(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テールプレートの内周面に沿って配設した金属製の受けフレームと、この受けフレームの内周面に接してセグメント被覆用の帯状防水シートを先に巻き立てた防水シートの前端部にその後端部を重合させながら筒状に巻き立てる巻立装置と、これらの防水シートの重合部を一体に溶着する溶着装置とを備えたトンネル掘進機において、上記受けフレームの内周面に断熱層を層着していることを特徴とするトンネル掘進機におけるセグメント被覆用防水シートの受けフレーム。
【請求項２】
テールプレートの内周面に沿って配設した金属製の受けフレームと、この受けフレームの内周面に接してセグメント被覆用の帯状防水シートを先に巻き立てた防水シートの前端部にその後端部を重合させながら筒状に巻き立てる巻立装置と、これらの防水シートの重合部を一体に溶着する溶着装置とを備えたトンネル掘進機において、上記受けフレームに発熱手段を配設していることを特徴とするトンネル掘進機におけるセグメント被覆用防水シートの受けフレーム。
【請求項３】
発熱手段は電熱線であることを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘進機におけるセグメント被覆用防水シートの受けフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル掘進機によって掘削されるトンネルにセグメントによる覆工を施す際に、このセグメントを被覆してトンネル内に地下水等の浸入を防止する防水シートを巻き立てるための受けフレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘進機により掘削したトンネルにセグメントを組み立てることによってトンネル覆工を施した場合、セグメント間の継目部分から地下水がトンネル内に浸入することが度々発生する。この場合、セグメント間の継手部には止水シールを取付けているが、セグメント覆工の施工誤差等によって継手部に目開きが発生した時には充分なシール効果を発揮させることができなくなる。
【０００３】
このため、セグメントの外周面をポリエチレン等の合成樹脂製防水シートによって被覆してセグメント間の継目部分の止水性を向上させる技術が開発されている。即ち、トンネル掘進機のテールプレート内で帯状の防水シート（以下、新設防水シートという）を、先に筒状に巻き立てた防水シート（以下、既設防水シートという）の前端部にその後端部を所定幅、重合させながら筒状に巻き立てると共に防水シートの対向端部の上記重合部を自走式溶着機等によって熱溶着することにより筒状の防水シートを形成し、この筒状防水シート内でセグメントを組み立てて該セグメントを筒状防水シートで被覆している。この筒状防水シートで被覆されたセグメントはトンネル掘進機の掘進に伴ってトンネル掘削壁面側に相対的に送り出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記防水シートは、柔軟で且つ適度の伸縮性を有する合成樹脂製シートよりなるため、円筒状に巻き立てる際に皺や波打ち状の凹凸、或いは垂れが生じやすく、新設防水シートと既設防水シートとの重合部を均一に熱溶着することが困難である。
【０００５】
このため、トンネル掘進機のテールプレートの内周面に沿って円筒形状の防水シート受けフレームを前後移動自在に配設し、この受けフレームの内周面に帯状の防水シートを既設防水シートの前端部に所定幅だけ重ね合わせながら受けフレームに押しつけて一巻き状に巻き立てることにより筒状の新設防水シートを形成し、この新設防水シートと既設防水シートとの重合部における対向面間に溶着機の電気ゴテを挿入して周方向に移動させることによりこれらの防水シートの対向面を溶融させると共に電気ゴテに後続して一体に移動する押圧ローラにより新設防水シートを内周面側から押圧して電気ゴテによる防水シートの溶融時に離間した両防水シートの対向面を重合、溶着させているが、上記受けフレームは熱伝導率の高い鋼製又は鉄製であるため、電気ゴテの熱が受けフレーム側に逃げて防水シートの溶融が不充分となり、さらに、溶着後に温度が急激に低下して溶着不良が生じ、その溶着不良個所から地下水が浸入する虞れが生じるという問題点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、既設防水シートと新設防水シートとの重合部を溶着装置によって溶着させる際に、受けフレーム側への熱の逃げを防止しながら所定の溶融温度でもって上記重合部を熱溶着させることができるトンネル掘進機におけるセグメント被覆用防水シートの受けフレームの構造を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のトンネル掘進機におけるセグメント被覆用防水シートの受けフレームは、請求項１に記載したように、テールプレートの内周面に沿って配設した金属製の受けフレームと、この受けフレームの内周面に接してセグメント被覆用の帯状防水シートを先に巻き立てた防水シートの前端部にその後端部を重合させながら筒状に巻き立てる巻立装置と、これらの防水シートの重合部を一体に溶着する溶着装置とを備えたトンネル掘進機において、上記受けフレームの内周面に断熱層を層着した構造としている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、上記受けフレームとは別な構造を有する受けフレームであって、該受けフレームに発熱手段を設けていることを特徴とするものである。