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図面 (20)

課題

大断面、大深度トンネルで大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂資機材等を効率よく搬送することができ、構造が簡単で、経済性の良い掘削土砂・資機材搬入出システムを提供する。

解決手段

立坑下床16から立坑地上部18に至る立坑20の深さに見合う数の車両運搬用のケージ22を積み重ねて有し、ケージ22上昇用上昇塔12と、上昇塔12と隣接して配設されたケージ22降下用の降下塔14と、上昇塔12の下部に設けられ、ケージ1個分持ち上げる上昇ジャッキ24と、上昇塔12の最上段のケージ22から搭載車両26を立坑地上部18に移動させた後、最上段のケージ22を上昇塔12から降下塔14に横移動させる上部横移動手段と、降下塔14の下部に設けられ、ケージ22を最下段位置に降下させる降下ジャッキ64と、降下塔14の最下段に位置するケージ22を降下塔14から上昇塔12に横移動させる下部横移動手段とを有する。

概要

背景

一般に、立坑を有するトンネル工事掘削土砂資機材搬入出方法は、トンネル工法トンネル規模によって使用する設備が大別されている。

トンネル工法は、近年、最も多く採用されている二つの工法を例にとると、泥土圧シールド工法では、掘削土砂や資機材すべてをトンネル先端部の切羽から立坑地上部まで搬入出するクレーン軌条等の設備が必要である。

また、泥水式シールド工法であれば、掘削土砂はパイプラインで自動搬出されるため、覆工のためのセグメントレール枕木・その他資機材を搬入出するクレーン、軌条だけでよい。

ただし、坑内及び立坑内泥水処理設備を設けた場合には、処理した場所から地上に掘削土砂を搬出する設備が必要となる。

トンネル規模による搬入出方法は、例えば泥土圧シールド工法でシールド外径別に分けるとおおよそ次のようになる。

第1に、小断面と呼ばれているトンネルで外径が2m〜4m以下程度であり、トンネルの距離も2km以下が多く、立坑も浅いものが多い。

この規模のトンネル内搬入出方法は、掘削土砂をバッテリー機関車ズリトロにより搬出し、セグメントと必要資機材もバッテリー機関車と台車により搬入出している。

また、立坑下床から立坑地上部までは、掘削土砂はズリトロを門型クレーンで、資機材は直接に門型クレーン等で搬入出する。

第2に、中断面と呼ばれているトンネルで、外径が4m〜7m未満程度であり、トンネルの距離も2km以下が多いが、立坑は比較的浅いものから大深度まである。

この規模のトンネル内から立坑地上部までの搬入出方法も小断面の方法にそれぞれ装置の容量を大きくして対応している。

第3に、大断面と呼ばれているトンネルで、外径が7m以上から日本では泥水式シールドではあるが最大14.14mまで実績としてあり、比較的掘削距離も長く、立坑も深くなり、外径が大きくなるほど大規模なものとなる。

この規模のトンネル内搬入出方法も基本的には中断面と同様であるが、10mを超えるような大断面で、さらに、大深度、長距離掘削になると、次のような搬出を行う。
A:トンネル内は連続式ベルトコンベア、立坑は垂直ベルトコンベアあるいはバケットコンベア等で搬出する。
B:トンネル内は自動化が図られた大型ズリトロによるバッテリー機関車、立坑は垂直ベ
ルトコンベアあるいはバケットコンベア等、さらにはズリトロを直接クレーンで搬出する場合もある。

この二つの方式のうち、シールド外径が10m以上で長距離掘進では、大容量の掘削土砂が搬送されることから、主流をなしているのはAのトンネル内では連続式ベルトコンベアで、立坑は垂直コンベアである。

また、セグメント、資機材搬入出は、立坑内をクレーンで吊り下ろし、それをバッテリー機関車と荷物台車に載せ、トンネル内を搬入出する。

さらに、最近では、超大断面としてシールド外径14mを超える16m規模以上のシールドが実施されようとしている。

この規模になると、掘削土砂のボリュームは外径10mのシールドに比べて外径16mでは、セグメント1リングで約2.5〜3倍ほどになり、1日の処理能力は1万トン近くにもなることが想定される。

また、セグメントにしても1ピースの重量は20トン近くにもなり、重量物吊り下げ運搬することとなる。

さらに、立坑も大深度となり、重量物を頻繁に効率よく楊重する必要がある。

また、トンネルも長距離掘進となり、高速施工が求められ、トンネル内の掘削土砂、資機材搬入出の運搬も大容量となる。

泥水式シールド工法のトンネル規模別大別も掘削土砂の搬送を除けば泥土圧シールド工法と同様である。

概要

大断面、大深度のトンネルで大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂や資機材等を効率よく搬送することができ、構造が簡単で、経済性の良い掘削土砂・資機材搬入出システムを提供する。立坑下床16から立坑地上部18に至る立坑20の深さに見合う数の車両運搬用のケージ22を積み重ねて有し、ケージ22上昇用上昇塔12と、上昇塔12と隣接して配設されたケージ22降下用の降下塔14と、上昇塔12の下部に設けられ、ケージ1個分持ち上げる上昇ジャッキ24と、上昇塔12の最上段のケージ22から搭載車両26を立坑地上部18に移動させた後、最上段のケージ22を上昇塔12から降下塔14に横移動させる上部横移動手段と、降下塔14の下部に設けられ、ケージ22を最下段位置に降下させる降下ジャッキ64と、降下塔14の最下段に位置するケージ22を降下塔14から上昇塔12に横移動させる下部横移動手段とを有する。

目的

さらに、超大断面においては、立坑楊重方法及びトンネル内の運搬方法について、掘削土砂については大容量を、重量物については頻繁に短時間で効率よく安全に運搬させ、しかも費用対効果を含めた新しい技術が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

