JP2005282070A - トンネル壁面の穴開け装置および穴開け作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】 トンネル壁面の穴開け作業を簡単かつ効率良く行うことのできる穴開け作業車を提案すること。
【解決手段】 穴開け作業車１は、走行車両２に搭載された穴開け装置３を有し、穴開け装置３は、コアビット１１が前後にスライド可能に取り付けられたガイドシェル１２と、このガイドシェル１２を直交軸線１２Ａ回りに上下に旋回可能かつ、平行時軸線１２Ｂ回りに旋回可能に支持している伸縮式ブーム１３と、伸縮式ブーム１３を上下および左右に旋回可能に支持しているブーム支持台１４とを備えている。ガイドシェル１２および伸縮式ブーム１３を移動して、コアビット１１をトンネル壁面３１における任意の場所に位置決めし、コアビット１１を回転駆動して穴を開けることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、鉄道や車道のトンネル壁面に効率良く充填剤注入用の穴などを開けることのできるトンネル壁面の穴開け装置および穴開け作業車に関するものである。

トンネルは、定期的にそのコンクリート壁面のひび割れ、剥離状態が検査され、必要に応じて補修作業が行われている。近年、トンネル内でのコンクリートの剥離落下が問題視されており、剥離落下を未然に防止するために、トンネル壁面からコンクリートコアを採取して、目視あるいは一軸圧縮試験などを行って補修の必要の有無などを判断している。

ここで、古くなったトンネルにおいては、その壁面の背面側に大きな空洞が出来ている場合がある。例えば、トンネル天井面の上側に大きな空洞が出来ていると、空洞内で落下した岩などがコンクリート壁面を突き破ってトンネル内に落下するおそれがあるので極めて危険である。そこで、トンネル補修においては、壁面自体の補修と共に、空洞にセメントやモルタルなどの充填剤を圧入充填して、当該空洞を埋めるための作業も必要である。

従来の空洞充填作業においては、図４に示すように、高所作業車１００に乗った作業員１０１が、コアビット１０２をトンネル１０３のコンクリート壁面１０４に固定し、コアビット１０３を回転駆動して、充填剤注入用の穴開け作業を行っている。そして、開けた穴に耐熱プラスチック製の注入管を挿入して、充填剤を壁面背面側の空洞に注入している。なお、コアビット１０２としては、例えば、株式会社コンセック製の「ダイヤモンドコアドリル」(商品名)が用いられる。

このように、従来においては、手作業により、トンネル壁面にコアビットを固定して穴を開けている。多数の穴を開ける場合には、コアビットの固定、穴開け、コアビットの取り外し、次の穴開け場所への移動を繰り返す必要がある。かかる作業は高所での作業であり、天井面に穴を開ける場合には上向きで作業を行う必要がある。したがって、極めて作業効率が悪く、１時間当り３〜４個の穴開け作業が限界であった。このため、例えば、高速道路のトンネル補修作業においては、片側車線を通行止めにしておく必要があるので、通行止めの時間を短くするために、多人数の作業員を動員して穴開け作業を行っているのが現状であり、費用が嵩むという問題があった。

一方、トンネル壁面の穴開け作業においては、壁面に開けた穴から多量の水がトンネル内に漏出するおそれがある。車道に多量の水が流れると通行止めなどの弊害を引き起こすので、穴から流れ出た水を適切に回収する必要がある。

また、穴開け作業においては、コアビットに水を吹き付けて冷却する必要がある。冷却水の消費量は一般に時間当り５０〜６０リットルである。したがって、作業場所に大量の冷却水を搬入しておく必要がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、トンネル壁面の穴開け作業を効率良く、しかも、少人数で行うことのできるトンネル壁面の穴開け装置および穴開け作業車を提案することにある。

また、本発明の課題は、開けた穴からトンネル内に流入する水を効率良く回収可能な穴開け装置および穴開け作業車を提案することにある。

さらに、本発明の課題は、コアビットの冷却のための多量の水を作業現場に搬入しておく必要のない穴開け装置および穴開け作業車を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のトンネル壁面の穴開け装置は、
油圧式のコアビットと、
前記コアビットを前後方向にスライド可能な状態で支持しているガイドシェルと、
前記ガイドシェルを、前記コアビットのスライド方向に直交する直交軸線の回り、および前記スライド方向に平行な平行軸線の回りに、それぞれ回転可能な状態で支持している伸縮式ブームと、
前記伸縮式ブームを、その元端を中心として上下および左右に旋回可能な状態で支持しているブーム支持台と、
前記コアビットの前後方向のスライド、前記ガイドシェルの前記直交軸線および前記平行軸線回りの回転、並びに、前記伸縮式ブームの伸縮および上下および左右の旋回を行わせるための油圧機構とを有していることを特徴としている。

