JPH10115200A - トンネル内高所作業方法及び同方法に用いる作業台車 - Google Patents

トンネル内高所作業方法及び同方法に用いる作業台車

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JPH10115200A
JPH10115200A JP8291108A JP29110896A JPH10115200A JP H10115200 A JPH10115200 A JP H10115200A JP 8291108 A JP8291108 A JP 8291108A JP 29110896 A JP29110896 A JP 29110896A JP H10115200 A JPH10115200 A JP H10115200A
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JP
Japan
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work
tunnel
arm
gondola
working
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Application number
JP8291108A
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English (en)
Inventor
Hisaya Sugawara
尚也 菅原
Yoshiyuki Obara
由幸 小原
Norifumi Fujieda
憲文 藤枝
Tetsuo Maruyama
哲男 丸山
Jinpei Akagami
仁平 赤上
Koichi Kato
公一 加藤
Akio Nakamura
明男 中村
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MAROOLE KK
SUGA KIKAI KOGYO KK
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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MAROOLE KK
SUGA KIKAI KOGYO KK
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、トンネル内の高所作業を安全
に行えるようにする。 【解決手段】 トンネルの切羽後方に配置され門型フレ
ーム23が立設された走行台車20と、門型フレーム2
3の一部に回動可能に支持され、アクチュエータ35の
伸長動作により平行リンク31のアーム31Bの一端が
所定半径の円弧軌道を描く昇降リンクアーム30と、ア
ーム31Bの一端に回動可能に取り付けられた作業ゴン
ドラ40とを備え、作業ゴンドラ40をトンネルの内空
表面に沿って昇降させて高所位置での作業を行うように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトンネル内高所作業
方法及び同方法に用いる作業台車に係り、特に大口径シ
ールドトンネル内を自走できるトンネル内高所作業台車
と、同作業台車によりトンネル天端近傍位置での高所作
業を安全に行うようにしたトンネル内高所作業方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般のシールドトンネルでは、各セグメ
ントの円周方向、トンネル延長方向の連結には多数の締
結ボルトが使用されている。各締結ボルトはセグメント
組立時に所定の締め付けトルクで締め付けられるように
なっている。ところで、シールド掘削機は、掘削機後方
で組み立てられたリング状のセグメントに推進反力をと
りながら掘進するようになっている。このときシールド
掘削機の複数本のシールドジャッキの推進力を受けるセ
グメントには相当大きな押圧力が繰り返し作用する。こ
のため、セグメント間に微小なズレや変形が生じたり、
組立時に所定の締め付けトルクが導入されていた締結ボ
ルトにも緩みが生じることがある。
【0003】そこで、トンネル内の後方作業として、こ
れら緩んだ締結ボルトの増し締め作業が必要になってい
る。従来は増し締め作業は後続台車上に構築した作業足
場を利用して、作業員がすべての締結ボルトの緩み具合
を確認し、増し締めが必要な締結ボルトにはトルクレン
チ等により所定の締め付けトルクによる再締め付け作業
を行っていた。
【0004】ところが、近年の地下鉄工事や共同溝工事
ではトンネルの大断面化が進み、シールドトンネルでは
大型で支保性能の高い高剛性セグメントが使用されてき
ている。したがって、これらの高剛性セグメントの締結
には大型の締結ボルトが用いられるようになり、導入締
め付けトルクも大きくなってきた。このためトルクレン
