JP2004270170A - 角穴掘削工法及び支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルの施工現場での作業が容易な角穴掘削工法及び支持装置を提供する。
【解決手段】地山を掘進する角穴掘削機１０またはこの角穴掘削機１０に続いて地山に挿入される覆工エレメントを支持する支持装置１において、角穴掘削機１０または覆工エレメントを支持するエレメント受け台５３と、エレメント受け台５３を発進軸（Ｘ軸）まわりに回動可能に支持するローリング支持機構５５とを備え、エレメント受け台５３を回動させることによって角穴掘削機１０または覆工エレメントの支持角度をローリング方向について変更する構成とした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトンネルの施工現場等で掘削機及び覆工エレメント等を支持する支持装置を用いた角穴掘削工法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道や道路の下方に立体交差するトンネルを構築する工法の１つとして、長尺の角形管からなる多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法が知られている。
【０００３】
このトンネル構築工法は、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、牽引機１１０により掘削機１１１をワイヤロープ１１５を介して牽引し、線路１０１の下の路盤１０２に覆工エレメント１１２を挿入（貫入）する状態を示している。覆工エレメント１１２の内部には、掘削土を排出するための排土ホース１１３や角穴掘削機１１１を駆動するための油圧ホースなどの配管、配線類１１４が設けられている（特許文献１、参照）。
【０００４】
上記のトンネル構築工法では、地山を掘進する角穴掘削機に続いて地山に挿入される覆工エレメントを支持する支持装置が用いられる。従来の支持装置は、掘進方向に応じて発進角度等を調整できるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４７５７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
断面円形のトンネルや断面馬蹄形のトンネルを施工する場合に、支持装置上にて角穴掘削機及び覆工エレメントの支持角度を発進軸まわりのローリング方向について変更する必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来の支持装置はローリング方向の支持角度を変更することができないため、支持装置上にて角穴掘削機及び覆工エレメントを支持する据え付け台を複数用意し、支持角度が変わる毎に据え付け台を交換する作業を行う必要があり、この交換作業に手間がかかるばかりか、危険を伴うという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トンネルの施工現場での作業が容易な角穴掘削工法及び支持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】
第１の発明は、地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントを支持する角穴掘削工法に適用する。
【００１０】
角穴掘削機または覆工エレメントを支持するエレメント受け台と、エレメント受け台を発進軸まわりに回動可能に支持するローリング支持機構とを用い、エレメント受け台を回動させることにより角穴掘削機または覆工エレメントの支持角度を発進軸まわりのローリング方向について変更する。
【００１１】
第２の発明は、地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントを支持する支持装置に適用する。
【００１２】
角穴掘削機または覆工エレメントを支持するエレメント受け台と、エレメント受け台を発進軸まわりに回動可能に支持するローリング支持機構とを備え、エレメント受け台を回動させることにより角穴掘削機または覆工エレメントの支持角度をローリング方向について変更する構成とした。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、エレメント受け台は発進軸を中心として半円弧状に延びる回動フレームを備えるものとした。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、回動フレームを複数の円弧状部材に分割し、この円弧状部材を着脱可能に連結するフレーム連結部を備え、円弧状部材どうしの連結位置を替えられる構成とした。
【００１５】
第５の発明は、第３の発明において、回動フレームに角穴掘削機または覆工エレメントを支持するエレメント受け部材を着脱可能に連結し、回動フレームに対するこのエレメント受け部材の連結位置を替えられる構成とした。
