JP7295672B2 - 配管装置及び配管工法 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブル等を保護する管体をトンネル内に配管するための配管装置及び配管工法に関する。

電力ケーブル等を保護するための、複数のパイプが連結されてなる管体を、地中等に埋設したトンネル内に配管するための技術として、トンネル内を走行可能な台車を用いる技術が知られている。この種の技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される技術では、管体のパイプ毎に設けた管支持台車上に当該パイプの複数本が多列多段に配置されるように固定し、その管支持台車をトンネル内に敷設されたレールに沿って走行させることにより、複数本の管体をトンネル内に配管する。

特許第３５３２８０４号公報

接合部に差し込まれるようにしてパイプが連結された管体において、各管支持台車に固定されたパイプ同士の位置関係は、管支持台車のトンネル内での通過箇所に応じて変化する。すなわち、管支持台車がトンネル内における直線部を通過するときには、パイプ同士が直線上に配置された位置関係となる。一方、管支持台車がトンネル内における曲線部を通過するときには、パイプ同士が接合部を屈折点とする折れ線上に配置された位置関係となる。

管支持台車がトンネル内における曲線部を通過する場合を想定する。この場合、管支持台車に固定された複数本のパイプにおいて、トンネル幅方向の中心に対して内側に配置された内側パイプが描く円弧の弧長と、外側に配置された外側パイプが描く円弧の弧長との間に差異が生じる。外側パイプの弧長が内側パイプの弧長よりも長くなる。管体の各パイプが管支持台車に固定された構成においては、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収するために、外側パイプが連結された管体はパイプ同士の接合部を屈折点として開く方向に折れ、内側パイプが連結された管体は縮む方向に折れる。すなわち、外側パイプ同士の接合部における開きによって、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収する。

管支持台車が通過するトンネルの曲線部の長さ及び曲率半径に応じて、パイプ同士の接合部における開き量が大きくなり過ぎると、パイプ同士の連結状態が解除されてしまい段差が生じる虞がある。特許文献１に開示される技術では、パイプ同士の連結状態を維持するために、ジャバラ管や可撓管を介してパイプ同士を連結する構成が採用されている。しかしながら、この構成では、パイプ同士の開きに起因して、ジャバラ管や可撓管によるパイプ同士の連結部分に段差が生じる。トンネル内に配管された管体において、パイプ同士の連結部分に段差が生じていると、当該管体内への電力ケーブル等の挿入時に、ケーブル挿入治具等が前記段差に引っ掛かって管体の内面を傷付けてしまう虞がある。管体の内面に生じた傷は、電力ケーブル等の損傷の原因となり得る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、管体のパイプを支持する台車がトンネル内における曲線部を通過するときの、パイプ同士の接合部における開き量を可及的に小さくすることができる配管装置及び配管工法を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、台車がトンネルの曲線部を通過するときの、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異の吸収に関するメカニズムを解明し、トンネル内を走行する台車にはパイプを固定すべきとする先入観を取り払うことにより、パイプ同士の接合部における開き量を可及的に小さくすることができることを見出して、本発明の完成に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。

本発明の一の局面に係る配管装置は、一端に接合部を有したパイプの他端が他のパイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記パイプが複数連結されてなる管体を、トンネル内に配管するための装置である。この配管装置は、前記トンネル内においてトンネル軸方向に沿って延設され、前記トンネルの内面の頂部及び底部にそれぞれ当接して配置される一対のレールと、前記管体の前記パイプ毎に設けられ、当該パイプを支持すると共に、前記一対のレールに沿って前記トンネル内を走行可能な複数の管支持台車と、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車同士を連結する台車連結部と、を備える。前記管支持台車は、台車本体と、前記台車本体に取り付けられ、前記管体の複数本が、前記トンネル軸方向に延び、且つ前記トンネル軸方向と直交するトンネル上下方向及びトンネル幅方向に所定の間隔を隔てて多列多段に配置されるように、当該複数の管体の各々の前記パイプを支持する管支持部と、を含む。前記管支持部は、前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記パイプのスライド移動が可能となるように当該パイプを支持する。前記台車本体は、前記管支持部を収容する収容空間を有する枠状に形成され、前記トンネル上下方向に延びる一対の第１側枠部及び第２側枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の上端を繋ぐ上枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の下端を繋ぐ下枠部と、を有する。前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記第１側枠部同士を連結する第１側枠連結部材と、前記第２側枠部同士を連結する第２側枠連結部材と、を含む。前記第１側枠連結部材は、前記第１側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第１長さ調整部を有する。前記第２側枠連結部材は、前記第２側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第２長さ調整部を有する。前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときの、前記管支持部に支持された複数の前記パイプのうちで最も内側に配置されたパイプが描く円弧の弧長と最も外側に配置されたパイプが描く円弧の弧長との差異をパイプの内外弧長差とし、前記第１側枠連結部材が描く円弧の弧長と前記第２側枠連結部材が描く円弧の弧長との差異を側枠連結部材の内外弧長差とした場合、前記パイプの長さは、前記パイプの内外弧長差よりも長い値に設定され、前記第１長さ調整部による前記第１側枠部同士の間隔と、前記第２長さ調整部による前記第２側枠部同士の間隔とは、前記パイプの長さと前記側枠連結部材の内外弧長差とに応じて設定される。

この配管装置によれば、管支持台車において管支持部は、複数本の管体が多列多段に配置されるように、各管体のパイプを支持する。管支持部でパイプを支持した管支持台車は、台車連結部によって連結され、トンネル内に敷設された一対のレールに沿って走行する。これにより、複数本の管体をトンネル内に配管することができる。

管支持台車がトンネル内における曲線部を通過する場合を想定する。この場合、管支持台車の管支持部に支持された複数本のパイプにおいて、トンネル幅方向の中心に対して内側に配置された内側パイプが描く円弧の弧長と、外側に配置された外側パイプが描く円弧の弧長との間に差異が生じる。管支持台車の管支持部は、パイプを固定的に支持するのではなく、パイプのスライド移動が可能となるように当該パイプを支持している。このため、管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときには、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収するために、管支持部上をパイプがスライド移動する。すなわち、管支持部上でのパイプのスライド移動によって、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収することができる。これにより、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異に応じた、パイプ同士の接合部における開き量を、可及的に小さくすることができる。このため、従来技術のようにジャバラ管や可撓管を介してパイプ同士を連結する構成を採用しなくても、接合部でのパイプ同士の連結状態を好適に維持することができる。従って、トンネル内に配管された管体においてパイプ同士の連結部分に段差が生じることを抑止し、当該管体内への電力ケーブル等の挿入時での、ケーブル挿入治具等による管体の損傷の発生を防止することができる。
また、各管支持台車は、台車本体の第１側枠部及び第２側枠部の各々において連結部材によって連結される。第１側枠部同士の間隔、並びに第２側枠部同士の間隔は、第１側枠連結部材及び第２側枠連結部材の各々の長さ調整部によって調整可能である。ここで、管支持台車がトンネル内における曲線部を通過するときには、パイプの場合と同様に、第１側枠連結部材が描く円弧の弧長と、第２側枠連結部材が描く円弧の弧長との間に差異が生じる。パイプの長さは、パイプの内外弧長差よりも長い値に設定される。第１長さ調整部による第１側枠部同士の間隔と、第２長さ調整部による第２側枠部同士の間隔とは、パイプの長さと、第１側枠連結部材と第２側枠連結部材との内外弧長差とに応じて設定される。これにより、第１側枠部及び第２側枠部の各々において連結部材によって連結された各管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときに、当該管支持台車が傾くことを防止することができる。このため、トンネルの曲線部を通過するときの管支持台車の姿勢が、直線部の通過時と同様の姿勢に維持されるので、管支持台車の管支持部上においてパイプがスムーズにスライド移動する。

上記の配管装置において、前記一対のレールは、前記トンネルの内面の周方向に沿って湾曲可能な帯状の板体に固設された第１レール部と、前記第１レール部に接続された第２レール部と、を含む構成であってもよい。そして、前記板体は、前記トンネルの内面の周方向の長さよりも短い長さに形成されて、その長手方向の両端部間が間隔調整部材によって連結され、前記両端部間の間隔が前記間隔調整部材によって調整されることにより、前記トンネルの内面に密着される。

