JP7104383B2

JP7104383B2 - 防護体

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Publication number: JP7104383B2
Application number: JP2018033875A
Authority: JP
Inventors: 康宏吉井; 基義大島; 明弘源石; 悦哉島
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: JP2019148122A

Description

本発明は、トンネル工事に使用する防護体に関する。

トンネル掘削作業では、例えば爆薬の装薬や結線等を行う際に、切羽の直下に作業員が入り込む場合がある。一方、切羽の直下は、肌落ち、土砂や岩塊の崩落等（以下、単に「切羽崩落」という）の危険性があるため、作業員が切羽の直下に入り込む際には、安全性に十分に注意する必要がある。
そのため、切羽崩落のおそれがある地山では、切羽に対して鏡吹付けコンクリートや鏡止ボルト等の切羽防護対策を講じることで安全性を確保するのが一般的である。ところが、事前の切羽防護対策を講じている場合や、切羽崩落の危険性がないと予想された場合であっても、予期せぬ切羽崩落が生じるおそれがある。

トンネル工事において、切羽の直下で作業を行う作業員は、落下物等による打撃から身を守る保護具として、例えば特許文献１に示すバックプロテクターを装備しているのが一般的である。しかしながら、バックプロテクターのみでは、切羽崩落時に防護しきれない場合がある。また、バックプロテクターのみでは、衝撃が作業員に伝わってしまう。
そのため、特許文献２には、切羽の直下で作業する作業員の上方に配設される肌落ち災害防止装置が開示されている。この肌落ち災害防止装置は、ドリルジャンボによって張り渡された２本のワイヤと、作業員の移動に伴ってワイヤに沿ってスライドする衝撃吸収体とを備えている。衝撃吸収体は、腰ひもを介して作業員と連結されていることで、作業員の移動に追従する。

特開平１０－５３９０５号公報特開２０１２－２６２０１号公報

特許文献２の肌落ち災害防止装置は、腰ひもが作業の邪魔になるおそれがある。また、複数の作業員が同時に切羽において作業する場合には、すれ違うことができない。また、２本のワイヤーによって支持されている衝撃吸収体は、撓むことがないように、厚みを有している必要がある。衝撃吸収体の厚みが大きいと、取り扱い難い。
このような観点から、本発明は、コンパクトで取り扱い易く、かつ作業の妨げになり難く、なおかつ、作業員の安全性を確保することを可能とした防護体を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、トンネル横断方向に横架された防護体であって、落下物を受け止める複数の衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材を保持する保持部材とを備えている。前記保持部材は、少なくとも切羽面と平行に並設された２本の横張材を備える張設材と、前記２本の横張材の間に横架されて前記衝撃吸収部材の下面を支持する補強材とを備えている。また、複数の前記衝撃吸収部材は、前記保持部材を介して切羽の前面において並設されている。
かかる防護体によれば、肌落ち等が生じた場合であっても、落石等は衝撃吸収部材によって受け止められるため、切羽の直下で作業を行う作業員の安全性を確保することができる。しかも、作業員は、防護体の下方において自由に移動することができるため、作業性に優れている。また、衝撃吸収部材は、横張材と補強材とによって下方から支持されているため、衝撃吸収部材の撓みが防止されている。そのため、衝撃吸収部材の厚みを小さくすることができる。衝撃吸収部材の厚みが小さければ、収納時のコンパクト化が可能であるとともに、着脱時に取り扱い易い。
なお、前記張設材は、前記２本の横張材と２本の縦張材とが前記衝撃吸収部材の下面の前後左右に配設された枠状の部材であることが望ましい。また、前記補強材は、枠状の前記張設材の内側空間に配設された格子状部材であるのが望ましい。
また、前記張設材の端部には、ドリルジャンボのガイドシェルに取り付けるための取付部が形成されているのが望ましい。
さらに、前記衝撃吸収部材が、静電気防止材により構成されていれば、静電気によるダイナマイトへの引火を防止することができる。

