JP3615031B2 - 合成トンネルライナの製造方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は合成トンネルライナの製造方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド工法等に使用するトンネルライナは円周を複数に分割したコンクリートセグメントを製造し、これをトンネル内で組み立てて強固なライニングを施すものである。このようなトンネルライナを、薄鋼板、FRP等の殻の内部にコンクリートを打設して殻とコンクリートとを一体化し、合成トンネルライナとする技術がある。
【0003】
合成トンネルライナは、コンクリートと他の材料とを組み合わせた複合ライナであって、例えばコンクリートの外面を形成する箱状の薄鋼板、FRP等からなる殻と、その中に充填したコンクリートとの組み合わせ構造を有している。このような合成トンネルライナは、適切な材料、形状の選択と組み合わせにより、力学的に合理的な最適設計を実現することができるものである。外周面及び4側面を鋼板等で形成した合成トンネルライナは外面が円滑で、欠落や豆コンクリートなどの欠陥のない薄型のコンクリートライナを製造することができ、また、殻を型枠として成形製造することができるので型枠が不要となるほか、接合部のぼぞや結合構造を殻の部分に精密に形成することができる等の多くの利点がある。
【0004】
一方、トンネルライナを遠心成形により製造する技術が知られている。通常、トンネルライナを遠心成形する場合、型枠を必要とするため、遠心成形ドラムの一円周の中に、一円周分のセグメントを配置して製造することはできない。ところが合成トンネルライナでは、殻を遠心成形ドラム内に互いに側面を当接させて一円周に一円周分のセグメントを配列して製造を行うことが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら実際問題としては、従来、合成トンネルライナを遠心成形する場合、遠心成形ドラムの内周に合成セグメントの一円周分の殻を合理的に取付け取り外す適切な方法がなかった。
本発明は、このような問題点を改善することを目的とし、合成トンネルライナを遠心成形により製造する場合に、遠心成形ドラムの一円周の中に、一円周分のセグメントを配置して製造する、合理的な殻の取付け取外し方法を用いた、合成トンネルライナの製造方法及びその装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために開発されたもので、その技術手段は、遠心成形ドラムの円周とほぼ等しい長さを有する可撓平板状のシートの一方の面に、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻を恰かも一円周を展開した位置に配置してそれぞれ取付け、該シートの両端を吊りあげて前記一方の面が内側となるU字形とし、該シートを遠心成形ドラムの下枠内に落とし込んで該シートを丸め、前記各殻が隣接端部を互いに接した円筒を該シートの内周面に形成し、次いで遠心成形ドラム上枠をかぶせ上下枠を連結して遠心成形ドラム内に前記各殻及び該シートを収納し、前記各殻内にコンクリートを打設して遠心成形し、各殻とコンクリートとを一体化して一円周分の合成トンネルライナを同時に製造することを特徴とする合成トンネルライナの製造方法である。
【0007】
上記本発明方法を好適に実施することができる本発明の装置は、遠心成形ドラムと、この遠心ドラムの内周面とほぼ等しい幅及び長さを有する可撓平板状のシートとを備え、このシートは、補強材を内蔵し、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻が、該シートを丸めた状態で互いに側面を密着連設して一円周を形成するように該各殻のグラウト孔を利用して各殻を取付ける取付け部を備え、該シートの両端近傍に吊りあげ孔を備えたことを特徴とする合成トンネルライナの製造装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図10は、一円周のトンネルライナを平面に展開した図で、一円周のライナは例えば矩形(A)×2枚、台形(B)×2枚、楔形(K)×1枚のように分割して製作される。
【0009】
本発明では、合成トンネルライナを遠心成形する。図8は実施例の遠心成形ドラム1の模式的斜視図である。この遠心成形ドラム1は、ヒューム管製造用の型枠として用いる遠心成形ドラム1であって、円筒を円筒軸を含む面で上枠2と下枠3とに2つ割りした形をなしており、ボルト4で綴じ合わせて円筒形とし、両端部にキャッシング5をはめ合わせて組立てる。この遠心成形ドラム1を、回転装置の上で円筒軸を水平にして円筒軸回りに回転し、内壁にコンクリートを打設し、コンクリートに遠心力を付与してトンネルライナを遠心成形する。
【0010】
