JPH0788760B2 - セグメントの継手ボルトの増締装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はシールド工法における一次覆工用セグメント継
手ボルトの増締装置に関する。

従来の技術 シールド工法におけるトンネルの一次覆工は、シールド
掘進機で掘削したトンネル内に、シールド掘進機後部に
設けられたエレクタ装置（セグメント組立装置）によ
り、後方から搬入したセグメントを組立てボルト・ナツ
トにより締結している。このセグメント組立て後のセグ
メント継手ボルトの増締めは、従来入力またはハンデイ
タイプのナツトランナを使用して行われている。

発明が解決しようとする課題 しかし、近年トンネルの大径化に伴つてボルト径も大き
くなり、適正な締付トルクも増大してきている。たとえ
ば、直径が11mクラスのトンネルでセグメント継手ボル
トはM30であり、このボルトの適正締付トルクは140kgf
を必要とする。このような高トルクの締付力を必要とす
る場合、従来の方法ではかなり困難で適正な締付トルク
が得られないことがある。その結果、セグメントの変形
や漏水を招き、地盤沈下の原因となる。また、この増締
作業が高所作業となり作業の安全性にも問題が生じてい
る。

本発明は上記問題点を解決して、セグメント継手ボルト
を適正な締付トルクで増締めでき、トンネルの施工精度
の向上と施工作業の安全性向上および省力化を実現でき
るセグメント継手ボルトの増締め装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、シールド本体後
部に周方向に複数に分割されたセグメントピースをリン
グ状に組み立てるとともに既設のリング状セグメントと
組み立てたリング状セグメントとを連結して筒状に組み
立てるセグメント組立装置を配設し、このセグメント組
立装置の後方に配置されるセグメントの継手ボルトの増
締装置であって、前記セグメント組立装置の後方に、既
設のリング状セグメント内同一軸心上にリング状ガイド
体を軸心方向に沿って移動自在に設け、このリング状ガ
イド体にピース間用旋回体とリング間用旋回体とをそれ
ぞれ旋回移動自在に配設し、前記ピース間用旋回体に、
セグメント側に出退自在でかつ左右方向に移動して互い
に接近離間自在な第１アームおよび第２アームと、第１
アームの先端部に設けられてピース間継手ボルトの頭部
に係合可能なボルト保持具と、第２アーム先端部に回転
自在に設けられてピース間継手ボルトに装着されたナッ
トに係合可能なナット保持具と、このナット保持具を所
定の力で回転駆動する増締用回転駆動装置とを備えたピ
ース間ボルト締付装置を設け、前記リンク間用旋回体
に、セグメント側に出退自在でかつ前後方向に移動して
互いに接近離間自在な第１アームおよび第２アームと、
第１アームの先端部に設けられてリング間継手ボルトの
頭部に係合可能なボルト保持具と、第２アーム先端部に
回転自在に設けられてリング間継手ボルトに装着された
ナットに係合可能なナット保持具と、このナット保持具
を所定の力で回転駆動する増締用回転駆動装置とを備え
たリング間ボルト締付装置を設けたものである。

作用 上記構成においてセグメント組立装置により継手ボルト
およびナツトを介して組立てられた既設リング状セグメ
ント内で、旋回体を旋回させて継手ボルト・ナツトの取
付位置で停止させ、両アームをセグメント側に突出させ
て継手ボルト・ナツトにそれぞれボルト保持具およびナ
ツト保持具に対向させ、両アームを互いに接近させて両
保持具を継手ボルトの頭部およびナツトを係合する。そ
して、増締用回転駆動装置によりナツト保持具を適正な
締付トルクで回転して増締めを行う。このように継手ボ
ルト・ナツトの増締作業を自動化することができるの
で、作業の安全性と省力化を高めることができ、しかも
適正な締付トルクによつて継手ボルトを増締めできるの
で、トンネルの施工精度も向上できる。さらに、リング
状ガイド体に、ピース間ボルト締付装置を搭載したピー
ス間用旋回体と、リング間ボルト締付装置を搭載したリ
ング間用旋回体とをそれぞれ移動自在に配設したので、
シンプルで限られたセグメント内空間内を有効に利用で
きる簡易で自由度の高い構成とすることができ、またピ
ース間継手ボルトとリング間継手ボルトとを同時に別々
に任意位置で増し締めすることができて能率よく作業を
行うことができる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図において、１はシールド本体２の後部に配設され
たエレクタ装置（セグメント組立装置）で、後方台車３
により搬入されたセグメントａを位置決めするととも
に、継手ボルト・ナツトにより締結してセグメントａを
リング状セグメントＡに組立てるものである。エレクタ
装置１の後方で既設のリング状セグメントＡ内には、自
走式の支持装置４とボルト・ナツト締付装置５よりなる
継手ボルト増締装置６が配設されている。

