(57)【要約】【課題】後続台車の後部で軌道の構築を行いつつ後続台車内へ搬送台車を円滑に乗り入れ可能としたトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法を提供すること。【解決手段】トンネルを掘削する掘削機１の後方に連結されトンネル覆工材１１上を走行して掘削機１の掘進に伴って移動し搬送台車４走行用の軌道２１を有し搬送台車４を乗り入れ可能とした後続台車２と、後続台車２に設置され後続台車２に敷設される軌道２１と連続する固定レール５１及び可動レール５２を有し後続台車２から後方へ移動可能に設けられた可動台車５と、後続台車２の後部に設けられトンネル覆工材１１上に搬送台車４走行用の本軌道１２を構築する軌道構築部３とを備えて構成されている。【選択図】図１
2007303212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを掘削する掘削機の後方に連結され、トンネル覆工材上を走行して前記掘削機の掘進に伴って移動し、搬送台車走行用の軌道を有し前記搬送台車を乗り入れ可能とした後続台車と、
前記後続台車に設置され、前記後続台車に敷設される軌道と連続する軌道を有し、前記後続台車から後方へ移動可能に設けられた可動台車と、
前記後続台車の後部に設けられ、前記トンネル覆工材上に搬送台車走行用の本軌道を構築する軌道構築部と、
を備えたトンネル掘削システム。
【請求項２】
前記可動台車に設けられる軌道は、前記可動台車に対し後方へ移動可能な可動軌道を備えていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削システム。
【請求項３】
前記後続台車は、断面円形に組み立てられたトンネル覆工材上を走行し、前記トンネル覆工材の内周面に対し垂直に接地する車輪を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘削システム。
【請求項４】
掘削機の後方にトンネル覆工材上を走行する後続台車を連結し、前記掘削機の掘進に伴って前記後続台車を掘進方向へ移動させる掘進工程と、
前記後続台車上からその後方に可動台車を移動させ、前記後続台車と既設の本軌道の間に前記可動台車を配置して前記後続台車上の軌道と前記本軌道の連結を行う軌道連結工程と、
を備えたトンネル掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事に用いられるトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル工事に用いられるトンネル掘削に関するものとして、特公平４−８６００号公報に記載されるように、掘削機の後部に後続台車を連結し、この後続台車内に搬送台車を乗り入れ可能とし、搬送台車によってセグメントなどの資材を掘削機まで搬送する装置が知られている。この装置は、掘削機の後部でセグメントの組み立てを行うと共に、後続台車の前方で台車走行用の軌道を敷設するものである。
【特許文献１】特公平４−８６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような装置において、台車を走行させるための軌道を後続台車の前方で構築するためには、後続台車の前方に広いスペースが必要となる。このため、施工事情によりこのような広いスペースが確保できない場合には、トンネル掘削作業が困難となる。この場合、後続台車の後方で軌道を構築することが考えられるが、掘削機の掘進に伴って後続台車が移動すると、後続台車と既設の軌道との間が大きく空いてしまい、搬送台車が後続台車内へ乗り入れることができなくなってしまう。
【０００４】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、後続台車の後部で軌道の構築を行いつつ後続台車内へ搬送台車を円滑に乗り入れ可能としたトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係るトンネル掘削システムは、トンネルを掘削する掘削機の後方に連結され、トンネル覆工材上を走行して前記掘削機の掘進に伴って移動し、搬送台車走行用の軌道を有し前記搬送台車を乗り入れ可能とした後続台車と、前記後続台車に設置され、前記後続台車に敷設される軌道と連続する軌道を有し、前記後続台車から後方へ移動可能に設けられた可動台車と、前記後続台車の後部に設けられ、前記トンネル覆工材上に搬送台車走行用の本軌道を構築する軌道構築部とを備えて構成されている。
【０００６】
この発明によれば、後続台車の後部に設けられる軌道構築部により本軌道を構築するため、後続台車の前部に軌道構築のためのスペースを確保できない場合であっても本軌道の構築が行える。また、後続台車の後方に移動する可動台車を設けることにより、後続台車が本軌道の既設位置から移動した場合に後続台車と既設の本軌道の間に可動台車を配置することができる。このため、可動台車を通じて搬送台車が後続台車内に乗り込むことができ、トンネル工事を支障なく行うことができる。
【０００７】
