説明

内型枠及び該内型枠を備えたトンネル掘削機

【課題】組み立てたピースが内型枠の半径方向内側へ外れることを効果的に防止して、トンネルの施工性を一段と向上させることができる内型枠及び該内型枠を備えたトンネル掘削機を提供する。
【解決手段】トンネル掘削機で掘削されたトンネルの周壁に沿って内型枠Wをリング状に組み立て、この内型枠Wとトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設して覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法に用いられる内型枠Wであって、キーピースを含む12個のピースK1〜K6,B1〜B6に周方向へ分割され、その全部のピースピースK1〜K6,B1〜B6の分割面が内型枠Wの略中心Oに向けて形成されると共に、組立時は3個のキーピースK1,K3,K5が軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は残りの3個のキーピースK2,K4,K6が軸方向抜出方式により脱型可能となっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直打ちコンクリート工法と呼ばれる覆工方法を採用したトンネル施工法に用いられる内型枠と該内型枠を備えたトンネル掘削機に関する。
【背景技術】
【0002】
前記覆工方法を採用したトンネル施工法に用いられるトンネル掘削機として、例えば泥土圧式シールド掘削機が良く知られている。これは、外形円筒状のシールド掘削機本体の前面部に設けたカッタヘッドで地盤を掘削しつつ、掘進されたトンネルの周壁を所定の間隔を空けてリング状の内型枠によって覆い、この内型枠と前記周壁との間に鉄筋を配置するなどして、現場にて(直打ちで)コンクリートを打設し、その養生・硬化を待って覆工を行うものである。
【0003】
そして、図6A及び図6Bに示すように、前記内型枠Wは、一から複数(図示例では5箇)のキーピースK1〜K5と複数(図示例では5箇)の通常ピースB1〜B5とでリング状に組み立てるものであり、これがトンネルの長手方向に例えば甲組8リングと乙組8リングの計16リングに亙って組み立てられる。甲組と乙組のものは、各々の分割面の周方向の位置をずらして一箇ずつ交互に組み立てられる。
【0004】
また、前記内型枠Wは、特許文献1に開示されているように、トンネルの掘進に伴い最後尾に位置する内型枠Wを順次最先端に移動させるという盛替が行われるが、その盛替時の組立及び脱型の際に、従来は、キーピースK1〜K5を半径方向挿入及び抜出方式により組立及び脱型が可能となっていた。即ち、キーピースK1〜K5は、内型枠Wの外周面から内周面に向かう方向に対応して順次拡幅されて左,右両側の分割面が外方小径のテーパ面に形成され、通常ピースB1〜B5の隣り合う分割面間に挿入された場合に、内型枠Wにおける外周面の基準面から外方への突出が不能になっているのである。
【0005】
【特許文献1】特許第2814020号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したように、従来の直打ちコンクリート工法で用いられる内型枠は、キーピースK1〜K5を半径方向挿入及び抜出方式により組立及び脱型する構造であったため、土圧の影響下でコンクリート圧が異常に高くなった時に、キーピースK1〜K5を周方向にかつリング間で結合するボルトが破損する等して、内型枠Wの半径方向内側へ、組み立てたキーピースK1〜K5が外れる可能性があり、外れた場合、トンネルの施工性を著しく損なうという問題点があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、組み立てたピースが内型枠の半径方向内側へ外れることを効果的に防止して、トンネルの施工性を一段と向上させることができる内型枠及び該内型枠を備えたトンネル掘削機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するための本発明に係る内型枠は、
トンネル掘削機で掘削されたトンネルの周壁に沿って内型枠をリング状に組み立て、この内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設して覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法に用いられる内型枠であって、
キーピースを含む複数ピースに周方向へ分割され、その全部又は大部分のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの全部又は一部のピースが軸方向挿入方式により組立可能となっていることを特徴とする。
【0009】
また、前記キーピースを含む複数ピースの全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの一部のピースが軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時はキーピースの残りのピースが軸方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする。
【0010】
また、前記キーピースを含む複数ピースが等配分割され、その全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの全部のピースが軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時はキーピース以外の全部のピースが軸方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする。
