JP3572136B2 - セグメント組立装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機などによって掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けるセグメント組立装置及びセグメント組立方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8に従来のシールド掘削機の概略、図9にこのシールド掘削機に適用された従来のセグメント組立装置の側面視、図10にこの従来のセグメント組立装置の正面視を示す。
【0003】
図8に示すように、地盤を掘削するシールド掘削機において、掘削機本体としての円筒形状をなすスキンプレート101の前部にはカッタヘッド102が回転自在に装着されており、このカッタヘッド102の前面には放射状をなしてスポーク103が固定され、このスポーク103に多数のカッタビット104が固定されている。そして、カッタヘッド102の後部にはリングギア105が固定される一方、スキンプレート101には油圧モータ106が取付けられ、この油圧モータ106の駆動ギア107がこのリングギア105に噛み合っている。従って、油圧モータ106を駆動して駆動ギア107を回転駆動すると、リングギア105を介してカッタヘッド102を回転することができる。
【0004】
また、スキンプレート101にはカッタヘッド102の後方に位置してバルクヘッド108が取付けられており、カッタヘッド102とこのバルクヘッド108との間にチャンバ室109が形成されている。そして、このチャンバ室109には一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管110及び排泥管111の他端が開口しており、排泥管111の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ112が設置されている。
【0005】
更に、スキンプレート101の後部外周辺には円周方向に複数のシールドジャッキ113が並設されており、このシールドジャッキ113がシールド掘削機の掘進方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグメントSに押し付けることで、その反力によりスキンプレート101、即ち、シールド掘削機全体を前進することができる。一方、スキンプレート101の後部中央部にはセグメントエレクタ(セグメント組立装置)114が設けられており、このセグメントエレクタ114はシールドジャッキ113によって前進したスキンプレート101と既設のセグメントSとの間の空所に新しいセグメントSを装着してトンネルを構築することができる。
【0006】
この即ち、このセグメントエレクタ114において、図9及び図10に示すように、スキンプレート101の後部に固定された固定板115には4つの支持ローラ116によって旋回リング117が回転自在に支持されている。この旋回リング117には左右一対のガイド筒118が固定され、このガイド筒118には左右一対のガイドロッド119を介して昇降アーム120が昇降自在に支持され、この昇降アーム120にはグリップ121が取付けられている。従って、グリップ121は既設のトンネル内に搬入されたセグメントSを把持することができ、図示しない駆動装置によって旋回リング117を回転することで把持したセグメントSをトンネル内壁面に沿って移動することができ、昇降アーム120を昇降することでセグメントSをトンネル内壁面に組付けることができる。
【0007】
また、このセグメントエレクタ114の後方には既設トンネルの長手方向に沿ってホイストビーム122が取付けられており、このホイストビーム122にはホイスト123が移動自在に支持されている。従って、このホイスト123がセグメントSを吊り上げ、ホイストビーム122に沿って移動することで、外部からセグメントSを搬入することができる。
【0008】
従って、トンネルを掘削形成するには、まず、複数のシールドジャッキ113を伸長し、既設のセグメントSへの押し付け反力によってスキンプレート101を前進させる一方、油圧モータ106によりカッタヘッド102を回転させ、多数のカッタビット104によって前方の地盤を掘削する。そして、カッタビット104によって掘削された土砂はチャンバ室109内に取り込まれ、送泥管110から給水されてアジテータ112により掘削土砂と送水とが攪拌、混合され、排泥管111により外部に排出される。次に、シールドジャッキ113の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントSとの間に空所を形成し、セグメントエレクタ114によってこの空所に新しいセグメントSを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成していく。
【0009】