立坑下床から立坑地上部に至る立坑の深さに見合う数の車両運搬用のケージ積み重ねて有し、立坑内に配設されたケージ上昇用上昇塔と、立坑下床から立坑地上部に至る立坑の深さに見合う数の車両運搬用のケージを積み重ねて有し、立坑内に前記上昇塔と隣接して配設されたケージ降下用の降下塔と、前記上昇塔の下部に設けられ、トンネル内からの車両を搭載した最下段の上昇塔ケージをケージ1個分の高さ分持ち上げることで、前記上昇塔内のケージすべてをケージ1個分持ち上げる上昇手段と、前記上昇塔の最上段のケージから搭載車両を立坑地上部に移動させた後、空になった上昇塔の最上段のケージを前記上昇塔から前記降下塔の最上段のケージ上に横移動させて立坑地上部からケージ内に車両を搭載可能にする上部横移動手段と、前記降下塔の下部に設けられ、降下塔の最下段のケージがない状態で最下段直上のケージをその位置で支持し、最下段直上のケージを最下段位置に降下させ、最下段のケージから搭載車両を立坑下床上に移動可能にする降下手段と、前記降下塔の最下段に位置するケージを前記降下塔から前記上昇塔に横移動させ、立坑下床上の車両を上昇塔最下段のケージに搭載可能にする下部横移動手段と、を有することを特徴とする掘削土砂資機材搬入出システム

請求項2

請求項1において、前記上昇塔及び降下塔は、各ケージの上昇または降下を案内するガイド柱を有し、前記上昇手段及び降下手段は、1つのケージの高さに相当するストロークを有する油圧ジャッキをケージの真下または前記ガイド柱の側面に設置することを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出システム。

請求項3

請求項1または2において、前記上下段のケージは位置決め手段によって横方向の位置決めがなされていることを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出システム。

請求項4

請求項2において、前記上昇塔及び降下塔のガイド柱には、各ケージの上昇または降下位置で各ケージを停止状態で支持するロック手段が設けられていることを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出システム。

請求項5

請求項4において、前記上昇塔及び降下塔のガイド柱には、前記ロック手段に加えて各ケージの落下を防止するケージ落下防止手段が設けられていることを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出システム。

請求項6

請求項1〜5のいずれかにおいて、上昇手段及び降下手段のストロークセンサ、各ケージの上昇位置、降下位置を検出する位置センサ、上部横移動手段及び下部横移動手段によるケージの移動位置を検出する位置センサ、上昇手段、降下手段、上部横移動手段及び下部横移動手段のオンオフセンサ等の情報をコンピュータ管理し、前記各ケージの移動監理中央制御することを特徴とする前記上昇塔及び降下塔のガイド柱には、各ケージの上昇または降下位置で各ケージを停止状態で支持するロック手段が設けられていることを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出システム。

請求項7

請求項1記載の掘削土砂・資機材搬入出システムを用いた掘削土砂・資機材搬入出方法であって、上昇塔の下部に設けられ、トンネル内からの車両を搭載した最下段の上昇塔ケージを上昇手段によりケージ1個分の高さ分持ち上げることで、前記上昇塔内のケージすべてをケージ1個分持ち上げる工程と、前記上昇塔の最上段のケージから搭載車両を立坑地上部に移動させた後、空になった上昇塔の最上段のケージを上部横移動手段により前記上昇塔から降下塔の最上段のケージ上に横移動させて立坑地上部からケージ内に車両を搭載する工程と、前記降下塔の下部に設けられた降下手段により、降下塔の最下段のケージがない状態で最下段直上のケージをその位置で支持し、最下段直上のケージを最下段位置に降下させ、最下段のケージから搭載車両を立坑下床上に移動する工程と、前記降下塔の最下段に位置するケージを下部横移動手段により前記降下塔から前記上昇塔に横移動させ、立坑下床上の車両を上昇塔最下段のケージに搭載する工程と、を含むことを特徴とする掘削土砂・資機材搬入出方法。

技術分野

0001

本発明は、掘削土砂資機材搬入出システム及び掘削土砂・資機材搬入出方法に関し、特に、トンネル内と立坑地上部との間における掘削土砂・資機材搬入出システム及び掘削土砂・資機材搬入出方法に関する。

背景技術

0002

一般に、立坑を有するトンネル工事の掘削土砂・資機材搬入出方法は、トンネル工法とトンネル規模によって使用する設備が大別されている。

0003

トンネル工法は、近年、最も多く採用されている二つの工法を例にとると、泥土圧シールド工法では、掘削土砂や資機材すべてをトンネル先端部の切羽から立坑地上部まで搬入出するクレーン軌条等の設備が必要である。

0004

また、泥水式シールド工法であれば、掘削土砂はパイプラインで自動搬出されるため、覆工のためのセグメントレール枕木・その他資機材を搬入出するクレーン、軌条だけでよい。

0005

ただし、坑内及び立坑内泥水処理設備を設けた場合には、処理した場所から地上に掘削土砂を搬出する設備が必要となる。

0006

トンネル規模による搬入出方法は、例えば泥土圧シールド工法でシールド外径別に分けるとおおよそ次のようになる。

0007

第1に、小断面と呼ばれているトンネルで外径が2m〜4m以下程度であり、トンネルの距離も2km以下が多く、立坑も浅いものが多い。

0008

この規模のトンネル内搬入出方法は、掘削土砂をバッテリー機関車ズリトロにより搬出し、セグメントと必要資機材もバッテリー機関車と台車により搬入出している。

0009

また、立坑下床から立坑地上部までは、掘削土砂はズリトロを門型クレーンで、資機材は直接に門型クレーン等で搬入出する。

0010

第2に、中断面と呼ばれているトンネルで、外径が4m〜7m未満程度であり、トンネルの距離も2km以下が多いが、立坑は比較的浅いものから大深度まである。

0011

この規模のトンネル内から立坑地上部までの搬入出方法も小断面の方法にそれぞれ装置の容量を大きくして対応している。

0012

第3に、大断面と呼ばれているトンネルで、外径が7m以上から日本では泥水式シールドではあるが最大14.14mまで実績としてあり、比較的掘削距離も長く、立坑も深くなり、外径が大きくなるほど大規模なものとなる。