【0011】
また、前記キーピースのトンネル下部に位置する1ピースのみ組立時及び脱型時は半径方向挿入及び抜出方式により組立及び脱型可能で、キーピースの残りのピースが組立時は軸方向挿入方式により組立可能であると共に、前記半径方向挿入及び抜出方式の1ピース以外のキーピースを含む複数ピースの全部の分割面が内型枠の略中心に向けて形成されることを特徴とする。
【0012】
また、前記キーピースを含む複数ピースの全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、キーピースを周方向の3分割構造とし、組立時はキーピースの全部が、各々3分割されたものが予め一体となった状態で、軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は3分割されたキーピースの中央部分が半径方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする。
【0013】
上記の課題を解決するための本発明に係るトンネル掘削機は、
トンネル掘削機で掘削されたトンネルの周壁に沿って内型枠をリング状に組み立て、この内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設して覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法に用いられるトンネル掘削機であって、
筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前部に回転駆動可能に装着されたカッタヘッドと、
前記掘削機本体の後部に位置して、前記カッタヘッドにより掘削されたトンネルの周壁に沿って請求項1乃至5のいずれか1項に記載の内型枠をトンネルの長手方向に複数リングに亙って組み立てる内型枠組立装置と、
前記内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートを打設するコンクリート打設装置と、
前記打設後のコンクリートに対し係止された前記内型枠を反力受けとして前記掘削機本体を推進させる推進ジャッキと、
前記掘削機本体の後方に位置して、前記内型枠を脱型する内型枠脱型装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る内型枠によれば、周方向へ複数に分割された全部又は大部分のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されるので、コンクリート圧が異常に高くなった時でも、ピース間を結合するボルトの状態如何にかかわらず、組み立てたピースが内型枠の半径方向内側へ外れることが防止される。また、このような内型枠の構造であっても、キーピースの全部又は一部のピースを軸方向挿入方式により組立可能とすることで内型枠全体の組み立てが可能となる。
【0015】
本発明に係るトンネル掘削機によれば、トンネルの掘進下において組み立てた内型枠の一部ピースが半径方向内側へ外れることが未然に防止されるので、ECL工法と呼ばれる覆工方法を円滑に実施することができ、トンネルの施工性を一段と向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明に係る内型枠及び該内型枠を備えたトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0017】
図1Aは本発明の実施例1を示す内型枠の6リング分の斜視図、図1Bは同じく内型枠の組立と脱型の説明図、図5は本発明に係る泥土圧式シールド掘削機の側断面図である。
【0018】
図5に示すように、本実施例の泥土圧式シールド掘削機(トンネル掘削機)は、その掘削機本体1が、円筒状の掘削機主部(前胴)1aと掘削機副部(後胴)1bとに分割され、両者のピン結合部2において中折れジャッキ3により掘削機主部1aが掘削機副部1bに対して中折れ可能になっている。
【0019】
前記掘削機主部1aの隔壁(バルクヘッド)4には、カッタヘッド5が三軸コロ軸受6を介して回転自在に装着される。カッタヘッド5の前面には放射状をなしてカッタスポーク7が固定され、このカッタスポーク7には、図示しない多数のカッタビット及びローラカッタが装着されると共に、カッタヘッド5の径方向へ油圧ジャッキ8により伸縮(出没)可能に、適当数のコピーカッタ9が装着される。
【0020】
そして、前記三軸コロ軸受6の外輪(カッタヘッド5と一体回転する)にはリングギア10が組み付けられ、このリングギア10には、隔壁4に支持されたカッタ旋回電動モータ11の駆動ギア12が噛合している。カッタ旋回電動モータ11はリングギア10に沿って円周方向へ所定間隔離間して複数配置される。
【0021】
また、隔壁4の中央部には、ロータリジョイント13が組み付けられ、このロータリジョイント13を介して前記コピーカッタ9の油圧ジャッキ8等に対し図示しない油圧源からの圧油の給,排が行われるようになっている。
【0022】
前記掘削機主部1aと掘削機副部1bを貫通してスクリューコンベヤ14が配設され、カッタヘッド5で掘削された土砂をトンネルの後方へ排出可能になっている。即ち、スクリューコンベヤ14の前端部(取出口)が隔壁4の下部を貫通して前記カッタヘッド5と隔壁4とで画成されたチャンバ室15に開口すると共に、後下部に設けた排出口がトンネル内の長手方向に配設された図示しないベルトコンベア上に対向するのである。
