(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントをシールドトンネルの内周面に沿って組み立てることにより形成される覆工体に、円周方向のプレストレスを導入する緊張材の緊張装置であって、
セグメントのコンクリート内に埋め込まれ、端面が露出した定着具に当接され、緊張材と該緊張材が挿通された定着具との間にくさびを押し込むくさび押込み装置と、
前記くさび押込み装置の後部に当接され、前記定着具の端面から突き出した緊張材をシールドトンネル内の空間に導くように湾曲した緊張材誘導面を有し、後方から作用する押圧力を前記くさび押込み装置との当接面に伝達するジャッキチェアと、
前記ジャッキチェアの後端面に当接され、前記緊張材を把持して緊張力を導入するとともにその反力を押圧力として前記ジャッキチェアの後端面に作用させる緊張ジャッキと、を有し、
前記くさび押し込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキのそれぞれには、下方に解放されて前記緊張材をその軸線方向と直角方向から所定位置まで導入することができる溝状部が形成されており、
それぞれの溝状部が緊張材の配置路となる一連の溝を形成するように該くさび押込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキが一体に固着されていることを特徴とする緊張材緊張装置。
【請求項２】
前記くさび押し込み装置と前記ジャッキとが固着された前記ジャッキチェアは、組み立てられた前記覆工体に対して位置が固定された枠体により、該覆工体の内面に対して進退が可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の緊張材緊張装置。
【請求項３】
前記ジャッキチェアは、前記シールドトンネルの中心軸と平行な軸線回りに旋回が可能なアームの先端部に支持され、該アームが伸縮可能となっていることを特徴とする請求項２に記載の緊張材緊張装置。
【請求項４】
前記くさび押込み装置は、前記定着具の端面の外周部に当接されて後方のジャッキチェアから作用する押圧力を該定着具の端面に伝達する外側突出部と、
該外側突出部の内側にあって、前記緊張材の周囲を囲むように配置されるくさびに当接され、前記外側突出部に対して前記定着具端面側へ前進駆動される内側突出部とを有することを特徴とする請求項１に記載の緊張材緊張装置。
【請求項５】
前記緊張ジャッキは、平行な二つの油圧シリンダーを有し、該油圧シリンダー間に配置される緊張材を把持して引張力を付与するものであることを特徴とする請求項１に記載の緊張材緊張装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルの覆工体の円周方向にプレストレスを導入する際に用いられる緊張材緊張装置に係り、特に緊張材に対して脱着が容易な緊張装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールドトンネルの覆工体は、工場生産されたセグメントを坑内で組立てることによって構築される。組み立てられたセグメントはトンネルに作用する土圧・水圧に絶え得るように強固に一体化される必要があり、その手段としてコンクリートからなるセグメントの円周方向にプレストレスを導入する方法がある。
【０００３】
プレストレスの導入は、一般に覆工体内の円周方向に配置されたＰＣ鋼材（緊張材）を緊張することによって行なわれるが、そのためにはＰＣ鋼材の端部をトンネルの内側に引き出しておき、緊張力を導入した状態で、この端部を定着しなければならない。このために、従来から図７に示すようなセグメント及び緊張装置が用いられている。
【０００４】
このセグメント１０１は、ＰＣ鋼材を挿通するためのダクト１０２を備えており、このダクトは覆工体の周方向に一周して両端部がコンクリート中に埋め込まれた定着具１０３に接続されている。この定着具１０３は、ＰＣ鋼材が挿通される２つの筒状部を有し、Ｘ状に一体となっている。したがって、ダクト内に挿通されたＰＣ鋼材の両端部は定着具内で両側から交叉し、セグメントの内面に設けられた切り欠き部１０４の定着端面１０４ａから覆工体の内側に突き出すようになっている。このＰＣ鋼材は、中心軸線に沿って貫通孔を有する、いわゆるセンターホールジャッキ１０５を用い、セグメントのコンクリートに反力を負担させて緊張される。このとき、切り欠き部内でセンターホールジャッキを装着することは難しく、湾曲した筒状のジャッキチェア１０６が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来から用いられている緊張材の緊張装置には次のような問題点がある。
