す連続サブプレートチェーン160は、複数
のサブプレート162から構成され、先端チェーンローラ
ー164と後端チェーンローラー166の回りで回転でき、各
ローラーは前記のとうり複数の放射状支持体170と複数
の軸方向の支持体172から構成されたフレーム168で回転
可能に取付けられている。

本願発明によれば、連結および分離機構は複数の連結
プレート162A,162B,162C,162D,162Eが、後端ローラー16
6を通過する直前の位置から先端ローラー164を通過する
直前の位置まで１個のユニットとして移動できる構成と
している。このユニット162A〜Ｅは、先端ローラーから
後端ローラーまでの各プレートの移動と比べて、高速に
後端ローラーから先端ローラーに移動するので、連続チ
ェーンは有効チェーンの長さの半分より若干長いプレー
トから構成され、従って、費用と重量を減らすことがで
きる。

第14図において、サブプレート162は、一般に第６図
に示すタイプのものである。しかし、サブプレート162
は連結された位置に示す連結棒174を持つよう変更でき
る。なお、第14図には、フレーム168に取付けられた分
離棒176を示す。

第15図は、一つの“ユニット”の端部プレート162Eと
隣接する“ユニット”先端プレート162Aからなる２個の
サブプレート162を示す。連結棒は、ばね182の弾性力で
連結された状態のプレート162Eと162Aを保持する。プレ
ート162Eと162Aの端部が第16図に示され、これに連結棒
174と分離棒176が覆工装置のフレーム168に取り付けら
れている。

プレートが第15図に示す方向に前進するに従い、連結
棒のノブ178が固定された分離棒176と係合することによ
って、ばね182を圧縮し、連結棒が第15図の点線に示す
位置に移動され、装置が分離される。連結棒174により
支持され、ばね188によって上方向に偏倚した傾斜面186
をもつ自動係止装置184（第15図と第17図）が、コネク
ター190を結合して、連結棒が係止位置に復帰するのを
防いでいる。

連結棒174が点線位置にある時、プレート162A,162Eが
分離されるようになる。第17図に示すコネクター190が
はずれると、自動係止装置184は点線位置にあるように
なる。たとえ連結棒174がばね182によって押されても、
自動係止装置184は連結棒174が連結位置に復帰するのを
防ぐ。

上述のプレートユニットは、第15図に示す電気モータ
ー192のような推進装置をもつ。プレートユニット162A
〜Ｅが連結棒176（第18図）を通過することにより、プ
レートユニットから分離されると同時に電気的接点194,
196が電線198を連結してモーター192を作動させ、駆動
ホイール200が回転し、これによってプレートユニット
は先端ローラー164に直接隣接した位置に迅速に移動す
る。プレートユニットがローラー164に隣接した下側の
位置に到達すると（第18図）、先端プレート162Aが固定
したプレート162Eに係合し、連結具190が自動係合装置1
84を押圧するので、連結棒174は、ばね182が作用する連
結位置に復帰してプレートユニットを全て固定する。

プレートユニットが連結されれば、スイッチ202は駆
動モーター192の電線198を遮断し、たとえ接点194,196
が電線198に継続して接続しても、駆動モーターの作動
は停止される。第19図において、電線198とリード線194
は適宜な絶縁体206でＴ−ビーム47に取付けた脚部122か
ら絶縁される。

なお、第19図は、リード線194がばね208によって電線
198と係合するため偏倚される状態を示す。

第20図は、複数のモーター駆動192を駆動するための
電気回路を示し、各モーターの電源はスイッチ202で自
動的に開閉できる。覆工装置を駆動するための駆動方式
は、３構成部、すなわち、先端部、中間部又は後端部の
いずれか又は全ての部分に位置し得る。なお、トンネル
掘削機の後側からトンネルの中に覆工装置を駆動させる
ための電気モーターの代りに水圧ラムを使用することも
できる。

