JP2007277882A - 揚土システム - Google Patents

Abstract

【課題】揚土作業の効率を向上させるようにした。
【解決手段】揚土システム１は、地下部で掘削した土砂を一時的に溜める土砂ホッパー３２を配置した積込機構３０と、積込機構３０を使用して掘削した土砂を積み込んだ第一コンテナ２Ａを途中階の乗継部Ｔまで搬送させる第一搬送路２１と、第一搬送路２１から切り離されて配置され、第一搬送路２１を搬送した第一コンテナ２Ａから土砂を受け替えた第三コンテナ２Ｃを地上階１０まで搬送する第二搬送路２２とを備えている。第二搬送路２２は、第二開口部Ｒ２で昇降可能に配置されてなる昇降フレーム４０に装備されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築工事などで搬送路を移動するコンテナを用いて掘削土砂などを揚土するための揚土システムに関する。

従来、地下工事における土砂の水平搬送には、不整地運搬車、バックホウによるリレーや、ブルドーザーあるいはベルトコンベアなどが用いられている。一方、地下工事における揚土作業は、バックホウやクラムシェルなどの建設機械あるいは垂直ベルトコンベアなどの連続揚土装置を用いて行われている。また、建築工事では、工期の短縮を図るため、１階の床工事を最初に行い、その後、地下工事と地上工事を並行して行う逆打ち工法が採用されることがある。この逆打ち工法において地下工事で発生する掘削土砂など搬出する場合、地下工事と地上工事を並行して行う関係上、地上階の躯体、とくに上階の梁や床スラブによって建設機械の上方作業空間が制限されることになる。このような空頭制限下での作業や、障害物が多く狭隘箇所での作業となる場合は、建設機械による作業は大きな制約を受け、土砂の搬出作業能率は大きく低下する。このような状況に対して、作業性の向上や省力化を図るための揚土装置が、例えば特許文献１に提案されている。
特許文献１は、地下部分から地上の所定の高さまで垂直搬送路及び水平搬送路を有する搬送ガイドレールを設け、地下部分において掘削した土砂等をコンテナに積み込み、そのコンテナを搬送ガイドレールに沿わせて地下部から地上部まで移動させ、地上部においてコンテナ内の土砂をダンプトラックに積み込む揚土装置であり、土砂搬出の効率を向上させたものである。そして、コンテナから土砂を直接ダンプトラックに投下できることから、この揚土装置の他に付帯する設備を不要とした構成をなしている。
特開２００４−３３１３７３号公報

しかしながら、特許文献１は、揚土装置の搬送ガイドレールが地上の所定高さの位置に常に配置されていることになる。通常、建築工事における地上階では上述した揚土による土砂搬出作業のほかに資材搬入等の作業があり、その際に車両の通行が多くなることから、地上階に揚土装置が設置された状態では車両の通行に支障が生じ、工事の作業効率が低下するといった問題があった。
また、地下部分におけるコンテナへの土砂の積み込みは、搬送ガイドレールの搬送開始位置に空のコンテナを配置してそのコンテナにベルトコンベアをその都度設置する方法や、バックホウで直接コンテナに積み込む方法となり、積み込み作業中は揚土装置の搬送を停止させておく必要があった。そのため、コンテナへの土砂の積み込み作業と搬送作業を並行して行うことができず、搬送効率を低下させるといった問題があった。さらに、このような積み込み方法によるとコンテナの周囲あるいはベルトコンベアの周囲に土砂がこぼれ落ち、土砂の積み込み効率が低下する原因となっていた。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、揚土作業の効率を向上させるようにした揚土システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る揚土システムは、地下部で掘削された土砂を積み込んだ箱体を地下部から開口部を通過させて地上階まで搬送する揚土システムであって、地下部で掘削した土砂を一時的に溜める土砂ホッパーを配置した積込機構と、積込機構を使用して掘削した土砂を積み込んだ第一箱体を途中階の乗継部まで搬送させる第一搬送路と、第一搬送路から切り離されて配置され、第一搬送路を搬送した第一箱体から土砂を受け替えた第二箱体を地上階まで搬送する第二搬送路とを備え、第二搬送路は、開口部で昇降可能に配置されてなる昇降フレームに装備されていることを特徴としている。
本発明では、地下部で掘削した土砂を積み込んだ箱体を第一搬送路及び第二搬送路に沿わせて地上階に搬送させ、第二搬送路の終点部において例えば第二箱体から直接ダンプトラックに土砂を積み込み搬出することができる。そして、地上階に搬送ガイドレールが配置されている場合において、昇降フレームを下降させることで揚土装置全体を地下部に格納することができる。これにより、地上階に揚土装置が配置されない状態となることから、揚土作業以外の例えば資材搬入作業などが支障なく行うことができる。
また、積込機構、第一搬送路及び第二搬送路の夫々が切り離された構成であり、夫々による作業を並行して行える。例えば、第二搬送路でダンプトラックへの積み込み作業中に、第一搬送路では掘削土砂が積み込まれた第一箱体を第二搬送路へ向けて搬送することで、待ち時間など時間のロスを少なくすることができ、揚土作業の効率化を図ることができる。

