JPH0666094A - トンネル覆工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切羽面に対する発破孔の穿設作業とトンネル
壁面に対するコンクリート覆工作業とを並行して行える
トンネル覆工方法を提供する。 【構成】 移動台車１上に型枠装置３を備えたガイドレ
ール４と発破孔穿設装置５とを配設して発破による所定
長さのトンネル部分の掘削後、穿設装置によって切羽外
周部に発破孔を穿設したのち、掘削されたトンネル壁面
ｔに沿ってガイドレール４を配置し、このガイドレール
４に沿って型枠装置３をトンネル周方向に移動させなが
ら該型枠装置３とトンネル壁面ｔとの間に急結性コンク
リートを打設する作業と、切羽中央部に対する穿設装置
５による発破孔穿設作業とを重複して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発破によって掘削された
トンネル壁面に急結性コンクリートの打設による所定厚
みのトンネル覆工を施工する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、岩盤などの地盤中にトンネル
を掘進していく場合、切羽部において発破孔穿設作業を
行い、該発破孔に爆薬を装填したのち爆破させ、その爆
破により発生したずりを排出したのち、トンネル壁面に
コンクリート覆工を施工している。このコンクリート覆
工としては、膨張性や崩壊性の地山にトンネルを掘削す
る場合には、掘削後、直ちにトンネル壁面に一次覆工を
施す必要があるために、急結剤を混合したコンクリート
を圧縮空気によりトンネル壁面に吹付けてコンクリート
を急激に硬化させるコンクリート吹付工法が採用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンク
リート吹付け工法によれば、コンクリートをトンネル壁
５に対して高速で吹き付けるものであるから、充分に付
着することなく跳ね返りが生じて作業環境が悪くなる上
に、吹き付けたコンクリートがトンネル壁面から剥離す
る場合が生じて材料の損失を招く虞れがある。さらに、
このようなコンクリート吹付け作業はずりの排出作業や
発破孔の穿設作業が完了するのを待たなければ行うこと
ができない上に、吹付けたコンクリートがある程度硬化
したのち、再びその表面にコンクリートの吹き付けを行
わなければ、所要の厚さのコンクリート覆工を施工する
ことができなく、トンネル覆工の作業能率が著しく低下
するという問題点がある。

【０００４】一方、吹付けコンクリートに代えて、型枠
によるトンネル覆工を行う場合においても、発破孔の穿
設作業等が完了したのちでなければ行うことができず、
作業能率の低下が免れないものである。本発明はこのよ
うな問題点に鑑みてなされたもので、掘削されたトンネ
ル壁面への覆工作業と重複して次に掘削すべき切羽面へ
の発破孔の穿設作業やずりの排出作業が行えるトンネル
覆工方法の提供を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトンネル覆工方法は、移動台車上に、トン
ネル長さ方向に移動自在なガイドレールと、該ガイドレ
ールに沿ってトンネルの周方向に移動可能な型枠装置
と、トンネル長さ方向に移動可能な発破孔穿設装置とを
配設し、まず、トンネルの切羽の外周部に穿設装置によ
って周方向に所定間隔毎に複数個の発破孔を穿設したの
ち、型枠装置のガイドレールを掘削されたトンネル壁面
まで前進させ、該型枠装置をガイドレールに沿ってトン
ネルの周方向に移動させながら型枠装置とトンネル壁面
との間に急結性のコンクリートを打設し、この打設作業
と並行して上記穿設装置によりトンネル切羽中央部に複
数個の発破孔を穿設することを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】発破孔に装填した爆薬を爆破させて適宜長さの
トンネル部分を掘削したのち、移動台車を前進させて、
まず、穿設装置によりトンネル切羽の外周部複数箇所に
発破孔を穿設する。しかるのち、該発破孔が穿設された
切羽外周部にまで型枠装置のガイドレールを移動させ
て、掘削されたトンネル壁面に沿わせる。次いで、この
ガイドレールに配設している型枠装置をガイドレールに
沿って移動させながら該型枠装置とトンネル壁面間に急
結剤を混入しているコンクリートを打設してトンネル覆
工を形成していく。このトンネル覆工の施工と同時に、
ガイドレールで囲まれている空間部を利用して穿設装置
により上記切羽外周部以外の切羽面に発破孔を穿設す
る。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面について説明す
ると、図１、図２は本発明トンネル覆工方法を実施する
ための装置を示すもので、既に掘削されたトンネルＴの
底面両側部にレール２、２を敷設し、このレール２、２
上に移動台車１を走行自在に配設し、該移動台車１上に
左右型枠装置３、３を設けた前後一対のガイドレール
４、４と複数個の発破孔穿設装置５とをトンネル長さ方
向に前後移動自在に配設してある。

