特許 6572053 移動式発破防護装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6572053

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】移動式発破防護装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 19/00 20060101AFI20190826BHJP

   E21F 17/00 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   E21D19/00

   E21F17/00

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-156952(P2015-156952)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-36552(P2017-36552A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年6月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195971

【氏名又は名称】西松建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】594036135

【氏名又は名称】株式会社東宏

(73)【特許権者】

【識別番号】515217454

【氏名又は名称】ジオマシンエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】山下 雅之

(72)【発明者】

【氏名】石山 宏二

(72)【発明者】

【氏名】引間 亮一

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】塚田 純一

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２６８４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０２０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２８４９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６４３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５４３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１９７５１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００−９／１４

Ｅ２１Ｄ １１／００−１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００−２３／２６

Ｅ２１Ｆ １／００−１７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

山岳トンネル内を走行する車両と、
前記車両に搭載される架台と、
前記架台上に重ねて載置されて略垂直に起立動作可能なサポートフレームと、
前記サポートフレームを前記架台上に重ねた状態から略垂直な起立状態に動作させるリフトアップ装置と、
前記サポートフレームに取り付けられて空気の注入により前記山岳トンネルの内周面に略沿って膨張可能な袋状のバルーンと、を備える移動式発破防護装置であって、
前記サポートフレームは、
前記バルーン内に挿入するインサートフレームを有することを特徴とする移動式発破防護装置。

【請求項2】

前記サポートフレームは、
センターフレームと、
前記センターフレームの左右両側に連結されて前記センターフレームに対し略直角に起立動作可能なサイドフレームと、を有し、
前記サイドフレームを前記センターフレームに対し略直角な起立状態から前記センターフレームと略同一面上に展開動作させるサイドフレーム展開装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動式発破防護装置。

【請求項3】

前記バルーンは、空気を抜いた状態において、
前記架台上に重なった状態の前記センターフレーム上に載置されて前記センターフレームに対し略直角に起立状態の前記サイドフレームの内側面に沿って折り畳まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動式発破防護装置。

【請求項4】

前記バルーンは、
前記山岳トンネルの底面及び左右両側面に略沿って膨張する本体部バルーンと、
前記山岳トンネルの上部アーチ部に略沿って膨張するアーチ部バルーンと、からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の移動式発破防護装置。

【請求項5】

前記アーチ部バルーンと前記本体部バルーンの境界部に、前記インサートフレームが挿入されるポケット状の挿入孔を有することを特徴とする請求項４に記載の移動式発破防護装置。

【請求項6】

前記アーチ部バルーンに筒状の貫通孔を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の移動式発破防護装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動式の発破防護装置に関する。

【背景技術】

【0002】

山岳トンネルにおいて、発破を行う場合、その衝撃や飛石などの飛来物による損傷を避けるため、施工機械を切羽後方に約５０ｍ以上退避する必要があり、施工機械の移動に時間を要していた。
また、発破による飛石や粉塵、後ガス等が広く拡散してしまい、飛石の撤去や粉塵、後ガスの換気にも多くの時間を要して作業効率が低下する要因となっていた。
さらに、拡散した粉塵や後ガスは坑内環境を悪化させる原因にもなっていた。

【0003】

このような山岳トンネルの施工において、切羽の近傍で飛石や粉塵の飛散を防止するための技術のうち、比較的容易に移動できる技術として、例えば特許文献１・２の技術がある。
特許文献１の技術は、袋状の防護装置を任意の場所に移動して空気を流入することで、袋状の防護装置を膨張させて防護を図るものである。
また、特許文献２の技術は、門形状のバルーン台車に袋体により形成されるバルーンを設置して、門形状のバルーン台車に設置したバルーンを空気の流入で膨張させることで防護を図るものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３８１８９８５（特開２００５−５４３６４）号公報

【特許文献2】特許第５６６２８５４（特開２０１２−２０２０９２）号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の技術では、トンネル断面が大きくなると袋状の防護装置の重量が重くなり（例えば７０ｍ²で１００ｋｇ程度）、水を含むとさらに重くなるため、設置・撤去の作業性が悪化する問題や、送風によって袋状の防護装置を膨張・自立させるため、送風設備を大きくする必要があった。
また、特許文献２の技術では、台車に移動のための車輪が設けられており、移動するために事前にレールの設置や移動先の不陸整正が必要であり、手間がかかる。
また、袋体を収縮させ開口部を形成することはできるが、バルーン台車を完全に撤去できないため、トンネル断面を有効に利用することができないといった問題があった。

