JP7231151B2 - 資材輸送システム - Google Patents

Description

本発明は、資材輸送システムに関する。

シールドトンネルでは、セグメントピースを組み合わせることにより形成されたセグメントリングをシールドマシンの後方に配置することで、覆工を形成する。セグメントピースは、トンネル坑外で製作されたものを切羽まで搬送する。シールドトンネルの施工では、シールドマシンによる施工の進捗に応じて、セグメントピースを含む資材を坑口側から切羽へと搬送するとともに、地山の掘削により発生した土砂（ズリ）を搬出する必要がある。一方、トンネル坑内には、多種多様な設備や装置が配設されているため、輸送手段の走行路が限定されている。
そのため、複数の搬送台車が行きかうトンネル坑内では、例えば、所定の位置に待避所を設けることにより、搬送台車同士がすれ違うことを可能にしている。また、特許文献１では、坑口から切羽近傍までの間において、搬送台車により搬送した資材等を、分岐路上に待機させた坑内台車に移し替えて待機させた後、所望のタイミングで坑内台車を介して切羽に供給する施工方法が開示されている。
ところで、坑口から切羽までの資材等の輸送を１編成で行うことができれば、複数の台車を待避させる場合や、台車同士の間で資材を移し替える場合に比べて、効率的に作業を行うことができる。そのため、特許文献２では、資材の搬入と掘削ズリの搬出を効率的に行うことを目的として、牽引車を挟んで切羽側にセグメント台車を着脱可能に連結するとともに、坑口側にズリ搬出台車を連結した編成の搬送装置を利用している。

特開平０９－１７７４９９号公報 特開２００２－００４７９６号公報

長距離の大断面トンネルでは、シールドマシンによる切羽でのトンネルの掘進に伴い、シールドマシンの後方において床版の施工を同時に行う場合がある。このようなトンネルでは、床版が形成された坑口側と、床版が形成される前の切羽側との間において、段差があり、切羽近傍から坑口部までの区間における資材の輸送を同一の搬送装置により行うのが困難となる。
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、段差を有するトンネル坑内において、資材等の輸送を効率的に行うことを可能とした資材輸送システムを提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の資材輸送システムは、坑口部から切羽近傍まで資材を輸送する搬送装置と、シールドマシンの坑口側に設けられたトンネル軸方向に移動可能なリフト装置と、前記リフト装置と坑口との間に設けられた定置式リフト装置とを備えている。前記搬送装置は、トンネル坑内を自走する牽引車と、前記牽引車に連結された台車とを有している。また、前記リフト装置および前記定置式リフト装置は、前記搬送装置全体を上下動させることを可能としている。
かかる資材輸送システムによれば、搬送装置を上下動させるため、段差を有しているトンネル内においても、坑口部から切羽近傍までの資材等の輸送を１編成の搬送装置により行うことができる。そのため、トンネル坑内において資材の移し替えなどの手間や時間を省略し、効率的に資材の搬入を行うことができる。なお、前記リフト装置の前記支持枠の脚部に車輪を備えていれば、トンネルの掘進に伴ってリフト装置を移動させる際の手間を低減することができる。

また、前記リフト装置と坑口との間に、前記搬送装置全体を上下動させることを可能とした定置式リフト装置を備えているため、トンネル坑内での作業状況に応じて、搬送装置を上下動させて、段差を有する搬送装置の走行路に対応することができる。
さらに、シールドマシンのエレクターに前記資材を順番に供給する資材供給装置と、前記台車から前記資材供給装置に前記資材を搬送する資材積替装置とをさらに備えていれば、セグメントピース等の資材を、効率的にシールドマシンに供給することができる。

本発明の資材輸送システムによれば、搬送装置全体を上下動させることができるので、段差を有するトンネル坑内においても、１編成の搬送装置を利用して坑口部から切羽近傍まで資材等を効率的に輸送することが可能となる。

本発明の実施形態に係る資材輸送システムの概要を示す断面図である。 定置式リフト装置の概要を示す斜視図である。 走行式リフト装置の概要を示す斜視図である。

本実施形態では、大断面かつ長距離の道路トンネル（トンネルＴ）をシールド工法により構築する場合において、坑口からシールドマシン２までセグメントピース２１を輸送するための資材輸送システム１について説明する。資材輸送システム１は、トンネル坑内に配設されており、トンネル坑外から搬入したセグメントピース２１を切羽側へ輸送する。セグメントピース２１は、例えば、トレーラーによりトンネル坑内へと搬入する。セグメントピース２１のトンネル坑内への搬入手段はトレーラーに限定されるものではなく、例えば、クレーン等を利用してもよい。

