JPH05141182A - プレライニング式トンネル掘進方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円弧状の掘進機を使用してプレライニング式
トンネル掘進を行なう場合、その掘進機に大きな曲げモ
ーメントが発生しないようにする。 【構成】 中間部がトンネル外側に窪むように弯曲して
いる円弧状ケーシング１とこれに取付けられた掘削装置
２および掘削物排出装置とからなる掘進機４を、トンネ
ル外周においてトンネル長手方向に円弧状に推進するこ
とにより掘進し、次に掘進機４の前端から硬化性材料５
を掘削孔内に充填しながら前記掘進機４を後退移動さ
せ、次に掘進機４をトンネル周囲方向に移動したのち、
再び掘進機４をトンネル長手方向に円弧状に推進して掘
進し、以下同様の工程を反復して行なって支保用ライニ
ングを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘進予定部分
の外周に予め支保用ライニングを施したのち、その支保
用ライニングにより囲まれた部分を掘削するプレライニ
ング式トンネル掘進方法およびその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレライニング式トンネル掘進方
法としては、特開平１−２４０３９６号公報により公表
されているように、トンネル長手方向に延長すると共に
中間部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧状
透し溝掘削用チェーンカッタの基端部を支持して、その
チェーンカッタを、トンネル切羽の外周に沿って移動し
て、円弧状断面のアーチ形透し溝を掘削し、そのアーチ
形透し溝内に硬化性材料を充填して硬化させて、円弧状
断面のアーチ形支保版すなわち支保用ライニングを構成
したのち、その支保用ライニングにより囲まれた部分を
掘削し、次に前記円弧状透し溝掘削用チェーンカッタを
トンネル切羽の外周に沿って移動して、前記支保用ライ
ニングの前端部内側に後部が近接または連続しているア
ーチ形透し溝を掘削し、以下同様の工程を反復して行な
う方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のプレライニ
ング式トンネル掘進方法の場合は、チェーンカッタの基
端部を支持して、そのチェーンカッタをトンネル切羽の
外周に沿って移動しながらアーチ形透し溝を掘削するの
で、掘削中にチェーンカッタに対し横方向の荷重による
曲げモーメントが発生し、この曲げモーメントはチェー
ンカッタの長さに比例して大きくなるので、チェーンカ
ッタの長さに限度があり、例えば最大で５ｍ程度であ
る。しかし、アーチ形透し溝を掘削するチェーンカッタ
の長さが短かいと、トンネル掘進能率が悪くなる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、プレライニン
グ式トンネルを高能率で掘進するために、トンネル長手
方向に延長すると共に中間部がトンネル外側に窪むよう
に弯曲している円弧状ケーシング１の前端部に掘削装置
２を設けると共に、そのケーシング１内に掘削物排出装
置３を設けて、掘進機４を構成し、その掘進機４をトン
ネル外周においてトンネル長手方向に円弧状に推進する
ことにより掘進し、次に掘進機４の前端から硬化性材料
５を掘削孔内に充填しながら前記掘進機４を後退移動さ
せ、次に掘進機４をトンネル周囲方向に移動したのち、
再び掘進機４をトンネル長手方向に円弧状に推進して掘
進し、以下同様の工程を反復して行なって支保用ライニ
ングを構成し、次にその支保用ライニングにより囲まれ
た部分の地盤を掘削する。

