JP2023180004A - シールドトンネルの内部構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドトンネルの構築コストを低減させる。
【解決手段】シールドトンネルＴの内部を構築する内部構築方法は、シールド掘進機１とシールド掘進機１の掘進に伴い移動可能な接続台車２０Ｃ，２０Ｄとの間に配置される第１揚重装置１００により下部材１６をシールドトンネルＴの底面に設置する工程と、第２揚重装置２００により上部材１８を下部材１６の上に設置する工程と、下部材１６及び上部材１８により形成されたボックスカルバート１９の内部を通じて、下部材１６及び上部材１８とシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７とをシールドトンネルＴ内に搬送する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールドトンネルの内部構築方法に関する。

特許文献１には、シールドトンネルの内部を構築する内部構築方法が開示されている。

特開２００８－０７５３０７号公報

特許文献１に記載されるシールドトンネルの内部構築方法では、シールド掘進部とともに移動する後続台車を門型とすることによって、後続台車内に軸方向に沿って搬送通路を形成し、この搬送通路を通じてシールドトンネルを形成するためのセグメントをシールド掘進部へと搬送している。このように後続台車を門型等とすることによって、後続台車内に搬送通路を形成すると、シールド掘進部へ電力を供給する電源装置等を後続台車に積載できる容積が制限されることになる。このため、電源装置等の積載場所を十分に確保するには後続台車を長くしたり、後続台車の数を増やしたりしなければならず、結果として、シールドトンネルの構築コストが増大するおそれがある。

本発明は、シールドトンネルの構築コストを低減させることを目的とする。

本発明は、シールドトンネルの内部を構築する内部構築方法であって、シールド掘進部とシールド掘進部の掘進に伴い移動可能な架台台車との間に配置される揚重装置によりボックスカルバート下部材をシールドトンネルの底面に設置する工程と、揚重装置によりボックスカルバート上部材をボックスカルバート下部材の上に設置する工程と、ボックスカルバート下部材及びボックスカルバート上部材により形成されたボックスカルバートの内部を通じて、ボックスカルバート下部材及びボックスカルバート上部材とシールドトンネルを構成するセグメントとをシールドトンネル内に搬送する工程と、を含む。

また、本発明は、シールドトンネルの内部を構築する内部構築方法であって、シールド掘進部の掘進に伴い移動可能な後続台車に配置される揚重装置によりボックスカルバート下部材をシールドトンネルの底面に設置する工程と、揚重装置によりボックスカルバート上部材をボックスカルバート下部材の上に設置する工程と、ボックスカルバート下部材及びボックスカルバート上部材により形成されたボックスカルバートの内部を通じて、ボックスカルバート下部材及びボックスカルバート上部材とシールドトンネルを構成するセグメントとをシールドトンネル内に搬送する工程と、を含む。

本発明によれば、シールドトンネルの構築コストを低減させることができる。

本発明の実施形態に係るシールドトンネルの内部構築方法によりボックスカルバートが設置されるシールドトンネルの軸方向に沿う断面図である。 図１の矢印Ａで示される方向から見た揚重装置の概略図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿う断面を示す断面図である。 図３のＣ－Ｃ線に沿う断面を示す断面図である。 図３の矢印Ｄで示される方向から見た拘束部周辺を拡大して示した拡大図である。 図３の矢印Ｅで示される部分を拡大して示した拡大図である。 揚重装置によりボックスカルバート下部材がシールドトンネル内に設置された状態を示す図であり、図２と同じ方向から見た図である。 図１の矢印Ｆで示される方向から見た揚重装置の概略図であり、揚重装置により内部構造材がシールドトンネル内に設置された状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るシールドトンネルの内部構築方法について説明する。

本発明の実施形態に係るシールドトンネルの内部構築方法は、シールドトンネルＴ内にプレキャストコンクリート製の内部構造材を構築する方法であり、具体的には、シールドトンネルＴ内にボックスカルバート１９の下部材１６（ボックスカルバート下部材）及び上部材１８（ボックスカルバート上部材）を構築する方法である。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るシールドトンネルの内部構築方法によりボックスカルバート１９が設置されるシールドトンネルＴ及びシールドトンネルＴを構築するシステムについて説明する。シールドトンネルＴは、シールド掘進機１（シールド掘進部）によって地山（地盤）に掘削された掘削坑に、後述のセグメントピース７を組み立てることによって構築される。図１は、シールドトンネルＴの軸方向に沿う断面図である。なお、以下では、シールド掘進機１が掘進する方向である切羽側を「前方」とし、その反対の方向である坑口側を「後方」とし、シールド掘進機１の掘進方向に対して右側をシールドトンネルＴの「右方」とし、シールド掘進機１の掘進方向に対して左側をシールドトンネルＴの「左方」として説明する。

