JP3985979B2

JP3985979B2 - トンネル補修拡幅装置

Info

Publication number: JP3985979B2
Application number: JP03250098A
Authority: JP
Inventors: 政之大河内
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: JPH11229789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交通規制を行わずに既存のトンネルの補修・拡幅工事を行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、既存のトンネルの内壁の補修工事やトンネル自体の拡幅工事を行うには、例えば道路トンネルにおいては、まず片側車線を通行止めにしておき、その通行止めにした車線のスペースを利用してトンネル片側で補修・拡幅作業を行い、次に反対側の車線を通行止めにして、トンネル反対側で先と同様に拡幅・補修作業を行うという方法が一般的であった。また、鉄道トンネルにおいては、本線レール上を走行できる補修・拡幅作業機械を用いて補修・拡幅作業を行い、列車がトンネルを通過するときに退避線に退避することにしたり（特開平８−２４６７８６号参照）、列車が運行しない夜間等に工事を行うという方法が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、道路トンネルにおいて片側車線を通行止めにする方法は、特に交通量の多い地点では交通渋滞を引き起こし、また作業スペースが限られるため工期が長く工費が割高になるという問題があった。また、鉄道トンネルにおいては、上記いずれの方法によっても作業時間帯が制限されるため、工期が長くなり工費が割高になるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、作業スペースや作業時間帯を制限しなくても、既存のトンネルの補修・拡幅作業を行うことができる装置を提供することにより、上記問題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、既存のトンネルの内空断面より小さな外形を有するとともに、その下を当該トンネル内の通行条件が確保され通行物が通常通り通行できるような断面形状を有するシェルターと、このシェルターの外周面に沿って形設された案内部材と、この案内部材に沿って移動できるようにこれに取り付けられた補修拡幅工具と、を備え、既存トンネルの内壁面とシェルターの外周面との間に補修・拡幅作業空間を確保していることを特徴とするトンネル補修拡幅装置である。
【０００６】
このようなトンネル補修拡幅装置によれば、シェルターの下をトンネル内通行物が通常通り通行でき、補修・拡幅作業によって発生するずり等はシェルターの外周面上に落下するので、トンネル内通行物に対して一切影響を与えずにトンネルの補修・拡幅工事を行うことができる。さらに、補修拡幅工具が案内部材を介してシェルター外周面をくまなく移動できるようになっているので、トンネル補修拡幅装置を一地点に設置したままでも、トンネル内壁面の一定範囲にわたって補修・拡幅工事を行うことができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記案内部材がトンネル縦断面方向に延びた縦ガイドレールと同横断面方向に延びた横ガイドレールとからなり、前記シェルターの外周面に沿って固定されたいずれか一方に沿って他方が移動できるように両者が係合されるとともに、前記補修拡幅工具が当該他方に取り付けられていることを特徴とするトンネル補修拡幅装置である。
【０００８】
このような態様で縦ガイドレールと横ガイドレールとを組み合わせて案内部材を構成することにより、補修拡幅工具がシェルター外周面上の略全面に移動できるようになるので、トンネル補修拡幅装置を一地点に設置したままでも、シェルター外周面の対向するトンネル内壁面の略全面にわたって補修・拡幅工事を行うことができるようになる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記シェルターがトンネル縦断面方向に移動するための移動手段を具備することを特徴とするトンネル補修拡幅装置である。
【００１０】
このような移動手段を備えることにより、シェルター自体がトンネル縦断面方向に移動することができるようになるので、シェルターを工事地点まで移動させる手間が大幅に軽減され、トンネル内壁のいずれの部分に対しても容易に補修・拡幅工事を行うことができるようになる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記シェルターが、その外周側面下部に、補修拡幅作業によって発生するずり等をトンネル坑口方向へ搬送するための搬送手段を具備することを特徴とするトンネル補修拡幅装置である。
