JP2002285800A - トンネル掘削における工事用の軌条と幅広台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 シールド工法やＴ.Ｂ.Ｍ工法による従来
のトンネル掘削における工事用軌条の問題点に鑑み、仮
に小径のトンネルであっても一種類の軌条で、マシンに
牽引される後続台車，資材等を切羽側へ搬入し、またそ
こから搬出する運搬台車，二次覆工用資材の運搬をする
台車のいずれであっても、同一の軌条でそれらの走行を
案内することができるトンネル工事用の軌条と、軌条が
狭軌であっても十分な積載面を有する幅広台車を提供す
ること。 【解決手段】 掘削したトンネル内に設置された一次覆
工用セグメントＳにおける略中心底部の縦リブL1，L2の
上に、走行面Sfを略水平に保持し、かつ、レール部材Ｒ
の下部にスペーサ部材３を設けたレール部材Ｒの２本を
直接取付けることにより、トンネル工事用の複数種の幅
広台車６の共用軌条に形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールド工法やＴ.
Ｂ.Ｍ工法によるトンネル掘削工事、特に比較的小径の
トンネルに適用して有用な軌条と台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法やＴ.Ｂ.Ｍ工法によるトン
ネル掘削工事では、掘削用機械であるシールドマシンや
トンネルボーリングマシン（以下、単にマシンという）
を動かすための油圧ユニット，トランス，運転装置を始
めとして、掘削に伴う様々な機械や装置を、マシンの掘
削進行に合わせて当該マシンに追従させる必要がある。

【０００３】このため従来技術では、夫々の機械や装置
を載せる台車を作製し、上記マシンの進行に合せて覆工
されて行くセグメントや支保工（以下、本明細書ではこ
れらを「セグメント」という）に枕木を仮設し、この上
に前記台車専用の軌条を設置することにより、当該台車
を軌条上で前記マシンに牽引させていた。この台車は上
記マシンに後続するため「後続台車」と称されている。

【０００４】一方、上記マシンによる掘削によって排出
される土砂を収容して搬送するいわゆるズリ鉱車、覆工
されるセグメントの搬入やその他必要な資材や機材の搬
入或は搬出に使われる運搬台車を走行させるため、従来
は上記の後続台車用の軌条とは異なる別の軌条を設けて
いる。

【０００５】即ち、従来工法では、セグメントで形成さ
れた坑内に配置した同じ枕木の上に、或は、別々の枕木
の上に二種類の軌条を設けていたのであるが、このよう
に多重に軌条を敷設することは開口断面が大きなトンネ
ル工事では殆んど問題ないものの、小径断面のトンネル
工事では様々な問題が顕在化する。

【０００６】他方、上記のシールド工法のトンネル工事
においては、一次覆工の後に二次覆工としてパイプを据
付ける施工形態が採られることがあり、二次覆工に使用
するパイプの外径が、一次覆工内面と最小限のクリアラ
ンスしか形成されないパイプが使用されることがある。
この場合、一次覆工のためにセグメント内に架設された
軌条は、枕木の位置が高目であるため、一次覆工内面と
最小クリアランスしか持てない二次覆工用パイプは、前
記の一次覆工用の軌条を利用してトンネル内に搬入する
ことが出来ず、従って、一次覆工用に設置した枕木，軌
条を撤去した上で、二次覆工のために一次覆工面の底近
くに、新たに枕木を配置して二次覆工専用の軌条が低位
になるように設けている。

【０００７】しかし乍ら、一つのトンネル工事において
三種類もの軌条を設置することはそれだけでも合理性に
欠けるところ、上記のような二次覆工専用の軌条を設置
するためには、一次覆工用軌条や枕木の撤去を不可欠と
するという、多大な労力，作業時間を要する作業を実行
しなければならない問題がある。しかも、トンネルの開
口断面が比較的小径であると、この問題はトンネル工事
の度に発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
シールド工法やＴ.Ｂ.Ｍ工法による従来のトンネル掘削
における工事用軌条の問題点に鑑み、仮に小径のトンネ
ルであっても一種類の軌条で、マシンに牽引される後続
台車，資材等を切羽側へ搬入し、またそこから搬出する
運搬台車，二次覆工用資材の運搬をする台車のいずれで
あっても、同一の軌条でそれらの走行を案内することが
できるトンネル工事用の軌条と、軌条が狭軌であっても
十分な積載面を有する幅広台車を提供することを、その
課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を軌条の面から
解決することを目的としてなされた本発明軌条の構成
は、掘削したトンネル内に設置された一次覆工用セグメ
ントにおける略中心底部の縦リブの上に、走行面を略水
平に保持し、かつ、レール部材の下部にスペーサ部材を
設けたレール部材の２本を直接取付けることにより、ト
ンネル工事用の複数種の幅広台車の共用軌条に形成した
ことを特徴とするものである。

