セグメント組立装置
【課題】長辺が一体になった長尺のセグメントを組み立てることのできるセグメント組立装置を提供する。
【解決手段】セグメント供給装置１９は、フレーム５１に設置され、押し付けジャッキ５３によって既設セグメント２０の内周壁に押し付けられ、セグメント組立後に盛替用ジャッキ５４によって前進される。フレーム５１には前後方向移動可能な第１移動台５５が、それの先に幅方向移動可能な第２移動台５９がそれぞれ設置され、第２移動台５９には第１リンク６３と、その先端に第２リンク６５と、その先端に第３リンク６７と、がそれぞれピン結合によって回動自在に取り付けられている。第３リンク６７の先端には第４リンク７１が軸７２によって軸回りに回動可能に軸支され、その先端にセグメント把持部７３が取り付けられている。
【解決手段】セグメント供給装置１９は、フレーム５１に設置され、押し付けジャッキ５３によって既設セグメント２０の内周壁に押し付けられ、セグメント組立後に盛替用ジャッキ５４によって前進される。フレーム５１には前後方向移動可能な第１移動台５５が、それの先に幅方向移動可能な第２移動台５９がそれぞれ設置され、第２移動台５９には第１リンク６３と、その先端に第２リンク６５と、その先端に第３リンク６７と、がそれぞれピン結合によって回動自在に取り付けられている。第３リンク６７の先端には第４リンク７１が軸７２によって軸回りに回動可能に軸支され、その先端にセグメント把持部７３が取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネル内に搬入されたセグメントをトンネル内壁面に組み付けるセグメント組立装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大断面矩形トンネルは開削工法によって行われてきたが、開削工法では都市部における施工が困難であることから最近では非開削で施工できるいわゆるＭＭＳＴ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｉｃｒｏ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ）工法が行われている。ＭＭＳＴ工法とは、トンネル外殻部を複数の小断面シールドにより先行掘削し、それらを相互に連結し、外殻部躯体を構築した後、内部土砂を掘削して大断面トンネルとする工法である。
【０００３】
図２８はＭＭＳＴ工法の施工手順の説明図である。以下、図２８に基づいてＭＭＳＴ工法を概説する。
立坑を構築後、単体シールド機を掘進し、トンネル躯体となる外殻部を構成する単体トンネル１００〜１０３を構築する（図２８（ａ））。隣接する単体トンネルの施工完了後、ＭＭＳＴ鋼殻の一部を撤去して単体トンネル間接続部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを施工する（図２８（ｂ））。さらに、単体トンネル間接続部１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆを施工し、その後鋼殻内にコンクリート１０７を打設して外殻部の躯体を構築する（図２８（ｃ））。外殻部の躯体が完成した後に通常の掘削機械により内部土砂を掘削する（図２８（ｄ））。内壁１１０、中床版１１１及び隔壁１１２などの内部部材を構築し、ＭＭＳＴトンネルを完成する（図２８（ｅ））。
【０００４】
上記のようなＭＭＳＴトンネルの単体トンネルの構築には、扁平な矩形断面のシールド掘進機が用いられる。また、単体トンネルの内壁を構築するセグメントとしては、例えば図２９に示すような、Ａ、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｄ１、Ｄ２の６個の主桁とＥ、Ｆの２個の中柱からなるものが知られている。
【０００５】
単体トンネルを構築する際には、既設トンネル内にセグメントを搬入して、それを図２９に示すような矩形状に組み立てるという作業が必要である。そして、この組立装置として例えば特開平１０−１８７９２号公報に開示されたセグメントの搬送装置、供給装置及び組立装置がある。
【０００６】
同公報に示されたセグメントの搬送装置は、セグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で支持しつつ走行移動する移送手段をトンネル幅方向に複列に設けたものである。
また、セグメントの供給装置は、搬送されてきたセグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で把持する把持手段と、この把持手段をトンネル高さ方向に沿った軸回りに回動させ、上記セグメントをトンネル幅方向に沿って立てた状態とする回動手段とを備えたものである。
また、セグメントの組立装置は、供給されたセグメントをトンネル幅方向に沿って立てた状態で把持する把持手段と、この把持手段をトンネル幅方向に沿った軸回りに回動させ、上記セグメントを横にする回動手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、上記の搬送装置によれば、小スペースでの搬送を高効率で行うことができ、また供給装置によれば搬送されてきたセグメントを狭い場所でもスムーズに供給することができ、さらに組立装置によれば供給されたセグメントを狭い場所でも好適に姿勢変更して組み立てることができる、としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３０はＭＭＳＴトンネルに作用する曲げモーメントの分布図である。この図３０に示すようにＭＭＳＴトンネルでは、各辺の中央部に最も大きな曲げモーメントが作用する。したがって、単体トンネルを構成するセグメントはその長辺を分割せずに一体としておくことがモーメントに対する抵抗力の点からは望ましい。
【０００９】
しかしながら、狭い空間での組立の都合から実際には図２９に示すように、長辺が分割されているのが現状である。そのため、長辺で分割されたセグメントを多数のボルトでしっかりと連結する必要があり、手間とコストがかかるという問題があった。
そこで、長辺を分割しないセグメントを使用することが考えられるが、扁平の長方形という狭い空間で、長辺を分割しないセグメントをハンドリングして組み立てる技術がないため、このようなセグメントが実用化されていないのが現状である。
【００１０】
なお、上記の従来のセグメントの搬送、供給及び組立装置も図２９に示すように長辺を２分割したものを対象としており、これをそのまま長辺が分割されていないセグメントに適用するには次のような問題がある。
【００１１】
同公報に示されたセグメントの供給装置は、搬送されてきたセグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で把持する把持手段を備え、この把持手段をトンネル高さ方向に沿った軸回りに回動させるとしている。そして、同公報の実施の形態に示された供給装置を参照すると、一体物のスイングアームでセグメントを把持して所定の軸回りに回転させるという構成である。
このような構成では、セグメントを回動するときにセグメントの端部が円弧を描くことになるが、このような構成ではシールド掘進機の内壁とほぼ同寸法となるような長尺のセグメントを回転させるとセグメントの端部が既設セグメントの壁又はシールド掘進機の側壁に当たってしまい回動することはできない。
【００１２】
また、組立作業を１台の組立装置で行っているが、長辺が一体という長尺のセグメントを、水平方向に単一の装置でハンドリングしようとすれば、装置そのものが大形化してしまうという問題がある。さらに、セグメント組み付け時の位置合わせについても、１台の装置で行う場合にはセグメントの中央部を把持しての動作となるが、その場合にはセグメントの把持部と両端部との距離が長いために両端部の位置を微調整することは極めて困難になるという問題がある。