図１に示されるシールド掘進機１は、泥土圧シールド工法に用いられる泥土圧式シールド掘進機であり、円筒状の外殻（スキンプレート）２と、外殻２の前方端部に配置され外殻２により回転自在に支持されるカッタヘッド３と、セグメントピース７（セグメント）を組み立てるエレクタ４と、外殻２の内側に周方向に所定の間隔をあけて複数配置されるシールドジャッキ５と、を有する。

エレクタ４は、円弧形状のセグメントピース７を把持可能であるとともに、外殻２の内周面に沿って外殻２の中心軸方向及び周方向に移動可能に構成される。エレクタ４によって複数のセグメントピース７が外殻２の内周面に沿って組み立てられることにより、円筒状のセグメントリング８が構築される。

シールドジャッキ５は、シリンダとロッドとにより構成される油圧ジャッキであり、エレクタ４によって組み立てられたセグメントリング８の側面にロッドの先端部が当接可能に配置される。

シールドジャッキ５のロッドの先端部がセグメントリング８の側面に当接した状態でシールドジャッキ５を伸長作動させると、セグメントリング８から得られる反力により、カッタヘッド３は地山に押し付けられることになる。このように、シールド掘進機１は、シールドジャッキ５が既設のセグメントリング８を押圧することで得られる反力を、前方へ掘進するための推進力としている。

上記構成のシールド掘進機１は、カッタヘッド３を回転させて地山を掘削しながら土砂を取り込んで後方へと搬出し、シールドジャッキ５を伸長させて掘進する。地山には掘削坑が掘削されるとともに、掘削坑の内周面に沿ってセグメントリング８が順次組み立てられることによってシールドトンネルＴが構築される。

このようにしてシールドトンネルＴを構築するシールド掘進機１の後方には、エレクタ４へセグメントピース７を供給するセグメント供給装置１０と、複数の後続台車２０（２０Ａ～２０Ｄ）が配置される。セグメント供給装置１０及び後続台車２０は、シールド掘進機１の掘進に追従して移動するように、図示しない連結ビームを介してシールド掘進機１に連結されている。なお、セグメント供給装置１０及び後続台車２０は、シールドトンネルＴ内を自走可能な構成を有していてもよい。

セグメント供給装置１０は、運搬台車１２よってシールドトンネルＴ内に運搬されたセグメントピース７をエレクタ４へ向けて搬送するコンベアを備えた装置である。シールド掘進機１の後方に配置される第１後続台車２０Ａには、運搬台車１２の荷台に載せられたセグメントピース７をセグメント供給装置１０の搬入部へと搬送可能な搬送クレーン１４が設けられる。

搬送クレーン１４は、例えば、ホイスト式天井クレーンであり、第１後続台車２０Ａに軸方向に沿って設けられた走行レール１４ａ、または、第１後続台車２０Ａとシールド掘進機１とに跨って軸方向に沿って設けられた走行レールに沿って移動可能である。

また、セグメントピース７を運搬する運搬台車１２は、シールドトンネルＴ内に設置される内部構造材としてボックスカルバート１９を構成する下部材１６及び上部材１８を、セグメントピース７と共にシールドトンネルＴ内へと運搬する。

このように運搬台車１２によって運搬された内部構造材をシールドトンネルＴ内に設置するために、第１後続台車２０Ａには、ボックスカルバート１９の下部材１６をシールドトンネルＴ内に設置する第１揚重装置１００（揚重装置）が設けられ、第１後続台車２０Ａの後方に接続される第２後続台車２０Ｂには、ボックスカルバート１９の上部材１８をシールドトンネルＴ内に設置する第２揚重装置２００（揚重装置）が設けられる。

このように、第１後続台車２０Ａは、第１揚重装置１００が設置された揚重装置台車として主に用いられ、第２後続台車２０Ｂは、第２揚重装置２００が設置された揚重装置台車として主に用いられるのに対して、第２後続台車２０Ｂの後方に接続される第３後続台車２０Ｃや第４後続台車２０Ｄは、シールド掘進機１の作動を制御する制御装置やシールド掘進機１に電力を供給する電源設備などの重量物が設置された架台台車として主に用いられる。なお、第１揚重装置１００や第２揚重装置２００に設けられる後述の架台２３は、シールド掘進機１の作動を制御する制御装置やシールド掘進機１に電力を供給する電源設備の設置スペースとして利用されてもよい。

次に、図２～６を参照し、揚重装置１００，２００の具体的な構成について説明する。なお、第１揚重装置１００の構成と第２揚重装置２００の構成とは、ほぼ同じあることから、以下では第１揚重装置１００の構成についてのみ説明する。