また本発明に係るトンネル掘削システムにおいて、前記可動台車に設けられる軌道は、前記可動台車に対し後方へ移動可能な可動軌道を備えていることが好ましい。
【０００８】
この発明によれば、可動台車に対して移動可能な可動軌道を備えることにより、本軌道の敷設位置まで可動軌道のみを移動させて可動軌道と本軌道を連結することができる。このため、本軌道が床板の端部まで敷設されていない場合であっても、可動軌道と本軌道を確実に連結することができる。
【０００９】
また本発明に係るトンネル掘削システムにおいて、前記後続台車は、断面円形に組み立てられたトンネル覆工材上を走行し、前記トンネル覆工材の内周面に対し垂直に接地する車輪を備えることが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、後続台車の車輪がトンネル覆工材の内周面に対して垂直に接地するように設けられているため、後続台車が湾曲したトンネル覆工材上を安定して円滑に走行することができる。
【００１１】
また本発明に係るトンネル掘削工法は、掘削機の後方にトンネル覆工材上を走行する後続台車を連結し、前記掘削機の掘進に伴って前記後続台車を掘進方向へ移動させる掘進工程と、前記後続台車上からその後方に可動台車を移動させ、前記後続台車と既設の本軌道の間に前記可動台車を配置して前記後続台車上の軌道と前記本軌道の連結を行う軌道連結工程とを備えて構成されている。
【００１２】
この発明によれば、掘削機の後方にトンネル覆工材上を走行可能な後続台車を連結することにより、トンネル覆工材上に台車走行用の軌道を後続台車の前方で構築する必要がなく、後続台車の前方に広くスペースを確保する必要がない。また、後続台車の後方に可動台車を移動させて後続台車上の軌道と本軌道の連結を行うことにより、掘削機の掘進により後続台車が本軌道の既設位置から移動した場合に後続台車と既設の本軌道の間に可動台車を配置して搬送台車が可動台車を通じて後続台車内へ乗り込むことができる。従って、トンネル工事を支障なく行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、後続台車の後部で軌道の構築を行いつつ後続台車内へ搬送台車を円滑に乗り入れることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係るトンネル掘削システムの側面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係るトンネル掘削システムは、掘削機１の後方に後続台車２を連結してトンネル掘削を行うものである。掘削機１は、シールドの前面にカッタを備えてトンネルの掘削を行うものであって、いわゆるシールドマシンが用いられる。後続台車２は、掘削機１の後方に連結され、掘削機１の掘進と共に移動する。
【００１７】
後続台車２は、トンネル覆工材１１上を走行可能に構成されている。すなわち、後続台車２は、トンネル覆工材１１上を直接走行し、トンネル覆工材１１上に敷設された本軌道１２上でなくトンネル覆工材１１上を走行するように構成されている。トンネル覆工材１１は、トンネルの一次覆工材であり、円弧状のセグメントを組み立てて断面円形の筒状に組み立てられている。
【００１８】
後続台車２には、レール２１が設置されている。レール２１は、搬送台車４を走行させるための軌道であり、後続台車２の上面に敷設されている。このレール２１を通じて搬送台車４を後続台車２内へ乗り入れ可能となっている。搬送台車４は、セグメントなどのトンネル工事資材を搬送するための台車であり、本軌道１２などの軌道上を走行するものである。
【００１９】
後続台車２の後部には、軌道構築部３が設けられている。軌道構築部３は、トンネル覆工材１１上に搬送台車４走行用の本軌道１２を構築するものである。この軌道構築部３としては、例えば、搬入される床板１３やレール部材などを吊り下げて移送する移送機などの軌道構築装置が用いられる。軌道構築部３は、後続台車２の後方のトンネル覆工材１１上に床板１３を載置し、その床板１３上にレール部材を敷設して本軌道１２を構築していく。
【００２０】
図２は図１のII−IIにおける後続台車の断面図であり、図３は図１のIII−IIIにおける可動台車の断面図である。
【００２１】
図２に示すように、後続台車２は、トンネル覆工材１１上を走行するための車輪２２を備えている。車輪２２は、後続台車２の下部に設置され、トンネル覆工材１１の内周面に対し垂直に接地するように設けられている。すなわち、車輪２２は、その径方向がトンネル覆工材１１の内周面に対し垂直になるように設置されている。このため、後続台車２の端部に配置される車輪２２は、中央付近に配置される車輪２２よりも鉛直方向に対し大きく傾斜して設けられている。このような車輪２２を備えることにより、後続台車２は湾曲したトンネル覆工材１１上を安定して円滑に走行することができる。
【００２２】
後続台車２には、可動台車５が設置されている。可動台車５は、後続台車２上に設置され、後続台車５の後方へ移動可能に設けられている。例えば、可動台車５は、図示しないガイド機構に摺動可能に支持され、可動台車５に内蔵される図示しないシリンダの作動によって後続台車２の進行方向に対し移動可能となっている。
【００２３】
