JP2662581B2 - シールド工法における自動資材搬送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、シールド工法においてシールド機付近に
までセグメント等の資材を搬送する方法に係り、特に、
地上に設けられた資材貯蔵倉庫からシールド機付近にま
で資材をほぼ全自動的に搬送することのできるシールド
工法における自動資材搬送方法に関するものである。

「従来の技術」 周知の如く、シールド工法は、外形円筒状のスキンプ
レートを有するシールド機の前部に設けられたカッタ装
置で地山を掘削しつつ、シールド機内部で円筒分割体た
るセグメントを組み立て、さらに、このセグメントの前
端に反力を取ってシールド機内部のシールドジャッキを
伸長させることで、シールド機全体を前方に推進させ、
これら工程を繰り返すことで地中にトンネルを形成する
工法である。

従来、地上からシールド機までセグメントを搬送する
手段としては、地上に野積みされたセグメントから所定
個数をゴライヤスクレーンや天井クレーンを用いて立坑
底部にある搬送台車に直接搭載し、この搬送台車を操作
員がバッテリー車で牽引しながらシールド機後方にまで
搬送し、さらにトロリーホイストでセグメントの荷卸し
をしてから、このセグメントをエレクタ装置までホイス
トで搬送するような手段が通常用いられている。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、前記従来のセグメント搬送手段では、次に掲
げるような課題があり、その解決が待たれていた。

すなわち、地上においてセグメントを野積み状態で貯
蔵する場合、立坑付近に広大な敷地を必要とし、都市部
の施行が困難であると共に、貯蔵されたセグメントの在
庫管理に時間と手間がかかり、非能率的である。また、
この野積み状態のセグメントをゴライヤスクレーン等で
立坑底部に搬送する場合、クレーンの操作員や補助作業
員、荷受作業員等の人員を多く必要とし、しかも重量物
（セグメントの１ピースはその重量が1tにも及ぶものが
ある）を取り扱う作業であるが故に、安全性確保のため
作業の迅速化が図りにくい。これは、搬送台車からトロ
リーホイストを用いてセグメントの荷卸しをし、さらに
ホイストでエレクタ装置まで搬送する際にも、同様の問
題が生じる。さらに、バッテリー車で搬送台車を牽引す
る場合にも操作員が必要であり、搬送作業全体で必要と
する人員は相当数に上る。

この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、セグメントの貯蔵からシールド
機付近への搬送に至るまでの工程をほぼ全自動的に行い
うるシールド工法における自動資材搬送方法を提供する
ことにある。

「課題を解決するための手段」 本発明は、地中に掘削した立坑からシールド機を発進
させてこの地中にトンネルを形成するシールド工法に適
用され、前記シールド機に供給するべき資材を積載して
自走可能な搬送台車を用いて、該搬送台車を前記立坑を
通して地上と前記シールド機との間を往復させることで
資材を自動的に搬送する方法であって、地上に設置した
資材貯蔵倉庫に資材を貯蔵しておくとともに、該倉庫に
付設されている移載装置によって該倉庫に貯蔵されてい
る資材を前記搬送台車に積み込み、該搬送台車を前記立
坑に向けて自走させて該立坑内に設置されている垂直搬
送機にそのまま乗り込ませ、該垂直搬送機を運行して搬
送台車を立坑の底部まで搬送し、立坑の底部に到達した
搬送台車を自走させて垂直搬送機から降ろすとともにそ
のままトンネル内を自走させて前記シールド機の近傍に
到達させ、該シールド機に付設されている移載装置によ
って搬送台車に積載されている資材をシールド機に対し
て受け渡すことを特徴とするものである。

すなわち本発明では、資材を積み込んだ搬送台車が自
走することでそのまま垂直搬送機に乗り込み、垂直搬送
機により立坑底部に到達したら、搬送台車がそれ自身で
垂直搬送機から降りるとともにトンネル内をそのままシ
ールド機まで自走していくのである。したがって本発明
によれば、従来においては必要であった搬送経路の途中
での資材の積替え作業が一切不要であり、その結果、搬
送作業効率の向上と自動化を図ることが可能である。