図２は、図１の矢印Ａで示される方向から見た第１揚重装置１００の概略図であり、第１揚重装置１００によって、運搬台車１２の荷台からボックスカルバート１９の下部材１６が吊り上げられた状態が示されている。また、図３は、図２のＢ－Ｂ線に沿う断面を示す断面図であり、図４は、図３のＣ－Ｃ線に沿う断面を示す断面図であり、図５は、図３の矢印Ｄで示される方向から見た後述の拘束部６５の周辺を拡大して示した拡大図であり、図６は、図３の矢印Ｅで示される部分を拡大して示した拡大図である。なお、図２～６において、第１揚重装置１００以外の装置等、例えば、運搬台車１２等の図示は省略している。

第１揚重装置１００は、シールドトンネルＴの左右方向に互いに間隔をあけて配置された一対の移動機構２１と、一対の移動機構２１を連結する門型のフレーム２２と、ボックスカルバート１９の下部材１６を吊り下げ可能な吊り部４０と、フレーム２２に対して吊り部４０を昇降させる揚重部６０（図３参照）と、吊り部４０に対する下部材１６の相対移動を規制する拘束部６５と、を備える。

移動機構２１は、シールドトンネルＴの底部にシールドトンネルＴの軸方向に沿って敷設された一対のレール１５上を移動可能な車輪２１ａを有する機構であり、装置１００全体をシールドトンネルＴの軸方向に沿って移動可能とするものである。なお、移動機構２１は、第１後続台車２０Ａの移動機構を兼ねている。

フレーム２２は、鋼材を互いに接合することによって門型に構成された構造物であり、シールドトンネルＴの左右方向に互いに間隔をあけて配置され下端に移動機構２１がそれぞれ設けられた一対の架台２３と、上方において一対の架台２３を連結するために一対の架台２３間に架け渡された複数の梁部材２４と、有する。また、フレーム２２には、シールドトンネルＴの軸方向に対して直交する平面に沿って吊り部４０をガイド可能なガイド部３０が設けられる。

梁部材２４には、上述の搬送クレーン１４の走行レール１４ａがシールドトンネルＴの軸方向に沿って設けられており、架台２３は、上述のように、例えば、シールド掘進機１の作動を制御する制御装置やシールド掘進機１に電力を供給する電源設備の設置スペースとして利用される。

また、各架台２３には、ガイド部３０をシールドトンネルＴの軸方向に沿って移動可能とするための走行レール２６及び補助レール２７が設けられる。

具体的には、走行レール２６は、シールドトンネルＴの軸方向に沿って設けられたＨ形鋼またはＩ形鋼であり、架台２３からシールドトンネルＴの左右方向に沿って延出した複数の支持部材２５に固定される。補助レール２７は、ガイド部３０に設けられた後述のローラ３３ａ，３３ｂが接触する接触面が形成されたレール部材であり、架台２３の下方側にシールドトンネルＴの軸方向に沿って固定される。なお、走行レール２６は、ガイド部３０に作用する荷重の鉛直方向成分を支持する支持部としても機能し、補助レール２７は、ガイド部３０に作用する荷重の水平方向成分を支持する支持部としても機能する。

ガイド部３０は、図３に示されるように、シールドトンネルＴの軸方向に沿って設けられる連結部材３２と、連結部材３２により上端が連結される一対のガイドレール部材３１と、を有する。

ガイドレール部材３１は、Ｈ形鋼であり、レール１５に対して直交する方向、すなわち、シールドトンネルＴの軸方向に対して直交する方向に沿って設けられる。各ガイドレール部材３１のフランジ部とウェブ部とに囲まれた溝は、吊り部４０の移動をガイドするガイド溝として利用される。

ガイドレール部材３１の下端側の補助レール２７に対向する箇所には、図２に示されるように、第２ローラ機構３３が設けられており、ガイドレール部材３１は、第２ローラ機構３３を介して補助レール２７と接している。第２ローラ機構３３は、回転軸の方向が互いに直交する第１ローラ３３ａと第２ローラ３３ｂとにより構成され、補助レール２７には、第１ローラ３３ａが接触可能な接触面と第２ローラ３３ｂが接触可能な接触面とがそれぞれ形成されている。

連結部材３２は、第１ローラ機構３２ａを介して走行レール２６に吊り下げられており、連結部材３２の下面には、図３に示すように、第１連結部６１を介して揚重部６０が垂下されている。第１ローラ機構３２ａは、走行レール２６の下部フランジ上を回転しながら移動可能な複数のローラを有する機構であり、シールドトンネルＴの軸方向に間隔をあけて複数配置される。

