JP6172002B2 - パイプライン敷設方法及び機材搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネル内に搬送した短管を溶接連結してパイプラインを形成するパイプライン敷設方法及び該パイプライン敷設の際に用いる機材搬送装置に関する。

例えばガス輸送管のようなパイプラインをシールドトンネル内に敷設するには、シールドトンネルを形成した後、形成されたシールドトンネル内に短管を搬送して、これらを溶接連結して形成される。
このような、パイプラインの敷設は以下のように行われる。

シールドトンネル内には、シールドトンネルを形成する際に使用されたレール（以下、「本レール」という）が残されており、この本レールを利用して短管や溶接機器、検査機器、塗覆装置、あるいはエアモルタル施工等に必要な機材を搬入する。これらの機器、装置、機材は短管の横に配置して作業をする必要があることから、別途、搬入済みの短管の横に並設するようにサブレールを敷設し、このサブレール上に設置した機材搬送用の機材台車に積み替えて走行させ、それぞれ所定の場所に配置する。
そして、パイプラインの敷設作業の進み具合に追従させて、機材台車を移動させ、パイプライン形成が済んだ箇所の不要となったレールを撤去する作業と、その一部を転用してサブレールを延長するレール盛り替え作業が行われる。

パイプラインの敷設作業においては、狭隘な空間であるシールドトンネル内でパイプラインと機材台車が横並びに配置されるため移動通路が極端に狭くなり、機材台車を挟んでシールドトンネル内の奥と手前への作業員のスムーズな往来ができない。そのため、資機材の運び出しや緊急時の避難に時間がかかるという問題がある。
また、パイプラインと機材台車の間の狭隘部を作業者が通過する場合に、パイプラインと接触する機会が多く、パイプラインにキズを付ける可能性も高くなる。
さらに、機材台車とパイプラインが横並びになった箇所では作業スペースが無いため、作業スペースを確保するために機材台車を作業に最も便利な位置に配置することができず、取り敢えず仮の場所に配置しておき、作業に合わせて移動する必要がある。このような、機材台車の配置や移動が作業に与える影響が大きく、作業効率を損なうという問題がある。

パイプラインに隣接して機材台車を走行させることによる作業空間の問題を解決するものとして、例えば特許文献１に「配管敷設工事用作業台車」の発明が提案されている。
特許文献１に開示された「配管敷設工事用作業台車」は、本レールを挟んで両側に機材搬送用の台車が走行するサブレールを敷設し、敷設されたパイプラインを跨ぐようなフレームを有し、機材を載置する載置台が本レールの上方に配置されるというものである。

特開平１０―１８７９９号公報

特許文献１に記載の「配管敷設工事用作業台車」では、機材を載置する載置台がパイプラインの上方に設けられることから、パイプラインに隣接して機材台車を走行させるものに比較して、作業者の通行や作業のための空間を広く確保できるという利点がある。
しかしながら、特許文献１に記載のものでも、本レールを挟んで両側にサブレールがあり、そのサブレールを台車が走行するため、台車フレームがパイプラインの横に配置されることになり、作業の邪魔になることが考えられる。
また、パイプラインの管路が曲って敷設される場合、本レールを挟んで両側にサブレールが存在するため、パイプラインをサブレール側に寄せて敷設できず、シールドトンネル内におけるパイプラインの敷設空間に制限がある。そのため、パイプラインの曲りの曲率が大きくなり、曲管を多数配置して作業をする必要があり、作業効率が悪く、コストがアップするという問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、パイプラインの敷設途中において機材台車が通行の邪魔にならず、また、シールドトンネル内の空間を有効に利用できるパイプライン敷設方法、機材搬送装置を得ることを目的としている。