【０００５】

【実施例】図１ないし図１１は本発明の一実施例を示す
ものであって、トンネル長手方向に延長すると共に中間
部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧状ケー
シング１の横断面が、トンネル周囲方向に延長する扁平
形状であり、その円弧状ケーシング１は、円弧状管体１
１とその両側面に溶接により固着されたＵ字状断面の円
弧状溝形部材１２とにより構成され、多数のスクリュウ
ユニット１３の軸１４が自在継手１５を介して連結され
てスクリュウコンベヤ１６が構成され、そのスクリュウ
コンベヤ１６が前記円弧状管体１１内に挿入されて掘削
物排出装置３が構成されている。スクリュウコンベヤ１
６の前端の軸１４は円弧状管体１１の前端部に設けた軸
受１７により支承され、円弧状ケーシング１における円
弧状溝形部材１２内の前端部にギアボックス１８が固定
され、そのギアボックス１８の後部中央に液圧モータか
らなるカッタ駆動装置１９が固定され、そのカッタ駆動
装置１９の回転軸に固定された駆動歯車２０は、ギアボ
ックス１８により支承されている第１掘削軸２１の中間
部に固定された従動歯車２２と、ギアボックス１８によ
り支承されている第２掘削軸２３の基端部に固定された
従動歯車２４とに噛み合わされ、前記軸１４の前端部に
直線状の中央カッタ２５の中央部が固定され、前記第１
掘削軸２１の前端部に直線状の第１カッタ２６の中央部
が固定され、前記第２掘削軸２３の前端部に直線状の第
２カッタ２７の中央部が固定されている。前記各第１カ
ッタ２６は、中央カッタ２５および各第２カッタ２７よ
りも前方に偏位して配置され、かつ第１カッタ２６の回
転軌跡は、中央カッタ２５の回転軌跡および第２カッタ
２７の回転軌跡と前後方向に重なるように配置され、カ
ッタ駆動装置１９により回転される第１カッタ２６およ
び第２カッタ２７と、スクリュウコンベヤ１６により回
転される中央カッタ２５とにより、掘削装置２が構成さ
れ、その掘削装置２により扁平断面の孔が掘削される。
前記第１掘削軸２１の中央部に硬化性材料注入孔２８が
設けられ、かつ第１掘削軸２１の後端部に硬化性材料供
給用スイベルジョイント２９が嵌合され、そのスイベル
ジョイント２９に硬化性材料供給用ホース３０の一端部
が接続され、そのホース３０は、円弧状溝形部材１２内
を通りかつその後部から出て硬化材供給ポンプ（図示を
省略した）に接続されている。

【０００６】無限軌道車からなる走行車両７における車
体８の４隅部に、支持アーム３１の基端部が縦軸により
枢着され、その支持アーム３１の先端部にアウトリガー
３２が取付けられ、かつ支持アーム３１の中間部と車体
８とは、アーム旋回用液圧シリンダ３３を介して連結さ
れ、車体８の中央上部に設けられた受台３４に、トンネ
ル長手方向に延長する横軸９が固定され、その横軸９
に、大径歯車３５が固定されると共に第１回動フレーム
３６の基端部が回動自在に嵌合され、液圧モータまたは
減速機付き電動機からなる回動用駆動装置３７は第１回
動フレーム３６に固定され、その回動用駆動装置３７の
出力軸に固定された小径歯車３８は前記大径歯車３５に
噛み合わされている。前記第１回動フレーム３６の先端
部に、第２回動フレーム３９の基端部が、トンネル長手
方向に直角な支軸４０により枢着され、その第２フレー
ム３９の中間部と第１回動フレーム３６とは、第２回動
フレーム俯仰用液圧シリンダ４１を介して連結され、前
記第１回動フレーム３６と第２回動フレーム３９とによ
り回動フレーム１０が構成され、第２回動フレーム３９
の先端部に、ガイド装置本体４２の前端下部が、トンネ
ル長手方向に直角な支軸４３により枢着され、かつガイ
ド装置本体４２の後端下部と第２回動フレーム３９の中
間部とはガイド装置角度調整用液圧シリンダ４４を介し
て連結されている。

【０００７】ガイド装置本体４２における前部の左右両
側および後部の左右両側に、掘進機４の円弧状ケーシン
グ１をガイドするガイドローラ４５が取付けられ、液圧
モータまたは減速機付き電動機からなる進退移動用駆動
装置４６がガイド装置本体４２に固定され、前記円弧状
ケーシング１の一側部にラック４７が固定され、前記進
退移動用駆動装置４６の出力軸に固定されたピニオン４
８は前記ラック４７に噛み合わされ、前記ガイド装置本
体４２とこれに取付けられたガイドローラ４５とにより
ガイド装置６が構成され、かつ円弧状ケーシング１の後
端部に、スクリュウコンベヤ１６を回転させるコンベヤ
駆動装置４９が固定されると共に、掘削物排出用シュー
ト５０が連結されている。