この態様では、トンネルの内面の周方向に沿って湾曲可能な板体に固設された第１レール部に第２レール部を接続することにより、一対のレールをトンネル内に敷設することができる。トンネル内への一対のレールの敷設時においては、板体の両端部間の間隔を間隔調整部材によって調整することにより、当該板体をトンネルの内面に密着させて固定する。板体のトンネル内面への固定作業は、所定長ずつ掘削したトンネルの内面に対して順次実施することができる。板体がトンネルの内面に密着して固定されると、その板体に固設された第１レール部がトンネル内面に当接し、その第１レール部に接続される第２レール部もトンネル内面に当接することになる。すなわち、板体の両端部間の間隔を間隔調整部材によって調整することにより、トンネルの内面の頂部及び底部に当接するように一対のレールを敷設することができる。このため、一対のレールをトンネル内に敷設する際に、レールの固定のためにアンカーボルト等を打設する必要がなく、トンネル内でのレールの敷設作業の負荷を軽減することができる。また、トンネル掘進中に第１レール部を敷設することで、掘進後のトンネル内への第１レール部の設置作業が不要になり、全体の工期短縮につながる。

また、一対のレールは、トンネルの内面の頂部及び底部に当接して配置されるので、管支持台車の走行時の振動や撓みの発生が抑制される。これにより、一対のレールに沿った管支持台車の走行性を、良好な状態に維持することができる。

上記の配管装置において、前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記上枠部同士を連結する上枠連結部材と、前記下枠部同士を連結する下枠連結部材と、を含む。前記上枠連結部材は、前記トンネル上下方向に延びる軸回りに回動可能に前記上枠部に接続されている。前記下枠連結部材は、前記トンネル上下方向に延びる軸回りに回動可能に前記下枠部に接続されている。

この態様では、各管支持台車は、台車本体の上枠部及び下枠部の各々において連結部材によって連結される。ここで、上枠連結部材及び下枠連結部材は、トンネル上下方向に延びる軸回りの回動が可能となるように台車本体に接続されている。このため、上枠連結部材及び下枠連結部材は、各管支持台車が走行するトンネルの形状に応じて軸回りに回動する。これにより、各管支持台車は、トンネル内をスムーズに走行することができる。

上記の配管装置において、前記管支持台車は、当該管支持台車の走行時に前記一対のレールに当接しつつ回転する車輪を含む構成であってもよい。そして、前記車輪は、前記上枠部及び前記下枠部の各々に取り付けられ、前記トンネル軸方向に所定の間隔を隔てて配置される第１車輪及び第２車輪を有する。

この態様では、管支持台車の上枠部及び下枠部の各々に取り付けられた車輪が、トンネル軸方向に所定の間隔を隔てて配置される第１車輪及び第２車輪を有する。これにより、管支持台車が一対のレールに沿ってトンネルの曲線部を通過するときに、当該管支持台車がトンネル軸方向及びトンネル幅方向に傾くことを防止することができる。このため、トンネルの曲線部を通過するときの管支持台車の姿勢が、直線部の通過時と同様の姿勢に維持されるので、管支持台車の管支持部上においてパイプがスムーズにスライド移動する。

上記の配管装置は、前記複数の管支持台車のうちの走行方向の最先頭に配置される管支持台車に連結され、当該複数の管支持台車を先導する先導台車を、更に備える構成であってもよい。

この態様では、複数の管支持台車のトンネル内での走行を先導台車によって先導させることができる。

上記の配管装置は、前記管体の前記パイプを支持した状態の前記管支持台車の走行によって、前記トンネル内に前記管体が配管された後、前記トンネルと前記管体との隙間に充填するコンクリートが流れる充填管を、更に備える構成であってもよい。そして、前記充填管は、一端に接合部を有した充填パイプの他端が他の充填パイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記充填パイプが複数連結されてなる。前記管支持台車は、前記台車本体に取り付けられ、前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記充填管のスライド移動が可能となるように当該充填管を支持する充填管支持部を含む。

この態様では、管支持台車の走行によってトンネル内に管体が配管された後、管支持台車に支持された充填管を用いて、トンネルと管体との隙間にコンクリートを充填することができる。管支持台車の充填管支持部は、充填管を固定的に支持するのではなく、充填管のスライド移動が可能となるように当該充填管を支持している。このため、管体の場合と同様に、管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときに、充填管支持部上を充填管がスライド移動し、充填パイプ同士の連結状態の解除が防止される。

本発明の他の局面に係る配管工法は、一端に接合部を有したパイプの他端が他のパイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記パイプが複数連結されてなる管体を、トンネル内に配管するための工法である。この配管工法は、前記トンネルの内面の頂部及び底部にそれぞれ当接して配置されるように一対のレールを、前記トンネル内においてトンネル軸方向に沿って敷設するレール敷設ステップと、前記パイプの複数本が、前記トンネル軸方向に延び、且つ前記トンネル軸方向と直交するトンネル上下方向及びトンネル幅方向に所定の間隔を隔てて多列多段に並ぶように、当該複数本のパイプを、複数の管支持台車の台車本体に取り付けられた管支持部に配置するパイプ配置ステップと、前記複数の管支持台車における前記管支持部の各々に支持された前記パイプ同士を連結すると共に、前記管支持台車同士を台車連結部によって連結する連結作業を順次実施する連結ステップと、前記連結作業の実施毎に、前記複数の管支持台車を、前記一対のレールに沿って前記トンネル内を順次走行させることにより、前記パイプが複数連結されてなる前記管体を前記トンネル内に配管するトンネル内への引入れステップと、を含む。前記管支持台車における前記管支持部は、当該管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記パイプのスライド移動が可能となるように当該パイプを支持している。なお、前記パイプ配置ステップ、前記連結ステップ、及び前記トンネル内への引入れステップは、繰り返し実施される。前記台車本体は、前記管支持部を収容する収容空間を有する枠状に形成され、前記トンネル上下方向に延びる一対の第１側枠部及び第２側枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の上端を繋ぐ上枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の下端を繋ぐ下枠部と、を有する。前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記第１側枠部同士を連結する第１側枠連結部材と、前記第２側枠部同士を連結する第２側枠連結部材と、を含む。前記第１側枠連結部材は、前記第１側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第１長さ調整部を有する。前記第２側枠連結部材は、前記第２側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第２長さ調整部を有する。前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときの、前記管支持部に支持された複数の前記パイプのうちで最も内側に配置されたパイプが描く円弧の弧長と最も外側に配置されたパイプが描く円弧の弧長との差異をパイプの内外弧長差とし、前記第１側枠連結部材が描く円弧の弧長と前記第２側枠連結部材が円弧の弧長との差異を側枠連結部材の内外弧長差とした場合、前記パイプの長さは、前記パイプの内外弧長差よりも長い値に設定され、前記第１長さ調整部による前記第１側枠部同士の間隔と、前記第２長さ調整部による前記第２側枠部同士の間隔とは、前記パイプの長さと前記側枠連結部材の内外弧長差とに応じて設定される。

本発明によれば、管体のパイプを支持する台車がトンネル内における曲線部を通過するときの、パイプ同士の接合部における開き量を可及的に小さくすることができる配管装置及び配管工法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る配管装置の構成を概略的に示す図である。 配管装置の構成を概略的に示す図である。 図１の配管装置を切断面線（III－III）から見た断面図である。 配管装置によるトンネル内へのケーブル保護管の配管後に、コンクリートが充填された状態を示す図である。 ケーブル保護管を示す図である。 充填管を示す図である。 配管装置に備えられる一対のレールの構成を示す図であって、トンネル幅方向から見た図である。 一対のレールをトンネル軸方向から見た図である。 配管装置をトンネル幅方向から見た図である。 配管装置をトンネル上下方向から見た図である。 配管装置に備えられる管支持台車の構成を示す図である。 複数の管支持台車の連結状態を示す図であって、トンネル上下方向から見た図である。 複数の管支持台車の連結状態を示す図であって、トンネル幅方向から見た図である。 配管装置に備えられる先導台車における第１先導台車の構成を示す図である。 複数の管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときの様子を示す図であって、トンネル上下方向から見た図である。 複数の管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときの、ケーブル保護パイプのスライド移動の様子を示す図である。 最後尾の管支持台車における、ケーブル保護パイプのスライド移動の様子を示す図である。 管支持台車がトンネルの曲線部を通過するときの、接合部におけるケーブル保護パイプの開き状態を示す図である。 配管装置を用いたケーブル保護管の配管工法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る配管装置及び配管工法について説明する。