【０００８】上記移動台車１は正面門形形状に形成され
てあり、その上端台枠1aの両側部上に一定長さを有する
支持桁部材６、６を上端台枠1aの前端から突出可能とな
るようにトンネル長さ方向に移動自在に配設すると共に
これらの移動支持桁部材６、６の前部上に上記前後ガイ
ドレール４、４と同一間隔を存して左右一対のジャッキ
7a、7bの下端部を枢支し、これらのジャッキ7a、7bのロ
ッド端を上記前後ガイドレール４、４の湾曲部の内周面
に連結してガイドレール４、４をトンネル壁面ｔに対し
て接離自在に支持しているものである。

【０００９】ガイドレール４、４はＩ形鋼からなり、そ
の内周面に図10に示すようにラック８を全長に亘って刻
設してある。また、これらのガイドレール４、４はトン
ネル壁面ｔの上半部湾曲面に沿う湾曲ガイドレール部4a
と、トンネル壁面ｔの下半部垂直面に沿う垂直ガイドレ
ール部4b（図８参照）に分割されてあり、移動時には垂
直ガイドレール部4bを湾曲ガイドレール部4aの下端から
の連結を解いて移動台車１の適所に収納しておき、湾曲
ガイドレール部4aをジャッキ7a、7bに支持させておくよ
うに構成している。

【００１０】型枠装置３は、図10、図11に示すようにガ
イドレール４、４の対向内面に沿う前後側板31、31の上
端部間と下端部間とにローラ32、33を回転自在に軸支34
し、これらのローラ32、33間に無端の型枠ベルト35を巡
回自在に掛け渡していると共にローラ32、33の中心軸34
の両端に案内転子36、36を一体に固着して、これらの案
内転子36、36をガイドレール４、４の対向溝4c、4c内に
回転可能に嵌入、係止させて型枠装置３をガイドレール
４、４間に架設状態に支持させているものである。な
お、型枠ベルト35をその内面側から適宜な押圧手段によ
って積極的に打設コンクリート側に押圧するように構成
しておくことが望ましい。

【００１１】さらに、型枠装置３の前後側板31、31の上
端部適所間に回転軸38を軸支し、側板11から突出した該
回転軸38の端部にガイドレール４、４の前記ラック８に
噛合させたピニオン39を固着してある。９は回転軸38を
回転駆動するモータで、両側板31、31間の適所に配設し
てある。10はこの型枠装置３の型枠ベルト35とトンネル
壁面ｔとの間にコンクリートを打設する配管で、そのノ
ズル11の開口端を型枠ベルト35の上端側からトンネル壁
面ｔと型枠装置３との対向上端間に向けて臨ませている
と共に、型枠装置３に対してトンネルの長さ方向に前後
移動自在に設けられている。

【００１２】この移動手段としては、型枠装置３の型枠
ベルト背面側の両側板31、31間に案内棒12、12を架設
し、この案内棒12、12に往復移動部材13の下端部を固着
させた取付部材14を摺動自在に取付け、往復移動部材13
の先端に配管10のノズル11を着脱自在に挿嵌、支持して
いる支持体15を回転自在に軸支16してなるものである。
17は前側（切羽側）のガイドレール４の外周面に全長に
亘って装着しているゴムチューブよりなる妻型枠部で、
該妻型枠部17内に圧縮空気を供給して膨張させることに
よりトンネル壁面ｔの内周面に圧接させるようにように
構成しているものである。

