JPH07103790B2 - トンネルにおけるコンクリート覆工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトンネル工事において、掘削した壁面にコンク
リート覆工を確実に、かつ粉塵発生及びコンクリートロ
スをなくして行う装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のNATMによるトンネル工事においては、所要の断面
形状に堀削し、地山岩盤面の支保を行うため、コンクリ
ートで一時覆工している。このコンクリート一次覆工は
堀削した地山岩盤面にコンクリートを吹き付けて行われ
ている。これは吹付材料をドライミックスまたはウエッ
トミックスしてホース内を圧搾空気などによって圧送
し、ノズル付近で圧力水または急結剤を加え、地山に向
かって吹き付け覆工するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

トンネルの一時覆工工事における吹付コンクリート工法
においては高圧でコンクリートを地山に吹き付ける際、
地山に付着している粉塵がこのコンクリート吹付圧にて
舞い上がったり、吹き付け材料が地山にはね返って粉塵
が発生し、作業環境が悪化し、塵肺等の公害問題が生じ
ている。また吹き付け材料のはね返りによる材料ロスも
生じている。このような欠点を解決するためにコンクリ
ートを地山に型枠を用いて直接圧着覆工する工法が提案
されている。

しかし圧着覆工工法も未だ実験段階で、装置が大型化し
たり、型枠が地山に沿って滑動する際、精度を保持する
ことができない等の欠点がある。

本発明はこのコンクリート覆工をショートベンチ工法、
ミニベンチ工法いずれにも使用でき、確実に、かつ地山
性状等によりトンネル切羽中央部未堀削部が存するいわ
ゆる核残しに対応できる装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになしたもので、トン
ネル工事におけるコンクリート覆工において自走台車の
前方に取付けた俯仰・伸縮自在なブームの先端部に、ト
ンネル断面の円弧形の内周面より小さい円弧形の形状を
し、かつ平面上でみたブーム軸と直角方向に拡げた形の
折り畳み可能なレールフレームを取付け、これに沿わせ
て型枠移動用ガイドフレームをセットし、このフレーム
上をトンネル断面の半径方向に移動可能とした部分型枠
をラックアンドピニオン方式により自在に自走可能な構
造として、トンネル覆工の際この部分型枠を用いて下方
より天端に向かって上半部分を数回に分割してコンクリ
ート打設を行うようにしたことを要旨とする。

〔実施例〕 以下本発明のトンネルにおけるコンクリート覆工装置を
図示の実施例に基づいて説明する。

図において１は下部に無限軌道1K,1Kを備え内燃機関に
て駆動される走行台車で、この走行台車１の台車本体1A
は無限軌道1Kに対し、旋回可能となっており、この台車
本体1Aには俯仰自在になしたビーム1Bを備え、これは通
常の無限軌道のフレーン、ショベルカー等に採用されて
いるものと同じ構成である。なお台車本体1Aには無限軌
道の代わりに車輪式も使用可能である。

なおこのブーム1Bは俯仰するだけでなく、必要に応じ伸
縮可能とし、かつこのブーム1Bは一本式としても、ある
いは２本式、あるいは平行四辺形のリンク式であっても
よい。このブーム1Bの先端には掘削したトンネル側面の
円弧形の内周面に対し、予め設定した小径の円弧形面を
持つレールフレーム２を支持せしめる。

このレールフレーム２は複数片をそれぞれピンジョイン
トにより連結して側方に折り畳み可能とし、かつその中
央部にてブーム1Bに連結する。これはレールフレーム２
中央部を複数本の水平に平行するガイドロッド3,3…に
摺動可能に嵌合して支持するとともにこのガイドロッド
3,3…を個植した揺動フレーム４とビッチング用のブラ
ケット５とをピン６にて枢着し、このピン６を中心にし
て左右方向にレールフレーム２を駆動（ヨーイング）さ
せるようになし、このブラケット５とブーム1Bとをピン
７にて枢着し、ブラケット５、レールフレームともにピ
ン７を中心にして上下方向に、すなわち俯仰（ピッチン
グ）するようになす。そしてブーム1Bとブラケット５と
の間には俯仰用のシリンダ８を、またブラケット５と揺
動フレーム４との間にはヨーイング用のシリンダ９をそ
れぞれ備え、これによりレールフレーム２を俯仰とヨー
イング（左右方向の揺動）とを行うようにし、掘削孔断
面形に沿って直角にかつ垂直にレールフレーム２を設置
できるようになす。さらに揺動フレーム４とレールフレ
ーム２間には前記ガイドロッド３に平行しつスクリュー
ロッド10を設け、レールフレームに設けた回転駆動され
る螺合体11と螺合し、この螺合体11を駆動装置12にて正
逆転選択回転駆動させることによるスクリューロッドの
スクリューピッチによりレールフレーム２をガイドロッ
ド３に沿って水平方向に、かつ揺動フレーム４に対し接
離方向に移動調整せしめる。なおこの駆動装置12はギヤ
ードモータ12aと変速機12bとよりなり、これによりスク
リュージャッキである螺合体11を回動せしめるが、この
螺合体と逆にスクリューロッドを回動させることもでき
る。