0013

この規模のトンネル内搬入出方法も基本的には中断面と同様であるが、10mを超えるような大断面で、さらに、大深度、長距離掘削になると、次のような搬出を行う。
A:トンネル内は連続式ベルトコンベア、立坑は垂直ベルトコンベアあるいはバケットコンベア等で搬出する。
B:トンネル内は自動化が図られた大型ズリトロによるバッテリー機関車、立坑は垂直ベ
ルトコンベアあるいはバケットコンベア等、さらにはズリトロを直接クレーンで搬出する場合もある。

0014

この二つの方式のうち、シールド外径が10m以上で長距離掘進では、大容量の掘削土砂が搬送されることから、主流をなしているのはAのトンネル内では連続式ベルトコンベアで、立坑は垂直コンベアである。

0015

また、セグメント、資機材搬入出は、立坑内をクレーンで吊り下ろし、それをバッテリー機関車と荷物台車に載せ、トンネル内を搬入出する。

0016

さらに、最近では、超大断面としてシールド外径14mを超える16m規模以上のシールドが実施されようとしている。

0017

この規模になると、掘削土砂のボリュームは外径10mのシールドに比べて外径16mでは、セグメント1リングで約2.5〜3倍ほどになり、1日の処理能力は1万トン近くにもなることが想定される。

0018

また、セグメントにしても1ピースの重量は20トン近くにもなり、重量物吊り下げ運搬することとなる。

0019

さらに、立坑も大深度となり、重量物を頻繁に効率よく楊重する必要がある。

0020

また、トンネルも長距離掘進となり、高速施工が求められ、トンネル内の掘削土砂、資機材搬入出の運搬も大容量となる。

0021

泥水式シールド工法のトンネル規模別大別も掘削土砂の搬送を除けば泥土圧シールド工法と同様である。

先行技術

0022

特開平5−346096号公報

発明が解決しようとする課題

0023

前述の分類における小断面、中断面規模のトンネル工事における掘削土砂・資機材搬入出に関する技術は、従来より数多くの実績があり、費用対効果もほぼ満足した方法で集約されている。

0024

しかし、大断面で長距離規模のトンネル工事における前述のトンネル内使用の連続式ベルトコンベアにあっては、次のような問題がある。

0025

ベルトコンベアが長いためにベルト蛇行し、特にカーブ箇所において蛇行しやすく、その修正訓練された監視人、修理人が必要となる。

0026

長距離においては、数か所に延伸作業が必要であり、そのたびに盛り替え作業に日数がかかってしまうこととなる。

0027

掘削土砂しか運搬することができず、他の資機材はバッテリー機関車等を用いて運搬しなければならない。

0028

また、大断面で長距離規模のトンネル工事における前述の立坑使用の垂直ベルトコンベアにあっては、次のような問題がある。

0029

掘削土砂しか運搬することができず、他の資機材は門型クレーン等で運搬しなければならない。

0030

掘削土砂の含水率は一定でなく、地山の変化、添加剤注入率等の影響によって含水率が高くなる場合があり、この時の土砂流動性が高くなり、ベルトコンベアからこぼれ落ち搬送効率が落ちてしまうこととなる。

0031

礫層等の固形物は搬送時の大きさに制限が生じてしまう。

0032

さらに、超大断面においては、立坑楊重方法及びトンネル内の運搬方法について、掘削土砂については大容量を、重量物については頻繁に短時間で効率よく安全に運搬させ、しかも費用対効果を含めた新しい技術が望まれている。

0033

本発明の目的は、大断面、超大断面、超大深度のトンネルのため、連続的あるいは半連続的に大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂だけでなく、重量物であるセグメント、資機材等、トンネル内で必要なものすべてを工事基地外から搬入してきた車両をそのままトンネル内に搬入し、効率よく搬送することができ、しかも、構造が簡単で、費用対効果のある経済性の良い掘削土砂・資機材搬入出システム及び掘削土砂・資機材搬入出方法を提供することにある。

0034

本発明の他の目的は、十分な安全性を考慮した掘削土砂・資機材搬入出システム及び掘削土砂・資機材搬入出方法を提供することにある。

0035

本発明のさらに他の目的は、操作に関し、コンピュータ管理し、効率性、安全性を考慮した掘削土砂・資機材搬入出システム及び掘削土砂・資機材搬入出方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0036

(1)前記目的を達成するため、本発明の掘削土砂・資機材搬入出システムは、立坑下床から立坑地上部に至る立坑の深さに見合う数の車両運搬用のケージ積み重ねて有し、立坑内に配設されたケージ上昇用上昇塔と、
立坑下床から立坑地上部に至る立坑の深さに見合う数の車両運搬用のケージを積み重ねて有し、立坑内に前記上昇塔と隣接して配設されたケージ降下用の降下塔と、
前記上昇塔の下部に設けられ、トンネル内からの車両を搭載した最下段の上昇塔ケージをケージ1個分の高さ分持ち上げることで、前記上昇塔内のケージすべてをケージ1個分持ち上げる上昇手段と、
前記上昇塔の最上段のケージから搭載車両を立坑地上部に移動させた後、空になった上昇塔の最上段のケージを前記上昇塔から前記降下塔の最上段のケージ上に横移動させて立坑地上部からケージ内に車両を搭載可能にする上部横移動手段と、
前記降下塔の下部に設けられ、降下塔の最下段のケージがない状態で最下段直上のケージをその位置で支持し、最下段直上のケージを最下段位置に降下させ、最下段のケージから搭載車両を立坑下床上に移動可能にする降下手段と、
前記降下塔の最下段に位置するケージを前記降下塔から前記上昇塔に横移動させ、立坑下床上の車両を上昇塔最下段のケージに搭載可能にする下部横移動手段と、
を有することを特徴とする。

0037

本発明によれば、上昇塔及び降下塔内の積み重ねられた複数段のケージ内に掘削土砂や
資機材を搭載した車両を載せて各ケージを上昇手段及び降下手段にて上昇、降下させて立坑地上部と立坑下床間を運搬することで、大断面、超大断面、超大深度のトンネルのため、連続的あるいは半連続的に大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂だけでなく、重量物であるセグメント、資機材等、トンネル内で必要なものすべてを効率よく搬送することができ、しかも、構造が簡単で、費用対効果のある経済性の良いものとすることができる。

