特開 2023-26254 鋼管移動機構及びトンネル補強工法

(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】P2023026254

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】鋼管移動機構及びトンネル補強工法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20230216BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20230216BHJP

   E21B 19/20 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

E21D9/04 F

E21D9/06 301K

E21B19/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021132095

(22)【出願日】2021-08-13

(71)【出願人】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】森田 和則

(72)【発明者】

【氏名】小野 航

(72)【発明者】

【氏名】瀧 穂高

(72)【発明者】

【氏名】岡部 正

【テーマコード（参考）】

2D054

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D054FA02

2D054FA07

2D054GA10

2D129AB05

2D129BA07

(57)【要約】

【課題】鋼管を継いで長尺鋼管を地山に打ち込む際に、重量の大きい鋼管をガイドセル上に容易に移動して搭載することができる。
【解決手段】上端部２１１から下端部２１２に向かって斜め下方に傾斜して形成され、載置収容された鋼管１０の移動を規制するストッパーが下端部２１２に設けられている傾斜載置部２１と、傾斜載置部２２１よりも上側に配設されると共に、一方の端部２２１が傾斜載置部２１の上端部２１１よりも側方に突出して配置され、他方の端部２２２から一方の端部２２１まで水平若しくは傾斜載置部２１の傾斜方向と逆方向の傾斜に形成されている待機載置部２２と、昇降する昇降載置部３１を有し、傾斜載置部２１の傾斜方向の下端部側に配置されるリフター３を備える鋼管移動機構１。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上端部から下端部に向かって斜め下方に傾斜して形成され、載置収容された鋼管の移動を規制するストッパーが前記下端部に設けられている傾斜載置部と、
前記傾斜載置部よりも上側に配設されると共に、一方の端部が前記傾斜載置部の上端部よりも側方に突出して配置され、他方の端部から前記一方の端部まで水平若しくは前記傾斜載置部の傾斜方向と逆方向の傾斜に形成されている待機載置部と、
昇降する昇降載置部を有し、前記傾斜載置部の傾斜方向の下端部側に配置されるリフターとを備え、
前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記ストッパーの規制から離脱して前記昇降載置部の上に移動させ、
前記昇降載置部を上昇させて前記昇降載置部から前記待機載置部の他方の端部に前記鋼管を移動して載置し、
前記待機載置部の一方の端部まで前記待機載置部の上で前記鋼管を移動してガイドセルの上に前記鋼管を落下させることを特徴とする鋼管移動機構。

【請求項2】

前記ストッパーの規制を解除することにより前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記ストッパーの規制から離脱し、前記昇降載置部の上に転動させて移動させることを特徴とする請求項１記載の鋼管移動機構。

【請求項3】

前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記昇降載置部を構成するアームで下から持ち上げて前記昇降載置部を前記傾斜載置部から離れるように後退することにより、前記鋼管を前記ストッパーの規制から離脱すると共に昇降載置部の上に移動させることを特徴とする請求項１記載の鋼管移動機構。

【請求項4】

前記昇降載置部を前進後退させる前後駆動部を設け、前記昇降載置部と前記前後駆動部とを一体して昇降させることを特徴とする請求項３記載の鋼管移動機構。

【請求項5】

前記傾斜載置部の傾斜に沿って複数の鋼管を横並びで載置収容可能であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の鋼管移動機構。

【請求項6】

前記傾斜載置部が上下に間隔を開けて複数段設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の鋼管移動機構。

【請求項7】

地山補強の長尺鋼管を構成する先頭鋼管と中間鋼管と端末鋼管がそれぞれ異なる段の前記傾斜載置部に種別毎に載置収容されていることを特徴とする請求項６記載の鋼管移動機構。

【請求項8】

前記昇降載置部の前記傾斜載置部側への突出幅を近接配置で横並びにした２本の鋼管の幅よりも小さくすることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載の鋼管移動機構。

【請求項9】

前記待機載置部を支持する支柱のそれぞれに、前記待機載置部の支持高さを調整自在な高さ調整部が設けられていることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載の鋼管移動機構。

【請求項10】

請求項１～９の何れかに記載の鋼管移動機構を用いるトンネル補強工法であって、
トンネル空間の切羽周辺に前記トンネル空間の下面よりも上面の高さが高い台座を掘り残し、前記台座に鋼管が収容された前記鋼管移動機構を載置する第１工程と、
ドリルジャンボのガイドセルの上に前記鋼管移動機構によって前記鋼管を落下させて前記ガイドセルに前記鋼管を搭載し、前記鋼管の搭載と前記鋼管の接続を繰り返して長尺鋼管を地山に打設する第２工程と、
前記長尺鋼管を地山に打設した後に前記台座を掘り除いてトンネル掘削を進行する第３工程を備えることを特徴とするトンネル補強工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削時に切羽の前方地山を補強する補強工事で用いられる鋼管移動機構及びトンネル補強工法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル掘削工事において、切羽前方を掘削する作業の前に、地山の前方又は外周から斜め上方に向けて鋼管を複数本継いで長尺にした長尺鋼管を打ち込み、打ち込んだ長尺鋼管から地盤改良材を注入して地山の地盤改良を行う長尺先受け工や、鋼管を複数本継いで長尺にした長尺鋼管を切羽から地山の前方に打ち込み、打ち込んだ長尺鋼管から地盤改良材を注入して地山の地盤改良を行う長尺鏡補強工のような補助工法が用いられている。

