JP4062064B2

JP4062064B2 - トンネルの可動支保装置

Info

Publication number: JP4062064B2
Application number: JP2002335144A
Authority: JP
Inventors: 計夫高見沢; 茂雄幸長; 研一金子; 智男西; 広幸伊藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004169364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの可動支保装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、図７に示すように、シールド掘進機のシールドフレーム１内にて鋼製のセグメント２をリング状に組み立て、その後、その組立位置より後方にて鋼製セグメント２の内部にセメント（コンクリート）を打設するようにしたトンネル構築工法を研究している（関連するものとして特許文献１参照）。
【０００３】
かかる工法においては、セメント打設前の鋼製セグメント２では側部地山の土圧水圧に対抗できないため、後方にて打設したセグメントが硬化するまでの間の鋼製セグメント２を、支保装置によってトンネル内方から支保する必要がある。この支保装置として、作業員によって組立られて解体されるものが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２８９７９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記支保装置はシールド掘進機の前進に伴って支保位置を前方に動かさなければならないため、その都度支保装置を作業員によって組立・解体することは、作業負担が大きく作業時間がかかる。
【０００６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、常にトンネル内周面を支保しつつ、シールド掘進機の前進に合わせて自走できるトンネルの可動支保装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るトンネルの可動支保装置は、トンネル内に配置されトンネル内周面に対して接触離間する第１グリッパを有する第１支保体と、該第１支保体の近傍に配置されトンネル内周面に対して接触離間する第２グリッパを有する第２支保体と、上記第１支保体と第２支保体との間に介設されこれらをトンネルの軸方向に相対的に移動させるアクチュエータとを備えて構成され、上記第１支保体に、第１車輪を設けると共に第１走行面を設け、上記第２支保体に、第２車輪を設けると共に第２走行面を設け、上記第１車輪は、第１グリッパがトンネル内周面から離間したときに第２走行面に着地するように配置され、上記第２車輪は、第２グリッパがトンネル内周面から離間したときに第１走行面に着地するように配置されたものである。本発明によれば、第１グリッパと第２グリッパとを交互にトンネル内周面に接触離間させつつアクチュエータを作動させることで、常に少なくとも一方のグリッパがトンネル内周面を保持しつつ、第１支保体および第２支保体を尺取虫のようにして前進させることができる。
【０００８】
また、上記第１支保体に、第１車輪を設けると共に第１走行面を設け、上記第２支保体に、第２車輪を設けると共に第２走行面を設け、上記第１車輪は、第１グリッパがトンネル内周面から離間したときに第２走行面に着地するように配置され、上記第２車輪は、第２グリッパがトンネル内周面から離間したときに第１走行面に着地するように配置されることで、第１支保体および第２支保体が尺取虫のように前進する際、第１支保体の自重は第２支保体に支持され、第２支保体の自重は第１支保体に支持されるため、第１支保体および第２支保体は、交互に自重を移し替えて、尺取虫のように前進する。
【０００９】