【0006】

本発明の課題は、機動性に富み、トンネル全断面の開放が可能で、任意の場所に容易に設置・撤去ができて、発破による飛石や粉塵、後ガスを封じ込めることが可能な移動式の発破防護装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
山岳トンネル内を走行する車両と、
前記車両に搭載される架台と、
前記架台上に重ねて載置されて略垂直に起立動作可能なサポートフレームと、
前記サポートフレームを前記架台上に重ねた状態から略垂直な起立状態に動作させるリフトアップ装置と、
前記サポートフレームに取り付けられて空気の注入により前記山岳トンネルの内周面に略沿って膨張可能な袋状のバルーンと、を備える移動式発破防護装置であって、
前記サポートフレームは、
前記バルーン内に挿入するインサートフレームを有することを特徴とする。

【0008】

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の移動式発破防護装置であって、
前記サポートフレームは、
センターフレームと、
前記センターフレームの左右両側に連結されて前記センターフレームに対し略直角に起立動作可能なサイドフレームと、を有し、
前記サイドフレームを前記センターフレームに対し略直角な起立状態から前記センターフレームと略同一面上に展開動作させるサイドフレーム展開装置を備えることを特徴とする。

【0010】

請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の移動式発破防護装置であって、
前記バルーンは、空気を抜いた状態において、
前記架台上に重なった状態の前記センターフレーム上に載置されて前記センターフレームに対し略直角に起立状態の前記サイドフレームの内側面に沿って折り畳まれることを特徴とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、
請求項１から３のいずれか一項に記載の移動式発破防護装置であって、
前記バルーンは、
前記山岳トンネルの底面及び左右両側面に略沿って膨張する本体部バルーンと、
前記山岳トンネルの上部アーチ部に略沿って膨張するアーチ部バルーンと、からなることを特徴とする。

【0012】

請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載の移動式発破防護装置であって、
前記アーチ部バルーンと前記本体部バルーンの境界部に、前記インサートフレームが挿入されるポケット状の挿入孔を有することを特徴とする。

【0013】

請求項６に記載の発明は、
請求項４又は５に記載の移動式発破防護装置であって、
前記アーチ部バルーンに筒状の貫通孔を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、機動性に富み、トンネル全断面の開放が可能で、任意の場所に容易に設置・撤去ができて、発破による飛石や粉塵、後ガスを封じ込めることが可能な移動式の発破防護装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を適用した移動式発破防護装置の一実施形態の構成を示すもので、バルーン展開時を示した概略側面図である。

【図2】図１のバルーン側から見た正面図で、車両及びフレーム等を透視状態で示した図である。

【図3】図２の車両及びフレーム等を拡大してリフトアップ装置及びサイドフレーム展開装置を示した図である。

【図4】図１の移動式発破防護装置のバルーン収納時を示す図である。

【図5】図４の車両後方側から見た図である。

【図6】図１の移動式発破防護装置のバルーン設置時を示す図である。

【図7】図１の移動式発破防護装置のバルーン撤去時を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（概要）
山岳トンネル工事の施工を高速かつ効率的に行うこと及び坑内環境の改善を図るため、切羽の近傍で発破による飛石や粉塵の飛散を防止するための移動式発破防護装置である。

【0017】

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１及び図２は本発明を適用した移動式発破防護装置の一実施形態の概略構成としてバルーン展開時を示すもので、図３は図２の車両及びフレーム等を拡大してリフトアップ装置及びサイドフレーム展開装置を示し、図４及び図５はバルーン収納時を示すものであり、Ｔは山岳トンネル、１はバルーン台車（車両）、２はフレーム架台、３はサポートフレーム、４はリフトアップ装置、５はサイドフレーム展開装置、６はバルーンである。

【0018】

本発明を適用した移動式発破防護装置は、図示のように、バルーン台車（車両）１、フレーム架台２、サポートフレーム３、リフトアップ装置４、サイドフレーム展開装置５、及びバルーン６から構成される。