【００１３】一方、上記発破孔穿設装置５は、移動台車
１の台枠1a上の両側部と下部両側とにトンネル長さ方向
に向かって前後移動自在に配設されている。穿設装置５
をこのように移動させる手段としては、上記ガイドレー
ル支持桁部材６、６間における移動台車１の台枠1aの両
側部と、移動台車１の両側下部に突設している受梁部材
18、18上とに左右一対の平行レール19、19を敷設し、こ
れらの平行レール19、19上に台板20を図示しない適宜な
駆動機構によって前後移動自在に載置し、該台板20の前
部上に穿設装置５を設置してなるものである。

【００１４】穿設装置５は、台板20上に固着した固定台
51の前面にアーム部材52の基端部を上下左右旋回自在に
連結すると共にこのアーム部材52の先端側に穿孔具53を
取付けてなるもので、穿孔具53はその受台板54の後端を
アーム部材52の先端外周部に枢支させていると共に中間
部とアーム部材52の先端間をジャッキ55を介して上下回
動自在に連結してあり、穿孔具53の先端ドリル56は穿孔
具内に設けたモータ等の駆動機構によって回転させら
れ、且つ前後方向に移動自在に構成されている。57はア
ーム部材52の中間部と受台板54間を連結しているアーム
回動用ジャッキである。

【００１５】このように構成した装置を使用してトンネ
ル壁面ｔにコンクリート覆工Ｃを施工するには、トンネ
ル切羽を発破によって掘削する際に、移動台車１をトン
ネルＴ内に後退させたおき、図３に示すように、切羽面
に穿設した発破孔21内に爆薬を装填して爆破することに
より所定長さのトンネル部を掘削後、該移動台車１を前
進させると共に穿設装置５の台板20を前進させて穿孔具
53のドリル56を切羽に接近させる。そして、まず、ジャ
ッキ55、57等の操作によって穿孔具53を切羽外周部側に
移動させ、図５、図６に示すように、ドリル56によって
切羽外周部に所定間隔毎に複数個の発破孔21を穿設す
る。この発破孔21の穿設作業中に、掘削されたずりの排
出を行う。なお、このずりの排出は発破孔21の穿設後に
おいても移動台車１下方の空間部を利用して行うことが
できる。

【００１６】上記発破孔21の穿設後、穿孔具53を切羽外
周部からトンネル中央部側に旋回移動させ、発破孔21を
穿設した切羽外周部と既に施工したトンネル覆工Ｃの前
端面間に型枠装置３のガイドレール４、４が配置可能な
空間部を設ける。次いで、移動台車１の台枠1a上の支持
桁部材６の前半部を図７に示すように、移動台車１から
トンネル切羽面近傍部に達する位置まで前進、突出させ
る。

【００１７】しかるのち、ジャッキ7a、7bのロッドを適
宜に伸長させることにより前後湾曲ガイドレール部4a、
4aを掘削されたトンネル壁面ｔ側に接近させ、後方側の
ガイドレール部4aの外周面を既に施工しているコンクリ
ート覆工Ｃの前端内周面に密接させる。しかるのち、前
後湾曲ガイドレール部4a、4aの下端に、図８に示すよう
に垂直ガイドレール部4b、4bの上端を連結、一体化さ
せ、これらのガイドレール4b、4b部の下端をトンネルＴ
の底面両側端部上に固定する。

【００１８】次いで、図９に示すように、湾曲ガイドレ
ール部4aの両側端部に夫々配置しておいた左右型枠装置
３、３を垂直ガイドレール4b、4b部の下端にまで移動さ
せると共にジャッキ7a、7bとガイドレール４、４との連
結を解き、さらにこれらの湾曲、垂直ガイドレール部の
連結により構成された前側ガイドレール４の外周面に設
けている妻型枠部17を膨張させてトンネル壁面Ｃに密着
させる。この状態にすると、コンクリートを打設すべき
型枠装置３とトンネル壁面ｔとの間の空間部の前後両端
面は、既に施工されたコンクリート覆工Ｃの前端面と上
記妻型枠部17によって規制される。なお、ジャッキ9a、
9bによる支持を解くのは、型枠装置３、３を移動させな
がらコンクリートを打設する作業と平行して穿設装置５
により切羽面に発破孔を穿設する作業を行う際に、その
振動が移動台車１からガイドレール４、４に伝達するの
を防止するためである。