【００１０】本発明軌条は、より具体的には、軌条は、
下面が膨出した断面略ロ字状のレール部材、又は、左右
の脚の高さが異なる断面逆Ｕ字状のレール部材と、この
レール部材の下面に溶接され、かつ、その下面がセグメ
ントの縦リブの上面に配置されたとき、前記レール部材
の上面がほぼ水平になるように形成したものと用いる。
なお、レール部材の断面内には、適宜ピッチで補強リブ
を設けることが望ましい。

【００１１】また、上記課題を台車の面から解決するこ
とを目的としてなされた本発明幅広台車の構成は、下面
側に前記軌条上を転動する車輪を有する台車であって、
当該台車における荷物の載せ台を、その台の左右両端部
が前記セグメントの内側面に接近する幅広に形成すると
共に、当該載せ台の一端部又は両端部にセグメントの内
側面に案内支持される滑動部材を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１２】本発明では、上記幅広台車の構成におい
て、滑動部材をソリ状に形成し、このソリ状部材に対面
するセグメントの内面に前記ソリ状部材が支持されるロ
ーラ部材を設けることがある。また、幅広な後続台車の
上面側には、セグメント内に収まるフレームを立設しこ
のフレームにホイスト等の扛重装置を設けた構成とする
こともある。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て、図を参照しつつ説明する。図１は、Ｔ.Ｂ.Ｍ工法に
より掘削してセグメントを配置したトンネルにおいて、
そのセグメントの縦リブに直接取付けた本発明軌条の上
に置かれた後続台車を例示した断面図、図２は図１のト
ンネルにおいて、後続台車の後方に配置される運搬台車
の動力車をトンネルの中継ポンプ部において示した断面
図、図３は同じく運搬台車の動力車を待避所部において
示した断面図、図４は図１〜図３に使用された本発明軌
条の要部を示す平面図、図５は図４の軌条のＡ−Ａ断面
図、図６は図４のＢ−Ｂ断面図、図７は図６の軌条の代
替例の断面図、図８は従来のトンネル工事における軌条
と後続台車の例を模式的に示す断面図、図９は図８の一
次覆工トンネルに二次覆工用パイプを搬入する例の模式
的断面図である。

【００１４】図８，図９において、シールド工法等によ
り掘削してセグメントＳを設置した工事中のトンネルで
は、図８に例示するように、セグメントＳの底Sbから十
分な上下空間を保った高さの位置に、仮設の枕木Ｐを適
宜の間隔を保って配置し、この枕木Ｐに後続台車FC用の
２本の軌条R1と運搬台車CC用の２本の軌条R2を設けてい
た。図８において、Ｄは後続台車FCに支持させた換気用
の風管、Ｖはズリなどの搬送コンベア、Ｍは原動機，バ
ッテリ等の機器類で、いずれも後続台車FCに搭載されて
いる。運搬台車CCには、工事で使用する資材，機材Ｔが
積載されている。

【００１５】しかし乍ら、図８に示すような軌条R1，R2
の配設形態、並びに、前記軌条R1，R2に案内される台車
FC，CCの形態を採る従来工法では、一次覆工のあとパイ
プによる二次覆工を施工する場合、図９に例示するよう
に、二次覆工用パイプSpの外径がセグメントＳの内径と
小さなクリアランスmcしかないような場合、前記軌条R
1，R2が邪魔になるため、これらの軌条R1，R2と枕木Ｐ
を撤去した上で、前記パイプSpの専用運搬台車PCを走行
させる専用の軌条R3を新たに敷設しなければならないと
う煩しさがあったことは、先に述べた通りである。

【００１６】そこで本発明では、上記のような三種類も
の軌条R1〜R3を敷設したり撤去したりする必要がない単
線の共用軌条と、この軌条用の台車とを鋭意開発して当
業界に提案しようとするものである。この点について図
１〜図７を参照しつつ以下に詳述する。

