JP3939415B2 - 補強板設置装置及び設置方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電所等における導水トンネル等を補強するために、補強板をトンネルを構成するトンネル壁体の内周面に設置させる補強板設置装置及び設置方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、水力発電所等には、タービン等へ水を導くための導水トンネルが地中に構築されている。ところで、このような導水トンネルは、年数を経るにつれ、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面の劣化が進行し、補強の必要が生じてくる。
従来、この導水トンネルを補強するにあたっては、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面に沿って金属板等からなる補強板を設置し、この補強板とトンネル内周面との間へモルタルを注入して一体化させる手段が一般的に採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように導水トンネルのトンネル壁体の内周面に補強板を設置する場合、導水トンネル内へ複数に分割した補強板を搬入し、これら複数の分割補強板を導水トンネル内にて、作業者が人手によって一枚ずつトンネル壁体の内周面に沿って組み付けていたため、その作業に多大な労力を要するとともに長期的な作業を余儀なくされていた。
【0004】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、極めて容易にかつ短期間にて、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置することが可能な補強板設置装置及び設置方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の補強板設置装置は、底面の両側部から略U字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置装置であって、前記補強板の下端には、前記補強板を押し広げた状態で前記底面の基礎部へ支持させるべく伸張可能なステーが設けられ、走行可能な基台と、該基台上に立設されたポールと、該ポールに設けられていて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略U字形に形成された前記補強板が縮径されて被せられる拡径機構とを有してなり、該拡径機構は、前記ポールの中間部から両側方へ突出された進退可能な側方アームと、前記ポールの上端部から上方へ突出された進退可能な上方アームとを有し、これら側方アーム及び上方アームの先端には押圧車が回動可能に支持され、これら側方アーム及び上方アームが伸ばされることにより、前記押圧車を介して補強板が外方に押されて前記トンネル壁体の内周面に沿うように押し広げられることを特徴としている。
つまり、予めトンネル壁体の内面に沿う略U字形に形成された補強板を、僅かに縮径させて拡径機構部に被せ、この状態にてトンネル内における補強板の設置位置へ装置を移動させて、この設置位置にて拡径機構によって上方アーム及び側方アームを伸ばすことにより、縮径された略U字形の補強板を外周方向へ略均等に広げて、トンネル壁体の内周面に沿わせることができ、容易に補強板がトンネル壁体の内周面に沿うように設置される。
【0007】
請求項2記載の補強板設置装置は、前記側方アーム及び前記上方アームを油圧によって伸ばす油圧機構が設けられていることを特徴としている。つまり、側方アーム及び上方アームを油圧機構によって油圧を作用させて伸ばすものであるので、補強板の拡径作業が容易に行える。
【0008】
請求項3記載の補強板設置方法は、底面の両側部から略U字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置方法であって、前記トンネルの外にて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略U字形の補強板を形成し、該補強板を縮径させた状態にて前記トンネル内へ移動させ、該トンネル内の補強板設置個所にて前記補強板を外方へ押し広げて前記トンネル壁体の内周面に沿うように設置させ、前記補強板を押し広げた際に前記補強板の下端に設けたステーを伸張させて前記底面の基礎部へ支持させるようにしたことを特徴としている。
これにより、補強板の設置作業の効率が大幅に向上され、工期の短縮、労力の削減が図られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の補強板設置装置及び設置方法の実施の形態を図によって説明する。
図1において、符号1は、導水トンネル(トンネル)であり、符号2は、この導水トンネル1を補強するために用いられる、例えばステンレス板等からなる補強板である。この導水トンネル1は、その底面が緩やかな円弧状とされたインバート3とされ、このインバート3の両側部から上方へ、断面視略U字形(馬蹄形)のトンネル壁体4が構築された構造とされている。
【0010】