レールフレーム２の中央部材2Aに上記機構を備えるとと
もに中央部材2Aの両側にはピン13,14を介しレールフレ
ームの側部材2B、2Cを折曲自在に連結するが、これは中
央部材2Aと側部材2B、2Cにブラケットを互いに突設し、
このブラケット間に前記ピン13,14を貫通して支持し、
側部材2B、2Cは第11図に示すように中央部材2Aの長手方
向に一直線になる状態からブーム1Bに沿う状態までおよ
そ90゜前後の角度で屈曲するようになす。この側部材2
B,2Cの折曲運動は中央部材2Aと側部材2Bと2C間にそれぞ
れ架設され、折曲用のシリンダ15,16により行われる。
また側部材2B、2Cにもその下端側には同様にしてピンジ
ョイントとシリンダ21,22により屈曲可能にして先端部
材2D,2Eが運設され、この中央部材2A,側部材2B,2C、先
端部材2D,2Eをそれぞれその隣接点でピンジョイント結
合し、一連の屈曲可能な所要の円弧形をしたレールフレ
ーム２が構成される。このレールフレーム２を構成する
部材数はトンネル断面径等により増減され、コンクリー
ト覆工時の荷重を充分支持されるようにしてその強度や
構成が定められる。

さらにこの側部材2B,2C、先端部材2D,2Eの上面にはこの
レールフレーム２に沿ってそれぞれガイドレール片20A,
20B,20C,20D,20Eが円弧形になるようにして配設され、
かつ各ガイドレール片はレールフレームの各部材と一体
にされ、両端のガイドレール片20D、20Eには先端ガイド
レール片20F,20Gがそれぞれピン17,18を介して連結さ
れ、これによりトンネル断面径に沿うような半円形のガ
イドレール20とし、かつこの先端ガイドレール片20F、2
0Gにスクリュージャッキ19A,19Bを備え、ガイドレール2
0の下端をGL上にて支持せしめるものである。またガイ
ドレール片20Dと20F間、並び20Eと20G間にもシリンダ2
3,24を備え、折曲自在とする。

このようにレールフレーム上にガイドレールを一体に備
え、レールフレームをその部材枢着部に備えたシリンダ
にて屈曲自在としているため、第１図に示したようトン
ネル内所定位置でコンクリート覆工時では翼を広げた鳥
のような形状とし、発破工事やずり出した工事時には作
業に支障のないように可及的に小型化されるよう第４図
に示すように翼を畳んだ鳥のような形状とすることがで
きる。

ガイドレール20には円弧形をしたこのガイドレールに沿
って移動する可動式の型枠装置30が左右に一台づつ形２
台が配設される。この型枠装置30の移動は該装置30に設
けたビニオン31とガイドレール側に設けたラック25とに
より行われるが、このラックピニオン式以外の他の駆動
方式も採用される。

可動式の型枠装置30は移動フレーム34に移動用のモータ
とピニオン31とを設けこのモータ32より動力伝達機構33
を介してラック25に噛合したピニオン31を正逆転選択式
に駆動されるようになすとともに、このピニオン31の両
側には前記ラックと噛合された歯車と同転上にラチェッ
ト歯車35,36を移動フレームに支持して備え、このラチ
ェット歯車35,36にそれぞれソレノイド37a、38aなどの
切換装置にて揺動するラチェット爪37b、38bを備え、か
つこの２つのラチェット歯車の歯の方向を互いに逆方向
とし、これによりピニオン31の停止時、ラチェット爪を
ラチェット歯車に噛合させて、移動フレームが妄りにそ
の荷重等にて逸走するのを防止する。さらにこの移動フ
レーム34には１または２本以上、例えば図示のように４
本の伸縮ジャッキ装置39を介して円弧形をした型枠40を
支持せしめる。この伸縮ジャッキ装置39は第14図、第16
図に詳示するように移動フレーム34にシリンダ41の下端
を係止し、かつこのシリンダ41の外周を覆うようにして
支持筒42を突設し、この支持筒42内を入子式にして、か
つ横（水平）方向の荷重を支えるようにして出没する内
支持筒43を嵌挿し、この内支持筒43に前記シリンダ41の
ロッドを係止させるとともにこの先端に型枠40を係止さ
せるものである。これにより型枠40は伸縮ジャッキ39の
伸縮によりトンネル面に対し接離方向に移動可能とし、
コンクリート覆工時のトンネル内周面に対する直角方向
に荷重をシリンダにて、また水平方向の荷重を内外の入
子式支持筒例えば図示のように内支持等43の下方部に設
けた支持ローラ47を介して支持筒42にてそれぞれ支持せ
しめ、コンクリート覆工時、型枠をトンネル内周面に対
し所定間隔となるように突出させ、脱型時、シリンダを
縮小させて行うものであるが、この伸縮ジャッキ以外の
他の型枠支持方式も採用される。