「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。

第１図ないし第12図は、この発明の一実施例であるシ
ールド工法におる自動資材搬送方法を示す図である。

まず、本実施例が適用されるシールド工法について説
明すれば、地中の所定位置にはその底部がトンネル形成
深度にまで至る深さの立坑１が形成され、この立坑１底
部からシールド機２が水平方向に発進されて、このシー
ルド機２により地山を掘進しつつその掘削壁面に円筒分
割体たるセグメント３、３、…を組み立てることで、シ
ールド機２後方にトンネル４が形成される。そして、本
実施例に係る自動資材搬送方法は、このシールド機２付
近にまでセグメント３、３、…を搬送する目的で使用さ
れるものである。

本実施例に係る自動資材搬送方法においては、地上に
設けられた資材貯蔵倉庫６と、前記立坑１内に設けられ
た垂直搬送機７と、倉庫６と垂直搬送機７上端、及び垂
直搬送機７下端とシールド機２とをそれぞれ結んで設け
られた軌道８と、この軌道８上を走行して前記倉庫６及
びシールド機２の間を往復する搬送台車９と、前記倉庫
６及びシールド機２近傍にそれぞれ設けられ、セグメン
ト３の積み降ろしを行う移載装置10、11とが用いられ
る。なお、本実施例では、軌道８はいわゆる単線式とさ
れているので、トンネル４中に搬送台車９の交換用の分
岐8aが設けられている。

前記倉庫６には、周知の自動ストックラックが用いら
れ、第２図ないし第４図に示すように、鉄骨製の棚13、
13、…が水平方向及び垂直方向に列設された格納部14、
14が、立坑１の直近に２基並設されて構成されている。
この倉庫６の各棚13には、セグメント３、３、…が所定
個数格納されている。なお、本実施例に係るトンネル４
は、セグメント３、…が６個（キーセグメントを含む）
で１リングが構成されており、このため各棚13には３個
のセグメント３、…、すなわち半リング分のセグメント
３、…が積み重ねられた状態で格納されている。

また、この倉庫６に付設された移載装置10は、前記格
納部14、14間の間隙に沿って走行自在に構成された門形
フレーム15と、この門形フレーム15に対して上下動自在
に設けられたリフタ16と、このリフタ16に対して左右に
進退自在に設けられ、セグメント３、…を下方から支持
するフォーク17とから概略構成されている。

さらに、前記軌道８の終端部は一方の格納部14の側端
近くにまで延在されていると共に、移載装置10はこの軌
道８終端部を越えて走行自在とされ、すなわち軌道８終
端部が前記搬送台車９へのセグメント３、…移載箇所と
なる。

次に、前記垂直搬送機７は、第５図ないし第７図に示
すように、立坑の全長に亙って設けられた鉄骨製の中空
フレーム18と、このフレーム18内に配置されたゴンドラ
19と、ワイヤ20、滑車21を介してこのゴンドラ19を上下
動自在となすウィンチ22とから構成されている。また、
前記軌道８は中空フレーム18の上端部及び下端部にまで
延出されていると共に、ゴンドラ19内にはこの軌道８に
連なる連絡軌道23が敷設されている。

軌道８上を走行する搬送台車９は、第８図に示すよう
に、上部にセグメント３、…の積載部24が形成された台
車本体25と、この台車本体25下部の四隅に設けられ、前
記軌道８上に配置された走行車輪26、26…と、これら走
行車輪26に駆動力を付与する電動モータ27と、モータ27
の駆動源たるバッテリー28とから概略構成されている。
なお、本実施例では、搬送台車９で搬送しうるセグメン
ト３、…の数を３個とし、かつ、１回の搬送で１リング
分のセグメント３、…の搬送を考えているので、搬送台
車９は連結器29を介して２台連結されて使用されること
となる。また、軌道８には、所定間隔をおいてこの搬送
台車９の通過を検知する通過センサ及び搬送台車９に走
行・停止等の動作指令を行う指令部（共に図示略）が設
けられている。

