(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面の両側部から略Ｕ字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置装置であって、
前記補強板の下端には、前記補強板を押し広げた状態で前記底面の基礎部へ支持させるべく伸張可能なステーが設けられており、
走行可能な基台と、該基台上に立設されたポールと、該ポールに設けられていて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略Ｕ字形に形成された前記補強板が縮径されて被せられる拡径機構とを有してなり、
該拡径機構は、前記ポールの中間部から両側方へ突出された進退可能な側方アームと、前記ポールの上端部から上方へ突出された進退可能な上方アームとを有し、これら側方アーム及び上方アームの先端には押圧車が回動可能に支持され、これら側方アーム及び上方アームが伸ばされることにより、前記押圧車を介して補強板が外方に押されて前記トンネル壁体の内周面に沿うように押し広げられることを特徴とする補強板設置装置。
【請求項２】
前記側方アーム及び前記上方アームを油圧によって伸ばす油圧機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の補強板設置装置。
【請求項３】
底面の両側部から略Ｕ字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置方法であって、
前記トンネルの外にて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略Ｕ字形の補強板を形成し、該補強板を縮径させた状態にて前記トンネル内へ移動させ、該トンネル内の補強板設置個所にて前記補強板を外方へ押し広げて前記トンネル壁体の内周面に沿うように設置させ、前記補強板を押し広げた際に前記補強板の下端に設けたステーを伸張させて前記底面の基礎部へ支持させるようにしたことを特徴とする補強板設置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電所等における導水トンネル等を補強するために、補強板をトンネルを構成するトンネル壁体の内周面に設置させる補強板設置装置及び設置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、水力発電所等には、タービン等へ水を導くための導水トンネルが地中に構築されている。ところで、このような導水トンネルは、年数を経るにつれ、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面の劣化が進行し、補強の必要が生じてくる。
従来、この導水トンネルを補強するにあたっては、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面に沿って金属板等からなる補強板を設置し、この補強板とトンネル内周面との間へモルタルを注入して一体化させる手段が一般的に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように導水トンネルのトンネル壁体の内周面に補強板を設置する場合、導水トンネル内へ複数に分割した補強板を搬入し、これら複数の分割補強板を導水トンネル内にて、作業者が人手によって一枚ずつトンネル壁体の内周面に沿って組み付けていたため、その作業に多大な労力を要するとともに長期的な作業を余儀なくされていた。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、極めて容易にかつ短期間にて、導水トンネルを構成するトンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置することが可能な補強板設置装置及び設置方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の補強板設置装置は、底面の両側部から略Ｕ字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置装置であって、前記補強板の下端には、前記補強板を押し広げた状態で前記底面の基礎部へ支持させるべく伸張可能なステーが設けられ、走行可能な基台と、該基台上に立設されたポールと、該ポールに設けられていて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略Ｕ字形に形成された前記補強板が縮径されて被せられる拡径機構とを有してなり、該拡径機構は、前記ポールの中間部から両側方へ突出された進退可能な側方アームと、前記ポールの上端部から上方へ突出された進退可能な上方アームとを有し、これら側方アーム及び上方アームの先端には押圧車が回動可能に支持され、これら側方アーム及び上方アームが伸ばされることにより、前記押圧車を介して補強板が外方に押されて前記トンネル壁体の内周面に沿うように押し広げられることを特徴としている。
つまり、予めトンネル壁体の内面に沿う略Ｕ字形に形成された補強板を、僅かに縮径させて拡径機構部に被せ、この状態にてトンネル内における補強板の設置位置へ装置を移動させて、この設置位置にて拡径機構によって上方アーム及び側方アームを伸ばすことにより、縮径された略Ｕ字形の補強板を外周方向へ略均等に広げて、トンネル壁体の内周面に沿わせることができ、容易に補強板がトンネル壁体の内周面に沿うように設置される。