チ等の工具も大きなものを使用しなければならず、作業
性が低下する上、作業員の肉体的な負担も増した。ま
た、トンネル天端付近の高さが10m近くになるトンネ
ルもある。このため、増し締め作業のための移動足場も
巨大になり、トンネルの作業空間を占有する割合も多く
なり、他の作業機械の運転にも支障が生じ、他の並行作
業と錯綜が生じるという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るために、増し締め作業の効率化のための作業ロボット
が考案されている。たとえば多数のセンサーやCCDカ
メラ等の撮像装置を搭載し、これらの装置から得られた
画像情報によって対象とする締結ボルトの緩み等の不良
状態を判断し、所定のボルト締め付け装置により増し締
め作業を自動的に行うようにした作業ロボットもある。
しかし、これらの作業ロボットは相当高価である上、ト
ンネル内という厳しい動作環境であるため作業不良も生
じ易い。
【0006】また、作業ロボットを高所位置まで移動さ
せるために開発された移動装置は、2次元的な円弧軌跡
でセグメントの内空表面に沿って移動させるだけでも複
数のアクチュエータを必要とし、制御部分ともあいまっ
て装置が大がかりで高価なものとなるという問題があ
る。
【0007】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、大断面シールドトンネルに
おいてもトンネル天端近傍の作業も安全かつ効率よく行
えるようにしたセグメントトンネル内高所作業方法及び
同方法に用いる作業台車を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はトンネルの切羽後方に門型フレームからな
る走行台車を配置し、該走行台車上に、平行リンクのア
ーム端が所定半径の円弧軌道を描く昇降リンクアームを
搭載し、該昇降リンクアームに連結されたアクチュエー
タの伸長動作により前記昇降リンクアームの先端に回動
可能に取り付けられた作業ゴンドラを前記トンネルの内
空表面に沿って昇降させ、高所位置での作業を行うよう
にしたことを特徴とする。
【0009】上記作業に用いるために、トンネルの切羽
後方に配置され門型フレームが立設された走行台車と、
該門型フレームの一部に回動可能に支持され、アクチュ
エータの伸長動作により平行リンクのアームの一端が所
定半径の円弧軌道を描く昇降リンクアームと、前記アー
ムの一端に回動可能に取り付けられた作業ゴンドラとを
備えた作業台車としたことを特徴とする。
【0010】前記作業ゴンドラには、重量工具を装着可
能なロードバランサを搭載させることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のトンネル内高所作
業方法に用いる作業台車の一実施の形態について、添付
図面を参照して説明する。図1は大口径シールドトンネ
ル1内の横断面であって、既設の作業床2より上側の範
囲を示したものである。この作業床2上には坑内運搬設
備、注入設備、一次覆工設備等の車両走行用の複線軌道
3(ゲージ2,000mm)が敷設されている。この複
線軌道3上を走行する代表的な車両には、坑内運搬設備
としてバッテリロコと、バッテリロコによりズリ運搬用
鋼車等があり、注入設備としてモルタルポンプ、裏込め
材運搬車があり、一次覆工設備としてセグメント運搬車
等がある。
【0012】高所作業台車は複線軌道3のうちの、トン
ネル中心線Cよりに位置するレールR上を走行するよう
に設置されている。図1はこの高所作業台車10の走行
台車20の正面形状および走行台車20の天端位置に支
持された昇降リンクアーム30先端の作業ゴンドラ40
のトンネル1内における移動軌跡とを模式的に示した正
面図である。図2は、走行台車20の構成と昇降リンク
アーム30の配置及び昇降リンクアーム30による作業
ゴンドラ40の支持状態を模式的に示した模式概略斜視
図である。
【0013】図1に示したように、高所作業台車10は
作業床2上に敷設されているレールR上を自走可能に設
置されている。高所作業台車10は走行台車20と、走
行台車20の天端位置に支持されアーム先端に作業ゴン
ドラ40が取り付けられた昇降リンクアーム30とから
構成されている。このうち、走行台車20は車輪21が
下面に取り付けられたベース22と、ベース22上に立
設された門型フレーム23とからなる。門型フレーム2
3は2本の骨組柱24と骨組柱24間に架設された上床
板25からなる。図2に示したように、ベース22上の
前後位置に同形の門型フレーム23が設けられている。
さらに門型フレーム23に挟まれた位置に中床板26を
有する門型フレーム27が立設されている。この門型フ
レーム27の中床板26上には昇降リンクアーム30の
油圧源Hが搭載されている。ベース22上の所定位置に
はこの他、図示しない走行用駆動源等の設備が搭載され
