(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪坑を通じて掘削隧道内に覆工用のセグメントを搬入する設備において、その竪坑には覆工用のセグメントを一時的に収容保管する多段の収納棚が所要間隔をもって二列配置され、この両収納棚に沿って地上部から地下部まで前記セグメントを直接受支して前記収納棚との間で収納・搬出できる機能を有する搬器を備えた昇降装置が、前記両収納棚間に設置され、前記昇降装置の地上部作業位置と竪坑外で所要距離離れて設置される覆工用のセグメント受け入れヤードにおける荷受け設備の荷送り出し位置との間に所要高さでビーム構造のセグメント搬送路が架設され、このセグメント搬送路上を輸送台車にて前記セグメント受け入れヤードで受け取られるセグメントを所要量ずつ前記昇降装置の積込み箇所まで輸送して、その昇降装置の搬器に積み替え、前記収納棚の所要番地の収納保管位置まで運び込むようにされ、制御部から掘削隧道構内への供給指令によって前記収納棚の所要番地からセグメントを前記搬器に積んで地下部の搬送位置へ降ろし、前記セグメントを構内運搬台車に移載するように構成されていることを特徴とする隧道構築用覆工セグメントの搬入システム。
【請求項２】
前記竪坑内に立設される昇降装置は、所要の間隔で二本の鉄塔を配設され、これら両鉄塔に付設されるガイドレールに案内されて昇降自在な搬器に、この搬器の荷台上で前記両側の収納棚に対して搬送するセグメントを支えて進退自在に移動できる荷受け渡しフォークを備えた移載装置が搭載されており、この昇降装置の昇降路の両側に設置される前記多段の収納棚の各保管棚に対して、前記搬器が選択された位置で停止して前記移載装置によりセグメントの積み下ろしが行えるようにされている請求項１に記載の隧道構築用覆工セグメントの搬入システム。
【請求項３】
セグメント受け入れヤードにおける荷受け設備として設けられる橋形クレーンには、被搬送セグメントをその長手方向両端部から掬うようにして保持するセグメント吊り装置がホイストを介して吊設されている構成である請求項１に記載の隧道構築用覆工セグメントの搬入システム。
【請求項４】
前記セグメント吊り装置は、ホイストにより吊り下げられる支持枠の下側に、内側にセグメントを受け入れ得る角形に枠組みされて下部上面に受け座を備えるセグメント保持枠が、上端部を前記吊下げ支持枠に枢支されて所要の間隔で一対吊り下げられ、これらセグメント保持枠は基端を前記吊下げ支持枠に支持されて可動端を連結される直線作動機にて回動させることにより、被搬送セグメントを両端部から枠内に受け入れて掬い上げ、または払い出すように作動する構成である請求項３に記載の隧道構築用覆工セグメントの搬入システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隧道の掘削構築作業に使用される覆工用のセグメントを能率よく坑内に供給できるようにするための隧道構築用覆工セグメントの搬入システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中に掘削される隧道内の切羽まで地上部から覆工材を搬入するには、隧道の掘削開始位置に構築される竪坑に設置される昇降装置、またはクレーンによって地上部から竪坑内底部まで順次運び込まれ、隧道内に敷設された軌道に沿ってトロッコ等の運搬手段で掘削機の後部まで輸送されている。そして、前記覆工材の搬入手段としての昇降装置やクレーンにては、通常複数個の覆工用セグメント（以下単にセグメントという）を昇降機の搬器に積んで地上部から竪坑内底部の移載位置まで降ろすか、複数個のセグメントをクレーンで吊り降ろすかして、隧道内への運搬手段であるトロッコ等の走行台車に積み込んで目的位置に運ばれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、隧道の掘削に掘削能力の高いシールドマシンが採用されるようになり、掘削地盤の土質によって一様ではないが掘削推進速度が高まり、これに伴い掘削後の覆工作業も早まりつつある。当然、シールドマシンの掘進速度に比例して掘削された隧道の地山壁を覆うのに用いられる覆工材（セグメント）の組立速度も速くなる。そのために、覆工材の組立個所へのセグメントの供給も速く行うことが要求されることになる。しかも、シールドマシンによる掘削作業は昼夜を問わず連続して行われるので、覆工材の供給をとぎれることなく行う必要がある。
【０００４】
このようなことから、従来のような昇降装置もしくはクレーンによる吊り込み操作でのセグメントの供給では、作業手順に沿った供給作業が円滑に行えない欠点がある。特に、セグメントをその製造工場から掘削作業現場への輸送と、輸送されてきたセグメントを工事現場での受け取り作業並びに竪坑内への搬入操作に際して、隧道内での覆工作業の手順に合わせて供給できるように手配りするには、非常に手順良く行わねばならず、隧道内での掘進作業の速度が高まる程に困難である。