【００１３】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、長辺が一体になった長尺のセグメントを組み立てることのできるセグメント組立装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係るセグメント組立装置は、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、既設セグメントの内周壁に設置されたフレームに設置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりも既設セグメント側に設置されている、ことを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置の設置位置が、前記第１のエレクタ装置のそれよりもトンネル前方にあり、前記第２のエレクタ装置の前記保持部が第２のエレクタ装置のそれよりも長い、ことを特徴とするものである。
【００１７】
（４）さらに、前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記旋回アームは、相互に回動可能な複数のリンクによって構成されており、前記複数のリンクのうち一つは、そのリンク軸回りに回動可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
したがって、本発明に係るセグメント供給装置は前記構成であるから、長辺セグメントをセグメント供給装置で把持して長辺セグメントの一端が既設トンネルの内壁に近接する状態で旋回させることが可能となり、トンネル幅又は高さに略等しい長さの長辺セグメントのトンネル内での旋回が可能となる。
また、セグメントのハンドリングに際して移動台を前後に移動させることにより障害物を避けることができ、シールド掘進機の内部スペースを有効に活用できる。このため、シールド掘進機の全長を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態１］
図１は本発明に係るセグメントの組立装置が対象としているセグメントの組立状態の正面図、図２は図１の斜視図である。図１、図２に示すように１リング分のセグメントはＡ〜Ｄの４個から構成され、Ｅ〜Ｈの４個の中柱で補強されている。長辺側の長辺セグメントＢ、Ｄは途中で分割されることなく一体になっている。
【００２０】
図３は図２の長辺セグメントＢの内面側の拡大図、図４は同じく長辺セグメントＢの軸方向の断面図である。図２〜図４に示すように、セグメントは有底枠体からなり、内部に複数のリブＢ１が設けられている。また、内面側にはセグメントの強度の向上と把持のためにフランジ部Ｂ２が設けられている。
【００２１】
セグメントの組立の順序は、図１、２に示した側壁となる短辺セグメントＡを設置し、次に下上壁となる長辺セグメントＢ、Ｄを設置し、さらに反対側の側壁となる短辺セグメントＣを設置し、最後に中柱Ｅ〜Ｈを設置する。各セグメントの設置時にはボルトで仮止めをして、全ての設置が完了後に本止めを行う。
【００２２】
次に、図１、２に示したセグメントを組み立てる組立装置及び方法について説明する。
図５は本発明の一実施の形態に係るセグメント組立装置、及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図６は側断面図、図７は図５におけるＡ−Ａ断面図である。まず、図５〜図７に基づいて装置の構成を概説すると、シールド掘進機１は扁平な矩形状の前胴部３と後胴部５からなり、これら前胴部３と後胴部５が屈曲可能に連結されたいわゆる中折れ構造となっている。
図５〜図７において、７は前胴部３の前端に設けられたカッタ、９、１１は掘削土砂を排出する排土管、１２は排土管９、１１から排出された掘削土砂を集めて後方に排出する集合排土管である。１３は前胴部３と後胴部５を屈曲させる複数の中折れジャッキ、１５はシールド掘進機１の掘進に使用するシールドジャッキ、２１は後胴部の内周面に設置されて既設セグメント２０と後胴部の内周との間をシールするテールシールである。
【００２３】
１７は既設セグメント２０側に設置されてセグメントを組み立てるエレクタ装置、１９はエレクタ装置１７に隣接して設置されてセグメントをエレクタ装置１７に受け渡すセグメント供給装置である。
【００２４】
図８はセグメント供給装置１９を後方から見た図、図９は図５におけるエレクタ装置１７の近傍の拡大図、図１０はエレクタ装置１７の近傍を前方側から見た拡大図、図１１は図１０において丸で囲んだＡ部の拡大図である。
【００２５】
２３は既設セグメント２０の内周壁に設置されたフレーム、２５はフレーム２３の前面側の上下部に幅方向に設置された一対の第１ガイドレール、２７は一対の第１ガイドレール２５に架設されて該第１ガイドレール２５に沿って左右移動可能に設置された左右移動体、２９は左右移動体２７の上下方向に設けられた第２ガイドレール、３１は左右移動体２７に設けられて第２ガイドレール２９に沿って上下向移動可能に設置された上下移動体、３３は上下移動体３１に設置された旋回軸受け、３５は旋回軸受け３３を駆動する旋回モータ、３７は旋回軸受け３３に設置されて後述のセグメント把持装置４１を保持する保持部、３９は保持部３７を前後方向に移動させる前後移動ジャッキ、４１は保持部３７に前後方向移動可能に設置されたセグメント把持装置である。
【００２６】
セグメント把持装置４１の構成を図１１に基づいて説明する。セグメント把持装置４１は保持部３７が挿入されて保持部３７に対して移動可能に設置された本体部４１ａと、本体部４１ａに首振り用ピン４３を介して屈曲可能に設置された把持部４１ｂとを有しており、把持部４１ｂは首振り用シリンダ４５によって首振りできる構成である。
【００２７】
図１２は図１１におけるＡ−Ａ断面図である。図１１及び図１２に基づいて把持部４１ｂの構成を説明する。４７は一対の爪からなるクランプ部材、４９はクランプ部材４７を駆動する把持シリンダである。把持シリンダ４９を駆動することによってクランプ部材４７の爪を動かして、セグメントを把持する。
【００２８】
図１３は図５におけるセグメント供給装置１９近傍の拡大図である。以下、図８、図１３に基づいてセグメント供給装置１９の構成を説明する。
５１はセグメント供給装置１９を既設セグメント２０に設置するフレーム、５３はフレーム５１を既設セグメント２０の内周壁に押し付ける押し付けジャッキ、５４はセグメント組立後にフレーム５１を前進させるための盛替用ジャッキである。フレーム５１は押し付けジャッキ５３によって既設セグメントの所定位置にしっかりと固定され、フレーム５１の位置を前進させるときには押し付けジャッキ５３の押し付けを解除して、盛替用ジャッキ５４を伸長させる。
【００２９】
５５はフレーム５１に前後方向移動可能に設置された第１移動台、５７は第１移動台５５を前後方向に駆動する前後移動ジャッキ、５８は第１移動台５５に固定された取付台、５９は取付台５８にガイドレール６１を介して幅方向移動可能に設置された第２移動台である。
６３は基端側が第２移動台５９に取り付けられた第１リンク、６５は一端が第１リンク６３の先端に回動可能に取り付けられた第２リンク、６７は第２リンク６５の先端に回動可能に取り付けられた第３リンクである。第３リンク６７はリンク略中央部に旋回ベアリング６９を有しており、リンク軸回りに回転可能になっている。
【００３０】
７１は第３リンク６７の先端に回動可能に取り付けられて先端部に後述のセグメント把持部７３が取り付けられる第４リンク、７３は第４リンク７１に取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部である。セグメント把持部７３は第４リンク７１に直交する軸７２に軸支され、該軸回りに回動可能に構成されている。
【００３１】