このとき、ホイスト123によってセグメントSが既設トンネル内に随時搬入されており、セグメントエレクタ114を作動し、搬入されたセグメントSに対してグリップ121を位置合せし、図示しない吊り金具を用いて両者を連結する。そして、旋回リング117を回転すると共に昇降アーム120を昇降することで、グリップ121が把持したセグメントSをトンネル内壁面に沿って移動し、所定の位置に組付ける。この繰り返しによってトンネルを構築していく。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のセグメント組立装置にあっては、前述したように、ホイスト123によって搬入されたセグメントSに対してセグメントエレクタ114のグリップ121が1つづつ把持し、この把持したセグメントSをトンネル内壁面の所定の位置に順次組付けていく。即ち、セグメントSは1つづつ搬送供給されてトンネル内壁面に組付けられるものであり、その作業時間が長くかかってしまうという問題があった。
【0011】
本発明はこのような問題を解決するものであって、セグメントの組立作業時間を短縮して作業効率の向上を図ったセグメント組立装置及びセグメント組立方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明のセグメント組立装置は、既設のトンネル内にその長手方向に沿って配設されてセグメントを保持して移動することで該既設トンネル内に該セグメントを搬入するセグメント搬送機構と、前記既設トンネル内の下部にその長手方向に沿って設けられたセグメント下部供給機構と、前記既設トンネル内の上部にその長手方向に沿って設けられたセグメント上部供給機構と、前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを前記セグメント上部供給機構に移載するセグメント移載機構と、掘削機本体の後部に既設トンネルの周方向に移動自在に支持されて前記セグメント上部供給機構及び前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを把持して所定の位置に組付ける複数のセグメント組付機構とを具えたことを特徴とするものである。
【0013】
従って、セグメントはセグメント搬送機構によって保持された状態で既設のトンネル内を移動し、外部からこの既設トンネル内に搬入され、既設トンネル内の下部に設けられたセグメント下部供給機構に搬送され、前方に供給されると共に、セグメント移載機構によってこのセグメント下部供給機構から既設トンネル内の上部に設けられたセグメント上部供給機構に移載され、更に、複数のセグメント組付機構は既設トンネルの周方向に移動しながらセグメント上部供給機構及びセグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを順次把持し、その後、この把持した各セグメントを所定の既設トンネル内壁面に組付ける。
【0014】
また、本発明のセグメント組立方法は、外部から既設のトンネル内にセグメントを搬入し、該搬入したセグメントを該既設トンネル内の下部に設けられたセグメント下部供給機構によって該既設トンネルの前方に移送すると共に、該セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを上方に移動して前記既設トンネル内の上部に設けられたセグメント上部供給機構に移載し、セグメント組付機構が前記セグメント上部供給機構及び前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントのうち1リング分の複数のセグメントを把持し、まず、把持した一つ置きのセグメント群を所定の位置に組付け、次に残りのセグメント群を所定の位置に組付けることを特徴とするものである。
【0015】
従って、セグメント組付機構は把持したセグメントを半分づつ2回に分けて所定の既設トンネル内壁面に組付けることとなり、作業時間を短縮することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
本発明のセグメント組立装置はトンネル掘削機などによって掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けるものである。この既設のトンネル内にはその長手方向に沿ってセグメント搬送機構が配設されており、このセグメント搬送機構はセグメントを保持して移動することで、外部のセグメントをこの既設トンネル内に搬入することができる。そして、既設トンネル内の下部にはこのセグメント搬送機構に隣接するようにその長手方向に沿ってセグメント下部供給機構が配設されると共に、このセグメント下部供給機構の上方には既設トンネル内の上部に沿ってセグメント上部供給機構が配設されており、この各供給機構の間には、セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントをセグメント上部供給機構に移載するセグメント移載機構が配設されている。また、トンネル掘削機本体の後部には複数のセグメント組付機構が既設トンネルの周方向に移動自在に装着されており、このセグメント組付機構はセグメント上部供給機構及びセグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを把持して所定の既設トンネル内壁面に組付けることができる。
【0018】
従って、セグメント搬送機構がセグメントを保持して既設のトンネル内に搬入すると、既設トンネル内にてセグメント下部供給機構がこの搬入されたセグメントを受取って前方に供給すると共に、セグメント移載機構がこのセグメント下部供給機構の一部のセグメントをセグメント上部供給機構に移載し、複数のセグメント組付機構は既設トンネルの周方向に移動しながらセグメント上部供給機構及びセグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを把持し、その後、この把持した各セグメントを所定の既設トンネル内壁面にほぼ同時に組付けることとなり、作業時間を大幅に短縮できる。