可動台車５には、固定レール５１が設置されている。固定レール５１は、可動台車５の本体に対し移動しないように設置されるレールである。この固定レール５１の一部は、後続台車２のレール２１上に配置されている。後続台車２に対し可動台車５が移動する場合、それに伴って、固定レール５１がレール２１上を移動する。
【００２４】
図３に示すように、可動台車５は、可動レール５２を備えている。可動レール５２は、可動台車５の本体に対し移動可能に設置されるレールである。可動レール５２は、油圧式シリンダ５３の作動によりその長手方向に移動可能となっている。可動レール５２は、可動台車５の本体上に設置されており、図示しないガイド機構により横方向へ移動を規制しつつ長手方向への移動を許容するように支持されている。
【００２５】
左右の可動レール５２、５２は、連結板５５により連結されている。このため、一方の可動レール５２に移動力を与えることにより左右両方の可動レール５２、５２が一体となって移動する。この可動レール５２上には、固定レール５１が配設されている。可動レール５２が可動台車５の本体に対し移動した場合であっても、固定レール５１は、本体に対して移動しない。
【００２６】
可動台車５は、トンネル覆工材１１上を走行するための車輪５４を備えている。車輪５４は、可動台車５の下部に設置され、トンネル覆工材１１の内周面に対し垂直に接地するように設けられている。すなわち、車輪５４は、その径方向がトンネル覆工材１１の内周面に対し垂直になるように設置されている。このような車輪５４を備えることにより、可動台車５は湾曲したトンネル覆工材１１上を安定して円滑に走行することができる。
【００２７】
なお、可動台車５は、後続台車２から後方へ移動可能に設けられているものであれば、テーブル状のものなど車輪５４を備えないものを用いる場合もある。
【００２８】
図４は後続台車及び可動台車の平面図であり、図５は固定レールの拡大斜視図である。
【００２９】
図４に示すように、後続台車２に設置されるレール２１と可動台車５に設置される可動レール５２は、互いにレール幅方向へずれた位置に配置されている。すなわち、レール２１は後続台車２の中央位置に配置され、可動レール５２は後続台車２の端位置に配置されている。可動レール５２を後続台車２の端位置に相当する位置に構築することにより、可動レール５２を本軌道１２の延長線上に配置することができる。
【００３０】
固定レール５１は、Ｓ字状に湾曲する湾曲部を有するレールで構成されている。固定レール５１の一端はレール２１上に載置され、他端は可動レール５２上に載置され、その中間部分がＳ字状に湾曲した湾曲部となっている。この固定レール５１は、本軌道１２側から可動台車５上の可動レール５２に乗り入れてくる搬送台車４を後続台車２上のレール２１へ乗り換えさせるためのレールである。
【００３１】
なお、本軌道１２がトンネル中央位置に敷設される場合には、レール２１と可動レール５２が同一線上に配置され、固定レール５１が直線状のレールとして構成される。
【００３２】
図５に示すように、固定レール５１には、横移動を防止するガイド５１ａを設けることが好ましい。このガイド５１ａは、例えば、固定レール５１のレール本体の両側の側部に取り付けた板体により構成される。このガイド５１ａを取り付けることにより、固定レール５１に対する可動レール５２の相対移動を許容しつつ、固定レール５１が可動レール５２上から外れ落ちることを防止することができる。
【００３３】
また、固定レール５１の端部は、先細り状となる傾斜部５１ｂを設けることが好ましい。この傾斜部５１ｂを設けることにより、運搬台車４の固定レール５１への乗り入れが円滑なものとなる。
【００３４】
なお、図５を参照して固定レール５１における可動レール５２側の端部の説明を行ったが、固定レール５１の逆側の端部、すなわちレール２１側の端部も可動レール５２側の端部と同様にして、ガイド５１ａ及び傾斜部５１ｂを設けることが好ましい。
【００３５】
次に、本実施形態に係るトンネル掘削システムの動作及び本実施形態に係るトンネル掘削工法について説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、掘削機１の後方に後続台車２を連結した状態で掘削機１が地盤を掘進していく。掘削機１の掘進に伴って、後続台車２が掘進方向に移動する。このとき、後続台車２が掘削機１内で断面円形に組み立てられたトンネル覆工材１１上を走行することができるため、後続台車走行用の軌道の敷設を待つことなく掘削機１の掘進を行うことができ、掘進作業を効率よく迅速に行える。
【００３７】
後続台車２が掘進方向へ移動すると、図４に示すように、後続台車２と本軌道１２との間が大きく空いてしまう。この状態では、本軌道１２を走行してくる搬送台車４が後続台車２内へ乗り込むことができない。
【００３８】
これに対し、図６に示すように、後続台車２に対しその後方へ可動台車５が送り出される。これにより、可動台車５が後続台車２の後方へ移動し、その端部が床板１３に達するまで送り出される。その際、可動台車５上の固定レール５１は、レール２１上を摺動しながら移動する。このような移動が行われても、固定レール５１とレール２１の連続性は確保されている。