本実施形態の資材輸送システム１は、搬送装置３と、定置式リフト装置４と、走行式リフト装置５と、セグメント積替装置（資材積替装置）６と、セグメント供給装置（資材供給装置）７とを備えている。
トンネル坑内に搬入された複数のセグメントピース２１は、搬送装置３を利用してシールドマシン２の近傍まで輸送する。トンネル坑内の一部では、床版Ｔ_Ｆ上において作業を行っているため、搬送装置３は、坑口から所定の距離を床版Ｔ_Ｆ上を走行した後、定置式リフト装置４により床版Ｔ_Ｆの下側に移動させる。そして、床版Ｔ_Ｆの下を所定の距離走行した後、走行式リフト装置５により上昇させて、再び床版Ｔ_Ｆ上を走行してセグメント積替装置６までセグメントピース２１を輸送する。その後、セグメントピース２１は、セグメント供給装置７によりシールドマシン２に供給される。

搬送装置３は、坑口部から切羽近傍までセグメントピース２１を輸送する。本実施形態の搬送装置３は、トンネル坑内を自走する牽引車３１と、牽引車３１に連結されたセグメント台車３２とを備えている。牽引車３１には、１リング分のセグメントピース２１を輸送できる台数のセグメント台車３２が連結されている。なお、セグメント台車３２の台数は限定されるものではない。また、搬送装置３は、セグメントピース２１以外の資材や機器設備等を運ぶための台車や、作業員を乗せるための車両等が連結されていてもよい。搬送装置３は、トンネル坑内に敷設されたレール上を走行する。本実施形態では、坑口部から所定の距離においては、既設の床版Ｔ_Ｆ上にレールが敷設されていて、その後の所定の延長においては床版Ｔ_Ｆの下にレールが敷設されており、その後、再び床版Ｔ_Ｆ上にレールが敷設されている。レールの敷設個所が床版Ｔ_Ｆの上下に切り替えられる箇所においては、それぞれ定置式リフト装置４と走行式リフト装置５が配設されている。なお、床版Ｔ_Ｆの上下へのレールの切り替え個所および切替回数は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

トレーラーにより搬入されたセグメントピース２１は、坑口部（荷取り場所）において搬送装置３に積み替える。このとき、セグメントピース２１は、セグメントリングを組み立てる際の順番により、切羽側のセグメント台車３２から順に上載し、最後尾のセグメント台車３２にＫセグメントを上載する。セグメントピース２１の積み替え作業では、まず、荷受装置（例えば、門型クレーン）によりトレーラー上のセグメントピース２１を吊り上げる。次に、荷受装置によりセグメントピース２１をセグメント台車３２の上方に移動させた後、荷受装置によりセグメントピース２１を下降させて、当該セグメントピース２１をセグメント台車３２に上載させる。なお、セグメントピース２１の積み替え方法は限定されるものではなく、例えば、トレーラーから積み下ろしたセグメントピース２１を所定の位置に仮置きしておき、所定のタイミングでセグメントピース２１を搬送装置３に上載してもよい。また、荷受装置の構成は限定されるものではなく、例えば、フォークリフトやクレーン等であってもよい。

定置式リフト装置４は、搬送装置３全体を上下動させることを可能としている。図１に示すように、定置式リフト装置４は、走行式リフト装置５と坑口との間に配設されている。定置式リフト装置４は、図２に示すように、支持枠４１と、支持枠４１内に設けられた昇降床４２と、昇降床４２を上下動させる昇降手段４３とを備えている。本実施形態の定置式リフト装置４は、３台の支持枠４１を連結することにより形成されている。なお、支持枠４１の台数は限定されるものではなく、搬送装置３の長さ等に応じて適宜決定すればよい。

