(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種トンネル施工用機械類を搭載したガントリーと、このガントリーの左右下部に配置されて該ガントリーを走行可能に設置した一対のレールと、前記ガントリーを一時的に上昇位置に固定してレールから切離す昇降装置と、前記ガントリーとレールとの間に介在され該ガントリーの固定状態でレールを相対的に前進させる駆動装置とを備え、前記レールの移動と、前記ガントリーのレール上の移動とを交互に繰返すことにより前進させるトンネル掘削装置において、前記各レール先端部に、排土板を進退かつ内側に向けて旋回可能に配備したことを特徴とするトンネル掘削装置。
【請求項２】
前記排土板は、一端をレールの前部に配置された前後進用の油圧シリンダに回動可能に連結され、他端をレールの前部側外側部に配置された旋回動作用油圧シリンダに回動可能に連結されたものであることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削装置。
【請求項３】
前記前後進用油圧シリンダの上部にこれと平行して固定され、かつ排土板の一端上部に連結した傾動操作用油圧シリンダを設けたことを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガントリージャンボ、あるいはガントリー式トンネルワークステーションを用いて掘進するようにしたトンネル掘削装置において、特に、切羽の左右端部に発生する掘削ズリの排土作業を簡単に行えるようにしたトンネル掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大断面トンネルにおける岩盤掘削工事では、掘削位置の最先端部に、複数のトンネル施工用機械を搭載したガントリージャンボ（あるいはガントリー式トンネルワークステーション）による施工がなされる。このガントリーは、門形鉄骨構造物であり、両側下部に配置されたレール上に走行可能に設置され、また、ガントリーそのものをアウトリガーにより上昇位置に固定した状態で、レール自体も前進可能としたもので、レールを前進位置に設置したら、アウトリガーを下降させて再びレール上を移動可能となっており、この尺取虫状動作の繰返しにより前進する。
【０００３】
そして、この前進動作は、発破、またはロードヘッダを用いた切羽岩盤の全周掘削をしてから、トンネル壁面の覆工工事と同時進行的になされる掘削ズリの排土作業後に行われる。
【０００４】
以上の工事サイクルにおいて、切羽より発生したズリは、ガントリー中央の下部空間を利用した通路より、ショベルカーなどの排土用機械をガントリーの前部側であるズリ堆積位置に直前に進出させ、ショベルを操作して、ズリの掻き取りと後方への搬出作業を繰返し、順次ガントリー後部に配置されたズリ排出用ベルトコンベアに受渡し、後送している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発破、削孔のいずれであっても、切羽掘削時において、掘削ズリは切羽前面に一様に発生する。この場合、レールが設置された切羽左右端部に堆積したズリは、ガントリーの内側に排土機械を位置させて取込もうとする場合には、回収作業が難しく、残置されやすい。
【０００６】
しかしながら、掘削ズリが残置されたままであると、レール自体の前進の妨げになり、次の作業サイクルまでの待機時間が長く、作業効率が低下するという課題がある。そこで、従来では、人力によってこの部分に堆積したズリを排出するようにしているが、過大な人的労力を必要とし、しかもズリが大塊の場合には、人力では排除しきれず、前記排土用機械との連繋によって排除するようにしているため、労力、設備費とも余分にかかっていた。
【０００７】
また、以上の人力あるいは排土用機械との連繋作業とも、ガントリーの前面、すなわち、切羽前面にでて行わなければならず、崩落、落石などの危険に常時さらされながらの作業となるため、安全性を確保するための各種養生などに時間と手間をとられ、作業サイクルに影響を与えて、作業効率の大きな低下要因となっていた。
【０００８】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、簡単な機構の付加により、切羽の左右両端に堆積する掘削ズリを遠隔操作により自動的に中央に向けて掻き寄せることができるようにしたトンネル掘削装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明は、各種トンネル施工用機械類を搭載したガントリーと、このガントリーの左右下部に配置されて該ガントリーを走行可能に設置した一対のレールと、前記ガントリーを一時的に上昇位置に固定してレールから切離す昇降装置と、前記ガントリーとレールとの間に介在され該ガントリーの固定状態でレールを相対的に前進させる駆動装置とを備え、前記レールの移動と、前記ガントリーのレール上の移動とを交互に繰返すことにより前進させるトンネル掘削装置において、前記各レール先端部に、排土板を進退かつ内側に向けて旋回可能に配備したことを特徴とするものである。従って、本発明によれば、排土板の前進及び回動操作により、レールの前部側に堆積したズリは、ガントリーの前部中央側に寄せ集められ、レールの前進の妨げとならない。