【0023】
前記掘削機副部1bのリング状補強部16には、推進ジャッキ17が後向きに円周方向へ所定間隔離間して多数本配設されると共に、掘削機副部1bの内壁面には妻型枠ジャッキ18が複数本配設される。これら妻型枠ジャッキ18のピストンロッド先端は、後述する内型枠Wと掘削機副部1bの内壁面との空間内に配置された妻型枠19にピン結合される。
【0024】
また、前記リング状補強部16には支持部材20が組み付けられ、この支持部材20上に前記内型枠Wを組み立てるエレクタ(内型枠組立装置)21と組み立てた内型枠Wの真円(形状)保持を行う形状保持装置22が装備される。また、掘削機本体1の後方には、適宜台車23上に位置して内型枠Wのフィーダ(ホイスト)装置24や盛替のために最後尾の内型枠Wを脱型する内型枠脱型装置25が配設される。
【0025】
従って、カッタ旋回電動モータ11によりカッタヘッド5を回転させながら推進ジャッキ17を伸ばして掘削機本体1を、トンネルの長手方向に複数リング(図示例では16リング)に亙って組み立てられた内型枠Wに反力をとって、推進(前進)させることで、カッタヘッド5に装着された多数のカッタビット及びローラカッタが前方の地盤を掘削し、この掘削された土砂はチャンバ室15からスクリューコンベヤ14等によって外部に排出される。
【0026】
この掘削機本体1の推進(前進)に同期して、エレクタ21及び形状保持装置22により内型枠Wをリング状に組み立てると共にその真円保持を行なう。そして、この組み立てられた内型枠Wと掘進されたトンネルの周壁との空間に、妻型枠19に開口された打設口からコンクリートが現場打ちでほぼ連続的に打設され、その養生・硬化を待って覆工壁が形成される。この繰り返しによって、所定長さのトンネルが掘削・形成されることになる。
【0027】
そして、本実施例では、前記内型枠Wは、図1A及び図1Bに示すように、小サイズの6個のキーピースK1〜K6と大サイズの6個の通常ピースB1〜B6に分割形成され、これら12個のピースK1〜K6,B1〜B6の分割面(傾斜面)が内型枠Wの略中心Oに向けて形成される。
【0028】
そして、組立時は、1個置きに配置する3個のキーピースK1,K3,K5(又はK2,K4,K6)が軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は、残りの3個のキーピースK2,K4,K6(又はK1,K3,K5)が軸方向抜出方式により脱型可能となっている。
【0029】
即ち、前記一方のキーピースK1,K3,K5(又はK2,K4,K6)の周面形状がトンネルの後方に向けて台形状(楔状)に形成され、他方のキーピースK2,K4,K6(又はK1,K3,K5)の周面形状が逆にトンネルの前方に向けて台形状(楔状)に形成されるのである。また、通常ピースB1〜B6の周面形状は、前記キーピースK1〜K6の周面形状に対応してキーピースK1〜K6を挟んで対称な菱形状に形成される。
【0030】
このように本実施例の内型枠Wにあっては、6個のキーピースK1〜K6と6個の通常ピースB1〜B6の全部のピースの分割面(傾斜面)が内型枠Wの中心に向けて形成されるので、コンクリート圧が異常に高くなった時でも、ピース間を結合するボルトの状態如何にかかわらず、組み立てたピースが内型枠の半径方向内側へ外れることが防止される。
【0031】
また、このような内型枠Wの構造であっても、キーピースK1,K3,K5(又はK2,K4,K6)が軸方向挿入方式により組立可能となっているので内型枠W全体の組み立てが可能となる。さらに、小サイズのキーピースK2,K4,K6(又はK1,K3,K5)が軸方向抜出方式により脱型可能となっているので、脱型しやすいと共にどれからでも脱型することが可能である。尚、軸方向抜出方式により脱型所要力が大きくなるので、脱型部に縁切り用の装置(ジャッキ等)を設けると好適である。
【0032】
また、上述したように、トンネルの掘進下において組み立てた内型枠Wの一部ピースが半径方向内側へ外れることが未然に防止されるので、ECL工法と呼ばれる覆工方法を円滑に実施することができ、泥土圧式シールド掘削機によるトンネルの施工性を一段と向上させることができる。
【0033】
尚、図1Aでは内型枠Wが6リング分しか図示されていないが、前述したように甲組8リング、乙組8リングの計16リングが組み立てられることは従前通りである。また、本実施例において、ピースの数は特に限定されず、サイズの制約等で適宜変更しても良い。
【実施例2】
【0034】
図2Aは本発明の実施例2を示す内型枠の6リング分の斜視図、図2Bは同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【0035】
これは、実施例1における内型枠Wを同サイズの4個のキーピースK1〜K4と4個の通常ピースB1〜B4に分割形成し、これら8個のピースK1〜K4,B1〜B4の分割面(傾斜面)を内型枠Wの略中心Oに向けて形成すると共に、組立時は4個のキーピースK1〜K4が軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は4個の通常ピースB1〜B4が軸方向抜出方式により脱型可能とした例である。
【0036】
本実施例によれば、実施例1と同様の作用・効果が得られることに加えて、ピースの種類・数が少なくて済むので、組立効率が良いと共に、4ピースのどれからも組立及び脱型が行えるという利点が得られる。