0038

(2)本発明においては、(1)において、
前記上昇塔及び降下塔は、各ケージの上昇または降下を案内するガイド柱を有し、
前記上昇手段及び降下手段は、1つのケージの高さに相当するストロークを有する油圧ジャッキをケージの真下または前記ガイド柱の側面に設置することができる。

0039

このような構成とすることにより、1つのケージの高さに相当するストロークを有する油圧ジャッキをケージの真下またはガイド柱の側面に設置することで、上昇手段及び降下手段を簡単な構成で、確実なケージの上昇、降下作動させることができる。

0040

(3)本発明においては、(1)または(2)において、
前記上下段のケージは位置決め手段によって横方向の位置決めがなされるようにすることができる。

0041

このような構成とすることにより、位置決め手段によってケージの横法での位置決めを確実に行って、ケージの横ずれを確実に防止することができる。

0042

(4)本発明においては、(2)において、
前記上昇塔及び降下塔のガイド柱には、各ケージの上昇または降下位置で各ケージを停止状態で支持するロック手段が設けられるようにすることができる。

0043

このような構成とすることによって、簡単な構造で、安価かつ確実なケージの固定を行うことができる。

0044

(5)本発明においては、(4)において、
前記上昇塔及び降下塔のガイド柱には、前記ロック手段に加えて各ケージの落下を防止するケージ落下防止手段が設けられるようにすることができる。

0045

このような構成とすることによって、ケージ落下防止手段によってケージの落下を確実に防止し、安全性を確保することができる。

0046

(6)本発明においては、(1)〜(5)のいずれかにおいて、
上昇手段及び降下手段のストロークセンサ、各ケージの上昇位置、降下位置を検出する位置センサ、上部横移動手段及び下部横移動手段によるケージの移動位置を検出する位置センサ、上昇手段、降下手段、上部横移動手段及び下部横移動手段のオンオフセンサ等の情報をコンピュータ管理し、前記各ケージの移動監理中央制御することを特徴とする。

0047

このような構成とすることによって、コンピュータ管理によって、システムの操作性及び安全性を確保することができる。

0048

(7)本発明の掘削土砂・資機材搬入出方法は、(1)記載の掘削土砂・資機材搬入出システムを用いた掘削土砂・資機材搬入出方法であって、
上昇塔の下部に設けられ、トンネル内からの車両を搭載した最下段の上昇塔ケージを上昇手段によりケージ1個分の高さ分持ち上げることで、前記上昇塔内のケージすべてをケ
ージ1個分持ち上げる工程と、
前記上昇塔の最上段のケージから搭載車両を立坑地上部に移動させた後、空になった上昇塔の最上段のケージを上部横移動手段により前記上昇塔から降下塔の最上段のケージ上に横移動させて立坑地上部からケージ内に車両を搭載する工程と、
前記降下塔の下部に設けられた降下手段により、降下塔の最下段のケージがない状態で最下段直上のケージをその位置で支持し、最下段直上のケージを最下段位置に降下させ、最下段のケージから搭載車両を立坑下床上に移動する工程と、
前記降下塔の最下段に位置するケージを下部横移動手段により前記降下塔から前記上昇塔に横移動させ、立坑下床上の車両を上昇塔最下段のケージに搭載する工程と、
を含むことを特徴とする。

0049

本発明によれば、上昇塔及び降下塔内の積み重ねられた複数段のケージ内に掘削土砂や資機材を搭載した車両を載せて各ケージを上昇手段及び降下手段にて上昇、降下させて立坑地上部と立坑下床間を運搬することで、大断面、超大断面、超大深度のトンネルのため、連続的あるいは半連続的に大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂だけでなく、重量物であるセグメント、資機材等、トンネル内で必要なものすべてを効率よく搬送することができ、しかも、構造が簡単で、費用対効果のある経済性の良いものとすることができる。

図面の簡単な説明

0050

本発明の一実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムを示す図で、(A)は上昇塔のケージ上昇時における掘削土砂・資機材搬入出システムの側面図、(B)はその正面図である。
(A)は図1の状態から上昇塔のケージが降下塔に横移動したときの側面図、(B)はその正面図である。
本実施の形態における上昇手段及び降下手段を示す拡大正面図である。
各ケージの固定、落下防止及び移動案内状態を示すもので、(A)は拡大側面図、(B)は拡大正面図である。
固定手段を示す図で、(A)は固定手段によるケージ固定時の拡大正面図、(B)は固定解除時の拡大正面図である。
ケージ落下防止手段を示す図で、(A)は上昇塔におけるケージ落下防止手段の状態を示す拡大正面図、(B)は降下塔における落下防止手段の状態を示す拡大正面図である。
立坑地上部における上部横移動手段のケージ浮かせ装置を示す側面図である。
(A)は図7のケージ浮かせ装置のケージ浮かせジャッキをケージ下の移動させた状態を示す部分側面図、(B)はケージ浮かせジャッキを作動させた状態を示す部分側面図である。
(A)〜(D)は立坑地上部における上部横移動手段によりケージを横移動させる手順を示す平面図である。
立坑下床側の下部横移動手段を示す正面図である。
(A)〜(D)は図10の下部横移動手段によりケージを横移動させる手順を示す正面図である。
(A)〜(F)は本実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムの運転サイクルを示す正面図である。
本実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムの運転フロー図である。
本発明の他の実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムを示す部分拡大正面図である。
図14の掘削土砂・資機材搬入出システムにおける下部横移動手段によるケージの横移動手順を示すもので、(A)は上昇塔の最下段のケージを上昇させる前の状態を示す側面図、(B)はその正面図である。
(A)は図15の状態から最下段のケージを上昇させた状態を示す側面図、(B)はその正面図である。
(A)は図16の状態から上昇させたケージを固定し、上昇ジャッキを縮めた状態を示す側面図、(B)はその正面図である。
(A)は図17の状態から上昇ジャッキ間の間隔を広げてケージを横移動可能にした状態を示す側面図、(B)はその正面図である。
(A)〜(F)は本実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムの運転サイクルを示す正面図である。