（１）本発明に係るパイプライン敷設方法は、シールドトンネルを形成する際に使用された本レールを利用してシールドトンネル内に搬入した短管を溶接によって連結してパイプラインを形成するパイプライン敷設方法であって、
前記シールドトンネルの内壁を形成しているセグメントの天井部に位置するセグメント主桁ボルトにシールドトンネルの軸線方向に沿って所定の間隔でブラケットを取り付けるブラケット取付工程と、
前記ブラケットを利用してレール部材を前記本レールの上方のシールドトンネルの天井面に沿って設置するレール部材設置工程と、
前記レール部材に沿って移動可能な吊形台車を前記レール部材の下方であって前記短管あるいは前記パイプラインの上方に設置する吊形台車設置工程と、
吊形台車で溶接用の機材を搬送して、該搬送された機材を用いて前記短管を接続して前記吊形台車の下方にパイプラインを敷設するパイプライン敷設工程とを備えたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記吊形台車は、前記レール部材に沿って移動自在な走行車輪と、該走行車輪が前記レール部材から外れたときに前記レール部材に係止して前記吊形台車が落下するのを防止する落下防止片を備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記吊形台車は、敷設されたパイプラインを押圧することで前記吊形台車の揺れを防止する揺れ防止装置を備えたことを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記吊形台車は前記レール部材に沿って複数台設置され、各吊形台車は隣接する台車と対向する面に、台車下部から台車上部に向かって台車の走行方向外方に傾斜する傾斜部材を有し、隣接する各吊形台車の傾斜部材の上部が連結可能になっていることを特徴とするものである。

（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、パイプライン敷設工程において、パイプラインが湾曲する区間では、パイプラインの軸線が湾曲の外側に近づくようにずらして配管することを特徴とするものである。

（６）本発明に係る機材搬送装置は、シールドトンネルを形成する際に使用された本レールを利用してシールドトンネル内に搬入した短管を溶接によって連結してパイプラインを形成する際に機材を搬送するために用いられる機材搬送装置であって、
前記シールドトンネルの内壁を形成している天井部のセグメントのセグメント主桁ボルトにシールドトンネルの軸線方向に沿って所定の間隔で取り付けられたブラケットと、
該ブラケットに前記本レールの上方のシールドトンネルの天井面に沿って設置されたレール部材と、
該レール部材に沿って移動可能で、前記短管を接続してパイプラインを形成するのに必要は機器を搭載できる吊形台車とを備え、
該吊形台車は、前記レール部材の下方であって前記短管あるいは前記パイプラインの上方に設置されており、前記レール部材に沿って移動自在な走行車輪と、該走行車輪が前記レール部材から外れたときに前記レール部材に係止して前記吊形台車が落下するのを防止する落下防止片を備えてなることを特徴とするものである。

（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記吊形台車は、敷設されたパイプラインを押圧することで前記吊形台車の揺れを防止する揺れ防止装置を備えたことを特徴とするものである。

（８）また、上記（６）又は（７）に記載のものにおいて、前記吊形台車は前記レール部材に沿って複数台設置され、各吊形台車は隣接する台車と対向する面に、台車下部から台車上部に向かって台車の走行方向外方に傾斜する傾斜部材を有し、隣接する各吊形台車の傾斜部材の上部が連結可能になっていることを特徴とするものである。

本発明によれば、パイプライン敷設に必要な機器を吊形台車に搭載して本レールの上方に配置できるので、パイプライン敷設作業を行うのに際して、必要な機材を施工する短管やパイプラインの近傍に配置できると共に、パイプラインの側方を作業空間として広く活用できるので、作業効率を格段に向上できる。
また、シールドトンネル内の地上に機材台車走行スペースが必要なく、シールドトンネル内の空間を広く利用してパイプラインを敷設できるので、パイプラインを曲って敷設する場合において、曲管の使用数を少なくでき、コスト低減できる。

本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法の工程を説明するフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法におけるブラケット取付工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法におけるレール部材設置工程の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法に用いる吊形台車の斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法に用いる吊形台車に関し、隣接する吊形台車同士の関係を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法に用いる吊形台車の構造の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法に用いる吊形台車の構造の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法に用いる吊形台車の構造の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法における吊形台車設置工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法における吊形台車設置工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法における吊形台車設置工程の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法における吊形台車設置工程の説明図である（その４）。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法におけるパイプライン敷設工程の説明図である（その１）。 図１３の矢視Ａ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法におけるパイプライン敷設工程の説明図である（その２）。