【００１６】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明において、エレメント受け台をローリング支持機構を介して回動させることにより角穴掘削機または覆工エレメントをローリング方向に傾斜させ、ローリング方向の支持角度を容易にかつ精度良く変更することができ、従来のように支持装置上にて据え付け台を交換する作業が不要になり、トンネルの施工現場での作業が安全かつ容易に行える。
【００１７】
第３の発明において、回動フレームを半円弧状に形成することにより、エレメント受け台の上部を開放することが可能となり、クレーン等を介して吊り下げられる角穴掘削機または覆工エレメントをエレメント受け台に載せる搬入作業を容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明において、円弧状部材どうしの連結位置を替えることにより、エレメント受け台が回動する角度範囲を拡大できる。
【００１９】
第５の発明において、回動フレームに対するこのエレメント受け部材の連結位置を替えることにより、回動フレームを複数の円弧状部材に分割する必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図３に示す支持装置１は多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法（図１０、参照）に用いられるもので、牽引機によって牽引されながら地山を掘進する角穴掘削機１０と、角穴掘削機１０に続いて地山に挿入される覆工エレメントを後述するように支持する。
【００２２】
支持装置１は、角穴掘削機１０及び断面台形の覆工エレメントを支持するエレメント受け台５３を備え、断面円形のトンネルや断面馬蹄形のトンネルに対応してエレメント受け台５３の位置及び姿勢を調節する機能を持っている。
【００２３】
図６に示すように、断面円形のトンネルを施工する場合、支持装置１が作業ステージ９０上に設置される。この作業ステージ９０及び各支持装置１の作動によって、角穴掘削機１０の位置がトンネルに沿った円周上で変更されるとともに、角穴掘削機１０の姿勢がトンネルの径方向に沿うように変更される。
【００２４】
以下、支持装置１の構成について説明する。ここで、互いに直交するＸ、Ｙの２軸を設定し、このＸ軸が角穴掘削機１０の掘進方向に延び、Ｙ軸が略水平横方向に延びるものとして説明する。
【００２５】
支持装置１は、基台２１に対して垂直方向に移動する昇降台２２と、この昇降台２２に対してＹ軸方向に移動する横スライドテーブル７０と、この横スライドテーブル７０に対してＸ軸方向に移動する前後スライドテーブル５１と、この前後スライドテーブル５１上でエレメント受け台５３をＸ軸まわり（発進軸まわり）に回動可能に支持するローリング支持機構５５とを備える。
【００２６】
支持装置１の基台２１はスライドコロ９１を備え、このスライドコロ９１が作業ステージ９０上に設置されたガイドレール２上に転接することにより、Ｙ軸方向に移動するようになっている。基台２１はレバーロック３及びストッパ−ブロック９２等を介して任意の位置に固定される。
【００２７】
昇降台２２は基台２１にシザースリンク機構（リフタ）３１を介して昇降可能に支持される。シザースリンク機構３１は２本のリフトジャッキ（油圧シリンダ）２３に駆動されることによって拡縮し、昇降台２２を昇降させる。
【００２８】
各リフトジャッキ２３はそのシリンダ基端部が支軸２４を介して各リンク３３側に連結され、そのロッド先端部が支軸２５を介して各リンク３２側に連結される。各リフトジャッキ２３が油圧ユニットから供給される加圧作動油によって伸張作動することにより、各リンク３２，３３が立ち上がって昇降台２２が上昇する一方、各リフトジャッキ２３が収縮作動することにより、各リンク３２，３３が傾倒して昇降台２２が下降する。
【００２９】
シザースリンク機構３１は互いに交差する２対のリンク３２，３３と、各リンク３２，３３の交差部を回動可能に連結する支軸３４と、各リンク３２，３３の一端を基台２１と昇降台２２に回動可能に連結する支軸３５，３６と、各リンク３２，３３の他端を昇降台２２と基台２１に転接させる各ローラ３７，３８とを備える。各リフトジャッキ２３を伸縮作動させると、各リンク３２，３３の交差角度が変わって拡縮し、昇降台２２を基台２１に対して平行移動させる。
【００３０】
支持装置１は、シザースリンク機構３１に対する昇降台２２の傾斜角度を変えるナックル機構４０を備える。このナックル機構４０は、各リンク３２に支軸４３を介して揺動可能に連結される対のナックル４１と、各ナックル４１を揺動させるピッチングジャッキ（油圧シリンダ）４２とを備え、各ナックル４１の揺動先端部に各ローラ３７の回転軸４４が連結される。
【００３１】
