JP2000226996A - 移動式吹付け作業架台およびこれを用いたトンネル施工方法並びに吹付け作業の遠隔操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吹付けコンクリート作業と他の作業とを併行し
て行えるようにした移動式吹付け作業架台を提供する。 【解決手段】脚２ａ下端部に走行装置３を備え自走可能
な門型架台２と、この門型架台２の進行方向前部位置に
装備された、アーム先端部に吹付けノズル５を保持する
吹付けロボット４とから構成し、前記門型架台２の内部
を、ズリ積込み機および削孔ジャンボ等のトンネル施工
用機械が通行可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル壁面に対
するコンクリート等の吹付け作業と、掘削ズリ出し作
業、穿孔作業等の他の作業とを併行して行えるようにし
た移動式吹付け作業架台およびこれを用いたトンネル施
工方法並びに吹付け作業の遠隔操作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネルの施工では、掘削方法の違
いにより全断面掘削工法、上部半断面先進工法、ロング
ベンチカット、ショートベンチカット、ミニベンチカッ
ト等のベンチカット工法などが存在するが、いずれにし
てもトンネル施工手順は、概ね穿孔・装薬・発破の手順
による発破掘削→ズリ搬出→支保工建込み→吹付けコン
クリート施工→ロックボルト打設の工程を順に段階的に
踏むことにより行われている。なお、前記支保工建込
み、吹付けコンクリート施工およびロックボルト打設
は、地山状況、トンネル施工方法および掘削方法等の違
いによって省略されたり、順序が入れ替わることがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の山岳トンネル施
工では、前述のように穿孔作業と、ズリ搬出作業と、吹
付けコンクリート作業とは、直列的かつ段階的に作業が
行われており、これらの各作業工程が併行して行われる
ことはなかった。

【０００４】近年、コスト削減に対する方策として急速
施工が叫ばれているが、作業サイクルタイムの短縮化を
可能にし得る最も効果的な方法は、安全かつ効率的に併
行作業を可能とすることである。

【０００５】他方、前述の吹付けコンクリート施工は、
移動可能なクローラ式、タイヤ式またはレール式等の移
動台車に対し吹付けノズルを保持するブームを取付け、
このブーム操作によって吹付けノズルを操作するように
した吹付けロボットを直接作業員が操縦することによっ
て、あるいはノズルホースを作業員が直接手に持って吹
付け作業を行っていたため、下記に示すような問題が発
生していた。

【０００６】ＮＡＴＭ工法における吹付作業は、トン
ネルや地下空間内の狭隘な空間での作業となり、かつ作
業員が吹付け材による粉塵、吹付けコンクリートの飛散
に晒され、さらには不十分な足場環境の下で作業を行わ
なければならないなど非常に悪環境の下で作業が行われ
ていた。

【０００７】吹付け厚管理に関して従来は、掘削壁面
に対してピンをトンネル坑内側に設計厚さ分だけ突出さ
せた状態で打ち付け、このピンが吹付けコンクリートに
よって隠れれば設計吹付け厚を満足しているとの判断の
下で管理を行っていたが、この方法ではピン打設箇所で
は吹付け厚を満足し得るがピンを打設していない中間部
位では設計吹付け厚を満たしているかの判断が出来な
い。

【０００８】作業員が切羽面や側壁面からの落石、吹
付け材の肌落ち、飛散物などの危険に晒されるととも
に、吹付け材がホース内に詰まった後、一気に開放され
ることによってホースが跳ねることがあり、跳ねたホー
スによって打撲を負ったり飛ばされすることがあるなど
安全面からも問題があった。

【０００９】従来の吹付けロボットや人手による作業
では、多くの手間と時間が掛かり作業の省力化が望めな
い。

【００１０】そこで本発明の第１の課題は、従来より直
列かつ段階的にシリーズ工程により行われていたトンネ
ル施工サイクルを見直し、吹付けコンクリート作業と他
の作業とを併行して行えるようにすることによりトンネ
ル施工の効率化を図ることにある。

