JP2017226957A - ズリ搬出装置およびこれを用いた施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工効率が高く、工期の短縮が可能な、ズリ搬出装置およびこれを用いた施工方法を提供すること。
【解決手段】本発明のズリ搬出装置は、トンネル掘削工事において、切羽より発生したズリを、後続工程に影響しない位置に搬送するための、ズリ搬出装置であって、前後進可能な搬送デッキを備え、搬送デッキの左右の一側には通行部を有し、他側にはズリの仮置部を有し、通行部は、通行部上のズリを仮置部に排出可能な、掃出機構を備えることを特徴とする。本発明のズリ搬出装置を用いたトンネル掘削工事の施工方法は、トンネルの切羽前面に搬送デッキを設置する設置工程と、切羽を破砕する破砕工程と、破砕によって発生したズリを搬送デッキで坑口側へ搬送する搬送工程と、通行部上のズリを仮置部へ排出する排出工程と、切羽付近で後工程を行う作業車を通行部上を走行して切羽側へ通過させる通過工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズリ搬出装置と、これを用いたトンネル掘削工事の施工方法に係る。

山岳トンネルの掘削工事は通常、（１）削孔、（２）装薬、（３）発破、（４）浮石処理（５）、ズリ輸送（６）、吹付け、（７）支保工建込み、（８）ロックボルト打設、などの一連の工程を１サイクルとし、このサイクルの繰り返しでトンネルを掘進してゆく。
坑内の空間は限られている一方、工程ごとに異なった種類の重機が必要となるため、これらの工程間の連携や重機の入れ替えの段取りが、施工上の要点になっている。
なかでもズリの輸送工程は、早期に切羽付近に作業空間を確保しないと、後続する吹付工や支保工、ロックボルト工などに着手できないため、これを迅速かつ効率よく行うための各種の技術が開発されている。

特許文献１には、発破によって生じたズリをショベルローダーで移動式クラッシャに供給し、これを破砕後にベルトコンベアで坑外に輸送する施工方法が開示されている。
特許文献２には、同様の工法においてショベルローダーの台数を増やし、作業効率を高める施工方法が開示されている。

特開平６−２１２８８８号公報 特開平６−２１２８８９号公報

しかし、従来技術には次のような欠点がある。
＜１＞切羽からクラッシャまでの空間を工事車両が往復するため、作業中に車両や作業員が立ち入れない。よって、搬出作業が完了するまで他の作業に着手できず、無駄な手待ち時間が生じる。
＜２＞大量のズリを全てクラッシャへ搬送するまでに複数の工事車両を何回も往復させる必要がある。よって、作業時間が長く、作業効率が悪い。
＜３＞トンネルの坑内は狭いため、工事車両の取り回しが難しく、作業効率が悪い。また工事車両を複数台使用する場合、作業が錯綜し、車両同士が接触する可能性がある。
＜４＞切羽前面に積み上げられたズリを少量ずつ掬い取る方法なので、ズリをきれいに回収することができない。よって、作業後も床面にズリが残り、工事車両が乗り上げたり、作業の邪魔になることがある。
＜５＞坑内の床面には不陸があるため、工事車両が円滑に運行できない。また、搬送中の振動によりズリがこぼれ落ちることがある。
＜６＞工事車両による排気ガスで坑内の空気環境が悪化しやすい。

本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決するズリ搬出装置およびこれを用いた施工方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するための本発明のズリ搬出装置は、トンネル掘削工事において、切羽より発生したズリを、後続工程に影響しない位置に搬送するための、ズリ搬出装置であって、前後進可能な搬送デッキを備え、搬送デッキの左右の一側には通行部を有し、他側にはズリの仮置部を有し、通行部は、通行部上のズリを仮置部に排出可能な、掃出機構を備えることを特徴とする。

本発明のズリ搬出装置は、ベース体をさらに備え、搬送デッキは、ベース体上に前後進可能に配置されていてもよい。

本発明のズリ搬出装置は、ベース体は、前ベースと、後ベースと、を有し、前ベースと後ベースの間に、両者間を伸縮可能なスライド機構が介在してもよい。

本発明のズリ搬出装置は、搬送デッキの後端に、掛止フックを備え、ベース体の上面に、掛止ラックを備え、掛止フックは、掛止ラックに係合可能な爪部と、爪部を記搬送デッキへ引き寄せ可能な引張機構と、を備えてもよい。