また、本発明に係る揚土システムでは、積込機構は、土砂ホッパーの下方に設けられていて第一箱体に土砂を送り込むフィーダと、第一箱体を載置させて横移動させる第一コンベアとからなることが好ましい。
本発明では、第一コンベア上の第一箱体の配置状態に応じてフィーダを動かして土砂ホッパーの土砂を積み込むことができる。土砂ホッパーへの積み込み作業は、第一コンベアによる第一箱体の移動などに関係なく行えるため、掘削作業を中断することがなくなり、積み込み作業の効率化が図れる。

また、本発明に係る揚土システムでは、第一搬送路と第二搬送路との間の乗継部には、第二箱体を横移動させる第二コンベアが設けられていることが好ましい
本発明では、第二コンベア上の第一搬送路側に第二箱体を配置し、その第二箱体に第一搬送路を搬送してきた第一箱体の土砂を受け替え、第二コンベアを駆動させて第二箱体を第二搬送路側に横移動させることができる。

本発明の揚土システムによれば、第二搬送路が第一搬送路から切り離された構成であることから、格納時にレール部材の切り離し作業など手間のかかる作業が不要であり、格納作業を極めて簡単かつ短時間で行うことができ、作業位置と格納位置の盛り替え作業を容易に行うことができる。そのため、例えば昼間は地上階を使用して資材の搬入などを集中して実施でき、地上階における作業の少ない夜間の時間帯に地上階の作業位置に第二搬送路及び昇降フレームを配置して揚土作業を行うことができ、工事の作業効率を向上させることができる。
そして、本揚土システムでは、積込機構、第一搬送路および第二搬送路の夫々が切り離された構成であり、夫々による作業を並行して行えることから、待ち時間など時間のロスを少なくすることができ、揚土作業の効率化を図ることができる。
また、第一及び第二搬送路を介してコンテナを搬送するため、空頭制限下での作業や、障害物が多く狭隘箇所での作業となる場合においても、土砂の搬送作業を効率良く行うことができる。

以下、本発明の揚土システムの実施の形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による揚土システムの全体概要を示す図、図２は揚土システムの積込機構の全体を示す側面図、図３（ａ）〜（ｄ）は積込機構による第一コンベアの動作を示す工程図、図４は揚土システムを格納位置に配置させた状態を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態による揚土システム１は、上方作業空間に制限がある低空頭下をなす建築工事において、１階（地上階１０）を作業階としてその床スラブ１０ａおよび地下階に連続する開口部Ｒを使用して揚土するものである。本実施の形態では、地下部で掘削した掘削土砂を箱状のコンテナ２（箱体）に積み込んで地上階１０に揚土し、ダンプトラック３に積み替える構成をなしている。

ここで、本実施の形態における地下部は、地下１階を第一地下階１１とし、地下２階を第二地下階１２とし、地下３階の下方で掘削作業階を最下階１３とする。また、開口部Ｒは、第一地下階から最下階１３まで連続した第一開口部Ｒ１と、第一開口部Ｒ１から所定距離をもって離れた近傍に地上階１０から最下階１３まで連続した第二開口部Ｒ２とが設けられている。なお、地上階１０の第二開口部Ｒ２を形成する床スラブ１０ａには、その上面側に断面視階段状に形成された切欠部１０ｂが形成されている。