前記支持装置４は、第１図，第２図に示すように、前後
一対の井形状の支持部材7A,7Bと、前後の支持部材7A,7B
を一体的に連結するとともに互いに接近離間させて前進
可能な推進用シリンダ８と、支持部材7A,7Bの上下左右
の突出部にそれぞれ配設された支持用シリンダ9A,9B
と、これら支持用シリンダ９の作動ロツドに取付けられ
た円弧状のセグメント押付部材10A,10Bとを備えてい
る。したがつて、既設のリング状セグメントＡ内ですべ
ての支持用シリンダ9A,9Bを伸展させることにより、セ
グメント押付部材10A,10Bをリング状セグメントＡの内
面に押付けて支持装置４をリング状セグメントＡ側に固
定することができ、また一方の支持部材7Aまたは7B支持
用シリンダ9A,9Bの収縮時に推進用シリンダ８を伸縮
し、これを繰り返すことにより、トンネル軸心方向で尺
取虫状に前進・後退することができる。

ボルト・ナツト締付装置５は、前部支持部材7Aの前面に
リング状セグメントＡと同一軸心状のリング状ガイド体
11が固定され、このガイド体11の外周面にはリングギヤ
12が全周にわたつて形成されている。このガイド体11に
はピース間用旋回体13とリング間用旋回体14とがそれぞ
れガイド体11に沿つて旋回移動自在に配設され、各旋回
体13,14には、リングギヤ12に噛合するピニオン15,16を
回転駆動するための旋回モータ17,18がそれぞれ設けら
れている。また各旋回体13,14には、リング状セグメン
トＡに向つて半径方向に出退自在な出退用シリンダ19,2
0が配設され、ピース間用旋回体13側の作動ロツドには
内面側に２台のピース間ボルト締付装置（接線方向継手
ボルト用）21を有するピース間サポートフレーム22が配
設され、一方リング間用旋回体14側の作動ロツドにはリ
ング間ボルト締付装置（軸心方向継手ボルト用）23を有
するリング間サポートフレーム24が配設されている。

ピース間ボルト締付装置21とリング間ボルト締付装置23
とはほぼ同一構成であり、ここではリング間ボルト締付
装置23のみを第４図，第５図により説明し、ピース間ボ
ルト締付装置21の説明は省略する。

リング間ボルト締付装置23は、円弧状のリング間サポー
トフレーム24に門形のガイド柱25が垂設され、このガイ
ド柱25の第１ガイドレール25aに沿つて移動自在な第１
移動体26が配設されて第１移動体26に取付けられた第１
シリンダ27によつてトンネルの半径方向に出退移動され
る。また、第１移動体26には第２ガイドレール28を介し
てトンネルの接線方向に移動自在な第２移動体29が支持
されて第２シリンダ30により移動される。さらに、第２
移動体８にはトンネルの軸心方向の第３ガイドレール31
および第４ガイドレール32を介してトンネルの軸心方向
に互いに接近離間自在な第３移動体33および第４移動体
34が支持され、第３シリンダ35および第４シリンダ36に
より互いに接近離間移動される。そして、第３移動体33
にはガイド柱25と平行な第１アーム37が取付けられ、そ
の先端部には継手ボルトＢの頭部ｂが係合自在な断面が
６角形あるいは略12角形（６角形を30度ずらして重ね合
わせた形状）のボルト係合穴38aを有するボルト保持具3
8が固定される。また、第４移動体34には第１アーム37
と平行な第２アーム39が取付けられ、第２アーム39の先
端部にはボルト保持具38と対向してナツトＣが係合可能
な断面が６角形のナツト係合穴40aを有するナツト保持
具40がナツトＣの軸心回りに正逆回転自在に取り付けら
れる。そしてこのナツト保持具40は、第２アーム39基端
部に配設された増締用アーム41に伝動機構（歯車列等）
を介して連動連結され回転駆動されている。42はリング
間サポートフレーム23に形成された開口部で、第1,第２
アーム37,39が挿入可能に形成され、この開口部42ある
いはリング間サポート23の外縁部に臨んで、セグメント
ａに形成されたボルト・ナツト取付穴Ｄを検出するため
の複数の穴検出センサ（超音波センサ等）43がリング間
サポートフレーム24に配設されている。

