JP2015145571A - tunnel construction equipment and construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル内壁面にコンクリートやモルタル等を吹付けるトンネル施工設備及び施工方法に関する。詳しくは、単位時間当たりのコンクリート吹付け量を向上させたコンクリート施工設備及び施工方法に関する。 The present invention relates to a tunnel construction facility and a construction method for spraying concrete, mortar or the like on a tunnel inner wall surface. Specifically, the present invention relates to a concrete construction facility and a construction method that improve the amount of sprayed concrete per unit time.
山岳地帯でのトンネル掘削では、主としてNATM工法(New Austrian Tunneling Method)が多用されている。このNATM工法は、掘削、ずり出し、一次コンクリート吹付け、支保工建込み、二次コンクリート吹付け、ロックボルト打設という手順で行われる。 In tunnel excavation in mountainous areas, the NATM method (New Austrian Tunneling Method) is mainly used. This NATM method is carried out in the order of excavation, sliding, primary concrete spraying, support construction, secondary concrete spraying, and rock bolting.
前記各作業を行う機械としては、トンネル掘進機、削岩機、支保工建込みエレクター、コンクリート吹付機等が存在するが、工期を短縮するために、前記各機能を一台の装置に組み込んだトンネル施工装置が開発されている(特許文献1)。 As the machines for performing each operation, there are a tunnel excavator, a rock drill, a support built-in erector, a concrete sprayer, etc., but in order to shorten the construction period, each function is incorporated in one device. Tunnel construction equipment has been developed (Patent Document 1).
しかし、従来のコンクリート吹付機やトンネル施工装置(以下、「コンクリート吹付機等」という。)は、吹付け用のブームを一本しか備えていないため、吹付け作業時間を短縮することが困難であった。特に、掘削断面が大きいトンネルの施工において、吹付け作業時間の短縮が望まれていた。 However, conventional concrete spraying machines and tunnel construction devices (hereinafter referred to as “concrete spraying machines”) have only one spraying boom, so it is difficult to shorten the spraying work time. there were. In particular, in the construction of a tunnel having a large excavation section, it has been desired to shorten the spraying work time.
さらに、コンクリート吹付機等とは別に、圧縮空気を吹付機へ送るためのコンプレッサーを設けていた。そのため、コンクリート吹付機等を切羽近傍へ移動させる際に、コンプレッサーも同時に移動させる必要があり、作業効率が悪かった。 In addition, a compressor for sending compressed air to the spraying machine was provided separately from the concrete spraying machine. Therefore, when moving a concrete sprayer etc. to the face vicinity, it was necessary to move a compressor simultaneously, and work efficiency was bad.
また、コンクリート吹付機等に不具合が生じた場合、コンクリートの吹付けを行うことができず、工事が止まる可能性があった。 In addition, if a problem occurs in the concrete sprayer or the like, the concrete cannot be sprayed and the construction may stop.
本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大断面トンネルであっても、コンクリートの吹付けを効果的に行うことができるトンネル施工設備及び施工方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, Even if it is a large section tunnel, the objective is to provide the tunnel construction equipment and construction method which can perform concrete spraying effectively. is there.
本発明は、トンネル内に複数のトンネル施工装置を配置し、支保工の建込みとコンクリートの吹付けを行うトンネル施工設備である。詳しくは、前記施工装置は、支保工の建込みを行うエレクターと、コンクリートの吹付けを行う吹付けアームを有し、それらを一台の走行車両に搭載したものであり、トンネル切羽に向かって左側に位置し、主に左半部の支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを担当する第1のタイプと、トンネル切羽に向かって右側に位置し、主に右半部の支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを担当する第2のタイプからなり、前記第1のタイプの施工装置は、前記エレクターを左側に、前記吹付けアームを右側に備え、前記第2のタイプの施工装置は、前記エレクターを右側に、前記吹付けアームを左側に備えることを特徴とする。 The present invention is a tunnel construction facility in which a plurality of tunnel construction devices are arranged in a tunnel, and support construction and concrete spraying are performed. Specifically, the construction apparatus has an erector for erection of a support work and a blast arm for spraying concrete, which are mounted on a single traveling vehicle, toward the tunnel face. The first type, which is located on the left side, mainly responsible for the construction of the support and concrete spraying in the left half, and the right type toward the tunnel face, mainly the construction of the support in the right half The first type of construction device comprises the erector on the left side and the spray arm on the right side, and the second type of construction device comprises: The erector is provided on the right side and the blowing arm is provided on the left side.
前記のように複数のトンネル施工装置を用いることで、掘削した断面が広い場合でも、支保工の建込み及びコンクリートの吹付けが容易となる。また、単位時間当たりのコンクリート吹付け量を増やすことができ、工期を短縮することができる。さらに、1台がトラブルで使用できなくなった場合であっても、他のトンネル施工装置を用いて工事を続行することができる。 By using a plurality of tunnel construction apparatuses as described above, it is easy to build a support work and spray concrete even when the excavated cross section is wide. Moreover, the concrete spraying amount per unit time can be increased, and the construction period can be shortened. Furthermore, even if one unit cannot be used due to a trouble, the construction can be continued using another tunnel construction device.
前記トンネル施工装置には、コンクリートを吹付けるためのコンプレッサーを搭載することが好ましい。トンネル施工装置にコンプレッサーを搭載することで、トンネル施工装置と別にコンプレッサーを設ける必要がなくなる。その結果、コンプレッサーの移動が容易となり、作業効率を向上することができる。 It is preferable that a compressor for spraying concrete is mounted on the tunnel construction device. By installing the compressor in the tunnel construction device, it is not necessary to provide a compressor separately from the tunnel construction device. As a result, the compressor can be easily moved and the working efficiency can be improved.
前記第1のタイプの施工装置は、前記吹付けアームの右側に削岩機をさらに搭載し、前記第2のタイプの施工装置は、前記吹付けアームの左側に削岩機をさらに搭載することもできる。 The first type construction device further includes a rock drill on the right side of the spray arm, and the second type construction device further includes a rock drill on the left side of the spray arm. You can also.
