(57)【要約】【課題】トンネルの施工を容易にしかつ精度を高められる角穴掘削工法及び牽引装置を提供する。【解決手段】地山を掘進する角穴掘削機またはこの角穴掘削機に続いて地山に挿入される覆工エレメントをワイヤロープ１９を介して牽引する牽引装置１において、トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレーム２と、このガイドフレーム２に沿って移動する移動架台２０と、この移動架台２０に搭載されワイヤロープ１９を牽引する牽引機５０とを備え、トンネル断面形状に対応して角穴掘削機または覆工エレメントを牽引する構成とした。【選択図】    図１
2004270171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントをワイヤロープを介して牽引する角穴掘削工法において、
トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレームと、このガイドフレームに沿って移動する移動架台と、この移動架台に搭載されワイヤロープを牽引する牽引機とを用い、トンネル断面形状に対応して前記角穴掘削機または前記覆工エレメントを牽引することを特徴とする角穴掘削工法。
【請求項２】
地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントをワイヤロープを介して牽引する牽引装置において、
トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレームと、このガイドフレームに沿って移動する移動架台と、この移動架台に搭載されワイヤロープを牽引する牽引機とを備え、トンネル断面形状に対応して前記角穴掘削機または前記覆工エレメントを牽引する構成としたことを特徴とする牽引装置。
【請求項３】
前記ガイドフレームはトンネルの掘進軸方向に延びるビームと、このビームの後部を支持するポストとを備え、ポストを地盤に接地させ、ビームの前端部をトンネル後壁部に接地させる構成としたことを特徴とする請求項２に記載の牽引装置。
【請求項４】
前記牽引機はトンネル後壁部に当接する反力ジャッキを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の牽引装置。
【請求項５】
前記ガイドフレームはトンネル断面形状に沿って延びる前後のリングレールと、この各リングレールに沿って延びる前後のラックとを備え、移動架台は各リングレールに転接する前後の旋回ガイドローラと、各ラックに噛み合う前後のギアと、各ギアを回転駆動するモータと、各ラックの歯の位置に応じて各モータを同期して回転作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の牽引装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトンネルの施工現場等で掘削機及び覆工エレメント等をワイヤロープを介して牽引する牽引装置及び当該牽引装置を用いた角穴掘削工法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道や道路の下方に立体交差するトンネルを構築する工法の１つとして、長尺の角形管からなる多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法が知られている。
【０００３】
このトンネル構築工法は、図１２の（ａ）、（ｂ）図に示すように、牽引機９０により掘削機９１をワイヤロープ９５を介して牽引し、線路８１の下の路盤８２に覆工エレメント９２を挿入（貫入）する状態を示している。覆工エレメント９２の内部には、掘削土を排出するための排土ホース９３や角穴掘削機９１を駆動するための油圧ホースなどの配管、配線類９４が設けられている（特許文献１、参照）。
【０００４】
また、この種のトンネル構築工法では、例えば図１３に示すような牽引装置が用いられる。この牽引装置は牽引機９０を支持する移動フレーム９６を備え、牽引機９０の位置を図中矢印で示すように垂直方向と水平方向について変えられるとともに、牽引機９０を図中矢印で示すように掘進軸まわりに旋回させられる。これにより、覆工エレメント９２の施工位置に対応して牽引機９０を任意の位置に移動できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４７５７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置を用いて断面円形のトンネルや断面馬蹄形のトンネルを施工する場合、牽引機９０を垂直方向と水平方向について移動する作業と、牽引機９０を掘進軸まわりに旋回させる作業がそれぞれ必要になるため、牽引機９０の位置決めを行うのに要する測量工数が多く手間がかかり、施工精度を高めることが難しいという問題点があった。