さらに、前記シールド機２後方に設けられた移載装置
11は、第９図ないし第12図に示すように、トンネル４の
仮設床30前端に設けられたセグメントリフタ31と、シー
ルド機２のエレクタ装置32後方に設けられたセグメント
搬送台33と、リフタ31から搬送台33へセグメント３、…
を移送する門形クレーン34とから概略構成されている。

セグメントリフタ31は、仮設床30前端に敷設された軌
道35上を移動可能に構成された門形フレーム36と、この
門形フレーム36の一端に上下動自在に設けられ、フレー
ム36の内方に向って進退自在に設けられたフォーク37と
から構成されている。なお、前記軌道８の先端はこの門
形フレーム36の内方に敷設され、従ってセグメント３、
…を搭載した搬送台車９はセグメントリフタ31の門形フ
レーム36内に到着することとなる。

また、搬送台33は、トンネル４の下端部に沿って設け
られた断面円弧状の基台38と、この基台38上にローラ3
9、…を介して前後動自在に設けられた移動台40と、こ
の移動台40を前方に付勢してその前端をエレクタ装置32
下方にまで至らせる押出ジャッキ41とから構成されてい
る。また、移動台40上部には駆動ローラ42、…が設けら
れている。

そして、門形クレーン34は、前記搬送台32後端部に設
けられた門形フレーム43と、一端がこの門形フレーム43
の上端部に、他端が前記セグメントリフタ31の門形フレ
ーム36の上端部に連結された軌条44と、この軌条44に沿
って走行自在なトロリーホイスト45とから構成されてい
る。また、このホイスト45は、前記軌条44を把持した状
態でこの軌条44に沿って走行する走行部46と、この走行
部46下端に水平方向旋回自在に設けられた旋回部47と、
セグメント３を把持する把持部48と、この把持部48を吊
り下げた状態で上下動させるウィンチ49とから構成され
ている。なお、この把持部48によりセグメント３の把持
方法は任意であり、セグメント３のグラウトホールやボ
ルトボックス（図示略）内に嵌合するもの等が好適に挙
げられる。

なお、この移載装置11はシールド機２の後端に連結さ
れており、従って、シールド機２の掘進に伴い移載装置
11も前方に移動することで、エレクタ装置32と移載装置
11との相対的位置関係は常時一定とされる。

そして、これら装置のそれぞれは遠隔操作が可能であ
り、また、必要であれば、中央監視装置12によりその作
動・停止を指示し、かつ、その作動状態を監視すること
も可能である。

次に、以上の構成を有する搬送装置５を用いて、本発
明の一実施例たるセグメント３、…をシールド機２のエ
レクタ装置32にまで搬送する方法について説明する。

搬送台車９は、第13図に示すようなダイヤグラムに従
って運行される。なお、本実施例では、コスト低減の目
的で、軌道８上に２台連結された搬送台差９、９が２組
だけ配置されている。

シールド機２の掘進サイクルに従って、１リング分
（すなわち６個）のセグメント３、３、…を搬送する時
点になったら、中央監視装置12は倉庫６に敷設された移
載装置10に対し、１リング分のセグメント３、…を搬送
台車９に積載すべきことを指令する。また同時に、中央
監視装置12は一方の搬送台車９、９の組が倉庫６に到着
しているかどうか監視し、到着していない場合には倉庫
６に向かうべく指令する。

移載装置10は、中央監視装置12からの指令に基づき、
移載すべきセグメント３、…が格納された棚13の前方に
門形フレーム15及びリフタ16を移動させてから、フォー
ク17を用いてセグメント３、…をその下方から支持し、
フォーク17ごとリフタ16内に引き込んでから門形フレー
ム15を搬送台車９、９前方にまで移動させ、リフタ16及
びフォーク17を用いて搬送台車９、９上にセグメント
３、…を積載する。

セグメント３、…が搬送台車９、９上に積載された
ら、中央監視装置12はこの搬送台車９、９に対して、垂
直搬送機７に向かって進行すべきことを指令する。また
同時に、中央監視装置12は、垂直搬送機７のゴンドラ19
がフレーム18上端部に位置しているかどうかを監視し、
位置していない場合には、ウィンチ22を作動させてゴン
ドラ19をフレーム18上端部に至らせる。