なお、発熱手段としては電熱線を用いることができる。
【０００９】
【作用】
テールプレートの内周面に沿って配設した金属製の受けフレームの内方において一定幅を有する帯状の防水シートを円周方向に繰り出しながら巻立装置により受けフレームの内周面に接して筒状に巻き立てる。この際、先に巻き立てた筒状の既設防水シートの前端部上に上記帯状の防水シートの対向端部を重ね合わせながら筒状に巻き立てて新設防水シートを形成すると共に、この新設防水シートを適宜な固定手段によって受けフレームの内周面に押付けておく。
【００１０】
新設防水シートと既設防水シートとの上記重合部の溶着一体化は、新設防水シートと既設防水シートとの重合部における対向端部間、即ち、既設防水シートの前端部内周面とこの端部内周面上に重ねた新設防水シートの後端部外周面との間に溶着装置の溶着ゴテを挿入し、この溶着ゴテを周方向に移動させることによって新設防水シートと既設防水シートとの対向面を溶融し、溶着ゴテの通過後に対向面を互いに重合させることにより行われる。この際、筒状防水シートを受止している上記受けフレームの内周面には断熱層が層着されているので、溶着ゴテの熱がこの断熱層によって金属製の受けフレーム側に逃げるのを防止され、新設防水シートと既設防水シートとの重合部における対向面を確実且つ効率よく加熱、溶融させ、溶着不良個所を生じさせることなく新設防水シートを既設防水シートに一体に溶着、接続させることができる。
【００１１】
また、上記断熱層により溶着ゴテの熱が受けフレーム側に逃げるのを防止する以外に、請求項２に記載したように金属製の受けフレームに発熱手段を設けておいてもよい。この場合、発熱手段によって受けフレームが加熱されるので、新設防水シートと既設防水シートとの重合部を上述したように溶着装置の溶着ゴテによって溶融させる時に、溶着ゴテから発する溶融用の高温熱が受けフレーム側に殆ど逃げることなく集中的に新設防水シートと既設防水シートとの重合部における端部対向面に作用させて該重合部を溶着、一体化させることができると共に溶着された重合部が受けフレームからの熱によって保温されて急冷却するのを防止され、徐々に冷却して新設防水シートと既設防水シートとの確実な溶着一体化を行わせることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明する。図１において、１はトンネル掘進機であって、このトンネル掘進機１のテールプレート２内には、前後方向に移動自在な可動枠３が配設されてあり、この可動枠３にテールプレートの内周面に沿って配設した円筒状の鋼製受けフレーム４と、この受けフレーム４の内周面に接してセグメント被覆用の帯状防水シート５を円筒状に巻き立てて新設防水シート5Aを形成する巻立装置６と、先に円筒状に巻き立てた既設防水シート5Bと上記新設防水シート5Aとの重合部5Cを溶着一体化させる溶着装置７と、上記新設防水シート5Aの固定手段８と、上記既設防水シート5Bの固定手段９とを備えている。
【００１３】
上記可動枠３は、テールプレート２の内周面適所に固着している固定枠10に前後移動自在に支持されている。詳しくは、この固定枠10はテールプレート２の内周面にその外周端を一体に固着している円環形状の固定枠部10a と、この固定枠部10a の内周端に後方に向かって水平に突設している短筒形状の固定筒部10b とからなる一方、可動枠３はこの固定筒部10b の外周面に周方向には回動不能で前後方向にのみ摺動自在に被嵌した支持筒部3aと、この支持筒部3aの前端に内周端を一体に固着されているリング形状の垂直支持枠部3bとからなり、この垂直支持枠部3bの外周端に上記鋼製の受けフレーム４の前端を一体に固着してこの受けフレーム４を可動枠３の支持筒部3aの外周方において該支持筒部3aと平行に後方に向かって水平に突設している。なお、可動枠３の前後動は、固定枠部10a に固定されている移動用ジャッキ20によって行われる。
【００１４】