【００１２】
このようにシェルターの外周側面下部に搬送手段が具備されているので、補修・拡幅作業によりシェルター外周面上に落下する掘削ずりやコンクリートがら等が全てここで受け止められ、そして自動的にトンネル坑口方向へ搬送されるので、安全かつ円滑な工事が担保される。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記シェルターが、その内部に、補修拡幅作業に必要な他の機材等を格納するための格納スペースを具備することを特徴とするトンネル補修拡幅装置である。
【００１４】
このような格納スペースを備えることにより、全ての機器類をシェルターに納めることができるようになり、より安全かつ円滑な工事が担保される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略するものとする。
【００１６】
図１は、本発明に係るトンネル補修拡幅装置の一実施形態を表す外観斜視図であり、図２は同側面図、図３は同正面図である。ここで、符号１はシェルターを、符号２ａ、２ｂはそれぞれ案内部材たる縦ガイドレール、横ガイドレールを、符号３ａ〜３ｄはそれぞれ補修拡幅工具たるロータリカッタ、ブレーカ、吹付機、穿孔機を、符号４は移動手段たる車輪を、符号５は搬送手段たるベルトコンベアを、符号６は格納スペースを、符号７は天井板を示している。なお、符号８ａ〜８ｃはそれぞれ油圧ユニット、コンプレッサ、モルタルプラントであり、符号Ｗはトンネル内壁面、符号Ｔはトンネル内の通行物たる車両である。以下、上記各部の構成について詳述することにより、本発明の意義を明らかにする。
【００１７】
（１）シェルター
シェルター１は、補修・拡幅工事が行われるトンネルの内空部に設置されるものであり、シェルター１の外周面に装備された補修拡幅工具３を使用することにより発生する掘削ずりやコンクリートがら等から、シェルター１の下を通行する車両Ｔを防護する役割を果たす。ここでシェルター１の形状について考察すると、シェルター１の下を車両Ｔが支障なく通行するという観点からすればシェルター１の内空断面はできるだけ大きいほうがよく、シェルター１の外周面とトンネル内壁面Ｗとの間で補修拡幅工具３による作業がなされることを考慮するとシェルター１の外形は一定の大きさ以内である必要がある。したがって、厚さ一定の面状部材を折り曲げ加工することによりシェルター１を作成すると仮定すれば、トンネル内壁面Ｗから一定の間隔を確保し、トンネル内壁面Ｗに沿った横断面形状のシェルター１が上記要件を満たすものである。例えば本実施形態においては、図２及び図３に示すように、トンネルの内空断面よりひと回り小さい半割筒状形のシェルター１としている。
【００１８】
なお、車両Ｔが支障なく通行できるとは、例えば本実施形態のような対向二車線の道路トンネルにおいて、シェルター１の設置後も対向二車線が確保されているというように、シェルター１の設置前後を比較しても車両Ｔの通行条件に殆ど差異がないことを意味する。したがって、シェルター１の必要内空断面寸法は、補修・拡幅工事が行われるトンネルの内空断面寸法により定まる。一方、シェルター１の外周面とトンネル内壁面Ｗとの間に必要とされる一定の間隔とは、補修拡幅工具３による補修・拡幅作業に支障ない程度の間隔という意味であり、これは補修拡幅工具３の大きさや性能、縦ガイドレール２ａ、横ガイドレール２ｂの断面寸法等とも関連する相対的なものである。
【００１９】
本発明におけるシェルター１の形状は、かかる条件を満たすように他の構成要件とのバランスをとって決定されるべきものであり、逆にかかる条件を満たす以上、本実施形態に示す形状に限定されず、他にも様々な形状が考えられる。但し、例えば門型断面のトンネルに対応させて門型断面のシェルターを採用した場合には、当該シェルターの外周に装備される補修拡幅工具が角部において横断面方向に移動することが難しく、また当該シェルターの外周面上に落下するずり等が当該シェルターの両脇に滑り落ちずにその頂面に蓄積してしまうので、シェルター１の断面外形はできるだけ角がなく、両脇に向かって滑り落ちるような、半割筒形に近い断面形状のものが望ましい。また、シェルター１の上には補修拡幅工具３の使用によって発生する掘削ずりやコンクリートがら等が落下してくるため、シェルター１自体が所定の強度を有する必要があることは言うまでもない。
【００２０】
（２）案内部材
