(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル切羽の進行に伴って延伸される切羽近傍とトンネル坑口との間の軌道上に、所定割り当て区間を往復運行する複数台のずり搬送台車を配車するとともに、前記切羽近傍に搬入され、複数枚が折り畳まれた状態で仮置きされたコンテナに前記トンネル切羽で発生したずりを積み込み、ずりを満載したコンテナを出発地点に待機するずり搬送台車でトンネル坑口に向けて搬出走行させ、前記所定割り当て区間の終点である荷移替え地点に到達した前記ずり搬送台車から次区間を搬出走行するために待機する次のずり搬送台車に前記コンテナを移し替える一方、該次のずり搬送台車に搭載されていた折り畳まれた状態のコンテナを前記ずりを満載したコンテナを搬送してきたずり搬送台車の一部に移し替える作業を行い、該移し替え作業後に自車が出発した地点までの戻り走行を行うサイクル運行を、配車された各ずり搬送台車で実施し、前記トンネル切羽で発生したずりをトンネル坑口まで搬出する一方、前記折り畳まれた状態のコンテナを切羽近傍まで搬入し仮置きするようにしたことを特徴とするトンネルずり出し方法。
【請求項２】
荷台に載置されたずりを満載したコンテナを、トンネル延長方向に荷台上で移動させる上段横送りローラ機構と、該上段横送りローラ機構の下段に位置し、折り畳まれた袋状体のコンテナを載置するとともに、前記ずりを満載したコンテナの移し替え作業と独立して、前記折り畳まれた袋状体のコンテナを移し替えることができる下段横送りローラ機構と、トンネル軌道上を走行するための自走駆動機構とを備えたことを特徴とするずり搬送台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネルずり出し方法及びずり搬送台車に係り、特に小断面の長距離トンネルにおいて掘削ずりを効率よく搬出するようにしたトンネルずり出し方法及び同方法に使用するずり搬送台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、山岳トンネルや土圧系シールドトンネルにおけるずり出し作業では、切羽２からのずり出しにずり鋼車が使用されている。ずり鋼車は複数台が連結された状態でバッテリーロコによって牽引され、坑外まで運転される。しかし、小断面トンネルでは鋼車軌道が複線化できない等の理由でずり出しが作業サイクルのクリティカルパスとなっていた。そこで、１回の発破サイクルで発生したずりを、１回ないしは連続して搬出するずり出し方法が種々、実現化された。代表的なずり出し施工例としてトレーンローダを用いたずり出し方法がある。このトレーンローダは、軌道上の鋼車を跨ぐように切羽後方に設置されているので、切羽で発生したずりを連結された複数大の鋼車に連続的に積み込むことができる。この方法は、ずり積載時にトレーンローダ下に鋼車を配置させる必要があるため、鋼車を跨ぐトレーンローダが通過できる大きさのトンネル断面でないと採用できないという欠点がある。
【０００３】
これに対して、中規模断面のトンネルに対応可能な例としてシャトルカーを用いたずり出し作業も行われている。シャトルカーはトレーンローダと連結鋼車の機能を併せ持つ大容量の連結鋼車であり、上述の場合よりトンネル占有断面を小さくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれもずり積み込み設備が大がかりとなり、その設備費も高価になる。また、連結されたずり鋼車を牽引するために大型のバッテリーロコも必要である。さらに、小断面のトンネルでは、占有断面が確保できないためシャトルカーを使用できない場合もある。
したがって、さらに小断面のトンネルにおいて、効率的なずり出し作業を実現するためには、牽引設備の簡略化、ずり鋼車の運行サイクルの適性化、切羽におけるずり鋼車へのずり積み込み設備のコンパクト化が課題となっていた。
【０００５】