図１に示すように、本実施の形態の揚土システム１は、最下階１３から地上階１０まで中段部（第一地下階１１）の乗継部Ｔを中継してコンテナ２に積み込んだ土砂を搬送させる搬送機構２０と、最下階１３において第一及び第二コンテナ２Ａ，２Ｂ（第一箱体）に掘削した土砂を積み込むための積込機構３０とからなる。
ここで、コンテナ２は、自動或いは手動により底部の開閉扉２ａが開閉するようになっている。そのため、コンテナ２を逆さにひっくり返すことなく、コンテナ２の底部の開口からダンプトラック３に掘削土砂を積み替えることができる。

搬送機構２０は、第一開口部Ｒ１において最下階１３から第二地下階１２を通過して第一地下階１１まで連続して延設されている第一搬送路２１と、第二開口部Ｒ２において第一地下階１１から地上階１０まで連続して延設されている第二搬送路２２と、乗継部Ｔにおいて第一搬送路２１側と第二搬送路２２側とに配置されていてコンテナ２をその両者間で横方向に往き来させる第二コンベア２３とから概略構成されている。これら第一及び第二搬送路２１、２２は、Ｈ型鋼材などのレール部材を長手方向に複数接続させて形成されている。

第一搬送路２１は周囲躯体に固定状態に設けられ、第二搬送路２２は昇降可能に設けられている（詳しくは後述する）。そして、第一搬送路２１には第一コンテナ２Ａと第二コンテナ２Ｂとが専用で搬送され、第二搬送路２２には第三コンテナ２Ｃ（第二箱体）が専用で搬送される。
ここで、以下の説明では、搬送機構２０において、コンテナ２の搬送開始位置を「始点」とし、コンテナ２からダンプトラック３或いは他のコンテナ２に土砂を排出する搬送停止位置を「終点」とする。
第一及び第二搬送路２１、２２は、それぞれ垂直部２１ａ、２２ａとその垂直部２１ａ、２２ａの上端部から略水平方向に連続する水平部２１ｂ、２２ｂとを有している。

図１に示す第一搬送路２１において、その始点を第一把持位置Ｐ１とし、水平部２１ｂの終点を積替位置Ｐ２とする。一方、第二搬送路２２において、その始点を第二把持位置Ｐ３とし、その終点をダンプトラック３へのダンプ積込位置Ｐ４とする。
そして、第二搬送路２２の水平部２２ｂは、その下側から床スラブ１０ａまでの間にコンテナ２及びダンプトラック３の高さ寸法を確保して配置されている。そのため、コンテナ２は、第二搬送路２２の終点において、ダンプトラック３の荷台の上方位置に移動させることができる。なお、その高さ寸法は、コンテナ２からダンプトラック３上に掘削土砂を投入できる程度の階高に設定すれば良い。

また、第二搬送路２２は、枠組みされてなる昇降フレーム４０の内側に固定されて装備され、この昇降フレーム４０と共に昇降可能に設けられている。つまり、詳しくは後述するが、揚土作業時には第二搬送路２２の水平部２２ｂを地上階１０の所定高さとなる位置に配置し（この位置を作業位置Ｗ１とする）、非揚土作業時には図４に示すように昇降フレーム４０を降下させて地上階１０より下方の地下部分に格納（この位置を格納位置Ｗ２とする）することができる構成となっている。

図１に示すように、各第一及び第二搬送路２１、２２の内側には、各搬送路２１、２２の始点から終点までの範囲で環状に配置されたローラーチェーン（図示省略）が駆動モータ２４の回転動力によって回転移動するように組み込まれている。そして、そのローラーチェーンの回転によって各第一及び第二搬送路２１、２２上を移動する把持ユニット２５が設けられている。この把持ユニット２５によってコンテナ２の側面が保持され、コンテナ２が搬送される。

