(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔内面に沿って支保工を組み付けると共に上記掘削孔内面にコンクリートを吹き付けてなるトンネル穴内面に沿ってセグメントを組み立てる装置であって、
上記トンネル穴の底部にそのトンネル穴の長手方向に沿って敷設されたレールと、該レール上に載置され、そのレールに沿って移動可能な台車と、該台車に設けられ、上記セグメントを把持して上記トンネル穴内の所定位置に移動するセグメント組立機構と、上記台車に複数設けられ、上記トンネル穴内面に向かい伸長してその伸長時に上記トンネル穴内面を押圧して上記台車を上記トンネル穴内の所定位置に保持するグリッパと、該グリッパで上記トンネル穴の支保工を避けて上記トンネル穴内面を押圧すべく、上記グリッパを移動する移動手段と、上記台車に複数設けられ、上記トンネル穴内の所定位置に組み付けられた上記セグメントを後方に押し付ける押付ジャッキとを備え、
上記グリッパが、上記台車の前部に設けられる前部グリッパと、上記台車の後部に設けられる後部グリッパとから構成され、
上記移動手段が、上記前部グリッパを上記トンネル穴の長手方向に上記台車に対して相対移動させるものであり、
上記押付ジャッキの最大ストロークを、１リング分のセグメント幅に上記トンネル穴の長手方向に対する上記支保工のピッチを足した長さ分或いはそれ以上の長さ分のストロークとしたことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】
上記移動手段が、上記台車に装着された内筒と、該内筒にトンネル穴の長手方向にスライド可能に被嵌され、上記前部グリッパが設けられる外筒と、上記内筒と上記外筒とを連結するスライドジャッキとを有する請求項１に記載のセグメント組立装置。
【請求項３】
上記外筒に、上記外筒を上記内筒に保持すべく上記内筒に係合可能な位置決めジャッキを設けた請求項２に記載のセグメント組立装置。
【請求項４】
上記前部グリッパは、上記外筒に取り付けられたグリッパジャッキと、該グリッパジャッキの先端部に球面座を介して取り付けられたグリッパボスと、該グリッパボスの先端部に取り付けられたプレートと、該プレートに間隔を隔てて設けられた一対の凸状体とを有する請求項２又は３に記載のセグメント組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削孔内面に沿って支保工を組み付けると共に上記掘削孔内面にコンクリートを吹き付けてなるトンネル穴内面に沿ってセグメントを組み立てる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
掘削孔内面に沿ってセグメントを組み立てるセグメント組立装置（自走式エレクタ）として、既設セグメントの底部に掘削孔の長手方向に沿って敷設されたレールと、レール上に載置され、レールに沿って移動可能な台車と、台車に設けられ、セグメントを把持して掘削孔内の所定位置に移動するセグメント組立機構と、台車に複数設けられ、既設セグメント内面に向かい伸長してその伸長時に既設セグメント内面を押圧して台車を保持するグリッパとを備えたものがある。
【０００３】
しかし、この装置は、装置全体の重量が既設セグメントに作用し、また、グリッパによって既設セグメント内面に過大な荷重を作用させることがあるため、セグメントの強度を高めておく必要があり、セグメントのコストアップに繋がるという欠点がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、トンネル覆工用のセグメントを把持して所定位置に嵌め込むセグメント組立装置と、リング状に嵌め込まれたセグメント群をセグメントリングとして支える複数のサポートジャッキと、上記セグメントリングとトンネル内壁との間にコンクリートを注入する裏込コンクリート打設機とを、後方既設セグメント部と前方トンネル内壁とに跨がる走行台車上に搭載して成るライニング打設機が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０９３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、セグメント組立装置の台車を既設セグメント上に載せず、且つ、全てのグリッパを既設セグメントより前方の掘削孔側に配置したものを開発中である。
【０００７】
ところで、セグメントの組立（二次覆工）に先立ち、掘削孔内面に沿って支保工を組み付けると共に掘削孔内面にコンクリートを吹き付ける一次覆工が行われることがあり、また、一次覆工を行ったトンネル穴においては、掘削孔内面に吹き付けたコンクリートが掘削孔内面と支保工との間にまわらずに、掘削孔内面と支保工との間に隙間（図４（ａ）中の符号Ｇ参照）ができることがある。
【０００８】
