(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、
トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が３次元的に移動可能なマニュプレータを配し、
同マニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備え
てなることを特徴とするＰＣ鋼材供給装置。
【請求項２】
前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記マニュプレータが配されてなることを特徴とする請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項３】
前記デッキは、前記シールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項４】
複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、
トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が３次元的に移動可能な双腕マニュプレータを配し、
同一方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備え、
同他方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材の緊張機構を備え
てなることを特徴とするＰＣ鋼材供給緊張装置。
【請求項５】
前記デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記双腕マニュプレータが配されてなることを特徴とする請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置。
【請求項６】
前記デッキは、前記シールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなることを特徴とする請求項４又は５のいずれか記載のＰＣ鋼材供給装置。
【請求項７】
前記請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置又は前記請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置に加え、
ＰＣ鋼材供給ドラムの載置部に備えたＰＣ鋼材送り出し機構及び切断機構と、同切断機構と前記供給機構間に、セグメントへの挿入長である定尺のＰＣ鋼材を貯留する貯留部とを備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給システム。
【請求項８】
前記貯留部は、ＰＣ鋼材を前記供給機構へ送出する送出機構又は前記貯留部に送入する送り機構の少なくとも１つをそなえてなることを特徴とする請求項７記載のＰＣ鋼材供給システム。
【請求項９】
前記貯留部は、前記旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径であることを特徴とする請求項７又は８いずれか記載のＰＣ鋼材供給システム。
【請求項１０】
前記貯留部は、前記定尺の複数のＰＣ鋼材を独立して並行に貯留する貯留部を備えてなることを特徴とする請求項７又は８いずれか記載のＰＣ鋼材供給システム。
【請求項１１】
前記貯留部は、前記定尺の複数のＰＣ鋼材を独立して並行に貯留する第１貯留部と、同第１貯留部の下流側に連続して、前記旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である第２貯留部とを備えてなることを特徴とする請求項７又は８いずれか記載のＰＣ鋼材供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセグメントをトンネルの周方向及び軸線方向に組み立てて構築されるシールドトンネル覆工体にプレストレスを与えるＰＣ鋼材供給装置、ＰＣ鋼材供給緊張装置及びＰＣ鋼材供給システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、シールドトンネルの覆工体は、工場で製造され円弧状に湾曲した複数のセグメントを坑内で一体に組立てることにより構築されている。組立てられたセグメントはトンネルの内外周面に作用する土圧や水圧等の圧力に耐え得るように強固に一体化される必要があり、セグメントの周方向に対して、場合によっては軸方向へもプレストレスを与えるためにＰＣ鋼材を挿入する方法が行われている。覆工体のセグメントは、隣り合う他のセグメントの端面同士が突き合わされるようにして組立てられ、後方の組立てが完了したセグメント組立体と軸線方向に端面を突き合わせて連続するように配置される。これらのセグメントには、周方向にダクトが設けられており、セグメントが新たにリング状に組立てられると、上記ダクトにＰＣ鋼材を挿入し、緊張力が付加される。
【０００３】
