JPH04360990A - トンネル覆工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル築造工法に係り
、特に種々のトンネル断面を覆工体によって築造するト
ンネル覆工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトンネル築造工法としては、シー
ルド工法と推進工法とが良く知られている。シールド工
法は列車用トンネルなどの比較的大口径のトンネル築造
に適用されることが多く、筒状の掘進機で地中を掘進し
、掘進跡をセグメントで内張りし、さらにセグメントを
推進土台として掘進機を前進させてトンネルを築造する
方法である。また、推進工法は、比較的小口径のトンネ
ル築造に適用され、立坑からジャッキで推進刃口とヒュ
ーム管等の推進管を地中に押し込み、トンネルを築造す
る方法である。

【０００３】いずれにしろ、これらの方法では、トンネ
ルの全断面を掘削して排土しながら前進するので、切羽
のふくれ出しやテールボイドでの沈降等の地盤変動を生
じやすく、隣接の構造物や、地表の道路、建物等に変状
を来しやすい。また、掘削、排土、ジャッキ推進、セグ
メント施工等の一連の作業が、最も危険度の高い切羽付
近に集中するため、作業の安全性に問題があった。特に
悪条件下の地山では、施工費が嵩みやすい欠点があった
。さらに、全断面掘削、排土、掘削機の前進、一次覆工
体の築造と、異質の作業を断続して繰り返すので、作業
に連続性がないためロスが生じやすく、長期間の工期と
、多大の労力を要していた。

【０００４】そこで本出願人等は、掘進機の切羽面の後
方に、機室、推進ジャッキ、覆工材充填手段等を備え、
充填した覆工材に反力を取り、掘進機を前進させ、充填
した覆工材と前進した掘進機との間隙に新たに覆工材の
充填を行い、トンネルの全断面を同時に掘削するのでな
く、先ず覆工体の肉壁部分のみを自己増殖的に築造する
方法、及びその装置を考案した（特開昭６３−２１７０
９８号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記考案
は、地中で覆工体となる肉壁の肉厚部分を掘削全断面と
して掘進し、しかも人手を使わず、掘進、排土、覆工材
充填等をこの肉厚部分を利用して全て機械的に行うこと
を特徴としたものである。そのため、複雑な機構を持ち
、信頼性のある施工を行うための敏速且つ適確なメンテ
ナンスを行うことができないという問題点があった。 更にそのために地中の多様な土砂に対して十分な対応が
難しいという問題があった。

【０００６】本発明の目的は上記課題を解決するために
なされたもので、覆工体築造時には築造に伴う各種工事
について、信頼性のある施工を可能にするとともに、敏
速且つ適確なメンテナンスを行うことができ、覆工体掘
進完了後には、残置地山の排土を効率的に行うことがで
き、公共施設等の各種設備配管等を安全かつ確実に施設
することのできるトンネル覆工方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、トンネル覆工体の掘削断面に一部拡大部
を有し、掘削の進行とともにこの拡大部にセグメントを
組立て、このセグメント内を作業空間として、拡大部以
外の掘削部の覆工材充填或いは組立て、又は次に掘削す
る拡大部のセグメント組立て等の作業を行うものである
。

【０００８】また、任意形状のトンネル覆工体の断面及
びその断面内の一部拡大部を同時に先行して掘削し、こ
の掘削部に覆工材として拡大部ではセグメントを組立て
、それ以外の掘削部では現場打設コンクリート、樹脂モ
ルタル等を充填するか、或いはセグメントを組立て、ト
ンネル覆工体の掘進完了後、前記拡大部のセグメント内
を中空状態にするか、又は現場打設コンクリート等で充
填するかしたのち、覆工体に取り囲まれた残置地山を排
土してトンネルを築造するものである。

【０００９】また、前記拡大部のセグメント内には、覆
工体築造時、覆工部掘削土砂搬送設備、覆工コンクリー
ト打設設備、動力給水配管、通信・連絡管、測量装置等
を設置することができる。また、覆工体掘進完了後、残
置地山の排土の排出トンネルとして使用することができ
るし、また、公共施設、例えば上下水道、ガス管路、電
気管路、換気管路、等を設けることもできる。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、掘削断面の一部を拡大して
掘削し、人間の作業可能な坑としてセグメントを組み立
てることができ、その作業坑を使用して覆工体築造に伴
う各種工事を行うことができるので、敏速且つ適確なメ
ンテナンスとともに、齟齬のない施工を行うことができ
る。さらに、その作業坑を利用して残置地山の排土を効
率的に行うことができ、公共施設等の各種設備配管等を
安全かつ確実に施設することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に用いた掘進機の一
部正面図一部覆工部断面図で、図中左側が正面図、右側
が横断面図である。掘進機２は断面が閉じた馬蹄形状の
トンネルを築造するためのもので、外側スキンプレート
４と内側スキンプレート６とで形成され、覆工部８と拡
大部１０とからなる。図では４個所の拡大部が形成され
ている。図中左側の掘削機正面にはカッタ１２が設けら
れ、図中右側の断面には鋼製支保工１４が継手板１６で
接続され、固定金具１８で覆工部８に固定されている。 このような掘削機で地中を掘削し、内部地山２０と外部
地山２２とが形成される。掘削が進行するにつれ、拡大
部１０にはセグメント２４が組み立てられ作業坑３０と
なり、覆工部８には覆工材（例えばコンクリート）を充
填して覆工体を形成する。

