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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022090188
(43)【公開日】2022-06-17
(54)【発明の名称】トンネル支保工の連結システムと連結方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/18 20060101AFI20220610BHJP
E21D 11/40 20060101ALI20220610BHJP
E21D 11/04 20060101ALI20220610BHJP
【ＦＩ】
E21D11/18
E21D11/40 A
E21D11/04 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020202415
(22)【出願日】2020-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】内田 正孝
(72)【発明者】
【氏名】丸山 修
(72)【発明者】
【氏名】若山 真則
【テーマコード（参考）】
2D155
【Ｆターム（参考）】
2D155BA05
2D155CA01
2D155CA06
2D155FB01
2D155GC04
(57)【要約】
【課題】高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用せず、高い安全性の下でトンネル支保工を形成することのできる、トンネル支保工の連結システムと連結方法を提供する。
【解決手段】トンネル支保工の連結システム８０は、第二分割支保工２００に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石１０と、電磁石１０に連結される筒体３０と、筒体３０の内部において第一継手板１０５に向かう方向と離れる方向とにスライド自在に収容され、雄部材１０７の先端に取り付けられるナット２０９を保持する自動レンチ５０と、電磁石１０への通電の切り換えと自動レンチ５０の作動を操作する操作手段６０とを有し、貫通孔２０７に雄部材１０７の先端が挿通され、雄部材１０７の先端とナット２０９が当接した際に、操作手段６０により作動された自動レンチ５０によりナット２０９が雄部材１０７に締結されるようになっている。
【選択図】図１
【解決手段】トンネル支保工の連結システム８０は、第二分割支保工２００に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石１０と、電磁石１０に連結される筒体３０と、筒体３０の内部において第一継手板１０５に向かう方向と離れる方向とにスライド自在に収容され、雄部材１０７の先端に取り付けられるナット２０９を保持する自動レンチ５０と、電磁石１０への通電の切り換えと自動レンチ５０の作動を操作する操作手段６０とを有し、貫通孔２０７に雄部材１０７の先端が挿通され、雄部材１０７の先端とナット２０９が当接した際に、操作手段６０により作動された自動レンチ５０によりナット２０９が雄部材１０７に締結されるようになっている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結システムであって、
前記トンネル支保工の連結システムは、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を有し、
前記貫通孔に前記雄部材の先端が挿通され、該雄部材の先端と前記ナットが当接した際に、前記操作手段により作動された前記自動レンチにより、該ナットが該雄部材に締結されるようになっていることを特徴とする、トンネル支保工の連結システム。
前記トンネル支保工の連結システムは、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を有し、
前記貫通孔に前記雄部材の先端が挿通され、該雄部材の先端と前記ナットが当接した際に、前記操作手段により作動された前記自動レンチにより、該ナットが該雄部材に締結されるようになっていることを特徴とする、トンネル支保工の連結システム。
【請求項2】
前記筒体は、外側筒体と、該外側筒体の内部をスライドする内側筒体とを備え、
前記外側筒体には、前記内側筒体を前記第一継手板に向かう方向に付勢する付勢手段が装着されており、
前記内側筒体の内部に前記自動レンチが収容され、少なくとも該自動レンチに保持されている前記ナットは該内側筒体の外側に張り出しており、
前記雄部材の先端と前記ナットが当接して該ナットが前記第一継手板から離れる方向に押し込まれた際に、前記付勢手段により、前記内側筒体が前記第一継手板に向かう方向に付勢され、前記雄部材の先端と前記ナットの締結準備状態が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル支保工の連結システム。
前記外側筒体には、前記内側筒体を前記第一継手板に向かう方向に付勢する付勢手段が装着されており、
前記内側筒体の内部に前記自動レンチが収容され、少なくとも該自動レンチに保持されている前記ナットは該内側筒体の外側に張り出しており、
前記雄部材の先端と前記ナットが当接して該ナットが前記第一継手板から離れる方向に押し込まれた際に、前記付勢手段により、前記内側筒体が前記第一継手板に向かう方向に付勢され、前記雄部材の先端と前記ナットの締結準備状態が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル支保工の連結システム。
