JP3947773B2 - Pc鋼材供給装置、pc鋼材供給緊張装置及びpc鋼材供給システム - Google Patents

Pc鋼材供給装置、pc鋼材供給緊張装置及びpc鋼材供給システム Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセグメントをトンネルの周方向及び軸線方向に組み立てて構築されるシールドトンネル覆工体にプレストレスを与えるPC鋼材供給装置、PC鋼材供給緊張装置及びPC鋼材供給システムに関する。
【0002】
【従来技術】
一般に、シールドトンネルの覆工体は、工場で製造され円弧状に湾曲した複数のセグメントを坑内で一体に組立てることにより構築されている。組立てられたセグメントはトンネルの内外周面に作用する土圧や水圧等の圧力に耐え得るように強固に一体化される必要があり、セグメントの周方向に対して、場合によっては軸方向へもプレストレスを与えるためにPC鋼材を挿入する方法が行われている。覆工体のセグメントは、隣り合う他のセグメントの端面同士が突き合わされるようにして組立てられ、後方の組立てが完了したセグメント組立体と軸線方向に端面を突き合わせて連続するように配置される。これらのセグメントには、周方向にダクトが設けられており、セグメントが新たにリング状に組立てられると、上記ダクトにPC鋼材を挿入し、緊張力が付加される。
【0003】
トンネルの軸線方向に対しても、連続するセグメント間を連続するようにダクトが設けられているセグメントにおいては、同ダクトにPC鋼材を挿入して軸方向の緊張力が付加される。このようにして、セグメントの周方向に対して、場合によっては軸方向に対してもプレストレスを与えるためにPC鋼材が導入され、組立てられたセグメントは一体となり、連続した部材のようになって、セグメント間の結合強度を増すことができる。
【0004】
従来においては、PC鋼材の挿入、締結作業は作業員が手作業にて行っており、挿入されたPC鋼材に対してはジャッキにて緊張力を付加していた。また、緊張線材の挿入装置としては、特開2000−145396号公報においてリングケーブル挿入装置が提案されている。
【0005】
このリングケーブル挿入装置は、図20に示すように構築済みのトンネルの内壁に沿って設けたスライド架台40に緊張線材41を挿通して長手方向に送る中空油圧ジャッキ42を取付け、地上においた線材コイル架台43から引き出した緊張線材41を竪穴44より同中空油圧ジャッキ42にガイドローラ45を介して供給する。同中空油圧ジャッキ42により送り出された緊張線材41をガイド管46によってセグメント47の挿入孔へ案内する。ガイド管接続部48を介して同挿入孔からセグメント47の円周方向に配したダクト49内を挿通するように緊張線材41を挿入し、ダクト49の反対側の出口から緊張線材41を出すことができる装置である。ダクト49内に挿通された緊張線材41の先端がダクト49の別の出口から出てきた後は、従来行われていたと同様に作業員によって締結作業、及びジャッキを用いた緊張作業が行われる。
【0006】
このリングケーブル挿入装置では、ガイド管46からセグメント47の挿入孔へ緊張線材41を挿入させるために、挿入の度毎にガイド管接続部48をセットしてセグメント47の挿入孔とガイド管46とを接続させておかなければならず、緊張線材41の挿入が自動化されているとは言えなかった。
【0007】
一般にPC鋼材の剛性は高く保たれているため、ダクトへの入口である挿入孔にPC鋼材を挿入する時にPC鋼材の先端部と挿入孔との間で摩擦抵抗が大きく働く、また径の大きなトンネルの周方向にわたってPC鋼材を挿入するときには、重量的にも重くなり挿入に大きな負担がかかった。更に、PC鋼材が跳ねたりするなど、PC鋼材の挿入は非常に困難な作業となっており、特に、セグメントのPC鋼材挿入孔は、周方向あるいは軸方向に対して傾斜した孔となっているため、PC鋼材挿入孔に対してPC鋼材の先端を位置合わせすることは大変な作業となっている。
【0008】
また、ジャッキによる緊張作業のためにPC鋼材の端部をジャッキに把持させる作業を人手にて行うときには、ジャッキの把持部とPC鋼材の端部との位置合わせに多大な時間を要するばかりか、PC鋼材が跳ねるなどPC鋼材の取扱いには様々な困難を伴なった。
【0009】
このため、PC鋼材の挿入作業及び緊張作業を安全かつ効率的に行うためPC鋼材の挿入及び緊張作業の自動化が望まれていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、シールドトンネル覆工体に対してPC鋼材を挿入することができるPC鋼材供給装置、PC鋼材の挿入と挿入したPC鋼材に対してプレストレスを与えることができるPC鋼材供給緊張装置及びPC鋼材供給システムを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