【０００７】
請求項２記載の補強板設置装置は、前記側方アーム及び前記上方アームを油圧によって伸ばす油圧機構が設けられていることを特徴としている。つまり、側方アーム及び上方アームを油圧機構によって油圧を作用させて伸ばすものであるので、補強板の拡径作業が容易に行える。
【０００８】
請求項３記載の補強板設置方法は、底面の両側部から略Ｕ字形のトンネル壁体が構築されたトンネルの、前記トンネル壁体の内周面に沿って補強板を設置し、該補強板とトンネル壁体の内周面に裏込め材を注入することにより、前記トンネル壁体の内周面に前記補強板を一体化させて補強する補強構造に用いられる前記補強板を、前記トンネル壁体の内周面に沿って設置させる補強板設置方法であって、前記トンネルの外にて予め前記トンネル壁体の内周面に沿う略Ｕ字形の補強板を形成し、該補強板を縮径させた状態にて前記トンネル内へ移動させ、該トンネル内の補強板設置個所にて前記補強板を外方へ押し広げて前記トンネル壁体の内周面に沿うように設置させ、前記補強板を押し広げた際に前記補強板の下端に設けたステーを伸張させて前記底面の基礎部へ支持させるようにしたことを特徴としている。
これにより、補強板の設置作業の効率が大幅に向上され、工期の短縮、労力の削減が図られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の補強板設置装置及び設置方法の実施の形態を図によって説明する。
図１において、符号１は、導水トンネル（トンネル）であり、符号２は、この導水トンネル１を補強するために用いられる、例えばステンレス板等からなる補強板である。この導水トンネル１は、その底面が緩やかな円弧状とされたインバート３とされ、このインバート３の両側部から上方へ、断面視略Ｕ字形（馬蹄形）のトンネル壁体４が構築された構造とされている。
【００１０】
そして、この導水トンネル１の補強は、インバート３の上方側に構築されたトンネル壁体４の内周面４ａを補強するものであり、補強板２は、このインバート３上方側のトンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置され、この補強板２とトンネル壁体４の内周面４ａとの間にモルタル（裏込め材）が注入されて一体化されるようになっている。
【００１１】
補強板２は、左右一対の分割補強板５からなるもので、これら分割補強板５同士が導水トンネル１の頂点にて互いに連結されている。
また、これら左右一対の分割補強板５は、それぞれ上方分割補強板５ａと、下方分割補強板５ｂとを互い連結して構成されている。
これら上方分割補強板５ａ及び下方分割補強板５ｂには、その周囲に、トンネル壁体４の内周面４ａ側へ立ち上げられた継手板部６が形成されており、上方分割補強板５ａと下方分割補強板５ｂとは、図２に示すように、これら継手板部６同士をボルト７、ナット８によって締結することにより一体化されている。
【００１２】
また、上方分割補強板５ａ同士は、図３に示すように、一方側の継手板部６に設けられた孔部９へ、他方側の継手板部６に固定されたピン１０を挿通させて互いに係合させることにより連結されている。
そして、上記構成の補強板２の下端部を、インバート３に支持させることにより、この補強板２が、トンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置されている。
なお、この補強板２のインバート３への支持構造としては、図４に示すように、下部分割補強板５ｂの継手板部６に固定したナット１１に螺合可能なおねじを有するステー１２を設け、このステー１２を継手板部６から伸ばして、インバート３に予め形成した基礎部１３へ当接させる支持構造等が用いられる。
【００１３】
次に、上記構成の補強板２を、導水トンネル１を構成するトンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置する補強板設置装置について説明する。
図５及び図６において、符号２１は、補強板設置装置である。この補強板設置装置２１は、基台２２と、この基台２２の上部に立設されたポール２３と、このポール２３に設けられた複数のアクチュエータ部２４からなる拡径機構２５とから概略構成されている。
基台２２には、その下部に複数の車輪２６が設けられており、これら車輪２６によって走行可能とされている。基台２２には、その両側部に、補強板２の下端部を係止して支持する断面視Ｌ字状の支持部２７が設けられており、また、この基台２２の上部には、レバー２８ａを操作することにより油圧を発生させる手動式の油圧ポンプ２８が複数設けられている。
【００１４】
次に、ポール２３に設けられた各アクチュエータ２４について説明する。
ポール２３の中間部には、側方へ突出された一対の支持アーム３１が設けられており、これら支持アーム３１には、先端部に押圧車３２が設けられた側方アーム３３が進退可能に設けられている。これら支持アーム３１に設けられた側方アーム３３は、それぞれ圧縮バネ３４によって常に支持アーム３１内に引き込まれる方向に付勢されている。
【００１５】
また、この支持アーム３１には、油圧シリンダ３５が設けられており、この油圧シリンダ３５に前記油圧ポンプ２８から油圧が供給されると、この油圧シリンダ３５のロッド３５ａが伸長し、このロッド３５ａによって側方アーム３３が伸ばされるようになっている。そして、この油圧シリンダ３５への油圧の供給がなくなると、側方アーム３３は、圧縮バネ３４の付勢力によって油圧シリンダ３５のロッド３５ａを押し込みながら支持アーム３１内に引き込まれるようになっている。
