JP4072109B2 - トンネル工事設備のコンベア支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル工事設備において、ズリ出し用の延伸コンベアを作業台車の設置区間で支持する装置に関するものである。

一般に、トンネル工事設備では、作業台車と延伸コンベアとが併用されている。作業台車としては、防水シートの展張作業を行うシート台車（鉄筋の組立作業に用いる場合もある）やコンクリート覆工作業を行うセントル（型枠設備）等が知られているが、これらの台車は、工事の進行に合わせて移動できるように、トンネルの床レール上に設置されている。掘削土を搬出する延伸コンベアは、切羽近くからシート台車及びセントルを通過して坑口側へ連続的に延びるようにトンネルの片側に設置され、シート台車より切羽側の区間で一次覆工後のトンネル壁面に保持され、セントルより坑口側の区間で二次覆工後のトンネル壁面に保持されている。

セントルが設置された区間では、従来、セントルの自由な移動を確保するために、不動の延伸コンベアをセントルに対し移動可能に支持していた。この種のコンベア支持装置として、特許文献１には、図５に示すように、セントル５１にブラケット５２を張り出し、ブラケット５２上に支持梁５３をトンネル軸線方向へ延びるように配設し、支持梁５３上にローラ５４を設け、ローラ５４で延伸コンベア５５をセントル５１に対し移動可能に支持する装置が記載されている。

また、特許文献２には、図６に示すように、トンネルの床レール６１上にセントル６２とシート台車６３と３台の支持台車６４，６５，６６とを設置し、セントル６２及びシート台車６３にそれぞれブラケット６７を張り出し、ブラケット６７に下部ローラ６８を軸支し、下部ローラ６８によりレール６９を支持し、レール６９を３台の支持台車６４，６５，６６に架け渡して固定し、レール６９に上部ローラ７０を軸支し、上部ローラ７０により延伸コンベア７１をセントル６２及びシート台車６３に対し移動可能に支持する装置が記載されている。
特開２０００−２６５７８６号公報 特許第２８７３８１８号公報

ところが、特許文献１のコンベア支持装置には次のような問題点があった。
（１）延伸コンベア５５を支持するブラケット５２、支持梁５３、ローラ５４等の部材がセントル５１に配設されているので、セントル５１の移動に際して、床レール５６の蛇行や不陸によってセントル５１が揺れた場合に、セントル５１と一緒に延伸コンベア５５が揺れたり蛇行したりして、ズリの搬出作業に支障を来すことがあった。
（２）ブラケット５２より下位に設けられたジャッキ５７でセントル５１を昇降して型枠５８の高さを調整する場合に、その都度、セントル５１に対するブラケット５２の取付位置を調整し、ローラ５４を延伸コンベア５５と同じ高さに揃える必要があった。
（３）延伸コンベア５５を支持する部材５２，５３，５４がセントル５１の長さ範囲内に配設されているため、セントル５１の移動と同時に、延伸コンベア５５をセントル５１より切羽側で一次覆工後のトンネル壁面から切り離し、かつ坑口側で二次覆工後のトンネル壁面に保持する必要があり、セントル５１の移動に付帯する延伸コンベア５５の支持替え作業が煩雑であった。

特許文献２のコンベア支持装置には次のような問題点があった。
（４）レール６９がシート台車６３の前方からセントル６２の後方まで延びているため、特許文献１の装置と比較し、セントル６２及びシート台車６３の移動が容易である。しかし、長大なレール６９の撓みを防止するためには、レール６９をブラケット６７、下部ローラ６８でセントル６２及びシート台車６３に支持する必要があり、結果的に、特許文献１と同じコンベア支持構造となり、上記（１），（２）の問題点があった。
（５）支持台車６４，６５，６６がセントル６２及びシート台車６３と共通の床面レール６１上を移動するので、支持台車６４，６５，６６をセントル６２及びシート台車６３と同じ間口の門形架台とする必要があり、これらの架台がセントル６２及びシート台車６３の前後に立ちはだかり、トンネル内に大きなスペースを占有するばかりでなく、コンベア支持装置が大型化し、製作コストが高くついた。

