JPH07217392A - トンネル工事用作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネル工事の切羽におけるロックボルト打
設作業、支保工建込み作業、コンクリート吹付け作業等
を安全かつ短期間に行い、早期の足付けおよび閉合を可
能にする。 【構成】 支保工建込み機２０とロックボルト削孔機３
０とコンクリート吹付け機５０とを自走可能な基台２に
組み込んで、支保工建込み作業とロックボルト打設作業
とコンクリート吹付け作業等の各種作業を一台の作業装
置１で行うことができる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネル工事におい
て鋼アーチ支保工の建込み、せん孔およびロックボルト
打ち込みあるいはコンクリート吹付け等の各種作業を一
台の装置で行うことができるようにしたトンネル工事用
作業装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記各種作業はそれぞれ別々の作
業装置を用いて行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、トンネル施
工法の一つである上部半断面先進工法（以下、単に「上
半先進工法」という）による場合には、ベンチ長が通常
５０ｍ〜６０ｍ、時には７０ｍ程度必要になり、このた
め足付けおよび閉合するのに切羽として開削されてから
約二ヶ月の期間を費やすこととなり、その間に地山変位
量の進捗が大きくなる等の悪循環となっていた。

【０００４】ここで、軟弱地盤あるいは膨張性地山にお
いて早期の閉合を行うためにはベンチ長を２０ｍ以下と
することが理想的であるが、同工法によれば各種装置の
坑内への出入れを頻繁に行う必要があるため効率が悪
く、かえって工期の長期化を招くという問題がある。

【０００５】本発明はこの問題に鑑みなされたもので、
上記各種機能を一台の装置に組み込むことにより必要ベ
ンチ長を２０ｍ以下とし、早期の閉合を可能とするトン
ネル工事用作業装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、支保
工建込み機と、ロックボルト削孔機と、コンクリート吹
付け機が一台の自走可能な基台に組み込まれてなるトン
ネル工事用作業装置としたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、一台の基台に支保工建込み
機とロックボルト削孔機とコンクリート吹付け機が備え
られているので、当該作業装置一台によって支保工建込
みとロックボルト打ち込みとコンクリートの吹付けの各
作業を行うことができるので、従来のようにそれぞれの
作業に専用の作業装置を複数台ベンチ上に配置する必要
はない。このことから、ベンチ長は当該作業装置一台を
配置するに足るものであればよく、よってベンチ長をほ
ぼ理想的な２０ｍ以下とすることができ、ひいては従来
に比して閉合期間を大幅に短縮することができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図８に基
づいて説明する。図１は本例のトンネル工事用作業装置
（以下、単に「作業装置」という）１の全体の側面を、
図２はその上面をそれぞれ示している。

【０００９】本例の作業装置１は、自走可能な基台（以
下、「ベースマシン」という）２に、支保工建込み機
（以下、「エレクター」という）２０を二機、ロックボ
ルト削孔機（以下、単に「削孔機」という）３０を二
機、コンクリート吹付け機５０を一機搭載した構成とさ
れている。なお、以下の説明において各シリンダは、油
圧ポンプ７４（図２参照）を油圧源とする油圧シリンダ
である。

【００１０】ベースマシン２はクローラ型式の走行台車
であって、従来より通常用いられているものが採用され
ている。このベースマシン２の上面には、前後方向（図
示左右方向、以下同じ）に六本のガイドレールが敷設さ
れて、三台のフレーム５，５，６が当該作業装置１の前
後方向に沿って移動可能に支持されている。左右両側の
フレーム５，５は約５．３ｍの範囲で移動可能であり、
中央のフレーム６は約４．５ｍの範囲で移動可能となっ
ている。また、各フレーム５，５，６は、各々案内輪で
ガイドレールを上下から挟んだ状態に支持されており、
ガイドレールから離脱しないよう強固に支持されてい
る。

【００１１】そして、左右両側のフレーム５，５に上記
削孔機３０がそれぞれ一機づつ、また、中央のフレーム
６に上記エレクター２０が二機と上記コンクリート吹付
け機５０が一機搭載されている。以下、各構成について
説明する。

