【実施例1】
【0021】
図1は本発明の実施例1を示す泥土圧シールド掘削機の要部側断面図、
図2は内型枠用枕木装置の作用説明図で、同図(a)は枕木搬送準備状態を示す図、同図(b)は枕木格納状態を示す図、
図3は内型枠用枕木装置の作用説明図で、同図(a)は枕木把持状態を示す図、同図(b)は枕木持上げ及び搬送状態を示す図、
図4は内型枠用枕木装置の作用説明図で、後方張出台下の設置状態を示す図、
図5はコンクリート用枕木装置の作用説明図で、枕木持上げ及び搬送状態を示す図、
図6は結合ブラケットの説明図で、同図(a)は内型枠用枕木装置の場合の作用説明図で、同図(b)はコンクリート用枕木装置の場合の作用説明図、
図7はテーパ内型枠と可倒式枕木の説明図である。
【0022】
本実施例で説明するトンネル掘削機は、掘削土砂をチャンバに充満させ、チャンバ内を所定の圧力に維持しながら排土することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥土圧シールド掘削機である。
【0023】
この泥土圧式シールド掘削機は、
図1に示すように、掘削機本体10の前部に図示しないカッタヘッドが複数のカッタ旋回モータにより駆動回転可能に連結されている。そして、このカッタヘッドで掘削されて図示しないチャンバ内に取り込まれたた掘削土砂はスクリューコンベア11により外部に搬出されるようになっている。
【0024】
掘削機本体10の後部には、その内周面に沿ってリングガータ12が固定され、このリングガータ12には複数本のシールドジャッキ(推進ジャッキ)13が周方向に沿って装着されている。このシールドジャッキ13を後方に伸長して内型枠押し当て用のスプレッダ14を既設の内型枠Mに押し付けることで、その反力により掘削機本体11が前進することができる。
【0025】
この内型枠Mは、複数個のものがトンネルの内壁面に所定の間隔を空けて周方向にリング状に組み付けられるものであり、この組付後に、トンネルの内壁面とリング状に組み立てられた内型枠Mの外周面との空間に、妻型枠ジャッキ15aにより前後動する妻型枠15を通して、図示しないコンクリート打設装置により直打ちでコンクリートCが打設されることで、コンクリートCによる覆工のトンネルが構築される。また、内型枠Mはトンネルの長手方向へ複数段に亙って組み付けられ、後述する内型枠組立装置16及び内型枠脱型装置17並びに左右一対のホイスト(巻上げ装置)18(
図2参照)によりトンネルの掘進に伴い盛り替えるようになっている。
【0026】
また、リングガータ12には旋回リング19がトンネル内壁面の周方向に沿って旋回自在に支持され、駆動モータ20により駆動旋回可能となっており、この旋回リング19に内型枠Mを組み立てる前述した内型枠組立装置16が設けられている。さらに、リングガータ12には左右一対の支柱21が固定され、この支柱21からは後方に向かってほぼ水平な後方張出台22が延設されており、この後方張出台22には内型枠Mの組立てを補助する形状保持装置23が前後方向に移動自在に装着されている。
【0027】
また、後方張出台22の後端にはNo.1台車24a〜No.4台車24dからなる後続台車24が連結されている。この後続台車24のNo.1台車24a及びNo.2台車24b(前半部の台車)は、掘削機本体10により地盤を掘削した後のトンネル内に数十リングに亘って組み立てられた内型枠M上に当該内型枠Mに対応して複数設置された後述する可倒式枕木25上の一対のレール部26上を車輪27を介して走行する一方、No.3台車24c及びNo.4台車24d(後半部の台車)は、トンネルの内壁面を覆工してなるコンクリートC上に複数設置された後述する可倒式枕木28上の左右一対のレール部29上を車輪30を介して走行するようになっている。
【0028】
前記No.2台車24bには前述した内型枠脱型装置17が設けられている。また、No.1台車24aとNo.2台車24bとに亘って敷設された左右一対のレール31a上と、No.3台車24cとNo.4台車24dとに亘って敷設された左右一対のレール31b上を前述した左右一対のホイスト18が走行可能になっている。さらにまた、この後続台車24にはコンクリート打設装置のパワーユニット等が搭載されている。
【0029】
そして本実施例では、
図7に示すように、前述した内型枠(厳密には内型枠ピース)Mは全てテーパ内型枠で形成され、トンネルの直線部分においては、各テーパ内型枠Mをその長,短辺部を交互に違えて連接することでトンネルの直線部分に沿って直線状に組み立てられる一方、トンネルの旋回(曲線)部分においては、各テーパ内型枠Mをその長,短辺部を揃えて連接することでトンネルの旋回(曲線)部分に沿って曲線状に組み立てられるようになっている(
