JPH0637120Y2

JPH0637120Y2 - トンネル掘削施工装置

Info

Publication number: JPH0637120Y2
Application number: JP10941989U
Authority: JP
Inventors: 由幸小原; 正幸大塚; 城安島崎
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2004-09-19
Also published as: JPH0350698U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、特に小断面のNATM工事に用いて好適なトン
ネル掘削施工装置に関する。

「従来の技術」いわゆるNATM工法は、不安定な岩盤におけるトンネル施
工法であって、岩盤の掘削後、ロックボルトと吹付けコ
ンクリートを用いて一次覆工を行い、地山と密着した吹
付けコンクリートと、地山を補強するロックボルトの働
きにより、トンネル周囲の地山内に支持リングを形成さ
せ、これにより支保を効果的かつ経済的に作用させるよ
うにしたものである。

このようなNATM工法のうち、小断面トンネルの施工にお
いては、機械どうしの切羽での入れ替えが困難なため、
掘削・ずり出しは機械で行っているが、支保工の建て込
み、金網の取り付け、コンクリート吹付けは人力で実施
するようにしている。

「考案が解決しようとする課題」ところで、建設熟練工が不足しがちな今日、工事の省力
化は大きな開発テーマではあるが、上記したNATM工法の
ように、各種の工種を含む工事の場合、特に小断面では
どうしても人力作業に頼りがちである。

一方、支保工の建込み作業は重労働であること、金網の
取付け作業は狭あい作業であること、コンクリート吹付
け作業は悪循環の下での作業であることから、かかるト
ンネル内での人力による作業は非常に悪条件であり、か
つ危険作業を伴うものであった。

この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、人力を
極力排除して各種NATM工事を行うことのできるトンネル
掘削施工装置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」この考案に係るトンネル掘削施工装置は、前方の地山を
掘削する掘削機本体を搭載するベースと、該ベースに沿
ってトンネルの天端近傍を前後動可能なレールと、該レ
ールの後端から前端に支保枠を移送し該支保枠をトンネ
ル周壁に建て付ける建付け装置とを具備する構成とし、
建付け装置を、前記レールに沿って走行移動可能な伸縮
ガイドと、この伸縮ガイドの先端からトンネル周壁に向
けて支保枠を接近させる伸縮アームとを有する構成とし
たものである。

なお、前記伸縮アームには、コンクリートを吹き付ける
ための吹付けノズルを取り付ける保持部を備える構成と
し、該伸縮アームは、コンクリート吹付け用のアームを
兼用することもできる。

「作用」この考案のトンネル掘削施工装置によれば、前方の地山
を掘削機本体で掘削した後、トンネル天端近傍のレール
を前方移動するとともに、後方で建付け装置の伸縮アー
ムに支保枠を保持し、それを前方へ移送する。そして、
伸縮アームを伸長して支保枠をトンネル周壁に建て付け
る。後は、伸縮アームの先端にコンクリート吹付け用の
ロボットを取り替えてコンクリート吹付けを実施し、こ
れにより１台のトンネル掘削施工装置でトンネル施工が
全て行なわれる。

「実施例」以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第４図はこの考案に係るトンネル掘削施工
装置をφ＝３〜4mの小断面トンネルに適用した例を示し
ている。これらの図において符号１はトンネル掘削施工
装置である。

トンネル掘削施工装置１は、前方の地山Ｇを掘削する掘
削機本体２を搭載するベース３と、該ベース３に沿って
トンネルＴの天端近傍を前後動可能なレール４と、該レ
ール４の後端から前端に支保枠Ｓを移送し該支保枠Ｓを
トンネル周壁T₁に建て付ける建付け装置５とを具備する
構成とされている。

掘削機本体２は、前部にカッタ６および掘削ずり取り出
し用のスカート７を装備したもので、その後部には掘削
ずりをトンネルＴ後方へ排出するずり運搬装置８が設け
られている。

掘削機本体２を搭載するベース３は、トンネルＴ底部の
スラブ９上に敷設されたレール10上を車輪11を介して前
後に走行するもので、ベース３の上面には作業員の作業
スペース12が設けられ、その後端部には支保枠Ｓの取り
付け作業所13が形成されている。また、ベース３の上面
には両脇の取付部14、14からトンネルＴ天端へ向けて支
持枠15が前後に三列設けられている。

