JP4996075B2 - エレクタ装置、及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルの拡幅部施工用に用いられる押出セグメントの把持に対応したエレクタ装置に関する。

シールドトンネルの分合流部や非常駐車帯や地下鉄駅等の拡幅部の施工において、一部のセグメントに押出セグメントを用い、その押出セグメントをトンネル外方に押し出して拡幅部を構築する拡幅工法がある（例えば特許文献１参照）。

また、シールド機に備えられるエレクタ装置において、セグメント把持部を、前後方向軸及び上下方向軸の各軸回りに回転動作させ、さらに、左右方向軸の軸回りに動作させるようにしたものがある（例えば特許文献２、３参照）。その左右方向軸回りの回転はピッチングジャッキによる揺動動作である。
特開２００４−２７７１１号公報 特開２００３−３３６４９９号公報 特開２００４−３３９８０２号公報

押出セグメントを用いる場合、一般セグメントよりトンネル径方向の寸法が大きいことから、エレクタ装置は、押出セグメントを把持する際に、一般セグメントの把持に比べてセグメント把持部のトンネル径方向の動作量を大きくする必要がある。
このように、押出セグメントに対応してセグメント把持部のトンネル径方向の動作量を大きくすると、セグメント組立効率が下がってしまう。

本発明の課題は、セグメント把持部のトンネル径方向の動作量を変更せずに、押出セグメントを把持できるエレクタ装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
トンネル長手方向に沿って移動可能でトンネル周方向に沿って旋回可能な旋回部材と、
この旋回部材に対しトンネル周方向の一箇所において、トンネル径方向に沿って伸縮動作可能に組み付けられるジャッキと、
このジャッキのトンネル径方向に沿って伸縮動作するベース部材と、
このベース部材にトンネル長手方向に沿って設けられるガイド軸と、
このガイド軸に腕部材の一端側で移動可能に組み付けられる腕部材と、
この腕部材の他端側にトンネル周方向に沿って設けられる支軸と、
この支軸に回動可能に組み付けられるセグメント把持部材と、を備えるエレクタ装置を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のエレクタ装置の使用方法であって、
前記旋回部材に前記ジャッキ、ベース部材及びガイド軸を介して組み付けた前記腕部材に対し前記セグメント把持部材をトンネル径方向からトンネル長手方向に向けて９０度回動させることにより、一般セグメントよりトンネル径方向の寸法が大きい押出セグメントをトンネル長手方向に向いた前面で把持することを特徴とする。

本発明によれば、トンネル径方向に沿って移動可能に旋回部材に組み付けた腕部材に対しセグメント把持部材をトンネル径方向からトンネル長手方向に向けて９０度回動させることにより、一般セグメントよりトンネル径方向の寸法が大きい押出セグメントをトンネル長手方向に向いた前面で把持できる。このため、押出セグメントを把持する際に、一般セグメントの把持に比べてセグメント把持部のトンネル径方向の動作量を大きくする必要がなく、従って、セグメント組立効率の低下を解消できるといった利点が得られる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本発明を適用したシールド機は、図１に示すように、スキンプレート１、隔壁２、前面カッタ３、駆動モータ４、コピーカッタ５、チャンバ６、排泥スクリューコンベア７、シールドジャッキ８、テールシール９、部分拡幅カッタ１１、駆動モータ１２、突出格納動作ジャッキ１３、格納ケース１４、フレーム１５、後方作業台１６、エレクタ装置２０、セグメント形状保持装置３０等を備える。

エレクタ装置２０は、シールド機内のシールドジャッキ８後部のフレーム１５に対し、図２にも示すように、周方向に多数の支持ローラー２１を介してシールド軸心回りに旋回可能な旋回リング２２に組み付けられている。
なお、旋回リング２２の後方に離間して円筒コラム２３が配置されており、この円筒コラム２３は、後方作業台１６の支持、排泥スクリューコンベア７、図示しない排泥管及び送泥管等の配管・配線スペース、通路となっている。