【0003】

長尺先受け工や長尺鏡補強工を行う場合、１本が３ｍ程度の長さの鋼管が用いられ、この鋼管内に削孔ロッドを挿入し、鋼管と削孔ロッドをネジ結合によってそれぞれ直列に複数本接続していくことによって、地山への削孔と長尺鋼管の打設が同時に行われる。この鋼管の接続では、予め鋼管が切羽近傍に搬入され（特許文献１の図１参照）、切羽近傍に配置された鋼管をドリルジャンボのガイドセル上に搭載する作業が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－４５６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、一般的なＡＧＦ工法と言われる長尺先受け工用の鋼管１本の仕様は、長さ：３ｍ、口径：１１４．３ｍｍ、肉厚：６ｍｍであり、鋼管１本あたりの重量は約５０ｋｇにもなる。そのため、重量の大きい鋼管を人力で移動してガイドセル上に搭載するのは非常に労力の大きい作業となり、この作業を省力化することが求められていた。

【0006】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、鋼管を継いで長尺鋼管を地山に打ち込む際に、重量の大きい鋼管をガイドセル上に容易に移動して搭載することができる鋼管移動機構及び鋼管移動機構を用いるトンネル補強工法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の鋼管移動機構は、上端部から下端部に向かって斜め下方に傾斜して形成され、載置収容された鋼管の移動を規制するストッパーが前記下端部に設けられている傾斜載置部と、前記傾斜載置部よりも上側に配設されると共に、一方の端部が前記傾斜載置部の上端部よりも側方に突出して配置され、他方の端部から前記一方の端部まで水平若しくは前記傾斜載置部の傾斜方向と逆方向の傾斜に形成されている待機載置部と、昇降する昇降載置部を有し、前記傾斜載置部の傾斜方向の下端部側に配置されるリフターとを備え、前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記ストッパーの規制から離脱して前記昇降載置部の上に移動させ、前記昇降載置部を上昇させて前記昇降載置部から前記待機載置部の他方の端部に前記鋼管を移動して載置し、前記待機載置部の一方の端部まで前記待機載置部の上で前記鋼管を移動してガイドセルの上に前記鋼管を落下させることを特徴とする。
これによれば、地山に打ち込む鋼管を傾斜載置部に収容した状態で現場に搬入することができ、鋼管の現場への搬入や鋼管を使用し易い位置に配置する作業に要する労力を低減することができる。また、傾斜載置部に収容された鋼管を待機載置部に移動し、待機載置部からガイドセル上に移動してガイドセルに搭載することができる。即ち、鋼管を人力で持ち上げてガイドセルに搭載する作業が不要となり、鋼管を継いで長尺鋼管を地山に打ち込む際に、重量の大きい鋼管をガイドセル上に容易に移動して搭載することができる。また、待機載置部を傾斜載置部よりも上側に配置することにより、ドリルジャンボの構造上ある程度の高さより下げられないガイドセルよりも待機載置部の高さを上にすることができ、待機載置部からガイドセルの上に鋼管を移動して搭載する作業の確実性を高めることができる。

【0008】

本発明の鋼管移動機構は、前記ストッパーの規制を解除することにより前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記ストッパーの規制から離脱し、前記昇降載置部の上に転動させて移動させることを特徴とする。
これによれば、ストッパーの規制を解除して鋼管をストッパーの規制から離脱することにより、傾斜載置部に載置収容された鋼管を重力落下を利用して昇降載置部の上に移動することができ、鋼管の移動に要する外部エネルギーを省力化することができる。

【0009】

本発明の鋼管移動機構は、前記傾斜載置部に載置収容された鋼管を前記昇降載置部を構成するアームで下から持ち上げて前記昇降載置部を前記傾斜載置部から離れるように後退することにより、前記鋼管を前記ストッパーの規制から離脱すると共に昇降載置部の上に移動させることを特徴とする。
これによれば、傾斜載置部側でストッパーの規制を解除する動作を要せずに、リフター側だけの操作で鋼管を昇降載置部に載置することができ、鋼管移動機構の操作性、鋼管移動の作業性を高めることができる。また、傾斜載置部の下端部のストッパーを単なる突起など単純化することができ、ストッパーの構造の単純化により製造コストの低減を図ることができる。

【0010】

本発明の鋼管移動機構は、前記昇降載置部を前進後退させる前後駆動部を設け、前記昇降載置部と前記前後駆動部とを一体して昇降させることを特徴とする。
これによれば、リフター自体を前後に移動させることなく、傾斜載置部から昇降載置部への鋼管の移動、昇降載置部から待機載置部への鋼管の移動を行うことができ、鋼管移動の作業性をより高めることができる。

【0011】

本発明の鋼管移動機構は、前記傾斜載置部の傾斜に沿って複数の鋼管を横並びで載置収容可能であることを特徴とする。
これによれば、地山に打ち込む長尺鋼管の構成に必要な数の鋼管を揃えて傾斜載置部に収容することができ、長尺鋼管を打ち込む際に必要数の鋼管を順次スムーズにガイドセル上に移動して供給することができる。また、必要数の鋼管を傾斜載置部に収容した状態でトラックに載せて現場に搬入することができ、鋼管の現場への搬入や鋼管を使用し易い位置に配置する作業に要する労力をより一層低減することができる。

【0012】

本発明の鋼管移動機構は、前記傾斜載置部が上下に間隔を開けて複数段設けられていることを特徴とする。
これによれば、地山への打ち込みに必要な数の鋼管を揃えて複数段の傾斜載置部に収容することができ、切羽近傍の限られた鋼管置きスペースにおいても必要数の鋼管を順次スムーズにガイドセル上に移動して供給することができる。また、必要数の鋼管を複数段の傾斜載置部に収容した状態で現場に搬入することができ、鋼管の現場への搬入や鋼管を使用し易い位置に配置する作業に要する労力をより一層低減することができる。