【００１９】この状態にして、トンネル内の適所に設置
したコンクリート供給源から配管10内にコンクリートを
送り込むと共に、配管10の先端部に連結、連通させた圧
縮空気供給管25とコンクリート急結剤供給管26とからミ
スト状のコンクリート急結剤を供給し、ノズル11に達す
るまで空気流によってコンクリートと混合させたのち図
10、図11に示すように、ノズル11からそれぞれの型枠装
置３の型枠ベルト35とトンネル壁面ｔとの間に噴出、打
設する。この際、ノズル11を取付けた往復移動部材13を
案内棒12に沿って往復移動させると共にノズル11を首振
状態に往復回動させて、型枠装置３とトンネル壁面ｔと
の間の上記空間部に均一な高さとなるように急結剤混入
コンクリート22を打設する。

【００２０】さらに、打設したコンクリート22が硬化し
始めるに従って、ガイドレール４、４のラック８に噛合
しているピニオン39を回転させることにより、左右の型
枠装置３、３を徐々にガイドレール４、４に沿って上昇
させ、トンネル覆工Ｃを施工していく。この際、型枠装
置３の型枠ベルト35はローラ32、33間に回転自在に掛け
渡されているので、既に打設されたトンネル覆工面上を
自走するようにして型枠装置３が移動し、トンネル覆工
面の平滑性が維持されるものである。このトンネル覆工
Ｃを施工中に、図７に示すように穿孔具53を切羽中央部
側に移動させ、上記切羽外周部に穿設した発破孔21で囲
まれている切羽面にドリル56によって図12、図13に示す
ように上下左右に所定間隔毎に発破孔21を穿設する。

【００２１】一方、急結剤混入コンクリート22を打設し
ながら型枠装置３、３を徐々に上昇させ、これらの型枠
装置３、３が図14に示すように、トンネル壁面ｔの天端
面近傍に達すると、一方の型枠装置３を他方の型枠装置
３よりもその移動速度を増大させて先にトンネル壁面ｔ
の天端にその先端が達するまで移動させ、該一方の型枠
装置３内にコンクリート22を充分に打設したのち、その
ノズル11を有する配管10を往復移動部材13と共に撤去す
る。

【００２２】続いて、他方の型枠装置３を該型枠装置３
とトンネル壁面ｔとの間にノズル11からコンクリート22
を打設しながらトンネル壁面ｔの天端に向かって移動さ
せ、該ノズル11が移動の支障となった時点で上記同様に
このノズル11を撤去し、両方の型枠装置３、３の先端同
士を接合させて必要に応じてボルト等でそのドッキング
状態を保持すると共に、外部から妻型枠部17の天端部等
を通じて図15に示すように型枠装置３とトンネル壁面ｔ
の天端間に残存する空間部に適宜な注入ノズル23を通じ
て急結剤混入コンクリートを打設、充満させる。

【００２３】こうして、トンネルＴの長さ方向に前後ガ
イドレール４、４間に相当した幅を有するアーチ状のト
ンネル覆工Ｃが形成され、天端部のコンクリートの硬化
後、ジャッキ7a、7bによりガイドレール４の湾曲ガイド
レール部4aを支持させ、しかるのち、ガイドレール４の
垂直ガイドレール部4bを撤去し、支持桁部材６を後方に
移動させて湾曲ガイドレール部4aを台車７上に後退させ
ると共に各発破孔穿設装置５も元位置に復帰させる。