移動フレーム34は第14図乃至第16図に示すようにガイド
レール20に鞍荷されるようにガイドレール20の外周面に
当接し、コンクリート覆工時の荷重を支える車輪44と、
ガイドレールから外れるのを防止するため、ガイドレー
ル上片下面に接する外れ防止ロー45と、振れを防止する
ため、ガイドレールのウエブ部に当接させる振れ止めロ
ーラ46とをそれぞれ複数個ずつ設け、これらの車輪ロー
ラにてガイドレールを抱えるようにし、円弧形のガイド
レールに沿って、外れることなく移動フレームをピニオ
ンの駆動にて移動せしめるようになす。

上述の如く構成する装置を用いて掘削されたトンネルに
コンクリート覆工する作業について説明する。

ショートベンチ工法においては掘削されたトンネル床面
上の所定位置、望ましくはトンネル中心上に台車１を走
行させ、定位置で停止させる。この台車１の走行時、ガ
イドレール等がトンネルの掘削内周壁面に接触しないよ
うに第４図に示す如くレールフレーム２を折り畳んで嵩
低くなるようにしておく。そして定位置停止時、各シリ
ンダを駆動してレールフレーム２を伸長させ、所要のト
ンネル断面形に沿うよう円弧形に広げるとともにジャッ
キ19A,19Bを接地させて支持せしめる、この時ガイドレ
ール20がトンネル断面形に沿って正確に配置されるよう
にヨーイング用、及び俯仰用の両シリンダを操作して、
しかもガイドロッド３に沿ってレールフレームを所定水
平位置に移動調整する。このようにして所定位置にレー
ルフレームをセットした後、前述のジャッキ19A,19Bを
接地させて支持する。

次に移動フレーム34を床面位置までガイドレールに沿っ
て降下させ、伸縮ジャッキ39の操作にて型枠40をトンネ
ル内周面に対し、コンクリート覆工する厚さになるよう
調整して固定する。この後、型枠40、トンネル内周壁面
間にコンクリートを打設する。

このコンクリートの硬化後、伸縮ジャッキを縮小させて
脱型させた後、円周方向の型枠長を一ピッチとし、この
一ピッチ分のみガイドレールに沿ってピニオンの駆動に
より移動フレームを移動させ、定位置で停止させた後、
ラチェット歯車にラチェット爪を噛合させ、移動フレー
ムの逸走を防止し、確実に停止せしめる。

つぎに伸縮ジャッキを操作し、再び型枠40を定位置まで
突出し、コンクリート覆工を行う。この操作を繰り返
し、トンネル内周面の床面より内頂面に至るまで順次コ
ンクリートを打設する。このようにして型枠40の幅のみ
コンクリート覆工を完了した後、つぎに伸縮ジャッキを
縮小させて脱型し、この型枠装置をガイドレールにそっ
てレールフレームの折畳みに支障のない位置まで移動さ
せた後、シリンダ23,24の操作にて両下部側のガイドレ
ール20F、20Gを内側へ折り込むようにし、レールフレー
ムを第４図、第５図に示すように側方向へ折畳み、幅方
向の嵩を低くして待避させる。これまではトンネル断面
径で最大幅となるラインより上方分のコンクリート覆工
時であるが、この最大幅より下方部分、すなわち下半分
のコンクリート覆工時にはガイドレールをトンネル内側
面にほぼ平行に沿わせるため、その構造上、片側面づつ
おこなう必要がある。このため第６図の如く中央より台
車をトンネル内側面の左右いずれか片方に寄せ、この寄
せた側と反対側のレールフレーム、ガイドレールを第７
図の如く折り畳み嵩低くし、反対側は下端ガイドレール
とこの上方位置のガイドレールをトンネル内側面に沿わ
せ、これにて型枠もトンネル内側面に沿わせて下半部の
コンクリート覆工を行い、次いで他側面のトンネル内側
面に同様にして台車を寄せてコンクリート覆工を行う。