【0019】
また、本発明のセグメント組立方法は、外部から既設のトンネル内に搬入したセグメントを、この既設トンネル内の下部に設けられたセグメント下部供給機構によって前方に移送すると共に、セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントの一部を上方に移動してセグメント上部供給機構に移載し、セグメント組付機構がセグメント上部供給機構及びセグメント下部供給機構に搭載されたセグメントのうち既設トンネルの1リング分のセグメントを把持し、まず、隣接するセグメントの一方を所定の既設トンネル内壁面に組付け、次に残りのセグメントを所定の既設トンネル内壁面に組付けるようにする。
【0020】
従って、既設トンネルの1リング分のセグメントを半分づつ2回に分けて所定の既設トンネル内壁面に組付けることとなり、作業時間を短縮することが可能となる。
【0021】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
【0022】
図1に本発明の一実施例に係るセグメント組立装置の概略、図2にセグメント下部供給機構の概略、図3に図2のIII−III断面、図4にセグメント上部供給機構とセグメント移載機構との関係を表す概略、図5にセグメント上部供給機構とセグメント組付機構との関係を表す概略、図6にセグメント組付機構の正面視、図7にセグメント組付機構によるセグメント把持状態を表す概略を示す。
【0023】
図1に示すように、シールド掘削機のスキンプレート11は円筒形状をなしており、後部にはシールドジャッキ12の近傍に位置して固定板13が取付けられている。この固定板13には後方に延出した支持筒14が固定されており、この支持筒14の後部は枠体15に支持されている。そして、この枠体15には既設トンネルTの長手方向に沿ってホイストビーム16が架設されており、このホイストビーム16にはセグメント搬送機構としてのホイスト17が移動自在に支持されている。このホイスト17は下部にセグメントSを吊り上げて保持すると共に水平旋回及び昇降可能な把持部18を有しており、この把持部18がセグメントSを保持した状態で、ホイスト17がホイストビーム16に沿って移動することで、外部から既設トンネルT内にセグメントSを搬入することができる。
【0024】
また、既設トンネルT内において、支持筒14の下方にはその長手方向に沿ってセグメント下部供給機構21が設けられると共に、支持筒14の上方にはその長手方向に沿ってセグメント上部供給機構22が設けられている。そして、この支持筒14の後部にはセグメント下部供給機構21に搭載されたセグメントSをセグメント上部供給機構22に移載するセグメント移載機構23が装着されている。また、支持筒14の前部にはセグメント上部供給機構21及びセグメント下部供給機構22に搭載された各セグメントSを把持して所定の既設トンネル内壁面に組付けるセグメント組付機構24が設けられている。
【0025】
このセグメント下部供給機構21において、図2及び図3に詳細に示すように、既設トンネルT内の下部にはその長手方向に沿って架台31が取付けられており、この架台31上には箱状のスライドフレーム32が多数の支持ローラ33によって移動自在に支持されている。そして、架台31とスライドフレーム32との間にはスライドジャッキ34が架設されており、このスライドジャッキ34の伸縮駆動によってスライドフレーム32を長手方向に所定量往復移動することができる。また、スライドフレーム32の左右のフランジ部32aにはそれぞれ多数の回転自在な保持ローラ35が長手方向に沿って並設されており、この保持ローラ35によってセグメントSを保持することができる。そして、スライドフレーム32の内部には搬送ジャッキ36が配設されており、この搬送ジャッキ36の駆動ロッドの先端部がスライドフレーム32に連結され、本体には上下動可能なプッシャ37が取付けられている。
【0026】
また、セグメント上部供給機構22は、前述したセグメント下部供給機構21とほぼ同様の構成をなしており、図4及び図5に詳細に示すように、既設トンネルT内の上部にその長手方向に沿って架台41が取付けられており、この架台41上には箱状のスライドフレーム42が多数の支持ローラ43によって移動自在に支持されており、このスライドフレーム42はスライドジャッキ44の伸縮駆動によって長手方向に所定量往復移動することができる。また、スライドフレーム42の左右のフランジ部42aにはそれぞれ多数の回転自在な保持ローラ45が長手方向に沿って並設されており、この保持ローラ45によってセグメントSを保持することができる。そして、スライドフレーム32の内部には先端部がスライドフレーム42に連結された搬送ジャッキ46が配設されており、この搬送ジャッキ46の本体には上下動可能なプッシャ47が取付けられている。
【0027】
そして、セグメント下部供給機構21とセグメント上部供給機構22との間に設けられたセグメント移載機構23において、図1及び図2、図4に示すように、支持筒14の後部には外周面に軸受51によって回転体52が回転自在に取付けられており、この回転体52には左右一対のグリップ53が装着されている。このグリップ53はセグメントSの内周面側を2か所把持することができると共に、把持したセグメントSを既設トンネルTの径方向に移動することができる。そして、この左右グリップ53は所定の間隔をもって配設しており、既設トンネルTの上部に位置したときに、セグメント上部供給機構22のスライドフレーム42と干渉しないようになっている。