本発明のズリ搬出装置は、掃出機構はダンプ機構であり、ダンプ機構は、通行部の天板を仮置部側に傾斜可能に構成されていてもよい。

本発明のズリ搬出装置を用いたトンネル掘削工事の施工方法は、トンネルの切羽前面に搬送デッキを設置する設置工程と、切羽を破砕する破砕工程と、破砕によって発生したズリを搬送デッキで坑口側へ搬送する搬送工程と、通行部上のズリを仮置部へ排出する排出工程と、切羽付近で後工程を行う作業車を通行部上を走行して切羽側へ通過させる通過工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のズリ搬出装置およびこれを用いた施工方法は、以上の構成を有するため、次の効果の少なくともひとつを備える。
＜１＞まず切羽のズリを仮置場へ搬出し、ズリの破砕と坑外への輸送は仮置場で行う。よって、モルタル吹付などの後続工程を、ズリの破砕・輸送の作業と並行して行うことができる。従って、無駄な手待ち時間がなくなる。山岳トンネルの施工は１サイクルの繰り返しであるため、削減した作業時間が累加されることで、大幅な工期の短縮につながる。
＜２＞搬送デッキの１ストロークで、大量のズリを一度に搬送できる。このため作業時間が短く、作業効率が非常に高い。
＜３＞一方向へのスライド移動で全てのズリを搬出できるため、作業が容易である。また、工事車両同士の接触などが生じない。
＜４＞ズリを搬送デッキ上に載せてデッキごと搬送するため、ズリを漏れなく回収することができる。
＜６＞ベース体に反力を取り、掛止フックと掛止ラックの噛み合わせ構造を利用して搬送するため、多量のズリを効率よく搬送できる。
＜７＞搬送に車両を使用しないため、坑内が排気ガスによって汚染されない。

本発明に係るズリ搬出装置の説明図。 本発明に係るズリ搬出装置による施工方法の説明図（１）。 本発明に係るズリ搬出装置による施工方法の説明図（２）。 本発明に係るズリ搬出装置による施工方法の説明図（３）。 本発明に係るズリ搬出装置による施工方法の説明図（４）。

以下、図面を参照しながら本発明のズリ搬出装置およびこれを用いた施工方法について詳細に説明する。
本明細書における「前後」「左右」「上下」などの各方向は、トンネル坑内に、坑口側から切羽側へ向けてズリ搬出装置を配置した場合におけるそれぞれの方向を指す。
また、「ズリ」とはトンネル掘削の際に発破や破砕によって生じた岩片や土砂などを総称する。

[ズリ搬出装置]
＜１＞全体の構成（図１）。
本発明のズリ搬出装置１は、トンネル掘削工事において、切羽より発生したズリＡを、後続工程（吹付工・支保工・ロックボルト工など）に影響しない仮置場まで搬送するための装置である。
ズリ搬出装置１は、ベース体１０と、搬送デッキ２０と、を少なくとも備える。
搬送デッキ２０はベース体１０上を前後方向にスライド自在に設置される。

＜２＞ベース体。
ベース体１０は、トンネル坑内の床面を被覆して搬送デッキ２０の移動を円滑にするとともに、搬送デッキ２０によるズリＡの搬送のための反力をとるための基台である。
ベース体１０は概ね矩形状の板体であって、前ベース１１と、後ベース１２と、これらを接続するスライド機構１３とを備える。
前ベース１１、後ベース１２の幅は、坑内の床面の幅に対応する。
後ベース１２の両側部には掛止ラック１４を備える。掛止ラック１４は、後ベース１２の上面から上方へ連続して突出する。
後ベース１２の後端部には、車両が乗り上げるためのスロープを設けてもよい。

＜２．１＞スライド機構。
スライド機構１３は、ベース体１０を移動させるための機構である。
スライド機構１３は、前ベース１１と後ベース１２とを伸縮可能に連結する。
本例では、前ベース１１と後ベース１２とを、４本の油圧シリンダで連結してこれをスライド機構１３とする。
ただしスライド機構１３の種類と数はこれに限られず、油圧以外の動力シリンダや、他の公知の機構を採用することができる。

＜２．２＞ベース体の移動方法。
ベース体１０は、スライド機構１３を利用することで、長手方向に移動することができる。その手順は以下である。
ベース体１０を切羽方向へ移動するには、スライド機構１３が縮んだ状態において、重機を後ベース１２上に配置してウェイトとする。
続いて、スライド機構１３の油圧シリンダを駆動してスライド機構１３を伸長する。これによって、前ベース１１が後ベース１２に対して前方へ押し出される。
最後に、後ベース１２上の重機を前ベース１１上に移動させてカウンターウェイトとし、スライド機構１３を短縮する。これによって、後ベース１２が前ベース１１に引き寄せられ、移動が完了する。
また、これと同様の工程を、前後反対向きに行うことで、ベース体１０を坑口方向へ移動することも可能である。
なお、ベース体１０の移動方法はこれに限られず、牽引などの他の方法によることもできる。この場合、ベース体１０は分割体でなく、一体に構成してもよい。