【0013】

本発明の鋼管移動機構は、地山補強の長尺鋼管を構成する先頭鋼管と中間鋼管と端末鋼管がそれぞれ異なる段の前記傾斜載置部に種別毎に載置収容されていることを特徴とする。
これによれば、先頭鋼管と中間鋼管と端末鋼管をそれぞれ異なる段の傾斜載置部に種別毎に収容することにより、ガイドセルの上に搭載して打設する鋼管の種別に誤りが発生することを防止でき、先頭鋼管と中間鋼管と端末鋼管を順に打設する施工管理をより正確に行うことができる。

【0014】

本発明の鋼管移動機構は、前記昇降載置部の前記傾斜載置部側への突出幅を近接配置で横並びにした２本の鋼管の幅よりも小さくすることを特徴とする。
これによれば、昇降載置部の傾斜載置部側への突出幅を近接配置で横並びにした２本の鋼管の幅よりも小さくすることにより、リフターや鋼管移動機構の設置幅や設置スペースを小さくすることができ、例えばトンネル空間の横幅をより小さくすることが可能となる。

【0015】

本発明の鋼管移動機構は、前記待機載置部を支持する支柱のそれぞれに、前記待機載置部の支持高さを調整自在な高さ調整部が設けられていることを特徴とする。
これによれば、掘進中のトンネル切羽近傍は鋼管移動機構を据置する箇所がきれいな面に整えられているわけではないが、高さ調整部を介してそれぞれの支柱が支持する待機載置部の支持高さを調整することによって、待機載置部を安定的に水平又は傾斜載置部の傾斜方向と逆方向の傾斜に保持し、鋼管移動機構を安定的に据置することが出来る。また、例えば待機載置部からガイドセルの上に鋼管を移動して搭載するのに待機載置部の高さが不足する場合や、待機載置部の高さが高すぎてガイドセル上の所定位置に鋼管を正確に落下させることが難しくなる場合等に、高さ調整部で待機載置部の高さを自在に調整してガイドセルの高さに合わせることができる。

【0016】

本発明のトンネル補強工法は、本発明の鋼管移動機構を用いるトンネル補強工法であって、トンネル空間の切羽周辺に前記トンネル空間の下面よりも上面の高さが高い台座を掘り残し、前記台座に鋼管が収容された前記鋼管移動機構を載置する第１工程と、ドリルジャンボのガイドセルの上に前記鋼管移動機構によって前記鋼管を落下させて前記ガイドセルに前記鋼管を搭載し、前記鋼管の搭載と前記鋼管の接続を繰り返して長尺鋼管を地山に打設する第２工程と、前記長尺鋼管を地山に打設した後に前記台座を掘り除いてトンネル掘削を進行する第３工程を備えることを特徴とする。
これによれば、掘り残した台座に鋼管が収容された鋼管移動機構を載置することにより、台座より低い位置にドリルジャンボが配置することになり、鋼管移動機構の待機載置部に対するガイドセルの高さを確実に下にすることができ、待機載置部からガイドセルの上に鋼管を移動して搭載する作業をより確実に行うことができる。また、台座を地山の堀残しで構成し、長尺鋼管の打設後に掘り除くことにより、地山を掘削する労力を増加させずに鋼管移動機構の待機載置部の高さ調整を行うことができ、更に、地山を台座として有効利用し、別部材の台座が不要であることから、施工コストを低減することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、鋼管を継いで長尺鋼管を地山に打ち込む際に、重量の大きい鋼管をガイドセル上に容易に移動して搭載することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明による第１実施形態の鋼管移動機構と鋼管移動機構で鋼管が搭載されるガイドセルの斜視図。

【図2】（ａ）～（ｃ）は第１実施形態の鋼管移動機構による鋼管の移動とガイドセルへの搭載を説明する説明図。

【図3】第１実施形態の鋼管移動機構でガイドセル上に搭載された鋼管の地山への打ち込みを説明する斜視説明図。

【図4】（ａ）は第１実施形態の鋼管移動機構とドリルジャンボが配置されたトンネル空間の平面図、（ｂ）は実施形態の鋼管移動機構が設置されるトンネル空間の台座を説明する斜視説明図。

【図5】（ａ）、（ｂ）は第１実施形態の鋼管移動機構を用いて鋼管が打ち込まれる長尺先受け工と鏡補強工を説明する説明図。

【図6】本発明による第２実施形態の鋼管移動機構を説明する説明図。

【図7】（ａ）～（ｆ）は第２実施形態の鋼管移動機構における昇降載置部の動作を説明する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

〔第１実施形態の鋼管移動機構〕
本発明による第１実施形態の鋼管移動機構１は、例えばトンネル掘削工事における補助工法の長尺先受け工や鏡補強工等を行う際に用いられるものであり、図１及び図２に示すように、傾斜載置部２１と傾斜載置部２１よりも上側に配設される待機載置部２２を有する鋼管ラック２と、昇降する昇降載置部３１を有するリフター３とから構成される。尚、図示例の鋼管ラック２はフレーム構造になっている。

【0020】

鋼管ラック２の傾斜載置部２１は、上端部２１１から下端部２１２に向かって斜め下方に傾斜して形成されており、本例では複数の棒材が鋼管１０の管軸方向に間隔を開けて並設されて傾斜載置部２１が構成されている。また、本実施形態における傾斜載置部２１は、上下に間隔を開けて複数段設けられており、図示例では３段の傾斜載置部２１、２１、２１が設けられている。図２において、傾斜載置部２１、２１、２１の上端部２１１、２１１、２１１は横方向の位置が略同一位置で揃うように配設され、傾斜載置部２１、２１、２１の下端部２１２、２１２、２１２も横方向の位置が略同一位置で揃うように配設されている。