レール４は、トンネルＴの天端近傍においてトンネル軸
方向に延在して設けられ、前記各支持枠15の上端に各々
取り付けられたレールガイド16によって水平移動可能に
吊持されている。そして、レール４の後端にはシリンダ
17の伸縮ロッド18先端が連結され、このシリンダ17の基
端部は後列の支持枠15にクランク19を介して連結されて
いる。したがって、シリンダ17を駆動することにより、
レール４の先端をベース３から前方へ突出するカッタ６
の先端およびベース３間を前進あるいは後退させるよう
になっている。

建付け装置５は、レールに４に沿って前後に走行可能な
伸縮ガイド20と、この伸縮ガイド20の先端からトンネル
周壁T₁に向けて支持枠Ｓを接近させる伸縮アーム21とか
ら主要構成されている。

伸縮ガイド20は、レール４に係合する車輪22と、この車
輪22を両脇内側に保持する保持部23と、この保持部23の
側面に装着された車輪走行用のモータ24と、前記保持部
23に垂設されたガイド筒25と、このガイド筒25内を上下
動するピストン26と、このピストン26の下端から前方へ
水平に延びる片持ち部27とから構成されている。

伸縮アーム21は、片持ち部27の先端に周方向に回動自在
に取り付けられたガイド筒28と、前記片持ち部27の先端
に装着されたガイド筒28回動用のモータ29と、前記ガイ
ド筒28内を出没するピストン30と、このピストン30の先
端に設けられた支保枠Ｓの保持部31とから構成されてい
る。

このような建付け装置５は、伸縮ガイド20側の走行モー
タ24を駆動して、伸縮ガイド20をレール４の後端および
前端間を走行移動させ、伸縮アーム21側の回動モータ29
を駆動して、ギア32を介して伸縮アーム21をトンネル周
壁T₁に沿って回動させるように構成されている。

なお、第１図において符号33は各モータ24、29を駆動操
作する制御装置である。また、前記伸縮アーム21支保枠
保持用だけでなく、コンクリート吹付けロボット用アー
ムをも兼用しており、保持部31は吹付けノズルを取り付
ける機能も持たされている。

一方、支保枠Ｓは、第３図および第４図に示すように、
トンネル周壁T₁を六分割した弧長を有する鋼製の支保工
34、34と、支保工34、34間に張設された鋼製のワイヤー
メッシュ35とから構成されている。前記支保工34の両端
部には、支保工34を周方向に接合するためのボルト孔36
がそれぞれ穿設されている。また、前記ワイヤーメッシ
ュ35はその両端部が支保工34の内面に溶接により固定さ
れている。かかる支保枠Ｓは、予め坑外で作製されるも
のである。

このような構造を有するトンネル掘削施工装置１を用い
てトンネルＴを掘削施工するには以下の如くして行う。

（１）トンネルＴの掘削レール４はトンネル天端掘削の邪魔にならないようシリ
ンダ17を駆動してベース３の後方へ待機させておく。こ
の状態から、前方の地山Ｇを掘削機本体２のカッタ６に
より掘削しながらベース３をレール10上を前方に移動さ
せつつ所定距離掘進する。掘削ずりは、下方のスカート
７にすくい取り、ずり運搬装置８によりトンネルＴ後方
へ排出する。

（２）支保枠Ｓの建付け支保枠Ｓの１ユニット分掘進したら、停止し、トンネル
周壁T₁に既設した支保枠Ｓの最先端に新たに支保枠Ｓの
建て付けを行う。

まず、レール４をシリンダ17を駆動して前方へ移動させ
ておき、ベース３後方の取付け場所13において、１リン
グ分用意した支保枠Ｓを一つずつ建付け装置４の伸縮ア
ーム21先端の保持部31に二点鎖線Ａ如く取り付ける。さ
らに、二点鎖線Ｂの如く伸縮アーム21を回動させて支保
枠Ｓを天面に向けかつ伸縮ガイド20を若干縮めて移動状
態とする。この操作は作業スペース12上で作業員が制御
装置33を用いて行う。