トンネルの軸線方向に対しても、連続するセグメント間を連続するようにダクトが設けられているセグメントにおいては、同ダクトにＰＣ鋼材を挿入して軸方向の緊張力が付加される。このようにして、セグメントの周方向に対して、場合によっては軸方向に対してもプレストレスを与えるためにＰＣ鋼材が導入され、組立てられたセグメントは一体となり、連続した部材のようになって、セグメント間の結合強度を増すことができる。
【０００４】
従来においては、ＰＣ鋼材の挿入、締結作業は作業員が手作業にて行っており、挿入されたＰＣ鋼材に対してはジャッキにて緊張力を付加していた。また、緊張線材の挿入装置としては、特開２０００−１４５３９６号公報においてリングケーブル挿入装置が提案されている。
【０００５】
このリングケーブル挿入装置は、図２０に示すように構築済みのトンネルの内壁に沿って設けたスライド架台４０に緊張線材４１を挿通して長手方向に送る中空油圧ジャッキ４２を取付け、地上においた線材コイル架台４３から引き出した緊張線材４１を竪穴４４より同中空油圧ジャッキ４２にガイドローラ４５を介して供給する。同中空油圧ジャッキ４２により送り出された緊張線材４１をガイド管４６によってセグメント４７の挿入孔へ案内する。ガイド管接続部４８を介して同挿入孔からセグメント４７の円周方向に配したダクト４９内を挿通するように緊張線材４１を挿入し、ダクト４９の反対側の出口から緊張線材４１を出すことができる装置である。ダクト４９内に挿通された緊張線材４１の先端がダクト４９の別の出口から出てきた後は、従来行われていたと同様に作業員によって締結作業、及びジャッキを用いた緊張作業が行われる。
【０００６】
このリングケーブル挿入装置では、ガイド管４６からセグメント４７の挿入孔へ緊張線材４１を挿入させるために、挿入の度毎にガイド管接続部４８をセットしてセグメント４７の挿入孔とガイド管４６とを接続させておかなければならず、緊張線材４１の挿入が自動化されているとは言えなかった。
【０００７】
一般にＰＣ鋼材の剛性は高く保たれているため、ダクトへの入口である挿入孔にＰＣ鋼材を挿入する時にＰＣ鋼材の先端部と挿入孔との間で摩擦抵抗が大きく働く、また径の大きなトンネルの周方向にわたってＰＣ鋼材を挿入するときには、重量的にも重くなり挿入に大きな負担がかかった。更に、ＰＣ鋼材が跳ねたりするなど、ＰＣ鋼材の挿入は非常に困難な作業となっており、特に、セグメントのＰＣ鋼材挿入孔は、周方向あるいは軸方向に対して傾斜した孔となっているため、ＰＣ鋼材挿入孔に対してＰＣ鋼材の先端を位置合わせすることは大変な作業となっている。
【０００８】
また、ジャッキによる緊張作業のためにＰＣ鋼材の端部をジャッキに把持させる作業を人手にて行うときには、ジャッキの把持部とＰＣ鋼材の端部との位置合わせに多大な時間を要するばかりか、ＰＣ鋼材が跳ねるなどＰＣ鋼材の取扱いには様々な困難を伴なった。
【０００９】
このため、ＰＣ鋼材の挿入作業及び緊張作業を安全かつ効率的に行うためＰＣ鋼材の挿入及び緊張作業の自動化が望まれていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、シールドトンネル覆工体に対してＰＣ鋼材を挿入することができるＰＣ鋼材供給装置、ＰＣ鋼材の挿入と挿入したＰＣ鋼材に対してプレストレスを与えることができるＰＣ鋼材供給緊張装置及びＰＣ鋼材供給システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
【００１２】
即ち、請求項１に係わる発明は、複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が３次元的に移動可能なマニュプレータを配し、同マニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給装置にある。
【００１３】
この発明では、セグメントの挿入孔にＰＣ鋼材を挿入する供給機構を３次元的に移動可能なマニュプレータ先端に搭載したので、供給機構の供給口とセグメントの挿入孔との位置合わせをＰＣ鋼材供給装置によって確実に行うことができ、同位置合わせ後に供給機構によってＰＣ鋼材をセグメント内に挿入することができる。このため、ＰＣ鋼材のセグメントへの挿入作業を安全にかつ確実に行うことができる。これによって、セグメントの挿入孔が周方向の挿入孔である場合でも、軸方向の挿入孔である場合でも対応することができる。
【００１４】
また、マニュプレータはトンネル内を移動可能なデッキ上に配しているため、デッキを移動させることによってマニュプレータの移動可能範囲を超えた範囲ににまでわたって供給機構を移動させることができ、所望の位置にあるセグメントの挿入孔にも対応することができる。
【００１５】
更には、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置に供給機構を移動させることができる。
【００１６】
請求項２に係わる発明は、請求項１の事項に加えて、デッキは、旋回リングを備え、同旋回リングに前記マニュプレータが配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給装置にある。
