JPH0613834B2

JPH0613834B2 - トンネル掘削における排土搬出方法および装置

Info

Publication number: JPH0613834B2
Application number: JP11665490A
Authority: JP
Inventors: 稔下河内; 孝友田; 農武也藤田; 喬岡田; 佐内小杉; 敏雄甲斐; 誠内田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPH0414598A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、トンネル掘削時に発生した排土（ずり）をカ
プセルに入れてトンネル外に搬送する方法および装置に
関するものである。

（ロ）従来技術従来、トンネル（特に、山岳トンネル）で掘削時に発生
した排土（ずり）はトラックで坑外に搬出される方法が
一般的であった。しかし、トラックから排気されるガス
を坑外に排出するための大容量の排気または吸気管と送
風機（半径５ｍのトンネル内で直径１ｍ以上の排気管が
１〜２本と1000m³／分のコントラファン１〜２機）から
成る換気設備を必要とした。

換気設備は設備費（イニシャルコスト）と運転費（ラン
ニングコスト）がかかりコスト高になる。また、トンネ
ル内での頻繁なトラックの往復走行は坑内における交通
事故、特に人身事故の発生を招くこともあり、走行路盤
の確保およびその維持費が高い。

ベルトコンベアによる排土の搬送は、坑内全線でメンテ
ナンスが必要なこと、荷こぼれが避けられないこと、人
間の通行時に巻込み事故を発生するおそれなどから、特
別な場合を除いては用いられていない。

トロッコ輸送では、交通事故の発生や長距離化に伴う運
転要員の増加、レール敷設によるコスト高などが問題と
なり、搬送能力の面でも現状以上の掘削速度には対応で
きない。

一方、これに従来のカプセル輸送システムを適用しよう
としても不可能である。すなわち、従来のカプセル輸送
は、定点間輸送を想定したシステムであり、積込・荷卸
機構は高能率を主として追究している。このため、ター
ンテーブル方式やレボルバ方式の積込装置をトンネル内
に設置し、さらに、切羽の移動に追従して移動させなけ
ればならず、装置全体の大型化・複雑化は避けられな
い。

そこで、本出願人は、トンネル掘削時に発生する排土を
安全で、省力的、経済的、効率的にトンネル外に搬送す
るシステムを得るために、トンネル掘削時に発生した排
土をカプセルに入れ、パイプ内を切羽近傍からトンネル
外まで空気圧または下り傾斜を利用して搬送する方法に
おいて、トンネル内切羽近傍に排土積込ステーションを
設けること、トンネル外に排土放出ステーションを設け
ること、前記両ステーションを積荷カプセル走行用パイ
プと空荷カプセル走行用パイプとで互いに連結するこ
と、前記両ステーションにスイング式トラバーサを設け
て前記両パイプの連結の切換を行うこと、前記両ステー
ションに牽引車を設置して該ステーションからのカプセ
ルの出入れを行うこと、前記排土積込ステーションにキ
ャタピラまたはレールシステムを設けて排土積込装置の
移動に対応して該ステーションを移動させること、該ス
テーションの移動後の空間に前記両パイプを増設するこ
とからなるトンネル掘削における排土搬出方法およびそ
の方法を実施するための装置を開示した（特開平２−61
296号公報）。

この先行技術の特徴は、連続的に進行する掘削機と排土
積込装置との間の距離の伸縮を積込ホッパで吸収してい
る点にある。しかし、吸収可能な距離以上に掘削機が進
行するためには、その進行を一旦中止して、積込ホッパ
以降のステーションを掘削機側に移動し、ステーション
とパイプラインとの間に新たなパイプを挿入した後に、
再度掘削を進行させなければならない。