【0012】
即ち、請求項1に係わる発明は、複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が3次元的に移動可能なマニュプレータを配し、同マニュプレータ先端にPC鋼材を送り出す供給機構を備えてなることを特徴とするPC鋼材供給装置にある。
【0013】
この発明では、セグメントの挿入孔にPC鋼材を挿入する供給機構を3次元的に移動可能なマニュプレータ先端に搭載したので、供給機構の供給口とセグメントの挿入孔との位置合わせをPC鋼材供給装置によって確実に行うことができ、同位置合わせ後に供給機構によってPC鋼材をセグメント内に挿入することができる。このため、PC鋼材のセグメントへの挿入作業を安全にかつ確実に行うことができる。これによって、セグメントの挿入孔が周方向の挿入孔である場合でも、軸方向の挿入孔である場合でも対応することができる。
【0014】
また、マニュプレータはトンネル内を移動可能なデッキ上に配しているため、デッキを移動させることによってマニュプレータの移動可能範囲を超えた範囲ににまでわたって供給機構を移動させることができ、所望の位置にあるセグメントの挿入孔にも対応することができる。
【0015】
更には、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置に供給機構を移動させることができる。
【0016】
請求項2に係わる発明は、請求項1の事項に加えて、デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記マニュプレータが配されてなる事項を限定したPC鋼材供給装置にある。
【0017】
この発明では、マニュプレータが旋回リングに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位置にマニュプレータを移動させることができる。このためセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったとしても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させることができ、また、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置にマニュプレータを移動させることができる。
【0018】
請求項3に係わる発明は、請求項1又は2の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなる事項を限定したPC鋼材供給装置にある。
【0019】
この発明では、シールドトンネル覆工体の真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキやマニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御が簡単に行うことができる。
【0020】
請求項4に係わる発明は、複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が3次元的に移動可能な双腕マニュプレータを配し、一方のマニュプレータ先端にPC鋼材を送り出す供給機構を備え、他方のマニュプレータ先端にPC鋼材の緊張機構を備えてなることを特徴とするPC鋼材供給緊張装置にある。
【0021】
この発明では、マニュプレータとして2本一対の双腕マニュプレータを用い、一方のマニュプレータの先端にはPC鋼材を送り出す供給機構を備え、他方のマニュプレータの先端にはPC鋼材の緊張機構を備えることによって、供給機構から挿入したPC鋼材の先端がセグメントから出てきたら、同PC鋼材の先端をアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を用いてセグメントに締結し、その後、緊張機構を用いてPC鋼材の他端側からPC鋼材に対して緊張を与えることができる。緊張機構によりPC鋼材に対して緊張を与えるのに、供給機構から挿入したPC鋼材の先端を把持して緊張を与えることもできる。このときには、PC鋼材に対して緊張を与える前にPC鋼材を挿入した挿入孔側のPC鋼材の端部に対してアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を用いてセグメントに対して締結させておく必要がある。
【0022】
これによって、PC鋼材の挿入と緊張とを機械により行わせることができ、安全かつ確実に行うことができる。
【0023】
請求項5に係わる発明は、請求項4の事項に加えて、デッキは旋回リングを備え、同旋回リングに前記双腕マニュプレータが配されてなる事項を限定したPC鋼材供給緊張装置にある。
【0024】