【請求項3】
前記電磁石に収容ボックスが取り付けられており、
前記自動レンチは無線式の自動レンチであり、
前記収容ボックスには、前記電磁石への通電の切り換えと前記自動レンチの作動及び作動停止を実行する無線制御装置と、バッテリと、が収容されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトンネル支保工の連結システム。
前記自動レンチは無線式の自動レンチであり、
前記収容ボックスには、前記電磁石への通電の切り換えと前記自動レンチの作動及び作動停止を実行する無線制御装置と、バッテリと、が収容されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトンネル支保工の連結システム。
【請求項4】
前記雄部材の先端に対して前記ナットが締結されたことを確認する、モニターをさらに備えていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のトンネル支保工の連結システム。
【請求項5】
前記第一分割支保工と前記第二分割支保工は、いずれもＨ形鋼により形成され、
前記電磁石は、前記第二分割支保工の備える下フランジの下面に磁気吸着され、
前記電磁石から上方に延設する連結治具が、前記筒体を前記下フランジの上面から浮いた位置に保持し、
前記筒体の下方には、前記Ｈ形鋼のウエブ側から前記下フランジの端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片が設けられており、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、該電磁石の下方への落下に伴い、前記案内片が前記下フランジのエッジに案内されながら前記筒体が落下するようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトンネル支保工の連結システム。
前記電磁石は、前記第二分割支保工の備える下フランジの下面に磁気吸着され、
前記電磁石から上方に延設する連結治具が、前記筒体を前記下フランジの上面から浮いた位置に保持し、
前記筒体の下方には、前記Ｈ形鋼のウエブ側から前記下フランジの端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片が設けられており、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、該電磁石の下方への落下に伴い、前記案内片が前記下フランジのエッジに案内されながら前記筒体が落下するようになっていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトンネル支保工の連結システム。
【請求項6】
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結方法であって、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を少なくとも有する連結システムを用意するＡ工程と、
前記電磁石を前記第二分割支保工に磁気吸着させ、前記貫通孔に前記雄部材の先端を挿通して該雄部材の先端と前記ナットを当接させ、前記操作手段により前記自動レンチを作動させて該ナットを該雄部材に締結させるＢ工程と、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除し、該電磁石と前記自動レンチが収容される前記筒体を下方へ落下させるＣ工程と、を有することを特徴とする、トンネル支保工の連結方法。
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を少なくとも有する連結システムを用意するＡ工程と、
前記電磁石を前記第二分割支保工に磁気吸着させ、前記貫通孔に前記雄部材の先端を挿通して該雄部材の先端と前記ナットを当接させ、前記操作手段により前記自動レンチを作動させて該ナットを該雄部材に締結させるＢ工程と、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除し、該電磁石と前記自動レンチが収容される前記筒体を下方へ落下させるＣ工程と、を有することを特徴とする、トンネル支保工の連結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル支保工の連結システムと連結方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば山岳トンネルにおける鋼製支保工の建て込みにおいては、ベースマシンに左右二本のエレクタが装備された支保工建て込み装置を用いて、それぞれのエレクタにて左右に分割されて円弧状をなす一対の分割支保工を把持して支保工を形成し、孔壁に沿って建て込まれた支保工に対してコンクリートを吹付けて支保工を孔壁に固定する方法により行われている。ベースマシンには、分割支保工を把持する一対のエレクタの他、コンクリートの吹付けを行う吹付け機、作業員が搭乗できるバスケットブームなど、様々な機器が装備されている。
【0003】