図１に示すように、昇降フレーム４０は、Ｈ形鋼等の鋼材などで枠組みされた外殻をなし、複数の柱部材４１と、それら柱部材４１の上部及び下部どうしを連結している梁部材４２とにより立体的に組み立てられたものである。この昇降フレーム４０は、詳しくは後述するが、昇降駆動機構４３によって周囲躯体（例えば、本実施の形態では、後述するフレームガイドレール４８から張り出してなる反力壁１４）から反力をとって昇降可能とされ、且つ、作業位置Ｗ１において周囲躯体に対して張出係止部材４４によって係止される構成をなしている。

また、揚土システム１の第二搬送路２２側には、昇降フレーム４０を上下方向に案内させるフレームガイドレール４８が、第一及び第二地下階１１、１２の躯体に固定されている。これにより、昇降フレーム４０をフイルムガイドレール４８に沿ってスムーズに移動させることができることから、短時間で精度よく所定の位置に移動することができる。
そして、本実施の形態による昇降駆動機構４３としては、電動ホイストやチェーンブロックが採用されている。そして、昇降駆動機構４３のチェーン４０ａの先端に繋がれたフック４０ｂを昇降フレーム４０の下端部に連結しておき、昇降駆動機構４３を駆動させることで、昇降フレーム４０全体を第二開口部Ｒ２において昇降させることができる。

張出係止部材４４は、昇降フレーム４０の柱部材４１と地上階１０の床スラブ１０ａとを連結する構成をなしている。すなわち、第二搬送路２２が作業位置Ｗ１にある場合において、張出係止部材４４を張り出して床スラブ１０ａの切欠部１０ｂに差し込むように係止することによって、昇降フレーム４０を安定にかつ確実強固に係止できるようになっている。

また、図１に示すように、昇降フレーム４０の上下方向の略中段には、水平方向にスライドする作業ステージ４５が設けられている。この昇降フレーム４０が作業位置Ｗ１にあるときには、作業ステージ４５が地上階１０の床スラブ１０ａに連なって作業足場が確保されるようになっている。つまり、この作業ステージ４５は、周囲躯体の床スラブ１０ａ側に移動させることで、作業ステージ４５のスラブ側の端部４５ａが床スラブ１０ａの切欠部１０ｂに載置された状態で係止される。これにより、作業ステージ４５上にダンプトラック３が乗り込むことができ、第二搬送路２２を移動してきたコンテナ２Ｃから掘削土砂を積み込むことができる。
さらに、昇降フレーム４０の下端には、下部ステージ４６が設けられている。そして、この下部ステージ４６上に第二コンベア２３が設けられることになる。

図１に示すように、昇降フレーム４０の頂部には、その頂部を覆うようにその梁部材４２上に覆工板４７が取り付けられている。覆工板４７の外形寸法は、床スラブ１０ａの切欠部１０ｂの外周と略同寸法をなしている。そのため、第二搬送路２２が格納位置Ｗ２にあるときには、覆工板４７が地上階１０の床面レベルの位置となって切欠部１０ｂに嵌合して蓋をするように配置され、その上部を車両が通過できるようになっている。

図１に示すように、第二コンベア２３は、第一搬送路２１と第二搬送路２２との間で切り離されて設けられ、一方の第二コンベア２３ａが昇降フレーム４０の下側ステージ４６に、他方の第二コンベア２３ｂが第一地下階１１の床上に設けられている。つまり、第二コンベア２３ａ、２３ｂは、各々が移動方向に直列に配置され、第二搬送路２２に専用に搬送される第三コンテナ２Ｃを積替位置Ｐ２と第二把持位置Ｐ３の間で乗り移しできるように設けられている。

次に、最下階１３に設けられる積込機構３０の構成について図２などを用いて説明する。
図２に示すように、積込機構３０は、第一及び第二コンテナ２Ａ，２Ｂを積込位置Ｐ０と第一搬送路２１の始点をなす第一把持位置Ｐ１との間を適宜横移動させる第一コンベア３１と、コンテナ２に積み込む前に掘削土砂を一時的に溜めておくための略箱形状をなす土砂ホッパー３２と、この土砂ホッパー３２の下方に配置されていて土砂ホッパー３２の底部開口から土砂を引き出して第一コンベア３１上の空のコンテナ２に送るフィーダ３３とから構成されている。
土砂ホッパー３２の投入口は、コンテナ２などと比べて大きくすることができるため、バックホウなどで掘削した土砂をその周囲にこぼさずに積み込むことができる。

