JP2018040194A - トンネル・暗渠内での管の運搬据付方法及び装置 - Google Patents

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【課題】様々な曲率を有するトンネルや暗渠内で運搬台車から据付台車への管の載せ換えや据付作業を容易に行えるようにする。【解決手段】トンネル10や暗渠内での管の運搬据付に際し、フレーム32、載置される新設管16を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構34、管の円周方向回転機構36及び芯出し機構38を備えた据付台車30を既設管14の手前に配置し、新設管が載置されるメインフレーム22、メインフレームを前方の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構24、及び、メインフレームの後方を左右に移動する移動機構28を備えた運搬台車20上に新設管を配置して据付台車に近づけ、運搬台車の前方を中心に新設管を鉛直軸の回りに回転させつつ、新設管の後方を左右に移動して据付台車と運搬台車の通り芯を合わせ、運搬台車上の新設管を据付台車に載せ換え、据付台車の円周方向回転機構で新設管の天地を決めると共に芯出し機構で芯出しして、新設管を既設管にセットする。【選択図】図10

Description

本発明は、トンネル・暗渠内での管の運搬据付方法及び装置に係り、特に、シールドトンネルや暗渠内に鋼管を敷設する際に用いるのに好適な、様々な曲率を有するトンネル内で運搬台車から据付台車への管の載せ換え及び据付作業を容易に行うことが可能な、トンネル・暗渠内での管の運搬据付方法及び装置に関する。
シールドトンネルや暗渠内に鋼管を敷設する場合、従来は、図1に示す本発明の実施形態の図を利用して説明する如く、立坑12からトンネル10内に持ち込んだ新設管16を運搬台車20上に載せ、バッテリーカー等の自走車18でレール11上を既設管14のところまで搬入し、運搬台車20上で既設管14に新設管16を据付けていた。例えば特許文献1には、運搬台車上で上下方向の位置決め及び円周方向の位置決めを行う技術が記載され、特許文献2には、自走車の待ち時間を短縮する技術が記載され、特許文献3〜6には、トンネル曲線部に対応する技術が記載されている。又、特許文献7、8には、運搬台車と据付台車(接合台車)を別にして作業効率を向上することが記載されている。
特開平6−247208号公報 特開2001−280541号公報 特開2013−127281号公報 特開平11−255117号公報 特開2002−115499号公報 特開2000−272510号公報 特開2006−45921号公報 特開2005−68959号公報
しかしながら、運搬台車と据付台車(接合台車)を別にした場合、工期の短縮が図れる一方で、従来は、様々な曲率を有するトンネルや暗渠内で管を運搬台車から据付台車に載せ換えたり、管を据付ける作業が容易ではなかった。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、様々な曲率を有するトンネルや暗渠内で運搬台車から据付台車への管の載せ換えや据付作業を容易に行えるようにすることを課題とする。
本発明は、トンネル・暗渠内での管の運搬据付方法であって、フレーム、載置される新設管を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構、管の円周方向回転機構及び芯出し機構を備えた据付台車を既設管の手前に配置し、新設管が載置されるメインフレーム、該メインフレームを前方の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構、及び、前記メインフレームの後方を左右に移動する移動機構を備えた運搬台車上に新設管を配置して前記据付台車に近づけ、前記運搬台車の前方を中心に新設管を鉛直軸の回りに回転させつつ、新設管の後方を左右に移動して前記据付台車と前記運搬台車の通り芯を合わせ、前記運搬台車上の新設管を前記据付台車に載せ換え、前記据付台車の円周方向回転機構で新設管の天地を決めると共に前記芯出し機構で芯出しして、新設管を既設管にセットすることにより、前記課題を解決したものである。
