セグメントの製造方法およびセグメントの製造設備

【課題】掘削現場外から掘削現場内へのセグメントの運搬を少なくすることができるとともに、セグメントを大型化する。
【解決手段】シールド機で地山Gを掘削するとともに、シールド機後方の掘削穴内にセグメント1を複数連結して筒状壁体2を構築する。筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体5内で、後方筒状壁体5よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築する前方セグメント(セグメント)8を製造する

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、相互に複数連結することにより掘削穴の軸方向に筒状壁体を構成するセグメントの製造方法およびセグメントの製造設備に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル工法としては、シールド機によって地盤を掘削しながら、その後方において円弧版状のセグメントを周方向及び軸方向に順次据え付けて円筒状のトンネル壁体(筒状壁体)を構築するシールド工法が一般的である。このシールド工法に用いられるセグメントとしては、例えばコンクリート製セグメント、鋼製セグメントあるいは鋼材とコンクリートとを複合使用した合成セグメントが知られており、特許文献1には、合成セグメントの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許3330664号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このようなセグメントは、工場や掘削現場近傍の敷地などで製造され、掘削現場へ運搬されている。このため、掘削現場へのセグメントの運搬に時間や費用がかかっている。
また、道路交通法の規制によりセグメントを車輌で運搬可能な形状とする必要があるため、セグメントの大型化が困難である。
また、掘削現場近傍の敷地でセグメントを製造する場合には、この敷地の確保や、トンネルが完成した後の敷地の原状回復に労力やコストがかかっている。
【0005】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、掘削現場外から掘削現場内へのセグメントの運搬を少なくすることができるとともに、セグメントを大型化することができるセグメントの製造方法およびセグメントの製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係るセグメントの製造方法は、シールド機で地山を掘削するとともに、前記シールド機後方の掘削穴内にセグメントを複数連結して筒状壁体を構築するトンネル工事において、前記筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体内で、前記後方筒状壁体よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築するセグメントを製造することを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係るセグメントの製造設備は、地山を掘削するシールド機の後方の掘削穴内に形成される筒状壁体を構築するセグメントを製造するセグメント製造設備であって、前記筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体内に設けられて、前記後方筒状壁体よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築するセグメントの型枠設備を備えることを特徴とする
【0008】
本発明では、筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体内で、後方筒状壁体よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築するセグメントを製造することにより、前方筒状壁体のセグメントを工場などで製造して掘削現場へ運搬する場合と比べて、セグメントの運搬にかかる労力やコストを削減することができる。
また、前方筒状壁体のセグメントを車両に載積して道路上運搬することがないため、前方筒状壁体のセグメントの形状に道路交通法の規制がかかることがなく、前方筒状壁体のセグメントの大型化を図ることができる。これにより、前方筒状壁体のセグメント同士の継手を少なくすることができ、前方筒状壁体のセグメント同士の連結にかかる手間を軽減できる。また、劣化の生じ易い継手部分が少なくなるため筒状壁体の品質を高く保つことができる。
また、セグメントの大型化により、従来よりもセグメントの個数が少なくなるため、セグメントの管理にかかる労力を軽減することができる。
【0009】
また、本発明に係るセグメントの製造方法では、前記前方筒状壁体のセグメントの型枠にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記コンクリートが硬化した後に前記セグメントから前記型枠を外して前記セグメントを養生する養生工程とを備え、前記養生工程は、前記セグメントを前記型枠よりも前記シールド機側へ移動させて行うことが好ましい。
本発明では、養生工程はセグメントを型枠よりもシールド機側へ移動させて行うことにより、セグメントを製造する過程でシールド機側へ移動させている。これにより、筒状壁体内部におけるセグメントの設置箇所への搬送距離を短くすることができ、筒状壁体内部におけるセグメントの搬送にかかる労力の軽減や時間の短縮を図ることができる。
【0010】
また、本発明に係るセグメントの製造方法では、前記コンクリート打設工程では、定位置に固定された前記型枠に高流動コンクリートを打設することが好ましい。
本発明では、型枠が定位置に固定されていることにより、型枠を移動させずにセグメントを製造することができるため、工程を簡素化することができる。
また、高流動コンクリートを打設することにより、型枠へコンクリートを充填する際に振動による締固めを行う必要がないため、締固め用の振動台などの設備が不要となりセグメントを製造するため設備を縮小することができるとともに、工程を簡素化することができる。