本発明では図9に示すような、遠心成形ドラムの内周面とほぼ等しい縦横寸法を有する可撓性板状、例えば、ゴムベルト状のシート10を用いる。そしてこのシート10に一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻を取付け、このシート10を遠心成形ドラム1内に装入する。シート10の長さ寸法12は、一円周分の合成トンネルライナの外周長に合わせ、シート10の幅寸法11は合成トンネルライナの幅より多少狭いものとすればよい。このシート10には、図1に示すように、その片面に合成トンネルライナを複数に円周分割した合成セグメントの殻20を取付ける。この殻20を取付けるために、固定用ねじ支持具13が設けられている。
【0011】
上記シート10は、このシート10を図3に示すように丸めた時、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの殻20が互いに側面を密着して連設され一円周を形成するように、一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻20を取付ける固定用ねじ支持具13を一方の面に備えている。この固定用ねじ支持具13に、各殻に設けられているグラウト孔を利用して各殻をボルトで取付ける。
【0012】
また、シート10は長手方向両端に吊り孔14を備えている。このシート10は、製品の合成セグメントを取付けたままこの吊り孔14によって吊り上げることができる強度を有するものとする。例えばシート10内に補強材として合成樹脂又は天然繊維の帆布、あるいは、スチールコードもしくは鋼ワイヤメッシュ等を内蔵し、必要強度を確保する。表面はゴム、ウレタン等で被覆した外表面を持ち、遠心力による圧縮力に耐えるシートとする。シート10の厚さは合成トンネルライナの外周面と遠心成形ドラムの内周面とのクリアランスに一致する厚さとする。また、このシート10は柔軟性を有し、合成トンネルライナを取り付けたまま円筒形に巻くことができる可撓性を有するものである。
【0013】
このシート10を図1に示すように平面状に展開して地上に置く。このシート10の上に、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの円弧状の各殻20を取りつける。各殻20のほぼ中央位置にグラウト注入孔があるので、この孔を利用してシート10の予め定めた位置に設けた固定用ねじ支持具13にそれぞれボルトで取付ける。この予め定めた位置は、このシート10を図3に示すように丸めた時、シート10の内周面に各殻20が互いに側面を接して一円周を形成するように定める。
【0014】
図11に本発明の対象とする合成トンネルライナのセグメントの殻20の側面図、図12にその平面図を例示した。セグメント殻20は、円弧箱状をなし、内周側を開放し、外周側に背板21を備え、この背板21の四周に短冊状の側板22及び円弧板状の側板23を備えている。これらの背板及び側板は、鋼板又は合成樹脂板、FRP等からなるものである。側板22、23は隣接する殻と相互に凹凸噛みあいするほぞや、シール材を挿入する溝が精密に形成されている。図14はこれを例示する隣接する殻20a、20bの側板22a、22bの当接部の断面図を示したものである。
【0015】
対向する2枚の側板23を繋ぐ多数の補強材25、26が殻の内部を横断して設けられており、殻20の剛性を確保すると共に、殻20とその内部に打設されるコンクリートとが一体化するようになっている。また、殻20のほぼ中央部にグラウト注入用の孔24を形成してある。このグラウト注入用の孔24は、詳細例を図13に示すように、補強材34で補強された筒31からなり蓋33を備えている。
【0016】
図15は隣接する殻20a、20bの側板23a、23bの連結構造を示すもので、球体状の空所27を一方の側板23bの内部に形成し、側板23a、23bに位置合わせ貫通孔を設けこの貫通孔に、ピン40を打ち込む内径を備えた連結用拡張スリーブ41を挿入する構造としたものである。
次に本発明による合成トンネルライナの製造工程を説明する。
【0017】
図1に示すように、平面状に展開したシート10の上に複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの円弧状の各殻20を取りつける。次いで上記シートの吊り孔14を吊りあげると図2に示すようにシート10はU字形となる。図4に示すように、吊上げ方向15に吊上げ、ついで、U字形になったシート10を図5に示すように遠心成形ドラムの下枠3内に落とし込む。吊り具を下降方向16で示すように下げるとシート10の下半分は遠心成形ドラムの下枠3の内面に倣って半円形になり、シート10のU字形の上半分の合成トンネルライナのセグメントの殻20もシート10と共に円筒形を指向しながら変位して行く。そして、図6に示すように、シート10が円筒形になったら吊り具を外す。前記各殻20はシート10の内周面に隣接端部を互いに接した円筒形を形成する。図3は丁度この状態になった時の各殻20とシート10の状態を示している。
【0018】
次いで、図7に示すように遠心成形ドラムの上枠2をかぶせて遠心成形ドラムを上下連結し、図8に示すようにキャッシング5を組立てて遠心成形ドラム1の組み立てを完了する。このとき、遠心成形ドラム1は、シート10を介して複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻20を円筒状に保持している。
