JP6470012B2

JP6470012B2 - リフト式セグメント組立装置

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Publication number: JP6470012B2
Application number: JP2014221509A
Authority: JP
Inventors: 斎藤　篤; 篤斎藤; 和馬岩堀; 光輝美濃; 圭介芦澤; 順一松永; 藤本　大輔; 大輔藤本; 綾乃星野
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: JP2016089371A

Description

本発明は、非開削工法又は非開削切開き工法において、既設セグメントの解体撤去及び／又は新たなセグメントの組み立てに使用するリフト式セグメント組立装置に関する。

既設の複数のトンネルを非開削工法により接続したり、既設のトンネルを非開削切開き工法により拡幅したりする工事では、既設のトンネル坑内で既設の一部のセグメントが撤去され、そこから拡幅掘削された形状に合わせて新たなセグメントが組み立て設置される。この場合、天端付近のセグメントの上方には空間がなく、クレーンを使用することができず、また、天端付近のセグメントの撤去・組み立てを行うための専用の機械もないことから、チェーンブロックやジャッキなど小型の施工機械を使用して、主として人力施工で、セグメントピースの撤去、組み立てを行わなければならない。このため作業は非常に困難なものとなる。
このように限られた空間での作業に関する技術が、セグメント搬送台車に関するものではあるが、本願出願人の一名から、特許文献１により提案されている。

特開平１１−１９３６９９号公報

このようにこの種の工事では、天端付近のセグメントの撤去、組み立てをチェーンブロックやジャッキなど小型の施工機械を使用して行わなければならないため、次のような問題がある。
（１）セグメントの組み立てには緻密な精度が要求されるため、作業員に非常に熟練した技術が必要となる。
（２）手作業が多いために作業性が悪く、繰返し作業を行う上では非効率的であり、施工数量の多い場合は、非現実的な作業となる。
（３）施工中はセグメントピースの荷振れにより作業員が重量物のセグメントピースに挟まれたり激突したりする恐れがある。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、既設シールドトンネルの天端付近のセグメントの撤去作業を容易とし、非開削工法又は非開削切開き工法において天端付近のセグメントの組み立て作業を可能とするなど、トンネル坑内の既設セグメントの撤去及び／又は新たなセグメントの組み立てを熟練作業員でなくても容易にしかも確実かつ安全に行え、施工性、品質性及び安全性の大幅な向上を図ることのできるリフト式セグメント組立装置を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トンネル坑内の施工空間に設置され、トンネル天端付近のセグメントの撤去及び／又は組み立て設置に使用するリフト式セグメント組立装置であって、上部にトンネル軸方向に向けてガイドを有するテーブルと、前記テーブルを昇降する昇降装置とを有し、相互に上下に積み重ね可能な複数のリフトにより構成され、セグメントピースをトンネル坑内で上下に昇降するためのリフト機構と、上部にトンネル幅方向に向けてガイドを有し、下部に前記リフトのテーブルのガイドに係合可能なスライド部材又は一対のレール部材を有する架台が前記リフトのテーブル上に前記テーブルのガイドを介してトンネル軸方向に水平移動可能に配置されて構成され、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル軸方向に移動するためのトンネル軸方向移動機構と、下部に前記架台のガイドに係合可能な一対のレール部材又はスライド部材を有し、上部の一端側に所定の高さを有する低い支持部を有し、他端側に所定の高さを有する高い支持部を有するマウントが前記架台上に前記架台のガイドを介してトンネル幅方向に移動可能に配置されて構成され、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル幅方向に移動するためのトンネル幅方向移動機構と、前記マウント上の前記低い支持部上に搭載され、セグメントピースの長さ方向一端側の縦リブフランジを把持可能な一対の把持部材と、前記マウント上の前記高い支持部上に搭載され、セグメントピースの長さ方向他端側の縦リブフランジを把持可能な一対の把持部材とからなり、セグメントピースを所定の支持角度で支持するための把持装置とを備え、トンネル坑内の施工空間で、セグメントピースを前記把持装置上に把持固定し、上下方向、トンネル軸方向、及びトンネル幅方向に移動させることにより、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置決めを行う、ことを要旨とする。
また、このリフト式セグメント組立装置は、各部に次のような構成を備えることが好ましい。
（１）複数のリフトはそれぞれ、上部にトンネル軸方向に向けてガイドを有するテーブルと、昇降装置として前記テーブルを水平に支持し、上下方向に伸縮されるＸリンク機構、及び前記Ｘリンク機構を伸縮駆動するアクチュエータとからなり、前記ガイドは前記テーブルのトンネル幅方向両側にそれぞれ、断面略Ｌ字形に形成されて、前記テーブルの両側から立ち上げられる垂直部と、前記垂直部の上部から前記テーブル側に延びる水平部とを有する。
（２）各リフトは相互に汎用クレーンにより積み重ね可能に他の前記リフトをテーブル上に向けて降下案内するためのリフト積み重ねガイドを有する。
（３）各リフトは上下に積み重ねられた状態で相互に連通するピン挿通部を有し、上下に積み重ねられた各リフトは前記各ピン挿通部間にロックピンが通されて結合される。
（４）架台は、リフトのテーブル上に載置され、前記リフトのガイドに係合可能なスライド部材又はレール部材と、前記スライド部材上又はレール部材上に組み立てられる架台本体と、ガイドとして前記架台本体上のトンネル軸方向両側に配設されトンネル幅方向に向けて延びるレール状又はテーブル状のガイド部材及び前記レール状又はテーブル状のガイド部材の両側に取り付けられ、前記レール状又はテーブル状のガイド部材の両側に水平方向に延びるガイド溝を有するガイド部材とからなる。
（５）マウントは、架台のガイドに係合可能なレール部材又はスライド部材と、前記レール部材上又はスライド部材上の一端側に形成され、所定の高さを有する一対の低い支持部、及び他端側に形成され、所定の高さを有する一対の高い支持部とからなる。
（６）上記（５）において、レール部材上又はスライド部材上に一対の低い支持部に隣接して高さの異なる一対の低い支持部、一対の高い支持部に隣接して高さの異なる一対の高い支持部が併せて形成されてもよい。
（７）把持装置は、一対の把持部材がそれぞれ、マウント上に設けられるマウント側の一対の把持部材と、セグメントピースの縦リブフランジに取り付けられて、前記マウント側の各把持部材に把持されるセグメントピース側の一対の把持部材とにより構成され、前記マウント側の一対の把持部材はそれぞれ、前記マウントの支持部上に取り付け固定される固定ベースと、前記固定ベースの両端にそれぞれトンネル幅方向と略平行に並列に立ち上げられ、相互に連通するピン挿通部を有する挟持部材と、前記各ピン挿通部間に挿通される把持ピンとからなり、前記セグメントピース側の一対の把持部材はそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジの下面に対して交差して当接可能な平板状に形成され、縦リブフランジの縦リブを挟んで両側に突出する各部の上下面間にボルト挿通部、及び下面の略中央に前記マウント側の挟持部材間に挟持可能でかつ前記挟持部材間のピン挿通部に連通可能なピン挿通部を有する被挟持部材を有する把持ベースと、セグメントピースの縦リブフランジの縦リブを挟んで両側の各上面、及びセグメントピースの縦リブフランジの下面に交差して当接されて縦リブフランジの下面から両側に突出される前記把持ベースの各部の上面に当接可能な段付き形状の下面を有し、前記把持ベースの各ボルト挿通部に対向してボルト挿通部を有する一対の押え部材と、前記把持ベース及び前記各押え部材の各ボルト挿通部間に通し締結されるボルト、ナットとからなり、前記セグメントピース側の一対の把持部材はそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジに前記ボルト、ナットにより取り付けられ、前記マウント側の一対の把持部材と前記セグメントピース側の一対の把持部材は前記各挟持部材間に前記各被挟持部材が挟持され、前記各挟持部材及び前記各被挟持部材の前記各ピン挿通部間に前記把持ピンが通されて結合される。