【００１２】先ず、削孔機３０の支持構造について説明
する。フレーム５の前面には、水平方向に揺動可能にブ
ームポスト３１が支持され、このブームポスト３１には
ドリルブーム３２が上下方向に揺動可能に支持されてい
る。ブームポスト３１はスゥイングシリンダ３７（図４
参照）の伸縮によって水平方向に揺動可能であり、ドリ
ルブーム３２はリフトシリンダ３６の伸縮によって上下
方向に揺動されるようになっている。これによりドリル
ブーム３２は、上下方向（上４５°、下３０°）および
水平方向（左右各４５°）に揺動可能となっている。

【００１３】このドリルブーム３２にはインナブーム３
３が出没可能に挿入されている。このインナブーム３３
は、ドリルブーム３２に内蔵されたシリンダ（図示省
略）の伸縮によってドリルブーム３２に対して最大約
１．６ｍスライドするようになっている。

【００１４】このインナブーム３３の先端には、ガイド
マウント３４がシリンダ３９の伸縮によって上下方向、
かつシリンダ４０によって水平方向に揺動可能に支持さ
れている。

【００１５】このガイドマウント３４は略Ｌ字型をなす
もので、その一方の辺の分割ブーム３４ａ（インナブー
ム３３側）と他方の辺の分割ブーム３４ｂ（削孔機３０
側）との間にはロータリアクチュエータ３５が介装され
ており、このロータリアクチュエータ３５の作動によっ
て削孔機３０側の分割ブーム３４ｂはインナブーム３３
側の分割ブーム３４ａの軸回りに約３６０°の範囲で旋
回できるようになっている。

【００１６】削孔機３０は、このように構成されたガイ
ドマウント３４の分割ブーム３４ｂの先端に、旋回機構
４２を介して左右各４５°の範囲で旋回可能に装着され
ている。この旋回機構４２については、詳述はしないが
旋回中心の両側に配置された二本のシリンダを交互に伸
縮させることにより削孔機３０をガイドマウント３４に
対して旋回可能な構成とされている。

【００１７】なお、上記ドリルブーム３２とブームポス
ト３１との間には補助シリンダ３８がリフトシリンダ３
６と並列状に掛け渡して装着され、この補助シリンダ３
８は上記ガイドマウント３４を上下方向に揺動させるた
めのシリンダ３９に連動されており、これにより削孔機
３０はドリルブーム３２が上下方向に揺動しても常時そ
の水平状態が保たれるようになっている。

【００１８】削孔機３０は、従来より一般的に用いられ
ているものを採用しており、ドリフター３０ａ（本例で
は、ＳＩＧ社（スイス）製ＨＢＭ１００バイブロボーラ
ードリル）とガイドセル３０ｂ（本例では、ＳＩＧ社製
ＬＨＢ４３１Ｖ）とから構成されている。

【００１９】以上のようにして支持された削孔機３０
が、当該作業装置１の左右両側部に同様にして装備され
ており、両削孔機３０，３０はガイドレールに沿って前
後方向にスライド可能であるとともに、図３および図４
に示すようにトンネルの切羽および切羽近傍の側壁、ア
ーチ部等の施工部位のほぼ全域に対して自在に移動可能
となっている。なお、削孔機３０，３０の操作（移動操
作含む）は、それぞれのフレーム５，５の適位置に配置
された操作盤７３，７３によって独立して行えるように
なっている。

【００２０】次に、エレクター２０，２０の構成につい
て説明する。この二機のエレクター２０，２０は同様に
構成されている。このエレクター２０は、図５または図
６に示すように中央のフレーム６の前面に設けられたブ
ームポスト２１の端部に上下方向および水平方向に揺動
可能に支持された全長約４ｍのブーム２２と、このブー
ム２２内に出没可能に挿入されたインナブーム２３と、
このインナブーム２３の先端に上下方向および水平方向
に揺動可能に支持されたガイドマウント２４と、このガ
イドマウント２４にロータリーアクチュエータ２９を介
して左右に約１０５°の範囲で旋回可能に支持された一
対のキャッチャ２５，２５とから概略構成されている。