ここで、開けた穴からトンネル内に流れ込む水を回収するための水回収機構を有していることが望ましい。水回収機構は、前記コアビットの外周および後端を覆う筒状の水回収パッドと、前記水回収パッドに回収された水を真空吸引して回収する水回収タンクとを備えた構成とすることができる。

また、前記コアビットを冷却するために、冷却用の発泡剤を供給するビット冷却機構を有していることが望ましい。

次に、トンネルに沿って多数の穴を効率良くあけるためには、上記構成の穴開け装置を走行車両に搭載した構成の穴開け作業車を用いることが望ましい。

本発明の穴開け装置および穴開け作業車においては、コアビットが、伸縮式ブームによって支持されているガイドシェルにスライド可能に取り付けられている。したがって、トンネル内の所定の場所において、伸縮式ブームおよびガイドシェルを旋回および回転させることにより、目標とする穴開け場所に対して簡単にコアビットを位置決めできる。また、位置決めされた後は、ガイドシェルに搭載されているコアビットを駆動することにより、トンネル壁面に穴を開けることができる。穴を形成した後は、伸縮式ブームおよびガイドシェルを操作して、次の穴開け場所にコアビットを位置決めして穴開け作業が継続される。よって、従来のように高所作業車に乗った作業員がコアビットを穴開け位置に固定して穴開けを行う場合に比べて、効率的に穴開け作業を行うことができ、必要な作業員数も少なくて済む。特に、穴開け作業車を用いれば、トンネルに沿って移動しながら順次に穴を開けることができるので、極めて効率良く穴開け作業を行うことができる。

また、開けた穴からトンネル内に流入する水は、ガイドシェル先端に取り付けた水回収パッドに回収され、そこから水回収タンクに真空吸引される。よって、水がトンネル内の道路などに流れ出てしまうことがない。

さらに、コアビットの冷却のために発泡剤を用いており、冷却のために水を用いる場合に比べて、その使用量が少なくて済むという利点がある。一般に、発泡剤の使用量は時間当り４〜５リットルでよいので、水を使用する場合に比べて十分の一で済む。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したトンネル壁面の穴開け作業車を説明する。

図１(ａ)および(ｂ)は本例の穴開け作業車の側面図および背面図である。穴開け作業車１は、トラックなどの走行車両２と、この荷台に搭載されている穴開け装置３とを備えている。走行車両２には、作業位置に当該走行車両を固定するための手動式ジャッキ２１が取り付けられている。

穴開け装置３は、油圧式コアビット１１、ガイドシェル１２、伸縮式ブーム１３およびブーム支持台１４を備えている。油圧式コアビット１１は、ガイドシェル１２に沿ってその軸線方向にスライド可能な油圧式スライダ１５に搭載されており、当該油圧式スライダ１５によって後側の退避位置と、前側の作業位置との間をスライド可能である。ガイドシェル１２は、伸縮式ブーム１３の先端部分に取り付けられており、一点鎖線１１Ａで示す油圧式コアビット１１のスライド方向に直交する直交軸線１２Ａを中心として油圧機構により上下方向に旋回可能であると共に、当該スライド方向に平行な平行軸線１２Ｂを中心として油圧式ロータリ機構によって旋回可能である。また、伸縮式ブーム１３は、その元端１３ａを中心として、油圧機構によって上下方向および左右方向に旋回可能となっている。油圧式コアビット１１、油圧式スライダ１５、ガイドシェル１２の旋回用の油圧機構、および伸縮式ブーム１３の油圧機構には、走行車両２に搭載されている油圧ユニット１６から油圧が供給されるようになっており、当該油圧ユニット１６にはオイルクーラ１７が付設されている。

図２(ａ)〜(ｃ)は、穴開け装置３におけるガイドシェル１２および伸縮式ブーム１３の移動範囲を示す説明図である。図２(ａ)に示すように、伸縮式ブーム１３はＬ１だけ伸長することができ、上下方向にブームリフト角θ１、例えば８０度の範囲で旋回可能である。また、図２(ｂ)に示すように、伸縮式ブーム１３は左右方向にブームスイング角θ２、例えば９０度の範囲でスイング可能である。さらに、ガイドシェル１２は図２(ａ)に示すように、直交軸線１２Ａを中心として水平姿勢と垂直姿勢の間を上下方向に旋回可能であり、また、図２(ｃ)に示すように、平行軸線１２Ｂ回りに、３６０度旋回可能となっている。これらガイドシェル１２および伸縮式ブーム１３の移動形態の組み合わせにより、コアビット１１を、ドーム型のトンネル壁面における任意の場所に位置決め可能となっている。

