JPH05287982A - トンネル掘削方法およびそのための矩形断面削孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】強度的に優れたアーチ状仮支保を効率良く短時
間で形成する。 【構成】トンネル掘削に当り、予めトンネル切羽の前方
部分であって、その周方向回りに、バックホー１に対し
て着脱自在の矩形断面削孔機３により、順次スリット状
の透かし溝を形成するとともに、該透かし溝部分にグラ
ウト材Ｓを充填して、多角形状に連続したアーチ状仮支
保を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地山の崩壊を防止
するためプレライニングを形成しながらトンネル掘削す
る方法とその方法に好適に用いられる削孔装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在採用されているトンネル掘削工法に
は、全断面工法、側壁または底設導坑先進上部半断面工
法、上部半断面先進工法などのいわゆる在来工法の他、
比較的新工法のベンチカット工法、ＮＡＴＭ工法などが
あり、掘削する地山の状況、トンネル断面の規模、延
長、勾配、さらに経済性、安全性、工期などに応じて採
用する工法が選定されている。しかしながら、前述した
トンネル掘削工法により、すべての地山条件、地形、各
種環境条件等に対応できるものではなく、このため種々
の補助工法を併用しながら掘削を行っている。

【０００３】一般的に前記補助工法には、フォアパイリ
ング工法、プレライニング工法、薬液注入工法、地下水
位低下工法、凍結工法などの工法が挙げられる。前記フ
ォアパイリング工法は、削孔機等により鉄筋、ロックボ
ルト、または単管パイプをトンネル切羽の周囲より斜め
前方方向に打ち込んで地山の崩壊を防ぐものであり、前
記プレライニング工法は、切羽部分を掘削する前に、ト
ンネル切羽の前方にトンネル周囲に渡ってアーチ状の仮
支保を形成して地山崩壊を防止しながら掘削を行うもの
である。図６は、従来のプレライニング工法において、
トンネル周方向回りに連続した柱列式のアーチ状仮支保
を形成するための削孔装置であり、図７は前記柱列式の
アーチ状仮支保の正面図である。

【０００４】たとえば、前記ＮＡＴＭ工法により軟弱地
山を掘削する場合、切羽の肌落ち程度の自立性を有すれ
ば前記フォアパイリング工法と併用し、さらに自立性の
低い地山であれば前記プレライニング工法、薬液注入工
法等を併用するなど、地山状況等に応じて適宜の補助工
法が組み合わされてトンネル掘削が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉄筋等
の打込みを行うフォアパイリング工法の場合は、トンネ
ル横断方向に連続性がないため、特に粘着性がなく、緩
みの著しい軟弱地盤の場合にはその効果が小さい。ま
た、これら各種補助工法に用いる装置類は、図６のよう
に、専用機を用いる場合が多く、設備的にも大掛かりな
ものとなるため、設置に手間がかかるとともに、その装
置に要した費用も多大であった。さらに、図７のよう
に、トンネル周回りに柱列式のアーチ状仮支保を形成す
る場合、１杭毎の施工となるため、施工に時間がかかり
過ぎるとともに、アーチ状仮支保全体の強度も不十分な
ものであった。

【０００６】そこで、本発明の主たる課題は、強度的に
優れたアーチ状仮支保を効率良く、短期間で形成し、ま
た装置的にもコンパクトであり、低コストとなるトンネ
ル掘削方法とそのための削孔装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、トンネル掘
削に当り、予めトンネル切羽の前方部分であって、その
周方向回りに、矩形断面削孔装置により、順次スリット
状の透かし溝を形成するとともに、該透かし溝部分にグ
ラウト材を充填して、多角形状に連続したアーチ状仮支
保を形成し、地山崩壊を防ぎながらトンネル掘削を行う
ことで解決できる。

