(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘進機で組み立てられるセグメントの外周面に敷設すべくトンネル掘進機内で巻き立てられた防水シートの軸方向に延びる重合部を接合するトンネル掘進機における防水シートの接合装置であって、上記防水シートの重合部を加熱する加熱手段と、その加熱手段で加熱された防水シートを押圧する押圧手段と、これら加熱手段及び押圧手段を備えた溶着装置をトンネル掘進機の軸方向に移動させる軸方向移動手段と、上記溶着装置をトンネル掘進機の周方向に移動させる周方向移動手段とを備え、上記押圧手段が、テールフレームの内周に沿って配置され円筒状に巻き立てられた上記防水シートをその外周から覆う防水シート受けフレームと、防水シートをその内側から径方向外側に押圧する押えローラとからなることを特徴とするトンネル掘進機における防水シートの接合装置。
【請求項２】
上記押えローラが、球面軸受けを介して軸支され上記防水シート受けフレームの表面に沿って回動する請求項１記載のトンネル掘進機における防水シートの接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘進機で組み立てられるセグメントの外周面に敷設すべくトンネル掘進機内で巻き立てられた防水シートの軸方向に延びる重合部を接合するトンネル掘進機における防水シートの接合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘進機は、トンネル内に組み立てられたセグメントにシールドジャッキを介して反力を得て、その先端に設けられたカッタで切羽を切削しながら掘進するようになっている。
【０００３】
一般に、セグメントは円筒状に組み立てられている。セグメントは、軸方向及び周方向に所定の寸法で分割されており、各セグメントを接合することによって円筒状となっている。
【０００４】
よって、組み立てられたセグメント間には、継目ができ、地下水が浸入することとなるため、セグメント間に止水シールを設けて止水するようになっている。しかしながら、実際のところは、施工精度によって、目開きや目違い等が発生し漏水が発生してしまうことがある。
【０００５】
そのため、セグメントの外周側に裏込材を設けて、シール効果を高めるようにしてはいるが、裏込材の劣化等により完全な密閉はできず、以後のメンテナンスが大変であった。
【０００６】
そこで、近年、セグメント外周面全体に防水シートを巻き立て、セグメントと地盤とを遮断することで、防水を図る方法が提案されている。
【０００７】
上述の防水シートの敷設は、以下に示すような手順で行われる。
【０００８】
まず、新設する防水シートを既設防水シートに接合代分重ねて、テールフレーム等に沿って円筒状に展張する。そして、巻き立てた新設防水シートを所定の径に拡径する。新設防水シートの巻立て長さを、既設防水シートの巻立て長さに合わせると共に、新設防水シートと既設防水シートのラップ代を所定の幅に調整する。防水シートの接合部を溶着装置によって熱溶着する。
【０００９】
以上の工程を繰り返し行うことによって、セグメント組立てとシールド掘進と共に、防水シートが順次継ぎ足されて、セグメントの外周面に敷設されることとなる。
【００１０】
上述の防水シートの接合（溶着）工程は、円周状に形成される新設防水シートと既設防水シートとの重合部と、新設防水シートの円周方向両端がラップしてなりトンネル掘進機の軸方向に直線状に形成される重合部とに施される。
【００１１】
上記各重合部では、その厚さが防水シートの厚さの略２倍となるが、円周状の重合部と直線状の重合部とが重なる部分では、その厚さが防水シートの厚さの略３倍となる。
【００１２】
ところで、隣接する防水シートの直線状の重合部を同一線上に形成すると、直線状の２つの重合部と、円周状の重合部とが重なることとなり、その厚さが防水シートの厚さの略４倍となってしまい防水シートにしわが発生する等の問題があった。
【００１３】
そのため、図９に示すように、隣接する防水シートの直線状の重合部２６が互いに重なり合わないように、その周方向の位置をオフセットさせて配置するようになっていた。
【００１４】
これら直線状の重合部は、接合作業を考慮して、重合部が互いに重なり合わない距離を隔てた２直線上に交互に配置されており、一つ飛びの重合部が互いに同一線上に配置されるようになっている。
【００１５】
