JP7319632B2 - 台車入替装置およびそれを用いた資材搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、台車入替装置およびそれを用いた資材搬送方法に関し、特に、シールド工法におけるトンネル内に敷設された搬送用軌条を往復走行して資材を搬送する台車の入替に関するものである。

地盤中にトンネルを構築するシールド工法では、発進立坑内でシールド掘進機を組み立てて発進させ、地中を掘進させる。そして、到達立坑に到達したならば、到達立坑内でシールド掘進機を分解して地上に搬出する。地中を推進させる際には、発進立坑から台車でセグメントをシールド掘進機へ搬送してリング状のセグメント組立体にし、当該セグメント組立体をシールド掘進機の後端から掘削坑に存置していく。

さて、シールド工事は都市部で行われることがあるが、そのような現場では工事所として確保できるスペースが限られる。このため、各種設備やセグメント等のストックヤードの範囲が限られることになる。また、都市部の場合、工事の騒音を周囲に漏らさないように、発進立坑周囲に防音ハウスを設置している。そこで、この防音ハウス内に複数層のステージを設け、各ステージに必要な設備やストックヤードを設けることが行われる。

ここで、セグメントをストックヤードから発進立坑内の台車（セグメント台車）上に投入する場合には、セグメントを吊り込み用の治具（バケット）で把持して天井クレーンを用いて吊り下げる方式で行っている。このとき、発進立坑の上方で前述した各ステージの設備配管等が交錯するため、セグメントを投入できるスペースが発進立坑全体の半分以下になることがある。

セグメント台車はトンネル内から繋がるレール（搬送用軌条）上に設置されているので、セグメントを受け取ることのできる位置が限られる。例えば、レールがトンネル中央を通っている場合、セグメントの投入可能範囲はトンネル中心の延長線上にセグメントを通すことのできる程度の開口が必要になるが、多くの場合、十分な開口を設けることができない。このため、発進立坑内にトラバーサ（台車の水平方向への移動装置）を設けて、セグメント台車を水平方向へ移動にすることで、セグメント台車をセグメントの投入可能な位置に移動させることが行われている。

トラバーサ上にセグメント台車を載せて水平方向に移動させる場合、セグメントが投入可能な範囲にセグメント台車を移動し、セグメントを搭載した後に元の位置に移動してトラバーサから降ろし、次のセグメント台車をトラバーサ上に載せるといった工程をセグメント台車分繰り返すことになる。これらは、手順が多く準備に時間がかかるだけでなく、作業の度毎にセグメント台車を移動させるための設備（台車を走行させるためのバッテリ機関車（台車駆動体）や人力装置（レバーブロック（登録商標）で引っ張る装置））等が必要であった。

このため、特許文献１（特開平１０－０１８８００号公報）や特許文献２（特開２０１０－２２２８８３号公報）にあるように、台車の移動を効率的に行うことのできるターンテーブル型のトラバーサが提案されている。

特許文献１には、ターンテーブルの内周に沿って台車の台数分のレールを設け、各台車１台を引き込む技術が記載されている。ターンテーブルには、レール本数分の辺を持つ多角形が形成されており、ターンテーブルはその外接円になる。

また、特許文献２には、ターンテーブルの半径方向に順次台車を引き込む技術が記載されている。台車が２セット設けられており、１セット目の台車でトンネル内にセグメントを搬送している間に、２セット目の台車にセグメントを搬入することで、１セット目の台車が帰還した後、すぐに２セット目の台車で出発することが可能になる。

特開平１０－０１８８００号公報 特開２０１０－２２２８８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各台車をターンテーブル上に収めてからセグメントを積み込むようになるので、再出発に時間がかかる。台車２セット分のターンテーブルを設ければ直ちに出発することができるが、大がかりな構造になってしまうことから、今度はスペース的な問題が発生する。

また、特許文献２に記載の技術では、バッテリ機関車が最初に帰還するが、後続する各台車をターンテーブル上に引き込むため、バッテリ機関車を稼働させ続けることになる。すなわち、バッテリ機関車ですぐ後ろの台車を引き込んで、その台車の前後の接合を外し、ターンテーブルを回転させて次の台車が引き込めるようになったら、バッテリ機関車を移動させて次の台車に接合してターンテーブル内に引き込む、という工程を台車の数だけ繰り返し行わなければならない。ターンテーブルから台車を引き出すときには、逆の工程を台車の数だけ繰り返し行わなければならない。