【００１１】次いで第２の課題は、前述した吹付け作業
の種々の問題点に鑑み、悪環境下および非効率下で行わ
れていた吹付け作業の大幅な改善を図ることにある。

【００１２】具体的には、吹付け作業の一連の遠隔操作
システムの提供により、作業員の労力負担を少なくする
とともに、吹付け場所から離れた良好な作業環境の中で
吹付け管理ができるようにすること。無人化により切羽
からの落石、吹付け材料の剥離、飛散や不良な足場上で
の作業等を無くして作業員の安全を確保するようにする
こと。さらに、従来より目視に頼っていた吹付け厚の管
理を機械的に精度良く行うようにするとともに、吹付け
と同時にリアルタイムで把握できるようにし、吹付け材
による覆工体の品質の向上を図り得るようにすることに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明に係る移動式吹付け作業架台は、脚下端部に走
行装置を備え自走可能とされる門型架台と、この門型架
台の進行方向前部位置に装備された、アーム先端部に吹
付けノズルを保持する吹付けロボットとからなり、かつ
前記門型架台の内部を、ズリ積込み機および移動式削孔
ジャンボ等のトンネル施工用機械が通行可能となってい
ることを特徴とするものである。

【００１４】本発明においては、門型架台の進行前部位
置に吹付けロボットが支持され、かつ門型架台の内部は
トンネル施工機械が通行可能となっている。したがっ
て、トンネル切羽前部に前記移動式吹付け作業架台を位
置させた状態のままで、ズリ積込み機や移動式削孔ジャ
ンボ等が自由にトンネル切羽との間を往来できるように
なるとともに、吹付けロボットの下側に自由な作業空間
が確保されるため、吹付け作業に併行してズリ出しや穿
孔、装薬およびロックボルト打設作業などが行えるよう
になる。

【００１５】この場合において、好ましくは前記門型架
台は、架台本体より進行方向側に突出させた張出デッキ
部を備えるとともに、この張出デッキ部の先端部に前記
吹付けロボットを装備するようにし、さらに前記張出デ
ッキ部の全部または一部をトンネル長手方向に沿って前
後進自在としてあることが望ましい。張出デッキ部を設
けることにより架台本体を極力トンネル切羽から離すこ
とができ、ズリ積込み機や移動式削孔ジャンボの作業空
間が広く取れるようになる。

【００１６】また、前記門型架台のデッキ面にトンネル
長手方向に沿ったレールを敷設するとともに、前記吹付
けロボットを前記レールに沿って前後進自在とし、また
は前記張出デッキ上面にトンネル長手方向に沿ったレー
ルを敷設するとともに、前記吹付けロボットを前記レー
ルに沿って前後進自在とし、かつ前記吹付けロボットを
最後進状態とした時、吹付けロボットの全長または大部
分がほぼ門型架台上に収容可能とすることが望ましい。
発破時に吹付けロボットを門型架台上に収納することに
より、発破によるズリ飛散や重機による接触等から吹付
けロボットを確実に保護できるようになる。

【００１７】前記移動式吹付け作業架台を用いたトンネ
ル施工方法は、トンネル切羽前部に前記移動式吹付け作
業架台を位置させた状態のままで、門型架台下を通行し
てトンネル切羽と前記移動式吹付け作業架台との作業空
間に移動した移動式削孔ジャンボにより穿孔・装薬など
の発破掘削作業、または／および門型架台下を通行して
トンネル切羽と前記移動式吹付け作業架台との作業空間
に移動した機械掘削機により掘削作業を行うとともに、
必要に応じて前記移動式削孔ジャンボによりロックボル
ト穿孔・打設等の作業を行い、前記発破掘削または機械
掘削の後、前記門型架台下を通行してトンネル切羽と前
記移動式吹付け作業架台との作業空間に移動したズリ積
込み機により掘削後のズリ出し作業を行うようにし、か
つこれら移動式削孔ジャンボまたは／および機械掘削
機、およびズリ積込み機による作業と併行して任意の時
に前記吹付けロボットによりモルタルまたはコンクリー
トの吹付け作業を行うようにすることを特徴とするもの
である。