【0028】
また、セグメント組付機構24において、図1及び図5、図6に示すように、支持筒14の前部には外周面に軸受61によって回転体62が回転自在に取付けられており、この回転体62には多数(本実施例では8個)のグリップ63a,63b,63c,63d,63e,63f,63g,63hが装着されている。この各グリップ63a,63b・・・63hはセグメントSの内周面側を把持することができると共に、把持したセグメントSを既設トンネルTの径方向に移動することができる。そして、8個のグリップのうち、半数のグリップ63a,63c,63e,63gは残りのグリップ63b,63d,63f,63hに対して既設トンネルTの径方向内方に位置している。なお、この各グリップ63a,63b・・・63hが既設トンネルTの上部に位置したときに、セグメント上部供給機構22のスライドフレーム42と干渉しないように、このスライドフレーム42には切欠部48が形成されている。
【0029】
従って、上述した本実施例のセグメント組立装置によってトンネルを構築するには、図1に示すように、図示しないシールド掘削機によるトンネル掘削作業に伴って、シールドジャッキ12の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントSとの間に空所を形成し、この空所に新しいセグメントSを装着する。即ち、ホイスト17は把持部18がセグメントSを保持した状態で、ホイストビーム16に沿って移動することで、このセグメントSを外部から既設トンネルT内に搬入している。このとき、図3に詳細に示すように、セグメント下部供給機構21において、スライドジャッキ34は収縮状態にあり、スライドフレーム32は後退位置にあるため、ホイスト17は把持部18を解除することで、保持したセグメントSをこのスライドフレーム32上に載置する。そして、プッシャ37の突出状態で搬送ジャッキ36を伸長することで、スライドフレーム32上のセグメントSを前方に移動する。この繰り返しにより、多数のセグメントSをこのセグメント下部供給機構21に搭載していく。
【0030】
一方、図5に詳細に示すように、セグメント上部供給機構22において、スライドジャッキ44は伸長状態にあり、スライドフレーム42は前進位置にある。この状態でセグメント移載機構23のグリップ53はセグメント下部供給機構21上にあるセグメントSを把持し、回転体52が180度回動することでセグメントSを上方に移動する。そして、セグメント上部供給機構22のスライドジャッキ44を収縮してスライドフレーム42を後退させることで、このスライドフレーム42をグリップ53が把持したセグメントSの下方に位置させる。そして。グリップ53を解除することで、保持したセグメントSをセグメント上部供給機構22のスライドフレーム42上に移載する。そして、プッシャ47の突出状態で搬送ジャッキ46を伸長することで、スライドフレーム42上のセグメントSを前方に移動する。この繰り返しにより、多数のセグメントSをこのセグメント上部供給機構22に搭載していく。
【0031】
なお、セグメント移載機構23はセグメント下部供給機構21上にあるセグメントSの全数の半分をセグメント上部供給機構22に移載しており、その結果、セグメント下部供給機構21によって前方に搬送されるセグメントSの数とセグメント上部供給機構22によって前方に搬送されるセグメントSの数とが一致するように各機構を制御している。
【0032】
このようにセグメント下部供給機構21及びセグメント上部供給機構22によってセグメントSが前方に搬送されると、図6に詳細に示すように、セグメント組付機構24において、各グリップ63a,63b・・・63hがセグメントSを順に把持していく。即ち、まず、グリップ63aが上方に位置してグリップ63eが下方に位置するとき、セグメント上部供給機構22のスライドジャッキ44を伸長してスライドフレーム42を前進位置とすると共に、セグメント下部供給機構21のスライドジャッキ34を伸長してスライドフレーム32を前進位置とする。そして、上方に位置するグリップ63aがスライドフレーム42上のセグメントSを把持し、下方に位置するグリップ63eがスライドフレーム32上のセグメントSを把持する。その後、各スライドジャッキ34,44を収縮して各スライドフレーム32,42を後退させてから回転体62を90度回動し、グリップ63cを上方に位置に、グリップ63gを下方に位置させる。続いて、前述したような作動によって各グリップ63c,63gがセグメントSを把持する。
【0033】
このようにして内方に位置した半数のグリップ63a,63c,63e,63gが全てセグメントSを把持すると、今度は回転体62を45度回動し、グリップ63dを上方に位置に、グリップ63hを下方に位置させ、前述と同様の作動によって各グリップ63d,63hがセグメントSを把持し、続いて、回転体62を90度回動し、グリップ63fを上方に位置に、グリップ63bを下方に位置させ、前述と同様の作動によって各グリップ63f,63bがセグメントSを把持する。
【0034】