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、小断面トンネルにおいて、サイクルタイムを考慮した効率ずり出し作業を行えるようにしたトンネルずり出し方法及びずり搬送台車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はトンネル切羽の進行に伴って延伸される切羽近傍とトンネル坑口との間の軌道上に、所定割り当て区間を往復運行する複数台のずり搬送台車を配車するとともに、前記切羽近傍に搬入され、複数枚が折り畳まれた状態で仮置きされたコンテナに前記トンネル切羽で発生したずりを積み込み、ずりを満載したコンテナを出発地点に待機するずり搬送台車でトンネル坑口に向けて搬出走行させ、前記所定割り当て区間の終点である荷移替え地点に到達した前記ずり搬送台車から次区間を搬出走行するために待機する次のずり搬送台車に前記コンテナを移し替える一方、該次のずり搬送台車に搭載されていた折り畳まれた状態のコンテナを前記ずりを満載したコンテナを搬送してきたずり搬送台車の一部に移し替える作業を行い、該移し替え作業後に自車が出発した地点までの戻り走行を行うサイクル運行を、配車された各ずり搬送台車で実施し、前記トンネル切羽で発生したずりをトンネル坑口まで搬出する一方、前記折り畳まれた状態のコンテナを切羽近傍まで搬入し仮置きするようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、ずり出し作業に利用する搬送台車として、荷台に載置されたずりを満載したコンテナを、トンネル延長方向に荷台上で移動させる上段横送りローラ機構と、該上段横送りローラ機構の下段に位置し、折り畳まれた袋状体のコンテナを載置するとともに、前記ずりを満載したコンテナの移し替え作業と独立して、前記折り畳まれた袋状体のコンテナを移し替えることができる下段横送りローラ機構と、トンネル軌道上を走行するための自走駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトンネルずり出し方法及びずり搬送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、本発明のトンネルずり出し方法を説明するために模式的に示したトンネル１の縦断面図である。図左端の切羽２付近には図示しない掘削機あるいは発破作業により発生したずり３が山積みされている。さらにその後方直近には門型フレーム４が配置されている。この門型フレーム４は坑内軌道上を走行することができ、トンネル切羽２の進行に合わせた軌道の延伸に伴い切羽２の直後に配置される。この門型フレーム４の上部梁５には簡易走行ホイスト６が取り付けられており、上部梁５に設けられたレール（図示せず）に沿って吊り下げ荷物（本実施の形態では、ずりを積載したコンテナバッグ１０）を梁スパン間で横移動させることができるようになっている。
【００１０】
門型フレーム４の近くには平らに折り畳まれた複数枚のコンテナバッグ１０が積み上げた状態で仮置きされている。このコンテナバッグ１０は、四角形状の合成繊維織布を底面、側面の５面を縫製して製作した角形袋状体で、粉体、塊状体等のバルク材（ばら荷）からなる内容物を収容できる。このコンテナバッグ１０はフレキシブルコンテナあるいはシートパック等の呼称で扱われている公知の製品である。以後、本明細書では「コンテナバッグ」と呼ぶ。
【００１１】
このコンテナバッグ１０の表面には所定の折り線加工が施され、全体を折り畳む際に同じ折り線で平らな同一形状に折り畳め、空の状態で数段に積み上げ、仮置きされた場合にも嵩張らない。
【００１２】
図１には図示しないずり積み込み機械によりずりが満載されたコンテナバッグ１０が門型フレーム４の後端の荷積み台７上に載置された状態が示されている。さらに荷積み台７のそばには搬送台車２０が示されている。この搬送台車２０はトンネル軌道上をバッテリ駆動により自走する軌道走行車両で、ずりを満載したコンテナバッグ１０を積んで荷積み台７から坑口８に向けて搬出走行を開始した直後の状態にある。さらに、トンネル中間位置には同一構造の空荷の搬送台車２０が軌道上を移替え地点（Ｂ）に向けて戻り走行している。さらにトンネル坑外（終点）にはコンテナバッグ１０が揚重装置９により吊り上げられ、空荷の搬送台車２０がトンネル坑内に向かって戻り走行している状態が示されている。
吊り上げられたコンテナバッグ１０は底開き構造となっているため、吊り下げた状態でダンプトラック（図示せず）の荷台にずりをあけることができる。
【００１３】
以下、図２、図３を参照して搬送台車２０の構成について説明し、さらに図４、図５を参照して本発明のずり出し方法における搬送台車２０の作業の詳細、その手順について説明する。
【００１４】