【００１８】他方、前記吹付け作業を遠隔操作するとと
もに、吹付け厚の管理を従来よりも精度良く行うための
方法は、前記移動式吹付け作業架台に；吹付け作業部位
の内壁面形状を測定するための光波測距儀と、前記光波
測距儀による計測作業および前記吹付けロボットによる
吹付け作業を監視するためのカメラとを設備するととも
に、前記吹付けロボットを遠隔操作可能とし、遠隔操作
部位に；前記光波測距儀によって計測された計測信号を
データ処理するとともに、モニタ表示するためのコンピ
ューターと、前記吹付けロボットを遠隔操作するための
吹付けロボット用遠隔制御操作器と、前記カメラによっ
て撮影された映像を表示するためのモニタ装置とを設備
し、前記移動式吹付け作業架台に設備された装置群と、
遠隔操作部位に設備された装置群との間の各種信号を、
無線通信による電波によって空間伝送可能に、または信
号ケーブルによって有線伝送可能に接続し、前記光波測
距儀によって掘削直後の素堀面形状を計測し、これを遠
隔操作部位に設備されたコンピューターによってデータ
処理し、コンピューターモニタ上に素堀形状線を描画す
るとともに、この素堀形状線に基づいて該素堀形状線の
内側に設計吹付け厚形状線を描画し、その後吹付けロボ
ットによる吹付け作業中の任意の時点で、または吹付け
ロボットによる吹付け作業に併行して前記光波測距儀に
よる形状計測を行い、この吹付け作業中の計測データを
前記コンピューターモニタ上に現吹付け厚形状線として
描画し、これら各形状線に基づいて現在の吹付け状況を
確認しながら前記吹付けロボットの遠隔操作を行うよう
にしてあることを特徴とするものである。

【００１９】この場合、移動式吹付け作業架台に装備さ
れる吹付けロボットと、遠隔操作部位に設備される吹付
けロボット用遠隔制御操作器との間の信号を無線通信に
よる電波によって空間伝送可能に接続し、かつその無線
通信方式としてスペクトラム拡散通信を用いることが望
ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。

【００２１】〔移動式吹付け作業架台の基本構造〕図１
は本発明に係る移動式吹付け作業架台１の側面図、図２
はその平面図、図３はその正面図である。

【００２２】移動式吹付け作業架台１は、脚部２ａ，２
ａの下端部に走行装置３，３を備え自走可能とされる門
型形状の架台２と、アーム先端に吹付けノズル５を保持
する吹付けロボット４とから主に構成される吹付け作業
用架台である。

【００２３】図３に示されるように、門型架台２の内側
は、ホイールローダ等のズリ積込み機や、図示されない
移動式削孔ジャンボ等が通行するに十分な脚高Ｈおよび
脚幅Ｓが確保されている。図示のように、脚部２ａの内
側にガードレール状の防護設備１０が設けられる場合に
は、これら防護設備１０，１０の内々寸法（Ｓ_１）が車
両通行有効幅として設定される。

【００２４】前記走行装置３は、本例ではクローラ式を
採用しているが、走行可能な形式であればタイヤ式また
はレール式等任意の走行形式のものが採用可能である。

【００２５】前記走行装置３の上部には、クローラホル
ダを鉛直軸周りに回転制御することにより進行方向を制
御する操舵装置１１が設けられているとともに、隣接位
置には定位時の安定性を確保するためにアウトリガー１
２が設けられている。

【００２６】また、前記脚部２ａの外面側には、トンネ
ル長手方向に沿う方向に歩廊１３，１３が設けられてい
るとともに、一方側の歩廊１３から架台デッキ部へ昇る
階段１４が設けられている。

【００２７】前記門型架台２は、図２に示されるよう
に、平面方形状の架台本体２Ａより進行方向側に突出さ
せた張出デッキ部２Ｂを備えるとともに、この張出デッ
キ部２Ｂの先端部に前記吹付けロボット４が装備されて
いる。この張出デッキ部２Ｂを設けることにより、架台
本体とトンネル切羽との間に距離を確保することができ
るようになり、吹付けロボット４の下側空間で作業を行
うズリ積込み機や移動式削孔ジャンボの作業空間を広く
取れるようになる。

【００２８】前記架台デッキ上には、走行装置３，操舵
装置１１、吹付けロボット４に作動油を供給するための
油圧ユニット１５が配置されているとともに、発破時や
吹付け時などに発生する粉塵を除去するための集塵装置
１６が配置されている。

【００２９】また、前記張出デッキ部２Ｂは、架台本体
２Ａからブラケット２Ｃ区間に亘って２条の走行レール
２４，２４が設けられ、この走行レール２４，２４に沿
ってトンネル長手方向に前後進自在となっている。ま
た、前記張出デッキ部２Ｂ上にも２条の吹付けロボット
用レール２１が敷設され、この吹付けロボット用レール
２１に沿って吹付けロボット４を支持する吹付けロボッ
ト用走行基体２５がトンネル長手方向に沿って前後進自
在となっている。