本発明の防護体によれば、コンパクトで取り扱い易く、かつ作業の妨げとなることがなく、なおかつ、切羽における作業員の安全性を確保することが可能となる。

本発明の実施形態に係る防護体の使用状況を示す概略図である。（ａ）は第一の実施形態の防護体を上方から望む斜視図、（ｂ）は同下方から望む斜視図である。衝撃吸収部材の断面図である。防護体の収納状況を示す斜視図である。防護体の中央部の一例を示す参考図である。本発明の第二の実施形態に係る防護体を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。

＜第一の実施形態＞
本実施形態では、トンネル工事における切羽Ｋでの作業時に使用する防護体１について説明する。防護体１は、切羽崩落時の落下物を受け止めることで、作業員の安全性を確保するものである。
防護体１は、図１に示すように、切羽Ｋの前面に、ドリルジャンボのブームＢを利用してトンネル横断方向に横架されている。本実施形態の防護体１は、トンネルのスプリングライン（ＳＬ）付近において、トンネル断面の略全幅に横架されている。なお、防護体１の幅（左右の長さ）は限定されるものではない。例えば、防護体１の幅をトンネル中心から左右のいずれか一方のみに横架され得る長さとしてもよい。また、防護体１の高さ位置も作業員の上方であれば限定されるものではない。

防護体１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、衝撃吸収部材２と保持部材３とを備えている。
衝撃吸収部材２は、保持部材３を介して切羽Ｋの前面に複数並設されている。衝撃吸収部材２は、落下物（例えば、重量３０ｋｇ程度の岩塊）を受け止めることが可能な吸収性と耐力とを備えている。衝撃吸収部材２は、図３に示すように、板状部材２１と、板状部材２１の表面を覆う一対の被覆シート２２とにより構成されている。
板状部材２１は、厚さが４０ｍｍの高発泡ポリエチレン製の板材である。板状部材２１は、長方形状を呈していて、長手方向がトンネル軸方向と平行となるように配置されている。板状部材２１の形状寸法は、切羽崩落時の落下物を受け止めることが可能であれば限定されるものではなく、板状部材２１の材質や強度等に応じて適宜決定すればよい。さらに板状部材２１を構成する材料は、高発泡ポリエチレンに限定されるものではない。本実施形態の衝撃吸収部材２は、被覆シート２２により板状部材２１を覆うことにより防水性が確保されている。

被覆シート２２は、板状部材２１の上面、下面および側面を覆っている。本実施形態では、被覆シート２２として、帯電防止剤入りのポリエチレンフィルムを使用する。すなわち、本実施形態の衝撃吸収部材２は、防水性を有しているとともに、静電気防止機能を有している。なお、被覆シート２２を構成する材料は、防水性を有しているとともに、落下物（例えば、重量３０ｋｇ程度の岩塊）の衝撃に対して所定の強度を有した材料であれば、限定されるものではない。また、被覆シート２２は、必ずしも帯電防止剤が含有されている必要はない。ここで、本実施形態の被覆シート２２の「所定の強度」とは、切羽崩落の際に、落下物の衝撃により破損しない（破けない）強度、または、少なくとも落下物が抜け落ちることがない程度に破損（破け）を止めることが可能な強度をいう。

複数の衝撃吸収部材２，２，…は、保持部材３を介して、切羽Ｋの前面において並設されている。本実施形態では、隣接する衝撃吸収部材２との間に５ｃｍ程度の隙間を確保している。なお、防護体１が有する衝撃吸収部材２の数や衝撃吸収部材２同士の間隔は限定されるものではないが、衝撃吸収部材２の下面（衝撃吸収部材２同士の隙間）に配設された補強材５（縦材５１）のベルト幅以下であるのが望ましい。また、衝撃吸収部材２には、トンネル幅と同程度の長さ（左右の幅）を有した１枚の衝撃吸収部材２を配設してもよい。
隣り合う衝撃吸収部材２同士は、保持部材３によって連結されている。なお、衝撃吸収部材２同士は、互いの被覆シート２２同士を接合することにより連結してもよい。また、衝撃吸収部材２同士は、保持部材３以外の連結部材を介して連結してもよい。
本実施形態では、衝撃吸収部材２として、圧縮試験による圧縮硬さ（８０％圧縮）が０．５０～０．５６Ｍｐａの範囲内、曲げ試験による降伏点応力が０．１４Ｍｐａ以上、硬球落下試験における反発高さが５５～６０％の範囲内の高発泡ポリエチレン板材を使用する。なお、圧縮硬さの８０％圧縮とは、衝撃吸収部材２の厚さを８０％にするために要する圧縮力である。