ここで、第一コンベア３１において、その移動方向の両端部を夫々積込位置Ｐ０、Ｐ０とし、両積込位置Ｐ０、Ｐ０の間に第一搬送路２１の始点とほぼ一致する第一把持位置Ｐ１が位置する。そして、土砂ホッパー３２及びフィーダ３３の組み合わせたものが、両積込位置Ｐ０、Ｐ０に対応できるように２組設けられている。
なお、フィーダ３３の運転は、空のコンテナ２がどちらか一方の積込位置Ｐ０に移動されたことを確認し、その位置Ｐ０にあるフィーダ３３を駆動させるように自動運転させるようにしてもよい。

次に、このように構成される揚土システム１を用いた揚土方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、昇降フレーム４０が作業位置Ｗ１にある場合、先ず、最下階１３においてバックホウなどの積込み手段により掘削土砂を土砂ホッパー３２に積み込む。そして、土砂ホッパー３２内の土砂は、フィーダ３３によって引き出され、一方（図３（ａ）の左側）の積込位置Ｐ０にある空の第一コンテナ２Ａ（或いは第二コンテナ２Ｂでもよい）に積み込まれる（図３（ａ）参照）。このとき、空の第二コンテナ２Ｂが第一把持位置Ｐ１に配置されている。そして、その第一コンテナ２Ａは、第一コンベア３１の駆動により積込位置Ｐ０から第一把持位置Ｐ１に移動される（図３（ｂ）参照）。
なお、積込機構３０では、土砂ホッパー３２への積み込み作業が第一コンベア３１によるコンテナ２の移動などに関係なく行えるため、掘削作業を中断することがなくなり、積み込み作業の効率化が図れる。

続いて、図１に示すように、第一コンテナ２Ａは、第一搬送路２１の把持ユニット２５によって把持され、第一搬送路２１の終点側に向けて搬送されて積替位置Ｐ２で停止する。その位置Ｐ２で、第一コンテナ２Ａの底部を開き、その第一コンテナ２Ａ内の土砂を予め待機されている第二搬送路２２専用の第三コンテナ２Ｃに積み替える。
そして、土砂が積み込まれた第三コンテナ２Ｃは、第二コンベア２３によって積替位置Ｐ２から第二把持位置Ｐ３に移動され、第二搬送路２２の把持ユニット２５で把持されてダンプ積込位置Ｐ４へと搬送される。この位置Ｐ４で、第三コンテナ２Ｃの底部を開き、予め待機されているダンプトラック３の荷台に掘削土砂を投下して積み込む。
なお、空になった第三コンテナ２Ｃは、始点の第二把持位置Ｐ３に戻され、把持ユニット２５の把持を解除してさらに積替位置Ｐ２に戻り、次に第一搬送路２１によって搬送されてくる第二コンテナ２Ｂから土砂が積み込まれることになる。

一方、図３（ｃ）に示すように、空になった第一コンテナ２Ａは、最下階１３（図１参照）の第一コンベア３１の第一把持位置Ｐ１に戻される。このとき、他方（図中右側）の積込位置Ｐ０では、第二コンテナ２Ｂに土砂ホッパー３２より土砂を積み込んでおくことができる。そして、図３（ｄ）に示すように、第一コンベア３１を駆動させて第二コンテナ２Ｂを第一把持位置Ｐ１に移動させ、図１に示す上述した手順と同様に第一搬送路２１から乗継部Ｔを中継して第二搬送路２２を移動して揚土が行われる。