この発明では、マニュプレータが旋回リングに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位置にマニュプレータを移動させることができる。このためセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったとしても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させることができ、また、緊張機構を前記挿入孔に対応した位置へも、あるいは挿入されたPC鋼材がセグメントから出てきた孔に対応した位置へも移動させることができる。しかも、その際には、供給機構を搭載したマニュプレータを前もって緊張機構を搭載したマニュプレータとの干渉を避ける位置に退避させておくことができる。更に、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置にそれぞれのマニュプレータを移動させることができる。
【0025】
また、旋回リングを2基設け、それぞれの旋回リングにマニュプレータを搭載し、各マニュプレータのそれぞれに供給機構と緊張機構とを搭載することもできる。このように2基の旋回リングを用いると、各マニュプレータを独立して旋回駆動させることができる。
【0026】
請求項6に係わる発明は、請求項4又は5の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなる事項を限定したPC鋼材供給装置にある。
【0027】
この発明では、シールドトンネル覆工体の真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキやマニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御が簡単に行うことができる。
【0028】
請求項7に係わる発明は、請求項1記載のPC鋼材供給装置又は前記請求項4記載のPC鋼材供給緊張装置に加え、PC鋼材供給ドラムの載置部に備えたPC鋼材送り出し機構及び切断機構と、同切断機構と前記供給機構間に、セグメントへの挿入長である定尺のPC鋼材を貯留する貯留部とを備えてなることを特徴とするPC鋼材供給システムにある。
【0029】
この発明は、請求項1記載のPC鋼材供給装置又は請求項4記載のPC鋼材供給緊張装置にPC鋼材を供給するPC鋼材供給システムであって、PC鋼材供給ドラムの載置部にはPC鋼材送り出し機構と切断機構とを備えており、請求項1又は4における供給機構に対して連続したPC鋼材を供給することなく、前記切断機構で切断した定尺のPC鋼材を前もって貯留部に準備しておき、同貯留部から定尺のPC鋼材を前記供給機構へ送出させることができる。定尺としてのPC鋼材6の長さは、PC鋼材6を覆工体のセグメント3に挿入して周回させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるいは、覆工体の軸方向にPC鋼材を挿入し、その後締結作業を行うに必要な長さとすることができる。
【0030】
このため、PC鋼材をセグメントの挿入孔に挿入後、緊張、締結作業中に次に挿入するPC鋼材を定尺に切断して貯留部に準備しておくことができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【0031】
請求項8に係わる発明は、請求項7の事項に加えて、貯留部はPC鋼材を供給機構へ送出する送出機構又は貯留部に送入する送り機構の少なくとも1つを備えてなる事項を限定したPC鋼材供給システムにある。
【0032】
この発明では、貯留部に送出機構及び送り機構の少なくともいずれかを備えていることによって、請求項1又は4における供給(緊張)機構にPC鋼材を貯留部から自動的に供給部へ送出することや貯留部にPC鋼材を送入させることができる。また、同送り機構と供給機構間にはPC鋼材をガイドするガイド部を設けることにより、送出機構から送出されたPC鋼材を確実に供給機構へ挿入することができ、また、送り機構によりPC鋼材を貯留部に送入することができるようになる。
【0033】
請求項9に係わる発明は、請求項7又は8の事項に加えて、貯留部は旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である事項を限定したPC鋼材供給システムにある。
【0034】
この発明では、貯留部として螺旋状の径を旋回リングと略同径とした螺旋状のパイプを用いているため、貯蔵スペースとしてトンネルの長手方向に対して短く設置することができる。また、旋回リングの旋回動に連動して螺旋状パイプを回動させれば、常に螺旋状パイプの取り出し口と供給機構への導入口とを対応させることができる。
【0035】
また、2基の旋回リングを用いた場合には、供給機構を搭載したマニュプレータを取り付けた旋回リングと螺旋状パイプとを連動させることによって、常に螺旋状パイプの取り出し口と供給機構への導入口とを対応させることができる。