保持部材３は、衝撃吸収部材２を保持する。本実施形態の保持部材３は、ポリエステル製の帯状材（いわゆるポリエステルベルト）を組み合わせることにより形成されている。なお、保持部材３を構成する材料は、落下物（例えば、重量３０ｋｇの岩塊）の衝撃に対して十分な強度（例えば、引張強度１ｔ以上）を有していれば限定されるものではないが、軽量なものが望ましい。保持部材３は、図２（ｂ）に示すように、張設材４と補強材５とを備えている。
張設材４は、２本の横張材４１，４１と２本の縦張材４２，４２とにより枠状に形成されている。なお、張設材４は、少なくとも２本の横張材４１，４１を備えていればよく、必ずしも枠状である必要はない。また、張設材４は、３本以上の横張材４１，４１，…が並設されたものであってもよい。

２本の横張材４１，４１は、切羽面と平行に並設されている。すなわち、２本の横張材４１，４１は、トンネルのＳＬ（スプリングライン）と略平行で、かつ、横張材４１同士は、トンネル軸方向に間隔をあけて配設されている。また、各横張材４１は、衝撃吸収部材２の下面前端または下面後端に配設されている。すなわち、衝撃吸収部材２は、２本の横張材４１，４１の上面に横架されている。本実施形態の横張材４１は、衝撃吸収部材２の下面に固定する。なお、横張材４１と衝撃吸収部材２との固定方法は限定されるものではなく、例えば、接着してもよいし、縫い付けてもよい。また、横張材４１は、必ずしも衝撃吸収部材２に固定する必要はない。
２本の縦張材４２，４２は、横張材４１と直交している。すなわち、縦張材４２は、トンネル軸方向と略平行となるように、２本の横張材４１，４１の端部に横架されている。横張材４１と縦張材４２は、互いに縫い付けられていることで、一体に固定されている。なお、各縦張材４２は、衝撃吸収部材２の下面左端または下面右端に固定してもよい。

張設材４の端部には、取付部４３が形成されている。取付部４３は、ドリルジャンボのガイドシェル等に取り付け可能に構成されている。本実施形態の取付部４３は、縦張材４２の端部を折り返して先端を縫い付けることにより環状（いわゆる「アイ」）に形成されている。なお、取付部４３は、横張材４１の端部に形成してもよい。また、取付部４３の形成方法は限定されるものではなく、例えば、他の部材を張設材４の端部に固定することにより形成してもよい。また、取付部４３は、必要に応じて張設材４の端部以外にも形成してもよい。取付部４３を中央部に形成しておけば、防護体１の支持点が増えるため、より安定する。さらに、枠状の張設材４（横張材４１または縦張材４２）に係止したフック等の治具を利用して保持部材３をガイドシェル等に取り付ける場合には、取付部４３は形成しなくてもよい。

