JP2001349187A - トンネル壁面の切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル壁面の切削により発生した切削屑の
回収手段が他の作業関連機器の邪魔をしないとともに、
回収作業を簡単且つ能率よく行なわせる。 【解決手段】 切削工具１６を前方に装備した機体１に
前後方向へ延びる搬送手段２１を搭載し、その前端部側
方に掻寄手段３１を設置した。掻寄手段３１の羽根車４
１Ａ，４１Ｂが切削屑を寄せ集めて収集ボックス３２に
取り込み、そこへ臨ませた搬送手段２１のベルトコンベ
ヤ２３で機体１の後方へ送るものである。

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の補修
工事にあたって壁面コンクリートの劣化部分を切削除去
すること、或いは既存トンネルの拡幅工事にあたって壁
面を切削除去することに用いられる切削装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】道路、水路などのトンネルにおいて、ト
ンネル壁面を形成しているコンクリートの劣化が進んだ
とき、水漏れや崩落などのトラブルを防止するために劣
化部分を除去して新鮮コンクリートに置き換えること、
或いは既存トンネルの拡幅工事にあたってコンクリート
の全部を除去することが行なわれている。

【０００３】これらの工事の多くは、特開平２−２５２
８８９号公報などにも見られるように、円筒周面に多数
の切刃を設けた平フライス様の切削工具をクローラ型車
両などの自走可能な機体の正面に旋回可能に設けてなる
切削装置を使用している。また、切削工事に加えて粉塵
がトンネル内に拡散充満するのを防止する集塵手段、切
削屑をトンネル外に搬出するための回収手段、新鮮コン
クリートの打設手段などの機器類を搬入して行なわれる
ものであり、切削装置は切削工具が配置された前方また
は後方へ間歇的に少しずつ移動しながら切削を行ない、
集塵手段、回収手段、打設手段は追従して移動する。

【０００４】前記の切削装置を使用した切削作業におけ
る各手段の配置例として、集塵手段を切削装置に搭載
し、回収手段を切削装置の前方に配置することが特開平
３−２０２５９６号公報に記載されており、このものに
あっては打設手段は切削装置の後方に配置される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の配置例に示され
ている回収手段は、トンネル床面に落下堆積している切
削屑を搬送するコンベヤを有する積み込み機と、積み込
み機から受取った切削屑をトンネル外部に搬出する搬出
台車とからなり、これらがトンネル長手方向へ並んで切
削装置の前方に配置される。

【０００６】このため、回収手段が必然的に長大なもの
となり、集塵手段を切削装置に搭載しない別体の装置と
して切削工具近傍のトンネル内に設置するものとした場
合には、積み込み機が邪魔になって設置が困難な事態を
生じる心配がある。この場合、積み込み機を切削装置か
ら遠く離して集塵手段の設置場所を確保させると、トン
ネル床面の切削工具下方領域に堆積、散乱している切削
屑をコンベヤに載せるのが著しく困難となる。

【０００７】また、切削の進捗に従って、回収手段の殊
に積み込み機を切削装置の移動距離と同程度の距離ずつ
小刻みに移動させなければならず、作業手順が複雑で面
倒であることを避けられない。更に切削屑はトンネル床
面の全幅に亘って落下し堆積、散乱するので、これをト
ンネル幅に比べて著しく幅狭のコンベヤの入口端部に寄
せ集めてコンベヤに載せるという作業がきわめて面倒且
つ非能率であることを避けられない。

【０００８】本発明はトンネルの壁面コンクリートを切
削除去することによって発生した切削屑の回収手段が長
大であって、他の機器類の設置の邪魔をしたり作業手順
を面倒にするばかりか、切削屑を寄せ集めて回収手段の
コンベヤに載せる作業が面倒且つ非能率である、という
前記課題を解決しようとするものであって、工事に使用
される集塵手段、回収手段、打設手段などの機器類を互
いに邪魔したり干渉したりすることなく配置することが
できるとともに、切削屑の回収を簡単且つ能率よく行な
うことができる切削装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明に係る切削装置は、トンネル長手方向へ移動可
能な機体の前方にトンネル壁面の切削工具が設置されて
いるものについて、切削屑を前部から後部へ向かって搬
送する搬送手段を機体に搭載し、且つこの搬送手段の前
端部側方にトンネル床面の切削屑を搬送手段前端部に向
かって寄せ集める掻寄手段を設置したものとした。