本発明は、又、トンネル・暗渠内での管の運搬据付装置であって、既設管の手前に配置される、フレーム、載置される新設管を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構、管の円周方向回転機構及び芯出し機構を備えた据付台車と、新設管が載置されるメインフレーム、該メインフレームを前方の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構、及び、前記メインフレームの後方を左右に移動する移動機構を備えた運搬台車と、を備えたことを特徴とするトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置により、同じく前記課題を解決したものである。
ここで、前記据付台車の回転支持機構は、前記据付台車の走行方向と直交する水平方向に配設された管回転支点用の回転受けローラと、該回転受けローラを上下動するための機構と、を含むことができる。
又、前記据付台車の円周方向回転機構は、該据付台車の走行方向と平行に水平に配設された回転軸を有する、左右で対の円周方向回転ローラを含むことができる。
又、前記据付台車の芯出し機構は、該据付台車の走行方向と直交する方向に水平に配設された回転軸を有する、互いに独立して上下動可能な複数の管位置決め支持ローラを含むことができる。
又、前記複数の管位置決め支持ローラは、前記据付台車の前方及び後方に配設された、それぞれ左右一対の先端ローラ及び後端ローラを含むことができる。
又、前記運搬台車をボギー台車で支持し、前記メインフレーム回転機構が、前方のボギー台車中心を回転中心として前記メインフレームを回転するようにすることができる。
又、前記運搬台車をボギー台車で支持し、前記移動機構が、後方のボギー台車上で前記メインフレームを左右に移動するようにすることができる。
本発明によれば、様々な曲率を有するトンネルや暗渠内で運搬台車から据付台車への管の載せ換えや据付作業を容易に行うことが可能となる。
本発明の実施形態におけるトンネル内での新設管の搬送状況を示す正面図 同じく直線部での管据付状況を示す平面図 同じく据付台車の構成を示す(A)平面図、(B)正面図、(C)右側面図、(D)左側面図、(E)平面図のE−E線に沿う円周方向回転時の端部断面図、(F)平面図のF−F線に沿う管回転時の中央部断面図 同じく短管用運搬台車の構成を示す(A)平面図、(B)正面図 同じく長尺管用運搬台車の構成を示す(A)平面図、(B)正面図 同じく運搬台車のメインフレームを分割して示す分解図 同じく運搬台車の回転機構を示す平面図 同じくメインフレーム回転移動治具の設置状態を示す(A)平面図、(B)右側面図、(C)左側面図 同じく直線部の管移設手順を示す流れ図 同じく新設管の芯出し手順を示す流れ図 同じく(A)各ローラの可動状況、及び(B)管の軸方向可動状況を示す正面図 同じく管の左右可動状況を示す断面図 同じく曲線部の管移設手順を示す流れ図 同じく曲線部の管据付状況の問題点を示す平面図 同じく通り芯を合わせている状態を示す平面図 同じく曲線部管据付状況を示す正面図 同じく通り芯を合わせた後の状態を示す平面図
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
従来例のように、新設管16を運搬台車20で既設管14の位置まで搬入し、運搬台車20上で既設管14と新設管16の据付を行うと、その間、運搬台車20を占有してしまい、次の新設管の運搬に時間ロスが伴う。そこで本発明の実施形態では、図1に示す如く、既設管14の前方に据付台車30を配置し、該運搬台車20上の新設管16を据付台車30に載せ換え、据付台車30上で既設管14と新設管16の据付を行う。これにより、据付台車30での作業時間分、新設管16の運搬時間の短縮を図ることができる。
又、トンネル10は直線でなく、多くの曲率線部を有しているので、運搬台車20に鉛直軸の回りに新設管16を回転する機能を設けることで、既設管14の手前に設置してある据付台車30との軸芯を調整可能とする。
更に、新設管16の単管長は、トンネル10の曲率により通過検討等を行い、その都度変更されるため、運搬台車20に管軸方向に伸縮機能を持たせている。
又、運搬台車20のメインフレームの構造を変更することなく、台車のみ変更することで、多様なゲージ幅に対応できるようにしている。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、図1に全体構成の正面図を示し、図2に直線部据付状況の平面図を示す如く、既設管14の手前(図の右側)に配置される据付台車30と、バッテリーカー等の自走車18に押されて、レール11上を走行し、新設管16を立坑12から据付台車30の位置まで運搬する運搬台車20から構成される。