このため、グリッパで一次覆工を行ったトンネル穴の支保工を押圧すると、支保工がトンネル穴の径方向外方の隙間側に移動して吹き付けたコンクリートから剥離して、一次覆工したトンネル穴を損傷させる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、一次覆工したトンネル穴を損傷させることなく、一次覆工したトンネル穴内面に沿ってセグメントを組み立てることができるセグメント組立装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、掘削孔内面に沿って支保工を組み付けると共に上記掘削孔内面にコンクリートを吹き付けてなるトンネル穴内面に沿ってセグメントを組み立てる装置であって、上記トンネル穴の底部にそのトンネル穴の長手方向に沿って敷設されたレールと、該レール上に載置され、そのレールに沿って移動可能な台車と、該台車に設けられ、上記セグメントを把持して上記トンネル穴内の所定位置に移動するセグメント組立機構と、上記台車に複数設けられ、上記トンネル穴内面に向かい伸長してその伸長時に上記トンネル穴内面を押圧して上記台車を上記トンネル穴内の所定位置に保持するグリッパと、該グリッパで上記トンネル穴の支保工を避けて上記トンネル穴内面を押圧すべく、上記グリッパを移動する移動手段と、上記台車に複数設けられ、上記トンネル穴内の所定位置に組み付けられた上記セグメントを後方に押し付ける押付ジャッキとを備え、上記グリッパが、上記台車の前部に設けられる前部グリッパと、上記台車の後部に設けられる後部グリッパとから構成され、上記移動手段が、上記前部グリッパを上記トンネル穴の長手方向に上記台車に対して相対移動させるものであり、上記押付ジャッキの最大ストロークを、１リング分のセグメント幅に上記トンネル穴の長手方向に対する上記支保工のピッチを足した長さ分或いはそれ以上の長さ分のストロークとしたものである。
【００１１】
ここで、上記移動手段が、上記台車に装着された内筒と、該内筒にトンネル穴の長手方向にスライド可能に被嵌され、上記前部グリッパが設けられる外筒と、上記内筒と上記外筒とを連結するスライドジャッキとを有しても良い。
【００１２】
また、上記外筒に、上記外筒を上記内筒に保持すべく上記内筒に係合可能な位置決めジャッキを設けても良い。
【００１３】
また、上記前部グリッパは、上記外筒に取り付けられたグリッパジャッキと、該グリッパジャッキの先端部に球面座を介して取り付けられたグリッパボスと、該グリッパボスの先端部に取り付けられたプレートと、該プレートに間隔を隔てて設けられた一対の凸状体とを有しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一次覆工したトンネル穴を損傷させることなく、一次覆工したトンネル穴内面に沿ってセグメントを組み立てることができるセグメント組立装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るセグメント組立装置の側面図である。図２は、図１のII−II線矢視図である。図３は、図１のIII−III線矢視図である。
【００１７】
図中、Ｈは地山を掘削して形成された掘削孔であり、Ｔは掘削孔Ｈ内面に沿って支保工Ｆを組み付けると共に掘削孔Ｈ内面にコンクリートＣを吹き付けてなるトンネル穴であり、Ｓはトンネル穴Ｔ内面に沿って組み立てられたセグメントである（図４参照）。
【００１８】
図１から図３に示すように、本実施形態に係るセグメント組立装置１は、トンネル穴Ｔの底部に、トンネル穴Ｔの長手方向に沿って敷設されたレール２と、レール２上に載置され、レール２に沿ってトンネル穴Ｔの長手方向に移動可能な台車３と、台車３に設けられ、セグメントＳを把持してトンネル穴Ｔ内の所定位置に移動するセグメント組立機構４と、台車３に複数設けられ、トンネル穴Ｔ内面に向かい伸長してその伸長時にトンネル穴Ｔ内面を押圧して台車３をトンネル穴Ｔ内の所定位置に保持するグリッパ５と、グリッパ５でトンネル穴Ｔの支保工Ｆを避けてトンネル穴Ｔ内面を押圧すべく、グリッパ５を移動する移動手段とを備える。
【００１９】
台車３は、基部６と、基部６の下面に複数設けられた車輪７と、基部６に設けられたレールクランプ式の自走装置８と、基部６上にセンタリング装置９を介して載置された基台フレーム１０とを有している。
【００２０】
基台フレーム１０は、内筒１１と、内筒１１にトンネル穴Ｔの長手方向にスライド可能に被嵌された外筒１２とから構成される。内筒１１と外筒１２とは複数のスライドジャッキ１３で連結されており、これらスライドジャッキ１３を伸縮させることで、外筒１２がトンネル穴Ｔの長手方向にスライドされる。外筒１２に設けられた位置決めジャッキ１４（図２参照）を内筒１１に係合させることで、外筒１２を内筒１１に保持するようになっている。
【００２１】
内筒１１の後部には、トンネル穴Ｔ内の所定位置に組み付けられたセグメントＳを後方に押し付ける押付ジャッキ１５が複数設けられる。本実施形態では、押付ジャッキ１５の最大ストロークを、１リング分のセグメント幅（図４（ａ）中の符号Ｌ参照）にトンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工Ｆのピッチ（図４（ａ）中の符号Ｐ参照）を足した長さ分或いはそれ以上の長さ分のストロークとしている。
【００２２】