【００２１】ブーム２２は、リフトシリンダ２６の伸縮
によって上下方向（上約４５°、下約３０°）に揺動
し、スゥイングシリンダ２７（図６に示す）の伸縮によ
って水平方向（左右各４５°）に揺動するようになって
おり、また、インナブーム２３はブーム２２に内蔵され
たシリンダ（図示省略）の伸縮によって最大約２．３ｍ
だけブーム２２に対してスライドするようになってい
る。

【００２２】ガイドマウント２４は、インナブーム２３
の先端部に配置されたシリンダ（図示省略）の伸縮によ
って上下方向（上約４５°、下約３０°）に揺動可能で
あり、またシリンダ２４ａによって左右各４５°の範囲
で旋回可能となっている。キャッチャ２５は、内蔵シリ
ンダ（図示省略）の作動により二つの爪を開閉させるこ
とで支保工（図示省略）を把持するようになっている。

【００２３】図中２８は、前記削孔機３０における補助
シリンダ３８と同様の作用をなすもので、ブームポスト
２１とブーム２２との間に掛け渡して装着されて、ガイ
ドマウント２４を上下動させるためのシリンダに接続さ
れており、これによりブーム２２の上下動に伴ってキャ
ッチャ２５の水平状態が常時保たれるようになってい
る。

【００２４】このように構成されたエレクター２０がブ
ームポスト２１の左右両端部に支持されて、前後方向に
移動可能であるとともに各々独立して作動可能となって
おり、各々一対のキャッチャ２５，２５を切羽の全域に
対応する範囲で水平方向および上下方向に任意に移動で
きるようになっている。

【００２５】次に、コンクリート吹付け機５０は、リフ
トデッキ６０に支持されている。このリフトデッキ６０
は、図７および図８に示すように上記エレクター２０と
ほぼ同様の構成により支持されている。

【００２６】すなわち、このリフトデッキ６０は、ブー
ムポスト２１の前面のほぼ中央であって上記両エレクタ
ー２０，２０の間に上下方向（上約４５°、下約３０
°）および水平方向（左右各４５°）に揺動可能に支持
された全長約４ｍのブーム６１と、このブーム６１に最
大約２．３ｍの範囲で出没可能に挿入されたインナブー
ム６２と、このインナブーム６２の先端に上下方向（上
約４５°、下約３０°）に揺動可能に支持されたガイド
マウント６３によって支持されている。そして、ブーム
６１とインナブーム６２とガイドマウント６３は、それ
ぞれエレクター２０と同様に油圧シリンダの伸縮によっ
て作動するようになっている。

【００２７】また、ブーム６１とブームポスト２１との
間には前記したと同様に補助シリンダ６４が装着されて
おり、これによりブーム６１の上下動によってもリフト
デッキ６０の水平状態が常時維持されるようになってい
る。

【００２８】さらに、このリフトデッキ６０はガイドマ
ウント６３に旋回機構（図示省略）を介して支持されて
おり、ガイドマウント６３に対して左右方向それぞれ約
４５°の範囲で旋回できるようになっている。このリフ
トデッキ６０における旋回機構は、前記削孔機３０にお
ける旋回機構４２とほぼ同様に構成されている。

【００２９】さて、コンクリート吹付け機５０は、前記
した削孔機３０、エレクター２０あるいは上記リフトデ
ッキ６０とほぼ同様の支持構造により装備されている。
すなわち、リフトデッキ６０の側部には、シリンダ５１
の伸縮によって上下方向（上約４５°、下約３０°）に
揺動可能、かつシリンダ（図示省略）によって水平方向
（左右各４５°）に揺動可能に全長約２．７ｍのブーム
５２が支持されており、このブーム５２には最大約１．
５ｍの範囲でスライド可能にインナブーム５３が挿入さ
れ、当該コンクリート吹付け機５０はこのインナブーム
５３の先端に、上下各９０°の起伏および左右各１３５
°の旋回機能を備えたガイドマウント５４を介して装着
されている。コンクリート吹付け機５０は、従来より一
般的に用いられているものが採用されており、その説明
は省略する。