【0037】
尚、本実施例においても、軸方向抜出方式により脱型所要力が大きくなるので、脱型部に縁切り用の装置(ジャッキ等)を設けると好適である。また、図2Aでは内型枠Wが6リング分しか図示されていないが、前述したように甲組8リング、乙組8リングの計16リングが組み立てられることは従前通りである。また、本実施例において、ピースの数は特に限定されず、サイズの制約等で適宜変更しても良い。
【実施例3】
【0038】
図3Aは本発明の実施例3を示す内型枠の6リング分の斜視図、図3Bは同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【0039】
これは、実施例1における内型枠Wを小サイズの5個のキーピースK1〜K5と大サイズの5個の通常ピースB1〜B5に分割形成すると共に、キーピースK1〜K5のうちのトンネル下部に位置する1個のキーピースK4のみ、組立時及び脱型時は半径方向挿入及び抜出方式により組立及び脱型可能で、残りのキーピースK1〜K3,K5が組立時は軸方向挿入方式により組立可能にした例である。即ち、キーピースK4は、内型枠Wの外周面から内周面に向かう方向に対応して順次拡幅されて左,右両側の分割面が外方小径のテーパ面に形成され、通常ピースB3とB4の分割面間に挿入された場合に、内型枠Wにおける外周面の基準面から外方への突出が不能になっているのである。
【0040】
本実施例によれば、半径方向挿入及び抜出方式のキーピースK4を外圧が低いトンネル下部に効果的に配置したので、実施例1と同様の作用・効果が得られる。尚、本実施例においても、図3Aでは内型枠Wが6リング分しか図示されていないが、前述したように甲組8リング、乙組8リングの計16リングが組み立てられることは従前通りである。また、本実施例において、ピースの数は特に限定されず、サイズの制約等で適宜変更しても良い。
【実施例4】
【0041】
図4Aは本発明の実施例4を示す内型枠の6リング分の斜視図、図4Bは同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【0042】
これは、実施例1における内型枠Wを小サイズの5個のキーピースK1〜K5と大サイズの5個の通常ピースB1〜B5に分割形成されると共に、さらに、キーピースK1〜K5が周方向中央の主キーピースK1a〜K5aと両側の副キーピースK1b〜K5bとに3分割される。
【0043】
そして、3分割されたものが予め一体となった状態の5個のキーピースK1〜K5と5個の通常ピースB1〜B5の分割面が内型枠Wの中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースK1〜K5の全部が、各々3分割されたものが予め一体となった状態で、軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は3分割されたキーピースK1〜K5のうちの主キーピースK1a〜K5aが半径方向抜出方式により脱型可能とした例である。即ち、主キーピースK1a〜K5aは、内型枠Wの外周面から内周面に向かう方向に対応して順次拡幅されて左,右両側の分割面が外方小径のテーパ面に形成され、副キーピースK1b〜K5bの分割面間に挿入された場合に、内型枠Wにおける外周面の基準面から外方への突出が不能になっているのである。
【0044】
本実施例によれば、キーピースK1〜K5の分割部における剛性を上げることで実施例1と同様の作用・効果が得られる。尚、本実施例においても、図4Aでは内型枠Wが6リング分しか図示されていないが、前述したように甲組8リング、乙組8リングの計16リングが組み立てられることは従前通りである。
【0045】
また、上記各実施例において、1リングにおけるキーピース及び通常ピースの数や甲組及び乙組のリング数は、サイズの制約等で適宜変更しても良い。また、内型枠Wの形状・大きさ等も、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能である。また、本発明は、泥土圧式シールド掘削機に代えて泥水式シールド掘削機等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1A】本発明の実施例1を示す内型枠の6リング分の斜視図である。
【図1B】同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【図2A】本発明の実施例2を示す内型枠の6リング分の斜視図である。
【図2B】同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【図3A】本発明の実施例3を示す内型枠の6リング分の斜視図である。
【図3B】同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【図4A】本発明の実施例4を示す内型枠の6リング分の斜視図である。
【図4B】同じく内型枠の組立と脱型の説明図である。
【図5】本発明に係る泥土圧式シールド掘削機の側断面図である。
【図6A】従来の内型枠の説明図である。
【図6B】同じく内型枠の説明図である。
【符号の説明】
【0047】
1 掘削機本体
1a 掘削機主部(前胴)
1b 掘削機副部(後胴)
2 ピン結合部
3 中折れジャッキ
4 隔壁(バルクヘッド)
5 カッタヘッド
6 三軸コロ軸受
7 カッタスポーク
8 油圧ジャッキ
9 コピーカッタ
10 リングギア
11 カッタ旋回電動モータ