本発明の目的は、上記課題を解決し、延伸コンベアをセントルやシート台車等の作業台車から切り離し、作業台車の揺れによる影響をなくし、作業台車の移動に付帯するコンベアの支持替え作業を簡略化し、装置全体を小型かつ安価に構成することができるコンベア支持装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のコンベア支持装置は、トンネルの床レール上に設置された作業台車と、トンネルの切羽近くから作業台車を通過して坑口側へ連続的に延びるズリ出し用の延伸コンベアとを備えたトンネル工事設備において、延伸コンベアをトンネル軸線方向の作業台車の設置区間で支持する装置であって、作業台車より切羽側に位置する前支持具と、作業台車より坑口側に位置する後支持具と、前支持具と後支持具との間に架設された作業台車よりも長い支持桁とからなり、前支持具及び後支持具にトンネルの床面に支持される走行装置を設け、支持桁に延伸コンベアを支持したことを特徴とする。

本発明は、特定のトンネルに限定されず、例えば山岳トンネル、海底トンネル、車道用トンネル、鉄道用トンネル、地下鉄用トンネル、下水道用トンネル等に適用できる。トンネル工事設備のうち作業台車は、特定の作業を行う台車に限定されず、コンクリート一次覆工作業を行うコンクリート吹付台車、防水シートの展張作業又は鉄筋の組立作業を行うシート台車、コンクリート二次覆工作業を行うセントル（型枠設備）等を例示できる。延伸コンベアは、特定の方式に限定されず、例えばベルトコンベア、スクリューコンベア、スクレーパコンベア等の掘削土を搬出可能な各種のコンベアを使用可能である。

本発明のコンベア支持装置は、延伸コンベアを作業台車の設置区間でトンネルの床面に支持する。シート台車やセントル等の複数の作業台車を用いるトンネル工事設備では、作業台車毎にコンベア支持装置を設置してもよく、複数の作業台車で１台のコンベア支持装置を共用してもよい。ただし、各作業台車を別々に自由に移動できる点で、コンベア支持装置を作業台車毎に設置することが好ましい。コンベア支持装置は、全体として前支持具、後支持具、支持桁の３要素で構成されるが、必要に応じて、前支持具と後支持具との間に中間支持具を設けて実施することも可能である。

前支持具及び後支持具としては、特に限定されないが、それぞれ脚を例示できる。前支持具及び後支持具の走行装置としては、特に限定されないが、車輪を例示でき、振動が少ない点でゴム製の車輪（ゴムタイヤ）を好ましく使用できる。走行装置をトンネルの床面上で直接作用させてもよいし、トンネルの床面に支持装置専用のレールを敷設して走行装置を直進案内してもよい。また、コンベア支持装置をウインチで牽引したり、モータで自走させたりするなど、駆動手段を設けることが好ましい。特に、長尺の支持装置を前方及び後方へ安全に移動操作できる点で、前支持具及び後支持具の両方に、走行装置を駆動する走行用モータを設置することが望ましい。

支持桁としては、特に限定されないが、撓みの少ないトラス構造体を用いることが好ましい。例えば、４面を塞いだ四角筒形のトラス構造体、或いは、上面を開いた溝形のトラス構造体を使用できる。コンベア支持装置の移動時に、延伸コンベアが支持桁の内側をスムーズに通過できるように、延伸コンベアのフレームと係合する複数のガイドを支持桁の長手方向へ一列に並設することが好ましい。こうすれば、支持桁の移動により延伸コンベアの蛇行を自動的に修正できる。また、不動の延伸コンベアに対しコンベア支持装置を楽に移動できるように、支持桁に延伸コンベアを支持するローラを配設するとよい。この場合、トンネル床面の不陸による延伸コンベアの振動を抑制するために、該コンベアを支持するローラをスプリングにより支持桁に対し昇降可能に支持することが好ましい。

本発明に係るコンベア支持装置によれば、作業台車の設置区間において、延伸コンベアが支持桁によって支持され、支持桁が前支持具及び後支持具の走行装置を介してトンネル床面に支持される。このため、作業台車に支持桁を支持する部材が不要になり、延伸コンベアが作業台車から切り離される。従って、作業台車の移動に伴う揺れや蛇行が延伸コンベアに伝わるおそれがなく、延伸コンベアを常に安定した状態で稼働させることができる。