【0011】
また、本発明に係るセグメントの製造方法では、前記養生工程は、前記セグメントの出入管理可能な自動倉庫で行ってもよい。
本発明では、養生工程は、前記セグメントの出入管理可能な自動倉庫で行うことにより、セグメントの養生とともにセグメントの保管を容易に行うことができる。
【0012】
また、本発明に係るセグメントの製造方法では、前記セグメントは、テーパセグメントであってもよい。
本発明では、セグメントはテーパセグメントであることにより、所定数のテーパセグメントを組み合わせることにより、所望の形状に掘削された掘削穴に設置することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、後方筒状壁体内部で前方筒状壁体を構築するセグメントを製造することにより、前方筒状壁体を構築するセグメントを工場などで製造する場合と比べて、セグメントの運搬にかかる労力やコストを削減することができる。
また、前方筒状壁体を構築するセグメントの大型化が可能で、セグメント同士の継手を少なくすることができるため、セグメント同士の連結にかかる工期を短縮できるとともに、劣化の生じ易い継手部分が少なくなりセグメントおよび筒状壁体の品質を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態によるセグメントの製造方法およびセグメントの製造設備を説明する図である。
【図2】図2は図1の部分拡大図である。
【図3】(a)は本実施形態の筒状壁体を示す図、(b)は従来の筒状壁体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態によるセグメントの製造方法およびセグメントの製造設備について、図1乃至図3に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態では、シールド機(不図示)で地山Gを掘削するとともに、シールド機の後方の掘削穴内に複数のセグメント1を連結させて筒状壁体(トンネル)2を構築している。
ここで、図1において、図示しないシールド機および切羽は、図中の左側にあるものとし、図中の右側から左側の方向(矢印Aの方向)へ掘削を行っているものとする。そして、図中の左側を前側(前方)とし、図中の右側を後側(後方)として以下説明する。
【0016】
セグメント1は、略円弧板状に形成されたコンクリートセグメントで、略円筒状の掘削穴の軸方向および周方向に連結されて略円筒状の筒状壁体2を構築している。
筒状壁体2の内部には、上下方向の中間部に床版3が構築されていて、床版3上には、例えば道路が構築される。
【0017】
床版3の下部空間4は、その後端部4a(図1参照)側が、この後端部4a側よりも前側の筒状壁体2を構成するセグメント1を製造、保管するスペースとして使用されている。
ここで、下部空間4の後端部4a側が含まれる筒状壁体2の後端部2a側を後方筒状壁体5とし、後方筒状壁体5よりも前側の筒状壁体2を前方筒状壁体(不図示)とする。また、後方筒状壁体5を構築するセグメント1を後方セグメント7とし、前方筒状壁体を構築するセグメント1を前方セグメント8として以下説明する。
【0018】
後方筒状壁体5は、前方筒状壁体に先行して構築されている。後方筒状壁体5を構築する後方セグメント7は、工場などで公知の方法で製造され、掘削現場へ運搬されて、設置されている。
そして、この後方筒状壁体5が構築された後に、その下部空間4に前方セグメント8を製造する設備類が設置されて、後方筒状壁体5内部で前方セグメント8の製造が可能となっている。
前方筒状壁体は、この後方筒状壁体5内部で製造された前方セグメント8によって構築されている。
【0019】
(セグメントの製造設備)
次に、前方セグメント8の製造設備について説明する。
前方セグメント8の製造設備としては、前方セグメント8の型枠(型枠設備)11、前方セグメント8を上下反転させる反転機12、前方セグメント8を水中養生させる水中養生槽13と、前方セグメント8を保管する自動倉庫14とが後方筒状壁体5に設置されている。
【0020】
型枠11は、転用可能に形成されているとともに所定の位置に固定されている。型枠11は、前方セグメント8の内周面8aが下側となる向きに設置されている。型枠11は定位置に固定されているため、型枠11へのコンクリートCの打設は、移動式のホッパなどで行っている。
なお、コンクリートCは、後方筒状壁体5近傍の地上に設置されたバッチャープラント15(図1参照)からポンプ(不図示)で型枠11内へ圧送されている。
【0021】
反転機12は、型枠11が外された前方セグメント8を回転させて上下反転させる装置である。型枠11は、前方セグメント8の内周面8aが下側となる向きに設置されているため、型枠11が外された前方セグメント8は、内周面8aが下側となる向きになっている。そして、このままの向きでセグメント1を反転機12にセットし上下反転させることで、内周面8aが上側となる向きになる。
この反転機12は、型枠11の前側に設置されている。
【0022】
水中養生槽13は、図2に示すように後方筒状壁体5の下部空間4の一部の区間に構成されている。そして、この区間の前端および後端に壁体が形成され、これらの壁体間に水を収容可能に構成されている。
水中養生槽13は、反転機12よりの前側に設置されている。
【0023】
自動倉庫14は、水中養生槽13から取り出された前方セグメント8が保管されている。そして、前方セグメント8は、自動倉庫14から取り出されて掘削穴へ搬送され、前方筒状壁体を構成するように設置されている。
自動倉庫14は、前方セグメント8の出入を管理しており、例えば、前方セグメント8に埋設または取り付けられたICチップやバーコードなどを感知することで前方セグメント8の出入を管理している。
自動倉庫14は、水中養生槽13よりも切羽側に設置されている。
【0024】
(セグメントの製造方法)
次に、上述した前方セグメント8の製造方法について説明する。
(型枠設置工程)
まず、図1および図2に示す型枠11に、図示しない鉄筋や蓋型枠などを設置し、コンクリートを打設可能な状態とする。このとき、型枠11は、形成される前方セグメント8の内周面8aが下側となる向きに設置される。