【０００７】
また、トンネルの背後に移動フレーム９６を支持する支持フレーム９８を図１３においてトンネル断面より外側に設置する必要があるため、断面円形のトンネルや断面馬蹄形のトンネルを施工する場合、トンネルの断面に対して牽引機９０が設けられる作業空間の断面がかなり大きくなり、作業空間を十分に確保することが難しいという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トンネルの施工を容易にしかつ施工精度を高められる角穴掘削工法及び牽引装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントをワイヤロープを介して牽引する角穴掘削工法に適用する。
【００１０】
トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレームと、このガイドフレームに沿って移動する移動架台と、この移動架台に搭載されワイヤロープを牽引する牽引機とを用い、トンネル断面形状に対応して角穴掘削機または覆工エレメントを牽引する。
【００１１】
第２の発明は、地山を掘進する角穴掘削機またはこれに続いて地山に挿入される覆工エレメントをワイヤロープを介して牽引する牽引装置に適用する。
【００１２】
トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレームと、このガイドフレームに沿って移動する移動架台と、この移動架台に搭載されワイヤロープを牽引する牽引機とを備え、トンネル断面形状に対応して角穴掘削機または覆工エレメントを牽引する構成とした。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、ガイドフレームはトンネルの掘進軸方向に延びるビームと、このビームの後部を支持するポストとを備え、ポストを地盤に接地させ、ビームの前端部をトンネル後壁部に接地させる構成とした。
【００１４】
第４の発明は、第２または第３の発明において、牽引機はトンネル後壁部に当接する反力ジャッキを備えるものとした。
【００１５】
第５の発明は、第２から第４の発明のいずれか一つにおいて、ガイドフレームはトンネル断面形状に沿って延びる前後のリングレールと、この各リングレールに沿って延びる前後のラックとを備え、移動架台は各リングレールに転接する前後の旋回ガイドローラと、各ラックに噛み合う前後のギアと、各ギアを回転駆動するモータと、各ラックの歯の位置に応じて各モータを同期して回転作動させる制御手段とを備えるものとした。
【００１６】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明において、移動架台がガイドフレームを介してトンネル断面形状に沿って移動するため、トンネルを掘削する作業時には移動架台がガイドフレームに対して停止する位置のみを管理することにより、牽引機の位置決め作業を容易にかつ精度良く行える。測量ミス等の不確定要素が少ないため、正確な施工が可能となる。
【００１７】
ガイドフレームがトンネル断面形状に沿って配置されるため、ガイドフレームが設置される作業空間もトンネル断面形状に形成することが可能となり、断面円形のトンネルや断面馬蹄形のトンネルの施工が行える。
【００１８】
第３の発明において、ガイドフレームはビームの前端を支持するポストを持たないため、移動架台がガイドフレームの下方を移動し、移動架台が移動する範囲が制限されない。
【００１９】
第４の発明において、牽引機がワイヤロープを牽引する反力は反力ジャッキを介してトンネル後壁部に支持されるため、牽引機及びガイドフレームに要求される剛性を低くすることができる。
【００２０】
第５の発明において、各ラックの歯の位置に応じて各モータを同期して制御することにより、移動架台をトンネルの掘進軸と平行になる姿勢を保ちながら移動させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図５に示す牽引装置１は、多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法（図１２、参照）に用いられるもので、この牽引装置１によって地山を掘進する角穴掘削機と、角穴掘削機に続いて地山に挿入される覆工エレメントとをワイヤロープ１９を介して牽引する。
【００２３】
牽引装置１は、トンネル断面形状に沿って配置されるガイドフレーム２と、このガイドフレーム２に沿って移動する移動架台２０と、この移動架台２０に搭載されワイヤロープ１９を牽引する牽引機５０とを備え、トンネル断面形状に対応して角穴掘削機または覆工エレメントを牽引する構成とする。
【００２４】
図１〜図４において、１０は円弧状のトンネル断面形状を示している。この断面円形のトンネルを施工する場合、トンネルの後端に位置して同じく断面円形の作業空間１１が設けられ、この作業空間１１に牽引装置１が設置される。