【０００５】
本発明では、このような問題点を解決するために、竪坑内に多段の収納棚を設置するとともに、地上部に作業現場へ運び込まれてくる覆工材の受け入れヤードを設けて、この受け入れヤードにて順次仕訳して前記収納棚に予め収容保管し、隧道内での覆工作業の手順に対応して順次収納棚から取り出して昇降装置により隧道内への搬送手段に送り出すようにする隧道構築用覆工リングセグメントの搬入システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために構成される本発明の隧道構築用覆工セグメントの搬入システムは、
竪坑を通じて掘削隧道内に覆工用のセグメントを搬入する設備において、その竪坑には覆工用のセグメントを一時的に収容保管する多段の収納棚が所要間隔をもって二列配置され、この両収納棚に沿って地上部から地下部まで前記セグメントを直接受支して前記収納棚との間で収納・搬出できる機能を有する搬器を備えた昇降装置が、前記両収納棚間に設置され、前記昇降装置の地上部作業位置と竪坑外で所要距離離れて設置される覆工用のセグメント受け入れヤードにおける荷受け設備の荷送り出し位置との間に所要高さでビーム構造のセグメント搬送路が架設され、このセグメント搬送路上を輸送台車にて前記セグメント受け入れヤードで受け取られるセグメントを所要量ずつ前記昇降装置の積込み箇所まで輸送して、その昇降装置の搬器に積み替え、前記収納棚の所要番地の収納保管位置まで運び込むようにされ、制御部から掘削隧道構内への供給指令によって前記収納棚の所要番地からセグメントを前記搬器に積んで地下部の搬送位置へ降ろし、前記セグメントを構内運搬台車に移載するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、作業現場に運び込まれるセグメントをその受け入れヤードから高架のセグメント搬送路を通じて、竪坑内に設置される多段の収納棚に一旦収納保管させ、その後に隧道掘削部での必要に応じて昇降装置によって順次構内運搬台車に移載して掘削部へ供給するように制御できるので、前記セグメントの受け入れヤードに搬送されて来たセグメントを掘削部への供給時以外の時間で収納棚に収容して待機できることになる。したがって、セグメントは必要に応じて順次供給できることから、セグメントの供給搬入作業の機能性を高め得るという効果を奏する。また、前記セグメント搬送路を高架にしたことで、セグメントの受け入れヤードと竪坑との間の地上部を有効に利用できる。
【０００８】
前記発明において、前記竪坑内に立設される昇降装置は、所要の間隔で二本の鉄塔を配設され、これら両鉄塔に付設されるガイドレールに案内されて昇降自在な搬器に、この搬器の荷台上で前記両側の収納棚に対して搬送するセグメントを支えて進退自在に移動できる荷受け渡しフォークを備えた移載装置が搭載されており、この昇降装置の昇降路の両側に設置される前記多段の収納棚の各保管棚に対して、前記搬器が選択された位置で停止して前記移載装置によりセグメントの積み下ろしが行えるようにされているのが好ましい。このようにすることで、竪坑内を有効に利用して、セグメントの保管とその保管されたセグメントを速やかに取り出して供給する操作を容易にすることができる。
【０００９】
また、前記セグメント受け入れヤードにおける荷受設備として設けられる橋形クレーンには、被搬送セグメントをその長手方向両端部から掬うようにして保持するセグメント吊り装置がホイストを介して吊設されている構成であるのが好ましい。このようにすれば、車両によって運び込まれるセグメントの受け取り・払い出しの操作が無理なく行える利点がある。
【００１０】
前記セグメント吊り装置は、ホイストにより吊り下げられる吊下げ支持枠の下側に、内側にセグメントを受け入れ得る角形に枠組みされて下部上面に受け座を備えるセグメント保持枠が、上端部を前記吊下げ支持枠に枢支されて所要の間隔で一対吊り下げられ、これらセグメント保持枠は基端を前記吊下げ支持枠に支持されて可動端を連結される直線作動機にて回動させることにより、被搬送セグメントを両端部から枠内に受け入れて掬い上げ、または払い出すように作動する構成であるのがよい。こうすれば、円弧状のセグメントを両側から吊下げ支持枠に取り込んで吊り上げる操作を確実にして、効率よく安全に運搬することができるという効果を奏する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の隧道構築用覆工セグメントの搬入システムについて、その一実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に示されるのは、本発明に係る隧道構築用覆工セグメントの搬入システム全体を表す概要図である。図２は覆工セグメントの坑内への搬入用昇降装置と覆工セグメントの収納棚との全体図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視側面図である。図４はセグメント受け入れヤードにおけるセグメント吊り装置の正面図である。図５は図４の左側面図である。図６はセグメント吊り装置におけるセグメント支持機構の作動態様を表す図である。図７はセグメント移送台車の正面図である。図８は図７の側面図である。図９はセグメントの昇降装置における搬器の正面図である。図１０は図９における搬器のＸ−Ｘ視図である。