そして、このような問題は、セグメントの搬送時だけではなく、セグメントを含む様々な資材の搬送時に当てはまる。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、シールド工法におけるトンネル掘削において、資材を搬送する台車の入れ替えを短時間で行うことが可能な台車入替装置およびそれを用いた資材搬送方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の台車入替装置は、シールド工法で構築される発進立坑に設けられ、トンネル内に敷設された搬送用軌条を往復走行して資材を搬送する台車の入替装置であって、前記発進立坑に設置されたターンテーブルと、前記ターンテーブルの中心を通って相互に交差するとともに前記ターンテーブルの円周上に両端が位置するようにして前記ターンテーブルに直線状に設けられ、当該ターンテーブルの回転により前記搬送用軌条と選択的に連続する少なくとも２組の入替用軌条と、前記ターンテーブルの中心を挟んで前記入替用軌条と前記搬送用軌条との連続位置と反対側に設けられて前記搬送用軌条と連続している前記入替用軌条と連続し、台車を走行駆動する台車駆動体が待機可能な待機用軌条と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項１記載の発明において、前記入替用軌条には、所定位置に配置された台車を係止する係止手段が設けられている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項１または２記載の発明において、前記ターンテーブルは、前記入替用軌条が表面に設置され、外周と同心円になった環状のレールが裏面に設けられたテーブル本体部と、前記テーブル本体部の中央部を裏面側から回転可能且つ資材を搭載した台車の荷重で当該テーブル本体部を下降可能に支持する支持部材、前記レールに嵌まり込んで前記テーブル本体部を回転させる駆動ローラ、および前記テーブル本体部が下降したときに前記レールに嵌まり込んで前記テーブル本体部の回転で回転する従動ローラを備えた支持台と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項３記載の発明において、前記支持台は、前記入替用軌条が前記搬送用軌条と連続する位置になったときに前記テーブル本体部を固定する固定手段をさらに備える、ことを特徴とする。

請求項５に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項１～４の何れか一項に記載の発明において、前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条上にある台車の少なくとも１台は、他の前記入替用軌条が前記搬送用軌条と連続した状態で、前記発進立坑における資材の投入開口部の範囲内に位置する、ことを特徴とする。

請求項６に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項１～５の何れか一項に記載の発明において、前記資材は、シールド掘進機の後端から掘削坑に存置していくセグメント組立体を構成するセグメントである、ことを特徴とする。

請求項７に記載の本発明の台車入替装置は、上記請求項６記載の発明において、前記ターンテーブルの直径は、セグメントを搭載した台車の長さ２台分とセグメントを搭載していない台車の幅１台分との和よりも大きく設定されている、ことを特徴とする。

上記課題を解決するため、請求項８に記載の本発明の資材搬送方法は、請求項１～７の何れか一項に記載の台車入替装置を用いて以下の工程を順次実行することを特徴とする資材搬送方法。前記台車駆動体を前記待機用軌条に待機させておき、前記搬送用軌条と連続した前記入替用軌条の両側に資材を搭載した台車を配置し、前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条の両側に資材を搭載していない台車を配置する第１の工程、資材を搭載した台車を前記台車駆動体で推進して当該台車を前記搬送用軌条に導入してシールド掘進機に資材を搬送するとともに、前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条の両側に配置されている台車に資材を搭載する第２の工程、シールド掘進機に資材を搬送した空の台車を前記台車駆動体で牽引して前記搬送用軌条から前記入替用軌条に導入して当該入替用軌条の両側に配置した後に、前記台車駆動体を前記待機用軌条に移動させる第３の工程、前記ターンテーブルを回転させ、前記第２の工程で資材を搭載した台車が配置された前記入替用軌条を前記搬送用軌条と連続させて前記第１の工程に移行する第４の工程。