【0021】

各傾斜載置部２１は、その傾斜に沿って複数の鋼管１０を横並びで載置収容可能になっている。各傾斜載置部２１には、載置収容された鋼管１０の移動を規制するストッパーが下端部２１２に設けられており、第１実施形態では、下端部２１２に解除可能な第１ストッパー２１３が設けられ、傾斜載置部２１に載置収容された鋼管１０が下端部２１２から落下するように移動することが防止されている。第１ストッパー２１３は、操作杆２１４の操作により、鋼管１０の移動規制状態と、下端部２１２から外側への鋼管１０の移動を可能にする解除状態を切替可能になっている。

【0022】

鋼管ラック２の待機載置部２２は、第１実施形態の図１及び図２の例においては、傾斜載置部２１の上端部２１１側に配置されている一方の端部２２１から下端部２１２側に配置されている他方の端部２２２に向かって水平に形成されており、複数段の傾斜載置部２１のいずれよりも上側に配置され、鋼管ラック２の最上段に配置されている。尚、待機載置部２２は傾斜載置部２１の傾斜方向と逆方向の傾斜するように設けても好適である。待機載置部２２の一方の端部２２１は傾斜載置部２１の上端部２１１よりも側方に突出するように配置され、他方の端部２２２は傾斜載置部２１の下端部２１２のほぼ真上に配置されている。本例では、複数の棒材が鋼管１０の管軸方向に間隔を開けて並設されて待機載置部２２が構成されている。

【0023】

待機載置部２２は、略水平な上面に載置される鋼管１０を転動するようにして移動可能になっている。待機載置部２２の一方の端部２２１には鋼管１０の移動を規制する解除可能な第２ストッパー２２３が設けられており、待機載置部２２に載置されて一方の端部２２１側に移動された鋼管１０が一方の端部２２１から落下するように移動することが防止されている。第２ストッパー２２３は、操作杆２２４の操作により、鋼管１０の移動規制状態と、一方の端部２２１から外側への鋼管１０の移動を可能にする解除状態を切替可能になっている。

【0024】

傾斜載置部２１と待機載置部２２は支柱２３で支持されている。本例では、支柱２３・２３相互間に架設された梁２４が複数設けられ、複数の梁２４上に傾斜載置部２１、待機載置部２２を構成する各棒材を載置して架設し、各棒材を梁２４に接合して構成され、複数の棒材で構成される傾斜載置部２１と待機載置部２２とが梁２４を介して支柱２３で支持されている。

【0025】

それぞれの支柱２３には、待機載置部２２の支持高さを調整自在な高さ調整部２３１が設けられており、本実施形態における高さ調整部２３１は、待機載置部２２の高さと傾き並びに複数段の傾斜載置部２１の高さと傾きの双方を併せて調整可能になっている。図示例の高さ調整部２３１はそれぞれの支柱２３の根元付近に設けられた高さ調整ねじで構成されている。

【0026】

リフター３は、傾斜載置部２１の傾斜方向の下端部２１２側に配置されていると共に、待機載置部２２の他方の端部２２２側に配置されており、昇降載置部３１を鋼管ラック２に向けて設けられる。リフター３の昇降載置部３１は、一対のアーム状部材により構成され、昇降操作部３２の操作により、例えば手動或いは電動で動作するピニオンとラックの昇降動作機構等の昇降部３３で昇降するようになっている。

【0027】

第１実施形態における昇降載置部３１の傾斜載置部２１側への突出幅Ｗ或いは待機載置部２２側への突出幅Ｗは、近接配置で横並びにした複数の鋼管１０の幅よりも大きく設定されており、図示例の突出幅Ｗは、近接配置で横並びにした４本の鋼管１０の全体の幅と略同一に設定されている。

【0028】

第１実施形態の鋼管移動機構１で傾斜載置部２１に載置収容された鋼管１０を移動し、ドリルジャンボ５のガイドセル５１に搭載する際には、図２（ａ）に示すように、複数段の傾斜載置部２１の内で鋼管１０が載置収容されている何れかの傾斜載置部２１の下端部２１２の近傍に、リフター３の昇降載置部３１の先端を配置し、この傾斜載置部２１に対応する操作杆２１４を操作して第１ストッパー２１３を解除し、この傾斜載置部２１から昇降載置部３１の上に鋼管１０を転動させ、昇降載置部３１に鋼管１０を載置する。図示例では、複数本である８本の鋼管１０が載置収容された最下段の傾斜載置部２１から複数本である４本の鋼管１０を昇降載置部３１に移動させ、載置している。尚、昇降載置部３１に所要数の鋼管１０が移動された傾斜載置部２１に鋼管１０が残って載置収容されている場合には、昇降載置部３１への所要数の鋼管１０の移動後に第１ストッパー２１３を解除状態から切り替えて移動規制状態にする。

【0029】

そして、図２（ｂ）に示すように、リフター３の昇降操作部３２を操作して鋼管１０が載置された昇降載置部３１を上昇させ、待機載置部２２の他方の端部２２２の近傍に昇降載置部３１の先端を配置し、鋼管１０を転動するようにして昇降載置部３１から待機載置部２２の他方の端部２２２に鋼管１０を移動して載置する。更に、図２（ｃ）に示すように、待機載置部２２の上で鋼管１０を転動するようにして待機載置部２２の一方の端部２２１まで鋼管１０を移動し、操作杆２２４を操作して第２ストッパー２２３を解除し、待機載置部２２の一方の端部２２１に位置を併せて配置されたガイドセル５１の上に鋼管１０を落下させ、鋼管支持部５２で支持されるようにしてガイドセル５１に鋼管１０が搭載される。