前記据付台車30は、図3に詳細に示す如く、フレーム32と、載置される新設管16を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構34と、管の円周方向回転機構36と、芯出し機構38とを備えている。
前記回転支持機構34は、据付台車30中央部の走行方向と直交する水平方向(図3(A)の上下方向)に配設された管回転支点用の回転受けローラ34Aと、該回転受けローラ34Aを上下動するための機構である上下動用ジャッキ34Bを備えている。
前記円周方向回転機構36は、据付台車30の走行方向と平行に水平に配設された回転軸を有する、左右で対の円周方向回転ローラ36Aを据付台車30の走行方向前後に備えている。
前記芯出し機構38は、据付台車30の走行方向と直交する方向に水平に配設された、回転軸を有する、互いに独立して上下動可能な、据付台車30の前方側の管位置決め支持ローラ(先端ローラと称する)38A及び、据付台車30の後方側の管位置決め支持ローラ(後端ローラと称する)38Bと、それらの上下動用ジャッキ38C、38Dを、据付台車30の前方及び後方に計4組備えている。
なお、前記各ローラを上下動するためのジャッキのコントローラは、新設管16内に設置して操作を行うことができる。
一方、前記運搬台車20は、図4(短管用運搬台車)、図5(長尺管用運搬台車)及び図6(メインフレーム分割図)に詳細に示す如く、新設管16が載置されるメインフレーム22A、22B、22C(22と総称する)と、該メインフレーム22を前方(図の左方)の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構を構成する回転ピン26と、該メインフレーム22の後方(図の右方)を左右に移動する移動機構28とを備えている。
前記メインフレーム22は、先頭メインフレーム22Aと末尾メインフレーム22Bを直結することにより、図4に示す短管用運搬状態としたり、前記先頭メインフレーム22Aと末尾メインフレーム22Bの間に1個以上の長尺管用中継ぎメインフレーム22Cを連結することによって、図5に例示するような長尺管用運搬台車とすることができる。
前記先頭メインフレーム22A及び末尾メインフレーム22Bには、それぞれボギー台車24A、24B(24と総称する)が設けられ、トンネル10内を曲線部に従って円滑に移動できるようにされている。
ボギー台車24A、24Bは、それぞれメインフレーム22A、22Bとピン構造で連結することで、メインフレーム22に回転機能を持たせている。
なお、メインフレーム22とボギー台車24は分割でき、ボギー台車24を交換することでレール11のゲージ幅に対応可能とされている。図において、25は、ボギー台車24の車輪である。
前記メインフレーム22A、22Bには新設管16を移動するための管移動ローラ23がそれぞれ設けられている。
前記運搬台車20のメインフレーム22を前方の鉛直軸の回りに回転する回転ピン(メインフレーム回転中心)26は、図7に示す如く、例えば前方のボギー台車24Aの中心を回転中心として前記メインフレーム22を回転するようにされている。
前記メインフレーム22の後方を左右に移動する移動機構28は、図7に示した如く、末尾メインフレーム22B上に設置され、図8に詳細に示す如く、ボールねじ28Aを回転することによりロックナット28Bが固定された移動治具28Cを左右に移動可能とされている。従って、ボールねじ28Aを回転させることにより、メインフレーム22の右側が左右(図7の上下)に動くため、その動きをメインフレーム回転中心26で回転作動に変換し、曲がり部の管芯を合わせることができる。
図において、28Dは、ボギー台車24Bと連結される引点金物、28Eは、移動治具28Cの格納部である。
以下、作用を説明する。図1に示したように、運搬台車20は、バッテリーカー等の自走車18によりトンネル10内に敷かれたレール11上を移動し、据付台車30に新設管16を載せ換えると直ちに立坑12側に戻り、構内を休むことなく管の運搬を行う。
又、据付台車30は、既設管14との通り芯上に設置されており、運搬台車20から新設管16を移設後、芯出しを行う機能を有している。従って、トンネル10が全て直線であれば、立坑12の大きさにより決まる最大単管長を運搬台車20に載せた後、待ち受けている据付台車30に移し、上下・左右の芯出し後に管の接合を行う単純作業で稼動する。
