JP4315842B2 - ロックボルト打設機 - Google Patents

Description

本発明は、ロックボルト打設機に関し、特に、操業中の鉄道トンネルにおいて使用されるロックボルト打設機に関する。

ロックボルト補強工は、トンネルの変状対策工として地山の強度低下を防ぎ、塑性圧および偏圧等による変状進行ならびに覆工片の剥落防止に効果的である。トンネル内でのロックボルト補強工では、比較的大きな断面を有するトンネルの場合、例えば、特許文献１に記載されているようなロックボルト打設機が使用される。
特開平８−２４６７８３号公報 （第２−３頁、第１図）

しかしながら、操業中の鉄道トンネルにおけるロックボルト補強工では、限られた空間内で短い作業時間内に作業を行わねばならないため、特許文献１に記載されているようなゴムクローラ式のロックボルト打設機では、軌道が邪魔になり、トンネル内の作業位置への移動が困難なうえ、ガイドセルの位置が高すぎるため、作業効率に著しく支障を来たす。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、操業中の鉄道トンネルにおけるロックボルト補強工を、電車が通過しない深夜等の短時間の間に、トンネル内の狭い空間から、効率的に行うことのできるロックボルト打設機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るロックボルト打設機では、既設の鉄道トンネルのロックボルト補強工に使用されるロックボルト打設機であって、先端にビットを有する自穿孔ロックボルトに回転を加えるドリフターと、当該ドリフターを摺動自在にガイドするガイドセルと、当該ガイドセルを旋回および摺動自在に支持する第一旋回部と、当該第一旋回部の旋回軸に直交する軸を旋回軸として当該第一旋回部を旋回自在に支持する第二旋回部と、当該第二旋回部を先端部に有するとともに基端部を軸支され、水平旋回および俯仰自在なブームと、ロックボルトの打設操作を行うためのコントロールスタンドと、穿孔水を供給するための給水設備と、転倒防止用のスライド式のアウトリガーと、電動油圧源とを、前記鉄道トンネル内に敷設された軌道上を走行する台車上に備えることを特徴とする。
本発明では、ロックボルトを打設するための設備が、鉄道トンネル内に敷設された軌道上を走行する台車上に備えられている。そのため、鉄道トンネル内の軌道を利用して、ロックボルト打設機が移動でき、操業中の鉄道トンネルにおけるロックボルト補強工を、電車が通過しない深夜等の短時間の間に、トンネル内の狭い空間から、効率的に行うことができる。
また、本発明では、ロックボルト打設機が上り側の軌道上あるいは下り側の軌道上いずれにあっても、支持機構を旋回、摺動、俯仰させることにより、トンネル全周面にロックボルトを打設することができる。
ここで、支持機構とは、ブームと、当該ブームに装着された第一旋回部、第二旋回部、およびガイドセルを総称して呼ぶものである。また、ロックボルトを打設するための設備とは、支持機構と、ドリフターと、コントロールスタンドと、給水設備と、アウトリガーと、電動油圧源のことを指す。

本発明によれば、ロックボルトを打設するための設備が、鉄道トンネル内に敷設された軌道上を走行する台車上に備えられているので、操業中の鉄道トンネルにおけるロックボルト補強工を、電車が通過しない深夜等の短時間の間に、トンネル内の狭い空間から、効率的に行うことができる。

以下、本発明に係るロックボルト打設機の実施形態について、図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係るロックボルト打設機の実施形態の一例を示す側面図である。また、図２は、その平面図である。

本実施形態によるロックボルト打設機１は、既設の鉄道トンネル内に敷設された軌道１３上を、図示しない駆動車に牽引されて走行する台車１２上に、水平旋回および俯仰自在なブーム７と、ロックボルト２の打設操作を行うためのコントロールスタンド８と、穿孔水を供給するための給水設備９と、転倒防止用のスライド式のアウトリガー１１と、電動油圧源１０とを備えるものである。