ＰＣ鋼材の端部は、ジャッキチェア１０６とセンターホールジャッキ１０５とを装着するために、定着具１０３の端面から適切な余裕長が突き出るように切断されている。したがって、ジャッキチェア１０６とセンターホールジャッキ１０５とは上記余裕長の先端から緊張材をこれらの貫通孔に挿通しなければならない。また、センターホールジャッキ１０５及びジャッキチェア１０６は、それぞれ大きな力が作用するので堅牢な構造となっており、重量が大きい。このため、緊張力の導入にあたって緊張装置を装着する作業を効率よく行なうことが難しくなる。特に、余裕長の先端がシールドトンネル内で上方にはね上がっている場合には、多くの手間が必要となってしまう。
【０００６】
一方、緊張材に張力を導入すると、緊張材の伸びによって定着具の端面から緊張材が引き出される。したがって、定着具の所定位置にくさびを装着しておいても、くさびと定着具との間にゆるみが生じてしまう。このような状態でジャッキの緊張力を緩め、くさびによって緊張材を定着しようとしたときに、緊張材がくさびとともに定着具内に引き込まれ、緊張力の損失が生じることになる。
【０００７】
本願発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールドトンネルの覆工体内側に突き出した緊張材に容易に装着して効率良く緊張力を導入するとともに、定着のためのくさびを定着具内に確実に押し込み、緊張力の損失を低減することである。
【０００８】
【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、請求項１に係る発明は、  複数のセグメントをシールドトンネルの内周面に沿って組み立てることにより形成される覆工体に、円周方向のプレストレスを導入する緊張材の緊張装置であって、  セグメントのコンクリート内に埋め込まれ、端面が露出した定着具に当接され、緊張材と該緊張材が挿通された定着具との間にくさびを押し込むくさび押込み装置と、  前記くさび押込み装置の後部に当接され、前記定着具の端面から突き出した緊張材をシールドトンネル内の空間に導くように湾曲した緊張材誘導面を有し、後方から作用する押圧力を前記くさび押込み装置との当接面に伝達するジャッキチェアと、  前記ジャッキチェアの後端面に当接され、前記緊張材を把持して緊張力を導入するとともにその反力を押圧力として前記ジャッキチェアの後端面に作用させる緊張ジャッキと、を有し、  前記くさび押し込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキのそれぞれには、下方に解放されて前記緊張材をその軸線方向と直角方向から所定位置まで導入することができる溝状部が形成されており、  それぞれの溝状部が緊張材の配置路となる一連の溝を形成するように該くさび押込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキが一体に固着されている緊張材緊張装置を提供する。
【０００９】
なお、上記構成において、上記定着具は、くさびが押し込まれる部分を環状の独立したコーンをはめ込む構造としてもよいし、筒状となった部分の端面付近に直接くさびが押し込まれる構造としてもよい。また、緊張材は、一般的にはＰＣ鋼材特にＰＣ鋼より線が用いられるが、アラミド等の繊維を合成樹脂で固めたロッド状のものを用いることもできる。
【００１０】
この緊張装置では、下方が開放された一連の溝が形成されており、この溝内に緊張材を導入することによって、緊張材に緊張装置を装着することができる。したがって、緊張装置は、緊張材の側方からその軸線とほぼ直角方向に移動させることにより、少ない移動量で簡単に装着することができ、作業効率が著しく向上する。
また、ジャッキとジャッキチェアとくさび押込み装置とが一体となっているので、重量は大きくなるが、シールドトンネル断面の半径方向にわずかに移動させるだけの簡単な動作で装着でき、機械によって動作させることも容易となる。
さらに、定着具に当接される部分には、くさび押込み装置が設けられており、くさびを定着具との間に強く押し入れることができる。したがって、緊張力の損失が低減される。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の緊張装置において、  前記くさび押し込み装置と前記ジャッキとが固着された前記ジャッキチェアは、組み立てられた前記覆工体に対して位置が固定された枠体により、該覆工体の内面に対して進退が可能に支持されているものとする。