本発明のリフト式セグメント組立装置によれば、トンネル坑内の施工空間で、撤去する又は新たに設置するセグメントピースを把持装置上に把持固定し、リフト機構により上下方向に、トンネル軸方向移動機構によりトンネル軸方向に、トンネル幅方向移動機構によりトンネル幅方向に移動させることにより、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置決めを行うようにしたので、この装置を用いることで、既設シールドトンネルの天端付近のセグメントの撤去作業を容易とし、非開削工法又は非開削切開き工法において天端付近のセグメントの組み立て作業を可能とするなど、トンネル坑内の既設セグメントの撤去及び／又は新たなセグメントの組み立てを熟練作業員でなくても容易にしかも確実かつ安全に行え、施工性、品質性及び安全性の大幅な向上を図ることができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の一実施の形態におけるリフト式セグメント組立装置の構成を示す図（（ａ）は正面図（ｂ）は側面図（ｃ）は把持装置の特にセグメントピース側の把持部材の正面図）同装置の把持装置の特にセグメントピース側の把持部材をセグメントに取り付けた状態を示す図同装置によるセグメントピースの把持固定状態（把持装置のマウント側の把持部材とセグメント側の把持部材の結合状態）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ１）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ２）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ３）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ４）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ５）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ６）を示す図同装置による既設セグメントの撤去手順（ステップ７）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ１）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ２）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ３）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ４）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ５）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ６）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ７）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ８）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ９）を示す図同装置による切開きセグメントの設置手順（ステップ１０）を示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１にリフト式セグメント組立装置の構成を示している。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、リフト式セグメント組立装置Ｍ（以下、単にセグメント組立装置Ｍという。）は、トンネル坑内の施工空間に設置され、トンネル天端付近のセグメントの解体撤去及び／又は組み立て設置に使用するもので、セグメントピースをトンネル坑内で上下に昇降するためのリフト機構１と、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル軸方向に移動するためのトンネル軸方向移動機構２と、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル幅方向に移動するためのトンネル幅方向移動機構３と、セグメントピースを把持し、所定の支持角度で支持するための把持装置４とを備えて構成される。