この技術では、吸収できる距離が最大でもホッパ長さ
（例えば、15ｍ程度）で制約されるため、あまり長い距
離の進行を吸収できない。例えば、１日に10〜15ｍ程度
進行する高速のトンネル掘削工法にこれを適用した場
合、ステーションの移動のために毎日掘削を停止する必
要があり、１日当りの進行距離の減少を招くことにな
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明が解決しようとする課題は、トンネル掘削作業に
おいて定期的運休日を利用して、排出・積込台車の後方
で断続的に移動する制動・発進台車の大幅移動を可能に
する方法および装置を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段本発明のトンネル掘削における排土搬出方法は、トンネ
ル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、パイプライ
ン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧または下り傾
斜を利用して搬送する方法において、前記カプセルによ
って搬送されてきたトンネル用資材を該カプセルから排
土したり、また、該カプセルに切羽からの排土を積み込
む排出・積込台車を前記トンネル内切羽近傍に設け、該
排出・積込台車を前記切羽の進行とともに進行させるこ
と、前記カプセルの制動・発進を制御する制動・発進台
車を前記排出・積込台車の後方に設け、該制動・発進台
車を断続的に進行させること、前記両台車間の変動区間
に設けたカプセル移動装置に一連のカプセルを乗せて移
動させること、前記制動・発進台車の前進後に生じた新
たな区間にカプセル走行用のパイプラインを増設するこ
とからなる手段によって、上記課題を解決している。

本発明のトンネル掘削における排土搬出方法は、トンネ
ル掘削時に発生した排土をカプセルに入れ、パイプライ
ン内を切羽近傍からトンネル外まで空気圧または下り傾
斜を利用して搬送する装置において、トンネル内切羽近
傍において切羽の進行とともに進行し、前記カプセルに
よって搬送されてきたトンネル用資材を該カプセルから
排出したり、また該カプセルに切羽からの排土を積み込
む排出・積込台車と該台車の後方で断続的に進行し、前
記カプセルの制動・発進を制御する制動・発進台車と、
前記両台車間の変動区間で一連のカプセルを乗せて移動
するカプセル移動装置と、前記制動・発進台車の前進後
に生じた新たな区間に順次増設されて行くカプセル走行
用のパイプラインとからなる手段によって、上記課題を
解決している。

（ホ）作用前述した本出願人に係る先行技術において、掘削機の進
行とカプセル用パイプライン延伸とのギャップをホッパ
の中で吸収しようとすることから、ギャップに制約が生
じている。本発明によれば、掘削機に近い積込部とパイ
プラインに近い制動発進部とを切り離すことにより、こ
の制約をなくし、この間は別のカプセル移動装置を用い
ることで問題を解決している。

制動・発進台車はカプセル運行中はパイプラインに接続
されており、搬入側パイプラインを走行してきたカプセ
ルを制動して次のカプセル移動装置に円滑に渡す機能
と、排土を積んだカプセルをカプセル移動装置から受け
取って円滑に搬出側パイプラインへ投入走行させる機能
とを有している。所定期間（例えば、１週間）の運行が
完了したさいには、制動・発進台車は、パイプラインと
の接続が解放された後、排出・積込台車側へ移動され、
その結果生じたパイプラインとの間に新たなパイプを挿
入して増設する。

カプセル移動装置は、制動・発進台車からカプセルを受
け取り、排出・積込台車まで移送し、カプセルを排出・
積込台車へ渡すとともに、排土を積んだカプセルを排出
・積込台車から受け取って制動・発進台車へ送り渡す。

排出・積込台車は、カプセル移動装置からカプセルを受
け取り、搬出側パイプラインに相対する位置に移し、排
土を積み込んだ後、カプセル移動装置に渡す。この間、
排出・積込台車は掘削機とともにゆっくり進行してい
る。

（ヘ）実施例本発明のトンネル掘削における排土搬出方法および装置
の実施例について第１図から第８図までを参照して説明
する。

本発明の装置は、第１図および第２図に最もよく示すよ
うに、トンネル１の掘削時に発生した排土11をカプセル
２に入れ、パイプライン３内を切羽４の近傍からトンネ
ル外まで空気圧または下り傾斜を利用して搬送する装置
に適用される。

本発明の装置は、主として排出・積込台車５と、制動・
発進台車６と、カプセル移動装置７と、パイプライン３
とからできている。なお図において、８は切羽に設けら
れる掘削機である。台車５、６および装置７は広軌レー
ル９上を走行できる。

排出・積込台車５は、切羽４の進行とともに進行し、カ
プセル２によって搬送されてきたトンネル用資材（例え
ば、砂利、砂、セメント等）を、カプセル２から排出し
たり、またカプセル２に切羽４からの排土11を積み込ん
だりする。

