(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体の環状リブに円周方向に往復移動可能に吹付装置本体を取付け、この吹付装置本体に前後方向に移動可能な支持部材を取付け、この支持部材の先端に吹付ノズルを前後左右両方向に移動可能に取付け、前記吹付装置本体、支持部材及び吹付ノズルをそれぞれ前記の方向に移動する作動手段を設け、
前記吹付装置本体は、シールド本体の環状リブに取付けられた円弧状のガイドレールに沿って転動するローラを両端に有する支持軸に吊り下げられていて、上下前後に各１対のガイドローラが取付けられている支持箱を有し、この支持箱の両側に無端条体の両端が連結され、この無端条体は前記ガイドレールに沿って配置されて、該ガイドレールの両端に設けられた１対の案内ロールに懸張され、環状リブに設けられた油圧モータからなる第１作動手段によって、無端条体を介して吹付装置本体を円周方向に往復移動することを特徴とする開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置。
【請求項２】
支持部材は、吹付装置本体の支持箱に取付けられたガイドローラに前後方向に移動可能に支持された支持杆を有し、この支持杆の後端にアームの一端が取付けられ、このアームの他端は支持箱に取付けられた第１油圧シリンダからなる第２作動手段の作動杆の先端に枢支され、第２作動手段の作動によって支持部材が前後方向に往復移動するようになっており、支持部材の先端に支持筒の基端が枢支され、この支持筒の後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は支持杆に取付けられた油圧シリンダからなる第３作動手段の作動杆の先端に枢支され、第３作動手段の作動によって支持筒が上下方向に往復揺動する請求項１の開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置。
【請求項３】
吹付ノズルは、チルド軸に着脱可能に取付けられ、このチルド軸はフレームに枢支されていて、その後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は前記フレームに取付けられた油圧シリンダからなる第４作動手段の作動杆の先端に枢支されていて、第４作動手段の作動によって吹付ノズルは、円周方向に往復移動する請求項２の開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置。
【請求項４】
フレームは支持筒に回動可能に嵌合された回動アームの先端に枢支され、これに支持筒の下部に設けられた油圧シリンダからなる第５作動手段の作動杆の先端が枢支していて、第５作動手段の作動によってフレームが上下方向に往復揺動し、回動アームは支持筒に設けられた回転ラムからなる第６作動手段の作動によって水平方向に往復揺動する請求項３の開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置。
【請求項５】
第２作動手段を作動して、支持部材の支持杆を支持箱のガイドローラに案内させて、吹付ノズルを前後方向の所要位置に移動し、第６作動手段を作動して、回動アーム及びフレームを水平方向に回動し、吹付ノズルを水平方向の所要位置に移動し、第５作動手段を作動してフレームを上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向所要位置に角度変更させ、前記支持杆に取付けられた第３作動手段を作動して、揺動アームを介して支持筒を上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向の所要位置に移動させ、第４作動手段を作動して揺動アームを介してチルド軸を回動して、吹付ノズルを円周方向の所要位置に移動させ、第１作動手段を作動して、環状リブのガイドレールに沿って無端条体を移動し、これによって吹付装置本体の支持箱のローラがガイドレール上を転動して、吹付装置本体をガイドレールに沿って円周方向に移動させ、ガイドレールの一方の終端部に到達すると、リミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、吹付装置本体は反対方向に移動して他方の終端部に到達すると、他のリミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、このようにして以後自動的に所定回数往復移動し、この往復移動の間に吹付ノズルからコンクリートが鏡面に向かって吹き付けることを特徴とする請求項４の開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置による吹付工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用範囲】