具体的には、図9に示す如く、既設管14を設置後、その部分のレール11を撤去し、既設管14の手前に、既設管14と通り芯を合致させた据付台車30を配置する(ステップ100)。
次いで、立坑12から新設管16を運搬台車20に積み、自走車18により既設管14の手前に配置された据付台車30の前まで運搬台車20を輸送する(ステップ120)。
次いで、新設管16を据付台車30の回転受けローラ34A上に預ける(ステップ130)。
次いで、新設管16を運搬台車20から据付台車30に載せ換える(ステップ150)。
なお、ステップ130、及びステップ150において、作業上必要があれば、運搬台車20から自走車18を切り離しておく。
運搬台車20から据付台車30への新設管16の載せ換え(ステップ150)終了後、据付台車30から運搬台車20を引き離し、自走車18で立坑12に戻す(ステップ160)。
次いで、新設管16の据付作業に移る(ステップ170)。
具体的には、図10に手順を示す如く、据付台車30の回転受けローラ34A上で通り芯を合わせた管体を、円周方向回転ローラ36Aに4点で預け、円周方向に回転して天地方向を決める(ステップ200)。この時、回転受けローラ34Aは上下動用ジャッキ34Bで下に下げて格納した状態となっている。
通り芯及び天地が決まったら、管位置決め支持用の先端ローラ38Aの高さを上下動用ジャッキ38Cで管高さまで上昇させる(ステップ210)。
次いで、後端ローラ38Bを上下動用ジャッキ38Dで管高さまで上昇させ、先端ローラ38Aと後端ローラ38Bの4点で管を支持する(ステップ230)。
次いで、先端及び後端ローラ38A、38Bを最大高さまで上昇する(ステップ240)。
このとき、左右一対の先端ローラ38Aと同じく左右一対の後端ローラ38Bの4点は、それぞれ独立した上下動用ジャッキ38C、38Dで上下動可能とされているので、図11に示す如く上下方向の位置だけでなく、図12に例示する如く左右方向の位置決めも可能である。
このようにして、上下・左右方向の位置決め決定後(ステップ260)、接合位置まで管を引き込む(ステップ270)。
次いで、例えば新設管16後端部に管受け台(図示省略)を設置し、既設管14と新設管16を溶接(ステップ280)した後、各ローラを降ろして収納する(ステップ290)。
次いで、レール11を取り外し、据付台車30を新設管16下より引き出して、次工程位置へセットする(ステップ300)。
一方、通常、道路下に施工されるトンネルは、道路の曲率に合わせて線形が決められるため、多くの曲がりが存在する。その場合、管の運搬に際してトンネルの曲率により通過単管長が限定されるほか、管の据付も直線部と異なる。
以下、図13を参照して、曲線部の管移設手順を説明する。図9のステップ100と同様のステップ400終了後、トンネルの曲がり半径により通過管長に合わせた運搬台車の長さを調整する(ステップ410)。具体的には、図4に例示したように、先頭メインフレーム22Aと末尾メインフレーム22Bを直結した短管用運搬台車、あるいは、図5に例示したように、間に中継ぎメインフレーム22Cを1個以上挿入した長尺管用運搬台車とする。
図9のステップ120と同様のステップ420終了後、運搬台車20のメインフレーム22を回転させて通り芯を合わせる(ステップ440)。この場合、運搬台車20上の新設管16を、そのまま据付台車30に載せると、図14に示す如く、管芯が合わない。そこで、図15(平面図)及び図16(正面図)に示す如く、まず新設管16の先端を据付台車30中央の回転受けローラ34Aに預ける(ステップ430)。
次いで、運搬台車20の移動治具28Cを左右動(図15では上下動)させ、運搬台車20のメインフレーム22を回転ピン26を中心に回転させて通り芯を合わせる(ステップ440)。
通り芯を合わせたら、図17に示す如く、新設管16を運搬台車20から据付台車30へ載せ換え(ステップ450)、直線部と同様に図10に例示したような手順で新設管16を据え付ける。
なお、ステップ430、ステップ440、及びステップ450において作業上必要があれば、運搬台車20から自走車18を切り離しておく。
又、運搬台車20から据付台車30への新設管16の載せ換え(ステップ450)終了後、据付台車30から運搬台車20を引き離し、自走車18で立坑12に戻す(ステップ460)。
なお、前記実施形態においては、本発明がシールドトンネル内における鋼管の接合に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。また、上下動機構はジャッキによるものに限定されず、移動機構もボールねじによるものに限定されず、自走車もバッテリーカーに限定されない。