そして、この導水トンネル1の補強は、インバート3の上方側に構築されたトンネル壁体4の内周面4aを補強するものであり、補強板2は、このインバート3上方側のトンネル壁体4の内周面4aに沿って設置され、この補強板2とトンネル壁体4の内周面4aとの間にモルタル(裏込め材)が注入されて一体化されるようになっている。
【0011】
補強板2は、左右一対の分割補強板5からなるもので、これら分割補強板5同士が導水トンネル1の頂点にて互いに連結されている。
また、これら左右一対の分割補強板5は、それぞれ上方分割補強板5aと、下方分割補強板5bとを互い連結して構成されている。
これら上方分割補強板5a及び下方分割補強板5bには、その周囲に、トンネル壁体4の内周面4a側へ立ち上げられた継手板部6が形成されており、上方分割補強板5aと下方分割補強板5bとは、図2に示すように、これら継手板部6同士をボルト7、ナット8によって締結することにより一体化されている。
【0012】
また、上方分割補強板5a同士は、図3に示すように、一方側の継手板部6に設けられた孔部9へ、他方側の継手板部6に固定されたピン10を挿通させて互いに係合させることにより連結されている。
そして、上記構成の補強板2の下端部を、インバート3に支持させることにより、この補強板2が、トンネル壁体4の内周面4aに沿って設置されている。
なお、この補強板2のインバート3への支持構造としては、図4に示すように、下部分割補強板5bの継手板部6に固定したナット11に螺合可能なおねじを有するステー12を設け、このステー12を継手板部6から伸ばして、インバート3に予め形成した基礎部13へ当接させる支持構造等が用いられる。
【0013】
次に、上記構成の補強板2を、導水トンネル1を構成するトンネル壁体4の内周面4aに沿って設置する補強板設置装置について説明する。
図5及び図6において、符号21は、補強板設置装置である。この補強板設置装置21は、基台22と、この基台22の上部に立設されたポール23と、このポール23に設けられた複数のアクチュエータ部24からなる拡径機構25とから概略構成されている。
基台22には、その下部に複数の車輪26が設けられており、これら車輪26によって走行可能とされている。基台22には、その両側部に、補強板2の下端部を係止して支持する断面視L字状の支持部27が設けられており、また、この基台22の上部には、レバー28aを操作することにより油圧を発生させる手動式の油圧ポンプ28が複数設けられている。
【0014】
次に、ポール23に設けられた各アクチュエータ24について説明する。
ポール23の中間部には、側方へ突出された一対の支持アーム31が設けられており、これら支持アーム31には、先端部に押圧車32が設けられた側方アーム33が進退可能に設けられている。これら支持アーム31に設けられた側方アーム33は、それぞれ圧縮バネ34によって常に支持アーム31内に引き込まれる方向に付勢されている。
【0015】
また、この支持アーム31には、油圧シリンダ35が設けられており、この油圧シリンダ35に前記油圧ポンプ28から油圧が供給されると、この油圧シリンダ35のロッド35aが伸長し、このロッド35aによって側方アーム33が伸ばされるようになっている。そして、この油圧シリンダ35への油圧の供給がなくなると、側方アーム33は、圧縮バネ34の付勢力によって油圧シリンダ35のロッド35aを押し込みながら支持アーム31内に引き込まれるようになっている。
【0016】
また、ポール23の上部には、上方アーム41が設けられている。この上方アーム41は、ポール23に対して進退可能に設けられたもので、その先端部には、複数の押圧車42が設けられた支持板43が固定されている。ポール23の先端部近傍には、油圧シリンダ44が設けられており、この油圧シリンダ44に前記油圧ポンプ28から油圧が供給されると、この油圧シリンダ44のロッド44aが伸長し、このロッド44aによって上方アーム41が上方へ押し上げられるようになっている。そして、この油圧シリンダ44への油圧の供給がなくなると、上方アーム41は自重によって油圧シリンダ44のロッド44aを押し込みながら下降するようになっている。
なお、側方アーム33及び上方アーム41の支持板43に固定された押圧車32、42は、いずれも、基台22の走行方向に沿う軸線を中心として回動可能に支持されている。
【0017】
そして、上記構造の補強板設置装置21には、アクチュエータ部24からなる拡径機構25を囲うように、予め略U字形に組み立てた補強板2が被せられるようになっている。なお、アクチュエータ部24を構成する側方アーム33及び上方アーム41を縮めた状態にて補強板2を拡径機構25へ被せると、補強板2は、上部における各分割補強板5同士の連結部分がその自重によって図7に示すように、内方に屈曲されることにより、補強板2は、全体として縮径された状態となる。
【0018】
次に、上記構造の補強板設置装置21を用いて導水トンネル1を構成するトンネル壁体4の内周面4aに補強板2を設置する場合について説明する。
(1)補強板の組み立て作業
まず、導水トンネル1の外にて、上方分割補強板5aと下方分割補強板5bとを、その継手板部6同士をボルト7、ナット8によって連結して左右一対の分割補強板5とする。