この発明は、開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置及び吹付工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来開放型シールド掘進機は図７にその概要が示されており、シールド本体１の前部に環状リブ２及びこの環状リブ２に上下両端が取付けられた縦梁３が設けられており、その前方に形成されたフード部４内に、上部にムーバブルフード５、その下方に作業デッキ７等が、それぞれ縦梁３に取付けられた油圧ジャッキ８，９によって前進後退するように設けられている。そしてこのような開放型シールド掘進機によってトンネルを掘削するに際しては、掘削後支保工の施工が終了するまでの間切羽が自立することが必要であるが、地質条件によっては切羽が自立しない場合がある。そこでこのような場合には、鉄筋等による切羽の先受工を施すことや、鏡面に対してコンクリートを吹き付けることや、ロックボルトを打設すること等によって切羽を自立させることが行われており、この中コンクリート吹付工法は、掘削断面の形状のいかんに係らず、掘削後早期にかつ容易にコンクリートを地山に密着させることができて、施工が容易であるという利点があるので、利用率が高くなっている。
【０００３】
前記のようなコンクリート吹付工法を実施するに際しては、作業デッキ７を油圧ジャッキ９の作動によって前進させて、この作業デッキ７に作業員が吹付ノズル１１を有するコンクリート吹付装置６′を持ち込んで、図示しない吹付機からホース１２を経て送給されるコンクリートを吹付ノズル１１から鏡面１０に吹き付けることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのようなコンクリート吹付工法の実施は、前記のように人力によって行われるため、作業効率が著しく劣悪であるのに加えて、作業員の安全性が損なわれ、また吹付作業毎にコンクリート吹付装置６′を用意しなければならなくて、掘削直後直ちに吹付作業を行うことができず、この間に地山を緩めて崩落を誘発する原因となるというような問題がある。
【０００５】
そこでこの発明の目的は、前記のような開放型シールド掘進機のコンクリート吹付装置のもつ問題を解消し、作業員の人力によってコンクリート吹付を行う必要がなくて、作業効率が良好であるのに加えて、作業員の安全性が損なわれることがなく、また掘削直後直ちに吹付作業を行うことができて、地山を緩めて崩落を誘発する原因を発性することのない開放型シールド掘進機におけるコンクリート吹付装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、シールド本体の環状リブに円周方向に往復移動可能に吹付装置本体を取付け、この吹付装置本体に前後方向に移動可能な支持部材を取付け、この支持部材の先端に吹付ノズルを前後左右両方向に移動可能に取付け、前記吹付装置本体、支持部材及び吹付ノズルをそれぞれ前記の方向に移動する作動手段を設け、前記吹付装置本体は、シールド本体の環状リブに取付けられた円弧状のガイドレールに沿って転動するローラを両端に有する支持軸に吊り下げられていて、上下前後に各１対のガイドローラが取付けられている支持箱を有し、この支持箱の両側に無端条体の両端が連結され、この無端条体は前記ガイドレールに沿って配置されて、該ガイドレールの両端に設けられた１対の案内ロールに懸張され、環状リブに設けられた油圧モータからなる第１作動手段によって、無端条体を介して吹付装置本体を円周方向に往復移動することを特徴とするものである。請求項２の発明は、請求項１の発明において、支持部材は、吹付装置本体の支持箱に取付けられたガイドローラに前後方向に移動可能に支持された支持杆を有し、この支持杆の後端にアームの一端が取付けられ、このアームの他端は支持箱に取付けられた油圧シリンダからなる第２作動手段の作動杆の先端に枢支され、第２作動手段の作動によって支持部材が前後方向に往復移動するようになっており、支持部材の先端に支持筒の基端が枢支され、この支持筒の後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は支持杆に取付けられた油圧シリンダからなる第３作動手段の作動杆の先端に枢支され、第３作動手段の作動によって支持筒が上下方向に往復揺動するものである。請求項３の発明は、請求項２の発明において、吹付ノズルは、チルド軸に着脱可能に取付けられ、このチルド軸はフレームに枢支されていて、その後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は前記フレームに取付けられた油圧シリンダからなる第４作動手段の作動杆の先端に枢支されていて、第４作動手段の作動によって吹付ノズルは、円周方向に往復移動するものである。