以上説明した第１リンク６３〜第４リンク７１の４つのリンクによってセグメント供給装置１９の旋回アームが構成されている。そして、各リンク相互間には図示しないシリンダ等の駆動手段が設けられており、各リンクは相対的に駆動できるようになっている。また、第３リンク６７における旋回ベアリング６９の前後においても図示しない駆動手段が設けられており、第３リンク６７は旋回ベアリング６９の前後で回動できるようになっている。
【００３２】
このように、セグメント供給装置１９の旋回アームを３個のピン結合されたリンクで構成したので、後述のようにセグメントを旋回する際に微妙な動きが可能となり、長尺のセグメントの端部をシールド掘進機の側壁にぶつけることなくハンドリングできるのである。
【００３３】
図１４はセグメント把持部７３の内部の構成の説明図であり、以下図１４に基づいてセグメント把持部７３の構成を説明する。
図において、８０は矩形箱からなるセグメント把持部７３の本体部、８１、８３は本体部８０の下面側に設けられたクランプ部材、８５、８７はクランプ部材８１、８３を駆動する把持シリンダである。
【００３４】
上記のように構成されたセグメント把持部７３においては、把持シリンダ８５、８７によってクランプ部材８１、８３を駆動して、図１４に示すように、セグメントのフランジ部に爪を引っかけてセグメントを把持することができる。
【００３５】
図１５〜図２１は本実施の形態の動作説明図である。以下、図１５〜図２１に基づいてセグメントの組み立て動作について説明する。
まず、側壁用の短辺セグメントＡを図示しない移動台車でセグメント供給装置１９の側方まで搬入する。短辺セグメントＡが搬入されると、セグメント供給装置１９のセグメント把持部７３で短辺セグメントＡの内側を把持して（図１５参照）、セグメント供給装置１９の旋回アームに設けられた駆動手段を駆動してセグメント供給装置１９の旋回アームを旋回させると共に、前後移動ジャッキ５７を駆動して第１移動台５５を後退させることにより、短辺セグメントＡをエレクタ装置１７の近傍まで移動させる。次に、エレクタ装置１７のセグメント把持装置４１で短辺セグメントＡを把持して、左右移動体２７を第１ガイドレール２５に沿って側壁側へ移動させると共に、旋回モータ３５を駆動して旋回軸受け３３を回転させることにより、セグメントＡをトンネル軸に平行な軸回りに旋回させて立姿勢にして、図１６の二点鎖線で示す所定位置に設置する。
【００３６】
次に、長辺セグメントＢをセグメント供給装置１９の近傍まで搬入し、図１７に示すように、セグメント供給装置１９のセグメント把持部７３で長辺セグメントＢの内面側の略中央部を把持する。このとき、第１移動台５５は最も前進した状態にしておく。
【００３７】
次に、図１８に示すように、セグメント供給装置１９の各リンクの駆動手段を駆動してセグメント供給装置１９の旋回アームを水平平面内で旋回させると共に、前後移動ジャッキ５７を駆動して第１移動台５５を後退させることにより、長辺セグメントＢを連続的に旋回させる。このとき長辺セグメントＢは、図５に破線で示すように、長辺セグメントＢ後端の角部が既設セグメント２０の側壁に衝突することなく、側内壁とほぼ平行になるように移動しつつ、全体として除々に回転してゆく。このような、微妙な動きができるのは、セグメント供給装置１９の旋回アームを複数のリンクで構成し、かつ各リンク相互が旋回平面内で相互に移動できる構成としたからである。
【００３８】
長辺セグメントＢをトンネルの軸方向に直角になるようにしたところで、図１９に示すように、エレクタ装置１７で長辺セグメントＢを把持する。以後は、セグメント供給装置１９とエレクタ装置１７の２個の装置で長辺セグメントＢを所定の位置まで移動させ、さらに位置合わせを行って所定位置に設置する。このとき、エレクタ装置１７とセグメント供給装置１９の両方で長辺セグメントＢを把持しているので、セグメント両端部の微妙な位置合わせをそれぞれの端部に近い装置で行うことができ、位置合わせ作業をスムーズに行うことができる。
同様の動作により、上側の長辺セグメントＤを設置する。
【００３９】
次に、もう一方の側壁用の短辺セグメントＣを搬入して、図２０に示すように、セグメント供給装置１９で把持する。そして、第３リンク６７の回転及び、第４リンク７１の回動動作を併用して短辺セグメントＣを、図２１に示すように、立姿勢にすると共にセグメント内面側がトンネルの内側を向くようにして設置する。
最後に、中柱を設置して、１リング分のセグメントの組立を終了する。以後は、同様の動作を繰り返す。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、セグメント供給装置１９の旋回アームを３個のピン結合されたリンクで構成したので、後述のようにセグメントを旋回する際に微妙な動きが可能となり、長尺のセグメントの端部をシールド掘進機の側壁にぶつけることなくハンドリングできる。
また、長辺ゼグメントの位置合わせをセグメント供給装置１９とエレクタ装置１７で行うようにしたので、位置の微調整が可能になり、長辺セグメントの設置をスムーズに行うことができる。
【００４１】
さらに、セグメント供給装置１９にセグメントの組立機能を持たせたので、装置の数が２個でよく、装置全体をコンパクトにできる。
また、エレクタ装置１７及びセグメント供給装置１９共に、既設セグメント側に設置しているので、エレクタ装置をシールド掘進機側に設置した場合のように、シールド掘進機の位置づれの影響を受けることがなく、既設セグメントに対する布設セグメントの位置決めを確実に行うことができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１においては、セグメント供給装置１９とエレクタ装置１７の２台の装置でセグメント組立を行うようにしているが、セグメントの長さがそれほど長くないような場合には、セグメント供給装置１９のみでセグメントの組み立てを行うことも可能である。
【００４３】
［実施の形態２］
図２２は実施の形態２に係るセグメント組立装置及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図２３は側断面図、図２４は図２２におけるＡ−Ａ断面図である。
本実施の形態においては、シールド掘進機側にもう一つのエレクタ装置９０を設置すると共に、セグメント供給装置の旋回アームの構成を実施の形態１のものよりも単純化したものである。
【００４４】
具体的には、エレクタ装置９０はエレクタ装置１７と同一の構成であり、ただシールド掘進機１のリンクガーダに設置されている点のみが相違する。
セグメント供給装置は、第３リンクに設置していた旋回ベアリングをなくすると共に、第４リンクを省略して第３リンクとセグメント把持部７３を紙面と同一平面内で回動できるように連結したものである。
【００４５】
本実施の形態によれば、長辺セグメントの両端部を２台のエレクタ装置１７、９０で把持することができ、両端部の位置合わせをより確実かつ迅速に行うことができる。
【００４６】
［実施の形態３］
図２５は実施の形態３に係るセグメント組立装置及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図２６は側断面図、図２７は図２５におけるＡ−Ａ断面図である。
本実施の形態においては、実施の形態２において既設セグメント側に設置していたエレクタ装置１７をシールド掘進機１側に設置したものである。
【００４７】
そして、図中下側のエレクタ装置１７は長辺セグメントの旋回時に邪魔にならないようにするため、セグメント把持装置４１を保持する保持部３７の長さを長くしたものである。これによって、エレクタ装置１７のセグメント把持装置４１以外の部分がシールド掘進機１の前部寄りに設置でき、長辺セグメントの旋回の邪魔にならない。
【００４８】
本実施の形態によれば、２台のエレクタ措置１７、９０を共にシールド掘進機１側に設置したので、１リング分のセグメントが完成した後に次のセグメントのためにエレクタ装置の位置の移動作業が不要になるという効果がある。
