JP3438208B2 - トンネル施工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、工期の短縮を図り得る
トンネル施工装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】建設工事における熟練労働者の不足と高
齢化が進む中で、特にトンネル工事では厳しい労働環境
が強いられている。このため、トンネル工事において
は、作業員を確保することが難しくなってきている。こ
の厳しい労働環境にあるトンネル工事を魅力あるものと
するためには、機械を大型化して、作業箇所の集約化、
省力化を図ることが必要である。そこで近年、提案され
ているのが、多機能型作業構台（ガントリージャンボ）
といわれるトンネル施工装置である。 【０００３】そのトンネル施工装置には、様々のものが
提案されているが、その中に、トンネルの切羽に装薬用
の削孔を形成する削岩手段と、発破により破砕されたず
りを積み込み坑口側に搬送するずり積込搬出手段を有す
るものがある。このトンネル施工装置によるトンネルの
施工は、まず、削岩手段によりトンネルの切羽に装薬用
の削孔を形成し、その削孔に装薬して、切羽を破砕す
る。次に、破砕された切羽のずりをずり積込搬出手段に
より積み込み坑口側に搬出し、その後、トンネルの壁面
にコンクリートを吹き付けて覆工を施すという工程を繰
り返すようにして行なわれる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、益々、
工期の短縮の要望が強く、さらに工期の短縮を図り得る
トンネル施工方法及びトンネル施工装置が求められてい
る。ところが、上記のようなトンネル施工方法及びトン
ネル施工装置においては、更に工期を短縮することは難
しい。 【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、さらに工期の
短縮を図ることが出来るトンネル施工装置を提供するこ
とを目的としている。 【０００６】 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明のトンネル施工装
置は、作業構台を有し、前記作業構台には、トンネルの
切羽に削孔を穿設形成する削岩手段と、前記トンネルの
壁面にコンクリートを吹き付けるコンクリート吹付手段
と、前記作業構台を貫通する搬送コンべアと、前記トン
ネルの切羽のずりを前記搬送コンベアに積み込む積込手
段とが設けられていることを特徴とする。 【０００８】特に、本発明のトンネル施工装置にあって
は、前記作業構台は、トンネル施工方向に貫通した空間
を有する門型に形成され、前記作業構台は、走行手段を
備え、前記作業構台には、作業ケージが前記トンネル施
工方向に移動自在に設けられ、前記削岩手段は、前記作
業構台に対して前記トンネル施工方向に移動自在に設け
られ、前記コンクリート吹付手段は、コンクリート吹付
ノズル部と、該コンクリート吹付ノズル部を前記トンネ
ルの壁面に沿って移動駆動させる移動駆動手段とを備
え、前記コンクリート吹付手段は、前記作業構台に対し
て前記トンネル施工方向に移動自在に設けられ、前記作
業構台の前記空間側にコンクリートポンプが設けられ、
前記コンクリートポンプは、前記コンクリート吹付手段
に接続され、前記積込手段は、積込コンベアと、該積込
コンベアにずりを掻き込む掻込手段とを備え、前記積込
手段は、前記作業構台に対して前記トンネル施工方向に
移動自在に設けられ、且つ、旋回自在に設けられている
ことを特徴とする。 【０００９】 【作用】本発明のトンネル施工装置によれば、ずり搬出
工程と覆工工程とを並行して行なうようにしたので、ト
ンネル施工の一サイクルの迅速化を図ることが出来る。 【００１０】すなわち、本発明のトンネル施工装置によ
れば、作業構台をトンネルの切羽に向けて設置すると、
削岩手段により切羽に削孔を形成することが出来るの
で、装薬を容易且つ迅速に行なうことが出来る。次に、
発破により破砕された切羽のずりは、積込手段により搬
送コンベアに積み込むことが出来るので、ずりの搬出を
容易且つ迅速に行なうことが出来る。また、作業構台に
は、コンクリート吹付手段が設けられているので、ずり
の搬出と並行して、トンネルの切羽の壁面にコンクリー