［配管装置について］
＜配管装置の全体構成＞
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る配管装置１の構成を概略的に示す図である。図３は、図１の配管装置１を切断面線（III－III）から見た断面図である。図４は、配管装置１によるトンネルＴＮ内へのケーブル保護管１００の配管後に、コンクリートＣＣが充填された状態を示す図である。配管装置１は、トンネルＴＮ内にケーブル保護管１００を配管するための装置である。トンネルＴＮは、地盤中に掘削された円筒形状を有するものであり、その両端に立坑ＶＳが設けられる。ケーブル保護管１００は、円筒形状を有する管体である。配管装置１によるトンネルＴＮ内へのケーブル保護管１００の配管後には、図４に示すように、トンネルＴＮとケーブル保護管１００との隙間にコンクリートＣＣが充填される。コンクリートＣＣが充填された後、ケーブル保護管１００内に電力ケーブルＥＣ等が挿入される。ケーブル保護管１００は、挿入された電力ケーブルＥＣ等を保護する機能を有する。

なお、配管装置１は、トンネルＴＮ内にケーブル保護管１００を配管する機能を有すると共に、コンクリートＣＣを充填するための充填管１１０をトンネルＴＮ内に導入する機能を有する。以下の説明では、水平面上においてトンネルＴＮが延びる方向をトンネル軸方向Ｄ１と称し、水平面上においてトンネル軸方向Ｄ１と直交する、トンネルＴＮの幅を示す方向をトンネル幅方向Ｄ２と称する。また、トンネル軸方向Ｄ１及びトンネル幅方向Ｄ２と直交する鉛直方向をトンネル上下方向Ｄ３と称する。

配管装置１の説明に先立って、図５及び図６を参照してケーブル保護管１００及び充填管１１０について説明する。図５に示すように、ケーブル保護管１００は、複数のケーブル保護パイプ１０１が連結されてなる管体である。ケーブル保護パイプ１０１は、直線状に延びる円筒状のパイプであり、一端に接合部１０２を有する。ケーブル保護管１００は、一のケーブル保護パイプ１０１の他端が他のケーブル保護パイプ１０１の接合部１０２に差し込まれることにより、複数のケーブル保護パイプ１０１が連結されてなる。

ケーブル保護管１００においては、ケーブル保護パイプ１０１同士の位置関係は、パイプ同士が直線上に配置された位置関係（図５（Ａ）参照）と、パイプ同士が接合部１０２を屈折点とする折れ線上に配置された位置関係（図５（Ｂ）参照）との間で変化可能である。ケーブル保護管１００が接合部１０２を屈折点として折れ曲がったときには、接合部１０２においてケーブル保護パイプ１０１同士が開くことになる。ケーブル保護パイプ１０１同士が接合部１０２において開いたときの、各パイプの端面が成す角で示される開き角には、許容値が存在する。すなわち、ケーブル保護管１００には、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角の許容値を示す許容開き角αＰが設定されている。ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角が許容開き角αＰを超えた場合には、ケーブル保護パイプ１０１同士の連結状態が解除される。この場合、ケーブル保護パイプ１０１内にコンクリートＣＣが侵入する虞があり、また電力ケーブルＥＣ等のケーブル保護管１００内への挿入に支障をきたす虞がある。従って、トンネルＴＮ内にケーブル保護管１００を配管するときには、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角が許容開き角αＰを超えないようにする必要がある。

充填管１１０は、トンネルＴＮとケーブル保護管１００との隙間にコンクリートＣＣが充填されるときに、当該コンクリートＣＣが流れる管である。充填管１１０は、図６に示すように、複数の充填パイプ１１１が連結されてなる。充填パイプ１１１は、直線状に延びる円筒状のパイプであってもよい。充填パイプ１１１は、様々なタイプのものが存在するが、その一例を挙げると、図６に示すように、一端に接合部１１２を有する。このタイプの充填パイプ１１１を用いた場合、充填管１１０は、一の充填パイプ１１１の他端が他の充填パイプ１１１の接合部１１２に差し込まれることにより、複数の充填パイプ１１１が連結されてなる。

図１～図３に示すように、配管装置１は、一対のレール２と、複数の管支持台車３と、台車連結部４と、先導台車５とを備える。

一対のレール２は、トンネルＴＮ内においてトンネル軸方向Ｄ１に沿って延設される円筒状に形成されたレールである。図３に示すように、一対のレール２は、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの頂部ＴＮＴ及び底部ＴＮＢにそれぞれ当接して配置される。なお、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの頂部ＴＮＴは、トンネルＴＮの内面ＴＮＳにおいて最も高い位置を示す最頂部であってもよいし、その最頂部を中心にトンネルＴＮの周方向に所定の範囲内の領域であってもよい。同様に、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの底部ＴＮＢは、トンネルＴＮの内面ＴＮＳにおいて最も低い位置を示す最底部であってもよいし、その最底部を中心にトンネルＴＮの周方向に所定の範囲内の領域であってもよい。

複数の管支持台車３は、ケーブル保護管１００のケーブル保護パイプ１０１毎に設けられ、当該ケーブル保護パイプ１０１を支持する台車である。図３に示すように、管支持台車３は、ケーブル保護管１００の複数本が、トンネル軸方向Ｄ１に延び、且つトンネル幅方向Ｄ２及びトンネル上下方向Ｄ３に所定の間隔を隔てて多列多段に配置されるように、当該複数のケーブル保護管１００の各々のケーブル保護パイプ１０１を支持する。また、管支持台車３は、ケーブル保護管１００に加えて、充填管１１０も支持する。複数の管支持台車３の各々は、一対のレール２に沿ってトンネルＴＮ内を走行可能である。管支持台車３は、出発側の立坑ＶＳ（図１）から到達側の立坑（不図示）に向かって、一対のレール２に沿ってトンネルＴＮ内を走行する。以下の説明では、管支持台車３がトンネルＴＮ内を走行する方向を、走行方向Ｄ４と称する。

台車連結部４は、図１及び図２に示すように、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３同士を連結する。先導台車５は、複数の管支持台車３の走行を先導する台車である。先導台車５は、図２に示すように、複数の管支持台車３のうちの走行方向Ｄ４の最先頭に配置される管支持台車３に連結される。

配管装置１では、管支持台車３は、複数本のケーブル保護管１００が多列多段に配置されるように、各ケーブル保護管１００のケーブル保護パイプ１０１を支持する。更に、管支持台車３は、充填管１１０を支持する。ケーブル保護パイプ１０１及び充填管１１０を支持した管支持台車３は、台車連結部４によって連結され、トンネルＴＮ内に敷設された一対のレール２に沿って走行する。これにより、複数本のケーブル保護管１００をトンネルＴＮ内に配管することができると共に、充填管１１０をトンネルＴＮ内に導入することができる。

＜配管装置の詳細構成＞
次に、配管装置１の各構成要素について、図１～図３に加えて図７～図１４を参照して詳細に説明する。図７及び図８は一対のレールの構成を示す図であって、図７がトンネル幅方向Ｄ２から見た図であり、図８がトンネル軸方向Ｄ１から見た図である。図９は、配管装置１をトンネル幅方向Ｄ２から見た図である。図１０は、配管装置１をトンネル上下方向Ｄ３から見た図である。図１１は、管支持台車３の構成を示す図である。図１２及び図１３は複数の管支持台車３の連結状態を示す図であって、図１２がトンネル上下方向Ｄ３から見た図であり、図１３がトンネル幅方向Ｄ２から見た図である。図１４は、先導台車５における第１先導台車５１の構成を示す図である。

一対のレール２は、図７及び図８に示すように、第１レール部２１と第２レール部２２とを含む。第１レール部２１は、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの周方向に沿って湾曲可能な帯状の板体２１１に固設されたパイプレールである。第１レール部２１は、直線状に延びる円筒形状に形成される。板体２１１は、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの周方向の長さよりも短い長さに形成されて、その長手方向の両端部間が間隔調整部材２１２によって連結されている。板体２１１は、その両端部間の間隔が間隔調整部材２１２によって調整されることにより、トンネルＴＮの内面ＴＮＳに密着される。間隔調整部材２１２は、例えばターンバックルによって実現される。ターンバックルは、胴部の両端にネジ山が切られており、一方は右ネジ、他方は左ネジとされている。ターンバックルは、胴部を回転させることにより、両端に取り付けられたボルトが締め込まれ、或いは緩められる。これにより、板体２１１の両端部間の間隔を調整することができる。