鋼製の受けフレーム４は図２に示すように、その内周面に、防水シート５を支持する内周面を平滑な面に形成している一定厚みを有する断熱層4Aを接着剤によって全面的に層着している。この断熱層4Aは受けフレーム４を形成している鋼板の熱伝導度よりも極めて低く、且つ防水シート５に皺や波うちを生じさせることなく受けフレーム４の内周面に接して円筒形状に巻き立てが行える表面が平滑で且つ適度な硬度を有する材質のものから形成しておけばよい。例えばナイロン、ポリエチレン、ホリエステル、ポリプロピレン等の合成樹脂やゴム、合成ゴム、或いは木質板などから上記断熱層4Aを形成しておけばよい。
【００１５】
また、図３に示すように、上記可動枠３における支持筒部3aの外周面前部と後端部とに前後に小間隔を存して前後一対のリング状の支持フレーム11a 、11b 及び12a 、12b をそれぞれ立設状態で固着してあり、前側の支持フレーム11a 、11b の外周部間に複数個のローラ（図示せず）によって回転自在に支持された第１旋回リング13が配設されていてこの第１旋回リング13を受けフレーム４の前端部内周面から内方に小間隔を存した位置で円周方向に回転させるように構成している。
【００１６】
そして、上記巻立装置６は、この第１旋回リング13と、該第１旋回リング13の後面適所から図４に示すように、後方に向かって受けフレーム４の長さ方向に平行に突設した巻立てアーム14と、この巻立てアーム14に長さ方向に一定間隔毎に取付けている複数個のチャック金具15とから構成されてあり、このチャック金具15によって引き出される一定幅を有する帯状の防水シート５は巻芯にロール巻きされてこの巻装ロール16の巻芯の前端を上記固定枠10の枠部10a の後面適所に支持させて該巻装ロール16を受けフレーム４の内周面から小間隔を存した所定位置に固定的に配置し、帯状防水シート５の端部を上記チャック金具15によって掴持させて円周方向に引き出すように構成している。
【００１７】
一方、上記後側の支持フレーム12a 、12b の外周部間には複数個のローラ（図示せず）によって回転自在に支持された第２旋回リング17が配設されていてこの第２旋回リング17を受けフレーム４の後端内周面から内方に小間隔を存した位置で円周方向に回転させるように構成し、この第２旋回リング17に図２に示すように溶着装置７を取付けている。この溶着装置７は第２旋回リング17の外周部適所に固着している固定板18に装着された電熱ゴテ7Aと押圧ローラ7Bとからなり、電熱ゴテ7Aは、円筒状に巻き立てた既設防水シート5Bの前端部内周面とこの前端部内周面に重合させた新設防水シート5Aの後端部外周面との間に挿入してこれらの対向面を溶融させるものであり、押圧ローラ7Bは電熱ゴテ7Aの挿入により離間している新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cの対向面を電熱ゴテ7Aにより溶融させたのち、一定の圧着力でもって接合一体化させるものである。
【００１８】
なお、上記第１、第２旋回リング13、17の駆動手段は、図３に示すように可動枠３の支持筒部3aにおける前後部上に駆動モータ21、22を設置し、この駆動モータ21、22の回転軸に固着したピニオン23、24をこれらの第１、第２旋回リング13、17の内周面に形成している内歯車25、26に噛合させて、駆動モータ21、22によりそれぞれの旋回リング13、17を旋回動させるように構成している。
【００１９】
受けフレーム４に層着している上記断熱層4Aの内周面に接して円筒状に巻き立てられる新設防水シート5Aは、固定手段８によって受けフレーム４に押しつけられた状態に保持される。この固定手段８は図５の左半部及び図６に示すように、可動枠３の支持筒部3aの外周面に周方向に小間隔毎に複数個、固定されている押圧ジャッキ8Aからなり、この押圧ジャッキ8Aのピストンロッドの先端に新設防水シート5Aの内周面における上記既設防水シート5Bとの重合部5Cを除く部分を受けフレーム４の内周面に押し付けて新設防水シート5Aに垂れ等を生じさせないようにする押さえ部材8Bを固着している。
【００２０】
一方、既設防水シート5Bの前端部を固定する固定手段９は、可動枠３の後端部外周面に、図５の右半部に示すように、周方向に小間隔毎に固定された複数個の押圧ジャッキ9Aからなり、この押圧ジャッキ9Aのピストンロッドの先端に既設防水シート5Bの前端部内周面を受けフレーム４の後端部内周面に押し付けて既設防水シート5Bの端部に垂れ等を生じさせないようにする押さえ部材9Bを固着している。
【００２１】
次に、上記各装置及び手段の作用を述べる。まず、図１、図７に示すように、固定枠10の固定枠部10a に装着している移動用ジャッキ20を収縮させて可動枠３を固定枠10内に収納すると共に該可動枠３の後方において、テールプレート２の後端部内でテールプレート２の内周面に沿ってエレクター（図示せず）により既に円筒形状に組み立てたセグメント19の外周面の前半部を先に巻き立てた既設防水シート5Bの後半部によって被覆し、さらに、セグメント19から突出した該既設防水シート5Bの前端部を固定手段９の押さえ部材9Bによって垂れや皺を生じさせることなく緊張した状態に受けフレーム４の後端部内周面に押し付け、且つシールドジャッキ27は可動枠３の垂直支持枠部3bに設けている切欠部を貫通してそのロッド先端のスプレッダ27a を上記セグメント19の前端面に押しつけている。