リフト機構１は、複数の小型のリフト１０により構成される。これらのリフト１０はそれぞれ、上部にトンネル軸方向に向けてガイド１１を有するテーブル１２と、テーブル１２を昇降する昇降装置１３とを有し、相互に上下に積み重ね可能に構成される。
この場合、各リフト１０は、複数のＨ鋼により略矩形状に組まれてなるベース１４と、上部にトンネル軸方向に向けてガイド１１を有する複数のＨ鋼及び鋼板により略矩形状に組まれてなるテーブル１２と、昇降装置１３として、ベース１４上に設置され、テーブル１２を水平に支持し、上下方向に伸縮可能な一対の平行な鋼材からなる内リンク１３１と一対の平行な鋼材からなる外リンク１３２とを略Ｘ字状に軸支してなるＸリンク機構１３Ｘ、及びＸリンク機構１３Ｘを伸縮駆動するアクチュエータとして採用する油圧シリンダ１３３とからなり、一対の内リンク１３１の下端はそれぞれ、ベース１４の一端にピン１４１を介して連結され、これら内リンク１３１の上端はそれぞれローラ１４０が軸支され、これらのローラ１４０がテーブル１２の下面に接触されてテーブル１２の前後方向にスライド可能になっていて、一対の外リンク１３２の上端はそれぞれ、テーブル１２の一端にピン１２１を介して連結され、これら外リンク１３２の下端はそれぞれローラ１２０が軸支され、これらのローラ１２０がベース１４上に接触されてベース１４の前後方向にスライド可能になっている。ガイド１１はテーブル１２のトンネル幅方向両側に対応する両側にそれぞれ、鋼材により断面略Ｌ字形に形成されて、テーブル１２の両側から立ち上げられる垂直部１１１と、垂直部１１１の上部からテーブル１２側に延びる水平部１１２とを有し、テーブル１２両側の各垂直部１１１及び各水平部１１２とテーブル１２上面との間にガイド溝が形成される。なお、各水平部１１２の両端にはストッパーとして各水平部１１２からテーブル１２にロックピン１１３が通される。
また、各リフト１０は相互に汎用クレーンにより積み重ね可能に他のリフト１０をテーブル１２上に向けて降下案内するためのリフト積み重ねガイド１５が設けられる。この場合、リフト積み重ねガイド１５は一対のガイドプレート１５１からなり、各ガイドプレート１５１は細長い板状で、斜め上方に延びる上部ガイド面１５２と、垂直方向に延びる下部ガイド面１５３とを有する。これらのガイドプレート１５１はそれぞれ、上部ガイド面１５２がリフト１０のテーブル１２の外側に向けて斜めになるようにテーブル１２の前後両端に配置され、下部をテーブル１２の前後両端にボルトにより固定されて取り付けられる。このようにして汎用クレーンにより上側のリフト１０（１０Ｕ）を吊り上げて、下側のリフト１０（１０Ｄ）のテーブル１２の各ガイドプレート１５１（の上部ガイド面１５２、下部ガイド面１５３）を案内にして、下側のリフト１０（１０Ｄ）のテーブル１２上に積み重ねられる。
さらに、各リフト１０は上下に積み重ねられた状態で相互に連通するピン挿通部１６０を有し、上下に積み重ねられた各リフト１０は各ピン挿通部１６０間にロックピン１６１が通されて結合されるようになっている。この場合、テーブル１２及びベース１４の両側で相互に対応する複数個所にピン挿通部１６０が穿たれる。このようにして下側のリフト１０（１０Ｄ）のテーブル１２のピン挿通部１６０とこのリフト１０（１０Ｄ）のテーブル１２上の定位置に積み重ねられた上側のリフト１０（１０Ｕ）のベース１４のピン挿通部１６０が連通し、これらピン挿通部１６０間にロックピン１６１を通すことにより、下側のリフト１０（１０Ｄ）のテーブル１２上で上側のリフト１０（１０Ｕ）が水平方向の動きを規制されて、両リフト１０（１０Ｕ）、１０（１０Ｄ）が結合される。
リフト機構１はかかる構成を備えて、セグメントピースを垂直に押し上げ又は引き下ろす機構になっており、このリフト機構１で、セグメントピースを上げ下げし、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置合わせを行う。
また、このリフト機構１は複数のリフト１０に分割された構成になっていることで、トンネルの大きさ、形状に応じて、１台のリフト１０を単体で使用することができ、また、２段重ね、３段重ねにするなど複数台のリフト１０を上下に積み重ねて使用することができる。このように複数のリフト１０に分割した結果、リフト１台当たりの重量が例えば約２ｔ（トン）程度に軽量となり、トンネル坑内で使用する汎用クレーンでリフトの揚重作業を十分に行うことができる。

トンネル軸方向移動機構２は、上部にトンネル幅方向に向けてガイド２１を有し、下部にリフト１０のテーブル１２のガイド１１に係合可能なスライド部材２２を有する架台２０がリフト１０のテーブル１２上にテーブル１２のガイド１１を介してトンネル軸方向に水平移動可能に配置されて構成される。
この場合、架台２０は、リフト１０のテーブル１２上に載置され、リフト１０のガイド１１に係合可能な略矩形状をなす鋼板からなるスライド部材２２と、スライド部材２２上にリフト１２のガイド１１の各水平部１１２の内側に沿って一対の門形に組み立てられる複数のＨ鋼からなる架台本体２３と、ガイド２１として架台本体２３上のトンネル軸方向両側に対応する両側にそれぞれ配設されトンネル幅方向に向けて延びるＨ鋼からなる一対のレール状のガイド部材２１１及び各レール状のガイド部材２１１の両側に所定の間隔で複数個所に取り付けられ、各レール状のガイド部材２１１の両側に水平方向に延びるガイド溝２１２を有する鋼板からなる複数の平板状のガイド部材２１３とからなり、このようにして架台２０はスライド部材２２がリフト１０のテーブル１２上でテーブル１２のガイド１１の案内によりトンネル軸方向に水平にスライドして（滑らせて）移動するようになっている。また、この場合、架台２０の両側適宜の位置にフック２４が固着され、このフック２４に例えばチェーンブロックを連結して、チェーンブロックを使って、鋼殻（既設又は新設のセグメント）から反力を取ることで、架台２０をリフト１０のテーブル１２上で引張り、滑らせるようにしてある。
なお、架台２０下部のスライド部材２２は鋼板からなる一対のレール部材に代えることができ、架台２０上部のガイド２１を構成する一対のレール部材２１１は鋼板からなるテーブル部材に代えることができる。
トンネル軸方向移動機構２はかかる構成を備えて、セグメントピースをトンネル軸方向に水平移動する機構になっており、このトンネル軸方向移動機構２で、セグメントピースをトンネル軸方向に水平に取り付ける所謂軸挿入、及びセグメントピースを撤去又は設置する際のトンネル軸方向の微細な位置合わせを行う。