また、ガイド部３０には、走行レール２６に沿ってガイド部３０を走行させる走行部３４が設けられる。走行部３４は、連結部材３２に固定されており、走行レール２６の下面に沿って設けられた図示しないチェーン式レールに噛み合う図示しないスプロケットと、スプロケットを正逆回転させることが可能な走行モータ３４ａと、を有する。

上記構成のガイド部３０は、図２に示されるように、左右に配置される各架台２３にそれぞれ設けられている。

吊り部４０は、ガイド部３０によりシールドトンネルＴの軸方向に対して直交する平面に沿ってガイドされるベース部４１と、ガイド部３０によりベース部４１がガイドされる方向と平行に延びる回動軸４８を介してベース部４１により旋回可能に支持される旋回部５１と、を有する。

ベース部４１は、図２～４に示されるように、シールドトンネルＴの軸方向に沿って設けられる一対のフレーム部材４２と、一対のフレーム部材４２間に架け渡される一対の支持部材４３と、各フレーム部材４２の両端部からそれぞれ上方に向かって延びる延出部材４４と、各フレーム部材４２の側面に接合され、揚重部６０の吊具が第２連結部６２を介して連結される連結部材４５と、一対の支持部材４３間に配置され、回動中心Ｃ１を中心として回動軸４８を回動させる回動部４６と、回動軸４８の回動中心Ｃ１の位置を調整可能なアクチュエータ４７と、を有する。

各フレーム部材４２から上方に向かって延びる延出部材４４には、図２に示されるように、回転軸の方向が互いに直交する第１ローラ４４ａと第２ローラ４４ｂとが複数設けられる。これらのローラ４４ａ，４４ｂは、第１ローラ４４ａがガイドレール部材３１のフランジ部に接し、第２ローラ４４ｂがガイドレール部材３１のウェブ部に接するように、ガイドレール部材３１のフランジ部とウェブ部とに囲まれた溝内に配置される。

このように各延出部材４４に設けられたローラ４４ａ，４４ｂを介して、吊り部４０は、ガイドレール部材３１によりシールドトンネルＴの軸方向に対して直交する平面に沿ってガイドされる。

一対の支持部材４３は、Ｈ形鋼であり、フランジ部とウェブ部とに囲まれた溝が、回動部４６の移動をガイドするガイド溝として利用される。

回動部４６は、回動軸４８を回動させる図示しない回動モータを有し、回動部４６の両側面には、図４に示されるように、回転軸の方向が互いに直交する第１ローラ４６ａと第２ローラ４６ｂとが複数設けられる。これらのローラ４６ａ，４６ｂは、第１ローラ４６ａが支持部材４３のフランジ部に接し、第２ローラ４６ｂが支持部材４３のウェブ部に接するように、支持部材４３のフランジ部とウェブ部とに囲まれた溝内に配置される。

アクチュエータ４７は、シリンダとロッドとにより構成される油圧シリンダまたは電動シリンダであり、図４に示されるように、フレーム部材４２にシリンダが固定され、回動部４６にロッドの先端が固定される。このため、アクチュエータ４７を伸縮させることによって、回動軸４８の回動中心Ｃ１の位置をシールドトンネルＴの左右方向において微調整することが可能である。

旋回部５１は、図２～４に示されるように、回動軸４８が接合されたアーム保持部５２と、アーム保持部５２によって回動中心Ｃ１に対して直交する方向に移動可能に保持される一対のアーム部５３と、を有する。

アーム部５３は、アーム保持部５２に挿入される挿入部５４と、挿入部５４の端部から下方に向かって延びる延出部５５と、延出部５５の先端に設けられた平板状の吊具５６と、を有する。

下部材１６には、図５及び図６に示されるように、大径部１７ａと小径部１７ｂとを有するピン部材１７が予め取り付けられており、吊具５６には、ピン部材１７の大径部１７ａよりも径が大きい挿通孔５６ａが形成されるとともに、挿通孔５６ａの下端から下方に向かって係止孔５６ｂが形成される。係止孔５６ｂの幅の大きさは、ピン部材１７の大径部１７ａの径よりも小さく、且つ、ピン部材１７の小径部１７ｂの径よりも大きく設定されている。

このため、図６（ａ）に示されるように、ピン部材１７の大径部１７ａと挿通孔５６ａとが対向するように吊具５６の位置を下げた後、図６（ｂ）に示されるように、大径部１７ａが挿通孔５６ａを通過するように吊具５６を下部材１６へと接近させて、さらに、図６（ｃ）に示されるように、吊具５６の位置を上昇させることによって、係止孔５６ｂ内にピン部材１７の小径部１７ｂが入り込んだ状態となる。

これによりピン部材１７を介して、下部材１６を吊具５６に吊り下げることが可能である。なお、ピン部材１７は、下部材１６がシールドトンネルＴ内の所定の位置へと設置された後、下部材１６から取り外される。また、吊具５６の上昇及び下降は、揚重部６０によって行われ、下部材１６に対する吊具５６の接近は後述のアーム変位アクチュエータによって行われる。