【００４９】
なお、上記の実施の形態１〜３においては、ＭＭＳＴトンネルの構築を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、扁平な矩形断面のシールドトンネルの構築の場合であれば適用できる。
また、上記の説明においては、横方向に扁平な矩形のトンネル構築について説明したが、本発明は縦方向に扁平な矩形のトンネル構築についても適用できることはいうまでもない。
【００５０】
本発明は以上説明したように構成したので以下に示すような効果を奏する。
（ｉ）また、セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、前記旋回アームを旋回平面内において相互に回動可能な複数のリンクによって構成されている構成としたので、長辺セグメントをセグメント供給装置で把持して長辺セグメントの一端が既設トンネルの内壁に近接する状態で旋回させることが可能となり、トンネル幅又は高さに略等しい長さの長辺セグメントのトンネル内での旋回が可能となる。
また、旋回アームをトンネル前後方向に移動可能な移動台に設置したので、セグメントのハンドリングに際して移動台を前後に移動させることにより障害物を避けることができ、シールド掘進機の内部スペースを有効に活用できる。このため、シールド掘進機の全長を短くすることができる。
【００５１】
（ｉｉ）また、旋回アームはアーム軸回りに回転可能になっていると共に、セグメント把持部は旋回平面に平行な軸回りに回動可能に取り付けられているので、セグメント供給装置の旋回アームの自由度が高まり、セグメント供給装置でのセグメントの組立が可能となる。
【００５２】
（ｉｉｉ）また、エレクタ装置を既設セグメント側に設置したので、エレクタ装置をシールド掘進機側に設置した場合のように、シールド掘進機の位置づれの影響を受けることがなく、既設セグメントに対する布設セグメントの位置決めを確実に行うことができる。
【００５３】
（ｉｖ）また、エレクタ装置をトンネル幅方向の両端側に２台設置したので、２台のエレクタ装置で長辺セグメントの両端近傍を把持して、これら２台のエレクタ装置により長辺セグメントの移動、位置合わせを行うことができ、長辺セグメントの両端部の微妙な移動及び位置合わせが可能となる。
【００５４】
（ｖ）さらに、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、前記旋回アームは旋回平面内において相互に回動可能な複数のリンクによって構成されると共にアーム軸回りに回転可能に構成され、前記セグメント把持部は旋回平面に平行な軸回りに回動可能に取り付けられている構成としたので、１台の装置でトンネルの全ての壁面のセグメント組立が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、セグメントの設置が正確かつ容易になると共に、これを装備するシールド掘進機の全長を短くすることができるから、各種シールド掘進機に装備されるセグメント組立装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の設置対象としたセグメントの正面図である。
【図２】図１に示したセグメントの斜視図である。
【図３】図２における一部を詳細に示す説明図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置及びシールド掘進機の平断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置及びシールド掘進機の側断面図である。
【図７】図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置の設置部を後方から見た図である。
【図９】図５の一部拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るエレクタ装置を前方側から見た図である。
【図１１】図１０におけるＡ部の拡大図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図５の一部拡大図である。
【図１４】図１３に示したセグメント供給装置のセグメント把持部７３の説明図である。
【図１５】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１６】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１７】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１８】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１９】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２０】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２１】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係るシールド掘進機の平断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２４】図２２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態３に係るシールド掘進機の平断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態３に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２７】図２５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２８】ＭＭＳＴ工法の工程の説明図である。
【図２９】従来のセグメントの説明図である。
【図３０】ＭＭＳＴトンネルに作用するモーメント分布の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１７ エレクタ装置
１９ セグメント供給装置
５５ 第１移動台
５９ 第２移動台
６３ 第１リンク
６５ 第２リンク
６７ 第３リンク
６９ 旋回ベアリング
７１ 第４リンク
７３ セグメント把持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネル内に搬入されたセグメントをトンネル内壁面に組み付けるセグメント組立装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大断面矩形トンネルは開削工法によって行われてきたが、開削工法では都市部における施工が困難であることから最近では非開削で施工できるいわゆるＭＭＳＴ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｉｃｒｏ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ）工法が行われている。ＭＭＳＴ工法とは、トンネル外殻部を複数の小断面シールドにより先行掘削し、それらを相互に連結し、外殻部躯体を構築した後、内部土砂を掘削して大断面トンネルとする工法である。
【０００３】
図２８はＭＭＳＴ工法の施工手順の説明図である。以下、図２８に基づいてＭＭＳＴ工法を概説する。