【００３０】前記吹付けロボット用レール２１はほぼ吹
付けロボット４を収容するに十分な長さを備え、発破掘
削時に前記吹付けロボット４を最後進状態とした際に
は、吹付けロボット４の全長（または大部分）がほぼ門
型架台２上に収容されるようになっており、発破による
ズリ飛散や重機の接触等から吹付けロボット４が防護さ
れるようになっている。

【００３１】前記吹付けロボット４は、前記吹付けロボ
ット用走行基体２５に対して鉛直軸周りに回転自在かつ
水平軸周りに伏仰自在に支持された第１アーム２６が連
結されるとともに、この第１アームの先端側にて支持さ
れた第２アーム２７とを備え、この第２アーム２７の先
端に吹付けノズル５が保持されている。前記第１アーム
２６の鉛直軸周りの回転制御は油圧シリンダ２８によっ
て行われ、伏仰方向の揺動制御は油圧シリンダ２９によ
って行われるようになっている。また、第２アーム２７
は第１アーム２６の保持されたままで前後進自在とさ
れ、その進退制御は油圧シリンダ３０によって成される
ようになっている。吹付けノズル５の直接的な姿勢制御
は、第２アーム２７との間に介在された回転ヘッド装置
３１によって左右方向の首振りが制御され、かつ前後方
向の首振りは油圧シリンダ３２によって制御されるよう
になっている。

【００３２】〔トンネル施工手順〕以下、前記移動式吹
付け作業架台１を用いたトンネル施工手順について図４
に基づいて詳述する。なお、図示の例はミニベンチ工法
の例であるため、その工法に沿った作業手順に従って説
明することとする。

【００３３】（ロックボルト穿孔および装薬のための切
羽穿孔等）図４（Ａ）に示されるように、トンネル切羽
前部に前記移動式吹付け作業架台１を位置させた状態の
ままで、門型架台２下を通行してトンネル切羽と移動式
吹付け作業架台１との間に移動したホイール式削孔ジャ
ンボ６により、ロックボルト穿孔・打設および切羽穿孔
・装薬を行う。また、吹付けロボット４はこの作業と併
行してコンクリート吹付け作業を行う。吹付けロボット
４とホイール式削孔ジャンボ６との接触を防止するため
には、平面的に左側領域と右側領域とに区分しそれぞれ
の領域で吹付け作業または穿孔作業を行うようにした
り、上半で吹付けで行っている際に下半で穿孔を行うな
ど作業領域を分けながらそれぞれの作業を行うようにす
る。

【００３４】切羽に対する穿孔が完了し、かつ装薬が完
了したならば、図４（Ｂ）に示されるように、吹付けロ
ボット４を吹付けロボット用レール２１上を後進させる
とともに、張出デッキ部２Ｂを後退させることにより門
型架台２上に待避させ発破作業を行う。なお、門型架台
２とトンネル切羽との距離は発破により飛散したズリが
届かない程度の距離とされている。

【００３５】なお、本例では発破掘削による例について
述べたが、掘削作業は自由断面掘削機を用いた機械掘削
とすることでもよい。すなわち、トンネル切羽前部に前
記移動式吹付け作業架台１を位置させた状態のままで、
門型架台２下を通行してトンネル切羽と移動式吹付け作
業架台１との間に移動した機械掘削機（図示せず）によ
り切羽掘削を行うようにしてもよい。この場合、ロック
ボルト打設が必要とされる場合には、移動式削孔ジャン
ボを併用してロックボルト穿孔およびロックボルト打設
を行うようにする。

【００３６】（ズリ出し作業）発破作業（または機械掘
削作業）が完了したならば、門型架台２下を通行してト
ンネル切羽と移動式吹付け作業架台１との間に移動した
ホイールローダ等のズリ積込み機７によりズリ出し作業
を行うようにする。一方、吹付けロボット４は、最前部
まで前進させて再び吹付け作業を行うようにする。この
作業は、吹付けロボット４は空間上部側で行われ、一方
ズリの積み出しが空間下側で行われるため相互の機械的
接触の虞はなく、それぞれの作業は円滑に進められる。