【0019】
かくして上記方法により、このような円弧状の各殻の一円周分を、簡単に、精度よく遠心成形ドラム内に取りつけることができるようになった。
遠心成形ドラム1を回転し、前記各殻20内にコンクリートを打設して、各殻20とその内部に打設したコンクリートとが一体化した合成トンネルライナを遠心成形することができ、一円周分の合成トンネルライナを同時に製造することができる。
【0020】
遠心成形を完了しコンクリート養生が終了したら、上記工程とは逆順に遠心成形ドラム1の分解、製品取り出しを行う。すなわち、遠心成形ドラム1の上枠2を取外し、シート10の吊り孔14を吊り、トンネルライナをシートと一緒に吊り上げ、土間上に卸し、シート10を平面状に展開し、シートとセグメントとの取付ボルトを取り外す。
【0021】
なお、上記説明では、遠心成形ドラム内に一円周分の合成トンネルライナを配置して同時に製造する例を示したが、トンネルライナの寸法、遠心成形ドラムの規模等によっては一円周分の合成トンネルライナを複数セットを同時に遠心成形することももちろん可能であり、上記例に限定されるわけではない。
【0022】
【実施例】
次の条件で本発明を実施した。
合成トンネルライナの仕様:
外径: 2750mm
厚さ: 125mm
幅 : 1000mm
分割数: 5分割(図10に示す通り)
展開形状: (A)矩形2枚、(B)台形2枚、(K)楔形1枚
遠心成形ドラムの仕様:
使用ドラム: 推進ヒューム管の造用円筒型枠
公称寸法: ヒューム管内径;2400mm
型枠内径: 2810mm
ライナ外径と型枠内径との片側クリアランス:30mm
シートの仕様:
材質 : 硬度80°のNBR
補強材: 天然繊維帆布2〜4枚
厚さ : 29.5mm
従来は、遠心成形ドラム内に一円周分の合成トンネルライナのセグメントの殻を取りつけることが非常に困難であったが、本発明により、極めて容易に取付けることができた。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻を一度に容易に遠心成形ドラム内に取付けることが可能となり、手間の節減、高能率な製造を達成すると共に、一円周分のセグメントの精度のよい正確な組み合わせを同時に製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のシートに各殻を取りつけた状態の側面図である。
【図2】実施例のシートを吊りあげた状態の側面図である。
【図3】実施例のシートを円筒形に丸めた状態の側面図である。
【図4】実施例の工程図である。
【図5】実施例の工程図である。
【図6】実施例の工程図である。
【図7】実施例の工程図である。
【図8】遠心成形ドラムの斜視図である。
【図9】シートの展開図である。
【図10】合成トンネルライナの一円周の分割を示す展開図である。
【図11】合成トンネルライナのセグメントの殻の側面図である。
【図12】合成トンネルライナのセグメントの殻の平面図である。
【図13】グラウト注入孔の側面図である。
【図14】セグメントの殻の側面当接部の横断面図である。
【図15】セグメントの殻の側面結合部の横断面図である。
【符号の説明】
1 遠心成型ドラム
2 上枠
3 下枠
4 ボルト
5 キャッシング
10 シート
11 幅寸法
12 長さ寸法
13 固定用ねじ支持具
14 吊り孔
15 吊上げ方向(矢印)
16 下降方向
20、20a,20b セグメント殻
21、21a,21b 背板
22、22a,22b 側板
23、23a,23b 側板
24 グラウチング孔
25 補強材
26 補強材
27 空所
28 ピン孔
31 筒
33 蓋
34 補強
40 ピン
41 スリーブ
Claims (2)
- 遠心成形ドラムの円周とほぼ等しい長さを有する可撓平板状のシートの一方の面に、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻を恰かも一円周を展開した位置に配置してそれぞれ取付け、該シートの両端を吊りあげて前記一方の面が内側となるU字形とし、該シートを遠心成形ドラムの下枠内に落とし込んで該シートを丸め、前記各殻が隣接端部を互いに接した円筒を該シートの内周面に形成し、次いで遠心成形ドラム上枠をかぶせ上下枠を連結して遠心成形ドラム内に前記各殻及び該シートを収納し、前記各殻内にコンクリートを打設して遠心成形し、各殻とコンクリートとを一体化して一円周分の合成トンネルライナを同時に製造することを特徴とする合成トンネルライナの製造方法。
- 遠心成形ドラムと、該ドラムの内周面とほぼ等しい縦横寸法を有する可撓平板状のシートとを備え、該シートは、補強材を内蔵し、複数分割した一円周分の合成トンネルライナのセグメントの各殻が、該シートを丸めた状態で互いに側面を密着連設して一円周を形成するように各殻を取付ける取付け部を備え、該シートの長手両端近傍に吊り孔を備えたことを特徴とする合成トンネルライナの製造装置。
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