JPH0781487B2 - 掘削空間の構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）．産業上の利用分野 本発明は、大断面トンネル、地下鉄駅部、地下大空間な
どを構築する際に適用するに好適な掘削空間の構築方法
に関する。

（ｂ）．従来の技術 従来、地山強度の低いトンネルの掘削は、トンネル上端
部付近の掘削を先行して当該部分の覆工を構築し、順次
トンネル下方に向けて掘削を行なってゆく方法が用いら
れている。

また、特公昭47−10954には、リング状に形成されたシ
ールド掘削機を用いて地山を核部を残した形でアーチ状
に掘削し、その後核部を除去する掘削空間の構築方法が
提案されている。

（ｃ）．発明が解決すべき問題点 しかし、トンネル上端部の掘削を先行させる方法では、
作業スペースが必然的に限られたものとなり、掘削機械
の導入が困難であり、人力による掘削に頼らざるを得な
い不都合が有る。また、トンネルが大断面化すると天端
部地山の崩壊を防止するために細かく加背割する必要が
有り、上記した不都合がより増大する。

また、シールド掘削機を用いる方法では、掘削後の地山
に対する覆工の構築が掘削機に後続する形となり、掘削
機と覆工構築済みの地山との間（通常、この部分では、
各種の作業が行なわれるが多い）に未覆工状態の地山が
残り、安全上問題が多い。

しかも、核部の掘削に際しては、当該部分の覆工を構築
するコンクリートの養生がある程度必要であり、覆工の
構築後といえども、その期間は核部の掘削を、安全を確
保する上からも行なうことは出来ないので、それだけ工
期が長くなる不都合が生じる。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、覆工コンクリート
の養生を待つことなく、大断面のトンネルなどの掘削空
間を効率良く掘削することの出来、また、切羽の直前位
置まで覆工を、迅速に構築することが出来る地下空間の
構築方法を提供することを目的とするものである。

（ｄ）．問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、地下空間断面（１）に対応した形状の
フレーム（10）を有するリング掘削機（７）を地下空間
の掘削方向に移動自在に設け、該フレームの外側に型枠
板（10h）を前記地下空間断面に沿った形で平行に設
け、該フレームにコンクリート供給手段（10f）を、前
記型枠板の切羽側先端部地下空間壁面側に注入口（10
g）を開口させた形で設け、該フレームに地山掘削手段
（21）を該フレームに沿って地下空間の断面方向に移動
駆動自在に設け、該地山掘削手段により地山をアーチ状
に掘削しつつ、前記フレームを前記地下空間の掘削方向
に移動させ、掘削の結果生じる地下空間壁面（1a）と前
記フレームの型枠板との間に前記コンクリート供給手段
を介してコンクリートを打設してプレライニングシェル
（23）を前記フレームの外周を囲む形で構築し、該構築
されたプレライニングシェル内側に位置する地山核部
（2b）を掘削して地下空間を構築するようにして構成さ
れる。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素
を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下の「（ｅ）．
作用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用 上記した構成により、本発明は、プレライニングシェル
（23）及び型枠板（10h）が地山（２）を支保した状態
で、地山核部（2b）が掘削されるように作用する。

また、本発明は、フレーム（10）に設けられた型枠板
（10h）によりプレライニングシェル（23）が切羽（2
a）直前から構築されるように作用する。

（ｆ）．実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明が適用されるトンネル掘削現場の一例を
示す断面図、 第２図は第１図のII−II線による断面図、 第３図は示すプレライニングシェルの構築態様を示す断
面図である。

トンネル１の掘削現場は、第１図に示すように、アーチ
状に形成されたリング掘削機７が設けられており、リン
グ掘削機７は、掘削すべきトンネル断面に沿って形成さ
れたフレーム10を有している。フレーム10はその両側
に、トンネル１内を矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動自在に設
けられた台車11、11を有しており、更にフレーム10はそ
の外側にトンネル壁面1aに平行にアーチ状に形成された
型枠板10hを有している。またフレーム10上には、第１
図及び第２図に示すように、ガイドレール10aがトンネ
ル断面に沿った形で敷設されており、ガイドレール10a
にはトンネル断面に沿った形でラック10bが穿設形成さ
れている。ガイドレール10aにはリング走行掘削機21
が、走行掘削機21のフレーム21bに設けられた走行歯車2
1a、21aを介してガイドレール10aに沿って、第１図矢印
Ｃ、Ｄ方向に走行自在に設けられており、フレーム21b
には伸縮ジャッキ21cがラム21fを第２図矢印Ａ、Ｂ方向
に突出駆動自在にした形で設けられている。また、ラム
21fの先端にはカッタ21dがトンネル掘進方向である矢印
Ａ、Ｂ方向に移動自在にかつ、矢印Ｅ、Ｆ方向に揺動ジ
ャッキ21gにより揺動駆動自在に設けられている。