【0036】
請求項10に係わる発明は、請求項7又は8の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のPC鋼材を独立して並行に貯留する貯留部を備えてなる事項を限定したPC鋼材供給システムにある。
【0037】
この発明では、シールドトンネル覆工体に対して複数のPC鋼材を挿入する場合に、定尺のPC鋼材を必要な本数だけ前もって貯留部に貯蔵しておくことができる。また、貯留部からPC鋼材を供給機構へ供給している間に、並列した別の貯留部へPC鋼材供給ドラムから定尺したPC鋼材を次の供給準備のために貯留させることもできる。貯留部が複数並列して配置している場合には、貯留部に備えた送り機構は貯留部の並列方向へ往復動自在かつ各貯留箇所のPC鋼材に対して位置決め自在に構成する必要がある。あるいは、並列した複数の貯留部を並列方向に往復動自在かつ送出し機構あるいは送り機構に対して位置決め自在に構成する必要がある。
【0038】
請求項11に係わる発明は、請求項7又は8の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のPC鋼材を独立して並行に貯留する第1貯留部と、同第1貯留部の下流側に連続して、旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である第2貯留部とを備えた事項を限定したPC鋼材供給システムにある。
【0039】
この発明では、複数の並列した第1貯留部には前もって必要な本数だけPC鋼材を貯留させておくことができ、第1貯留部からは旋回リングに配した螺旋状のパイプである第2貯留部に対して供給機構へ供給すべきPC鋼材を供給しておくことができる。このためPC鋼材を定尺に切断する工程と供給機構へ供給するための準備工程とを独立して行うことができる。
【0040】
また、第1貯留部に備えた送り機構は第1貯留部の並列方向へ往復動自在かつ第1貯留部の各貯留箇所のPC鋼材に対して位置決め自在に構成する必要がある。あるいは、第1貯留部を並列方向に往復動自在かつ第2貯留部の送り機構あるいはPC鋼材供給ドラムの載置部に設けた送出し機構に対して位置決め自在に構成する必要がある。
【0041】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【0042】
図1は、図示せぬトンネル掘削機の後方における本発明のPC鋼材供給システムを使用するセグメントを用いたシールドトンネル覆工体の説明概念図である。
【0043】
図1において左方向では、図示せぬトンネル掘削機が配されトンネルの掘削作業が行われる。同トンネル掘削機の後方では図示せぬ自動組立機(エレクタ)を使用してセグメント3をリング状に組立て、リング状に組立てられたセグメントに対してPC鋼材6を挿入し、その後緊張してプレストレスを与えている。これを繰返しながら接続前進してシールドトンネル覆工体が構築されている。
【0044】
PC鋼材供給ドラム1を載置部としての台車2上に載置しており、同台車2はトンネル内に配設したレール上を移動することができる。台車2上には延線ボールによるPC鋼材送り出し機構4及び切断機構5が備えられている。延線ボールとしては、図9に示すようなローラ4a、4b間にPC鋼材6を把持して送出する機構となっている。PC鋼材の送り出し機構4は延線ボールに限るものではなく、中空シリンダを用いた送り機構、ウォムネジを用いた送り機構などの公知の送り機構を用いることができる。また、切断機構5としては、図10に示すようにカッタ5aをPC鋼材の軸線に直交する方向へ移動させて切断するもの、シェアリングによる切断などの公知の切断機構を用いることができる。さらに、切断機構5に図11(a)及び(b)に示すようにPC鋼材6の被覆部を周回したり、PC鋼材6の軸線に直交する方向に移動することにより切れ目を入れるカッタ5b、5cを配することができる。PC鋼材の被覆部に切れ目を入れるカッタ5b、5cを用いることによって、PC鋼材のセグメントへの挿入端部に鋼製キャップを取付けたり、セグメントに対して締結を行うためのアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を取付けたりするときにPC鋼材から被覆部を取り除く上で便利となる。
【0045】
