JPH0781518B2 - トンネル覆工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トンネル覆工方法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、トンネル工事においてNATM工法が広く用いら
れている。この工法は、トンネル掘削後ロックボルトと
吹付けコンクリートにより１次覆工を行うもので、これ
により地山と支保とを密着させ、地山に対する支保の拘
束力を増強させて、支保を効果的に作用させるものであ
る。そして、１次覆工の吹付けコンクリート施工の後
に、さらにコンクリートを巻いて２次覆工を行って、二
重構造としていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような吹付けコンクリートは、粉塵の発生
やはね返りが多くて坑内作業環境を悪化させるものであ
り、吹付けコンクリートは、湧水箇所や土砂山では地山
との付着が悪いという問題があった。

また、NATM工法によれば、吹付けコンクリート施工によ
る１次覆工および後打ちの２次覆工という２回の覆工作
業が必要であるため、工期が長期化してコストも高くな
るという問題があった。

本発明は、上記従来の技術による問題点を解決するため
になされたものであって、その目的は、坑内作業環境を
良好に保ち、地山の地質にかかわらず覆工でき、１回の
覆工で覆工作業を完了させて工期を短縮しコストを削減
できるトンネル覆工方法及びその装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 要するに本発明に係るトンネル覆工方法は、掘削地山面
との間に覆工厚分の間隙を保って複数に分割された型枠
を設置する工程と、掘削地山面と前記型枠との間にコン
クリートを打設する工程と、加圧手段によって前記型枠
を介して前記コンクリートを前記掘削地山面方向に加圧
する工程と、前記型枠から前記加圧手段を取り外し前記
型枠を自立させて前記コンクリートを養生する工程と、
を含むことを特徴とする また、本発明に係るトンネル覆工装置は、請求項２記載
のトンネル覆工方法において用いられるトンネル覆工装
置であって、先端に型枠を脱着可能に支持し側方かつ反
対方向に伸縮作動する側方伸縮支持手段と、先端に型枠
を脱着可能に支持し上方向に伸縮作動する上方伸縮支持
手段と、を含むことを特徴とする。

［作用］ 本発明に係るトンネル覆工方法によれば、掘削地山面と
の間に覆工厚分の間隔をあけて型枠を設置して、この間
にコンクリートを打設する。こうすることで、型枠によ
って、コンクリートのはね返り、落下、または粉塵の発
生を防止し、坑内作業環境を良好に保てることとなる。

そして、コンクリートの打設が完了すると、型枠を介し
てこのコンクリートを加圧する。こうすることで、フレ
ッシュコンクリートを脱水させて品質を改良することが
できる。また、地山が湧水箇所や土砂山であったり、地
山面に凹凸などがあっても、加圧することでコンクリー
トを地山面に密着できることとなる。

こうして、コンクリートの打設および加圧が完了する
と、型枠から加圧手段を取り外し、この型枠を自立させ
て所定の強度が発現するまでコンクリートを養生するこ
とでトンネルの覆工作業が完了する。このように、この
トンネル覆工方法は、覆工作業を１回で完了させるもの
である。

また、本発明に係るトンネル覆工装置によれば、掘削地
山面の側面部に対応する一対の型枠と、上面部に対応す
る型枠と、に分割された型枠が用いられる。そして、側
方伸縮支持手段によって対向する側面部の方向に型枠を
加圧し、上方伸縮支持手段によって上面部方向に型枠を
加圧する。

ここで、側方伸縮支持手段が掘削地山の対向する側面部
方向に伸ばされることから、加圧による反作用も対向す
る方向に働くこととなり、反作用が相互に吸収されて、
側面部に打設されたコンクリートを確実に加圧できるよ
うになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例につき図面を参照しながら詳細に
説明する。

第１図は実施例に係るトンネル覆工装置を示す側面図で
あり、第２図はその背面図である。また、第３図は、こ
のトンネル覆工装置を用いた覆工方法を示す側面図、第
４図はその背面図、第５図はその平面図である。

これらの図において、自走台車１は、掘削されたトンネ
ル内を少なくともトンネルの幅方向に移動できる車両で
あり、自走台車１の直進方向に長く形成された荷台２を
有する。