第２レール部２２は、円筒状のパイプレールであって、トンネルＴＮの内面ＴＮＳに密着されて固定された板体２１１に固設される第１レール部２１に対して接続される。第２レール部２２は、トンネルＴＮのトンネル軸方向Ｄ１の形状に合致した形状に形成される。すなわち、トンネルＴＮの直線部の領域に敷設される第２レール部２２は、直線状に延びる円筒形状に形成される。一方、トンネルＴＮの曲線部の領域に敷設される第２レール部２２は、前記曲線部に沿って湾曲した形状に形成される。

トンネルＴＮの内面ＴＮＳの周方向に沿って湾曲可能な板体２１１に固設された第１レール部２１に第２レール部２２を接続することにより、一対のレール２をトンネルＴＮ内に敷設することができる。トンネルＴＮ内への一対のレール２の敷設時においては、板体２１１の両端部間の間隔を間隔調整部材２１２によって調整することにより、当該板体２１１をトンネルＴＮの内面ＴＮＳに密着させて固定する。板体２１１のトンネル内面ＴＮＳへの固定作業は、所定長ずつ掘削したトンネルＴＮの内面ＴＮＳに対して順次実施することができる。板体２１１がトンネルＴＮの内面ＴＮＳに密着して固定されると、その板体２１１に固設された第１レール部２１がトンネル内面ＴＮＳに当接し、その第１レール部２１に接続される第２レール部２２もトンネル内面ＴＮＳに当接することになる。すなわち、板体２１１の両端部間の間隔を間隔調整部材２１２によって調整することにより、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの頂部ＴＮＴ及び底部ＴＮＢに当接するように一対のレール２を敷設することができる。このため、一対のレール２をトンネルＴＮ内に敷設する際に、レールの固定のためにアンカーボルト等を打設する必要がなく、トンネルＴＮ内でのレールの敷設作業の負荷を軽減することができる。また、トンネル掘進中に第１レール部２１を敷設することで、掘進後のトンネルＴＮ内への第１レール部２１の設置作業が不要になり、全体の工期短縮につながる。

また、一対のレール２は、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの頂部ＴＮＴ及び底部ＴＮＢに当接して配置されるので、管支持台車３の走行時の振動や撓みの発生が抑制される。これにより、一対のレール２に沿った管支持台車３の走行性を、良好な状態に維持することができる。

管支持台車３は、図１１に示すように、台車本体３１と、管支持部３２と、充填管支持部３３と、車輪３４とを含む。

台車本体３１は、管支持台車３の本体部分を構成する。台車本体３１は、管支持部３２を収容する収容空間３１Ｓを有する枠状に形成される。台車本体３１は、上枠部３１１と、下枠部３１２と、第１側枠部３１３と、第２側枠部３１４とを有する。第１側枠部３１３及び第２側枠部３１４は、台車本体３１の側面部分を構成する。第１側枠部３１３と第２側枠部３１４とは、トンネル幅方向Ｄ２に所定の間隔を隔てて対向配置され、トンネル上下方向Ｄ３に延びる。上枠部３１１は、台車本体３１の上面部分を構成する。上枠部３１１は、トンネル幅方向Ｄ２に延び、第１側枠部３１３及び第２側枠部３１４の上端を繋ぐ。下枠部３１２は、台車本体３１の下面部分を構成する。下枠部３１２は、トンネル幅方向Ｄ２に延び、第１側枠部３１３及び第２側枠部３１４の下端を繋ぐ。

管支持部３２は、管支持台車３においてケーブル保護管１００を支持する部分を構成する。管支持部３２は、収容空間３１Ｓに収容されるように台車本体３１に取り付けられている。管支持部３２は、ケーブル保護管１００の複数本が、トンネル軸方向Ｄ１に延び、且つトンネル幅方向Ｄ２及びトンネル上下方向Ｄ３に所定の間隔を隔てて多列多段に配置されるように、当該複数のケーブル保護管１００の各々のケーブル保護パイプ１０１を支持する。管支持部３２は、格子状に配置された複数の開口３２１を有する枠体である。図１１に示す例では、管支持部３２は、トンネル幅方向Ｄ２に４列、トンネル上下方向Ｄ３に３段の、合計１２個の開口３２１を有している。管支持部３２は、前記複数の開口３２１の各々にケーブル保護パイプ１０１が挿通された状態において、当該ケーブル保護パイプ１０１を支持する。詳細については後述するが、管支持部３２は、管支持台車３がトンネルＴＮ内における曲線部を通過するときに、トンネル軸方向Ｄ１へのケーブル保護パイプ１０１のスライド移動が可能となるように、当該ケーブル保護パイプ１０１を支持している。

充填管支持部３３は、管支持台車３において充填管１１０を支持する部分を構成する。充填管支持部３３は、台車本体３１の上枠部３１１に取り付けられている。充填管支持部３３は、充填管１１０がトンネル軸方向Ｄ１に延びるように、当該充填管１１０を支持する。充填管支持部３３は、管支持台車３がトンネルＴＮ内における曲線部を通過するときに、トンネル軸方向Ｄ１への充填管１１０のスライド移動が可能となるように、当該充填管１１０を支持している。

車輪３４は、管支持台車３の走行時に一対のレール２に当接しつつ回転する。車輪３４は、台車本体３１の上枠部３１１及び下枠部３１２の各々に、車輪支持部３４３を介して取り付けられている。上枠部３１１及び下枠部３１２の各々に対応して２つの車輪支持部３４３が設けられ、一方の車輪支持部３４３は上枠部３１１から上方に突出するように設けられ、他方の車輪支持部３４３は下枠部３１２から下方に突出するように設けられる。

図９及び図１３に示すように、上枠部３１１及び下枠部３１２の各々に取り付けられた各車輪３４は、トンネル軸方向Ｄ１に所定の間隔を隔てて配置される第１車輪３４１と第２車輪３４２とを有する。このように、トンネル軸方向Ｄ１に第１車輪３４１と第２車輪３４２とが並設される構成とすることにより、管支持台車３が一対のレール２に沿ってトンネルＴＮの曲線部を通過するときに、当該管支持台車３がトンネル軸方向Ｄ１及びトンネル幅方向Ｄ２に傾くことを防止することができる。このため、トンネルＴＮの曲線部を通過するときの管支持台車３の姿勢が、トンネルＴＮの直線部の通過時と同様の姿勢に維持される。これにより、管支持台車３の管支持部３２上においてケーブル保護パイプ１０１がスムーズにスライド移動する。

台車連結部４は、図９，１０，１２，１３に示すように、上枠連結部材４１と、下枠連結部材４２と、第１側枠連結部材４３と、第２側枠連結部材４４とを含む。

上枠連結部材４１は、トンネル軸方向Ｄ１に延びる連結部材であって、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、トンネル幅方向Ｄ２の中央位置で上枠部３１１同士を連結する。上枠部３１１には、２つの上枠連結突片３１１１が固設されている。一方の上枠連結突片３１１１は、上枠部３１１から走行方向Ｄ４に突出して設けられた突片である。他方の上枠連結突片３１１１は、上枠部３１１から走行方向Ｄ４とは逆方向に突出して設けられた突片である。上枠連結部材４１は、トンネル上下方向Ｄ３に延びるボルト４１１によって上枠連結突片３１１１に接続されることにより、上枠部３１１に接続される。上枠連結部材４１は、ボルト４１１を軸とし、そのボルト４１１回りに回動可能に上枠部３１１（上枠連結突片３１１１）に接続されている。

下枠連結部材４２は、トンネル軸方向Ｄ１に延びる連結部材であって、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、トンネル幅方向Ｄ２の中央位置で下枠部３１２同士を連結する。下枠部３１２には、２つの下枠連結突片３１２１が固設されている。一方の下枠連結突片３１２１は、下枠部３１２から走行方向Ｄ４に突出して設けられた突片である。他方の下枠連結突片３１２１は、下枠部３１２から走行方向Ｄ４とは逆方向に突出して設けられた突片である。下枠連結部材４２は、トンネル上下方向Ｄ３に延びるボルト４２１によって下枠連結突片３１２１に接続されることにより、下枠部３１２に接続される。下枠連結部材４２は、ボルト４２１を軸とし、そのボルト４２１回りに回動可能に下枠部３１２（下枠連結突片３１２１）に接続されている。