制動・発進台車６は、台車５の後方で断続的に進行し、
カプセル２の制動・発進を制御する。

カプセル移動装置７は、台車５と台車６との間の変動区
間506で一連のカプセル２（例えば３両）を乗せて移動
する。

パイプライン３は個々のパイプ31を連結し、往路と復路
を形成したものである。

切羽４から排土11に大塊が混入する場合もあることを想
定して、排出・積込台車５はクラッシャ51を備えてお
り、また、トンネル施工用のトンネル用資材（例えば、
砂利、砂、セメント等）を同時に搬入する機能も備えて
いる。排土に大塊が混入するおそれの少ない場合には、
クラッシャは不要である。トンネル用資材の搬入が不要
の場合には、この資材排出のための「持上げ」、「架構
上移送」、「材料排出」、「架構上移送」、「取外し」
等の機構が不要になる。

第２図および第４図に示すように、搬入側パイプライン
3aを走行してきたカプセルは（この場合、トンネル用資
材を積んでいる。）は、制動筒61で制動される。ここで
は、パイプ端のカプセル2eと進入したカプセル2sとの間
の空気が圧縮されて上昇する圧力、走行時の摩擦抵抗、
および傾斜を上ることによる運動エネルギ減少等を利用
して制動している。

第３図および第４図にカプセル移動装置７を示す。この
装置７は主として移送台車71からなり搬入ライン7a側と
搬出ライン7b側とに分けて用いる。ただし、移送台車７
は第２図に示すように、両ライン7a、7b側にまたがって
広軌レール９上に１台設けられている。トンネル１の前
方へ進むときは搬入ライン7a側にカプセル２を乗せてお
り、後方に進むときは搬出ライン7b側にカプセル２を乗
せている。

移送台車７が、第４図に示すように、制動・発進台車６
に到着すると、カプセル制動筒61からカプセル２が放出
される。先頭のカプセル2eがチェンの牽引ロッドに当た
ると、第８図に示すように、カプセル２のフック201が
バネに抗して倒れてロッド721がカプセルに当たる。同
時に、移送台車上の引込チェン72が駆動され、カプセル
２は移送台車71に完全に乗る。その後、移送台車71は自
走して積込台車に到達する。移送台車71は図示するよう
なワイヤとウインチからなる牽引機構73によって移動さ
れてもよい。

排出・積込台車５（クラッシャ51が必要な場合はクラッ
シャを設けるが、これは積込台車５と一体化してもよ
い。）に到着すると引込チェン72が駆動してカプセル２
を積込台車５側の固定レール58に乗り移らせ、カプセル
２の動きは移送チェン57に渡される。

このようにして、第３図に示すように、トンネル用資材
排出部52の後方下部まで移動されたカプセル２は、ここ
でリフタ54で吊り上げられ、さらに排出シュート521上
のトラバーサ53まで移動される。

第６図はリフタ54の側面図で、第５図および第７図はそ
の正面図である。第７図２ではリフタ54は固定式の吊り
具541aが、カプセル２を抱き抱える形で保持する。この
場合、リフタ54は、カプセル２が到着する前に待機して
いる必要がある。第５図および第６図に示すリフタ54
は、シリンダ542が縮むことで吊り具541bがカプセル２
のフック（図示せず）にかかり、カプセル２を保持す
る。リフタ54とカプセル２との到着順序には制約がな
い。

いずれの場合も、第６図に示すように、吊上げビーム54
3でカプセル２が列車編成のまま吊り上げられる。吊上
げビーム543は、チェーン544で数箇所吊り上げられる。
チェーン544がギア545で同期されて吊り上げられるた
め、水平を保持しながら上昇する。リフタ54は天井走行
クレーン状に車輪546で支持されており、走行モータ
（図示せず）で台車前方に移動する。

その後、上記と逆の動きによりカプセル２が排土積込部
56の下に位置され、排土を積み込む。次いで到着した移
送台車71にカプセル２を渡す。このとき、搬入ライン7a
側では前述の固定レール58へのカプセル移動が行われて
いる。搬入ライン7a側ではカプセル２が移送台車71から
排出・積込台車５に渡され、搬出ライン7b側では排出・
積込台車５から移送台車71にカプセル２が渡されている
ことになる。

