JP4848566B2 - Self-propelled erector and tunnel construction method - Google Patents
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Description
本発明は、掘穴内を自走すると共に、その掘穴にセグメントを組み立てる自走式エレクターおよびその自走式エレクターを用いたトンネル構築方法に関するものである。 The present invention relates to a self-propelled erector that self-propels in a pit and assembles a segment in the pit, and a tunnel construction method using the self-propelled erector.
従来、例えば山岳トンネルなどの構築方法として、NATM工法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a NATM construction method is known as a construction method of, for example, a mountain tunnel (for example, see Patent Document 1).
そのNATM工法では、例えば自由断面トンネル掘削機などの機械掘り或いは発破掘削により掘穴を形成し、その掘穴の内壁にコンクリートを吹き付けて、トンネルを構築するようにしている。 In the NATM construction method, for example, a tunnel is formed by forming a digging hole by machine digging or blasting excavation such as a free section tunnel excavator and blowing concrete to the inner wall of the digging hole.
ところで、山岳トンネルの構築による地下水位の低下が自然環境に大きく影響する場合、止水の必要があり、ウォータタイト(覆工止水構造)区間を形成する必要がある。 By the way, when the fall of the groundwater level due to the construction of the mountain tunnel has a great influence on the natural environment, it is necessary to stop the water, and it is necessary to form a water tight (lining water stop structure) section.
止水を行う場合、上述したNATM工法では、ウォータタイト区間の始末により、切羽からコンクリート覆工までの距離が長く、覆工作業に掛かるまでに長時間を要したり、コンクリートの硬化を待ったりする。 When stopping water, the NATM method described above requires a long distance from the face to the concrete lining due to the end of the watertight section, and it takes a long time to start the lining work, or waiting for the concrete to harden. To do.
そこで、本坑内にセグメントを組み付けることが考えられる。 Therefore, it is conceivable to assemble segments in the main mine.
しかしながら、一般に、セグメントの組み付けは、シールドマシーンの一部をなすエレクターにて行うため、上述したNATM工法のように本坑の掘削にシールドマシーンを使用しないものでは、従来、施工例がなかった。 However, in general, since the assembly of the segments is performed by an erector that forms a part of the shield machine, there has been no example of construction in the past without using a shield machine for excavation of the main pit as in the above-described NATM construction method.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、掘穴内を自走してセグメントを組み立てることができる自走式エレクターおよびトンネル構築方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a self-propelled erector and a tunnel construction method that can solve the above-described problems and can assemble a segment by self-propelling in a burrow.
上記目的を達成するために本発明は、掘穴内を自走すると共に、その掘穴にセグメントを組み立てる自走式エレクターにおいて、上記セグメントを組み立てるためのエレクター本体と、そのエレクター本体を支持するための内筒と、その内筒の外周に前後方向に並べてスライド可能に嵌め合わされた複数の外筒と、各外筒の外周から既設セグメントまで外方に張り出して該既設セグメントを押圧し、かつ内方に縮退可能なグリッパー手段と、各外筒と上記内筒とを前後方向に相対移動、或いは固定するためのスライド手段と、上記内筒内に形成され該内筒を前後方向に挿通する搬送通路とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention is a self-propelled erector that self-propells in a digging hole and assembles a segment in the digging hole, and an erector main body for assembling the segment, and for supporting the erector main body. An inner cylinder, a plurality of outer cylinders slidably fitted in the front-rear direction on the outer circumference of the inner cylinder, and the outer segments projecting outward from the outer circumference of each outer cylinder to press the existing segments; Gripper means that can be retracted to each other, slide means for relatively moving or fixing each outer cylinder and the inner cylinder in the front-rear direction, and a conveyance passage formed in the inner cylinder and passing through the inner cylinder in the front-rear direction It is equipped with.
好ましくは、上記グリッパー手段は、既設セグメントに当接する受座と、その受座を既設セグメントに押圧するためのグリッパージャッキとを有するものである。 Preferably, the gripper means includes a seat that contacts the existing segment and a gripper jack for pressing the seat against the existing segment.
好ましくは、上記スライド手段は、上記内筒および各外筒に固定され、前後方向に伸縮自在なスライドジャッキからなるものである。 Preferably, the slide means is composed of a slide jack that is fixed to the inner cylinder and the outer cylinders and that is extendable in the front-rear direction.
好ましくは、上記搬送通路内に、上記掘穴内を前後方向に延び、切羽側から坑口側に掘削土を搬送するためのインバート桟橋が設けられたものである。 Preferably, an invert pier for conveying excavated soil from the face side to the wellhead side is provided in the transport passage, extending in the front-rear direction in the digging hole.
