JPH04108999A - トンネル修復用切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トンネルの覆工コンクリートを切削して修復
するためのトンネル（ｌｌｉａ用切削製切削装置 一 する。

［従来の技術］ 一般に、トンネル修復に用いられる方法としては、吹き
付はコンクリートあるいはモルタルを旧覆エコンクリー
トの内面から施工することが行なわれている。

しかしながら、この方法では、無筋の場合には引張り強
度が低く、曲げ破壊を防ぐことには限界があり、また、
地震時の影響を考えても覆工厚を増すことは得策ではな
く、さらに、内空を確保するためにも、裏込め注入を行
って受動土庄を増して曲げモーメントを滅じたり覆工材
料の曲げ強さを増す必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者等は、上記要請に応えるために、修復すべきト
ンネルの旧覆エコンクリート内面部に防護仮設構造体を
設置し、該防護仮設構造体を撤去しながら、小区画の旧
覆エコンクリート部分を切削すると共に吹き付はモルタ
ルを施工して修復することのできる工法を開発すると共
に、この工法の中心的作業装置として、トンネルの旧覆
エコンクリートを切削するトンネル修復用切削装置を開
発した。

本発明の目的は、各種の損断面形状を有するトンネルの
覆工コンクリートを確実かつ迅速に切削することのでき
る装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明のトンネル修復用切削装置は、トンネル内を移動
する架台フレームと、該架台フレーム上にトンネル方向
に敷設されたスライドレールと、該スライドレール上を
移動する移動架台と、該移動架台上で旋回するカッター
フレーム本体と、該カッターフレームに対して上下動可
能に枢着された俯仰フレームと、該俯仰フレームに傾動
自在に枢着された傾動フレームと、該傾動フレームの長
手方向に進出後退自在に設けられた伸縮ブームと、該伸
縮ブームの先端部に設けられたカッターヘッドと、から
構成されていることを特徴とする。

また、上記架台フレームの前後を走行台車に搭載せしめ
てトンネル内を移動せしめるようにしたことも特徴とす
る。

さらに、上記走行台車と上記架台フレームの前部あるい
は後部とを垂直に配向されたピンを介して回動および抜
差し自在に連結したことも特徴とする。

上記架台フレームの前後にアラトリが−を設けて本発明
装置を安定してセットする。

上記カッターヘッドの回転軸は、伸縮ブームの移動方向
に対して下方に直交せしめる。

上記架台フレームに切削片を受ける受台を側方に引き出
し自在に設けるとよい。

また、上記走行台車上に可動デツキを設けて、上記切削
部分を直ちにモルタル吹ぎ付けしたり、各種の作業台に
利用する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図および第２図は本発明のトンネル切削装置の一実
施例を示す平面図および側面図であって、図中１は架台
フレームであり、その前後を走行台車２，３により支持
されている。該架台フレーム１と各走行台車２，３とは
、ビン２　ａ、　３　ａにより連結されていて、架台フ
レーム１を走行台＊　２　、３から持ち上げて分離可能
とすると共に、走行台車２．３が架台フレーム１に対し
て回動し、カーブでも走行可能となっている。これらの
走行台車２゜３に設けられている車輪２　ｂ、　３　ｂ
はレールＲ上を転勤し、本実施例の装置をトンネル内の
所定作業位置まで移動せしめる。

また、上記架台フレーム１にはアラトリが−４゜５が付
設されていて、本実施例の装置がトンネル内の所定作業
位置に到着すると、架台フレーム１を路盤上に定着させ
て、反力をしっかりと受けるようにしている。

上記架台フレーム１の中間部は多少低くなっていて、そ
の上に２条のスライドレール６が技手方向に敷設されて
いる。７は移動架台であって、第３図からも明らかなよ
うに、その下側の左右には走行ローラ７ａが設けられて
おり、上記スライドレール６に沿って移動するようにな
っている。８は上記移動架台７を移動させるための駆動
用の油圧シリング−である。また、移動架台７の下側の
左右には規制ローラ７１）が横向きに付設されていて、
上記スライドレール６の側面に当接しながら転動し、移
動架台７を横方向の移動に対して堅固に保持している。

９は旋回架台であって、上記移動架台７上を旋回駆動モ
ータ１０により回転駆動される。該旋回架台９上にはカ
ッターフレーム本体１１が一体的に取り付けられていて
、旋回架台つと共に旋回するようになっている。

１２は俯仰フレームであって、ビン１３を介して上記カ
ッター本体フレーム１１に枢着されている。該俯仰フレ
ーム１２は、油圧シリング−１４により上記ビン１３を
軸として仮想線状態のように上下に回動するようになっ
ている。