トンネル幅方向移動機構３は、下部に架台２０のガイド２１に係合可能な一対のレール部材３１を有し、上部の一端側に所定の高さを有する低い一対の支持部３２を有し、他端側に所定の高さを有する高い一対の支持部３３を有するマウント３０が架台２０上に架台２０のガイド２１を介してトンネル幅方向に移動可能に配置されて構成される。
この場合、マウント３０は、架台２０のガイド２１に係合可能なＨ鋼からなる一対のレール部材３１と、これらのレール部材３１の一端側にＨ鋼により形成され、所定の高さを有する一対の低い支持部３２、及び他端側にＨ鋼により形成され、所定の高さを有する一対の高い支持部３３とからなり、このようにしてマウント３０は一対のレール部材３１が架台２０の一対のレール状のガイド部材２１１上で複数の平板状のガイド部材２１３の案内によりトンネル幅方向に水平にスライドして（滑らせて）移動するようになっている。この場合も、チェーンブロックを使い、鋼殻（既設又は新設のセグメント）から反力を取ることで、マウント３０を架台２０上でスライドさせるようにしてある。
また、この場合、一対のレール３１上に一対の低い支持部３２に隣接して高さの異なる一対の低い支持部が、一対の高い支持部３３に隣接して高さの異なる一対の高い支持部が併せて形成されてもよい。
なお、マウント３０下部の一対のレール部材３１は鋼板からなるスライド部材に代えることができる。
トンネル幅方向移動機構３はかかる構成を備えて、セグメントピースをトンネル幅方向に水平移動する機構になっており、このトンネル幅方向移動機構３で、セグメントピースをトンネル半径方向に取り付ける半径挿入、及びセグメントピースを撤去又は設置する際の微細な位置合わせを行う。

把持装置４は、マウント３０上の低い支持部３２上に搭載され、セグメントピースの長さ方向一端側の縦リブフランジを把持可能な一対の把持部材４１と、マウント３０上の高い支持部３３上に搭載され、セグメントピースの長さ方向他端側を把持可能な一対の把持部材４１とからなる。
この場合、把持装置４は、一対の把持部材４１がそれぞれ、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、マウント３０上に設けられるマウント側の一対の把持部材４１Ａと、図１（ｃ）に示すように、セグメントピースの縦リブフランジＦに取り付けられて、マウント側の各把持部材４１Ａに把持されるセグメントピース側の一対の被把持部材４１Ｂとにより構成される。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、マウント側の一対の把持部材４１Ａはそれぞれ、マウント３０の支持部３２，３３上に取り付け固定されるＨ鋼からなる固定ベース４１１と、固定ベース４１１の両端にそれぞれトンネル幅方向と略平行に並列にクレビス形状に立ち上げられ、相互に連通するピン挿通部４１２を有する鋼材からなる挟持部材４１３と、挟持部材４１３の各ピン挿通部４１２間に挿通される把持ピン４１４とからなる。図１（ｃ）に示すように、セグメントピース側の一対の把持部材４１Ｂはそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジＦの下面に対して交差して当接可能な平板状に形成され、縦リブフランジＦの縦リブを挟んで両側に突出する各部の上下面間に穿たれるボルト挿通部４１６、及び下面の略中央にマウント側の把持部材４１Ａの挟持部材４１３間に挟持可能でかつ挟持部材４１３の各ピン挿通部４１２間に連通可能なピン挿通部４１７を有するクレビス形状の被挟持部材４１８を有する全体が鋼材からなる把持ベース４１５と、セグメントピースの縦リブフランジＦの縦リブを挟んで両側の各上面、及びセグメントピースの縦リブフランジＦの下面に交差して当接されて縦リブフランジＦの下面から両側に突出される把持ベース４１５の各部の上面に当接可能な段付き形状（縦リブフランジＦに当接する部分が縦リブフランジＦに沿って溝をなす形状）の下面を有し、把持ベース４１５の各ボルト挿通部４１６に対向してボルト挿通部４１９を有する鋼材からなる一対の押え部材４２０と、把持ベース４１５及び各押え部材４２０の各ボルト挿通部４１６、４１９間に通し締結されるボルト４２１、ナット４２２とからなる。このようにしてセグメントピース側の一対の把持部材４１Ｂはそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジＦにボルト４２１、ナット４２２により取り付けられ、マウント側の一対の把持部材４１Ａとセグメントピース側の一対の把持部材４１Ｂは把持部材４１Ａの挟持部材４１３間に把持部材４１Ｂの被挟持部材４１８が挟持され、挟持部材４１３及び被挟持部材４１８の各ピン挿通部４１２、４１７間に把持ピン４１４が通されて結合される。
また、この場合、一対のレール３１上に一対の低い支持部３２に隣接して高さの異なる一対の低い支持部が、一対の高い支持部３３に隣接して高さの異なる一対の高い支持部が併せて形成され、これらの支持部に把持装置４が同様に搭載されて、一対のレール３１上の一端側から他端側に向けて順に高さを所定の高さだけ高くした複数の把持装置４が配列されてもよく、このようにすることで、大きさ、形状の異なるセグメントを、セグメントの大きさ、形状に合わせて把持位置を変えて、把持することができる。