また、内筒１１の後部には、形状保持装置１６が設けられる。形状保持装置１６は、上下方向に拡張する上下フレーム１７、１８と、上下フレーム１７、１８間に設けられ上下フレーム１７、１８を拡縮するジャッキ（図示せず）を有し、リング状に組み立てた後のセグメントＳに上下フレーム１７、１８を位置させた状態でジャッキを伸長させて、上下フレーム１７、１８でセグメントＳの形状を保持するようになっている。
【００２３】
セグメント組立機構４は、内筒１１の後部に支持され、トンネル穴Ｔの周方向に回転可能な回転リング１９と、回転リング１９に取り付けられ、後方に突出するブラケット２０と、ブラケット２０の先端に取り付けられ、トンネル穴Ｔの径方向に移動可能な吊りビーム２１と、吊りビーム２１に対してトンネル穴Ｔの長手方向に移動可能に設けられ、セグメントＳを把持する把持部２２とを備えている。
【００２４】
グリッパ５は、基台フレーム１０（内筒１１或いは外筒１２）に取り付けられたグリッパジャッキ２３と、グリッパジャッキ２３の先端部に球面座２４を介して取り付けられたグリッパボス２５と、グリッパボス２５の先端部に取り付けられ、グリッパジャッキ２３の伸長時にトンネル穴Ｔ内面に当接するプレート２６とから構成される（図４（ａ）参照）。
【００２５】
本実施形態では、グリッパ５は、台車３の前部に設けられた前部グリッパ群（５ａ〜５ｃ）（前部グリッパ）と、台車３の後部に設けられた後部グリッパ群（５ｄ〜５ｆ）（後部グリッパ）とから構成される。前部グリッパ群（５ａ〜５ｃ）の内、上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂが外筒１２に設けられ、下部グリッパ５ｃが内筒１１に設けられる（図２参照）。また、後部グリッパ群（５ｄ〜５ｆ）の上部グリッパ５ｄ、左右グリッパ５ｅ及び下部グリッパ５ｆは内筒１１に設けられる（図３参照）。
【００２６】
本実施形態の台車３、自走装置８、外筒１２及びスライドジャッキ１３等が、上記の移動手段をなす。
【００２７】
自走装置８により台車３をレール２に沿ってトンネル穴Ｔの長手方向に移動させることで、台車３に設けられた各グリッパ５（前部グリッパ群（５ａ〜５ｃ）及び後部グリッパ群（５ｄ〜５ｆ））が、トンネル穴Ｔの長手方向に対して移動される。
【００２８】
また、スライドジャッキ１３により外筒１２をトンネル穴Ｔの長手方向にスライドさせることで、外筒１２に設けられた前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂが、内筒１１に設けられた他のグリッパ５（５ｃ〜５ｆ）に対してトンネル穴Ｔの長手方向に相対移動されることとなる。
【００２９】
ここで、本実施形態では、トンネル穴Ｔの底部には支保工Ｆを設けておらず、前部グリッパ群の下部グリッパ５ｃは支保工Ｆを避ける必要はないので、前部グリッパ群の下部グリッパ５ｃを内筒１１に設けているが、前部グリッパ群の下部グリッパ５ｃを外筒１２に設けても良い。
【００３０】
また、本実施形態では、１リング分のセグメント幅Ｌとトンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工ＦのピッチＰとは異なる長さに設定されており、詳しくは、１リング分のセグメント幅Ｌを、トンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工ＦのピッチＰの約１．５倍の長さに設定している。また、移動手段（外筒１２及びスライドジャッキ１３）による前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂの相対移動範囲（図４（ａ）中の符号Ｒ参照）を、トンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工ＦのピッチＰ以上の長さに設定している。
【００３１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３２】
本実施形態では、セグメント組立機構４でセグメントＳをトンネル穴Ｔ内の所定位置に組み付ける際に、台車３に設けられたグリッパ５をトンネル穴Ｔ内面に向かい伸長させて、伸長させたグリッパ５でトンネル穴Ｔの支保工Ｆを避けてトンネル穴Ｔ内面を押圧して、台車３をトンネル穴Ｔ内の所定位置に保持するようにしている。
【００３３】
まず、既設セグメントＳ前端と押付ジャッキ１５最縮退位置との間のスペースが１リング分のセグメント幅Ｌ以上の長さとなった状態（図４（ａ）参照）で、支保工Ｆに対する後部グリッパ群の上部グリッパ５ｄ及び左右グリッパ５ｅの位置を確認して、後部グリッパ群の上部グリッパ５ｄ及び左右グリッパ５ｅがトンネル穴Ｔの長手方向に隣接する支保工Ｆ間に位置するように、台車３を移動させる。図４（ａ）にあっては、トンネル穴Ｔの支保工Ｆと後部グリッパ群の上部グリッパ５ｄ及び左右グリッパ５ｅが同一位置となっているので、台車３を、支保工ＦのピッチＰの１／２の距離だけ前方に移動させることとなる（図４（ｂ）参照）。
【００３４】