この直線状の重合部を接合する従来の接合装置は、トンネル掘進機の軸方向２直線上にそれぞれ位置する２台の溶着装置を有しており、これら各溶着装置は、径方向に移動自在、すなわち防水シートに対して近接離反自在に設けられると共に、軸方向に移動自在に形成されていた。
【００１６】
一方の重合部を接合する際には、他方の溶着装置は防水シートから離反させておき、一方の溶着装置で重合部を溶着しながら、接合装置全体を軸方向に移動させるようになっていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の接合装置では、各溶着装置が周方向に移動できないため、防水シートの直線状の重合部が周方向にずれた場合、防水シートの端部を溶着できず、シール性能が低下してしまうといった問題があった。また、溶着装置を２つ必要とするため、製造コストが高いといった問題もあった。
【００１８】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、その目的は、防水シートの周方向端部の直線状重合部を確実に溶着できるトンネル掘進機における防水シートの接合装置を安い製造コストで提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トンネル掘進機で組み立てられるセグメントの外周面に敷設すべくトンネル掘進機内で巻き立てられた防水シートの軸方向に延びる重合部を接合するトンネル掘進機における防水シートの接合装置であって、上記防水シートの重合部を加熱する加熱手段と、その加熱手段で加熱された防水シートを押圧する押圧手段と、これら加熱手段及び押圧手段を備えた溶着装置をトンネル掘進機の軸方向に移動させる軸方向移動手段と、上記溶着装置をトンネル掘進機の周方向に移動させる周方向移動手段とを備え、上記押圧手段が、テールフレームの内周に沿って配置され円筒状に巻き立てられた上記防水シートをその外周から覆う防水シート受けフレームと、防水シートをその内側から径方向外側に押圧する押えローラとからなることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、溶着装置をトンネル掘進機の周方向に移動させる周方向移動手段を設けたことによって、防水シートの直線状の重合部が周方向にずれた場合でも、溶着装置を防水シートの端部に合わせることができ、重合部の位置ズレに対応することができ、シール性能の低下を防止できる。また、押圧手段である押えローラが重合部を防水シート受けフレームの内周面に押し付けることとなるので、防水シートの周方向端部の直線状重合部を確実に溶着することができる。さらに、２直線上の防水シートの重合部を１つの溶着装置で溶着することができるので、装置が簡素化され製造コストが安くなる。
【００２２】
また、上記押えローラが、球面軸受けを介して軸支され上記防水シート受けフレームの表面に沿って回動するものが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明に係るトンネル掘進機の防水シートの接合装置の好適な実施の形態を示した平面図、図２は本発明に係るトンネル掘進機の防水シートの接合装置の好適な実施の形態を示した側面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図及びノズルを示した側面図、図５は押えローラと軸受けを示した断面図、図６は防水シートの敷設装置を示した概略断面図、図７は図６の拡大断面図、図８は図６のＣ−Ｃ及びＤ−Ｄ線断面図、図９は防水シートの巻き立て状態を示した斜視図である。
【００２５】
まず、セグメントの外周面に防水シートを敷設する敷設装置の全体構成を説明する。
【００２６】
図６から図８に示すように、防水シート１の敷設装置２はトンネル掘進機３の後部のテールフレーム４内に配置されており、セグメント５を組み立てる前に、防水シート１を円筒状に形成しておくものである。
【００２７】
敷設装置２は、筒状の防水シート受けフレーム６と、支持フレーム７と、新設防水シート固定装置８と、既設防水シート固定装置９、巻立装置１０及び接合装置１１とによって、その主要部が構成されている。
【００２８】
防水シート受けフレーム６は、テールフレーム４の内周面に沿って、その内周面から若干の間隔をあけて配置されると共に、既設防水シート１ａと新設防水シート１ｂが重なる重合部（接合部）２５付近から新設防水シート１ｂの切羽側端部まで延出されている。防水シート受けフレーム６の内径は、組み立てられたセグメント５の外径と略同一となっている。新設される防水シート１ｂは、この防水シート受けフレーム６に沿って展張され、固定されるために、常に同一径で巻き立てることができる。
