JP4211362B2 - シールド掘進機の立坑接続方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の立坑接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地中を掘進するシールド掘進機と到達立坑とを接続する技術として、立坑の周辺地山を地盤改良剤によって固め、その地盤改良域にシールド掘進機を掘進させて立坑直前で停止させ、立坑の内側からシールド掘進機が対向する立坑の一部を切断して開口を形成し、その開口にシールド掘進機を掘進させて接続する工法(工法1)が知られている。
【0003】
また、立坑の一部を掘削可能材によって構築しておき、その部分をシールド掘進機によって掘り抜いて立坑内に導く工法(工法2)も知られている。また、立坑の周辺地山を地盤改良剤によって固めた後、シールド掘進機の前部に設けられた固定フードの外側に被嵌された外周フードを、前方の立坑側にスライドさせるようにした工法(工法3)も知られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−31594号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、工法1では、到達立坑が現在使用中の場合や立坑径が小さい場合等には、立坑内部での切断作業が困難であるため、開口を形成できない。また、工法2では、立坑を鋼矢板(シートパイル)によって区画形成する場合等、立坑の一部を掘削可能材によって構築できない場合には、シールド掘進機によって掘り抜くことができない。
【0006】
また、工法3では、固定フードの外側に被嵌された外周フードを前方にスライドさせたとき、スライド移動する外周フードが側部地山を擦って刺激するため、地盤改良剤によって固められた周辺地山の緩みを招き、周辺地山とシールド掘進機との間の止水性が破られる可能性がある。
【0007】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、立坑内部での作業がなく掘進機側からの作業のみで立坑に接続でき、掘進機本体では切削できない鋼矢板からなる立坑にも接続でき、周辺地山とシールド掘進機との間の止水性を保持できるシールド掘進機の立坑接続方法を提供することにある。
【0008】
【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は、コンクリート躯体の外側に鋼矢板を備えた到達用の立坑に、土中を掘進してきた掘進機本体を接続させる方法であって、上記コンクリート躯体に、上記掘進機本体の到達口となる部分に位置させて、上記鋼矢板が上記立坑内側に露出するように凹部を設けておき、前部に固定フードを有すると共に回転駆動されるカッタを有する掘進機本体を、上記凹部における上記鋼矢板の近傍まで掘進させ、上記掘進機本体の側部から上記鋼矢板に向けて地盤改良剤を噴射して周辺地山を固め、上記掘進機本体内に切羽側と坑内側とを仕切って形成された隔壁に設けられたマンホールを開き、該マンホールから作業員が切羽側に出て、上記隔壁の前方の土砂を取り除くと共に上記凹部における上記鋼矢板を切断して開口を形成し、上記固定フードの内側に配置した内周フードを、上記カッタから切り離した状態で、前方に移動させて上記開口に挿入し、上記内周フードの外周に地盤改良剤を供給して上記内周フードの外側の地山を固め、上記隔壁を除去して上記掘進機本体の内部と上記立坑の上記凹部とを連通させるようにしたものである。
【0010】
これにより、立坑内部での作業を必要とせずに掘進機側からの作業のみで立坑に接続できる。また、掘進機本体では切削できない鋼矢板からなる立坑にも接続できる。また、立坑の近傍にて掘進機本体の周辺地山を地盤改良剤によって固めた後は、掘削機本体を一切動かすことなく停止させた状態で、固定フードの内側の内周フードを前方にスライド移動させて立坑の開口に挿入するので、地盤改良剤によって固められた周辺地山が緩むことはない。
【0011】
また、上記内周フードが前方に移動する前に、上記掘進機本体の前部に設けたカッタの最外周部のビットの取付座を取り外すか又は径方向内方に引き込み、上記内周フードの前方移動のスペースを確保するようにしてもよい。こうすれば、最外周部のビットの取付座をカッタから取り外すか又は径方向内方に引き込むことで、内周フードの前方移動のスペースが確保される。