そして、旋回リング２２の後面には、その周方向の一箇所にトンネル径方向動作部材である伸縮ジャッキ２４を組み付けている。この伸縮ジャッキ２４において、旋回リング２２の接線方向と平行する方向に沿って伸縮動作するベース部材２５には、トンネル軸方向と平行する２本のガイド軸２６が備えられており、これら２本のガイド軸２６に腕部材２７をガイド動作可能に組み付けている。
この腕部材２７には、トンネル周方向（トンネル接線方向と平行する方向）に沿った１本の支軸２８が備えられており、この支軸２８にセグメント把持部材２９を回動可能に組み付けている。

このセグメント把持部材２９は、そのセグメント把持具２９ａを備える面が、図２に示したように、一般セグメントＳの把持に対応してトンネル径方向に向けた位置を基準に、図１に示したように、押出セグメントＳ１の把持に対応してトンネル長手方向の後方（坑口側）に向けた９０度の位置との間を回動する。
なお、図示では省略したが、旋回リング２２を旋回動作させる駆動源、ベース部材２５のガイド軸２６に沿って腕部材２７をスライド動作させる駆動源と、腕部材２７の支軸２８回りにセグメント把持部材２９を９０度回動動作させる駆動源が備えられている。

エレクタ装置２０の後方のセグメント形状保持装置３０は、後方作業台１６に備えられたフレーム枠３１に対し、図３にも示すように、トンネル長手方向から見てＸ型をなす斜め上下及び左右方向に向いた４組の伸縮ジャッキ３２及びセグメント押圧部材３３を備えた構成である。従って、上下に押出セグメントＳ１が出っ張り部となるセグメントリングに対して、上下の押出セグメントＳ１を避けた効果的な形状保持が行える。
そして、セグメント形状保持装置３０のＸ型配置による斜め上下の伸縮ジャッキ３２及びセグメント押圧部材３３間のトンネル一側方空間が、図示のように、セグメント搬入経路とされる。従って、上下に押出セグメントＳ１が出っ張り部となるセグメントリングにおいて、上下の押出セグメントＳ１を避け、その側方空間を利用したセグメント搬入が行える。
さらに、後方作業台１６の後方には、図示しないが、上下の押出セグメントＳ１を外側にそれぞれ押し込む上下のセグメント押込装置が備えられている。

次に、以上のシールド機によるトンネルの合流部・分流部構築手順を説明する。
まず、通常は前面カッタ３によりトンネルを掘進していくとともに、後側のエレクタ装置２０により旋回リング２２の旋回動作させつつ一般セグメントＳを組み立ててセグメントリングを覆工していく。

図４はエレクタ装置２０による一般セグメントＳの組立を説明するもので、図示例では、側方空間を利用して搬入されたトンネル径方向に４個一組の一般セグメントＳの内周面に形成される図示しない係合溝に、セグメント把持部材２９のセグメント把持具２９ａを係合してから、伸縮ジャッキ２４を伸張させて一般セグメントＳを組み立てる。
その後、セグメント把持組立に対応してエレクタ装置２０を図示反時計回りの一定方向に旋回動作させる。

そして、合流部・分流部を施工する開始時点に達すると、前面カッタ４による掘進を継続するとともに、ジャッキ１３を伸張動作させて、スキンプレート１前部の部分拡幅カッタ１１を上下に同期して斜め前方に突出動作させて地山に張出すとともに、駆動モータ１２の駆動で回転駆動される部分拡幅カッタ１１により上下の部分拡幅部掘削を開始する。この部分拡幅カッタ１１による上下の部分拡幅部掘削施工に対応する区間において、エレクタ装置２０により一般セグメントＳ及び上下の押出セグメントＳ１を組み立ててセグメントリングを覆工していく。