次いで、伸縮ガイド20をレール４の後端から前端へ向け
て走行させる。伸縮ガイド20がレール３の前端に到達し
たら、伸縮ガイド20を伸長して伸縮アーム21の基端（回
動軸）をトンネルＴ中心に位置させる。そして、伸縮ア
ーム21を支保枠Ｓを建て付ける向きに回動制御し、伸縮
アーム21を伸長して支保枠Ｓをトンネル周壁T₁の所定の
位置にセットする。この状態で、支保枠Ｓの枠体34を周
方向に隣り合う既設の支保枠Ｓの枠体34にボルト接合す
る。支保枠Ｓの建付けが終わったら、支保枠Ｓから伸縮
アーム21を離す。以上の工程を１リング分順序良く行
う。

（３）コンクリートの吹付け支保枠Ｓの建付けが１リング分完了したら、伸縮アーム
21を元に戻して先端の保持部31に図示しないコンクリー
ト吹付け用のノズルを把持させる。そして、後方の吹付
け機によりコンクリートをホースにより圧送し、先端の
ノズルからワイヤーメッシュ35部分に覆工厚さ分だけコ
ンクリート吹付けを実施する。

以上の（１）〜（３）の各工程を順次実施するこによ
り、トンネルＴの掘削、ずり出し、支保枠Ｓの建付け、
コンクリート吹付け作業を１台のトンネル掘削施工装置
１により要領良く進めることができる。

この実施例によれば、以下のような効果を奏する。

トンネル掘削施工装置１にトンネル掘削、ずり出し、
支保工建込み、金網取付け、コンクリート吹付けのNAMT
工事に要する各種機能を付加することにより、人力作業
を可能な限り無くすことができ、流れ作業によって作業
のスピードアップ化を図ることができる。

人力作業は、支保枠Ｓのボルト締め、吹付けノズルの
伸縮アーム21への取付けだけの簡単作業だけとなる。し
たがって、重労働である支保工の運搬、悪影響下でのコ
ンクリート吹き付け作業を機械に任せるとともに、作業
員は制御装置33による遠隔操作を行えばよいから、安全
作業を達成できる。さらには、自動化、ロボット化を大
いに促進できる。

「考案の効果」以上詳細に説明したように、この考案のトンネル掘削施
工装置は、前方の地山を掘削する掘削機本体を搭載する
ベースと、該ベースに沿ってトンネルの天端近傍を前後
動可能なレールと、該レールの後端から前端に支保枠を
移送し該支保枠をトンネル周壁に建て付ける建付け装置
とを具備する構成とし、建付け装置を、前記レールに沿
って走行移動可能な伸縮ガイドと、この伸縮ガイドの先
端からトンネル周壁に向けて支保枠を接近させる伸縮ア
ームとを有する構成としたから、NAMT工事などトンネル
施工における人力作業を極力排除して得て、施工の品質
向上、工事の省力化、自動化を図れるとともに、トンネ
ル内での安全作業を確保できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案の一実施例を示すもの
で、第１図はトンネル掘削施工装置の構成図、第２図は
第１図におけるII-II矢視断面図、第３図はトンネル断
面図、第４図は支保枠の斜視図である。１……トンネル掘削施工装置、２……掘削機本体、３……ベース、４……レール、５……建付け装置、 20……伸縮ガイド、21……伸縮アーム、Ｓ……支保枠、Ｔ……トンネル、 T₁……トンネル周壁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】前方の地山を掘削する掘削機本体を搭載す
るベースと、該ベースに沿ってトンネルの天端近傍を前
後動可能なレールと、該レールの後端から前端に支保枠
を移送し該支保枠をトンネル周壁に建て付ける建付け装
置とを具備し、建付け装置は、前記レールに沿って走行
移動可能な伸縮ガイドと、この伸縮ガイドの先端からト
ンネル周壁に向けて支保枠を接近させる伸縮アームとを
有していることを特徴とするトンネル掘削施工装置。
【請求項２】前記伸縮アームには、コンクリートを吹き
付けるための吹付けノズルを取り付ける保持部が備えら
れた構成とされ、該伸縮アームは、コンクリート吹付け
用のアームを兼用していることを特徴とする請求項１記
載のトンネル掘削施工装置。