(コンクリート打設工程)
続いて、蓋型枠に形成されたコンクリート流入口から型枠11内にコンクリートCを打設する。このとき、コンクリートCに高流動コンクリートを使用している。このように、高流動コンクリートを使用することによって、コンクリートCを締固めしなくても自己充填が可能となる。
【0025】
続いて、打設されたコンクリートCが硬化するまで所定期間の養生を行う。
そして、コンクリートCが硬化した後に、形成された前方セグメント8から型枠11を外す。
続いて、型枠11が外された前方セグメント8を、反転機12へ移動させ、上下反転するように回転させる。この反転作業によって、前方セグメント8の内周面8aが上方を向くことになる。
【0026】
(養生工程)
続いて、前方セグメント8の水中養生を行う。
反転機12で反転させた前方セグメント8を水中養生槽13へ入れ、所定期間の水中養生を行う。この水中養生により、前方セグメント8の長期強度を向上させることができる。
所定期間の水中養生を行った後、水中養生槽13から前方セグメント8を取り出し、前方セグメント8を自動倉庫14で保管する。なお、自動倉庫14内で前方セグメント8の養生を行ってもよい。
このように所定の養生が完了することで前方セグメント8が形成される。
【0027】
そして、自動倉庫14で保管されている前方セグメント8は、自動倉庫14から取り出されて台車16によって切羽側に運搬され前方筒状壁体を構築するために使用される。
このとき、前方セグメント8は、内周側1aが上側となるように設置されていることにより、設置箇所へは、掘削穴の内周面に沿って移動させればよいため、前方セグメント8を上下反転させる必要がなく容易に設置することができる。
【0028】
本実施形態による前方セグメント8の製造方法によれば、既に構築されている後方筒状壁体5内で前方筒状壁体を構築する前方セグメント8を製造することにより、前方セグメント8を工場などで製造する場合と比べて、前方筒状壁体を構築するセグメント1を工場から現場に運搬する労力とコストを省くことができる。
また、前方セグメント8は、道路上を運搬されることがないため、道路交通法による形状の規制がなく、大型化を図ることができる。
そして、図3(a)に示すように、前方筒状壁体6を構築する前方セグメント8は、図3(b)に示す筒状壁体20の従来のセグメント21よりも大型に形成することができる。このため、従来のセグメント21同士の継手22よりも前方セグメント8同士の継手9を少なくすることができる。これにより、前方セグメント8同士の連結にかかる工期を短縮できるとともに、継手の劣化による水漏れなどを少なくすることができる。
【0029】
以上、本発明によるセグメントの製造方法およびセグメントの製造設備の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、前方セグメント8は、略円弧板状に形成されているが、テーパセグメントとしてもよい。前方セグメント8をテーパセグメントとすることにより、複数の種類のテーパセグメントを組み合わせれば、所望の形状に掘削された掘削穴に筒状壁体2を構築することができる。
また、上述した実施形態では、前方セグメント8の水中養生を行っているが、前方セグメント8の強度が十分に確保できるのであれば、前方セグメント8の水中養生を行わなくてもよい。
【符号の説明】
【0030】
1 セグメント
2 筒状壁体
3 床版
4 下部空間
5 後方筒状壁体
7 後方セグメント
8 前方セグメント
11 型枠(型枠設備)
14 自動倉庫
C コンクリート
G 地山

【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールド機で地山を掘削するとともに、前記シールド機後方の掘削穴内にセグメントを複数連結して筒状壁体を構築するトンネル工事において、
前記筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体内で、前記後方筒状壁体よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築するセグメントを製造することを特徴とするセグメントの製造方法。
【請求項2】
前記前方筒状壁体のセグメントの型枠にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記コンクリートが硬化した後に前記セグメントから前記型枠を外して前記セグメントを養生する養生工程とを備え、
前記養生工程は、前記セグメントを前記型枠よりも前記シールド機側へ移動させて行うことを特徴とする請求項1に記載のセグメントの製造方法。
【請求項3】
前記コンクリート打設工程では、定位置に固定された前記型枠に高流動コンクリートを打設することを特徴とする請求項2に記載のセグメントの製造方法。
【請求項4】
前記養生工程は、前記セグメントの出入管理可能な自動倉庫で行うことを特徴とする請求項2または3に記載のセグメントの製造方法。
【請求項5】
前記セグメントは、テーパセグメントであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセグメントの製造方法。
【請求項6】
地山を掘削するシールド機の後方の掘削穴内に形成される筒状壁体を構築するセグメントを製造するセグメント製造設備であって、
前記筒状壁体のうち先行して構築された掘削方向後方の後方筒状壁体内に設けられて、前記後方筒状壁体よりも掘削方向前方の前方筒状壁体を構築するセグメントの型枠設備を備えることを特徴とするセグメントの製造設備。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−72607(P2012−72607A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−218656(P2010−218656)
【出願日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【出願人】(000198307)石川島建材工業株式会社 (139)
【Fターム(参考)】