請求項４の発明は、請求項３の発明において、フレームは支持筒に回動可能に嵌合された回動アームの先端に枢支され、これに支持筒の下部に設けられた油圧シリンダからなる第５作動手段の作動杆の先端が枢支していて、第５作動手段の作動によってフレームが上下方向に往復揺動し、回動アームは支持筒に設けられた回転ラムからなる第６作動手段の作動によって水平方向に往復揺動するものである。請求項５の発明は、請求項４の発明において、第２作動手段を作動して、支持部材の支持杆を支持箱のガイドローラに案内させて、吹付ノズルを前後方向の所要位置に移動し、第６作動手段を作動して、回動アーム及びフレームを水平方向に回動し、吹付ノズルを水平方向の所要位置に移動し、第５作動手段を作動してフレームを上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向所要位置に角度変更させ、前記支持杆に取付けられた第３作動手段を作動して、揺動アームを介して支持筒を上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向の所要位置に移動させ、第４作動手段を作動して揺動アームを介してチルド軸を回動して、吹付ノズルを円周方向の所要位置に移動させ、第１作動手段を作動して、環状リブのガイドレールに沿って無端条体を移動し、これによって吹付装置本体の支持箱のローラがガイドレール上を転動して、吹付装置本体をガイドレールに沿って円周方向に移動させ、ガイドレールの一方の終端部に到達すると、リミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、吹付装置本体は反対方向に移動して他方の終端部に到達すると、他のリミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、このようにして以後自動的に所定回数往復移動し、この往復移動の間に吹付ノズルからコンクリートが鏡面に向って吹き付けるものである。
【０００７】
【作用】
前記のようなこの発明は、これを使用してトンネルを連続して掘孔している際、地山が自立しない状況の場合において、切羽安定のためにコンクリート吹付工法を実施しなければならない時は、シールド本体の環状リブに取付けた吹付装置本体に取付けた支持部材を、作動部材によって前後方向に移動させて所定位置とし、この支持部材の先端に取付けた吹付ノズルを前後左右両方向に移動させて所定位置とし、吹付装置本体を作動部材によってシールド本体の環状リブに沿って円周方向に自動的に往復移動させながら、吹付ノズルから噴射するコンクリートを地山の鏡面に向けて吹き付け、これらの作業を作業員の労力を要することなく実施することとなる。
【０００８】
【実施例】
図１〜５に示すこの発明の実施例において、前記従来のものと同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる部分について説明する。シールド本体１の環状リブ２に円周方向に往復移動可能に吹付装置本体１３を取付け、この吹付装置本体１３に前後方向に移動可能な支持部材１４を取付け、この支持部材１４の先端に吹付ノズル１１を前後左右両方向に移動可能に取付け、前記吹付装置本体１３、支持部材１４及び吹付ノズル１１をそれぞれ前記の方向に移動する作動手段を設けている。
【０００９】
吹付装置本体１３は、シールド本体１の環状リブ２に取付板２１を介して取付けられた、前後１対の円弧状のガイドレール２０に沿って転動するローラ２２を両端に有する支持軸２３と、この支持軸２３に吊り下側板２６を介して吊り下げられ、かつ上下前後に各１対のガイドローラ２７，２８が取付けられている支持箱２４とを有し、この支持箱２４の両側には無端チェーン等からなる無端条体２９の両端が連結され、この無端条体２９はガイドレール２０に沿って配置されて、ガイドレール２０の両端に設けられた１対のガイドローラ３１に懸張され、ガイドレール２０に設けられた油圧モータからなる第１作動手段１６によって無端条体２９が円周方向に往復移動することによって吹付装置本体１３が同方向に移動するようになっている。
【００１０】
支持部材１４は、吹付装置本体１３の支持箱２４に取付けられたガイドローラ２７，２８に前後方向に移動可能に支持された角形の支持杆３２を有し、この支持杆３２の後端にアーム３３の一端が取付けられ、このアーム３３の他端は支持箱２４に取付けられた油圧シリンダからなる第２作動手段１７の作動杆の先端に枢支され、第２作動手段１７の作動によって支持部材１４が、前後方向に往復移動するようになっている。支持部材１４の先端に支持筒３４の基端が枢支され、この支持筒３４の後端に揺動アーム３６の一端が取付けられ、この揺動アーム３６の他端は支持杆３２に取付けられた油圧シリンダからなる第３作動手段３７の先端に枢支され、この第３作動手段３７の作動によって支持筒３４が上下方向に往復揺動するようになっている。