好ましくは、上記エレクター本体にセグメントを供給するためのホイストを備え、そのホイストの前後方向移動を可能とすべく、上記内筒および外筒の下部に、前後方向に延びる切欠溝が形成されたものである。 Preferably, a hoist for supplying a segment to the erector main body is provided, and a notch groove extending in the front-rear direction is formed in the lower part of the inner cylinder and the outer cylinder so that the hoist can be moved in the front-rear direction. It is.
上記目的を達成するために本発明は、掘穴の所望の止水区間に、上記自走式エレクターによりセグメントを組み付けるものである。 In order to achieve the above object, the present invention is to assemble a segment by a self-propelled erector in a desired water stop section of a digging hole.
好ましくは、上記組み付けたセグメントの背面にコンクリートを吹き付けて該セグメントを固定するものである。 Preferably, concrete is sprayed on the back surface of the assembled segment to fix the segment.
本発明によれば、掘穴内を自走して所望の区間にセグメントを組み立てることができるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, an excellent effect is exhibited in that a segment can be assembled in a desired section by self-propelling in a burrow.
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態の自走式エレクターは、例えば、トンネルを掘削する自由断面トンネル掘削機などの後方に位置し、その自由断面トンネル掘削機が形成した掘穴にセグメントを組み立てると共に、その掘穴内を自走するものである。 The self-propelled erector of this embodiment is located, for example, behind a free-section tunnel excavator that excavates a tunnel, and assembles a segment into a pit formed by the free-section tunnel excavator and automatically It is what runs.
まず、図1から図4に基づき本実施形態の自走式エレクターの概略構造を説明する。 First, the schematic structure of the self-propelled erector according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、自走式エレクター1は、セグメント3を組み立てるためのエレクター本体6と、そのエレクター本体6を支持すると共に該エレクター本体6から後方(図1において右方)に延びる内筒2と、その内筒2の外周に前後方向に並べてスライド可能に嵌め合わされた複数の外筒41−43と、それら外筒41−43と内筒2とを相対移動させて自走式エレクター1に推進力を付与するためのスライド手段5と、各外筒41−43に設けられ推進反力を既設セグメント3に取るためのグリッパー手段7と、内筒2内に形成され該内筒2を前後方向に挿通する搬送通路8(図2参照)と、自走式エレクター1を制御するための制御盤10と、自走式エレクター1の各種油圧機器6、7、31に油圧を供給するための油圧供給源11と、セグメント3をエレクター本体6に供給するためのホイスト12とを備える。
As shown in FIG. 1, a self-
図2に示すように、各外筒41−43は、断面略八角形に形成される。外筒41−43の下面には、ホイスト12のチェーンブロック13の前後方向の移動を可能とするための切欠溝14が、外筒41−43の前端から後端まで前後方向に連続して形成される。
As shown in FIG. 2, each outer cylinder 41-43 is formed in a substantially octagonal cross section. On the lower surface of the outer cylinder 41-43, a notch groove 14 for allowing the
各外筒41−43の外周には、複数のグリッパー手段7が設けられる。そのグリッパー手段7は、外筒41−43を支持すべく外筒41−43の外周から既設セグメント3まで張り出して該既設セグメント3を押圧し、かつ内方(径方向内側)に縮退可能に構成される。
A plurality of gripper means 7 are provided on the outer periphery of each outer cylinder 41-43. The gripper means 7 is configured to project from the outer periphery of the outer cylinder 41-43 to the existing
本実施形態のグリッパー手段7は、既設セグメント3に当接する受座16と、その受座16を既設セグメント3に押し付けるためのグリッパージャッキ15とを有する。
The gripper means 7 of the present embodiment includes a receiving
グリッパージャッキ15は、各外筒41−43の上下左右に一対ずつ設けられる。すなわち、外筒41−43の上部および下部に、上下方向に伸縮可能な一対のグリッパージャッキ15、15が各々設けられ、外筒41−43の左側部および右側部に、左右方向に伸縮可能な一対のグリッパージャッキ15、15が各々設けられる。
A pair of
より具体的には、外筒41−43の上面と左側面との間の傾斜面に、水平取付面と垂直取付面とを有するベース部材18が形成され、そのベース部材18の水平取付面に上下方向に伸縮可能なグリッパージャッキ15が取付られ、垂直取付面に左右方向に伸縮可能なグリッパージャッキ15が取付られる。
More specifically, a