PC鋼材供給ドラム1から捲き戻されるPC鋼材6は、PC鋼材送り出し機構4から所定長さ送出され複数のフレキシブルチューブ7aが並列して配されている第1貯留部7に順次導入される。所定長さ送り出されたPC鋼材6は、切断機構5により切断される。また、必要によっては、切れ目を入れるカッタ5bを用いて切断されたPC鋼材6の両端部近傍に被覆部に対して切れ目を形成しておく。PC鋼材6を切断する所定長は、PC鋼材6を覆工体のセグメント3に挿入して周回させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるいは、覆工体の軸方向にPC鋼材6を挿入するに必要な長さとすることができる。また、軸方向に挿入するPC鋼材6の長さが、覆工体を周回する長さより短い時には、軸方向に挿入するPC鋼材6を貯留するフレキシブルチューブ7aの途中に延線ボール等の送り機構を複数設けておくことにより、第1貯留部7から次の工程への送出しを行うことができる。
【0046】
また、第1貯留部7に複数のPC鋼材6を貯留させるため、台車2に配置した送り機構4及び切断機構5には、並列した複数のフレキシブルチューブ7aに対して位置決めができるようスライド機構を備えている。送り機構4及び切断機構5にスライド機構を備える代わりに、複数のフレキシブルチューブ7aの挿入口と送り機構4の送出し部との位置決めが行えるように第1貯留部7をスライドさせる機構、あるいは第1貯留部7の挿入口と送り機構4及び切断機構5の送出し部間に各並列したフレキシブルチューブ7aのそれぞれの挿入口を選択的に連結する可動性の案内ガイドなどを備えることもできる。
【0047】
なお、第1貯留部7は複数のPC鋼材を貯留させているが単一のPC鋼材を貯留させることができるものでもある。また、第1貯留部7には並列した複数のフレキシブルチューブ7aが用いられているが、PC鋼材を貯留するのはフレキシブルチューブに限定されるものではなく、PC鋼材を貯留および案内することの出来るものであれば、それを用いることができる。
【0048】
第1貯留部7として移動台車10にパイプ等で形成されたPC鋼材ガイド7bを配置し、同PC鋼材ガイド7bの前後端にフレキシチューブ7aを接続することもできる。この場合、シールドの運転時に移動台車10を移動させてもフレキシブルチューブ7aにて移動台車10の移動変化に対応することができる。
【0049】
第1貯留部7に貯留されたPC鋼材6は、第1貯留部7に設けた送り機構8によって第2貯留部9へ送出される。送り機構8は、台車2に配置したPC鋼材送出し機構4と同様に複数のフレキシブルチューブ7aに対して位置決めが行えるようにスライド機構、又は必要に応じて送り機構8とPC鋼材6の端部とを当接させるための移動機構を備えることができる。
【0050】
第2貯留部9は、マニュプレータ保持装置15に回転駆動自在に取付けられた旋回リング16の外径と同径の螺旋状径とした螺旋状のパイプ17により構成されており、同螺旋状のパイプ17は旋回リング16とともに一体回転できるよう旋回ベアリング18を介してマニュプレータ保持装置15に取付けられている。なお、螺旋状パイプ17の内面には、低摩擦材やローラなどが用いられており、パイプ内面の摩擦抵抗を低減させる機能を有している。
【0051】
また、旋回リング16は、図示せぬトンネル掘削機の後部に配した張出デッキ19の外径を覆う状態で配されている。
【0052】
なお、図12、図13に示すように2基の旋回リング16a、16bを用い場合には、供給機構30を搭載したマニュプレータ25aを取り付けた旋回リング16aと前記螺旋状のパイプ17とが一体回転できるようすると共に、2基の旋回リング16a、16bは旋回ベアリング18を介してマニュプレータ保持装置15に取付けられている。更に、2基の旋回リング16a、16bは、図示せぬトンネル掘削機の後部に配した張出デッキ19の外径を覆う状態で配されている。
【0053】
第1貯留部7又は第2貯留部9の一方のみを用いてPC鋼材供給ドラム1と供給機構30間に配することもできる。
【0054】
マニュプレータ保持装置15としては、マニュプレータ保持装置15として独立して設置することも、シールドトンネル覆工体Aの真円保持装置20を利用することも、前記張出デッキ19を利用することもできる。また、第2貯留部9にも図示せぬ送り機構が設けられている。
【0055】
第1貯留部7及び第2貯留部9に設けた送り機構は、各貯留部の入口側に設けることも出口側に設けることもできる。同送り機構によってPC鋼材6を各貯留部へ送入したり、各貯留部からPC鋼材6を送出したりすることができる位置に送り機構を配置する必要がある。必要に応じて、各貯留部の入口側又は出口側に対して送り機構は位置決め自在に配置することができる。
【0056】
図2に示すように、旋回リング16には先端部が3次元方向へ移動可能な双腕マニュプレータ25が取付けられており、一方のマニュプレータ25aの先端にはPC鋼材6をセグメント3の挿入孔3aに挿入する供給機構30が搭載され、他方のマニュプレータ25bの先端にはセグメント3の挿入孔3aに挿入したPC鋼材6に緊張を付加する緊張機構35が搭載されている。また、図12、図13に示すように、双腕マニュプレータ25を取付ける旋回リング16a、16bを2基設け、それぞれの旋回リング16a、16bに1本づつマニュプレータ25a、25bを搭載することで、それぞれのマニュプレータ25a、25bを各旋回リング16a、16bによって独立に旋回操作する機能を持たせることができる。各マニュプレータ25a、25b先端の位置制御及び供給機構30の駆動制御、緊張機構35の緊張制御等は図示せぬ制御装置によりそれぞれの制御が行われる。