【００１１】
吹付ノズル１１は、チルド軸３８に着脱可能に取付けられ、このチルド軸３８はフレーム３９に枢支されていて、その後端に揺動アーム４１の一端が取付けられ、この揺動アーム４１の他端はフレーム３９に取付けられた第３油圧シリンダ第４作動手段４２の作動杆の先端に枢支されていて、この第４作動手段４２の作動によってチルド軸３８に取付けられている吹付ノズル１１は、円周方向に往復移動するようになっている。フレーム３９は支持筒３４に回動可能に嵌合された回動アーム４３の先端に枢支されるとともに、これに支持筒３４の下部に設けられた油圧シリンダからなる第５作動手段の作動杆の先端が枢支していて、この第５作動手段の作動によってフレーム３９が上下方向に往復揺動し、回動アーム４３は支持筒３４に設けられた回転ラムからなる第６作動手段４６の作動によって水平方向に往復揺動するようになっている。
【００１２】
第１作動手段１６、第２作動手段１７、第３作動手段３７、第４作動手段４２、第５作動手段４４、第６作動手段には、図示しない適宜な位置に設けられた図示しない油圧ユニット、制御盤、操作ボックスからなる給油手段から、制御弁を設けた配管を通して制御弁を操作することによって給排油して、下記のような要領によって吹付ノズル１１の位置を調整をするとともに、この吹付ノズル１１に従来と同様にコンクリートを供給して、鏡面１０にコンクリートを吹き付けることとなる。
【００１３】
前記のようにしてコンクリートを吹き付けるに際しては、図６に示すように、Ｉ、準備工程、ＩＩ、吹付工程、ＩＩＩ、格納工程の３工程を実施することとなる。まず準備工程Ｉに関しては、（１）手動操作によって、第２作動手段１７を作動して、支持部材１４の支持杆３２を支持箱２４のガイドローラ２７，２８に案内させて、吹付ノズル１１を前後方向の所要位置に移動し、（２）手動操作によって、第６作動手段４６を作動して、回動アーム４３及びフレーム３９を水平方向に回動し、吹付ノズル１１を水平方向の所要位置に移動し、（３）手動操作によって、第５作動手段４４を作動してフレーム３９を上下方向に揺動し、吹付ノズル１１を上下方向所要位置に角度変更させ、（４）手動操作によって、支持杆３２に取付けられた第３作動手段３７を作動して、揺動アーム３６を介して支持筒３４を上下方向に揺動し、吹付ノズル１１を上下方向の所要位置に移動させ、（５）手動操作によって、第４作動手段４２を作動して揺動アーム４１を介してチルド軸３８を回動して、吹付ノズル１１を円周方向の所要位置に移動させる。次に吹付工程ＩＩに関しては、手動操作によって、第１作動手段１６を作動して、環状リブ２のガイドレール２０に沿って無端チェーン２９を移動し、これによってシールド本体１の支持箱２４のローラ２２がガイドレール２０上を転動して、シールド本体１をガイドレール２０に沿って円周方向に移動させ、ガイドレール２０の一方の終端部に到達すると、図示しないリミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、シールド本体１は反対方向に移動して他方の終端部に到達すると、図示しない他のリミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、このようにして以後自動的に所定回数往復移動し、この往復移動の間に吹付ノズル１１からコンクリートが鏡面１０に向って吹き付けられる。前記以外に吹付ノズル１１はこれら所要位置に一時的に停止しても、又は一定位置間を往復移動してもいずれでもよく、それは前記制御手段における弁制御の操作によって容易に実現することができる。そして吹付工程終了後前記と反対の順序によって吹付ノズル１１は当初位置に復帰することとなる。
【００１４】
【発明の効果】
この発明は前記のようであって、請求項１，２，３，４の発明は、開放型シールド掘進機のシールド本体の環状リブに、円周方向に往復移動可能に吹付装置本体を取付け、この吹付装置本体に前後方向に移動可能な支持部材を取付け、この支持部材の先端に吹付ノズルを前後左右両方向に移動可能に取付け、前記吹付装置本体、支持部材及び吹付ノズルをそれぞれ前記の方向に移動する作動手段を設け、前記吹付装置本体が、シールド本体の環状リブに取付けられた円弧状のガイドレールに沿って転動するローラを両端に有する支持軸に吊り下げられていて、上下前後に各１対のガイドローラが取付けられている支持箱を有し、この支持箱の両側に無端条体の両端が連結され、この無端条体は前記ガイドレールに沿って配置されて、該ガイドレールの両端に設けられた１対の案内ロールに懸張され、環状リブに設けられた油圧モータからなる第１作動手段によって、無端条体を介して吹付装置本体を円周方向に往復移動し、支持部材が、吹付装置本