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係るパイプライン敷設方法は、シールドトンネル内に搬入した短管を溶接によって連結してパイプラインを形成する方法であって、図１に示すように、ブラケット取付工程（Ｓ１）と、レール部材設置工程（Ｓ２）と、吊形台車設置工程（Ｓ５）と、パイプライン敷設工程（Ｓ７）とを備えたものである。
以下、各工程及び各工程に用いる機器について説明する。

＜ブラケット取付工程＞
ブラケット取付工程Ｓ１は、シールドトンネルの天井部にブラケット１を取り付ける工程である。
シールドトンネルの内壁は、鋼製のセグメント主桁３（図２参照）をボルト（セグメント主桁ボルト５）で連結して形成されている。
ブラケット取付工程Ｓ１では、シールドトンネルの天井部にある既存のセグメント主桁ボルト５を利用して、レール部材９を取り付けるためのブラケット１を取り付けるようにしている。
ブラケット１は、図２に示すように、鋼製の平板からなり、セグメント主桁ボルト５のうち、円弧状に並んだ２本のセグメント主桁ボルト５が挿入可能なボルト孔を有し、取付状態で下側の辺部が水平状態となる水平辺部１ａを有している。水平辺部１ａの両側には下方に突出する突出部１ｂを有し、該突出部１ｂにはフック等を挿入して取り付けるための孔１ｃが設けられている。
さらに、ブラケット１は、水平辺部１ａに溶接された平板７を有している。この平板７はレール部材９の取付部となる。

＜レール部材設置工程＞
レール部材設置工程Ｓ３は、ブラケット１を利用してレール部材９をシールドトンネルの天井面に沿って設置する工程である。
図３に示すように、ブラケット１の平板７に例えばＩ形鋼からなるレール部材９を溶接する。
後述するように、レール部材９に沿って移動自在な走行車輪１２は、例えばプレントロリのようなトロリであればよく、そのためレール部材９としては、地上に敷設する台車走行用の軌条のような高品質なものである必要はない。
なお、レール部材９は、通常、平板７に溶接して取り付けるが、必要に応じて、前後左右にスライドする構造体を介して取り付けるようにしてもよい。

＜吊形台車設置工程＞
吊形台車設置工程Ｓ５は、レール部材９に沿って移動可能な吊形台車１１を設置する工程である。
まず、吊形台車１１の構成を説明する。
吊形台車１１は、図４に示すように、レール部材９に沿って走行する一対の走行車輪１２と、走行車輪１２の下方に吊下げ支持されるように設けられたフレーム１３と、該フレーム１３に設けられて走行車輪１２が前記レール部材９から外れたときに前記レール部材９に係止して前記吊形台車１１が落下するのを防止する落下防止片１５を備えている。
走行車輪１２は、前後で一対となるように設けられており、市販されているプレントロリ等のトロリを用いることができる。走行車輪１２は、レール部材９を両側から挟むようにして移動自在に取り付けられている。
フレーム１３は、矩形状で網状部材１７が設置された荷物台フレーム１３ａと、該荷物台フレーム１３ａの前端に設けられる共に上部が頂点となるように立設された三角形の前フレーム１３ｂ及び前フレーム１３ｂと同形状でフレームの後端に設けられた後フレーム１３ｃとを備えており、この前フレーム１３ｂ及び後フレーム１３ｃに走行車輪１２が設置されている。