アーム保持部５２は、アーム部５３の挿入部５４が挿入される一対の挿入穴５２ａを有する。アーム部５３の挿入部５４の両側面には、図４に示されるように、回転軸の方向が互いに直交する第１ローラ５４ａと第２ローラ５４ｂとが複数設けられる。これらのローラ５４ａ，５４ｂは、第１ローラ５４ａが挿入穴５２ａの上下面に接し、第２ローラ５４ｂが挿入穴５２ａの側面に接するように、挿入穴５２ａ内に配置される。

また、旋回部５１には、シリンダがアーム保持部５２に固定され、ロッドの先端がアーム部５３に固定された図示しないアーム変位アクチュエータが設けられる。このアーム変位アクチュエータを伸縮させることにより、一対のアーム部５３の吊具５６間の間隔の大きさを変えることができる。

揚重部６０は、巻上装置と、巻上装置により巻き上げられるワイヤロープと、ワイヤロープの先端に取り付けられる吊具と、を備えたいわゆる電動ホイストであり、上述のように、ガイド部３０の連結部材３２と、吊り部４０の連結部材４５と、の間に設けられる。なお、図３及び図４に示される実施例では、揚重部６０は、シールドトンネルＴの右方側と左方側とに２つずつ設けられているが、揚重部６０の数は、これに限定されず、それぞれ３つ以上設けられていてもよいし、シールドトンネルＴの右方側と左方側とにおいて設けられる数が異なっていてもよい。

拘束部６５は、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６を、ガイド部３０のガイド方向下方に向けて押圧する押圧機構であり、旋回部５１に設けられる。

具体的には、拘束部６５は、シリンダ６５ａとロッド６５ｂとにより構成される油圧シリンダまたは電動シリンダであり、図５に示されるように、アーム保持部５２の下面にシリンダ６５ａが固定され、下部材１６の上面にロッド６５ｂの先端が当接可能となっている。

拘束部６５は、一対の吊具５６の係止孔５６ｂを結んだ線を挟んで対称的に複数配置されており、例えば、図４に示されるように、アーム保持部５２の下面の四隅に設けられている。

このように配置された各拘束部６５をそれぞれ伸長し、各拘束部６５の押圧力により下部材１６を下方へ押し下げると、ピン部材１７を介して下部材１６を保持するアーム部５３の延出部５５における軸力が高まる。このように、複数の拘束部６５を下部材１６に当接させて延出部５５の軸力を高めた状態とすることによって、下部材１６が吊り部４０に対して相対移動することが規制される。

また、図５に示されるように、延出部５５を挟んで配置される拘束部６５のうちの一方を伸長させ、他方を収縮させると、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６は、ピン部材１７を中心として傾くことになる。

つまり、複数の拘束部６５のうちの１つの拘束部６５の押圧によって下部材１６が傾く方向と、これとは別の拘束部６５の押圧によって下部材１６が傾く方向とが、反対方向となるように拘束部６５をそれぞれ配置しておくことによって、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６の傾きの大きさや傾きの方向を、各拘束部６５の伸長量を調整することにより微調整することが可能である。

続いて、上記構成の第１揚重装置１００及び第２揚重装置２００を用いてシールドトンネルＴの内部を構築する内部構築方法について説明する。

まず、図１に示されるように、ボックスカルバート１９の下部材１６及び上部材１８がシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７と共に運搬台車１２によってシールドトンネルＴ内に運搬される。運搬台車１２は、既設のボックスカルバート１９内を走行可能な車高を有しており、下部材１６及び上部材１８等の内部構造材とセグメントピース７は、既設のボックスカルバート１９の内部空間を通じて搬入される（搬送工程）。

このように既設のボックスカルバート１９の内部空間を、セグメントピース７や内部構造材を運搬するための通路として利用することにより、既設のボックスカルバート１９の上方に運搬台車１２の走行空間を確保することが不要となる。つまり、ボックスカルバート１９が設置された領域をシールド掘進機１に追従して移動する架台台車である第３後続台車２０Ｃや第４後続台車２０Ｄに対して、運搬台車１２の通行を許容するための空間である搬送通路を設けることが不要となる。

したがって、第３後続台車２０Ｃや第４後続台車２０Ｄの積載容量を増大させることが可能となり、後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）を短くすることや後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）の数を減らすことができる。この結果、シールドトンネルＴの構築コストを低減させることができる。