上記のように、複数の管支持台車３は、台車本体３１の上枠部３１１及び下枠部３１２の各々において、上枠連結部材４１及び下枠連結部材４２によって連結される。上枠連結部材４１及び下枠連結部材４２は、トンネル上下方向Ｄ３に延びるボルト４１１，４２１回りの回動が可能となるように台車本体３１に接続されている。このため、上枠連結部材４１及び下枠連結部材４２は、各管支持台車３が走行するトンネルＴＮの形状に応じてボルト４１１，４２１回りに回動する。これにより、各管支持台車３は、トンネルＴＮ内をスムーズに走行することができる。

第１側枠連結部材４３は、トンネル軸方向Ｄ１に延びる連結部材であって、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、トンネル上下方向Ｄ３の中央位置で第１側枠部３１３同士を連結する。第１側枠部３１３には、２つの第１側枠連結突片３１３１が固設されている。一方の第１側枠連結突片３１３１は、第１側枠部３１３の走行方向Ｄ４前方側の面において、第１側枠部３１３から外側に突出して設けられた突片である。他方の第１側枠連結突片３１３１は、第１側枠部３１３の走行方向Ｄ４後方側の面において、第１側枠部３１３から外側に突出して設けられた突片である。

第１側枠連結部材４３は、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、第１側枠部３１３同士のトンネル軸方向Ｄ１に沿った第１間隔ＣＬ１を調整可能な第１長さ調整部４３１を有している。本実施形態では、第１側枠連結部材４３の長手方向（トンネル軸方向Ｄ１）両端部にそれぞれ第１長さ調整部４３１が設けられている。第１長さ調整部４３１は、第１側枠連結突片３１３１を貫通してトンネル軸方向Ｄ１に延びるボルト４３１１と、ボルト４３１１に螺合される一対のナット４３１２と、を含む。一対のナット４３１２は、第１側枠連結突片３１３１を挟んで両側に配置される。第１側枠連結部材４３は、第１側枠連結突片３１３１に貫通したボルト４３１１に一対のナット４３１２が螺合されて当該第１側枠連結突片３１３１に接続されることにより、第１側枠部３１３に接続される。第１側枠連結部材４３が第１側枠部３１３に接続された状態において、トンネル軸方向Ｄ１に関する第１側枠連結突片３１３１の位置、すなわち第１側枠部３１３の位置は、一対のナット４３１２の間で変化可能である。換言すると、第１長さ調整部４３１は、ボルト４３１１上における一対のナット４３１２の位置、並びに一対のナット４３１２の間隔の設定によって、第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１を調整可能である。第１長さ調整部４３１による第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１の調整に関する詳細については、後述する。

第２側枠連結部材４４は、トンネル軸方向Ｄ１に延びる連結部材であって、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、トンネル上下方向Ｄ３の中央位置で第２側枠部３１４同士を連結する。第２側枠部３１４には、２つの第２側枠連結突片３１４１が固設されている。一方の第２側枠連結突片３１４１は、第２側枠部３１４の走行方向Ｄ４前方側の面において、第２側枠部３１４から外側に突出して設けられた突片である。他方の第２側枠連結突片３１４１は、第２側枠部３１４の走行方向Ｄ４後方側の面において、第２側枠部３１４から外側に突出して設けられた突片である。

第２側枠連結部材４４は、トンネル軸方向Ｄ１に互いに隣り合う管支持台車３において、第２側枠部３１４同士のトンネル軸方向Ｄ１に沿った第２間隔ＣＬ２を調整可能な第２長さ調整部４４１を有している。本実施形態では、第２側枠連結部材４４の長手方向（トンネル軸方向Ｄ１）両端部にそれぞれ第２長さ調整部４４１が設けられている。第２長さ調整部４４１は、第２側枠連結突片３１４１を貫通してトンネル軸方向Ｄ１に延びるボルト４４１１と、ボルト４４１１に螺合される一対のナット４４１２と、を含む。一対のナット４４１２は、第２側枠連結突片３１４１を挟んで両側に配置される。第２側枠連結部材４４は、第２側枠連結突片３１４１に貫通したボルト４４１１に一対のナット４４１２が螺合されて当該第２側枠連結突片３１４１に接続されることにより、第２側枠部３１４に接続される。第２側枠連結部材４４が第２側枠部３１４に接続された状態において、トンネル軸方向Ｄ１に関する第２側枠連結突片３１４１の位置、すなわち第２側枠部３１４の位置は、一対のナット４４１２の間で変化可能である。換言すると、第２長さ調整部４４１は、ボルト４４１１上における一対のナット４４１２の位置、並びに一対のナット４４１２の間隔の設定によって、第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２を調整可能である。第２長さ調整部４４１による第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２の調整に関する詳細については、後述する。

先導台車５は、図９，１０，１４に示すように、第１先導台車５１と、第２先導台車５２と、先導連結部材５３とを含む。第１先導台車５１と第２先導台車５２とは、トンネル軸方向Ｄ１に並んで配置され、第１先導台車５１が走行方向Ｄ４の先頭側であり、第２先導台車５２が走行方向Ｄ４の後方側に配置される。第１先導台車５１と第２先導台車５２とは、先導連結部材５３によって連結されている。先導連結部材５３は、第２先導台車５２の第１先導台車５１に対するトンネル幅方向Ｄ２及びトンネル上下方向Ｄ３への揺動を規制した状態で、第１先導台車５１と第２先導台車５２とを連結している。

第２先導台車５２は、台車本体５２１と車輪５２２とを有する。車輪５２２は、台車本体５２１の上面部及び下面部の各々に取り付けられ、第２先導台車５２の走行時に一対のレール２のそれぞれに当接しつつ回転する。第２先導台車５２は、複数の管支持台車３のうちの走行方向Ｄ４の最先頭に配置される管支持台車３と連結される。第２先導台車５２と最先頭の管支持台車３との間の連結は、管支持台車３同士の連結と同様に、上枠連結部材４１、下枠連結部材４２、第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４によって行われる。

第１先導台車５１は、図１４に示すように、台車本体５１１と、車輪５１２とを有する。車輪５１２は、台車本体５１１の上面部及び下面部の各々に取り付けられ、第１先導台車５１の走行時に一対のレール２のそれぞれに当接しつつ回転する。第１先導台車５１が走行すると、その第１先導台車５１と先導連結部材５３によって連結された第２先導台車５２が走行し、更には複数の管支持台車３が走行する。

＜トンネルの曲線部を考慮した配管装置の設計について＞
次に、管支持台車３がトンネルＴＮ内における曲線部を通過する場合を想定した配管装置１の設計思想について、図１５～図１８を参照して説明する。図１５は、複数の管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときの様子を示す図であって、トンネル上下方向Ｄ３から見た図である。図１６は、複数の管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときの、ケーブル保護パイプ１０１のスライド移動の様子を示す図である。図１７は、最後尾の管支持台車３における、ケーブル保護パイプ１０１のスライド移動の様子を示す図である。図１８は、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときの、接合部１０２におけるケーブル保護パイプ１０１の開き状態を示す図である。

管支持台車３がトンネルＴＮ内における曲線部ＴＮＣを通過する場合を想定する。この場合、管支持台車３の管支持部３２に支持されたケーブル保護管１００においては、ケーブル保護パイプ１０１同士が接合部１０２を屈折点とする折れ線上に配置された位置関係となり、接合部１０２においてケーブル保護パイプ１０１同士が開こうとする（図１８参照）。

管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときには、管支持部３２に多列多段に支持された複数本のケーブル保護パイプ１０１において、トンネル幅方向Ｄ２の中心に対して内側に配置された内側パイプが描く円弧の弧長と、外側に配置された外側パイプが描く円弧の弧長との間に差異が生じる。既述の通り、管支持部３２は、ケーブル保護パイプ１０１を固定的に支持するのではなく、ケーブル保護パイプ１０１のスライド移動が可能となるように当該ケーブル保護パイプ１０１を支持している。