【００１２】
この緊張装置は、枠体に支持され覆工体の内面に対して進退が可能となっているので、重量が大きくても定着具付近で緊張材に容易に装着することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の緊張装置において、  前記ジャッキチェアは、前記シールドトンネルの中心軸と平行な軸線回りに旋回が可能なアームの先端部に支持され、該アームが伸縮可能となっているものとする。
【００１４】
この緊張装置では、アームの回動により覆工体の周方向に移動することができ、定着具が埋め込まれた位置が周方向に変動する場合にも、当該位置に容易に対応し、迅速に脱着することが可能となる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の緊張装置において、  前記くさび押込み装置は、前記定着具の端面の外周部に当接されて後方のジャッキチェアから作用する押圧力を該定着具の端面に伝達する外側突出部と、  該外側突出部の内側にあって、前記緊張材の周囲を囲むように配置されるくさびに当接され、前記外側突出部に対して前記定着具端面側へ前進駆動される内側突出部とを有するものとする。
【００１６】
この緊張装置では、定着具の端面が小さい場合やコンクリートに設けられた切り欠き部、すなわち緊張装置を装着するためのスペースが小さい場合にも外側突出部によって緊張ジャッキからの反力を定着具に伝達するとともに、くさびを定着具と緊張材との間に確実に押し込むことができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の緊張装置において、  前記緊張ジャッキは、平行な二つの油圧シリンダーを有し、該油圧シリンダー間に配置される緊張材を把持して引張力を付与するものとする。
【００１８】
この緊張装置では、緊張材の側方から装着して該緊張材をしっかりと把持することができるとともに、安定した状態で緊張材に張力を導入することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である緊張装置を緊張材に装着した状態を示す概略図である。また、図２は緊張装置の主要部を示す縦断面図である。
この緊張装置は、複数のセグメント２からなる覆工体１のダクト３内に挿通された緊張材８に緊張力を付与するものであり、定着具４の端面に当接され、緊張材を定着するためのくさびを定着具４側に押し込むくさび押込み装置１１と、くさび押込み装置１１の後端に連結されたジャッキチェア２１と、このジャッキチェア２１の後端に連結され、緊張材８を把持して張力を導入する緊張ジャッキ３１とを有している。そして、ジャッキチェア２１が、シールドトンネル軸線と平行な回動軸６に支持されたアーム７の先端に連結され、このアーム７が伸縮部７ａを備えている。また、上記回動軸６は、覆工体１に対して固定された枠体５に設けられており、上記アーム７を介してジャッキチェア２１、くさび押込み装置１１及び緊張ジャッキ３１が上記枠体５によって支持されるものとなっている。
【００２０】
上記くさび押込み装置２１は、図３に示すように、緊張材の軸線方向に本体部１２と突出部１３が形成されており、下部には緊張力が導き入れられる溝状部１８が形成されている。突出部１３は、溝状部があるために下側で一部が欠けた円筒状となっており、外側突出部１４とその内側で進退可能となった内側突出部１５を備えている。外側突出部１４は先端１４ａが定着部端面の外周部又は定着具の本体に装着されるコーンに当接されるように断面が縮小されており、後方は本体部１２と一体となるように連結されている。
【００２１】
本体部１２は上部に油圧シリンダー１６を備えており、油の注入によって駆動されるピストン１７が上記内側突出部１５に連結され、該内側突出部１５がくさびを定着具の奥側へ押し込むように前進移動するものとなっている。
【００２２】
図４は、上記くさび押込み装置２１を用いてくさびを押し込む状態を示す拡大断面図である。
定着具４は、筒状部が２つＸ状に一体化するように鋳造されたものであり、両側に定着用の端面４ａが形成されている。そして、セグメント２のコンクリート内に埋め込まれ、上記端面がセグメントに設けられた切り欠き部分２ａで露出するものとなっている。
【００２３】