同様に、外筒41−43の他の傾斜面(上面と右側面との間、下面と左側面との間、および下面と右側面との間の各傾斜面)に、ベース部材18と、上下方向に伸縮可能なグリッパージャッキ15および左右方向に伸縮可能なグリッパージャッキ15とが各々設けられる。
Similarly, on the other inclined surfaces (between the upper surface and the right side surface, between the lower surface and the left side surface, and between the lower surface and the right side surface) of the outer cylinder 41-43, A
グリッパージャッキ15は、例えば、油圧で作動し、セグメント3の真円保持を行えるように、各グリッパージャッキ15ごとに独立して伸縮が制御される。
The
受座16は、各外筒41−43の上下左右に配置された一対のグリッパージャッキ15、15ごとに、各々取り付けられる。すなわち、受座16は、各外筒41−43に4つずつ設けられる。
The
その受座16は、一対のグリッパージャッキ15、15の一方の先端から他方の先端まで既設セグメント3の内周面に沿って周方向に延びる円弧状に形成される。
The
外筒41−43の内周面には、内筒2を前後方向に摺動可能に支持するすべり軸受17が設けられる。すべり軸受17は、各外筒41−43の下面、左側面および右側面に、2つずつ設けられる。
A slide bearing 17 that supports the
内筒2は、外筒41−43が嵌め合わされた断面略八角形の内筒本体20と、その内筒本体20から前方に延びる断面略円形状の連結部21とを備える。
The
内筒本体20の下面には、外筒41−43と同様にホイスト12のチェーンブロック13を前後方向に移動可能とするための切欠溝23が形成される。その切欠溝23は、内筒本体20の前端から後端まで前後方向に連続して形成される。
A
また、内筒本体20の外周には、複数のスライド手段5が設けられる。本実施形態のスライド手段5は、内筒本体20と各外筒41−43とに各々固定され、前後方向に伸縮自在なスライドジャッキ24からなる。そのスライドジャッキ24は、伸縮して、内筒2と各外筒41−43とを前後方向に相対移動させると共に、固定されて、内筒2と各外筒41−43との相対移動を規制する。
A plurality of slide means 5 are provided on the outer periphery of the inner cylinder
本実施形態のスライドジャッキ24は、各外筒41−43の後方に、その外筒41−43(内筒本体20)の外周に沿って間隔を隔てて複数(図例では、上下左右に2つずつ)配置される。
A plurality of
より具体的には、外筒41−43(内筒本体20)の上面および下面における左右方向の両端部と、左側面および右側面における上下方向の両端部とに、グリッパージャッキ15の内側に位置させて、各々配置される。
More specifically, the outer cylinder 41-43 (inner cylinder main body 20) is positioned on the inner side of the
スライドジャッキ24の伸縮ストロークは、少なくとも1つのセグメント3の軸方向長さよりも長く設定される。スライドジャッキ24は、例えば、油圧などで作動する。
The expansion / contraction stroke of the
搬送通路8は、内筒本体20と連結部21との内周面により区画形成され、その搬送通路8内に、掘穴内を前後方向に延びるインバート桟橋22が配置される。
The
そのインバート桟橋22上を、前方の切羽側で排出された土砂を後方の坑口側に搬送するダンプトラック23や坑口側から資材を切羽側に搬送するための台車(図示せず)などが通行するようになっている。また、インバート桟橋22の下方には、坑口側からエレクター本体6まで前後方向に延びるホイストレール(図示せず)が設けられ、そのホイストレールを走行するチェーンブロック13によりエレクター本体6にセグメント3が供給される。
On the
エレクター本体6は、セグメント3を把持するための把持部26と、その把持部26が取り付けられ、径方向に移動可能な吊りビーム27と、その吊りビーム27を腕部28を介して支持し、後述するリングガーダ34に回転可能に支持されたリング状の回転フレーム35とを備える。
The erector
リングガーダ34は、自走式エレクター1の前端部に配置され、内筒2の連結部21を介して内筒本体20に接続、支持される。
The
リングガーダ34の内周には、エレクター本体6の回転フレーム35を回転可能に支持するための支持ローラ30が設けられる。支持ローラ30は、リングガーダ34の内周に沿って複数(図例では、8つ)配置される。
A
リングガーダ34の外周には、径方向外側に掘穴の内壁面まで延びてリングガーダ34の荷重を支持するアウトリガー31が設けられる。
On the outer periphery of the
そのアウトリガー31は、複数設けられ、図例では、荷重が集中する下方に6つ、上方に2つ配置される。本実施形態のアウトリガー31は、径方向に伸縮可能に形成される。
A plurality of the
また、リングガーダ34には、セグメント3(掘穴の内壁面)に沿って周方向に略リング状に形成された作業足場32が設けられる。その作業足場32には、作業足場32から後方にセグメント3の内周側に張り出し可能なスライド足場33が設けられる。
The
図4に示すように、本実施形態の自走式エレクター1は、セグメント3の背面に(セグメント3と掘穴内壁との間に)コンクリートを吹き込むための吹付け手段(例えば、コンクリートおよび急結材供給ホース40およびコンクリート吹付け機ノズル41など)を備える。
As shown in FIG. 4, the self-propelled
また、本実施形態のセグメント3は、エレクター本体6により組み付けられたセグメント3を既設セグメント3に結合させるためのボルト37およびナット47を備える。
Further, the
ボルト37は、セグメント3の前後継手部(リング間)の断面上同一位置にボルト穴41を挿通可能に形成され、先端にナット47等の雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部が形成される。ボルトをナット等の雌ねじ部に螺合し、ボルト37をスパナ等で固定し、ナット47を回転させることにより、該セグメント3を既設セグメント3に押し付けるようになっている。
The
次に、本実施形態の自走式エレクターを用いたトンネル構築方法を説明する。 Next, a tunnel construction method using the self-propelled erector of this embodiment will be described.