【００１７】
この発明では、マニュプレータが旋回リングに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位置にマニュプレータを移動させることができる。このためセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったとしても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させることができ、また、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置にマニュプレータを移動させることができる。
【００１８】
請求項３に係わる発明は、請求項１又は２の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給装置にある。
【００１９】
この発明では、シールドトンネル覆工体の真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキやマニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御が簡単に行うことができる。
【００２０】
請求項４に係わる発明は、複数のセグメントを用いプレストレスが与えられるシールドトンネル覆工体において、トンネル内において移動可能に設置したデッキ上に、先端が３次元的に移動可能な双腕マニュプレータを配し、一方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備え、他方のマニュプレータ先端にＰＣ鋼材の緊張機構を備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給緊張装置にある。
【００２１】
この発明では、マニュプレータとして２本一対の双腕マニュプレータを用い、一方のマニュプレータの先端にはＰＣ鋼材を送り出す供給機構を備え、他方のマニュプレータの先端にはＰＣ鋼材の緊張機構を備えることによって、供給機構から挿入したＰＣ鋼材の先端がセグメントから出てきたら、同ＰＣ鋼材の先端をアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を用いてセグメントに締結し、その後、緊張機構を用いてＰＣ鋼材の他端側からＰＣ鋼材に対して緊張を与えることができる。緊張機構によりＰＣ鋼材に対して緊張を与えるのに、供給機構から挿入したＰＣ鋼材の先端を把持して緊張を与えることもできる。このときには、ＰＣ鋼材に対して緊張を与える前にＰＣ鋼材を挿入した挿入孔側のＰＣ鋼材の端部に対してアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を用いてセグメントに対して締結させておく必要がある。
【００２２】
これによって、ＰＣ鋼材の挿入と緊張とを機械により行わせることができ、安全かつ確実に行うことができる。
【００２３】
請求項５に係わる発明は、請求項４の事項に加えて、デッキは旋回リングを備え、同旋回リングに前記双腕マニュプレータが配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給緊張装置にある。
【００２４】
この発明では、マニュプレータが旋回リングに配されていることにより、覆工体内周面の任意の位置にマニュプレータを移動させることができる。このためセグメントの挿入孔が周方向の任意の位置にあったとしても、同挿入孔に対して供給機構の供給口を対応させることができ、また、緊張機構を前記挿入孔に対応した位置へも、あるいは挿入されたＰＣ鋼材がセグメントから出てきた孔に対応した位置へも移動させることができる。しかも、その際には、供給機構を搭載したマニュプレータを前もって緊張機構を搭載したマニュプレータとの干渉を避ける位置に退避させておくことができる。更に、新たなセグメントを組立てる際にセグメント供給装置との干渉を避ける位置にそれぞれのマニュプレータを移動させることができる。
【００２５】
また、旋回リングを２基設け、それぞれの旋回リングにマニュプレータを搭載し、各マニュプレータのそれぞれに供給機構と緊張機構とを搭載することもできる。このように２基の旋回リングを用いると、各マニュプレータを独立して旋回駆動させることができる。
【００２６】
請求項６に係わる発明は、請求項４又は５の事項に加えて、デッキはシールドトンネル覆工体の真円保持装置に配されてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給装置にある。
【００２７】
この発明では、シールドトンネル覆工体の真円保持装置にデッキが設けられているため、デッキやマニュプレータの位置決めを行うための基準位置を簡単に得ることができ、デッキやマニュプレータの位置制御が簡単に行うことができる。
【００２８】
