JPH0666095A - トンネル覆工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削されたトンネル壁面に対するコンクリー
ト覆工作業と切羽に対する発破孔穿設作業とを輻輳して
行えるようにしたトンネル覆工装置を提供する。 【構成】 トンネルＴの長さ方向に移動可能な移動台車
１上に支持桁部材６前後移動自在に支持させ、この支持
桁部材６上にジャッキ7a、7bを介してトンネル壁面ｔに
沿う形状に形成されたガイドレール４を装架、支持させ
ると共に該ガイドレール４の両側部に左右型枠装置３、
３を移動可能に配設し、支持桁部材６を移動台車１から
前方に突出させて掘削されたトンネル壁面ｔにガイドレ
ール４を沿わせたのち、型枠装置３、３とトンネル壁面
ｔ間に急結性コンクリートを打設しながら型枠装置３、
３を移動させることによりトンネル壁面ｔに一定幅のコ
ンクリート覆工部を形成すると共に、移動台車１上に設
置した数台の発破孔穿設装置５によって切羽に発破孔を
穿設するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は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
覆工を施工するためのトンネル覆工装置に関するもので
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
面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
ル壁面へのコンクリート覆工作業が能率よく行えると共
に該覆工作業と重複して次に掘削すべき切羽面への発破
孔の穿設作業等が可能にし得るトンネル覆工装置の提供
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装置は、トンネル内に移動台
車を配設し、この移動台車上に該移動台車から前方に向
かって突出移動可能な支持桁部材を配設し、該支持桁部
材上にトンネル壁面に沿う形状を有する前後一対のガイ
ドレールをジャッキを介して装架し、これらの前後ガイ
ドレールの両側部に該前後ガイドレール間に案内されて
トンネル壁面の周方向に移動する左右移動型枠装置を配
設し、さらに、移動型枠装置にノズル部を該移動型枠装
置とトンネル壁面との間に臨ませている急結性コンクリ
ート打設用配管を着脱自在に装着してなる構造を有して
いるものである。また、請求項２に記載した発明は、上
記移動台車上の数箇所にトンネル長さ方向に移動可能な
発破孔穿設装置を備えてい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、支持桁部材を移動台車
から前方に突出させて該支持桁部材上に装架した前後ガ
イドレールを掘削されたトンネル壁面の位置まで移動さ
せ、ジャッキを操作してトンネル壁面からの間隔を所定
寸法に調整する。次いで、配管のノズル部から型枠装置
とトンネル壁面との間に急結性コンクリートを打設しな
がら、これらの型枠装置をガイドレールの両側下端から
上方に移動させてコンクリート覆工を形成していく。ま
た、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ことができる。

【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において、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
て接離自在に装架、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のノズル部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とスポンジの互層よりな
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の先端部に取付けた圧縮空気供給
管25とコンクリート急結剤供給管26からミスト状のコン
クリート急結剤を供給し、ノズル部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部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、ノズル部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部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
ノズル部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との間にノズル部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、該ノズル部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装置
によれば、トンネル内に移動台車を配設し、この移動台
車上に該移動台車から前方に向かって突出移動可能な支
持桁部材を配設し、該支持桁部材上にトンネル壁面に沿
う形状を有する前後一対のガイドレールをジャッキを介
して装架し、これらの前後ガイドレールの両側部に該前
後ガイドレール間に案内されてトンネル壁面の周方向に
移動する左右移動型枠装置を配設し、さらに、移動型枠
装置にノズル部を該移動型枠装置とトンネル壁面との間
に臨ませている急結性コンクリート打設用配管を着脱自
在に装着してなるものであるから、掘削されたトンネル
壁面側に移動台車から支持桁部材を突出させてガイドレ
ールを切羽側に移動させるように構成しているので、切
羽部における作業空間を広く取ることができ、従って、
ずり等の排出作業が円滑且つ能率よく行えるものであ
り、その上、ジャッキによってトンネル壁面に対するガ
イドレールの位置を正確に調整することができて該ガイ
ドレールに配設した移動型枠装置とトンネル壁面間の間
隔によるトンネル覆工厚さを所望の寸法となるように設
定することができるものである。

【００２６】さらに、ガイドレールにはその両側部に移
動型枠装置を設けているので、これらの移動型枠装置を
ガイドレールの両側下端部から夫々上方に移動させなが
ら該型枠装置とトンネル壁面との間にノズル部を通じて
急結性コンクリートを打設することにより、トンネル壁
面に一定幅と一定厚みを有するトンネル覆工部を周方向
に連続的に施工することができ、しかも、トンネル天端
面においては両型枠装置を結合した状態にして急結性コ
ンクリートの打設が可能となり、剥離や脱落の生じない
一連のトンネル覆工を形成し得るものである。

【００２７】また、移動台車の数箇所に発破孔穿設装置
をトンネルの長さ方向に移動自在に配設しておくことに
よって、まず、発破によって掘削されたトンネル切羽の
外周部に該穿設装置によって複数個の発破孔を穿設した
のち、上記のようにトンネル壁面にガイドレールを配設
させて移動型枠装置によるトンネル覆工作業を行いなが
ら穿設装置による切羽中央部に対する発破孔の穿設作業
を行うことができ、従って、トンネル覆工後、直ちに次
の発破によるトンネル掘削が可能となって、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等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 ６ 支持桁部材 7a、7b ジャッキ 11 ノズル部 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル内に移動台車を配設し、この移
   動台車上に該移動台車から前方に向かって突出移動可能
   な支持桁部材を配設し、該支持桁部材上にトンネル壁面
   に沿う形状を有する前後一対のガイドレールをジャッキ
   を介して装架し、これらの前後ガイドレールの両側部に
   該前後ガイドレール間に案内されてトンネル壁面の周方
   向に移動する左右移動型枠装置を配設し、さらに、移動
   型枠装置にノズル部を該移動型枠装置とトンネル壁面と
   の間に臨ませている急結性コンクリート打設用配管を着
   脱自在に装着してなることを特徴とするトンネル覆工装
   置。
2. 【請求項２】 上記移動台車上の数箇所にトンネル長さ
   方向に移動可能な発破孔穿設装置を備えていることを特
   徴とする請求項１記載のトンネル覆工装置。