請求項９に記載の本発明の資材搬送方法は、上記請求項８記載の発明において、前記第２の工程では、前記ターンテーブルを回転させて台車に資材を搭載する、ことを特徴とする。

本発明によれば、搬送用軌条と連続した入替用軌条の台車に資材を搭載して台車駆動体で推進して搬送用軌条を走行して資材を搬送している間に、ターンテーブルの他の入替用軌条に載った台車に資材を搭載して待機しておき、帰還した台車を搬送用軌条と連続した空いている入替用軌条へと進入させてターンテーブルを回転させて、待機していた台車を搬送用軌条へ進み入れることができる。これにより、シールド工法におけるトンネル掘削において、資材を搬送する台車の入れ替えを短時間で行うことが可能になる。

本実施の形態の台車入替装置を発進立坑および発進口とともに示す平面図である。 図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する一部の工程を示す説明図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する図３に続く工程を示す説明図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する図４に続く工程を示す説明図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する図５に続く工程を示す説明図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する図６に続く工程を示す説明図である。 図１および図２の台車入替装置を用いてセグメントを搬送する図７に続く工程を示す説明図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本実施の形態の台車入替装置を発進立坑および発進口とともに示す平面図、図２は図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

本実施の形態における台車入替装置Ｍは、シールド工法で構築される発進立坑Ｓに設けられる。発進立坑Ｓでは、発進架台に設置されたシールド掘進機（図示せず）が坑口コンクリートＣで囲まれた発進口Ｅから進入して地山を掘進しならがトンネルＴＮを築造する。その際、シールド掘進機内でセグメントＳＧを組み立ててリング状のセグメント組立体にし、シールド掘進機の後端から掘削坑に存置していく。そこで、シールド工法では、築造されたトンネルＴＮ内に台車Ｄの走行する搬送用レール（搬送用軌条）ＴＲを逐次敷設していき、発進立坑ＳからセグメントＳＧなどの資材を当該台車Ｄに搭載して搬送している。

なお、台車Ｄには様々な資材を搭載することができるが、ここでは、資材の一例としてセグメントＳＧを搭載する場合について説明する。

図示する台車入替装置Ｍは、このように搬送用レールＴＲを往復走行する台車Ｄを発進立坑Ｓで入れ替える（セグメントＳＧを搭載して出発する台車Ｄと、セグメントＳＧを搬送して帰還した台車Ｄとを入れ替える）ためのものである。

さて、図１および図２において、発進立坑ＳにはターンテーブルＴＴが設置されている。また、ターンテーブルＴＴの中心を通って相互に直交するようにして、２組の入替用レール（入替用軌条）ＳＲが直線状に設けられている。これらの入替用レールＳＲはターンテーブルＴＴの円周上に両端が位置しており、ターンテーブルＴＴの回転により搬送用レールＴＲと選択的に連続する。

なお、ターンテーブルＴＴは、時計回りあるいは反時計回りの何れかの方向のみに回転するようになっていても、双方向に回転するようになっていてもよい。

また、本実施の形態において、入替用レールＳＲは２組以上であればよく（つまり、複数組設けられていればよく）、１組の入替用レールＳＲに載せられる台車Ｄの台数は１台でも、３台以上であってもよい。

さらに、複数組の入替用レールＳＲは、直線状で、ターンテーブルＴＴの中心を通って両端がターンテーブルＴＴの円周上に位置し、相互に交差していれば足り、均等な回転角でターンテーブルＴＴ上に設けられている必要はない。したがって、本実施の形態のように２組の入替用レールＳＲを設けた場合、これらは相互に交差していればよく、直交していなくてもよい。

ターンテーブルＴＴの中心を挟んで入替用レールＳＲと搬送用レールＴＲとの連続位置と反対側には、搬送用レールＴＲと連続している入替用レールＳＲと連続する待機用レール（待機用軌条）ＷＲが設けられている。この待機用レールＷＲは、台車Ｄを走行駆動するためのバッテリ機関車（台車駆動体）ＬＭが待機するためのもので、バッテリ機関車ＬＭが入替用レールＳＲから完全に抜け出て待機用レールＷＲ上で待機可能な長さになっている。