トを吹き付けることによる覆工を行なうことが出来る。 【００１１】特に、本発明のトンネル施工装置によれ
ば、走行手段により作業構台をトンネルの切羽に容易且
つ迅速に移動することが出来る。そして、削岩手段を切
羽に向けて移動して切羽に削孔を形成した後には、作業
ケージを切羽に向けて移動し、作業ケージから装薬する
ことにより、装薬作業を容易且つ迅速に行なうことが出
来る。次に、発破により切羽を破砕する際には、作業構
台が走行自在に設けられているので、坑口側への作業構
台の退避を容易且つ迅速に行なうことが出来る。切羽が
破砕された後には、再び作業構台を切羽側に移動して、
積込手段により破砕されたずりを搬送コンベアに積み込
むことが出来る。この際、積込手段は、トンネル施工方
向に移動自在であり且つ旋回自在なので、ずりの積み込
みを容易且つ迅速に行なうことが出来る。搬送コンベア
はそのずりを坑口側へ搬出することが出来る。また、作
業構台はトンネル施工方向に貫通した空間を有する門型
に形成されているので、この空間にトラックミキサー等
のコンクリート搬送手段を設けることが出来る。よっ
て、コンクリートポンプを介してコンクリート吹付手段
へのコンクリートの供給を継続的に行なうことが出来る
ので、ずりの搬出作業と並行して、コンクリートの吹き
付けを迅速に行なうことが出来る。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１に示すように、施工中のトンネル１には、ト
ンネル施工装置１００が設けられており、トンネル施工
装置１００は、トンネル１の両側部に、それぞれ、トン
ネル施工方向、即ち、図１矢印Ａ、Ｂ方向に敷設された
レール２、２を有している。レール２、２上には、作業
構台１０が設置されており、作業構台１０は、走行装置
１１を備えている。作業構台１０は、走行装置１１によ
りレール２、２上を走行自在である。 【００１３】作業構台１０は、トンネル施工方向に貫通
した図２に示す空間Ｓ１を有する門型に形成されてお
り、即ち、作業構台１０は、ステージ１２と、ステージ
１２の図２左右端から下方に設けられた複数の支柱１３
と、図２左側の複数の支柱１３の下端と図２右側の複数
の支柱１３の下端にそれぞれトンネル施工方向に沿って
設けられ、且つ、前述の走行装置１１が設けられた図１
に示すフレーム１４とを有している。また、フレーム１
４には、複数のアウトリガー１５が設けられている。 【００１４】図２に示すように、作業構台１０のステー
ジ１２上の中央部には、走行レール２５がトンネル施工
方向に敷設されており、走行レール２５上には、コンク
リート吹付機２０が走行レール２５に沿って走行自在に
設けられている。コンクリート吹付機２０は、図１に示
すように、トンネル１の切羽１ｂに向けて設けられたア
ーム２３と、アーム２３の先端にトンネル１の壁面１ａ
に向けるように取り付けられたコンクリート吹付ノズル
２１と、アーム２３に設けられ、コンクリート吹付ノズ
ル２１をトンネル１の壁面１ａに沿って移動駆動させる
吹付マニュピレータ２２とを有している。また、作業構
台１０の一方のフレーム１４の空間Ｓ１側には、コンク
リートポンプ２６が設けられており、このコンクリート
ポンプ２６は、図示しないコンクリート圧送管を介して
コンクリート吹付機２０に、コンクリートを供給するよ
うに接続されている。また、作業構台１０の空間Ｓ１に
は、コンクリートポンプ２６にコンクリートを供給する
トラックミキサー２７が停車している。 【００１５】図２に示すように、作業構台１０のステー
ジ１２上の、コンクリート吹付機２０の両脇には、それ
ぞれ、走行レール３５がトンネル施工方向に敷設されて
おり、走行レール３５上には、油圧削岩機３０が走行レ
ール３５に沿って走行自在に設けられており、また、油
圧削岩機３０は、図１に示すそのビット（刃先）３１を
トンネル１の切羽１ｂに向けるように設けられている。 【００１６】図２に示すように、作業構台１０のステー
ジ１２上の、油圧削岩機３０、３０の更に両側方には、
それぞれ、走行レール４５がトンネル施工方向に敷設さ
れており、走行レール４５上には、作業ケージ装置４０
が走行レール４５に沿って走行自在に設けられており、
作業ケージ装置４０は、図１に示す作業ケージ４１と、
作業ケージ４１をトンネル１の切羽１ｂに向けて突出
し、且つ、作業ケージ４１を上下に移動駆動するアーム
