JP3933957B2 - セグメント供給装置及びセグメント供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進工法においてトンネル外殻を構成するセグメントをエレクタ側に供給するためのセグメント供給装置及びセグメント供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の地下空間の利用拡大に伴い、様々な断面のトンネルを構築する必要性が出てきており、その一つとして断面縦型シールドがある。
【０００３】
この縦型シールドは、図９及び図１０に示すように、カッター面ａが縦型矩形状をした縦型シールド掘進機Ｓを用いて地山を断面縦型矩形状、または断面楕円形状に掘削しながらその後部に設けられたエレクタｂによって、その後方から順次搬送されてくる鋼製のセグメントｃを掘削壁面に沿って縦型矩形状（環状）に組み立てることで断面縦型矩形状のトンネルｄを形成し、このトンネルｄを掘進方向に順次延長することで掘削工程と同時に構築されるようになっている。
【０００４】
また、図示するようにこのような断面縦型矩形状のトンネルｄの組み立てに際しては、土圧によるトンネルｄの変形等を防止すべく鋼製の横梁（中柱）ｆがその側壁間に水平に架け渡すように設けられており、さらにこの横梁ｆはそのトンネルｄ内に単独、又は上下多段で、かつそのトンネルｄの延長に伴ってその長手方向に一定の間隔を隔てて多数設けられるようになっている。
【０００５】
そして、従来ではこの横梁ｆを利用してトンネルｄ内を上下多段に区画すると共に、下段側の横梁ｆ上に直接、あるいは足場板等を介してレールＬを布設し、このレールＬとその上部空間を利用してセグメントｃを搬送するセグメント搬送台車ｋを走行させるセグメント供給路ｅを確保するようにしている。尚、このように上下二段の横梁ｆ，ｆによってトンネルｄ内を上下三段に区画した場合は、最下段の空間ｈは、掘削土砂の搬送路等として用いられ、最上段の空間ｉは作業員の通路等として効率的に利用されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような縦型シールドを構築するに際しては、セグメント搬送台車ｋからシールド掘進機Ｓ後部のエレクタｂ側に直接セグメントｃを受け渡すことが困難であることから、このエレクタｂの後部には台車ｋからセグメントｃを受け取り、これをエレクタｂ側へ受け渡すためのセグメント供給装置ｊが備えられている。
【０００７】
このセグメント供給装置ｊは、セグメント搬送台車ｋと同様にレールＬ上を自走する装置本体ｍの上面に、その走行方向に沿ってかつ切羽側に大きく延出した状態のコンベアｎを一体的に備えたものである。そして、図１１に示すように、セグメント搬送台車ｋで搬送されてきたセグメントｃを所定の受渡し位置でそのコンベアｎ上に受け取ってからそのレールＬ上を切羽方向に走行した後、図１２に示すように、そのレールＬの先端で一旦停止してからコンベアｎを駆動して載置しているセグメントｃを送り出してエレクタｂに受け渡し、しかる後、再び受渡し位置に戻って次のセグメントｃを受け取るといった操作を繰り返すことで順次必要なセグメントｃをエレクタｂ側に供給するようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような構成をした従来のセグメント供給装置ｊにあっては、以下に示すような幾つかの問題点がある。
【０００９】
▲１▼先ず、セグメントｃの受渡し位置とエレクタｂ間をレールＬに沿って繰り返し往復走行するようになっているため、特にエレクタｂ付近あるいはセグメント受渡位置付近が急勾配になっていると、装置本体ｍの制動力が十分に働かずに逸走してしまい、最悪の場合にはストッパ（図示せず）を乗り越えてそのままエレクタｂやセグメント搬送台車ｋと激しく衝突してしまうことが考えられる。
【００１０】
▲２▼また、比較的重量の大きいセグメントｃを載せてその受渡し位置とエレクタｂ間を頻繁に往復走行することから、ブレーキ機構の消耗が激しく、その交換やメンテナンス作業を頻繁に強いられるといった問題点がある。
【００１１】
