JP6678091B2 - 設備吊下げ装置 - Google Patents

Description

本発明は、山岳トンネルの施工において、坑内に風管や照明器具などの設備を吊り下げるための設備吊下げ装置に係る。

山岳トンネル工事の施工においては、切羽まで空気を圧送するための風管や、工事用の照明などの仮設設備を吊り下げる必要がある。また、二次覆工コンクリートの打設にあたり、配筋用の鉄筋を吊り下げる必要がある。
設備の坑内吊下げに係る従来技術には、（１）鋼製支保工に予め溶接したボルトなどから吊り下げる方法、（２）坑壁に釘や拡張アンカーなどを打ち込んでここから吊下げる方法、（３）鋼製支保工に予め溶接したクリップと吊り金具で防水シートを挟み込みここから吊り下げる方法、（４）一次覆工面の内側に支保工を建て込んでここから吊り下げる方法、などがある。

また、特許文献１には、板状体と、棒状体と、筒状体と、を備えた鉄筋の吊下げ具（固定具）であって、板状体の一面を防水シートに接着し、板状体の他面に棒状体の一端を螺合して立設し、棒状体に筒状体を遊嵌し、筒状体に設けた透孔に螺着したボルトによって、鉄筋の吊下げ位置を調整可能な吊下げ具が開示されている。

特開２０１６−１６０５８３号公報

しかし、従来技術には次のような欠点がある。
＜１＞支保工に溶接する方法は、ボルトが防水シートを貫通するため、防水工の水密性を損なうおそれがある。また、鋼製支保工を設置していない区間には適用できない。
＜２＞拡張アンカー、釘などを打ち込む方法も、同様に防水シートを貫通するため、水密性を損なうおそれがある。また、高所における上向きの施工となるため、施工性が悪い。
＜３＞クリップを挟む込む方法は、防水シートを損傷しやすい。また、支持力が弱いため重量物を吊下げられない。
＜４＞支保工を建て込む方法は、施工性が悪く材料コストが高い。また、二次覆工コンクリートの打設時に型枠内におけるコンクリートの流動を阻害する恐れがある。
＜５＞特許文献１は、防水シートに接着して固定しているだけなので重量が大きい設備を吊り下げることができない。

本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決する、設備吊下げ装置を提供することにある。

本発明の設備吊下げ装置は、長尺部材からなりトンネルの坑壁の断面形状に相似したアーチ形状に湾曲可能な可撓性を有する支持枠と、支持枠の両端を支持する２つの支持脚と、を備え、支持脚の少なくとも一方はジャッキ機構を備え、坑内の地盤に設置した支持脚の少なくとも一方を伸長することによって、支持枠を坑壁に沿って押付け可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の設備吊下げ装置は、支持枠が繊維強化プラスチック製であってもよい。

本発明の設備吊下げ装置は、支持脚が長手方向と直交する方向を回動軸としたヒンジ部を備えてもよい。

本発明の設備吊下げ装置は、支持枠が複数の支持枠分割体を連結してなってもよい。

本発明の設備吊下げ構造は、支持枠のアーチ形状によって形成される仮想面に直交する方向に並列した２つの設備吊下げ装置と、２つの設備吊下げ装置を相互に連結している複数の連結材と、を備えることを特徴とする。

本発明の設備吊下げ装置は、以上の構成を有するため、次の効果の少なくともひとつを備える。
＜１＞高剛性のパイプ材によるアーチ構造を採用したため、軽量かつ簡易な構造でありながら重量物を安定的に支持することができる。
＜２＞軽量で取り扱いが容易なため、施工性がよい。
＜３＞防水シートに孔を開けないため、防水工の水密性を損なうおそれがない。
＜４＞坑壁に沿って設置するため、場所を取らない。よって、狭い坑内でも施工の邪魔にならない。
＜５＞部材数が少なく構造が簡単なため、製造コストが安い

本発明に係る設備吊下げ装置の説明図。 支持脚の説明図。 実施例２の説明図（１）。 実施例２の説明図（２）。 実施例４の説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の設備吊下げ装置について詳細に説明する。
なお、本明細書等において「設備」とは施工に係る仮設設備のほか、鉄筋等の構造要素も含んだ意味で使用する。「坑壁」とはトンネルの内面のうち、地盤より上の部分を表し、側壁と側壁上のクラウン（アーチ）部を含む。また、地山や覆工コンクリート面のほか、防水シート敷設後のシート面も含む。「前後」「左右」「上下」「側方」などの各方向は、トンネルの坑口側から切羽側に向かって立った位置における各方向を表す。

[設備吊下げ装置]
＜１＞全体の構成（図１）。
本発明の設備吊下げ装置１は、山岳トンネルなどの施工において、トンネル坑内に風管や照明などの設備Ｅを吊り下げる構造である。
設備吊下げ装置１は、アーチ形状の支持枠１０と、支持枠１０の両端を支持する２つの支持脚２０と、を少なくとも備える。
本例では、一次覆工コンクリート面に防水シートを展張する工程を終えた状態において、坑内に風管や照明などの仮設設備を吊り下げる例について説明する。
なお、本発明はこれに限られず、例えば、防水シート展張前の一次覆工面に切羽照射用の照明を吊り下げたり、二次覆工コンクリートの打設工程において配筋を吊り下げるのに使用することもできる。