運搬台車１２によってシールドトンネルＴ内に運搬された下部材１６は、第１後続台車２０Ａに設けられた第１揚重装置１００の吊り部４０によって吊り上げられる。

具体的には、揚重部６０によって吊具５６を昇降させるとともに、アーム変位アクチュエータによって吊具５６間の間隔の大きさを調整することにより、図６の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示される手順で、吊具５６の係止孔５６ｂ内にピン部材１７の小径部１７ｂを入り込ませる。

また、これと同時に、各拘束部６５を伸長させて各アーム部５３の延出部５５における軸力を高めることにより、下部材１６が吊り部４０に対して相対移動することを規制する。

このように吊り部４０に対して下部材１６が相対移動することが規制された状態で、揚重部６０の巻上装置によりワイヤロープを巻き上げて吊り部４０をガイド部３０に沿って上昇させる。

ここで、シールドトンネルＴの縦断勾配が比較的大きい箇所に停車した運搬台車１２の荷台からワイヤを介して下部材１６を単に吊り上げた場合、下部材１６は、吊り上げられた瞬間に重力方向へとずれ動くことから、下部材１６を押さえ付けながら吊り上げる必要がある。

これに対して、上記構成の第１揚重装置１００によって下部材１６を吊り上げる場合、下部材１６は、拘束部６５によって拘束されるため吊り部４０に対して相対移動することがなく、また、吊り部４０はガイド部３０によってシールドトンネルＴの軸方向に対して直交する平面に沿って上昇するようにガイドされる。つまり、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６は、シールドトンネルＴの縦断勾配の大きさに関わらず、重力方向ではなく、シールドトンネルＴの軸方向に対して直交する方向に沿って吊り上げられる。

したがって、下部材１６が吊り上げられた瞬間に重力方向へとずれ動くことが抑制されるため、下部材１６を押さえ付けることが不要となる。これにより作業員の負担を軽減することができるとともに、シールドトンネルＴに下部材１６を設置する作業の作業効率を向上させることができる。

このように吊り部４０を介して運搬台車１２の荷台から吊り上げられた下部材１６の向きは、図２に示されるように、運搬台車１２の荷台に載せられた状態と同じ向きのままであり、シールドトンネルＴ内に設置される向きとはなっていない。

このため、下部材１６の向きがシールドトンネルＴ内に設置される向きとなるまで、回動中心Ｃ１を中心として旋回部５１を旋回させる。具体的には、回動部４６の回動モータを駆動して回動軸４８を回動させ、旋回部５１を所定の角度（約９０度）だけ旋回させる。

続いて、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６を設置位置の上方へと移動させる。具体的には、走行部３４の走行モータ３４ａを駆動することによって、吊り部４０をガイド部３０とともに走行レール２６に沿って移動させる。

設置位置の上方に下部材１６が到達すると、揚重部６０の巻上装置からワイヤロープを繰り出すことにより、吊り部４０をガイド部３０に沿って下降させる。

ここで、シールドトンネルＴの縦断勾配が比較的大きい箇所にワイヤを介して単に吊り下げられた下部材１６を降ろす場合、シールドトンネルＴの縦断勾配に合わせて下部材１６の下面を傾けつつ、既に設置された下部材１６との間に隙間が生じないように、吊り下げられた下部材１６を既設の下部材１６に対して押し付けながら降ろす必要がある。

これに対して、上記構成の第１揚重装置１００によって吊り下げられた下部材１６を降ろす場合、下部材１６は、拘束部６５によって拘束されるため吊り部４０に対して相対移動することがなく、また、吊り部４０はガイド部３０によってシールドトンネルＴの軸方向に対して直交する平面に沿って下降するようにガイドされる。つまり、吊り部４０に吊り下げられた下部材１６は、シールドトンネルＴの縦断勾配の大きさに関わらず、重力方向ではなく、シールドトンネルＴの軸方向に対して直交する方向に沿って降ろされる。

したがって、シールドトンネルＴの縦断勾配に合わせて下部材１６の下面を傾けることが不要であるとともに、吊り下げられた下部材１６を既設の下部材１６に対して押し付けることも不要となる。これにより作業員の負担を軽減することができるとともに、シールドトンネルＴに下部材１６を設置する作業の作業効率を向上させることができる。

吊り部４０がガイド部３０に沿って下降し、図７に示されるように、シールドトンネルＴの底面に下部材１６が載置されたことが確認されると、各拘束部６５が収縮され、各拘束部６５による下部材１６の拘束が解除される。なお、図７は、下部材１６がシールドトンネルＴ内に設置された状態を示す図であり、図２と同じ方向から第１揚重装置１００を見た図である。

各拘束部６５による拘束が解除されると、揚重部６０によって吊具５６を昇降させるとともに、アーム変位アクチュエータによって吊具５６間の間隔の大きさを調整することにより、図６の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示される手順とは反対の手順で、吊具５６とピン部材１７との係止が解除される。