【００２４】次いで、穿孔具53によって穿設された発破
孔21に爆薬を装填して爆破することにより切羽面に所定
長さのトンネル部を掘削後、移動台車１を前進させて上
記同様に切羽外周部の発破孔21の穿設作業とずり排出作
業、その穿設後における移動型枠装置３によるトンネル
覆工Ｃの施工作業、およびこの作業に平行して切羽中央
部に対する発破孔21の穿設作業とを順次繰り返し行うこ
とによりトンネル壁面ｔに連続した覆工Ｃを施工するも
のである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明のトンネル覆工方法
によれば、まず、発破によって掘削されたトンネル切羽
の外周部に移動台車上に配設した発破孔穿設装置によっ
て複数個の発破孔を穿設したのち、トンネル切羽の外周
部と既に施工されたトンネル覆工の前端面との空間部に
次のトンネル覆工を形成するための型枠装置のガイドレ
ールを配置させるので、発破による所定長さのトンネル
部の掘削から型枠装置によるトンネル覆工作業開始まで
の作業工程が著しく短縮させることができると共に、切
羽外周部に発破孔を穿設する作業中に、掘削されたずり
の排出作業が行える。

【００２６】さらに、切羽外周部に対する発破孔の穿設
後、移動台車上の型枠装置のガイドレールを掘削された
トンネル壁面まで前進させ、該型枠装置をガイドレール
に沿ってトンネルの周方向に移動させながら型枠装置と
トンネル壁面との間に急結性のコンクリートを打設する
ので、トンネル壁面に沿うガイドレールによって型枠装
置をトンネル壁面から正確に一定間隔を存した状態で移
動させながら所定厚みのトンネル覆工を能率よく施工で
きるものである。

【００２７】その上、型枠装置の移動によるトンネル覆
工と並行して上記穿設装置によりトンネル切羽中央部に
複数個の発破孔を穿設するものであるから、既に穿設さ
れた切羽外周部の発破孔と共に切羽全面に予め発破孔を
形成することができ、従ってトンネル覆工の施工後、直
ちに次の発破によるトンネル掘削が可能となると共にガ
イドレールで囲まれた空間部を利用してのずりの排出作
業と輻輳してトンネル覆工作業が行え、トンネル築造工
期を大幅に短縮することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置全体の簡略側面図、

【図２】その背面図、

【図３】切羽に発破孔を穿設した状態の簡略断面図、

【図４】発破によって掘削されたトンネル部の断面図、

【図５】切羽外周部に発破孔を穿設している状態の簡略
縦断側面図、

【図６】穿設された発破孔を有する切羽面の正面図、

【図７】ガイドレールを前進させた状態の側面図、

【図８】垂直ガイドレール部を連結させた状態の背面
図、

【図９】トンネル覆工開始時の背面図、

【図１０】トンネル覆工を施工している状態の斜視図、

【図１１】その正面図、

【図１２】トンネル覆工と共に発破孔を穿設している状
態の簡略側面図、

【図１３】その簡略正面図、

【図１４】トンネル天端近傍部にまで覆工した状態を示
す簡略正面図、

【図１５】トンネル天端部を覆工している状態を示す簡
略正面図。

【符号の説明】

１ 移動台車 ３ 型枠装置 ４ ガイドレール ５ 発破孔穿設装置 11 ノズル 21 発破孔 22 急結剤混入コンクリート ｔ トンネル壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 昭治 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 児玉 敏行 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動台車上に、トンネル長さ方向に移動
   自在なガイドレールと、該ガイドレールに沿ってトンネ
   ルの周方向に移動可能な型枠装置と、トンネル長さ方向
   に移動可能な発破孔穿設装置とを配設し、まず、トンネ
   ルの切羽の外周部に穿設装置によって周方向に所定間隔
   毎に複数個の発破孔を穿設したのち、型枠装置のガイド
   レールを掘削されたトンネル切羽近傍まで前進させ、該
   型枠装置をガイドレールに沿ってトンネルの周方向に移
   動させながら型枠装置とトンネル壁面との間に急結性の
   コンクリートを打設し、この打設作業と並行して上記穿
   設装置によりトンネル切羽中央部に複数個の発破孔を穿
   設することを特徴とするトンネル覆工方法。