JP2898551B2 - トンネル工事用の作業装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネル工事用の作
業装置に関し、特に、発破後における切羽周辺でのズリ
均し作業あるいはコンクリート吹付け作業等の各種切羽
作業に好適な作業装置に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】一般に、トンネルの掘削
作業において、吹付けコンクリートとロックボルトを支
保部材として利用するいわゆるＮＡＴＭ工法（新オース
トリアトンネル工法）にあっては、切羽掘削直後、でき
るかぎり早くコンクリートを吹付けて地山のゆるみを最
小限のとどめる必要がある。ところが、発破直後におけ
る切羽周辺にはズリ（堀り崩して坑外に運び出す岩石、
土）が堆積しているので、作業者が近づくことができ
ず、また作業装置を運び込むことができない。このた
め、従来は発破直後、先ずズリ取り、ズリ均しあるいは
コソク作業等を先行させてズリを取り除きつつ、徐々に
切羽に近づいて周辺を整備した後、例えばコンクリート
吹付け等の切羽作業を行わなければならなかった。

【０００３】このように従来は発破後の一連の作業を同
時に並行して行うことができなかったので、発破後早い
段階でコンクリート吹付けあるいはロックボルトの打込
み作業にとりかかることができず、このため地山をゆる
めてしまうという問題があった。本発明は、この問題に
鑑みなされたもので、発破直後の早い段階でコンクリー
ト吹付け作業等の切羽作業を行うことのできる作業装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、トンネルの天頂部に沿って適宜間隔をおいて
配設された複数の支持部材を介して、該トンネルの上部
空間を切羽に向かって前進可能かつ坑口に向かって後退
可能に吊り下げ支持されたメインレールと、該メインレ
ールに沿って移動可能に支持した作業デッキと、該作業
デッキに取り付けられ、発破後のズリに対して該作業デ
ッキを突っ張り支持するためのリガーを備えた構成とし
たことを特徴とする。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【作用】請求項１記載の構成によれば、メインレールを
移動させることにより切羽作業に用いられる作業機器
を、トンネルの上部空間を経て切羽に近づけることがで
きるので、発破後のズリ取り作業に支障を来すことな
く、切羽の各種作業を並行して行うことができる。すな
わち、トンネルの下部においてズリ取り作業を行い、ト
ンネル上部の空間において切羽作業を同時並行して行う
ことができ、これによりコンクリート吹付けおよびロッ
クボルトの打込み作業を発破後早い段階で取りかかるこ
とができる。

【０００９】又、ズリ取り作業中であっても、作業デッ
キに作業者が乗り込んで移動することによりズリ取り作
業に支障を来すことなく安全に切羽の作業を行うことが
できる。

【００１０】更に、メインレール或いは作業デッキに、
切羽作業に用いられる作業装置として、コソク作業装
置、ズリ均し装置、コンクリート吹き付け装置或いは削
孔装置等の各種機器を装備することにより、発破後のズ
リ取り作業に並行して、コソク作業またはズリ均し作業
またはコンクリート吹付け作業またはロックボルト打込
み作業を行うことができる。なお、コソク作業とは、発
破後に落下する可能性のある岩石を取り除く作業をい
い、ズリ均し作業とは、ズリを均してコンクリート吹付
けを行う範囲を確保するための作業をいう。

【００１１】又、作業デッキに、坑内の空気を清浄化す
るための装置を装備することにより、発破直後において
切羽周辺の空気を清浄化しつつ作業を行うことができる
ので、作業環境を迅速に整えることができ、従ってより
迅速に切羽作業に取りかかることができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、トンネル
下部においてズリ取り作業をしつつ、コンクリート吹付
け作業等の各種切羽作業を同時に並行して行うことがで
きるので、発破後の各種作業を効率よく行うことができ
る。

【００１３】又、ズリ取り作業中であっても作業者が切
羽にまで安全に近づいて作業を行うことができる。

【００１４】更に、発破後すぐに作業環境を整えて切羽
作業に取りかかることができるので、一層効率よく作業
を進行することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１〜図５に基づい
て説明する。図１〜図３には、本例におけるトンネル工
事用の作業装置（以下、単に「作業装置１」という）の
全体が示されている。なお、この図１〜図３では、トン
ネル内の、発破直後であっていわゆるズリＺが切羽Ｋの
周辺に堆積したままの状態が示されている。