【００１２】図２は、図１のＡ−Ａ断面で、図中上部は
覆工部、図中下部は拡大部の縦断面となっている。掘削
機２の後方には、覆工部では覆工体２８が、拡大部では
作業坑３０がセグメント２４によって築造されている。 拡大部１０は前面から掘削室３２、ジャッキ室３４、覆
工形成室３６となっており、この覆工形成室３６でセグ
メントの組立てを行って作業坑３０を形成し、一方、図
中上部に示した覆工部には覆工材の充填を行い、築造し
た覆工体２８に反力をとり、掘削前進する。

【００１３】次に図３及び図４に覆工材充填の様子を示
す。図３において、セグメント２４によって組み立てら
れた作業坑３０に圧送管３８を設置し、覆工部８にコン
クリートを打設する。図４において、セグメント２４に
はコンクリート充填度チェック窓４０が設けられ、圧送
管３８のバルブ４２を調節してテールボイドのない十分
に密なコンクリートが打設できるようになっている。

【００１４】図５は、メンテナンスの一例として、覆工
部８のスキンプレートケレン装置を示したものである。 清掃器４４を取り付けたワイヤ４６を覆工部８に設置し
、このワイヤ４６を作業坑３０に設置したウインチ４８
に架け渡し、清掃器４４を往復動させることにより、ス
キンプレートの内壁面をケレンすることができるように
したものである。これにより、打設するコンクリートの
信頼性が向上する。

【００１５】図６は、掘削機２の掘削面を示した図であ
る。図中左側には従来の回転式カッタ１２を図示してあ
るが、図中右側には他の例としてチェーン式掘削装置５
０を例示してある。これは掘削刃５２を有するチェーン
５４をチェーン駆動歯車５６で駆動するもので、図中左
側の従来のものにくらべて、歯車の噛み合わせによる複
雑な機構とメンテナンスを簡素化することができる。

【００１６】次に図７及び図８により、掘進機の掘削前
進及び発進時について説明する。図７は、掘削機の覆工
部におけるジャッキとプレスリング部の詳細図である。 掘削機２の反力板５８と覆工体２８の前端部に設置した
プレスリング６０との間にジャッキ６２をセットし、こ
れにより掘削機２に前進力を与えて掘削前進するように
なっている。

【００１７】図８は、本実施例の工法による掘進機発進
時の様子を例示した図である。立坑６４の一方の壁を反
力壁６６とし、セグメント２４を利用して掘進機２を発
進坑口まで発進させる。それ以降は掘進機２の掘削前進
に伴い、拡大部１０に作業坑を形成し、覆工部８に覆工
材を充填して覆工体を形成し、さらに、これに反力をと
り掘進機２を掘削前進させる。

【００１８】次に図９ないし図１２を用いて、本実施例
による作業坑の利用方法について説明する。図９は、作
業坑３０を掘削に伴う送泥及び排泥関係を例示した図で
ある。地上の送泥ポンプＰから上部の作業坑３０に掘削
のための送泥管を配設し、下方の３本の作業坑３０に排
泥管を配設し、排泥ポンプＰ１〜Ｐｎにより、立坑６４
から地上に排泥することにより、効率的な掘削を行うこ
とができる。

【００１９】図１０は、作業坑をコンクリート打設に利
用した例を示したものである。最上部の作業坑３０から
上方の覆工部のコンクリート打設を行い、中段の左右２
本の作業坑３０で下方の覆工部のコンクリート打設を行
う。本実施例によれば確実なコンクリート打設を行うこ
とができ、作業性も極めて良い。

【００２０】図１１は、作業坑を掘削機のジャッキ室に
設けられた掘削のための駆動部への動力・給水に利用し
た例である。本例のようにそれぞれ４系統の動力給水設
備を設けることができる。

【００２１】図１２は、築造するトンネルの高低左右等
の位置や、掘進方向等の測量に作業坑を利用した例であ
る。立坑６４にレーザービームトランシットを据付け、
４本の作業坑３０を利用して４視線で測量を行うことが
できる。