図7に示す状態参照)。即ち、トンネルの直線部分はもちろんトンネルの旋回(曲線)部分において、従来のように隣接する内型枠間に薄いテーパ板を介在させる必要がなくなり、施工性が一段と高まるのである。
【0030】
また、内型枠用及びコンクリート用の可倒式枕木25(28)は、トンネルの周方向に延びる枕木本体25a(28a)と該枕木本体25a(28a)の両端部にヒンジ部Oを介して屈曲可能に連結された可倒部25b(28b)とこれらの可倒部25b(28b)上に各々付設されたレール部26(29)とからなり、枕木本体25a(28a)及び可倒部25b(28b)の形状はその幅寸法がテーパ内型枠Mの短辺部と略同幅の矩形状に形成される。
【0031】
従って、
図7に示すように、各テーパ内型枠Mがトンネルの旋回(曲線)部分に組み立てられる時は、隣接する可倒式枕木25におけるテーパ内型枠Mの短辺部側レール部26間の隙間C1は狭小で後続台車24の車輪27の転動に支承は無いが、テーパ内型枠Mの長辺部側レール部26間の隙間C2はやや大きくなるので、後続台車24の車輪27の転動に支承を来たす場合はこれらのレール部26間の隙間C2に適宜スペーサ(図示せず)を介装すると好適である。一方、トンネルの旋回(曲線)部分におけるコンクリートC上でも、可倒式枕木28は前述した可倒式枕木25と同じようにして設置される。
【0032】
さらに、前記可倒式枕木25(28)は、
図2乃至
図6に示すように、枕木本体25a(28a)に着脱可能にトンネルの周方向に延びると共に掘削機本体10の後方張出台22や後続台車24に左右一対のホイスト18及びレール31a,31bを介して昇降可能でかつトンネルの長手方向へ移動可能に支持された水平バー33a(33b)と該水平バー33a(33b)の両端部に屈曲可能に連結されて先端部が可倒部25b(28b)の先端と回動自在に連結可能な結合ブラケット34a(34b)とからなる枕木支持装置35a(35b)や前述した左右一対のホイスト18及び前記可倒部25b(28b)を起倒させるチェーンブロック(物上げ装置)36により盛り替えられるようになっている。
【0033】
図示例では、水平バー33a(33b)の中央部に設けた把持部37a(37b)が枕木本体25a(28a)の中央部に設けたブラケット38a(38b)にピン結合するようになっている。また、内型枠用の枕木支持装置35aの水平バー33aの両端部には、
図6の(a)に示すように、結合ブラケット34aの枢支点となるピン穴39aの他に水平保持用のピン穴40aが設けられると共に、コンクリート用の枕木支持装置35bの水平バー33bの両端部には、
図6の(b)に示すように、結合ブラケット34bの枢支点となるピン穴39bの他に傾斜保持用(傾斜角θ≒5°参照)のピン穴40bが設けられる。
【0034】
このように構成されるため、次に、
図2乃至
図4を用いて内型枠用の可倒式枕木25の盛り替え手順を説明する。
【0035】
先ず、
図2の(a)に示すように(枕木搬送準備状態)、No.2台車24b下の上昇位置にある内型枠用の枕木支持装置35aにおいて、水平バー33aの両端にピン穴39aを介してピン結合された結合ブラケット34aを、水平保持用のピン穴40aに挿入されるピンにより、水平保持すると共に(
図6の(a)参照)、No.2台車24bから吊下したチェーンブロック36の下端を、盛り替えるべく可倒式枕木25における可倒部25bの先端にピン結合する。尚、チェーンブロック36のNo.2台車24bにおける吊下位置は、可倒部25bの重心がその回転中心となるヒンジ部Oより若干トンネルの中央寄りに来る位置に設定される。
【0036】
次に、
図2の(b)に示すように(枕木格納状態)、チェーンブロック36の引き上げにより可倒部25bを起立させ、その先端を結合ブラケット34aの先端にピン結合する。即ち、左右の可倒部25bの両方を起立させ、左右の結合ブラケット34aにそれぞれ連結するのである。この後、左右の結合ブラケット34aの水平保持用のピン穴40aに挿入されたピンを外すと共に、左右のチェーンブロック36を外す。
【0037】
次に、
図3の(a)に示すように(枕木把持状態)、枕木支持装置35aにおける水平バー33aを左右一対のホイスト18の巻下げにより下降させる。すると、左右の結合ブラケット34aは上方に向けて回転し、可倒式枕木25における左右の可倒部25bの先端はトンネルの中心方向に引っ張られ、可倒式枕木25は徐々に