【００１６】さて、この作業装置１は、トンネルの天頂
部Ｔに沿って吊り下げ状に支持された約４０ｍの長尺の
メインレール２を備えている。このメインレール２は、
図示するようにトンネルの天頂部Ｔに沿って約６ｍ間隔
で配置された複数の支持部材３〜３を介して同天頂部Ｔ
の近傍を、切羽Ｋに向けて前進可能かつ図示右方の坑口
（図示省略）に向けて後退可能に支持されている。

【００１７】図４に示すように各支持部材３は、約２ｍ
の打込み部材３ａ〜３ａを上面左右両端にＶ字状に配置
したブラケット３ｂの下面側左右両端部にローラー３ｃ
〜３ｃを対向配置した構成となっており、打込み部材３
ａ〜３ａをトンネルの天頂部Ｔに打ち込むことにより一
つの支持部材３が天頂部から吊り下げ状に固定されてい
る。なお、打込み部材３ａには、通常支保部材として打
ち込まれるロックボールトが用いられている。これに対
して、メインレール２は図示するように断面略Ｃ字形を
なし、その四隅には一定の幅で側方に張り出す支持縁２
ａ，２ａ，２ｂ，２ｂを有し、上側の両支持縁２ａ，２
ａが上記支持部材３の両ローラー３ｃ，３ｃに載せ掛け
られることで当該メインレール２が支持部材３〜３に支
持されている。この上側の両支持縁２ａ，２ａの進行方
向先端部は、図示は省略したが上面および下面が傾斜し
て先端鋭角の楔形状に形成されており、これにより後述
するように当該メインレール２が前進する際にこの支持
縁２ａの先端部が支持部材３のローラー３ｃに突き当た
ることなくスムーズに乗り上がってメインレール２が滑
らかに前進しつつ支持部材３に支持されるようになって
いる。なお、このメインレール２は図示省略したワイヤ
駆動機構によって前進後退されるようになっているが、
このワイヤ駆動機構については従来公知のものであるの
で説明を省略する。

【００１８】次に、上記メインレール２には中間スライ
ドブーム４が移動可能に支持されている。図示するよう
にこの中間スライドブーム４の両側部にはローラー４ａ
〜４ａが取付けられており、この各ローラー４ａ〜４ａ
を上記メインレール２の下側の両支持縁２ｂ，２ｂに載
せ掛けることで当該中間スライドブーム４がメインレー
ル２に移動可能に支持されている。この中間スライドブ
ーム４もワイヤ駆動機構（図示省略）によってメインレ
ール２の先端部から突き出した状態とメインレール２内
に収容された状態との間で移動可能となっているが、こ
のワイヤ駆動機構についても従来公知のものであるので
説明を省略する。

【００１９】この中間スライドブーム４には、作業デッ
キ５が油圧スライド機構（図示省略）によって前後方向
に移動可能に支持されている。すなわち、図４に示すよ
うにこの作業デッキ５の上面後部にもローラー５ａ〜５
ａが取り付けられており、このローラー５ａ〜５ａが上
記中間スライドブーム４に形成された支持縁４ｂ，４ｂ
に載せ掛けられて当該作業デッキ５が移動可能に支持さ
れている。この作業デッキ５は、図示するように左右に
張り出して設けられ、この左右の張出し部分に作業者が
乗り上がって種々作業を行うに足る面積を有している。

【００２０】この作業デッキ５の下面中央には、ブーム
ポスト６ｂを介して複数段に伸縮するエクステンション
ブーム６が油圧スライド機構（図示省略）により前後方
向に移動可能に支持されている。ブームポスト６ｂの両
側部にはローラー６ａ〜６ａが側方へ張出し状に取付け
られており、このローラー６ａ〜６ａが上記作業デッキ
５の下面に形成された支持縁５ｂ，５ｂに載せ掛けられ
て当該ブームポスト６ｂひいてはエクステンションブー
ム６が前後方向に移動可能に支持されている。ブームポ
スト６ｂを介して支持されたエクステンションブーム６
は油圧シリンダ（図示省略）によって伸縮され、かつ左
右方向および上下方向に一定の範囲で旋回できるように
なっている。