前フレーム１３ｂ及び後フレーム１３ｃには、図４に示すように、台車下部から台車上部に向かって台車の走行方向外方に傾斜する傾斜部材１９が設けられており、図５に示すように、隣接する各吊形台車１１の傾斜部材１９の上部が当接するようになっている。
傾斜部材１９を設けることで、隣接する台車同士が近接した場合にも、傾斜部材１９の上端が当接することになり、各吊形台車１１の前後フレーム同士の間には隙間が形成される。そのため、作業者が台車に挟まれる危険性がなく安全性に優れている。また、傾斜部材１９の上端部には連結部２１が設けられ、隣接する台車をボルト２３で連結できるようになっている（図５参照）。
各吊形台車１１のフレーム１３の大きさは、それに搭載する機器の種類に対応するように種々の大きさに設定されており、例えば図５に示すように、2.0ｍのものや2.5ｍのものがある。

吊形台車１１の前フレーム１３ｂ又は後フレーム１３ｃの何れか一方には、下方に延出してパイプラインに係止することで吊形台車１１の揺れを防止する揺れ防止装置２５が設けられている。
揺れ防止装置２５は、図６に示すように、上下方向に延びるロッド２７と、ロッド２７の先端に設けられてパイプラインを押圧する押圧部２９と、ロッド２７が上下動可能に挿入される筒部材３１と、筒部材３１に設けられて筒部材３１におけるロッド２７の高さ位置を所定位置に固定するための固定装置３２を備えている。
押圧部２９には、パイプラインに当接した際にパイプラインを傷つけないように、ゴム３３が取り付けられている。

揺れ防止装置２５は、レバー３５を回動することで、ロッド２７が筒部材３１に対して上下移動可能になり、図７に示すように押圧部２９を下動させることができる。ロッド２７が所定の高さに移動した状態で、レバー３５を元の位置に戻すことで、ロッド２７を固定することができる。

落下防止片１５は、一対の略Ｚ形の板材からなり、図４に示すように、前フレーム１３ｂ及び後フレーム１３ｃの頂部に板材が互いに対向するように設置されている。
落下防止片１５は、図８に示すように、吊形台車１１をレール部材９に設置した状態で、屈曲した上片１５ａがレール部材９の走行面に隙間を介して対向するように配置される。
そして、走行車輪１２が脱輪等したときに、上片１５ａがレール部材９の走行面に係止して吊形台車１１が落下するのを防止する。

次に上記のように構成された吊形台車１１を設置する工程を、図９〜図１２を参照しながら説明する。
本レール３７を利用して、基準となる短管（基準短管３８）を一本シールドトンネル３９内に搬入して、架台４１上に設定する（図９（ａ）参照）。次に、本レール３７上に吊形台車設置台車４３を配置し、この吊形台車設置台車４３に資材・備品４５を搭載した吊形台車１１を載せて（図９（ａ）参照）、トンネル内の本レール３７を使用してトンネル内に搬入する（図９（ｂ）参照）。

リフト４７によって吊形台車設置台車４３から吊形台車１１を上方に持ち上げ、走行車輪１２をレール部材９に設置することで、吊形台車１１をレール部材９に設置する（図１０（ｃ）参照）。レール部材９に設置した吊形台車１１は順次トンネル奥側に送るようにすると共に吊形台車設置台車４３をトンネル外に戻して他の機器、例えば電源・トランス等４９が搭載された吊形台車１１の搬入の準備を行う（図１０（ｄ）参照）。吊形台車１１に搭載される機器は、短管を接続してパイプラインを形成する作業工程に合わせて、必要となる機器から順にシールドトンネル３９内に送り込むようにする。

次に、電源・トランス等４９が搭載された吊形台車１１をトンネル内に搬入し（図１１（ｅ）参照）、同様の手順でリフトアップしてレール部材９に取り付ける。そして、先に設置した吊形台車１１の傾斜部材１９に設けられた連結部２１をボルト２３によって連結する（図１１（ｆ）参照）。吊形台車１１同士の連結は、搭載された機器と作業との観点から、同一の作業に必要となる機器を搭載した吊形台車１１同士を連結するようにする。これにより、作業工程に応じて機器を同時に必要な場所に搬送でき、かつ全てを連結していないので、手動での移動が可能になる。
同様の手順で他の機器（制御・コントローラ５０）を搭載した吊形台車１１をレールに設置し、必要に応じてケーブル吊具をレール部材９に移動可能に取り付ける。
なお、上記の説明では、吊形台車１１を３台設置する例を示しているが、通常の工事では、１０台以上の吊形台車１１が設置されることになる。