支持枠４１は、鋼材を組み合わせることにより形成されており、箱型状に形成されている。支持枠４１のトンネル軸方向の前後は開口されていて、搬送装置３の出入りが可能となっている。３台の支持枠４１が連結された定置式リフト装置４の全長は、搬送装置３の全長よりも大きい。また、支持枠４１の前後の開口部は、搬送装置３の全幅よりも大きな幅を有しているとともに、搬送装置３の２倍以上の高さを有している。支持枠４１は、トンネル横断方向に並ぶ左右一対の支柱４１ａ，４１ａをトンネル軸方向に複数組備えている。左右に並設された支柱４１ａ同士は、上端に横架された横材４１ｂにより連結されている。また、トンネル軸方向前後に並設された支柱４１ａは、上端に延設された縦材４１ｃにより連結されている。さらに、トンネル軸方向前後に並設された支柱４１ａ同士を斜材により連結してもよい。

昇降床４２は、搬送装置３（牽引車３１および複数のセグメント台車３２）を上載可能な面積を有している。昇降床４２の上面には、レール（図示せず）が敷設されていて、搬送装置３の走行が可能に構成されている。昇降床４２は、昇降手段４３の動力により上下動する。昇降手段４３は、駆動部４４と、吊チェーン４５とスプロケット４６とを備えている。
駆動部４４は、電動機４４ａと、減速機４４ｂと、電磁ブレーキ４４ｃとを備えている。電動機４４ａの動力が減速機４４ｂを介して駆動軸４４ｄに付与される。駆動軸４４ｄには、吊チェーン４５が周設されたスプロケット４６が取り付けられている。吊チェーン４５の一端は昇降床４２に固定されていて、吊チェーン４５の他端にはカウンターウェイト４５ａが取り付けられている。駆動部４４を駆動させると、駆動軸４４ｄを介してスプロケット４６が回転して、吊チェーン４５が上下動することで、昇降床４２が上下動する。なお、昇降手段４３の構成は限定されるものではない。例えば、ワイヤー式であってもよいし、ジャッキ式であってもよい。

走行式リフト装置５は、トンネル軸方向に移動可能で、搬送装置３全体を上下動させることを可能としている。走行式リフト装置５は、図１に示すように、シールドマシン２の坑口側に配設されている。すなわち、走行式リフト装置５は、定置式リフト装置４とシールドマシン２との間に配設されている。走行式リフト装置５は、図３に示すように、支持枠５１と、支持枠５１内に設けられた昇降床５２と、昇降床５２を上下動させる昇降手段５３とを備えている。本実施形態の走行式リフト装置５は、３台の支持枠５１を連結することにより形成されている。なお、支持枠５１の台数は限定されるものではなく、搬送装置３の長さ等に応じて適宜決定すればよい。

支持枠５１は、鋼材を組み合わせることにより形成されており、箱型状に形成されている。支持枠５１のトンネル軸方向の前後は開口されていて、搬送装置３の出入りが可能となっている。３台の支持枠５１が連結された走行式リフト装置５の全長は、搬送装置３の全長よりも大きい。また、支持枠５１の前後の開口部は、搬送装置３の全幅よりも大きな幅を有しているとともに、搬送装置３の２倍以上の高さを有している。支持枠５１は、トンネル横断方向に並ぶ左右一対の支柱５１ａ，５１ａをトンネル軸方向に複数組備えている。左右に並設された支柱５１ａ同士は、上端に横架された横材５１ｂにより連結されている。また、トンネル軸方向前後に並設された支柱５１ａは、上端に延設された縦材５１ｃにより連結されている。さらに、トンネル軸方向前後に並設された支柱５１ａは、斜材により連結してもよい。また、支持枠５１の支柱５１ａの脚部には、車輪５４が設けられている。車輪５４は、走行式リフト５の下に敷設されたリフト用レール上を走行する。

昇降床５２は、搬送装置３（牽引車３１および複数のセグメント台車３２）を上載可能な面積を有している。昇降床５２の上面には、レールが敷設されていて、搬送装置３の走行が可能に構成されている。昇降床５２は、昇降手段５３の動力により上下動する。昇降手段５３は、駆動部（例えば、ウィンチ）５５とワイヤー５６とプーリー５７とを備えている。ワイヤー５６は、駆動部５５から延設されており、支持枠５１に回転可能に設けられたプーリー５７を介して上下に延設されているとともに、昇降床５２に取り付けられている。駆動部５５は、搬送装置３が上載された昇降床５２を上下動させる能力を有している。すなわち、搬送装置３を上載させた状態で昇降手段５３（駆動部５５）を駆動させることで、昇降床５２とともに搬送装置３が上下動する。なお、昇降手段５３の構成は限定されるものではない。例えば、チェーン式であってもよいし、ジャッキ式であってもよい。