＜２＞支持枠。
支持枠１０は、設備Ｅの吊下げ荷重を支持脚２０へと伝達する長尺部材である。
支持枠１０は、トンネルの断面形状に沿ったアーチ形状に湾曲可能な柔軟性と、重量物を吊り下げ可能な剛性とを兼ね備えた素材とする。
本例では、支持枠１０として、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のパイプ材を採用する。ＦＲＰは、軽量でありながら強く（高比強度・高剛性）、錆びない特性を持つ。
例えば、支持枠１０としてΦ３８×Ｌ４０００ｍｍのＦＲＰ製パイプを採用した場合、重量は支持枠１０全体で２ｋｇ程度と非常に軽い。よって、取り回しが容易で施工性が高い。一方、剛性が高いため５０〜１００ｋｇ程度の重量物を吊り下げても支持枠１０が座屈も蛇行もせず、安定して吊下げることができる。

＜３＞支持脚（図２）。
支持脚２０は、支持枠１０の両端を下方から支持するとともに、伸長して支持枠１０を坑壁Ｔに押し付けて固定する、伸縮自在の部材である。
本例では、支持脚２０として、支持台２１と、支持台２１に立設するネジ部材２２と、ネジ部材２２に螺着された調整ナット２３と、ネジ部材２２に外挿されるさや管２４と、を備える、ジャッキベース（ジャッキ型ベース金具）を採用する。
支持脚２０の調整ナット２３を離脱方向に回転させると、さや管２４の底部が調整ナット２３の上部に押し付けられてネジ部材２２に沿って上方へ押し上げられ、支持脚２０が伸長する（ジャッキアップ）。反対に調整ナット２３を螺着方向に回転させると、さや管２４が自重で降下し、支持脚２０が短縮する（ジャッキダウン）。
なお、支持脚２０は、上記の構造に限られず、その他公知の各種ジャッキ機構などを採用してもよい。また、ジャッキ機構は一対の支持脚２０のうち少なくとも一方に設ければよい。

＜４＞取付部。
取付部３０は、支持枠１０の頂部付近に取付けられて、設備Ｅを吊下げるための吊り具である。
本例では取付部３０として、蝶番式の吊バンドやボルトなどを組み合わせてなる公知の吊り金具を採用する。

＜５＞設置方法。
本発明の設備吊下げ装置の設置方法について説明する。
支持枠１０の一端を第１の支持脚２０Ａのさや管２４に挿入して支持枠１０と支持脚２０Ａとを連結し、支持脚２０Ａをトンネルの坑壁Ｔ近傍に仮設置する。
支持枠１０をアーチ状に湾曲させながら、支持枠１０の他端を第２の支持脚２０Ｂに挿入して連結し、支持脚２０Ａ側の坑壁Ｔに対向する坑壁Ｔ付近に支持脚２０Ｂを仮設置する。
２つの支持脚２０Ａ、２０Ｂを押えながら高所作業車などを用いて支持枠１０の頂部をトンネルの頂部へ持ち上げて、設備吊下げ装置１を地盤上に立設する。
支持枠１０の頂部を仮支持したまま、両支持脚２０Ａ、２０Ｂをジャッキアップし、支持枠１０を坑壁Ｔのアーチに沿って上方に押し上げる。
支持枠１０が坑壁Ｔに押し付けられることで、坑壁Ｔとの摩擦力によって支持枠１０が坑壁Ｔに強固に固定される。

＜６＞設備吊下げ装置の作用効果。
本発明の設備吊下げ装置１は、ＦＲＰ製の支持枠１０による素材上の剛性とアーチ構造による構造上の剛性とを組合せたことによって、軽量で取り扱いが容易でありながら高重量の設備Ｅを安定して吊下げることができる。
また、坑壁Ｔの形状に相似したアーチ形状を呈するため、坑内の限られた空間を有効に利用することができ、工事車両の通行や施工の邪魔にならない。

[ヒンジ部を備える例]
＜１＞全体の構成。
支持脚にヒンジ部を備えた他の実施例について説明する。
本例では、支持脚２０のさや管２４の中間に支持枠１０の接続角度を変更可能なヒンジ部２５を備える。
ヒンジ部２５は、支持脚２０の長手方向と直交する方向を回動軸として、さや管２４の上部を下部に対して一定範囲回動させることができる。