【００１１】
また、本発明の排土板は、一端をレールの前部に配置された前後進用の油圧シリンダに回動可能に連結されているとともに、他端をレール走行装置の前部側外側部に配置された旋回動作用油圧シリンダに回動可能に連結されたものとすることで、両油圧シリンダの遠隔操作により、排土板の押出し動作及び内側への旋回操作が出来、両動作により排土板の前面に堆積したズリの中央寄せ集めを行えることになる。
【００１２】
さらに本発明では、前記前後進用油圧シリンダの上部にこれと平行して固定され、かつ排土板の一端上部に連結した傾動操作用油圧シリンダを設けたことにより、排土板の傾斜角度の調整も行えることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明を適用したガントリージャンボの全体的な構成を示すものであり、このうち図１は全体の平面図、図２，３はガントリーのレール設置時及び上昇時の側面図、図４はガントリーの中層部分の平断面図、図５，６はガントリー設置時及び上昇時における正面図、図７はガントリーの中央部分の断面図を示す。
【００１５】
各図において、ガントリージャンボは、ガントリー１と、ガントリー１の下部両側部に配置された一対のレール２とを備え、ガントリー１は、複数の走行台車３により、各レール２上を移動可能に支持されているとともに、内側に配置された複数のアウトリガー４を伸張させることで、レール２から一時的に切離されて着地し、上昇位置に固定される。上記レール２，走行台車３，アウトリガー４は、走行装置を構成している。
【００１６】
そして、このガントリー１は、複数のラッタルにより各階連結された上部作業床５、中部作業床６、及び下部両側作業床７の三層構造であり、また下部中央を門形通路１ａとして、後述する排土機械、作業員の安全通行を可能としている。
【００１７】
上部作業床５には、クレーン昇降及び伸張式の一対のマンケージ８，削岩機９、吹付けロボット１０及び各種荷上げ用のクレーン１１、その他関連する設備機器を配置している。
【００１８】
また、下部両側作業床７にはそれぞれ前記と同様の削岩機９が備えられ、発破作業に先行する穿孔作業を各作業床５，７で同時に行えるようにしている。
【００１９】
これに対し、中部作業床６は、特に図４に示すように、専らロードヘッダ１２をガントリー１の前部中央に突出状態に支持するために配置されたもので、ロードヘッダ１２の先端には、掘削用のバイト１４が着脱可能に取付けられている。
【００２０】
ロードヘッダ１２は、上下左右旋回用、及び伸縮用の各油圧シリンダを介してその取付基部を中心として上下左右に旋回可能であり、各図中想像線で示すごとく、バイト１４を切羽内に突出させつつ回転させることにより、切羽中央を削孔し、次いでこの削孔部を基点として順次左右上下にロードヘッダ１２を旋回させることで、旋回方向に向けて拡開掘削し、最終的に切羽の全断面掘削を可能としている。
【００２１】
なお、地質、周囲環境などに応じて以上のロードヘッダ１２による掘削と、削岩機９の穿孔作業を伴う発破作業のいずれかを選択できることは勿論である。
【００２２】
前記各レール２は、特に図２、図３に示すように、走行用の油圧シリンダ１５を介してガントリー１に連結されている。
【００２３】
そして、アウトリガー４の伸張（図３参照）状態で、ガントリー１は上昇し、走行台車３はレール２上から離され、ガントリー１はトンネル床面上に固定される。この状態で走行用油圧シリンダ１５を縮小すると、レール２は前進し、ガントリー１の前方に配置される。
【００２４】
次いでアウトリガー４を縮小することで、走行装置３はレール２上に着地（図２参照）し、ガントリー１の荷重をレール２で支える。
【００２５】
しかる後、再び走行用油圧シリンダ１５を伸張すると、今度は相対的にガントリー１が前進し、これらの尺取虫動作を繰返すことで順次掘進がなされることになる。
【００２６】
以上に加え、各レール２の前部にはそれぞれ排土装置１６が配置されている。排土装置１６は、図８〜図１０に拡大して示すように、レール２の先端に直交して配置され、かつ前方に向けて湾曲した横長状の排土板２０と、レール２の前部内側に配置され、その先端プランジャを排土板２０の後部内側に揺動可能に連結した前後進用の油圧シリンダ２１と、レール２の前部側面に配置され、その先端プランジャを排土板２０の後部外側に揺動可能に連結した旋回用の油圧シリンダ２２、及び前進用の油圧シリンダ２１の上部に平行配置されて排土板２０の上部に先端プランジャを連結し、傾動操作用油圧シリンダ２３とから構成されている。
【００２７】