また、本発明は、支保工の建込みを行うエレクターを左側に、コンクリートの吹付けを行う吹付けアームを右側に搭載した第1のタイプのトンネル施工装置と、前記エレクターを右側に、前記吹付けアームを左側に搭載した第2のタイプのトンネル施工装置を用いて、支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを行うトンネル施工方法に関するものである。詳しくは、前記第1のタイプの施工装置を、切羽に向かって左側に配置し、前記第2のタイプのトンネル施工装置を、切羽に向かって右側に配置する第1工程と、前記第1のタイプの施工装置を用いて、主に左半部に一次コンクリートを吹付け、前記第2のタイプの施工装置を用いて、主に右半部に一次コンクリートを吹付ける第2工程と、前記第1のタイプのトンネル施工装置を用いて、主に左半部に支保工を建込み、前記第2のタイプの施工装置を用いて、主に右半部に支保工を建込む第3工程と、 前記第1のタイプの施工装置を用いて、主に左半部に二次コンクリートを吹付け、前記第2のタイプのトンネル施工装置を用いて、主に右半部に二次コンクリートを吹付ける第4工程からなることを特徴とする。
In addition, the present invention provides a first type tunnel construction apparatus in which an erector for constructing a supporting work is mounted on the left side and a blast arm for spraying concrete on the right side, the erector on the right side, and the blowing unit on the right side. The present invention relates to a tunnel construction method that uses a second type of tunnel construction device with a mounting arm mounted on the left side to construct a support work and spray concrete. Specifically, the first type of construction device is arranged on the left side toward the face, and the second type of tunnel construction device is arranged on the right side of the face, and the first step A second step of spraying primary concrete mainly on the left half using a construction device of the type, and spraying primary concrete mainly on the right half using the second type of construction device; The third step of building a support work mainly in the left half using the
前記第1のタイプの施工装置が、前記吹付けアームの右側に削岩機をさらに搭載し、前記第2のタイプの施工装置が前記吹付けアームの左側に削岩機をさらに搭載することも可能であり、この場合における本発明の方法は、前記第4工程の後に、前記第1のタイプの施工装置の削岩機を用いて、主に左半部にロックボルト挿入孔を空け、第2のタイプの施工装置の削岩機を用いて、主に右半部にロックボルト挿入孔を空ける第5工程を加えることができる。
The first type construction device further includes a rock drill on the right side of the spray arm, and the second type construction device further includes a rock drill on the left side of the spray arm. In this case, the method according to the present invention is such that, after the fourth step, a rock bolt insertion hole is formed in the left half mainly using the rock drill of the construction device of the first type, Using the rock drilling machine of
本発明のトンネル施工設備及び施工方法を用いることにより、大断面トンネルであっても、コンクリートの吹付けを効果的に行うことができる。 By using the tunnel construction facility and construction method of the present invention, it is possible to effectively spray concrete even in a large-section tunnel.
本発明の実施形態を図1〜図18に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(トンネル施工装置)
図1に示すトンネル施工装置2は、走行車両3の前方にコンクリートを吹付ける吹付けアーム4と、支保工Wを建込むエレクター5が取り付けられている。
(Tunnel construction equipment)
A
走行車両3の後方には吹付機6が搭載されている。この吹付機6にはコンクリートの供給口7が設けられ、この供給口7を通じてコンクリートが吹付機6内に供給される。また、吹付機6には圧送ポンプ8が備えられており、吹付機6内のコンクリートは、この圧送ポンプ8により、コンクリート配管9及びホース12を介して吹付けノズル21へ送られる。
A
前記では、圧送ポンプ8によってコンクリートを搬送するポンプ式を説明したが、エアによってコンクリートを搬送するエア搬送式を用いても良い。
In the above description, the pump type that conveys concrete by the
走行車両3の後方には、コンクリート吹付け用のコンプレッサー10Aと、急結剤搬送用のコンプレッサー10Bが搭載されている。このコンプレッサー10A、10Bにより圧縮空気を生成し、生成した圧縮空気を用いて、吹付けアーム4の先端から切羽P面にコンクリートを吹付ける。
Behind the
そのほか、走行車両3に急結剤供給装置11を設けて、コンクリートの凝結時間を著しく短くするために、コンクリートに急結剤を混ぜる。
In addition, the rapid setting
前記吹付けアーム4は、図1、図2の例では、基端アーム22から吹付けノズル21までの部分をいい、走行車両3の前方に取り付けられたベース20と連結され、上下方向及び左右方向に自在に移動可能となっている。そのため、アーム4の先端に設けた吹付けノズル21を切羽Pの吹付対象箇所と対面させ、ピンポイントでコンクリートの吹付けを行うことができる。
In the example of FIGS. 1 and 2, the blowing
(吹付けアーム)
以下に、吹付けアーム4の構成を詳述する。前記ベース20には、基端アーム22が取り付けられており、その下方には基端アーム上下シリンダ22Aが設けられている。この基端アーム上下シリンダ22Aが伸縮することにより、基端アーム22が上下方向に揺動する。揺動可能範囲は、基端アーム22が地面に水平な状態を基準として、下方向への角度(γ1)が約24°、上方向への角度(γ2)が約45°である。