本発明における案内部材は、トンネルの補修・拡幅工事の効率化を図るべく、補修拡幅工具をシェルターの外面に沿って案内する役割を果たすものであり、本実施形態においては縦ガイドレール２ａと横ガイドレール２ｂを組み合わせて案内部材としている。ここで縦ガイドレール２ａは、シェルター１の外周面上に略等間隔に配設した、トンネル縦断面方向に延びる直線状の５本のガイドレールであり、横ガイドレール２ｂは、シェルター１の外周面に沿ってトンネル横断面方向に延びる半円周状の４本のガイドレールである。そして各横ガイドレール２ｂは縦ガイドレール２ａに係合されている。
【００２１】
このように構成された案内部材においては、横ガイドレール２ｂが縦ガイドレール２ａに沿ってシェルター１の長さ方向（トンネル縦断面方向）にスライド可能であり、さらに後述するように、補修拡幅工具３が横ガイドレール２ｂに沿ってシェルター１の外周方向（トンネル横断面方向）にスライド可能であるので、トンネル補修拡幅装置を一地点に設置したままでも、シェルター１外周面の対向するトンネル内壁面Ｗの略全面にわたって補修・拡幅工事を行うことができるようになり、工事の効率化を図ることができる。
【００２２】
なお、本実施形態においては一の補修拡幅工具３を一の横ガイドレール２ｂに取り付けているが、複数の補修拡幅工具３を一の横ガイドレール２ｂに取り付けてもよく、縦ガイドレール２ａや横ガイドレール２ｂの形状・数量は問わない。また、縦ガイドレール２ａと横ガイドレール２ｂの関係を逆に、すなわち横ガイドレール２ｂをシェルター１外周面に沿って固定し、この横ガイドレール２ｂに係合させて縦ガイドレール２ａをスライド可能とした案内部材を構成するものであってもよい。
【００２３】
（３）補修拡幅工具
補修拡幅工具３は、既存のトンネル内壁面Ｗを直接に補修・拡幅する役割を果たすものであり、横ガイドレール２ｂに沿ってスライド可能にこれに取り付けられている。本実施形態においては、トンネルの内壁面Ｗに切れ目を入れるためのロータリカッタ３ａ、トンネルの内壁面Ｗをはつるためのブレーカ３ｂ、作業面にモルタル等を吹き付けるための吹付機３ｃ、トンネル拡幅時にロックボルト用孔を施工するための穿孔機３ｄがそれぞれ別の横ガイドレール２ｂに取り付けられ、それぞれの横ガイドレール２ｂが縦ガイドレール２ａに取り付けられていること、そしてシェルター１が移動手段たる車輪４を具備すること、により、既存のトンネル内壁面Ｗの任意の位置に対して補修・拡幅工事を行うことができるようになっている。なお、本発明における補修・拡幅工具３は上記態様に限定されるものではなく、目的とする工事の種類に応じた適当な種類の工具を適宜組み合わせて用いればよく、そのためにこれらの工具類が横ガイドレール２ｂに対して着脱可能である場合はより便利である。
【００２４】
（４）移動手段
移動手段は、シェルター１自体をトンネル縦断面方向に移動させる役割を果たすものであり、本実施形態においてはシェルター１の下部の１２ヵ所に軸支された２４個の車輪４が移動手段となっている。但し、本発明における移動手段としての車輪４は、本実施形態に示す数や形状に限定されるものではない。さらに本発明における移動手段としては、車輪４を使用せずとも、路面にラックを敷設しておき、これに噛合するシェルター下部のピニオンをモータで回転させる方式等であってもよい。
【００２５】
（５）搬送手段
搬送手段は、補修拡幅工具３の使用によって発生する掘削ずりやコンクリートがら等をトンネル坑口方向へ搬送する役割を果たすものである。かかる役割に鑑み、本発明における搬送手段は、シェルター１の外周側面の下方に設置されることにより、シェルター１外周面上に落ちてくる掘削ずりやコンクリートがら等を全て受け止めることができるようになっている。本実施形態においては、シェルター１の外周両脇に設置されたベルトコンベア５が搬送手段となっており、このベルトコンベア５が、補修拡幅工具３の使用によって発生する掘削ずりやコンクリートがら等の全てを自動的にトンネル縦断面方向へ搬送する。ここで図示はしないが、ベルトコンベア５の先端が別のベルトコンベアと連動して、掘削ずりやコンクリートがら等を自動的にトンネル坑外へ搬出できるようになっているとより便利である。なお、本発明における搬送手段はこれに限定されず、他に例えばトロッコが順次シェルター１の両脇を走行することにより、掘削ずりやコンクリートがら等を自動的にシェルター１外ヘ搬送するようなものであってもよい。
【００２６】
（６）格納スペース