各ピッチングジャッキ４２はそのシリンダ基端部が支軸４５を介して各リンク３２側に連結され、そのロッド先端部が支軸４６を介して各ナックル４１側に連結される。各ピッチングジャッキ４２が油圧ユニットから供給される加圧作動油によって伸張作動することにより、各ナックル４１が立ち上り、各ローラ３７の回転軸４４を上昇させて昇降台２２が水平になる。一方、各ピッチングジャッキ４２が収縮作動することにより、各ナックル４１が傾倒し、各ローラ３７の回転軸４４を下降させて昇降台２２が傾斜する。
【００３２】
支持装置１は、ナックル４１が各リンク３２と各ローラ３７の間に設けられる構造のため、エレメント受け台５３の傾斜角度を変えるのにエレメント受け台５３の一端を昇降する傾斜ジャッキ機構等を昇降台２２上に設ける必要がなく、その全高を抑えられるとともに、重量の増大が抑えられ、トンネルの施工現場での取り扱いが容易になる。
【００３３】
横スライドテーブル７０は、昇降台２２に対してガイドレール７１を介してＹ軸方向に移動可能に支持され、対の横方向スライドジャッキ（油圧シリンダ）７２によって駆動される。
【００３４】
前後スライドテーブル５１は、この横スライドテーブル７０に対してガイドレール７３を介してＸ軸方向に移動可能に支持され、軸方向スライドジャッキ（油圧シリンダ）７４によって駆動される。
【００３５】
エレメント受け台５３は、Ｘ軸を中心として半円弧状に延びる４対の回動フレーム５７と、各回動フレーム５７を結ぶビーム５８と、断面台形の角穴掘削機１０または覆工エレメントの側部を支持するエレメント受け部材５９，６０とを有する。回動フレーム５７を半円弧状に形成することにより、エレメント受け台５３の上部を開放することが可能となり、図示しないクレーン等を介して吊り下げられる角穴掘削機１０または覆工エレメントをエレメント受け台５３上に載せる搬入作業を容易に行うことができる。
【００３６】
本実施の形態では、各回動フレーム５７は、２つの円弧状部材５７ａ，５７ｂに分割され、この円弧状部材５７ａ，５７ｂを着脱可能に連結するフレーム連結部７６を備える。一方の円弧状部材５７ａに角穴掘削機１０または覆工エレメントの側部を支持するエレメント受け部材５９が設けられ、他方の円弧状部材５７ｂに角穴掘削機１０または覆工エレメントの側部を支持するエレメント受け部材６０が設けられる。図１において、円弧状部材５７ａ，５７ｂはそれぞれ対称的に形成される。
【００３７】
この場合、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、角穴掘削機１０または覆工エレメントの姿勢が１／４回転程度を超えて変わると、図中矢印で示すように円弧状部材５７ａをエレメント受け部材５９とともに付け替える。実際には、回動フレーム５７のローリング方向に応じて円弧状部材５７ａ，５７ｂを選択的に付け替えることになる。
【００３８】
なお、他の実施の形態として、図５に示すように、エレメント受け台５３は、回動フレーム５７に対してエレメント受け部材５９，６０を着脱可能に連結しても良い。
【００３９】
この場合、図５の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、角穴掘削機１０または覆工エレメントの姿勢が１／４回転程度を超えて変わると、図中矢印で示すように回動フレーム５７に対してエレメント受け部材５９，６０をそれぞれ付け替える。これにより、回動フレーム５７を２つの円弧状部材に分割する必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
【００４０】
ローリング支持機構５５は、Ｘ軸を中心として円弧状に延びる複数のガイドリング６１を備え、各ガイドリング６１に回動フレーム５７に転接する複数のローラ６２が連結される。エレメント受け台５３は各ローラ６２を介してローリング方向に回動可能に支持される。
【００４１】
図１に示すように、エレメント受け台５３をローリング方向に回転駆動する対の減速機付き油圧モータ５６を前後に備える。各油圧モータ５６の回転は図示しないピニオンに噛み合うラックを介して回動フレーム５７に伝えられる。各油圧モータ５６は互いに同期して回転作動する構成となっている。
【００４２】
以上のように構成されて、支持装置１は地山に挿入される覆工エレメントの施工位置に応じて角穴掘削機１０または覆工エレメントを任意の位置及び姿勢に保持する。
【００４３】
支持装置１はナックル４１を揺動させて各ローラ３７の回転軸４４を昇降させることにより昇降台２２をピッチング方向に傾斜させ、エレメント受け台５３を任意のピッチング角度に保持する。
【００４４】
支持装置１は、エレメント受け台５３をローリング支持機構５５を介して回動させることによりローリング方向に傾斜させ、エレメント受け台５３を任意のローリング角度に保持する。
【００４５】
図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は昇降台２２を最上昇させた位置でエレメント受け台５３を回動させる様子を示し、または（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）は昇降台２２を最下降させた位置でエレメント受け台５３を回動させる様子を示す。
【００４６】