【００２２】
この状態において、図４に示すように、固定枠10側に片持ち状に支持されている帯状防水シート５の巻装ロール16の先端を第１旋回リング13に片持ち状に支持されている巻立てアーム14に装着したチャック金具15により掴持させたのち、第１旋回リング13を旋回動させると、巻立てアーム14が受けフレーム４の内周面に沿って周方向に移動して、巻装ロール16に巻回している帯状防水シート５を巻装ロール16から円周方向に引き出しながら、該防水シート５を受けフレーム４の内周面上に円筒状に巻き立てて新設防水シート5Aを形成する。
【００２３】
この際、新設防水シート5Aの後端部の外周面を受けフレーム４の後端部内周面に受止されている既設防水シート5Bの前端部内周面に所定幅だけ重ね合わせると共にその重合部5Cを固定手段９の押さえ部材9Bによって受けフレーム４の後端部内周面に押し付け、さらに、新設防水シート5Aを固定手段８の押さえ部材8Bによって垂れ等の発生を防止しながら受けフレーム４の内周面に押し付け、この新設防水シート5Aの形成後、巻装ロール16を撤去する。
【００２４】
次いで、新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cを受けフレーム４の内周面に押し付けている固定手段９の固定を解くと共に、溶着装置７の電気ゴテ7Aを新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5C内、即ち、新設防水シート5Aの後端部外周面と既設防水シート5Bの前端部内周面との間に図２に示すように挿入して第２旋回リング17を旋回させることにより電熱ゴテ7Aを円周方向に移動させて新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cを離間させながらその離間した対向面を加熱、溶融する。
【００２５】
この電熱ゴテ7Aによるシート溶融時において、新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cを受止している鋼製の受けフレーム４の内周面には上述したように断熱層4Aを設けているので、電熱ゴテ7A側からの熱が鋼製の受けフレーム４に伝わるのをこの断熱層4Aによって防止して新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの対向面に効率よく伝えて該対向面を確実且つ円滑に溶融させることができる。
【００２６】
さらに、電熱ゴテ7Aの移動に後続して電熱ゴテ7Aと一体に押圧ローラ7Bが電熱ゴテ7Aの移動した直後の新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの対向面における新設防水シート5Aの内周面を既設防水シート5B側に押圧して電熱ゴテ7Aにより溶融されたシート対向面を再び、重合させ、皺を生じさせることなく確実に全面的に溶着させる。溶着された新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cは固定手段９の押さえ部材9Bによって押しつける。
【００２７】
上記受けフレーム４の内周面に巻き立てる新設防水シート5Aの形成と、新設防水シート5Aの形成後における溶着装置７による新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cの溶着工程は、トンネル施工時間の短縮を図るために、トンネル掘進機１の掘進と並行して行われる。即ち、トンネル掘進機１のシールドジャッキ27を伸長させてセグメント19により推進反力をとりながら掘進すると同時に移動用ジャッキ20を同一速度でもって伸長させて図８に示すように、固定枠10から可動枠３を後方に押し出す。
【００２８】
トンネル掘進機１が一定長、掘進したのち、シールドジャッキ27を収縮させると共に固定手段８、９の押さえ部材8B、9Bによる新設防水シート5Aの内周面と重合部5Cとに対する押さえを解き、しかるのち、移動用ジャッキ20を収縮させることによって巻立装置６や溶着装置７等を配設している可動枠３を固定枠10内に収納する。
【００２９】
そうすると、新設防水シート5A内にセグメント19の組み立てが可能な空間部が設けられるので、この空間部で新たなセグメント19を、既設セグメント19から突出した既設防水シート5Bの前半部内周面と新設防水シート5Aの後半部内周面間に亘ってこれらの防水シートの内周面に沿って組み立てる。この際、新設防水シート5Aの前端部内周面を可動枠３の後端部に設けている上記既設防水シート5Bの固定手段９の押さえ部材9Bによって押さえて新設防水シート5Aに垂れが生じないようにしておくと共に防水シート巻装ロール16をセットしておく。