【０００８】図１ないし図１１に示すトンネル掘進装置
を使用してプレライニング式トンネル掘進を行なう場合
は、掘進機４を後退移動させた状態で、走行台車７を車
体８と回動フレーム１０の基端部とを連結している横軸
９を、トンネルアーチ部分の中心に配置し、次にスクリ
ュウコンベヤ１６および掘削装置２の各カッタ２５〜２
７を回転させた状態で、進退移動用駆動装置４６を正回
転運転して、掘進機４をトンネル掘進予定部分の外周に
おいてトンネル長手方向に円弧状に推進し、扁平断面孔
５１を円弧状に掘進していく。所定長さの扁平断面孔５
１を掘進したのち、進退移動用駆動装置４６を逆回転運
転して掘進機４を後退移動させると共に、細骨材を含む
コンクリートまたはモルタル等に硬化促進剤を混入して
なる硬化性材料５をホース３０，スイベルジョイント２
９および第１掘削軸２１の注入孔２８を経て扁平断面孔
５１に注入充填する。このようにして、扁平断面孔５１
の全長にわたって硬化性材料５を充填し、かつ掘進機４
を孔外に抜け出させたのち、掘進機４をケーシング１の
巾に近い距離だけトンネル周囲方向に移動し、次に再び
掘進機４をトンネル長手方向に円弧状に推進して掘進
し、以下同様の工程を反復して行なって、アーチ形断面
の支保用ライニング５２を構成し、次にその支保用ライ
ニング５２により囲まれた部分の地盤を掘削する。次に
トンネル掘進装置を前進したのち、前述のように掘進機
４による扁平断面孔５１の掘進と硬化性材料５の注入充
填とを反復して行なって、既設の支保用ライニング５２
の前端部に接続された新設の支保用ライニング５２を施
工する。

【０００９】図１２ないし図１４は掘進機４の他の例を
示すものであって、ケーシング１の前端部の中央にカッ
タ支持部材５３が固定され、そのカッタ支持部材５３に
より、ケーシング巾方向に延長するカッタ駆動軸５４の
中間部が回転自在に支承され、かつカッタ駆動軸５４の
両端部にドラム形カッタ５５および駆動スプロケット５
６が固定され、ケーシング１内においてカッタ支持部材
５３に液圧モータからなるカッタ駆動装置１９が固定さ
れ、そのカッタ駆動装置１９の出力軸とカッタ駆動軸５
４との間に歯車減速機構（図示を省略した）が介在され
ている。ケーシング１の後部に回転自在に取付けられた
一対の従動スプロケット（図示を省略した）と、前記一
対の駆動スプロケット５６とにわたって、多数の掘削掻
寄刃５７を連結した一対のチェーン５８が巻掛けられ、
その掘削掻寄刃５７とチェーン５８とからなる掘削コン
ベヤ５９は、ケーシング１における巾方向の中間の内部
は配置されると共に、ケーシング１の前方において露出
し、硬化性材料吐出用金属管６０は前記カッタ支持部材
５３に固定され、その金属管６０の吐出口は一対のドラ
ム形カッタ５５の中間において前方に向かって開口し、
前記金属管６０の後端部に硬化性材料供給用ホース３０
が接続されている。

【００１０】本発明の方法を実施する場合、図１５に示
すように、扁平断面孔５１に充填された硬化性材料５Ａ
をトンネル外周に沿って間隔をおいて設けたのち、図１
６に示すように、隣り合う硬化性材料５Ａに接続された
硬化性材料５Ｂを設けてもよい。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、トンネル長手方向に延
長すると共に中間部がトンネル外側に窪むように弯曲し
ている円弧状ケーシング１の前端部に掘削装置２を設け
ると共に、そのケーシング１内に掘削物排出装置３を設
けて、掘進機４を構成し、その掘進機４をトンネル外周
においてトンネル長手方向に円弧状に推進することによ
り掘進し、次に掘進機４の前端から硬化性材料５を掘削
孔内に充填しながら前記掘進機４を後退移動させ、次に
掘進機４をトンネル周囲方向に移動したのち、再び掘進
機４をトンネル長手方向に円弧状に推進して掘進し、以
下同様の工程を反復して行なって支保用ライニングを構
成するので、掘進機４に大きな曲げモーメントが発生し
ないようにしてプレライニング式トンネル掘進を行なう
ことができ、そのため円弧状の掘進機４の長さを長くし
て、高能率でプレライニング式トンネル掘進を行なうこ
とができる。また、既設の支保用ライニングの前端部に
新設の支保用ライニングの後端部を接続することによ
り、トンネル長手方向に隣り合うライニング材を連結す
ることができるので、漏水が少なく、かつ強度の大きい
ライニングを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プレライニング式トンネル掘進装置によりトン
ネルを掘進している状態を示す一部縦断側面図である。