そして、これら左右一対の分割補強板5の一方の分割補強板5の継手板部6に形成された孔部9へ他方の分割補強板5の継手板部6に固定されたピン10を挿入して、これら分割補強板5同士を連結させた略U字形の補強板2を組み立てる。
【0019】
(2)補強板設置装置への補強板の支持作業
上記(1)にて組み立てた補強板2を補強板設置装置21の拡径機構25を囲うように被せ、補強板2の下端部を、基台22の側部の支持部27に係止させ、補強板2を補強板設置装置21に支持させる。
(3)補強板の搬送作業
補強板2を支持させた補強板設置装置21を走行させて、図8に示すように、導水トンネル1内の補強板設置個所へ移動させる。
【0020】
(4)補強板の設置作業
補強板設置装置21を補強板設置個所まで移動させたら、この補強板設置装置21の各油圧ポンプ28を、レバー28aを操作することにより駆動させる。
このようにすると、各油圧ポンプ28から、支持アーム31及びポール23に設けられたそれぞれの油圧シリンダ35、44に油圧が供給され、これら油圧シリンダ35、44のロッド35a、44aが伸長され、各油圧シリンダ35、44のロッド35a、44aによって側方アーム33及び上方アーム41がそれぞれ伸長される。
これにより、これら側方アーム33及び上方アーム41の支持板43に設けられた押圧車32、42が転動しながら補強板2を外方へ押し出し、これにより、この補強板2は、外方へ押し広げられ、下端部が支持部27から外れて、導水トンネル1のトンネル壁体4の内周面4aに沿って設置される。
【0021】
(5)補強板の設置作業
トンネル壁体4の内周面4aに沿って補強板2が設置されたら、下方分割補強板5bの下端のステー12を回して伸長させて、予め構築しておいた基礎部13へ支持させ、補強板2をトンネル壁体4の内周面4aに沿って設置した状態に保持させる。
次いで、このトンネル壁体4の内周面4aに沿って設置させた補強板2と、既に設置して支持させた補強板2とを、互いの側方の継手板部6同士をボルト・ナットによって締結することによりトンネル軸方向に連結する。
【0022】
なお、補強板設置装置21は、補強板2をトンネル壁体4の内周面4aに沿って支持させた後に撤去される。この補強板設置装置21を撤去する場合は、油圧ポンプ28による各油圧シリンダ35、44への油圧の供給を解除することにより、側方アーム33を圧縮バネ34によって支持アーム31内に引き込ませるとともに、上方アーム41をその自重により下降させる。このようにすると、側方アーム33及び上方アーム41の支持板43に設けられた押圧車32、42が補強板2から離間され、この補強板設置装置21が走行可能な状態とされる。そして、この走行可能とされた補強板設置装置21を走行させて、導水トンネル1の外へ出し、その後、再び、この補強板設置装置21に補強板2を支持させて導水トンネル1内へ移動させてトンネル壁体4の内周面4aへの補強板2の設置作業を行う。
【0023】
(6)裏込め作業
導水トンネル1の軸方向へ所定枚数の補強板2を設置させたら、これら補強板2の下端部に形成された隙間を閉塞し、その後、補強板2とトンネル壁体4の内周面4aとの間に形成された隙間へモルタルを注入して硬化させることにより、導水トンネル1のトンネル壁体4の内周面4aに補強板2が一体化されてトンネル壁体4が補強される。
【0024】
そして、上記(1)〜(6)の作業を繰り返し行うことにより、導水トンネル1に、補強板2による補強構造を施すことができる。
【0025】
このように、上記実施の形態の補強板設置装置によれば、導水トンネル1の外にて予め複数に分割された上方分割補強板5a、下方分割補強板5bを組み立てることによりトンネル壁体4の内周面4aに沿う略U字形に形成された補強板2を、僅かに縮径させて拡径機構25を囲うように被せ、この状態にて導水トンネル1内における補強板2の設置箇所へ補強板設置装置21を移動させて、この設置箇所にて拡径機構25を構成する側方アーム33及び上方アーム41を伸ばすことにより、極めて容易に補強板2を、外方へ押し広げてトンネル壁体4の内周面4aに沿うように設置させることができる。
【0026】
したがって、従来のように、分割された補強板を導水トンネル内へ搬送し、導水トンネル内にて分割補強板を人手によってトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【0027】
また、側方アーム33及び上方アーム41を油圧シリンダ35、44へ油圧ポンプ28から油圧を作用させることにより行うものであるので、補強板2の拡径作業を極めて容易に行うことができる。
なお、上記の例では、補強板2として、耐食性に優れたステンレス板を用いたが、この補強板2の材質はステンレスに限ることはない。
【0028】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の補強板設置装置及び設置方法によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項1記載の補強板設置装置によれば、予めトンネル壁体の内面に沿う略U字形に形成された補強板を、僅かに縮径させて拡径機構に被せ、この状態にてトンネル内における補強板の設置位置へ装置を移動させて、この設置位置にて拡径機構によって補強板を外方へ押し広げることにより、極めて容易に補強板をトンネル壁体の内周面に沿うように設置させることができる。しかも、上方アーム及び側方アームを伸ばすことにより、縮径された略U字形の補強板を、外周方向へ略均等に広げてトンネル壁体の内周面に沿わせることができる。そして、補強板を押し広げた際に補強板の下端に設けたステーを伸張させて底面の基礎部へ支持させることで補強板をトンネル壁体の内面に沿って保持できる。