図3の(a)に示すようなコンパクトな格納状態となる。この際、可倒部25bの格納角度を左右対称にするため、左右のヒンジ部Oにストッパを設けても良い。そして、水平バー33aの中央部に設けた把持部37aと枕木本体25aの中央部に設けたブラケット38aをピン結合する。
【0038】
次に、
図3の(b)に示すように(枕木持上げ及び搬送状態)、左右一対のホイスト18の巻上げにより枕木支持装置35a及び可倒式枕木25を所定の高さ(例えば200mm程度)だけ持ち上げた後、左右一対のホイスト18の走行により
図4に示す掘削機本体10の後方張出台22下の盛り替え位置まで搬送する。
【0039】
次に、
図4に示すように(後方張出台下の設置状態)、前記枕木支持装置35a及び可倒式枕木25の前述した盛り替え位置への到達後、左右一対のホイスト18の巻下げにより可倒式枕木25を定位置に設置し、水平バー33aの中央部に設けた把持部37aと枕木本体25aの中央部に設けたブラケット38aとのピン結合を解く。その後、後方張出台22から吊下した左右のチェーンブロック36の下端を、可倒式枕木25の両端部における可倒部25bの先端にそれぞれピン結合する。尚、チェーンブロック36の後方張出台22における吊下位置は、可倒部25bの重心がその回転中心となるヒンジ部Oより若干外側に来る位置に設定される。
【0040】
そして、左右一対のホイスト18の巻上げにより水平バー33aを徐々に上昇させながら、左右のチェーンブロック36を補助的に引き上げ、可倒式枕木25の両端部における可倒部25bを徐々に外側へ開放させる。この後、左右の結合ブラケット34aが水平になったら、水平保持用のピン穴40aにピンを挿入して結合ブラケット34aを水平保持し(
図6の(a)参照)、可倒部25bがトンネルの中央に戻らないようにする。次いで、左右のチェーンブロック36を若干引き上げ(張り)、可倒部25bと結合ブラケット34aとのピン結合を解いた後、左右のチェーンブロック36を引き下げて(緩めて)行けば、可倒部25bの重心がその回転中心となるヒンジ部Oより若干外側にあるので、左右の可倒部25bが内型枠M上の定位置に倒れて可倒式枕木25の盛り替え・設置が終了する。
【0041】
一方、コンクリート用の可倒式枕木28の盛り替え手順は、
図5に示すように、No.4台車24d下の上昇位置にある枕木支持装置35bにおいて、水平バー33bの両端にピン穴39bを介してピン結合された結合ブラケット34bを、傾斜保持用のピン穴40bに挿入されるピンにより、傾斜保持すると共に(
図6の(b)参照)、No.4台車24dから吊下したチェーンブロック36の下端を、盛り替えるべく可倒式枕木28における可倒部28bの先端にピン結合する。尚、チェーンブロック36のNo.4台車24dにおける吊下位置は、可倒部28bの重心がその回転中心となるヒンジ部Oより若干トンネルの中央寄りに来る位置に設定される。
【0042】
尚、コンクリート用の可倒式枕木28は、内型枠用の可倒式枕木25と比べ、内型枠Mが無い分、枕木本体28a及び可倒部28bにおいて厚肉に形成される。また、以後の盛り替え手順は、内型枠用の可倒式枕木25の場合と同様なので、前述した内型枠用の可倒式枕木25の盛り替え手順を参照してここでは説明を省略する。
【0043】
このようにして本実施例では、水平バー33a(33b)が下降して把持部37a(37b)とブラケット38a(38b)を介して枕木本体25a(28a)にピン結合された状態下では、両結合ブラケット34a(34b)の基端が下方へ屈曲してその先端に予めピン結合された可倒式枕木25(28)の各々の可倒部25b(28b)をトンネルの中央へコンパクトに起立(格納)させるようになっている。
【0044】
これにより、可倒式枕木25(28)を掘削機本体10及び後続台車24下方の狭いスペースの中で円滑かつ容易に搬送(盛り替え)・設置することができ、特にテーパ内型枠Mを用いた覆工工法に最適となる。また、このような枕木装置を用いたトンネル掘削機によれば、トンネルの施工性が一段と向上される。
【0045】
また、本実施例では、後続台車24のNo.3台車24c及びNo.4台車24d(後半部の台車)も、従来のようにウレタンゴム製の高価な大車輪を用いてコンクリートC上を直接走行させずに、コンクリート用の可倒式枕木28上を走行させるようにしたので、No.3台車24c及びNo.4台車24dの車輪30をNo.1台車24a及びNo.2台車24b(前半部の台車)の車輪27と同じ小形のものを使用することができ、車輪コストが安価で済むという利点もある。