(Blowing arm)
Below, the structure of the
この基端アーム上下シリンダ22Aの左右両側には、基端アーム旋回左右シリンダ22Bが設けられている。この基端アーム旋回左右シリンダ22Bが伸縮することにより、基端アーム22が水平方向に揺動する。揺動可能範囲は、基端アーム22がトンネルの側壁に平行な状態を基準として、右方向への角度(α1)が約45°、左方向への角度(α2)が約45°である。
On both the left and right sides of the base end arm
基端アーム22は、アウター基端アーム22Xと、その内部に挿入されたインナー基端アーム22Yからなる。この基端アーム22には、基端アーム伸縮シリンダ22Cが内蔵されており、このシリンダ22Cによってインナー基端アーム22Yがスライド移動する。移動総距離(22M)は、最大約1.3mである。
The
また、基端アーム22の下方であって、基端アーム上下シリンダ22Aの上方には、基端アーム同調シリンダ22Dが設けられている。このシリンダ22Dは、インナー基端アーム22Yのスライド移動に同調して伸縮する。
Further, a base
基端アーム22の先端には、斜め上方に向かって先端アーム23が取り付けられている。そして、先端アーム23の先端には、ピン24を介して第1接合部材25が取り付けられている。この第1接合部材25は、基端側から中央付近へ向かって水平方向に延在し、中央付近から上方へ向かって約90°屈曲し、中央付近から先端側へ向かって上方に延在している。
A
第1接合部材25の先端には、スライドアーム26が取り付けられている。前記先端アーム23の下方にはスライドアーム上下シリンダ26Aが設けられており、このシリンダ26Aが伸縮することにより、スライドアーム26が上下方向に揺動する。揺動可能範囲は、スライドアーム26が地面に水平な状態を基準として、下方向への角度(δ1)が約45°、上方向への角度(δ2)が約24°である。
A
スライドアーム26の側方には、スライドアーム旋回左右シリンダ26Bが設けられている。このスライドアーム旋回左右シリンダ26Bが伸縮することにより、スライドアーム26が水平方向に揺動する。揺動可能範囲は、スライドアーム26がトンネルの側壁に平行な状態を基準として、右方向への角度(β1)が約45°、左方向への角度(β2)が約45°である。
On the side of the
スライドアーム26は、アウタースライドアーム26Xと、そのアーム26Xの内部に挿入された第1インナースライドアーム26Yと、そのアーム26Yの内部に挿入された第2インナースライドアーム26Zからなる。このスライドアーム26の下方には、第1スライドアーム伸縮シリンダ26Dが設けられている。このシリンダ26Dの伸縮により、第1インナースライドアーム26Yに対してアウタースライドアーム26Xがスライド移動する。
The
また、スライドアーム26には、第2スライドアーム伸縮シリンダ26Cが内蔵されており、このシリンダ26Cの伸縮により、第2インナースライドアーム26Zに対して第1インナースライドアーム26Yがスライド移動する。前記シリンダ26Dおよび26Cによってスライドアーム26がスライド移動する総距離(26M)は、最大2.7mとなっている。
The
スライドアーム26の先端には、ノズル左右モータ27が取り付けられている。そして、モータ27の先端には、第2接合部材29が取り付けられている。この第2接合部材29は、基端側から先端側へ向かって水平方向に延在する第1部材29Aと、第1部材29Aの先端部から上方へ向かって延在する第2部材29Bからなり、第1部材29Aと第2部材29Bがピンを介して一体となっている。さらに、第2部材29Bの下方にはノズル前傾後傾シリンダ28が設けられている。
A nozzle left /
そして、第2接合部材29の先端には吹付けノズル21が取り付けられている。吹付けノズル21は、前記ノズル回転モータ27によって垂直方向に回転可能であり、その回転角度(θ)は360°である。
A
前記吹付けノズル21は、通常図1のように路面に対して垂直になっている。この状態から、前記ノズル前傾後傾シリンダ28を伸縮させることにより、吹付ノズル21を前方又は後方に傾けることができる。傾けることができる範囲は、吹付ノズル21が地面に垂直な状態を基準として、前方への角度(ε1)が約90°、後方への角度(ε2)が約30°である。
The
(吹付範囲)
図3に、第1のタイプのトンネル施工装置2Lのコンクリート吹付け範囲を示す。スライドアーム26を切羽Pに対して垂直にし、その垂直状態を保ちながら吹付けアーム4を移動させた場合、図3の吹付け範囲Qにコンクリートを吹付けることができる。また、前記の制約を無くして、吹付けアーム4を自由に移動させた場合、図3の最大吹付け範囲Rにコンクリートを吹付けることができる。
(Spraying range)
FIG. 3 shows a concrete spraying range of the first type
より詳しくは、施工装置2Lの寸法が高さ4.00m、幅3.10mであり、吹付け範囲Qの最大吹付け高さが9.12m、最大吹付け幅が12.6mである。また、前記の施工装置2Lを用いる場合、最大吹付範囲Rの最大吹付け高さが12.4mであり、最大吹付け幅が22.04mである。
More specifically, the
(エレクター)
エレクター5は、図1、図2の例では、第1ブーム31からキャッチャー37までの部分をいい、走行車両3の前方に取り付けられたブームベース30と連結されている。以下に、エレクター5の構成を詳述する。
(Electa)
In the example of FIGS. 1 and 2, the
ブームベース30に第1ブーム31が取り付けられており、その下方にはブーム起伏シリンダ31Aが設けられている。このブーム起伏シリンダ31Aが伸縮することにより、エレクター5が上下方向に揺動する。揺動可能範囲は、上約45°、下約24°である。
A
また、この第1ブーム31の基端側の側方には、ブーム旋回シリンダ31Bが設けられている。このブーム旋回シリンダ31Bが伸縮することにより、第1ブーム31が水平方向に揺動する。揺動可能範囲は、左右それぞれ約45°である。
A
第1ブーム31の内部には第2ブーム32が挿入されており、第2ブーム32の内部には第3ブーム33が挿入されている。第1ブーム31の下方には第1伸縮シリンダ34が設けられ、第1ブーム31の内部には第2伸縮シリンダ35が内蔵されている。この第1伸縮シリンダ34の伸縮により、第1ブーム31に対して第2ブーム32が最大約1.8mスライド移動する。また、第2伸縮シリンダ35の伸縮により、第2ブーム31に対して第3ブーム32が最大約1.8mスライド移動する。
A
前記第3ブーム33の先端には、支保工Wを把持するための支保工キャッチャー37が装着されている。この支保工キャッチャー37は、第3ブーム33の先端部から伸びるL字形をしたL型アーム40及びこのL型アーム40の先端側に取り付けられた把持部42を有している。そして、この第3ブーム33とL型アーム40との間やL型アーム40自体には、3つの油圧シリンダ44A、44B、44Cが設置されていて、このL型アーム40自体の傾きやL型アーム40を構成する各辺相互間の傾き等をこれら3つの油圧シリンダ44A、44B、44Cにより変更可能としている。
A
さらに、この把持部42の基端部分を、駆動源である油圧シリンダ48を内蔵した駆動部42Aが構成しており、この駆動部42A内から伸縮可能に伸びる伸縮片42Bをこの駆動部42Aが備えるのに伴い、この油圧シリンダ48のピストン48Aの先端側が伸縮片42Bに接続されている。そして、この駆動部42Aの先端側には、第1把持爪51が設置されており、また、この第1把持爪51と対向する伸縮片42Bの先端側には第2把持爪52が設置されており、これら第1把持爪51と第2把持爪52との間に支保工Wを挟み込むようになっている。