実施例

0051

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

0052

図1図13は、本発明の一実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムを示す図である。

0053

図1は、本実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムを示す図で、(A)は上昇塔のケージ上昇時における掘削土砂・資機材搬入出システムの側面図、(B)はその正面図であり、図2(A)及び(B)は図1の状態から上昇塔のケージが降下塔に横移動したときの側面図及び正面図である。

0054

この掘削土砂・資機材搬入出システム10は、上昇塔12と、降下塔14とを有している。

0055

上昇塔12は、立坑下床16から立坑地上部18にわたって立坑20内に配設されている。

0056

降下塔14は、上昇塔12と同様に、立坑下床16から立坑地上部18にわたって立坑20内に上昇塔12と隣接して配設されている。

0057

また、上昇塔12は、立坑下床16から立坑地上部18に至る立坑の深さに見合う数の車両運搬用のケージ22を積み重ねて有し、この上昇塔12内でケージ22を上昇移動可能にしている。

0058

同様に、降下塔14は、立坑下床16から立坑地上部18に至る立坑20の深さに見合う数の車両運搬用のケージ22を積み重ねて有し、この降下塔14内でケージ22を降下移動可能にしている。

0059

さらに、上昇塔12の下部には上昇手段としての上昇ジャッキ24が設けられ、トンネル内からの車両26を搭載した最下段の上昇塔ケージ22をケージ1個分の高さ分持ち上げることで、上昇塔12内のケージ22のすべてをケージ1個分持ち上げ可能となっている。

0060

この上昇ジャッキ24は、立坑下床16と立坑20の底面との間に数メートルの空間を確保できるようになっているため、最下段のケージ22の真下に例えば4か所設置してあり、また、1つのケージ22の高さは大型車から小型車が荷を積んで十分出入りできる高さとなっているため、上昇ジャッキ24の有効ストロークも1つのケージの高さと同程度となっている。

0061

このため、図3に示すように、上昇ジャッキ24は、有効ストロークを大きく確保する
ため、多段ジャッキを必要に応じて2段重ねて使用するようになっている。

0062

この上昇ジャッキ24を作動させて、最下段のケージ22をケージ1個分の高さ持ち上げると、図1に示すように、上昇塔12の最上段のケージ22が立坑地上部18に持ち上げられることとなる。

0063

このとき、上下方向において上下段の各ケージ22を係合させることで横方向の位置決めを行う位置決め手段が設けられている。

0064

この位置決め手段としては、図4に示すように、各ケージ22の上面より突出させたダボ28を各ケージ22の下面対応位置に形成した受け穴30に係合させることで、ケージ22の上昇時にケージ22の横方向への位置ずれを防止するようにしている。

0065

このダボ28と受け穴30との係合は、降下塔14内のケージ22においても同様になっており、降下時の横方向への位置ずれを防止するようになっている。

0066

また、上昇塔12及び降下塔14は、各ケージ22の上昇または降下を案内する複数本のガイド柱32が設けられており、各ケージ22にはこのガイド柱32の側面に当接するガイドローラ34が設けられ、これによってもケージ22の上昇または降下時のガイドをなし、このため各ケージ22は決められた位置で順次安全に昇降できるようになっている。

0067

なお、これらダボ28と受け穴30やガイドローラのほか、図示せぬが、ケージ22の側面及び対応位置のガイド柱32にレール状の凹凸係合するケージガイドを設けることによっても、各ケージ22を決められた位置で昇降させるようにすることもできる。

0068

また、各ケージ22は、図5に示すように、ロック手段36により所定の上昇位置または降下位置で停止状態で支持されるようになっている。

0069

このロック手段36は、上昇塔12及び降下塔14のガイド柱32に取り付けられた式のもので、同図(A)に示すように、電気式または油圧式ロックピン38をガイド柱32側よりケージ22側に突出させることで、ケージ22側のロック穴40に係合することで所定位置で停止状態が維持され、同図(B)に示すように、ロックピン38をロック穴40から引き抜くことで停止状態が解除されるようになっている。

0070

さらに、図6に示すように、上昇塔12及び降下塔14のガイド柱32には、各ケージ22の落下を防止するケージ落下防止手段42が設けられ、ロック手段36に加えて二重の安全性確保がなされている。

0071

この落下防止手段42は、落下防止用レバー44をソレノイド46で操作可能にしたもので、上昇塔12側では同図(A)に示すように、ソレノイド46を開放して落下防止レバー44をフリーにしておくことで、ケージ22が上昇するときには自動的に落下防止レバー44が後退し、ケージ22が通過すると自動的の落下防止レバー44が突出して落下防止を行えるようになっている。

0072

また、降下塔14側では同図(B)に示すように、ケージ22の降下時にはソレノイド46を作動させて落下防止レバー44を後退させ降下可能な状態とし、ケージ22の降下終了時にはソレノイド46切断することで、自動的に落下防止レバー44が突出して落下防止が行えるようになっている。

0073

なお、ロック手段36及びケージ落下防止手段42は、それぞれ各ケージ22ごとに設けられ、各ケージ22に対して固定、落下防止がなされるようになっている。

0074

さらに、立坑地上部18まで押し上げられた上昇塔12の最上段のケージ22は、図7図9に示すように、ケージ22内から搭載車両26を立坑地上部18に移動させたのち、空になった上昇塔12の最上段のケージ22を上部横移動手段48によって降下塔14の最上段のケージ22上まで横移動させて立坑地上部18からケージ22内に車両26を搭載可能にされている。

0075

この上部横移動手段48は、ケージ浮かせジャッキ50と、ローラコンベア52と、電動モータチェーン搬送装置54とを有している。

0076

ケージ浮かせジャッキ50は、図7及び図8に示すように、電動モータチェーン装置56によって移動可能に支持され、図7に示すケージ22底部4隅のジャッキ受け座58位置から外れた位置にあり、そこから図8(A)に示すように、電動モータチェーン搬送装置56の駆動によりケージ浮かせジャッキ50をジャッキ受け座58の下方位置まで移動させ、その位置で図8(B)に示すように、ケージ浮かせジャッキ50を伸ばし、4点支持でケージ22をグラウンドより浮かせるようにしている。

