JP2007308902A - トンネル内の換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 伸縮風管が吊設されるレールの設置に係る作業効率の向上が図られたトンネル内の換気装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るトンネル内の換気装置１０においては、レール２４は、ワイヤＷに取り付けられたレール吊設ユニット４０を介して、ワイヤＷに吊設されている。つまり、このワイヤＷのたるみにより、レール吊設ユニット４０はその変位が許容されており、そのレール吊設ユニット４０の変位によってレール２４のうねりが修正されている。そして、レール吊設ユニット４０によってうねりが修正されたレール２４に、風管吊設ユニット３０が取り付けられており、この風管吊設ユニット３０を介して伸縮風管１２がレール２４に沿うように吊設されている。従って、本発明に係るトンネル内の換気装置１０は、その設置に際し、従来必要であったアンカー部材等の高精度の位置合わせが不要となっており、レール２４の設置に係る作業効率の向上が実現される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばトンネル内に生じる粉塵等を排出するためのトンネル内の換気装置に関する。

大規模な地下構造物の構築工事や山岳トンネルの掘削工事などを行う際には、掘削作業に伴い大量の粉塵や、硫化水素、二酸化硫黄等の有毒物質又は有毒ガスが生じる。このような粉塵等がトンネル内に残存していると、塵肺など作業者の健康を害する恐れがあるので、特に、切羽面近傍の作業領域（以下「切羽作業領域」という）における粉塵をトンネルの外部に排出するための装置が知られている。このような換気装置として、特開２００３−３０１６９９号公報に開示されたものがある。この換気装置は、トンネルの掘削方向に沿って設けられたレールと、このレールに吊設された伸縮風管とを備えている。そして、切羽作業領域の塵埃は、伸縮風管の一端側において吸引されて、その他端側において集塵されたり排出されたりする。このとき、伸縮風管を上記レールに沿って伸長させることで、伸縮風管の吸引位置を、掘削の進行（つまり、切羽作業領域の進行）に追随させることができる。
特開２００３−３０１６９９号公報

ここで、伸縮風管が吊設されるレールの設置には、トンネルの地山に打ち込まれたアンカー部材や、トンネルの上部に取り付けられた鋼材（支保工）に溶接されたシャックル等の固定部材が用いられ、レールは、これらの部材と連結部材（例えば、ターンバックル）を介して連結されるのが一般的であった。

そして、このようにしてレールを設置した場合、レールの延在方向は、アンカー部材等の配列方向に厳密に従う。そのため、レールがうねらないように所望の方向にレールを延在させるためには、アンカー部材等に高精度の位置合わせが要求され、そのような位置合わせ作業のせいで作業効率の低下が招かれてしまう。特に、地山面の凹凸が大きい場合等においては作業効率の低下が著しいものとなる。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、伸縮風管が吊設されるレールの設置に係る作業効率の向上が図られたトンネル内の換気装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトンネル内の換気装置は、可とう性を有する伸縮可能な伸縮風管を有し、伸縮風管を介した送風によってトンネル内の換気を行うトンネル内の換気装置において、トンネルに架け渡されたワイヤに取り付けられた複数の第１の吊設部材と、第１の吊設部材を介してワイヤに吊設され、トンネルの掘削方向に沿って延びるレールと、レールに取り付けられ、レールに沿うように伸縮風管を吊設する複数の第２の吊設部材とを備えることを特徴とする。

このトンネル内の換気装置においては、レールは、ワイヤに取り付けられた第１の吊設部材を介して、ワイヤに吊設されている。つまり、このワイヤのたるみにより、第１の吊設部材はその変位が許容されており、その第１の吊設部材の変位によってレールのうねりが修正されている。そして、第１の吊設部材によってうねりが修正されたレールに、第２の吊設部材が取り付けられており、この第２の吊設部材を介して伸縮風管がレールに沿うように吊設されている。従って、本発明に係るトンネル内の換気装置は、その設置に際し、従来必要であったアンカー部材等の高精度の位置合わせが不要となっており、レールの設置に係る作業効率の向上が実現される。

また、トンネルに設けられ、且つ、ワイヤを案内する複数の案内部材をさらに備える態様であってもよい。この場合、各案内部材の設置位置を調整することで、ワイヤの配設形状を自在に調整することができる。

また、案内部材が、ワイヤを滑動可能に案内する定滑車を有する態様であってもよい。この場合、ワイヤ全体に亘って均一な張力に保たれる。

また、複数の案内部材のうち、隣り合う案内部材の間に架け渡されたワイヤの部分それぞれに第１の吊設部材が取り付けられている態様であってもよい。この場合、レールが第１の吊設部材によって所定の間隔で吊設されるため、レールの姿勢の安定化が図られる。