▲３▼次に、エレクタｂ側へのセグメントｃの受け渡しをレールＬ上から直接に行うことを可能とするために、上述したようにベルトコンベアｎの搬出端側が装置本体ｍから大きく突き出た状態となっているが、このような構成では、セグメントｃをベルトコンベアｎの搬出端側に移動させたときに重心が前方に移動してバランスが大きく崩れ、最悪の場合にはそのままエレクタｂ側に転倒してしまうことが考えられることから、供給するセグメントｃの大きさ（重量）が制限されてしまうといった問題点がある。すなわち、セグメントｃの搬送回数や組立工数を減らしてトンネルｄを効率良く構築するためには、そのトンネルｄを構成するセグメントｃのサイズはできるだけ大きい方が望ましいが、従来のセグメント供給装置ｊの構成ではエレクタｂへの受渡しの際の転倒を回避するために取り扱うセグメントｃのサイズが限られてしまい、効率的な供給を行うことが難しいといった問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、転倒や逸走といった不都合を確実に回避しつつ、セグメントをエレクタ側へ安全かつ効率良く供給することができる新規なセグメント供給装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、トンネル外殻内に架け渡された複数の横梁上を走行するセグメント搬送台車から搬送されてきたセグメントを受け取ってシールド掘進機のエレクタ側に受け渡すためのセグメント供給装置において、上記エレクタ後方の横梁上に載置されるベースフレームと、該ベースフレームの前部に設けられベースフレームを上記エレクタ方向に移動させる移動機構と、上記ベースフレームの後部に設けられベースフレームの転倒を防止する転倒防止機構と、上記ベースフレーム上に前後スライド自在に、かつ、前方にスライドしたときベースフレームの前方に突出するように設けられ、上記セグメントを載置するスライドフレームとを備え、上記移動機構は、上記ベースフレームに揺動自在に設けられ前後に伸縮する伸縮ジャッキと、その伸縮ジャッキの先端に上下回動自在に設けられ上記横梁の前面に係合する係合爪とからなり、上記転倒防止機構は、上記ベースフレームに揺動自在に設けられ上記横梁の下面と後面とに係合されるＬ字状の係合部材と、この係合部材を上記横梁に係合・解除すべく係合部材を揺動させるコントロールジャッキとからなるものである。
【００１４】
すなわち、セグメントを載置するスライドフレームをベースフレーム上にエレクタ方向前後にスライド自在に備えることによってエレクタへのセグメントの供給を確実に行うことができると共に、ベースフレームに設けられた移動機構によって掘削に伴う本装置全体の移動を容易に行うことができる。加えて、ベースフレームに設けられた転倒防止機構によってセグメント供給時の重心移動による転倒を確実に防止することができ、かつ台車の逸走といった従来の不都合を確実に回避することができる。
【００１５】
また、請求項２に示すように、上記スライドフレーム上に、上記セグメントを上記エレクタ側へ搬送するコンベアをさらに備えれば、台車からエレクタへのセグメントの受け渡しをスムーズに行うことができる。
【００１６】
また、請求項３に示すように、上記ベースフレームに、これを上記トンネル内の所定の位置に修正するセンタリング機構をさらに備えれば、移動に際する位置のずれを容易に修正することができる。
【００１８】
また、請求項４に示すように、上記ベースフレームの後方に上記横梁上に架け渡される仮足場板を牽引自在に備えれば、その後部でのレールの延伸布設作業などを安全かつ容易に行うことが可能となる。
【００１９】
さらに、請求項５に示すように、上記請求項１記載のセグメント搬送台車にコンベアを設置すると共に、上記請求項２に示すセグメント供給装置のコンベアと同期して運転すれば、効率良くセグメントを受け渡すことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明に係るセグメント供給装置１の実施の一形態を示す側面図、図２は図１中Ａ−Ａ線矢視図である。
【００２２】
図示するように、このセグメント供給装置１は、前述した断面矩形状のトンネル（シールド外殻）ｄ内に水平に架け渡された複数の横梁（中柱）ｆ，ｆ…上に直接載置されるベースフレーム２と、このベースフレーム２の前部（エレクタｂ側）に設けられた移動機構３と、その後部に設けられた転倒防止機構４と、そのベースフレーム２上にスライド自在に設けられたスライドフレーム５とから主に構成されている。
【００２３】
先ず、このベースフレーム２は、鋼板等の堅牢な部材を平坦な箱形に組み合わせたものであり、前後に隣接する数本の横梁（中柱）ｆ，ｆ…間を水平に架け渡すようにその上面に直接載置された状態となっている。
【００２４】