本実施形態のトンネル構築方法は、山岳トンネルなどを構築するに際して、まず自由断面トンネル掘削機などにより掘穴を機械掘削、或いは掘穴を発破掘削し、その掘穴における所望の止水区間に上述した自走式エレクター1によりセグメント3を組み付けると共に組み付けたセグメント3の背面にコンクリートを吹付けて、該セグメント3を掘穴に固定するようにしたものである。
In the tunnel construction method of the present embodiment, when constructing a mountain tunnel or the like, first, a digging hole is mechanically excavated by a free section tunnel excavator or the like, and a digging hole is blasted and excavated in a desired water stop section in the digging hole. The
図5から図9に基づき、ウォータタイト区間を構築する際の自走式エレクターの作動について説明する。 The operation of the self-propelled erector when constructing the watertight section will be described with reference to FIGS.
まず、セグメント組立時およびコンクリート吹付け時の自走式エレクター1の状態を説明する。
First, the state of the self-propelled
図5に示すように、セグメント組立時およびコンクリート吹付け時は、第1外筒41から第3外筒43の全てのグリッパージャッキ15を伸長させて、それらの受座16により既設セグメント3の真円保持を行う。また、第1外筒41(および第2外筒42、第3外筒43)のスライドジャッキ24を伸長させて、エレクター本体6を既設セグメント3の直前の所定位置に位置させる。さらに、リングガーダ34のアウトリガー31を伸長させ、そのアウトリガー31を介して、リングガーダ34やエレクター本体6の荷重を掘穴の内壁面にて支持する。
As shown in FIG. 5, at the time of segment assembly and concrete spraying, all the gripper jacks 15 of the third
この図5のセグメント組立およびコンクリート吹付けが終了した後、自走式エレクター1は、次のセグメント3を組み立てるべく、前方(図5において左方)に1セグメント分移動する。
After the segment assembly and the concrete spraying in FIG. 5 are completed, the self-propelled
図6から図9により自走式エレクター1の自走方法を説明する。
The self-propelled method of the self-propelled
まず、図6に示すように、内筒2を前方に移動させる。具体的には、アウトリガー31を径方向内側に縮退、引込めた後、第1外筒41から第3外筒43の全てのスライドジャッキ24を略同時に縮退させて、内筒2を前方に押し出す。これにより、内筒2を前方に1セグメント分だけ移動させ、その後、アウトリガー31を再び伸長、押出して、掘穴の内壁面を押圧する。
First, as shown in FIG. 6, the
この内筒2の前進時は、第1外筒41から第3外筒43の全てのグリッパージャッキ15を伸長させて、それらの受座16にて既設セグメント3を押圧し、その既設セグメント3に推進反力を取る。
When the
次に、図7に示すように、第1外筒41を前方に移動させる。具体的には、第1外筒41のグリッパージャッキ15を縮退させて、第1外筒41の受座16を内方に引込めた後、第1外筒41のスライドジャッキ24を伸長させて、第1外筒41を前方に押出す。これにより、第1外筒41を前方に1セグメント分移動させる。その後、第1外筒41のグリッパージャッキ15を再び伸長させて、第1外筒41の受座16を外方に押出し、新たに組み付けられたセグメント3を押圧する。
Next, as shown in FIG. 7, the first
この第1外筒41の前進時は、第2外筒42および第3外筒43のグリッパージャッキ15および受座16にて既設セグメント3に推進反力を取る。
When the first
次に、この図7の第1外筒41の前進と同様に、第2外筒42、第3外筒43を順次前進させる。
Next, the second
すなわち、図8に示すように、第2外筒42のグリッパージャッキ15を縮退させ、受座16を引込めた後、第2外筒42のスライドジャッキ24を伸長させて、第2外筒42を前方に押出す。その第2外筒42の移動後、第2外筒42のグリッパージャッキ15を再び伸長させ、受座16にて既設セグメント3を押圧する。
That is, as shown in FIG. 8, after the
この第2外筒42の前進時は、第1外筒41および第3外筒43のグリッパージャッキ15および受座16にてセグメント3に推進反力を取る。
When the second
次に、図9に示すように、第3外筒43のグリッパージャッキ15を縮退させ、受座16を引込めた後、第3外筒43のスライドジャッキ24を伸長させて、第3外筒43を前方に押出す。その第3外筒43の移動後、グリッパージャッキ15を再び伸長させ、受座16にて既設セグメント3を押圧する。