この荷台２にはターンテーブル３が設置され、このター
ンテーブル３の上には、油圧ジャッキ４、５、６、７が
設けられている。また、各油圧ジャッキは、同一符号の
ピストンロッド８を有している。

具体的には、ターンテーブル３上に、所定間隔をあけて
水平に一対の油圧ジャッキ５が設けられ、これら一対の
油圧ジャッキ５はそれぞれ平行に位置している。また、
この油圧ジャッキ５は、両端からピストンロッド８が伸
縮する両ロッドシリンダにて構成されている。

そして、油圧ジャッキ５の端部付近には、油圧ジャッキ
６が上下方向に向くように位置して設けられ、さらに詳
しくは、各油圧ジャッキ５の両端部付近にそれぞれ２つ
の油圧ジャッキ６が設けられているので、合計８つの油
圧ジャッキ６が設けられていることとなる。この油圧ジ
ャッキ６は、下方向にのみ伸縮する片ロッドシリンダに
て構成され、アウトリガーとして機能するものである。

すなわち、第４図に示すように、一方の油圧ジャッキ６
と他方の油圧ジャッキ６とは、荷台２の側方に位置する
ときに、この荷台２を避けてピストンロッド８を伸ばし
地面に接地しアウトリガーとして機能するようになって
いる。

このため、一方の油圧ジャッキ５に設けられた油圧ジャ
ッキ６と、他方の油圧ジャッキ５に設けられた油圧ジャ
ッキ６とは、それぞれターンテーブル３の周端から等し
い距離に位置して、釣り合いがとれるようになってい
る。

この油圧ジャッキ６の上端には、一対の油圧ジャッキ４
が一対の油圧ジャッキ５と平行に設けられている。この
油圧ジャッキ４は両ロッドシリンダにて構成されたもの
である。

そして、一方の油圧ジャッキ５に設けられた油圧ジャッ
キ６と、他方の油圧ジャッキ５に設けられた油圧ジャッ
キ６との間には、この油圧ジャッキ６と平行に油圧ジャ
ッキ７が設けられ、この油圧ジャッキ７は、ターンテー
ブル３の周端から等しい距離をおいて釣り合いがとれる
位置で、対向して一対になったものである。この油圧ジ
ャッキ７は、上方向にのみ伸縮する片ロッドシリンダに
て構成されている。

以上説明した各油圧ジャッキ４、５、６、７は、油圧ホ
ース12によって油圧ポンプ11に接続され、操作盤10を操
作することで作動できるようになっていうる。なお、油
圧ポンプ11および操作盤10も荷台２上に設置されてい
る。

そして、油圧ジャッキ４、５、７のピストンロッド８の
先端には、型枠取付治具９を設けて、上部型枠13および
側部型枠14を取り付けられるようになっている。

本実施例は、上記のように構成されており、以下その作
用および本発明を適用したトンネル覆工方法について説
明する。

まず、第１図に示すように、油圧ジャッキ４、５の軸線
を自走台車１の直進方向に向けた状態に位置させて、型
枠を設置すべき場所に移動する。油圧ジャッキ４、５を
このように配置することで、荷台２の側方に突出するも
のがなくて移動の妨げとならない。

そして、所定の場所に移動した後、第３図または第４図
に示すように、ターンテーブル３を回転させて、油圧ジ
ャッキ４、５を90度回転させる。そうすると、油圧ジャ
ッキ６が荷台２の側方に突出するので、そのピストンロ
ッド８を伸ばして接地させこれをアウトリガーとして装
置を安定させることができる。

次に、油圧ジャッキ４、５、７の端部には型枠取付治具
９が設けられているので、この型枠取付治具９を介して
型枠13、14を取り付ける。なお、予め型枠13、14を取り
付けたままで自走台車１を移動させ、所定位置で停止さ
せてから油圧ジャッキ６にて安定を図ることとしても良
い。こうすれば、自走台車１によって型北13、14を運搬
することができる。