また、上記第１グリッパは、トンネル左右側面に接触離間する左右第１グリッパとトンネル上下面に接触離間する上下第１グリッパとを有し、上記第２グリッパは、トンネル左右側面に接触離間する左右第２グリッパとトンネル上下面に接触離間する上下第２グリッパとを有していてもよい。また、上記アクチュエータは、一端が第１支保体に枢支され他端が第２支保体に枢支された推進ジャッキからなっていてもよい。また、上記第１支保体および第２支保体に、セグメントをトンネルの軸方向に移送するための移送通路を形成してもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１１】
図１に本実施形態に係るトンネルの可動支保装置の側面図を示し、図２に上記可動支保装置の正面図を示し、図５に上記可動支保装置の第１支保体の斜視図を示し、図６に上記可動支保装置の第２支保体の斜視図を示す。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るトンネルの可動支保装置３は、トンネル内に配置された第１支保体４（ハッチング部分）を有する。第１支保体４は、図５に示すように、左右水平梁５と前後水平梁６と垂直柱７とが矢倉状に組まれた第１フレーム８を有する。なお、矢倉の組み方は、図例のタイプに限定されない。第１フレーム８には、図２に示すように、鋼製セグメント２をトンネルの軸方向に移送するための移送通路となるスペース９が形成されている。スペース９には、レール１０がトンネルの軸方向に敷設されており、レール１０上には、鋼製セグメント２を移送する台車１１が載置されている。
【００１３】
かかる第１支保体４は、トンネル内周面に対して接触離間する第１グリッパ１２（１２ａ、１２ｂ）を有する。第１グリッパ１２は、左右水平梁５の両端部に設けられた左右第１グリッパ１２ａと、垂直柱７の上下端部に設けられた上下第１グリッパ１２ｂとからなる。左右第１グリッパ１２ａは、左右水平梁５の内部に設けられた油圧ジャッキと、各ジャッキの先端部に設けられたシューとからなる。上下第１グリッパ１２ｂは、垂直柱７の内部に設けられた油圧ジャッキと、左右のジャッキの先端を掛け渡して設けられたシューとからなる。各油圧ジャッキは、図示しない油圧回路に接続されており、適宜伸縮される。
【００１４】
また、上記可動支保装置３は、図１及び図２に示すように、第１支保体４の近傍に配置された第２支保体１４を有する。第２支保体１４は、第１支保体４と略同様の構成となっている。すなわち、第２支保体１４は、図６に示すように、左右水平梁１５と前後水平梁１６と垂直柱１７とが矢倉状に組まれた第２フレーム１８を有する。なお、矢倉の組み方は、図例のタイプに限定されない。第２フレーム１８には、図２に示すように、セグメント移送通路となるスペース１９が形成されている。スペース１９には、上記レール１０がトンネルの軸方向に敷設されており、レール１０上には、上記台車１１が載置されている。
【００１５】
かかる第２支保体１４は、トンネル内周面に対して接触離間する第２グリッパ２２（２２ａ、２２ｂ）を有する。第２グリッパ２２は、左右水平梁１５の両端部に設けられた左右第２グリッパ２２ａと、垂直柱１７の上下端部に設けられた上下第２グリッパ２２ｂとからなる。左右第２グリッパ２２ａは、左右水平梁１５の内部に設けられた油圧ジャッキと、各ジャッキの先端部に設けられたシューとからなる。上下第２グリッパ２２ｂは、垂直柱１７の内部に設けられた油圧ジャッキと、左右のジャッキの先端を掛け渡して設けられたシューとからなる。各油圧ジャッキは、図示しない油圧回路に接続されており、適宜伸縮される。
【００１６】
また、上記可動支保装置３は、図１及び図２に示すように、上記第１支保体４と第２支保体１４との間に介設され、これらをトンネルの軸方向に相対的に移動させるアクチュエータ３０を有する。アクチュエータ３０は、一端が第１支保体４に枢支され他端が第２支保体１４に枢支された推進ジャッキ３１からなる。推進ジャッキ３１は、図例では、第１支保体４の水平梁５に設けたブラケット３２と第２支保体１４の水平梁１５に設けたブラケット３３との間に枢支されているが、第１支保体４と第２支保体１４との間であればどこに介設されても構わない。なお、アクチュエータ３０は、相互に巻取可能な一対のウィンチとこれらに巻き付けられたワイヤとから構成してもよい。この場合、各ウィンチを第１支保体４と第２支保体１４とにそれぞれ取り付ける。
【００１７】