また、延伸コンベアを作業台車よりも長い支持桁で支持するため、作業台車をコンベア支持装置と同時に移動できるほか、コンベア支持装置の停止状態で作業台車を単独で移動することも可能となり、後者の場合に、延伸コンベアのトンネル壁面に対する切り離し作業や保持作業を省き、作業台車の移動に付帯するコンベアの支持替え作業を簡略化できる。しかも、前支持具及び後支持具の走行装置が床レールよりトンネル壁面側でトンネルの床面に支持されるので、支持装置の全体を作業台車とトンネル壁面との間に収まる程度に小型化して、安価に製作することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１，図２に示すように、この実施形態のトンネル工事設備には、作業台車としてのコンクリート二次覆工作業等を行うセントル１と、トンネルの切羽近くからセントル１を通過して坑口側へ連続的に延びるズリ出し用の延伸コンベア２と、延伸コンベア２をトンネル軸線方向のセントル１の設置区間（結果的に延伸コンベア２とセントル１とが並行する区間）で支持するコンベア支持装置３とが配置されている。また、図示はしないが、セントル１より切羽側には、防水シートの展張作業等を行うシート台車が配置され、シート台車の設置区間に、セントル１と同じ構造のコンベア支持装置が設置されている。

セントル１はトンネルの床レール４上に設置され、床レール４上を転動する車輪５と、車輪５を駆動する自走用モータ６と、型枠７を保持するターンパックル８と、型枠７を昇降するジャッキ９と、作業者用の足場（図示略）とを備えている。延伸コンベア２にはベルトコンベアが用いられ、そのフレーム２ａはトンネルの片方の側壁面とセントル１との間をトンネル軸線方向へ延びるように配置されている。そして、延伸コンベア２は、セントル１より切羽側の区間で、保持部材１０により一次覆工後のトンネル壁面に保持され、セントル１より坑口側の区間では、保持部材１１により二次覆工後のトンネル壁面に保持されている。

コンベア支持装置３は、セントル１より切羽側に位置する前支持具としての前脚１３と、セントル１より坑口側に位置する後支持具としての後脚１４と、前脚１３及び後脚１４の上端間に架設されたトラス構造の支持桁１５とからなり、全体が延伸コンベア２と同じ幅でセントル１よりもトンネル軸線方向へ長く形成されている。前脚１３及び後脚１４の下端には、（本例では床レール４よりトンネル壁面側で）トンネルの床面に支持される走行装置としてのゴム製の車輪（ゴムタイヤ）１６が設けられている。また、前脚１３及び後脚１４の両方には、車輪１６を駆動する走行用モータ１７，１８が設置され、前側のモータ１７で支持装置３を切羽側へ移動し、後側のモータ１８で支持装置３を坑口側へ移動できるようになっている。

図３，図４に示すように、支持桁１５は四角筒形の長尺トラス構造体であって、４本の主桁１５ａの間に多数本の上梁１５ｂ、底梁１５ｃ、左側梁１５ｄ、右側梁１５ｅ、筋交い１５ｆを張り渡して構成されている。支持桁１５の底部には、延伸コンベア２を支持する複数のローラ１９が配設され、各ローラ１９はブラケット２０と底梁１５ｃとの間に介在するスプリング２１により支持桁１５に対し昇降可能に支持されている。そして、ローラ１９と対応する位置の左側梁１５ｄ及び右側梁１５ｅに、延伸コンベア２のフレーム２ａに外側から係合する板状のガイド２２が支持桁１５の長手方向へ一列に並ぶように突設されている。

上記のように構成されたコンベア支持装置３は、以下のような作用効果を発揮する。
（ａ）セントル１の設置区間において、延伸コンベア２は支持桁１５により支持され、支持桁１５が前脚１３及び後脚１４の車輪１６を介してトンネル床面に支持される。また、支持桁１５は撓みの少ないトラス構造体であるから、セントル１に支持桁１５を支持する部材を設ける必要がなくなり、延伸コンベア２がセントル１から力学的に切り離される。従って、セントル１の移動に際し、このセントル１が床レール４の蛇行や不陸によって揺れた場合でも、セントル１の揺れが延伸コンベア２に伝わるおそれがなく、延伸コンベア２を常に安定した状態で稼働させることができる。

（ｂ）延伸コンベア２がセントル１から切り離されているので、型枠７の高さ調整に際し、ジャッキ９でセントル１を昇降した場合でも、延伸コンベア２の高さに変化が生じない。従って、延伸コンベア２とは無関係に、型枠７の高さを容易に調整することができる。

（ｃ）延伸コンベア２がセントル１よりも長い支持桁１５で支持されているため、セントル１をコンベア支持装置３と同時に移動してもよく、コンベア支持装置３の停止状態でセントル１を単独で移動してもよく、作業状況に応じて工程を柔軟に管理することができる。また、セントル１を単独で移動した場合は、延伸コンベア２のトンネル壁面に対する切り離し作業及び保持作業を省略でき、セントル１の移動に付帯するコンベア２の支持替え作業を簡略化することができる。