【００３９】
可動台車５が床板１３に到達した際、床板１３の端部まで本軌道１２が敷設されている場合には、可動台車５の移動のみで本軌道１２と可動レール５２が連結し、可動レール５２及び固定レールを通じて搬送台車４が後続台車２内に乗り込むことができる。
【００４０】
しかしながら、図６のように、床板１３の端部まで本軌道１２が敷設されていない場合には、本軌道１２と可動レール５２の間に隙間があるため、搬送台車４が後続台車２内に乗り込むことが困難となる。
【００４１】
この場合、図７に示すように、シリンダ５３を作動させて可動レール５２を可動台車５の後方へ移動させる。これにより、可動レール５２が本軌道１２の端部位置まで移動し、本軌道１２と可動レール５２が連結される。この可動レール５２の移動の際、可動レール５２は固定レール５１に対し摺動しながら移動していく。
【００４２】
このため、このような移動が行われても、可動レール５２と固定レール５１の連続性は確保されている。従って、本軌道１２を走行してくる搬送台車４は、可動レール５２及び固定レールを通じて後続台車２内に乗り込むことができる。そして、セグメントなどのトンネル工事資材を掘削機１に搬送することができる。また、後続台車２内に乗り込んでいる搬送台車４は、可動レール５２及び固定レールを通じて本軌道１２側へ戻っていくことができる。
【００４３】
そして、搬送台車４が可動台車５上を渡り終えたら、可動台車５が後続台車２上へ戻される。そして、軌道構築部３により、後続台車２と既設の床板１３の間に床板１３が設置され、本軌道１２が敷設される。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係るトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法によれば、後続台車２の後部に設けられる軌道構築部３により本軌道１２を構築するため、後続台車２の前部に軌道構築のためのスペースを確保できない場合であっても本軌道１２の構築が行える。また、後続台車２の後方に移動する可動台車５を設けることにより、後続台車２が本軌道１２の既設位置から移動した場合に後続台車２と既設の本軌道１２の間に可動台車５を配置することができる。このため、可動台車５を通じて搬送台車４が後続台車２内に乗り込むことができる。従って、搬送台車４によるトンネル工事資材の搬入が円滑に行え、トンネル工事を支障なく行うことができる。
【００４５】
また、可動台車５の台車本体に対して移動可能な可動レール５２を備えることにより、本軌道１２の敷設位置まで可動レール５２のみを移動させて可動レール５２と本軌道１２を連結することができる。このため、本軌道１２が床板１３の端部まで敷設されていない場合であっても、可動レール５２と本軌道１２を確実に連結することができる。
【００４６】
また、後続台車２の車輪２２がトンネル覆工材１１の内周面に対して垂直に接地するように設けられているため、後続台車２が湾曲したトンネル覆工材１１上を安定して円滑に走行することができる。
【００４７】
なお、本実施形態は本発明に係るトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法の一実施形態を示したものであり、本発明に係るトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法は、このようなものに限定されるものではなく、各請求項に記載される発明の要旨を変更しない範囲で実施形態に係るトンネル掘削システム及びトンネル掘削工法を変形したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネル掘削システムの側面図である。
【図２】図１のトンネル掘削システムにおける後続台車の断面図である。
【図３】図１のトンネル掘削システムにおける可動台車の断面図である。
【図４】図１のトンネル掘削システムにおける後続台車及び可動台車の平面図である。
【図５】図１のトンネル掘削システムにおける可動レール等の拡大斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るトンネル掘削工法の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るトンネル掘削工法の説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…掘削機
２…後続台車
３…軌道構築部
４…搬送台車
５…可動台車
１１…トンネル覆工材
１２…本軌道
１３…床板
２１…レール
５１…固定レール（固定軌道）
５２…可動レール（可動軌道）
５３…シリンダ
５４…車輪。
【図１】
2007303212.tif 000003
【図２】
2007303212.tif 000004
【図３】
2007303212.tif 000005
【図４】
2007303212.tif 000006
【図５】
2007303212.tif 000007
【図６】
2007303212.tif 000008
【図７】
2007303212.tif 000009