【００３７】なお、上記例ではロックボルト穿孔・打設
作業、切羽穿孔・装薬およびズリ出し作業と併行して吹
付け作業を行うように説明したが、もちろんズリ出し作
業時に吹付けが完了していれば、移動式削孔ジャンボに
よる作業に併行して吹付け作業を行う必要はない。本施
工方法の最大の利点は、従来よりロックボルト穿孔・打
設作業、切羽穿孔・装薬→発破→ズリ出し→吹付けの順
で順番に行われていた施工サイクルに拘束されることな
く、吹付け作業を任意の時期に他の作業と併行して行う
ことができるようなった点にある。

【００３８】〔吹付け作業の遠隔操作〕図７に示される
ように、前記吹付け作業を遠隔操作するためには、前記
移動式吹付け作業架台１側では、張出デッキ部２Ｂの先
端に、図３に示すように、トンネル切羽を視準するＣＣ
Ｄカメラ２２およびレーザー測距儀２３を配置するとと
もに、吹付けロボット４を遠隔操作するために架台デッ
キ上にロボット用制御盤１９と無線受信器２０とを配置
する。

【００３９】また、前記ＣＣＤカメラ２２からの映像信
号およびレーザー測距儀２３からの計測信号を、監視員
および操縦者がいる坑内後方側の管理作業車３９に対し
て送信するためにそれぞれモニタ用無線送信器１７およ
び計測用無線送信器１８が設けられる。前記映像信号お
よび計測信号は、それぞれ計測用無線送信器１７、モニ
タ用無線送信器１８によって無線伝送できるように特定
の周波数電波に変調にされた後、電波送信アンテナ１７
Ａ、１８Ａよりそれぞれトンネル空間に向けて発信され
る。また、前記ロボット用制御盤１９に接続された無線
受信器２０は、前記作業車３９から発信された制御電波
信号を受信アンテナ２０Ａによって受信し復調した後、
ロボット用制御盤１９に入力され、吹付けロボット４が
制御されるようになっている。

【００４０】一方、トンネル後方側または坑外などの離
れた場所に設置されている管理作業車３９には、図８に
も示されるように、前記ＣＣＤカメラ２２からの映像信
号を受信するために受信アンテナ３４Ａを備えたモニタ
用無線受信器３４と、映像信号をモニター表示するため
のモニタ装置３３とが設けられているとともに、前記レ
ーザー測距儀２３からの計測信号を受信するために受信
アンテナ３６Ａを備えた計測用無線受信器３６と、この
計測信号をデータ処理しその結果をモニタ表示するため
のコンピューター３５とが設けられ、さらに前記吹付け
ロボット４を遠隔操作するためにロボット用遠隔制御操
作器３８が設けられている。

【００４１】前記移動式吹付け作業架台１と管理作業車
３９との間の信号通信系統としては、前記移動式吹付け
作業架台１から管理作業車３９に送られる計測信号無線
伝送系統およびモニタ信号無線伝送系統と、管理作業車
３９から移動式吹付け作業架台１に送られる吹付けロボ
ット制御信号無線伝送系統との計３系統の無線伝送系統
が存在するが、特に後者の吹付けロボット制御の無線伝
送系統としては、信号通信の安定性確保および誤動作防
止などの観点からスペクトラム拡散通信（通称；ＳＳ通
信）が用いられている。

【００４２】このスペクトラム拡散通信は、符号分割に
よる多重通信の一方式であり、一般的には符号のクロッ
ク周波数変調ないしは符号変換のように、符号系統に適
当な変換を施した変調波に、特有の拡散信号を掛け合わ
せるようにした、情報変調と拡散変調との二重変調方式
による通信方式である。受信に際しては、受信電波に送
信側と同じ拡散信号を掛け合わせ、符号の位相が一致す
れば、信号は元の周波数帯域に集められ、１次変調波が
復調される。

【００４３】なお、このスペクトラム拡散通信は、拡散
変調の際、通常の送信帯域幅の１００倍〜１０００倍に
も帯域幅を拡げるため、単位周波数当たりの電力密度が
１／１００〜１／１０００にもなるため、信号は雑音や
他のチャンネルの信号に埋もれてしまい、拡散変調に使
った符号が判らない限り雑音の中から拾い出すことが不
可能であるという特性を有するため、従来より主として
暗号通信などに用いられている通信方式である。