装置４２を有している。 【００１７】図３に示すように、作業構台１０の空間Ｓ
１の両側方には、それぞれ、搬送コンべア５０が、図１
に示すようにフレーム１４及び支柱１３に支持されるよ
うにトンネル施工方向に設けられており、搬送コンベア
５０は、坑口側が高くなるように設置されている。ま
た、搬送コンベア５０の坑口側の端部の下方には、重ダ
ンプトラック５１が待機している。 【００１８】図２に示すように、作業構台１０のステー
ジ１２の下面の、空間Ｓ１の両側方の図１の切羽１ｂ側
には、走行レール６５がトンネル施工方向に敷設されて
おり、走行レール６５には、トンネル１の切羽１ｂのず
り１ｃを搬送コンベア５０に積み込むずり積込装置６０
が、走行レール６５に沿って走行自在に吊設されてい
る。 【００１９】ずり積込装置６０は、走行レール６５に吊
設された走行装置６１を有しており、走行装置６１に
は、アーム６２を水平方向に旋回させる旋回装置６３が
設けられている。アーム６２には、積込コンベア６４
が、切羽１ｂに向けて設けられており、積込コンベア６
４の坑口側の端部は、搬送コンベア５０の切羽１ｂ側の
端部の直上に位置している。また、アーム６２には、積
込コンベア６４の切羽１ｂ側の端部の前方に、積込コン
ベア６４にずり１ｃを掻き込む掻込装置６６が設けられ
ており、掻込装置６６は、図２に示すように、ずりガイ
ド板６６ａと、ずりガイド板６６ａ上に設けられ、ずり
ガイド板６６ａ上のずり１ｃを積込コンベア６４に向け
て掻き込む掻寄腕６６ｂとを有している。 【００２０】また、トンネル１の切羽１ｂ側には、図１
に示すように、ずり１ｃをずり積込装置６０に積み込む
積込補助機械７０が設けられている。 【００２１】トンネル施工装置１００等は以上のような
構成を有するので、トンネル１を施工する際には、ま
ず、作業構台１０をトンネル１の切羽１ｂに向けて（図
１矢印Ａ方向に）移動し切羽１ｂから所定の間隔を有す
る位置に位置決めする。このとき、作業構台１０は、走
行装置１１によりトンネル施工方向（矢印Ａ、Ｂ方向）
に走行自在に設けられているので、その移動及び位置決
めを容易且つ迅速に移動することが出来る。また、アウ
トリガー１５をトンネル１の底面に下ろすことにより作
業構台１０をその位置に固定することが出来る。 【００２２】次に、作業構台１０のステージ１２上に設
けられた油圧削岩機３０、３０を切羽１ｂ側（矢印Ａ方
向）に向けて移動し、そのビット３１により切羽１ｂに
複数の削孔を形成する。削孔は油圧削岩機３０、３０に
より容易且つ迅速に形成することが出来る。削孔が形成
されると、油圧削岩機３０、３０は、坑口側（矢印Ｂ方
向）に戻される。これは、作業構台１０と切羽１ｂ間の
作業スペースを広く確保するためである。 【００２３】次に、油圧削岩機３０、３０の隣りに設け
られた作業ケージ装置４０、４０の作業ケージ４１、４
１に作業員を乗せ、作業ケージ装置４０、４０を切羽１
ｂ側（矢印Ａ方向）に移動する。すると、各作業ケージ
装置４０の作業ケージ４１を切羽１ｂに形成された削孔
に接近させることが出来る。よって、この作業ケージ４
１から削孔への装薬を行なうことが出来る。よって、装
薬作業を容易且つ迅速に行なうことが出来る。装薬が完
了すると、作業ケージ装置４０、４０は、坑口側（矢印
Ｂ方向）に戻される。 【００２４】次に、発破により切羽を破砕する際には、
作業構台１０を坑口側（矢印Ｂ方向）に退避させる。こ
のとき、作業構台１０は、走行自在なので、その退避を
容易且つ迅速に行なうことが出来る。 【００２５】切羽１ｂが破砕された後には、浮石等を落
としてトンネル１の壁面１ａの形状を修繕するこそく作
業を行なう。こそく作業が完了すると、作業ケージ装置
４０、４０は、坑口側（矢印Ｂ方向）に戻される。ま
た、崩落を阻止するために、必要に応じて、トンネル１
の壁面１ａ及び切羽１ｂに支保工を施し、また、金網の
取り付けを行なう。 【００２６】次に、ずり積込装置６０を駆動して破砕さ
れたずり１ｃを搬送コンベア５０に積み込む。ずり積込
装置６０は、トンネル施工方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移
動自在であり且つ旋回自在なので、掻込装置６６の図２
に示すずりガイド板６６ａを自在に移動することにより
ずり１ｃをすくうことが出来、ガイド板６６ａにすくわ