緊張材８は、組み立てられたセグメント２内で周方向に連結するダクト３に挿通され、両端部が上記定着具４の二つの筒状部にそれぞれ挿通され、一方の端部は緊張のための余裕長が覆工体１の内側へ突き出している。
【００２４】
上記定着具４の定着端面付近には、定着具本体とは独立した部材である環状のコーン９が嵌め入れられており、挿通される緊張材８との内にくさび１０が装着される。コーン９の内周面は緊張側端面から奥へ進むにしたがって内径が縮小されており、緊張材８に緊張力を導入した後くさび１０を押し込んで緊張ジャッキ３１による緊張力を解放すると、緊張材８の弾性力はくさび１０をコーン９の奥側へ引き込むように作用し、コーン９と一体となってしっかりと緊張材８を把持するようになっている。
【００２５】
上記くさび押し込み装置１１の外側突出部１４は先端面１４ａが縮小され、図４に示すようにコーン８の端面に当接され、緊張材に張力を導入したときの反力が定着具４に伝達される。そして、くさび１０は外側突出部１４の内側にあり、内側突出部１５が前進することによってコーン９内に強く押し込まれるようになっている。
【００２６】
図５は、上記ジャッキチェアの側面図、端面図及び断面図である。
このジャッキチェア２１は、鋼又は鋳鉄からなり、下面には全長にわたって緊張材８が導入される溝状部２２が形成されている。この溝状部２２の底面２２ａつまり上面は、ゆるやかに湾曲し、定着具４から突き出した緊張材８の誘導面となっている。
【００２７】
このジャッキチェア２１の前方の端面２３は平坦に形成され、上記くさび押込み装置１１の後端面に当接される。一方、後方の端面２４も平坦に仕上げられ、緊張ジャッキ３１が当接され、緊張材８に張力を導入するときの反力が作用するものとなっている。
【００２８】
図６は、上記緊張ジャッキ３１の平面図、正面図及び背面図である。
この緊張ジャッキ３１は、本体部３２と油圧によって本体部３２から押し出される作動部３３とを有している。本体部３２は２つの油圧シリンダー３４を平行に備えており、これらの間に下側が開放されて緊張材８を下側から導入することができる溝状部３５が形成されている。そして、緊張材８は、上記溝状部内でくさび３６により本体部３２に把持される。
【００２９】
一方、作動部３３の前面３３ａはジャッキチェア２１の後端面２４に当接され、作動部３３は油圧シリンダー３４内の圧力により、本体部３２から押し出されるものである。したがって、緊張材８を後方に強く牽引することができるとともにその反力はジャッキチェア２１に伝達され、くさび押込み装置１１を介して定着具４に伝達されるようになっている。
【００３０】
上記くさび押込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキは、それぞれの溝状部が連続するように互いに連結されており、一連の溝の底部まで緊張材を導入した状態で安定した緊張作業が可能となっている。つまり溝の底部が緊張材の配置路となっており、緊張材がこれに沿った状態で緊張ジャッキを動作して緊張作業が行われる。
【００３１】
一方、上記くさび押込み装置１１及び緊張ジャッキ３１が固着されたジャッキチェア２１は、図１に示すように、アーム７の先端部に取り付けられ、該アーム７の後部は、シールドトンネルの軸線と平行な回動軸６によって支持されている。また、このアーム７は電動モータによって駆動される伸縮部７ａを備えている。したがって、緊張装置はアーム７の回動により、覆工体１の周方向に位置を調整することができるとともに、伸縮部７ａの駆動により覆工体１の内面に向かって容易に進退が可能となっている。
【００３２】
上記回動軸６は、覆工体１に対して固定された枠体５に設けられており、この枠体５は覆工体１への固定を解放して、シールドトンネルの軸線方向に移動が可能となっている。移動のための手段は、例えば車輪を設けて走行するものであってもよいし、シールド掘削機（図示しない）から後方に張り出した梁に支持させ、この梁に沿って移動する構成とすることもできる。
【００３３】
次に、上記緊張装置を用いてシールドトンネルの覆工体にプレストレスを導入する手順について説明する。
シールドトンネルの内周面に沿って、定着具４が埋め込まれたセグメントを含む複数のセグメント２を建て込み、図１に示すように環状に閉じた形状に組立てる。このとき、各セグメント２に設けられたダクト３は周方向に連続するものとなり、定着具４の一方の筒状部から覆工体１を一周して他方の筒状部につながるものとなる。そして、このダクト３に緊張材８を挿入し、一方の端部はくさびによって定着具４に定着する。他方は緊張装置の大きさに応じた余裕長を残して切断する。