【0030】

ガイドセル５１には、前進後退自在に削岩機５３が設けられ、削岩機５３の先端に図示省略する削孔ロッドの連結部５４が設けられている。ガイドセル５１に搭載された鋼管１０には削孔ロッドが内挿され、内挿された削孔ロッドの基端部は連結部５４に連結されると共に、削孔ロッドの前端部は鋼管１０の前端部と嵌合される。ガイドセル５１に搭載された鋼管１０は、削孔ロッド先端の削孔ビットでの削孔、削孔ロッドの進行に応じて、例えば切羽１０１から地山１００内に引き込まれて打設されていく（図３参照）。

【0031】

先行する鋼管１０を後端部が露出する状態で地山１００に打設した後、上記同様に鋼管移動機構１の移動動作でガイドセル５１に次の鋼管１０ａが搭載され、既に地山１００に打ち込まれた鋼管１０の後端部に鋼管１０ａの前端部を接続すると共に、既に地山１００に打ち込まれた削孔ロッド（図示省略）の後端部に削孔ロッドを継いで接続し、鋼管１０、１０ａの地山１００への打設を行う。この工程を繰り返して地山１００に例えば先頭鋼管と中間鋼管と端末鋼管から構成される長尺鋼管１０Ｌを打設する（図５（ａ）参照）。

【0032】

また、第１実施形態の鋼管移動機構１を用いるトンネル補強工法では、図４及び図５に示すように、台座４を用いると好適である。台座４を用いる補強工法では、トンネル空間Ｔの切羽１００の周辺にトンネル空間Ｔの下面よりも上面の高さが高い台座４を地山１００を掘り残すようにして形成し、台座４に鋼管１０が収容された鋼管ラック２とリフター３で構成される鋼管移動機構１を載置する。図４の例では、台座４の上面より低いトンネル空間Ｔの下面に配置されたドリルジャンボ５が左右一対の２本のブーム５５・５５を有し、それぞれのブーム５５の先端部にガイドセル５１が設けられており、それぞれのガイドセル５１・５１に対応するトンネル空間Ｔの左右の位置に台座４・４が形成されている。

【0033】

尚、図４（ａ）の符号６は、鋼管移動機構１を構成する鋼管１０が予め載置収容された鋼管ラック２を現場に搬送するトラックであり、トラック６で現場に搬送されてくる鋼管ラック２には鋼管１０を予め満載しておくことが好ましい。また、鋼管１０が満載された鋼管ラック２を単位として、工場からの出荷、工場から現場への移動、現場での移動や設置を行うと、鋼管１０の供給から施工するまでの流れをよりスムーズにできて好適である。

【0034】

台座４に鋼管移動機構１を載置した後には、鋼管ラック２に載置収容された鋼管１０を鋼管移動機構１で移動させ、ガイドセル５１の上に鋼管移動機構１によって鋼管１０を落下させ、ガイドセル５１に鋼管１０を搭載する。ガイドセル５１に搭載された鋼管１０は上述のように地山１００に打ち込まれ、この鋼管１０の搭載と鋼管１０の接続を繰り返して長尺鋼管１０Ｌを地山１００に打設する。既に形成されているトンネル空間Ｔにおいて長尺鋼管１０Ｌの地山１００への打設を完了した後には、台座４を掘り除くようにしてトンネル掘削を進行する。

【0035】

台座４を用いるトンネル補強工法等の鋼管移動機構１を用いるトンネル補強工法は、例えば図５に示す長尺先受け工２０１や鏡補強工２０２をトンネル空間Ｔで施工する際に用いられる。図５における符号２０３は、長尺先受け工２０１における固結材注入で形成された固結領域である。

【0036】

台座４を用いる長尺先受け工２０１や鏡補強工２０２を行う場合、トンネル掘進１０ｍ毎程度で行うので、予定の鋼管１０を打設して固結材の注入を施した後、次の施工位置までトンネル空間Ｔを掘り進む際に台座４を掘り除き、新たな台座４を掘り残す工程を行い、この工程を繰り返し行う。

【0037】

第１実施形態の鋼管移動機構１によれば、地山１００に打ち込む鋼管１０を傾斜載置部２１に収容した状態で現場に搬入することができ、鋼管１０の現場への搬入や鋼管１０を使用し易い位置に配置する作業に要する労力を低減することができる。また、傾斜載置部２１に収容された鋼管１０を待機載置部２２に移動し、待機載置部２２からガイドセル５１上に移動してガイドセル５１に搭載することができる。即ち、鋼管１０を人力で持ち上げてガイドセル５１に搭載する作業が不要となり、鋼管１０を継いで長尺鋼管１０Ｌを地山に打ち込む際に、重量の大きい鋼管１０をガイドセル５１上に容易に移動して搭載することができる。

【0038】

また、待機載置部２２を傾斜載置部２１よりも上側に配置することにより、ドリルジャンボの構造上ある程度の高さより下げられないドリルジャンボ５のブーム５５に取り付けられたガイドセル５１よりも、待機載置部２２の高さを上にすることができ、待機載置部２２からガイドセル５１の上に鋼管１０を移動して搭載する作業の確実性を高めることができる。特に、本実施形態の鋼管移動機構１では、最上段に待機載置部２２を設けることにより、この作業の確実性をより高めることができる。また、傾斜載置部２１に載置収容された鋼管１０を昇降載置部３１の上に移動する際には、傾斜載置部２１の下端部２１２に設けられたストッパーである第１ストッパー２１３の規制を解除して第１ストッパー２１３の規制から離脱することにより、傾斜載置部２１に載置収容された鋼管１０を重力落下を利用して昇降載置部３１の上に移動することができ、鋼管１０の移動に要する外部エネルギーを省力化することができる。また、待機載置部２２から鋼管１０をガイドセル５１の上に移動する際には、第２ストッパー２２３の規制を解除して移動させることができ、鋼管１０の移動、ガイドセル５１の上への搭載を容易に行うことができる。