ここで、特許文献１には、トンネル支保工を建て込む際の手間を低減でき、トンネル工事の工期短縮を図ることのできるトンネル支保工が提案されている。具体的には、複数の支保部材を連結することにより形成されたトンネル支保工であり、支保部材の端部に継手板が設けられ、支保部材同士は継手板同士を突き合わせた状態で連結されており、一方の支保部材の継手板には突起が形成され、他方の支保部材の継手板には突起が挿入される穴が形成されている。
【0004】
一方、特許文献２には、トンネルの切羽における人手作業を回避し、安全性と作業性を向上させることのできるトンネルの構築方法が提案されている。具体的には、円弧状に分割された一対の鋼製支保工を把持可能な一対のハンドを有するエレクタ装置を搭載する重機を、トンネルの切羽に配置するエレクタ配置工程と、一対の鋼製支保工を一対のハンドの各々に把持しつつハンドを駆動することにより一対の鋼製支保工を天端部同士で相互に連結する支保工連結工程と、一対のハンドを駆動することにより天端部同士が連結されたアーチ状の鋼製支保工を所定の建て込み位置に配置する支保工建て込み工程とを有する。ここで、一対の鋼製支保工をそれぞれの天端部同士で相互に連結するための連結構造は、一対の鋼製支保工の天端部にそれぞれ設けられ、一対の鋼製支保工が連結される際に互いに当接される第１天端継手板及び第２天端継手板と、第１天端継手板に凹設された雌型連結部と、第２天端継手板に凸設された雄型連結部とを備え、雄型連結部は第２天端継手板から突出する棒状の雄型係止部材を有し、雌型連結部は第１天端継手板に貫通形成される開口孔と、開口孔と連通すると共に雄型係止部材を挿入可能な挿入口が開口形成される収納室を内部に有するケーシングとを含み、挿入口から収納室内へ挿入された雄型係止部材を係止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－１３１８６５号公報
【特許文献2】特開２０１８－１７８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載のトンネル支保工では、支保工建込み機に付属するバスケットに作業員が乗り、崩落の危険性がある切羽に接近した建込み位置で、ボール芯（例えば寄せポンチ）等を使って左右に分割されて支保工継手板のボルト孔を合わせ、ボルトを挿入し、ナットを手で締め、レンチ等で締め付けを行うことから、作業員が崩落の危険性がある切羽直下に立ち入る危険性が高く、また、バスケットに搭乗していることから、容易に避難することができないといった課題がある。
一方、特許文献２に記載のトンネルの構築方法では、高価なワンタッチ式クイックジョイントを用いて天端継手板同士を締結しているが、天端継手板は本来的には二組のボルト・ナットにより締結されるところ、クイックジョイントは芯ずれに対して余裕がないことから、実施工では一本のジョイントにて対応することになり、従って支保工のねじれ方向に対する抵抗力がないといった課題がある。
一方、特許文献２に記載のトンネルの構築方法では、高価なワンタッチ式クイックジョイントを用いて天端継手板同士を締結しているが、天端継手板は本来的には二組のボルト・ナットにより締結されるところ、クイックジョイントは芯ずれに対して余裕がないことから、実施工では一本のジョイントにて対応することになり、従って支保工のねじれ方向に対する抵抗力がないといった課題がある。
【0007】
本発明は、二つの分割支保工の継手板同士を連結することによってトンネル支保工を形成するに際し、高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用せず、高い安全性の下でトンネル支保工を形成することのできる、トンネル支保工の連結システムと連結方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成すべく、本発明によるトンネル支保工の連結システムの一態様は、
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結システムであって、
前記トンネル支保工の連結システムは、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を有し、
前記貫通孔に前記雄部材の先端が挿通され、該雄部材の先端と前記ナットが当接した際に、前記操作手段により作動された前記自動レンチにより、該ナットが該雄部材に締結されるようになっていることを特徴とする。
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結システムであって、
前記トンネル支保工の連結システムは、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を有し、
前記貫通孔に前記雄部材の先端が挿通され、該雄部材の先端と前記ナットが当接した際に、前記操作手段により作動された前記自動レンチにより、該ナットが該雄部材に締結されるようになっていることを特徴とする。
【0009】
本態様によれば、分割支保工に磁気吸着する電磁石と、電磁石に連結される筒体の内部にスライド自在に収容されてナットを保持する自動レンチとを有し、操作手段によって自動レンチの作動を操作するとともに電磁石への通電切り換えが実行されることにより、作業員は、二つの分割支保工の連結場所から離れた遠隔において、ナットを雄部材に締結することによるトンネル支保工の形成と、電磁石や自動レンチの分割支保工からの取り外しの双方を行うことができる。従って、高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用せず、高い安全性の下でトンネル支保工を形成することが可能になる。