体の支持箱に取付けられたガイドローラに前後方向に移動可能に支持された支持杆を有し、この支持杆の後端にアームの一端が取付けられ、このアームの他端は支持箱に取付けられた油圧シリンダからなる第２作動手段の作動杆の先端に枢支され、第２作動手段の作動によって支持部材が前後方向に往復移動するようになっており、支持部材の先端に支持筒の基端が枢支され、この支持筒の後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は支持杆に取付けられた油圧シリンダからなる第３作動手段の作動杆の先端に枢支され、第３作動手段の作動によって支持筒が上下方向に往復揺動し、吹付ノズルが、チルド軸に着脱可能に取付けられ、このチルド軸はフレームに枢支されていて、その後端に揺動アームの一端が取付けられ、この揺動アームの他端は前記フレームに取付けられた油圧シリンダからなる第４作動手段の作動杆の先端に枢支されていて、第４作動手段の作動によって吹付ノズルは、円周方向に往復移動し、フレームは支持筒に回動可能に嵌合された回動アームの先端に枢支され、これに支持筒の下部に設けられた油圧シリンダからなる第５作動手段の作動杆の先端が枢支していて、第５作動手段の作動によってフレームが上下方向に往復揺動し、回動アームは支持筒に設けられた回転ラムからなる第６作動手段の作動によって水平方向に往復揺動するようになっており、請求項５の発明は、第２作動手段を作動して、支持部材の支持杆を支持箱のガイドローラに案内させて、吹付ノズルを前後方向の所要位置に移動し、第６作動手段を作動して、回動アーム及びフレームを水平方向に回動し、吹付ノズルを水平方向の所要位置に移動し、第５作動手段を作動してフレームを上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向所要位置に角度変更させ、前記支持杆に取付けられた第３作動手段を作動して、揺動アームを介して支持筒を上下方向に揺動し、吹付ノズルを上下方向の所要位置に移動させ、第４作動手段を作動して揺動アームを介してチルド軸を回動して、吹付ノズルを円周方向の所要位置に移動させ、第１作動手段を作動して、環状リブのガイドレールに沿って無端条体を移動し、これによって吹付装置本体の支持箱のローラがガイドレール上を転動して、吹付装置本体をガイドレールに沿って円周方向に移動させ、ガイドレールの一方の終端部に到達すると、リミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、吹付装置本体は反対方向に移動して他方の終端部に到達すると、他のリミットスイッチ等によって自動的に移動方向を変換し、このようにして以後自動的に所定回数往復移動し、この往復移動の間に吹付ノズルからコンクリートが鏡面に向って吹き付けるので、各作動部材に適宜の油圧ユニット、制御盤、操作ボックスからなる給油手段から、制御弁を設けた配管を通して制御弁を操作することによって給排油して、吹付ノズルの位置を調整するという簡単な操作によって、所望時間に所望量のコンクリートを確実に吹き付けることができることから、作業員の人力によってコンクリート吹付を行う必要がなくて、作業効率が良好であるのに加えて、作業員の安全性が損なわれることがなく、また掘削直後直ちに吹付作業を行うことができて、地山を緩めて崩落を誘発する原因を発生することがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の縦断正面図である。
【図２】同上の左側面図である。
【図３】同上の要部の縦断正面図である。
【図４】同上の左側面図である。
【図５】図３の線５−５による断面図である。
【図６】前記のものの作業フローチャートである。
【図７】従来のこの発明と同種のシールド掘進機の図１と同様の断面図である。
【符号の説明】
１  シールド本体
２  環状リブ
１０  鏡面
１１  吹付ノズル
１３  コンクリート吹付装置
１４  支持部材
１６  第１作動手段
１７  第２作動手段
２０  ガイドレール
２２  ローラ
２３  支持軸
２４  支持箱
２７  ガイドローラ
２８  ガイドローラ
２９  無端条体
３１  ガイドローラ
３２  支持杆
３３  アーム
３４  支持筒
３６  揺動アーム
３７  第３作動手段
３８  チルド軸
３９  フレーム
４１  揺動アーム
４２  第４作動手段
４３  回動アーム
４４  第５作動手段
４６  第６作動手段
【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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【図７】
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