JP7328659B2 - 支保工建込装置およびこれを用いた支保工の建て込み方法 - Google Patents
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Description
これに対し、トンネル施工における支保工の建て込み作業に用いられる技術として、例えば特許文献1記載の技術が提案され実施されている。同文献には、トータルステーションを用いて、左右一対の支保工に取り付けた3つのターゲットを測量しつつ、支保工を建て込む技術が開示されている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
図1に示すように、本実施形態の支保工建込装置100は、左右一対の支保工エレクタ10L、10Rを備える作業車両1に装備されたものである。作業車両1は、台車2の前後に車輪3、4を有し、車輪3、4の前後にはアウトリガ9がそれぞれ配備されている。
また、操作テーブル63上には、支保工建込み作業に必要な操作を行うための傾倒動作がなされる複数の操作レバー64が配置されている。操作パネル61の筐体内には、支保工の建て込みに必要な処理を実行するコントローラ(コンピュータ)65が配置されている。
各支保工エレクタ10は、図3に示すように、エレクタブーム13と、エレクタブーム13の先端に装備されたエレクタ本体28と、を備える。エレクタブーム13は、基端部11aが、エレクタベース82に支持されたアウターブーム11と、アウターブーム11に対して伸縮可能な入れ子状のインナーブーム12と、を有する。
また、アウターブーム11の旋回動作は、各アウターブーム11の基端部左右に設けられた一対のブーム旋回シリンダ15の伸縮によって行われる。インナーブーム12は、アウターブーム11の先端開口からアウターブーム11内に挿入され、ブーム伸縮シリンダ17の伸縮によって軸方向に伸縮可能になっている。
本実施形態では、姿勢調整機構50とクランプ機構30との間に装備され、不図示のスライドシリンダの伸縮により、軸方向に沿ってスライダ26がスライド移動可能に構成されている。
本実施形態の支保工建込装置100では、3種の座標系として、図6(a)に示すように、エレクタ座標系ΣJ、絶対座標系Σ、および、トンネル座標系ΣTを定義している。
絶対座標系Σは、原点Oを各公共基準点に置き、南北をX軸、東西をY軸、鉛直方向をZ軸として設定する。絶対座標系Σ内では、各支保工SL,SRのターゲットMu、Msの測量が行われる(図6(b)のS6)。エレクタ10を切羽Kにセットしたのち、各プリズムターゲットMu、Msの絶対座標系Σ内での座標値を後方の自動追尾式測量機90から測量する。エレクタ座標系ΣJを絶対座標系Σに移す変換行列を介することにより、エレクタ座標系ΣJから絶対座標系Σへの変換を一義的に定めることができる。
支保工建込み作業を行うにあたっては、まず、台車2を走行させて、図4に示すように、作業車両1を切羽近傍の所期位置に配置する。次いで、台車2前後のアウトリガ9を伸張して作業車両1の姿勢を安定させる。次いで、吹付け機構8により、コンクリート等の一次吹付けを行う。
このようにして、支保工Sの建込み作業が終了したら、必要により支保工エレクタ10及びバケット機構を後方へ移動後に、吹付け機構を使用してコンクリート等の二次吹付けを行う。
なお、上記の例では、バケット機構を前方に展開してそのリフトデッキ上にて作業員が一対の支保工SL,SR相互を連結する天端ボルト合わせ作業や、切羽Kに対する根足位置合わせを行う仮固定等の建込み作業を行う例を示したが、ここでの具体例は、一対の支保工SL,SR相互の天端連結部に、ワンタッチ接手を採用することによって、作業員によるリフト作業を不要とした例について説明する。
図7は、作業車両1の支保工エレクタ10を配置する工程が完了した直後におけるトンネルTの新設区間において、トンネル軸方向から切羽Kを眺めた状態を示している。同図中の符号WRは、トンネルTの上半部における地山Bの右側半分(右上半部)のトンネル坑壁面(以下、「右壁面」という)である。また、符号WLは、トンネル上半部における左側半分(左上半部)のトンネル坑壁面(以下、「左壁面」という)である。
先行建込工程では、一次吹付けコンクリートを吹付けた右壁面WRに沿って、第一上半鋼製支保工としての支保工右SRを、第一ハンドとしての右側のクランプ機構30Rに把持した状態で所定の第一建て込み位置に位置合わせすると共に、支保工右SRを第一建て込み位置に位置決め保持する先行支保工建込作業を行う。
同図に示す状態において、左壁面WLにも一次吹付けコンクリート層C1が形成され、且つ、支保工右SRは、右側のクランプ機構30Rに保持されることで、第一建て込み位置に位置決めされている。
従って、右側のクランプ機構30Rの駆動によって支保工右SRを第一建て込み位置に位置合わせするために必要な右側のクランプ機構30Rの移動量は、モニタ62にリアルタイムで表示できる。これにより、オペレータPは、モニタ62を見ながら操作テーブル63の機器を順次に操作することで、支保工右SRの根足位置合わせを含む第一建て込み位置に、支保工右SRを簡単に誘導できる。
天端連結作業工程及び吹付け併行作業工程の支保工連結作業においては、第二上半鋼製支保工としての支保工左SLを、第二ハンドとしての左側のクランプ機構30Lによって把持した状態で左側のクランプ機構30Lを駆動させ、これにより、支保工左SLの第一天端継手板Suを、第一建て込み位置に保持されている支保工右SRの第二天端継手板Suに突き合わせ、一対の天端板Su、Suを相互に連結する。