Furthermore, the base end portion of the gripping
つまり、これら第1把持爪51及び第2把持爪52により一対の把持爪が構成されており、油圧シリンダ48に外部から作動油が送り込まれる等によって、油圧シリンダ48が駆動することで、これら第1把持爪51と第2把持爪52との間の間隔が変化されて、支保工Wを挟み込むようになる。
That is, a pair of gripping claws are configured by the first
さらに、第1把持爪51の支保工Wと対向する部分とされる右側の端面51Aは、基端側から先端側に向かって支保工W側に傾く形に、傾き角度A1が80度で傾斜している。そして、この端面51Aの先端部には逃げ部とされる面取り部51Bが形成されている。また、第2把持爪52の支保工Wと対向する部分とされる左側の端面52Aは、基端側から先端側に向かって支保工W側に傾く形に、傾き角度B1が80度で傾斜している。そして、この端面52Aの先端部には逃げ部とされる面取り部52Bが同様に形成されている。
Further, the
つまり、一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分とされる端面51A、52Aの傾き角度A1、B1が、相互に同一とされ且つ、これら一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって相互間の隙間が狭くなるように、形成されることになる。但し、これら一対の把持爪51、52の高さは、それぞれ120mm程度とされている。
That is, the inclination angles A1 and B1 of the end faces 51A and 52A that are the portions facing the support W of the pair of
本実施形態のトンネル施工装置2によれば、第3ブーム33の先端側に把持部42が取り付けられ、この把持部42の一対の把持爪51、52が、油圧シリンダ48の動力により間隔を変化させて支保工Wを挟み込むことで、把持部42が支保工Wを把持する。
According to the
この際、把持爪51、52の支保工Wと対向する部分の傾き角度A1、B1が、一対の把持爪51、52の相互間で同一とされるに伴い、これら一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分における相互間の隙間が、一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって狭くなるように、一対の把持爪51、52が形成されている。
At this time, as the inclination angles A1, B1 of the portions of the gripping
つまり、一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分における相互間の隙間が、一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって狭くなっていることから、支保工Wを把持する際に、これら一対の把持爪51、52間に挟まれている支保工Wに、把持爪51、52の先端側から基端側に向かって働く力が常時加わるようになる。
That is, the gap between the portions of the pair of
この結果として、支保工Wの大きさが変化した場合であっても、一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって支保工Wがずれ出す虞がなくなることから、支保工Wの建込みの際に、支保工Wを確実に把持できるようになる。
As a result, even if the size of the support work W is changed, there is no possibility that the support work W shifts from the base end side to the front end side of the pair of
この一方、本実施の形態によれば、一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分が、一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって相互間の隙間が単に狭くなるだけでなく、一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分の傾き角度A1、B1が、一対の把持爪51、52の相互間で同一とされていることで、支保工Wをより一層確実に把持できるようになる。
On the other hand, according to the present embodiment, the portion of the pair of
また、本実施の形態によれば、駆動源が油圧シリンダ48とされていることから、この油圧シリンダ48により強い力が発揮されて、把持部42で支保工Wをより一層確実に把持できるようにもなる。
Further, according to the present embodiment, since the drive source is the
次に、本実施の形態に係るトンネル施工装置2の把持部42により2種類の大きさの支保工Wを把持する際の具体例を説明する。例えば高さ寸法Hが250mmの支保工Wを把持する場合には、図15(A)に示すように把持し、また、高さ寸法Hが125mmの支保工Wを把持する場合には、図15(B)に示すように把持することになる。
Next, a specific example when gripping the two types of support works W by the
つまり、一対の把持爪51、52の高さがそれぞれ120mm程度とされていることから、高さ寸法Hが250mmのH型に形成された支保工Wを把持する場合には、図15(A)に示すように支保工Wの一端側である下端側のみを把持する形になる。また、高さ寸法Hが125mmのH型に形成された支保工Wを把持する場合には、図15(B)に示すように支保工Wの一端側を同様に把持している。但し、支保工Wの他端側と対向する把持爪51、52の部分には面取り部51B、52Bが形成されていることから、この場合には支保工Wの他端側に把持爪51、52が接触することがない。
That is, since the height of each of the pair of
以上の結果として、いずれの場合にも支保工Wの一端側である下端側のみを把持する形になるものの、一対の把持爪51、52の支保工Wと対向する部分における相互間の隙間が、一対の把持爪51、52の基端側から先端側に向かって狭くなっていることから、把持爪51、52の先端側から基端側に向かって働く力が常時加わって、支保工Wを確実に把持できるようになる。
As a result of the above, in any case, only the lower end side that is one end side of the support work W is gripped, but there is a gap between the pair of
(作業範囲)
図3に、第1のタイプのトンネル施工装置2Lのエレクター作業範囲Oを示す。前記施工装置2Lのエレクター5によって、トンネル切羽Pの左側に支保工Wを建込むことができる。