【００１３】
本発明に係る隧道構築用覆工セグメントの搬入システムは、図１で示されるように、隧道掘削工事現場の竪坑１の近傍にセグメント受け入れヤード２が設置され、その竪坑１内に掘削隧道３内への資材搬入用の昇降装置４と、この昇降装置４の両側に沿わせてセグメントＡを一時的に収容保管するためのセグメント収納棚５が立設されている。そして、前記セグメント受け入れヤード２に設置の荷受け設備と前記昇降装置４との間をセグメント搬送路６によって接続されている。
【００１４】
前記セグメント受け入れヤード２に設置の荷受け設備としては、橋形クレーン１０がセグメントＡ等を運搬するトレーラーが脚柱間に進入できるように設けられる。この橋形クレーン１０は、横梁１１の下面に沿って付設されるトロリービーム１２が前記セグメント搬送路６側に突き出されて設けられ、このトロリービーム１２に横行トロリー１３を介してセグメント吊り装置１５が横行自在に付設されている。
【００１５】
この橋形クレーン１０における前記セグメント吊り装置１５は、図４及び図５によって示されるように、トロリービーム１２にモータ駆動のキャリア２台によって電動ホイスト１６が吊り下げられ、このようにされる２基の電動ホイスト１６，１６の各吊りフック１６′、１６′によって吊下げ支持枠１７が吊設されている。この吊下げ支持枠１７には、内側に搬送するセグメントＡを受け入れられる広さの角形に枠組み形成されるセグメント保持枠１８が、所要範囲に搖動可能な状態で左右対称に一対配設されている。
【００１６】
前記セグメント保持枠１８は、前記吊下げ支持枠１７を挟んで両側に配される吊下げ腕桿１８ａが基端をその吊下げ支持枠１７に軸１８ｂにより支持され、これら両吊下げ腕桿１８ａの上部を繋ぐ横部材１８ｃに、前記吊下げ支持枠１７に基端を枢支される直線作動機１９の可動桿端が連結されて、この直線作動機１９によって当該セグメント保持枠１８が所要角度外側から内に向かって回動するように構成されている。また、このセグメント保持枠１８は、両側に配される吊下げ腕桿１８ａの下端を繋ぐ支持部材１８ｄの上面にセグメントＡの受け片１８ｅが取り付けられて、吊り上げ支持するセグメントＡが安定するようになされている。なお、前記直線作動機１９には、電動式のスクリューシリンダのような構造のものが使用される。ただし、必要に応じて、油圧シリンダであってもよい。
【００１７】
前記セグメント搬送路６は、所要高さで前記橋形クレーン１０のトロリービーム１２突き出し部の下から前記竪坑１の内部に立設される昇降装置４の前側面位置までの間に、一端部を橋形クレーン１０の脚柱１１ａに支持されて他端部を前記昇降装置４の前側面にて支持脚体６′により支持されるビーム６ａによって構成され、このビーム６ａの上面に軌道６ｂを敷設して走行台車７（本発明における「輸送台車」に相当する。以下、同様）が走行できるようにされている。
【００１８】
この走行台車７は、図７及び図８によって示されるように、電動機７ｂにより走行車輪７ｄを駆動されて自走できるようにされ、前述の橋形クレーン１０のセグメント吊り装置１５によって吊り込まれるセグメントＡを搭載して、セグメント受け入れヤード２から昇降装置４まで順次搬送できるようにされている。なお、この走行台車７の上部には、セグメントＡを受支して次の昇降装置４の搬器２３に移載するときに受け渡しが容易なように下部を透かせるべく２個の支持台７ａ，７ａが直立して設けられている。図中符号７ｃはケーブルリールである。
【００１９】
前記昇降装置４は、ワイヤーロープ駆動式のリフトであって、図２及び図３で示されるように、竪坑１の底部に基部を支持されて前述のセグメント搬送路６と連絡するように地上部に上部を突き出して２本の支持タワー２０，２０（本発明における「鉄塔」に相当）が所定の間隔で設置され、竪坑１の側壁から複数の支持部材３５，３６によって支持され、これら支持タワー２０，２０の対向する側面に付設されるガイドレール２１，２１に沿って搬器２３が、前記支持タワー２０，２０の上頂部を繋ぐ連台２２を介して吊り索２６，２６で昇降自在に吊設されている。
【００２０】