【００１０】このように、前記従来例の積み込み機に相
当する切削屑の搬送手段を機体に搭載するとともに、機
体前方に堆積、散乱する切削屑を寄せ集める掻寄手段を
搬送手段の前端部側方に設けた本発明によると、搬出台
車が機体の後方に配備されることとなって機体前方に集
塵手段などの機器類を回収手段に全く邪魔されることな
く設置することができるとともに、搬送手段が機体と一
体に移動することによって作業手順が簡単なものとな
り、更に掻寄手段によってトンネル床面に堆積している
切削屑を簡単且つ能率よく寄せ集めて搬送手段に載せる
ことができる。

【００１１】また、本発明は前記の切削装置における搬
送手段と掻寄手段とを機体に対して一体に前後方向可能
且つ上下方向回動可能とした。

【００１２】このことにより、機体移動時に搬送手段と
掻寄手段とをトンネル床面から離間させておくこと、切
削屑の回収時にこれらの先端をトンネル床面に接触させ
た状態で前後方向へ動かすことにより、機体移動に支障
を与えないとともに回収能率を向上することができる。

【００１３】尚、前述の本発明を実施するにあたって、
搬送手段を機体の中心部に配置して掻寄手段を左右両側
方にトンネル床面のほぼ左右端まで延在させて設置し、
機体に荷重のアンバランスを生じさせないとともに回収
能力を大きくするようにすることが好適である。

【００１４】また、本発明を実施するにあたってその他
の好適な形態は、第一に搬送手段をコンベヤとしてその
前端部を上面開放の収集ボックスの内部に突出させ、掻
寄手段を後上方へ傾斜した誘導面およびその上面に沿っ
て回転駆動させられる少なくとも一個の羽根車を具えた
ものとして誘導面を収集ボックスの開放面側方に延在さ
せ、トンネル床面に堆積、散乱している切削屑を収集ボ
ックスに円滑に導くようにすることであり、第二に掻寄
手段を誘導面を頂壁とする密閉構造のケーシングに羽根
車を回転させる駆動機構を内蔵させて駆動機構を切削屑
や粉塵から保護することである。

【００１５】更に、第三に収集ボックスおよびケーシン
グの前端縁を機体の中心部で最前方に位置しそれより後
方へ向かいながら側方へ延びているものとするととも
に、これらの底壁の少なくとも前端部をトンネル床面に
沿った形状とすること、第四に切削屑を誘導面の前端側
の低い部位で収集ボックスの開放面に向かって寄せ集め
るように羽根車を回転させること、第五に羽根車を誘導
面の上面に複数個設置して内側方に位置するものを外側
方に位置するものよりも前方の低い位置にずらして設置
することであり、これらは切削屑の回収能率を更に向上
させるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明をクローラ型車両に適用し
た実施の形態を図面を参照して説明すると、走行用のク
ローラ２を左右に有する台車３に運転席４，油圧ユニッ
ト５，制御箱６が搭載されている。クローラ２と台車３
とは機体１を構成しており、台車３は前後両端部に油圧
シリンダまたは油圧ジャッキからなるグリッパ（図示せ
ず）の複数個ずつを具えており、これらがトンネルＴの
側面、天井面、床面に押し当てられることによりトンネ
ルＴ内の所定位置に所定の姿勢で固定され、またこれら
を各面から離間させることにより機体１が移動可能とな
る。

【００１７】台車３の正面には旋回軸１１が前方へ突出
して図示しない原動機により回転可能とされて支持され
ており、その先端に伸縮腕１２の基端側である外筒体１
３が直交させて固結されている。伸縮腕１２の先端側で
ある内筒体１４は外筒体１３に嵌め込まれて旋回軸１１
に対し放射方向へ突出しているとともに、その先端に歯
車箱１５を固結しており、歯車箱１５の機体１に向かっ
た端面側に切削工具１６が配置されている。切削工具１
６は図２に示されているように、円筒１６ａの外側周面
に多数の切刃１６ｂを螺旋状に配設した平フライス様の
広く知られた工具であり、内筒体１４に内蔵した原動機
により歯車箱１５に内蔵した傘歯車を経て回転させられ
るようになっている。尚、図示実施の形態では切刃１６
ｂの列の間にスクリュ１６ｃが設けられており、トンネ
ル床面を切削しながら切削屑を後述する収集ボックス３
２へと寄せ集めるようになっている。

