JPH0381499A - トンネルの構築方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、山岳トンネル等のトンネルを構築する方法及
びその装置に関する。

〔従来の技術〕

岩盤内にトンネルを構築する方法としては、例えば第１
２図に示す全断面トンネル掘進装置を用いる方法が知ら
れている。

つまり、全断面トンネル掘進装置は第１２図に示すよう
に、カッタヘッドサポートａとグリッパ本体すをフレー
ムＣで相対的に前後移動可能に連結し、カッタヘッドサ
ポートａとグリッパ本体すとに亘って推進シリンダｄを
連結し、カッタヘッドサポートａに前面にカッタｅを備
えたカッタヘッドｆを回転自在に設け、グリッパ本体す
にグリッパシネ−ｇを設けてグリッパ装置りとしである
。

そして、グリッパシェーｇを坑ａｔに押しつけて掘進反
力を支承し、推進シリンダｄでカッタヘッドサポートａ
とともにカッタヘッドｆを前方に押してカッタｅを切羽
に圧着させながらカッタヘッドｆを回転して掘削を行い
、掘削ズリをズリ搬出装置で搬出することでトンネルを
構築する全断面機械掘削方法が知られている。

このように、全断面トンネル掘進機を用いたトンネル構
築方法であると、構築したトンネルが崩落することがあ
るから、第１３図に示すようにカッタヘッドｆの後方で
鋼製の支保工ｇを建込んだり、第１４図に示すように坑
壁ｌにコンクリートｍを作業者が手作業で吹付けてトン
ネルの崩落を防止している。

〔発明が解決しようとする１１題） かかるトンネルの構築方法では、切羽に部をトンネル掘
削機が占有する狭隘なスペースで、支保工ｇの建込、又
はコンクリートｍの吹付作業を人力によって行う必要が
あるので作業が困難で危険を伴うばかりでなく、支保工
ｇの場合は建込に時間を要し、かつ支保工ｇとグリッパ
シェーｇとの干渉を避けるために支保工建込ピッチに制
約を生ずることとなり、一方コンクリートｍの吹付の場
合は吹付材のリバウンドによってトンネル掘削機に支障
を生じたり、粉塵発生のため作業環境を甚だしく悪化さ
せるるいう問題があり、このため支保工１やコンクリー
トｍの吹付による覆工を要する不良地盤に対しては、全
断面機械掘削方法を適用するのが困難であった。

そこで本発明は前述の課題を解決し、トンネル構築の安
全性・作業性を高め、不良地盤に対しても全断面機械掘
削方法の適用を可能とするトンネル構築方法およびその
装置を提供することを目的とする。

（！！１ｌｉｌを解決するための手段及び作用〕（１）
カッタヘッドサポートの後側で坑壁に被覆材をライニン
グしながらカッタヘッドεともにカッタヘッドサポート
を前進してトンネルを掘削すると同時に坑壁を被覆材で
ライニングできるようにしたトンネル構築方法。

（２）カッタヘッドサポートの後側に被覆材ライニング
装置を設けて、カッタヘッドサポートの後側で坑壁に被
覆材をライニングできるようにしたトンネル掘進装置。

〔実　施　例〕

まず、第１図〜第７図を参照して本発明のトンネル構築
方法に用いるトンネル掘削装置の一例を説明する。

カッタヘッドサポート１には前面にカッタ２を備えたカ
ッタヘッド３が回転自在に設けであると共に、カッタヘ
ッドサポート１にはルーフサポート４、左右一対のサイ
ドサポート５．５がシリンダ６．７で坑壁８に向けて出
入り自在に設けられ、かつフロントバーチカルシ：Ｌ−
９が設けてあり、前記カッタヘッド３の外周部にパケッ
ト１０が設けである。

前記カッタヘッドサポート１に設けたガイドフレーム１
１に沿ってグリッパ装置１２の本体１３が前後摺動自在
に設けられ、その本体１３とカッタヘッド１とに亘って
推進シリンダ１４が連結してあり、前記本体１３には第
４図のように上下グリッパシェー１５．１６と左右グリ
ッパシェー１７．１８がシリンダ１９により坑壁８に向
けて出入り移動自在に設けてあって、これによってグリ
ッパ装置１ｆ１２を形成している。

前記ルーフサポート４、サイドサポート５、フロントバ
ーチカルジュー９の後面には被覆材ライニング装ｒＩｔ
２０が設けである。

該被覆材ライニング装置２ｏは第５図〜第７図のように
、坑Ｉｎｓに向けて開口した箱状の複数のスプレッダ２
１をビン２２で揺動自在に連結し、各スプレッダ２１と
ルーフサポート４、サイドサポート５、フロントバーチ
カルジュー９とに亘ってシリンダ２３を連結し、各スプ
レッダ２１には配管２４を経て図示しｔｌいポンプによ
って被覆材、例えばコンクリート２５が圧送され、かつ
スプレッダ２１の後面に弾性材より成るヒレ片２６が設
けである。