このようにトンネルの最大幅床面より下方部分のコンク
リート覆工時、片側ずつ操作して行うものである。

このように片側のレールフレームを折り畳むことにより
トンネル内片側に機械装置のない空間を形成できるもの
となり、これにより該装置より前方位置での掘削工事や
ずり出し工事が同時に行えるものとなる。以上はショー
トベンチ工法におけるものであるが下半部分が短小なる
所謂ミニベンチ工法においても第８図及び第10図にごと
く上半分のコンクリート覆工を行ない、次に第９図のご
とく下半分のコンクリート覆工を行えるものとなる。

〔発明の効果〕

本発明による時は、無限軌道式又は車輪式の走行台車の
俯仰するブーム先端に、ヨーイング、ピッチング及び水
平移動可能にし、かつ折り畳み自在となしたレールフレ
ームとこのレールフレームに設けたガイドレールを備え
ているので、狭いトンネル内での装置の移動を嵩低くで
き、移動が簡易に行え、しかもトンネル断面内周面に沿
うように判弧形に拡翼状になしたガイドレールに沿って
移動とトンネル内周面に対し、接離方向に調整可能とし
た可動式型枠装置の移動と、ガイドレールの変位とによ
りショートベンチ工法、ミニベンチ工法、核残しのいず
れにも使用できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明トンネルにおけるコンクリート覆工装置の
一実施例を示す。第１図乃至第５図はショートベンチ工
法における説明図で、第１図は床断面位置のコンクリー
ト覆工時の断面図、第２図は天面位置のコンクリート覆
工時の断面図、第３図はその側面図、第４図はレールフ
レーム等の機構を嵩低く折り畳んだ状態の側面図、第５
図は同装置の正面図、第６図は台車を片側に移動させて
下半部分の内天面位置のコンクリート覆工時の断面図、
第７図は下半部分のコンクリート覆工時の断面図、第８
図乃至第10図はミニベンチ工法における説明図で、第８
図は上半部分のコンクリート覆工時の断面図、第９図は
同側面図、第10図は第９図において片側のレールフレー
ムをブームに沿うように折り畳み、嵩低くした状態の説
明図、第11図はブーム先端に取り付けたレールフレーム
中央部分の平面図、第12図は同側面図、第13図は同正面
図、第14図は可動式型枠装置の拡大正面図、第15図は同
側面図、第16図は伸縮ジャッキ部の断面説明図、第17図
は第１図の異なりたる実施例図である。 １は走行台車、1Bはブーム、２はレールフレーム、３は
ガイドロッド、４は揺動フレーム、５はブラケット、6,
7,13,14はピン、8,9,15はシリンダ、10はスクリューロ
ッド、11は螺合体、12は駆動装置、19はジャッキ、20は
ガイドレール、30は可動式の型枠装置、40は型枠。

フロントページの続き (72)発明者 井上 光治 滋賀県近江八幡市北津田町370―59 (56)参考文献 特開 平２−35199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−171998（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル工事におけるコンクリート覆工に
   おいて自走台車の前方に取付けた俯仰・伸縮自在なブー
   ムの先端部に、トンネル断面の円弧形の内周面より小さ
   い円弧形の形状をし、かつ平面上でみたブーム軸と直角
   方向に拡げた形の折り畳み可能なレールフレームを取付
   け、これに沿わせて型枠移動用ガイドフレームをセット
   し、このフレーム上をトンネル断面の半径方向に移動可
   能とした部分型枠をラックアンドピニオン方式により自
   在に自走可能な構造として、トンネル覆工の際この部分
   型枠を用いて下方より天端に向かって上半部分を数回に
   分割してコンクリート打設を行うようにしたことを特徴
   とするトンネルにおけるコンクリート覆工装置
2. 【請求項２】請求項１記載のトンネル工事におけるコン
   クリート覆工において、部分型枠用レールフレーム、ガ
   イドフレームを両者共に左右対象に数ピースに分割して
   ピンジョイントで相互に連結して構成され、これらのフ
   レームを拡げた状態から折り畳む場合下側のものより順
   次油圧ジャッキ等により上側のものの内側に抱き込むよ
   うに折り畳み、次いで左右各々折り畳んだフレーム全体
   をジャッキ等により、平面図上でみて台車ブーム軸と平
   行な方向に90度屈曲させて、あたかも鳥の翼を閉じるよ
   うに収納することのできることを特徴としたトンネルに
   おけるコンクリート覆工装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のトンネル工事におけるコン
   クリート覆工において、自走台車のブーム先端部分に型
   枠用レールフレーム、ガイドレールを取付け連結するに
   あたり、連結部構造をピンジョイント方式とし、フレー
   ムが俯仰・左右揺動等自在に油圧ジャッキにより動き得
   るものとし、かつフレーム全体を前後方向にもスライド
   可能な構造として、型枠用レールフレーム、ガイドレー
   ルのトンネル内での据付作業時の微調整を正確に容易に
   行い得ることを特徴とするトンネルにおけるコンクリー
   ト覆工装置。