立坑を構築後、単体シールド機を掘進し、トンネル躯体となる外殻部を構成する単体トンネル１００〜１０３を構築する（図２８（ａ））。隣接する単体トンネルの施工完了後、ＭＭＳＴ鋼殻の一部を撤去して単体トンネル間接続部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを施工する（図２８（ｂ））。さらに、単体トンネル間接続部１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆを施工し、その後鋼殻内にコンクリート１０７を打設して外殻部の躯体を構築する（図２８（ｃ））。外殻部の躯体が完成した後に通常の掘削機械により内部土砂を掘削する（図２８（ｄ））。内壁１１０、中床版１１１及び隔壁１１２などの内部部材を構築し、ＭＭＳＴトンネルを完成する（図２８（ｅ））。
【０００４】
上記のようなＭＭＳＴトンネルの単体トンネルの構築には、扁平な矩形断面のシールド掘進機が用いられる。また、単体トンネルの内壁を構築するセグメントとしては、例えば図２９に示すような、Ａ、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｄ１、Ｄ２の６個の主桁とＥ、Ｆの２個の中柱からなるものが知られている。
【０００５】
単体トンネルを構築する際には、既設トンネル内にセグメントを搬入して、それを図２９に示すような矩形状に組み立てるという作業が必要である。そして、この組立装置として例えば特開平１０−１８７９２号公報に開示されたセグメントの搬送装置、供給装置及び組立装置がある。
【０００６】
同公報に示されたセグメントの搬送装置は、セグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で支持しつつ走行移動する移送手段をトンネル幅方向に複列に設けたものである。
また、セグメントの供給装置は、搬送されてきたセグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で把持する把持手段と、この把持手段をトンネル高さ方向に沿った軸回りに回動させ、上記セグメントをトンネル幅方向に沿って立てた状態とする回動手段とを備えたものである。
また、セグメントの組立装置は、供給されたセグメントをトンネル幅方向に沿って立てた状態で把持する把持手段と、この把持手段をトンネル幅方向に沿った軸回りに回動させ、上記セグメントを横にする回動手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、上記の搬送装置によれば、小スペースでの搬送を高効率で行うことができ、また供給装置によれば搬送されてきたセグメントを狭い場所でもスムーズに供給することができ、さらに組立装置によれば供給されたセグメントを狭い場所でも好適に姿勢変更して組み立てることができる、としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３０はＭＭＳＴトンネルに作用する曲げモーメントの分布図である。この図３０に示すようにＭＭＳＴトンネルでは、各辺の中央部に最も大きな曲げモーメントが作用する。したがって、単体トンネルを構成するセグメントはその長辺を分割せずに一体としておくことがモーメントに対する抵抗力の点からは望ましい。
【０００９】
しかしながら、狭い空間での組立の都合から実際には図２９に示すように、長辺が分割されているのが現状である。そのため、長辺で分割されたセグメントを多数のボルトでしっかりと連結する必要があり、手間とコストがかかるという問題があった。
そこで、長辺を分割しないセグメントを使用することが考えられるが、扁平の長方形という狭い空間で、長辺を分割しないセグメントをハンドリングして組み立てる技術がないため、このようなセグメントが実用化されていないのが現状である。
【００１０】
なお、上記の従来のセグメントの搬送、供給及び組立装置も図２９に示すように長辺を２分割したものを対象としており、これをそのまま長辺が分割されていないセグメントに適用するには次のような問題がある。
【００１１】
同公報に示されたセグメントの供給装置は、搬送されてきたセグメントをトンネル長手方向に沿って立てた状態で把持する把持手段を備え、この把持手段をトンネル高さ方向に沿った軸回りに回動させるとしている。そして、同公報の実施の形態に示された供給装置を参照すると、一体物のスイングアームでセグメントを把持して所定の軸回りに回転させるという構成である。
このような構成では、セグメントを回動するときにセグメントの端部が円弧を描くことになるが、このような構成ではシールド掘進機の内壁とほぼ同寸法となるような長尺のセグメントを回転させるとセグメントの端部が既設セグメントの壁又はシールド掘進機の側壁に当たってしまい回動することはできない。
【００１２】
また、組立作業を１台の組立装置で行っているが、長辺が一体という長尺のセグメントを、水平方向に単一の装置でハンドリングしようとすれば、装置そのものが大形化してしまうという問題がある。さらに、セグメント組み付け時の位置合わせについても、１台の装置で行う場合にはセグメントの中央部を把持しての動作となるが、その場合にはセグメントの把持部と両端部との距離が長いために両端部の位置を微調整することは極めて困難になるという問題がある。
【００１３】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、長辺が一体になった長尺のセグメントを組み立てることのできるセグメント組立装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係るセグメント組立装置は、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、既設セグメントの内周壁に設置されたフレームに設置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりも既設セグメント側に設置されている、ことを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置の設置位置が、前記第１のエレクタ装置のそれよりもトンネル前方にあり、前記第２のエレクタ装置の前記保持部が第２のエレクタ装置のそれよりも長い、ことを特徴とするものである。
【００１７】
（４）さらに、前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記旋回アームは、相互に回動可能な複数のリンクによって構成されており、前記複数のリンクのうち一つは、そのリンク軸回りに回動可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
したがって、本発明に係るセグメント供給装置は前記構成であるから、長辺セグメントをセグメント供給装置で把持して長辺セグメントの一端が既設トンネルの内壁に近接する状態で旋回させることが可能となり、トンネル幅又は高さに略等しい長さの長辺セグメントのトンネル内での旋回が可能となる。
また、セグメントのハンドリングに際して移動台を前後に移動させることにより障害物を避けることができ、シールド掘進機の内部スペースを有効に活用できる。このため、シールド掘進機の全長を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態１］
図１は本発明に係るセグメントの組立装置が対象としているセグメントの組立状態の正面図、図２は図１の斜視図である。図１、図２に示すように１リング分のセグメントはＡ〜Ｄの４個から構成され、Ｅ〜Ｈの４個の中柱で補強されている。長辺側の長辺セグメントＢ、Ｄは途中で分割されることなく一体になっている。
【００２０】
図３は図２の長辺セグメントＢの内面側の拡大図、図４は同じく長辺セグメントＢの軸方向の断面図である。図２〜図４に示すように、セグメントは有底枠体からなり、内部に複数のリブＢ１が設けられている。また、内面側にはセグメントの強度の向上と把持のためにフランジ部Ｂ２が設けられている。
【００２１】
セグメントの組立の順序は、図１、２に示した側壁となる短辺セグメントＡを設置し、次に下上壁となる長辺セグメントＢ、Ｄを設置し、さらに反対側の側壁となる短辺セグメントＣを設置し、最後に中柱Ｅ〜Ｈを設置する。各セグメントの設置時にはボルトで仮止めをして、全ての設置が完了後に本止めを行う。