＜３＞搬送デッキ。
搬送デッキ２０は、ズリＡを切羽付近から後方に搬送するための部材である。
搬送デッキ２０は、概ね矩形状の板体であって、その上面の両側に通行部２１と仮置部２２を備える。
搬送デッキ２０の下部には、ベース体１０上を移動するための移動ローラ２３を設ける。
搬送デッキ２０の前後には、車両が乗り上げるためのスロープを設けてもよい。

＜３．１＞通行部。
通行部２１は、ズリＡを積載してベース体１０上を搬送する機能と、ズリＡを仮置部２２に排出する機能と、工事車両を通過させる通路としての機能と、を兼ね備える部分である。
通行部２１は、掃出機構２１ａと、天板２１ｂと、を備える。

＜３．１．１＞掃出機構。
掃出機構２１ａは、天板２１ｂ上のズリＡを仮置部２２に排出するための機構である。
本例では、天板２１ｂを仮置部２２側に傾斜させるダンプ機構を採用する。
掃出機構２１ａは、ズリＡの運搬時および車両通行時には、天板２１ｂの内部に折り畳まれている。ズリＡの掃出作業時には、展開し、天板２１ｂを持ち上げて仮置部２２側に傾斜させる。

＜３．２＞仮置部。
仮置部２２は、ズリＡを積載してベース体１０上を搬送する機能と、ズリＡの仮置場としての機能を備える平板状の部分である。
仮置部２２の側方には、ズリＡのこぼれ出しを防ぐための柵などを設けてもよい。

＜４＞掛止フック。
掛止フック３０は、搬送デッキ２０を移動させるための部材である。
掛止フック３０は、搬送デッキ２０の後端部の両側にそれぞれ後方に向けて設置される。
掛止フック３０は、爪部３１と、引張機構３２と、を備える。
爪部３１は、掛止フック３０の先端から下方に突起し、ベース体１０の掛止ラック１４に係合可能な形状を呈する。
引張機構３２は、長尺状の形状を呈し、一端は爪部３１に接続し、他端は搬送デッキ２０の後端に軸支される。

＜４．１＞引張機構。
引張機構３２は、爪部３１を搬送デッキ２０側へ引き寄せる機構である。
引張機構３２は、搬送デッキ２０との接続部を中心に先端の爪部３１を上下方向に回動可能であるとともに、軸方向に伸縮可能である。
本例では、引張機構３２として油圧シリンダを採用する。

[施工方法]
＜１＞全体の構成。
引き続き、本発明のズリ搬出装置を用いたトンネル掘削工事の施工方法について説明する。
本発明の施工方法は、破砕工程と、搬送工程と、排出工程と、通過工程と、を少なくとも備える。
なお、上記の工程は、本発明を構成する工程であり、これらの工程の前後には、切羽の削孔工程や、装薬工程、吹付け工程、支保工設置工程、ロックボルト打設工程などの公知の工程があるが、ここでは詳述しない。

＜２＞施工前の状態。
前サイクルのズリの搬出が終わった状態から説明を始める。
切羽Ｂとベース体１０の間には、前サイクルにおける発破により掘削された切羽Ｂの厚みに相当する間隔が空いている。
また、搬送デッキ２０はベース体１０の後部に位置し、通行部２１の掃出機構２１ａは折り畳まれて、搬送デッキ２０の上部は平坦である。

＜３＞設置工程。
設置工程は、トンネルの切羽Ｂの前面に搬送デッキ２０を設置する工程である。
まず、スライド機構１３を使ってベース体１０を移動し、前ベース１１の前端部を切羽Ｂに当接させる。
続いて、ベース体１０上で搬送デッキ２０をスライドさせて、搬送デッキ２０の前端部を切羽Ｂに当接させる。
なお、搬送デッキ２０上にはズリＡが積載されてないため、移動ローラ２３で容易に移動することができる。

＜４＞破砕工程（図２）。
破砕工程は、切羽Ｂを破砕する工程である。
発破によって切羽Ｂを破砕し、切羽Ｂ上に残った不安定なズリＡを浮石落しする。
発破によって発生したズリＡは、切羽Ｂ前面に設置した搬送デッキ２０上に堆積する。

＜５＞搬送工程（図３）。
搬送工程は、ズリＡを搬送デッキ２０で坑口側へ搬送する工程である。
搬送デッキ２０にズリＡを積載した状態で、ベース体１０上をスライドさせて、搬送デッキ２０をベース体１０の後方へ移動させる。
本例では、搬送デッキ２０の移動に掛止フック３０を使用する。
まず、掛止フック３０の爪部３１を上方に持ち上げるとともに、引張機構３２を、爪部３１が後ベース１２の掛止ラック１４に係合可能な長さまで伸長する。
つづいて、爪部３１を下して掛止ラック１４に係合させる。
その状態で引張機構３２の油圧シリンダを短縮すると、ベース体１０に反力を取って搬送デッキ２０が後方へ移動する。
この作業を繰り返すことによって、大量のズリＡの積載した搬送デッキ２０を、円滑にベース体１０の後部へ移動させることができる。