なお、特に図８の斜線で示す部分は、排土板２０端部とトンネル側面との現場あわせ部分であり、トンネル断面にあわせた端部加工を施すことで、ズリの捕集効率を向上できるようにしている。
【００２８】
前後進用油圧シリンダ２１は、短ストローク、旋回用油圧シリンダ２２は長ストロークであり、各図の実線で示すように、排土板２０が待機位置に後退している状態、すなわちレール２の先端に直交配置された状態から、両油圧シリンダ２１、２２を突出動作させると、排土板２０は油圧シリンダ２１のストロークｄ分平行に前進し、排土板２０の前方に堆積したズリをレール２の前部側より押出す。
【００２９】
この状態で油圧シリンダ２２の突出動作が持続することで、排土板２０は、油圧シリンダ２１との連結位置を旋回中心として所定角度θ分だけ内側に旋回し、掻き出したズリをガントリー１の門形通路前方に寄せ集める。
【００３０】
さらに以上の動作と同時に傾動操作用油圧シリンダ２３のプランジャを突出させることで、排土板２０は前方に傾きその下縁をトンネル床面に圧接付勢しつつ前進し、捕集したズリを排土板２０の前面に保持する。
【００３１】
前進用油圧シリンダ２１を固定した状態で旋回用油圧シリンダ２２のみあるいは、これに加えて傾動操作用油圧シリンダ２３を駆動することも可能であり、この場合には、排土板２０は直ちに内側に旋回し、同じく所定角度θでズリをガントリー１の門形通路１ａの前方に寄せ集める。
【００３２】
以上に加え、ガントリー１が上昇位置に位置している段階では、前記相対移動用の油圧シリンダ１５を駆動してレール２も前進させることで、ズリ寄せ集めのためのより高い駆動動力を得られることになる。
【００３３】
以上の作業は、現場でのズリの堆積状況、移動状況を監視カメラなどで見ながら遠隔で操作されるため、特に人力を必要とすることなく、安全であり、油圧操作により短時間のうちにレール２の前方のズリは排土される。
【００３４】
作業終了後は、各油圧シリンダ２１，２２，２３のプランジャを後退させることで、排土板２０は再び待機位置であるレール２の最先端位置に直交して停止する。
【００３５】
図６は、以上の排土装置６による作業後に、前述した排土機械２４をガントリー１の門形通路１ａの最前部に位置させた状態を示しており、この段階ではすでにガントリー１の前方内側にズリが集積している状態なので、排土機械２４のアーム２４ａをのばしてその先端のバケット２４ｂにより門形通路１ａ内に取込めばよいため、迅速にズリを取込んで後送でき、次の作業サイクルまでの待機時間を十分に短縮できることになる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、レール２，走行台車３，アウトリガー４が走行装置を構成していたが、本発明の走行装置はこれに限定されることなく、例えば、クローラないしはキャタピラ等によりガントリー１を前進走行させることもできる。そして、この場合、本発明にかかる排土板２０はガントリー１または該走行装置の先端部に配備される。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によるトンネル掘削機にあっては、簡単な機構の付加により、切羽左右両端に堆積する掘削ズリを遠隔操作により自動的に中央に向けてかき寄せることができるため、排土作業に伴う作業待機時間が短縮され、また安全性も十分確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したガントリージャンボの全体的構成を示す平面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同ガントリー上昇時の側面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線における平断面図である。
【図５】図２のＢ矢視正面図である。
【図６】図３のＢ矢視正面図である。
【図７】図２のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図８】図６のＤ部拡大正面図である。
【図９】同拡大平面図である。
【図１０】図９のＥ矢視部分を含む拡大側面図である。
【符号の説明】
１  ガントリー
２  走行装置（レール）
３  走行装置（走行台車）
４  昇降装置（アウトリガー）
１５  相対的移動用駆動装置（油圧シリンダ）
１６  排土装置
２０  排土板
２１  前後進用油圧シリンダ
２２  旋回用油圧シリンダ
２３  傾動操作用油圧シリンダ
【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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【図８】
0003543633.tif 000009
【図９】
0003543633.tif 000010
【図１０】
0003543633.tif 000011