【００２９】
支持フレーム７は、ドーナツ状のリングフレーム１４を介して、防水シート受けフレーム６を内側から支持するための架台である。この架台は、防水シート１を固定するための反力を受ける構成となっている。支持フレーム７は、円筒状の補強フレーム１５によって、スライド自在に支持されている。この補強フレーム１５は、テールフレーム４の内周面から延びるテールリングフレーム１６に連結固定されている。
【００３０】
テールリングフレーム１６には、移動ジャッキ１７が連結されている。この移動ジャッキ１７の先端は、支持フレーム７に接続されており、移動ジャッキ１７の伸縮によって、支持フレーム７が、トンネル掘進機３の軸方向にスライドするようになっている。なお、補強フレーム１５はスライドガイドの役目を備えており、ロッド状のものであってもよい。
【００３１】
新設防水シート固定装置８は、防水シート受けフレーム６の内周面に沿って展張した新設防水シート１ｂを、径方向外側へ押圧するものである。新設防水シート固定装置８は、支持フレーム７の外面に複数個の押えジャッキ１８が周方向に所定の間隔で設けられている。押えジャッキ１８の先端には、防水シート押え板１９が設けられている。押えジャッキ１８の両サイドには、押えジャッキ１８がローリングするのを防止するローリング防止ガイド２１が設けられている（図８中、左側に示したＣ−Ｃ線断面図参照）。防水シート押え板１９の押え面には、防水シート１を傷つけないように、高密度ナイロン等の素材が使用されている。
【００３２】
押えジャッキ１８が伸長することによって、防水シート押え板１９が新設防水シート１ｂを防水シート受けフレーム６に押し付けて、防水シート１の垂れや延びを防止する。なお、新設防水シート固定装置８は、常に防水シート１の均一な巻き立てを確保できるように、新設防水シート１ｂのほぼ全範囲を押付け固定できるものが好ましい。
【００３３】
既設防水シート固定装置９は、既設防水シート１ａを防水シート受けフレーム６に押し付けて固定するものである。既設防水シート固定装置９も、新設防水シート固定装置８と同様に、支持フレーム７の外面に、全周に渡って所定間隔をあけて複数個設けられており、押えジャッキ２２、防水シート押え板２３及びローリング防止ガイド２４から構成されている（図８中、右側に示したＤ−Ｄ線断面図参照）。
【００３４】
巻立装置１０は、リングフレーム１４に取り付けられた防水シートロール３３から新設防水シート１ｂを挟持して、防水シート受けフレーム６の内周に沿って回転して、防水シート１を筒状に敷設するものである。巻立装置１０は、電動機等の駆動源にによりピニオンや内歯歯車を介して、回転駆動される旋回リング（図示せず）に取り付けられている。
【００３５】
接合装置１１は、円周状に形成される新設防水シート１ｂと既設防水シート１ａとの円周状重合部２５を接合する周方向接合装置１１ａと、新設防水シート１ｂの円周方向両端がラップする直線状重合部２６を接合する軸方向接合装置１１ｂとから構成されている。
【００３６】
周方向接合装置１１ａは、モータ２７によりピニオン２８や内歯歯車（図示せず）を介して回転駆動される旋回リング２９を備えており、この旋回リング２９に、電熱ゴテ等の加熱手段３１とその加熱手段３１で加熱された防水シート１を押圧する押圧手段３２とが設けられて、構成されている。
【００３７】
ところで、本発明は、図１から図４に示すように、防水シート１の軸方向の接合を行う接合装置１１ｂが、防水シート１ｂの重合部２６を加熱する加熱手段３４と、その加熱手段３４で加熱された防水シート１を押圧する押圧手段３５と、これら加熱手段３４及び押圧手段３５を備えた溶着装置３６をトンネル掘進機３の軸方向に移動させる軸方向移動手段３７と、溶着装置３６をトンネル掘進機３の周方向に移動させる周方向移動手段３８とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
この接合装置１１ｂは、トンネル掘進機３の内周に沿って周方向に所定間隔をあけて複数配置されたシールドジャッキ３９の間に、配置されるようになっている。
【００３９】
溶着装置３６には、伸縮ジャッキ４１等を介して、加熱手段３４及び押圧手段３５がトンネル掘進機３の径方向に移動自在に設けられている。本実施の形態では、加熱手段３４は、熱風吹付け式が採用されており、図示しない加熱器で熱した熱風をノズル４３を介して、重合部２６に吹き付けるようになっている。なお、加熱手段として熱コテ等、別の手段を用いることも可能である。