(Working range)
FIG. 3 shows an erector working range O of the first type of
(削岩機)
そのほか、走行車両の3の前方に削岩機60を設けても良い。この削岩機60は、図16の例では、ドリルブーム62から削孔ビット67までの部分をいい、走行車両3の前方に取り付けられたブームポスト61と連結されている。この削岩機60について下記に詳述する。
(Jam drill)
In addition, a
前記ブームポスト61には、ドリルブーム62が取り付けられており、その下方には第1上下シリンダ62Aが設けられている。この第1上下シリンダ62Aが伸縮することにより、ドリルブーム62が上下方向に揺動する。揺動可能範囲は、上約45°、下約30°である。
A
このドリルブーム62の側方には、左右旋回シリンダ62Bが設けられている。この左右旋回シリンダ62Bが伸縮することにより、ドリルブーム62が水平方向に揺動する。揺動可能範囲は、左右それぞれ約45°である。
On the side of the
ドリルブーム62は、アウタードリルブーム62Xと、その内部に挿入されたインナードリルブーム62Yからなる。このドリルブーム62には、図示しない伸縮シリンダが内蔵されており、このシリンダの伸縮により、アウタードリルブーム62Xに対してインナードリルブーム62Yが最大約1.6mスライド移動する。
The
ドリルブーム62の先端にはロータリアクチュエータ70が取り付けられ、このロータリアクチュエータ70の側方には、前後方向に延在するガイドセル63が取り付けられている。このガイドセル63の上方には、ガイドセル63と同一方向に延在するロッド64が、ロッド固定部66を介して取り付けられている。また、このロッド64の先端には削孔ビット67が取り付けられ、後端にはドリフター65が設けられている。
A
ガイドセル63の下方には、第3上下シリンダ69が取り付けられている。この第3上下シリンダ69が伸縮することにより、ガイドセル63が上下方向に揺動する。揺動可能範囲は、上約90°、下約0°である。
A third upper and
インナードリルブーム62Yの下方には、第2上下シリンダ68が設けられている。この第2上下シリンダ68により、ガイドセル63が上下方向に揺動する。また、ドリルブーム62と第1上下シリンダ62Aの間には同調用シリンダ71が取り付けられている。この同調用シリンダ71は、第2上下シリンダ68と同調して、ガイドセル63を平行移動させる。
A second upper and
なお、前記ロッド64はガイドセル63に沿って前後方向に最大約4mの距離をスライド移動できる。また、ドリフター65の動力はロッド64を介して、先端にある削孔ビット67に伝達されるようになっている。
The
このような構成の削岩機60は、高圧水を削孔ビット67の吹出口から吹出しながら、ドリフター65の回転力と打撃力により、削孔ビット67で削孔する。そして、より深く削孔する場合は、前記ロッド64を継ぎ足しながら削孔を続ける。削孔終了後は、ロッド64を地山より引き抜き、削孔した孔にモルタルを注入しロックボルトを挿入する。
The
(トンネル施工設備及び施工方法)
図3は、本発明に係るトンネル施工設備1の正面図である。図面手前がトンネル切羽P側であり、図面奥が坑口側である。すなわち、図面左側が切羽Pに向かって右側となり、図面右側が切羽Pに向かって左側となる。
(Tunnel construction equipment and construction method)
FIG. 3 is a front view of the
このトンネル施工設備1は、異なるタイプの複数の施工装置2から構成され、図3の例では、第1のタイプと第2のタイプの施工装置2L、2Rを有する。第1のタイプの施工装置2Lは、エレクター5を左側に備え、吹付けアーム4を右側に備えている。また、第2のタイプの施工装置2Rは、エレクター5を右側に備え、吹付けアーム4を左側に備えている。即ち、図3の例においては、トンネル切羽の幅方向中央の仮想線Sを軸として、施工装置2Lと施工装置2Rの吹付けアーム4とエレクター5の位置が線対称になっている。
The
さらに削岩機60も装備する場合、第1のタイプの施工装置2Lは、吹付けアーム4の右側に削岩機60を設ける。第2のタイプの施工装置2Rは、吹付けアーム4の左側に削岩機60を設ける。
Further, when the
前記のように、エレクター5を搭載する位置は、施工装置2L、2Rをトンネル内に配置したときに、トンネル幅方向外側にすることが好ましい。トンネル内への支保工Wの搬入は、支保工Wをエレクター5によって把持し、施工装置2が支保工Wを抱えた状態でトンネル切羽近傍まで運搬する。そのため、エレクター5を幅方向外側に設けないと、支保工Wを運搬することができないからである。また、トンネル幅方向外側から搬入すると、左半部及び右半部に建込む支保工Wが互いに干渉せず、作業効率が高くなるという利点もある。
As described above, it is preferable that the position where the
また、吹付けアーム4を搭載する位置は、施工装置2L、2Rをトンネル内に配置したときに、トンネル幅方向中央側にすることが好ましい。幅方向外側よりも幅方向中央側のほうが、コンクリートの吹き付け面積が大きいからである。また、施工装置2L、2Rの一方が故障して動かなくなった際に、他方の施工装置2L、2Rを用いて、左半部及び右半部の両方にコンクリートを吹き付けるため、幅方向中央寄りに配置して吹付範囲を広くする必要があるからである。
Moreover, it is preferable that the position where the
本発明に係るトンネル施工方法について説明する。この施工方法の第1工程は、施工装置2をトンネル内に配置する配置工程である。具体的には、第1のタイプの施工装置2Lを切羽Pに向かって左側に配置し、第2のタイプの施工装置2Rを切羽Pに向かって右側に配置する。
The tunnel construction method according to the present invention will be described. The first step of this construction method is an arrangement step of arranging the
第2工程は、トンネル切羽Rに一次コンクリートを吹付ける一次コンクリート吹付け工程である。具体的には、第1のタイプの施工装置2Lの吹付けノズル21から、主に左半部に一次コンクリートを吹付け、第2のタイプの施工装置2Rの吹付けノズル21から、主に右半部に一次コンクリートを吹付ける。
The second process is a primary concrete spraying process in which primary concrete is sprayed onto the tunnel face R. Specifically, primary concrete is sprayed mainly on the left half portion from the
なお、左半部とは、坑口側から切羽Pを視た際の左側部分(図3では右側部分)をいい、右半部とは坑口側から切羽Pを視た際の右側部分(図3では左側部分)をいう。 The left half refers to the left part when viewing the face P from the wellhead side (the right part in FIG. 3), and the right half refers to the right part when viewing the face P from the wellhead side (FIG. 3). Let's say the left part).
