JP2768112B2 - トンネル掘進機及びトンネル掘進工法 - Google Patents

トンネル掘進機及びトンネル掘進工法

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JP2768112B2
JP2768112B2 JP4041315A JP4131592A JP2768112B2 JP 2768112 B2 JP2768112 B2 JP 2768112B2 JP 4041315 A JP4041315 A JP 4041315A JP 4131592 A JP4131592 A JP 4131592A JP 2768112 B2 JP2768112 B2 JP 2768112B2
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孝和 志賀
知也 安尾
薫 藤沢
裕之 福田
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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトンンネル掘進機及びト
ンネル掘進工法に関し、特に、地盤を切削しつつ前方に
移動する掘進機本体と、該掘進機本体に後続する各種の
施設を備えた作業台車とからなるトンネル掘進機及び該
掘進機によるトンネル掘進工法に関する。
【0002】
【従来の技術】トンネルの掘削に発破を使用せず、機械
掘削工法によりトンネル全断面を一度に掘削するトンン
ネル掘進機として、従来より、例えばトンンネルボーリ
ングマシーン(以下TBMとする。)が知られている。
このTBMは、先端の掘進機本体と、これに後続する各
種の施設を載置移動するための作業台車とを備え、掘進
機本体に取付けたグリッパーによりトンネル周囲の地盤
を反力として掘進機本体を前進させつつトンンネルを掘
削してゆくものである。そしてトンネルの掘削後は、コ
ンクリート等の吹付け材料により吹付けライニングして
トンンネル内周面を防護する。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
TBM等のトンンネル掘進機によリトンネルを構築する
場合には、特にトンネルの断面が小さいと、掘削機本体
に後続する作業台車によってトンネルの断面が占有され
るため、掘削機本体の直後において、掘削作業と併行し
てトンネル内周面へのコンクリート等の吹付け材料によ
る吹付け作業を行なうことができない。従って、かかる
吹付け作業はトンネルの貫通後に行われ、これによりト
ンネル工事全体の工期が長くなるとともに、コスト的に
も多大の費用がかかるという問題があった。また、掘削
直後にトンネル内周面を防護できないため、吹付け作業
を行なうまでの間に風化等によりトンネル内周面が肌落
ち、崩落して支保工の増し枠等のために掘進作業に支障
を来たすという問題があった。
【0004】そこで、本発明は上記問題点を解消すべく
なされたもので、掘削機本体の直後での吹付け作業を可
能にして、トンネルの掘進と吹付け作業を併行して行な
うことができるとともに、トンネル内周面の地山の肌落
ち、崩落等を容易に防止することにより、地山の早期安
定、工期の短縮及び施工コストの低減を図ることのでき
るトンンネル掘進機及びトンネル掘進工法を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を鑑
みてなされたものであり、その要旨は、切削刃を切羽面
に直接接触させることにより地盤を切削する掘進機本体
と、該掘進機本体に後続する、掘進機本体の動力施設や
掘削土砂の排出処理施設等を備えた作業台車とからな
り、前記掘進機本体を前方に移動しつつトンネルを掘削
するトンネル掘進機において、該トンネル掘進機が、前
記掘進機本体と前記後続する作業台車との間にライニン
グ用の吹付け手段を備え、かつ吹付け手段をトンネル内
周のライニング面に対向配置するとともに、前記掘進機
本体と作業台車上の諸施設とを連絡する配管等の接続設
備を、前記吹付け手段の下方に配設することを特徴とす
るトンネル掘進機にある。
【0006】ここで、本発明のトンネル掘進機は、好ま
しくは吹付け手段と作業台車との間に、コンクリートの
作成供給施設を備えることもできる。
【0007】また、本発明のトンネル掘進機は、作業台