図２（ａ）は本発明のトンネルずり出し方法に用いる搬送台車２０を示した側面図、図２（ｂ）は同平面図である。両図に示した搬送台車２０は車台２１に搭載したバッテリー、電動モータ２２により駆動輪２３を駆動し、トンネル内の軌道上を自走することのできる軌道車である。また車台２１には車軸と平行方向に複数本の横送りローラ２４が配設されている（図２（ｂ）参照）。この横送りローラ２４のうちの一部のローラは、図示しない駆動源により所定回転方向に回転する駆動ローラ２４Ａとなっている。本実施の形態では８本の横送りローラ２４のうち、３本のローラーが駆動ローラ２４Ａとなっている。ローラ２４の本数、寸法、駆動ローラ２４Ａの本数等は、ローラ２４上に載置されるコンテナバッグ１０の大きさ（図３参照）によって適宜設定できるものである。また駆動ローラ２４の回転トルクは、載置された満載コンテナバッグ１０がローラ２４上を移動できる能力に設定されている。各駆動ローラ２４には単一の駆動源から減速伝達機構を介して回転駆動力を伝達するようにしてもよいし、個々のローラ２４にモータ及び減速機構を接続させてもよい。
【００１５】
図３（ａ）はコンテナバッグ１０を載置した搬送台車２０を示した側面図、図３（ｂ）は同正面図である。両図に示したように、本実施の形態では搬送台車２０は、ずりを満載した１袋のコンテナバッグ１０を載置する程度の寸法に設計されている。また、このコンテナバッグ１０の大きさは、搬送台車２０の走行能力、横送りローラ２４の回転トルク等、ずり積載時のバッグ総重量を考慮して決定するが、併せて同図（ｂ）に例示したようなトンネル１の断面に対してコンテナバッグ１０の上方、側方に余裕を有するように設定することが好ましい。
【００１６】
図４（ａ）〜図４（ｅ）（以下では、図４の記載を省略してある。）は、図１に示した移替え地点（例えばＢ地点）でのコンテナバッグ１０の移替え作業の手順について示した模式説明図である。同図に示したように、切羽側（図中左側）からずりを満載したコンテナバッグ１０が載置された搬送台車２０が移替え地点（Ｂ）に接近するとともに、反対の坑口側（図中右側）からは空荷の搬送台車２０が移替え地点（Ｂ）に接近している（（ａ）参照）。
同図では両方向から移替え地点にほぼ同時に到着するように描かれているが、後述するダイヤグラム（図５）を例にあるように空荷の搬送台車２０が先に移替え地点で待機させるようにすればよい。この移替え地点には図示しない停止スイッチが設けられており、接近してきた搬送台車２０同士が衝突しないようになっている。停止スイッチとしては機械式接触スイッチでもよいし、光電センサ、超音波センサ等の非接触スイッチを使用することもできる。２台の搬送台車２０が移替え地点で停止した段階でコンテナバッグ１０を積載している搬送台車２０と、空荷の搬送台車２０の横送りローラ２４が駆動開始する。ずりを満載したコンテナバッグ１０は（ｃ）に示したように２台の搬送台車２０を跨ぐようにして図中、右側の搬送台車２０に移動する。そして（ｄ）に示したようにコンテナバッグ１０が完全にもう１台の搬送台車２０に移し替えられた段階で横送りローラ２４が停止し、コンテナバッグ１０の移替えが完了する。このとき車台２１の一部に光電センサ、重量検知センサ等を装備し、横送りローラ２４によって移し替えられるコンテナバッグ１０を搬送台車２０上に精度よく位置決めするようにすることが好ましい。
その後、（ｅ）に示したようにコンテナバッグ１０を積載した搬送台車２０は坑口８（終点）に向けて搬出走行を開始し、一方の空荷状態となった搬送台車２０は切羽２に向けて戻り走行を開始する（図１参照）。
【００１７】
図５は、図１に示したトンネルの切羽２近傍と坑口６とを結ぶ間を運行される搬送台車２０の運行サイクルの一部を模式的に示したダイヤグラムである。同図に示したように、１台の搬送台車２０が受け持つ運行距離はずり積み込み時間、移し替え時間、走行時間の合計サイクルから決定される。そして、軌道の延伸に伴い配車台数を増やすことでずり搬出のサイクルを保持していくように計画されている。たとえば搬送台車２０はコンテナバッグ１０が積載された状態と、空荷状態とでは走行速度が異なる。そこで、移替え地点（たとえば地点Ｂ）で空荷となった搬送台車２０が戻り走行して出発地点（例えば地点Ａ）まで戻り、コンテナバッグ１０を積載して再び移替え地点（例えば地点Ｂ）まで戻ってくるまでの所要時間と、移替え地点（地点Ｂ）でコンテナバッグ１０が移し替えられた搬送台車２０が隣接した坑口側の移替え地点（地点Ｃ）で空荷となり、再び移替え地点（地点Ｂ）に戻ってくる所要時間とがほぼ等しくなるようにすればよい。このときコンテナバッグ１０を積載した搬送台車２０が移替え地点で待機することがないように、搬送台車２０の運行距離を設定することが、サイクルタイム短縮のために重要となる。
このように、トンネル切羽の進行に伴う軌道延伸に合わせて所定割り当て区間を往復運行する搬送台車２０を必要台数だけ配車することで、小断面トンネルにおけるずり出しサイクルタイムを大幅に軽減することができる。