なお、本願発明は、上述の実施例の範囲に限定される
ものでないことは勿論である。

［発明の効果］ この出願に係る発明は、以上述べた構成・作用によ
り、次のような効果を得ることができる。

（イ）トンネル等のコンクリートその他の硬化性物質に
よる覆工費用を従来技術に比較して格段に低減しうる。

（ロ）トンネル等の覆工作業を効率的になし得て、工期
の短縮が可能となる。

（ハ）この出願に係る装置にあっては、分解・組立が容
易であるため所定場所へ迅速・簡便に搬送しうる。

（ニ）この出願に係る装置にあっては、その具体的構成
を掘削地盤その他の条件に応じて適宜選択しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明に係る覆工装置の軸線の平面に沿っ
て示す縦断面図、第２図は、第１図のII−II線断面図、
第３図は同じくIII−III線断面図、第４図は、同じくIV
−IV線断面図、第５図は、第２図に示す装置の他の実施
例を示す断面図、第６図は、本願発明に係る実施例のサ
ブプレートの一部を示す断面図、第７図は、第６図に示
すサブプレートの正面図、第８図は、第６図に示すサブ
プレートの底面図、第９図は本願発明に係る実施例のメ
インプレートの一部を示す断面図、第10図は、メインプ
レートとサブプレートで形成される密閉機構の断面図、
第11図は第10図に示す密閉機構の他の実施例を示す断面
図、第12図は、第３図に示すフレームを放射状平面に沿
って示す一部省略断面図、第13図は、第12図に示すフレ
ームの底面図、第14図は、連結および分離装置を有する
サブプレートを示す底面図、第15図は、第14図に示す２
個のサブプレートの底面図、第16図は第15図に示すサブ
プレートの側面図、第17図は、第15図に示す連結および
分離棒を制御するための自動係止機構を示す概略図、第
18図は、本願発明に係る連結および分離装置を有するプ
レートチェーンの概略図、第19図は、第18図に示す装置
の電気的連結状態を示す概略図、第20図は、本願発明に
係るプレートチェーンを駆動するための電気駆動システ
ムの説明図である。 図において、 10……覆工装置 22……先端部（第１機構） 24……中間部（第２機構） 26……後端部（第３機構） 30……環状フレーム 34……プレート 44……放射状フレーム 48……メインプレート 50……サブプレート 66……放射状フレーム部材 82……サブプレート 84……メインプレート

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル掘削機の後部に位置して、トンネ
   ル中における装置を移動する手段とトンネル掘削機の近
   傍から掘削した土砂等を移送するための搬送路を有し、
   トンネルの掘削面にコンクリートを注入してトンネル中
   でコンクリート打ちをなすための装置であって、 この装置を第１機構と第２機構と第３機構とで構成し、
   前記第１機構は、第１フレームと、それぞれ第１プレー
   ト群を有する複数の第１エンドレスループチェーンとか
   らなり、各プレート群を第１フレームの周りを移動可能
   に配設して、各第１エンドレスループチェーンが、トン
   ネルの掘削面を一時的に支持するため掘削面に隣接する
   第１軸方向平面内に位置する部分を有するようにし、前
   記第２機構は、第２フレームと、それぞれ第２プレート
   群および第３プレート群を有する複数の第２エンドレス
   ループチェーンおよび複数の第３エンドレスループチェ
   ーンとからなり、各プレート群を第２フレームの周りに
   移動可能に配設し、各第２エンドレスループチェーンお
   よび各第３エンドレスループチェーンが、コンクリート
   被覆の内表面に隣接する第２軸方向平面内に位置する部
   分を有するようにし、前記第２および第３プレート群
   は、第２フレームの周りに交互に配設された第２および
   第３のエンドレスループチェーンにそれぞれ設けられ
   て、前記第２および第３のプレート群と掘削面との環状
   部に注入されたコンクリートを第２フレームから密閉す
   るために、環状の密閉面を形成するようにし、前記第３
   機構は、第３フレームと、この周りに移動可能に配設さ
   れ、かつ前記第２のエンドレスループチェーンのひとつ
   に取付けられる前記第２プレート群とからなり、この第
   ２プレート群は、装置が前記移動手段によってトンネル
   内を移動する際に第２機構より下手後方にあるコンクリ
   ート被覆を一時的に支持するようにしたことを特徴とす
   るトンネルのコンクリート覆工装置。
2. 【請求項２】第２および第３のエンドレスループチェー
   ンのそれぞれは、第２軸方向平面内に位置する復帰プレ
   ートを有するとともに、第２エンドレスループチェーン
   の復帰プレート部の半径方向位置は、第２および第３の
   各エンドレスループチェーン間の干渉を防止するため
   に、第３エンドレスループチェーンのプレートの半径方
   向位置とは相違するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載のトンネルのコンクリート覆工装置。
3. 【請求項３】連結しているプレートが隣接するプレート
   から離れて、各エンドレスループチェーンの復帰プレー
   ト部分の少なくとも一部分内で独立して移動し、次いで
   自動的に他のプレートと再連結するための分離手段を具
   えたことを特徴とする請求項２記載のトンネルのコンク
   リート覆工装置。
4. 【請求項４】第１、第２および第３のプレート群の各々
   は、他のプレート群と回転可能に軸支され、第２フレー
   ムは、断面馬蹄形状であることを特徴とする請求項１記
   載のトンネルのコンクリート覆工装置。