＜２＞設置方法。
本例における設備吊下げ装置の設置方法について説明する。
２つの支持脚２０を坑壁Ｔ近くの設置位置にそれぞれ配置する。
２つの支持脚２０の上部をそれぞれヒンジ部２５を中心に水平方向に倒し、湾曲させた支持枠１０の両端部を両支持脚２０内に挿入して連結する。
続いて、ヒンジ部２５を軸に支持枠１０を上方へ引き起こして立設する（図３Ａ）。この作業は、支持台２１を足で踏んで押えながら支持枠１０を引き起こすなどして、作業員が人力で容易に行うことができる。
支持枠１０が立設したら２つの支持脚２０をそれぞれ水平方向に９０度回転させ、ヒンジ軸がトンネルの延長方向に沿う向きに位置合わせする（図３Ｂ）。
最後に支持脚２０をジャッキアップして支持枠１０をアーチ状に坑壁Ｔに押し付けて固定する。

＜３＞本例の作用効果。
本例では、支持脚２０にヒンジ部２５を設けることにより、次の効果を更に奏する。
（１）ヒンジ部２５の回転を利用して支持枠１０を引き上げることで、高所作業車などを必要とせず、設備吊下げ装置１を容易に設置することができる。
（２）ジャッキアップ時にヒンジ軸をトンネル延長方向に向けることで、支持脚２０のジャッキアップによる押し上げ力をトンネルの延長方向に逃がさずアーチ部への圧縮方向に誘導することができる。これによって、支持脚２０のジャッキアップ時に支持枠１０がトンネル延長方向にずれたり蛇行するのを防ぐことができる。
（３）設備吊下げ装置１がいわゆる２ヒンジアーチ構造となるため、設備Ｅの吊下げ荷重によって支持脚２０に加わる回転モーメントを逃がすことができる。このため、凹凸の多い坑内の地盤上でも重量物を安定して支持することができる。

[支持枠が分割体からなる例]
支持枠を複数の分割体から構成する他の実施例について説明する。
本例では、複数の支持枠分割体１１を連結して支持枠１０を構成する。各支持枠分割体１１は、支持枠分割体１１に内挿した管状の接続材１２（パイプジョイント）で連結する。
本例における支持枠１０の組み立て方法は以下である。
まず、支持枠分割体１１の端部に接続材１２を内挿し、接続材１２の一部が管内から突出した状態で、支持枠分割体１１の外周からボルトを貫通させて螺着し、両者を固定する。続いて、この支持枠分割体１１に接続する他の支持枠分割体１１の端部を、突出している接続材１２に外挿し、同様に支持枠分割体１１の外周から螺着して両支持枠分割体１１を接続する。この作業を繰り返して支持枠１０を組み立てる。
本例では、長尺の支持枠１０を分割して運搬できるため坑内での搬送・組立作業が容易になる、管内の接続材１２が支持枠１０の補強材として機能するため支持枠１０の強度が高まる、などの更なる効果を奏する。

[設備吊下げ構造]
２つの設備吊下げ装置１をはしご状に連結した設備吊下げ構造Ａについて説明する（図４）。
本例では、トンネル延長方向に並列した２つの設備吊下げ装置１を複数の連結材４０で相互に連結し、はしご状の設備吊下げ構造Ａを構成する。
本例では、支持枠１０の複数個所に鋼棒などの連結材４０を挿通して相互に連結するが、これに限られず、例えば支持枠１０同士をパイプ材で接続したり、支持枠１０に加えて支持脚２０同士を連結してもよい。
設備吊下げ構造Ａは、支持枠１０同士を連結したはしご状構造を採用するため、構造上の剛性がさらに高まり、二次覆工にかかる配筋などの高重量物の吊下げにも使用することができる。

１ 設備吊下げ装置
１０ 支持枠
１１ 支持枠分割体
１２ 接続材
２０ 支持脚
２１ 支持台
２２ ネジ部材
２３ 調整ナット
２４ さや管
２５ ヒンジ部
３０ 取付部
４０ 連結材
Ａ 設備吊下げ構造
Ｅ 設備
Ｔ 坑壁
Ｗ 防水シート

Claims (5)

1. トンネル工事の施工において坑内に設備を吊り下げる、設備吊下げ装置であって、
   長尺部材からなりトンネルの坑壁の断面形状に相似したアーチ形状に湾曲可能な可撓性を有する支持枠と、
   前記支持枠の両端を支持する２つの支持脚と、を備え、
   前記支持脚の少なくとも一方はジャッキ機構を備え、坑内の地盤に設置した前記支持脚の少なくとも一方を伸長することによって、前記支持枠を坑壁に沿って押付け可能に構成されていることを特徴とする、
   設備吊下げ装置。
2. 前記支持枠は繊維強化プラスチック製であることを特徴とする、請求項１に記載の設備吊下げ装置。
3. 前記支持脚は長手方向と直交する方向を回動軸としたヒンジ部を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の設備吊下げ装置。
4. 前記支持枠は複数の支持枠分割体を連結してな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設備吊下げ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の設備吊下げ装置を備える設備吊下げ構造であって、
   前記支持枠のアーチ形状によって形成される仮想面に直交する方向に並列した２つの前記設備吊下げ装置と、
   前記２つの設備吊下げ装置を相互に連結している複数の連結材と、を備えることを特徴とする、
   設備吊下げ構造。

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