第４図からも明らかなように、上記俯仰フレーム１２は
後側が繋がったコ字状の形をした７レ一ム体であって、
その内側空間部にはビン１５（第３図参照）を介して傾
動フレーム１６が枢着されており、第５図に仮想線で示
すように、油圧シリング−１７によりビン１５を軸とし
て傾動するようになっている。

！＠６図に示すように、上記傾動フレーム１６内には伸
縮ブーム１８が摺動自在に収容されていて、仮想線で示
すように、油圧シリング−１９により軸方向に進出後退
するようになっている。該伸縮ブーム１８の先端部には
カッターヘッド２０が取り付けられている。該カッター
ヘッド２０は、その回転軸２０ａが上記伸縮ブーム１８
のスライド方向に対して下方に直交する方向に配向され
ている。２０ｂはカッター爪、２１はカッター駆動モー
タである。

再び第１図および第２図において、走行台車２上には、
上記各油圧モータ用の油圧ユニット２２が搭載されてお
り、一方、走行台車３上には、本装置の運転室２３が設
けられている。該運転室２３上には、さらに可動デツキ
２４が取り付けられていている。

また、架台フレーム１の下側には、切削片を受けるため
の受台２５が側方に引き出し自在に設けられている。

次に、上記トンネル修復用切削装置を使用したトンネル
の補修工法について説明する。

まず、トンネル内の修復すべき箇所に、第７図に示すよ
うに、レッグドリル２６等を使用して人力によりロック
ボルト２７を打ち込み、セーフ０ツクレジンカプセル２
８等により定着する。

続いて、第８図に示すように、トンネルの横断面に沿っ
て鋼製支保工２９を建て込み、第８Ａ図に示すように、
該鋼製支保工２９の間に横架させたバンド材３０を上記
ロックボルト２７に仮締めする。スプリングラインから
上に矢板を入れて貫材により固定し、アングル３１を取
り付けた後、鋼製支保工２９の足元プレート部とバラス
ト上に並べた枕木との間にジヤツキを入れて、鋼製支保
工２９を上方に締め上げて、上記バンド材３０を本締め
する。

鋼製支保工２９の建込みが完了すると、第９図に示すよ
うに、ボーリングマシン３２をセットして穿孔して、覆
工コンクリ−）Ｃの背面と地山Ｇとの開の空洞Ｖ内に発
泡モルタルＭを注入・充填し、受動土庄を確保する。

次に、第１０図および第１０Ａ図に示すように、ロック
ボルト３３を打ち込み、その頭部に鋼製の大型ベアリン
グプレート３４を締め付は固定して、背面地山の強化と
切削時の振動による覆工コンクリートＣを防護しておく
。尚、トンネルの下方部には大型ベアリングプレート３
４を省略してもよＩｉｌ。

また、覆工コンクリ−）Ｃの背面に空洞や地山の弛みが
ある場合には、薬液注入により覆工背面地山を改良する
。

以上の準備作業が完了したら、第１図および第２図に示
すトンネル切削装置を作業現場まで移動させる。この際
、旋回架台９を第１図の状態から９０゛回転させて、カ
ッターヘッド２０を架台フレーム１の長手方向に向けて
おき、トンネル内を移動し易いようにしておくとよい。

装置が作業現場に到着したら、アラトリ、ｆ−４，５に
より架台フレーム１を所定位置にしっかりと定着せしめ
、カンタ−ヘッド２０を、第１１図に示すように、切削
準備位置にセットする。

このカッタ−ヘッド２００セツト手順としては、まず、
旋回架台９を回転させてカッターへ７ド２０をトンネル
の壁面方向に向ける。次に、第３図に示すように、油圧
シリング−１４によりカッターヘッド２０を切削方向に
向ける。続いて、油圧シリングー１７によりカッターヘ
ッド２０の傾きを調節して、カッターヘッド２０の回転
軸２０ａが切削位置のベアリングプレート３６と平行に
なるようにする。

尚、カッターヘッド２０のセント手順は、必ずしも上記
順序による必要はなく、各駆動手段の順序を変えたり、
または同時に作動させてもよい。

また、必要に応じて、第６図に示すように、カッターヘ
ッド２０を進出後退させて、最適位置にセットしてもよ
い。

カッターヘッド２０のセットが完了すると、第１２図に
示すように、切削位置のベアリングプレート３４をロッ
クボルト３３から取り外してから、カッターヘッド２０
を前進させながら、覆工コンクリートＣを切削する。カ
ンタ−へンド２０のカンタ−爪２０１〕が所定の深さに
達したら、カッターヘッド２０の進出を停止せしめ、次
に、油圧シリング−８を稼動させて移動架台７をスライ
ドレール６に沿って移動せしめながら、力ンターヘンド
２０をトンネルの縦方向（レール方向）に所定距離（例
えば１．５メートル）だけ移動させて、小区画の切削作
業を行う。