次に、移動機構３は、その一端がベースフレーム２内に揺動自在に設けられた油圧シリンダ等からなる伸縮ジャッキ７と、その伸縮ジャッキ７の先端に設けられる係合爪８とから構成されており、図３（１）に示すように、この伸縮ジャッキ７の先端を延ばしてその前方の横梁ｆに係合爪８を係合させた（同図（２））後、この伸縮ジャッキ７を縮め、その反力を利用することでセグメント供給装置１全体を前方に移動させることができるようになっている（同図（３））。尚、図示するように、この係合爪８はベースフレーム２側に可動自在に連結されていると共に、その先端下部の角部が面取りされており、その引き延ばしに際して前方の横梁ｆと干渉しないようになっている。
【００２５】
一方、転倒防止機構４は、図１に示すように同じくこのベースフレーム２内に揺動自在に設けられた油圧シリンダ等からなるコントロールジャッキ９と、ベースフレーム２の下面側に揺動自在にピン結合されたＬ字状の係合部材１０とから構成されている。そして、上記移動機構３による移動時には、図３（１），（２）に示すようにコントロールジャッキ９を縮めてその係合部材１０をベースフレーム２内に収容することでその下部の横梁ｆとの係合を解除し、その移動が終了したならば同図（３）に示すように、コントロールジャッキ９を伸ばして係合部材１０をベースフレーム２下面側に突出させてその下部の横梁ｆの下面にその屈曲先端部を係合させることでベースフレーム２の転倒を防止するようになっている。
【００２６】
他方、スライドフレーム５は、図１及び図２に示すように上向きコ字状のフレーム本体１１の下面にその長手方向に沿って平行に延びる一対のレール１２，１２を備えると共に、このレール１２，１２をベースフレーム２上面の４つの支持部材１３，１３，１３，１３側に係合させたものであり、この支持部材１３，１３，１３，１３に沿ってレール１２，１２が移動することでスライドフレーム５全体がエレクタｂ方向にスライド自在となっている。
【００２７】
また、図示するようにこのフレーム本体１１の下面中央にはベースフレーム２側に設けられたピニオン１４と噛合するラック１５がそのレール１２，１２と平行に設けられており、このピニオン１４をモータ１６によって駆動することで図４（１），（２）に示すようにフレーム本体１１を支持部材１３，１３，１３，１３に沿ってエレクタｂ方向前後に任意に往復動させることができるようになっている。尚、このレール１２，１２は、図２に示すようにその下端側が幅方向に広がった断面逆さＴ字状に形成されており、支持部材１３，１３，１３，１３に対してその幅方向は勿論、上方にも脱落しないようになっている。
【００２８】
さらに、このフレーム本体１１の上面側には、セグメントｃを直接載置するためのベルトコンベア６がその長手方向に延びるように設けられている。このベルトコンベア６は、フレーム本体１１の上面前後端にそれぞれ平行に設けられた一対のローラー１７，１７間に無端ベルト１８を架け渡すと共に、その前端側のローラー１７が駆動モータ１９で駆動されるようになっており、図４（３）に示すようにその搬入端側に搬入されたセグメントｃをエレクタｂが位置する搬出端側に搬送するようになっている。尚、このローラー１７，１７間には、セグメントｃの荷重を支える支持ローラー２０が一定の間隔を隔てて複数設けられている。また、コンベア６は前述したベルト式以外にもローラコンベア等の他の手段を用いても良い。
【００２９】
また、図１及び図２に示すように、このベースフレーム２の側面には、４つの伸縮ジャッキ２１，２１，２１，２１からなるセンタリング機構２２が設けられており、これら伸縮ジャッキ２１，２１，２１，２１を伸長してその先端をトンネルｄの側壁に突き当ててベースフレーム２のセンタリング、すなわち、移動時におけるベースフレーム２のずれを修正できるようになっている。
【００３０】
次に、このような構成をした本発明に係るセグメント供給装置１の作用を説明する。
【００３１】
図５（１）に示すように、本装置１は常時既設トンネルｄの先端部、すなわちエレクタｂの近傍に一定の距離を隔てて位置するようになっている。
【００３２】
そして、先ず、同図（１）に示すようにセグメント搬送台車ｋで搬送されてきたセグメントｃを台車ｋ側のコンベアｐからそのスライドフレーム５上に受け取った後、図４に示すようにそのスライドフレーム５をエレクタｂ側にスライド移動させてその先端をエレクタｂに接近させると共に、ベルトコンベア６を駆動してそのセグメントｃをスライドフレーム５の先端に搬送する。これによって、セグメントｃがエレクタｂの受け取り位置に達するため、同図（３）に示すように直接エレクタｂがセグメントｃを受け取ることが可能となり、これをそのまま従来と同様に既設トンネルｄの先端に順次組み付けることとなる。この時、本装置１の重心が前方に大きく移動することになるが、前述したようにこのベースフレーム２はその後部に設けられた転倒防止機構４によって横梁ｆ上に係合された状態となっているため、本装置１全体がそのままエレクタｂ側に転倒するようなことはない。このため、取り扱うセグメントｃの重量制限が殆どなくなるため、大型のセグメントｃを効率良くエレクタｂ側に供給することができる。