【0010】
例えば、弧長が同一もしくは略同一の第一分割支保工と第二分割支保工を適用し、双方の第一継手板と第二継手板の広幅面同士をトンネルの天端位置において当設させ、貫通孔に雄部材を挿通させ、第二継手板の背面側にて雄部材の先端がナット締めされることにより、トンネル支保工が形成される。
【0011】
また、本発明によるトンネル支保工の連結システムの他の態様において、前記筒体は、外側筒体と、該外側筒体の内部をスライドする内側筒体とを備え、
前記外側筒体には、前記内側筒体を前記第一継手板に向かう方向に付勢する付勢手段が装着されており、
前記内側筒体の内部に前記自動レンチが収容され、少なくとも該自動レンチに保持されている前記ナットは該内側筒体の外側に張り出しており、
前記雄部材の先端と前記ナットが当接して該ナットが前記第一継手板から離れる方向に押し込まれた際に、前記付勢手段により、前記内側筒体が前記第一継手板に向かう方向に付勢され、前記雄部材の先端と前記ナットの締結準備状態が形成されることを特徴とする。
前記外側筒体には、前記内側筒体を前記第一継手板に向かう方向に付勢する付勢手段が装着されており、
前記内側筒体の内部に前記自動レンチが収容され、少なくとも該自動レンチに保持されている前記ナットは該内側筒体の外側に張り出しており、
前記雄部材の先端と前記ナットが当接して該ナットが前記第一継手板から離れる方向に押し込まれた際に、前記付勢手段により、前記内側筒体が前記第一継手板に向かう方向に付勢され、前記雄部材の先端と前記ナットの締結準備状態が形成されることを特徴とする。
【0012】
本態様によれば、外側筒体の内部をスライドする内側筒体に付勢手段が装着され、付勢手段にて自動レンチが第一継手板に向かう方向に付勢されていることにより、雄部材の先端とナットが当接してナットが第一継手板から離れる方向に押し込まれた際に、ナットを保持する自動レンチを収容する内側筒体が第一継手板に向かう方向に付勢されることから、雄部材の先端にナットを自動装着して双方の締結準備状態を形成することができる。
【0013】
また、本発明によるトンネル支保工の連結システムの他の態様は、前記電磁石に収容ボックスが取り付けられており、
前記自動レンチは無線式の自動レンチであり、
前記収容ボックスには、前記電磁石への通電の切り換えと前記自動レンチの作動及び作動停止を実行する無線制御装置と、バッテリと、が収容されていることを特徴とする。
前記自動レンチは無線式の自動レンチであり、
前記収容ボックスには、前記電磁石への通電の切り換えと前記自動レンチの作動及び作動停止を実行する無線制御装置と、バッテリと、が収容されていることを特徴とする。
【0014】
本態様によれば、電磁石への通電の切り換えと無線式の自動レンチの作動及び作動停止を実行する無線制御装置が収容された収容ボックスが電磁石に取り付けられていることにより、電磁石への継続的な通電と、遠隔での通電の切り換えによる第二分割支保工からの電磁石（及び自動レンチや収容ボックス）の自動取り外しを実現でき、さらには、遠隔での自動レンチの作動と停止を実現できる。
【0015】
また、本発明によるトンネル支保工の連結システムの他の態様は、前記雄部材の先端に対して前記ナットが締結されたことを確認する、モニターをさらに備えていることを特徴とする。
【0016】
本態様によれば、雄部材の先端に対してナットが締結されたことを確認するモニターをさらに備えていることにより、遠隔にて雄部材の先端とナットの締結を確認した上で、電磁石や自動レンチ、収容ボックス等の取り外しを行うことができる。ここで、モニターには、ビデオカメラやＣＣＤカメラ等、様々な撮像手段が適用でき、作業員は、モニターにて撮像された画像データを、自身の備えるユーザ端末の表示画面等に映し出し、雄部材の先端とナットの締結を確認することができる。また、モニターは、例えば収容ボックスに取り付けられた治具に装着されてもよいし、鋼製支保工建て込み用のベースマシンに装備されているバスケットブームに搭載されてもよい。
【0017】
また、本発明によるトンネル支保工の連結システムの他の態様において、前記第一分割支保工と前記第二分割支保工は、いずれもＨ形鋼により形成され、
前記電磁石は、前記第二分割支保工の備える下フランジの下面に磁気吸着され、
前記電磁石から上方に延設する連結治具が、前記筒体を前記下フランジの上面から浮いた位置に保持し、
前記筒体の下方には、前記Ｈ形鋼のウエブ側から前記下フランジの端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片が設けられており、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、該電磁石の下方への落下に伴い、前記案内片が前記下フランジのエッジに案内されながら前記筒体が落下するようになっていることを特徴とする。
前記電磁石は、前記第二分割支保工の備える下フランジの下面に磁気吸着され、
前記電磁石から上方に延設する連結治具が、前記筒体を前記下フランジの上面から浮いた位置に保持し、
前記筒体の下方には、前記Ｈ形鋼のウエブ側から前記下フランジの端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片が設けられており、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、該電磁石の下方への落下に伴い、前記案内片が前記下フランジのエッジに案内されながら前記筒体が落下するようになっていることを特徴とする。