（ｄ）前脚１３及び後脚１４の車輪１６が床レール４よりトンネル壁面側でトンネル床面に支持されているので、コンベア支持装置３の幅が延伸コンベア２とほぼ等しくなる。従って、コンベア支持装置３の全体をセントル１とトンネル壁面との間にコンパクトに収めることができ、セントル１の前後に立ちはだかる門形架台をなくし、装置全体を小型化し、安価に製作することができる。

（ｅ）前脚１３及び後脚１４の両方に走行用モータ１７，１８が設置されているので、作業者は、コンベア支持装置３の前進時に、前脚１３の近くでモータ１７を操作でき、支持装置３の後退時には、後脚１４の近くでモータ１８を操作できて、長尺の支持装置３を前後へ安全に移動することができる。

（ｆ）支持桁１５の底部に複数のガイド２２が一列に並設されているので、コンベア支持装置３を移動する際に、ガイド２２により延伸コンベア２の蛇行を自動的に修正でき、延伸コンベア２が支持桁１５の内側をスムーズに通過する。

（ｇ）延伸コンベア２を支持するローラ１９がスプリング２１により支持桁１５に対し昇降可能に支持されているので、コンベア支持装置３を移動する際に、トンネル床面の不陸による支持桁１５の振動をスプリング２１で吸収して、延伸コンベア２を静止した状態に保持することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）延伸コンベア２をトンネルの左右両側の壁面に沿わせて配置した工事設備において、コンベア支持装置３をセントル１の左右両側に２台設置する。
（２）シート台車とセントルとを装備したトンネル工事設備において、コンベア支持装置の前支持具をシート台車より切羽側に配置し、後支持具をセントルより坑口側に配置し、前支持具及び後支持具の上端間に支持桁を架設し、前支持具及び後支持具の間に支持桁を受ける中間支持具を設ける。
（３）支持桁の周囲に防塵及び防護用のカバー部材を被せる。
（４）支持桁に上面が開いた溝形のトラス構造体を用いる。

本発明に係るコンベア支持装置の一実施形態を示すトンネル工事設備の側面図である。 図１のトンネル工事設備の正面図である。 図１のコンベア支持装置の支持桁を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 従来のコンベア支持装置を示す正面図である。 従来の別のコンベア支持装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 作業台車としてのセントル
２ 延伸コンベア
２ａ フレーム
３ コンベア支持装置
４ 床レール
１３ 前支持具としての前脚
１４ 後支持具としての後脚
１５ 支持桁
１６ 走行装置としての車輪
１７ 走行用モータ
１８ 走行用モータ
１９ ローラ
２１ スプリング
２２ ガイド

Claims (6)

1. トンネルの床レール上に設置された作業台車と、トンネルの切羽近くから作業台車を通過して坑口側へ連続的に延びるズリ出し用の延伸コンベアとを備えたトンネル工事設備において、前記延伸コンベアをトンネル軸線方向の前記作業台車の設置区間で支持する装置であって、前記作業台車より切羽側に位置する前支持具と、前記作業台車より坑口側に位置する後支持具と、前記前支持具と前記後支持具との間に架設された前記作業台車よりも長い支持桁とからなり、前記前支持具及び前記後支持具にトンネルの床面に支持される走行装置を設け、前記支持桁に延伸コンベアを支持したことを特徴とするトンネル工事設備のコンベア支持装置。
2. 前記前支持具及び前記後支持具の両方に、前記走行装置を駆動する走行用モータを設置した請求項１に記載のトンネル工事設備のコンベア支持装置。
3. 前記支持桁にトラス構造体を用いた請求項１又は２に記載のトンネル工事設備のコンベア支持装置。
4. 前記延伸コンベアのフレームと係合する複数のガイドを前記支持桁の長手方向へ一列に並設した請求項１、２又は３に記載のトンネル工事設備のコンベア支持装置。
5. 前記支持桁に前記延伸コンベアを支持するローラを配設した請求項１〜４のいずれか一項に記載のトンネル工事設備のコンベア支持装置。
6. 前記ローラをスプリングにより前記支持桁に対し昇降可能に支持した請求項５に記載のトンネル工事設備のコンベア支持装置。

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