【００１７】図１〜図３において、ＳはＴ.Ｂ.Ｍ工法に
より掘削したトンネルに配置されたセグメントで、図
８，図９の従来工法におけるセグメントと同じものであ
る。本発明では、このセグメントＳにおける略中心の底
部に位置した２本の縦リブL1，L2に、図４，図７に例示
した本発明軌条をいわば直付けタイプで設けたものであ
る。即ち、本発明軌条は、図４〜図７に例示したよう
に、ゲージバー１と、矩形の板状をなす枕木を兼ねるス
ペーサ部材２とを等ピッチで並べ、その上に左右の脚長
が異なる断面逆Ｕ字状のレールＲを配置したもの２条
を、前記ゲージバー１とスペーサ部材２の裏面において
前記セグメントＳにおける底部の縦リブL1，L2の上面に
取付けることにより、走行面（上面）Rfが水平な本発明
軌条の一例を構成した。つまり、本発明軌条は前記セグ
メントＳの底部にあるセグメントの縦リブL1，L2に、架
設タイプの枕木を設けることなく直接取付けているので
ある。上記例でスペーサ部材２を用いるのは、各セグメ
ントＳの接続用フランジの継手部Ｆの上面と縦リブL1，
L2の上面の間に、スペーサ部材２の厚さ分のギャップが
あるので、スペーサ部材２はこのギャップを埋める作用
もある。

【００１８】次に、図４〜図７により本発明軌条の具体
的構成についてより詳しく説明する。図４において、各
セグメントＳは長さ方向両端に設けられたフランジ状の
継手部Ｆにおいて接続され、これにより各セグメントＳ
における底部の各縦リブL1，L2も同じ位相上に連続す
る。本発明軌条は、接続された各セグメントＳにおける
２本の縦リブL1，L2の上面に配置されるが、前記継手部
Ｆの上面と縦リブL1，L2の上面には高低差（ギャップ）
があるため、このギャップを埋める意味でも枕木として
作用するスペーサ部材２を必要とし、またレールは所定
の長さの単位、具体的には、１個のセグメントＳにおい
て少なくとも１箇所をボルト止めにより当該セグメント
Ｓに固定する必要があるため、ゲージバー１をレールの
単位長さごと配置し、このゲージバー１を、図５に示す
ように、縦リブL1，L2の上面に設けたボルト４を立設し
た枕木状の取付部材３の当該ボルト４にナット５により
固定するようにしている。ゲージバー１が設けられない
レール部分は、図６に示すように、レールＲの下部に設
けたスペーサ部材２が等ピッチで縦リブL1，L2の上面に
載置された状態になる。

【００１９】本発明軌条では、図５，図６に示した断面
のレールＲに代えて、図７に例示した略ロ字状断面のレ
ールR′を使用することもある。このレールR′は、下面
がカマボコ状に膨出した断面を持ち、スペーサ部材２に
対する角度を調整して当該スペーサ部材２に溶接できる
ようにしている。これは、セグメントＳの内径の違いに
よって縦リブL1，L2の上面の傾斜角が異なることがある
ので、図５，図６に示したスペーサ部材２に対する取付
角が固定されたレールＲでは、そのレールＲの走行面Rf
が水平にならないことがあるのを回避するためである。

【００２０】本発明軌条は上記の通り、セグメントＳに
おける底部の縦リブL1，L2の上にいわば直付けによりレ
ールＲ（又はR′）を取付ける構造であるから、本発明
軌条に載せる台車を、その有効高さが、架設タイプの枕
木を設けない分、背が高い台車の走行を可能にする。な
お、図１〜図３に示した例では、セグメントはその内径
が2800〜3000mm程度、２本のレールＲ，Ｒの巾が約600m
m前後、レールＲは天巾，高さとも約40〜50mm程度であ
るが、本発明はこれらの数値に限定されるものではな
い。

【００２１】本発明では、上述した構成によりセグメン
トＳに取付けられる単線仕様の２条のレールＲ，Ｒを、
後続台車，運搬台車，二次覆工用パイプの運搬台車のす
べてに共用するので、以下にこの点について述べる。

【００２２】本発明における後続台車は、図１に例示し
たように、セグメントＳの底部においてその縦リブL1，
L2にいわば直付けした形態の幅員が狭目の２本のレール
Ｒ，Ｒに載る軸間距離を有した左右の車輪７，７を底面
側に設けた幅広台車６により形成される。この幅広台車
６は、その荷物の載せ台6aとなるフレームの幅員を、セ
グメントＳの左，右内壁に至近した幅広に形成すると共
に、この載せ台6aの左，右両端の下面側を、セグメント
Ｓの壁面の傾斜に則った傾斜面6b，6bに面取り形成し、
かつ、図１の例では右側の面5bに滑動部材としてバー部
材によるソリ6cを取付けている。なお、内面に凹凸がな
い平坦なセグメントでは、ソリ6cに代えて車輪等のころ
がり部材を設け、ローラ８を設けない構成とすることが
できる。