ブーム７は、内蔵された油圧シリンダーにより伸縮できるようになっており、その基端部は、鉛直軸と水平軸を有する軸受け部７ｂに軸支され、ブーム７の中間部と軸受け部７ｂに両端を軸支されたブームスイングシリンダー７ｃとブームリフトシリンダー７ｄにより水平旋回および俯仰自在とされている。
ブーム７の先端には、連結部７ａがピン結合され、俯仰可能な構造となっている。一方、連結部７ａの他端には、円柱状の第二旋回部６が油圧シリンダーを介して装着されている。
第二旋回部６は、その中心軸を旋回軸として、図１中のＢで示した方向に旋回できるようになっている。
第二旋回部６の外周部には、ガイドセル４を旋回および摺動自在に支持する第一旋回部５が取り付けられている。第一旋回部５の旋回軸は、第二旋回部６の旋回軸と直交しており、第一旋回部５は、図１中のＡで示した方向に旋回できるようになっている。つまり、第一旋回部５の旋回軸と第二旋回部６の旋回軸を直交させることにより、ガイドセル４を任意の位置に移動させることができる。また、第一旋回部５には、ガイドセル４を摺動させるために、油圧シリンダーからなる第一摺動機構５ａと第二摺動機構５ｂが設けられている。

全長５ｍを超えるガイドセル４上には、ロックボルト２を把持してロックボルト２に回転を加えるドリフター３が備えられており、ドリフター３はガイドセル４に沿って前後に移動できるようになっている。また、ガイドセル４の先端には、ロックボルト２を保持するためのセントラライザ４ａが装着されている。
ドリフター３の中心部は中空になっており、当該中空部にロックボルト２が挿通され、ロックボルト２が把持される。

ロックボルト２には、地山を穿孔するためのビットを先端に有する中空の自穿孔ロックボルトを使用する。自穿孔のため穿孔用ロッドを必要とせず、また、中空部から穿孔水送水や充填材注入が可能である。本実施形態における自穿孔ロックボルトの長さは４ｍ程度、外径は３１ｍｍ程度であり、外周面にはねじ部が形成されている。

給水設備９は、水ポンプ９ａと水タンク９ｂを備えており、図示しない送水ホースにより穿孔する孔に穿孔水が供給される。
スライド式のアウトリガー１１は、台車１２の中間部に一対備えられており、台車１２の進行方向に対して直交方向にスライドしてロックボルト打設機１が転倒しないように、台車１２を支持する。
電動油圧源１０は、ロックボルト打設機１を作動させるための動力源であって、２台の電動機と２台のポンプを備え、それぞれ１台は予備用である。

図３は、トンネル軸芯Ｃを中心とするロックボルト２の打設範囲を示したものである。ただし、重なって煩雑になるため、同図ではブーム７は省略している。
同図より明らかなように、本実施形態によるロックボルト打設機１では、ロックボルト打設機１が上り側の軌道１３上あるいは下り側の軌道１３上いずれにあっても、ガイドセル４、第一旋回部５、第二旋回部６、およびブーム７を旋回、摺動、俯仰させることにより、鉄道トンネル１４全周面の地山Ｇに対してロックボルト２を打設することができる。