また、本実施形態の天端連結作業工程及び吹付け併行作業工程においては、第一建て込み位置に保持されている支保工右SR、及び、右壁面WRに対する二次吹付けコンクリートの吹付け作業と、支保工左SLにおける第一天端継手板Su、及び、支保工右SRにおける第二天端継手板Suの連結作業(支保工連結作業)と、を同時併行して行う。
これによれば、従来のように、切羽近傍に組まれた作業足場や支保工建込装置のマンケージ等に人員を配置してトンネル天端付近まで人員を移動させ、一対の鋼製支保工の天端に位置する継手板同士をボルトとナットによって締結するといった切羽付近での人手作業を行う必要がない。そのため、従来よりも安全性や施工性を向上させることができる。
そのため、支保工左SL及び支保工右SRの連結が完了した時点で、支保工右SR及び右壁面WRに対する二次吹付けコンクリートの吹付け作業の全部、或いは一部を残して完了した状態となっている。
また、支保工左SL及び支保工右SRの連結が完了した時点で、支保工左SLは、既に第二建て込み位置の近傍に位置している。そのため、後行建込工程における支保工左SLの移動量を少なくすることができる。
支保工左SL及び左壁面WLへの二次吹付けコンクリートの吹付けは、吹付け機構8における吹付けノズル8nからコンクリートを吐出させることによって行われ、例えば、支保工左SLの脚部Sdから行い、順次に上方へ向けて二次吹付けコンクリートを吹付けてもよい。
その後は、必要に応じてロックボルトを二次吹付けコンクリート層C2及び一次吹付けコンクリート層C1を貫通させて地山Bに打設することで、トンネルTにおける支保構造の構築の1サイクル分が完了する。
さらに、支保工右SRを第一建て込み位置に位置決め保持する先行支保工建て込み作業と、先行一次吹付け工程において一次吹付けコンクリートを吹付けていない方の左壁面WL(第二トンネル坑壁面)に対して一次吹付けコンクリートを吹付ける後行一次吹付け作業と、を併行して同時に行うようにしたので、施工時間の短縮化を実現できる。
そのため、新設した支保工右SR及び支保工左SLを既設の支保工右SR及び支保工左SLに対してつなぎ材を介して連結する作業を省略できる。これによれば、切羽Kの近傍に組まれた作業足場や支保工建込装置のマンケージ等に人員を配置して、つなぎ材の設置作業を行う必要がない。そのため、従来よりもトンネルを構築する際の安全性や施工性を向上させることができる。
このような場合においても、天端連結作業工程及び吹付け併行作業工程において、第一建て込み位置に保持されている支保工右SR(第一上半鋼製支保工)及び右壁面WR(第一トンネル坑壁面)に対する二次吹付けコンクリートの吹付け作業と、支保工右SR及び支保工左SLを連結する支保工連結作業を併行して行うことで、従来に比べて支保構造を構築するための施工時間の短縮化を実現できる。
2 台車
3、4 車輪
6 操作部
7 駆動部
9 アウトリガ
10L、10R 支保工エレクタ
11 アウターブーム
11a 基端部
12 インナーブーム
12b 先端部
13 エレクタブーム
15 ブーム旋回シリンダ
16 ブーム起伏シリンダ
17 ブーム伸縮シリンダ
19 姿勢上下動シリンダ
20 姿勢水平動シリンダ
21 姿勢傾動シリンダ
22 スライドシリンダ
23 ガイドマウント
25 エレクタブーム
25g スライドガイド部
26 スライダ
26b 支持ブラケット
28 エレクタ本体
30L、30R クランプ機構
31 把持部本体
32 把持シリンダ
40 スライド機構
50 姿勢調整機構
61 操作パネル
62 モニタ
63 操作テーブル
64 操作レバー
65 コントローラ
90 自動追尾式測量機(トータルステーション)
100 支保工建込装置
B 地山
C1 一次吹付けコンクリート層
C2 二次吹付けコンクリート層
T トンネル
K 切羽
S 支保工
Mu、Ms 支保工のターゲット
P1、P2、P3 プリズム
Claims (3)
- トンネル工事における左右一対の支保工を支保工建込用作業車両等の作業機を用いて施工する際に、支保工の建て込み作業に用いられる支保工建込装置であって、
建て込み作業を行うための操作部に設置されたモニタと、該モニタに支保工の建て込み作業に必要な情報を表示させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記作業機に設けられて左右それぞれの支保工を支持するための支保工エレクタにおける各可動部の作動量を検出する複数のセンサから取得された姿勢情報と、前記支保工エレクタに支持されているときの左右それぞれの支保工に付設された二点のターゲット情報とに基づいて、左右それぞれの支保工全体の三次元空間での姿勢情報を生成し、該左右それぞれの支保工全体の姿勢情報を、イメージ図および/または数値として前記モニタに表示させるように構成されていることを特徴とする支保工建込装置。 - 前記支保工エレクタの作動順序、作動時間または制御値などの操作情報を前記コントローラとの間で授受する操作情報記憶部を更に備える請求項1に記載の支保工建込装置。
- 請求項1または2に記載の支保工建込装置を用いて支保工を建て込む方法であって、
オペレータは、前記モニタに表示された前記イメージ図および/または前記数値を確認しつつ、前記支保工の天端ボルト合わせ作業および/または根足位置合わせ作業を行うことを特徴とする支保工の建て込み方法。
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