【0057】
図3に示すように供給機構30には延線ボール31が配され第2貯留部9から送出されたPC鋼材6をセグメント3の挿入孔3aから挿入する。供給機構30の送出し機構としては延線ボール31を用いているが、延線ボール31に限らずPC鋼材6をセグメント3の送入孔3aに挿入することができるものであれば、例えば中空油圧シリンダー等の送出し機構を用いることができる。
【0058】
緊張機構35としては、ツインジャッキが用いられているが、ツインジャッキに限定されることなく、PC鋼材6に対して緊張を与えることができるものならばそれを使用することができる。
【0059】
図1に示すように、マニュプレータ25a、25bは、旋回リング16からトンネルの軸線方向に張り出したデッキ26上をトンネルの軸線方向(図1の左右方向)に摺動自在な可動台27に取付けられている。図3に示すように、マニュプレータ25a、25bは、可動台27に回動自在に枢支されたリンク部材28、28′、リンク部材28、28′の他端に同リンク部材28、28′の回動方向と同方向に回動自在に枢支された第1部材29a、29a′、同第1部材29a、29a′に対して上下動自在に設けられた第2部材29b、29b′、同第2部材29b、29b′に対してリンク部材28、28′の回動軸と直交する軸周りに回動自在に設けられた第3部材29c、29c′、第3部材29c、29c′に対して同第3部材29c、29c′の回動軸と直交する軸周りに回動する第4部材29d、29d′とにより構成されている。これにより第4部材29d、29d′の先端は3次元的に自由に位置決め制御することができる。
【0060】
第4部材29d、29d′の先端には、第4部材29d、29d′に対して回動自在に供給機構30または緊張機構35が搭載されている。又、緊張機構35は第4部材29d′に対して微少往復動自在に摺動できるよう構成されている。供給機構30と第2貯留部9間にはフレキシブルチューブ36等によりPC鋼材6がガイドされている。
【0061】
図16には、セグメント3の平面図を示している。セグメント3内にはPC鋼材6が挿通するダクト3bが設けられており、PC鋼材6を挿入するセグメント6にはダクト3bのほかに切り欠き3cが設けられ、そこにPC鋼材の挿入孔3a、3aが形成されている。挿入孔3aの一方はPC鋼材を挿入する孔として用いられ、他方の挿入孔3aはセグメント3に挿入されたPC鋼材6の先端部の取出し孔として用いられる。挿入孔3aとしては、図16に示すように挿入口3aとPC鋼材6の取出し孔としての挿入孔3aとが背中合わせに配されているもの、図18のように挿入孔3aがトンネルの軸方向に対して異なる位置に配されているもの、この場合にはPC鋼材6は覆工体に対して螺旋状に挿通されることになっている、あるいは図19に示すように挿入側と取出し側の挿入孔3aとが切り欠き3cを挟んで対峙しているものなど種々の形状がある。
【0062】
次に、供給機構30を用いてのセグメントの挿入孔3aにPC鋼材6を挿入及び緊張機構35を用いてのPC鋼材への緊張の付加について、図3〜図6を用いて説明する。
【0063】
なお、2基の旋回リング16a、16bを用いた場合については、図14及び図15に供給機構30によるPC鋼材6の挿入状態及び緊張機構35によるPC鋼材6の緊張状態を示している。旋回リングが2基の場合でも、供給機構30、緊張機構35の作動は、旋回リング16が1基の場合と同様なので旋回リングが1基の場合と相違するものについて説明を行うことにする。
【0064】
図3に示すように、第2貯留部9から送出されたPC鋼材6はフレキシブルチューブ36にガイドされて、マニュプレータ25aの先端に搭載された供給機構30へ導入される。マニュプレータ25aにより供給機構30の位置制御が行われ、供給機構30と挿入孔3aとの位置合わせが行われると、延線ボール31の駆動によりPC鋼材6は挿入孔3aからダクト3b内に挿通される。覆工体内を周回したPC鋼材6の先端は、出口側として使われる挿入孔3aから出てくる。出てきたPC鋼材6の先端にアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等の締結材を用いてセグメントと締結する。図17に示すものはセグメント3に一体的に埋め込まれるX字型に形成した定着具37を示しており、クサビ38を用いてPC鋼材6と定着具37とを締結している状態を示している。
【0065】