また、施工装置2L、2Rの前記コンクリート吹付け範囲は、原則的なものである。施工装置2Rや2Lが故障して動かなくなった場合や、左半部または右半部の吹付けが遅れている場合などには、施工装置2Lが右半部にコンクリートを吹付けたり、施工装置2Rが左半部にコンクリートを吹き付けたりすることもできる。このことは、後述する二次コンクリート吹付けや、ロックボルト打設においても同様である。
Moreover, the said concrete spraying range of the
第3工程は、トンネル内に支保工Wを建込む建込み工程である。具体的には、第1のタイプの施工装置2Lのエレクター5を用いて、主に左半部に支保工Wを建込み、前記第2のタイプの施工装置2Rのエレクター5を用いて、主に右半部に支保工Wを建込む。支保工Wを建込んだ後は、鋼製支保工背面に金網を設置することが好ましい。
The third process is an erection process for constructing the support work W in the tunnel. Specifically, using the
第4工程は、トンネル切羽Rにさらにコンクリートを吹付ける二次コンクリート吹付け工程である。具体的には、第1のタイプの施工装置2Lの吹付けノズル21から、主に左半部に二次コンクリートを吹付け、第2のタイプの施工装置2Rの吹付けノズル21から、主に右半部に二次コンクリートを吹付ける。
The fourth process is a secondary concrete spraying process in which concrete is further sprayed onto the tunnel face R. Specifically, secondary concrete is sprayed mainly on the left half from the
そのほか、第5工程として、ロックボルトを設けるロックボルト打設工程を加えても良い。具体的には、第1のタイプの施工装置2Lの削岩機を用いて、主に左半部にロックボルト挿入孔を空け、第2のタイプの施工装置2Rの削岩機を用いて、主に右半部にロックボルト挿入孔を空ける。
In addition, as a fifth step, a lock bolt placing step for providing a lock bolt may be added. Specifically, using the rock drill of the first type of
前記一次コンクリート吹付け工程及び二次コンクリート吹付け工程において、第1のタイプと第2のタイプの各施工装置2L、2Rによる吹付けは、原則として同時に行う。同時に行うことで、一次コンクリート吹付け及び二次コンクリート吹付けに要する時間を短縮することができる。また、2台の施工装置を用いることにより、大断面のトンネルであっても、効率的にコンクリートを吹付けることができる。
In the primary concrete spraying process and the secondary concrete spraying process, in principle, the spraying by the
より詳しくは、施工装置2を1台用いた場合の吹付量が例えば25〜30m3/hである場合、施工装置2を2台並べて同時に吹き付けることにより、吹付量を倍(50〜60m3/h)にすることができる。このことは、施工装置2を3台、4台・・・と増やし、同時に吹き付けることにより、吹付量を3倍、4倍・・・と増やすことができる。
More specifically, when the spraying amount when one
また、第1のタイプの施工装置2Lが故障等で動かなくなった場合でも、第2のタイプの施工装置2Rを用いて左半部へコンクリートの吹付け等をすることにより、工事を止めることなく、安定した急速施工に寄与することができる。このことは、第2のタイプの施工装置2Rが動かなくなった場合でも同様である。
Even if the first
また、各施工装置2にコンプレッサー10A、10Bを搭載することにより、従来のようにコンプレッサーを別置きする必要がなくなり、切羽近傍の機械の台数を最小限に抑えることができる。
Further, by installing the
トンネル内という限られた空間で用いる機械の台数が減るとともに、吹付けアームを搭載した走行台車とコンプレッサーを搭載した台車の間を接続する配管の段取り、取り付け、取り外し、片付けという手間が無くなるため、機動性を飛躍的に向上させることができる。 As the number of machines used in the limited space in the tunnel is reduced, there is no need to set up, install, remove, and clean up the piping that connects the traveling carriage equipped with the blowing arm and the carriage equipped with the compressor. Mobility can be dramatically improved.
また、コンクリート配管9の長さが短くなるため、コンクリートが配管9内を通る際に受ける抵抗が減り、コンクリートの吐出量(吹付け量)を増加させることができる。
Moreover, since the length of the
以上のように、コンプレッサーを別置きしないことにより、機動性が向上し、吹付け量が増加するため、吹付け作業時間が大幅に短縮し、急速施工に寄与することができる。具体的には、別置きした場合と比べて、吹付作業時間を約半分にすることができる。 As described above, by not placing the compressor separately, the mobility is improved and the amount of spraying is increased, so that the spraying operation time is greatly shortened and it is possible to contribute to rapid construction. Specifically, the spraying work time can be halved as compared with the case where it is placed separately.