昇降装置４の搬器２３は、図9および図10によって示されるように、ガイドレール２１，２１にガイドローラ２４ａ，２４ｂを介して案内される左右の昇降フレーム２４，２４と、これら昇降フレーム２４，２４間に架設される荷台２７とで構成される。これら昇降フレーム２４，２４は、それらの上部に取り付く各吊り滑車２８をそれぞれ連台２２上に設置の定滑車２５を巡る吊り索２６により吊り下げられ、各吊り索２６，２６が竪坑１の適所にそれぞれ設置される二台の巻き上げ機２９，２９（図２参照）により駆動されて、左右同調してそれら吊り索２６，２６の作動により昇降するようにされている。
【００２１】
この搬器２３の荷台２７上には、周知の多段伸縮構造で伸縮自在にされる荷受け渡しフォーク３０が、その荷台２７の中央部にて荷台２７の軸線に直交する方向に左右いずれの方向にも出入りできる状態に取り付けられ、この荷受け渡しフォーク３０にて搭載するセグメントＡを受け払いできるようにされている。なお、前記左右両昇降フレーム２４，２４には、それぞれ吊り滑車２８に関連させて公知の構成の安全装置２８aが付設されている。
【００２２】
このように構成される昇降装置４の前記搬器２３の昇降路の両側に設置されるセグメント収納棚５は、その昇降装置４の搬器２３に載せられて昇降搬送されるセグメントＡを一時的に受け入れて保管できる高さの受け入れ保管棚５１が多数段設けられている。これらの保管棚５１には、いずれも昇降装置４の搬器２３に搭載される前記荷受け渡しフォーク３０が伸長したとき収納保管しているセグメントＡを掬い上げて受け取り、あるいは収納できるようにフォークの差込空間が形成されるようにセグメント受け台５２が所要の間隔で設けられる。
【００２３】
前記セグメント収納棚５は、前記セグメント搬送路６の配置側を低くして、その反対の側を昇降装置４の搬器２３が最上昇できる範囲まで上方に延長して可能な限り多くの収納スペースがとれるようにされている。そして、これらセグメント収納棚５の各保管棚５１にはそれぞれアドレス番号が付され、かつそれら各保管棚５１に対するセグメントＡの受け入れ払出が確認できるセンサを設けて別途設置の制御部に信号が送られるようにされる。このセグメント収納棚５におけるセグメントＡの受け入れ・払出は昇降装置４の搬器２３の昇降移動と関連させて制御されるように、前記制御部におけるコンピュータによって選択操作されるように関連させて制御される。
【００２４】
このように構成される本発明に係る実施形態にあっては、トレーラーなどの輸送車両によって運ばれたセグメントＡを、セグメント受け入れヤード２において橋形クレーン１０の直下に車両を導いて、セグメント吊り装置１５を作動させてその車両の荷台から運搬に適する数（例えば２個）のセグメントＡを１単位として吊り上げる。
【００２５】
このセグメント吊り装置１５によるセグメントＡの吊り上げ操作は、図６で示されるように、各直線作動機１９，１９を作動させてピストンロッドを突き出して吊下げ腕桿１８ａをそれぞれ外側に変位させる（二点鎖線で示す）。この状態でトレーラーの荷台上にあるセグメントＡを例えば２個重ね合わされた状態の上に移動させて開いた状態にある左右の吊下げ腕桿１８ａ，１８ａを直線作動機１９による引き戻し動作によって内向きに回動させると、これら両吊下げ腕桿１８ａ，１８ａの各下端の支持部材１８ｄ，１８ｄがそれぞれセグメントＡの彎曲して浮き上がっている両端部の下側に移行して掬い上げるようになり、実線で示されるように、それら各下端の支持部材１８ｄ，１８ｄに設けられる受け片１８ｅ，１８ｅによってセグメントＡが安定状態で受止められる。したがって、電動ホイスト１６，１６を同調して巻上げ操作することにより吊下げ支持枠１７，１７によってセグメントＡが吊り上げられる。
【００２６】
このようにして吊り上げられたセグメントＡは、トロリービーム１２に沿って電動ホイスト１６，１６を横行させ、セグメント吊り装置１５によりセグメント搬送路６上の位置まで移動させる。その動作に合わせて搬送用の走行台車７を橋形クレーン１０からの積み込み位置に移動待機させる。前記セグメント吊り装置１５により吊り上げられたセグメントＡは、待機する走行台車７上に吊り降ろして、支持台７ａ上に図７で示されるように搭載する。この際、セグメント吊り装置１５の左右の吊下げ腕桿１８ａ，１８ａによって吊られているセグメントＡを走行台車７の支持台７ａ，７ａ上に移載するには、セグメント吊り装置１５によって吊られているセグメントＡを正しく走行台車７の支持台７ａ，７ａ上に預けた後、吊下げ腕桿１８ａ，１８ａ下部の各支持部材１８ｄの受け片１８ｅにかかる負荷を除いてから直線作動機１９，１９を同時に作動させて、それら左右の吊下げ腕桿１８ａ，１８ａを外側に回動させてセグメントＡとの関わりを外し、吊下げ支持枠１７を上昇させることにより迅速に移載操作が行える。
【００２７】