また、各第１の吊設部材は、ワイヤが挿通されるワイヤ挿通部を有し、ワイヤ挿通部を介してワイヤに吊着されている態様であってもよい。この場合、第１の吊設部材をワイヤに取り付ける位置を容易に調整することができる。

また、各第１の吊設部材は、レールをレールの延在方向に移動可能に支持するレール吊りトロッコを有する態様であってもよい。この場合、レールを容易に移動させることができる。

本発明によれば、伸縮風管が吊設されるレールの設置に係る作業効率の向上が図られたトンネル内の換気装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

本発明に係るトンネル内の換気装置（以下、単に「換気装置」と称す。）１０は、図１に示すように、たとえば数十メートル長さの伸縮風管１２を備えており、トンネルＴの切羽Ｋの近傍における発破やずり出し、コンクリート吹付けなどの作業によって発生する粉塵を伸縮風管１２を介して吸引する装置である。ここで、図１の（ａ）は換気装置１０の伸縮風管１２が伸長した状態を示す側面図、図１の（ｂ）は換気装置１０の伸縮風管１２が収縮した状態を示す側面図である。

伸縮風管１２は、たとえばビニル製であり、可とう性を有する伸縮可能な風管である。切羽Ｋに向けられる伸縮風管１２の先端部１２ａには、ベルマウス１４が取り付けられている。一方、切羽Ｋから離れた側の伸縮風管１２の後端部１２ｂには、集塵機１６が取り付けられている。集塵機１６は、図示しない送風機を備えており、送風機を駆動して送風して、伸縮風管１２の先端部１２ａから後端部１２ｂまで空気が流れるようになっている。

そのため、切羽Ｋの近傍における切羽作業領域などから発生した粉塵は、ベルマウス１４を介して空気とともに伸縮風管１２の内部に導入された後、伸縮風管１２内を流れて集塵機１６まで送られ、集塵機１６において集塵される。なお、集塵機１６は、車両１８に搭載されており、車両１８を移動させることで適宜移動させることができるようになっている。

上述した伸縮風管１２には、図２に示すように、金属製もしくは樹脂製の複数のリング部材２０が、その表面に取り付けられている。これらのリング部材２０は、伸縮風管１２の伸縮方向（つまり、延在方向）に連続して取り付けられており、互いの離間距離は略均一になっている。これらのリング部材２０は硬性を有しており、伸縮風管１２の開口形状を保形している。そのため、負圧によって伸縮風管１２が潰れてその通路が塞がれる事態が効果的に抑制されている。また、伸縮風管１２が伸長した状態にあるときには、伸縮風管１２はその表面が緊張した状態にあるため、集塵機１６の送風機によって空気を吸引する際に、圧力損失を小さなものとすることができる。なお、リング部材２０の表面は図示しないテープで覆われており、このテープによってリング部材２０および伸縮風管１２の劣化が抑止されている。

伸縮風管１２の上方には、図２に示すように、伸縮風管１２を伸縮させるための伸縮装置２２が設けられている。伸縮装置２２は、たとえばトンネルＴの斜め上方位置に設けられており、トンネルＴの掘削方向に沿って略水平に延びるレール２４を備えている。レール２４は、その上段部に設けられた上レール部２４ａと下段部に設けられた下レール部２４ｂとを備えている。

レール２４の下レール部２４ｂには、上述した伸縮風管１２をレール２４に沿うように吊設するための複数の風管吊設ユニット（第２の吊設部材）３０が取り付けられている。複数の風管吊設ユニット３０それぞれは、伸縮風管１２に設けられた複数のリング部材２０のうちの約半数を１つおきに吊持し、それにより、伸縮風管１２をレール２４に吊設している。

風管吊設ユニット３０は、レール２４に沿って移動可能なように、下レール部２４ｂを挟むように対向配置されたローラ対３２，３２を備えている。ローラ対３２，３２のそれぞれのローラ３２は、図示しない回転軸を介してブラケット３４Ａ，３４Ｂに枢支されており、下レール部２４ｂ上を転動可能となっている。

ブラケット３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ鉛直方向に延在する垂直片部３４ａと、垂直片部３４ａの下端から互いに離れるように水平方向に延びる水平片部３４ｂとを備えている。ローラ３２は垂直片部３４ａに枢支されており、また、対向して配置された垂直片部３４ａはたとえば長尺ボルト（図示せず）によって接続されている。水平片部３４ｂそれぞれには、Ｕ字ボルト３６Ａ，３６Ｂが設けられている。このＵ字ボルト３６Ａ，３６Ｂの屈曲部分にリング部材２０を通した後、Ｕ字ボルト３６Ａ，３６Ｂの両端部を水平片部３４ｂに貫通させてナットで締め付けることで、風管吊設ユニット３０のブラケット３４Ａ，３４Ｂとリング部材２０とが連結される。このように風管吊設ユニット３０とリング部材２０とが連結されることで、風管吊設ユニット３０によって伸縮風管１２がレール２４に吊設される。