次に、本揚土システム１における昇降フレーム４０を作業位置Ｗ１から格納位置Ｗ２に移動させる方法について図１、図４などを用いて説明する。
図１に示すように、先ず、昇降駆動機構４３により昇降フレーム４０を吊った状態で張出係止部材４４を床スラブ１０ａの切欠部１０ｂから引き抜いて係止状態を解除し、それと共に作業ステージ４５を床スラブ１０ａの切欠部１０ｂから離れるように横移動させてその固定状態を解除する。そして、昇降駆動機構４３を駆動させてチェーン４３ａを緩め、フレームガイドレール４８、４８に案内させて昇降フレーム４０を徐々に降下させる。これにより、図４に示すように、昇降フレーム４０全体を地上階１０より下方の地下部分に格納することができる。このとき、昇降フレーム４０上の覆工板４７によって地上階１０における第二開口部Ｒ２が塞がれ、覆工板４７の上部を車両などが通過することができる。

上述した本実施の形態による揚土システムでは、第二搬送路２２が第一搬送路２１から切り離された構成であることから、格納時にレール部材の切り離し作業など手間のかかる作業が不要であり、格納作業を極めて簡単かつ短時間で行うことができ、作業位置Ｗ１と格納位置Ｗ２の盛り替え作業を容易に行うことができる。そのため、例えば昼間は地上階１０を使用して資材の搬入などを集中して実施でき、地上階１０における作業の少ない夜間の時間帯に地上階１０の作業位置Ｗ１に第二搬送路２２及び昇降フレーム４０を配置して揚土作業を行うことができ、工事の作業効率を向上させることができる。
そして、本揚土システム１では、最下階１３に配置された積込機構３０、第一搬送路２１及び第二搬送路２２の夫々が切り離された構成であり、夫々による作業を並行して行えることから、待ち時間など時間のロスを少なくすることができ、揚土作業の効率化を図ることができる。
また、第一及び第二搬送路２１、２２を介してコンテナ２を搬送するため、空頭制限下での作業や、障害物が多く狭隘箇所での作業となる場合においても、土砂の搬送作業を効率良く行うことができる。

以上、本発明による揚土システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では昇降フレーム４０の昇降駆動機構４３として電動ホイストやチェーンブロックに限らず油圧シリンダやジャッキ等の機構も採用可能であるし、昇降フレーム４０を周囲躯体に対して係止するための係止機構としても張出係止部材４４によるものに限らず様々な構成が考えられる。
勿論、昇降フレーム４０の形態や寸法、昇降フレーム４０と第二搬送路２２との接続の具体的な構成その他は、実施するべき作業内容や作業条件を考慮して最適設計すれば良い。

本発明の実施の形態による揚土システムの全体概要を示す図である。 揚土システムの積込機構の全体を示す側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は積込機構による第一コンベアの動作を示す工程図である。 揚土システムを格納位置に配置させた状態を示す図である。

符号の説明

１ 揚土システム
２ コンテナ（箱体）
１０ 地上階
２０ 搬送機構
２１ 第一搬送路
２２ 第二搬送路
２３ 第二コンベア
３０ 積込機構
３１ 第一コンベア
３２ 土砂ホッパー
３３ フィーダ
４０ 昇降フレーム
４３ 昇降駆動機構
４４ 張出係止部材
４５ 作業ステージ
４７ 覆工板
Ｗ１ 作業位置
Ｗ２ 格納位置

Claims (3)

1. 地下部で掘削された土砂を積み込んだ箱体を地下部から開口部を通過させて地上階まで搬送する揚土システムであって、
   地下部で掘削した土砂を一時的に溜める土砂ホッパーを配置した積込機構と、
   前記積込機構を使用して前記掘削した土砂を積み込んだ第一箱体を途中階の乗継部まで搬送させる第一搬送路と、
   該第一搬送路から切り離されて配置され、前記第一搬送路を搬送した前記第一箱体から土砂を受け替えた第二箱体を地上階まで搬送する第二搬送路と、
   を備え、
   前記第二搬送路は、前記開口部で昇降可能に配置されてなる昇降フレームに装備されていることを特徴とする揚土システム。
2. 前記積込機構は、前記土砂ホッパーの下方に設けられていて前記第一箱体に土砂を送り込むフィーダと、前記第一箱体を載置させて横移動させる第一コンベアとからなることを特徴とする請求項１に記載の揚土システム。
3. 前記第一搬送路と前記第二搬送路との間の前記乗継部には、前記第二箱体を横移動させる第二コンベアが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の揚土システム。

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