【００３３】
次に、このような操作を繰り返してその位置でのエレクタｂへのセグメントｃの供給及びエレクタｂによるセグメントｃの組み立てが終了したならば、図６（１），（２）に示すように、その組み立て直後のトンネルｄの先端に新たな横梁ｆを組み付けると共にシールド掘進機Ｓを作動させて地山を掘削してこれを一定距離前進させる。その後、上記転倒防止機構４を解除してからベースフレーム２前部の移動機構３によって前述したようにベースフレーム２をエレクタｂ方向に移動させ、その前進位置で上記と同様に転倒防止機構４を作動させてベースフレーム２を横梁ｆ側に係合させたならば、上記と同様な操作を繰り返すことで次々と新たなセグメントｃをエレクタｂ側に供給して順次トンネルｄを延長することとなる。尚、このような本装置１の前進移動に伴ってその後部においてはセグメント搬送台車ｋが走行するレールＬの延長作業も同時に行われることは勿論である。
【００３４】
そして、このような構成をした本発明のセグメント供給装置１にあっては、上記の如くセグメントｃの供給時における重心移動によるベースフレーム２の転倒を確実に防止することができる結果、その重量を考慮することなく可能な限り大型のセグメントｃを供給することができるため、搬送効率が向上や組立工数の削減による作業効率の向上に大きく貢献することが可能となる。加えて、このベースフレーム２が直接横梁ｆ上に載置して横梁ｆ側に係合された状態であるため、仮にその位置が急勾配であっても後部へずり落ちたり、エレクタｂ側へ逸走してしまうようなことはなく、不測の事態を未然に回避でき、大幅な安全性の向上を達成することができる。また、本発明装置１がセグメント搬送台車ｅのストッパーとしての働きをも成すことが可能であるため、仮にセグメント搬送台車ｅが制動装置の故障等によってエレクタｂ側に逸走した場合であってもそのままエレクタｂ側に衝突してしまうようなことがない。
【００３５】
従って、本発明装置１を従来のセグメント供給装置ｊに代えて採用することにより、転倒や逸走といった不都合を確実に回避しつつセグメントｃをエレクタｂ側へ安全かつ効率良く供給することができる。
【００３６】
尚、本実施の形態では、スライドフレーム５上にベルトコンベア６を備えた例で説明したが、このスライドフレーム５のみでセグメントｃをエレクタｂの受け取り位置まで到達でき、かつセグメント搬送台車ｋからのセグメントｃの受取りを他の方法、例えば従来のホイスト機構等によって行える場合にはこのベルトコンベア６を省略することも可能である。また、図７に示すようにこのベースフレーム２の後部に仮足場板２３や延伸レール２５を牽引させ、この仮足場板２２を作業場として利用すればその後部での足場板２４の設置やレールＬの布設作業等をより安全かつ効率的に実施することが可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態では本装置１をトンネルｄの中段側の空間に設置した例で説明したが、上段側の空間、すなわち上段側の横梁ｆ上に設置しても良く、またはトンネルｄの底面にこの横梁ｆに相当する突起等があれば下段側の空間に設置しても良い。さらに、本実施の形態では縦型シールドのような断面縦長矩形状のトンネルの場合で説明したが、図８に示すような断面円形をした従来の典型的なシールドの場合であっても、その底部にこの横梁ｆに相当するものがあれば、このような従来のシールドにも充分適用可能である。また、ベースフレーム２を作業床として使用したり、そのベースフレーム２内に油圧ユニットや起動盤などを収容することも可能となるため、限られたスペースの有効活用を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮する。
【００３９】
▲１▼横梁上に直接載置されてジャッキ等の移動機構によって移動するようになっているため、急勾配になっているも逸走することがなく、エレクタやセグメント搬送台車との衝突といった不測の事態を招くことがない。
【００４０】
▲２▼また、車輪を強制的に止めるようなブレーキ機構が不要となるため、その交換やメンテナンス作業が不要となる。
【００４１】
