JP4686778B2 - Segment shape holding device - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル内周に沿ってリング状に組み立てられるセグメントの形状を保持するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for maintaining the shape of a segment assembled in a ring shape along the inner periphery of a tunnel.
シールド掘進機は、シールドフレームの前部に設けられたカッタで地山を掘削して、その後方でセグメントを順次リング状に組み立てることにより、トンネルを構築していくものである。 A shield machine excavates a natural ground with a cutter provided at the front part of a shield frame, and constructs a tunnel by sequentially assembling segments into a ring shape behind the excavated ground.
組み立てたセグメントが土圧を受けることにより、そのセグメントにトンネル周方向の応力(軸力)(図5の符号Fr参照)が生じ、この応力の作用により組み立てたセグメントの形状が保持されるようになっている。 When the assembled segment is subjected to earth pressure, a stress (axial force) in the tunnel circumferential direction is generated in the segment (see reference numeral Fr in FIG. 5), and the shape of the assembled segment is maintained by the action of this stress. It has become.
ところで、セグメントの組立は、シールド掘進機のシールドフレーム内部で行われる。シールドフレーム内部で組み立てられたセグメントには土圧が加わらず、そのセグメントが自重等により変形し、新たなセグメントの組立に支障をきたすことがある。 By the way, the assembly of the segments is performed inside the shield frame of the shield machine. There is a case in which earth pressure is not applied to the segment assembled inside the shield frame, and the segment is deformed by its own weight or the like, which hinders assembly of a new segment.
そこで、ワイヤをセグメントにトンネル周方向に挿入し、挿入したワイヤに張力をかけることで、セグメントにトンネル周方向の応力(プレストレス)を付与することが行われている(例えば、特許文献1及び2等参照)。 Therefore, by inserting a wire into the segment in the tunnel circumferential direction and applying tension to the inserted wire, stress in the tunnel circumferential direction (prestress) is applied to the segment (for example, Patent Document 1 and (See 2nd grade).
しかしながら、セグメントに挿入したワイヤに張力をかけるものでは、ワイヤをセグメントに挿入する際の摩擦抵抗が大きく、セグメントへのワイヤの挿入に多大な労力を要するという問題があった。 However, in the case where tension is applied to the wire inserted into the segment, there is a problem that the frictional resistance when inserting the wire into the segment is large, and much labor is required to insert the wire into the segment.
また、ワイヤをセグメントに挿入するためにセグメントに孔を形成しなければならず、セグメントの製造コストアップを招くという問題があった。 Moreover, in order to insert a wire into a segment, a hole must be formed in the segment, which causes a problem of increasing the manufacturing cost of the segment.
そこで、本発明の目的は、ワイヤをセグメントに挿入することなく、セグメントにトンネル周方向の応力を容易に付与することができるセグメント形状保持装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a segment shape holding device that can easily apply a stress in the tunnel circumferential direction to a segment without inserting a wire into the segment.
また、本発明の他の目的は、セグメントの製造コストアップを招くことのないセグメント形状保持装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a segment shape holding device that does not increase the manufacturing cost of the segment.
上記目的を達成するために本発明は、トンネル内周に沿ってリング状に組み立てられるセグメントの形状を保持するための装置であって、上記セグメントにトンネル周方向の応力を付与すべく、上記セグメントをその内周部にてトンネル半径方向の内側に引っ張るための応力付与手段を備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention is an apparatus for maintaining the shape of a segment assembled in a ring shape along the inner periphery of a tunnel, and for applying a stress in the circumferential direction of the tunnel to the segment. Is provided with a stress applying means for pulling inwardly in the tunnel radial direction at the inner periphery thereof.
ここで、上記応力付与手段が、上記セグメントの内周面に取り付けられるブラケットと、トンネル周方向に隣接する上記ブラケット間に架け渡される環状のワイヤと、該ワイヤに張力をかけるための張力付加手段とを有しても良い。 Here, the stress applying means includes a bracket attached to the inner peripheral surface of the segment, an annular wire bridged between the brackets adjacent in the circumferential direction of the tunnel, and a tension applying means for applying tension to the wire. You may have.