これにより第１揚重装置１００によって下部材１６をシールドトンネルＴの底面に設置する工程が完了する。

なお、旋回部５１の旋回は、下部材１６を設置位置の上方へと移動させた後に行われてもよい。また、下部材１６を吊り降ろす際に、下部材１６の下面がシールドトンネルＴの設置面と平行になっていない場合には、図５に示されるように、各拘束部６５の伸縮量を調整することにより、下部材１６の傾きを調整してもよい。

また、運搬台車１２の荷台に載置された下部材１６の中心位置が吊り部４０の回動中心Ｃ１とずれている場合、アクチュエータ４７の伸縮量を調整することによって、吊り部４０の回動中心Ｃ１を下部材１６の中心位置に合わせることが可能であり、運搬台車１２の荷台に載置された下部材１６のピン部材１７の向きが吊り部４０の吊具５６の挿通孔５６ａの向きとずれている場合、旋回部５１の旋回角度を調整することによって、挿通孔５６ａの向きをピン部材１７の向きに合わせることが可能である。これにより作業員の負担を軽減することができるとともに、シールドトンネルＴに下部材１６を設置する作業の作業効率を向上させることができる。

同様の手順で第２揚重装置２００を作動させることにより、運搬台車１２の荷台に載置された上部材１８は、第２揚重装置２００によって吊り上げられた後、図８に示されるように、下部材１６の上に設置される。これにより上部材１８を下部材１６の上に設置する工程が完了し、シールドトンネルＴへのボックスカルバート１９の設置が完了する。なお、図８は、図１の矢印Ｆで示される方向から見た第２揚重装置２００の概略図であり、第２揚重装置２００によって上部材１８が下部材１６の上に設置された状態を示している。

第２揚重装置２００による上部材１８の設置作業においても、第１揚重装置１００による下部材１６の設置作業と同様に、作業員の負担が軽減されるため、結果としてシールドトンネルＴに上部材１８を設置する作業の作業効率を向上させることができる。

また、上記内部構築方法では、第１揚重装置１００による下部材１６の設置は、運搬台車１２よりも前方で行われるのに対して、第２揚重装置２００による上部材１８の設置は、運搬台車１２の荷台よりも後方で行われる。

換言すれば、シールド掘進機１の後方に配置される第１後続台車２０Ａには、運搬台車１２によって運搬された下部材１６の設置が運搬台車１２よりも前方で行うことができるように上記構成の第１揚重装置１００が配置されており、第１後続台車２０Ａの後方に配置される第２後続台車２０Ｂには、運搬台車１２によって運搬された上部材１８の設置が運搬台車１２の荷台よりも後方で行うことができるように第２揚重装置２００が配置されている。

これにより、既設のボックスカルバート１９の内部空間を走行通路として利用する運搬台車１２を、ボックスカルバート１９の下部材１６のみが設置されている領域、すなわち、まだ、ボックスカルバート１９の上部材１８が設置されておらず、上方が開放されている領域に停車させることによって、運搬台車１２の荷台に載せられた内部構造材を、揚重装置１００，２００によって効率よく設置することができるとともに、運搬台車１２の荷台からシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７を効率よくセグメント供給装置１０へと移送することができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

本実施形態では、シールド掘進機１とシールド掘進機１の掘進に伴い移動可能な後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）との間に配置される揚重装置１００によってシールドトンネルＴ内にボックスカルバート１９が設置され、設置されたボックスカルバート１９の内部を通じて、ボックスカルバート１９の下部材１６及び上部材１８とシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７（セグメント）とがシールド掘進部へと搬送される。

このようにボックスカルバート１９の下部材１６及び上部材１８やシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７は、後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）内にシールドトンネルＴの軸方向に沿って形成された搬送通路ではなく、ボックスカルバート１９の内部空間を通じてシールドトンネルＴ内に搬送される。

これにより、後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）内に搬送通路を形成するための空間を確保する必要がなくなり、後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）に電源装置等を積載可能な容積が増大するため、後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）を短くすることや後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）の数を減らすことが可能となる。この結果、シールドトンネルＴの構築コストを低減させることができる。

また、本実施形態では、第１揚重装置１００による下部材１６の設置は、運搬台車１２よりも前方で行われるのに対して、第２揚重装置２００による上部材１８の設置は、運搬台車１２の荷台よりも後方で行われる。

これにより、運搬台車１２を、ボックスカルバート１９の下部材１６のみが設置され、上方が開放されている領域に停車させることによって、運搬台車１２の荷台に載せられた内部構造材を、揚重装置１００，２００によって効率よく設置することができるとともに、運搬台車１２の荷台からシールドトンネルＴを構成するセグメントピース７を効率よくセグメント供給装置１０へと移送することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。なお、以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