【００１８】
図６は搬送台車２０の変形例を示した説明図である。図１に示したずり出し方法では切羽２直近に複数枚の折り畳まれたコンテナバッグ１０が積み上げられており、これらのコンテナバッグ１０がなくなるまで連続的に前述のずり出しを行うようになっている。そしてこのサイクル中に、切羽位置で空のコンテナバッグがなくなった段階あるいは途中段階で折り畳まれた複数枚のコンテナバッグを坑口から切羽まで搬入して補充する必要である。この間、ずり出し作業は停止することになる。
【００１９】
そこで、この空コンテナバッグの補充作業を省略することを目的とした搬送台車２０を用いることでサイクルタイム向上を図ることができる。図６（ａ）に示した搬送台車２０は、横送りローラ２４、２５が２段配置された構造からなり、上段の横送りローラ２４は図４に示したようにコンテナバッグ１０Ａを移し替えるために使用されるが、下段の横送りローラ２５は折り畳まれたコンテナバッグ１０Ｂをずりが満載されたコンテナバッグ１０Ａと逆方向に移し替えるために使用される。これにより図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したようにずり出しサイクルと同時進行で折り畳まれたコンテナバッグ１０Ｂを坑口から切羽近傍まで移送することができる。これにより、ずり出しサイクルを中断して折り畳まれたコンテナバッグを補給するサイクルを設ける必要がなくなり、ずり出しの全体サイクルタイムをさらに短縮することができる。
【００２０】
以上に述べたコンテナバッグ１０は本実施の形態では合成繊維織布を縫製した製品を使用しているが、コンテナバッグ１０の耐久性を向上するために、内面に保護コーティング層を形成したり、折り畳み可能な金属板製のコンテナボックス等を使用することも可能である。また、本実施の形態では１台の搬送台車２０の荷台に１袋のコンテナバッグ１０を積載した例を示したが、複数袋の小さなコンテナバッグ１０をパレット等に載せ、フォークリフト等を用いてパレットを搬送台車２０の荷台に載置させるようにしてもよい。
【００２１】
また、本実施の形態では図１に示したように、切羽において門型フレーム４を設け、切羽近傍でずり積み込みされたコンテナバッグ１０を、荷積み台７まで吊り下げ移動するようになっている。この方法利点はコンテナへのずり積み込みと並行して搬送台車２０を運行させておくことができることである。これに対して設備の簡略化に重点を置いた例として、搬送台車２０の軌道を切羽近傍まで延長し、搬送台車２０上に空のコンテナバッグ１０を載置し、その中に直接ずりを積み込むこともできる。このとき、空のコンテナバッグ１０の上端が開口した状態で自立するように治具等を用いることが好ましい。また、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）等の場合にも掘削本体内まで搬送台車２０を進行させ、搬土スクリューコンベア等により、コンテナバッグ１０に直接ずりを積み込むこともできる。
【００２２】
なお、搬送台車２０の車台にパンタグラフ構造等の油圧駆動で、荷台を昇降可能なリフターを装備すれば、立坑等の坑口設備においてコンテナバッグ１０の荷卸しを容易に行うようにすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば延長の長い小断面トンネルにおいて、設備コストを抑えた効率のよいずり出し作業を行うことができ、トンネル掘削工事全体の作業サイクルを向上させることができ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ずり出し方法の一実施の形態を示した概略縦断面図。
【図２】本発明のずり搬送台車の構造例を示した側面図、平面図。
【図３】図２に示したずり搬送台車にコンテナバッグを積載した状態を示した側面図、正面図。
【図４】ずり搬送台車によるコンテナバッグの移替え作業の手順を示した説明図。
【図５】ずり搬送台車の運行例を示した概略ダイヤグラム。
【図６】ずり搬送台車の変形例によるコンテナバッグの移替え作業の手順を示した説明図。
【符号の説明】
１  トンネル
２  切羽
３  ずり
８  坑口
１０，１０Ａ，１０Ｂ  コンテナバッグ
２０  搬送台車
２４，２５  横送りローラ
Ａ  出発地点
Ｂ  荷移替え地点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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