また、上記第１支保体４には、図５に示すように、第１車輪４０と第１走行面４１とが設けられている。第１車輪４０は、上段の前後水平梁６の下面に設けられており、第１走行面４１は、中段の前後水平梁６の上面に設けられている。第１走行面４１には、第１レール４２が敷設されている。他方、上記第２支保体１４には、図６に示すように、第２車輪５０と第２走行面５１とが設けられている。第２車輪５０は、上段の前後水平梁１６の下面に設けられており、第２走行面５１は、上段の前後水平梁１６の上面に設けられている。第２走行面５１には、第２レール５２が敷設されている。
【００１８】
第１車輪４０は、図１及び図２に示すように、第１支保体４の第１グリッパ１２ａ、１２ｂがトンネル内周面から離間したときに、第２支保体１４の第２走行面５１のレール５２に着地するように配置されている。また、第２車輪５０は、図３及び図４に示すように、第２支保体１４の第２グリッパ２２ａ、２２ｂがトンネル内周面から離間したときに、第１支保体４の第１走行面４１のレール４２に着地するように配置されている。すなわち、第１及び第２支保体４、１４の各前後水平梁６、１６は、平行で且つ上方から見て重なるように配置されている。また、推進ジャッキ３１は、第１車輪４０と第２車輪５０との間（各レール４２、５２の間）に配置されている。その伸縮時に各車輪４０、５０に生じる上下方向の分力（コジリ力）を小さくするためである。
【００１９】
上記構成からなる可動支保装置３は、図１に示すように、シールド掘進機のシールドフレーム１の後部内方からトンネル後方へ向けて、トンネルの長手方向に所定間隔を隔てて複数ユニット（十数〜数十ユニット）配置されている。この部分のトンネルは、図７に示すように、鋼製のセグメント２からなる。各鋼製セグメント２は、内部にリブ２ａを有し、シールドフレーム１の内方にて図示しないエレクタによって組み立てられる。リブ２ａは、端部にフランジ２ｂを有する断面Ｔ字型に成型されており、セグメント２の補強機能と、後に打設されるセメント（コンクリート）を保持する機能と、図３に示すように上下グリッパ１２ｂ、２２ｂのシューを支持する機能とを有する。
【００２０】
かかる鋼製セグメント２は、セメントを打設する前の状態では側部地山の土圧水圧に対抗できず、打設したセメントが所定の強度を発現した後に側部地山の土圧水圧に対抗できるようになる。上記可動支保装置３は、セメント打設前の鋼製セグメント２から打設したセメントが硬化するまでの間の鋼製セグメント２を支保すべく、かかる領域に複数ユニット配置される。そして、複数ユニット並べて配置された可動支保装置３の群の中程に、鋼製セグメント２の内部にセメントを打設する装置が配置される。
【００２１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２２】
上記可動支保装置３は、シールド掘進機の前進に応じて、以下に説明するようにして前進する。先ず、図１及び図２に示すように、第１支保体４の第１グリッパ１２ａ、１２ｂを収縮させてトンネル内面（鋼製セグメント２内面）から離間させ、第２支保体１４の第２グリッパ２２ａ、２２ｂを伸長させてトンネル内面に接触させる。すると、第１支保体４の第１車輪４０が第２支保体１４の第２走行面５１のレール５２に着地し、第１支保体４の自重が第２支保体１４を介してトンネルに支持される。この状態で推進ジャッキ３１を伸長させ、第１支保体４を第２支保体１４に対して前方に押し出す。
【００２３】
そして、図３及び図４に示すように、第１支保体４の第１グリッパ１２ａ、１２ｂを伸長させてトンネル内面に接触させ、第２支保体１４の第２グリッパ２２ａ、２２ｂを収縮させてトンネル内面から離間させる。すると、第２支保体１４の第２車輪５０が第１支保体４の第１走行面４１のレール４２に着地し、第２支保体１４の自重が第１支保体４を介してトンネルに支持される。この状態で推進ジャッキ３１を収縮させ、第２支保体１４を第１支保体４に対して前方に引っ張る。
【００２４】
以降、第１グリッパ１２と第２グリッパ２２とを交互にトンネル内周面に接触離間させつつ推進ジャッキ３１を伸縮させることで、常に少なくとも一方の第１グリッパ１２又は第２グリッパ２２がトンネル内周面を支保しつつ、第１支保体４および第２支保体１４を尺取虫のようにして前進させることができる。よって、シールド掘進機の前進に応じて支保位置を前方に移動させることができる。