【0019】

＜バルーン台車（車両）１＞
バルーン台車は、機動性を確保するため、エンジン・モータ等の動力源を搭載した自走可能な車両１を使用する。
車両１として、図示のような小型のダンプトラックを使用する場合、その荷台にフレーム架台２を固定する。
車両１は、エンジン・モータ等の動力源を有することから、容易に防護装置設置地点に移動が可能である。
車両１は、バルーン６・サポートフレーム３の収納後ただちに移動でき、山岳トンネルＴのトンネル全断面を有効に利用することが可能である。

【0020】

＜フレーム架台２＞
フレーム架台２の内部には、発電機２１、送風機２２ほか必要な資材が収納可能となっている。

【0021】

＜サポートフレーム３＞
サポートフレーム３は、中央のセンターフレーム３１と、左右のサイドフレーム３２で構成される。
サポートフレーム３は、センターフレーム３１の後部（または下部）がフレーム架台２の後部にヒンジ結合部３３で起倒自在に接続され、フレーム架台２とセンターフレーム３１との間に架設された左右一対のリフトアップ装置４により水平から垂直にリフトアップ・ダウンすることができる。
このように、サポートフレーム３は、垂直にリフトアップすることで、バルーン６の荷重を支えること、及びバルーン６の姿勢を鉛直に保つ効果がある。

【0022】

サイドフレーム３２は、センターフレーム３１の両側部にヒンジ結合部３４で起倒自在に接続され、センターフレーム３１の両側部とサイドフレーム３２との間に架設された左右一対のサイドフレーム展開装置５によりセンターフレーム３１と同一平面状の展開・センターフレーム３１に対し直角に起立した収納が可能である（図３参照）。
このように、センターフレーム３１に対し直角に起立したサイドフレーム３２の収納時には、図４に示すように、凹型となることで、その内部にバルーン６が収納される。
すなわち、フレーム架台２の上方に重なった状態のセンターフレーム３１の上に、空気が抜けた状態のバルーン６が載置されて、図５に示すように、センターフレーム３１に対し直角に起立状態のサイドフレーム３２の内側面に沿って、空気が抜けた状態のバルーン６が折り畳まれる。

【0023】

なお、センターフレーム３１の前部（または上部）には、垂直に突出するインサートフレーム３５が一体化して設けられている。
また、サポートフレーム３をトンネル断面より小さくするため、バルーン６の断面形状を変えることで、バルーン６以外の主要設備、すなわち、サポートフレーム３、リフトアップ装置４、サイドフレーム展開装置５、フレーム架台２、車両１等は、他の現場に流用が可能である。

【0024】

＜リフトアップ装置４＞
リフトアップ装置４は、油圧シリンダーや電動シリンダー等の伸縮により、サポートフレーム３のリフトアップ・ダウンを行う。

【0025】

＜サイドフレーム展開装置５＞
サイドフレーム展開装置５は、油圧シリンダーや電動シリンダー等の伸縮により、サイドフレーム３２のセンターフレーム３１と同一平面状の展開・センターフレーム３１に対し直角に起立した収納を行う。

【0026】

＜バルーン６＞
発破防護には、サポートフレーム３に取り付けられて空気の注入により山岳トンネルＴの内周面に略沿って膨張可能な袋状のバルーン６を用いる。
バルーン６は、山岳トンネルＴの底面及び左右両側面に略沿って膨張する本体部バルーン６１と、山岳トンネルＴの上部のアーチ部に略沿って膨張するアーチ部バルーン６２と、からなる。
バルーン６（本体部バルーン６１及びアーチ部バルーン６２）とサポートフレーム３（センターフレーム３１及びサイドフレーム３２）との結合は、紐や面ファスナーなどにより固定する。
バルーン６は、比較的軽量で短時間のうちに容易に設置・撤去可能である。
バルーン６は、空気で膨張させて設置するため、表面に凹凸のある吹付コンクリートにおいても良く密着し、粉塵や後ガスの漏えいが少ない。
バルーン６を用いることで、多少の断面形状の変化に追従が可能である。

【0027】

実施形態では、バルーン６はいくつかの小部屋で分割させ（図２の点線部参照）、各小部屋を接続することで、発破の衝撃吸収が可能である。
バルーン６の分割においては、少なくとも本体部バルーン６１とアーチ部バルーン６２を分割する。

【0028】

アーチ部バルーン６２には、左右一対の筒状の貫通孔６３・６４を設けることで、発破直後に短時間で、一方の貫通孔６３で換気と他方の貫通孔６４で送気が可能な構造とすることができる。
貫通孔６３・６４の前面及び後面には、ファスナーなどで容易に開閉できる蓋を設ける。