上記構成によれば、穴検出センサ43によりボルト・ナツ
ト取付穴Ｄを検出してリング間サポートフレーム24を位
置決めし、出退用シリンダ20を伸展してリング間サポー
トフレーム24をリング状セグメントＡの内面を当て付け
た後、第１シリンダ27を作動して離間状態の第1,第２ア
ーム37,40をボルト・ナツト取付穴Ｄ側に移動し、開口
部42を介して挿入する。そして、第3,第４シリンダ35,3
6を作動して第1,第２アーム37,39を接近させ、ボルト保
持具38とナツト保持具40をそれぞれ継手ボルトＢの頭部
ｂおよびナツトＣに係合させる。さらに増締用モータ41
によりナツト保持具40を所定のトルクで回転してボルト
・ナツトを増締めする。増締め終了後、第1,第２アーム
37,40を離間させて両保持具38,40を継手ボルトＢ、ナツ
トＣから離脱させ、トンネルの軸心側に後退移動後、リ
ング間サポートフレーム24をリング状セグメントＡの内
面から離間させる。そして、旋回モータ18を駆動してリ
ング間用旋回体14をガイド体11に沿つて次のボルト・ナ
ツト取付穴Ｄ側に旋回させるとともに、穴検出センサ43
によつて検出作業を行う。これを繰り返して周方向のす
べての増締作業が終了後、支持用シリンダ9A,9Bおよび
推進用シリンダを作動して支持装置４を所定量前進さ
せ、次の増締作業を行う。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明によれば、特に大型シールド
において適正な締付トルクを得ることができ、締付トル
ク管理が確実に行えてトンネルの施工精度を向上でき
る。また、装置自体を自動化できるので、省力化がはか
れ、安全性を向上させることができる。また、リング状
ガイド体に、ピース間ボルト締付装置を搭載したピース
間用旋回体と、リング間ボルト締付装置を搭載したリン
グ間用旋回体とをそれぞれ移動自在に配設したので、シ
ンプルで限られたセグメント内空間内を有効に利用でき
る簡易で自由度の高い構成とすることができ、またピー
ス間継手ボルトとリング間継手ボルトとを同時に別々に
任意位置で増し締めすることができて能率よく作業を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図，第２図は継手
ボルト増締装置の正面図および縦断面図、第３図はシー
ルド工法によるトンネルの縦断面図、第４図，第５図は
ボルト・ナツト締付装置の正面図および縦断面図であ
る。 １……エレクタ装置、２……シールド本体、４……支持
装置、５……ボルト・ナツト締付装置、６……継手ボル
ト増締装置、7A,7B……支持部材、８……推進用シリン
ダ、9A,9B……支持用シリンダ、10A,10B……セグメント
押付部材、11……リング状ガイド体、13……ピース間用
旋回体、14……リング間用旋回体、19……出退用シリン
ダ、20……出退用シリンダ、21……ピース間ボルト締付
装置、23……リング間ボルト締付装置、26……第１移動
体、27……第１シリンダ、35……第３シリンダ、36……
第４シリンダ、37……第１アーム、38……ボルト保持
具、38a……ボルト係合穴、39……第２アーム、40……
ナツト保持具、40a……ナツト係合穴、41……増締用モ
ータ、43……穴検出センサ、ａ……セグメント、Ａ……
既設リング状セグメント、Ｂ……継手ボルト、ｂ……頭
部、Ｃ……ナツト、Ｄ……ボルト・ナツト取付穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド本体後部に周方向に複数に分割さ
   れたセグメントピースをリング状に組み立てるとともに
   既設のリング状セグメントと組み立てたリング状セグメ
   ントとを連結して筒状に組み立てるセグメント組立装置
   を配設し、このセグメント組立装置の後方に配置される
   セグメントの継手ボルトの増締装置であって、 前記セグメント組立装置の後方に、既設のリング状セグ
   メント内同一軸心上にリング状ガイド体を軸心方向に沿
   って移動自在に設け、 このリング状ガイド体にピース間用旋回体とリング間用
   旋回体とをそれぞれ旋回移動自在に配設し、 前記ピース間用旋回体に、セグメント側に出退自在でか
   つ左右方向に移動して互いに接近離間自在な第１アーム
   および第２アームと、第１アームの先端部に設けられて
   ピース間継手ボルトの頭部に係合可能なボルト保持具
   と、第２アーム先端部に回転自在に設けられてピース間
   継手ボルトに装着されたナットに係合可能なナット保持
   具と、このナット保持具を所定の力で回転駆動する増締
   用回転駆動装置とを備えたピース間ボルト締付装置を設
   け、 前記リング間用旋回体に、セグメント側に出退自在でか
   つ前後方向に移動して互いに接近離間自在な第１アーム
   および第２アームと、第１アームの先端部に設けられて
   リング間継手ボルトの頭部に係合可能なボルト保持具
   と、第２アーム先端部に回転自在に設けられてリング間
   継手ボルトに装着されたナットに係合可能なナット保持
   具と、このナット保持具を所定の力で回転駆動する増締
   用回転駆動装置とを備えたリング間ボルト締付装置を設
   けた ことを特徴とするセグメントの継手ボルトの増締装置。