これらの図面に示すように、セグメントＳＧを搬送する台車Ｄは、それぞれの入替用レールＳＲについて２台（入替用レールＳＲの両側に１台ずつ）、計４台設置されている。そして、ターンテーブルＴＴの直径は、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄの長さ２台分とセグメントＳＧを搭載していない空の台車Ｄの幅１台分との和よりも大きく設定されている。これは、後述する台車Ｄの入替時において、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄが空の台車Ｄの間を通過でき、空の台車ＤがセグメントＳＧを搭載した台車Ｄの間を通過できるスペースを確保するためである。

なお、台車Ｄおよびバッテリ機関車ＬＭの前後には、台車Ｄと台車Ｄあるいは台車Ｄとバッテリ機関車ＬＭを連結するための連結器Ｊが取り付けられている。本実施の形態の連結器Ｊは、一方の連結器Ｊの連結孔を閉塞するとともに連結ピンの落下を阻止しているクランク棒を他方の連結器Ｊの連結板が押し退けて当該連結板に形成された連結孔が一方の連結器Ｊの連結孔と重なり合ったときに連結ピンがこれらの連結孔内に落下する構造の、ピン式自動連結器となっている。

図２に示すように、ターンテーブルＴＴには、台車Ｄの停止位置に逸走防止装置１１が設けられており、台車Ｄの逸走防止装置と上下方向に重ねて図示しないロックピン（係止手段）で台車Ｄを係止することで、ターンテーブルＴＴの回転やセグメントＳＧを搭載するときの振動などによって台車Ｄが逸走しないようになっている。

また、図２に示すように、ターンテーブルＴＴは、入替用レールＳＲが表面に設置されたテーブル本体部１２と、このテーブル本体部１２を支持する支持台１３とを備えている。

テーブル本体部１２の裏面には、当該テーブル本体部１２の外周と同心円になった環状のレール１４が設けられている。

支持台１３には、テーブル本体部１２の中央部を裏面側から回転可能に支持する旋回ベアリングからなる支持部材１５が備えられている。この支持部材１５は、テーブル本体部１２にセグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載ったときに、当該台車Ｄの荷重でテーブル本体部１２が下降（テーブル本体部１２の全体が下降、またはテーブル本体部１２の台車Ｄが載った部分が下降）できるように支持している。また、支持台１３には、テーブル本体部１２の裏面に設けられたレール１４に嵌まり込んでテーブル本体部１２を回転させる駆動ローラ１６、および前述のように台車Ｄの荷重でテーブル本体部１２が下降したときにレール１４に嵌まり込んでテーブル本体部１２の回転で回転する従動ローラ１７が備えられている。本実施の形態において、駆動ローラ１６は４台、従動ローラ１７も４台設けられており、これらのローラ１６，１７はレール１４の周方向に一定の間隔で配置されている。

したがって、テーブル本体部１２にセグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載っていないときには、支持部材１５と駆動ローラ１６のみでテーブル本体部１２を支持しており、従動ローラ１７はセグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載ってテーブル本体部１２が下降したときにこれを支持する。これは、従動ローラ１７が、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載ったときのテーブル本体部１２の傾きなどを防止する機能を有する部材だからであり、常に（つまり、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載っていないときにも）テーブル本体部１２に接して支持していると、駆動ローラ１６が空転してしまうおそれがあるからである。

支持台１３には、入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続する位置になったときにテーブル本体部１２を固定する固定手段（図示せず）が備えられている。この固定手段は、例えば、テーブル本体部１２に形成された固定穴に嵌まり込む出没式のシリンダロッドである。そして、台車Ｄを受け入れる際に固定手段を作動させてテーブル本体部１２を固定することにより、当該テーブル本体部１２の振動やずれが防止される。

さて、本実施の形態では、現場設備等のレイアウトに伴う制約により、図１において太線で囲まれた領域が、発進立坑Ｓにおける資材の投入開口部Ｓａになっている。また、図示するように、ターンテーブルＴＴ上にある４台の台車Ｄ（これらの台車Ｄは、前述したロックピンによってターンテーブルＴＴに係止されて逸走が防止されている）のうちの１台の台車Ｄは、この資材の投入開口部Ｓａの範囲内に位置している。