【００１８】一方、伸縮腕１２に沿って伸縮用油圧シリ
ンダ１７が配置され、そのシリンダ筒，ピストン杆が外
筒体１３，歯車箱１５にそれぞれ結合されている。旋回
軸１１の回転中心線、即ち切削工具１６の旋回中心線と
切削工具１６の回転中心線とは互いに平行とされてお
り、切削工具１６を回転駆動しながら伸縮腕１２を伸縮
させるとともに旋回させることにより、切削工具１６が
トンネル周方向へ移動しながら壁面を切削する。

【００１９】機体１を固定して切削工具１６の長さに相
当する幅の切削をトンネル全周に亘って行なったとき、
切削工具１６をトンネル壁面から離間させて機体１をほ
ぼ切削工具１６の長さ分だけ前方または後方へ移動させ
て再び固定し、先の切削個所に隣接した個所の切削を行
なう、という手順を繰返してトンネルＴの全長または所
要区間の切削を行なうものである。

【００２０】機体１の中心二等分線上には左右のクロー
ラ２の間であって台車３の下方を通り前後方向へ延びる
搬送手段２１が配備されている。この搬送手段２１はス
クリュコンベヤなど適宜のコンベヤとすることができる
が、本実施の形態ではトラフ状のコンベヤフレーム２２
にベルトコンベヤ２３を内装したものとししており、そ
の前端は切削工具１６の近くに達しているとともに、後
端は機体１の後方へ突出していて、全体として前端が低
く後端が高く傾斜している。

【００２１】コンベヤフレーム２２の後端近くには上方
へ突出させて吊り部材２４が支軸２５により回転回動に
取り付けてあり、台車３の後端に後方へ向けて突設した
ガイドフレーム７に吊り部材２４が前後方向可動に係合
してコンベヤフレーム２２を吊り下げている。また、台
車３と吊り部材２４とは前後動用油圧シリンダ２６のシ
リンダ筒、ピストン杆がそれぞれ結合されており、コン
ベヤフレーム２２と吊り部材２４とには回動用油圧シリ
ンダ２７のシリンダ筒、ピストン杆がそれぞれ結合され
ている。

【００２２】前後動用油圧シリンダ２６を伸縮させると
吊り部材２４がガイドフレーム７に沿って前後方向へ移
動し、コンベヤフレーム２２も一体に前後方向へ移動す
る。また、回動用油圧シリンダ２７を伸縮させるとコン
ベヤフレーム２２が支軸２５を中心に回動して前端が上
下方向へ動く。このことにより、機体１が走行するとき
或いはトンネルＴ内で小刻みに移動するときコンベヤフ
レーム２２の前端を路面或いはトンネル床面から離間さ
せておく、切削作業時にコンベヤフレーム２２の前端を
切削工具１６の後方へ待避させておく、切削屑回収時に
コンベヤフレーム２２の前端をトンネル床面の切削完了
表面に接近または接触させる、など搬送手段２１の機体
１に対する位置、姿勢の制御を行なって機体１の移動、
トンネル壁面の切削、切削屑の回収を円滑且つ適正に行
なわせることができる。

【００２３】次に、搬送手段２１の前端部には切削屑を
ベルトコンベヤ２３に向かって寄せ集める掻寄手段３１
が設置されている。この掻寄手段３１は側面ほぼ直角三
角形であって上面が前下方へ傾斜した開放面３３とされ
コンベヤフレーム２２とほぼ同一幅をもった収集ボック
ス３２と、収集ボックス３２と同様の直角三角形状であ
ってその両側方に突出して延びる密閉構造のケーシング
３５とを構造部分としている。ケーシング３５は前下方
へ傾斜した頂壁３６と、平坦な底壁３７および後壁３８
と、コンベヤフレーム２２に重ねられた内側壁３９と、
トンネル床面の左右端近くに位置する外側壁４０とを有
し、収集ボックス３２は底壁３７と同じ底壁３４と内側
壁３９とに囲まれたものとされ、ベルトコンベヤ２３の
前端部を中間部位まで突出させている。

【００２４】収集ボックス３２およびその両側方のケー
シング３５の底壁３４，３７はトンネルＴの床面に沿っ
た形状、図示実施の形態では幅方向中央が最も低くそれ
より左右端へ向かって次第に高くなる湾曲形状としてい
るが、前端部のみがこのような形状とされたものであっ
てもよい。また、これらの前端縁はトンネル幅方向中央
に位置する機体１の中心部、即ち収集ボックス３２の部
分が最前方に位置し、それより後方へ向かいながら側方
へ湾曲して延びている。