また、上記ワイヤをトンネル周方向に沿って保持するための保持手段と、該保持手段をトンネル軸方向に移動させるための軸方向移動手段とをさらに備えても良い。 Further, a holding unit for holding the wire along the circumferential direction of the tunnel, and an axial direction moving unit for moving the holding unit in the tunnel axis direction may be further provided.
また、上記ワイヤの一部分が、バーに置き換えられていても良い。 A part of the wire may be replaced with a bar.
本発明によれば、ワイヤをセグメントに挿入することなく、セグメントにトンネル周方向の応力を容易に付与することができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, there is an excellent effect that stress in the tunnel circumferential direction can be easily applied to a segment without inserting a wire into the segment.
以下、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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るセグメント形状保持装置を適用したシールド掘進機の側断面図である。図2は、図1のII−II線矢視断面図である。図3は、図1のIII−III線矢視断面図である。図4は、図2のIV−IV線矢視断面図である。 FIG. 1 is a side sectional view of a shield machine using a segment shape holding device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図1に示すように、シールド掘進機1は、円筒状のシールドフレーム2と、シールドフレーム2の前部に回転自在に設けられたカッタ(図示せず)とを備えている。シールドフレーム2の後部には、カッタにより掘削した孔内にセグメント3をリング状に組み立ててトンネルを構築するためのエレクタ(図示せず)と、シールドフレーム2の内周に所定間隔を隔てて複数設けられ、セグメント3に反力を取ってシールドフレーム2を推進させるためのシールドジャッキ(図示せず)とが設けられる。
As shown in FIG. 1, the shield machine 1 includes a
シールドフレーム2の後端部(テールシール部2a)には、シールドフレーム2とセグメント3との隙間をシールするためのテールシール4が設けられる。
A tail seal 4 for sealing a gap between the
本実施形態では、トンネル周方向或いは軸方向に隣接するセグメント3同士の結合は、セグメント3の隣接部分をボルトで結合することによって行われる。トンネル周方向及び軸方向に隣接するセグメント3間には、止水のためのシール部材(図示せず)が設けられる。
In the present embodiment, the
本実施形態のセグメント形状保持装置(テンション式セグメント形状保持装置)10は、トンネル内周に沿ってリング状に組み立てられシールドフレーム2内に位置するセグメント3の形状を真円に保持するためのものである。
The segment shape holding device (tension type segment shape holding device) 10 of this embodiment is for assembling a
図1から図4に示すように、セグメント形状保持装置10は、セグメント3にトンネル周方向の応力(軸力)Fr(図5参照)を付与すべく、セグメント3をその内周部にてトンネル半径方向の内側に引っ張るための応力付与手段11を備えている。
As shown in FIG. 1 to FIG. 4, the segment
本実施形態の応力付与手段11は、セグメント3の内周面に取り付けられるブラケット12と、トンネル周方向に隣接するセグメント3のブラケット12間に架け渡される環状のワイヤ13と、ワイヤ13に所定の張力(テンション)をかけるための張力付加手段14とを有する。
The stress applying means 11 of the present embodiment includes a
本実施形態では、ブラケット12は、セグメント3の内周面の略中央に取り付けられている。
In the present embodiment, the
ブラケット12は、トンネル周方向に略一定の間隔を隔てて配置されるのが好ましい。つまり、ブラケット12は、トンネル周方向に等間隔で配置されるのが好ましい。トンネル半径方向に引っ張る力を、リング状に組み立てたセグメント3に上下左右に均等にかけるためである。
The
また、本実施形態では、ブラケット12を、トンネル周方向に配された各セグメント3に取り付けている。なお、トンネル半径方向に引っ張る力がリング状に組み立てたセグメント3に上下左右に略均等にかかれば良く、ブラケット12を、トンネル周方向に配されたセグメント3のいくつかに取り付けるようにしても良い。