次いで、支保工Ｆに対する前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂの位置を確認して、前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂがトンネル穴Ｔの長手方向に隣接する支保工Ｆ間に位置するように、外筒１２を内筒１１に対して相対移動させる。図４（ｂ）にあっては、前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ及び左右グリッパ５ｂがトンネル穴Ｔの長手方向に隣接する支保工Ｆ間に位置しているので、この状態で外筒１２に設けた位置決めジャッキ１４を伸長させて、外筒１２を内筒１１に保持して外筒１２が内筒１１に対して相対移動しないようにする。
【００３５】
そして、各グリッパ５（５ａ〜５ｆ）を適宜伸長させて、各グリッパ５（５ａ〜５ｆ）でトンネル穴Ｔ内面を押圧して、台車３をトンネル穴Ｔ内の所定位置に保持し、その状態で、セグメント組立機構４でセグメントＳを順次トンネル穴Ｔ内の所定位置に組み付けていく。
【００３６】
本実施形態によれば、グリッパ５（５ａ〜５ｆ）でトンネル穴Ｔの支保工Ｆを避けてトンネル穴Ｔ内面を押圧すべく、グリッパ５（５ａ〜５ｆ）を移動する移動手段（３、８、１２、１３）を備えるので、支保工Ｆに対するグリッパ５（５ａ〜５ｆ）の位置（支保工Ｆの設置誤差を含む）に応じて、移動手段（３、８、１２、１３）により支保工Ｆを押圧しない位置に、グリッパ５（５ａ〜５ｆ）を適宜移動させることができ、一次覆工したトンネル穴Ｔを損傷させることなく、一次覆工したトンネル穴Ｔ内面に沿ってセグメントＳを組み立てることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、押付ジャッキ１５の最大ストロークを、１リング分のセグメント幅Ｌにトンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工ＦのピッチＰを足した長さ分或いはそれ以上の長さ分のストロークとして、押付ジャッキ１５のストロークに余裕を持たせたので、台車３を前方に移動させて支保工Ｆに対するグリッパ５（５ａ〜５ｆ）の位置を変更しても、押付ジャッキ１５はグリッパ５（５ａ〜５ｆ）の位置変化に追従することが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００３９】
例えば、図５から図７に示すように、前部グリッパ（図示例では、前部グリッパ群の上部グリッパ５ａ）のプレート２６に、一対の凸状体（バン木）２７を設けても良い。一対の凸状体２７間の間隔Ａは、これら凸状体２７で支保工Ｆをトンネル穴Ｔの長手方向に跨ぐことができるように、トンネル穴Ｔの長手方向に対する支保工Ｆの幅Ｂ以上の長さに設定される（図５参照）。図５に示す状態から、図６に示すように、グリッパボス２５を９０度回動させ、さらに、図６に示す状態から、グリッパボス２５をトンネル穴Ｔの周方向に所定角度（図示例では１８度）傾動させる。グリッパジャッキ２３を伸長させたときに一対の凸状体２７が支保工Ｆをトンネル穴Ｔの長手方向に跨ぐこととなり、グリッパ５をトンネル穴Ｔの長手方向に移動させることなく、グリッパ５でトンネル穴Ｔの支保工Ｆを避けてトンネル穴Ｔ内面を押圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るセグメント組立装置を示す側断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線矢視図である。
【図３】図３は、図１のIII−III線矢視図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図１の要部拡大図である。
【図５】図５（ａ）は変形例に係る前部グリッパを示す側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のVb−Vb線矢視図である。
【図６】図６（ａ）は変形例に係る前部グリッパを示す側面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のVIb−VIb線矢視図である。
【図７】図７（ａ）は変形例に係る前部グリッパを示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIb−VIIb線矢視図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｃ  コンクリート
Ｆ  支保工
Ｌ  １リング分のセグメント幅
Ｐ  支保工のピッチ
Ｓ  セグメント
Ｔ  トンネル穴
２  レール
３  台車
４  セグメント組立機構
５  グリッパ（前部グリッパ、後部グリッパ）
１１  内筒（移動手段）
１２  外筒（移動手段）
１３  スライドジャッキ（移動手段）
１４  位置決めジャッキ
１５  押付ジャッキ
２３  グリッパジャッキ
２４  球面座
２５  グリッパボス
２６  プレート
２７  凸状体
【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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