【００２５】
ガイドフレーム２はトンネルの掘進軸方向に延びる複数のビーム５と、このビーム５の後部を支持するポスト６とを備える。ポスト６の下端６ａは作業空間１１の地盤に接地し、ガイドフレーム２に働く垂直方向の荷重を支持するようになっている。ビーム５の前端部５ａは作業空間１１のトンネル後壁部１２に接地しかつ埋設され、ガイドフレーム２に働くトンネルの掘進軸方向の荷重と垂直方向の荷重をそれぞれ支持するようになっている。これにより、ガイドフレーム２はビーム５の前端を支持するポストを持たないため、移動架台２０がガイドフレーム２の下方を移動し、移動架台２０が移動する範囲が制限されない。
【００２６】
ガイドフレーム２には足場７が多層に設けられ、各足場７が階段８等で連絡されている。
【００２７】
ガイドフレーム２はトンネル断面形状に沿って円弧状に湾曲する前後のリングレール３と、このリングレール３の外周に設けられるラック４とを備え、このリングレール３に沿って移動架台２０が移動するようになっている。
【００２８】
図６〜図１１に示すように、移動架台２０は、各リングレール３に転接する前後の旋回ガイドローラ２１及びサイドローラ２２を備え、これらを介して各リングレール３の全周に渡って走行可能に支持される。
【００２９】
移動架台２０は、各ラック４に噛み合う前後一対で設けられるギア２３と、各ギア２３を回転駆動する減速機付き油圧モータ２４を備え、これらを介して走行駆動される。
【００３０】
移動架台２０は、各油圧モータ２４を駆動する密封式の油圧ユニット２５を備える。この油圧ユニット２５は電動式油圧ポンプ２６と油圧モータ２４を切換バルブ２７を介して結ぶ閉回路を備え、この閉回路に加圧式タンク２８が接続されている。これにより、油圧ユニット２５は移動架台２０の姿勢にかかわらず作動油を循環させて各油圧モータ２４を駆動することができる。
【００３１】
制御盤２９は、図示しないセンサを介して検出される移動架台２０に対するラック４の歯の位置を読み込み、ラック４の歯数を算出し、各油圧モータ２４を同期して回転作動させる制御を行う。これにより、移動架台２０は各ラック４に噛み合う各ギア２３を介してトンネルの掘進軸と平行になる姿勢を保ちながらガイドフレーム２に対して走行する。
【００３２】
牽引機５０は、作業空間１１のトンネル後壁部１２に当接する４本の反力ジャッキ５１と、この反力ジャッキ５１に対してワイヤロープ１９を牽引する４本の牽引ジャッキ５５とを備える。これにより、牽引ジャッキ５５がワイヤロープ１９を牽引する反力は反力ジャッキ５１を介してトンネル後壁部１２に支持されるため、牽引機５０の本体フレーム５２及びガイドフレーム２に要求される剛性を低くすることができる。
【００３３】
牽引機５０は本体フレーム５２に対してトンネルの掘進軸方向に摺動可能に支持される上下の牽引フレーム５６と、ワイヤロープ１９を挿通させてその途中を把持する６つの牽引チャック５７と、各牽引チャック５７を牽引フレーム５６に対して進退可能に結合する調圧ジャッキ５８とを備える。各調圧ジャッキ５８は油圧ユニット２５から導かれる作動油圧によって互いに同期して伸縮作動する。各牽引チャック５７がワイヤロープ１９を把持し、各牽引ジャッキ５５を伸張作動させることにより、ワイヤロープ１９を介して角穴掘削機または覆工エレメントを所定のストロークで牽引する。各調圧ジャッキ５８の伸張量を個別に調節することにより、上記牽引時に各ワイヤロープ１９の張力を均一に保つことができる。
【００３４】
牽引機５０はワイヤロープ１９を挿通させてその途中を把持する６つの補助チャック６０が本体フレーム５２に固定して設けられる。牽引ジャッキ５５がワイヤロープ１９を牽引した後、各補助チャック６０が各ワイヤロープ１９の途中を把持し、この状態で各牽引チャック５７がワイヤロープ１９の把持を解除し、各調圧ジャッキ５８を収縮作動させる。
【００３５】
牽引チャック５７と補助チャック６０は、図示しないがワイヤロープ１９の途中を把持する機構を有しており、これは油圧ユニット２５から導かれる作動油圧によって作動する。
【００３６】
牽引機５０はワイヤロープ１９を挿通させるワイヤガイド６１を備え、このワイヤガイド６１は本体フレーム５２に対してトンネルの掘進軸に直交する横方向及び縦方向に摺動可能に支持される。ワイヤガイド６１と本体フレーム５２の間には４本の横方向スライドジャッキ６２と、８本の縦方向スライドジャッキ６３とが互いに直交して配置される。この各横方向スライドジャッキ６２と各縦方向スライドジャッキ６３は油圧ユニット２５から導かれる作動油圧によって伸縮作動し、ワイヤガイド６１の引き込み経路の位置を変えられる。これにより、牽引機５０はワイヤガイド６１の引き込み方向を微調整することができる。
【００３７】