このため、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときには、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収するために、管支持部３２上をケーブル保護パイプ１０１がスライド移動する。すなわち、管支持部３２上でのケーブル保護パイプ１０１のスライド移動によって、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異を吸収することができる。これにより、内側パイプと外側パイプとの内外弧長の差異に応じた、ケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量を、可及的に小さくすることができる。このため、従来技術のようにジャバラ管や可撓管を介してケーブル保護パイプ１０１同士を連結する構成を採用しなくても、接合部１０２でのケーブル保護パイプ１０１同士の連結状態を好適に維持することができる。従って、トンネルＴＮ内に配管されたケーブル保護管１００においてケーブル保護パイプ１０１同士の連結部分に段差が生じることを抑止し、当該ケーブル保護管１００内への電力ケーブルＥＣ等の挿入時での、ケーブル挿入治具等によるケーブル保護管１００の損傷の発生を防止することができる。なお、上記の如く、ケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量を小さくすることができる。このため、ケーブル保護管１００のトンネルＴＮ内への配管後に、コンクリートＣＣが充填される際に、ケーブル保護パイプ１０１内へのコンクリートＣＣの侵入が防止される。

また、管支持台車３の走行によってトンネルＴＮ内にケーブル保護管１００が配管された後、充填管支持部３３に支持された充填管１１０を用いて、トンネルＴＮとケーブル保護管１００との隙間にコンクリートＣＣが充填される（図４）。上記の如く、ケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量が小さくされている。このため、コンクリートＣＣが充填される際に、ケーブル保護パイプ１０１内へのコンクリートＣＣの侵入が防止される。また、管支持台車３の充填管支持部３３は、充填管１１０を固定的に支持するのではなく、充填管１１０のスライド移動が可能となるように当該充填管１１０を支持している。このため、ケーブル保護管１００の場合と同様に、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときに、充填管支持部３３上を充填管１１０がスライド移動し、充填パイプ１１１同士の連結状態の解除が防止される。

図１８を参照して、ケーブル保護パイプ１０１同士が接合部１０２において開いたときの、各パイプの端面が成す角で示される開き角α１は、下記式（１）に基づき算出することができる。

上記式（１）は、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率中心Ａとケーブル保護パイプ１０１の両端点Ｂとを頂点とする二等辺三角形ＡＢＢに基づき導かれる。式中、「α１」はケーブル保護パイプ１０１同士の開き角を示し、「β２」はケーブル保護パイプ１０１の両端点Ｂを結ぶ線分を底辺とする二等辺三角形ＡＢＢの底角を示す。

二等辺三角形ＡＢＢの頂角β１は、下記式（２）に基づき算出することができる。

上記式（１）と上記式（２）との関係から、下記式（３）に示されるように、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角α１は、角β１と同じであり、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬ（図１６）と、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率半径ＣＲ（図１５）とに基づき算出することができる。なお、下記式（３）中の「π」は円周率である。

既述の通り、ケーブル保護管１００には、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角の許容値を示す許容開き角αＰが設定されている（図５（Ｂ））。許容開き角αＰは、例えば「１．５°」である。本実施形態では、上記式（３）に基づいて、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角α１が許容開き角αＰを超えないように、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬが設定される。例えば、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率半径ＣＲが「６０ｍ」である場合を想定する。この場合、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬを「１．５ｍ」に設定することにより、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角α１が「１．４３°」となり、許容開き角αＰの「１．５°」を超えない。

なお、ケーブル保護管１００においてケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量は、ケーブル保護パイプ１０１の内径ＰＤ（図１６）と開き角α１とを用いて、「Ｓｉｎα１×ＰＤ」で表すことができる。例えば、開き各α１が「１．４３°」であり、内径ＰＤが「１７５ｍｍ」である場合、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き量は、「４．３７ｍｍ」となる。このケーブル保護パイプ１０１同士の開き量は、管支持部３２がケーブル保護パイプ１０１をスライド移動可能に支持する構成においては、多列多段に配置された各ケーブル保護管１００で略同値となる。

管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときの、管支持部３２に支持された複数本のケーブル保護パイプ１０１のうちで最も内側に配置された最内側パイプが描く円弧の弧長（以下、「最内側パイプ弧長」という）ＡＬ１は、下記式（４）に基づき算出することができる。

また、管支持部３２に支持された複数本のケーブル保護パイプ１０１のうちで最も外側に配置された最外側パイプが描く円弧の弧長（以下、「最外側パイプ弧長」という）ＡＬ２は、下記式（５）に基づき算出することができる。

上記式（４）及び式（５）中、「π」は円周率を示し、「ＣＲ」はトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率半径を示し、「θ」はトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣにおける曲率中心Ａ回りの中心角を示す。また、上記式（４）及び式（５）中、「Ｗ１」は管支持部３２に支持された最内側パイプと最外側パイプとの間のトンネル幅方向Ｄ２に関する離間距離（図１６）を示す。

最外側パイプ弧長ＡＬ２と最内側パイプ弧長ＡＬ１との間の差異を示す、ケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴは、下記式（６）に基づき算出することができる。

既述の通り、本実施形態に係る配管装置１では、管支持部３２がケーブル保護パイプ１０１をスライド移動可能に支持し、このスライド移動によってケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴを吸収する。このため、図１７に示すように、走行方向Ｄ４の最後尾の管支持台車３においては、管支持部３２に支持された複数本のケーブル保護パイプ１０１のうちで最も外側に配置された最外側パイプと、最も内側に配置された最内側パイプとの位置は、内外弧長差ＭＬＴの分だけ、トンネル軸方向Ｄ１に位置ずれすることになる。そこで、本実施形態では、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬは、上記式（６）で示されるケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴよりも長くなるように、設定される。これにより、管支持部３２上をスライド移動するケーブル保護パイプ１０１の、管支持台車３からの脱落や、接合部１０２の管支持部３２への衝突を回避することができる。例えば、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣにおいて、曲率半径ＣＲが「６０ｍ」であり、中心角θが「９０°」であり、前記離間距離Ｗ１が「０．７５ｍ」である場合を想定する。この場合、ケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴは、「１．１７８ｍ」となる。従って、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬを「１．５ｍ」に設定することにより、内外弧長差ＭＬＴよりも長くすることができる。

また、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの全長にわたってケーブル保護管１００を配管するために必要な、トンネル軸方向Ｄ１に沿ったケーブル保護パイプ１０１の必要本数ＰＮは、下記式（７）に基づき算出することができる。

上記式（７）中、「π」は円周率を示し、「ＣＲ」はトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率半径を示し、「θ」はトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣにおける曲率中心Ａ回りの中心角を示す。また、上記式（７）中、「ＰＬ」はケーブル保護パイプ１０１の長さを示す。

そして、管支持部３２に支持された複数本のケーブル保護パイプ１０１のうちで最も外側に配置された最外側パイプと、最も内側に配置された最内側パイプとの、管支持台車３の１台毎のスライド移動差ＭＬ１（図１６）は、下記式（８）に基づき算出することができる。

上記式（８）中、「ＭＬＴ」は式（６）で算出されるケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差を示し、「ＰＮ」は式（７）で算出されるケーブル保護パイプ１０１の必要本数を示す。例えば、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣにおいて、曲率半径ＣＲが「６０ｍ」であり、中心角θが「９０°」であり、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬが「１．５ｍ」である場合を想定する。この場合、上記式（７）に基づいて算出されるケーブル保護パイプ１０１の必要本数ＰＮは、「６３本」となる。そして、管支持台車３の１台毎のスライド移動差ＭＬ１は、「１８．７ｍｍ」となる。

既述の通り、各管支持台車３は、台車本体３１の第１側枠部３１３及び第２側枠部３１４の各々において、第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４によって連結される。図１６に示すように、各管支持台車３の第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１は、第１側枠連結部材４３の第１長さ調整部４３１によって調整可能である。各管支持台車３の第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２は、第２側枠連結部材４４の第２長さ調整部４４１によって調整可能である。

ここで、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときに、第１側枠連結部材４３が描く円弧の第１半径Ｒ１（図１５）は、下記式（９）に基づき算出することができる。

また、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときに、第２側枠連結部材４４が描く円弧の第２半径Ｒ２（図１６）は、下記式（１０）に基づき算出することができる。