▲３▼転倒防止機構を備えたため、重心が大きく移動しても転倒することがなくなることから、取り扱うセグメントのサイズに制限がなくなり、効率的な供給を行うことが可能となる。
【００４２】
▲４▼センタリング機構を備えることにより、移動時のずれを容易に修正することができ、正確な位置決めを行うことができる。
【００４３】
▲５▼ベルトコンベアを備えることにより、台車からセグメントの受け取りを容易に行うことができると共に、エレクタ側の受け取り位置にセグメントを精度良く搬送することができる。
【００４４】
▲６▼仮足場板を牽引することにより、レール布設作業等の装置後部側での作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセグメント供給装置の実施の一形態を示す側面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線矢視図である。
【図３】移動機構及び転倒防止機構の作用を示す説明図である。
【図４】スライドフレーム及びベルトコンベアの作用を示す説明図である。
【図５】本発明装置の作用を示す説明図である。
【図６】本発明装置の移動状態を示す説明図である。
【図７】本発明装置の他の実施の形態を示す側面図である。
【図８】本発明装置の他の実施の形態を示す背面図である。
【図９】従来のセグメント供給装置の一例を示す説明図である。
【図１０】図９中Ａ−Ａ線矢視図である。
【図１１】従来のセグメント供給装置のセグメントの受取状態を示す説明図である。
【図１２】従来のセグメント供給装置のセグメントの供給状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ セグメント供給装置
２ ベースフレーム
３ 移動機構
４ 転倒防止機構
５ スライドフレーム
６ コンベア
７ 伸縮ジャッキ
８ 係合爪
９ コントロールジャッキ
10 係合部材
11 フレーム本体
12 レール
13 支持部材
14 ピニオン
15 ラック
16 モーター
17 ローラー
18 無端ベルト
19 モーター
20 支持ローラー
21 伸縮ジャッキ
22 センタリング機構
23 仮足場板
24 足場板
Ｓ シールド掘進機
ｂ エレクタ
ｃ セグメント
ｄ トンネル
ｆ 横梁（中柱）
ｋ セグメント搬送台車

Claims (5)

1. トンネル外殻内に架け渡された複数の横梁上を走行するセグメント搬送台車から搬送されてきたセグメントを受け取ってシールド掘進機のエレクタ側に受け渡すためのセグメント供給装置において、上記エレクタ後方の横梁上に載置されるベースフレームと、該ベースフレームの前部に設けられベースフレームを上記エレクタ方向に移動させる移動機構と、上記ベースフレームの後部に設けられベースフレームの転倒を防止する転倒防止機構と、上記ベースフレーム上に前後スライド自在に、かつ、前方にスライドしたときベースフレームの前方に突出するように設けられ、上記セグメントを載置するスライドフレームとを備え、上記移動機構は、上記ベースフレームに揺動自在に設けられ前後に伸縮する伸縮ジャッキと、その伸縮ジャッキの先端に上下回動自在に設けられ上記横梁の前面に係合する係合爪とからなり、上記転倒防止機構は、上記ベースフレームに揺動自在に設けられ上記横梁の下面と後面とに係合されるＬ字状の係合部材と、この係合部材を上記横梁に係合・解除すべく係合部材を揺動させるコントロールジャッキとからなることを特徴とするセグメント供給装置。
2. 上記スライドフレーム上に、上記セグメントを上記エレクタ側へ搬送するコンベアをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のセグメント供給装置。
3. 上記ベースフレームに、これを上記トンネル内の所定の位置に修正するセンタリング機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセグメント供給装置。
4. 上記ベースフレームの後方に上記横梁上に架け渡される仮足場板を牽引自在に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント供給装置。
5. 上記請求項１記載のセグメント搬送台車にコンベアを設置すると共に、上記請求項２に示すセグメント供給装置のコンベアと同期して運転することにより、セグメントを受け渡すことを特徴とするセグメント供給方法。

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