0077

このようにして浮かせジャッキ50を使用して上昇塔12のケージを浮かせた状態が図9(A)に示されている。

0078

ローラコンベア52は、図9(A)に示すように、上昇塔12と降下塔14との間で、タ−ンテーブル60(図9(C)及び(D)参照)上の電動ジャッキリンク機構62(図9(C)参照)により、2本折りたたまれた状態で支持されている。

0079

そして、図9(A)に示すように、ケージ浮かせジャッキ50を使用して上昇塔12の最上部のケージ22を浮かせた状態で、図9(B)に示すように、ターンテーブル60でローラコンベア52を90度回転させてケージ22の下に這わせたのち、図9(C)に示すように、電動ジャッキ・リンク機構62を拡張し、ローラコンベア52をケージ22下の所定位置に平行に開いて位置させる。

0080

電動モータチェーン搬送装置54は、図9(C)、(D)に示すように、上昇塔12と降下塔14に跨って、その前後位置に配設され、ケージ浮かせジャッキ50にてケージ22をローラコンベア上に降ろしたのち、電動モータチェーン搬送装置54を駆動してケージ22を上昇塔12側から降下塔14側へと移動させるようになっている。

0081

なお、この状態で降下塔14側のケージ浮かせジャッキを用いてケージ22を浮かせた状態にして、電動ジャッキ・リンク機構62及びターンテーブル60を用いてローラコンベア52をもとの位置に戻しておくようにしている。

0082

降下塔14の下部には、降下手段としての降下ジャッキ64が設けられ、この降下ジャッキ64は降下塔14の最下段のケージ22がない状態で最下段直上のケージ22をその位置で支持し、最下段直上のケージ22を最下段位置に降下させ、最下段のケージから搭載車両26を立坑下床上に移動可能にする。

0083

この降下ジャッキ64もケージ22をケージ1個分の高さ分降下させることで、降下塔14内のケージ22のすべてをケージ1個分降下可能となっている。

0084

この降下ジャッキ64も上昇ジャッキ24と同様にケージ22の真下に例えば4か所設
置してあり、また、有効ストロークを大きく確保するため、多段ジャッキを必要に応じて2段重ねて使用するようになっている。

0085

この降下ジャッキ64を作動させて、最下段直上のケージ22をケージ1個分の高さ降下させると、図3に示すように、降下塔14の最下段のケージ22が立坑下床16上に降下させられることとなる。

0086

降下塔14の最下段に位置するケージ22は、図10に示すように、下部横移動手段66によって降下塔14から上昇塔12に横移動され、立坑下床16上の車両26を上昇塔12最下段のケージ22に搭載可能にされている。

0087

この下部横移動手段66は、ローラコンベア68と、電動モータチェーン搬送装置70とを有している。

0088

ローラコンベア68は、予め立坑下床18上に移動方向に沿って2本配設されており、この2本のローラコンベア68上にケージ22が載置されるようになっている。

0089

電動モータチェーン搬送装置70は、立坑下床18の上昇塔12と降下塔14に跨って、その前後位置に配設されており、その搬送チェーン72に取り付けた搬送用爪74にケージ22より突出させた突起部76が係合する状態となっている。

0090

そして、電動モータチェーン搬送装置70を駆動させることで搬送用爪74及び突起部76を介して駆動力がケージ22に伝達され、ケージ22がローラコンベア68上を転動して上昇塔12へと移動されるようになっている。

0091

次に、下部横移動手段66を用いたケージの横移動手順を図11により説明する。

0092

まず、同図(A)に示すように、上昇塔12の最下段の空きケージ22に車両26を乗り込ませる。

0093

この時、降下塔14のケージ22は、最下段の直上に留まった状態となっている。

0094

次に、同図(B)に示すように、上昇塔12の上昇ジャッキ24を伸ばし、上昇塔12の最下段のケージ22を押し上げてケージ列全体を押し上げるとともに、降下塔14の降下ジャッキ64を伸ばし、最下段直上のケージ22を受け取りに行く。

0095

次いで、同図(C)に示すように、上昇塔12の上昇ジャッキ24を縮めるとともに、降下塔14の降下ジャッキ64を縮めてケージ22をローラコンベア68上に着地させる。

0096

そして、電動モータチェーン搬送装置70を駆動してケージ22をローラコンベア68上で移動させて上昇塔12側へ横移動させる。

0097

なお、上昇塔12及び降下塔14の立坑下床16及び立坑地上部18にはケージの出入り口にそれぞれ最下部ゲート78及び地上部ゲート80が設けられ(図1図2図4参照)、また各ケージ22には車両止め82(図4参照)が設けられて、安全性に配慮がなされるようになっている。

0098

次に、このような掘削土砂・資機材搬入出システム10の運転サイクルを図12により説明する。

0099

まず、同図(A)に示すように、上昇塔12の立坑地上部18にケージ22がなく空きの状態となっており、降下塔14の立坑下床16にケージ22がなく空きの状態となっている。

0100

次に、同図(B)に示すように、上昇塔12の最下段のケージを上昇ジャッキ24により持ち上げてケージ列を上昇させ、降下塔の最下段直上のケージ22を降下ジャッキ64にて立坑下床16上に降ろしてケージ列を降下させる。

0101

すると、同図(C)に示すように、上昇塔12の最上段のケージ22は立坑地上部18に達し、降下塔14の最下段のケージ22は立坑下床16上に達することとなる。

0102

この状態から、同図(D)に示すように、上昇塔12の立坑地上部18にあるケージ22から例えば掘削土砂を積載した車両26を出庫させ、降下塔14の立坑下床16上にあるケージから例えば資機材を積載した車両26を出庫させる。

0103

次いで、同図(E)に示すように、上部横移動手段により立坑地上部18のケージ22を上昇塔12側から降下塔14側へと横移動させ、上昇ジャッキ24を下げ、下部横移動手段により立坑下床治16上のケージ22を降下塔14側から上昇塔12側へと横移動させる。