ここで、セグメントＳＧは、吊り込み用の治具（バケット）によって把持された状態で天井クレーンによって吊り下げられ、発進立坑Ｓの上部に設けられたストックヤードから資材の投入開口部Ｓａ内に下降投入される。このとき、台車Ｄが投入開口部Ｓａの範囲内に位置しているので、当該台車Ｄ上にバケットを下降させ、そのままの状態でバケットの把持機構を開放することで、セグメントＳＧを搬送可能な状態で台車Ｄに搭載することができる。

なお、セグメントＳＧの吊り込みは、バケットではなく、セグメントＳＧを玉掛けして天井クレーンで直接吊ってもよい。

ここで、図１に示すように、天井クレーンによってセグメントＳＧが搭載される台車Ｄが投入開口部Ｓａの範囲内に位置しているとき、入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続した状態となっている。これは、入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続していると、ターンテーブルＴＴの支持台１３が前述した固定手段で固定されて振動やずれが防止されるので、セグメントＳＧの搭載作業をスムーズに行うことができるからである。但し、台車Ｄが投入開口部Ｓａの範囲内に位置しているときに入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続した状態となっていなくてもよい。

天井クレーンでセグメントＳＧを台車Ｄに搭載する位置は、空の状態で発進立坑Ｓに戻ってターンテーブルＴＴに台車Ｄを引き込んだ後、ターンテーブルＴＴを回転させた位置（本実施の形態では９０度）とすることが望ましい。

後述するように、帰還した空の台車Ｄを搬送用レールＴＲと連続している入替用レールＳＲに導入してからターンテーブルＴＴを回転させると、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄが載ったもう一方の入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続する。よって、ターンテーブルＴＴが回転した位置がセグメントＳＧの搭載位置になれば、空の台車Ｄの位置を変えることなくそのままセグメントＳＧを搭載できるので効率的だからである。

なお、本実施の形態では、資材の投入開口部Ｓａの範囲内に位置している台車Ｄは１台であったが、２台以上の台車Ｄあるいは全ての台車Ｄが当該範囲内に位置するようになっていてもよい。そして、このような場合には、セグメントＳＧを台車Ｄに搭載するためのターンテーブルＴＴの回転回数が少なくなるか、回転そのものが不要になる。

次に、このような構成を有する台車入替装置Ｍを用いてセグメントＳＧを搬送する方法について、図３～図８を用いて説明する。

本実施の形態において、搬入時にはセグメントＳＧを搭載した台車Ｄが発進口Ｅ側に、バッテリ機関車ＬＭはこれらの台車Ｄの後方に配置されており、バッテリ機関車ＬＭで台車Ｄを後方から推進するようになっている。これは、シールド掘進機内で台車ＤからセグメントＳＧを受け取りやすいようにするためである。

さて、第１の工程では、図３に示すように、バッテリ機関車ＬＭを待機用レールＷＲに待機させておき、搬送用レールＴＲと連続した入替用レールＳＲの両側にセグメントＳＧを搭載した台車Ｄを配置し、搬送用レールＴＲと連続していない入替用レールＳＲの両側にセグメントＳＧを搭載していない台車Ｄを配置する。なお、台車Ｄにはロックピンで逸走防止措置を行っておく。

ここで、入替用レールＳＲの両側に載った空の台車ＤにセグメントＳＧを搭載する場合には、一方の台車ＤをセグメントＳＧの吊り込み位置である資材の投入開口部Ｓａの範囲内にする。このとき、必要に応じてターンテーブルＴＴを時計回りあるいは反時計回りに９０度回転させて台車Ｄを当該位置にする。そして、前述した要領で、天井クレーンを使用してセグメントＳＧを空の台車Ｄに搭載する。その後、ターンテーブルＴＴを１８０度回転させ、同様にして、もう一方の台車ＤにもセグメントＳＧを搭載する。

また、台車ＤにセグメントＳＧを搭載しているとき、もう一方の入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続するので、搬送用レールＴＲにある他の台車Ｄをバッテリ機関車ＬＭで入替用レールＳＲに引き込んでおく。