【００２３】一方、前記台車６における左右のソリ6cに
対向するセグメントＳの内面には、前記ソリ6cを案内す
るコロ状のローラ８を設けている。

【００２４】上記の構成により、左右の車輪７，７の軸
間距離が小さいにも拘らず、大き目の左右幅を有する荷
物載せ台6aを持つ幅広の後続台車６を、安定に組立てら
れたセグメント内を走行させることが可能になるのであ
る。

【００２５】図１に示した後続台車６は、その載せ台6a
の上方に、梁材による、ここでは一例として略半円環状
のフレーム6dと支柱6eを設け、このフレーム6dと支柱6e
並びに載せ台6aを利用して、これから切羽に配置される
セグメントS′や支保工、或は、資材や機材を運搬する
ため、トロリータイプの電動チェーンブロックなどの扛
重装置CBを積載している。なお、前記後続台車６には、
図示しない運搬台車からこの後続台車６に上記セグメン
トS′のほか、他の資材，機材を取込むためのホイスト
を設けたり、或は、ズリ出し用のコンベア、通気用の風
管などを支持させる。

【００２６】図２は、図１のトンネルにおいて、セグメ
ントＳ内に設けた本発明軌条Ｒの上を走行する運搬台車
（この台車自体は図に表われず）を牽引する動力車PT
が、このトンネルにおける中継ポンプ部Rpに位置してい
る断面図である。図２に示されるように比較的小径のセ
グメントＳであっても、本発明軌条はその幅員が小さい
ので、中継ポンプ９を設置するためのポンプ台10をセグ
メントＳの低目の位置に余裕をもって配置できる利点が
ある。

【００２７】図３は、図２で述べた動力車PTが、このト
ンネルにおける坑内待避所SZに位置している断面図で、
この図の場合も図２の場合と同様に本発明軌条の幅員が
狭目であるから、セグメントＳの低い位置にこの待避所
SZの床（歩行面）Sfを位置付けた余裕ある空間の待避
所、つまり腰をかがめなくても歩行可能な待避所SZをセ
グメントＳによるトンネル内に形成できるのである。

【００２８】従来工法においては、種類が異なり、従っ
て、車輪の軸間距離も区々に形成されている台車走行の
ために工事用の軌条が２ライン、或は、３ライン不可欠
であり、また、各台車の積載部となる荷物載せ台の左右
幅を確保するため、セグメント内に枕木をセグメント底
面から持上った位置に架設タイプで設け、この枕木上に
レールを取付けていたため、その分、セグメント内での
高さ方向の作業空間が狭くなるきらいがあった。特に、
小径断面のセグメントを設置したトンネルでは、後続台
車が切羽の手前に常に位置するので、運搬台車が切羽に
近付くと、両台車の間が危険ゾーンになるという問題が
あった。また、従来工法であると、セグメントＳの天井
が低い場合には、人の作業姿勢や移動姿勢が中腰の不自
然なものとなって作業効率が低下するのみならず、腰痛
等を惹起するという問題もあった。更に、二次覆工用に
パイプを据付ける場合には、そのパイプを一次覆工トン
ネル内に搬入するために、一次覆工に使用した枕木や軌
条を撤去することが不可欠となり、その撤去後に二次覆
工用パイプの運搬台車用のレールを新たに敷設し直す必
要があって、作業環境，作業条件，作業手間のいずれを
とっても、多くの問題を抱えていた。本発明はこのよう
な従来工法における問題点を、上述したように悉く解決
するものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明では、上述したようにセグメント
の最も低位の位置に、幅員が狭目の単線軌条を当該セグ
メントの縦リブを利用した形態で敷設し、この単線の軌
条を各台車の共用軌条としたので、小径のセグメントを
使用したトンネルであっても、トンネル内空間を有効利
用することが可能になる。また、単線軌条であることに
より、各台車の車軸、車輪等の仕様、台車フレームの仕
様などが一元化したもので足りる利点が得られる。一
方、単線軌条であることにより、後続台車に搭載した設
備などとセグメント等を搬入する運搬台車とが、従来工
法の場合のように夫々の専用軌条（又は半共用軌条）に
よる複線軌条によって並列的に接近することがないた
め、この面に関する安全性が向上乃至は確保できるとい
う利点もある。また、単線用の台車であっても荷物の載
せ台を幅広に形成すると共に、それに転覆防止機能を持
たせたから、荷物，資材の積載量は公知の広軌用台車に
比べても殆んど遜色がない。従って、本発明によれば、
一次覆工から二次覆工まで本発明による単線軌条をセグ
メント内に設けておけば、軌条に関してはそれですべて
足りるので、夫々の台車用の専用軌条を一次覆工や二次
覆工のために、夫々に設置したり撤去する必要があると
いう煩しさが全面的に解消され、また、台車は狭軌用で
あっても積載部を幅広に形成でき、しかも転覆防止も図
られているので、本発明はシールド工法やＴ.Ｂ.Ｍ工法
のように一次覆工にセグメントを使用する、特に、比較
的小径のトンネル工事用の軌条、並びにこの軌条上を走
行させる、特に後続台車としてきわめて有用である。本
発明は、大口径のトンネル工事にも適用できること勿論
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ.Ｂ.Ｍ工法により掘削してセグメントを配置
したトンネルにおいて、そのセグメントの縦リブに直接
取付けた本発明軌条の上に置かれた後続台車を例示した
断面図。