【０００８】前記矩形断面削孔装置としては、バックホ
ーショベルに対して着脱自在のアタッチメント方式の削
孔装置であって、略直方形の削孔機本体と、この削孔機
本体の基端部に設けられ前記バックホーショベルに対し
て装着するためのアタッチメント部であって、先方側の
削孔機本体を回動自在に支持する回転ヘッドと、前記削
孔機本体の一部と回転ヘッドの一部とを相互に連結し、
削孔方向角度を調整するための角度調整用ジャッキとに
より構成され、前記削孔機本体は、両側部分に削孔方向
を回転中心として回転自在の伝動用回転ロッドを備え、
その前面両端部分に前記伝動用回転ロッドによって直接
または間接的に駆動される切削用回転ビットを備え、こ
れら両切削用回転ビットの中間部に前記伝動用回転ロッ
ドの少なくとも一方に対して連絡し連動して回転するス
クリューカッターを備え、さらに前記スクリューカッタ
ーによる土砂移動方向側の前記伝動用回転ロッドに螺旋
翼を固設して掘削土砂搬送用スクリューコンベアとした
矩形断面削孔装置が好適に用いられる。また、好ましく
は、削孔後の空間部分にグラウト材を注入するための注
入管を備えるものである。

【０００９】

【作用】本発明においてプレライニングとしてトンネル
周方向に形成される多角形状のアーチ状仮支保は、横断
方向に強固に連続され、かつ強度および剛性に優れ、作
用土圧を分散・迂回させ、切羽への作用荷重を軽減する
ため、たとえ軟弱な地盤であっても安定的にこれを保持
する。また、矩形断面削孔機によるブロック単位の削孔
であるため、作業が効率化し、短期間で形成することが
できる。

【００１０】また、用いる矩形断面削孔装置は、バック
ホーに対して着脱自在の簡易な削孔装置であって、汎用
性に富み、設置に手間取ることなく、コスト的にも低廉
なものとなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳説する。図
１は、本発明に係る矩形断面削孔装置の全体側面図であ
る。本発明に係る矩形断面削孔機本体３は、バックホー
１のブーム先端に対して着脱自在のアタッチメント式の
削孔機であり、その基部に設けられた回転ヘッド２を介
して取り付けられる。前記回転ヘッド２は、先方の削孔
機本体３を回動自在に支持し、トンネル軸方向回りの傾
動により、トンネル周方向にどの位置であっても、周方
向に沿った矩形断面孔を形成することができるようにな
っている。また、前記回転ヘッド２の一部と前記矩形断
面削孔機１の一部とを相互に連結する角度調整用ジャッ
キ４が設けられ、掘削方向角度が調整自在となってい
る。

【００１２】前記削孔機本体３は詳細には、図２〜図４
に示されるように、函体３０内部の両側部分に沿って中
空部３０Ａ、３０Ｂがそれぞれ形成され、その一方に切
削用回転ビット３３の伝動用回転ロッド３５が配設され
るとともに、他方に切削用回転ビット３４の伝動用回転
ロッドをも兼ねた掘削土砂の搬送用スクリューコンベア
３２が配設されている。前記伝動用回転ロッド３５は、
基端側スプロケット３５ｂが切削用回転ビット用モータ
３８の原動軸のスプロケット３８ａとチェーンにより連
結され、前記モータ３８の回転が伝えられ、先端側のベ
ベルギア３５ａ、３６、３３ａを介して切削用回転ビッ
ト３３を回転するようになっている。一方、他端側のス
クリューコンベア３２も、同様に、スクリューコンベア
用モータ３７のスプロケット３７ａの回転が、スクリュ
ーコンベア３２の基端側スプロケット３２ｂに伝達さ
れ、スクリューコンベア３２を土砂搬出方向に回転させ
るようになっている。前記スクリューコンベア３２の先
端にはベベルギア３２ａが固着され、これと噛み合うベ
ベルギア３１ａ，３４ａを介して切削用回転ビット３４
を回転するようになっている。前記切削用回転ビット３
３と切削用回転ビット３４の中間部分には、スクリュー
カッター３１が配設され、このスクリューカッター３１
の回転軸３１ｂの端部に固着されたベベルギア３１ａが
前記スクリューコンベア３２のベベルギア３１ａおよび
切削用回転ビット３４のベベルギア３４ａと噛合してお
り、スクリューコンベア３２の回転に連動して回転する
ようになっている。かくして、矩形断面削孔機３の先端
部分において、切削用回転ビット３３、３４およびスク
リューカッター３１が同時に駆動され、掘削と同時に掘
削された土砂が切削用回転ビット３４側に移動され、さ
らにスクリューコンベア３２により削孔機本体３の基端
側に移動されて、順次連続的に排出される。