そして、ターンテーブルＴＴを回転させ、セグメントＳＧの搭載された台車Ｄが載っている入替用レールＳＲを搬送用レールＴＲと連続させると、図３に示す状態になる。

第２の工程では、図４に示すように、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄをバッテリ機関車ＬＭで推進して台車Ｄを搬送用レールＴＲに導入し、シールド掘進機にセグメントＳＧを搬送する。

本実施の形態では、図３に示すように、セグメントＳＧの搭載された２台の台車Ｄの載った入替用レールＳＲとバッテリ機関車ＬＭの載った待機用レールＷＲとシールド掘進機へと延びるトンネルＴＮ内の搬送用レールＴＲとが連続しているので、バッテリ機関車ＬＭを前進させてこれらの連続したレール上の台車Ｄの逸走防止装置を解除しながら連結していき、そのままトンネルＴＮ内に進入することができる。

また、台車Ｄが搬送用レールＴＲを走行してシールド掘進機にセグメントＳＧを搬送し、戻って来るまでの間に、図５に示すように、搬送用レールＴＲと連続していない入替用レールＳＲの両側に配置されている台車ＤにセグメントＳＧを搭載する。図示するように、入替用レールＳＲが搬送用レールＴＲと連続した状態のとき、搬送用レールＴＲと連続していない方の入替用レールＳＲ上にある一方の台車Ｄは資材の投入開口部Ｓａの範囲内に位置しているので、天井クレーンでセグメントＳＧを台車Ｄに搭載する。また、ターンテーブルＴＴを１８０度回転させ、同様にして、もう一方の台車ＤにもセグメントＳＧを搭載し、待機する。

したがって、図５に示す状態では、セグメントＳＧの搭載された台車Ｄの載った入替用レールＳＲは搬送用レールＴＲとは連続しておらず、セグメントＳＧをシールド掘進機に搬送するためにトンネルＴＮ内に進入していった台車Ｄが載っていた入替用レールＳＲ（すなわち、この時点で台車Ｄが載っていない入替用レールＳＲ）が搬送用レールＴＲと連続している。

なお、本実施の形態では、第２の工程では、ターンテーブルＴＴを回転させて台車ＤにセグメントＳＧを搭載している。しかしながら、前述のように、資材の投入開口部Ｓａは、ターンテーブルＴＴを回転させなくてもセグメントＳＧを台車Ｄに搭載できるほどに広くなっている場合がある。よって、このような場合には、ターンテーブルＴＴを回転させずにセグメントＳＧを搭載することはもちろんである。

さて、図６に示すように、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄが当該セグメントＳＧをシールド掘進機に搬送し、バッテリ機関車ＬＭで牽引されて空の台車Ｄとなって戻って来たならば、第３の工程では、図７に示すように、搬送用レールＴＲと連続した空いている（台車Ｄの載っていない）入替用レールＳＲへと進入させ、これらの台車Ｄを入替用レールＳＲの両側に配置した後に、バッテリ機関車ＬＭを待機用レールＷＲに移動させる。

すなわち、進行方向後方側の空の台車Ｄが入替用レールＳＲの所定位置に到達した時点でバッテリ機関車ＬＭを停止させ、当該台車ＤをロックピンでターンテーブルＴＴと係止して逸走防止措置を行い、連結を外して当該台車Ｄを切り離す。続いて、バッテリ機関車ＬＭと進行方向前方側の空の台車Ｄとをさらに前進させ、台車Ｄが入替用レールＳＲの所定位置（既に切り離された台車Ｄと反対側の位置）に到達した時点でバッテリ機関車ＬＭを停止させ、同様にロックピンで逸走防止措置を行い、当該台車Ｄを切り離す。そして、バッテリ機関車ＬＭをさらに前進させ、入替用レールＳＲと連続した待機用レールＷＲで停止させる。

