(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの覆工を構成するセグメントの把持方法において、
セグメントの把持位置をトンネル軸方向及びこれと直交する方向へ偏心して行う、
セグメントの把持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの覆工を構成するセグメントの把持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法においては、幾つかに分割したプレキャストのセグメントをトンネル内に搬入し、このセグメントを組み立ててトンネルの覆工を構築している。円形シールドの場合は、セグメントをその湾曲方向をトンネル軸方向に向けて搬送し、切羽近辺で９０度回転し、その後、フィーダやホイストを使用してエレクタへ供給し、エレクタでセグメントを把持して組み立てる。
セグメントを把持するに当たって、従来は裏込め注入の注入孔（裏込め注入を均等に行うためにセグメントの中心にあけられている）を吊手として兼用することが多い。
他の方法、例えば吊手金具を使用する場合においても、セグメントの中心位置に吊手金具を取り付けてセグメントを把持している。
セグメントの中心位置を把持するのは、運搬時におけるセグメントの積み降ろしを安定させ、且つ坑内でのハンドリング、エレクタによる把持時のバランスを考慮したものである。バランスが悪ければ、エレクタを能力アップしなければならず、そのためのコストが上昇する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した円形シールドの方法を矩形シールドに適用しようとする場合は、次のような問題点がある。
＜イ＞矩形シールドの場合、縦横比によって１乃至２本の中柱を必要とするが、この中柱があるためにエレクタでセグメントを把持してトンネル内で回転させることができず、組み立てを行えない。
＜ロ＞セグメントを回転させるためには、セグメントの大きさを中柱の間隔以下にしなければならず、セグメント重量、加工費、組立時間、セグメントシール長の増加など、不経済な要素が多くなる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、矩形シールドのセグメントでも使用できるセグメントの把持方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、シールド機長を短くし、施工性、経済性の向上を図ったセグメントの把持方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のセグメントの把持方法は、トンネルの覆工を構成するセグメントの把持方法において、セグメントの把持位置をトンネル軸方向及びこれと直交する方向へ偏心して行うものである。
【０００６】
ここで、セグメントの把持位置をトンネル軸方向のみに偏心して行ってもよく、またトンネル軸方向と直交する方向のみに偏心して行ってもよい。
【０００７】
【本発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
図１は、セグメント２の把持位置を、従来の場合と本発明の場合とを対比した説明図である。
図２は、把持位置を中心にしてセグメント２を旋回したときに、本発明を従来と対比した説明図である。
図３は、セグメント２を組み立てる手順を示す説明図である。
【０００８】
＜イ＞セグメント
セグメント２は、シールド機１によって掘削した坑内壁に一次覆工として組み立てる鋼製または鉄筋コンクリート製の分割体である。
図４に、主桁２５、２５の間を複数の縦リブ(せん断補強材)２６でつないだ鋼製セグメント２の一例を示す。
矩形シールドは、底版、側版、上版を構成する各セグメント２を組み合わせて、矩形の断面空間を有する覆工体３１を構築する。
矩形の断面空間を有するため、円形シールドに比べて土圧、水圧による曲げや引張りを受け易く、構築した覆工体３１に適宜間隔で中柱３０を介在して補強する(図１、図２参照)。中柱３０の本数は、縦横比によって異なるが、本例では、中柱３０をトンネル軸直交方向に２本設けている(図３(Ｄ)参照)。
【０００９】
セグメント２に、エレクタ４で把持するための吊手金具２４を設ける(図４参照)。