【００２１】また、作業デッキ５の左右両側部の下面に
は、折たたみ可能かつ伸縮可能な支脚としてのリガー
７，７が支持されている。このリガー７，７は、作業デ
ッキ５から下方に向けて突き出されてズリＺの上に突っ
張った状態で立脚され、これにより各種切羽作業におい
てメインレール２および中間スライドブーム４に過大な
オーバーハング荷重が負荷されないようになっている。

【００２２】次に、図１および図２に示すように上記エ
クステンションブーム６の先端には、ロータリースゥイ
ングシリンダおよび当該エクステンションブーム６の軸
回りに３６０°の範囲で回転可能なロータリーアクチュ
エータからなる旋回機構８が装着されており、この旋回
機構８を介して当該エクステンションブーム６の先端に
は各種の作業機器が交換可能に装着されるようになって
いる。各種作業機器としては、油圧により爪を起伏させ
るリッパー方式のコソク装置９、コンクリート吹付けノ
ズル１１、削孔装置１０あるいはその他ズリ均しのため
の機器等が用意され、作業内容に合わせて選択して装着
される。ここで、図示は省略したが上記エクステンショ
ンブーム６の先端部を複数に分岐して、各種作業機器を
一度に装備する構成とすることも可能である。また、切
羽Ｋ周辺において穿孔作業をするため削孔装置１０を用
いる場合には、メインレール２のカンチレバー状態等を
回避するため、図５に示すように作業デッキ５および中
間スライドブーム４を介することなくエクステンション
ブーム６をメインレール２に直接支持する構成とするこ
とが望ましい。なお、これら各種の作業機器自体につい
ては、特に変更を要するものではないので説明を省略す
る。

【００２３】さらに、図示は省略したが作業デッキ５の
下面には、坑内の空気を清浄化するための空気清浄機あ
るいは集塵機が据え付けられ、また各種作業機器に圧油
を供給するための油圧ポンプ等その他切羽Ｋの各種作業
に必要な補助設備が据え付けられている。

【００２４】なお、上記のように据え付けられた各種設
備を含めて作業デッキ５は地上約５ｍ以内の空間部を侵
害しない範囲に収まるよう構成され、これにより後述す
るように地上においてショベルローダー２０による積み
込み作業の障害になることがないようになっている。

【００２５】以上のように構成された本例の作業装置１
によれば切羽作業が以下のようにしてなされる。すなわ
ち、図１および図２に示すように発破直後であって、ズ
リＺが切羽Ｋの周辺に堆積した状態において、ワイヤ駆
動機構が起動されてメインレール２が前進され、さらに
中間アーム４が前進されて、作業デッキ５が切羽Ｋの近
傍にまで移動される。この際、図示するように両側のリ
ガー７，７がズリＺの上面に立脚されて当該作業デッキ
５がズリＺの上方に固定される。

【００２６】この状態とした後、ブームポスト６ｂおよ
びエクステンションブーム６が作業デッキ５の下から前
方に突き出された状態とされる。エクステンションブー
ム６の先端には、図１に示すように先ずコソク装置９が
装着されている。このコソク装置９は、エクステンショ
ンブーム６を左右方向または上下方向にスゥイングさせ
ることにより切羽Ｋのほぼ全域をカバーできる。