このように空の台車Ｄを入替用レールＳＲの両側に配置し、バッテリ機関車ＬＭを待機用レールＷＲに移動させたならば、第４の工程では、図８に示すように、ターンテーブルＴＴを回転させ、前述した第２の工程でセグメントＳＧを搭載した台車Ｄが配置された入替用レールＳＲを搬送用レールＴＲと連続させて、図３に示す第１の工程に移行する。これにより、図３に示すように、セグメントＳＧの搭載された２台の台車Ｄの載った入替用レールＳＲとバッテリ機関車ＬＭの載った待機用レールＷＲとトンネルＴＮ内の搬送用レールＴＲとが連続することになるので、バッテリ機関車ＬＭを前進させて２台の台車Ｄを連結していき、トンネルＴＮ内に進入する。

以下、第１の工程、第２の工程、第３の工程および第４の工程を順次繰り返し実行しながら、台車ＤにセグメントＳＧを搭載してシールド掘進機へ搬送する。

なお、トンネルＴＮの掘削が進行するにつれて、発進立坑Ｓとシールド掘進機の距離が長くなり、セグメントＳＧの搬送に時間がかかることになる。このため、トンネルＴＮの途中で搬送用レールＴＲを分岐させてセグメントＳＧを搭載した台車をストックさせてもよく、シールド掘進機付近の搬送用レールＴＲの下側にセグメントＳＧをストックするスペースを設けてもよい。したがって、セグメントＳＧの搬送先は必ずしもシールド掘進機とはならない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発進立坑Ｓに設置されたターンテーブルＴＴに複数組（本実施の形態では２組）の入替用レールＳＲが設けられ、当該入替用レールＳＲと搬送用レールＴＲとの連続した位置と反対側にバッテリ機関車ＬＭが待機可能な待機用レールＷＲが設けられている。これにより、搬送用レールＴＲと連続した入替用レールＳＲの台車ＤにセグメントＳＧを搭載してバッテリ機関車ＬＭで推進して搬送用レールＴＲを走行してセグメントＳＧを搬送している間に、ターンテーブルＴＴの他の入替用レールＳＲに載った台車ＤにセグメントＳＧを搭載して待機しておき、帰還した台車Ｄを搬送用レールＴＲと連続した空いている入替用レールＳＲへと進入させてターンテーブルＴＴを回転させて、待機していた台車Ｄを搬送用レールＴＲへ進み入れることができる。

したがって、シールド工法におけるトンネル掘削において、セグメントＳＧを搬送する台車Ｄの入れ替えを短時間で行うことが可能になる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、本実施の形態では、台車Ｄで搬送する資材の代表的な一例としてセグメントＳＧが取り上げられているが、資材としてはセグメントＳＧに限定されるものではない。一例を挙げると、シールド掘進機の電源ケーブルやシールド掘進機の交換用部品（カッタ盤の掘削用ビットなど）、裏込め注入剤の混練・圧入装置、作業員のための休憩設備などがある。また、泥土圧式のシールド工法の場合には、掘削した土砂を流体搬送するため土砂搬送用の台車が用いられる。

そして、セグメントＳＧ以外を搭載した台車Ｄは、一般的には、バッテリ機関車ＬＭに牽引される台車Ｄ（後続台車）となってバッテリ機関車ＬＭの発進立坑Ｓ側に位置することになる。したがって、搬入時には、進行方向に沿って、セグメントＳＧを搭載した台車Ｄ、バッテリ機関車ＬＭ、後続台車の順に接続される。但し、セグメントＳＧ以外を搭載した台車Ｄをバッテリ機関車ＬＭよりも進行方向前方に接続してもよい。

なお、土砂搬送用の台車Ｄ以外の台車Ｄは、搬送用レールＴＲから分岐したトンネルＴＮ内のレールに移送されて坑内に留まることになる。また、土砂搬送用の台車Ｄで坑内から搬送された土砂の搬出は、当該台車ＤがターンテーブルＴＴ上に設置された後、土砂の入ったバケットが台車Ｄから取り外されてクレーンで発進立坑Ｓの外へ搬送されることが望ましく、その際にセグメントＳＧを搬入するためのガイドレールを利用してもよい。