【００４４】本遠隔操作システムでは、吹付けロボット
４の遠隔操作信号として前記スペクトラム拡散通信を採
用することによって、種々の利点がもたらされるように
なる。すなわち、通信距離の延長が可能になるととも
に、障害物などの影響を受けにくい。受信側で拡散信号
を掛け合わせ確実に目的の信号のみを取り出すため、雑
音等のノイズや妨害電波の多い環境でも影響を受けにく
く、信号を安定して受信することが出来、電波障害によ
る吹付けロボット４の誤動作がない。他の通信機器へ与
える影響がない。さらに、同一周波数帯でも拡散信号の
種類数だけチャンネル数を確保することができ、トンネ
ル幅方向へのスライド移動および複数箇所のアーム腕操
作など複数の制御部を有する吹付けロボット４の制御に
向いているなど通信方式として最適なものとなる。

【００４５】一方、計測信号無線伝送系統およびモニタ
信号無線伝送系統については、微弱電波、特定小電力無
線方式、または上記のスペクトラム拡散通信方式によっ
て直接電波を伝送し、あるいは距離がある場合には図５
に示されるように、無線中継局４３を設置して電波を中
継しながら管理作業車３９まで空間伝送される。

【００４６】なお、本例では計測信号伝送、モニタ信号
伝送と、吹付けロボット制御信号伝送のすべてについ
て、ケーブル敷設作業の省力化、各種作業時に敷設ケー
ブルに対する余計な配慮などを無くすため無線伝送系統
を採用したが、各種諸条件の下で無線伝送方式を採用し
得ない場合には信号ケーブルによる有線伝送とすること
でもよい。

【００４７】以下、さらに作業手順に従いながら吹付け
作業の遠隔操作方法について説明すると、所定の区間長
分の掘削が完了したならば、この区間を１回の吹付け対
象区間として作業を開始する。ＣＣＤカメラ２２による
モニタ映像は、少なくとも吹付け作業の間中、すなわち
レーザー測距儀２３による吹付け厚の計測および吹付け
ロボット４による吹付け作業を行っている間中、連続し
てモニタ装置３３に表示されるようになっている。

【００４８】作業に当たっては、先ず最初に前記レーザ
ー測距儀２３によって掘削後の素堀面形状を計測する。

【００４９】前記レーザー測距儀２３としては、所定の
視準方向にセットしたならば周方向に沿って自動的に計
測点を追尾していく自動式のものを用いるのが望まし
く、図９に示されるように、移動式吹付け作業架台１を
レーザー測距儀２３によって切羽との距離を計測しなが
ら前進させて所定の位置に定位させた後、レーザー測距
儀２３によってトンネル周回りに沿って素堀面の計測を
行い、この形状計測データを計測用無線送信器１８を介
して管理作業車３９に無線送信する。管理作業車３９で
は、これら形状計測データ（各ポイント毎の水平角、鉛
直角および距離）をコンピューター３５によってデータ
処理し、図１０に示されるようにコンピューターモニタ
３５Ａ上に素堀形状線４０として描画するとともに、こ
の素堀形状線４０に基づいてその内側に設計吹付け厚形
状線４１を描画する。

【００５０】上記素堀形状計測が完了したならば、引き
続き吹付けロボット４をロボット用遠隔制御操作器１９
により操縦してコンクリート吹付けを開始する。吹付け
ロボット４に対する吹付けコンクリートの供給は、図６
に示されるように、トンネル坑内の後方側、たとえば５
０〜１００ｍ離れた位置に吹付け材圧送設備８を配置
し、コンクリートミキサ９によって運ばれてきたコンク
リートをここから吹付けロボット４まで圧送することに
より、吹付け材圧送設備８回りで作業を行う作業員が粉
塵に侵されないようにするのが望ましい。

【００５１】トンネル周方向に沿って吹付けロボット４
を操作しコンクリート吹付けを行っている作業中の任意
の時に、前記吹付けロボット４のブームを計測の邪魔に
ならない位置まで移動させ、レーザー測距儀２３によっ
て吹付け後の形状計測（厚み計測）を行う。この形状計
測データは、前記素堀形状計測と同様に、コンピュータ
ー３５によってデータ処理された後、その結果がコンピ
ューターモニタ３５Ａ上に現吹付け厚形状線４２として
描画される。