【0012】
また、上記内周フードは、その前端が上記カッタの後部を内包する位置から前方に移動するものであってもよい。こうすれば、各フードの長さを稼ぐことができ、内周フードの前方への突出長さが長くなる。
【0016】
【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。
【0017】
図1に本実施形態に係る立坑接続装置が表された到達立坑1及びシールド掘進機2の側断面図を示す。図示するように、この到達立坑1は、その外側がシールド掘進機2では切削できない鋼矢板(シートパイル)3からなり、内側がコンクリート躯体4からなる。コンクリート躯体4の内側には、シールド掘進機2の到達口となる凹部5が形成されている。
【0018】
凹部5は、将来開口35を形成すべく切断除去される鋼矢板3の一部が立坑1の内方に露出するように、コンクリート躯体4の内側に形成されている。凹部5の縁には、止水用のフランジ金具6が取り付けられている。フランジ金具6は、断面L字型に形成された弧状体からなり、複数隣接配置されてリング体を構成する。また、凹部5の縁には、地山へ地盤改良剤を注入する薬注管7が、周方向に所定間隔を隔てて複数取り付けられている。かかる凹部5は、立坑1の内方からカバー部材8によって覆われている。
【0019】
カバー部材8は、紙面裏表方向に所定間隔を隔てて立設された複数の柱体9と、柱体9に水平に掛け渡された梁体10と、これらを覆って設けられた防水シート11とを有する。カバー部材8は、立坑1の内部にある程度の水が浸入しても、その水が凹部5側に影響を及ぼさないために設けられる。すなわち、この立坑1は、雨水等が一時的に貯留される仮水槽として現在機能しており、その機能を確保したままシールド掘進機2と接続される。
【0020】
シールド掘進機2は、筒状のシールドフレーム12と、その前部に設けられた隔壁13と、隔壁13に回転可能に取り付けられたカッタ14とを備えた掘進機本体15を有する。シールドフレーム12の内部には、セグメント16をリング状に組み立てるエレクタ(図示せず)が設けられていると共に、既設のセグメント16に反力を取ってシールドフレーム12を前進させる推進ジャッキ17が設けられている。また、隔壁13には、カッタ14を回転駆動するモータ18が設けられていると共に、掘削された土砂を移送するスクリューコンベヤ19が設けられている。
【0021】
シールドフレーム12の前端には、図4(a)(b)にも示すように、それと同径に形成された筒状の固定フード20が設けられている。固定フード20の内側には、内周フード21が前方へスライド自在に設けられている。内周フード21は、固定フード20の内径より僅かに小さい外径を有する筒部21aと、筒部21aの後端に取り付けられたリング状の鍔部21bとからなる。内周フード21は、筒部21aの先端が固定フード20に溶接部22で掘削機本体15に固定され、鍔部21bの内周縁が隔壁に溶接部23で掘削機本体15に固定され、それらの溶接部22、23が剥離されることでスライド自在となる。
【0022】
上記カッタ14(カッタスポーク、カッタ面板)は、その外径が内周フード21の内径よりも僅かに小さく成形されている。かかるカッタ14の外周端には、最外周部のビット24の取付座25が、着脱自在に設けられている。ここで、着脱自在とは、取付座25をボルト等でカッタ14の外周端に着脱するのみならず、カッタ14の外周端に溶接された又は一体形成された取付座25を溶断・切断等によって切り離すことも含む。最外周部のビット24は、固定フード20及び内周フード21の前方に位置し、これらフード20、21の前方の切羽を切削する。
【0023】
固定フード20及び内周フード21は、その前端がカッタ14の後部とラップするように、上記取付座25の後方まで延出されている。各フード20、21の長さを稼ぎ、内周フード21の前方への突出長さを長くするためである。また、図例では、カッタ14の外周端の後部には、斜めに欠落された逃げ部26が形成されている。逃げ部26は、カッタ14と内周フード21との隙間の土砂の流れを良好とし、摩耗を防止する。
【0024】