【００２７】このようにして作業デッキ６およびコソク
装置９等がトンネル上部の空間部を移動して切羽Ｋの近
傍に至るので、このコソク作業の間、トンネルの下部に
おいてはズリ取り作業を並行して行うことができる。従
来のように切羽作業を地上（ズリ上）で行うと、ショベ
ルローダーとの競合作業や危険な作業を強いられること
になるのでズリ取り作業と同時には行えないのである
が、本例の作業装置１によれば、トンネルの上部空間を
利用して切羽Ｋの作業を行う構成であるので、このよう
な問題はなく同時作業を安全に行うことができる。切羽
Ｋにおけるコソク作業が完了したならば、コソク装置９
に代えて例えばズリ均し装置、コンクリート吹付け装置
１１あるいは削孔装置１０を装着し、作業を続行する。
このように、発破直後早い段階でコンクリート吹付けお
よびロックボルト打込み作業を行うことができるので、
いわゆるＮＡＴＭ工法による場合に地山を緩めることな
くトンネル工事を進めることができる。

【００２８】次に、再度発破を行う際には、図３に示す
ように当該作業装置１を切羽Ｋの近傍から安全な場所に
まで後退される。すなわち、メインレール２は、切羽Ｋ
から最大で例えば４０ｍ程度坑口側に後退される。こう
してメインレール２が後退されるとその先端部は、図示
するようにより奥側の支持部材３〜３から外れていく。
また、中間スライドブーム４も後退してメインレール２
の内部に収容された状態となり、さらに作業デッキ５お
よびエクステンションブーム６が後退される。作業デッ
キ５はメインレール２の先端から約２０ｍ後退した位置
（メインレール２のほぼ中間位置）に至り、結果的にエ
クステンションブーム６およびコソク装置９等の機器
は、切羽Ｋから最大で６０ｍ後退した位置にまで退避さ
れる。

【００２９】以上説明したように、本例の作業装置１に
よれば図２に示すように、発破直後トンネル下部におい
てはショベルローダー２０等によりズリ取り作業を行
い、これに並行してトンネル上部の空間部では作業装置
１が移動して切羽Ｋの各種作業が行われる。従って、従
来ズリ取り作業がほぼ完了した後に作業者あるいは各種
作業機器を切羽Ｋの近傍にまで運んでコンクリート吹付
け等の種々作業を行っていた場合に比して、効率よく所
定の作業を進行させることができ、ひいては工期の短縮
を図ることができるようになる。

【００３０】次に、メインレール２を支持する支持部材
３〜３は、それぞれ四本の打込み部材３ａ〜３ａを打ち
込んで固定されているのであるが、いっそう安全性を確
保するためには、打込み部材３ａの引き抜き強度を過信
することなく、例えば図５に示すように切羽Ｋから２０
ｍ程遠ざかった位置の支持部材３を補強柱１５により強
固に補強しておくことが望ましい。これによれば、地山
が悪化してもメインレール２を所定の状態に確実に支持
しておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示し、切羽作業中における作
業装置の全体斜視図である。

【図２】同じく、切羽作業中における作業装置の側面図
である。

【図３】作業装置が後方に退避した状態を示す斜視図で
ある。

【図４】作業装置の縦断面図である。

【図５】補強柱により支持部材が補強された状態の作業
装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…作業装置 ２…メインレール ２ａ…上側の支持縁、２ｂ…下側の支持縁 ３…支持部材、３ａ…打込み部材、３ｂ…ブラケット、
３ｃ…ローラー ４…中間スライドブーム、４ａ…ローラー、４ｂ…支持
縁 ５…作業デッキ、５ａ…ローラー、５ｂ…支持縁 ６…エクステンションブーム、６ａ…ローラー、６ｂ…
ブームポスト ７…リガー、８…旋回機構、９…コソク装置、１０…削
孔装置 １１…コンクリート吹付け装置 １５…補強柱、２０…ショベルローダー Ｋ…切羽 Ｔ…トンネルの天頂部 Ｚ…ズリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21F 13/06 E21F 17/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの天頂部に沿って適宜間隔をお
   いて配設された複数の支持部材を介して、該トンネルの
   上部空間を切羽に向かって前進可能かつ坑口に向かって
   後退可能に吊り下げ支持されたメインレールと、該メイ
   ンレールに沿って移動可能に支持した作業デッキと、該
   作業デッキに取り付けられ、発破後のズリに対して該作
   業デッキを突っ張り支持するためのリガーを備えた構成
   としたトンネル工事用の作業装置。