＜６＞排出工程（図４）。
排出工程は、通行部２１上のズリＡを仮置部２２へ排出して、通行部２１の天板２１ｂ上に工事車両の走行経路Ｃを確保する工程である。
作業員の操作によって掃出機構２１ａを展開し、天板２１ｂを持ち上げて仮置部２２側に傾斜させ、天板２１ｂ上のズリＡを仮置部２２側に排出する。
仮置部２２はズリＡの仮置場として利用し、ここからズリＡをクラッシャに投入する。

＜７＞通過工程（図５）。
通過工程は、切羽Ｂ付近で後工程を行う作業車を、通行部２１上を走行して切羽Ｂ側へ通過させる工程である。
排出工程によって、ズリＡは搬送デッキ２０片側の仮置部２２に寄せられ、通行部２１の上面には平坦な走行経路Ｃが確保されている。
そこで、後続するモルタル吹付や支保工の建込みなどに使用する工事車両を、坑口側から走行経路Ｃを通過させて切羽Ｂまで送ることができる。
よって、切羽Ｂにて吹付工や支保工を施工しながら、これと並行してズリＡの破砕や坑外への輸送作業を行うことができる。

[掃出機構をスライド機構とした例]
実施例１では掃出機構２１ａがダンプ機構である例を説明したが、これに限るものではない。例えば、天板２１ｂ上のズリＡを仮置部２２側へスライドして押し出す、スライド機構を採用してもよい。
要は通行部２１上のズリＡを仮置部２２に排出でき、排出後の通行部２１上を車両が走行できる機構であればよい。

[搬送デッキの移動方法のその他の例]
実施例１では掛止ラック１４と掛止フック３０との組み合わせによって搬送デッキ２０を移動させる例を説明したが、これに限るものではない。
例えば、チェーンブロックやウインチで搬送デッキ２０を牽引して移動させてもよい。あるいは、搬送デッキ２０に歯車機構を設け、これとベース１０の掛止ラック１４と組み合わせて移動させてもよい。
なお、搬送デッキ２０が自走可能な機構を備える場合、ベース体１０は必須の構成要件ではなくなり、ベース体１０を設置せずに搬送デッキ２０のみでズリＡの搬出が可能となる。

１ ズリ搬出装置
１０ ベース体
１１ 前ベース
１２ 後ベース
１３ スライド機構
１４ 掛止ラック
２０ 搬送デッキ
２１ 通行部
２１ａ 掃出機構
２１ｂ 天板
２２ 仮置部
２３ 移動ローラ
３０ 掛止フック
３１ 爪部
３２ 引張機構
Ａ ズリ
Ｂ 切羽
Ｃ 走行経路

Claims (6)

1. トンネル掘削工事において、切羽より発生したズリを、後続工程に影響しない位置に搬送するための、ズリ搬出装置であって、
   前後進可能な搬送デッキを備え、
   前記搬送デッキの左右の一側には通行部を有し、他側にはズリの仮置部を有し、
   前記通行部は、前記通行部上のズリを前記仮置部に排出可能な、掃出機構を備えることを特徴とする、
   ズリ搬出装置。
2. ベース体をさらに備え、前記搬送デッキは、前記ベース体上に前後進可能に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のズリ搬出装置。
3. 前記ベース体は、前ベースと、後ベースと、を有し、前記前ベースと前記後ベースの間に、両者間を伸縮可能なスライド機構が介在することを特徴とする、請求項２に記載のズリ搬出装置。
4. 前記搬送デッキの後端に、掛止フックを備え、前記ベース体の上面に、掛止ラックを備え、前記掛止フックは、前記掛止ラックに係合可能な爪部と、前記爪部を前記搬送デッキへ引き寄せ可能な引張機構と、を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載のズリ搬出装置。
5. 前記掃出機構はダンプ機構であり、前記ダンプ機構は、前記通行部の天板を前記仮置部側に傾斜可能に構成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のズリ搬出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のズリ搬出装置を用いたトンネル掘削工事の施工方法であって、
   トンネルの切羽前面に前記搬送デッキを設置する、設置工程と、
   切羽を破砕する、破砕工程と、
   破砕によって発生したズリを、前記搬送デッキで坑口側へ搬送する、搬送工程と、
   前記通行部上のズリを前記仮置部へ排出する、排出工程と、
   切羽付近で後工程を行う作業車を、前記通行部上を走行して切羽側へ通過させる、通過工程と、を備えることを特徴とする、
   施工方法。

Images