このようにセグメント組立装置Ｍは、セグメントピースを把持する把持装置４、セグメントピースを上下に移動するリフト機構１、セグメントピースをトンネル軸方向に水平移動するトンネル軸方向移動機構２、セグメントピースをトンネル幅方向に水平移動するトンネル幅方向移動機構３を備え、トンネル坑内の施工空間で、セグメントピースを把持装置４上に把持固定して、上下方向、トンネル軸方向、トンネル幅方向に移動させることにより、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置決めを行えるようにして、既設シールドトンネルの天端付近のセグメントの撤去作業や、非開削工法又は非開削切開き工法での天端付近のセグメントの上部に十分な空間がなくクレーンを使用できないような場合の天端付近のセグメントの組み立て作業に適用できるものとしている。

図４乃至図１０にこのセグメント組立装置Ｍによる既設セグメントの撤去手順を示している。なお、この既設セグメントの撤去作業は、トンネル坑内Ｔに設置された作業構台Ｒ上で行われる。また、この撤去作業ではセグメント組立装置Ｍの他、トンネル坑内Ｔの施工空間で使用可能な小型の施工機械である高所作業車、クローラクレーン、チェーンブロックなどが併せて使用される。
（ステップ１）天端以外の既設セグメントの撤去
まず、図４に示すように、トンネル天端以外の各セグメントＳを撤去する。この場合、トンネル天端以外の各セグメントＳは、セグメント組立装置Ｍによることなく、汎用クレーンで撤去できるので、このトンネル天端以外の各セグメントＳの撤去については詳しい説明を省略する。
（ステップ２）天端セグメントの撤去（把持装置の取り付け）
次に、図５に示すように、天端セグメントＳを撤去するため、撤去する天端セグメントＳに把持装置４（セグメントピース側の把持部材４１Ｂ）を取り付ける。この場合、作業員は高所作業車に乗って、撤去する天端セグメントＳ付近まで上がり、天端セグメントＳの一端側及び他端側所定の位置の縦リブフランジにそれぞれ把持装置４のセグメントピース側の一対の把持部材４１Ｂを取り付ける。この把持部材４１Ｂの取り付けでは、図２に示すように、天端セグメントＳの縦リブフランジＦにおいて、把持ベース４１５を縦リブフランジＦの下面に対して交差して当接させるとともに、一対の押え部材４２０をそれぞれ、段付き形状の下面を縦リブフランジＦの縦リブを挟んで両側の各上面、及び把持ベース４１５の縦リブフランジＦの下面から両側に突出される各部の上面に当接させて、把持ベース４１５と各押え部材４２０で縦リブフランジＦを上下から挟み込み、これら把持ベース４１５及び各押え部材４２０の各ボルト挿通部４１６、４１９間にボルト４２１を通しナット４２２を締結して固定する。
（ステップ３）天端セグメントの撤去（下側のリフトの設置）
次いで、図６に示すように、１台のリフト１０を下側のリフト１０Ｄとして、撤去する天端セグメントＳの下に設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンにより下側のリフト１０Ｄを吊り上げ、撤去する天端セグメントＳの下に降下して設置する。
（ステップ４）天端セグメントの撤去（上側のリフトの設置）
続いて、図７に示すように、上側のリフト１０Ｕとして１台のリフト１０上に架台２０、把持装置４搭載のマウント３０を載せてセグメント組立装置Ｍを組み立て、この上側のリフト１０Ｕを、撤去する天端セグメントＳの下の下側のリフト１０Ｄに積み重ね設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンによりこの上側のリフト１０Ｕを吊り上げ、撤去する天端セグメントＳの下に降下して、既に設置してある下側のリフト１０Ｄのテーブル１２上の定位置にテーブル１２前後の各リフト積み重ねガイド１５を案内にして積み重ね設置する（図１（ｂ）参照）。下側のリフト１０Ｄ上に上側のリフト１０Ｕを設置した後、下側のリフト１０Ｄのテーブル１２のピン挿通部１６０とこのリフト１０Ｄのテーブル１２上に積み重ねられた上側のリフト１０Ｕのベース１４のピン挿通部１６０との間にロックピン１６１を通して、下側のリフト１０Ｄ上での上側のリフト１０Ｕの水平方向の動き（ずれ）を規制して両リフト１０Ｄ、１０Ｕを結合する（図１（ｂ）参照）。
（ステップ５）天端セグメントの撤去（リフトの上昇とセグメントの把持）
次いで、図８に示すように、リフト１０を上昇させ、セグメント組立装置Ｍの把持装置４で天端セグメントＳを把持する。この場合、下側、上側の各リフト１０Ｄ、１０Ｕをそれぞれ伸長させて、マウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）をセグメントピース側の各把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）の両側に配置する。また、この場合、必要に応じて、トンネル軸方向移動機構２により、すなわち、上側のリフト１０Ｕのテーブル１２上で架台２０をトンネル軸方向に移動することにより、また、トンネル幅方向移動機構３により、すなわち、上側のリフト１０Ｕ上の架台２０上でマウント３０をトンネル幅方向に移動することにより、上側のリフト１０Ｕ上の把持装置４のマウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）を水平方向に移動して、マウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）とセグメントピース側の把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）との位置合わせを行い、マウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）でセグメントピース側の把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）を挟持する。そして、作業員は高所作業車に乗って、撤去する天端セグメントの付近まで上がり、図３に示すように、マウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）とセグメントピース側の把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）とを両者の各ピン挿通部４１２、４１７間に把持ピン４１４を通して結合（把持）する。
（ステップ６）天端セグメントの撤去（セグメントの取付ボルトの取り外しとリフトの降下）
続いて、図９に示すように、撤去する天端セグメントＳから取付ボルトを取り外し、リフト１０を降下させて、天端セグメントＳを撤去する。この場合、作業員は高所作業車上で、撤去する天端セグメントＳから取付ボルトを取り外す。そして、下側、上側の各リフト１０Ｄ、１０Ｕを収縮させて、天端セグメントＳを降下する。
（ステップ７）天端セグメントの撤去（セグメント組立装置からセグメントの取り外し）
そして、図１０に示すように、セグメント組立装置Ｍから天端セグメントＳを取り外す。この場合、作業員は、クローラクレーンにより天端セグメントＳを吊り上げて、セグメント組立装置Ｍから取り外し、クローラクレーンで所定の搬送先まで搬送する。
以上、ステップ１−７により、既存のセグメントの撤去作業を画一的に実施することができ、熟練作業員でなくても、施工性、品質性及び安全性を一定値以上に保つことができる。