【００５２】操縦者は、コンピューターモニタ３５Ａに
表示された３本の形状線、すなわち素堀形状線４０，設
計吹付け厚形状線４１および現吹付け厚形状線４２の形
状線を一目見ただけで現吹付け状況を把握することがで
きるようになり、その後は図１１に示されるように、任
意の時期に形状計測を行って現吹付け厚と設計吹付け厚
とを対比しながら吹付け作業を進め、部分的に設計吹付
け厚に達したならば、吹付け厚の足らないエリア部分を
増厚するように吹付けロボット４を遠隔制御し、トンネ
ル周方向の全周に亘って設計吹付け厚通りにコンクリー
トを吹付けるようにする。

【００５３】ところで、本明細書では各種トンネル作業
の内、吹付け作業についてのみ遠隔操作を行った例につ
いて述べたが、将来的には移動式削孔ジャンボによるロ
ックボルト穿孔・打設、切羽穿孔・装薬作業やズリ積込
み機のズリ出し作業についても遠隔操作を行うことが望
ましく、これらによりトンネル作業の完全無人化が達成
できるようになる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳説のとおり本発明に係る移動式吹
付け作業架台により、吹付けコンクリート作業と他の作
業とを併行して行えるようになり、トンネル施工の効率
化が図れるようになる。

【００５５】また、吹付け作業の遠隔操作システムの実
現により、 一連の吹付け作業の遠隔操作化により、作業員の労力
負担を少なくして吹付け場所から離れた良好な作業環境
の中で吹付け管理ができるようになる。

【００５６】無人化により切羽からの落石、吹付け材
料の剥離、飛散や不良な足場上での作業等を無くして作
業員の安全を確保できるようになる。

【００５７】従来より目視に頼っていた吹付け厚の管
理を機械的に精度良く行うことができるようになり、か
つ吹付け状況をリアルタイムで把握できるようになるた
め、吹付けコンクリート覆工体の品質が向上する。

【００５８】作業員の省人化が図れ、経済的なトンネ
ル施工が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動式吹付け作業架台１の側面図
である。

【図２】その平面図である。

【図３】その正面図である。

【図４】トンネル施工手順を示す作業要領図である。

【図５】遠隔操作によるコンクリート吹付け作業状況を
示す全体側面図である。

【図６】その平面図である。

【図７】吹付け作業遠隔操作システムの装置構成概念図
である。

【図８】管理作業車３９内の設備図である。

【図９】レーザー測距儀２３による計測要領図である。

【図１０】コンピューターモニタ３５Ａにおける吹付け
状況表示図である。

【図１１】吹付け管理フロー図である。

【符号の説明】

１…移動式吹付け作業架台、２…門型架台、２Ａ…架台
本体、２Ｂ…張出デッキ部、３…走行装置、４…吹付け
ロボット、５…吹付けノズル、６…ホイール式ジャン
ボ、７…ホイールローダ、１１点操舵装置、１２…アウ
トリガー、１６…集塵装置、１７…モニタ用無線送信
器、１８…計測要無線送信器、１９…ロボット用制御
盤、２０…受信アンテナ、２１…吹付けロボット用レー
ル、２２…ＣＣＤカメラ、２３…レーザー測距儀、３４
…モニタ用無線受信器、３３モニタ装置、３５…コンピ
ューター、３６…計測用無線受信器、３８…ロボット用
遠隔制御操作器、３９…管理作業車、４０…素堀形状
線、４１…設計吹付け厚形状線、４２…現吹付け厚形状
線