【００２５】左右のケーシング３５の頂壁３６の上面で
ある誘導面３６Ａには各二個の羽根車４１Ａ，４１Ｂが
上面に沿って回転するように設置されており、これらは
ケーシング３５に内蔵した油圧モータからなる原動機４
３，スプロケット４４，４５Ａ，４５Ｂおよびこれらに
巻掛けたローラチェーン４６を具えた駆動機構４２によ
って回転させられる。左右二組の羽根車４１Ａ，４１Ｂ
は図３に示した矢印Ｒ，Ｌの方向へ回転させられるよう
になっており、各組の羽根車４１Ａ，４１Ｂは外側方の
羽根車４１Ａに対して内側方、即ち収集ボックス３２に
近い方の羽根車４１Ｂは前方の低い位置に設置されて且
つ羽根の一部が開放面３３の上方を通過するようになっ
ている。

【００２６】このようにした本実施の形態に係る搬送手
段２１，掻寄手段３１によって切削屑の回収を行なうに
は、前後動用および回動用の各油圧シリンダ２６，２７
を伸縮させて収集ボックス３２，ケーシング３５の前端
縁をトンネル床面の切削完了表面に接触させ、ベルトコ
ンベヤ２３および羽根車４１Ａ，４１Ｂを駆動しながら
搬送手段２１，掻寄手段３１を少しずつ前方へ移動させ
る。本実施の形態では底壁３４，３７をトンネル床面に
沿った形状としているので、切削屑をそれらの下から後
方へ逃がすことがなく、回収効率の向上を計ることがで
きる。

【００２７】切削屑は切削完了表面にトンネル床面前幅
に亘って堆積、散乱しており、そこへ収集ボックス３
２，ケーシング３５の前端縁が進入したとき、トンネル
幅方向中央部に最前端が位置する収集ボックス３２に中
央部の切削屑が開放面３３から取り込まれる。その両側
方の切削屑は後上方へ傾斜している頂壁３６の誘導面３
６Ａに乗り、羽根車４１Ａ，４１Ｂによってそれらの回
転中心よりも前端側の低い部位で開放面３３に向かって
送られる。このようにして左右両側方から寄せ集められ
た切削屑は収集ボックス３２に落下堆積し、ベルトコン
ベヤ２３に乗って機体１の後方へ搬送され、待機してい
る搬出台車に積み込まれてトンネル外部に搬出される。

【００２８】搬送手段２１，掻寄手段３１を機体１に対
して少しずつ連続的に前進させるか、または前進と停止
とを繰返すことによって、トンネル床面に堆積、散乱し
ている切削屑を機体１の後方へ排出したとき、これらを
切削工具１６による切削作業の邪魔にならない位置まで
後退させる。この場合、機体１を後退させながら切削を
行なうことにより、前方の切削完了区間に作業者や機器
が入って壁面処理、モルタル吹付け、支保工の建て込
み、新鮮コンクリートの打設などの工事を直ちに且つ切
削作業の進行に追従して能率よく行なうことができる。

【００２９】収集ボックス３２およびケーシング３５の
前端縁は機体１の中心軸線に直角の直線状であってもよ
いが、機体１の中心部で最前方に位置させてそれより後
方へ向かいながら側方へ延びている形状とした本実施の
形態によると、切削屑に最前端の個所から順次側方個所
が進入し、その際に頂壁３６は切削屑を押しながら外側
方へ逃がすように働く。しかし、羽根車４１Ａ，４１Ｂ
は切削屑を外側方へ逃すことなく収集ボックス３２へ向
かって寄せ集めるように働き、誘導面３６Ａに切削屑を
停滞させ山積み状態とすることがないので、移動時の抵
抗が小さいとともに回収効率を低下させないという利点
がある。

【００３０】また、搬送手段２１を機体１の一側部に配
置しその一側方に掻寄手段３１を設置することができる
が、機体１の中心部に搬送手段２１を配置しその両側方
に掻寄手段３１を配置した本実施の形態によると、機体
１に荷重のアンバランスを生じさせることなく搭載して
回収作業を行なわせることができ、且つ収集ボックス３
２の両側方から切削屑を同時に寄せ集めるので能率よく
回収することができる。