Next, as shown in FIG. 9, after the
この第3外筒43の前進時は、第1外筒41および第2外筒42のグリッパージャッキ15および受座16にてセグメント3に推進反力を取る。
When the third
これら図6から図9のステップにより、自走式エレクター1が全体として1セグメント分前方に移動する。その後は、再び図5に戻りセグメント組立、セグメント背面のコンクリート吹付けが行われる。
6 to 9, the self-propelled
このように本実施形態の自走式エレクター1は、掘穴を自走してセグメントを組み立てることができ、それにより、NATM工法などの機械掘りや発破掘削された掘穴において、任意の区間にセグメントの組立を行うことができる。
As described above, the self-propelled
その結果、シールドマシーンを使用することなく、掘穴にセグメントによるウォータタイト(止水構造)を容易に、早期に構築することができる。 As a result, without using a shield machine, it is possible to easily and quickly construct a watertight (water stop structure) by a segment in a digging hole.
さらに、エレクター本体6を、内筒2および外筒41−43からなる二重筒構造により支持するので、内筒2の搬送通路8を挿通させてインバート桟橋を設置することができ、切羽側で排出される掘削土を坑口側に容易に搬送することができる。
Furthermore, since the erector
また、自走式エレクター1は、グリッパージャッキ15とスライドジャッキ24との組合せにより自走するので、掘穴内にレールなどを敷設することなく、移動することができる。これは、大口径のトンネルを構築するに際して、エレクターが大型化、重量化する場合に、特に有利である。
Moreover, since the self-propelled
また、グリッパージャッキ15により、セグメント3の真円保持と、推進反力の確保との両方を行うことができる。
Further, the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various modifications and application examples can be considered.
例えば、外筒の数は、3つに限定されず、2つでも、或いは4つ以上でもよい。 For example, the number of outer cylinders is not limited to three, and may be two or four or more.
1 自走式エレクター
2 内筒
3 セグメント
5(24) スライド手段(スライドジャッキ)
6 エレクター本体
7 グリッパー手段
8 搬送通路
15 グリッパージャッキ
16 受座
41−43 外筒
DESCRIPTION OF
6
Claims (7)
上記セグメントを組み立てるためのエレクター本体と、そのエレクター本体を支持するための内筒と、その内筒の外周に前後方向に並べてスライド可能に嵌め合わされた複数の外筒と、各外筒の外周から既設セグメントまで外方に張り出して該既設セグメントを押圧し、かつ内方に縮退可能なグリッパー手段と、各外筒と上記内筒とを前後方向に相対移動、或いは固定するためのスライド手段と、上記内筒内に形成され該内筒を前後方向に挿通する搬送通路とを備えたことを特徴とする自走式エレクター。 In a self-propelled erector that self-propels in a burrow and assembles a segment in the burrow,
An erector main body for assembling the segments, an inner cylinder for supporting the erector main body, a plurality of outer cylinders slidably fitted in the front-rear direction on the outer periphery of the inner cylinder, and an outer periphery of each outer cylinder Gripper means projecting outward to the existing segment, pressing the existing segment, and retracting inward; slide means for relatively moving or fixing each outer cylinder and the inner cylinder in the front-rear direction; A self-propelled erector comprising a conveyance passage formed in the inner cylinder and inserted through the inner cylinder in the front-rear direction.
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