れたずり１ｃは、ガイド板６６ａ上に設けられた掻寄腕
６６ｂにより積込コンベア６４に載せることが出来る。
そのようにして、図１に示すように、積込コンベア６４
により、ずり１ｃを搬送コンベア５０に積み込むことが
出来る。よって、ずり積込装置６０によりずり１ｃを積
み込むことが出来るので、ずり１ｃの積み込みを容易且
つ迅速に行なうことが出来る。また、作業構台１０と切
羽１ｂとの間に、作業構台１０の貫通した空間Ｓ１を通
じて移動してきた積込補助機械７０を設け、その積込補
助機械７０によりずり１ｃの積込を補助することによ
り、ずり１ｃの積み込みを更に容易且つ迅速に行なうこ
とが出来る。 【００２７】また、搬送コンベア５０は、積み込まれた
ずり１ｃを坑口側（矢印Ｂ方向）に搬送することが出来
る。また、搬送コンベア５０の坑口側の端部の下方に
は、重ダンプトラック５１が待機しており、この重ダン
プトラック５１にずり１ｃは積載される。よって、搬送
コンベア５０及び重ダンプトラック５１によりずり１ｃ
を搬出することが出来る。 【００２８】また、ずり１ｃの搬出作業に並行して作業
構台１０のステージ１２上に設けられたコンクリート吹
付機２０を切羽１ｂ側（矢印Ａ方向）に向けて移動し、
そのコンクリート吹付ノズル２１からトンネル１の壁面
１ａにコンクリートを吹き付けて覆工を施す。このと
き、コンクリート吹付ノズル２１はトンネル施工方向
（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在であり、且つ、吹付マニ
ュピレータ２２により壁面１ａに沿って移動自在なの
で、その覆工作業を容易且つ迅速に行なうことが出来
る。 【００２９】また、作業構台１０はトンネル施工方向
（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した空間Ｓ１を有する門型に
形成されているので、この空間Ｓ１にトラックミキサー
２７等のコンクリート搬送手段を設けることが出来る。
よって、フレーム１１の空間Ｓ１側に設けられたコンク
リートポンプ２６を介してコンクリート吹付機２０への
コンクリートの供給を継続的に行なうことが出来る。従
って、ずり１ｃの搬出作業と並行して、コンクリートの
吹き付けによる覆工を迅速に行なうことが出来る。よっ
て、従来のように、ずり１ｃの搬出作業を待った後に、
コンクリートの吹き付け作業を行なう場合に比して、ト
ンネル施工の一サイクルを迅速に行なうことが出来る。 【００３０】コンクリートの吹き付け作業の後には、再
び、作業ケージ４１、４１に作業員を乗せ、作業ケージ
装置４０、４０を切羽１ｂ側（矢印Ａ方向）に移動す
る。すると、各作業ケージ装置４０の作業ケージ４１か
ら覆工へのロックボルトの装着を行なうことが出来るの
で、ロックボルトの装着作業を容易且つ迅速に行なうこ
とが出来る。 【００３１】トンネル施工装置１００は、上記工程を繰
り返すようにして、トンネル１を施工することが出来
る。従って、上記実施例のトンネル施工によれば、各工
程の迅速化及びずり搬出工程と覆工工程との並行化によ
り、一サイクルの迅速化を図ることが出来るので、一層
の工期の短縮を図ることが出来る。 【００３２】尚、上記実施例においては、油圧削岩機３
０を設けたが、削孔を形成し得る限りにおいていかなる
削岩機であってもよいことは勿論である。 【００３３】 【発明の効果】本発明のトンネル施工装置によれば、ト
ンネル施工の一サイクルの迅速化を図ることが出来るの
で、工期の短縮を図ることが出来る。 【００３４】すなわち、本発明のトンネル施工装置によ
れば、作業構台にずりを積み込む積込手段及び搬送コン
ベアと共にコンクリート吹付手段を設けたので、ずりの
搬出と並行してトンネルの切羽の壁面にコンクリートを
吹き付けることによる覆工を行なうことが出来る。よっ
て、トンネル施工の一サイクルの迅速化を図ることが出
来るので、工期の短縮を図ることが出来る。 【００３５】特に、本発明のトンネル施工装置によれ
ば、走行手段により作業構台をトンネルの切羽に容易且
つ迅速に移動することが出来、削岩手段を切羽に向けて
移動して切羽に削孔を形成した後には、作業ケージを切
羽に向けて移動し、作業ケージから装薬することによ
り、装薬作業を容易且つ迅速に行なうことが出来る。ま
た、発破により切羽を破砕する際には、作業構台が走行