車をトンネル断面の左右いずれか一方の領域にに寄せて
配置するとともに、他方の領域には、コンクリート材料
を作業台車の後方から前記コンクリートの作成供給施設
に搬送する材料運搬車を走行させることもできる。
【0008】さらに、本発明のトンネル掘進機では、パ
イプベルコンを使用して、吹付け手段にコンクリート
を、あるいはコンクリート作成供給施設にコンクリート
材料を搬送するようにしてもよい。
【0009】また、本発明の他の要旨は、切削刃を切羽
面に直接接触させることにより地盤を切削する掘進機本
体と、該掘進機本体に後続する、掘進機本体の作動施設
や掘削土砂の排出処理施設等を備えた作業台車とからな
り、前記掘進機本体を前方に移動しつつトンネルを掘削
するトンネル掘進機によるトンネルの掘進工法におい
て、前記掘進機本体と前記後続する作業台車との間にラ
イニング用の吹付け手段を配設し、掘進機本体による一
工程分の掘削作業の終了後に前記吹付け手段によって、
掘進機本体直後の露出したトンネル内周面にコンクリー
トの吹付け作業を行うことを繰り返すか、またはかかる
掘削作業と吹付け作業とを併行して行うかしてトンネル
を順次構築して行くことを特徴とするトンネル掘進工法
にある。
【0010】
【0011】
【作用】本発明のトンネル掘進機では、掘進機本体の直
後にライニングの用吹付け手段を設ける。すなわち、掘
進機本体とこれに後続する作業台車との間に吹付け作業
用の作業領域を設けここに吹付け手段を設置する。吹付
け手段は、トンネル内周面にコンクリート等を吹付ける
べきライニング面、例えばトンネルのインバート部を除
く全内周面に対して吹付け作業が行なえるようライニン
グ面の全領域に対向可能に配置される。そして、当該作
業領域において、掘削機本体と作業台車上の動力施設、
排出処理施設等の各種施設との機能を接続するための、
動力配管や排泥管、送水管等の接続設備は、吹付け手段
の下方の所定領域、すなわち前記ライニング面と吹付け
手段との間を遮ることのない領域に配設され、これによ
って、容易に立ち入る事のできない掘削機本体の直後に
おいて、掘削後露出するトンネル内周面に対し直ちに吹
付け作業を行なってこれを防護することができる。
【0012】また、本発明のトンネル掘進工法では、掘
進機本体による一工程分の掘削作業とその直後における
吹付け作業とを同時あるいは交互に行なうことが可能な
ので、これらの併行作業を容易にする。
【0013】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明する。
【0014】図1に示す本実施例のTBM10は、TB
M10の先端に位置する掘進機本体11と、掘進機本体
11に後続する、掘進機本体11を作動させる動力施設
や操作施設、あるいは掘削土砂を排出するための排出処
理プラント等を載置した作業台車12と、掘進機本体1
1と作業台車12との間に設けたトンネル内周面にコン
クリートを吹付けるための吹付けプラント13とによっ
て構成される。
【0015】掘進機本体11は、従来のTBMを構成す
る掘進機本体と同様の態様を有し、例えばこれの前後部
に設けたフロントグリッパーとリアグリッパーとを伸縮
して、トンネル外周の地山を押圧することにより掘削反
力を取るとともに、いわゆる尺取り虫方式によって地盤
を切削しつつ前方に移動するものである。また、作業台
車12も従来のTBMに用いられるものと同様の構成を
有するものである。
【0016】そして、前記吹付けプラント13は、掘進
機本体11の直後に位置するロータリー吹付け機14
と、ロータリー吹付け機14にコンクリートを給送する
ためのコンクリート供給装置15と、コンクリートを作
成する連続練りコンクリートプラント16とによって構
成される。
【0017】ロータリー吹付け機14は、図2に示すよ
うに、可動フレーム21と、これの前端上方に進退可能
に取付けた吹付け機本体20と、吹付け機本体20に接
続してこれにコンクリートを給送するドッキングホース
22及び鋼管23と、これらを支持するホースガイド2
4とを有する。吹付け機本体20は、その先端に回転可
能に外嵌されたインペラ25を有し、これの外周の投射
ポケットからコンクリートを投射する。そしてこの投射
ポケットは、放射方向に、トンネル内周面の全周にわた
って対向しているので、これとトンネル内周面との間に
障害がなければ、内周面の任意の箇所にコンクリートを