ている。なお、本実施の形態では、走行台車はレール上
を自走あるいは牽引されて移動するようになっている
が、タイヤ走行とすることもできる。
【0014】次に、昇降リンクアーム30の配置及び作
業ゴンドラ40の構成について図1、図2を参照して説
明する。なお、昇降リンクアーム30のリンクの構成は
図3を参照して後述する。図1に示したように、各昇降
リンクアーム30の根元アーム31Aの支持軸37は門
型フレーム23の上床板25の上面の軸受32に、クラ
ンク33の支持軸39は上床板25の下面の軸受34に
回動可能に支持されている。4本の昇降リンクアーム3
0は、図2に示したように、門型フレーム23、27間
に位置するように設置されている。そして、台車の片側
に並んだ2本の昇降リンクアーム30、30によって作
業ゴンドラ40が前後方向から挟持されるように支持さ
れている。2本の昇降リンクアーム30を同期をとって
運動させることにより、作業ゴンドラ40を作業床2近
傍からトンネル天端近傍まで所定の円弧軌道L上を移動
させることができ、図1右半図で示した範囲を作業範囲
としてカバーできる。本実施の形態では、高所作業台車
10の両側位置にトンネル中心線を対称として左右に1
台ずつ作業ゴンドラ40を配置することで、トンネル側
壁部および上半の全範囲を網羅するようになっている。
昇降リンクアーム30はアクチュエータ35が作動しな
い初期状態、すなわちアクチュエータ35のシリンダロ
ッド35aが縮退した状態では、図1左半図に示したよ
うに、作業ゴンドラ40が作業床2近くに位置するよう
な形状のリンクを構成している。
【0015】作業ゴンドラ40は図1、図2に示したよ
うに内部に作業員Mが乗り、セグメントの締結ボルトの
増し締め作業等の高所作業を行うために使用される。昇
降リンクアーム30にはゴンドラ姿勢調整機構50(構
成は後述する。)が併せて取り付けられている。これに
より、昇降リンクアーム30を駆動させた際に、作業ゴ
ンドラ40を常に水平状態を保持することができる。ま
た、作業ゴンドラ40の短辺部分の手摺位置にはロード
バランサ45が設置されている。このロードバランサ4
5には、作業ゴンドラ40に乗った作業員Mが操作する
各種の専用工具が装着されている。本実施の形態では、
増し締め用油圧レンチがロードバランサ45の先端に搭
載されている。このロードバランサ45は、後で図4を
参照して説明するように、作業員Mが手に持って作業を
行うのが困難であるような重量工具Tを装着した場合
に、その荷重を検知して所定のカウンタ荷重を支持部に
設定でき、あたかも対象となる工具等の重量物を無重量
状態のようにすることができる。この状態にある重量物
は僅かな外力によって抵抗なく支持部の可動軸回りに移
動する。このため取り扱う工具が重いものであっても、
ロードバランサ45の先端に取り付けることにより、作
業ゴンドラ40に乗った作業員Mは、作業ゴンドラ40
内からその工具を用いて容易に効率よく所定の作業を行
うことができる。
【0016】昇降リンクアーム30の構成について、図
1及び図3を参照して説明する。昇降リンクアーム30
の機構は、大きくクランク33と平行リンク31とに分
けられる。クランク33は支持軸39回りに揺動可能に
軸受34に支持されている。そのアーム中間位置にはア
クチュエータ35のシリンダロッド35aの先端が回動
可能に連結されている。このアクチュエータ35は門型
フレーム23の柱24に支持軸37回りに回動可能に支
持されている。したがって、シリンダロッド35aを伸
縮させることによりクランク33先端はクランク33の
アーム長を半径として回動できる。一方、平行リンク3
1は、隣接2辺となるメインアーム31A、31Bと、
他の隣接2辺となるサブアーム31C、31Dとからな
る。サブアーム31C、31Dの両端はメインアーム3
1A、31Bのアーム中間位置に接合されている。メイ
ンアーム31Aの一端は軸受32に回動可能に支持さ
れ、他端は連結軸36でもう1本のメインアーム31B
に連結されている。メインアーム31Bの他端は作業ゴ
ンドラ40の下端に回動可能に連結されている。
【0017】図3は、図の簡単化のために昇降リンクア
ーム30の各アームを線図で示したものである。昇降リ
ンクアーム30は、トンネル延長方向に2本が所定の間
隔をあけて並設されている。昇降リンクアーム30は、
本実施の形態では、根元アーム31Aが2本、根元アー
ム31Aとピン36で連結された先端アーム31Bが1
本、ピン37でサブアーム31C、31Dと連結された
クランク33が1本、サブアーム31C、31Dがそれ
ぞれ2本で構成されている。このように各アームがアク
チュエータ35のシリンダロッド35aの取り付け位置
に関して面対称に配置されているため、シリンダロッド
35a伸長し、クランク33が回動し、平行リンク31
が変形、回動した場合でも昇降リンクアーム30にはね
じれが生じない。このように構成された昇降リンクアー