【0029】

バルーン６には、本体部バルーン６１とアーチ部バルーン６２の境界部に、インサートフレーム３５を挿入するポケット状の挿入孔６５を設ける。
この挿入孔６５にインサートフレーム３５を挿入することで、リフトアップしたバルーン６の荷重を支えることができる。なお、挿入孔６５内でバルーン６とインサートフレーム３５を紐や面ファスナーなどで固定することで、より強固に固定することが可能となる。

【0030】

「発破防護全体手順」
発破防護の全体の手順は下記のとおりである。

【0031】

１）切羽作業（削孔・装薬）⇒２）施工機械退避⇒３）発破防護装置設置⇒４）発破⇒５）発破防護装置撤去⇒６）換気⇒７）ズリ出し⇒８）支保工（吹付・ロックボルト・鋼製支保工）⇒１）へ
発破防護用のバルーン６に換気用の貫通孔６３と送気用の貫通孔６４を設けた場合は、４）と５）の間に換気が可能となり、作業環境がより向上する。

【0032】

「発破防護装置設置手順」
発破防護装置の設置手順は下記のとおりである。

【0033】

１）車両１により所定の位置に移動⇒２）サイドフレーム３２・バルーン６を展開⇒３）サポートフレーム３をリフトアップ⇒４）アーチ部バルーン６２に空気を流入⇒５）本体部バルーン６１に空気を流入。
ただし、バルーン６とサポートフレーム３の接続は事前に完了しているものとする。

【0034】

なお、図６に示すように、アーチ部バルーン６２の空気を先行して流入することで、アーチ部バルーン６２を適切な姿勢とすることができる。
その後、本体部バルーン６１に空気を流入することで、矢印で示すように、適切な姿勢を保ったままアーチ部バルーン６２を押し上げ、トンネル天端に密着させることが可能となり、本体部バルーン６１もトンネル壁面、トンネル底盤と密着する。トンネル全周と密着したバルーン６は、トンネル面との摩擦で、発破による風圧を受けることができる。

【0035】

「発破防護装置撤去手順」
発破防護装置の撤去手順は下記のとおりである。

【0036】

１）アーチ部バルーンの空気を排出⇒２）アーチ下部バルーンの空気を排出⇒３）サポートフレーム３をリフトダウン⇒４）バルーン６・サイドフレーム３２を収納⇒５）車両１で撤収。
ただし、２）３）の工程は同時に実施可能。

【0037】

なお、図７に示すように、アーチ部バルーン６２の空気を先行して排出することで、本体部バルーン６１の空気を排出しながら、矢印で示すように、サポートフレーム３のリフトダウンが可能となり、作業効率が向上する。

【0038】

以上により、任意の場所で容易に発破防護が可能となり、トンネル坑内の作業環境が改善するとともに、作業効率の大幅に向上し、トンネルの高速施工が可能となる。

【0039】

以上、実施形態の移動式発破防護装置によれば、山岳トンネルＴ内を走行する車両１と、その車両１に搭載されるフレーム架台２と、そのフレーム架台２上に重ねて載置されて垂直に起立動作可能なサポートフレーム３と、そのサポートフレーム３をフレーム架台２上に重ねた状態から垂直な起立状態に動作させるリフトアップ装置４と、サポートフレーム３に取り付けられて空気の注入により山岳トンネルＴの内周面に略沿って膨張可能な袋状のバルーン６と、を備えるので、機動性に富み、トンネル全断面の開放が可能で、任意の場所に容易に設置・撤去ができて、発破による飛石や粉塵、後ガスを封じ込めることができる。

【0040】

（変形例）
以上の実施形態において、車両のタイプ、サポートフレームの構成、バルーンの構成等は任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0041】

Ｔ 山岳トンネル
１ 車両（バルーン台車）
２ 架台
２１ 発電機
２２ 送風機
３ サポートフレーム
３１ センターフレーム
３２ サイドフレーム
３３ ヒンジ結合部
３４ ヒンジ結合部
３５ インサートフレーム
４ リフトアップ装置
５ サイドフレーム展開装置
６ バルーン
６１ 本体部バルーン
６２ アーチ部バルーン
６３ 貫通孔
６４ 貫通孔
６５ 挿入孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】