搬送台車９、９はこの指令に基づき、垂直搬送機７に
向って軌道８上を進行し、ゴンドラ19内に到着した段階
でこのゴンドラ19で停止する。次に、中央監視装置12
は、ゴンドラ19をフレーム18下端部に位置させるべくウ
ィンチ22に指令し、ウィンチ22はこの指令に基づき、ワ
イヤ20を繰り出すことでゴンドラ19を下降させ、フレー
ム18下端部にまで至らせる。

さらに、中央監視装置12は、他方の搬送台車９、９の
位置を監視・確認し、これら搬送台車９、９の組が軌道
８の分岐8a地点において交換できるタイミングにおい
て、双方の搬送台差９、９の組に進行すべく指令する。
あるいは、いずれか一方の搬送台車９、９、の組を先行
させて進行させ、先に分岐8aに到着した側の搬送台車
９、９の組を待機させておいてもよい。このようにし
て、トンネル４内において２組の搬送台車９、９を交換
させることができる。

搬送台差９、９がセグメントリフタ31に到着する段階
で、中央監視装置12は搬送台車９、９を停止させるべく
指令する。搬送台車９、９はこの指令に基づき、セグメ
ントリフタ31の門形フレーム35内に停止する。

次に、セグメントリフタ31のフォーク37を搬送台車
９、９に向けて延出させることで、搬送台差９、９、で
搬送されてきたセグメント３、…をその下方から支持す
る。この状態で、中央監視装置12、搬送台車９、９に対
して垂直搬送機７に向って移動すべく指令し、搬送台車
９、９はこの指令に基づき垂直搬送機７に向って移動す
る。このようにして、搬送台車９、９を長時間セグメン
トリフタ31に留めておかないのは、搬送装置１によるセ
グメント３、…の搬送効率をできるだけ最大限に発揮さ
せるためである。そして、セグメントリフタ31のフォー
ク37によりセグメント３、…を下方から支持しつつ、フ
ォーク37を下降させることでセグメント３、…を仮設床
30付近にまで下降させる。

次に、門形クレーン34のトロリーホイスト45を、軌条
44に沿ってセグメントリフタ31上部へと走行させる。さ
らに、トロリーホイスト45のウィンチ49を作動させるこ
とで把持部48を吊り降ろし、この把持部48でセグメント
３を１個把持する。セグメント３が把持できたら、再度
ウィンチ49を作動させることで把持部48を吊り上げる。
この状態で、トロリーホイスト45を軌条44に沿って搬送
台33上部へと走行させることで、吊持しているセグメン
ト３を搬送台33へと移送する。

トロリーホイスト45が搬送台33上部へ到着した段階
で、旋回部47を90゜旋回させることでセグメント３の向
きを90゜転回させた後、ウィンチ49を作動させることで
把持部48を吊り降ろし、セグメント３を搬送台33の移動
台40上に積載する。セグメント３を90゜転回させるの
は、セグメント３の搬送される向きとエレクタ装置32で
組み立てられるときの向きとが90゜異なるからである。
積載されたセグメント３は、移動台40上部の駆動ローラ
42により前方に移送され、移動台40前端にまで至らされ
る。この状態、再度前述したセグメント３の搬送台33へ
の移送工程を行っても良いし、あるいは常に搬送台33に
セグメント３を１個のみ常駐させるようにしても良い。

セグメント３が移動台40前端にまで移送されたら、搬
送台33の押出ジャッキ41を伸長させることで、移動台40
前端にあるセグメント３をエレクタ装置32下方にまで移
送する。