これにより、従来のように、分割された補強板をトンネル内へ搬送してトンネル内にて分割補強板を人手によってトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【0029】
請求項2記載の補強板設置装置によれば、側方アーム及び上方アームを油圧機構によって油圧を作用させて伸ばすものであるので、補強板の拡径作業を極めて容易に行うことができる。
【0030】
請求項3記載の補強板設置方法によれば、トンネルの外にて、予めトンネル壁体の内周面に沿う略U字形に補強板を形成し、この補強板を縮径させてトンネル内へ移動させて設置個所にて外方へ押し広げてトンネル壁体の内周面に沿わせて設置させ、補強板を押し広げた際に補強板の下端に設けたステーを伸張させて底面の基礎部へ支持させることで補強板をトンネル壁対の内面に沿って保持できる。そのため、従来のように、分割された補強板をトンネル内へ搬送してトンネル内にて分割補強板をトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法によって補強板が設置される導水トンネルの断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板を構成する上方分割補強板及び下方分割補強板の連結部分の断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板を構成する分割補強板同士の連結部分の断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板の下端部における支持構造を説明する下方分割補強板の下端部の断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態の補強板設置装置の構成及び構造を説明する補強板が支持された補強板設置装置の正面図である。
【図6】 本発明の実施の形態の補強板設置装置の構成及び構造を説明する補強板設置装置の側面図である。
【図7】 本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板の分割補強板同士の連結部分の断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態の補強板設置装置を用いた補強板の設置作業を説明する導水トンネル内に移動された補強板設置装置の概略正面図である。
【符号の説明】
1 導水トンネル(トンネル)
2 補強板
3 インバート(底面)
4 トンネル壁体
4a 内周面
21 補強板設置装置
22 基台
23 ポール
25 拡径機構
28 油圧ポンプ(油圧機構)
33 側方アーム
41 上方アーム
35、44 油圧シリンダ(油圧機構)

Claims (3)

  1. 底面の両側部から略U字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置装置であって、
    前記補強板の下端には、前記補強板を押し広げた状態で前記底面の基礎部へ支持させるべく伸張可能なステーが設けられており、
    走行可能な基台と、該基台上に立設されたポールと、該ポールに設けられていて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略U字形に形成された前記補強板が縮径されて被せられる拡径機構とを有してなり、
    該拡径機構は、前記ポールの中間部から両側方へ突出された進退可能な側方アームと、前記ポールの上端部から上方へ突出された進退可能な上方アームとを有し、これら側方アーム及び上方アームの先端には押圧車が回動可能に支持され、これら側方アーム及び上方アームが伸ばされることにより、前記押圧車を介して補強板が外方に押されて前記トンネル壁体の内周面に沿うように押し広げられることを特徴とする補強板設置装置。
  2. 前記側方アーム及び前記上方アームを油圧によって伸ばす油圧機構が設けられていることを特徴とする請求項1記載の補強板設置装置。
  3. 底面の両側部から略U字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置方法であって、
    前記トンネルの外にて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略U字形の補強板を形成し、該補強板を縮径させた状態にて前記トンネル内へ移動させ、該トンネル内の補強板設置個所にて前記補強板を外方へ押し広げて前記トンネル壁体の内周面に沿うように設置させ、前記補強板を押し広げた際に前記補強板の下端に設けたステーを伸張させて前記底面の基礎部へ支持させるようにしたことを特徴とする補強板設置方法。
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