【0018】
本態様によれば、筒体の下方において、Ｈ形鋼のウエブ側から下フランジの端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片が設けられていることにより、電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、電磁石の下方への落下に伴い、案内片が下フランジのエッジに案内されながら筒体をスムーズに下方へ落下させることができる。尚、この落下に際して、落下位置には予めバスケットブームを位置決めし、バスケットブームにネットを張っておくことにより、電磁石や自動レンチ、収容ボックス等をネット上に落下させることができ、これらを破損させることなく回収することができる。
【0019】
また、本発明によるトンネル支保工の連結方法の一態様は、
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結方法であって、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を少なくとも有する連結システムを用意するＡ工程と、
前記電磁石を前記第二分割支保工に磁気吸着させ、前記貫通孔に前記雄部材の先端を挿通して該雄部材の先端と前記ナットを当接させ、前記操作手段により前記自動レンチを作動させて該ナットを該雄部材に締結させるＢ工程と、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除し、該電磁石と前記自動レンチが収容される前記筒体を下方へ落下させるＣ工程と、を有することを特徴とする。
鋼製で円弧状の第一分割支保工と第二分割支保工のそれぞれの一端に第一継手板と第二継手板があり、該第二継手板には貫通孔が開設され、該第一継手板には、該貫通孔に挿通されて該第二継手板に係合される雄部材の基部が取り付けられ、該雄部材の先端が該第二継手板から突設している、該第一継手板と該第二継手板を連結することにより、トンネル支保工を形成する、トンネル支保工の連結方法であって、
前記第二分割支保工に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石と、
前記電磁石に連結される、筒体と、
前記筒体の内部において、前記第一継手板に向かう方向と該第一継手板から離れる方向とにスライド自在に収容され、前記雄部材の先端に取り付けられるナットを保持する自動レンチと、
前記電磁石への通電の切り換えと、前記自動レンチの作動を操作する、操作手段と、を少なくとも有する連結システムを用意するＡ工程と、
前記電磁石を前記第二分割支保工に磁気吸着させ、前記貫通孔に前記雄部材の先端を挿通して該雄部材の先端と前記ナットを当接させ、前記操作手段により前記自動レンチを作動させて該ナットを該雄部材に締結させるＢ工程と、
前記電磁石への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除し、該電磁石と前記自動レンチが収容される前記筒体を下方へ落下させるＣ工程と、を有することを特徴とする。
【0020】
本態様によれば、本発明の連結システムを用いることにより、作業員は、二つの分割支保工の連結場所から離れた遠隔において、ナットを雄部材に締結することによるトンネル支保工の形成と、電磁石や自動レンチの分割支保工からの取り外しの双方を行うことができる。従って、高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用せず、高い安全性の下でトンネル支保工を形成することが可能になる。
【発明の効果】
【0021】
本発明のトンネル支保工の連結システムと連結方法によれば、二つの分割支保工の継手板同士を連結することによってトンネル支保工を形成するに際し、高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用せず、高い安全性の下でトンネル支保工を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態に係るトンネル支保工の連結システムの一例を示すとともに、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＡ工程を説明する図である。
【図3】収容ボックスの内部構成の一例を示す図である。
【図5】モニターで雄部材の先端とナットが締結されていることを確認している状態を示す図である。
【図7】電磁石等の落下位置に用意されるネットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、実施形態に係るトンネル支保工の連結システムと連結方法の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【0024】
［実施形態に係るトンネル支保工の連結システムと連結方法］