吹付けることができる。また、コンクリートの投射方向
はインペラ25の内部に配した調整スリーブによって制
御する。さらに、吹付け機本体20の下方にはこれを揺
動または昇降するための揺動昇降装置26が取付けら
れ、また、吹付け機本体20は可動フレーム21に沿っ
て前後に進退し、これらによって掘進機本体11の直後
の吹付け領域40(図1参照)の任意の箇所に容易にコ
ンクリートを吹付けることができる。なお、ドッキング
ホース22は可撓性材料からなり、ホースガイド24に
沿って摺動し、例えば吹付け機本体20が可動フレーム
21に沿って前方に移動した場合には、図の仮想線で示
す状態に至るまで連続的に変型して、吹付け機本体20
が進退しても吹付け機本体20へのコンクリートの供給
に支障を来たさないようになっている。
【0018】そして、吹付け領域40では、図3に示す
ように、コンクリートを吹付けるべきライニング面とし
ての、レールの敷設等のため予め打設されるインバート
コンクリート部27を除くトンネルの全内周面41と、
前記インペラ25との間を遮らないように、掘進機本体
11と前記作業台車上の諸施設とを接続してこれらを機
能させるための設備、例えば動力用配管、送水管、排泥
管、集塵ダクト等の接続設備28を、吹付け機本体20
の下方の所定領域に配設する。すなわち、吹付け機本体
20の下方の前記一対の可動フレーム21の間には配設
カバー29を設置し、ここに前記接続設備28を配置す
る。なお、掘削土砂の排出手段としてベルトコンベアを
用い、これを前記配設カバー29内に配置してもよい。
また、接続設備28は、吹付け機本体20の下方のイン
ペラ25とライニング面との間を遮らない箇所であれ
ば、必ずしも配設カバー29内に配置する必要はない。
【0019】また、ロータリー吹付け機14に後続する
コンクリート供給装置15は、図1にも示すように、コ
ンクリートポンプ30と、急結剤供給装置31とによっ
て構成される。そして、急結剤供給装置31は、コンク
リートポンプ30と前記ロータリー吹付け機14の鋼管
23とを連絡するコンクリート送出管32に連結し、ロ
ータリー吹付け機14に給送されるコンクリート内に急
結剤を混合する。
【0020】さらに、コンクリートを作成する連続練り
コンクリートプラント16は、図4に示すように、材料
計量装置32と、ベルトフィーダー33と、ミキサ34
とを備える。材料計量装置32は、セメントビン、骨材
ビン、水タンクユニット、混和剤タンクユニット等の容
器42を備え、コンクリートが予め設定した所定の配合
となるようにセメント、骨材等を計量し、これらをベル
トコンベア35等により搬送し、ベルトフィーダー33
を介してミキサ34内に投入する。ミキサ34は、内部
にスクリュウを有し、これを回転することによってコン
クリートを連続的に混練りしつつこれを搬送して前記コ
ンクリートポンプ30内に投入する(図1参照)。な
お、これらの装置を作動させるべく材料計量装置32の
後方には油圧ユニット36が取付けられている。
【0021】そして、コンクリートの連続練りを可能に
すべく、材料計量装置32には、骨材等の各種のコンク
リート材料が不足しないように、逐次これらが供給され
る。すなわち、連続練りコンクリートプラント16は、
図4のB−B断面を現わす図5に示すように、トンネル
断面の左右何れか一方の領域にに寄せて配置され、他方
の領域にはコンクリート材料を運搬する材料運搬車37
(図6参照)が走行移動する。そして、図1のC−C断
面を現わす図6に示すように、前記各種施設を載置した
作業台車12はトンネル断面の一方の領域に敷設したレ
ール43に沿って移動するとともに、他方の領域に敷設
したレール44上を材料運搬車37が移動し、これによ
って、作業台車12の後方にストックされたコンクリー
ト材料を逐次材料計量装置32に運搬する。
【0022】なお、本実施例では、コンクリート材料を
材料運搬車により連続練りコンクリートプラント16に
搬送するが、パイプコンベアを用いてこれらを搬送して
もよい。また、作業台車12の後方でコンクリートを混
練りし、これをパイプベルコンにより直接コンクリート
供給装置15に搬送することもできる。
【0023】そして、かかる構成を有するTBM10に
よれば、掘進機本体11直後の露出した地山を、直ちに
ライニングすることができる。すなわち、掘進機本体1