請求項７に係わる発明は、請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置又は前記請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置に加え、ＰＣ鋼材供給ドラムの載置部に備えたＰＣ鋼材送り出し機構及び切断機構と、同切断機構と前記供給機構間に、セグメントへの挿入長である定尺のＰＣ鋼材を貯留する貯留部とを備えてなることを特徴とするＰＣ鋼材供給システムにある。
【００２９】
この発明は、請求項１記載のＰＣ鋼材供給装置又は請求項４記載のＰＣ鋼材供給緊張装置にＰＣ鋼材を供給するＰＣ鋼材供給システムであって、ＰＣ鋼材供給ドラムの載置部にはＰＣ鋼材送り出し機構と切断機構とを備えており、請求項１又は４における供給機構に対して連続したＰＣ鋼材を供給することなく、前記切断機構で切断した定尺のＰＣ鋼材を前もって貯留部に準備しておき、同貯留部から定尺のＰＣ鋼材を前記供給機構へ送出させることができる。定尺としてのＰＣ鋼材６の長さは、ＰＣ鋼材６を覆工体のセグメント３に挿入して周回させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるいは、覆工体の軸方向にＰＣ鋼材を挿入し、その後締結作業を行うに必要な長さとすることができる。
【００３０】
このため、ＰＣ鋼材をセグメントの挿入孔に挿入後、緊張、締結作業中に次に挿入するＰＣ鋼材を定尺に切断して貯留部に準備しておくことができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
請求項８に係わる発明は、請求項７の事項に加えて、貯留部はＰＣ鋼材を供給機構へ送出する送出機構又は貯留部に送入する送り機構の少なくとも１つを備えてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。
【００３２】
この発明では、貯留部に送出機構及び送り機構の少なくともいずれかを備えていることによって、請求項１又は４における供給（緊張）機構にＰＣ鋼材を貯留部から自動的に供給部へ送出することや貯留部にＰＣ鋼材を送入させることができる。また、同送り機構と供給機構間にはＰＣ鋼材をガイドするガイド部を設けることにより、送出機構から送出されたＰＣ鋼材を確実に供給機構へ挿入することができ、また、送り機構によりＰＣ鋼材を貯留部に送入することができるようになる。
【００３３】
請求項９に係わる発明は、請求項７又は８の事項に加えて、貯留部は旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。
【００３４】
この発明では、貯留部として螺旋状の径を旋回リングと略同径とした螺旋状のパイプを用いているため、貯蔵スペースとしてトンネルの長手方向に対して短く設置することができる。また、旋回リングの旋回動に連動して螺旋状パイプを回動させれば、常に螺旋状パイプの取り出し口と供給機構への導入口とを対応させることができる。
【００３５】
また、２基の旋回リングを用いた場合には、供給機構を搭載したマニュプレータを取り付けた旋回リングと螺旋状パイプとを連動させることによって、常に螺旋状パイプの取り出し口と供給機構への導入口とを対応させることができる。
【００３６】
請求項１０に係わる発明は、請求項７又は８の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のＰＣ鋼材を独立して並行に貯留する貯留部を備えてなる事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。
【００３７】
この発明では、シールドトンネル覆工体に対して複数のＰＣ鋼材を挿入する場合に、定尺のＰＣ鋼材を必要な本数だけ前もって貯留部に貯蔵しておくことができる。また、貯留部からＰＣ鋼材を供給機構へ供給している間に、並列した別の貯留部へＰＣ鋼材供給ドラムから定尺したＰＣ鋼材を次の供給準備のために貯留させることもできる。貯留部が複数並列して配置している場合には、貯留部に備えた送り機構は貯留部の並列方向へ往復動自在かつ各貯留箇所のＰＣ鋼材に対して位置決め自在に構成する必要がある。あるいは、並列した複数の貯留部を並列方向に往復動自在かつ送出し機構あるいは送り機構に対して位置決め自在に構成する必要がある。
【００３８】
請求項１１に係わる発明は、請求項７又は８の事項に加えて、貯留部は定尺の複数のＰＣ鋼材を独立して並行に貯留する第１貯留部と、同第１貯留部の下流側に連続して、旋回リングに配した螺旋状のパイプであって、同螺旋状の直径が略旋回リングの直径である第２貯留部とを備えた事項を限定したＰＣ鋼材供給システムにある。
【００３９】
この発明では、複数の並列した第１貯留部には前もって必要な本数だけＰＣ鋼材を貯留させておくことができ、第１貯留部からは旋回リングに配した螺旋状のパイプである第２貯留部に対して供給機構へ供給すべきＰＣ鋼材を供給しておくことができる。このためＰＣ鋼材を定尺に切断する工程と供給機構へ供給するための準備工程とを独立して行うことができる。
【００４０】