次に、本実施形態によるロックボルト打設機１の動作について説明する。
ロックボルト打設機１は、鉄道トンネル１４内を、図示しない駆動車に牽引されてロックボルト打設地点まで軌道１３上を走行する。所定の地点に到達すると停止し、ロックボルト打設機１の転倒を防止するために、アウトリガー１１をスライドさせて地面に接地させる。
その後、ロックボルト２をドリフター３の中空部に挿通するとともに、ロックボルト２の先端をセントラライザ４ａで保持させ、ロックボルト２をガイドセル４上にセットする。引き続き、コントロールスタンド８のレバーを操作し、第一旋回部５、第二旋回部６、およびブーム７を動かしてガイドセル４を移動させ位置決めを行う。穿孔位置が定まると、ガイドセル４を摺動させ、鉄道トンネル１４の壁面にガイドセル４を当接させて固定する。
そして、ロックボルト２にドリフター３で回転と打撃を加えると同時に、水ポンプ９ａから送水ホース（図示省略）を経て圧送される穿孔水をロックボルト２先端のビットから噴射しながら穿孔しつつ、ドリフター３を前進させて地山Ｇに向けてロックボルト２の打設を行う。因みに、本実施形態によるロックボルト打設機１では、全長４ｍ程のロックボルト２を１日（深夜）４本程度、地山Ｇに打設することができる。
ロックボルト２の打設が完了すると、別途装備した充填材注入設備が備えられた台車を使用して、モルタル等の充填材をロックボルト２の中空部から注入し、ロックボルト２を地山Ｇに固定する。本実施形態では、１日（深夜）に可能な充填材の注入本数は２０本であるため、ロックボルト打設を５日間（４本／日×５日＝２０本）で施工し、しかる後、１日で２０本分の充填材を注入することにより、操業中の鉄道トンネルにおけるロックボルト補強工を効率よく実施することができる。

本実施形態によるロックボルト打設機１では、ロックボルト２を打設するための設備が、鉄道トンネル１４内に敷設された軌道１３上を走行する台車１２上に備えられている。そのため、鉄道トンネル１４内の軌道１３を利用して、ロックボルト打設機１が移動でき、操業中の鉄道トンネル１４におけるロックボルト補強工を、電車が通過しない深夜等の短時間の間に、トンネル内の狭い空間から、効率的に行うことができる。
また、本実施形態によるロックボルト打設機１では、ゴムクローラ式のロックボルト打設機に比べてガイドセル４の高さが４０ｃｍ程低くなっているため、比較的小さな断面を有する鉄道トンネル１４内でも使用することができる。
さらに、本実施形態によるロックボルト打設機１では、自穿孔ロックボルトを使用しているため、穿孔用ロッドを回収する必要がなく、作業時間を短縮することができる。

以上、本発明に係るロックボルト打設機の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、複数日に亘ってロックボルトを打設した後に充填材をまとめて注入しているが、ロックボルトの打設後直ちに充填材を注入してもよい。また、上記の実施形態では、自穿孔ロックボルトを使用しているが、地山の性質により穿孔用ロッドを使用してもよいことは言うまでもない。

本発明の実施形態の一例を示す側面図である。 本発明の実施形態の一例を示す平面図である。 トンネル軸芯を中心とするロックボルトの打設範囲を示す図である。

符号の説明

１ ロックボルト打設機
２ ロックボルト
３ ドリフター
４ ガイドセル
５ 第一旋回部
６ 第二旋回部
７ ブーム
８ コントロールスタンド
９ 給水設備
１０ 電動油圧源
１１ アウトリガー
１２ 台車
１３ 軌道
１４ 既設の鉄道トンネル
Ｇ 地山

Claims (1)

1. 既設の鉄道トンネルのロックボルト補強工に使用されるロックボルト打設機であって、
   先端にビットを有する自穿孔ロックボルトに回転を加えるドリフターと、当該ドリフターを摺動自在にガイドするガイドセルと、当該ガイドセルを旋回および摺動自在に支持する第一旋回部と、当該第一旋回部の旋回軸に直交する軸を旋回軸として当該第一旋回部を旋回自在に支持する第二旋回部と、当該第二旋回部を先端部に有するとともに基端部を軸支され、水平旋回および俯仰自在なブームと、ロックボルトの打設操作を行うためのコントロールスタンドと、穿孔水を供給するための給水設備と、転倒防止用のスライド式のアウトリガーと、電動油圧源とを、前記鉄道トンネル内に敷設された軌道上を走行する台車上に備えることを特徴とするロックボルト打設機。

Images