＜パイプライン敷設工程＞
パイプライン敷設工程Ｓ７は、シールドトンネル３９内に短管を搬入し、搬入された短管を吊形台車１１に搭載されている機材を用いて溶接、塗覆等の処理を行ってパイプラインを形成する工程である。
より具体的には、パイプライン敷設工程Ｓ７は、本レール３７を走行する管運搬台車に短管を載せて短管をシールドトンネル３９内に搬入する短管搬入工程と、搬入した短管の先端と既に形成されているパイプラインの先端とを溶接するために開先を合わせる開先合わせ工程と、短管とパイプラインとを溶接する溶接工程と、パイプラインの表面に塗覆装を施工する塗覆装施工とを有している。

図１３は、パイプライン５７における塗覆装施工を行っている部位を示したものであり、図１４はその矢視Ａ−Ａ断面図である。
図１３、図１４に示すように、塗覆装施工を施工するに際して、必要な機器、例えば塗覆制御装置５１、電源トランス５３、真空ポンプ５５等は吊形台車１１によって施工する短管やパイプライン５７の近傍に配置でき、また、従来のようにパイプライン５７の横に機材台車がいないので作業空間が広く作業効率を格段に向上できる（図１４参照）。

また、シールドトンネル３９内の地上に機材台車走行スペースが必要なく、シールドトンネル３９の中央にパイプライン５７を敷設できるため、パイプライン５７を曲って敷設する場合において、曲管の使用数を少なくでき、コスト低減できる。
図１５はこの点を説明する説明図であり、図１５（ａ）が従来のようにパイプライン５７の側方に機材台車５９を走行させてパイプライン５７を敷設した場合であり、図１５（ｂ）が本実施の形態の場合を示している。図１５において、パイプライン５７を構成する短管のうちグレーの色を付した管が曲管６１である。
図１５（ａ）では、機材台車５９が走行するためパイプライン５７をシールドトンネル３９の片側に寄せて敷設する必要があるため配管可能範囲Ｓが狭く、曲がり部においては、曲率が大きくなり曲管６１を多数使用する必要がある。これに対して、図１５（ｂ）はパイプライン５７をシールドトンネル３９の中心付近で配管可能範囲Ｓを広くとることができるため、曲管６１の数を少なくできる。これによって、溶接数の低減によるコストダウンが実現される。

以上のように、本実施の形態によれば、パイプライン敷設に必要な機器を吊形台車１１に搭載して本レール３７の上方に配置できるので、パイプライン敷設作業を行うのに際して、必要な機材を施工する短管やパイプライン５７の近傍に配置でき、かつ、従来のようにパイプライン５７の横に機材台車５９がいないので作業空間が広く作業効率を格段に向上できる。
また、シールドトンネル３９内の地上に機材台車走行スペースが必要なく、シールドトンネル３９の中央にパイプライン５７を敷設できるため、パイプライン５７を曲って敷設する場合において、曲管６１の使用数を少なくでき、コスト低減できる。

Ｓ１ ブラケット取付工程
Ｓ３ レール部材設置工程
Ｓ５ 吊台車設置工程
Ｓ７ パイプライン敷設工程
１ ブラケット
１ａ 水平辺部
１ｂ 突出部
１ｃ 孔
３ セグメント主桁
５ セグメント主桁ボルト
７ 平板
９ レール部材
１１ 吊形台車
１２ 走行車輪
１３ フレーム
１３ａ 荷物台フレーム
１３ｂ 前フレーム
１３ｃ 後フレーム
１５ 落下防止片
１５ａ 上片
１７ 網状部材
１９ 傾斜部材
２１ 連結部
２３ ボルト
２５ 揺れ防止装置
２７ ロッド
２９ 押圧部
３１ 筒部材
３２ 固定装置
３３ ゴム
３５ レバー
３７ 本レール
３８ 基準短管
３９ シールドトンネル
４１ 架台
４３ 吊形台車設置台車
４５ 資材・備品
４７ リフト
４９ 電源・トランス等
５０ 制御・コントローラ
５１ 塗覆制御装置
５３ 電源トランス
５５ 真空ポンプ
５７ パイプライン
５９ 機材台車
６１ 曲管