格納スペース６は、補修拡幅工具３の動力源である油圧ユニット９ａ、コンプレッサ９ｂ、そして補修等の材料たるモルタルを供給するモルタルプラント９ｃ等をシェルター１内に格納するためのスペースであり、シェルター１の下の車両等の通行の支障とならないような位置・形状である必要があることは明白である。本実施形態においては、半割筒状のシェルター１に対して平らな天井板７を張ることにより、そのふところ部を格納スペース６としている。なお、この格納スペース６は、補修拡幅作業に必要な機材の形状・数等やシェルター１の断面形状等に左右されるものであり、図示のものに限定されないことは勿論である。このように、工事に際して空間を有効利用することにより、より安全かつ円滑な工事が担保されることになる。
【００２７】
（８）その他
なお、以上の説明においては、補修拡幅工具３と横ガイドレール２ｂ、横ガイドレール２ｂと縦ガイドレール２ａとの係合機構については触れていないが、これについては円滑かつ確実に動力を伝達できるものであればその形式は問わない。また、横ガイドレール２ｂ、補修拡幅工具３、車輪４、ベルトコンベア５等の操作については、図示しないモニターカメラ等に映し出された補修・拡幅作業の状況を、トンネル外の監視室等において確認しながら遠隔操作で行うことが望ましい。
【００２８】
さらにまた、本実施形態においては、道路トンネルに対して本発明に係るトンネル補修拡幅装置を使用することについて説明したが、本発明はこれに限らず、鉄道トンネルにおいても適用できる場合がある。すなわち、列車の集電方式が架空電車線による場合には、パンタグラフがシェルターに分断されてしまうため本発明に係るトンネル補修拡幅装置を使用できないが、第３軌条方式等によって集電を行う場合や非電化トンネルについてはこのようなことが起こらず、本発明に係るトンネル補修拡幅装置を使用することによって所定の効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル補修拡幅装置を道路トンネルに使用した場合には、従来のように片側車線を通行止めにせずとも既存トンネルの補修・拡幅工事を行うことができるので、交通渋滞を引き起こすこともなく、また作業スペースも制限されないので工期短縮・工費削減を図ることができる。また、本発明に係るトンネル補修拡幅装置を第３軌条方式等の鉄道トンネルに使用した場合には、従来のように作業時間帯が制限されないので、工期短縮・工費削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル補修拡幅装置の一実施形態を表す外観斜視図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同正面図である。
【符号の説明】
１ …シェルター
２ａ …縦ガイドレール（案内部材）
２ｂ …横ガイドレール（案内部材）
３ａ …ロータリカッタ（補修拡幅工具）
３ｂ …ブレーカ（補修拡幅工具）
３ｃ …吹付機（補修拡幅工具）
３ｄ …穿孔機（補修拡幅工具）
４ …車輪（移動手段）
５ …ベルトコンベア（搬送手段）
６ …格納スペース
７ …天井板
８ａ …油圧ユニット
８ｂ …コンプレッサ
８ｃ …モルタルプラント
Ｗ …トンネル内壁面
Ｔ …車両（トンネル内通行物）

Claims

既存のトンネルの内空断面より小さな外形を有するとともに、その下を当該トンネル内の通行条件が確保され通行物が通常通り通行できるような断面形状を有するシェルターと、
このシェルターの外周面に沿って形設された案内部材と、
この案内部材に沿って移動できるようにこれに取り付けられた補修拡幅工具と、を備え、
既存トンネルの内壁面とシェルターの外周面との間に補修・拡幅作業空間を確保していることを特徴とする、トンネル補修拡幅装置。
前記案内部材はトンネル縦断面方向に延びた縦ガイドレールと同横断面方向に延びた横ガイドレールとからなり、前記シェルターの外周面に沿って固定されたいずれか一方に沿って他方が移動できるように両者が係合されるとともに、前記補修拡幅工具が当該他方に取り付けられていることを特徴とする、請求項１記載のトンネル補修拡幅装置。
前記シェルターはトンネル縦断面方向に移動するための移動手段を具備することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のトンネル補修拡幅装置。
前記シェルターは、その外周側面下部に、補修拡幅作業によって発生するずり等をトンネル坑口方向へ搬送するための搬送手段を具備することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のトンネル補修拡幅装置。
前記シェルターは、その内部に、補修拡幅作業に必要な他の機材等を格納するための格納スペースを具備することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のトンネル補修拡幅装置。