上述した各風管吊設ユニット３０が下レール部２４ｂ上を移動することで、伸縮風管１２が伸長もしくは収縮される。たとえば、伸縮風管１２を伸長させる場合には（図１の（ａ）参照）、各風管吊設ユニット３０をレール２４の延在方向に沿って互いに離間させ、伸縮風管１２を伸長させる。逆に、伸縮風管１２を収縮させる場合には（図１の（ｂ）参照）、各風管吊設ユニット３０をレール２４の延在方向に沿って互いに近接させ、伸縮風管１２を収縮させる。各風管吊設ユニット３０は、所定の間隔を空けて等間隔で配置させた場合には、伸縮風管１２を全体的に均等に収縮させることが可能である。なお、複数の風管吊設ユニット３０のローラ対３２，３２のうち、少なくとも一部のローラ対３２，３２に自走可能となる駆動装置を設けて、伸縮風管１２の収縮を遠隔操作できるような態様にしてもよい。

続いて、上述した伸縮装置２２のレール２４の支持について説明する。

図１および図２に示すように、トンネルＴの上部にはワイヤＷが架け渡されており、このワイヤＷには、ワイヤＷにレール２４を吊設するためのレール吊設ユニット（第１の吊設部材）４０が取り付けられている。

レール吊設ユニット４０は、レール２４の上レール部２４ａに対してレール２４の延在方向に相対移動できるように、上レール部２４ａを挟むように対向配置されたローラ対４２，４２を２対備えている。ローラ対４２，４２は、図示しない回転軸を介して、下方が開口する断面コ字形状のハウジング部材４４に枢支されている。このハウジング部材４４とローラ対４２，４２とにより、本発明におけるレール吊りトロッコが構成されている。レール吊設ユニット４０は、このレール吊りトロッコにより、レール２４をその延在方向に移動可能に支持しており、レール２４を容易に移動させることができるようになっている。ローラ対４２，４２は、図示しない駆動装置によって駆動され、ローラ対４２，４２の駆動により、レール２４は、レール吊設ユニット４０に対して相対移動されて、その延在方向に沿って進退する。ハウジング部材４４の上部には、ワイヤＷが挿通されるリング部（ワイヤ挿通部）４６が設けられており、レール吊設ユニット４０はこのリング部４６においてワイヤＷに吊られている。そのため、レール吊設ユニット４０のワイヤＷへの取り付け位置を容易に調整することができる。なお、意図しないレール吊設ユニット４０の移動を防止するために、レール吊設ユニット４０が取り付けられたワイヤＷの位置の両側には、一対のクリップ４８が取り付けられている。

上述したワイヤＷは、その両端をシャックルＳによってトンネルＴに固定されており、一方の端部にはワイヤＷの張力を調整するレバーブロックＬＢが取り付けられている。また、ワイヤＷは、トンネルＴに固定された複数の案内ユニット（案内部材）５０によって吊持され、且つ、案内されている。ワイヤＷの配設形状は、この案内ユニット５０の設置位置を調整することで自在に調整される。

案内ユニット５０は、ワイヤＷを下方から支持する定滑車５２と、トンネルＴの地山に打ち込まれる先付けピース５４と、定滑車５２と先付けピース５４とを連結するジョイント部材５６とを有している。案内ユニット５０は、定滑車５２によってワイヤＷを案内し、ワイヤＷは定滑車５２が回動することにより滑動可能に案内される。そのため、ワイヤＷは、その全体に亘って均一な張力に保たれている。なお、トンネルＴ内にたとえばＨ型鋼等で支保工が組まれている場合には、その支保工に先付けピース５４を溶接固定することも可能である。

上述した複数の案内ユニット５０は、所定の間隔（たとえば、数メートル）だけ離間するように配置されている。そして、隣り合う案内ユニット５０の間に架け渡されたワイヤＷの部分それぞれに、１つのレール吊設ユニット４０が取り付けられている。このように所定の間隔でレール吊設ユニット４０が取り付けられることで、レール２４は所定の間隔でレール吊設ユニット４０によって吊設されるため、レール２４の姿勢が安定する。

ここで、従来の換気装置においては、レールの設置には、トンネルの地山に打ち込まれたアンカー部材や支保工に溶接されたシャックル等の固定部材が用いられ、レールは、これらの部材と連結部材を介して連結されるのが一般的であった。そのため、レールの延在方向はアンカー部材等の配列方向に厳密に従い、アンカー部材等の位置におけるレールの変位はほとんど許容されない。従って、レールがうねらないように所望の方向にレールを延在させるためには、アンカー部材等に高精度の位置合わせが必要であった。もし、レールにうねりが生じた場合には、伸縮風管の収縮や移送の際に不具合が生じてしまう。加えて、従来の換気装置においては、レールのうねりをある程度考慮してレール同士の継手部分に屈曲性をもたせることがあったが、この屈曲角度が大きい場合には、やはり、伸縮風管の収縮や移送の際に不具合が生じてしまう。