移送台車71は制動・発進台車６へ移動し、発車筒62へカ
プセル２を渡すと、カプセル２は発進して行く。このと
き、搬入ライン7a側では制動・発進台車６から移送台車
71へカプセル２が渡され、搬出ライン7b側では移送台車
71から制動・発進台車６へカプセル２が渡されているこ
とになる。

延伸吸収可能距離は、制動・発進台車６を発進して排出
・積込台車に到着した移送台車71が再び排出・積込台車
５を発進して制動・発進台車６まで発進時間間隔以内で
到達することができる距離で決まる。

（ト）効果本発明によれば、制動・発進台車の長距離にわたる進行
を、定期的な掘削運休時間を利用して有効に吸収できる
ので、パイプライン延伸のための掘削停止回数を減少で
きる。その結果、トンネル掘削の総合的な作業能率が向
上し、工期短縮も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の概略平面図。第
２図は第１図の装置の概略斜視図。第３図は第１図にお
ける排出・積込台車の概略側面図。第４図は第１図にお
けるカプセル移動装置および制動・発進台車の概略側面
図。第５図は第２図のＶ−Ｖ線からみた横断面図。第６
図は第５図のVI−VI線からみた側面図。第７図は第５図
と同様の図面であって別の実施例を示す。第８図はカプ
セル引込チェンの概略側面図。１：トンネル、２：カプセル３：パイプライン、４：切羽５：排出・積込台車、６：制動・発進台車７：カプセル移動装置、８：掘削機９：広軌レール、3a：搬入パイプライン 3b：搬出パイプライン、51：クラッシャ 52：トンネル資材排出部 53：トラバーサ、54：リフタ 55：搬出ライン、56：排土積込部 57：移送チェン、58：固定レール 61：制動筒、62：発進筒 71：移送台車、72：引込チェン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者友田孝群馬県高崎市竜見町15―１鉄道公団竜見寮内 (72)発明者藤田農武也群馬県高崎市竜見町15―１鉄道公団竜見寮内 (72)発明者岡田喬埼玉県所沢市山口1459―１ (72)発明者小杉佐内東京都千代田区大手町１丁目１番３号住友金属工業株式会社内 (72)発明者甲斐敏雄東京都千代田区大手町１丁目１番３号住友金属工業株式会社内 (72)発明者内田誠東京都千代田区大手町１丁目１番３号住友金属工業株式会社内 (56)参考文献特開平２−61296（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル掘削時に発生した排土をカプセル
に入れ、パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで
空気圧または下り傾斜を利用して搬送する方法におい
て、前記カプセルによって搬送されてきたトンネル用資
材を該カプセルから排出したり、また、該カプセルに切
羽からの排土を積み込む排出・積込台車を前記トンネル
内切羽近傍に設け、該排出・積込台車を前記切羽の進行
とともに進行させること、前記カプセルの制動・発進を
制御する制動・発進台車を前記排出・積込台車の後方に
設け、該制動・発進台車を断続的に進行させること、前
記両台車間の変動区間に設けたカプセル移動装置に一連
のカプセルを乗せて移動させること、前記制動・発進台
車の前進後に生じた新たな区間にカプセル走行用のパイ
プラインを増設することからなるトンネル掘削における
排土排出方法。
【請求項２】トンネル掘削時に発生した排土をカプセル
に入れ、パイプライン内を切羽近傍からトンネル外まで
空気圧または下り傾斜を利用して搬送する装置におい
て、トンネル内切羽近傍において切羽の進行とともに進
行し、前記カプセルによって搬送されてきたトンネル用
資材を該カプセルから排出したり、また、該カプセルに
切羽からの排土を積み込む排出・積込台車と、該台車の
後方で断続的に進行し、前記カプセルの制動・発進を制
御する制動・発進台車と、前記両台車間の変動区間で一
連のカプセルを乗せて移動するカプセル移動装置と、前
記制動・発進台車の前進後に生じた新たな区間に順次増
設されて行くカプセル走行用のパイプラインとからなる
トンネル掘削における排土排出装置。