【００３４】
緊張装置は、アーム７の伸縮部７ａが短縮された状態、つまり緊張装置がシールドトンネルの中心側に後退した状態で旋回し、周方向の適切な位置に調整する。そして、伸縮部７ａを伸長することにより、緊張材８の側方から接近させ、緊張材８を溝内に収容して、緊張装置を所定位置にセットする。また、緊張ジャッキ３１に対してはくさび３６を用いて緊張材８を本体部３２に把持させる。
【００３５】
この状態で緊張ジャッキ３１を作動させると、緊張材８が定着具４から引き出される方向に強く牽引され、その反力は緊張ジャッキ３１の作動部３３からジャッキチェア２１及びくさび押込み装置１１を介して定着具４に伝達される。
【００３６】
所定の張力が緊張材８に導入され、伸び量等によって確認されると、くさび押込み装置１１を作動し、くさび１０をコーン９内に強く押し込む。その後、緊張ジャッキ３１による緊張力を解放すると、緊張力によって伸びが生じた緊張材８の収縮しようとする力がくさび１０をコーン９内に引き込むように作用し、緊張材８がコーン９を介して定着具４に強固に定着される。このとき、くさび１０はあらかじめくさび押込み装置１１によってコーン９内に強く押し込まれているので、くさび１０がコーン９内に引き込まれる量は極わずかであり、セグメント２内で導入された緊張材８の張力はほとんど低減されず、充分な緊張力が維持される。
【００３７】
緊張力の導入が終了した後は、緊張ジャッキ３１による緊張材８の把持を解放し、アーム７の短縮によって緊張装置は緊張材８から容易に離脱される。そして、枠体５をシールドトンネルの軸線方向に移動し、次の緊張材に張力を導入する作業に移行する。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る緊張装置では、くさび押込み装置、ジャッキチェア及び緊張ジャッキが一体となり、緊張材を一連の溝内に導入して緊張力を導入することができる。したがって、緊張材の側方から緊張装置を進退させることによって容易に脱着が可能となり、作業効率が著しく向上する。また、緊張装置はくさび押込み装置を備え、くさびを定着具に強く押し込んでから緊張ジャッキによる張力を解放するので、セグメント内で緊張材に導入される緊張力の損失が少なく、覆工体に有効にプレストレスを導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である緊張装置を緊張材に装着した状態を示す概略図である。
【図２】図１に示す緊張装置の縦断面図である。
【図３】図１に示す緊張装置で用いられるくさび押込み装置の正面図、縦断面図及び背面図である。
【図４】図３に示すくさび押込み装置を用いてくさびを押し込む状態を示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す緊張装置で用いられるジャッキチェアの側面図、端面図及び断面図である。
【図６】図１に示す緊張装置で用いられる緊張ジャッキの平面図、正面図及び背面図である。
【図７】従来の緊張装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１    覆工体
２    セグメント
３    ダクト
４    定着具
５    枠体
６    回動軸
７    アーム
８    緊張材
９    コーン
１０    くさび
１１    くさび押込み装置
１２    くさび押込み装置の本体部
１３    突出部
１４    外側突出部
１５    内側突出部
１６    油圧シリンダー
１７    ピストン
１８    溝状部
２１    ジャッキチェア
２２    溝状部
２３    前方の端面
２４    後方の端面
３１    緊張ジャッキ
３２    緊張ジャッキの本体部
３３    作動部
３４    油圧シリンダー
３５    溝状部
３６    くさび
【図１】
0003880421.tif 000002
【図２】
0003880421.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003880421.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003880421.tif 000007
【図７】
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