また、第１貯留部に備えた送り機構は第１貯留部の並列方向へ往復動自在かつ第１貯留部の各貯留箇所のＰＣ鋼材に対して位置決め自在に構成する必要がある。あるいは、第１貯留部を並列方向に往復動自在かつ第２貯留部の送り機構あるいはＰＣ鋼材供給ドラムの載置部に設けた送出し機構に対して位置決め自在に構成する必要がある。
【００４１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４２】
図１は、図示せぬトンネル掘削機の後方における本発明のＰＣ鋼材供給システムを使用するセグメントを用いたシールドトンネル覆工体の説明概念図である。
【００４３】
図１において左方向では、図示せぬトンネル掘削機が配されトンネルの掘削作業が行われる。同トンネル掘削機の後方では図示せぬ自動組立機（エレクタ）を使用してセグメント３をリング状に組立て、リング状に組立てられたセグメントに対してＰＣ鋼材６を挿入し、その後緊張してプレストレスを与えている。これを繰返しながら接続前進してシールドトンネル覆工体が構築されている。
【００４４】
ＰＣ鋼材供給ドラム１を載置部としての台車２上に載置しており、同台車２はトンネル内に配設したレール上を移動することができる。台車２上には延線ボールによるＰＣ鋼材送り出し機構４及び切断機構５が備えられている。延線ボールとしては、図９に示すようなローラ４ａ、４ｂ間にＰＣ鋼材６を把持して送出する機構となっている。ＰＣ鋼材の送り出し機構４は延線ボールに限るものではなく、中空シリンダを用いた送り機構、ウォムネジを用いた送り機構などの公知の送り機構を用いることができる。また、切断機構５としては、図１０に示すようにカッタ５ａをＰＣ鋼材の軸線に直交する方向へ移動させて切断するもの、シェアリングによる切断などの公知の切断機構を用いることができる。さらに、切断機構５に図１１（ａ）及び（ｂ）に示すようにＰＣ鋼材６の被覆部を周回したり、ＰＣ鋼材６の軸線に直交する方向に移動することにより切れ目を入れるカッタ５ｂ、５ｃを配することができる。ＰＣ鋼材の被覆部に切れ目を入れるカッタ５ｂ、５ｃを用いることによって、ＰＣ鋼材のセグメントへの挿入端部に鋼製キャップを取付けたり、セグメントに対して締結を行うためのアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等を取付けたりするときにＰＣ鋼材から被覆部を取り除く上で便利となる。
【００４５】
ＰＣ鋼材供給ドラム１から捲き戻されるＰＣ鋼材６は、ＰＣ鋼材送り出し機構４から所定長さ送出され複数のフレキシブルチューブ７ａが並列して配されている第１貯留部７に順次導入される。所定長さ送り出されたＰＣ鋼材６は、切断機構５により切断される。また、必要によっては、切れ目を入れるカッタ５ｂを用いて切断されたＰＣ鋼材６の両端部近傍に被覆部に対して切れ目を形成しておく。ＰＣ鋼材６を切断する所定長は、ＰＣ鋼材６を覆工体のセグメント３に挿入して周回させ、その後締結作業を行うに必要な長さ、あるいは、覆工体の軸方向にＰＣ鋼材６を挿入するに必要な長さとすることができる。また、軸方向に挿入するＰＣ鋼材６の長さが、覆工体を周回する長さより短い時には、軸方向に挿入するＰＣ鋼材６を貯留するフレキシブルチューブ７ａの途中に延線ボール等の送り機構を複数設けておくことにより、第１貯留部７から次の工程への送出しを行うことができる。
【００４６】
また、第１貯留部７に複数のＰＣ鋼材６を貯留させるため、台車２に配置した送り機構４及び切断機構５には、並列した複数のフレキシブルチューブ７ａに対して位置決めができるようスライド機構を備えている。送り機構４及び切断機構５にスライド機構を備える代わりに、複数のフレキシブルチューブ７ａの挿入口と送り機構４の送出し部との位置決めが行えるように第１貯留部７をスライドさせる機構、あるいは第１貯留部７の挿入口と送り機構４及び切断機構５の送出し部間に各並列したフレキシブルチューブ７ａのそれぞれの挿入口を選択的に連結する可動性の案内ガイドなどを備えることもできる。
【００４７】
なお、第１貯留部７は複数のＰＣ鋼材を貯留させているが単一のＰＣ鋼材を貯留させることができるものでもある。また、第１貯留部７には並列した複数のフレキシブルチューブ７ａが用いられているが、ＰＣ鋼材を貯留するのはフレキシブルチューブに限定されるものではなく、ＰＣ鋼材を貯留および案内することの出来るものであれば、それを用いることができる。
【００４８】
第１貯留部７として移動台車１０にパイプ等で形成されたＰＣ鋼材ガイド７ｂを配置し、同ＰＣ鋼材ガイド７ｂの前後端にフレキシチューブ７ａを接続することもできる。この場合、シールドの運転時に移動台車１０を移動させてもフレキシブルチューブ７ａにて移動台車１０の移動変化に対応することができる。
【００４９】
第１貯留部７に貯留されたＰＣ鋼材６は、第１貯留部７に設けた送り機構８によって第２貯留部９へ送出される。送り機構８は、台車２に配置したＰＣ鋼材送出し機構４と同様に複数のフレキシブルチューブ７ａに対して位置決めが行えるようにスライド機構、又は必要に応じて送り機構８とＰＣ鋼材６の端部とを当接させるための移動機構を備えることができる。
【００５０】
