JP6106326B1 - 落石ガード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業員の安全な作業領域を広く確保するとともに、落石等による事故を最小限に抑えることができる、落石ガード装置を提供する。【解決手段】 トンネル作業用重機１０における可動式アーム１１の先端に備えられたマンケージ１２に設置される落石ガード装置１であって、前記マンケージ１２の前面左右端部をそれぞれ基端として当該マンケージ１２の左右側面位置から当該マンケージ１２の前面に略平行な位置まで開閉自在に軸支されている左右一対の垂直ガード部２と、これら垂直ガード部２が前記マンケージ１２前面と略平行位置まで開いた状態において前記各垂直ガード部２の下端から後方に向けて略水平に形成されてなる水平ガード部４とを有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、トンネルにおける工事作業中において作業員を落石からガードする落石ガード装置に関するものである。

山地部などの比較的安定した岩盤にトンネルを掘削する場合に、切羽面を爆薬で掘削する山岳工法が採用される。この山岳工法では、掘削作業を効率よく行うため切羽面にダイナマイト装薬用の孔を削孔するトンネルジャンボと呼ばれる重機が用いられており、近年では、岩盤の硬さ等をデータ入力することでコンピュータ制御により自動的に削孔できるものもある。

一方、トンネルジャンボにより削孔された孔への爆薬の装填は主に作業員が手作業で行っている。このように、山岳工法では作業員が切羽面近傍で作業を行うことが多い。しかし、切羽面には発破でできた浮石や亀裂等がありそれらが落石する危険性がある。従来は浮石や亀裂等を作業員が目視で確認し、浮石は取り除き、亀裂はコンクリートを吹き付けて固めて落石を防止している。それでも落石を完全には防止することができないため、切羽面近傍で作業を行う場合は、プロテクターを装着し、頭にはＪＩＳ規格のヘルメットを着用している。

しかしながら、落石が重さ１キログラム前後の比較的軽い石であっても直撃するとヘルメットを貫通して重傷または死に至ることもある。そこで落石を受け止めるネットを張って落石事故を防止することも行われているが、ネットを張ったままの状態ではトンネルジャンボ等の重機を用いることができないため、その都度取り除かなければならず普及には至っていない。

そこで、これまでに、重機を用いて落石から作業員をガードする発明が提案されている。例えば、特開平１１−３０３５６５号公報では、作業員を搭乗させて高所作業を可能とするマンケージの前面部に装着されるメインエアーバッグと、前記マンケージの側面部に装着されるサブエアーバッグとを備え、前記サブエアーバッグは、前記マンケージの前面側端部を軸にして回転可能な反力板を介して伸縮装置により切羽面に展開配置され、前記メインエアーバッグとともに切羽面を押圧するマンケージにかかる発明が提案されている（特許文献１）。この特許文献１によれば、前記メインエアーバックや前記サブエアーバックの押圧面を切羽面に密着させることにより、切羽面からの岩石や土砂の落下を効率よくかつ効果的に防止することができるとされている。

特開平１１−３０３５６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、メインエアーバックやサブエアーバックにより押圧される切羽面の落石は防止できるものの、押圧されている面よりも上方から崩落してくる落石には対応できないとう問題がある。

つまり、上方から崩落してきた落石はメインエアーバックやサブエアーバックを越えて減速されないまま後方側に落下してしまう。また、メインエアーバックやサブエアーバック上に落下した場合であっても石が跳ね上がり周囲に飛散して、どこから飛んでくるか予想できなくなってしまう。このため、作業員は、マンケージ直下の僅かな範囲でしか安全な作業を行うことができない。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、作業員の安全な作業領域を広く確保するとともに、落石等による事故を最小限に抑えることができる、落石ガード装置を提供することを目的としている。

本発明に係る落石ガード装置は、マンケージの下方で作業する作業員を落石からガードするという課題を解決するために、トンネル作業用重機における可動式アームの先端に備えられたマンケージに設置される落石ガード装置であって、前記マンケージの前面左右端部をそれぞれ基端として当該マンケージの左右側面位置から当該マンケージの前面に略平行な位置まで開閉自在に軸支されている左右一対の垂直ガード部と、これら垂直ガード部が前記マンケージ前面と略平行位置まで開いた状態において前記各垂直ガード部の下端から後方に向けて略水平に形成されてなる水平ガード部とを有する。