補強材５は、枠状の張設材４の内側空間に配設された格子状部材であって、衝撃吸収部材２の下面を支持している。本実施形態の補強材５は、５ｃｍ程度以上の幅を有する帯状材を組み合わせることにより形成されている。なお、補強材５の幅は限定されるものではない。本実施形態では、補強材５として、張設材４を構成する帯状材の幅よりも細い幅の帯状材を使用しているが、補強材５の幅は、張設材４の幅と同じであってもよいし、張設材４の幅よりも大きくてもよい。
補強材５は、２本の横張材４１，４１の間に横架された複数の縦材５１，５１，…と、２本の縦張材４２，４２の間に横架された横材５２，５２とからなる。補強材５の周縁（縦材５１および横材５２の端部）は張設材４に縫い付けられている。また、縦材５１と横材５２は、両者の交差部において互いに縫い付けられている。なお、補強材５は、少なくとも縦材５１を備えていれば良く、格子状である必要はない。補強材５は、必要に応じて衝撃吸収部材２の下面に固定する。このとき、補強材５の衝撃吸収部材２への固定方法は限定されるものではなく、例えば、接着あるいや融着等すればよい。また、補強材５（縦材５１または横材５２）には、必要に応じて変形を抑制するための板材を添設してもよい。衝撃吸収部材２は、隣り合う縦材５１同士の間に配設されている。縦材５１は、衝撃吸収部材２同士の隙間の下側を遮蔽している。衝撃吸収部材２の縁部は、縦材５１に上載されているとともに、必要に応じて縦材５１に固定されている。なお、縦材５１は、衝撃吸収部材２の幅方向中央部に配設されていてもよく、縦材５１の配設ピッチおよび本数は限定されるものではない。

防護体１は、図１に示すように、切羽Ｋに対して直交するように配設されたドリルジャンボのガイドシェル（ブームＢ）に張設材４の取付部４３を固定することにより設置する。本実施形態では、切羽Ｋから離れた位置において、ドリルジャンボのガイドシェルに防護体１を固定した後、ドリルジャンボを操作して、防護体１を切羽Ｋに沿って配設する。ここで、防護体１は、図４に示すように、収納袋６に収納した状態で保管あるいは搬入する。防護体１のドリルジャンボへの取り付けは、収納袋６から取り出して、広げた状態で行う。なお、防護体１の保管、搬入方法は限定されるものではない。ガイドシェルへの防護体１の固定は、取付部４３に挿通させたロープをドリルジャンボのガイドシェル（ブームＢ）に結び付けることにより行う。なお、防護体１は、フック等の取付具を利用してガイドシェルに固定してもよい。

トンネル幅が大きい場合には、図５に示すように、トンネル横断方向中央部において分割された２つの分割防護体１１，１１を連結することで防護体１を形成する。防護体１を分割することで、軽量化および小型化を図ることが可能となり、取り扱いやすくなる。なお、防護体１の分割数は限定されるものではなく、例えば、３つ以上に分割されていてもよい。
分割防護体１１のトンネル中央側端部には、各横張材４１，４１にそれぞれ２つの連結部４４，４４が間隔をあけて形成しておく。連結部４４は、横張材４１の端部を環状に折り介して縫い付けることにより形成してもよいし、他の帯状材（ポリエステルベルト等）により形成された環状部分（いわゆるアイであって、例えば、スリングベルトの端部等）を横張材４１に縫い付けることにより形成してもよい。なお、連結部４４の数は限定されるものではなく、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、連結部４４の形成方法は限定されるものではない。トンネル中央部では、トンネル中央に配設されたガイドシェル（ブームＢ）の上で、分割防護体１１の連結部４４同士をフック状の治具等（例えば、カラビナ４５）を介して連結する。このとき、カラビナ４５を係止する連結部４４を選択することにより、防護体１の長さ（分割防護体１１，１１を連結した際の長さ）を調節する。また、カラビナ４５を連結する連結部４４の位置を移動させた際（防護体１の全長を短くした際）には、必要に応じて分割防護体１１の端部に設置された衝撃吸収部材２を撤去する。なお、図５では、分割防護体１１同士の接合部を表現するため、当該接合部における衝撃吸収部材２同士の間隔（ブームＢと衝撃吸収部材２との間隔）が大きく表示されているが、分割防護体１１同士の間隔は、切羽崩落時の落石がすり抜けることがない大きさとする。ここで、分割防護体１１同士の連結方法は限定されるものではない。