【図２】図１のトンネルにおいて、後続台車の後方に配
置される運搬台車の動力車をトンネルの中継ポンプ部に
おいて示した断面図。

【図３】同じく運搬台車の動力車を待避所部において示
した断面図。

【図４】図１〜図３に使用された本発明軌条の要部を示
す平面図。

【図５】図４の軌条のＡ−Ａ断面図。

【図６】図４のＢ−Ｂ断面図。

【図７】図６の軌条の代替例の断面図。

【図８】従来のトンネル工事における軌条と後続台車の
例を模式的に示す断面図。

【図９】図８の一次覆工トンネルに二次覆工用パイプを
搬入する例の模式的断面図。

【符号の説明】

１ ゲージバー ２ 板状枕木 ３ スペーサ枕木 ４ ボルト ５ ナット ６ 後続台車 6a 荷物載せ台 6b 傾斜面 6c ソリ 6d フレーム 6e 支柱 ７ 車輪 ８ コロ状のローラ ９ 中継ポンプ 10 ポンプ台 Ｓ セグメント Ｒ レール PT 運搬台車を牽引する動力車 Rp 中継ホンプ部 Sz 坑内待避所 Sf 待避所の床（歩行面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 博幸 兵庫県神戸市磯辺通３丁目１番７号 株式 会社大林組神戸支店内 (72)発明者 向田 佳弘 兵庫県神戸市磯辺通３丁目１番７号 株式 会社大林組神戸支店内 (72)発明者 下田 敏雄 兵庫県三田市あかしあ台４丁目15−８ 株 式会社アイ・エル・シー内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 BB01 GA02 GA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削したトンネル内に設置された一次覆
   工用セグメントにおける略中心底部の縦リブの上に、走
   行面を略水平に保持し、かつ、レール部材の下部にスペ
   ーサ部材を設けたレール部材の２本を直接取付けること
   により、トンネル工事用の複数種の幅広台車の共用軌条
   に形成したことを特徴とするトンネル掘削における工事
   用の軌条。
2. 【請求項２】 軌条は、下面が膨出した断面略ロ字状の
   レール部材、又は、左右の脚の高さが異なる断面逆Ｕ字
   状のレール部材と、このレール部材の下面に溶接され、
   かつ、その下面がセグメントの縦リブの上面に配置され
   たとき、前記レール部材の上面がほぼ水平になるように
   形成した請求項１のトンネル掘削における工事用の軌
   条。
3. 【請求項３】 ２本のレール部材は、適宜の長さの単位
   でゲージバーを具備し、このゲージバーにおいてセグメ
   ントにボルト止めした請求項１又は２のトンネル掘削に
   おける工事用の軌条。
4. 【請求項４】 下面側に前記軌条上を転動する車輪を有
   する台車であって、当該台車における荷物の載せ台を、
   その台の左右両端部が前記セグメントの内側面に接近す
   る大きさに形成すると共に、当該載せ台の一端部又は両
   端部に、セグメントの内側面に案内支持される滑動部材
   を設けたことを特徴とするトンネル掘削における工事用
   の幅広台車。
5. 【請求項５】 滑動部材をソリ状に形成し、このソリ状
   部材に対面するセグメントの内面に前記ソリ状部材が支
   持されるローラ部材を設けた請求項４のトンネル掘削に
   おける工事用の幅広台車。
6. 【請求項６】 後続台車の上面には、セグメント内に収
   まるフレームを立設し該フレームにホイストなどの扛重
   装置を設けた請求項４又は５のトンネル掘削における工
   事用の幅広台車。