また、本発明の一態様として、落石ガード装置を設けることでマンケージの移動性能等を損なうことがないようにするという課題を解決するために、左右の前記水平ガード部は、前記垂直ガード部がマンケージ側面位置に閉じられた場合、前記マンケージの底部下方に収容されるとともに、互いに衝突しないように上下方向に位置をずらして配置されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、垂直ガード部の上方から落石を越え難くするという課題を解決するために、前記垂直ガード部の上部には、当該垂直ガード部が前記マンケージ前面に対して略平行位置に開いた状態において後方側に傾斜されてなる後方傾斜ガード部が形成されていてもよい。

さらにまた、本発明の一態様として、マンケージに搭乗する作業員を落石からガードするという課題を解決するために、前記マンケージの上方位置から後方位置まで傾倒自在に軸支されているとともに、傾倒時の衝撃を吸収するダンパーを備えたヘッドガード部を有するようにしてもよい。

本発明によれば、作業員の安全な作業領域を広く確保するとともに、落石等による事故を最小限に抑えることができる。

本発明に係る落石ガード装置を備えたトンネル作業用重機の一実施形態を示す側面図である。 本実施形態の落石ガード装置において左右の垂直ガード部をマンケージ前面と略平行位置まで開いた状態を示す正面図である。 本実施形態の落石ガード装置においてヘッドガード部を取り外して左右の垂直ガード部をマンケージ前面と略平行位置まで開いた状態を示す平面図である。 本実施形態の落石ガード装置においてヘッドガード部を取り外して左右の垂直ガード部をマンケージの左右側面位置に閉じた状態を示す平面図である。 本実施形態の落石ガード装置におけるヘッドガード部の動作を示す側面図である。 本実施形態の落石ガード装置において左右の垂直ガード部をマンケージの左右側面位置に閉じた状態を示す正面図である。

以下、本発明に係る落石ガード装置の一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の落石ガード装置１は、図１に示すように、トンネル作業用重機１０における可動式アーム１１の先端に備えられたマンケージ１２に設置されるものであり、切羽面ａ近傍で作業を行う際に切羽面ａやトンネル天井ｂからの落石をガードするためのものである。

トンネル作業用重機１０は、トンネルの工事作業に用いられる重機であって、例えばダイナマイト装薬用の孔や掘削したトンネルを補強するためのロックボルトを挿入するための孔を削孔するトンネルジャンボや、トンネルの壁を強化するために壁面コンクリートを吹き付けるコンクリート吹き付け機等が挙げられる。このトンネル作業用重機１０には、伸縮可能でかつ上下左右方向へ揺動可能な可動式アーム１１を備えられており、その先端に作業員が搭乗して掘削やコンクリートの吹き付け作業等を行うマンケージ１２が設置されている。なお、このマンケージ１２は、「バスケット」等の別名で呼ばれることもある。

そして、本実施形態の落石ガード装置１は、前述したマンケージ１２に設置されるものであり、図２に示すように、主に、前記マンケージ１２に軸支される垂直ガード部２と、この垂直ガード部２の上部に形成されてなる後方傾斜ガード部３と、前記垂直ガード部２の下端から後方側に水平に形成されてなる水平ガード部４と、前記マンケージ１２の上方からの落石をガードするヘッドガード部５とを有している。以下、各構成について説明する。

垂直ガード部２は、切羽面ａに対峙するように展開して落石からマンケージ１２下方の作業員を保護するものである。図３および図４に示すように、垂直ガード部２は、マンケージ１２の前面左右端部をそれぞれ基端として当該マンケージ１２の左右側面位置から当該マンケージ１２の前面に略平行な位置まで開閉自在に軸支されている。これにより切羽面ａを押圧することで崩落を防ぐか、あるいは切羽面ａ近傍に展開することで作業員の上に落石するのを防ぐようになっている。なお、このような落石防護機能を果たす限り、本実施形態における垂直ガード部２がマンケージ１２の前面と「略平行な位置」まで展開することの語義には、厳密な平行位置に限らず、前記マンケージ１２の前面よりも前方位置まで開く場合も含むものである。