図１１乃至図２０にこのセグメント組立装置Ｍによる切開きセグメントの設置手順を示している。なお、この切開きセグメントの設置作業は、既設のトンネル坑内Ｔで既設の一部のセグメントが撤去され、拡幅掘削後、その拡幅掘削された形状に合わせて新たなセグメント（切開きセグメント）Ｓを組み立て設置するもので、この設置作業はトンネル坑内Ｔに設置された作業構台Ｒ上から行われる。また、この設置作業ではセグメント組立装置Ｍの他、トンネル坑内Ｔの施工空間で使用可能な小型の施工機械である高所作業車、クローラクレーン、チェーンブロックなどが併せて使用される。
（ステップ１）肩部セグメントの設置（リフトの設置）
まず、図１１に示すように、肩部セグメントＳを肩部に設置するため、１台のリフト１０を肩部セグメントＳの設置位置の下に設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンなどを使って、肩部セグメントＳの設置位置の下の、既に設置してある拡幅セグメントと既設構台Ｒの覆工板との間に山留材と敷鉄板でリフト用の架台Ｒ１を設置して、この上にクローラクレーンでリフト１０を設置する。
（ステップ２）肩部セグメントの設置（セグメント組立装置の組み立てとセグメントの設置）
続いて、図１２に示すように、リフト１０上に架台２０、把持装置４を搭載したマウント３０を載せて、セグメント組立装置Ｍを組み立て、このセグメント組立装置Ｍに肩部セグメントＳを設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンを使って、リフト１０上に架台３０、把持装置４を搭載したマウント３０を組み立て、把持装置４に肩部セグメントＳを把持する。肩部セグメントＳを把持装置４に把持するには、図２に示すように、肩部セグメントＳの一端側及び他端側所定の位置の縦リブフランジＦにそれぞれ把持装置４のセグメントピース側の把持部材４１Ｂを取り付ける。この把持部材４１Ｂの取り付けでは、既述のとおり、肩部セグメントＳの縦リブフランジＦにおいて、把持ベース４１４を縦リブフランジＦの下面に対して交差して当接させるとともに、一対の押え部材４２０をそれぞれ、段付き形状の下面を縦リブフランジＦの縦リブを挟んで両側の各上面、及び把持ベース４１５の縦リブフランジＦの下面から両側に突出される各部の上面に当接させて、把持ベース４１５と各押え部材４２０で縦リブフランジＦを上下から挟み込み、これら把持ベース４１５及び各押え部材４２０の各ボルト挿通部４１６、４１９間にボルト４２１を通しナット４２２を締結して固定する。なお、このような把持部材４１Ｂの縦リブフランジＦへの取り付けにより、製品としてのセグメントＳを損傷させることがない。そして肩部セグメントＳをクローラクレーンで吊り上げ、セグメントピース側の把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）とセグメント組立装置Ｍのマウント側の把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）を位置合わせし、図３に示すように、把持部材４１Ｂ（各被挟持部材４１８）を把持部材４１Ａ（各挟持部材４１３）に挟持して、両者の各ピン挿通部４１２、４１７間に把持ピン４１４を通して結合（把持）する。
（ステップ３）肩部セグメントの設置（リフトの上昇）
次いで、図１３に示すように、リフト１０により、把持装置４上の肩部セグメントＳを上昇させる。この場合、作業員は、リフト１０を伸長させ、把持装置４上の肩部セグメントＳを所定の設置高さ以上の高さまで上昇させる。
（ステップ４）肩部セグメントの設置（水平移動）
次いで、図１４に示すように、トンネル幅方向移動機構３により、肩部セグメントＳを設置位置に向けて水平移動する。この場合、作業員は、架台２０上で把持装置４のマウント３０をトンネル幅方向に水平移動して、把持装置４上の肩部セグメントＳを接続先のセグメントＳの上に移動する。
（ステップ５）肩部セグメントの設置（リフトの降下とセグメントの取付ボルト締結）
次いで、図１５に示すように、リフト１０により、肩部セグメントＳを降下させ、必要により、トンネル幅方向移動機構３で、肩部セグメントＳを設置位置に向けて水平移動する。この場合、作業員は、リフト１０を収縮させ、把持装置４上の肩部セグメントＳを所定の設置高さまで降下し、必要に応じて、架台２０上で把持装置４のマウント３０をトンネル幅方向に水平移動して、把持装置４上の肩部セグメントＳと接続先のセグメントＳとの間の取付ボルト位置を合わせた後、取付ボルトの締結により両者を接続する。
（ステップ６）天端セグメントの設置（下側のリフトの設置）
次いで、図１６に示すように、天端セグメントＳを天端に設置するため、１台のリフト１０を天端セグメントＳの設置位置の下に設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンなどを使って、１台のリフト１０を下側のリフト１０Ｄとして、天端セグメントＳの設置位置の下の既設構台Ｒの覆工板上に設置する。
（ステップ７）天端セグメントの設置（セグメント組立装置の組み立てと下側のリフトへの設置）
続いて、図１７に示すように、上側のリフト１０Ｕとする１台のリフト１０上に架台２０、把持装置４搭載のマウント３０を載せてセグメント組立装置Ｍを組み立て、この上側のリフト１０Ｕを下側のリフト１０Ｄ上に積み重ね設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンを使って、上側のリフト１０Ｕ上に架台２０、把持装置４を搭載したマウント３０を組み立て、クローラクレーンによりこの上側のリフト１０Ｕを吊り上げ、下側のリフト１０Ｄのテーブル１２上の定位置にテーブル１２前後の各リフト積み重ねガイド１５を案内にして積み重ね設置する。下側のリフト１０Ｄ上に上側のリフト１０Ｕを設置した後、下側のリフト１０Ｄのテーブル１２のピン挿通部１６０とこのリフト１０Ｄのテーブル１２上に積み重ねられた上側のリフト１０Ｕのベース１４のピン挿通部１６０との間にロックピン１６１を通して、下側のリフト１０Ｄ上での上側のリフト１０Ｕの水平方向の動き（ずれ）を規制して両リフト１０Ｄ、１０Ｕを結合する。
（ステップ８）天端セグメントの設置（セグメントの設置）
次いで、図１８に示すように、セグメント組立装置Ｍの把持装置４上に天端セグメントＳを設置する。この場合、作業員は、クローラクレーンを使って、把持装置４に天端セグメントＳを把持する。この天端セグメントＳを把持装置４に把持する手順は肩部セグメントの場合と同様である（図２、図３参照）
（ステップ９）天端セグメントの設置（リフトの上昇）
次いで、図１９に示すように、各リフト１０により、把持装置４上の天端セグメントＳを上昇させる。この場合、作業員は、各リフト１０を伸長させ、把持装置４上の天端セグメントＳを所定の設置高さまで上昇させる。
（ステップ１０）天端セグメントの設置（水平移動）
そして、図２０に示すように、トンネル軸方向移動機構２により、天端セグメントＳを設置位置に向けて水平移動する。この場合、作業員は、チェーンブロックを使って、隣接鋼殻より反力を得ることで、上側のリフト１０Ｕのテーブル１２上で架台２０をトンネル軸方向に引き寄せ、把持装置４上の天端セグメントＳを接続先のセグメントＳ間に軸挿入し、取付ボルトにより接続する。
以上、ステップ１−１０により、新たなセグメントＳの設置作業を画一的に実施することができ、熟練作業員でなくても、施工性、品質性及び安全性を一定値以上に保つことができる。

