JPH086550B2 - トンネル掘進方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトンネル掘進方法及び装置に係り、特に軟弱
地盤の崩落を防止して掘進するに好適なトンネル掘進方
法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

軟弱地盤においてトンネルを掘削する場合、崩落を防
止しつつ掘削を進めなければならない。このための従来
の方法としては、まずアーチ型の透し溝を切削形成し、
この透し溝内に発生した切削屑を掻き出した後、透し溝
内にコンクリートを充填してアーチ状のコンクリートの
仮支保を形成する、いわゆるリングカット工法が知られ
ている。

また、これらの工程を連続化し、併せて自動化、省力
化を図る方法及び装置として、特公昭61−24512号公報
に記載された提案が公知である。

この提案は切削用チェーンカッタ、切削屑排出用圧気
管、閉塞具挿入管、硬化剤吹付管が順次隣接して配設さ
れた可動フレームをアーチ状ガイド部材に沿って走行さ
せて、透し溝切削、切削屑排出、閉塞具挿入及び硬化剤
の吹付けを順次自動的に連続して行なうようにしたもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報に記載された提案によると、
装置の構造が複雑となり高価になるという問題があっ
た。

また、チェーンカッタにより地盤を切削した直後で硬
化剤吹付前において、軟弱地盤特有の崩落の発生を防止
する手段については配慮されておらず、しかも崩落の発
生を検知する手段も設けられていないため、崩落が発生
した場合には直ちに掘進作業が不可能になるという欠点
もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軟弱
地盤の崩落を防止しつつ確実にリング状仮支保を形成す
ることのできる簡単なトンネル掘進方法及びその装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、トンネル掘進方
法として、先端に切削具が設けられたスクリューを回
転、前進させて地盤を切削し、同時に切削屑を排出して
円筒状の孔部を形成する第１の工程と、前記スクリュー
の中心に軸方向に形成された通路を介して先端から常温
硬化性材料を吐出しつつ前記スクリューを後退させて、
該常温硬化性材料を前記孔部に充填する第２の工程とか
らなり、これら第１及び第２の工程をくり返しながらア
ーチ型仮支保を形成するようにしたものである。

また、トンネル掘進装置として、走行台車上に固定さ
れたアーチ型ガイド部材に沿って移動する第１の可動フ
レームと、該第１のフレームに傾斜可能に装着された第
２の可動フレームと、該第２の可動フレームに前進台車
の進行方向に移動可能に装着された切削ユニットとから
なり、該切削ユニットにモータによって回転駆動され、
軸方向中心に常温硬化性材料通路が形成され、かつ先端
に該常温硬化性材料吐出ノズル及び切削具が取り付けら
れたスクリューを設けて構成したものである。

〔作用〕

上記の手段によると、スクリューの先端に設けられた
切削具を回転前進させることにより、地盤に円筒状の孔
部を連続して形成することができ、その直後にスクリュ
ーを後退させながら常温硬化性材料を前記孔部に充填す
ることができる。従って、軟弱地盤にあっても崩落を防
止することができる。そしてスクリューが設けられた切
削ユニットを第１及び第２の可動フレームを介してアー
チ型ガイド部材に沿って少しづつ移動させて上記の切削
充填をくり返すことにより、硬化性材料によって硬化さ
れたアーチ型の仮支保を形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係るトンネル掘進方法及び装置の一実
施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図にトンネル掘進装置の一実施例を示
す。第１図及び第２図において、トンネル１の断面の底
部２にはトンネル１の掘進方向に平行に一対のレール３
が敷設されており、このレール３には車輪４を介して台
車５が走行案内されている。この台車５には前記トンネ
ル１の内周断面にほぼ平行に一対のアーチ型のガイド部
材６が固定されており、このガイド部材６に沿って第１
の可動フレーム７が移動可能に取り付けられている。

この第１の可動フレーム７は前記一対のガイド部材６
にまたがっており、二対のガイドローラ８と一対のピニ
オン９とがそれぞれ平行な軸８′,11を介して回転自在
に取り付けられている。またガイド部材６は断面がコ字
状に形成されており、このガイド部材６の下辺を前記ガ
イドローラ８とピニオン９とが挾持していて、ピニオン
９はガイド部材６の下面に形成された内歯ギヤ6aに噛合
している。そしてピニオン９は第１の可動フレーム７に
固定された第１のモータ12により、軸11を介して回転駆
動される。

この第１の可動フレーム７の一方の側面の上部には支
軸13を介して第２の可動フレーム14が回動可能に取り付
けられており、この第２の可動フレーム14は前記レール
２に対して調整可能に若干の俯仰角をつけて配設されて
いる。

さらに、この第２の可動フレーム14には切削ユニット
15が長手方向に摺動自在に装着されており、この切削ユ
ニット15の下部には第２のモータ16によって回転駆動さ
れるピニオン17が設けられていて、このピニオン17は第
２の可動フレーム14の上面に形成されたラック14aに噛
合している。

前記切削ユニット15には第３図に示すように前記第２
の可動フレーム14に平行に、かつシール部材18を介して
スクリュー19の主軸20の一端が回転自在に支持されてお
り、この主軸20は切削ユニット15に固定された第３のモ
ータ21により、減速機22を介して回転駆動される。また
スクリュー19の外周には地盤崩落防止用のパイプ23が同
軸上に設けられており、このパイプ23の基端は切削ユニ
ット15に固定されている。またパイプ23の基端近傍には
一対の切削屑の排出口24が設けられており、前記切削ユ
ニット15には硬化剤入口15aが形成されている。