シールドフレーム12には、図1に示すように、当該フレーム12と立坑1(鋼矢板3)との間の周辺地山へ地盤改良剤を噴射する薬注機構27が設けられている。薬注機構27は、シールドフレーム12に斜め前方に傾けて複数取り付けられた薬注管28を有する。各薬注管28は、シールドフレーム12の周方向に所定間隔を隔てて取り付けられており、シールドフレーム12と立坑1との間に円錐状の地盤改良域29(固化域)を形成する。なお、薬注管28は、その噴射角度を可変できる取付座を介してシールドフレーム1に取り付けてもよい。
【0025】
隔壁13にも、同様の薬注管30が取り付けられている。この薬注管30は、隔壁13の前方に地盤改良剤を噴射し、土砂取込室31内の土砂を固化する。土砂取込室31は、隔壁13と内周フード21とカッタ14の背面部とで区画形成される。また、既設セグメント16にも、同様の薬注管31aが取り付けられている。この薬注管31aは、シールドフレーム12の後端に設けたテールシール32が接するセグメント16に取り付けられ、地盤改良剤を噴射して地山を固め、地盤改良域33を形成する。
【0026】
隔壁13には、図1に示すように、作業員が坑内側から切羽側へ出るためのマンホール34が開閉自在に設けられている。マンホール34は、隔壁13に単数又は複数設けられており、隔壁13に開口されたマンホール口と、これを覆って着脱自在に設けられたマンホール蓋とからなる。坑内側からマンホール34を通って切羽側に出た作業員は、後述のように土砂取込室31内の土砂を取り除き、カッタ14が対向する立坑1の鋼矢板3の一部を切断除去して開口35(到達口)を形成する。
【0027】
内周フード21は、図2に示すように、移動機構36によって前方に移動され、上記開口35に挿入される。移動機構36は、図例では、隔壁13と内周フード21との間に介設されたミニジャッキ37からなる。ミニジャッキ37は、シールドフレーム12の周方向に所定間隔を隔てて複数(4個程度)設けられており、一端が隔壁13に接続されると共に他端が内周フード21に取り付けた金具に接続され、スペーサ38を用いることでストローク不足を補っている。
【0028】
以上の構成からなる本実施形態の作用(シールド掘進機の立坑接続方法)を述べる。
【0029】
シールド掘進機2を立坑に接続するに先立って、図1に示すように、予め、立坑1内側のコンクリート躯体4に形成された凹部5の縁にフランジ金具6を取り付け、シールド掘進機2が到達する立坑1の近傍の地山に地上等から地盤改良剤を注入して地盤改良域39を形成しておく。そして、シールド掘進機2をその地盤改良域39に掘進させ、立坑1の近傍(直前)に停止させる。
【0030】
次に、シールフレーム12の薬注管28から立坑1との間の周辺地山へ地盤改良剤を噴射し、シールドフレーム12と立坑1との間の地山に円錐状の地盤改良域29を形成する。これにより、シールドフレーム12と立坑1と間から後工程で開口される開口35(到達口)側に浸入しようとする地下水を止水する。また、シールドフレーム12の表面に沿って後方から前方へ流れる地下水が止水される。
【0031】
そして、セグメント16の薬注管31aから側方に地盤改良剤を噴射し、テールシール32の近傍の土砂を固めて地盤改良域33を形成する。これにより、シールドフレーム12の後方のテールボイド(掘孔と既設セグメント16との隙間)からシールドフレーム12の表面を伝って前方に向かう地下水を止水する。なお、薬注管28、31aの薬注の順序は前後してもよい。
【0032】
これら薬注管28、31aから地盤改良剤を噴射して止水を行った後は、推進ジャッキ17を固定し、シールドフレーム12を一切動かさない。シールドフレーム12を動かすと、側部地山が刺激されて地盤改良域29、33、39が緩み、止水が破られるからである。
【0033】
次に、隔壁13の薬注管30から前方に地盤改良剤を噴射し、土砂取込室31内の土砂を固化し、カッタ14から地盤改良剤を前方に噴射し、切羽の土砂を固める。これにより、作業員によって除去し易い土砂となる。なお、地盤改良剤の土砂取込室31内及び切羽への噴射は、上記薬注管28、31aからの噴射と同時に又はこれに先立って行ってもよく、また、水分が少ない土質の地山の場合には省略することもできる。
【0034】