【００１６】
また、ポール２３の上部には、上方アーム４１が設けられている。この上方アーム４１は、ポール２３に対して進退可能に設けられたもので、その先端部には、複数の押圧車４２が設けられた支持板４３が固定されている。ポール２３の先端部近傍には、油圧シリンダ４４が設けられており、この油圧シリンダ４４に前記油圧ポンプ２８から油圧が供給されると、この油圧シリンダ４４のロッド４４ａが伸長し、このロッド４４ａによって上方アーム４１が上方へ押し上げられるようになっている。そして、この油圧シリンダ４４への油圧の供給がなくなると、上方アーム４１は自重によって油圧シリンダ４４のロッド４４ａを押し込みながら下降するようになっている。
なお、側方アーム３３及び上方アーム４１の支持板４３に固定された押圧車３２、４２は、いずれも、基台２２の走行方向に沿う軸線を中心として回動可能に支持されている。
【００１７】
そして、上記構造の補強板設置装置２１には、アクチュエータ部２４からなる拡径機構２５を囲うように、予め略Ｕ字形に組み立てた補強板２が被せられるようになっている。なお、アクチュエータ部２４を構成する側方アーム３３及び上方アーム４１を縮めた状態にて補強板２を拡径機構２５へ被せると、補強板２は、上部における各分割補強板５同士の連結部分がその自重によって図７に示すように、内方に屈曲されることにより、補強板２は、全体として縮径された状態となる。
【００１８】
次に、上記構造の補強板設置装置２１を用いて導水トンネル１を構成するトンネル壁体４の内周面４ａに補強板２を設置する場合について説明する。
（１）補強板の組み立て作業
まず、導水トンネル１の外にて、上方分割補強板５ａと下方分割補強板５ｂとを、その継手板部６同士をボルト７、ナット８によって連結して左右一対の分割補強板５とする。
そして、これら左右一対の分割補強板５の一方の分割補強板５の継手板部６に形成された孔部９へ他方の分割補強板５の継手板部６に固定されたピン１０を挿入して、これら分割補強板５同士を連結させた略Ｕ字形の補強板２を組み立てる。
【００１９】
（２）補強板設置装置への補強板の支持作業
上記（１）にて組み立てた補強板２を補強板設置装置２１の拡径機構２５を囲うように被せ、補強板２の下端部を、基台２２の側部の支持部２７に係止させ、補強板２を補強板設置装置２１に支持させる。
（３）補強板の搬送作業
補強板２を支持させた補強板設置装置２１を走行させて、図８に示すように、導水トンネル１内の補強板設置個所へ移動させる。
【００２０】
（４）補強板の設置作業
補強板設置装置２１を補強板設置個所まで移動させたら、この補強板設置装置２１の各油圧ポンプ２８を、レバー２８ａを操作することにより駆動させる。
このようにすると、各油圧ポンプ２８から、支持アーム３１及びポール２３に設けられたそれぞれの油圧シリンダ３５、４４に油圧が供給され、これら油圧シリンダ３５、４４のロッド３５ａ、４４ａが伸長され、各油圧シリンダ３５、４４のロッド３５ａ、４４ａによって側方アーム３３及び上方アーム４１がそれぞれ伸長される。
これにより、これら側方アーム３３及び上方アーム４１の支持板４３に設けられた押圧車３２、４２が転動しながら補強板２を外方へ押し出し、これにより、この補強板２は、外方へ押し広げられ、下端部が支持部２７から外れて、導水トンネル１のトンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置される。
【００２１】
（５）補強板の設置作業
トンネル壁体４の内周面４ａに沿って補強板２が設置されたら、下方分割補強板５ｂの下端のステー１２を回して伸長させて、予め構築しておいた基礎部１３へ支持させ、補強板２をトンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置した状態に保持させる。
次いで、このトンネル壁体４の内周面４ａに沿って設置させた補強板２と、既に設置して支持させた補強板２とを、互いの側方の継手板部６同士をボルト・ナットによって締結することによりトンネル軸方向に連結する。
【００２２】
なお、補強板設置装置２１は、補強板２をトンネル壁体４の内周面４ａに沿って支持させた後に撤去される。この補強板設置装置２１を撤去する場合は、油圧ポンプ２８による各油圧シリンダ３５、４４への油圧の供給を解除することにより、側方アーム３３を圧縮バネ３４によって支持アーム３１内に引き込ませるとともに、上方アーム４１をその自重により下降させる。このようにすると、側方アーム３３及び上方アーム４１の支持板４３に設けられた押圧車３２、４２が補強板２から離間され、この補強板設置装置２１が走行可能な状態とされる。そして、この走行可能とされた補強板設置装置２１を走行させて、導水トンネル１の外へ出し、その後、再び、この補強板設置装置２１に補強板２を支持させて導水トンネル１内へ移動させてトンネル壁体４の内周面４ａへの補強板２の設置作業を行う。
【００２３】
（６）裏込め作業
導水トンネル１の軸方向へ所定枚数の補強板２を設置させたら、これら補強板２の下端部に形成された隙間を閉塞し、その後、補強板２とトンネル壁体４の内周面４ａとの間に形成された隙間へモルタルを注入して硬化させることにより、導水トンネル１のトンネル壁体４の内周面４ａに補強板２が一体化されてトンネル壁体４が補強される。
【００２４】