【0039】

また、傾斜載置部２１の傾斜に沿って複数の鋼管１０を横並びで載置収容可能とすることにより、地山１００に打ち込む長尺鋼管１０Ｌの構成に必要な数の鋼管１０を揃えて傾斜載置部２１に収容することができ、長尺鋼管１０Ｌを打ち込む際に必要数の鋼管１０を順次スムーズにガイドセル５１上に移動して供給することができる。また、必要数の鋼管１０を傾斜載置部２１に収容した状態で鋼管移動機構１或いは鋼管ラック２をトラックに載せて現場に搬入することができ、鋼管１０の現場への搬入や鋼管１０を使用し易い位置に配置する作業に要する労力をより一層低減することができる。

【0040】

また、傾斜載置部２１を上下に間隔を開けて複数段設けることにより、切羽近傍において台座４を限られた鋼管置きスペースとしてしか確保できなくても、地山１００への打ち込みに必要な数の鋼管１０を揃えて複数段の傾斜載置部２１に収容することができ、必要数の鋼管１０を順次スムーズにガイドセル５１上に移動して供給することができる。また、必要数の鋼管１０を複数段の傾斜載置部２１に収容した状態で鋼管移動機構１或いは鋼管ラック２を現場に搬入することができ、鋼管１０の現場への搬入や鋼管１０を使用し易い位置に配置する作業に要する労力をより一層低減することができる。

【0041】

また、リフター３の昇降載置部３１の傾斜載置部２１側への突出幅Ｗを近接配置で横並びにした複数の鋼管１０の幅よりも大きく設定することにより、昇降載置部３１を上昇させて昇降載置部３１から待機載置部２２に鋼管１０を移動する作業回数を少なくし、作業労力を低減することができる。例えば、ＡＧＦ工法と言われる長尺先受け工では標準的には先頭鋼管、中間鋼管、中間鋼管、端末鋼管からなる４本の鋼管１０を接続して打設する為、その４本をセットにして待機載置部２２に持ち上げ、順次ガイドセル５１上に移動して連結しながら打設していく、と言う作業を効率的に行うことが出来る。

【0042】

また、待機載置部２２を支持する支柱２３のそれぞれに待機載置部２２の支持高さを調整自在な高さ調整部２３１を設けることにより、掘進中のトンネル切羽近傍で形成される台座４の据置面がきれいな面に整えられていなくても、高さ調整部２３１を介してそれぞれの支柱２３が支持する待機設置部２２の支持高さを調整することによって、待機載置部２２を安定的に水平又は傾斜載置部２１の傾斜方向と逆方向の傾斜に保持し、鋼管移動機構１の鋼管ラック２を安定的に据置することが出来る。また、例えば待機載置部２２からガイドセル５１の上に鋼管１０を移動して搭載するのに待機載置部２２の高さが不足する場合や、待機載置部２２の高さが高すぎてガイドセル５１上の所定位置に鋼管１０を正確に落下させることが難しくなる場合等に、高さ調整部２３１で待機載置部２２の高さを自在に調整してガイドセル５１の高さに合わせることができる。

【0043】

また、台座４を用いるトンネル補強工法によれば、掘り残した台座４に鋼管１０が収容された鋼管移動機構１を載置することにより、台座４より低い位置にドリルジャンボ５が配置することになり、鋼管移動機構１の待機載置部２２に対するガイドセル５１の高さを確実に下にすることができ、待機載置部２２からガイドセル５１の上に鋼管１０を移動して搭載する作業をより確実に行うことができる。また、台座４を地山１００の堀残しで構成し、長尺鋼管１０Ｌの打設後に掘り除くことにより、地山１００を掘削する労力を増加させずに鋼管移動機構１の待機載置部２２の高さ調整を行うことができ、更に、地山１００を台座４として有効利用し、別部材の台座が不要であることから、施工コストを低減することができる。

【0044】

〔第２実施形態の鋼管移動機構〕
本発明による第２実施形態の鋼管移動機構１ｖは、第１実施形態の変形例であり、図６及び図７に示すように、傾斜載置部２１ｖと傾斜載置部２１ｖよりも上側に配設される待機載置部２２ｖを有する鋼管ラック２ｖと、昇降する昇降載置部３１ｖを有するリフター３ｖとから構成される。図示例の鋼管ラック２ｖもフレーム構造であり、載置収容される鋼管１０の管軸方向における傾斜載置部２１ｖの両端、待機載置部２２ｖの両端には、図示一点鎖線で示す鋼管落下防止用の側板が設けられている。

【0045】

傾斜載置部２１ｖも、上端部２１１ｖから下端部２１２ｖに向かって斜め下方に傾斜して形成され、本例でも複数の棒材が鋼管１０の管軸方向に間隔を開けて並設されて傾斜載置部２１ｖが構成されている。また、傾斜載置部２１ｖは、上下に間隔を開けて複数段設けられており、図示例では４段の傾斜載置部２１ｖ、２１ｖ、２１ｖ、２１ｖが設けられている。また、図示例では、最上段等の１段の傾斜載置部２１ｖに先頭鋼管１０ｔ、２段の傾斜載置部２１ｖ・２１ｖに中間鋼管１０ｍ・１０ｍ、最下段等の１段の傾斜載置部２１ｖに先頭鋼管１０ｅが、それぞれ複数本ずつ（図示例では８本ずつ）載置収容され、各段の傾斜載置部２１ｖに種別の同じ鋼管１０が種別毎に載置収容されている。図６において、それぞれの傾斜載置部２１ｖの上端部２１１ｖは横方向の位置が略同一位置で揃うように配設され、それぞれの傾斜載置部２１ｖの下端部２１２ｖも横方向の位置が略同一位置で揃うように配設されている。