フロントページの続き (72)発明者 田中 康弘 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 中村 創 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 安藤 章一 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 北川 勉 岐阜県本巣郡真正町十四条144番地 岐阜 工業株式会社内 (72)発明者 正田 真司 岐阜県本巣郡真正町十四条144番地 岐阜 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BA06 CA01 DB02 FA10 GB11 LA12 LA17 5K012 AA01 AB05 BA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脚下端部に走行装置を備え自走可能とされ
   る門型架台と、この門型架台の進行方向前部位置に装備
   された、アーム先端部に吹付けノズルを保持する吹付け
   ロボットとからなり、かつ前記門型架台の内部を、ズリ
   積込み機および移動式削孔ジャンボ等のトンネル施工用
   機械が通行可能となっていることを特徴とする移動式吹
   付け作業架台。
2. 【請求項２】前記門型架台は、架台本体より進行方向側
   に突出させた張出デッキ部を備えるとともに、この張出
   デッキ部の先端部に前記吹付けロボットが装備されてい
   る請求項１記載の移動式吹付け作業架台。
3. 【請求項３】前記張出デッキ部の全部または一部をトン
   ネル長手方向に沿って前後進自在としてある請求項２記
   載の移動式吹付け作業架台。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の前記門型架台のデ
   ッキ面にトンネル長手方向に沿ったレールを敷設すると
   ともに、前記吹付けロボットを前記レールに沿って前後
   進自在とし、または請求項３記載の前記張出デッキ上面
   にトンネル長手方向に沿ったレールを敷設するととも
   に、前記吹付けロボットを前記レールに沿って前後進自
   在とし、 かつ前記吹付けロボットを最後進状態とした時、吹付け
   ロボットの全長または大部分がほぼ門型架台上に収容可
   能としてある請求項１〜３いずれかに記載の移動式吹付
   け作業架台。
5. 【請求項５】前記請求項１〜４いずれかに記載される移
   動式吹付け作業架台を用いたトンネル施工方法であっ
   て、 トンネル切羽前部に前記移動式吹付け作業架台を位置さ
   せた状態のままで、門型架台下を通行してトンネル切羽
   と前記移動式吹付け作業架台との作業空間に移動した移
   動式削孔ジャンボにより穿孔・装薬などの発破掘削作
   業、または／および門型架台下を通行してトンネル切羽
   と前記移動式吹付け作業架台との作業空間に移動した機
   械掘削機により掘削作業を行うとともに、必要に応じて
   前記移動式削孔ジャンボによりロックボルト穿孔・打設
   等の作業を行い、 前記発破掘削または機械掘削の後、前記門型架台下を通
   行してトンネル切羽と前記移動式吹付け作業架台との作
   業空間に移動したズリ積込み機により掘削後のズリ出し
   作業を行うようにし、 かつこれら移動式削孔ジャンボまたは／および機械掘削
   機、およびズリ積込み機による作業と併行して任意の時
   に前記吹付けロボットによりモルタルまたはコンクリー
   トの吹付け作業を行うようにすることを特徴とするトン
   ネル施工方法。
6. 【請求項６】前記請求項１〜４いずれかに記載される移
   動式吹付け作業架台に；吹付け作業部位の内壁面形状を
   測定するための光波測距儀と、前記光波測距儀による計
   測作業および前記吹付けロボットによる吹付け作業を監
   視するためのカメラとを設備するとともに、前記吹付け
   ロボットを遠隔操作可能とし、 遠隔操作部位に；前記光波測距儀によって計測された計
   測信号をデータ処理するとともに、モニタ表示するため
   のコンピューターと、前記吹付けロボットを遠隔操作す
   るための吹付けロボット用遠隔制御操作器と、前記カメ
   ラによって撮影された映像を表示するためのモニタ装置
   とを設備し、 前記移動式吹付け作業架台に設備された装置群と、遠隔
   操作部位に設備された装置群との間の各種信号を、無線
   通信による電波によって空間伝送可能に、または信号ケ
   ーブルによって有線伝送可能に接続し、 前記光波測距儀によって掘削直後の素堀面形状を計測
   し、これを遠隔操作部位に設備されたコンピューターに
   よってデータ処理し、コンピューターモニタ上に素堀形
   状線を描画するとともに、この素堀形状線に基づいて該
   素堀形状線の内側に設計吹付け厚形状線を描画し、その
   後吹付けロボットによる吹付け作業中の任意の時点で、
   または吹付けロボットによる吹付け作業に併行して前記
   光波測距儀による形状計測を行い、この吹付け作業中の
   計測データを前記コンピューターモニタ上に現吹付け厚
   形状線として描画し、これら各形状線に基づいて現在の
   吹付け状況を確認しながら前記吹付けロボットの遠隔操
   作を行うようにしてあることを特徴とする吹付け作業の
   遠隔操作方法。
7. 【請求項７】移動式吹付け作業架台に装備される吹付け
   ロボットと、遠隔操作部位に設備される吹付けロボット
   用遠隔制御操作器との間の信号を無線通信による電波に
   よって空間伝送可能に接続し、かつその無線通信方式と
   してスペクトラム拡散通信が用いられている請求項６記
   載の吹付け作業の遠隔操作方法。