なお、2基の旋回リング16a、16bを用い、それぞれの旋回リング16a、16bにマニュプレータ25a、25bを搭載した場合でも、図14に示すように旋回リング16が1基の場合と同様にマニュプレータ25aの先端に搭載した供給機構30によってPC鋼材6を挿入孔3aに挿入することができる。またこのときマニュプレータ25bに搭載した緊張機構35を供給機構30の作動位置から退避させる動作を、マニュプレータ25bの動作以外にも旋回リング16bの回動により行うことができる。
【0066】
セグメント3内に挿入したPC鋼材6の先端を締結した後、図4に示すようにマニュプレータ25aが挿入位置から退避し、代わってマニュプレータ25bに搭載した緊張機構35を挿入孔3aに対して位置決めする。この間に第1貯留部7から第2貯留部9へ送り込まれた次に挿入されるPC鋼材を、第2貯留部から送出して供給機構30に導入しておく。なお、この実施例では、PC鋼材6の挿入孔3aは緊張機構35により緊張させるためにPC鋼材6を引張り出す孔として利用しているが、PC鋼材6の挿入孔と緊張機構35により引張り出す孔とを別の孔で行うこともできる。
【0067】
PC鋼材に対して位置決めされた緊張機構35により、一端が締結材により締結されているPC鋼材6の端部を把持し、ジャッキ機構等を用いて引き出し(図5参照)PC鋼材6のたるみを取る。その後、図6に示すように再度、緊張機構35を挿入孔3a側に移動し、PC鋼材に対してジャッキ機構を用いて緊張を付加する。所定の緊張の付加を与えたPC鋼材に対して締結材を取付ける。
【0068】
なお、旋回リングが2基の場合には、マニュプレータ25aに搭載した供給機構30を緊張機構35の作動位置から退避させる動作を、マニュプレータ25bの動作以外にも旋回リング16bの回動により行うことができる。また、必要に応じて、供給機構30を次にPC鋼材6の挿入位置である挿入孔3aの場所に旋回リング16aを用いて移動させておくこともできる。更には、次に行う挿入孔3aに対してPC鋼材6の挿入作業を行っておくこともできる。
【0069】
セグメント3に挿入するPC鋼材をその必要数挿入し終えるまで、PC鋼材の挿入、緊張及び締結の上述の工程を繰り返す。
【0070】
図7、8に示すように複数本のPC鋼材6を覆工体に挿入する場合には、PC鋼材6の挿入孔3aを周回上の複数の位置に配することが望ましい。周回方向におけるマニュプレータ25a、25bの位置合わせは、旋回リング16により行い、マニュプレータ25a、25bでは挿入孔3aに対する位置決めを行うことが望ましい。
【0071】
また、旋回リング16およびマニュプレータ25a、25bが移動可能なためエレクタによるセグメントの組立て時にエレクタ等と干渉しない位置に退避させておくことができる。
【0072】
上記説明では、PC鋼材を覆工体の周方向に挿入、緊張、締結を本発明により行うことを説明したが、覆工体の軸方向に対してもPC鋼材の挿入、緊張、締結を本発明により行うこともできる。この場合には、軸方向に形成された切り欠きにおける挿入孔からマニュプレータ25aに搭載された供給機構30を用いてPC鋼材を挿入することができる。また、セグメントから出てきたPC鋼材に対して締結作業を行うと共に、PC鋼材の挿入孔から突出しているPC鋼材の端部を緊張機構35により把持して、PC鋼材に緊張を付加することができる。
【0073】
本発明においては、供給機構と緊張機構とを常に一緒に用いてPC鋼材供給緊張装置として用いる以外にも供給機構を単独で用いて、PC鋼材供給装置として用いることができる。また、マニュプレータの構成として上記において説明したが、マニュプレータの構成は上記説明したものに限定されるものではなく、マニュプレータの先端が3次元的に位置制御できるものであり、マニュプレータ先端に搭載した供給機構及び緊張機構がその機能を作動させることができるものならばそのマニュプレータの構成を用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するトンネルの断面図である。
【図2】PC鋼材供給緊張装置の正面図である。
【図3】PC鋼材供給緊張装置の作動図その1。
【図4】PC鋼材供給緊張装置の作動図その2。
【図5】PC鋼材供給緊張装置の作動図その3。
【図6】PC鋼材供給緊張装置の作動図その4。
【図7】覆工体の断面図である。
【図8】覆工体の平面展開図である。
【図9】第1貯留部と送り機構を示す概略図である。
【図10】PC鋼材の切断機構と第1貯留部とを示す概略図である。
【図11】被覆部切断機構を示す図である。
【図12】2基の旋回リングを用いたトンネルの一部断面図である。
【図13】2基の旋回リングを用いたPC鋼材供給緊張装置の正面図である。
【図14】2基の旋回リングを用いたPC鋼材供給緊張装置の作動図その1。
【図15】2基の旋回リングを用いたPC鋼材供給緊張装置の作動図その2。