【００２２】次に、本発明方法による種々の例を図１３
に示す。図１３の（Ａ）は、上下両サイドにある拡大部
ではセグメントを組立て、それ以外の掘削部では現場打
設コンクリート等を充填し、しかもセグメントを使用し
た拡大部も含めてコンクリートを打設した例である。図
の（Ｂ）は作業坑を、土砂の流体輸送、覆工材の供給、
動力給水配管、通信連絡管、測量等に複合して利用した
例で、安全確実に極めて高能率の作業を行うことができ
る。図の（Ｃ）は最下部の作業坑を内部地山の排土トン
ネルとして利用した例である。図の（Ｄ）は上方の作業
坑に換気配管を、その他の作業坑に適宜、上下水道、ガ
ス、電気等の配管を施設した例である。図の（Ｅ）は覆
工部が閉じた断面ではなく、いわゆるルーフシールドを
築造した例である。

【００２３】図１４は、本発明方法によって地中にトン
ネルを施工した例で、トンネル断面はリング状のほか、
角形等、種々の形状で構築することができる。図中一部
のものは、覆工体２８の築造後、内部地山の排土作業が
終了した状態を示している。

【００２４】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、掘削部に
作業坑となる拡大部を設けたことにより、覆工体築造時
には、築造に伴う各種工事について信頼性のある施工を
可能にするとともに、敏速且つ適確なメンテナンスを行
うことができ、覆工体築造後には、残置地山の排土を効
率的に行うことができ、公共施設等の各種設備配管等を
安全かつ確実に施設することができる。しかも、作業効
率の向上に伴い、種々の断面形状のトンネルを短工期で
施工することができるので、その経済的効果も極めて高
いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に用いた掘進機の一
部正面図一部断面図である。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図３は、覆工材充填の様子を示した作業坑の断
面図である。

【図４】図４は、覆工材充填の様子を示した作業坑内の
説明図である。

【図５】図５は、覆工部のスキンプレートケレン装置を
示した説明図である。

【図６】図６は、掘削機の掘削面を示した正面図である
。

【図７】図７は、掘削機の覆工部におけるジャッキとプ
レスリング部の詳細図である。

【図８】図８は、本実施例の工法による掘進機発進時の
様子を例示した図である。

【図９】図９は、本実施例による作業坑の利用方法の説
明図である。

【図１０】図１０は、本実施例による作業坑の利用方法
の説明図である。

【図１１】図１１は、本実施例による作業坑の利用方法
の説明図である。

【図１２】図１２は、本実施例による作業坑の利用方法
の説明図である。

【図１３】図１３は、本発明方法による種々の例を示し
た説明図である。

【図１４】図１４は、本発明方法によって地中にトンネ
ルを施工した例の斜視図である。

【符号の説明】

２　　掘進機　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　４　　外側スキンプレート ６　　内側スキンプレート　　　　　　　　　　　　　
　８　　覆工部１０　　拡大部　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１２　　カッタ１４　　鋼
製支保工　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
６　　継手板１８　　固定金具　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２０　　内部地山２２　　外部
地山　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
４　　セグメント ２８　　覆工体　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３０　　作業坑３２　　掘削室　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３４　　ジャ
ッキ室 ３６　　覆工形成室　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　３８　　圧送管４０　　コンクリート充填度チ
ェック窓　　４２　　バルブ４４　　清掃器　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４６　　ワイ
ヤ４８　　ウインチ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　５０　　チェーン式掘削装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　トンネル覆工体の掘削断面に一部拡大
   部を有し、掘削の進行とともにこの拡大部にセグメント
   を組立て、このセグメント内を作業空間として、拡大部
   以外の掘削部の覆工材充填或いは組立て、又は次に掘削
   する拡大部のセグメント組立て等の作業を行うトンネル
   覆工方法。
2. 【請求項２】　　任意形状のトンネル覆工体の断面及び
   その断面内の一部拡大部のみを同時に先行して掘削し、
   この掘削部には覆工材として拡大部ではセグメントを組
   立て、それ以外の掘削部では現場打設コンクリート、樹
   脂モルタル等を充填するか、或いはセグメントを組立て
   、トンネル覆工体の掘進完了後、前記拡大部のセグメン
   ト内を中空状態にするか、又は現場打設コンクリート等
   で充填するかしたのち、覆工体に取り囲まれた残置地山
   を排土してトンネルを築造するトンネル覆工方法。
3. 【請求項３】　　前記覆工体築造時、前記拡大部のセグ
   メント内には、覆工部掘削土砂搬送設備、覆工コンクリ
   ート打設設備、動力給水配管、通信・連絡管、又は測量
   装置等を設置する請求項１又は２記載のトンネル覆工方
   法。
4. 【請求項４】　　前記覆工体掘進完了後、前記拡大部の
   セグメント内を利用して残置地山の排土の排出トンネル
   として使用する請求項１又は２記載のトンネル覆工方法
   。
5. 【請求項５】　　前記覆工体掘進完了後、前記拡大部の
   セグメント内に公共施設、例えば上下水道、ガス管路、
   電気管路、又は換気管路等、を設ける請求項１又は２記
   載のトンネル覆工方法。