さらに、コンクリート配管9の長さが短くなるため、短くなった分だけ、消耗品(配管9)を減らすことができる。
Furthermore, since the length of the
従来のコンクリート吹付機と支保工建込みエレクターを用いる場合、まず、コンクリート吹付機を用いて一次コンクリートを吹付ける。そして、吹付け終了後に、吹付機をトンネル切羽近傍から後退させる。次に、支保工建込みエレクターを前進させてトンネル切羽近傍に配置し、この支保工建込みエレクターを用いて、支保工を組み立てる。そして、組立て終了後に、支保工建込みエレクターを切羽近傍から後退させる。次に、再びコンクリート吹付機を前進させてトンネル切羽近傍に配置し、この吹付機を用いて二次コンクリート吹付けを行う。このように、従来はコンクリート吹付機と支保工建込みエレクターをトンネル内で前方及び後方へ移動しなければならず、施工時間が長くなるとともに、手間がかかっている。 When using a conventional concrete spraying machine and a support built-in erector, first, primary concrete is sprayed using a concrete spraying machine. Then, after the spraying is completed, the sprayer is moved backward from the vicinity of the tunnel face. Next, the support construction built-in erector is moved forward and arranged near the tunnel face, and the support work is assembled using the support construction built-in erector. And after completion | finish of an assembly, a support construction built-in erector is retreated from the face vicinity. Next, the concrete sprayer is moved forward again and placed near the tunnel face, and secondary concrete spraying is performed using this sprayer. Thus, conventionally, the concrete sprayer and the support built-in erector have to be moved forward and backward in the tunnel, which increases the construction time and labor.
しかし、本発明のように、トンネル施工装置2に吹付けアーム4及びエレクター5を搭載することにより、トンネル内に出し入れする時間や手間を省略することができる。
However, by mounting the
また、二次コンクリート吹付けの後には、ロックボルト打設が行われる。従来は、二次コンクリート吹付け後に、コンクリート吹付機をトンネル切羽近傍から後退させ、その後に、ドリルジャンボを前進させてトンネル切羽近傍に配置し、このドリルジャンボによってロックボルト打設を行っていた。しかし、本発明のようにトンネル施工装置2に削岩機60を搭載することにより、トンネル内でコンクリート吹付機とドリルジャンボを前方及び後方へ移動させる時間や手間を省略することができる。
Moreover, after secondary concrete spraying, rock bolt driving | running is performed. Conventionally, after the secondary concrete is sprayed, the concrete sprayer is moved backward from the vicinity of the tunnel face, and then the drill jumbo is moved forward and placed near the tunnel face, and the lock jumbo is driven by the drill jumbo. However, by mounting the
本発明は、上記の実施例の形態に限られるものではなく、吹付けアーム4、エレクター5、削岩機60の構造等は適宜変更することができる。また、前記では、トンネル施工装置2を2台用いる場合を例に説明したが、施工装置2を3台以上用いても良い。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and the structure and the like of the
なお、以上の説明において、特に限定がない場合は、「コンクリート」の文言に「一次コンクリート」と「二次コンクリート」の両方の意味を含ませることができる。 In the above description, if there is no particular limitation, the meaning of “primary concrete” and “secondary concrete” can be included in the word “concrete”.
1 トンネル施工設備
2 トンネル施工装置
2L 第1のタイプのトンネル施工装置
2R 第2のタイプのトンネル施工装置
3 走行車両
4 吹付けアーム
5 エレクター
6 吹付機
7 供給口
8 圧送ポンプ
9 コンクリート配管
10A (コンクリート吹付用)コンプレッサー
10B (急結剤搬送用)コンプレッサー
11 急結剤供給装置
12 ホース
20 ベース
21 吹付けノズル
22 基端アーム
22A 基端アーム上下シリンダ
22B 基端アーム旋回左右シリンダ
22C 基端アーム伸縮シリンダ
22D 基端アーム同調シリンダ
22X アウター基端アーム
22Y インナー基端アーム
23 先端アーム
24 ピン
25 第1接合部材
26 スライドアーム
26A スライドアーム上下シリンダ
26B スライドアーム旋回左右シリンダ
26C 第2スライドアーム伸縮シリンダ
26D 第1スライドアーム伸縮シリンダ
26X アウタースライドアーム
26Y 第1インナースライドアーム
26Z 第2インナースライドアーム
27 ノズル回転モータ
28 ノズル前傾後傾シリンダ
29 第2接合部材
29A 第1部材
29B 第2部材
30 ブームベース
31 第1ブーム
31A ブーム起伏シリンダ
32 第2ブーム
33 第3ブーム
34 第1伸縮シリンダ
35 第2伸縮シリンダ
37 キャッチャー
40 L型アーム
42 把持部
42A 駆動部
42B 伸縮片
48 油圧シリンダ
48A ピストン
51 把持爪
51A 端面
51B 面取り部
52 把持爪
52A 端面
52B 面取り部
60 削岩機
61 ブームポスト
62 ドリルブーム
62A 第1上下シリンダ
62B 左右旋回シリンダ
62X アウタードリルブーム
62Y インナードリルブーム
63 ガイドセル
64 ロッド
65 ドリフター
66 ロッド固定部
67 削孔ビット
68 第2上下シリンダ
69 第3上下シリンダ
70 ロータリアクチュエータ
71 同調用シリンダ
A1 端面51Aの傾き角度
B1 端面52Bの傾き角度
O (第1のタイプのトンネル施工装置の)エレクターの作業範囲
P 切羽
Q (第1のタイプのトンネル施工装置の)スライドアームが切羽に対して垂直の時の吹付範囲
R (第1のタイプのトンネル施工装置の)最大吹付範囲
S トンネル切羽の幅方向中央の仮想線
W 支保工
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel construction equipment 2 Tunnel construction equipment 2L 1st type tunnel construction equipment 2R 2nd type tunnel construction equipment 3 Traveling vehicle 4 Spraying arm 5 Elector 6 Spraying machine 7 Supply port 8 Pumping pump 9 Concrete piping 10A (Concrete Blowing) Compressor 10B (For quick setting agent transport) Compressor 11 Quick setting agent supply device 12 Hose 20 Base 21 Blowing nozzle 22 Base end arm 22A Base end arm vertical cylinder 22B Base end arm turning left and right cylinder 22C Base end arm telescopic cylinder 22D Base end arm tuning cylinder 22X Outer base end arm 22Y Inner base end arm 23 Front end arm 24 Pin 25 First joint member 26 Slide arm 26A Slide arm up / down cylinder 26B Slide arm swing left / right cylinder 26C Second slide arm extension Reduction cylinder 26D First slide arm telescopic cylinder 26X Outer slide arm 26Y First inner slide arm 26Z Second inner slide arm 27 Nozzle rotation motor 28 Nozzle forward tilting backward cylinder 29 Second joining member 29A First member 29B Second member 30 Boom base 31 1st boom 31A Boom hoisting cylinder 32 2nd boom 33 3rd boom 34 1st telescopic cylinder 35 2nd telescopic cylinder 37 Catcher 40 L-shaped arm 42 Grasping part 42A Drive part 42B Telescopic piece 48 Hydraulic cylinder 48A Piston 51 Grasping Claw 51A End surface 51B Chamfered portion 52 Grip claw 52A End surface 52B Chamfered portion 60 Rock drill 61 Boom post 62 Drill boom 62A First vertical cylinder 62B Left and right turning cylinder 62X Outer drill boom 62Y Inner drill Boom 63 Guide cell 64 Rod 65 Drifter 66 Rod fixing portion 67 Drilling bit 68 Second upper / lower cylinder 69 Third upper / lower cylinder 70 Rotary actuator 71 Tuning cylinder A1 Inclination angle B1 of end surface 51A Inclination angle O of first end surface 52B (first Elector's working range P of the tunnel construction device (type 1) Tunnel face Q (of the first type tunnel construction device) Spraying range R when the slide arm is perpendicular to the face (of the first type tunnel construction device) Maximum spraying range S Virtual line W in the center of the tunnel face in the width direction