【００２２】
次に、図１、２に示したセグメントを組み立てる組立装置及び方法について説明する。
図５は本発明の一実施の形態に係るセグメント組立装置、及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図６は側断面図、図７は図５におけるＡ−Ａ断面図である。まず、図５〜図７に基づいて装置の構成を概説すると、シールド掘進機１は扁平な矩形状の前胴部３と後胴部５からなり、これら前胴部３と後胴部５が屈曲可能に連結されたいわゆる中折れ構造となっている。
図５〜図７において、７は前胴部３の前端に設けられたカッタ、９、１１は掘削土砂を排出する排土管、１２は排土管９、１１から排出された掘削土砂を集めて後方に排出する集合排土管である。１３は前胴部３と後胴部５を屈曲させる複数の中折れジャッキ、１５はシールド掘進機１の掘進に使用するシールドジャッキ、２１は後胴部の内周面に設置されて既設セグメント２０と後胴部の内周との間をシールするテールシールである。
【００２３】
１７は既設セグメント２０側に設置されてセグメントを組み立てるエレクタ装置、１９はエレクタ装置１７に隣接して設置されてセグメントをエレクタ装置１７に受け渡すセグメント供給装置である。
【００２４】
図８はセグメント供給装置１９を後方から見た図、図９は図５におけるエレクタ装置１７の近傍の拡大図、図１０はエレクタ装置１７の近傍を前方側から見た拡大図、図１１は図１０において丸で囲んだＡ部の拡大図である。
【００２５】
２３は既設セグメント２０の内周壁に設置されたフレーム、２５はフレーム２３の前面側の上下部に幅方向に設置された一対の第１ガイドレール、２７は一対の第１ガイドレール２５に架設されて該第１ガイドレール２５に沿って左右移動可能に設置された左右移動体、２９は左右移動体２７の上下方向に設けられた第２ガイドレール、３１は左右移動体２７に設けられて第２ガイドレール２９に沿って上下向移動可能に設置された上下移動体、３３は上下移動体３１に設置された旋回軸受け、３５は旋回軸受け３３を駆動する旋回モータ、３７は旋回軸受け３３に設置されて後述のセグメント把持装置４１を保持する保持部、３９は保持部３７を前後方向に移動させる前後移動ジャッキ、４１は保持部３７に前後方向移動可能に設置されたセグメント把持装置である。
【００２６】
セグメント把持装置４１の構成を図１１に基づいて説明する。セグメント把持装置４１は保持部３７が挿入されて保持部３７に対して移動可能に設置された本体部４１ａと、本体部４１ａに首振り用ピン４３を介して屈曲可能に設置された把持部４１ｂとを有しており、把持部４１ｂは首振り用シリンダ４５によって首振りできる構成である。
【００２７】
図１２は図１１におけるＡ−Ａ断面図である。図１１及び図１２に基づいて把持部４１ｂの構成を説明する。４７は一対の爪からなるクランプ部材、４９はクランプ部材４７を駆動する把持シリンダである。把持シリンダ４９を駆動することによってクランプ部材４７の爪を動かして、セグメントを把持する。
【００２８】
図１３は図５におけるセグメント供給装置１９近傍の拡大図である。以下、図８、図１３に基づいてセグメント供給装置１９の構成を説明する。
５１はセグメント供給装置１９を既設セグメント２０に設置するフレーム、５３はフレーム５１を既設セグメント２０の内周壁に押し付ける押し付けジャッキ、５４はセグメント組立後にフレーム５１を前進させるための盛替用ジャッキである。フレーム５１は押し付けジャッキ５３によって既設セグメントの所定位置にしっかりと固定され、フレーム５１の位置を前進させるときには押し付けジャッキ５３の押し付けを解除して、盛替用ジャッキ５４を伸長させる。
【００２９】
５５はフレーム５１に前後方向移動可能に設置された第１移動台、５７は第１移動台５５を前後方向に駆動する前後移動ジャッキ、５８は第１移動台５５に固定された取付台、５９は取付台５８にガイドレール６１を介して幅方向移動可能に設置された第２移動台である。
６３は基端側が第２移動台５９に取り付けられた第１リンク、６５は一端が第１リンク６３の先端に回動可能に取り付けられた第２リンク、６７は第２リンク６５の先端に回動可能に取り付けられた第３リンクである。第３リンク６７はリンク略中央部に旋回ベアリング６９を有しており、リンク軸回りに回転可能になっている。
【００３０】
７１は第３リンク６７の先端に回動可能に取り付けられて先端部に後述のセグメント把持部７３が取り付けられる第４リンク、７３は第４リンク７１に取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部である。セグメント把持部７３は第４リンク７１に直交する軸７２に軸支され、該軸回りに回動可能に構成されている。
【００３１】
以上説明した第１リンク６３〜第４リンク７１の４つのリンクによってセグメント供給装置１９の旋回アームが構成されている。そして、各リンク相互間には図示しないシリンダ等の駆動手段が設けられており、各リンクは相対的に駆動できるようになっている。また、第３リンク６７における旋回ベアリング６９の前後においても図示しない駆動手段が設けられており、第３リンク６７は旋回ベアリング６９の前後で回動できるようになっている。
【００３２】
このように、セグメント供給装置１９の旋回アームを３個のピン結合されたリンクで構成したので、後述のようにセグメントを旋回する際に微妙な動きが可能となり、長尺のセグメントの端部をシールド掘進機の側壁にぶつけることなくハンドリングできるのである。
【００３３】
図１４はセグメント把持部７３の内部の構成の説明図であり、以下図１４に基づいてセグメント把持部７３の構成を説明する。
図において、８０は矩形箱からなるセグメント把持部７３の本体部、８１、８３は本体部８０の下面側に設けられたクランプ部材、８５、８７はクランプ部材８１、８３を駆動する把持シリンダである。
【００３４】
上記のように構成されたセグメント把持部７３においては、把持シリンダ８５、８７によってクランプ部材８１、８３を駆動して、図１４に示すように、セグメントのフランジ部に爪を引っかけてセグメントを把持することができる。
【００３５】
図１５〜図２１は本実施の形態の動作説明図である。以下、図１５〜図２１に基づいてセグメントの組み立て動作について説明する。
まず、側壁用の短辺セグメントＡを図示しない移動台車でセグメント供給装置１９の側方まで搬入する。短辺セグメントＡが搬入されると、セグメント供給装置１９のセグメント把持部７３で短辺セグメントＡの内側を把持して（図１５参照）、セグメント供給装置１９の旋回アームに設けられた駆動手段を駆動してセグメント供給装置１９の旋回アームを旋回させると共に、前後移動ジャッキ５７を駆動して第１移動台５５を後退させることにより、短辺セグメントＡをエレクタ装置１７の近傍まで移動させる。次に、エレクタ装置１７のセグメント把持装置４１で短辺セグメントＡを把持して、左右移動体２７を第１ガイドレール２５に沿って側壁側へ移動させると共に、旋回モータ３５を駆動して旋回軸受け３３を回転させることにより、セグメントＡをトンネル軸に平行な軸回りに旋回させて立姿勢にして、図１６の二点鎖線で示す所定位置に設置する。
【００３６】
次に、長辺セグメントＢをセグメント供給装置１９の近傍まで搬入し、図１７に示すように、セグメント供給装置１９のセグメント把持部７３で長辺セグメントＢの内面側の略中央部を把持する。このとき、第１移動台５５は最も前進した状態にしておく。
【００３７】