0104

そして、同図(F)に示すように、立坑地上部18にある降下塔14側のケージ22に例えば資機材を積載した車両26を入庫させ、立坑下床16上にある上昇塔12側のケージ22に例えば掘削土砂を積載した車両26を入庫させるとともに、降下ジャッキ64を最下段直上のケージ22下面まで上昇させ、これらを繰り返すことで、掘削土砂・資機材の搬入出が効率よくおこなわれることとなる。

0105

次に、このような掘削土砂・資機材搬入出システム10を用いた掘削土砂・資機材搬入出手順を図13を参照して説明する。

0106

この掘削土砂・資機材搬入出システム10では、システムの手順はコンピュータで管理し、上昇ジャッキ24及び降下ジャッキ64のストロークセンサ、各ケージ22の上昇位置、降下位置を検出する位置センサ、上部横移動手段48及び下部横移動手段66によるケージ22の移動位置を検出する位置センサ、上昇ジャッキ24、降下ジャッキ64、上部横移動手段48及び下部横移動手段66のオン・オフセンサ等の情報をコンピュータ管理し、各ケージ22の移動管理を中央制御することで、コンピュータ管理によって、システムの操作性及び安全性を確保することができるようになっている。

0107

まず、各安全装置確認済みかコンピュータにて確認(S1)し、未確認なら確認を行い、確認済みであれば、上昇塔12の最下部ゲート78を開き(S2)、最下部でケージ22内に車両26を搬入し(S3)、車両26を車両止め82をONにし歯止めをかけ(S4)、最下部ゲート78を閉じ(S5)、上昇ジャッキ24を伸ばして最下段のケージ22を上昇させてケージ列を1段分上昇させ(S6)、ロック手段56を作動させてケージ22を固定するとともに、落下防止手段42にて落下防止を行う(S7)。

0108

次に、地上部ゲート80を開き(S8)、車両止め82を解除し(S9)、最上段のケージ22内の車両26を立坑地上部18に搬出して(S10)、地上部ゲート80を閉じる(S11)。

0109

ここで、降下塔14側で、上部横移動手段48によるケージ22の横移動が可能か確認
し(S12)、ケージ22の受け入れが可能であれば、ケージ浮かせジャッキ50によりケージ22を浮かせ(S13)、ターンテーブル60を回転させてローラコンベア52を90度回転させ、かつ、電動ジャッキ・リンク機構62によりローラコンベア60の間隔を拡大させ(S14)、ケージ浮かせジャッキ50を縮め(S15)、ケージ22をローラコンベア52上にセットし(S16)、電動モータ搬送チェーン装置54を駆動させ(S17)、ケージ22を降下塔14側に移動させる(S18)。

0110

次に、ケージ浮かせジャッキを伸ばしてケージ22を浮かせ(S19)、ローラコンベア52を収納し(S20)、降下塔14側のケージ浮かせジャッキ50を縮めて(S21)、ダボ28の係合を行いケージ22の横方向の位置決めを行い(S22)、降下準備を完了させる(S23)。

0111

この上昇塔12の操作に合わせて、降下塔14においては、降下ジャッキ64を伸ばし最下部直上のケージ22を支持し(S24)、地上部ゲート80を開いて(S25)、車両26をケージ22内に搬入し(S26)、車両止め82にて車両26の歯止めを行い(S27)、地上部ゲート80を閉じる(S28)。

0112

次いで、ロック手段36を解除し(S29)、落下防止手段42のソレノイド46をONにしてケージ22が通過可能にし(S30)、降下ジャッキ64を縮め(S31)、ロック手段36をONにして(S32)、車両26の搬出待機する(S33)。

0113

この段階で、上昇塔12では、上昇ジャッキ24を縮めて(S34)、ケージ22の受け入れ準備を完了しておく(S35)。

0114

次に、上昇塔12側のケージ22受け入れ準備を確認し(S36)、準備OKなら降下ジャッキ64を縮め(S37)、ケージ22を立坑下床16上のローラコンベア68上にセットし(S38)、電動モータチェーン搬送装置70を駆動して(S39)、ケージ22を降下塔14側から上昇塔12側へと横移動させる(S40)。

0115

次いで、上昇ジャッキ24を車両搬入位置まで伸ばし(S41)、上昇塔12のケージ上昇準備を完了させる。

0116

次に、このような掘削土砂・資機材搬入出システム10を用いた掘削土砂・資機材搬入出方法は、まず、上昇塔12の下部に設けられ、トンネル内からの車両26を搭載した最下段の上昇塔ケージ22を上昇ジャッキ24によりケージ1個分の高さ分持ち上げることで、上昇塔12内のケージ22すべてをケージ1個分持ち上げるようにしている。

0117

次いで、上昇塔12の最上段のケージ22から搭載車両26を立坑地上部18に移動させた後、空になった上昇塔12の最上段のケージ22を上部横移動手段48により上昇塔12から降下塔14の最上段のケージ22上に横移動させて立坑地上部18からケージ22内に車両26を搭載するようにしている。

0118

次に、降下塔14の下部に設けられた降下ジャッキ64により、降下塔14の最下段のケージ22が無い状態で最下段直上のケージ22をその位置で支持し、最下段直上のケージ22を最下段位置に降下させ、最下段のケージ22から搭載車両26を立坑下床16上に移動するようにしている。

0119

そして、降下塔14の最下段に位置するケージ22を下部横移動手段66により降下塔14から上昇塔12に横移動させ、立坑下床16上の車両26を上昇塔12最下段のケージ22に搭載するようにしている。

0120

このように、上昇塔12及び降下塔14内の積み重ねられた複数段のケージ22内に掘削土砂や資機材を搭載した車両を載せて各ケージ22を上昇ジャッキ24及び降下ジャッキ64にて上昇、降下させて立坑地上部18と立坑下床16間を運搬することで、大断面、超大断面、超大深度のトンネルのため、連続的あるいは半連続的に大容量の搬送を確実に行え、掘削土砂だけでなく、重量物であるセグメント、資機材等、トンネル内で必要なものすべてを効率よく搬送することができ、しかも、構造が簡単で、費用対効果のある経済性の良いものとすることができる。