また、本実施形態における垂直ガード部２は、マンケージ１２の荷重制限を考慮して軽量化させるため、図２に示すように、略矩形に形成されたフレーム体と金網とで構成されている。なお、本実施形態における垂直ガード部２は軽量鋼材で構成されているが、より軽量化を図るべくアルミ材等のより軽量な材料で構成してもよい。

また、本実施形態では、当該垂直ガード部２を開閉させる駆動力として、垂直ガード部２の基端部近傍とマンケージ１２の側面略中央位置とをつなぐ油圧シリンダー２１が使用されている。当該油圧シリンダー２１は、可動式アーム１１等の駆動力としてトンネル作業用重機１０が備える油圧装置に接続されており、当該油圧によって伸縮することで左右の垂直ガード部２を各々独立して開閉できるようになっている。

後方傾斜ガード部３は、垂直ガード部２の上方を越えて落ちてくる小石等から作業者を保護するものであり、前記垂直ガード部２の上部に延設するように設けられている。この後方傾斜ガード部３は、垂直ガード部２がマンケージ１２前面に対して略平行位置に開いた状態において後方側に傾斜されており、落石を受けられるようになっている。本実施形態では前記垂直ガード部２に対して約３０°の角度で後方傾斜されているが、これに限定されるものではない。また、後方傾斜ガード部３は、垂直ガード部２と同様、軽量化のため軽量鋼材によりフレーム体と金網とで形成されているが、これに限定されるものではない。

水平ガード部４は、垂直ガード部２および後方傾斜ガード部３の上方を越えた落石を受けて作業員をガードするものであり、図５に示すように、垂直ガード部２の下端から後方に向けて水平に形成されている。本実施形態における水平ガード部４は、図３および図４に示すように、軽量化のため軽量鋼材で形成された略三角形状のフレーム体と金網とによって構成されている。

また、左右の水平ガード部４は、垂直ガード部２がマンケージ１２側面位置に閉じた場合に、それぞれ前記マンケージ１２の底部下方に収容されるようになっている。ここで左右の水平ガード部４は、前記マンケージ１２の底部下方に収容される際に互いに衝突しないように上下方向に位置をずらして配置されている。本実施形態では、図２に示すように、正面視において右側の水平ガード部４１が左側の水平ガード部４２よりも高い位置に配置されており、マンケージ１２底部に収容された際には上下に重なって衝突しないようになっている。

ヘッドガード部５は、マンケージ１２内の作業員を落石からガードするものであり、作業内容に応じて上方が開放できるようにマンケージ１２の上方位置から後方位置まで傾倒自在に軸支されている。本実施形態におけるヘッドガード部５は、図５に示すように、マンケージ１２の上方を覆う天板５１と、この天板５１を支持する左右の支持アーム５２と、各支持アーム５２とマンケージ１２とに接続された傾倒時衝撃を吸収するダンパー５３とを備えている。

つぎに、本実施形態の落石ガード装置１における各構成の作用について説明する。

切羽面ａ近傍等の落石の危険がある場所において作業員が作業する場合、可動式アーム１１を稼動させて先端のマンケージ１２を落石の危険がある切羽面ａ等に対峙するように配置する。つぎに油圧シリンダー２１を伸長させて、垂直ガード部２をマンケージ１２の左右側面位置からマンケージ１２前面と略平行な位置まで展開させる。このとき垂直ガード部２は、油圧シリンダー２１により素早く展開することができるため設置時間が短い。なお、垂直ガード部２の開閉はマンゲージ１２の操作盤およびトンネル作業用重機１０の運転席のいずれからも操作することができる。

垂直ガード部２では、切羽面ａの崩落を防ぎ、あるいは切羽面ａからの落石があった場合、前記垂直ガード部２に接触させて切羽面ａとの間から石を落下させる。これにより落石の衝撃を吸収するとともに落石が作業員に直撃することを防止する。なお、垂直ガード部２は左右幅方向に大きく展開されているため、マンケージ１２の左右方向に対して広い範囲を保護することができる。