続いて、第１３図に示すように、上記取り外したベアリ
ングプレート３４部分の下半部分の切削を同様にして行
う。

ロックボルト３３の太さに相当する帯状の切削不能部分
は、ビックなよる人力はつりとする。

また、切削箇所が鋼製支保工の場合には、これも撤去し
た上で切削を行う。

尚、上記切削により落下した切削片は受台２５上に受け
て、適宜撤去する。

切削が終了したら、第１４図に示すように、上記ロック
ボルト３３の頭部を切断処理してから、直ちに一次（１
層目）のモルタルＭ１の吹き付けを行なう。この−次の
モルタルＭ１の吹き付けは、日覆下健全残部の短期的肌
落ち防止と、場合によっては地山表面の防護を行うと共
に、ロックボルト頭部の軸力を地山へ還元するために最
低必要な厚さとする。

上記１サイクルの族ニブロックの大きさは、覆工コンク
リートや地山の状態により決定するが、例えば１．Ｏｍ
（幅）Ｘｌ、５＋ｎ（１スパン）とする。

上記切削とモルタル吹外付けが完了したら、次のベアリ
ングプレート３４を取り外して同様の作業を繰り返して
行なうが、地山の安定性の確保の観点から、特にトンネ
ルの天端付近の条件が厳しいので、この部分は最低限の
施工性を確保できる範囲内で、出来るだけ小面積の作業
区画に分割するのが好ましい。

また、上記切削および一次モルタルＭ１の吹き付けの施
工順序としては、切削時の振動等が吹き付は直後のモル
タルに与える影響を考慮して、例えば、第１５図に示す
ように、■〜■の順に千鳥状に行うのが好ましい。

さらに、側壁部分は安定性が確保できる範囲内で連続施
工して、作業能率を向」二せしめるようにしてもよい。

上記切削および一次のモルタル吹き付けが、トンネルの
縦方向１スパンの全周に互って終了したら、第１６図に
示すように、二次（２層目）のモルタルＭ２の吹き付け
を一括して行ない、１スパンの施工完了とする。この二
次モルタルＭ２の吹き付けは、曲げ剛性や曲げ強度を持
たせるために、スチールファイバーによる補強を行なう
のが好ましい。

上記施工およびモルタルＭの吹き付けの施工は、施工中
に得られる情報に基づいて、適宜修正しながら安全性を
確保した上で、効率的に行う。

上記−次および二次の吹き付は材料は、早期の強度発現
に注目して、ジェットセメントを使用する。吹き付は直
後の凝結促進は、通常の普通セメントと急結剤の組み合
わせでも可能であるが、施正接１時間後など、ごく早期
に応力伝達が可能となるための強度発現を可能とするた
めには、ノエットセメントでなくてはならない。

以上の切削およびモルタル吹き付けが終了したら、装置
を現場から搬出すると共に、鋼製支保工２９を撤去する
。

尚、切削深さが大きい場合には、第１３図に示す切削作
業後、第１７図ないし第２１図に順次示すように、切削
してからモルタル吹き付けを行う。

ただし、この場合は、第２１図のＡ部分は傷口として残
る。

尚、第２図に示す可動デツキ２４は、この上で上記モル
タル吹き伺は作業を行ったり、切削作業の監視や人力に
よる各種の作業用に利用する。

上記実施例は、鉄道トンネルについて説明したが、本発
明工法はこれに限定するものではなく、道路トンネル、
上下水道トンネル等、各種の大口径および小口径のトン
ネルについて行うことができる。

上記実施例のカンタ−へラドは伸縮ブーム１８向されて
いるが、伸縮ブーム１８のスライド方向の軸線に対して
回転可能に構成して、」二方に直交する方向に向けても
よい。

また、切削片をカッターヘッドの下側に張ったシートや
ロート収受は等により受けたり、カッターヘッド付近に
散水手段を設けて粉塵を洗い流したり、適宜吸引手段を
設けて吸い込み、トンネルの外に排出するとよい。この
場合、水と混ぜて吸い込んでもよい。

さらに、本発明装置のカンタ−へラド等をテレビカメラ
によりモニターテレビに映し出して、リモートコントロ
ールにより遠隔操作するようにしてもよい。トンネル内
の作業のため、ライトによる照明は非常に重要であり、
照明方向等を上記遠隔操作するようにしてもよい。

［発明の効果］ （１）トンネル内を移動する架台フレームと、該架台フ
レーム上にトンネル方向に敷設されたスライドレールと
、該スライドレール上を移動する移動架台と、該移動架
台上で旋回するカッターフレーム本体と、該カッターフ
レームに対して上下動可能に枢着された俯仰フレームと
、該俯仰フレームに傾動自在に枢着された傾動フレーム
と、該傾動フレームの長手方向に進出後退自在に設けら
れた伸縮ブームと、該伸縮ブームの先端部に設けられた
カッターヘッドと、から構成したので、カッターヘッド
を切削すべきトンネルの任意の壁面に正確かつ迅速にセ
ットすることができ、高精度の切削作業を能率良く行う
ことができる。