移動架台２０はトンネルの掘進軸方向に延びる２本のガイドレール３０を有する。牽引機５０の本体フレーム５２はこのガイドレール３０に摺接する４つのスライダ５３が設けられ、このスライダ５３を介してトンネルの掘進軸方向に摺動可能に支持される。
【００３８】
移動架台２０と牽引機５０の本体フレーム５２の間には軸方向スライドジャッキ４０が設けられる。この軸方向スライドジャッキ４０は油圧ユニット２５から導かれる作動油圧によって伸縮作動する。軸方向スライドジャッキ４０が伸張作動することにより、牽引機５０がトンネル後壁部１２に近づき、反力ジャッキ５１をトンネル後壁部１２に当接させる。一方、軸方向スライドジャッキ４０が収縮作動することにより、牽引機５０がトンネル後壁部１２から離れ、牽引機５０の移動が可能となる。
【００３９】
以下、この牽引装置１の動作について説明する。
【００４０】
▲１▼軸方向スライドジャッキ４０を収縮作動させ、反力ジャッキ５１をトンネル後壁部１２から離した状態で、各油圧モータ２４を同期して回転作動させる。これにより、移動架台２０は各ラック４に噛み合う各ギア２３を介してトンネルの掘進軸と平行になる姿勢を保ちながらガイドフレーム２に対して走行する。
【００４１】
▲２▼移動架台２０をガイドフレーム２に対して所定位置で停止させる。そして、軸方向スライドジャッキ４０を伸張作動させて反力ジャッキ５１をトンネル後壁部１２に当接させることにより、牽引機５０をトンネル後壁部１２に支持する。
【００４２】
▲３▼角穴掘削機から延びる各ワイヤロープ１９を牽引機５０のワイヤガイド６１、各補助チャック６０、各牽引チャック５７を挿通させる。そして、各補助チャック６０、各牽引チャック５７、各調圧ジャッキ５８を上記所定の手順で作動させ、各ワイヤロープ１９を牽引する。
【００４３】
牽引装置１は以上の動作を繰り返し行うことによって多数の覆工エレメントが並列して地山に挿入（貫入）され、トンネルの覆工壁が形成される。
【００４４】
移動架台２０がガイドフレーム２を介してトンネル断面形状に沿って移動するため、トンネルを掘削する作業時には移動架台２０がガイドフレーム２に対して停止する位置のみを管理すれば、牽引機５０の位置決め作業を容易にかつ精度良く行え、正確な施工が可能となる。
【００４５】
牽引装置１は、図２においてガイドフレーム２がトンネル断面形状１０に沿ってかつトンネル断面形状１０より内側に配置されているため、牽引装置１が設置される作業空間１１もトンネル断面形状に形成することが可能となり、作業空間１１が従来のように大きくならないで済む。
【００４６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す牽引装置の側面図。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】同じく図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図５】同じく図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図６】同じく図８のＣ−Ｃ線に沿う牽引機の断面図。
【図７】同じく牽引機の側面図。
【図８】同じく牽引機の平面図。
【図９】同じく図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図１０】同じく図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１１】同じく図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図１２】従来の覆工エレメントを用いて覆工を行うトンネル構築工法を示す横断面図。
【図１３】従来の牽引装置を示す正面図。
【符号の説明】
１  牽引装置
２  ガイドフレーム
３  リングレール
４  ラック
５  ビーム
５ａ  ビーム前端部
６  ポスト
１１  作業空間
１２  トンネル後壁部
２０  移動架台
２１  旋回ガイドローラ
２２  サイドローラ
２３  ギア
２４  油圧モータ
２５  油圧ユニット
５０  牽引機
５１  反力ジャッキ
５５  牽引ジャッキ
【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】
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【図９】
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【図１０】
2004270171.tif 000012
【図１１】
2004270171.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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