【００４０】
ノズル４３の熱風吹出し口４４に隣接して、押圧手段３５を構成する押えローラ４５が設けられている。この押えローラ４５は、伸縮ジャッキ４１を介して、適度な圧力で、防水シート１の重合部２６を防水シート受けフレーム６の内周面に向けて押圧しながら回動する。
【００４１】
ノズル４３及び押えローラ４５は、内側となる防水シート１の周方向端部に重なるように配置されており、その端部を確実に溶着するようになっている（図４（ｂ）参照）。
【００４２】
押えローラ４５は、図５に示すように、球面軸受け５３を介して軸支されており、上記防水シート受けフレーム６の内周面に沿ってその軸方向に回動するようになっている。
【００４３】
軸方向移動手段３７として、溶着装置３６の上部に、トンネル掘進機３の軸方向に延びるボールネジ４６とガイドロッド（図示せず）が設けられている。ボールネジ４６及びガイドロッドは、互いに平行で軸方向に延びて配置され、その両端が支持プレート４７に支持されている。その支持プレート４７には、チェーン４８を介してボールネジ４６を回転させるモータ４９が取り付けられている。溶接装置３６の上部には、ボールネジ４６が螺合するネジ穴と、ガイドロッドが貫通する貫通穴を有したブラケット５１が取り付けられている。
【００４４】
モータ４９で、ボールネジ４６を回転することによって、溶着装置３６が、軸方向に移動する。溶着時の溶着装置３６の移動方向は、トンネル掘進機３の後方から前方の切羽側へと進むようになっている。これによって、防水シート１の軸方向の溶着を既設防水シート１ａ側から端部がフリーな状態の前側に向かって行うこととなり、防水シート１にしわが発生し難くなる。
【００４５】
支持プレート４７に近接して、この支持プレート４７と直交して、トンネル掘進機３の周方向に延びるガイドレール５２が設けられている。ガイドレール５２は、図９に示した２列の直線状重合部２６間の距離より若干長い長さとなっている。ガイドレール５２は、支持プレート４７から延びるブラケット５４を介して支持プレート４７を移動自在に支持している。
【００４６】
支持フレーム７等の固定側には、支持プレート４７を周方向に移動させる伸縮ジャッキ等の移動手段（図示せず）が設けられている。
【００４７】
次に、防水シート１の敷設工程に合わせて、上記構成によるトンネル掘進機における防水シートの接合装置の作用を説明する。
【００４８】
トンネル掘進機３は、掘削開始状態で、シールドジャッキ３９をセグメント５に押し付けた状態としておく。既設防水シート１ａを既設防水シート固定装置９で防水シート受けフレーム６の内周面に押し付けて固定し、自重や外力によるしわ、垂れ或いは外力によって円周状の重合部２５に影響が及ばないようにしておく。
【００４９】
そして、巻立装置１０によって、新設防水シート１ｂを防水シート受けフレーム６の内周面に沿って、既設防水シート１ａの縁部に重なるように敷設する。その後、新設防水シート固定装置８によって、防水シート受けフレーム２の内周面に新設防水シート１ｂを押し付けて固定する。
【００５０】
次に、防水シート１の溶着を行う。トンネル掘進機３の掘進に伴って、シールドジャッキ３９が伸長するが、その伸長に同調させて移動ジャッキ１７を伸長させて、支持フレーム７を所定の接合位置に維持させておく。
【００５１】
そして、周方向接合装置１１ａによって、新設防水シート１ｂと既設防水シート１ａとの円周状重合部２５を接合する。
【００５２】
このとき、新設防水シート１ｂと既設防水シート１ａは共に固定されているので、その重合部２５は、防水シート１の自重やシールド掘進による影響を全く受けずに安定した溶着作業を行うことができる。
【００５３】
次に、本発明に係る軸方向接合装置１１ｂによって、新設防水シート１ｂの円周方向両端がラップしてなる直線状重合部２６を接合する。以下、この直線状重合部２６の接合について詳しく説明する。
【００５４】
軸方向前後に隣接する防水シート１の直線状重合部２６は、図９に示すように、互いに重なり合わないように、その周方向の位置をオフセットさせて配置するようになっている。これら直線状重合部２６は、重合部２６が互いに重なり合わない距離を隔てた２直線上に交互に配置されており、一つ飛びの重合部２６が互いに同一線上に配置されるようになっている。
【００５５】