図１乃至図７を参照して、実施形態に係るトンネル支保工の連結システムと連結方法の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るトンネル支保工の連結システムの一例を示すとともに、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＡ工程を説明する図である。また、図２は、図１のII－II矢視図であって、第二分割支保工に電磁石が磁気吸着されている状態を示す図であり、図３は、収容ボックスの内部構成の一例を示す図である。また、図４は、図１に続いて、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＢ工程を説明する図であり、図５は、モニターで雄部材の先端とナットが締結されていることを確認している状態を示す図である。さらに、図６は、図４に続いて、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＣ工程を説明する図であって、（ａ）～（ｅ）の順に、第二分割支保工から電磁石等が取り外され、下方へ落下する状態を示す図であり、図７は、電磁石等の落下位置に用意されるネットを示す図である。
図１乃至図７を参照して、実施形態に係るトンネル支保工の連結システムと連結方法の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るトンネル支保工の連結システムの一例を示すとともに、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＡ工程を説明する図である。また、図２は、図１のII－II矢視図であって、第二分割支保工に電磁石が磁気吸着されている状態を示す図であり、図３は、収容ボックスの内部構成の一例を示す図である。また、図４は、図１に続いて、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＢ工程を説明する図であり、図５は、モニターで雄部材の先端とナットが締結されていることを確認している状態を示す図である。さらに、図６は、図４に続いて、実施形態に係るトンネル支保工の連結方法の一例のＣ工程を説明する図であって、（ａ）～（ｅ）の順に、第二分割支保工から電磁石等が取り外され、下方へ落下する状態を示す図であり、図７は、電磁石等の落下位置に用意されるネットを示す図である。
【0025】
図１は、トンネル支保工３００（図４参照）を形成する第二分割支保工２００に取り外し自在に磁気吸着されている連結システム８０を示している。連結システム８０は、第二分割支保工２００に磁気吸着し、通電切り換え自在な電磁石１０と、電磁石１０に連結される収容ボックス２０及び筒体３０と、筒体３０の内部においてスライド自在に収容されている自動レンチ５０と、電磁石１０への通電の切り換えと自動レンチ５０の作動を遠隔にて操作する操作手段６０とを有する。トンネル支保工の連結方法においては、まず、Ａ工程において、連結システム８０を用意する。
【0026】
ここで、トンネル支保工３００は、支保工の全円弧を二分割する円弧状のＨ形鋼１０１により形成される第一分割支保工１００と、同様に全円弧を二分割する円弧状のＨ形鋼２０１により形成される第二分割支保工２００とにより形成される。Ｈ形鋼１０１の一端には鋼製の第一継手板１０５が固定され、Ｈ形鋼２０１の一端には鋼製の第二継手板２０５が固定されている。第一継手板１０５と第二継手板２０５は、トンネル支保工３００の頂部において相互に当接され、連結される。
【0027】
第二継手板２０５には貫通孔２０７が開設され、第一継手板１０５には、貫通孔２０７に挿通されて第二継手板２０５に係合される雄部材１０７（図示例はボルト）の基部１０８が固定されている。より詳細には、Ｈ形鋼２０１のウエブ２０２に基部固定治具１０９が固定され、基部固定治具１０９を介して雄部材１０７の基部１０８がＨ形鋼２０１に取り付けられている。
【0028】
雄部材１０７は第一継手板１０５の貫通孔１１０を貫通しており、図１に示すように、不図示の支保工建て込み装置の備える二組のブームの先端にある把持機構が、第一分割支保工１００と第二分割支保工２００を把持し、相互にＺ１方向に近接させることにより、雄部材１０７の先端が第二継手板２０５の貫通孔２０７へＺ２方向に貫通される。
【0029】
第二分割支保工２００のうち、図１における雄部材１０７の先端に対応する位置にはナット２０９が位置決めされており、ナット２０９を保持する連結システム８０が磁気吸着にて第二分割支保工２００に仮に取り付けられている。尚、図１は、貫通孔２０７に雄部材１０７の先端が差し込まれた際に、予め位置決めされていたソケット５８に保持されているナット２０９が雄部材１０７の先端に当接し、後方に押し込まれている状態を示している。
【0030】
Ｈ形鋼２０１の下フランジ２０４の下面に磁気吸着される電磁石１０は、永電磁ホルダもしくはハイブリッドホルダとも称され、通電の切り換えで励磁状態となることで下フランジ２０４に磁気吸着し、通電の切り換えで消磁状態となることで下フランジ２０４への磁気吸着が解除される。
【0031】
電磁石１０の下面には、面材により形成され、側面視コの字状の吊り下げ治具１５（図２参照）の一片が固定されており、吊り下げ治具１５の鉛直方向に延びる他片に収容ボックス２０が固定されている。電磁石１０の下面にはさらに、二つの側面視コの字状の連結治具１８の一片が固定されており、連結治具１８の他片が鉛直方向に延びて上フランジ２０３の近傍まで位置し、二つの連結治具１８に対して筒体３０が固定されている。
【0032】
【0033】
図１に示すように、筒体３０は、外側筒体３１と、外側筒体３１の内部をスライドする内側筒体３２とを有する。ここで、内側筒体３２は、第二継手板２０５に対して直交する水平方向もしくは略水平方向であるＸ１方向にスライドする。