【図２】プレライニング式トンネル掘進装置によりトン
ネルを掘進している状態を示す一部横断正面図である。

【図３】プレライニング式トンネル掘進装置によりトン
ネルを掘進している状態を示す一部縦断正面図である。

【図４】プレライニング式トンネル掘進装置における掘
進機およびガイド装置を示す一部切欠横断平面図であ
る。

【図５】掘進機の前部を示す横断平面図である。

【図６】掘進機の前部を拡大して示す横断平面図であ
る。

【図７】掘進機の正面図である。

【図８】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】スイベルジョイントを示す横断平面図である。

【図１０】プレライニング式トンネル掘進装置における
走行車両により支持されたガイド装置を示す一部縦断側
面図である。

【図１１】図１０におけるガイド装置付近を拡大して示
す一部縦断面図である。

【図１２】掘進機の他の例を示す一部横断平面図であ
る。

【図１３】図１２に示す掘進機の縦断側面図である。

【図１４】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１５】硬化性材料をトンネル周囲方向に間欠的に設
置した状態を示す縦断正面図である。

【図１６】間隔をおいて隣り合う硬化性材料を他の硬化
性材料により接続した状態を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 円弧状ケーシング ２ 掘削装置 ３ 掘削物排出装置 ４ 掘進機 ５ 硬化性材料 ６ ガイド装置 ７ 走行車両 ８ 車体 ９ 横軸 １０ 回動フレーム １１ 円弧状管体 １２ 円弧状溝形部材 １６ スクリュウコンベヤ １９ カッタ駆動装置 ２１ 第１掘削軸 ２３ 第２掘削軸 ２５ 中央カッタ ２６ 第１カッタ ２７ 第２カッタ ２８ 硬化性材料注入孔 ３０ 硬化性材料供給用ホース ３５ 大径歯車 ３６ 第１回動フレーム ３７ 回動用駆動装置 ３８ 小径歯車 ３９ 第２回動フレーム ４１ 第２回動フレーム俯仰用液圧シリンダ ４２ ガイド装置本体 ４４ ガイド装置角度調整用液圧シリンダ ４５ ガイドローラ ４６ 進退移動用駆動装置 ４７ ラック ４８ ピニオン ４９ コンベヤ駆動装置 ５０ 掘削物排出用シュート ５１ 扁平断面孔 ５２ 支保用ライニング ５３ カッタ支持部材 ５４ カッタ駆動軸 ５５ ドラム形カッタ ５６ 駆動スプロケット ５７ 掘削掻寄刃 ５９ 掘削コンベヤ ６０ 硬化性材料吐出用金属管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000112668 株式会社フジタ 東京都渋谷区千駄ケ谷四丁目６番15号 (71)出願人 000005924 株式会社三井三池製作所 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 (72)発明者 猪熊 明 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省 土 木研究所内 (72)発明者 稲野 茂 茨城県つくば市大字旭１番地 建設省 土 木研究所内 (72)発明者 野村 祐 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組内 (72)発明者 落石 雅宣 岡山県岡山市築港栄町19番22号 同和工営 株式会社内 (72)発明者 肥後 満朗 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 香川 和夫 東京都渋谷区千駄ケ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 今井 英雄 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 株式会社三井三池製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル長手方向に延長すると共に中間
   部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧状ケー
   シング１の前端部に掘削装置２を設けると共に、そのケ
   ーシング１内に掘削物排出装置３を設けて、掘進機４を
   構成し、その掘進機４をトンネル外周においてトンネル
   長手方向に円弧状に推進することにより掘進し、次に掘
   進機４の前端から硬化性材料５を掘削孔内に充填しなが
   ら前記掘進機４を後退移動させ、次に掘進機４をトンネ
   ル周囲方向に移動したのち、再び掘進機４をトンネル長
   手方向に円弧状に推進して掘進し、以下同様の工程を反
   復して行なって支保用ライニングを構成し、次にその支
   保用ライニングにより囲まれた部分の地盤を掘削するプ
   レライニング式トンネル掘進方法。
2. 【請求項２】 既設の支保用ライニングの前端部に新設
   の支保用ライニングの後端部を接続する請求項１のプレ
   ライニング式トンネル掘進方法。
3. 【請求項３】 トンネル長手方向に延長すると共に中間
   部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧状ケー
   シング１の横断面が、トンネル周囲方向に延長する扁平
   形状であり、そのケーシング１の前端部に掘削装置２が
   設けられると共に、ケーシング１内に掘削物排出装置３
   が設けられて、掘進機４が構成され、その掘進機４に、
   掘進機の前端から硬化性材料を注入する装置が設けら
   れ、前記掘進機４はガイド装置６によりトンネル長手方
   向に円弧状に移動可能に支承され、前記ガイド装置６
   は、走行車両７の車体８に設けられたトンネル長手方向
   に延長する横軸９を中心として回動される回動フレーム
   １０により支持されているプレライニング式トンネル掘
   進装置。