吊手金具２４は、セグメント２の中心２２から幅方向（組立後のトンネル軸方向）及び長手方向(組立後のトンネル軸と直交する方向)に偏心した位置に取り付ける。この吊手金具２４の取付位置がセグメント把持位置２０である。
本例では、セグメント把持位置２０は、トンネル軸方向において切羽と反対側の坑口側へ偏心している。このため、後述するようにシールド機１の機長は、偏心した量だけ短くすることができる。
【００１０】
＜ロ＞シールド機
シールド機１は公知のもので、図示していないが、先端部分に切羽面の地山を切削するカッタヘッドを備え、後方にテール１１を有する。
シールド機１には、セグメント２を把持して組み立てるエレクタ４や、セグメント２から反力をとるシールドジャッキ１０等を設けている。
セグメント２を、テール１１の内側で周方向に組み立てて、リング状の覆工体３１を形成し、トンネル３を構築する。
この覆工体３１の先端面にシールドジャッキ１０を押し当てて反力を取り、覆工体３１に対してシールド機１を前進させながら、切羽の掘削を行なう。
テール１１の後部(坑口側)にテールシール１２を設け、テール１１内周部とセグメント２外周部との隙間から裏込め材や、掘削により生ずる地下水、泥水等がシールド機１内に入り込むのを阻止する。
【００１１】
通常、シールド機１のテール１１の長さは、セグメント２の大きさによって決められる。例えば円形シールドでは、セグメント半径の１.２５倍から１.５倍程度であり、径が大きくなるとテール１１の長さも大きくなる。このため、シールド機１の機長が長くなるとともに、エレクタ４でセグメント２を把持して吊り上げるときのモーメントが大きくなり、エレクタ４の大型化を招く。
本発明では、セグメント２の把持位置２０をトンネル軸方向において坑口側へ偏心した位置としているので、シールド機１の機長を短くすることができる。
図１に示すように、従来のセグメント把持位置２１は、セグメント２の中心であったが、本発明のセグメント把持位置２０は、中心から坑口側へ偏心しているため、偏心した量だけ従来に比べてシールド機１の機長が短くなることが分かる。
なお、セグメント把持位置２０が偏心することによって、エレクタ４の強度アップを検討する必要があるが、シールド機１が短くなれば、曲線対応、立坑寸法、マシン重量、マシン価格が有利になるなど利点が多い。
【００１２】
＜ハ＞エレクタ
エレクタ４は、セグメント２を把持してトンネル軸方向周りに回転したり、トンネル軸直交方向周りに回転したりする。
また、エレクタ４は、把持したセグメント２をトンネル３の上下方向に移動する上下移動機構(図示せず)や、トンネル軸方向に対して横方向に移動する横移動機構４０、及びトンネル軸方向に移動する軸方向機構(図示せず)を備えている。移動機構は、公知のスライド機構やラックとピニオンを使用した機構、プーリとベルトを使用した機構、あるいは油圧ジャッキなどが利用できる。
【００１３】
次に、本発明のセグメント把持方法について、矩形シールドの覆工を構築する場合を例にして説明する。
【００１４】
＜イ＞セグメントの搬入
先ず、図３(Ａ)に示したように、下辺部分のセグメント２を台車５により組立位置まで搬入する。
なお、セグメント２を台車５に設置する方法には、本例のようにトンネル横断面を形成するセグメント２の端面が下向きになるように設置する立て置き以外に、セグメント２の外周面を台車に接触させるように置く上向き設置、その反対の下向き設置などがある。
【００１５】
＜ロ＞セグメントをエレクタで把持
立て置きした状態で搬送されてきたセグメント２を、そのままの姿勢でエレクタ４(図示せず)によって、把持位置２０に設けてある吊手金具２４(図４参照)を把持し、エレクタ４を運転して、セグメント２を矢印Ｅ方向へ９０度回転し、仕上り面２３を上方へ向ける(図３(Ｂ)参照)。
この状態のセグメント２は、設置する姿勢とは略９０度異なる方向（トンネル軸方向）を向いているため、セグメント２を把持位置２０を中心にして矢印Ｆのごとく水平方向に９０度旋回し、トンネル横断方向(トンネル軸と直交する方向)へ向ける(図３(Ｃ)参照)。
このとき、本発明では、把持位置２０がトンネル軸直交方向へ偏心しているので、図２に示すように把持位置２０と中心２２との偏心量Ｓだけスペースが大きくなる(中柱３０とのクリアランスが大きくなる)。このため、トンネル軸方向に向いているセグメント２(２点差線で示す)を中柱３０と支障することなく旋回することができ、トンネル横断方向へ向けることができる。従来のように把持位置２１が中心にある場合は、図２から分かるように中柱３０と支障し、セグメント２を旋回することができない。