10…トンネル
11…レール
14…既設管
16…新設管
20…運搬台車
22…メインフレーム
22A…先頭メインフレーム
22B…末尾メインフレーム
22C…中継ぎメインフレーム
24、24A、24B…ボギー台車
26…メインフレーム回転ピン
28…移動機構
28C…移動治具
30…据付台車
32…フレーム
34…回転支持機構
34A…回転受けローラ
34B、38C、38D…上下動用ジャッキ
36…円周方向回転機構
36A…円周方向回転ローラ
38…芯出し機構
38A…先端ローラ(管位置決め支持ローラ)
38B…後端ローラ(管位置決め支持ローラ)

Claims (8)

  1. トンネル・暗渠内での管の運搬据付方法であって、
    フレーム、載置される新設管を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構、管の円周方向回転機構及び芯出し機構を備えた据付台車を既設管の手前に配置し、
    新設管が載置されるメインフレーム、該メインフレームを前方の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構、及び、前記メインフレームの後方を左右に移動する移動機構を備えた運搬台車上に新設管を配置して前記据付台車に近づけ、
    前記運搬台車の前方を中心に新設管を鉛直軸の回りに回転させつつ、新設管の後方を左右に移動して前記据付台車と前記運搬台車の通り芯を合わせ、
    前記運搬台車上の新設管を前記据付台車に載せ換え、
    前記据付台車の円周方向回転機構で新設管の天地を決めると共に前記芯出し機構で芯出しして、
    新設管を既設管にセットすることを特徴とするトンネル・暗渠内での管の運搬据付方法。
  2. トンネル・暗渠内での管の運搬据付装置であって、
    既設管の手前に配置される、フレーム、載置される新設管を鉛直軸の回りに回転する際に支持する回転支持機構、管の円周方向回転機構及び芯出し機構を備えた据付台車と、
    新設管が載置されるメインフレーム、該メインフレームを前方の鉛直軸の回りに回転するメインフレーム回転機構、及び、前記メインフレームの後方を左右に移動する移動機構を備えた運搬台車と、
    を備えたことを特徴とするトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  3. 前記据付台車の回転支持機構が、前記据付台車の走行方向と直交する水平方向に配設された管回転支点用の回転受けローラと、該回転受けローラを上下動するための機構と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  4. 前記据付台車の円周方向回転機構が、該据付台車の走行方向と平行に水平に配設された回転軸を有する、左右で対の円周方向回転ローラを含むことを特徴とする請求項2に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  5. 前記据付台車の芯出し機構が、該据付台車の走行方向と直交する方向に水平に配設された回転軸を有する、互いに独立して上下動可能な複数の管位置決め支持ローラを含むことを特徴とする請求項2に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  6. 前記複数の管位置決め支持ローラが、前記据付台車の前方及び後方に配設された、それぞれ左右一対の先端ローラ及び後端ローラを含むことを特徴とする請求項5に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  7. 前記運搬台車がボギー台車で支持され、前記メインフレーム回転機構が、前方のボギー台車中心を回転中心として前記メインフレームを回転するようにされていることを特徴とする請求項2に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
  8. 前記運搬台車がボギー台車で支持され、前記移動機構が、後方のボギー台車上で前記メインフレームを左右に移動するようにされていることを特徴とする請求項2又は7に記載のトンネル・暗渠内での管の運搬据付装置。
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