【0034】
外側筒体３１の後端には、コイルスプリング等の付勢手段４０が装着されており、付勢手段４０により、内側筒体３２が第一継手板１０５に向かう方向であるＸ２方向に常時付勢されている。すなわち、内側筒体３２は、外側筒体３１に対してＸ１方向にスライド自在に収容されている。
【0035】
内側筒体３２の内部には、インパクトレンチ等の自動レンチ５０が収容され、自動レンチ５０の回転軸５１の先端にはユニバーサルジョイント５５が装着され、ユニバーサルジョイント５５にはソケット５８が装着されている。そして、ソケット５８にナット２０９が保持されている。自動レンチ５０は無線式のレンチであり、以下で説明するように遠隔にてその作動と作動停止が操作されるようになっている。
【0036】
上記するように、貫通孔２０７に雄部材１０７の先端が差し込まれた際に、予め位置決めされていたソケット５８に保持されているナット２０９は、雄部材１０７の先端に当接し、第一継手板１０５から離れる後方に押し込まれている。ナット２０９の押し込まれにより、自動レンチ５０とこれを収容する内側筒体３２も後方に押し込まれるが、内側筒体３２は後方から付勢手段４０にて前方の第一継手板１０５に向かうＸ２方向に付勢されていることから、Ｘ２方向へ押し戻す力が常時作用している。図１に示す状態は、雄部材１０７の先端とナット２０９の締結準備状態である。
【0037】
図２に示すように、電磁石１０と、収容ボックス２０と、筒体３０と、自動レンチ５０とによるユニットが、Ｈ形鋼２０１のウエブ２０２の左右にそれぞれ設けられ、双方の電磁石１０が下フランジ２０４の下面に磁気吸着している。
【0038】
また、図２に示すように、筒体３０の下方には、縦片３６と、縦片３６の下端から屈曲してウエブ２０２に向かって斜め上方に傾斜する（ウエブ２０２から外側に向かって斜め下方に傾斜する）案内片３７とを備えた落下案内片３５が取り付けられている。以下で説明するように、電磁石１０への通電の切り換えで電磁石を消磁して磁気吸着を解除した際に、電磁石１０の下方への落下に伴い、案内片３７が下フランジ２０４のエッジに案内されることにより、筒体３０がスムーズに落下するようになっている。
【0039】
図３に示すように、収容ボックス２０には、電磁石１０への通電の切り換えと、自動レンチ５０の作動及び作動停止を実行する無線制御装置２２と、バッテリ２１とが収容されている。
【0040】
バッテリ２１は、例えばリチウムイオンバッテリにより形成され、電磁石１０への通電源であり、自動レンチ５０の作動源である。
【0041】
無線制御装置２２は、操作手段であるボタンボックス６０（図１参照）からの各種指令信号を受信する受信部、受信部にて受信した指令信号に基づき、電磁石１０への通電の切り換えで励磁と消磁を実行し、さらに、自動レンチ５０の作動と作動停止を実行する制御部とを有する。尚、図示を省略するが、無線制御装置２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）等をハードウェア構成として備えている。
【0042】
ボタンボックス６０は、図１に一例として示すように、電磁石１０への通電の切り換えで電磁石を励磁する励磁ボタン６１，電磁石１０への通電の切り換えで電磁石を消磁する消磁ボタン６２，自動レンチ５０の回転作動を実行する回転ボタン６３，自動レンチ５０の回転作動を停止する停止ボタン６４を備えている。
【0043】
作業員は遠隔にてボタンボックス６０の各種ボタンを操作することにより、収容ボックス２０の内部にある無線制御装置２２を介して、電磁石１０の通電切り換えや、自動レンチ５０の作動とその停止を行うことができる。
【0044】
不図示の支保工建て込み装置は、第一分割支保工１００と第二分割支保工２００を把持する二組のブームの他に、作業員が搭乗するバスケットブームを備えており、図５に示すように、バスケットには、雄部材１０７の先端に対してナット２０９が締結されたことを確認するためのモニター７０が搭載されており、このモニター７０も連結システム８０の構成要素となる。
【0045】
ここで、モニター７０には、ビデオカメラやＣＣＤカメラ等、様々な撮像手段が適用できる。作業員は、モニター７０にて撮像された画像データを、自身の備えるユーザ端末（図示せず）の表示画面等に映し出し、雄部材１０７の先端とナット２０９の締結を確認した上で、以下で説明するように、電磁石１０や自動レンチ５０、収容ボックス２０等の第二分割支保工２００からの取り外しを行うことができる。尚、モニター７０は、例えば収容ボックス２０に取り付けられた治具（図示せず）等に装着されてもよい。
【0046】
図１に示す、雄部材１０７の先端とナット２０９の締結準備状態において、ボタンボックス６０の回転ボタン６３を押すことにより、自動レンチ５０が回転作動する。この回転作動により、ソケット５８に保持されているナット２０９も同期して回転し、回転姿勢のナット２０９は回転途中で雄部材１０７の先端に螺合する。
【0047】
ナット２０９が雄部材１０７の先端に螺合することにより、ナット２０９は第一継手板１０５に向かう方向にスライドしようとするが、ナット２０９を含む自動レンチ５０が収容される内側筒体３２は、付勢手段４０によって第一継手板１０５に向かうＸ２方向に常時付勢されていることから、雄部材１０７の先端へのナット２０９の螺合に応じて、ナット２０９を保持する自動レンチ５０も第一継手板１０５に向かう方向にスライドする。このように、雄部材１０７の先端にナット２０９が螺合されることにより、図４及び図５に示すように、雄部材１０７の先端に対してナット２０９が締結されて第一継手板１０５と第二継手板２０５が連結され、トンネル支保工３００が形成される（以上、トンネル支保工の連結方法におけるＢ工程）。