このようにセグメント組付機構24の全てのグリップ63a,63b・・・63hがセグメントSを把持することで、既設トンネルTの1リング分のセグメントSを把持すると、各セグメントSを2回の動作によって既設トンネルTの内壁面に組付けていく。即ち、図7に示すように、各グリップ63a,63b・・・63hが把持したセグメントS1 ,S2 は周方向で交互に重なっており、グリップ63a,63c,63e,63gが把持したセグメントS2 に対して、グリップ63b,63d,63f,63hが把持したセグメントS1 が径方向外側に位置している。従って、まず、グリップ63b,63d,63f,63hを伸長して把持したセグメントS1 を既設トンネルTの内壁面に押付け、前後に隣接するセグメントと連結する。次に、残りのグリップ63a,63c,63e,63gを伸長して把持したセグメントS2 を既設トンネルTの内壁面に押付け、前後左右に隣接するセグメントと連結する。その後、各グリップ63a,63b・・・63hはセグメントS1 ,S2 を解除して収縮して元位置に戻る。そして、各グリップ63a,63b・・・63hは、再び、セグメントSを把持する動作を行う。この繰り返しによってトンネルを構築していく。
【0035】
【発明の効果】
以上、実施例を挙げて詳細に説明したように、本発明のセグメント組立装置によれば、既設トンネル内にセグメントを搬入するセグメント搬送機構を設けると共に、この既設トンネル内の上部及び下部にその長手方向に沿ってセグメント上部供給機構及びセグメント下部供給機構を設け、このセグメント下部供給機構に搭載されたセグメントをセグメント上部供給機構に移載するセグメント移載機構を設け、更に、各セグメント供給機構に搭載されたセグメントを把持して所定の位置に組付けるセグメント組付機構を設けたので、各セグメントを所定の既設トンネル内壁面にほぼ同時に組付けることができ、セグメントの組立作業時間を大幅に短縮して作業効率の向上を図ることができる。
【0036】
また、本発明のセグメント組立方法によれば、外部から既設のトンネル内にセグメントを搬入し、この搬入したセグメントを下部供給機構によって既設トンネルの前方に移送すると共に、セグメントを上方に移動してセグメント上部供給機構に移載し、セグメント組付機構が各セグメント供給機構に搭載されたセグメントのうち1リング分の複数のセグメントを把持し、まず、把持した一つ置きのセグメント群を所定の位置に組付け、次に残りのセグメント群を所定の位置に組付けるようにしたので、各セグメントを少なくとも2回の動作で所定の既設トンネル内壁面に組付けることができ、セグメントの組立作業時間を大幅に短縮して作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るセグメント組立装置の概略図である。
【図2】セグメント下部供給機構の概略図である。
【図3】図2のIII−III断面図である。
【図4】セグメント上部供給機構とセグメント移載機構との関係を表す概略図である。
【図5】セグメント上部供給機構とセグメント組付機構との関係を表す概略図である。
【図6】セグメント組付機構の正面図である。
【図7】セグメント組付機構によるセグメント把持状態を表す概略図である。
【図8】従来のシールド掘削機の概略図である。
【図9】シールド掘削機に適用された従来のセグメント組立装置の側面図である。
【図10】従来のセグメント組立装置の正面図である。
【符号の説明】
11 スキンプレート(トンネル掘削機本体)
12 シールドジャッキ
14 支持筒
17 ホイスト(セグメント搬送機構)
21 セグメント下部供給機構
22 セグメント下部供給機構
23 セグメント移載機構23
24 セグメント組付機構
Claims (2)
- 既設のトンネル内にその長手方向に沿って配設されてセグメントを保持して移動することで該既設トンネル内に該セグメントを搬入するセグメント搬送機構と、前記既設トンネル内の下部にその長手方向に沿って設けられたセグメント下部供給機構と、前記既設トンネル内の上部にその長手方向に沿って設けられたセグメント上部供給機構と、前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを前記セグメント上部供給機構に移載するセグメント移載機構と、掘削機本体の後部に既設トンネルの周方向に移動自在に支持されて前記セグメント上部供給機構及び前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを把持して所定の位置に組付ける複数のセグメント組付機構とを具えたことを特徴とするセグメント組立装置。
- 外部から既設のトンネル内にセグメントを搬入し、該搬入したセグメントを該既設トンネル内の下部に設けられたセグメント下部供給機構によって該既設トンネルの前方に移送すると共に、該セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントを上方に移動して前記既設トンネル内の上部に設けられたセグメント上部供給機構に移載し、セグメント組付機構が前記セグメント上部供給機構及び前記セグメント下部供給機構に搭載されたセグメントのうち1リング分の複数のセグメントを把持し、まず、把持した一つ置きのセグメント群を所定の位置に組付け、次に残りのセグメント群を所定の位置に組付けることを特徴とするセグメント組立方法。
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