上記実施形態では、吊具５６は、内部構造材を二方向から挟み込むように、対向して一対設けられている。これに代えて、吊具５６は、３つ以上設けられていてもよく、例えば、内部構造材を四方から吊り上げ可能に配置されていてもよい。このように内部構造材を取り囲むように複数の吊具５６が設けられている場合、吊具５６によって吊り部４０に対する内部構造材の相対移動がほぼ規制されることになることから、拘束部６５を設けなくともよい。

また、上記実施形態では、拘束部６５は、吊り部４０に吊り下げられた内部構造材を、ガイド部３０のガイド方向下方に向けて押圧するシリンダ装置である。拘束部６５は、このようなシリンダ装置に限定されず、吊り部４０に対する内部構造材の相対移動を規制することが可能であればどのような構成であってもよく、例えば、アーム部５３の延出部５５を収縮し、内部構造材の上面をアーム保持部５２に押し付けることによって、吊り部４０に対する内部構造材の相対移動を規制するものであってもよい。

また、上記実施形態では、第１揚重装置１００と第２揚重装置２００とは、別々の後続台車に配置されている。これに代えて、第１揚重装置１００と第２揚重装置２００とは、同じ後続台車に配置されてもよい。

また、上記実施形態では、ボックスカルバート１９の下部材１６の設置と上部材１８の設置とが別々の揚重装置１００，２００により行われている。これに代えて、下部材１６の設置と上部材１８の設置とは、１台の揚重装置によって行われてもよい。

また、上記実施形態では、第１揚重装置１００及び第２揚重装置２００は、シールド掘進機１の掘進に伴い移動可能な後続台車２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ設置されている。これに代えて、第１揚重装置１００及び第２揚重装置２００は、シールド掘進機１とシールド掘進機１の掘進に伴い移動可能な後続台車２０Ｃ，２０Ｄ（架台台車）との間において、単独で移動可能な台車に設置されていてもよい。

また、上記実施形態では、シールド掘進機１は、いわゆる泥土圧式シールド掘進機である。これに代えて、シールド掘進機１は、チャンバ内に対して泥水を給排することによりチャンバ内に滞留した掘削土砂をシールド掘進機１の後方へと搬出する給排装置を備えた、いわゆる泥水圧式シールド掘進機であってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・第１揚重装置（揚重装置）
２００・・・第２揚重装置（揚重装置）
１・・・シールド掘進機
７・・・セグメントピース（セグメント）
１６・・・下部材（ボックスカルバート下部材）
１８・・・上部材（ボックスカルバート上部材）
１９・・・ボックスカルバート
２０Ａ・・・第１後続台車（後続台車）
２０Ｂ・・・第２後続台車（後続台車）
２０Ｃ・・・第３後続台車（架台台車）
２０Ｄ・・・第４後続台車（架台台車）
Ｔ・・・シールドトンネル

Claims (3)

1. シールドトンネルの内部を構築する内部構築方法であって、
   シールド掘進部と前記シールド掘進部の掘進に伴い移動可能な架台台車との間に配置される揚重装置によりボックスカルバート下部材を前記シールドトンネルの底面に設置する工程と、
   前記揚重装置によりボックスカルバート上部材を前記ボックスカルバート下部材の上に設置する工程と、
   前記ボックスカルバート下部材及び前記ボックスカルバート上部材により形成されたボックスカルバートの内部を通じて、前記ボックスカルバート下部材及び前記ボックスカルバート上部材と前記シールドトンネルを構成するセグメントとを前記シールドトンネル内に搬送する工程と、を含む、
   シールドトンネルの内部構築方法。
2. シールドトンネルの内部を構築する内部構築方法であって、
   シールド掘進部の掘進に伴い移動可能な後続台車に配置される揚重装置によりボックスカルバート下部材を前記シールドトンネルの底面に設置する工程と、
   前記揚重装置によりボックスカルバート上部材を前記ボックスカルバート下部材の上に設置する工程と、
   前記ボックスカルバート下部材及び前記ボックスカルバート上部材により形成されたボックスカルバートの内部を通じて、前記ボックスカルバート下部材及び前記ボックスカルバート上部材と前記シールドトンネルを構成するセグメントとを前記シールドトンネル内に搬送する工程と、を含む、
   シールドトンネルの内部構築方法。
3. 前記揚重装置は、
   前記ボックスカルバート下部材を前記シールドトンネルの底面に設置する第１揚重装置と、
   前記第１揚重装置よりも後方に配置され、前記ボックスカルバート上部材を前記ボックスカルバート下部材の上に設置する第２揚重装置と、を有する、
   請求項１または２に記載のシールドトンネルの内部構築方法。