さらに、前記主軸20の中心には先端に設けられた硬化
剤吐出ノズル25に連通する通路20aが軸方向に形成され
ており、この通路20aに前記硬化剤入口15aが連通してい
る。また主軸20の先端には切削具26が取り付けられてい
る。なお、第１図に示す符号27は下端が第１の可動フレ
ーム７に回動可能に取り付けられ、ピストンロッド28の
上端が第２の可動フレームに連結されたシリンダであ
り、第２の可動フレーム７の角度を設定するためのもの
である。

次に本発明に係るトンネル掘進方法の一実施例を第１
図乃至第３図を参照して説明する。

まず台車５をレール２に沿って移動させ、トンネル１
の掘進断面に近接させる。次に第１のモータ12を駆動し
て第１の可動フレーム７をガイド部材６に沿って移動
し、ガイド部材６の片側の端部にセツトする。次にシリ
ンダ27を作動させて第２の可動フレーム14を所定の角度
に設定する。

次に、第２のモータ16を駆動して切削ユニット15を第
２の可動フレーム14の後端部にセツトした後、第３のモ
ータ21を駆動してスクリュー19を回転し、同時に第２の
モータ16を駆動して徐々に切削ユニット15をトンネル断
面の軟弱地盤29側に移動させる。この結果スクリュー19
の主軸20の先端に取り付けられた切削具26の回転によ
り、トンネル断面の軟弱地盤29が切削され、円筒状の孔
部30が形成される。このとき発生する切削屑はスクリュ
ー19により後方に移動し、排出口24から外部に排出され
る。

この孔部30が所定の深さに到達したら切削ユニット15
の前進を停止し、コンクリートなどの常温硬化性材料を
硬化剤入口15aからスクリュー19の主軸20の中心に形成
された通路20a内に注入し、吐出ノズル25から孔部30内
に充填する。そしてモータ16を駆動させて切削ユニット
15を徐々に後退させながら常温硬化性材料の注入を継続
し、孔部30内にこの材料を完全に充填する。

１個の孔部30への常温硬化性材料の充填が完了した
ら、第１の可動フレーム７をガイド部材６に沿って僅か
に移動させ、上記の作業をくり返す。このとき、既に形
成された孔部30の円形断面と新たに形成する孔部の円形
断面とが、第２図に示すように僅かに重なるようにし、
連続した仮支保31が形成されるようにする。従って既に
形成された孔部30内の材料がまだ軟いうちに、切削具26
による切削を行なう必要がある。

また、切削具26により切削された孔部30の内周は常温
硬化性材料が充填されるまでは崩落防止用パイプ23によ
り支持されているので、軟弱地盤であっても地盤が孔部
30内に崩落することはない。

本実施例によれば、簡単な構造のトンネル掘進装置を
用いて、地盤の崩落を防止しつつ確実にかつ容易にアー
チ型の仮支保31を形成することができる。

上記実施例では台車５が車輪４を介してレール２に走
行案内される場合について説明したが、台車５はキャタ
ピラや自動車車輪により走行するようにしてもよい。ま
た、第１の可動フレーム７をガイド部材６に沿って移動
させる機構は他の機構でもよく、例えばチェーンとスプ
ロケットの組合せでもよい。また第２の可動フレーム14
を傾斜させる手段はシリンダ27に限定されず、例えばタ
ーンバックルによる手動調整手段であってもよい。

さらに、切削ユニット15を第２の可動フレーム14上で
移動させる手段もラック14aとピニオン17の噛合による
手段に限定されず、例えばチェーンとスプロケットの組
合せでもよい。また崩落の心配のない地盤に仮支保31を
形成する場合は、崩落防止用パイプ23を省略してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、円筒状の孔部
を掘削するとほぼ同時に、この孔部に常温硬化性材料を
充填するようにしたので、簡単な構造のトンネル掘進装
置を用いて、地盤の崩落を防止しつつ確実にかつ容易に
アーチ型の仮支保を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトンネル掘進装置の一実施例を示
す側面図、第２図は第１図の正面図、第３図は第１図の
切削ユニットを示す断面図である。 １…トンネル、５…台車、６…ガイド部材、７…第１の
可動フレーム、14…第２の可動フレーム、15…切削ユニ
ット、19…スクリュー、20…主軸、20a…通路、21…モ
ータ、25…吐出ノズル、26…切削具、29…地盤、30…孔
部、31…仮支保。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端に切削具が設けられたスクリューを回
   転、前進させて地盤を切削し、同時に切削屑を排出して
   円筒状の孔部を形成する第１の工程と、前記スクリュー
   の中心に軸方向に形成された通路を介して先端から常温
   硬化性材料を吐出しつつ前記スクリューを後退させて、
   該常温硬化性材料を前記孔部に充填する第２の工程とか
   らなり、これら第１及び第２の工程をくり返しながらア
   ーチ型仮支保を形成することを特徴とするトンネル掘進
   方法。
2. 【請求項２】走行台車上に固定されたアーチ型ガイド部
   材に沿って移動する第１の可動フレームと、該第１のフ
   レームに傾斜可能に取り付けられた第２の可動フレーム
   と、該第２の可動フレームに前記台車の進行方向に移動
   可能に装着された切削ユニットとからなり、該切削ユニ
   ットにモータによって回転駆動され、軸方向中心に常温
   硬化性材料通路が形成され、かつ先端に該常温硬化性材
   料吐出ノズル及び切削具が取り付けられたスクリューを
   設けたことを特徴とするトンネル掘進装置。