次に、図１８に示すように、セグメント供給装置１９の各リンクの駆動手段を駆動してセグメント供給装置１９の旋回アームを水平平面内で旋回させると共に、前後移動ジャッキ５７を駆動して第１移動台５５を後退させることにより、長辺セグメントＢを連続的に旋回させる。このとき長辺セグメントＢは、図５に破線で示すように、長辺セグメントＢ後端の角部が既設セグメント２０の側壁に衝突することなく、側内壁とほぼ平行になるように移動しつつ、全体として除々に回転してゆく。このような、微妙な動きができるのは、セグメント供給装置１９の旋回アームを複数のリンクで構成し、かつ各リンク相互が旋回平面内で相互に移動できる構成としたからである。
【００３８】
長辺セグメントＢをトンネルの軸方向に直角になるようにしたところで、図１９に示すように、エレクタ装置１７で長辺セグメントＢを把持する。以後は、セグメント供給装置１９とエレクタ装置１７の２個の装置で長辺セグメントＢを所定の位置まで移動させ、さらに位置合わせを行って所定位置に設置する。このとき、エレクタ装置１７とセグメント供給装置１９の両方で長辺セグメントＢを把持しているので、セグメント両端部の微妙な位置合わせをそれぞれの端部に近い装置で行うことができ、位置合わせ作業をスムーズに行うことができる。
同様の動作により、上側の長辺セグメントＤを設置する。
【００３９】
次に、もう一方の側壁用の短辺セグメントＣを搬入して、図２０に示すように、セグメント供給装置１９で把持する。そして、第３リンク６７の回転及び、第４リンク７１の回動動作を併用して短辺セグメントＣを、図２１に示すように、立姿勢にすると共にセグメント内面側がトンネルの内側を向くようにして設置する。
最後に、中柱を設置して、１リング分のセグメントの組立を終了する。以後は、同様の動作を繰り返す。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、セグメント供給装置１９の旋回アームを３個のピン結合されたリンクで構成したので、後述のようにセグメントを旋回する際に微妙な動きが可能となり、長尺のセグメントの端部をシールド掘進機の側壁にぶつけることなくハンドリングできる。
また、長辺ゼグメントの位置合わせをセグメント供給装置１９とエレクタ装置１７で行うようにしたので、位置の微調整が可能になり、長辺セグメントの設置をスムーズに行うことができる。
【００４１】
さらに、セグメント供給装置１９にセグメントの組立機能を持たせたので、装置の数が２個でよく、装置全体をコンパクトにできる。
また、エレクタ装置１７及びセグメント供給装置１９共に、既設セグメント側に設置しているので、エレクタ装置をシールド掘進機側に設置した場合のように、シールド掘進機の位置づれの影響を受けることがなく、既設セグメントに対する布設セグメントの位置決めを確実に行うことができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１においては、セグメント供給装置１９とエレクタ装置１７の２台の装置でセグメント組立を行うようにしているが、セグメントの長さがそれほど長くないような場合には、セグメント供給装置１９のみでセグメントの組み立てを行うことも可能である。
【００４３】
［実施の形態２］
図２２は実施の形態２に係るセグメント組立装置及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図２３は側断面図、図２４は図２２におけるＡ−Ａ断面図である。
本実施の形態においては、シールド掘進機側にもう一つのエレクタ装置９０を設置すると共に、セグメント供給装置の旋回アームの構成を実施の形態１のものよりも単純化したものである。
【００４４】
具体的には、エレクタ装置９０はエレクタ装置１７と同一の構成であり、ただシールド掘進機１のリンクガーダに設置されている点のみが相違する。
セグメント供給装置は、第３リンクに設置していた旋回ベアリングをなくすると共に、第４リンクを省略して第３リンクとセグメント把持部７３を紙面と同一平面内で回動できるように連結したものである。
【００４５】
本実施の形態によれば、長辺セグメントの両端部を２台のエレクタ装置１７、９０で把持することができ、両端部の位置合わせをより確実かつ迅速に行うことができる。
【００４６】
［実施の形態３］
図２５は実施の形態３に係るセグメント組立装置及びこれを設置したシールド掘進機の平断面図、図２６は側断面図、図２７は図２５におけるＡ−Ａ断面図である。
本実施の形態においては、実施の形態２において既設セグメント側に設置していたエレクタ装置１７をシールド掘進機１側に設置したものである。
【００４７】
そして、図中下側のエレクタ装置１７は長辺セグメントの旋回時に邪魔にならないようにするため、セグメント把持装置４１を保持する保持部３７の長さを長くしたものである。これによって、エレクタ装置１７のセグメント把持装置４１以外の部分がシールド掘進機１の前部寄りに設置でき、長辺セグメントの旋回の邪魔にならない。
【００４８】
本実施の形態によれば、２台のエレクタ措置１７、９０を共にシールド掘進機１側に設置したので、１リング分のセグメントが完成した後に次のセグメントのためにエレクタ装置の位置の移動作業が不要になるという効果がある。
【００４９】
なお、上記の実施の形態１〜３においては、ＭＭＳＴトンネルの構築を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、扁平な矩形断面のシールドトンネルの構築の場合であれば適用できる。
また、上記の説明においては、横方向に扁平な矩形のトンネル構築について説明したが、本発明は縦方向に扁平な矩形のトンネル構築についても適用できることはいうまでもない。
【００５０】
本発明は以上説明したように構成したので以下に示すような効果を奏する。
（ｉ）また、セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、前記旋回アームを旋回平面内において相互に回動可能な複数のリンクによって構成されている構成としたので、長辺セグメントをセグメント供給装置で把持して長辺セグメントの一端が既設トンネルの内壁に近接する状態で旋回させることが可能となり、トンネル幅又は高さに略等しい長さの長辺セグメントのトンネル内での旋回が可能となる。
また、旋回アームをトンネル前後方向に移動可能な移動台に設置したので、セグメントのハンドリングに際して移動台を前後に移動させることにより障害物を避けることができ、シールド掘進機の内部スペースを有効に活用できる。このため、シールド掘進機の全長を短くすることができる。
【００５１】
（ｉｉ）また、旋回アームはアーム軸回りに回転可能になっていると共に、セグメント把持部は旋回平面に平行な軸回りに回動可能に取り付けられているので、セグメント供給装置の旋回アームの自由度が高まり、セグメント供給装置でのセグメントの組立が可能となる。
【００５２】
（ｉｉｉ）また、エレクタ装置を既設セグメント側に設置したので、エレクタ装置をシールド掘進機側に設置した場合のように、シールド掘進機の位置づれの影響を受けることがなく、既設セグメントに対する布設セグメントの位置決めを確実に行うことができる。
【００５３】
（ｉｖ）また、エレクタ装置をトンネル幅方向の両端側に２台設置したので、２台のエレクタ装置で長辺セグメントの両端近傍を把持して、これら２台のエレクタ装置により長辺セグメントの移動、位置合わせを行うことができ、長辺セグメントの両端部の微妙な移動及び位置合わせが可能となる。
【００５４】
（ｖ）さらに、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、前記旋回アームは旋回平面内において相互に回動可能な複数のリンクによって構成されると共にアーム軸回りに回転可能に構成され、前記セグメント把持部は旋回平面に平行な軸回りに回動可能に取り付けられている構成としたので、１台の装置でトンネルの全ての壁面のセグメント組立が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、セグメントの設置が正確かつ容易になると共に、これを装備するシールド掘進機の全長を短くすることができるから、各種シールド掘進機に装備されるセグメント組立装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の設置対象としたセグメントの正面図である。