まず、周方向移動手段３８によって、溶着装置３６のノズル４３と押えローラ４５とが、接合すべき直線状重合部２６に位置するように、溶着装置３６を移動させる。これと同時に、軸方向移動装置３７によって、溶着装置３６が直線状重合部２６の後端部に位置するように、溶着装置３６を移動させておく。
【００５６】
そして、溶着装置３６を、周方向に固定しつつ、軸方向に沿って前方に移動させる。このとき、ノズル４３の熱風吹出し口４４からは高温の熱風が吹き出され、新設防水シート１ｂの直線状重合部２６を溶かし、その溶かされた重合部２６を押えローラ４５で押圧することによって、直線状重合部２６の溶着が行われる。
【００５７】
押えローラ４５は、防水シート１ｂの重合部２６を防水シート受けフレーム６の内周面に押し付けることとなるので、直線状重合部２６の溶着部分には、均一に圧力が加えられ、重合部２６を確実に溶着することができ、シール性能の向上が達成される。
【００５８】
また、押えローラ４５は、球面軸受け５３を介して軸支されているため、防水シート受けフレーム６の内周面にうねり等があったとしても、その表面に沿って回動することができるので、重合部２６の溶着をさらに確実なものとすることができる。
【００５９】
さらに、本発明においては、溶着装置３６をトンネル掘進機３の周方向に移動させる周方向移動手段３８を設けたことによって、一つ飛びにオフセットして、２直線上に交互に配置された重合部２６の溶着を一つの溶着装置３６で行うことができ、接合装置１１が簡素化され、その製造コストを安くすることができる。
【００６０】
また、万一、防水シート１ｂの直線状重合部２６の位置が周方向にずれた場合であっても、溶着装置３６を重合部２６に合わせることができ、シール性能の低下を防止できる。ガイドレール５２が、２列の直線状重合部２６間の距離よりも若干長く形成されているので、直線状重合部２６が正規の位置よりも外側に位置ズレした場合でも、対応することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、溶着装置をトンネル掘進機の周方向に移動させる周方向移動手段を設けたことによって、重合部の位置ズレに対応することができ、また、押圧手段である押えローラが重合部を防水シート受けフレームの内周面に押し付けることとなるので、防水シートの周方向端部の直線状重合部を確実に溶着することができるといった優れた効果を発揮する。さらに、２直線上に交互に配置された重合部の溶着を一つの溶着装置で行うことができるので、接合装置が簡素化され、その製造コストを安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル掘進機の防水シートの接合装置の好適な実施の形態を示した平面図である。
【図２】本発明に係るトンネル掘進機の防水シートの接合装置の好適な実施の形態を示した側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（ａ）は図２のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）はノズルを示した側面図である。
【図５】ローラと軸受けを示した断面図である。
【図６】防水シートの敷設装置を示した概略断面図である。
【図７】図６の拡大断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図及びＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】防水シートの巻き立て状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１  防水シート
３  トンネル掘進機
４  テールフレーム
５  セグメント
６  防水シート受けフレーム
１１  接合装置
２６  重合部
３４  加熱手段
３５  押圧手段
３６  溶着装置
３７  軸方向移動手段
３８  周方向移動手段
４５  押えローラ
５３  球面軸受け
【図１】
0003970538.tif 000002
【図２】
0003970538.tif 000003
【図３】
0003970538.tif 000004
【図４】
0003970538.tif 000005
【図５】
0003970538.tif 000006
【図６】
0003970538.tif 000007
【図７】
0003970538.tif 000008
【図８】
0003970538.tif 000009
【図９】
0003970538.tif 000010