作業員は、防護体１が所定の位置に配設されてから、切羽Ｋでの作業を開始する。防護体１は、切羽Ｋの作業箇所（作業員）の上方（本実施形態では、トンネルのＳＬ付近）に横架する。本実施形態では、防護体１の中間部において、ドリルジャンボのブームＢを防護体１に下面に添設している。すなわち、防護体１は、ドリルジャンボの３本のブームＢにより支持されている。なお、防護体１は、２本のブームＢのみで支持してもよいし、４本以上のブームＢで支持してもよい。防護体１は、３本のブームのうち、外側の２本のブームＢ，Ｂに固定して中央のブームＢには上載されているが、必要に応じて中央に配置されたブームＢにも固定してもよい。

以上、本実施形態の防護体１によれば、切羽Ｋでの作業中に肌落ち等が生じた場合であっても、落石等を衝撃吸収部材２によって受け止めるため、作業員の安全を確保することができる。
防護体１は、張設材４の端部（取付部４３）をドリルジャンボのガイドシェル（ブームＢ）に取り付けることで設置が完了するため、着脱が容易である。そのため、トンネル工事の施工工程に大きな影響を与えることなく、切羽Ｋへの防護体１の設置を行うことができる。また、防護体１によれば、作業員は、防護体１の下方において自由に移動することができるため、作業性に優れている。

衝撃吸収部材２は、張設材４と補強材５とを備える保持部材３によって下方から支持されているため、衝撃吸収部材２の撓みが防止されている。そのため、衝撃吸収部材２の厚みを最小限に抑えることができる。衝撃吸収部材２の厚みが小さければ、収納時のコンパクト化が可能であるとともに、着脱時に取り扱い易い。補強材５は、枠状の張設材４の内側空間に配設された格子状部材であるため、衝撃吸収部材２の下面を均等に支持する。そのため、落石などによる衝撃が１か所に集中しても衝撃吸収部材２によって破損が生じ難い。
衝撃吸収部材２および保持部材３を比較的軽量な材料を組み合わせることにより形成しているため、取り扱いやすい。また、衝撃吸収部材２が、静電気防止材であるため、静電気によるダイナマイトへの引火を防止することができ、安全である。また、衝撃吸収部材２が防水性を備えているため、水分を吸収して重量が大きくなることがない。したがって、湧水の多い場所においても取り扱い性に優れている。
さらに、保持部材３として、ポリエステルベルトを使用しているため、落石等の衝撃や、工時に使用する機器設備と接触した場合であっても、衝撃吸収部材２が破損し難い。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態の防護体１は、第一の実施形態の防護体１と同様に、切羽Ｋの前面に、ドリルジャンボのブームＢを利用してトンネル横断方向（左右方向）に横架する（図１参照）。
防護体１は、図６（ａ）に示すように、衝撃吸収部材２と保持部材３とを備えている。衝撃吸収部材２は、保持部材３を介して切羽Ｋの前面に複数並設されている。なお、衝撃吸収部材２の詳細は、第一の実施形態の衝撃吸収部材２と同様なため、詳細な説明は省略する。

保持部材３は、衝撃吸収部材２を保持する。本実施形態の保持部材３は、ポリエステル製の帯状材（いわゆるポリエステルベルト）を組み合わせることにより形成されている。保持部材３は、張設材４と補強材５とを備えている。
張設材４は、切羽面と平行に並設された２本の横張材４１，４１からなる。２本の横張材４１，４１は、切羽面と平行に並設されている。すなわち、２本の横張材４１，４１は、トンネルのＳＬ（スプリングライン）と略平行で、かつ、横張材４１同士は、トンネル軸方向に間隔をあけて配設されている。また、各横張材４１は、衝撃吸収部材２の下面前端または下面後端に配設されている。すなわち、衝撃吸収部材２は、２本の横張材４１，４１の上面に横架されている。本実施形態の横張材４１は、衝撃吸収部材２の下面に固定する。なお、横張材４１と衝撃吸収部材２との固定方法は限定されるものではなく、例えば、接着してもよいし、縫い付けてもよい。また、横張材４１は、必ずしも衝撃吸収部材２に固定する必要はない。