また、フレーム10の型枠板10hとトンネル壁面1aとの間
には、プレライニングシェル23が、フレーム10を囲む形
で構築されており、フレーム10にはコンクリート打設管
10fが、第３図に示すように、型枠板10hの切羽側先端部
トンネル壁面側に注入孔10gを開口させた形で設けられ
ている。

トンネル１の掘削現場は、以上のような構成を有するの
で、トンネル１の掘削に際しては、まず、リング掘削機
７を、第２図に示すように、前回の掘削サイクルにおい
てコンクリートが注入されてプレライニングシェル23の
所定長さL1の構築が切羽2aの直前から完了した状態か
ら、リング走行掘削機21を、フレーム10の最下部に位置
決めする。その状態で伸縮ジャッキ21cのラム21fを矢印
Ａ方向に適宜突出駆動させて、カッタ21dをそれまで
の、第３図に示す格納状態から第２図に示す掘削状態に
する。その状態で、カッタ21dの先端のビット21hを回転
駆動しつつ、揺動ジャッキ21g適宜突出駆動させてカッ
タ21dをピン21iを中心に図中上下方向に揺動させ、第２
図右方の地山２を所定幅に渡り掘削する。また、掘削の
進行と共に、フレーム21bをガイドレール10aを介して走
行歯車21a及び該歯車21aと噛合したラック10bにより第
１図矢印Ｃ、Ｄ方向に適宜移動駆動させる。すると、地
山２が、第１図に示すように、トンネルの掘削断面に沿
った形で幅W1、トンネル掘削方向（矢印Ａ方向）に長さ
L1に亙り掘削され、円弧溝2cが形成される。この状態
で、伸縮ジャッキ21cを駆動してカッタ21dを矢印Ｂ方向
後退させて格納状態とすると共に、台車11を駆動して、
フレーム10全体を矢印Ａ方向に移動させる。すると、フ
レーム10の型枠板10hと直前に打設構築されたプレライ
ニングシェル23部分が縁切りされると共に、型枠板10h
の先端部が、第３図に示すように、切羽2a方向に進行し
て、型枠板10hの先端部と直前に打設構築されたプレラ
イニングシェル23の妻部23aとトンネル壁面1aの地山と
の間に長さL1、幅W2なるコンクリート打設空間26がトン
ネル断面に沿った形で溝状に形成される。

この状態で、型枠板10hの切羽側先端部に妻止10iを装着
してコンクリート打設空間26を外部に対して閉塞すると
共に、該コンクリート打設空間26内にコンクリート供給
管10fを介してコンクリート29を注入孔10gから打設し、
長さL1なるプレライニングシェル23を切羽2aの直前位置
からフレーム10の外周を囲む形で、地山２中にアーチ状
に構築する。なお、コンクリート打設空間26内に打設さ
れたコンクリートがある程度凝固した状態で、再度リン
グ走行掘削機21による前述の掘削動作を開始する。

こうして、フレーム10が矢印Ａ方向に所定距離L1だけ進
行する毎に、プレライニングシェル23を打設構築してゆ
くと共に、円弧溝2c内に残された核部2bを重機を用いて
掘削してトンネル１を構築する。この際、核部2bは周囲
の地山２に対して円弧溝2cにより分離され、かつ周囲の
地山２はプレライニングシェル23及び型枠板10hにより
確実に支持されているので、掘削作業を重機を用いて大
掛かりに行なったとしても、地山２の変形及び崩壊は未
然に防止される。

しかも、コンクリートが十分に養生されておらず、プレ
ライニングシェル23としての強度が十分に発揮すること
の出来ない部分のプレライニングシェル23は、型枠板10
h及びフレーム10により支保されることから、核部2bの
掘削は、打設されたプレライニングシェル23の養生を待
つことなく独立した形で行なうことができ、極めて効率
のよい掘削空間の構築動作が可能となる。

なお、フレーム10の内側の核部2bの掘削と並行して、フ
レーム10の外側ではリング掘削機７によるプレライニン
グシェル23の構築を行なうことができるので、核部2bの
掘削とプレライニングシェル23の構築動作を同時並行的
に行なうことが出来、作業効率の高い施工が可能とな
る。なお、核部2bの掘削が完了したところで、第１図に
示すように、トンネル下部の掘削も行ない、トンネル全
断面の掘削を、〜の順に行なってゆく。

なお、上述の実施例は、本発明をトンネルの掘削に適用
した場合について述べたが、本発明はトンネルの掘削に
限らず、地山中に大断面の空間を掘削する必要の有る全
ての場合に適用が可能であり、地下鉄の駅部の構築、地
下空間の構築など各種の場合に施工が可能である。