【００１３】さらに、函体３０側端部の中空部３０Ａに
は、グラウト注入管３９が配設されており、管軸方向に
進退自在となっている。切削用回転ビット３３の回転掘
削時には後退状態とし、掘削が完了しグラウト材を注入
する際には進出させて、切削用回転ビット３３に形成さ
れた注入孔３３ｂより地盤内の空隙部分にグラウト材を
充填できるようになっている。

【００１４】実際のトンネル施工に際しては、トンネル
周方向回りに連続したアーチ状のコンクリート支保を施
工する場合、図１に示されるように、施工ブロック毎
に、前述した矩形断面削孔機により、切羽部分に透かし
溝ｈを形成した後、引抜き時にグラウト材Ｓを充填して
板状体を順次形成し、最終的に図５に示されるように、
板状体Ｓ₁ 〜Ｓ_n によって多角形状に連続したアーチ状
仮支保を形成した後、トンネル掘削を行う。

【００１５】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、強
度的に優れたアーチ状仮支保を効率良く、短期間で形成
することができる。また、そのための矩形断面削孔装置
も、アタッチメント方式の簡易なものであるため、汎用
性に富み、設備的にも安価なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る矩形断面削孔装置の全体側面図で
ある。

【図２】矩形断面削孔装置の縦断面図である。

【図３】矩形断面削孔装置の水平断面図である。

【図４】矩形断面削孔装置の正面からの視図である。

【図５】本発明法による多角形状に連続したアーチ状仮
支保の正面図である。

【図６】従来より用いられている削孔装置の側面図であ
る。

【図７】柱列式のアーチ状仮支保の正面図である。

【符号の説明】

１…バックホーショベル、２…回転ヘッド、３…矩形断
面削孔機本体、４…角度調整用ジャッキ、３１…スクリ
ューカッター、３２…搬送用スクリューコンベア、３３
・３４…切削用回転ビット

フロントページの続き (72)発明者 目時 康男 東京都中央区日本橋本町４ー12ー20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 山本 稔 東京都町田市玉川学園１ー15ー２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル掘削に当り、予めトンネル切羽の
   前方部分であって、その周方向回りに、矩形断面削孔装
   置により、順次スリット状の透かし溝を形成するととも
   に、該透かし溝部分にグラウト材を充填して、多角形状
   に連続したアーチ状仮支保を形成し、地山崩壊を防ぎな
   がらトンネル掘削を行うことを特徴とするトンネル掘削
   方法。
2. 【請求項２】バックホーショベルに対して着脱自在のア
   タッチメント方式の削孔装置であって、 略直方形の削孔機本体と、この削孔機本体の基端部に設
   けられ前記バックホーショベルに対して装着するための
   アタッチメント部であって、先方側の削孔機本体を回動
   自在に支持する回転ヘッドと、前記削孔機本体の一部と
   回転ヘッドの一部とを相互に連結し、削孔方向角度を調
   整するための角度調整用ジャッキとにより構成され、 前記削孔機本体は、両側部分に削孔方向を回転中心とし
   て回転自在の伝動用回転ロッドを備え、その前面両端部
   分に前記伝動用回転ロッドによって直接または間接的に
   駆動される切削用回転ビットを備え、これら両切削用回
   転ビットの中間部に前記伝動用回転ロッドの少なくとも
   一方に対して連絡し連動して回転するスクリューカッタ
   ーを備え、さらに前記スクリューカッターによる土砂移
   動方向側の前記伝動用回転ロッドに螺旋翼を固設して掘
   削土砂搬送用スクリューコンベアとしたことを特徴とす
   る矩形断面削孔装置。
3. 【請求項３】削孔後の空間部分にグラウト材を注入する
   ための注入管を備えた請求項２記載の矩形断面削孔装
   置。