上記式（９）及び式（１０）中、「ＣＲ」はトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣの曲率半径を示し、「Ｗ２」は第１側枠連結部材４３と第２側枠連結部材４４との間のトンネル幅方向Ｄ２に関する離間距離（図１６）を示す。

管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときには、ケーブル保護パイプ１０１の場合と同様に、第１側枠連結部材４３が描く円弧の弧長と、第２側枠連結部材４４が描く円弧の弧長との間に差異が生じる。その差異を示す第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４の内外弧長差ＡＬＤは、「α１」が小さい場合には下記近似式（１１）に基づき算出することができる。

上記式（１１）中、「α１」は式（３）で算出されるケーブル保護パイプ１０１同士の開き角を示し、「Ｒ１」は式（９）で算出される第１側枠連結部材４３が描く円弧の第１半径を示し、「Ｒ２」は式（１０）で算出される第２側枠連結部材４４が描く円弧の第２半径を示す。

例えば、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣにおける曲率半径ＣＲが「６０ｍ」であり、第１側枠連結部材４３と第２側枠連結部材４４との間の離間距離Ｗ２が「１．０６２ｍ」であり、ケーブル保護パイプ１０１同士の開き角α１が「１．４３°」である場合を想定する。この場合、上記式（９）に基づく第１側枠連結部材４３が描く円弧の第１半径Ｒ１は「５９．４６９ｍ」となり、上記式（１０）に基づく第２側枠連結部材４４が描く円弧の第２半径Ｒ２は「６０．５３１ｍ」となる。更に、上記式（１１）に基づく第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４の内外弧長差ＡＬＤは、「２６．５ｍｍ」となる。

第１側枠連結部材４３の第１長さ調整部４３１による第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１と、第２側枠連結部材４４の第２長さ調整部４４１による第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２とは、前記第１半径Ｒ１と前記第２半径Ｒ２との差に基づいて設定される。すなわち、第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１と第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２とは、第１側枠連結部材４３と第２側枠連結部材４４との内外弧長差ＡＬＤに応じて設定される。具体的には、第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１は、下記式（１２）に基づき算出することができ、第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２は、下記式（１３）に基づき算出することができる。

上記式（１２）及び式（１３）中、「ＰＬ」はケーブル保護パイプ１０１の長さを示し、「ＡＬＤ」は式（１１）に基づく第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４の内外弧長差を示す。

例えば、上記式（１１）に基づく第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４の内外弧長差ＡＬＤが「２６．５ｍｍ」であり、ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬが「１．５ｍ＝１５００ｍｍ」である場合を想定する。この場合、第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１は「１４８６．８ｍｍ」となり、第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２は「１５１３．３ｍｍ」となる。そして、第１側枠連結部材４３の第１長さ調整部４３１は、第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１を「１４８７ｍｍ～１５００ｍｍ」の範囲で調整可能とされる。また、第２側枠連結部材４４の第２長さ調整部４４１は、第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２を「１５００ｍｍ～１５１３ｍｍ」の範囲で調整可能とされる。これにより、第１側枠部３１３及び第２側枠部３１４の各々において第１側枠連結部材４３及び第２側枠連結部材４４によって連結された各管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときに、当該管支持台車３が傾くことを防止することができる。このため、トンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときの管支持台車３の姿勢が、直線部の通過時と同様の姿勢に維持されるので、管支持台車３の管支持部３２上においてケーブル保護パイプ１０１がスムーズにスライド移動する。

［配管工法について］
トンネルＴＮ内にケーブル保護管１００を配管する配管工法は、上記の配管装置１を用いて作業員によって実施される。図１９は、配管装置１を用いたケーブル保護管１００の配管工法を示すフローチャートである。配管工法は、レール敷設ステップＳ１と、台車・パイプ搬入ステップＳ２と、パイプ配置ステップＳ３と、連結ステップＳ４と、トンネル内への引入れ（走行）ステップＳ５と、コンクリート充填ステップＳ６と、を含む。

レール敷設ステップＳ１では、作業員は、トンネルＴＮ内に一対のレール２を敷設する。一対のレール２は、トンネルＴＮの内面ＴＮＳの頂部ＴＮＴ及び底部ＴＮＢにそれぞれ当接して配置されるように、トンネル軸方向Ｄ１に沿って敷設される。このとき、作業員は、出発側の立坑ＶＳから所定長ずつ掘削したトンネルＴＮの内面ＴＮＳに対して順次、第１レール部２１が固設された板体２１１を密着させて固定する。作業員は、板体２１１の両端部間の間隔を間隔調整部材２１２によって調整することにより、トンネルＴＮの内面ＴＮＳに対して板体２１１を固定する。板体２１１のトンネル内面ＴＮＳへの固定作業においては、アンカーボルト等を打設する必要はない。トンネルＴＮの所定長ずつの掘削毎の板体２１１の固定作業が終了すると、作業員は、各板体２１１に固設された第１レール部２１に対して第２レール部２２を接続する作業を行う。これにより、トンネルＴＮ内に一対のレール２が敷設される。

台車・パイプ搬入ステップＳ２では、作業員は、出発側の立坑ＶＳ内に先導台車５及び複数の管支持台車３を搬入すると共に、ケーブル保護パイプ１０１及び充填パイプ１１１を搬入する。パイプ配置ステップＳ３では、作業員は、出発側の立坑ＶＳ内に搬入された複数の管支持台車３の管支持部３２に複数本のケーブル保護パイプ１０１を多列多段に配置すると共に、充填管支持部３３に充填パイプ１１１を配置する。このとき、作業員は、所定の長さＰＬを有するケーブル保護パイプ１０１を選定する。ケーブル保護パイプ１０１の長さＰＬは、上記式（３）に基づくケーブル保護パイプ１０１同士の開き角α１が許容開き角αＰを超えず、且つ、上記式（６）に基づくケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴよりも長くなるように、設定される。

連結ステップＳ４では、作業員は、複数の管支持台車３の各々の管支持部３２に支持されたケーブル保護パイプ１０１同士を連結し、更に、充填管支持部３３に支持された充填パイプ１１１同士を連結すると共に、管支持台車３同士を台車連結部４によって連結する連結作業を、順次実施する。このとき、作業員は、上記式（１２）に基づく第１側枠部３１３同士の第１間隔ＣＬ１を第１側枠連結部材４３の第１長さ調整部４３１により調整し、上記式（１３）に基づく第２側枠部３１４同士の第２間隔ＣＬ２を第２側枠連結部材４４の第２長さ調整部４４１により調整する。

トンネル内への引入れ（走行）ステップＳ５では、作業員は、前記連結作業の実施毎に、複数の管支持台車３を、一対のレール２に沿ってトンネルＴＮ内を順次走行させる。このとき、管支持台車３の走行を先導台車５に先導させるようにする。複数の管支持台車３を順次走行させることにより、ケーブル保護パイプ１０１が複数連結されてなるケーブル保護管１００をトンネルＴＮ内に配管することができると共に、充填パイプ１１１が連結された充填管１１０をトンネルＴＮ内に導入することができる。なお、ケーブル保護パイプ１０１は管支持部３２によってスライド移動可能に支持されている。このため、管支持台車３がトンネルＴＮの曲線部ＴＮＣを通過するときには、上記式（６）に基づくケーブル保護パイプ１０１の内外弧長差ＭＬＴは、ケーブル保護パイプ１０１のスライド移動によって吸収される。これにより、ケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量を、可及的に小さくすることができる。

台車・パイプ搬入ステップＳ２、パイプ配置ステップＳ３、連結ステップＳ４、及びトンネル内への引入れ（走行）ステップＳ５は、繰り返し実施される。その後、コンクリート充填ステップＳ６では、作業員は、充填管１１０内にコンクリートＣＣを流す。これにより、トンネルＴＮ内へのケーブル保護パイプ１０１及び充填パイプ１１１の配管後、すなわち、ケーブル保護管１００及び充填管１１０の配管後に、トンネルＴＮとケーブル保護管１００との隙間にコンクリートＣＣを充填することができる。ここで、上記の如く、ケーブル保護パイプ１０１同士の接合部１０２における開き量が小さくされているので、ケーブル保護パイプ１０１同士の連結部分に段差が生じることが抑止されると共に、ケーブル保護パイプ１０１内へのコンクリートＣＣの侵入が防止される。