２７はカッタヘッドサポート１に設けたモータで、前記
カッタヘッド３を駆動する。

次に、前述の全断面トンネル掘削装置を用いてトンネル
を構築する方法を説明する。

上下左右グリッパシェー１５．１６．１７゜１８をシリ
ンダ１９でトンネルの坑壁８に圧着してアンカとし、推
進シリンダ１４を伸長して、カッタヘッドサポート１と
ともにカッタヘッド３を推進させつつ、カッタヘッドサ
ポート１：；回転自在に装着されたカッタヘッド３をモ
ータ２７によって回転駆動し、カッタヘッド３の前面に
取付けたカッタ２によって切羽２８の岩盤を掘削する。

掘削した岩石ズリは、切羽２８のトンネル下部に堆積し
、カッタヘッド３の外周部に設けたパケット１０で掬い
上げられて図示しないズリ搬出装置によってトンネル掘
削装置後方に搬出される。

推進シリンダ１４の１ストロークの掘削が完了すると、
上下左右グリッパシェー１５．１６゜１７．１８を縮め
坑壁１８から離し、推進シリンダ１４を縮めてグリッパ
装置１２を１ストローク前進させ、再び上下左右グリッ
パシェー１５゜１６．１７．１８を坑壁８に圧着して、
次スト９−りの掘削を行なう。

掘進中のカッタヘッドサポート１、カッタヘッド３の重
量はフロントバーチカルジュー９で支持し、カッタヘッ
ドサポート１、カッタヘッド３はトンネル坑底２９上を
スライドして前進する。またサイドサポート５、ルーフ
サポート４はシリンダ６．７でそれぞれ坑壁８に軽く圧
着され、カッタヘッドサポート１、カッタヘッド３の安
定と地盤の崩落防止を行う。

以上のトンネル掘削時におけるカッタヘッド３の推進時
に被覆材ライニング装置２０によってコンクリート２５
を坑壁８にライニングする。

具体的には各スプレッダ２１をシリンダ２３によって、
スプレッダ後面２１ｍが坑ｕ８に対して一定の開度ｇ、
だけ開くように位置決めし、カッタヘッド３が前方に推
進する際にスプレッダ２１内に配管２４を経てコンクリ
ート２５をポンプ（図示せず）によって圧送する。この
スプレッダ２１内に供給されたコンクリート２５は、ス
プレッダ２１によって坑Ｓｔ！８に加圧・圧着され、カ
ッタヘッド３の掘進に従ってスプレッダ２１の後面に設
けた弾性体より成るヒレ片２６ε坑！！８との隙間ｇ、
から排出され、坑壁８はコンクリート２５によって連続
的にライニゲされる。

このように、トンネル掘削と同時にトンネルの坑壁８に
コンクリートを自動的にライニングできるから、坑！８
の崩落を防止できる。

また、グリッパ装置１２は、左右上下グリッパシェー１
５．１６．１７．１８からなり、カッタヘッド３が１ス
トロークの掘進を終了した後、グリッパ装置１２を１ス
トロ一ク切羽側に再圧着する際、スプレッダ２１によっ
て坑壁８に圧着されたコンクリート２５を坑壁型全周に
互って更に強固に圧着固化させる。

なおコンクリート２５の厚さは、地盤条件、掘進速度に
応じて、コンクリート供給ポンプの回転数を制御するこ
とによって必要厚さに調整される。

次に被覆材ライニング装置ｉ！２０の変形例を第８図〜
第１１図を参照して説明する。

カッタヘッドサポート１の後面に円周方向にガイド溝３
０を有する円筒状固定ガイドフレーム３１をトンネル掘
削装置、つまりカッタヘッドサポート１の軸心と一致さ
せて固定し、そのガイド溝３０内を転勤する複数のガイ
ドローラ３２を有する旋回体３３に、駆動モータ３４の
出力側に設けたギヤ３５と噛合するリングギヤ３６を設
け、旋回体３３を固定ガイドフレーム３１の外周におい
て円周方向に回転駆動されるようにし、前記旋回体３３
に一対のアーム３７を介して、坑壁８に向って開口して
いる箱状のスプレッダ３８をビン３９で取付け、そのス
プレッダ３８内に一対のローラ４０を坑壁８面に平行に
回転自在に配設し、シリンダ４１によって、アーム３７
を介して、ローラ４０を坑！！２８に圧着させる構造と
なっている。