張設材４の端部には、取付部４３が形成されている。取付部４３は、ドリルジャンボのガイドシェル等に取り付け可能に構成されている。本実施形態の取付部４３は、横張材４１の端部を折り返して先端を縫い付けることにより環状に形成されている。なお、取付部４３の形成方法は限定されるものではなく、例えば、他の部材を張設材４の端部に固定することにより形成してもよい。また、取付部４３は、必要に応じて張設材４の端部以外にも形成してもよい。取付部４３を中央部に形成しておけば、防護体１の支持点が増えるため、より安定する。

補強材５は、２本の横張材４１の間に横架された、複数の縦材５１，５１，…からなる。縦材５１の端部は、横張材４１に縫い付けられている。補強材５は、必要に応じて衝撃吸収部材２の下面に固定する。このとき、補強材５の衝撃吸収部材２への固定方法は限定されるものではなく、例えば、接着あるいは融着等すればよい。本実施形態の縦材５１は、図６（ｂ）に示すように、筒状部材からなる。縦材５１の内部には補強板５３が挿入されている。補強板５３は、繊維強化プラスチック製である。なお、補強板５３を構成する材料は限定されるものではない。

以上、第二の実施形態の防護体１によれば、衝撃吸収部材２が、張設材４と補強材５とを備える保持部材３によって下方から支持されているため、衝撃吸収部材２の撓みが防止されている。そのため、衝撃吸収部材２の厚みを最小限に抑えることができる。衝撃吸収部材２の厚みが小さければ、収納時のコンパクト化が可能であるとともに、着脱時に取り扱い易い。
また、防護体１によれば、作業員は、防護体１の下方において自由に移動することができるため、作業性に優れている。
補強材５は、内部に補強板５３が挿入された縦材５１により形成されているため、折れることがない。そのため、防護体１がトンネル軸方向に対して撓むことが防止されて、防護体１によって前後方向の保護範囲が狭まることがない。なお、補強板５３は、軽量な材料により形成されているため、補強板５３を使用しても、防護体１の取り扱い性が低下することはない。
この他の第二の実施形態に係る防護体１の作用効果は、第一の実施形態の防護体１と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、切羽Ｋに防護体１を設置する場合について説明したが、防護体１の設置個所は限定されるものではなく、例えば、側壁に沿って設置してもよい。
また、防護体１は、必ずしもドリルジャンボを利用して設置する必要はなく、例えば、設置済の支保工や、ロックボルトの端部等に固定してもよい。
また、図示は省略するが、複数の衝撃吸収部材２を積層していてもよい。また、衝撃吸収部材２として、複数の板状部材２１が積層されたものを使用してもよい。
さらに、一対の保持部材３，３によって、衝撃吸収部材２を挟んでもよい。
また、補強板５３は、補強材５（縦材５１）に設けるのではなく、衝撃吸収部材２の下面に直接添設してもよい。

１防護体
２衝撃吸収部材
２１板状部材
２２被覆シート
３保持部材
４張設材
４１横張材
４２縦張材
４３取付部
５補強材
５１縦材
５２横材
５３補強板
６収納袋
Ｂブーム
Ｋ切羽

Claims

トンネル横断方向に横架された防護体であって、
落下物を受け止める複数の衝撃吸収部材と、前記衝撃吸収部材を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材は、少なくとも切羽面と平行に並設された２本の横張材を備える張設材と、前記２本の横張材の間に横架されて前記衝撃吸収部材の下面を支持する補強材と、を備えていて、
複数の前記衝撃吸収部材は、前記保持部材を介して切羽の前面において並設されていることを特徴とする、防護体。
前記張設材は、前記２本の横張材と２本の縦張材とにより枠状に形成されており、
前記２本の横張材は、前記衝撃吸収部材の下面前端および下面後端に配設されていて、
前記補強材が、枠状の前記張設材の内側空間に配設された格子状部材であることを特徴とする、請求項１に記載の防護体。
前記張設材の端部に、ドリルジャンボのガイドシェルに取り付け可能な取付部が形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の防護体。
前記衝撃吸収部材が、静電気防止材からなることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の防護体。