【0048】
【0049】
図６（ａ）は、トンネル支保工３００が形成された際に、通電状態の電磁石１０がＨ形鋼２０１の下フランジ２０４の下面に磁気吸着されている状態を示している。
【0050】
はじめに、図示例の左側の電磁石１０の磁気吸着を解除する。例えば、図３に示すボタンボックス６０の消磁ボタン６２を押下することにより、無線制御装置２２から送信される消磁指令信号に基づいて電磁石１０における通電の切り換えで電磁石を消磁する消磁される。この通電切り換えにより、電磁石１０の磁気吸着が解除され、図６（ｂ）に示すように電磁石１０は下方へＹ１方向に落下する。
【0051】
ここで、電磁石１０の下面には、Ｈ形鋼２０１のウエブ２０２側から下フランジ２０４の端部側に向かって斜め下方に傾斜する案内片３７が設けられており、従って、下方へ電磁石１０が落下した際に、案内片３７の途中位置が下フランジ２０４のエッジに当接する。
【0052】
図６（ｃ）に示すように、下フランジ２０４のエッジに当接した案内片３７は、当該エッジに案内されながら斜め下方のＹ２方向に滑り、案内片３７とともに、電磁石１０や収容ボックス２０，自動レンチ５０等がＹ２方向に移動していく。
【0053】
図６（ｄ）に示すように、案内片３７がさらにＹ３方向に滑ることにより、下フランジ２０４のエッジに案内片３７の端部が到達する。そして、下フランジ２０４のエッジから案内片３７が係脱することにより、図６（ｅ）に示すように、電磁石１０や収容ボックス２０，自動レンチ５０等が下方のＹ４方向へ落下する。
【0054】
この電磁石１０等の落下に際して、落下位置には、図７に示すように、不図示の支保工建て込み装置の備えるバスケットブーム（ブーム９１，バスケット９０）のバスケット９０が予め位置決めされており、バスケット９０にネット９５が張設されている。
【0055】
下方へ落下した電磁石１０や収容ボックス２０，自動レンチ５０等は、破損することなく、ネット９５にて回収される。
【0056】
図６において左側の電磁石１０や収容ボックス２０，自動レンチ５０等が回収された後、同様の方法で右側の電磁石１０の磁気吸着を解除し、右側の電磁石１０等を下方へ落下させ、ネット９５にて回収する（以上、トンネル支保工の連結方法におけるＣ工程）。
【0057】
図示するトンネル支保工の連結システム８０と、この連結システム８０を用いた連結方法によれば、二つの分割支保工１００，２００の継手板１０５，２０５同士を連結することによってトンネル支保工３００を形成するに際し、高価なワンタッチ式クイックジョイントを使用しないことから、工費を節減できる。また、遠隔操作にて継手板１０５，２０５同士を連結できることから、高い安全性の下でトンネル支保工３００を形成することができる。
【0058】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0059】
１０：電磁石
１５：吊り下げ治具
１８：連結治具
２０：収容ボックス
２１：バッテリ
２２：無線制御装置
３０：筒体
３１：外側筒体
３２：内側筒体
３５：落下案内片
３６：縦片
３７：案内片
４０：付勢手段（コイルスプリング）
５０：自動レンチ（インパクトレンチ）
５１：回転軸
５５：ユニバーサルジョイント
５８：ソケット
６０：操作手段（ボタンボックス）
６１：励磁ボタン
６２：消磁ボタン
６３：回転ボタン
６４：停止ボタン
７０：モニター
８０：トンネル支保工の連結システム（連結システム）
９０：バスケット（作業台）
９１：ブーム
９５：ネット
１００：第一分割支保工（分割支保工）
１０１：Ｈ形鋼
１０５：第一継手板（継手板）
１０７：雄部材（ボルト）
１０８：基部
１０９：基部固定治具
１１０：貫通孔
２００：第二分割支保工（分割支保工）
２０１：Ｈ形鋼
２０２：ウエブ
２０３：上フランジ
２０４：下フランジ
２０５：第二継手板（継手板）
２０７：貫通孔
２０９：ナット
３００：トンネル支保工
１５：吊り下げ治具
１８：連結治具
２０：収容ボックス
２１：バッテリ
２２：無線制御装置
３０：筒体
３１：外側筒体
３２：内側筒体
３５：落下案内片
３６：縦片
３７：案内片
４０：付勢手段（コイルスプリング）
５０：自動レンチ（インパクトレンチ）
５１：回転軸
５５：ユニバーサルジョイント
５８：ソケット
６０：操作手段（ボタンボックス）
６１：励磁ボタン
６２：消磁ボタン
６３：回転ボタン
６４：停止ボタン
７０：モニター
８０：トンネル支保工の連結システム（連結システム）
９０：バスケット（作業台）
９１：ブーム
９５：ネット
１００：第一分割支保工（分割支保工）
１０１：Ｈ形鋼
１０５：第一継手板（継手板）
１０７：雄部材（ボルト）
１０８：基部
１０９：基部固定治具
１１０：貫通孔
２００：第二分割支保工（分割支保工）
２０１：Ｈ形鋼
２０２：ウエブ
２０３：上フランジ
２０４：下フランジ
２０５：第二継手板（継手板）
２０７：貫通孔
２０９：ナット
３００：トンネル支保工
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】