【0046】

各傾斜載置部２１ｖは、その傾斜に沿って複数の鋼管１０を横並びで載置収容可能になっており、その下端部２１２ｖには、載置収容された鋼管１０の移動を規制するストッパーとして第１ストッパー２１３ｖが設けられている。図示例の第１ストッパー２１３ｖは上方に突出するように傾斜載置部２１ｖに形成された突起になっており、この突起により、傾斜載置部２１ｖに載置収容された鋼管１０が下端部２１２ｖから落下するように移動することが防止されている。

【0047】

鋼管ラック２ｖの待機載置部２２ｖは、傾斜載置部２１ｖの下端部２１２ｖ側に配置されている他方の端部２２２ｖから傾斜載置部２１ｖの上端部２１１ｖ側に配置されている一方の端部２２１ｖに向かって下方に傾斜し、換言すればガイドセル１１に向かって下方に傾斜し、傾斜載置部２１ｖの傾斜方向と逆方向に傾斜して形成されている。また、待機載置部２２ｖは、複数段の傾斜載置部２１ｖのいずれよりも上側に配置され、鋼管ラック２ｖの最上段に配置されている。待機載置部２２ｖの一方の端部２２１ｖは傾斜載置部２１ｖの上端部２１１ｖよりも側方に突出するように配置され、他方の端部２２２ｖは傾斜載置部２１ｖの下端部２１２ｖのほぼ真上に配置されている。本例でも、複数の棒材が鋼管１０の管軸方向に間隔を開けて並設されて待機載置部２２ｖが構成されている。

【0048】

待機載置部２２ｖは、傾斜載置部２１ｖの傾斜方向と逆方向に傾斜する載置面に載置される鋼管１０を転動するようにして移動可能になっている。この待機載置部２２ｖの傾斜載置部２１ｖと逆方向に傾斜する載置面の傾斜角度は０度超１０度以下とすると好適である。待機載置部２２ｖの一方の端部２２１ｖには、鋼管１０の移動を規制する解除可能な第２ストッパー２２３ｖが設けられている。第２ストッパー２２３ｖは第１実施形態における第２ストッパー２２３と同一構成であり、第２ストッパー２２３ｖにより、待機載置部２２ｖに載置されて一方の端部２２１ｖ側に移動された鋼管１０が一方の端部２２１ｖから意図しない落下で移動することが防止されている。

【0049】

傾斜載置部２１ｖと待機載置部２２ｖは支柱２３ｖで支持されている。支柱２３ｖ・２３ｖ相互間にも第１実施形態の梁２４と同様の梁が複数架設され、複数の梁上に傾斜載置部２１ｖ、待機載置部２２ｖを構成する各棒材を載置して架設し、各棒材を梁に接合して傾斜載置部２１ｖと待機載置部２２ｖが構成され、傾斜載置部２１ｖと待機載置部２２ｖとが梁を介して支柱２３ｖで支持されている。

【0050】

それぞれの支柱２３ｖには、待機載置部２２ｖの支持高さを調整自在な高さ調整部２３１ｖが設けられており、第２実施形態における高さ調整部２３１ｖも、待機載置部２２ｖの高さと傾き並びに複数段の傾斜載置部２１ｖの高さと傾きの双方を併せて調整可能になっている。図示例の高さ調整部２３１ｖもそれぞれの支柱２３ｖの根元付近に設けられた高さ調整ねじで構成されている。

【0051】

リフター３ｖは、傾斜載置部２１ｖの傾斜方向の下端部２１２ｖ側に配置されていると共に、待機載置部２２ｖの他方の端部２２２ｖ側に配置されており、昇降載置部３１ｖを鋼管ラック２ｖに向けて設けられる。リフター３ｖの昇降載置部３１ｖは、鋼管１０の外周に沿ったＲの弧状で形成され、１本の鋼管１０を外周に倣うように保持可能な一対のアームで構成される。昇降載置部３１ｖは、例えば油圧ピストン機構等の前進後退させる前後駆動部３４ｖにより、傾斜載置部２１ｖに対して近づくように前進し、又、傾斜載置部２１ｖから離れるように後退する動作を行うようになっている。

【0052】

昇降載置部３１ｖと昇降載置部３１ｖを前進後退させる前後駆動部３４ｖは、ジップチェーン或いはピニオンとラック等の昇降動作機構による昇降部３３ｖで昇降するようになっており、昇降載置部３１ｖと前後駆動部３４ｖは一体として昇降部３３ｖを昇降するようになっている。前後駆動部３４ｖと昇降部３３ｖは、図示省略する昇降操作部の操作により、手動或いは電動で動作するようになっている。また、鋼管ラック２ｖとリフター３ｖには、双方の配置を現場で固定するために、相互を着脱自在に固定する係合機構等の取付部７ｖが設けられている。

【0053】

第２実施形態の鋼管移動機構１ｖで傾斜載置部２１ｖに載置収容された鋼管１０を移動し、ドリルジャンボ５のガイドセル５１に搭載する際には、複数段の傾斜載置部２１ｖの内で鋼管１０が載置収容されている何れかの傾斜載置部２１ｖの下端部２１２ｖの近傍に、リフター３ｖの一対のアームで構成される昇降載置部３１ｖを配置する（図７（ａ）参照）。そして、傾斜載置部２１ｖの棒材と干渉しない位置において、前後駆動部３４ｖの動作によって昇降載置部３１ｖを傾斜載置部２１ｖに近づけるように前進し、傾斜載置部２１ｖに載置収容された鋼管１０を昇降載置部３１ｖのアームで下から持ち上げる（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、鋼管１０は突起等の第１ストッパー２１３ｖの規制から離脱して昇降載置部３１ｖの上に移動する。