【図16】セグメントにおける切り欠き、挿入孔及びダクトを示す図である。
【図17】定着具を示す図である。
【図18】挿入孔の配置関係を示す図である。
【図19】挿入孔の別の配置関係を示す図である。
【図20】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 PC鋼材供給ドラム
2 載置部としての台車
3 セグメント
3a 挿入孔
3b ダクト
3c 切り欠き
4 PC鋼材送出し機構
4a,4b ローラ
5 切断機構
5a,5b,5c カッタ
6 PC鋼材
7 第1貯留部
7a フレキシブルチューブ
7b PC鋼材ガイド
8,8′ 送り機構
9 第2貯留部
10 台車
15 マニュプレータ保持装置
16 旋回リング
16a,16b 2基の旋回リング
17 螺旋状のパイプ
18 旋回ベアリング
19 張出デッキ
20 真円保持装置
25 双腕マニュプレータ
25a,25b マニュプレータ
26 デッキ
27 可動台
28,28′ リンク部材
29a,29a′ 部材1
29b,29b′ 部材2
29c,29c′ 部材3
29d,29d′ 部材4
30 供給機構
31 延線ボール
35 緊張機構
36 フレキシブルチューブ
37 定着具
38 クサビ
40 スライド架台
41 緊張線材
42 中空油圧ジャッキ
43 線材コイル架台
44 竪穴
45 ガイドローラ
46 ガイド管
47 セグメント
48 ガイド管接続部
49 ダクト

Claims (11)

  1. 複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、
    トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が3次元的に移動可能なマニュプレータを配し、
    同マニュプレータ先端にPC鋼材を送り出す供給機構を備え
    てなることを特徴とするPC鋼材供給装置。
  2. 前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記マニュプレータが配されてなることを特徴とする請求項1記載のPC鋼材供給装置。
  3. 前記デッキは、前記シールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求項1又は2のいずれか記載のPC鋼材供給装置。
  4. 複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、
    トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が3次元的に移動可能な双腕マニュプレータを配し、
    同一方のマニュプレータ先端にPC鋼材を送り出す供給機構を備え、
    同他方のマニュプレータ先端にPC鋼材の緊張機構を備え
    てなることを特徴とするPC鋼材供給緊張装置。
  5. 前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記双腕マニュプレータが配されてなることを特徴とする請求項4記載のPC鋼材供給緊張装置。
  6. 前記デッキは、前記シールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求項4又は5のいずれか記載のPC鋼材供給装置。
  7. 前記請求項1記載のPC鋼材供給装置又は前記請求項4記載のPC鋼材供給緊張装置に加え、
    PC鋼材供給ドラムの載置部に備えたPC鋼材送り出し機構及び切断機構と、同切断機構と前記供給機構間に、セグメントへの挿入長である定尺のPC鋼材を貯留する貯留部とを備えてなることを特徴とするPC鋼材供給システム。
  8. 前記貯留部は、PC鋼材を前記供給機構へ送出する送出機構又は前記貯留部に送入する送り機構の少なくとも1つをそなえてなることを特徴とする請求項7記載のPC鋼材供給システム。
  9. 前記貯留部は、前記旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径であることを特徴とする請求項7又は8いずれか記載のPC鋼材供給システム。
  10. 前記貯留部は、前記定尺の複数のPC鋼材を独立して並行に貯留する貯留部を備えてなることを特徴とする請求項7又は8いずれか記載のPC鋼材供給システム。
  11. 前記貯留部は、前記定尺の複数のPC鋼材を独立して並行に貯留する第1貯留部と、同第1貯留部の下流側に連続して、前記旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である第2貯留部とを備えてなることを特徴とする請求項7又は8いずれか記載のPC鋼材供給システム。
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