そして、以上の工程を繰り返すことで、シールド機２
の掘進工程に合わせて倉庫６からエレクタ装置32までセ
グメント３、…を搬送することができる。ここで、本実
施例では、倉庫６で搭載されたセグメント３、…は垂直
搬送機７を介して１台の搬送台車９でエレクタ装置32ま
で搬送され、かつ、倉庫６及びエレクタ装置32でのセグ
メント３、…の積み降ろしも移載装置10、11により行わ
れ、しかもこれらが中央監視装置12の制御下に置かれて
いるので、ほぼ全自動的、すなわちほとんど人力を介さ
ずにセグメント３、…を搬送することができ、安全かつ
確実にセグメント３、…の搬送作業が行える。特に、搬
送台車９が自走可能であってセグメント３を積み込んだ
搬送台車９がそのまま自走して垂直搬送機７に乗り込
み、かつ垂直搬送機７からそれ自身で降りてそのままシ
ールド機２まで自走していくので、搬送経路の途中での
セグメント３の積替え作業等が不要であるから、作業の
能率化、高速化を図ることができる。

また、本実施例では、倉庫にいわゆる自動ストックラ
ックを用いているので、前記従来の如く野積み状態で貯
蔵した場合に比較して、その用地面積が少なくて済み、
都市部での施行に大変好適である、という効果も有して
いる。

なお、この発明のシールド工法における自動資材搬送
方法は、その細部が前記実施例に限定されず、種々の変
形例が可能である。一例として、セグメント３、…の搬
送個数や搬送台車９、…の台数は任意であり、前記実施
例に限定されない。また、セグメント３、…の搬送のみ
ならず、他の資材の搬送にも好適に使用可能である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、倉庫
で搭載された資材を垂直搬送機を介して搬送台車でシー
ルド機付近にまで搬送でき、かつ、倉庫及びシールド機
付近での資材の積み降ろしも移載装置により行われるの
で、全自動的、すなわち全く人力を介さずに資材を搬送
することができ、安全かつ確実に資材の搬送作業が行え
る。特に、自走可能な搬送台差を用いてその搬送台車を
それ自身で垂直搬送機に乗り込ませかつ垂直搬送機から
それ自身で降りてそのままシールド機まで自走するか
ら、搬送経路の途中での資材の積替え作業が不要であ
り、したがって作業の能率化、高速化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第12図は、この発明の一実施例であるシー
ルド工法における自動資材搬送方法を示す図であって、
第１図は全体構成を示す概略斜視図、第２図は地上の装
置の配置を示す平面図、第３図ないし第４図は倉庫のみ
を取り出して示した図であって、第３図は平面図、第４
図は同正面図、第５図ないし第７図は垂直搬送機のみを
取り出して示した図であって、第５図は正面図、第６図
は側面図、第７図は平面図、第８図は搬送台車のみを取
り出して示した正面図、第９図ないし第12図はシールド
機付近に設けられた移載装置のみを取り出して示した図
であって、第９図は正面図、第10図は正面図、第11図は
第10図のXI−XI′線に沿う矢視断面図、第12図は同XII
−XII′線に沿う矢視断面図、第13図は搬送台車のダイ
ヤグラムを示す図である。 １……立坑、２……シールド機、３……セグメント（資
材）、４……トンネル、６……資材貯蔵倉庫、７……垂
直搬送機、８……軌道、９……搬送台車、10、11……移
載装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 英樹 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 鈴木 康正 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 牧野 総一 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 佐藤 等 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−110399（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−71299（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に掘削した立坑からシールド機を発進
   させてこの地中にトンネルを形成するシールド工法に適
   用され、前記シールド機に供給するべき資材を積載して
   自走可能な搬送台車を用いて、該搬送台車を前記立坑を
   通して地上と前記シールド機との間を往復させることで
   資材を自動的に搬送する方法であって、 地上に設置した資材貯蔵倉庫に資材を貯蔵しておくとと
   もに、該倉庫に付設されている移載装置によって該倉庫
   に貯蔵されている資材を前記搬送台車に積み込み、 該搬送台車を前記立坑に向けて自走させて該立坑内に設
   置されている垂直搬送機にそのまま乗り込ませ、 該垂直搬送機を運行して搬送台車を立坑の底部まで搬送
   し、 立坑の底部に到達した搬送台車を自走させて垂直搬送機
   から降ろすとともにそのままトンネル内を自走させて前
   記シールド機の近傍に到達させ、 該シールド機に付設されている移載装置によって搬送台
   車に積載されている資材をシールド機に対して受け渡す ことを特徴とするシールド工法における自動資材搬送方
   法。