後方傾斜ガード部３は、後方側に張り出すようにして傾斜されているため、垂直ガード部２を越えて落下する小石等を受けやすくしている。そして、後方傾斜ガード部３に落下してきた石の衝撃を吸収するとともに傾斜によって前方側に跳ねさせる。よって、落石が作業員側に落ちることはなく、切羽面ａとの間から落下させられる。

水平ガード部４では、垂直ガード部２および後方傾斜ガード部３をも越えた落石を受け止める。水平ガード部４はマンゲージ１２の左右側方で広く水平に展開されるため、前記マンケージ１２周辺の広い範囲で作業員の落石に対する安全を確保することができる。

作業終了後は、図４および図６に示すように、垂直ガード部２をマンケージ１２前面と略平行な位置から当該マンケージ１２の左右側面位置まで閉鎖する。このとき、左右の水平ガード部４は、マンケージ１２の底部下方において互いに衝突せず収容される。よって、マンケージ１２の下方に作業員のいない掘削作業やコンクリートの吹き付け作業においては、水平ガード部４を収容することでマンケージ１２の移動性能や掘削性能、コンクリートの吹き付け性能を損なうことがない。

ヘッドガード部５では、マンケージ１２に搭乗している作業員への落石の直撃を防止することができる。一方、トンネル天井ｂにロックボルト用の孔を掘削する場合など、トンネル上方の作業を行う場合は、ヘッドガード部５を手動により後方位置まで傾倒させる。このとき、ダンパー５３がヘッドガード部５の勢いを吸収しながらゆっくりと傾倒させるため、安全に傾倒させることができる。

以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
１．マンケージ１２の下方周辺への落石を防いで作業員の安全を確保することができ、仮に落石が起きたとしても事故の被害を最小限に抑えることができる。
２．水平ガード部４が広範囲の落石を防止するため作業員の安全な作業領域を広く確保することができる。
３．水平ガード部４をマンケージ１２の底部下方に収容できるようにしたため、マンケージ１２の作業性能を損なうことなく安全性を高められる。
４．ヘッドガード部５にダンパー５３を備えたことにより、作業員は安全に傾倒作業を行うことができる。

なお、本発明に係る落石ガード装置は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、垂直ガード部２等を開閉する駆動力は油圧に限定されるものではなく、電動モータや手動力等から適宜選択してよい。

１ 落石ガード装置
２ 垂直ガード部
３ 後方傾斜ガード部
４ 水平ガード部
５ ヘッドガード部
１０ トンネル作業用重機
１１ 可動式アーム
１２ マンケージ
２１ 油圧シリンダー
４１ 右側水平ガード部
４２ 左側水平ガード部
５１ 天板
５２ 支持アーム
５３ ダンパー
ａ 切羽面
ｂ トンネル天井

Claims (4)

1. トンネル作業用重機における可動式アームの先端に備えられたマンケージに設置される落石ガード装置であって、
   前記マンケージの前面左右端部をそれぞれ基端として当該マンケージの左右側面位置から当該マンケージの前面に略平行な位置まで開閉自在に軸支されている左右一対の垂直ガード部と、
   これら垂直ガード部が前記マンケージ前面と略平行位置まで開いた状態において前記各垂直ガード部の下端から後方に向けて略水平に形成されてなる水平ガード部と
   を有する、前記落石ガード装置。
2. 左右の前記水平ガード部は、前記垂直ガード部がマンケージ側面位置に閉じられた場合、前記マンケージの底部下方に収容されるとともに、互いに衝突しないように上下方向に位置をずらして配置されている、請求項１に記載の落石ガード装置。
3. 前記垂直ガード部の上部には、当該垂直ガード部が前記マンケージ前面に対して略平行位置に開いた状態において後方側に傾斜されてなる後方傾斜ガード部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の落石ガード装置。
4. 前記マンケージの上方位置から後方位置まで傾倒自在に軸支されているとともに、傾倒時の衝撃を吸収するダンパーを備えたヘッドガード部を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の落石ガード装置。

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