【００３１】更に、羽根車４１Ａ，４１Ｂは一つの誘導
面３６Ａに一個設けることもあるが、ケーシング３５を
トンネル床面の左右端近くまで延在させてその前端縁を
機体１の中心部で最前方に位置するようにし、複数個の
羽根車４１Ａ，４１Ｂを外側方に位置するものよりも内
側方に位置するものを前方の低い位置にずらして設置し
た本実施の形態によると、外側方の羽根車４１Ａが内側
方へ寄せ集めた切削屑を内側方の羽根車４１Ｂが更に内
側方へ寄せ集めて収集ボックス３２に取り込ませ、その
際に誘導面３６Ａの前端側の低い部位で収集ボックス３
２に送るものであるから、前方の切削屑に加えて外側方
から送られてくる切削屑を収集ボックス３２へと送るよ
うに働く内側方の羽根車４１Ｂの後方に切削屑が積み上
げられてケーシング３５の後方に溢れ出る、という不都
合が回避される。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、トンネル床面に堆積、散
乱した切削屑を寄せ集める掻寄手段および寄せ集めた切
削屑を機体後方へ送る搬送手段を、切削工具を具えた機
体に装備した本発明によると、集塵手段、新鮮コンクリ
ートの打設手段などの機器を回収手段はもとより機体自
体にも邪魔されることなく設置することができるように
なる。また、トンネル床面の切削屑を人力や小型ブルド
ーザなどによることなく掻寄手段で寄せ集め、そのまま
搬送手段により機体後方へ送るものであるため、回収作
業を簡単に且つ能率よく行なうことができるものであ
る。更に、搬送手段は機体と一体に移動するので作業手
順が簡単なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図。

【図２】図１の縦断面図。

【図３】図１の拡大平面部分図。

【図４】図３の横断面図。

【図５】図１の左方から見た拡大部分図。

【図６】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 機体， １６ 切削工具， ２１ 搬送手段， ２
３ ベルトコンベヤ，２６ 前後動用油圧シリンダ，
２７ 回動用油圧シリンダ， ３１ 掻寄手段， ３２
収集ボックス， ３３ 開放面， ３５ ケーシン
グ， ３６Ａ誘導面， ４１Ａ，４１Ｂ 羽根車， ４
２ 駆動機構，

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月２０日（２０００．６．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル長手方向へ移動可能な機体の前
   方にトンネル壁面の切削工具が設置されている切削装置
   において、前記機体に切削屑を前部から後部へ向かって
   搬送する搬送手段が搭載されているとともに、前記搬送
   手段の前端部側方にトンネル床面の切削屑を前記前端部
   に向かって寄せ集める掻寄手段が設置されていることを
   特徴とするトンネル壁面の切削装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したトンネル壁面の切削
   装置において、前記搬送手段と掻寄手段とが前記機体に
   対して一体に前後方向可動且つ上下方向回動可能とされ
   ていることを特徴とするトンネル壁面の切削装置。
3. 【請求項３】 前記搬送手段が前記機体の中心部に配置
   され、前記掻寄手段が左右両側方にトンネル床面のほぼ
   左右端まで延在して設置されている請求項１または２に
   記載したトンネル壁面の切削装置。
4. 【請求項４】 前記搬送手段がコンベヤであってその前
   端部が上面開放の収集ボックスの内部に突出しており、
   前記掻寄手段が後上方へ傾斜した誘導面およびその上面
   に沿って回転駆動させられる少なくとも一個の羽根車を
   具えたものであって、前記誘導面が前記収集ボックスの
   開放面側方に延在している請求項１，２または３に記載
   したトンネル壁面の切削装置。
5. 【請求項５】 前記掻寄手段が前記誘導面を頂壁とする
   密閉構造のケーシングに前記羽根車を回転させる駆動機
   構を内蔵したものである請求項４に記載したトンネル壁
   面の切削装置。
6. 【請求項６】 前記収集ボックスおよびケーシングは前
   端縁が前記機体の中心部で最前方に位置しそれより後方
   へ向かいながら側方へ延び、且つこれらの底壁の少なく
   とも前端部がトンネル床面に沿った形状とされている請
   求項３，４または５に記載したトンネル壁面の切削装
   置。
7. 【請求項７】 前記羽根車は切削屑を前記誘導面の前端
   側の低い部位で前記収集ボックスの開放面に向かって寄
   せ集めるように回転させられるものとされている請求項
   ４，５または６に記載したトンネル壁面の切削装置。
8. 【請求項８】 前記羽根車は前記誘導面の上面に複数個
   設置されており、前記複数個の羽根車は外側方に位置す
   るものよりも内側方に位置するものが前方の低い位置に
   ずらして設置されている請求項４，５，６または７に記
   載したトンネル壁面の切削装置。