（ｇ）．発明の効果 以上説明したように本発明によれば、トンネル１などの
地下空間断面に対応した形状のフレーム10を有するリン
グ掘削機７を地下空間の掘削方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に
移動自在に設け、該フレームの外側に型枠板10hを前記
地下空間断面に沿った形で平行に設け、該フレームにコ
ンクリート打設管10fなどのコンクリート供給手段を、
前記型枠板の切羽側先端部地下空間壁面側に注入口10g
を開口させた形で設け、該フレームにリング走行掘削機
21などの地山掘削手段を該フレームに沿って地下空間の
断面方向に移動駆動自在に設け、該地山掘削手段により
地山をアーチ状に掘削しつつ、前記フレームを前記地下
空間の掘削方向に移動させ、掘削の結果生じるトンネル
壁面1aなどの地下空間壁面と前記フレームの型枠板との
間に前記コンクリート供給手段を介してコンクリートを
打設してプレライニングシェル23を前記フレームの外周
を囲む形で構築し、該構築されたプレライニングシェル
内側に位置する地山核部2bを掘削して地下空間を構築す
るようにして構成したので、核部の掘削の時点では地山
はプレライニングシェル23及び型枠板10hにより支持さ
れているので、重機による掘削を大規模に行なっても落
盤などの危険性がなく、大断面のトンネル等を効率よく
掘削することが出来る。

また、プレライニングシェル23の構築作業は地下空間断
面の周囲側であるフレーム10の外側で、地山核部の掘削
作業は地下空間断面中央部側であるフレーム10の内側で
行なわれるので、従来、交互に行なわれてきた、地山核
部の掘削作業と支保工の構築作業を、同時並行的に行な
うことが可能となり、掘削空間の構築を効率よく行なう
ことが出来る。

更に、型枠板10hは地山掘削手段が設けられたフレーム1
0の外側に設けられているので、切羽2aの直前位置まで
のプレライニングシェル23の構築が可能となり、地山の
露出部位が切羽2a部分にのみ限定されることとなり、安
全性が高い。

また、掘削の結果生じるトンネル壁面などの地下空間壁
面と前記フレームの型枠板との間に前記コンクリート供
給手段を介してコンクリートを打設してプレライニング
シェルを前記フレームの外周を囲む形で構築するので、
打設後のコンクリートが十分に養生されておらず、プレ
ライニングシェルとしての強度が十分に発揮することの
出来ない部分のプレライニングシェルは、型枠板及びフ
レームにより支保されることから、核部の掘削は、打設
されたプレライニングシェルの養生を待つことなく独立
した形で行なうことができ、極めて効率のよい掘削空間
の構築動作が可能となる。

更に、フレームにコンクリート供給手段を、前記型枠板
の切羽側先端部地下空間壁面側に注入口を開口させた形
で設けたので、フレームの掘削方向への移動後、地下空
間壁面と型枠板との間にコンクリート供給手段を介した
コンクリートの供給が直ちに可能となり、地山の露出状
態を極力短時間に抑えることが可能となるばかりか、い
ちいちコンクリート供給手段をフレーム対して段取する
手間がなくなり、作業効率を一層向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるトンネル掘削現場の一例を
示す断面図、 第２図は第１図のII−II線による断面図、 第３図は示すプレライニングシェルの構築態様を示す断
面図である。 １……地下空間（トンネル） 1a……壁面 ２……地山 2b……核部 ７……リング掘削機 10……フレーム 10h……型枠板 10f……コンクリート供給手段（コンクリート打設管） 10g……注入口 21……地山掘削手段（リング走行掘削機） 23……プレライニングシェル 29……コンクリート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地下空間断面に対応した形状のフレームを
   有するリング掘削機を地下空間の掘削方向に移動自在に
   設け、 該フレームの外側に型枠板を前記地下空間断面に沿った
   形で平行に設け、 該フレームにコンクリート供給手段を、前記型枠板の切
   羽側先端部地下空間壁面側に注入口を開口させた形で設
   け、 該フレームに地山掘削手段を該フレームに沿って地下空
   間の断面方向に移動駆動自在に設け、 該地山掘削手段により地山をアーチ状に掘削しつつ、前
   記フレームを前記地下空間の掘削方向に移動させ、 掘削の結果生じる地下空間壁面と前記フレームの型枠板
   との間に前記コンクリート供給手段を介してコンクリー
   トを打設してプレライニングシェルを前記フレームの外
   周を囲む形で構築し、 該構築されたプレライニングシェル内側に位置する地山
   核部を掘削して地下空間を構築するようにして構成した
   掘削空間の構築方法。