（２）架台フレームの前後を走行台車に搭載せしめてト
ンネル内を移動せしめるようにしたので、迅速に現場ま
で移動することができ、鉄道活線のような限られた時間
内で作業に威力を発揮することができ。

（３）走行台車と架台フレームの前部あるいは後部とを
垂直に配向されたビンを介して回動および抜差し自在に
連結し、また架台フレームの前後にアラトリが−を設け
たので、架台フレームを走行台車から迅速に切り放して
線路上に安定してセットすることができる。

（４）カッターヘッドの回転軸を伸縮ブームの移動方向
に対して下方に直交せしめたので、カッターヘッドの周
囲に形成したカッター爪をトンネル壁面に押し当てなが
らトンネル方向に移動させて所定区画を確実かつ能率良
く切削することができる。

（５）架台フレームに受台を側方に引き出し自在に設け
たので、切削片を効果的に受けて能率良（搬出すること
ができる。

（６）走行台車上に可動デツキを設けたので、モルタル
吹き付は作業等がし易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトンネル覆工用切削装置の一実施例を
示す平面図、第２図はその側面図、第３図はカッターヘ
ッドの上下動の説明図、第４図は切削装置本体の平面図
、第５図はカンタ−ヘッドの傾斜動の説明図、第６図は
カンタ−へ・／ドの前後動の説明図、第７図は支保工根
固めロンクボルトの打設作業図、第８図は支保工組み立
て作業図、第８Ａ図は支保工組み立て側面図、第９図は
覆エフ コンクリート背面への発泡コンクリートの充填作業図、
第１０図はロックボルトの打設作業図、第１０Ａ図は大
型ベアリングプレートの取付状態図、第１１図ないし第
１４図は切削および一次モルタル吹き付は作業を順次示
す説明図、第１５図は切削および一次モルタル吹き付は
作業の順序の説明図、第１６図は二次モルタル吹き付は
状態の説明図、第１７図ないし第２１図は切削深さが大
きい場合の切削および一次モルタル吹き付は作業を順次
示す説明図である。 １９ａ、１９ｂ・・・ビン、２０・・・カッターヘッド
、２０ａ・・・回転軸、２０Ｉ〕・・・カッター爪、２
１・・・カッター駆動モータ、２２・・・油圧ユニット
、２３・・・運転室、２４・・・可動デｙ”ｒ、２５・
・・受台、２６・・・レッグドリル、２７・・・ロック
ボルト、２８・・・セーフロックレジンカプセル、２９
・・・鋼製支保工、３０・・・バンド材、３１・・・ア
ングル、３２・・・ポーリングマシーン、３３・・・ロ
ンクボル）、３４・・・ベアリングプレート、Ａ・・・
部分、Ｃ・・・覆工コンクリート、Ｇ・・・地山、Ｍ・
・・発泡モルタル、Ｍ１９Ｍ２・・・モルタル、Ｒ・・
・レール、■・・・空洞。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トンネル内を移動する架台フレームと、該架台フレ
   ーム上にトンネル方向に敷設されたスライドレールと、
   該スライドレール上を移動する移動架台と、該移動架台
   上で旋回するカッターフレーム本体と、該カッターフレ
   ームに対して上下動可能に枢着された俯仰フレームと、
   該俯仰フレームに傾動自在に枢着された傾動フレームと
   、該傾動フレームの長手方向に進出後退自在に設けられ
   た伸縮ブームと、該伸縮ブームの先端部に設けられたカ
   ッターヘッドと、から構成されていることを特徴とする
   トンネル修復用切削装置。 ２、上記架台フレームの前後を走行台車に搭載せしめて
   トンネル内を移動せしめるようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載のトンネル修復用切削装置。 ３、上記走行台車と上記架台フレームの前部あるいは後
   部とを垂直に配向されたピンを介して回動および抜差し
   自在に連結したことを特徴とする請求項２に記載のトン
   ネル修復用切削装置。 ４、上記架台フレームの前後にアウトリガーを設けたこ
   とを特徴とする請求項１ないし３に記載のトンネル修復
   用切削装置。 ５、上記カッターヘッドの回転軸を伸縮ブームの移動方
   向に対して下方に直交せしめたことを特徴とする請求項
   １ないし４に記載のトンネル修復用切削装置。 ６、上記架台フレームに切削片を受ける受台を側方に引
   き出し自在に設けたことを特徴とする請求項１ないし５
   に記載のトンネル修復用切削装置。 ７、上記走行台車上に可動デッキを設けたことを特徴と
   する請求項１ないし６に記載のトンネル修復用切削装置
   。