【００３０】このコンクリート吹付け機５０およびリフ
トデッキ６０は、リフトデッキ６０の適位置に配置され
た操作盤７１によって任意に操作できるようになってい
る他、フレーム６に配置された操作盤７２によっても操
作可能となっている。なお、このフレーム６に配置され
た操作盤７２では、前記したエレクター２０，２０の操
作を行うこともできるようになっている。

【００３１】以上説明したように、削孔機３０，３０
と、エレクター２０，２０と、コンクリート吹付け機５
０さらにはリフトデッキ６０が一台のベースマシン２に
搭載されている。なお、図中３はクローラーであり、４
はベースマシン２の左右前部に配置されたアウトリガー
であり、７はケーブルリールであり、８は乗降用の梯子
である。

【００３２】本例の作業装置１は以上のように構成した
ものであり、この構成によれば次のような作用効果をな
す。すなわち、ベースマシン２には、二機のエレクター
２０，２０と、二機の削孔機３０，３０と、一機のコン
クリート吹付け機５０およびリフトデッキ６０が備えら
れており、それぞれトンネルの切羽および切羽近傍の側
壁部、アーチ部のほぼ全域にわたる範囲に対して施工可
能に任意に移動できるようになっている。

【００３３】従って、本例の作業装置１によれば、支保
工の建込み、ロックボルトの打設およびコンクリートの
吹付け等の工事を一台の作業装置１で行うことができ、
当該作業装置１を一台だけベンチ上に配置すれば足り
る。

【００３４】このことから、上半ベンチ長を理想とする
２０ｍ以下にすることができ、ひいては早期の足付けお
よび閉合を実現することができる。

【００３５】また、フレーム５，５およびフレーム６が
それぞれ個別に前後方向に移動可能であり、エレクター
２０，２０、削孔機３０、コンクリート吹付け機５０お
よびリフトデッキ６０はそれぞれ必要に応じて前後にス
ライドさせることができので、それぞれの作業を安全に
行うことができるとともに、ベンチの長さが多少の相違
を生じても作業装置１を固定したままで、すなわち安全
のためのアウトリガー７５を作動させたままで数種の作
業を連続して行うことができ、これにより作業時間の短
縮と作業スペースの縮小を図ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、一台の基台に支保工建込み機
とロックボルト削孔機とコンクリート吹付け機とを備え
た構成としたので、上半先進工法における必要ベンチ長
をほぼ理想的とする長さ以下にすることができ、これに
より早期の閉合を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関し、トンネル工事用作業装
置の全体側面図である。

【図２】同じくトンネル工事用作業装置の全体の平面図
である。

【図３】片側のロックボルト削孔機の作動状態を示す側
面図である。

【図４】同じく片側のロックボルト削孔機の作動状態を
示す平面図である。

【図５】支保工建込み機の作動状態を示す側面図であ
る。

【図６】同じく支保工建込み機の作動状態を示し、コン
クリート吹付け機およびリフトデッキ周辺を省略した平
面図である。

【図７】コンクリート吹付け機およびリフトデッキの作
動状態を示す側面図である。

【図８】同じくコンクリート吹付け機およびリフトデッ
キの作動状態を示し、支保工建込み機を省略した平面図
である。

【符号の説明】

１…トンネル工事用作業装置 ２…基台（ベースマシン） ５，６…フレーム ２０…支保工建込み機（エレクター） ３０…ロックボルト削孔機 ５０…コンクリート吹付け機 ６０…リフトデッキ ７０〜７３…操作盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 照二 愛知県蒲郡市宮成町２番１号 山内工業株 式会社内 (72)発明者 高橋 信夫 宮城県仙台市青葉区二日町１番27号 鹿島 建設株式会社東北支店内 (72)発明者 柴田 利明 宮城県仙台市青葉区二日町１番27号 鹿島 建設株式会社東北支店内 (72)発明者 一条 勝 宮城県仙台市青葉区二日町１番27号 鹿島 建設株式会社東北支店内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支保工建込み機と、ロックボルト削孔機
   と、コンクリート吹付け機が一台の自走可能な基台に組
   み込まれてなることを特徴とするトンネル工事用作業装
   置。