また、型枠は、型枠13、14に分割されているので、運搬
しやすくなっている。

そして、型枠13、14が取り付けられた油圧ジャッキ４、
５のピストンロッド８を伸ばし、掘削地山面との間に覆
工厚分の間隙をあける位置に型枠13、14を配置する。詳
しくは、第４図に示すように、型枠13と型枠14との接合
部分は、型枠14の内側端部に鈍角のテーパーが形成さ
れ、型枠13の内側端部に鋭角のテーパーが形成されてい
るので、まず型枠14を所定位置に配置してから型枠13を
型枠14に接合させる手順で作業が行われる。

次に、図示しない生コン車およびコンクリートポンプ等
をこれら型枠13、14の付近に設置し、型枠13、14に形成
されたコンクリート注入口（図示せず）から、掘削地山
面との間にフレッシュコンクリートを注入する。

そして、コンクリートの充填が終了すると、油圧ジャッ
キ４、５、７を再び作動させて各ピストンロッド８を伸
ばし、型枠13、14を地山面方向に動かすことで、充填さ
れたコンクリートを加圧する。この加圧は、所定の力で
所定時間行われる。こうすることで、フレッシュコンク
リートを脱水させることができ品質を改良することがで
きる。特に、地山面の曲率が大きいクラウン部や凹凸の
ある部分にもコンクリートを加圧充填できるので隙間を
埋めることができる。

また、油圧ジャッキ４、５は、両ロッドシリンダにて構
成されているので、一方のピストンロッド８の加圧によ
る反作用を、他方のピストンロッド８によって支えるこ
とができる。したがって、自走台車１を安定させたまま
確実な加圧が可能となる。

同様に、油圧ジャッキ７の加圧による反作用を油圧ジャ
ッキ６によって支持できるので、自走台車１に過度の荷
重がかからないようになっている。

こうして、コンクリートの加圧が終了すると、次に、型
枠13、14に設けられた継手部（図示せず）をボルトで固
定することで型枠13と型枠14を連結し、型枠14下端のキ
ャンバー15によって型枠13、14全体を保持する。

そうすると、この一体化された型枠13、14は自立可能と
なるので、この型枠13、14を油圧ジャッキ４、５、７の
型枠取付治具９から取り外して、自立させておくことが
できる。したがって、型枠13、14の支保工を省略するこ
とができる。

次に、油圧ジャッキ４、５、６、７のピストンロッド８
を全て縮め、再びターンテーブル３を90度回転させて油
圧ジャッキ４、５を自走台車１の直進方向に向けて、狭
いトンネル坑内を走行しやすくする。そして、この状態
で、自走台車１を切羽から離れた退避箇所に移動させ、
その後の作業を続行する。

そして、さらに掘削が進むとともに覆工されたコンクリ
ートが所定の強度を発現すると、次の覆工作業が行われ
る。

まず、強度の発現したコンクリート部分の型枠13、14の
位置に、再び自走台車１を移動させ、ターンテーブル３
を90度回転させて油圧ジャンキ４、６を自走台車１の直
進方向と直角に位置させる。

次に、油圧ジャッキ６のピストンロッド８を伸ばしアウ
トリガーとして装置を安定させるとともに、油圧ジャッ
キ４、５、７のピストンロッド８を伸ばし、型枠取付治
具９を介して型枠13、14を取り付ける。

そして、まず、油圧ジャッキ７のピストンロッド８を縮
めて型枠13を引き寄せ、次に、キャンバー15をゆるめ油
圧ジャッキ４、５のピストンロッド８を縮めて型枠14を
引き寄せる。

こうして、型枠13、14が荷台２に載置されることとなる
ので、アウトリガーとしてのピストンロッド８を縮め
て、自走台車１にて型枠13、14の全荷重を支持して、さ
らに前方の掘削地山面に自走台車１を移動させる。そし
て、上述したのと同じ作業によって覆工作業を行う。

本発明に係るトンネル覆工方法は、以上の工程を繰り返
して覆工を行うものである。

［発明の効果］ 本発明に係るトンネル覆工方法によれば、掘削地山面と
型枠との間にコンクリートを打設するので、吹付けコン
クリートにおけるはね返り、落下、または粉塵の発生が
なく、坑内環境を良好に維持することができる。これに
伴い、坑内の換気設備なども簡略化できて作業の合理化
を図ることができる。