In this embodiment, the
本実施形態では、ブラケット12は、セグメント3の内周面の略中央から突出する把持部15と、把持部15に対して着脱自在の装着部16と、装着部16に一体に設けられワイヤ13が挿通されたリング17とからなる。
In the present embodiment, the
把持部15は、セグメント3の組立の際にエレクタがセグメント3を把持する際等に利用される把持金具からなり、予めセグメント3に取り付けられている。把持部15は、セグメント3の組立完了後は取り外す必要があるため、セグメント3に螺合して取り付けられている。
The gripping
リング17には、ワイヤ13が予め挿通されている。装着部16を把持部15から外した状態では、リング17及び装着部16は、ワイヤ13に支持される。
A
本実施形態では、トンネル周方向に隣接するブラケット12間のワイヤ13の一部分は、ワイヤ13に比べて剛性が高いバー18に置き換えられている。このようにすることで、ワイヤ13が切断されたときにワイヤ13が大きく跳ねることを防止することができる。
In this embodiment, a part of the
本実施形態では、張力付加手段14として、ジャッキ19(本実施形態では、油圧ジャッキ)を用いている。ジャッキ19は、シリンダチューブ20がワイヤ13の一端側に固定され、ロッド21がワイヤ13の他端側に固定されている。ジャッキ19を縮退させることにより、ブラケット12間に架け渡したワイヤ13が引っ張られて、ワイヤ13に張力がかけられる。
In the present embodiment, a jack 19 (in this embodiment, a hydraulic jack) is used as the tension applying means 14. In the jack 19, the
本実施形態のセグメント形状保持装置10は、ワイヤ13をトンネル周方向に沿って保持するための保持手段22と、保持手段22をトンネル軸方向(図1中の矢印A参照)に移動させるための軸方向移動手段23とをさらに備えている。
The segment
本実施形態の保持手段22は、固定部材24と、固定部材24の外周にスライダ25を介して支持された回動部材26とから主に構成されている。固定部材24及び回動部材26は正面視略C字状に形成され、その開口部が下方に向けられている。固定部材24は、後述する台車27上に設けられた支柱28に支持されている。
The holding means 22 of the present embodiment mainly includes a
回動部材26は、固定部材24に対してトンネル周方向(図3中の矢印B参照)に所定の開度だけ回動自在であり、回動部材26を回動させることにより、ワイヤ13に取り付けたブラケット12の装着部16及びリング17の位置を調整することが可能である。
The rotating
回動部材26の外周には、トンネル周方向に沿って凹部29が設けられており、凹部29には、バー18が挿通される挿通孔30を有する板材31がトンネル周方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。板材31の挿通孔30に挿通されたバー18はその長手方向の移動が許容されるようになっている。
A
軸方向移動手段23は、トンネル軸方向に移動自在の台車27を有している。台車27は、架台32上に敷設したレール33上に走行可能に設けられている。架台32は、シールドフレーム2の後部に後方に延出させて設けられている。
The axial movement means 23 has a
架台32の後部には、上下拡張式セグメント形状保持装置34が設けられている。本実施形態の上下拡張式セグメント形状保持装置34は、シールドフレーム2外(テールシール部2aの後方)に位置するセグメント3の形状を真円に保持するためのものである。上下拡張式セグメント形状保持装置34は、ジャッキ35によって上下に近接離間移動する上部グリッパ36及び下部グリッパ37とを有し、架台32に取り付けたスライドジャッキ38に接続されている。
A vertically expandable segment
次に、本実施形態の作用を図5を用いて説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
セグメント3をリング状に組み立てたならば、図5に示すように、セグメント3に予め取り付けられたブラケット12の把持部15に装着部16を取り付ける。その後、ジャッキ19を縮退させてワイヤ13に所定の張力Tをかけると、セグメント3にトンネル半径方向の内側に引っ張る力Fが生じる。この力Fの作用により、セグメント3にトンネル周方向の応力Frが付与され、リング状に組み立てたセグメント3の形状が真円に保持される。よって、リング状に組み立てたセグメント3が自重等により変形することを防止することができ、新たなセグメント3の組立に支障をきたすことはない。
When the
また、セグメント形状保持装置10によってセグメント3にトンネル周方向の応力Frを付与することにより、トンネル周方向に隣接するセグメント3間に介設されたシール部材をつぶすことができ、止水をより強固に行うことができる。
Further, by applying a stress Fr in the tunnel circumferential direction to the