自在に設けられているので、坑口側への作業構台の退避
を容易且つ迅速に行なうことが出来る。また、積込手段
を、トンネル施工方向に移動自在且つ旋回自在に設けた
ので、ずりの積み込みを容易且つ迅速に行なうことが出
来る。また、作業構台のトンネル施工方向に貫通した空
間にトラックミキサー等のコンクリート搬送手段を設け
ることが出来るので、コンクリートポンプを介して、コ
ンクリート吹付手段へのコンクリートの供給を継続的に
行なうことが出来る。よって、ずりの搬出作業と並行し
て、コンクリートの吹き付けを迅速に行なうことが出来
る。以上のことから、更にトンネル施工の一サイクルの
迅速化を図ることが出来るので、一層、工期の短縮を図
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明のトンネル施工装置の一実施例を示す
図である。 【図２】 図１のトンネル施工装置を切羽側から見た図
である。 【図３】 図１のトンネル施工装置を坑口側から見た図
である。 【符号の説明】 １…トンネル １ａ…壁面 １ｂ…切羽 １ｃ…ずり ２…レール（走行手段） １０…作業構台 １１…走行装置（走行手段） ２０…コンクリート吹付機（コンクリート吹付手段） ２１…コンクリート吹付ノズル（コンクリート吹付ノズ
ル部） ２２…吹付マニュピレータ（移動駆動手段） ２３…アーム（移動駆動手段） ２６…コンクリートポンプ ３０…油圧削岩機（削岩手段） ４１…作業ケージ ５０…搬送コンベア ６０…ずり積込装置（積込手段） ６４…積込コンベア ６６…掻込装置（掻込手段） １００…トンネル施工装置 Ｓ１…空間

フロントページの続き (72)発明者 岩城 修一 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 古賀 雄三 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 和田 利彦 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 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 川端 常和 群馬県多野郡吉井町吉井1058 古河機械 金属株式会社内 (72)発明者 石川 靖男 東京都北区西ケ原１−27−３ 古河ドリ ルテック株式会社内 (56)参考文献 特公 平６−33718（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−29160（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/00 E21D 9/10 E21D 9/12 E21B 7/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 作業構台を有し、 前記作業構台には、トンネルの切羽に削孔を穿設形成す
   る削岩手段と、前記トンネルの壁面にコンクリートを吹
   き付けるコンクリート吹付手段と、前記作業構台を貫通
   する搬送コンべアと、前記トンネルの切羽のずりを前記
   搬送コンベアに積み込む積込手段とが設けられているト
   ンネル施工装置であって、 前記作業構台は、トンネル施工方向に貫通した空間を有
   する門型に形成され、 前記作業構台は、走行手段を備え、 前記作業構台には、作業ケージが前記トンネル施工方向
   に移動自在に設けられ、 前記削岩手段は、前記作業構台に対して前記トンネル施
   工方向に移動自在に設けられ、 前記コンクリート吹付手段は、コンクリート吹付ノズル
   部と、該コンクリート吹付ノズル部を前記トンネルの壁
   面に沿って移動駆動させる移動駆動手段とを備え、 前記コンクリート吹付手段は、前記作業構台に対して前
   記トンネル施工方向に移動自在に設けられ、 前記作業構台の前記空間側にコンクリートポンプが設け
   られ、 前記コンクリートポンプは、前記コンクリート吹付手段
   に接続され、 前記積込手段は、積込コンベアと、該積込コンベアにず
   りを掻き込む掻込手段とを備え、 前記積込手段は、前記作業構台に対して前記トンネル施
   工方向に移動自在に設けられ、且つ、旋回自在に設けら
   れていることを特徴とするトンネル施工装置。