そして、上記（１）〜（６）の作業を繰り返し行うことにより、導水トンネル１に、補強板２による補強構造を施すことができる。
【００２５】
このように、上記実施の形態の補強板設置装置によれば、導水トンネル１の外にて予め複数に分割された上方分割補強板５ａ、下方分割補強板５ｂを組み立てることによりトンネル壁体４の内周面４ａに沿う略Ｕ字形に形成された補強板２を、僅かに縮径させて拡径機構２５を囲うように被せ、この状態にて導水トンネル１内における補強板２の設置箇所へ補強板設置装置２１を移動させて、この設置箇所にて拡径機構２５を構成する側方アーム３３及び上方アーム４１を伸ばすことにより、極めて容易に補強板２を、外方へ押し広げてトンネル壁体４の内周面４ａに沿うように設置させることができる。
【００２６】
したがって、従来のように、分割された補強板を導水トンネル内へ搬送し、導水トンネル内にて分割補強板を人手によってトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【００２７】
また、側方アーム３３及び上方アーム４１を油圧シリンダ３５、４４へ油圧ポンプ２８から油圧を作用させることにより行うものであるので、補強板２の拡径作業を極めて容易に行うことができる。
なお、上記の例では、補強板２として、耐食性に優れたステンレス板を用いたが、この補強板２の材質はステンレスに限ることはない。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の補強板設置装置及び設置方法によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載の補強板設置装置によれば、予めトンネル壁体の内面に沿う略Ｕ字形に形成された補強板を、僅かに縮径させて拡径機構に被せ、この状態にてトンネル内における補強板の設置位置へ装置を移動させて、この設置位置にて拡径機構によって補強板を外方へ押し広げることにより、極めて容易に補強板をトンネル壁体の内周面に沿うように設置させることができる。しかも、上方アーム及び側方アームを伸ばすことにより、縮径された略Ｕ字形の補強板を、外周方向へ略均等に広げてトンネル壁体の内周面に沿わせることができる。そして、補強板を押し広げた際に補強板の下端に設けたステーを伸張させて底面の基礎部へ支持させることで補強板をトンネル壁体の内面に沿って保持できる。
これにより、従来のように、分割された補強板をトンネル内へ搬送してトンネル内にて分割補強板を人手によってトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【００２９】
請求項２記載の補強板設置装置によれば、側方アーム及び上方アームを油圧機構によって油圧を作用させて伸ばすものであるので、補強板の拡径作業を極めて容易に行うことができる。
【００３０】
請求項３記載の補強板設置方法によれば、トンネルの外にて、予めトンネル壁体の内周面に沿う略Ｕ字形に補強板を形成し、この補強板を縮径させてトンネル内へ移動させて設置個所にて外方へ押し広げてトンネル壁体の内周面に沿わせて設置させ、補強板を押し広げた際に補強板の下端に設けたステーを伸張させて底面の基礎部へ支持させることで補強板をトンネル壁対の内面に沿って保持できる。そのため、従来のように、分割された補強板をトンネル内へ搬送してトンネル内にて分割補強板をトンネル壁体の内周面に沿うように一枚ずつ組み付ける場合と比較して、その作業効率を大幅に向上させることができ、工期の短縮、労力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法によって補強板が設置される導水トンネルの断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板を構成する上方分割補強板及び下方分割補強板の連結部分の断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板を構成する分割補強板同士の連結部分の断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板の下端部における支持構造を説明する下方分割補強板の下端部の断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態の補強板設置装置の構成及び構造を説明する補強板が支持された補強板設置装置の正面図である。
【図６】  本発明の実施の形態の補強板設置装置の構成及び構造を説明する補強板設置装置の側面図である。
【図７】  本発明の実施の形態の補強板設置装置及び設置方法に用いられる補強板の分割補強板同士の連結部分の断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態の補強板設置装置を用いた補強板の設置作業を説明する導水トンネル内に移動された補強板設置装置の概略正面図である。
【符号の説明】
１  導水トンネル（トンネル）
２  補強板
３  インバート（底面）
４  トンネル壁体
４ａ  内周面
２１  補強板設置装置
２２  基台
２３  ポール
２５  拡径機構
２８  油圧ポンプ（油圧機構）
３３  側方アーム
４１  上方アーム
３５、４４  油圧シリンダ（油圧機構）
【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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