ム30によれば、シリンダロッド35aを伸長させてク
ランク33を所定の角度だけ回動させると、平行リンク
31のピン37が矢印A方向に回動し、平行リンク31
は変形しながら、支持軸32A回りに回動する。このと
き、平行リンク31の先端アーム31Bの端部はクラン
ク33の回動角度の約2倍の角度の範囲にわたり大きな
半径の円弧軌道上で回動することができる。このように
して本実施の形態では、図1に示したように作業ゴンド
ラ40は作業床2近傍からトンネル天端を越える範囲ま
でほぼトンネル内空面に沿って所定の半径の円弧軌道L
を描きながら移動する。
【0018】ここで、ゴンドラ姿勢調整機構50の構成
について説明する 上述のようにシリンダロッド35a
の伸長動作により作業ゴンドラ40は図1に示したよう
に所定の円弧運動をする。このとき作業ゴンドラ40は
作業員Mを載せているため、水平姿勢を保持しながら回
動することが好ましい。そこで、本発明ではスプロケッ
トと、スプロケット間に掛け渡されたチェーンとにより
作業ゴンドラ40の姿勢を調整可能な機構を昇降リンク
アーム30の一部に取り入れた。
【0019】図3に示したように、昇降リンクアーム3
0の支持軸37にはスプロケット51が、根元アーム3
1Aと先端アーム31Bとの連結軸36には2個のスプ
ロケット52、53が、先端の作業ゴンドラ40の支持
軸38にはスプロケット54が取り付けられている。こ
のうちスプロケット54は作業ゴンドラ40本体と一体
的に回動可能に取り付けられている。また、スプロケッ
ト51とスプロケット52とが同径に、スプロケット5
3とスプロケット54とが同径に設定されている。これ
らのうち、スプロケット52、53は連結軸36に関し
て一体的に回動する。そして支持軸37に取り付けられ
たスプロケット51にはこのスプロケット51を所定角
度だけ回動可能なレバー55が固着されている。さらに
レバー55先端には姿勢修正用アクチュエータ58が連
結されている。そしてスプロケット51、52間、5
3、54間に、それぞれチェーン56、57が掛け渡さ
れている。このとき、スプロケット間に掛け渡されたチ
ェーン56、57とスプロケット51〜54は、チェー
ン長さを長辺としスプロケット径を短辺とした平行リン
クを構成している。したがって、例えばシリンダロッド
35aの伸長により支持軸37がθだけ回動したとき、
スプロケット52、53は連結軸36に関して一体的に
回動するので、作業床を基準とした座標系に対して回動
せずに円弧軌道を描く。この結果、先端アーム31Bに
支持された作業ゴンドラ40に固着されているスプロケ
ット54は反対方向にθだけ回動する。したがって、昇
降リンクアーム30の先端が最下点にある状態で作業ゴ
ンドラ40を水平におけば、昇降リンクアーム30が回
動した角度と等角度だけ作業ゴンドラ40も反対方向に
傾動するため、常に作業ゴンドラ40の水平状態は保持
される。なお、作業ゴンドラ40の初期状態での水平状
態を調整したり、回動時におけるチェーンの緩み等によ
って作業ゴンドラ40が傾くような場合には姿勢修正用
アクチュエータ58を動作させて作業ゴンドラ40が水
平となるように調整することができる。
【0020】図3において、各昇降リンクアーム30の
アクチュエータ35を作動させるための圧源と操作部に
ついて説明する。図3に示したように、作業ゴンドラ4
0を支持する2本の昇降リンクアーム30の移動量が常
に等しく制御できる制御盤60を設けている。作業ゴン
ドラ40の昇降動作は作業ゴンドラ40に搭載された操
作盤61によりゴンドラ内の作業員Mが行う。操作盤6
1、制御盤60を介してポンプ62を作動させ、各アク
チュエータ35の動作量、動作速度を調節しながら運転
させることができる。また、台車上に設けた別の操作盤
(図示せず)により操作できるようにしてもよい。この
場合には制御盤60に指令の優先判断を行う回路を設
け、誤操作による事故防止を図ることが必要である。ま
た、姿勢修正用アクチュエータ35も同一あるいは別個
のポンプにより作動させることが可能である。
【0021】作業ゴンドラ40に取り付けられたロード
バランサ45の構成について図4を参照して説明する。
なお、各部材は図の簡単化のために線図で示している。
作業ゴンドラ40の手摺位置の下側には比較的剛性の高
い支持フレーム41が組み立てられている。ロードバラ
ンサ45はこの支持フレーム41で支持されている。こ
のため、ロードバランサ45で重量工具Tを保持した場
合でも作業ゴンドラ40に変形等が生じることを防止で
きる。手摺上にはパイプ柱46が立設されている。この
パイプ柱46上端にロードバランサ45が装着されてい
る。ロードバランサ45には、所定吊り角度で重量物を
吊持しテコ支点で支持された第1アーム47と、第1ア
ーム47に作用した荷重を検知する検知部(図示せず)
と、その荷重に応じた反力を支点を挟んだ他端に作用さ