図７の（ａ），（ｅ）において、半円弧状のエレメント受け台５３はその上部が開放されており、図示しないクレーン等を介して吊り下げられる角穴掘削機１０または覆工エレメントをエレメント受け台５３上に載せる搬入作業を容易に行うことができる。
【００４７】
図７の（ｂ），（ｆ）において、エレメント受け台５３を矢印方向に９０°だけ回動させることにより、図７の（ｄ），（ｈ）に示すように、エレメント受け台５３に載せられた角穴掘削機１０の姿勢が９０°だけ変化する。この回動範囲内で、図７の（ｃ），（ｇ）に示すように、エレメント受け台５３の回動を任意の位置で止められ、エレメント受け台５３に載せられた角穴掘削機１０の姿勢を調節できる。
【００４８】
こうしてローリング方向の支持角度を容易にかつ精度良く変更することができ、従来のように支持装置上にて据え付け台を交換する作業が不要になり、トンネルの施工現場での作業が安全かつ容易に行える。
【００４９】
また、図６に示すように、断面円形のトンネルを施工する場合、掘進位置がＮｏ１３より下方に移ると、シザースリンク機構（リフタ）３１が撤去され、支持装置１の位置を下げるようにしている。そして、２台の支持装置１をそれぞれ作動させて２カ所で同時に掘進作業が行われることにより、工期の短縮化がはかれる。
【００５０】
次に図８の（ａ），（ｂ）及び図９の（ａ），（ｂ）に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５１】
昇降台２２は４本のアウトリガ９５を介して昇降可能に支持される。各アウトリガ９５はリフトジャッキ（油圧シリンダ）９６に駆動されることによって拡縮し、昇降台２２を昇降させる。前後のアウトリガ９５の間には手動で伸縮作動するセットジャッキ９４が設けられる。
【００５２】
昇降台２２の後部には元押しブロック９９が設けられ、この元押しブロック９９によって角穴掘削機１０及び断面台形の覆工エレメントを地山に押し込むようになっている。元押しブロック９９は昇降台２２上に元押しフレーム９８を介して発進軸方向について移動可能に支持され、複数の元押しジャッキ９７によって駆動される。図において、８１は昇降台２２上に展開可能に設けられる左右の足場である。
【００５３】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す支持装置の正面図。
【図２】同じく支持装置の側面図。
【図３】同じく支持装置の平面図。
【図４】同じくエレメント受け台の動作を示す説明図。
【図５】同じくエレメント受け台の動作を示す説明図。
【図６】同じくトンネル施工手順を示す説明図。
【図７】同じく支持装置の動作を示す説明図。
【図８】他の実施の形態を示す支持装置の正面図及び背面図。
【図９】同じく支持装置の平面図及び側面図。
【図１０】従来の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法を示す横断面図。
【符号の説明】
１ 支持装置
１０ 角穴掘削機
２１ 基台
２２ 昇降台
２３ リフトジャッキ
３１ シザースリンク機構
４０ ナックル機構
４１ ナックル
４２ ピッチングジャッキ
５３ エレメント受け台
５５ ローリング支持機構
５９，６０ エレメント受け部材
５７ 回動フレーム
７６ フレーム連結部

Claims (5)

1. 地山を掘進する角穴掘削機または地山に挿入される覆工エレメントを支持する角穴掘削工法において、
   角穴掘削機または覆工エレメントを支持するエレメント受け台と、エレメント受け台を発進軸まわりに回動可能に支持するローリング支持機構とを用い、エレメント受け台を回動させることによって角穴掘削機または覆工エレメントの支持角度をローリング方向について変更することを特徴とする角穴掘削工法。
2. 地山を掘進する角穴掘削機または地山に挿入される覆工エレメントを支持する支持装置において、
   角穴掘削機または覆工エレメントを支持するエレメント受け台と、エレメント受け台を発進軸まわりに回動可能に支持するローリング支持機構とを備え、エレメント受け台を回動させることによって角穴掘削機または覆工エレメントの支持角度をローリング方向について変更する構成としたことを特徴とする支持装置。
3. 前記エレメント受け台は発進軸を中心として半円弧状に延びる回動フレームを備えたことを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
4. 前記回動フレームを複数の円弧状部材に分割し、この円弧状部材を着脱可能に連結するフレーム連結部を備え、円弧状部材どうしの連結位置を替えられる構成としたことを特徴とする請求項３に記載の支持装置。
5. 前記回動フレームに前記角穴掘削機または前記覆工エレメントを支持するエレメント受け部材を着脱可能に連結し、回動フレームに対するこのエレメント受け部材の連結位置を替えられる構成としたことを特徴とする請求項３に記載の支持装置。

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