【００３０】
セグメント19の組立後、シールドジャッキ27を伸長させて新設セグメント19の前端面に当接させると共にさらに伸長させてこの新設セグメント19に反力をとってトンネル掘進機１を掘削させると同時にトンネル掘進機１の掘進に同調して上述したように移動用ジャッキ20を同一速度で伸長させて固定枠10から可動枠３を後方に押し出し、この可動枠３の移動中に再び上述したように、巻立装置６による受けフレーム４の内周面上への新設防水シート5Aの巻き立て作業と巻き立て後における溶着装置７による新設防水シート5Aと先に巻き立てた防水シート5Bとの重合部の溶着作業、セグメント19の組み立て作業を順次行うものである。
【００３１】
以上の実施例において、電熱ゴテ7Aによる新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cの溶着時における電熱ゴテ7Aからの熱が受けフレーム４側に逃げるのを防止するために、受けフレーム４の内周面に断熱層4Aを層着しているが、このような断熱層4Aを層着することなく、図９に示すように、受けフレーム４の内周面に電熱線からなる発熱手段4Bを螺旋状に配設してこの発熱手段4Bを内周面が平滑な面に形成されている金属製被覆層4bによって被覆しておき、電熱ゴテ7Aによる新設防水シート5Aと既設防水シート5Bとの重合部5Cの溶着時にこの発熱手段4Bにより受けフレーム４を加熱し、その加熱温度によって電熱ゴテ7Aからの熱が受けフレーム４側に逃げるのを防止すると共に溶着後における重合部が急冷却するのを防止するように構成しておいてもよい。その他の構造は上記実施例と同様であるので、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、以上のいずれの実施例においても受けフレーム４は鋼製であるが、鉄その他の適宜な硬質金属板より形成しておけばよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、テールプレートの内周面に沿って配設した金属製の受けフレームと、この受けフレームの内周面に接してセグメント被覆用の帯状防水シートを先に巻き立てた防水シートの前端部にその後端部を重合させながら筒状に巻き立てる巻立装置と、これらの防水シートの重合部を一体に溶着する溶着装置とを備えたトンネル掘進機において、上記受けフレームの内周面に断熱層を層着していることを特徴とするので、新設防水シートと既設防水シートとの重合部を溶着させる溶着装置の熱がこの断熱層によって金属製の受けフレーム側に逃げるのを確実に防止することができ、従って、新設防水シートと既設防水シートとの重合部における対向面を確実且つ効率よく加熱、溶融させて溶着不良個所が生じない新設防水シートを既設防水シートとの接続構造とすることができ、地下水がセグメントの継目からトンネル内に浸入するのを防止することができる。
【００３３】
また、請求項２に係る発明によれば、上記受けフレームに断熱層に代えて電熱線等の発熱手段を配設しているので、新設防水シートと既設防水シートとの重合部を溶着装置によって加熱、溶融させる際に、受けフレームを発熱手段によって加熱することにより、溶着ゴテから発する溶融用の高温熱を受けフレーム側に殆ど逃がすことなく上記重合部に集中的に作用させて該重合部を確実且つ円滑に溶着、一体化させることができ、その上、溶着された重合部が受けフレームからの熱によって保温されて急冷却するのを防止され、新設防水シートと既設防水シートとの確実な溶着一体化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル掘進機全体の簡略縦断側面図、
【図２】溶着を行っている受けフレーム部分の拡大縦断正面図、
【図３】巻立装置と溶着装置を備えた可動枠部分の簡略縦断側面図、
【図４】巻立装置部分の斜視図、
【図５】固定手段を装着したテールプレート部分の簡略縦断正面図、
【図６】固定手段を装着した可動枠部分の簡略縦断側面図、
【図７】固定枠内に可動枠を収納している状態の簡略縦断側面図、
【図８】固定枠から可動枠を押し出した状態の簡略縦断側面図、
【図９】受けフレームの他の構造を示す一部の拡大縦断正面図。
【符号の説明】
１  トンネル掘進機
２  テールプレート
３  可動枠
４  受けフレーム
4A  断熱層
５  防水シート
5A  新設防水シート
5B  既設防水シート
5C  重合部
６  巻立装置
７  溶着装置
８、９  固定手段
10  固定枠
【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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