【００１６】
＜ハ＞セグメントの組立
エレクタ４でセグメント２の向きを微調整しながら直線的に移動し、仕上り面２３を内方に向けて下辺部分の一方の側にセグメント２を組み立てる(図３(Ｄ)参照)。
上辺部分のセグメント２は、その仕上り面２３が下向きとなるように、前記とは逆方向へ９０度回転する。その後、同様にセグメント２の把持位置２０を中心にして矢印Ｆのごとく水平方向に９０度旋回し、エレクタ４でセグメント２の向きを微調整しながら直線的に移動し、仕上り面２３を内方に向けて上辺部分の一方の側に組み立てる。
このようにして、仕上り面２３を内方に向けた各セグメント２をそれぞれ組み立て、継手を接合し、トンネル３の覆工体３１を構築する。
【００１７】
＜ニ＞シールド機の掘進
覆工体３１の先端面にシールドジャッキ１０を押し当てて反力を取り、覆工体３１に対してシールド機１を前進させながら、切羽の掘削を行なう。
前記したように本発明では、セグメント２の把持位置２０をトンネル軸方向において坑口側へ偏心したので、偏心した量だけ従来に比べてシールド機１の機長が短くなる。
シールド機１の機長が短くなることによって、曲線対応性が向上し、余堀が少なくなり、中折れ装置が小さくなる。
また、シールド機１の機長が短くなることによって、立坑寸法が小さくなるとともに、マシン重量が減少し、マシン価格が安くなり、さらにマシン設置用のクレーンを小型化できるなど利点が多い。
【００１８】
従来、大断面矩形シールドの施工においては、１ピースのセグメント２の長さが長くなってトンネル３内で回転させることができないため、セグメント２の分割数を増やし、継手数を増加させて行っている。このため、矩形シールドの剛性が低下し、変形を大きくしてしまう問題があったが、本発明のようにセグメント２の把持位置２０を偏心させることでトンネル３内で回転することができ、セグメント２の分割数を増やすことなく、組み立てることができる。
また、矩形シールドに限らず、円形シールドにおいてもセグメント２の把持位置２０を坑口側へ移動することによって、移動した量だけシールド機１を短くすることができ、同様の利点が生じる。
【００１９】
【本発明の効果】
本発明は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞矩形シールドのセグメントの把持位置をトンネル軸方向及びこれと直交する方向へ偏心したので、中柱とのクリアランスが偏心した量だけ大きくなり、セグメントを中柱と支障することなく、旋回することができる。
＜ロ＞セグメントの把持位置をトンネル軸方向において坑口側へ偏心したので、偏心した量だけシールド機の機長が短くなる。このため、曲線対応性が向上し、余堀が少なくなり、中折れ装置が小さくなる。また、立坑寸法が小さくなるとともに、マシン重量が減少し、マシン価格が安くなり、さらにマシン設置用のクレーンを小型化できるなどの利点が生じる。
＜ハ＞セグメントの大きさを中柱の間隔以下にする必要がないので、セグメント重量、加工費、組立時間、セグメントシール長などの増加がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】セグメントの把持位置を、従来の場合と本発明の場合とを対比したもので、(Ａ)は従来の把持位置を示す説明図。(Ｂ)は本発明の把持位置を示す説明図。
【図２】把持位置を中心にしてセグメントを旋回したときの、本発明と従来とを対比したもので、(Ａ)は本発明の把持位置を中心にしてセグメントを旋回したときの説明図。(Ｂ)は従来の把持位置を中心にしてセグメントを旋回したときの説明図。
【図３】セグメントを組み立てる手順を示す説明図。
【図４】セグメントの一部を断面した平面図。
【符号の説明】
１・・・・シールド機
１１・・・テール
２・・・・セグメント
２０・・・セグメント把持位置
２２・・・中心
２４・・・吊手金具
３・・・・トンネル
３０・・・中柱
３１・・・覆工体
【図１】
0003945570.tif 000002
【図２】
0003945570.tif 000003
【図３】
0003945570.tif 000004
【図４】
0003945570.tif 000005