以上説明したように、このセグメント組立装置Ｍは、セグメントピースを把持する把持装置４、セグメントピースを上下に移動するリフト機構１、セグメントピースをトンネル軸方向に水平移動するトンネル軸方向移動機構２、セグメントピースをトンネル幅方向に水平移動するトンネル幅方向移動機構３を備え、トンネル坑内の施工空間で、セグメントピースを把持装置４上に把持して、上下方向、トンネル軸方向、トンネル幅方向に移動させることにより、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置決めを行うようにしたので、この装置Ｍを用いることで、既設シールドトンネルの天端付近のセグメントの撤去作業を行うことができ、非開削工法又は非開削切開き工法での天端付近のセグメントの上部に十分な空間がなくクレーンを使用できないような場合の天端付近のセグメントの組み立て作業を行うことができる。そして、この既設セグメントの撤去作業や新たなセグメントの組み立て作業は既述のとおり画一的に行うことができるので、これらの作業を熟練作業員でなくても容易にしかも確実かつ安全に行え、作業性、安全性を大幅に改善することができ、また、セグメントの組み立て作業では、セグメントを所定の設置位置まで移動できることから目違い、目開きを少なくして施工することができ、品質性の面でも大幅な向上を図ることができる。

Ｔトンネル坑内
Ｒ作業構台
Ｒ１リフト用の架台
Ｓセグメント（セグメントピース）
Ｆ縦リブフランジ
Ｍリフト式セグメント組立装置
１リフト機構
１０リフト
１１ガイド
１１１垂直部
１１２水平部
１１３ロックピン（ストッパー）
１２テーブル
１２０ローラ
１２１ピン
１３昇降装置
１３１内リンク
１３２外リンク
１３ＸＸリンク機構
１３３アクチュエータ（油圧シリンダ）
１４ベース
１４０ローラ
１４１ピン
１５リフト積み重ねガイド
１５１ガイドプレート
１５２上部ガイド面
１５３下部ガイド面
１６０ピン挿通部
１６１ロックピン
２トンネル軸方向移動機構
２０架台
２１ガイド
２１１レール状のガイド部材
２１２ガイド溝
２１３平板状のガイド部材
２２スライド部材
２３架台本体
２４フック
３トンネル幅方向移動機構
３０マウント
３１レール部材
３２低い支持部
３３高い支持部
４把持装置
４１把持部材
４１Ａマウント側の把持部材
４１１固定ベース
４１２ピン挿通部
４１３挟持部材
４１４把持ピン
４１５把持ベース
４１６ボルト挿通部
４１Ｂセグメントピース側の把持部材
４１７ピン挿通部
４１８被挟持部材
４１９ボルト挿通部
４２０押え部材
４２１ボルト
４２２ナット