セグメント積替装置６は、セグメント台車３２からセグメント供給装置７にセグメントピース２１を積み替えるものである。本実施形態のセグメント積替装置６は、図１に示すように、トンネル軸方向に沿って敷設されたレールと、レールを移動するクレーンとを備えている。セグメント積替装置６は、セグメント台車３２上のセグメントピース２１を、１個ずつ吊り上げて、切羽側に移動させた後、セグメント供給装置７上に載置する。
セグメント供給装置７は、シールドマシン２のエレクター２２にセグメントピース２１を順番に供給する。エレクター２２は、セグメント供給装置７により供給されたセグメントピース２１を所定の位置に移動させて、セグメントリングを組み立てる。

以上、本実施形態の資材輸送システム１によれば、定置式リフト装置４および走行式リフト装置５により搬送装置３を上下動させるため、資材の搬送路（搬送装置３の走行路）に段差を有している場合（例えば、坑口部の荷取り場所と走行路との段差や走行路と切羽側の荷渡し場所の段差等）であっても、坑口部からシールドマシン２の近傍までの資材等の輸送を１編成の搬送装置３により行うことができる。そのため、トンネル坑内において資材の移し替えなどの手間や時間を省略し、効率的に資材の搬入を行うことができる。
また、走行式リフト装置５は、脚部に車輪５４を備えているため、トンネルＴの掘進に伴って走行式リフト装置５を前進させる際の手間を低減することができる。なお、走行式リフト装置５をシールドマシン２に連結させておき、シールドマシン２とともに前進するようにしてもよい。

以上、本発明に係る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。
例えば、前記実施形態では、定置式リフト装置４と、走行式リフト装置５との２台のリフト装置を使用する場合について説明したが、リフト装置の数および配置は限定されるものではない。例えば、床版Ｔ_Ｆの先端部（切羽側端部）に走行式リフト装置５を設置するのみとしてもよい。
前記実施形態では、走行式リフト装置５の坑口側に定置式リフト装置４を配設する場合について説明したが、走行式リフト装置５の坑口側に他の走行式リフト装置５を配設してもよい。
走行路の段差は、床版の有無により形成されるものに限定されるものではない。
また、前記実施形態では、セグメント台車３２により輸送したセグメントピース２１を、セグメント積替装置６を介してセグメント供給装置７に直接積み替える場合について説明したが、セグメント台車３２とセグメント供給装置７との間に他の輸送手段を備えていてもよい。例えば、セグメント台車３２からタイヤ式の自走式セグメント台車（図示せず）に積み替えてから、レールを敷設できない路盤上を自走式セグメント台車によりセグメントピース２１をセグメント積替装置６まで輸送してもよい。
また、搬送装置３を直接シールドマシン２内まで進入させることで、セグメントピース２１を積み替えることなく、エレクター２２まで直接輸送してもよい。
また、前記実施形態では、１編成の搬送装置３を使用するものとしたが、複数編成の搬送装置３を使用してもよい。

１ 資材輸送システム
２ シールドマシン
２１ セグメントピース
３ 搬送装置
３１ 牽引車
３２ セグメント台車（台車）
４ 定置式リフト装置
５ 走行式リフト装置
５１ 支持枠
５２ 昇降床
５３ 昇降手段
５４ 車輪
６ セグメント積替装置（資材積替装置）
７ セグメント供給装置（資材供給装置）

Claims (2)

1. 坑口部から切羽近傍まで資材を輸送する搬送装置と、
   シールドマシンの坑口側に設けられたトンネル軸方向に移動可能なリフト装置と、
   前記リフト装置と坑口との間に設けられた定置式リフト装置と、を備える資材輸送システムであって、
   前記搬送装置は、トンネル坑内を自走する牽引車と、前記牽引車に連結された台車と、を備えており、
   前記リフト装置および前記定置式リフト装置は、前記搬送装置全体を上下動させることを可能としていることを特徴とする、資材輸送システム。
2. シールドマシンのエレクターに前記資材を順番に供給する資材供給装置と、
   前記台車から前記資材供給装置に前記資材を積み替える資材積替装置と、をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の資材輸送システム。

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