本発明は、泥水圧式のシールド掘進機や泥土圧式のシールド掘進機等、様々なシールド掘進機におけるセグメントなどの資材の搬送に適用することができる。

１１ 逸走防止装置
１２ テーブル本体部
１３ 支持台
１４ レール
１５ 支持部材
１６ 駆動ローラ
１７ 従動ローラ
Ｄ 台車
Ｅ 発進口
Ｊ 連結器
ＬＭ バッテリ機関車（台車駆動体）
Ｍ 台車入替装置
Ｓ 発進立坑
ＳＧ セグメント（資材）
ＳＲ 入替用レール（入替用軌条）
Ｓａ 投入開口部
ＴＮ トンネル
ＴＲ 搬送用レール（搬送用軌条）
ＴＴ ターンテーブル
ＷＲ 待機用レール（待機用軌条）

Claims (9)

1. シールド工法で構築される発進立坑に設けられ、トンネル内に敷設された搬送用軌条を往復走行して資材を搬送する台車の入替装置であって、
   前記発進立坑に設置されたターンテーブルと、
   前記ターンテーブルの中心を通って相互に交差するとともに前記ターンテーブルの円周上に両端が位置するようにして前記ターンテーブルに直線状に設けられ、当該ターンテーブルの回転により前記搬送用軌条と選択的に連続する少なくとも２組の入替用軌条と、
   前記ターンテーブルの中心を挟んで前記入替用軌条と前記搬送用軌条との連続位置と反対側に設けられて前記搬送用軌条と連続している前記入替用軌条と連続し、台車を走行駆動する台車駆動体が待機可能な待機用軌条と、
   を有することを特徴とする台車入替装置。
2. 前記入替用軌条には、所定位置に配置された台車を係止する係止手段が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の台車入替装置。
3. 前記ターンテーブルは、
   前記入替用軌条が表面に設置され、外周と同心円になった環状のレールが裏面に設けられたテーブル本体部と、
   前記テーブル本体部の中央部を裏面側から回転可能且つ資材を搭載した台車の荷重で当該テーブル本体部を下降可能に支持する支持部材、前記レールに嵌まり込んで前記テーブル本体部を回転させる駆動ローラ、および前記テーブル本体部が下降したときに前記レールに嵌まり込んで前記テーブル本体部の回転で回転する従動ローラを備えた支持台と、
   を有することを特徴とする請求項１または２記載の台車入替装置。
4. 前記支持台は、
   前記入替用軌条が前記搬送用軌条と連続する位置になったときに前記テーブル本体部を固定する固定手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項３記載の台車入替装置。
5. 前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条上にある台車の少なくとも１台は、他の前記入替用軌条が前記搬送用軌条と連続した状態で、前記発進立坑における資材の投入開口部の範囲内に位置する、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の台車入替装置。
6. 前記資材は、シールド掘進機の後端から掘削坑に存置していくセグメント組立体を構成するセグメントである、
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の台車入替装置。
7. 前記ターンテーブルの直径は、セグメントを搭載した台車の長さ２台分とセグメントを搭載していない台車の幅１台分との和よりも大きく設定されている、
   ことを特徴とする請求項６記載の台車入替装置。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載の台車入替装置を用いて以下の工程を順次実行することを特徴とする資材搬送方法。
   前記台車駆動体を前記待機用軌条に待機させておき、前記搬送用軌条と連続した前記入替用軌条の両側に資材を搭載した台車を配置し、前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条の両側に資材を搭載していない台車を配置する第１の工程、
   資材を搭載した台車を前記台車駆動体で推進して当該台車を前記搬送用軌条に導入してシールド掘進機に資材を搬送するとともに、前記搬送用軌条と連続していない前記入替用軌条の両側に配置されている台車に資材を搭載する第２の工程、
   シールド掘進機に資材を搬送した空の台車を前記台車駆動体で牽引して前記搬送用軌条から前記入替用軌条に導入して当該入替用軌条の両側に配置した後に、前記台車駆動体を前記待機用軌条に移動させる第３の工程、
   前記ターンテーブルを回転させ、前記第２の工程で資材を搭載した台車が配置された前記入替用軌条を前記搬送用軌条と連続させて前記第１の工程に移行する第４の工程。
9. 前記第２の工程では、前記ターンテーブルを回転させて台車に資材を搭載する、
   ことを特徴とする請求項８記載の資材搬送方法。

Images