第２貯留部９は、マニュプレータ保持装置１５に回転駆動自在に取付けられた旋回リング１６の外径と同径の螺旋状径とした螺旋状のパイプ１７により構成されており、同螺旋状のパイプ１７は旋回リング１６とともに一体回転できるよう旋回ベアリング１８を介してマニュプレータ保持装置１５に取付けられている。なお、螺旋状パイプ１７の内面には、低摩擦材やローラなどが用いられており、パイプ内面の摩擦抵抗を低減させる機能を有している。
【００５１】
また、旋回リング１６は、図示せぬトンネル掘削機の後部に配した張出デッキ１９の外径を覆う状態で配されている。
【００５２】
なお、図１２、図１３に示すように２基の旋回リング１６ａ、１６ｂを用い場合には、供給機構３０を搭載したマニュプレータ２５ａを取り付けた旋回リング１６ａと前記螺旋状のパイプ１７とが一体回転できるようすると共に、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂは旋回ベアリング１８を介してマニュプレータ保持装置１５に取付けられている。更に、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂは、図示せぬトンネル掘削機の後部に配した張出デッキ１９の外径を覆う状態で配されている。
【００５３】
第１貯留部７又は第２貯留部９の一方のみを用いてＰＣ鋼材供給ドラム１と供給機構３０間に配することもできる。
【００５４】
マニュプレータ保持装置１５としては、マニュプレータ保持装置１５として独立して設置することも、シールドトンネル覆工体Ａの真円保持装置２０を利用することも、前記張出デッキ１９を利用することもできる。また、第２貯留部９にも図示せぬ送り機構が設けられている。
【００５５】
第１貯留部７及び第２貯留部９に設けた送り機構は、各貯留部の入口側に設けることも出口側に設けることもできる。同送り機構によってＰＣ鋼材６を各貯留部へ送入したり、各貯留部からＰＣ鋼材６を送出したりすることができる位置に送り機構を配置する必要がある。必要に応じて、各貯留部の入口側又は出口側に対して送り機構は位置決め自在に配置することができる。
【００５６】
図２に示すように、旋回リング１６には先端部が３次元方向へ移動可能な双腕マニュプレータ２５が取付けられており、一方のマニュプレータ２５ａの先端にはＰＣ鋼材６をセグメント３の挿入孔３ａに挿入する供給機構３０が搭載され、他方のマニュプレータ２５ｂの先端にはセグメント３の挿入孔３ａに挿入したＰＣ鋼材６に緊張を付加する緊張機構３５が搭載されている。また、図１２、図１３に示すように、双腕マニュプレータ２５を取付ける旋回リング１６ａ、１６ｂを２基設け、それぞれの旋回リング１６ａ、１６ｂに１本づつマニュプレータ２５ａ、２５ｂを搭載することで、それぞれのマニュプレータ２５ａ、２５ｂを各旋回リング１６ａ、１６ｂによって独立に旋回操作する機能を持たせることができる。各マニュプレータ２５ａ、２５ｂ先端の位置制御及び供給機構３０の駆動制御、緊張機構３５の緊張制御等は図示せぬ制御装置によりそれぞれの制御が行われる。
【００５７】
図３に示すように供給機構３０には延線ボール３１が配され第２貯留部９から送出されたＰＣ鋼材６をセグメント３の挿入孔３ａから挿入する。供給機構３０の送出し機構としては延線ボール３１を用いているが、延線ボール３１に限らずＰＣ鋼材６をセグメント３の送入孔３ａに挿入することができるものであれば、例えば中空油圧シリンダー等の送出し機構を用いることができる。
【００５８】
緊張機構３５としては、ツインジャッキが用いられているが、ツインジャッキに限定されることなく、ＰＣ鋼材６に対して緊張を与えることができるものならばそれを使用することができる。
【００５９】
図１に示すように、マニュプレータ２５ａ、２５ｂは、旋回リング１６からトンネルの軸線方向に張り出したデッキ２６上をトンネルの軸線方向（図１の左右方向）に摺動自在な可動台２７に取付けられている。図３に示すように、マニュプレータ２５ａ、２５ｂは、可動台２７に回動自在に枢支されたリンク部材２８、２８′、リンク部材２８、２８′の他端に同リンク部材２８、２８′の回動方向と同方向に回動自在に枢支された第１部材２９ａ、２９ａ′、同第１部材２９ａ、２９ａ′に対して上下動自在に設けられた第２部材２９ｂ、２９ｂ′、同第２部材２９ｂ、２９ｂ′に対してリンク部材２８、２８′の回動軸と直交する軸周りに回動自在に設けられた第３部材２９ｃ、２９ｃ′、第３部材２９ｃ、２９ｃ′に対して同第３部材２９ｃ、２９ｃ′の回動軸と直交する軸周りに回動する第４部材２９ｄ、２９ｄ′とにより構成されている。これにより第４部材２９ｄ、２９ｄ′の先端は３次元的に自由に位置決め制御することができる。
【００６０】
第４部材２９ｄ、２９ｄ′の先端には、第４部材２９ｄ、２９ｄ′に対して回動自在に供給機構３０または緊張機構３５が搭載されている。又、緊張機構３５は第４部材２９ｄ′に対して微少往復動自在に摺動できるよう構成されている。供給機構３０と第２貯留部９間にはフレキシブルチューブ３６等によりＰＣ鋼材６がガイドされている。
【００６１】