図５はエレクタ装置２０による下部の押出セグメントＳ１の組立を説明するもので、これに先立ち、腕部材２７を、図１に示すように、ベース部材２５の２本のガイド軸２６に沿ってトンネル長手方向の前方（切羽側）に移動させる。
そして、セグメント把持部材２９を支軸２８回りにトンネル長手方向の後方（坑口側）に向けて図１で反時計回りに９０度回動動作させて、セグメント把持具２９ａを後方（坑口側）に向けておく。
次いで、図５の例では、３個の一般セグメントＳとともに一組をなす押出セグメントＳ１の前面をセグメント把持部材２９で把持する。すなわち、押出セグメントＳ１の前面の外周寄り部分に形成される図示しない係合溝にセグメント把持具２９ａを係合してから、伸縮ジャッキ２４を伸張させて一般セグメントＳとともに押出セグメントＳ１を組み立てる。

図６はエレクタ装置２０による次の一般セグメントＳの組立等を説明するもので、これに先立ち、腕部材２７を、図１に仮想線で示すように、ベース部材２５の２本のガイド軸２６に沿ってトンネル長手方向の後方（坑口側）に移動させる。
そして、セグメント把持部材２９を支軸２８回りに図示反時計回りに９０度回動動作させて、セグメント把持具２９ａをトンネル径方向の外方に向けておく。
次いで、図６に示すように、４個一組の一般セグメントＳの内周面に形成される係合溝に、セグメント把持部材２９のセグメント把持具２９ａを係合してから、伸縮ジャッキ２４を伸張させて一般セグメントＳを組み立てる。
その後、下部の押出セグメントＳ１と同様にして、セグメント把持部材２９により上部の押出セグメントＳ１を把持して組み立てる。

図７はエレクタ装置２０によるキーセグメントＳ２の組立を説明するもので、上部の押出セグメントＳ１の組立後、一般セグメントＳと同様にして、セグメント把持部材２９により上部のキーセグメントＳ２を組み立てる。これにより、一つのセグメントリングが組み立てられる。

続いて、後方作業台１６において、シールド機が進行するに伴いシールドテール（シール）９から放出された（地山に残置された）時点で、セグメント形状保持装置３０のＸ型配置による斜め上下の伸縮ジャッキ３２を伸張動作させてセグメント押圧部材３３により一般セグメントＳを押圧する。また、図示しないセグメント押込装置により上下の押出セグメントＳ１を掘削部分拡幅部に押し込んでいく。
以上の部分拡幅部掘削を伴う掘進及び覆工は所定区間、すなわち、合流部・分流部の設計長に到達するまで継続して行われる。

そして、合流部・分流部の設計長に到達した時点で、部分拡幅カッタ１１をジャッキ１３の収縮動作によりスキンプレート１内に格納して、通常の掘進を行うとともに、一般セグメントＳ１だけを組立ててセグメントリングを覆工していく。
以上の部分拡幅部掘削を伴う掘進及び覆工は、同様構成で例えばサイズが大小異なるシールド機を用いて、本線トンネルの隣にランプトンネルを並べて施工する。
その後、覆工が完了した拡幅区間において、上下の地山に対する薬液注入工、上下の押出セグメント間の長尺鋼管フォアパイリングによるアーチ状の支保工、その上下の支保工間の地山掘削、押出セグメント間にわたる鋼殻設置、その鋼殻内へのコンクリート打設工の後、セグメントリング間の互いに隣接するセグメントを撤去して、本線トンネルとランプトンネルを横方向に連続させる。
こうしてシールドトンネルの合流部・分流部の施工を終える。

以上のとおり、エレクタ装置２０によれば、押出セグメントＳ１の場合には、腕部材２７に対しセグメント把持部材２９を支軸２８回りにトンネル長手方向の後方（坑口側）に向けて図１で反時計回りに９０度回動動作させて、その後方（坑口側）に向けたセグメント把持具２９ａにより、押出セグメントＳ１をトンネル長手方向に向いた前面で把持できる。
従って、押出セグメントＳ１を把持する際に、一般セグメントＳの把持に比べてセグメント把持部のトンネル径方向の動作量を大きくする必要がなく、これにより、セグメント組立効率の低下を解消できるものとなる。