0121

図14図16は、本発明の他の実施の形態にかかる掘削土砂・資機材搬入出システムを示す図である。

0122

この実施の形態では、図14に示すように、立坑下床16と立坑底面との空間に上昇手段としての上昇ジャッキ84や降下手段としての降下ジャッキ86を設置することができない場合を示しており、この場合、上昇塔12及び降下塔14のガイド柱32の側面に設置するようにしている。

0123

この上昇ジャッキ84及び降下ジャッキ86としては、通常ジャッキでも多段ジャッキでも有効ストロークを確保することができるジャッキであればすべて使用可能である。

0124

ただし、この場合は、ケージ22の下面をジャッキ受け座として使用できないため、ケージ受枠88を設け、このケージ受枠88にケージ22を載せ、それを上昇ジャッキ84や降下ジャッキ86で昇降させるようにしている。

0125

このケージ受枠88は、図15に示すように、上昇ジャッキ84または降下ジャッキ86と一体化された一対の自走式のケージ受枠台車90として形成され、上昇塔12及び降下塔14でそれぞれ前後方向に離間移動できるようになっている。

0126

次に、本実施の形態におけるケージ22の下部横移動時の状態について、図15図18を参照して説明する。

0127

なお、各図において(A)は側面図、(B)は正面図である。

0128

まず、図15に示すように、上昇塔12のケージ22は最下段に留まっており、降下塔14のケージ22は最下段にはなく、最下段の直上に位置している。

0129

この状態から、図16に示すように、上昇ジャッキ84を伸ばし、上昇塔12の最下段のケージ22を上段に上げ、降下ジャッキ86を縮め、最下段直上のケージ22を最下段に下してケージ列を下げる。

0130

次いで、図17に示すように、上昇塔12のケージ22を上段に残したまま上昇ジャッキ84を縮め、最下段を空けた状態にし、降下塔14の最下段のケージ22から車両26を出庫させる。

0131

次に、図18に示すように、上昇塔12側では、一対の上昇ジャッキ84をケージ受枠台車90ごと離間するように前後方向に移動させ、降下塔14側でも、一対の降下ジャッキ86をケージ受枠台車90ごと離間するように前後方向に移動させる。

0132

そして、この状態で、降下塔14の最下段のケージ22を上昇塔12の最下段側へと移動させれば上昇ジャッキ84及び降下ジャッキ86の存在にかかわらずケージ22の横移
動が可能である。

0133

上昇ジャッキ84及び降下ジャッキ86は、その後、ケージ受枠台車90ごと元の位置に戻せば、ケージ22の昇降は可能である。

0134

なお、下部横移動手段は、前述の実施の形態におけるものと同様のものを使用することができる。

0135

次に、本実施の形態における掘削土砂・資機材搬入出システム10の運転サイクルを図19により説明する。

0136

まず、同図(A)に示すように、上昇塔12の立坑地上部18にケージ22がなく空きの状態となっており、降下塔14の立坑下床16にケージ22がなく空きの状態となっている。

0137

次に、同図(B)に示すように、上昇塔12の最下段のケージ22をケージ受枠88ごと上昇ジャッキ84により持ち上げてケージ列を上昇させ、降下塔14の最下段直上のケージ22を降下ジャッキ86にてケージ受枠88を介して立坑下床16上に降ろしてケージ列を降下させる。

0138

すると、同図(C)に示すように、上昇塔12の最上段のケージ22は立坑地上部18に達し、降下塔14の最下段のケージ22は立坑下床16上に達することとなる。

0139

この状態から、同図(D)に示すように、上昇塔112の立坑地上部18にあるケージ22から例えば掘削土砂を積載した車両26を出庫させ、降下塔14の立坑下床16上にあるケージから例えば資機材を積載した車両26を出庫させる。

0140

次いで、同図(E)に示すように、上部横移動手段により立坑地上部18のケージ22を上昇塔12側から降下塔14側へと横移動させ、上昇ジャッキ84によりケージ受枠88を下げ、上昇ジャッキ84及び降下ジャッキ86をそれぞれ離間方向に移動させ、ケージ22が通過できる空間を確保する。

0141

この状態で、下部横移動手段により立坑下床治16上のケージ22を降下塔14側から上昇塔12側へと横移動させる。

0142

そして、同図(F)に示すように、立坑地上部18にある降下塔14側のケージ22に例えば資機材を積載した車両26を入庫させ、立坑下床16上にある上昇塔12側のケージ22に例えば掘削土砂を積載した車両26を入庫させるとともに、上昇ジャッキ84及び降下ジャッキ86をケージ受枠台車90ごと元の位置に戻し、降下ジャッキ86にてケージ受枠88を最下段直上のケージ22下面まで上昇させ、これらを繰り返すことで、掘削土砂・資機材の搬入出が効率よくおこなわれることとなる。

0143

前記各実施の形態においては、上部横移動手段及び下部横移動手段に電動モータチェーン搬送装置を用いたが、この例に限らず、例えば、横移動用の搬送ジャッキあるいは横移動用の搬送クレーンを用いることも可能である。

0144

また、この掘削土砂・資機材搬入出システムにおいては、上昇塔または降下塔にエレベータ階段を設置することも可能である。

0145

さらに、掘削土砂や資機材等の搬入出の移動手段は、ダンプトラックのみならず平ボディーのトラックセメントミキサーベッセル等いずれの車両も可能である。

0146

また、図14図19の実施の形態においては、自走式のケージ受枠台車を用いて上昇ジャッキ及び降下ジャッキを移動させるようにしているが、この例に限らず、ケージが比較的短く、ケージの部材のたわみが少ないときには、ガイド柱の外枠にケージ受けを設け、ケージが横移動する十分な空間を確保できるものとして、自走式のケージ受枠台車を設けないようにすることも可能である。

0147

10掘削土砂・資機材搬入出システム
12上昇塔
14降下塔
16立坑下床
18 立坑地上部
20 立坑
22ケージ
24、84上昇ジャッキ
26 車両
32ガイド柱
36ロック手段
42落下防止手段
48 上部横移動手段
64、86 降下ジャッキ
66 下部横移動手段

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