図１６には、セグメント３の平面図を示している。セグメント３内にはＰＣ鋼材６が挿通するダクト３ｂが設けられており、ＰＣ鋼材６を挿入するセグメント６にはダクト３ｂのほかに切り欠き３ｃが設けられ、そこにＰＣ鋼材の挿入孔３ａ、３ａが形成されている。挿入孔３ａの一方はＰＣ鋼材を挿入する孔として用いられ、他方の挿入孔３ａはセグメント３に挿入されたＰＣ鋼材６の先端部の取出し孔として用いられる。挿入孔３ａとしては、図１６に示すように挿入口３ａとＰＣ鋼材６の取出し孔としての挿入孔３ａとが背中合わせに配されているもの、図１８のように挿入孔３ａがトンネルの軸方向に対して異なる位置に配されているもの、この場合にはＰＣ鋼材６は覆工体に対して螺旋状に挿通されることになっている、あるいは図１９に示すように挿入側と取出し側の挿入孔３ａとが切り欠き３ｃを挟んで対峙しているものなど種々の形状がある。
【００６２】
次に、供給機構３０を用いてのセグメントの挿入孔３ａにＰＣ鋼材６を挿入及び緊張機構３５を用いてのＰＣ鋼材への緊張の付加について、図３〜図６を用いて説明する。
【００６３】
なお、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂを用いた場合については、図１４及び図１５に供給機構３０によるＰＣ鋼材６の挿入状態及び緊張機構３５によるＰＣ鋼材６の緊張状態を示している。旋回リングが２基の場合でも、供給機構３０、緊張機構３５の作動は、旋回リング１６が１基の場合と同様なので旋回リングが１基の場合と相違するものについて説明を行うことにする。
【００６４】
図３に示すように、第２貯留部９から送出されたＰＣ鋼材６はフレキシブルチューブ３６にガイドされて、マニュプレータ２５ａの先端に搭載された供給機構３０へ導入される。マニュプレータ２５ａにより供給機構３０の位置制御が行われ、供給機構３０と挿入孔３ａとの位置合わせが行われると、延線ボール３１の駆動によりＰＣ鋼材６は挿入孔３ａからダクト３ｂ内に挿通される。覆工体内を周回したＰＣ鋼材６の先端は、出口側として使われる挿入孔３ａから出てくる。出てきたＰＣ鋼材６の先端にアンカープレート、クサビ、メスコーン及びオスコーン等の締結材を用いてセグメントと締結する。図１７に示すものはセグメント３に一体的に埋め込まれるＸ字型に形成した定着具３７を示しており、クサビ３８を用いてＰＣ鋼材６と定着具３７とを締結している状態を示している。
【００６５】
なお、２基の旋回リング１６ａ、１６ｂを用い、それぞれの旋回リング１６ａ、１６ｂにマニュプレータ２５ａ、２５ｂを搭載した場合でも、図１４に示すように旋回リング１６が１基の場合と同様にマニュプレータ２５ａの先端に搭載した供給機構３０によってＰＣ鋼材６を挿入孔３ａに挿入することができる。またこのときマニュプレータ２５ｂに搭載した緊張機構３５を供給機構３０の作動位置から退避させる動作を、マニュプレータ２５ｂの動作以外にも旋回リング１６ｂの回動により行うことができる。
【００６６】
セグメント３内に挿入したＰＣ鋼材６の先端を締結した後、図４に示すようにマニュプレータ２５ａが挿入位置から退避し、代わってマニュプレータ２５ｂに搭載した緊張機構３５を挿入孔３ａに対して位置決めする。この間に第１貯留部７から第２貯留部９へ送り込まれた次に挿入されるＰＣ鋼材を、第２貯留部から送出して供給機構３０に導入しておく。なお、この実施例では、ＰＣ鋼材６の挿入孔３ａは緊張機構３５により緊張させるためにＰＣ鋼材６を引張り出す孔として利用しているが、ＰＣ鋼材６の挿入孔と緊張機構３５により引張り出す孔とを別の孔で行うこともできる。
【００６７】
ＰＣ鋼材に対して位置決めされた緊張機構３５により、一端が締結材により締結されているＰＣ鋼材６の端部を把持し、ジャッキ機構等を用いて引き出し（図５参照）ＰＣ鋼材６のたるみを取る。その後、図６に示すように再度、緊張機構３５を挿入孔３ａ側に移動し、ＰＣ鋼材に対してジャッキ機構を用いて緊張を付加する。所定の緊張の付加を与えたＰＣ鋼材に対して締結材を取付ける。
【００６８】
なお、旋回リングが２基の場合には、マニュプレータ２５ａに搭載した供給機構３０を緊張機構３５の作動位置から退避させる動作を、マニュプレータ２５ｂの動作以外にも旋回リング１６ｂの回動により行うことができる。また、必要に応じて、供給機構３０を次にＰＣ鋼材６の挿入位置である挿入孔３ａの場所に旋回リング１６ａを用いて移動させておくこともできる。更には、次に行う挿入孔３ａに対してＰＣ鋼材６の挿入作業を行っておくこともできる。
【００６９】
セグメント３に挿入するＰＣ鋼材をその必要数挿入し終えるまで、ＰＣ鋼材の挿入、緊張及び締結の上述の工程を繰り返す。
【００７０】
図７、８に示すように複数本のＰＣ鋼材６を覆工体に挿入する場合には、ＰＣ鋼材６の挿入孔３ａを周回上の複数の位置に配することが望ましい。周回方向におけるマニュプレータ２５ａ、２５ｂの位置合わせは、旋回リング１６により行い、マニュプレータ２５ａ、２５ｂでは挿入孔３ａに対する位置決めを行うことが望ましい。
【００７１】
また、旋回リング１６およびマニュプレータ２５ａ、２５ｂが移動可能なためエレクタによるセグメントの組立て時にエレクタ等と干渉しない位置に退避させておくことができる。
【００７２】