また、覆工作業を１回で完了できるので、工期の短縮お
よびコストの削減が可能となる。

さらに、本発明では、打設コンクリートを加圧するの
で、フレッシュコンクリートを脱水させて品質を向上で
きるとともに、地山の地質や地山面の凹凸などにかかわ
らずコンクリートを地山面と密着させることができる。

そして、本発明に係るトンネル覆工装置によれば、側方
伸縮支持手段が掘削地山の対向する側面部方向に伸ばさ
れることから、加圧による反作用を相互に吸収して、側
面部に打設されたコンクリートを確実に加圧することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るトンネル覆工装置を示す側面図で
あり、第２図はその背面図である。また、第３図は、こ
のトンネル覆工装置を用いた覆工方法を示す側面図、第
４図はその背面図、第５図はその平面図である。 ４、５……油圧ジャッキ（加圧手段、側方伸縮支持手
段） ７……油圧ジャッキ（加圧手段、上方伸縮支持手段） 13、14……型枠

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削地山面との間に覆工厚分の間隙を保っ
   て複数に分割された型枠を設置する工程と、掘削地山面
   と前記型枠との間にコンクリートを打設する工程と、加
   圧手段によって前記型枠を介して前記コンクリートを前
   記掘削地山面方向に加圧する工程と、前記型枠から前記
   加圧手段を取り外し前記型枠を自立させて前記コンクリ
   ートを養生する工程と、を含むことを特徴とするトンネ
   ル覆工方法。
2. 【請求項２】掘削地山の対向する各側面部との間に覆工
   厚分の間隙を保って一対の型枠を設置する工程と、前記
   掘削地山の上面部との間に覆工厚分の間隙を保って型枠
   を設置する工程と、掘削地山面と前記各型枠との間にコ
   ンクリートを打設する工程と、加圧手段によって前記各
   型枠を介して前記コンクリートを前記掘削地山面方向に
   加圧する工程と、前記型枠から前記加圧手段を取り外し
   前記型枠を自立させて前記コンクリートを養生する工程
   と、を含むことを特徴とするトンネル覆工方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、 前記コンクリートを所定時間加圧した後に加圧を停止
   し、前記型枠同士を連結して自立させて前記コンクリー
   トを養生する工程を含むことを特徴とするトンネル覆工
   方法。
4. 【請求項４】請求項２記載のトンネル覆工方法において
   用いられるトンネル覆工装置であって、 先端に型枠を脱着可能に支持し側方かつ反対方向に伸縮
   作動する側方伸縮支持手段と、先端に型枠を脱着可能に
   支持し上方向に伸縮作動する上方伸縮支持手段と、を含
   むことを特徴とするトンネル覆工装置。
5. 【請求項５】ピストンロッドの先端に型枠を脱着可能に
   支持し側方に伸縮作動する側方油圧ジャッキ、および、
   ピストンロッドの先端に型枠を脱着可能に支持し上方に
   伸縮作動する上方油圧ジャッキ、が荷台上のターンテー
   ブルに設置された自走台車を、前記側方油圧ジャッキを
   進行方向と平行に向けて、トンネル内の型枠組立位置に
   移動させる工程と、 前記ターンテーブルを90度回転させて、前記側方油圧ジ
   ャッキを前記トンネルの軸と直角方向に向ける工程と、 前記側方油圧ジャッキおよび上方油圧ジャッキのピスト
   ンロッドの先端に型枠を取り付け、これらピストンロッ
   ドを伸ばして、掘削地山面との間に覆工厚分の間隙を保
   って前記型枠を設置する工程と、 前記掘削地山面と前記各型枠との間にコンクリートを打
   設し、前記側方油圧ジャッキおよび上方油圧ジャッキに
   よって、前記各型枠を介して前記コンクリートを前記掘
   削地山面方向に加圧する工程と、 前記コンクリートを所定時間加圧した後に加圧を停止
   し、前記型枠同士を連結し、前記型枠から前記ピストン
   ロッドを取り外し、この型枠を自立させて前記コンクリ
   ートを養生する工程と、 全ての前記ピストンロッドを縮め、前記ターンテーブル
   を90度回転させて前記側方油圧ジャッキを進行方向と平
   行に向けて、トンネル内を走行しやすい状態とする工程
   と、 を含むことを特徴とするトンネル覆工方法。