前記固定ガイドフレーム３１に設けた配管４２を通して
、固定ガイドフレーム３１から旋回体３３を経てコンク
リート２５がポンプ（図示せず）によって、スプレッダ
３８内に圧送されるようにしである。

次に前述の被覆材ライニング装ｇ１２０によって坑！２
８にコンクリート２５をライニングする動作を説明する
。

前述と同様にしてトンネルを掘削する際に、カッタヘッ
ド３の前進につれてシリンダ４１を伸長してスプレッダ
３８を坑壁８側に押して一対のローラ４０，４０を坑９
８に圧着させつつモータ３４で旋回体３３を回転させ、
これによってコンクリート２５が一対のローラ４０，４
０によって坑壁８上に展圧されて行き、坑壁８に圧着さ
れてライニングされる。

〔発明の効果〕

（１）本発明に係るトンネル構築方法によればトンネル
掘進装置によって掘削した切羽に近接した位置で被覆材
を坑壁８にライニングするので、掘削した坑壁をゆるめ
ることなく、崩落を防止しつつトンネルを構築できるの
で、従来の方法では不可能であった崩落性の不良地盤に
も、高能率の全断面機械掘削工法を適用することができ
るばかりではなく、崩落防止の作業が人力を要すること
な〈実施できるので、極めて安全であり、かつ作業性が
高い。又コン、クリート吹付作業のような粉塵発生がな
く、かつ被覆材の連続ライニングによってトンネル内へ
の湧水の流人を防止できるので、トンネル構築中のトン
ネル内環境を大巾に改善できる。

（２）カッタヘッド３を前進すると同時にカッタヘッド
サポート１の後側において被覆材を坑壁８にライニング
できる。

（３〉カッタヘッドサポート１の前進によって被覆材を
坑壁８にライニングできる。

（４）カッタヘッドサポート１を停止した状態でも旋回
体３３を回転させることで被覆材をライニングでき、そ
のライニング強度を強くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜ｍ７図は本発明に係るトンネル構築方法を実施
する装置の一例を示し、第１図は正面図、第２図は前面
図、第３図、第４図、第５図は第１図（７）Ｉ［Ｉ−Ｉ
［［線、ＩＶ−ＩＶ線、Ｖ−Ｖａ断面図、第６図は第５
図の■部拡大図、第７図は第６図の■−■線断面図、Ｗ
Ｓｓ図〜第１１図は被覆材ライニング装置の変形例を示
し、第８図は正面図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線断
面図、第１０図は第９図のＸ部拡大図、第１１図は第１
０図（７）ＸＩ−ＸＩ線断面図、第１２図、第１３図、
第１４図は従来例の説明図である。 １はカッタヘッドサポート、３はカッタヘッド、８は坑
壁、１２はグリッパ装置、１４は推進シリンダ、２０は
被覆材ライニング装置、２１はスプレッダ、３３は旋回
体、３８はスプレッダ、４０はローラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）カッタヘッド３を回転自在に備えたカッタヘッド
   サポート１とグリッパシェーを備えたグリッパ装置１２
   を交互に相対移動させながらカッタヘッド３を回転して
   切羽を全断面同時に掘削する構築方法において、前記切
   羽を掘削すると同時にカッタヘッドサポート１の後部に
   おいて坑壁８面に被覆材をライニングすることを特徴と
   するトンネルの構築方法。
2. （２）カッタヘッド３を回転自在に備えたカッタヘッド
   サポート１とグリッパ装置１２を相対的に前後移動可能
   に連結し、そのカッタヘッドサポート１とグリッパ装置
   １２とに亘って推進シリンダ１４を連結し、前記カッタ
   ヘッドサポート１の後側に、坑壁８に被覆材をライニン
   グする被覆材ライニング装置２０を設けたことを特徴と
   するトンネル掘進装置。
3. （３）カッタヘッドサポート１の後側に箱状のスプレッ
   ダ２１を坑壁８に開口し、かつ坑壁８に向けて揺動自在
   に設けると共に、そのスプレッダ２１内に被覆材を圧送
   する装置を設けて被覆材ライニング装置２０としたこと
   を特徴とする請求項２記載のトンネル掘進装置。
4. （４）カッタヘッドサポート１の後側に旋回体３３を回
   転自在に支承し、この旋回体３３に箱状のスプレッダ３
   ８を坑壁８に向けて移動自在に設け、そのスプレッダ３
   ８にローラ４０を設けると共に、スプレッダ３８内に被
   覆材を圧送する手段を設けて被覆材ライニング装置２０
   としたことを特徴とする請求項２記載のトンネル掘進装
   置。