【００２５】
また、第１支保体４および第２支保体１４を尺取虫のように前進させる際、第１支保体４の自重が第２支保体１４に支持され、第２支保体１４の自重が第１支保体４に支持されるため、第１支保体４および第２支保体１４は、交互に自重を移し替えて、尺取虫のように前進する。ここで、各支保体４、１４は、その自重がそれぞれ車輪４０、５０及びレール４２、５２を介して支持されるため、前進時の移動抵抗が小さくなる。
【００２６】
また、尺取虫式の前進ストロークは、図１及び図３に示すように、各鋼製セグメント２同士の接合部から図７に示すリブ２ａのフランジ２ｂまでの長さとすることが好ましい。セメント打設前の鋼製セグメント２を側部地山の土圧水圧に対抗して適切に押圧でき、鋼製セグメント２のリング形状を安定して保持できるからである。
【００２７】
また、図１及び図４に示すように、第１及び第２支保体４、１４には、セグメント移送通路となるスペース９、１９を設けたので、鋼製セグメント２を各支保体４、１４を貫通させてトンネル長手方向に移動できる。また、トンネルの断面形状は、図例のように変形矩形状に限られず、円形状や楕円形状でも構わない。そして、円形状の場合、左右水平グリッパ１２ａ、２２ａを省略してもよい。
【００２８】
また、本発明に係る可動支保装置は、トンネルの補修に用いることもできる。すなわち、トンネル内周面を本発明に係る可動支保装置で支持した状態で、劣化したトンネル内周面の一部をハツリ、新たな補修剤（コンクリート）を充填塗布し、かかる作業を可動支保装置を前進させて連続的に行ってもよい。また、可動支保装置は、複数ユニットではなく単独で使用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るトンネルの可動支保装置によれば、常にトンネル内周面を支保しつつ、シールド掘進機の前進に合わせて自走できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネルの可動支保装置の側面図である。
【図２】上記可動支保装置の正面図である。
【図３】上記可動支保装置の側面図である（作動後）。
【図４】上記可動支保装置の正面図である（作動後）。
【図５】上記可動支保装置の第１支保体の斜視図である。
【図６】上記可動支保装置の第２支保体の斜視図である。
【図７】鋼製セグメント及びシールドフレームの側断面図である。
【符号の説明】
２鋼製セグメント
４第１支保体
９移送通路としてのスペース
１２第１グリッパ
１２ａ左右第１グリッパ
１２ｂ上下第１グリッパ
１４第２支保体
１９移送通路としてのスペース
２２第２グリッパ
２２ａ左右第２グリッパ
２２ｂ上下第２グリッパ
３０アクチュエータ
３１推進ジャッキ
４０第１車輪
４１第１走行面
５０第２車輪
５１第２走行面

Claims

トンネル内に配置されトンネル内周面に対して接触離間する第１グリッパを有する第１支保体と、該第１支保体の近傍に配置されトンネル内周面に対して接触離間する第２グリッパを有する第２支保体と、上記第１支保体と第２支保体との間に介設されこれらをトンネルの軸方向に相対的に移動させるアクチュエータとを備えて構成され、
上記第１支保体に、第１車輪を設けると共に第１走行面を設け、上記第２支保体に、第２車輪を設けると共に第２走行面を設け、上記第１車輪は、第１グリッパがトンネル内周面から離間したときに第２走行面に着地するように配置され、上記第２車輪は、第２グリッパがトンネル内周面から離間したときに第１走行面に着地するように配置されたことを特徴とするトンネルの可動支保装置。
上記第１グリッパは、トンネル左右側面に接触離間する左右第１グリッパとトンネル上下面に接触離間する上下第１グリッパとを有し、上記第２グリッパは、トンネル左右側面に接触離間する左右第２グリッパとトンネル上下面に接触離間する上下第２グリッパとを有する請求項１記載のトンネルの可動支保装置。
上記アクチュエータは、一端が第１支保体に枢支され他端が第２支保体に枢支された推進ジャッキからなる請求項１乃至２いずれかに記載のトンネルの可動支保装置。
上記第１支保体および第２支保体に、セグメントをトンネルの軸方向に移送するための移送通路を形成した請求項１乃至３いずれかに記載のトンネルの可動支保装置。