上記説明では、ＰＣ鋼材を覆工体の周方向に挿入、緊張、締結を本発明により行うことを説明したが、覆工体の軸方向に対してもＰＣ鋼材の挿入、緊張、締結を本発明により行うこともできる。この場合には、軸方向に形成された切り欠きにおける挿入孔からマニュプレータ２５ａに搭載された供給機構３０を用いてＰＣ鋼材を挿入することができる。また、セグメントから出てきたＰＣ鋼材に対して締結作業を行うと共に、ＰＣ鋼材の挿入孔から突出しているＰＣ鋼材の端部を緊張機構３５により把持して、ＰＣ鋼材に緊張を付加することができる。
【００７３】
本発明においては、供給機構と緊張機構とを常に一緒に用いてＰＣ鋼材供給緊張装置として用いる以外にも供給機構を単独で用いて、ＰＣ鋼材供給装置として用いることができる。また、マニュプレータの構成として上記において説明したが、マニュプレータの構成は上記説明したものに限定されるものではなく、マニュプレータの先端が３次元的に位置制御できるものであり、マニュプレータ先端に搭載した供給機構及び緊張機構がその機能を作動させることができるものならばそのマニュプレータの構成を用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明するトンネルの断面図である。
【図２】ＰＣ鋼材供給緊張装置の正面図である。
【図３】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その１。
【図４】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その２。
【図５】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その３。
【図６】ＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その４。
【図７】覆工体の断面図である。
【図８】覆工体の平面展開図である。
【図９】第１貯留部と送り機構を示す概略図である。
【図１０】ＰＣ鋼材の切断機構と第１貯留部とを示す概略図である。
【図１１】被覆部切断機構を示す図である。
【図１２】２基の旋回リングを用いたトンネルの一部断面図である。
【図１３】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張装置の正面図である。
【図１４】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その１。
【図１５】２基の旋回リングを用いたＰＣ鋼材供給緊張装置の作動図その２。
【図１６】セグメントにおける切り欠き、挿入孔及びダクトを示す図である。
【図１７】定着具を示す図である。
【図１８】挿入孔の配置関係を示す図である。
【図１９】挿入孔の別の配置関係を示す図である。
【図２０】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１           ＰＣ鋼材供給ドラム
２           載置部としての台車
３           セグメント
３ａ         挿入孔
３ｂ         ダクト
３ｃ         切り欠き
４           ＰＣ鋼材送出し機構
4a,4b        ローラ
５           切断機構
5a,5b,5c     カッタ
６           ＰＣ鋼材
７           第１貯留部
７ａ         フレキシブルチューブ
７ｂ         ＰＣ鋼材ガイド
8，8′       送り機構
９           第２貯留部
１０         台車
１５         マニュプレータ保持装置
１６         旋回リング
16a,16b      ２基の旋回リング
１７         螺旋状のパイプ
１８         旋回ベアリング
１９         張出デッキ
２０         真円保持装置
２５         双腕マニュプレータ
25a,25b      マニュプレータ
２６         デッキ
２７         可動台
28，28′     リンク部材
29a，29a′   部材１
29b，29b′   部材２
29c，29c′   部材３
29d，29d′   部材４
３０         供給機構
３１         延線ボール
３５         緊張機構
３６         フレキシブルチューブ
３７         定着具
３８         クサビ
４０         スライド架台
４１         緊張線材
４２         中空油圧ジャッキ
４３         線材コイル架台
４４         竪穴
４５         ガイドローラ
４６         ガイド管
４７         セグメント
４８         ガイド管接続部
４９         ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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