12 駆動ギア
13 ロータリジョイント
14 スクリューコンベヤ
15 チャンバ室
16 リング状補強部
17 推進ジャッキ
18 妻型枠ジャッキ
19 妻型枠
20 支持部材
21 エレクタ(内型枠組立装置)
22 形状保持装置
23 台車
24 フィーダ(ホイスト)装置
25 内型枠脱型装置
K1〜K6 キーピース
K1a〜K6a 主キーピース
K1b〜K6b 副キーピース
B1〜B6 通常ピース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル掘削機で掘削されたトンネルの周壁に沿って内型枠をリング状に組み立て、この内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設して覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法に用いられる内型枠であって、
キーピースを含む複数ピースに周方向へ分割され、その全部又は大部分のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの全部又は一部のピースが軸方向挿入方式により組立可能となっていることを特徴とする内型枠。
【請求項2】
前記キーピースを含む複数ピースの全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの一部のピースが軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時はキーピースの残りのピースが軸方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の内型枠。
【請求項3】
前記キーピースを含む複数ピースが等配分割され、その全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、組立時はキーピースの全部のピースが軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時はキーピース以外の全部のピースが軸方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の内型枠。
【請求項4】
前記キーピースのトンネル下部に位置する1ピースのみ組立時及び脱型時は半径方向挿入及び抜出方式により組立及び脱型可能で、キーピースの残りのピースが組立時は軸方向挿入方式により組立可能であると共に、前記半径方向挿入及び抜出方式の1ピース以外のキーピースを含む複数ピースの全部の分割面が内型枠の略中心に向けて形成されることを特徴とする請求項1に記載の内型枠。
【請求項5】
前記キーピースを含む複数ピースの全部のピースの分割面が内型枠の略中心に向けて形成されると共に、キーピースを周方向の3分割構造とし、組立時はキーピースの全部が、各々3分割されたものが予め一体となった状態で、軸方向挿入方式により組立可能で、脱型時は3分割されたキーピースの中央部分が半径方向抜出方式により脱型可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の内型枠。
【請求項6】
トンネル掘削機で掘削されたトンネルの周壁に沿って内型枠をリング状に組み立て、この内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートをほぼ連続的に打設して覆工壁を形成しつつ掘進していくトンネル施工法に用いられるトンネル掘削機であって、
筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体の前部に回転駆動可能に装着されたカッタヘッドと、
前記掘削機本体の後部に位置して、前記カッタヘッドにより掘削されたトンネルの周壁に沿って請求項1乃至5のいずれか1項に記載の内型枠をトンネルの長手方向に複数リングに亙って組み立てる内型枠組立装置と、
前記内型枠とトンネルの周壁との空間に、現場にてコンクリートを打設するコンクリート打設装置と、
前記打設後のコンクリートに対し係止された前記内型枠を反力受けとして前記掘削機本体を推進させる推進ジャッキと、
前記掘削機本体の後方に位置して、前記内型枠を脱型する内型枠脱型装置と、
を備えたことを特徴とするトンネル掘削機。

【図1A】
image rotate

【図1B】
image rotate

【図2A】
image rotate

【図2B】
image rotate

【図3A】
image rotate

【図3B】
image rotate

【図4A】
image rotate

【図4B】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6A】
image rotate

【図6B】
image rotate


【公開番号】特開2009−13674(P2009−13674A)
【公開日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−176910(P2007−176910)
【出願日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【出願人】(507137634)三菱重工地中建機株式会社 (25)
【出願人】(303059071)独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構 (64)
【Fターム(参考)】