Claims (5)
前記施工装置は、第1のタイプの施工装置と第2のタイプの施工装置とを有し、
各施工装置のそれぞれは、支保工の建込みを行うエレクターと、コンクリートの吹付けを行う吹付けアームを有し、それらを一台の走行車両に搭載したものであり、
前記第1のタイプの施工装置は、トンネル切羽に向かって左側に位置し、主に左半部の支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを担当し、
前記第2のタイプの施工装置は、トンネル切羽に向かって右側に位置し、主に右半部の支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを担当し、
前記第1のタイプの施工装置は、前記エレクターを左側に、前記吹付けアームを右側に備え、
前記第2のタイプの施工装置は、前記エレクターを右側に、前記吹付けアームを左側に備える
ことを特徴とするトンネル施工設備。 A tunnel construction facility that carries multiple tunnel construction equipment into the tunnel and builds support works and sprays concrete.
The construction apparatus has a first type construction apparatus and a second type construction apparatus,
Each construction device has an erector that builds a support and a blowing arm that blows concrete, and they are mounted on a single traveling vehicle.
The construction device of the first type is located on the left side toward the tunnel face, and is mainly responsible for the construction of the left half support construction and the spraying of concrete,
The construction device of the second type is located on the right side toward the tunnel face, and is mainly responsible for the construction of the right half support construction and the spraying of concrete,
The construction apparatus of the first type includes the erector on the left side and the blowing arm on the right side,
The construction apparatus of the second type includes the erector on the right side and the blowing arm on the left side.
前記第2のタイプの施工装置は、前記吹付けアームの左側に削岩機をさらに搭載する請求項1または2記載のトンネル施工設備。 The construction apparatus of the first type further includes a rock drill on the right side of the spray arm,
The tunnel construction facility according to claim 1 or 2, wherein the second type of construction device further includes a rock drill on the left side of the spray arm.
前記エレクターを右側に、前記吹付けアームを左側に搭載した第2のタイプのトンネル施工装置を用いて、
支保工の建込み及びコンクリートの吹付けを行うトンネル施工方法であって、
前記第1のタイプの施工装置を切羽に向かって左側に配置し、前記第2のタイプの施工装置を切羽に向かって右側に配置する第1工程と、
前記第1のタイプの施工装置を用いて、主に左半部に一次コンクリートを吹付け、前記第2のタイプの施工装置を用いて、主に右半部に一次コンクリートを吹付ける第2工程と、
前記第1のタイプの施工装置を用いて、主に左半部に支保工を建込み、前記第2のタイプの施工装置を用いて、主に右半部に支保工を建込む第3工程と、
前記第1のタイプの施工装置を用いて、主に左半部に二次コンクリートを吹付け、前記第2のタイプの施工装置を用いて、主に右半部に二次コンクリートを吹付ける第4工程からなることを特徴とするトンネル施工方法。 A first type of tunnel construction device with an erector for erection on the left side and a blast arm for spraying concrete on the right side;
Using a tunnel construction device of the second type equipped with the erector on the right side and the blowing arm on the left side,
A tunnel construction method for erection of support works and concrete spraying,
A first step of placing the first type of construction device on the left side toward the face, and placing the second type of construction device on the right side of the face;
Second step of spraying primary concrete mainly on the left half using the first type construction device and spraying primary concrete mainly on the right half using the second type construction device. When,
Using the first type of construction equipment, a third step is mainly to build a support work in the left half, and to use the second type of construction equipment to build a support work mainly in the right half. When,
Using the first type of construction apparatus, the secondary concrete is sprayed mainly on the left half, and using the second type of construction apparatus, the secondary concrete is mainly sprayed on the right half. A tunnel construction method characterized by comprising four steps.
前記第2のタイプの施工装置は、前記吹付けアームの左側に削岩機をさらに搭載しており、
前記第4工程の後に、
前記第1のタイプの施工装置の削岩機を用いて、主に左半部にロックボルト挿入孔を空け、第2のタイプの施工装置の削岩機を用いて、主に右半部にロックボルト挿入孔を空ける第5工程を有する請求項4記載のトンネル施工方法。 The construction apparatus of the first type further includes a rock drill on the right side of the spray arm,
The construction apparatus of the second type further includes a rock drill on the left side of the spray arm,
After the fourth step,
Using the rock drill of the first type of construction equipment, drilling a rock bolt insertion hole mainly in the left half, and mainly using the rock drill of the second type of construction equipment, mainly in the right half The tunnel construction method according to claim 4, further comprising a fifth step of making a lock bolt insertion hole.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150710 |