Claims

トンネル坑内の施工空間に設置され、トンネル天端付近のセグメントの撤去及び／又は組み立て設置に使用するリフト式セグメント組立装置であって、
上部にトンネル軸方向に向けてガイドを有するテーブルと、前記テーブルを昇降する昇降装置とを有し、相互に上下に積み重ね可能な複数のリフトにより構成され、セグメントピースをトンネル坑内で上下に昇降するためのリフト機構と、
上部にトンネル幅方向に向けてガイドを有し、下部に前記リフトのテーブルのガイドに係合可能なスライド部材又は一対のレール部材を有する架台が前記リフトのテーブル上に前記テーブルのガイドを介してトンネル軸方向に水平移動可能に配置されて構成され、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル軸方向に移動するためのトンネル軸方向移動機構と、
下部に前記架台のガイドに係合可能な一対のレール部材又はスライド部材を有し、上部の一端側に所定の高さを有する低い支持部を有し、他端側に所定の高さを有する高い支持部を有するマウントが前記架台上に前記架台のガイドを介してトンネル幅方向に移動可能に配置されて構成され、セグメントピースをトンネル坑内でトンネル幅方向に移動するためのトンネル幅方向移動機構と、
前記マウント上の前記低い支持部上に搭載され、セグメントピースの長さ方向一端側の縦リブフランジを把持可能な一対の把持部材と、前記マウント上の前記高い支持部上に搭載され、セグメントピースの長さ方向他端側の縦リブフランジを把持可能な一対の把持部材とからなり、セグメントピースを所定の支持角度で支持するための把持装置と、
を備え、
トンネル坑内の施工空間で、セグメントピースを前記把持装置上に把持固定し、上下方向、トンネル軸方向、及びトンネル幅方向に移動させることにより、セグメントピースの取り付け、取り外し及び位置決めを行う、
ことを特徴とするリフト式セグメント組立装置。
複数のリフトはそれぞれ、上部にトンネル軸方向に向けてガイドを有するテーブルと、昇降装置として前記テーブルを水平に支持し、上下方向に伸縮されるＸリンク機構、及び前記Ｘリンク機構を伸縮駆動するアクチュエータとからなり、前記ガイドは前記テーブルのトンネル幅方向両側にそれぞれ、断面略Ｌ字形に形成されて、前記テーブルの両側から立ち上げられる垂直部と、前記垂直部の上部から前記テーブル側に延びる水平部とを有する請求項１に記載のリフト式セグメント組立装置。
各リフトは相互に汎用クレーンにより積み重ね可能に他の前記リフトをテーブル上に向けて降下案内するためのリフト積み重ねガイドを有する請求項１又は２に記載のリフト式セグメント組立装置。
各リフトは上下に積み重ねられた状態で相互に連通するピン挿通部を有し、上下に積み重ねられた各リフトは前記各ピン挿通部間にロックピンが通されて結合される請求項１乃至３のいずれかに記載のリフト式セグメント組立装置。
架台は、リフトのテーブル上に載置され、前記リフトのガイドに係合可能なスライド部材又はレール部材と、前記スライド部材上又はレール部材上に組み立てられる架台本体と、ガイドとして前記架台本体上のトンネル軸方向両側に配設されトンネル幅方向に向けて延びるレール状又はテーブル状のガイド部材及び前記レール状又はテーブル状のガイド部材の両側に取り付けられ、前記レール状又はテーブル状のガイド部材の両側に水平方向に延びるガイド溝を有するガイド部材とからなる請求項１乃至４のいずれかに記載のリフト式セグメント組立装置。
マウントは、架台のガイドに係合可能なレール部材又はスライド部材と、前記レール部材上又はスライド部材上の一端側に形成され、所定の高さを有する一対の低い支持部、及び他端側に形成され、所定の高さを有する一対の高い支持部とからなる請求項１乃至５のいずれかに記載のリフト式セグメント組立装置。
マウントベース上に一対の低い支持部に隣接して高さの異なる一対の低い支持部、一対の高い支持部に隣接して高さの異なる一対の高い支持部が併せて形成される請求項６に記載のリフト式セグメント組立装置。
把持装置は、一対の把持部材がそれぞれ、マウント上に設けられるマウント側の一対の把持部材と、セグメントピースの縦リブフランジに取り付けられて、前記マウント側の各把持部材に把持されるセグメントピース側の一対の把持部材とにより構成され、前記マウント側の一対の把持部材はそれぞれ、前記マウントの支持部上に取り付け固定される固定ベースと、前記固定ベースの両端にそれぞれトンネル幅方向と略平行に並列に立ち上げられ、相互に連通するピン挿通部を有する挟持部材と、前記各ピン挿通部間に挿通される把持ピンとからなり、前記セグメントピース側の一対の把持部材はそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジの下面に対して交差して当接可能な平板状に形成され、縦リブフランジの縦リブを挟んで両側に突出する各部の上下面間にボルト挿通部、及び下面の略中央に前記マウント側の挟持部材間に挟持可能でかつ前記挟持部材間のピン挿通部に連通可能なピン挿通部を有する被挟持部材を有する把持ベースと、セグメントピースの縦リブフランジの縦リブを挟んで両側の各上面、及びセグメントピースの縦リブフランジの下面に交差して当接されて縦リブフランジの下面から両側に突出される前記把持ベースの各部の上面に当接可能な段付き形状の下面を有し、前記把持ベースの各ボルト挿通部に対向してボルト挿通部を有する一対の押え部材と、前記把持ベース及び前記各押え部材の各ボルト挿通部間に通し締結されるボルト、ナットとからなり、前記セグメントピース側の一対の把持部材はそれぞれ、セグメントピースの縦リブフランジに前記ボルト、ナットにより取り付けられ、前記マウント側の一対の把持部材と前記セグメントピース側の一対の把持部材は前記各挟持部材間に前記各被挟持部材が挟持され、前記各挟持部材及び前記各被挟持部材の前記各ピン挿通部間に前記把持ピンが通されて結合される請求項１乃至７のいずれかに記載のリフト式セグメント組立装置。