また、旋回リング２２後面の周方向一箇所に組み付けられた伸縮ジャッキ２４に腕部材２７を片持ち式に備えたことにより、押出セグメントＳ１に近接する一般セグメントＳの組立時に出っ張り部である押出セグメントＳ１の影響を受けないといった利点がある。
そして、エレクタ装置２０に供給されたセグメントピースの組立所定位置までの旋回は、伸縮ジャッキ２４側が腕部材２７側より先行する一定方向（坑口側から見た縦断正面で反時計廻り）と定めたことにより、特に下部にある出っ張り部となる押出セグメントＳ１の影響を避けることができる利点もある。
また、セグメント把持部材２９を備える腕部材２７について、トンネルの手前（坑口側）と奥側（切羽側）に移動させるためのガイド軸２６を、伸縮ジャッキ２４のベース部材２５に配置したことにより、把持装置を包む装置のコンパクト化が図られている。

なお、以上の実施形態においては、分合流部施工用の上下に配置する押出セグメントとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、非常駐車帯や地下鉄駅等、他の拡幅部施工用の側方に配置する押出セグメントであっても良い。
また、エレクタ装置の構成部材及びその形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用したエレクタ装置の一実施形態の構成を示すもので、シールド機の縦断側面図である。 図１のエレクタ装置部分を示すもので、手前側（坑口側）から奥側（切羽側）を見た縦断正面図である。 図１の形状保持装置部分を示すもので、手前側（坑口側）から奥側（切羽側）を見た縦断正面図である。 図２のエレクタ装置による一般セグメント組立を説明する縦断正面図である。 図２のエレクタ装置による下部の押出セグメント組立を説明する縦断正面図である。 図２のエレクタ装置による次の一般セグメント組立等を説明する縦断正面図である。 図２のエレクタ装置による上部の押出セグメント組立後のキーセグメント組立を説明する縦断正面図である。

符号の説明

Ｓ 一般セグメント
Ｓ１ 押出セグメント
３ 前面カッタ
１１ 部分拡幅カッタ
２０ エレクタ装置
２１ 支持ローラー
２２ 旋回部材（旋回リング）
２３ 円筒コラム
２４ トンネル径方向動作部材（伸縮ジャッキ）
２５ ベース部材
２６ ガイド軸
２７ 腕部材
２８ 支軸
２９ セグメント把持部材
３０ セグメント形状保持装置

Claims (2)

1. トンネル長手方向に沿って移動可能でトンネル周方向に沿って旋回可能な旋回部材と、
   この旋回部材に対しトンネル周方向の一箇所において、トンネル径方向に沿って伸縮動作可能に組み付けられるジャッキと、
   このジャッキのトンネル径方向に沿って伸縮動作するベース部材と、
   このベース部材にトンネル長手方向に沿って設けられるガイド軸と、
   このガイド軸に腕部材の一端側で移動可能に組み付けられる腕部材と、
   この腕部材の他端側にトンネル周方向に沿って設けられる支軸と、
   この支軸に回動可能に組み付けられるセグメント把持部材と、を備えることを特徴とするエレクタ装置。
2. 請求項１に記載のエレクタ装置の使用方法であって、
   前記旋回部材に前記ジャッキ、ベース部材及びガイド軸を介して組み付けた前記腕部材に対し前記セグメント把持部材をトンネル径方向からトンネル長手方向に向けて９０度回動させることにより、一般セグメントよりトンネル径方向の寸法が大きい押出セグメントをトンネル長手方向に向いた前面で把持することを特徴とするエレクタ装置の使用方法。

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