Claims (8)

1. シールドトンネルを形成する際に使用された本レールを利用してシールドトンネル内に搬入した短管を溶接によって連結してパイプラインを形成するパイプライン敷設方法であって、
   前記シールドトンネルの内壁を形成しているセグメントの天井部に位置するセグメント主桁ボルトにシールドトンネルの軸線方向に沿って所定の間隔でブラケットを取り付けるブラケット取付工程と、
   前記ブラケットを利用してレール部材を前記本レールの上方のシールドトンネルの天井面に沿って設置するレール部材設置工程と、
   前記レール部材に沿って移動可能な吊形台車を前記レール部材の下方であって前記短管あるいは前記パイプラインの上方に設置する吊形台車設置工程と、
   吊形台車で溶接用の機材を搬送して、該搬送された機材を用いて前記短管を接続して前記吊形台車の下方にパイプラインを敷設するパイプライン敷設工程とを備えたことを特徴とするパイプライン敷設方法。
2. 前記吊形台車は、前記レール部材に沿って移動自在な走行車輪と、該走行車輪が前記レール部材から外れたときに前記レール部材に係止して前記吊形台車が落下するのを防止する落下防止片を備えてなることを特徴とする請求項１記載のパイプライン敷設方法。
3. 前記吊形台車は、敷設されたパイプラインを押圧することで前記吊形台車の揺れを防止する揺れ防止装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン敷設方法。
4. 前記吊形台車は前記レール部材に沿って複数台設置され、各吊形台車は隣接する台車と対向する面に、台車下部から台車上部に向かって台車の走行方向外方に傾斜する傾斜部材を有し、隣接する各吊形台車の傾斜部材の上部が連結可能になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパイプライン敷設方法。
5. パイプライン敷設工程において、パイプラインが湾曲する区間では、パイプラインの軸線が湾曲の外側に近づくようにずらして配管することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパイプライン敷設方法。
6. シールドトンネルを形成する際に使用された本レールを利用してシールドトンネル内に搬入した短管を溶接によって連結してパイプラインを形成する際に機材を搬送するために用いられる機材搬送装置であって、
   前記シールドトンネルの内壁を形成している天井部のセグメントのセグメント主桁ボルトにシールドトンネルの軸線方向に沿って所定の間隔で取り付けられたブラケットと、
   該ブラケットに前記本レールの上方のシールドトンネルの天井面に沿って設置されたレール部材と、
   該レール部材に沿って移動可能で、前記短管を接続してパイプラインを形成するのに必要は機器を搭載できる吊形台車とを備え、
   該吊形台車は、前記レール部材の下方であって前記短管あるいは前記パイプラインの上方に設置されており、前記レール部材に沿って移動自在な走行車輪と、該走行車輪が前記レール部材から外れたときに前記レール部材に係止して前記吊形台車が落下するのを防止する落下防止片を備えてなることを特徴とする機材搬送装置。
7. 前記吊形台車は、敷設されたパイプラインを押圧することで前記吊形台車の揺れを防止する揺れ防止装置を備えたことを特徴とする請求項６記載の機材搬送装置。
8. 前記吊形台車は前記レール部材に沿って複数台設置され、各吊形台車は隣接する台車と対向する面に、台車下部から台車上部に向かって台車の走行方向外方に傾斜する傾斜部材を有し、隣接する各吊形台車の傾斜部材の上部が連結可能になっていることを特徴とする請求項６又は７に記載の機材搬送装置。