そこで、発明者らは、鋭意研究の末、上述したような態様でレール２４を支持することにより、レール２４のうねりが有意に抑制されることを新たに見出した。すなわち、図４に示すように、案内ユニット５０を取り付けるトンネルＴの地山面の凹凸が大きい場合であっても、ワイヤＷが所定量だけたるむことによって、レール吊設ユニット４０のそれぞれの高さ位置が略同じとなり、レール２４に鉛直方向の局部的なうねりはほとんど生じない。換言すると、レール吊設ユニット４０は、ワイヤＷに取り付けられているために鉛直方向への変位が許容されており、そのため、レール２４のうねりを緩和する方向（つまり、各レール吊設ユニット４０が連続的に並ぶ方向）に変位して、レール２４の局部的なうねりが修正される。

従って、換気装置１０においては、レール２４の設置に際し、アンカー部材等の高精度の位置合わせをすることなく、うねりが修正されたレール２４を容易に設置することができる。そのため、従来の位置合わせ作業に伴う作業効率の低下が回避されており、レール２４の設置に係る作業効率の向上が実現されている。

また、図５に示すように、案内ユニット５０がレール２４の左右に交互に設置されている場合には、レール吊設ユニット４０をワイヤＷに沿って移動させて連続的に並ぶように配置することが可能であるため、この場合、レール２４における水平方向の局部的なうねり（すなわち、蛇行）が抑制される。すなわち、レール吊設ユニット４０は、ワイヤＷに取り付けられているために容易に配置を変更したり回転させたりすることができ、その結果、水平方向に関してもレール２４の局部的なうねりを修正することが可能となっている。

さらに、換気装置１０では、レール２４のうねりが効果的に改善されているため、レールの継手部分の剛性を高めることが可能である。そのため、この継手部分における屈曲を効果的に抑制して、伸縮風管１２の収縮や移送をスムーズに行うことが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、トンネルの入り口側に設けた吸引式の集塵機を用いた方式のみを示したが、適宜、切羽側に送風機を設けた形式の集塵排気方式に変更可能である。

本発明の実施形態に係るトンネル内の換気装置を示す図であり、（ａ）は伸縮風管が伸長した状態を示す側面図、（ｂ）は伸縮風管が収縮した状態を示す側面図である。 図１に示したトンネル内の換気装置の要部拡大図である。 図２に示したトンネル内の換気装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 案内ユニットがレールに対して鉛直方向に変動している場合における各レール吊設ユニットの状態を示した図である。 案内ユニットがレールの左右に交互に配置されている場合における各レール吊設ユニットの状態を示した図である。

符号の説明

１０…トンネル内の換気装置、１２…伸縮風管、２２…伸縮装置、２４…レール、３０…風管吊設ユニット、４０…レール吊設ユニット、４６…リング部、５０…案内ユニット、５２…定滑車、Ｋ…切羽、Ｔ…トンネル、Ｗ…ワイヤ。

Claims (6)

1. 可とう性を有する伸縮可能な伸縮風管を有し、前記伸縮風管を介した送風によってトンネル内の換気を行うトンネル内の換気装置において、
   前記トンネルに架け渡されたワイヤに取り付けられた複数の第１の吊設部材と、
   前記第１の吊設部材を介して前記ワイヤに吊設され、前記トンネルの掘削方向に沿って延びるレールと、
   前記レールに取り付けられ、前記レールに沿うように前記伸縮風管を吊設する複数の第２の吊設部材と
   を備えるトンネル内の換気装置。
2. 前記トンネルに設けられ、且つ、前記ワイヤを案内する複数の案内部材をさらに備える、請求項１に記載のトンネル内の換気装置。
3. 前記案内部材が、前記ワイヤを滑動可能に案内する定滑車を有する、請求項２に記載のトンネル内の換気装置。
4. 前記複数の案内部材のうち、隣り合う前記案内部材の間に架け渡された前記ワイヤの部分それぞれに前記第１の吊設部材が取り付けられている、請求項２又は３に記載のトンネル内の換気装置。
5. 前記各第１の吊設部材は、前記ワイヤが挿通されるワイヤ挿通部を有し、前記ワイヤ挿通部を介して前記ワイヤに吊着されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトンネル内の換気装置。
6. 前記各第１の吊設部材は、前記レールを前記レールの延在方向に移動可能に支持するレール吊りトロッコを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトンネル内の換気装置。

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