１ 配管装置
２ 一対のレール
２１ 第１レール部
２１１ 板体
２１２ 間隔調整部材
２２ 第２レール部
３ 管支持台車
３１ 台車本体
３１Ｓ 収容空間
３１１ 上枠部
３１２ 下枠部
３１３ 第１側枠部
３１４ 第２側枠部
３２ 管支持部
３３ 充填管支持部
３４ 車輪
３４１ 第１車輪
３４２ 第２車輪
４ 台車連結部
４１ 上枠連結部材
４２ 下枠連結部材
４３ 第１側枠連結部材
４３１ 第１長さ調整部
４４ 第２側枠連結部材
４４１ 第２長さ調整部
５ 先導台車
５１ 第１先導台車
５２ 第２先導台車
５３ 先導連結部材
１００ ケーブル保護管（管体）
１０１ ケーブル保護パイプ
１０２ ケーブル保護パイプの接合部
１１０ 充填管
１１１ 充填パイプ
１１２ 充填パイプの接合部
ＴＮ トンネル
ＴＮＳ 内面
ＴＮＴ 頂部
ＴＮＢ 底部
ＴＮＣ 曲線部

Claims (7)

1. 一端に接合部を有したパイプの他端が他のパイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記パイプが複数連結されてなる管体を、トンネル内に配管するための配管装置であって、
   前記トンネル内においてトンネル軸方向に沿って延設され、前記トンネルの内面の頂部及び底部にそれぞれ当接して配置される一対のレールと、
   前記管体の前記パイプ毎に設けられ、当該パイプを支持すると共に、前記一対のレールに沿って前記トンネル内を走行可能な複数の管支持台車と、
   前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車同士を連結する台車連結部と、を備え、
   前記管支持台車は、
   台車本体と、
   前記台車本体に取り付けられ、前記管体の複数本が、前記トンネル軸方向に延び、且つ前記トンネル軸方向と直交するトンネル上下方向及びトンネル幅方向に所定の間隔を隔てて多列多段に配置されるように、当該複数の管体の各々の前記パイプを支持する管支持部と、を含み、
   前記管支持部は、前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記パイプのスライド移動が可能となるように当該パイプを支持し、
   前記台車本体は、前記管支持部を収容する収容空間を有する枠状に形成され、前記トンネル上下方向に延びる一対の第１側枠部及び第２側枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の上端を繋ぐ上枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の下端を繋ぐ下枠部と、を有し、
   前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記第１側枠部同士を連結する第１側枠連結部材と、前記第２側枠部同士を連結する第２側枠連結部材と、を含み、
   前記第１側枠連結部材は、前記第１側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第１長さ調整部を有し、
   前記第２側枠連結部材は、前記第２側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第２長さ調整部を有し、
   前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときの、前記管支持部に支持された複数の前記パイプのうちで最も内側に配置されたパイプが描く円弧の弧長と最も外側に配置されたパイプが描く円弧の弧長との差異をパイプの内外弧長差とし、前記第１側枠連結部材が描く円弧の弧長と前記第２側枠連結部材が描く円弧の弧長との差異を側枠連結部材の内外弧長差とした場合、
   前記パイプの長さは、前記パイプの内外弧長差よりも長い値に設定され、
   前記第１長さ調整部による前記第１側枠部同士の間隔と、前記第２長さ調整部による前記第２側枠部同士の間隔とは、前記パイプの長さと前記側枠連結部材の内外弧長差とに応じて設定される、配管装置。
2. 前記一対のレールは、前記トンネルの内面の周方向に沿って湾曲可能な帯状の板体に固設された第１レール部と、前記第１レール部に接続された第２レール部と、を含み、
   前記板体は、前記トンネルの内面の周方向の長さよりも短い長さに形成されて、その長手方向の両端部間が間隔調整部材によって連結され、前記両端部間の間隔が前記間隔調整部材によって調整されることにより、前記トンネルの内面に密着される、請求項１に記載の配管装置。
3. 前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記上枠部同士を連結する上枠連結部材と、前記下枠部同士を連結する下枠連結部材と、を含み、
   前記上枠連結部材は、前記トンネル上下方向に延びる軸回りに回動可能に前記上枠部に接続され、
   前記下枠連結部材は、前記トンネル上下方向に延びる軸回りに回動可能に前記下枠部に接続されている、請求項１又は２に記載の配管装置。
4. 前記管支持台車は、当該管支持台車の走行時に前記一対のレールに当接しつつ回転する車輪を含み、
   前記車輪は、前記上枠部及び前記下枠部の各々に取り付けられ、前記トンネル軸方向に所定の間隔を隔てて配置される第１車輪及び第２車輪を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の配管装置。
5. 前記複数の管支持台車のうちの走行方向の最先頭に配置される管支持台車に連結され、当該複数の管支持台車を先導する先導台車を、更に備えている、請求項１～４のいずれか１項に記載の配管装置。
6. 前記管体の前記パイプを支持した状態の前記管支持台車の走行によって、前記トンネル内に前記管体が配管された後、前記トンネルと前記管体との隙間に充填するコンクリートが流れる充填管を、更に備え、
   前記充填管は、一端に接合部を有した充填パイプの他端が他の充填パイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記充填パイプが複数連結されてなり、
   前記管支持台車は、前記台車本体に取り付けられ、前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記充填管のスライド移動が可能となるように当該充填管を支持する充填管支持部を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の配管装置。
7. 一端に接合部を有したパイプの他端が他のパイプの前記接合部に差し込まれることにより、前記パイプが複数連結されてなる管体を、トンネル内に配管するための配管工法であって、
   前記トンネルの内面の頂部及び底部にそれぞれ当接して配置されるように一対のレールを、前記トンネル内においてトンネル軸方向に沿って敷設するレール敷設ステップと、
   前記パイプの複数本が、前記トンネル軸方向に延び、且つ前記トンネル軸方向と直交するトンネル上下方向及びトンネル幅方向に所定の間隔を隔てて多列多段に並ぶように、当該複数本のパイプを、複数の管支持台車の台車本体に取り付けられた管支持部に配置するパイプ配置ステップと、
   前記複数の管支持台車における前記管支持部の各々に支持された前記パイプ同士を連結すると共に、前記管支持台車同士を台車連結部によって連結する連結作業を順次実施する連結ステップと、
   前記連結作業の実施毎に、前記複数の管支持台車を、前記一対のレールに沿って前記トンネル内を順次走行させることにより、前記パイプが複数連結されてなる前記管体を前記トンネル内に配管するトンネル内への引入れステップと、を含み、
   前記管支持台車における前記管支持部は、当該管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときに、前記トンネル軸方向への前記パイプのスライド移動が可能となるように当該パイプを支持しており、
   前記台車本体は、前記管支持部を収容する収容空間を有する枠状に形成され、前記トンネル上下方向に延びる一対の第１側枠部及び第２側枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の上端を繋ぐ上枠部と、前記トンネル幅方向に延びて前記第１側枠部及び前記第２側枠部の下端を繋ぐ下枠部と、を有し、
   前記台車連結部は、前記トンネル軸方向に互いに隣り合う前記管支持台車において、前記第１側枠部同士を連結する第１側枠連結部材と、前記第２側枠部同士を連結する第２側枠連結部材と、を含み、
   前記第１側枠連結部材は、前記第１側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第１長さ調整部を有し、
   前記第２側枠連結部材は、前記第２側枠部同士の前記トンネル軸方向に沿った間隔を調整可能な第２長さ調整部を有し、
   前記管支持台車が前記トンネル内における曲線部を通過するときの、前記管支持部に支持された複数の前記パイプのうちで最も内側に配置されたパイプが描く円弧の弧長と最も外側に配置されたパイプが描く円弧の弧長との差異をパイプの内外弧長差とし、前記第１側枠連結部材が描く円弧の弧長と前記第２側枠連結部材が円弧の弧長との差異を側枠連結部材の内外弧長差とした場合、
   前記パイプの長さは、前記パイプの内外弧長差よりも長い値に設定され、
   前記第１長さ調整部による前記第１側枠部同士の間隔と、前記第２長さ調整部による前記第２側枠部同士の間隔とは、前記パイプの長さと前記側枠連結部材の内外弧長差とに応じて設定される、配管工法。

Images