【図２】図１に示したセグメントの斜視図である。
【図３】図２における一部を詳細に示す説明図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置及びシールド掘進機の平断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置及びシールド掘進機の側断面図である。
【図７】図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るセグメント組立装置の設置部を後方から見た図である。
【図９】図５の一部拡大図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るエレクタ装置を前方側から見た図である。
【図１１】図１０におけるＡ部の拡大図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図５の一部拡大図である。
【図１４】図１３に示したセグメント供給装置のセグメント把持部７３の説明図である。
【図１５】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１６】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１７】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１８】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図１９】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２０】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２１】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係るシールド掘進機の平断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２４】図２２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態３に係るシールド掘進機の平断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態３に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２７】図２５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２８】ＭＭＳＴ工法の工程の説明図である。
【図２９】従来のセグメントの説明図である。
【図３０】ＭＭＳＴトンネルに作用するモーメント分布の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１７ エレクタ装置
１９ セグメント供給装置
５５ 第１移動台
５９ 第２移動台
６３ 第１リンク
６５ 第２リンク
６７ 第３リンク
６９ 旋回ベアリング
７１ 第４リンク
７３ セグメント把持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、既設セグメントの内周壁に設置されたフレームに設置されていることを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりも既設セグメント側に設置されている、ことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項３】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置の設置位置が、前記第１のエレクタ装置のそれよりもトンネル前方にあり、前記第２のエレクタ装置の前記保持部が第２のエレクタ装置のそれよりも長い、ことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項４】
前記旋回アームは、相互に回動可能な複数のリンクによって構成されており、前記複数のリンクのうち一つは、そのリンク軸回りに回動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメント組立装置。
【請求項１】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、既設セグメントの内周壁に設置されたフレームに設置されていることを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりも既設セグメント側に設置されている、ことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項３】
既設トンネル内に搬入されたセグメントを把持してシールド掘進機の後胴側に供給するセグメント供給装置と、該セグメント供給装置から供給されたセグメントを把持してトンネル内壁に組み付けるエレクタ装置とを備えたセグメント組立装置であって、
前記セグメント供給装置は、既設セグメントに設置されてトンネル前後方向に移動可能な移動台と、該移動台に設置された旋回アームと、該旋回アームに取り付けられてセグメントを把持するセグメント把持部とを備え、
前記エレクタ装置は、第１及び第２のエレクタ装置を備え、
前記第１のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、前記セグメント把持部が既設セグメント内に搬入されたセグメントを受け取る位置の側の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置は、トンネル幅方向又はトンネル高さ方向の、第１のエレクタ装置が設置されている端側とは反対の端側に、しかも既設セグメントのトンネル前方向にあるセグメント組立位置よりもシールド掘進機の後胴側に設置されており、
前記第２のエレクタ装置の設置位置が、前記第１のエレクタ装置のそれよりもトンネル前方にあり、前記第２のエレクタ装置の前記保持部が第２のエレクタ装置のそれよりも長い、ことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項４】
前記旋回アームは、相互に回動可能な複数のリンクによって構成されており、前記複数のリンクのうち一つは、そのリンク軸回りに回動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメント組立装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００７−１４６６５４（Ｐ２００７−１４６６５４Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６７２３１（Ｐ２００７−６７２３１）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【分割の表示】特願平１０−３６０３９１の分割
【原出願日】平成１０年１２月１８日（１９９８．１２．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【分割の表示】特願平１０−３６０３９１の分割
【原出願日】平成１０年１２月１８日（１９９８．１２．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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