次に、図1に示す隔壁13のマンホール34を開き、作業員が坑内側から切羽側に出る。作業員は、土砂取込室31内の土砂を取り除く。その後、作業員は、掘進機本体15の前方の立坑1の一部を切断して開口を形成する。すなわち、作業員は、シールドフレーム12の前方の立坑1の鋼矢板3の一部を切断して開口35を形成する。これらの作業及び以下に述べる作業は、薬注管28から噴射された地盤改良剤による地盤改良域29の内側にて、シールドフレーム12を動かすことなく止水された領域で行われる。
【0035】
次に、作業員は、図4(a)(b)にも示すように、カッタ14の最外周のビット24及びその取付座25を切断(溶断等)し、内周フード21の前方移動のスペースを確保する。なお、上記取付座25をボルトでカッタ14に取り付けておき、そのボルトを緩めて取付座25を取り外してもよい。また、図7に示すように、カッタ14に伸縮ロッド25aを内蔵しておき、そのロッド25aに最外周ビット24を取り付け、ロッド25aを引き込んでもよい。
【0036】
次に、作業員は、図4(a)(b)にも示すように、内周フード21と固定フード20との溶接部22、23を取り外す。これにより、内周フード21がスライド自在となる。なお、図5及び図6に示すように、内周フード21を、その鍔部21bを隔壁13にボルト40で取り付けると共に筒部21aを固定フード20にボルト41で取り付け、それらのボルト40、41を取り外してスライド自在としてもよい。
【0037】
次に、作業員は、図2に示すように、内周フード21と隔壁13との間にミニジャッキ37を介設し、スペーサ38を挟みつつ内周フード21を前進させて開口35に挿入し、内周フード21の先端をフランジ金具6の内方に挿入する。なお、移動機構36として、ミニジャッキ37の代わりに、図8に示すように、内周フード21とカバー部材8の柱体9との間にチェーンブロック42を介設し、チェーンブロック42を作業員が手漕ぎして内周フード21を前方に引っ張ってもよい。チェーンブロック42は、内周フード21の周方向に所定間隔を隔てて複数(4個程度)設けられ、手漕ぎ式ではなくモータ駆動式であってもよい。
【0038】
このように、固定フード20の内側で内周フード21をスライド移動させる際、図1及び図2に示すように、内周フード21の移動域は、円錐状の地盤改良域29の内方にて移動するに過ぎないので、地盤改良域29を刺激することはなく、止水性を悪化させる原因とならない。また、シールドフレーム12は一切動かさないので、シールドフレーム12と地盤改良域29、33との間に一旦形成された止水部分が破壊されることはない。
【0039】
すなわち、シールドフレーム12の周辺地山を地盤改良剤によって固めて地盤改良域29、33を形成した後は、掘削機本体15を一切動かすことなく停止させた状態で、固定フード20の内側の内周フード21を円錐状の地盤改良域29の内方にて前方にスライド移動させて立坑1の開口35に挿入するので、地盤改良剤によって固められた周辺地山(地盤改良域29、33)が緩むことはない。
【0040】
次に、作業員は、図4(b)に示すように、内周フード21の後端を固定フード20に溶接部43で固定し、内周フード21の前端をフランジ金具6に溶接部44で固定する。これにより、シールドフレーム12と開口35との間の接続・止水が完了する。次に、作業員は、図2に示すように、フランジ金具6の近傍の薬注管7から地盤改良剤を噴射し、内周フード21の外側の地山を固める。
【0041】
次に、作業員は、図3に示すように、シールドフレーム12と既設セグメント16との間を溶接部45で固定し、カッタ14や駆動モータ18やスクリューコンベヤ19や推進ジャッキ17等、シールドフレーム12内の機器を解体し、撤去する。これにより、シールド掘進機2により構築されたトンネル(横坑)46が立坑1に接続される。
【0042】
本工法によれば、立坑1内部での作業を必要とせずに、掘進機2側からの作業のみで立坑1に接続できる。よって、立坑1を雨水の仮水槽等として使用したまま、立坑1側から作業することなく横坑46を接続できる。また、作業員が立坑1の外側部(鋼矢板3)を直接切断するので、シールド掘進機2では切削できない鋼矢板3を備えた立坑1にも接続できる。
【0043】
また、立坑1の近傍にてシールドフレーム12の周辺地山を地盤改良剤によって固めた後は、シールドフレーム12を一切動かすことなく停止させた状態で、固定フード20の内側の内周フード21を前方にスライド移動させて立坑1の開口35に挿入し、その内周フード21のスライド移動領域が円錐状の地盤改良域29の内方なので、地盤改良剤によって固められた地盤改良域29が緩むことはなく、止水性を安定して保持できる。