せるアクチュエータ48とが組み込まれている。このよ
うな構成からなるので、第2アーム49の先端に重量工
具Tが吊持された場合に、第1アーム47は他端にほぼ
同荷重のカウンタ荷重が作用した状態で所定の吊り角度
を保持することができる。したがって、作業員Mはカウ
ンタ荷重と釣り合いほぼ無重量状態となった重量工具T
を容易に所定位置に移動させることができる。また、柱
下端および第2アーム49と第1アーム47との間には
ベアリング軸受42、43が設けられている。
【0022】本実施の形態では、重量工具Tとして締結
ボルトの増し締め用油圧レンチを例示したが、トンネル
内高所作業において、必要なものであれば取付アタッチ
メントを用いることでほとんどの種類の工具等を搭載す
ることができることは言うまでもない。また、以上の説
明ではシールドトンネルのセグメントの締結ボルトの増
し締め作業を例に挙げて説明を行ったが、山岳トンネル
の吹き付けコンクリート施工、防水シート張り作業、裏
込め注入作業等の種々の作業に対応できることも明かで
ある。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、トンネル内の高所作業において、構造が簡単
で安全な作業台車のゴンドラを使用して作業を行えると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるトンネル内高所作業に用いる作業
台車の一実施の態様を示したトンネル内作業状態説明
図。
【図2】図1のトンネル内高所作業台車の全体構成を示
した概形斜視図。
【図3】トンネル内高所作業台車に用いられる昇降リン
クアームの全体構成を示した概略斜視図。
【図4】トンネル内高所作業台車に用いられるロードバ
ランサの全体構成を示した概略斜視図。
【符号の説明】
10 高所作業台車 20 走行台車 30 昇降リンクアーム 35 アクチュエータ 40 作業ゴンドラ 45 ロードバランサ 50 ゴンドラ姿勢調整機構
フロントページの続き (72)発明者 小原 由幸 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 藤枝 憲文 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 丸山 哲男 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 赤上 仁平 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 加藤 公一 兵庫県神戸市長田区大橋町2丁目1番34号 マロール株式会社内 (72)発明者 中村 明男 東京都千代田区外神田3丁目5番12号 菅 機械工業株式会社東京支店内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トンネルの切羽後方に門型フレームからな
    る走行台車を配置し、該走行台車上に、平行リンクのア
    ーム端が所定半径の円弧軌道を描く昇降リンクアームを
    搭載し、該昇降リンクアームに連結されたアクチュエー
    タの伸長動作により前記昇降リンクアームの先端に回動
    可能に取り付けられた作業ゴンドラを前記トンネルの内
    空表面に沿って昇降させ、高所位置での作業を行うよう
    にしたことを特徴とするトンネル内高所作業方法。
  2. 【請求項2】トンネルの切羽後方に配置され門型フレー
    ムが立設された走行台車と、該門型フレームの一部に回
    動可能に支持され、アクチュエータの伸長動作により平
    行リンクのアームの一端が所定半径の円弧軌道を描く昇
    降リンクアームと、前記アームの一端に回動可能に取り
    付けられた作業ゴンドラとを備え、該作業ゴンドラを前
    記トンネルの内空表面に沿って昇降させ、高所位置での
    作業を行うようにしたことを特徴とするトンネル内高所
    作業台車。
  3. 【請求項3】前記作業ゴンドラは、重量工具を装着可能
    なロードバランサを搭載したことを特徴とする請求項2
    記載のトンネル内高所作業台車。
JP8291108A 1996-10-14 1996-10-14 トンネル内高所作業方法及び同方法に用いる作業台車 Pending JPH10115200A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108194090A (zh) * 2018-01-16 2018-06-22 中铁二院工程集团有限责任公司 一种带防水膜铺设仓段的隧道掘进机及隧道施工方法
CN109533225A (zh) * 2019-01-15 2019-03-29 山东交通学院 一种曲臂升降设备在海上平台下表面的除锈方法

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