図３(ａ)および(ｂ)は、穴開け作業車１によるトンネル壁面の穴開け作業を示す説明図、およびコアビット１１のドリル本体の部分を拡大して示す概略斜視図である。図３(ａ)に示すように、穴開け作業車１をトンネル３０内に搬入して手動ジャッキ２１によって定まった位置に固定する。次に、ガイドシェル１２および伸縮式ブーム１３を移動して、ガイドシェル１２の先端を、トンネル壁面３１における穴開け位置３２に向ける。この状態で、退避位置にあるコアビット１１をガイドシェル１２に沿って前進させて、穴開け位置３２に対峙する状態に位置決めする。この後は、コアビット１１を回転駆動させて、穴開け位置３２に穴を開ける。

ここで、本例のコアビット１１は、前方に開口しているカップ状のドリル本体４１と、このドリル本体４１の後端面の中心に連結されている回転軸４２と、この回転軸を回転駆動するための油圧機構４３を備えている。図３(ｂ)に示すように、ドリル本体４１は、先端側の円環状端面が切削面とされている円環状のコアビット４１ａと、回転軸４２に連結固定されている連結円盤４１ｂと、コアビット４１ａおよび連結円盤４１ｂの間に位置している円筒状のコアカップリング４１ｃとから構成されている。コアカップリング４１ｃの長さを変更することにより、所定長さの穴を開けることが可能である。

また、本例では、コアビット１１の外周および後側部分を覆う状態にカップ状の水回収パッド４４が取り付けられている。この水回収パッド４４にはサクションホース４５が接続されている。サクションホース４５の他端は真空吸引式の水回収タンク４６に接続されている。したがって、穴開け作業中において、形成した穴からトンネル内に流れ出した水は、水回収パッド４４に受け入れられ、ここから、サクションホース４５を通って、水回収タンク４６に真空吸引されて回収される。

さらに、コアビット１１のドリル本体４１には冷却用の発泡剤が供給されるようになっている。本例では、発泡剤が、圧送ポンプ４７によって、発泡剤タンク４８から圧送ホース４９を介してドリル本体４１に吹き付けられ、この状態で穴開け作業が行われる。

このように構成した本例の穴開け作業車１を用いれば、トンネル３０の壁面３１における任意の場所に穴を開ける作業を簡単かつ効率良く行うことができる。また、開けた穴から流出する水は水回収パッド４４によって受け入れられ、ここから水回収タンク４６に真空吸引により回収される。よって、トンネル内の道路面上に水が流れ出すことを防止できる。さらに、コアビット１１の冷却のために発泡剤を用いているので、多量の水を用いる場合とは異なり、少量の発泡剤を用意するだけでよい。

本発明を適用した穴開け作業車の側面図および背面図である。 図１の穴開け作業車の動きを示す説明図である。 (ａ)および(ｂ)は、図１の穴開け作業車によるトンネル壁面の穴開け作業を示す説明図、およびコアビットのドリル本体の部分を拡大して示す概略斜視図である。 従来の穴開け作業を示す説明図である。

符号の説明

１ 穴開け作業車
２ 走行車両
２１ 手動式ジャッキ
３ 穴開け装置
１１ コアビット
１２ ガイドシェル
１３ 伸縮式ブーム
１４ ブーム支持台
３０ トンネル
３１ 壁面
４１ ドリル本体
４２ 回転軸
４３ 油圧機構
４４ 水回収パッド
４５ サクションホース
４６ 水回収タンク
４７ 圧送ポンプ
４８ 発泡剤タンク
４９ 圧送ホース

Claims (4)

1. 油圧式のコアビットと、
   前記コアビットを前後方向にスライド可能な状態で支持しているガイドシェルと、
   前記ガイドシェルを、前記コアビットのスライド方向に直交する直交軸線の回り、および前記スライド方向に平行な平行軸線の回りに、それぞれ回転可能な状態で支持している伸縮式ブームと、
   前記伸縮式ブームを、その元端を中心として上下および左右に旋回可能な状態で支持しているブーム支持台と、
   前記コアビットの前後方向のスライド、前記ガイドシェルの前記直交軸線および前記平行軸線回りの回転、並びに、前記伸縮式ブームの伸縮および上下および左右の旋回を行わせるための油圧機構とを有しているトンネル壁面の穴開け装置。
2. 請求項１において、
   前記コアビットによって穴開けが行われるトンネル壁面部分から漏れ出る水を回収するための水回収機構を有し、
   この水回収機構は、前記コアビットの外周および後端を覆う筒状の水回収パッドと、前記水回収パッドに回収された水を真空吸引して回収する水回収タンクとを備えているトンネル壁面の穴開け装置。
3. 請求項１または２において、
   前記コアビットに冷却用の発泡剤を供給するビット冷却機構を有しているトンネル壁面の穴開け装置。
4. 請求項１、２または３に記載の穴開け装置と、
   この穴開け装置が搭載されている走行車両とを有しているトンネル壁面の穴開け作業車。

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