シールド掘進機1を掘進させると、台車27は置き去りにされて、架台32のみがシールド掘進機1の掘進に追従する。そのため、応力付与手段11(ブラケット12、ワイヤ13、バー18及びジャッキ19)は、シールド掘進機1の掘進に関わらず、トンネル周方向の応力を付与すべきセグメント3の内方に位置した状態に保たれる。
When the shield machine 1 is dug, the
シールド掘進機1がさらに掘進して、セグメント3がテールシール4の緊縛力や土圧によってトンネル半径方向の外側からの力を受けたならば、ブラケット12(把持部15)をセグメント3から取り外す。セグメント3がテールシール4の緊縛力や土圧を受けると、テールシール4の緊縛力や土圧によってセグメント3にトンネル周方向の応力Frが付与されるので、セグメント形状保持装置10によってセグメント3にトンネル周方向の応力Frを付与する必要はなくなるためである。
If the shield machine 1 further digs and the
そして、台車32を前進させて応力付与手段11(ブラケット12、ワイヤ13、バー18及びジャッキ19)を前方に移動し、新たに組み立てたセグメント3に取り付けられたブラケット12の把持部15に装着部16を取り付ける。そして、この新たに組み立てたセグメント3の形状を真円に保持する。
Then, the
一方、セグメント3が土圧によってトンネル半径方向外側からの力を受けたならば、上下拡張式セグメント形状保持装置34のジャッキ35を伸長させて上部グリッパ36及び下部グリッパ37の先端をテールシール部2aの後方に位置するセグメント3に押し付けて固定する。上下拡張式セグメント形状保持装置34によってテールシール部2aの後方に位置するセグメント3を支持するのは、土圧がセグメント3に均等にかからなかったとき(裏込材が均等にまわらなかったとき等)に、セグメント3の形状が真円を維持できずくずれるのを防止するためである。
On the other hand, if the
以上要するに、本実施形態によれば、セグメント3にトンネル周方向の応力を付与する際に、セグメント3をその内周部にてトンネル半径方向の内側に引っ張るようにしたため、ワイヤ13をセグメント3に挿入することなく、セグメント3にトンネル周方向の応力を容易に付与することができる。
In short, according to the present embodiment, when the stress in the tunnel circumferential direction is applied to the
また本実施形態では、セグメント3にワイヤ13を挿入するための孔を形成する必要がないため、セグメント3の製造コストアップを招くことはない。
Moreover, in this embodiment, since it is not necessary to form the hole for inserting the
また本実施形態によれば、応力付与手段11が、セグメント3の内周面に取り付けられるブラケット12と、トンネル周方向に隣接するブラケット12間に架け渡される環状のワイヤ13と、ワイヤ13に張力をかけるための張力付加手段14とを有するため、セグメント形状保持装置10がシールドフレーム2の中央部を占めることはなく、エレクタへのセグメント3の供給に支障をきたすことはない。
Further, according to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、ワイヤ13をトンネル周方向に沿って保持するための保持手段22と、保持手段22をトンネル軸方向に移動させるための軸方向移動手段23とをさらに備えるため、ワイヤ13をセグメント12に取り付ける度にトンネル周方向に沿って展開する必要がなく、ワイヤ13の取扱性を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、ワイヤ13の一部分が、バー18に置き換えられているため、ワイヤ13が切断されたときにワイヤ13が大きく跳ねることを防止することができる。
Moreover, according to this embodiment, since a part of the
以上、本発明の好適な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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other embodiments can be adopted.
例えば、張力付与手段14として、ジャッキ19に代えて、ウィンチ(巻取り装置)やチェーンブロック等を用いることができる。 For example, instead of the jack 19, a winch (winding device), a chain block, or the like can be used as the tension applying unit 14.
また、ブラケット12の構成は上述のものには限定はされない。例えば、ブラケット12の把持部15と装着部16が一体に設けられていても良く、リング17に代えて、シーブ(滑車)等が装着部16に一体に設けられていても良い。
Further, the configuration of the
3 セグメント
10 セグメント形状保持装置
11 応力付与手段
12 ブラケット
13 ワイヤ
14 張力付加手段
18 バー
22 保持手段
23 軸方向移動手段
3
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