セグメントＡを搭載された走行台車７は、積み込まれた位置からセグメント搬送路６上を昇降装置４への積み込み位置まで走行させ、その昇降装置４への積み込み位置において待機している昇降装置４の搬器２３上に、搬器２３の荷台２７に付設される荷受け渡しフォーク３０を作動させて搬器２３の荷台２７上に移し替える。
【００２８】
昇降装置４の搬器２３上に積み込まれたセグメントＡは、運転制御部において受け入れ時に予め決めておかれた収納棚５における所定番地の保管棚５１まで搬器２３を移動させ、当該位置でその保管棚５１内に搬送したセグメントＡを移載収容させる。以後この要領でセグメント受け入れヤード２から順次収納棚５の所要番地の保管棚５１内に積み込んでおく。なお、収納棚５における各保管棚５１内に収容のセグメントＡについては、その搬送収容に際して予め制御部で設定データを記憶させておき、次に搬出供給する際にそのデータに基づき供給の手順を指示できるようにされる。これらの制御は、運転制御部に設けられる演算処理装置によって処理される。
【００２９】
上述のような収納棚５に対するセグメントＡの受け入れ保管操作は、昇降装置４が掘削隧道３内へのセグメント供給作業を行わない作業時間帯に実施される。そして、一旦収納棚５に保管されたセグメントＡは、シールド掘進機の推進に伴うセグメント組立（一時覆工作業）の進捗状況に応じて供給指示が与えられると、運転制御部からの指令によって昇降装置４の搬器２３を取り出し指示のある番地まで昇降させて保管棚５１内から所要のセグメントＡを搬器２３に積み込み竪坑底部の払い出し位置まで下降させ、荷受け渡しフォーク３０上に搭載するセグメントを坑内運搬台車４０に移載させて供給する。
【００３０】
【発明の効果】
上述のように、本発明にかかる隧道構築用覆工セグメントの搬入システムによれば、セグメント受け入れヤードで工場から運ばれるセグメントを順次運転制御部で整理して多段の収納棚に一旦保管して、掘削坑内での覆工作業位置への供給要求時に順次収納棚から取り出して搬入させるようにすることで、作業手順を予め設定して実施でき、坑内での覆工作業に追従させることが容易になる。また、竪坑のスペースを有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る隧道構築用覆工セグメントの搬入システム全体を表す概要図である。
【図２】  図２は、覆工セグメントの坑内への搬入用昇降装置と覆工セグメントの収納棚との全体図である。
【図３】  図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視側面図である。
【図４】  図４は、セグメント受け入れヤードにおけるセグメント吊り装置の正面図である。
【図５】  図５は、図４の左側面図である。
【図６】  図６は、セグメント吊り装置におけるセグメント支持機構の作動態様を表す図である。
【図７】  図７は、セグメント移送台車の正面図である。
【図８】  図８は、図７の側面図である。
【図９】  図９は、セグメントの昇降装置における搬器の正面図である。
【図１０】  図１０は、図９における搬器のＸ−Ｘ視図である。
【符号の説明】
１              竪坑
２              セグメント受け入れヤード
３              掘削隧道
４              昇降装置
５              セグメント収納棚
６              セグメント搬送路
７              走行台車
１０            橋形クレーン
１２            トロリービーム
１５            セグメント吊り装置
１６            電動ホイスト
１７            吊下げ支持枠
１８            セグメント保持枠
１８ａ          吊下げ腕桿
１８ｂ          軸
１８ｄ          支持部材
１８ｅ          受け片
１９            直線作動機
２０            支持タワー
２１            ガイドレール
２２            連台
２３            搬器
２４            昇降フレーム
２６            吊り索
２９            巻上げ機
３０            搬器に搭載の荷受け渡しフォーク
５１            収納棚における保管棚
５２            セグメント受け台
Ａ              セグメント
【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】
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