【0054】

次いで、前後駆動部３４ｖの動作によって昇降載置部３１ｖを傾斜載置部２１ｖから離れるように後退し（図７（ｃ）、（ｄ）参照）、リフター３の昇降部３３ｖで鋼管１０が載置された昇降載置部３１ｖを上昇させ（図７（ｅ）参照）、待機載置部２２ｖの他方の端部２２２ｖの近傍に昇降載置部３１ｖの先端を配置し、待機載置部２２ｖの棒材と干渉しない位置において、前後駆動部３４ｖの動作によって昇降載置部３１ｖを待機載置部２２ｖに近づけるように前進し、鋼管１０を転動するようにして昇降載置部３１ｖから待機載置部２２ｖの他方の端部２２２ｖに鋼管１０を降ろすように移動して載置する（図７（ｆ）参照）。

【0055】

ガイドセル１１に向かって下方に傾斜する待機載置部２２ｖの他方の端部２２２ｖに載置された鋼管１０は、待機載置部２２ｖの一方の端部２２１ｖに向かって自然に転動するか或いは人力の補助によって転動し、一方の端部２２１ｖまで移動する。そして、第１実施形態と同様に、第２ストッパー２２３ｖを解除し、ガイドセル５１の上に鋼管１０を落下させ、搭載する（図２参照）。尚、鋼管１０を打設するにはある程度時間がかかるため、通常、先の鋼管１０を打設している間に次の鋼管１０を１本ずつ上昇、移動しても、先の鋼管１０の打設完了前に次の鋼管１０を待機載置部２２ｖの一方の端部２２１ｖまで移動することが可能である。

【0056】

その後のガイドセル５１に搭載された鋼管１０の打設は第１実施形態と同様である。また、第２実施形態の鋼管移動機構１ｖを用いるトンネル補強工法でも、第１実施形態における台座４を用いるトンネル補強工法を行うと好適であり、台座４を用いて長尺先受け工２０１や鏡補強工２０２を行うとよい。

【0057】

第２実施形態の鋼管移動機構１ｖによれば、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を得ることができる。また、傾斜載置部２１ｖ側で第１ストッパー２１３ｖの規制を解除する動作を要せずに、リフター３ｖ側だけの操作で鋼管１０を昇降載置部３１ｖに載置することができ、鋼管移動機構１ｖの操作性、鋼管移動の作業性を高めることができる。また、傾斜載置部２１ｖの下端部２１２ｖの第１ストッパー２１３ｖを単なる突起など単純化することができ、第１ストッパー２１３ｖの構造の単純化により製造コストの低減を図ることができる。

【0058】

また、昇降載置部３１ｖを前進後退させる前後駆動部３４ｖを設け、昇降載置部３１ｖと前後駆動部３４ｖとを一体して昇降させることにより、リフター３ｖ自体を前後に移動させることなく、傾斜載置部２１ｖから昇降載置部３１ｖへの鋼管１０の移動、昇降載置部３１ｖから待機載置部２２ｖへの鋼管１０の移動を行うことができ、鋼管移動の作業性をより高めることができる。また、先頭鋼管１０ｔと中間鋼管１０ｍと端末鋼管１０ｅをそれぞれ異なる段の傾斜載置部２１ｖに種別毎に収容することにより、ガイドセル５１の上に搭載して打設する鋼管１０の種別に誤りが発生することを防止でき、先頭鋼管１０ｔと中間鋼管１０ｍと端末鋼管１０ｅを順に打設する施工管理をより正確に行うことができる。

【0059】

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、各実施形態、各例の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記内容や下記の更なる変形例も含まれる。

【0060】

例えば第１実施形態における鋼管移動機構１におけるリフター３の昇降載置部３１の傾斜載置部２１側への突出幅Ｗは、近接配置で横並びにした２本の鋼管１０・１０の幅よりも小さく設定して鋼管１０を１本づつ持ち上げる構成としても好適であり、これにより、リフター３や鋼管移動機構１の設置幅や設置スペースを小さくすることができ、例えばより横幅の狭いトンネル空間Ｔでも適用することが可能となる。

【0061】

また、上記実施形態では、鋼管移動機構１を用いるトンネル補強工法として長尺先受け工２０１と鏡補強工２０２を例に説明したが、本発明の鋼管移動機構を用いるトンネル補強工法は適用可能な範囲で適宜であり、例えばトンネルのフットパイルやサイドパイル等を打設する場合にも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、トンネル掘削工事において長尺鋼管を地山に打設して補強する際に利用することができる。

【符号の説明】

【0063】

１、１ｖ…鋼管移動機構 ２、２ｖ…鋼管ラック ２１、２１ｖ…傾斜載置部 ２１１、２１１ｖ…上端部 ２１２、２１２ｖ…下端部 ２１３、２１３ｖ…第１ストッパー ２１４…操作杆 ２２、２２ｖ…待機載置部 ２２１、２２１ｖ…一方の端部 ２２２、２２２ｖ…他方の端部 ２２３、２２３ｖ…第２ストッパー ２２４…操作杆 ２３、２３ｖ…支柱 ２３１、２３１ｖ…高さ調整部 ２４…梁 ３、３ｖ…リフター ３１、３１ｖ…昇降載置部 ３２…昇降操作部 ３３、３３ｖ…昇降部 ３４ｖ…前後駆動部 ４…台座 ５…ドリルジャンボ ５１…ガイドセル ５２…鋼管支持部 ５３…削岩機 ５４…連結部 ５５…ブーム ６…トラック ７ｖ…取付部 １０、１０ａ、１０ｔ、１０ｍ、１０ｅ…鋼管 １０Ｌ…長尺鋼管 １００…地山 １０１…切羽 ２０１…長尺先受け工 ２０２…鏡補強工 ２０３…固結領域 Ｗ…昇降載置部の突出幅 Ｔ…トンネル空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】