【0044】
また、カッタ14を構成するカッタスポーク又はカッタ面板は、内周フード21の内径よりも縮径して成形されており、その外周端に各フード20、21の前方の切羽を切削するための最外周ビット24の取付座25を着脱自在に設けているため、その取付座25をカッタ14から取り外すことで、自動的に内周フード21の前方移動のスペースを確保でき、作業時間を短縮できる。
【0045】
また、固定フード20及び内周フード21は、カッタ14の背面部に斜めに欠落して形成された逃げ部26を内包する位置まで延出されているので、各フード20、21の長さを稼ぐことができ、内周フード21を前方にスライドさせたときの突出長さを稼ぐことができる。
【0046】
即ち、固定フード20と内周フード21とが逃げ部26に挿入されてカッタ14と一部ラップするため、そのラップ代の約2倍の長さの突出長さが稼げる。よって、シールド掘進機1と立坑2との間隔が大きく、これらの間の開放領域が長い場合でも、内周フード21を立坑の開口35に挿入できる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の立坑接続方法によれば、次のような効果を発揮できる。
(1)立坑内部での作業がなく掘進機側からの作業のみで立坑に接続できる。
(2)掘進機本体では切削できない鋼矢板を有する立坑にも接続できる。
(3)周辺地山とシールド掘進機との間の止水性を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る立坑接続方法に使用される立坑接続装置が表された到達立坑及びシールド掘進機の側断面図である。
【図2】 図1の次の工程を示す側断面である。
【図3】 図2の次の工程を示す側断面である。
【図4】 内周フード及び最外周ビットの拡大図であり、(a)は挿入前の工程図、(b)は挿入後の工程図である。
【図5】 固定フードと内周フードとの拡大図である。
【図6】 図5の部分拡大図である。
【図7】 最外周ビットの部分の変形例を示す拡大図であり、(a)は側断面図、(b)は正面図である。
【図8】 移動機構の変形例を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 到達立坑
2 シールド掘進機
3 鋼矢板
4 コンクリート躯体
5 凹部
13 隔壁
14 カッタ
15 掘進機本体
20 固定フード
21 内周フード
24 最外周ビット
25 取付座
27 薬注機構
34 マンホール
35 開口
Claims (3)
- コンクリート躯体の外側に鋼矢板を備えた到達用の立坑に、土中を掘進してきた掘進機本体を接続させる方法であって、
上記コンクリート躯体に、上記掘進機本体の到達口となる部分に位置させて、上記鋼矢板が上記立坑内側に露出するように凹部を設けておき、
前部に固定フードを有すると共に回転駆動されるカッタを有する掘進機本体を、上記凹部における上記鋼矢板の近傍まで掘進させ、
上記掘進機本体の側部から上記鋼矢板に向けて地盤改良剤を噴射して周辺地山を固め、
上記掘進機本体内に切羽側と坑内側とを仕切って形成された隔壁に設けられたマンホールを開き、
該マンホールから作業員が切羽側に出て、上記隔壁の前方の土砂を取り除くと共に上記凹部における上記鋼矢板を切断して開口を形成し、
上記固定フードの内側に配置した内周フードを、上記カッタから切り離した状態で、前方に移動させて上記開口に挿入し、
上記内周フードの外周に地盤改良剤を供給して上記内周フードの外側の地山を固め、
上記隔壁を除去して上記掘進機本体の内部と上記立坑の上記凹部とを連通させるようにしたことを特徴とするシールド掘進機の立坑接続方法。 - 上記内周フードが前方に移動する前に、上記掘進機本体の前部に設けたカッタの最外周部のビットの取付座を取り外すか又は径方向内方に引き込み、上記内周フードの前方移動のスペースを確保するようにした請求項1記載のシールド掘進機の立坑接続方法。
- 上記内周フードは、その前端が上記カッタの後部を内包する位置から前方に移動する請求項1又は2に記載のシールド掘進機の立坑接続方法。
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