1の伸縮による一工程分の掘削作業が終了したら、これ
の前後部に設けた前記グリッパーの作動により1スパン
分掘進機本体11を前進させ、さらに次の工程の掘削作
業を行なうとともに、これと同時あるいはこれと交互に
掘進機本体11の直後の吹付け領域において、前記吹付
け機本体20を進退させつつインペラ25からコンクリ
ートをライニング面に投射し、これによって掘進機本体
11の1スパン分の前進によって露出したトンネル内周
面を防護する。そして、これらの作業を繰返すととも
に、連続練りコンクリートプラント16には逐次コンク
リート材料が供給され、従って、トンネルの掘削とトン
ネル内周面の吹付け作業とを併行して行ないつつ順次ト
ンネルを構築して行くことができる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のトンネル掘
進機及びトンネル掘進工法によれば、掘進機本体とこれ
に後続する作業台車との間にライニング用吹付け手段を
設け、この吹付け手段がトンネル内周のライニング面に
対向配置されるとともに、各種の配管等を吹付け手段下
方の、吹付け手段とトンネル内周との間を遮らない領域
に配設することにより、削機本体の直後での吹付け作業
を容易に行なうことができ、したがって、トンネルの掘
進と吹付け作業を併行して行なうとともに、トンネル内
周面の地山の崩落を防止することにより、地山の早期安
定、工期の短縮及び施工コストの低減を容易に図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトンネル掘進機の一実施例を示す一部
破断略示縦断面図である。
【図2】吹付け手段の一実施態様を示す概略側面図であ
る。
【図3】図1のA−Aに沿った断面図である。
【図4】コンクリートの作成供給施設の一実施態様を示
す側面図である。
【図5】図1及び図4のB−Bに沿った断面図である。
【図6】図1のC−Cに沿った断面図である。
【符号の説明】
10 TBM 11 掘進機本体 12 作業台車 13 吹付けプラント 14 ロータリー吹付け機 15 コンクリート供給装置 16 連続練りコンクリートプラント 20 吹付け機本体 25 インペラ 28 接続設備 37 材料運搬車 40 吹付け領域 41 ライニング面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 裕之 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 E21D 11/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切削刃を切羽面に直接接触させることに
    より地盤を切削する掘進機本体と、該掘進機本体に後続
    する、掘進機本体の動力施設や掘削土砂の排出処理施設
    等を備えた作業台車とからなり、前記掘進機本体を前方
    に移動しつつトンネルを掘削するトンネル掘進機におい
    て、該トンネル掘進機が、前記掘進機本体と前記後続す
    る作業台車との間にライニング用の吹付け手段を備え、
    かつ吹付け手段をトンネル内周のライニング面に対向配
    置するとともに、前記掘進機本体と作業台車上の諸施設
    とを連絡する配管等の接続設備を、前記吹付け手段の下
    方に配設することを特徴とするトンネル掘進機。
  2. 【請求項2】 切削刃を切羽面に直接接触させることに
    より地盤を切削する掘進機本体と、該掘進機本体に後続
    する、掘進機本体の作動施設や掘削土砂の排出処理施設
    等を備えた作業台車とからなり、前記掘進機本体を前方
    に移動しつつトンネルを掘削するトンネル掘進機による
    トンネルの掘進工法において、前記掘進機本体と前記後
    続する作業台車との間にライニング用の吹付け手段を配
    設し、掘進機本体による一工程分の掘削作業の終了後に
    前記吹付け手段によって、掘進機本体直後の露出したト
    ンネル内周面にコンクリートの吹付け作業を行うことを
    繰り返すか、またはかかる掘削作業と吹付け作業とを併
    行して行うかしてトンネルを順次構築して行くことを特
    徴とするトンネル掘進工法。
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