JPH10259696A - 連続覆工掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、特に山岳トンネル工法にお
いて、前記トンネル内壁面の覆工時に粉塵及び材料ロス
を発生させることなく、掘削と覆工とを同時に施工する
ことができるトンネルの掘削工法を提供することであ
る。 【解決手段】 トンネルの切羽面６０を掘削する掘削工
法であって、その掘削したトンネル内壁面６１の内側周
方向に沿ってエアチューブ２を配設し、このエアチュー
ブ２の内部に空気を封入して型枠を構成し、このエアチ
ューブ２による型枠と前記トンネル内壁面６１との間に
コンクリートを打設して、前記トンネル内壁面６１の内
側を前記コンクリートで被覆する覆工を行い、この覆工
と、前記エアチューブ２による型枠の内方に形成された
空間５１より前記切羽面６０に対する掘削工とを同時に
行い、かつ、これらの工程を連続してトンネルを施工す
ることによって、トンネル施工のサイクルタイムを簡略
化して、当該トンネル施工に関してのコストダウンを図
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの掘削方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを掘削する工法には、掘削する
地山の状況、トンネル断面の規模、延長、勾配等に応じ
種々の工法があり、これらは経済性や安全性、工期など
を考慮して選定される。これらの工法によって掘削した
トンネルの内壁面は、そのまま放置すると、地肌の崩壊
を起こしたり、トンネル周辺の地山を緩ませるなど、継
続して行う掘削作業に支障を及ぼすこととなるため、周
知のように、トンネルを掘削する場合、こういった掘削
されたトンネル内壁面のはだ落ちや崩壊を防止するため
に、掘削して一次覆工を行う場合が多い。

【０００３】例えば、山岳トンネル工法においては、こ
の一次覆工の一例として、吹付けコンクリート工法が知
られている。

【０００４】この吹付けコンクリート工法は、モルタル
またはコンクリートを圧縮空気によって管路を輸送し、
先端のノズルから高速でトンネル内壁に吹き付けて付着
させて、前記トンネル内壁面を被覆し地山を保護して安
定を図る工法であるが、この吹付けコンクリート工法で
は、吹付けた際に発生する粉塵によるトンネル坑内の環
境の悪化や吹き付け時の跳ね返りによる材料ロスの問題
があるため、最近では吹付けを使用せずに一次覆工を行
うＮＴＬ（New Tunnel Lining）工法が用いられてい
る。

【０００５】この工法は、トンネル内壁面に沿ってアー
チ状の型枠を配置し、前記トンネル内壁面と前記型枠と
の間にコンクリートを打設することによって、トンネル
の一次覆工（支保工も兼ねる。）を行うものである。つ
まり、このＮＴＬ工法は、コンクリートの打設にあた
り、粉塵の発生を防止するため圧縮空気を用いない工法
であるとともに、材料ロスを抑制するために型枠を用い
る工法であり、前記枠型は、通常、覆工機械に備えら
れ、当該覆工機械によって支持されているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、山岳トンネ
ルの施工の一連の流れは、掘削工、ずり出し工、支保工
というようにいくつかの工種が順次完了しながら進んで
いくことに特徴がある。

【０００７】上記ＮＴＬ工法においては、この工法で用
いる枠型は通常、鋼製であり重く、また、この枠体を備
えた前記覆工機械も大きさ及び重量があるものであり移
動セットに手間が掛かり、その前後の工程に使用する機
材類の入れ替えが円滑に行われずに時間がかかるため、
このＮＴＬ工法は、山岳トンネル工法において、コスト
ダウンを図る上で最も重要な要素である上述したサイク
ルタイムを度外視した工法であった。特に、切羽近傍で
行われる掘削工と支保工との同時施工は、それらの施工
で各々使用する機材類が切羽近傍で込み合うため難し
く、例えば、覆工に用いている、前記鋼製型枠を備えた
覆工機械は、その形態から掘削するトンネル切羽周辺坑
内の大部分を占有してしまうため、掘削に使用する機
材、例えば自由断面掘削機を所定の箇所に配置できない
等、掘削の施工を妨げることになり、従来では、一次覆
工と掘削とが同時に行えるような工法はなかった。

【０００８】本発明の課題は、特に山岳トンネル工法に
おいて、前記トンネル内壁面の覆工時に粉塵及び材料ロ
スを発生させることなく、掘削と覆工とを同時に施工す
ることができるトンネルの掘削工法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべ
く、本発明の請求項１記載の連続覆工掘削工法は、トン
ネルの切羽面を掘削する掘削工であって、その掘削した
トンネル内壁面の内側周方向に沿ってエアチューブを配
設し、このエアチューブの内部に空気を封入して型枠を
構成し、このエアチューブによる型枠と前記トンネル内
壁面との間にコンクリートを打設して、前記トンネル内
壁面の内側を前記コンクリートで被覆する覆工を行い、
この覆工と、前記エアチューブによる型枠の内方に形成
された空間より前記切羽面に対する掘削工とを同時に行
い、かつ、これらの工程を連続して行うことによってト
ンネルを施工することを特徴としている。

【００１０】ここで、掘削する前記トンネルは山岳トン
ネルが望ましく、その切羽面は、どの様な形状の断面で
もよく、例えば、全断面工法によってトンネルを施工し
た場合には全断面であり、またトンネル断面を分割して
掘削するベンチカット工法によってトンネルを施工した
場合には、上下半断面のそれぞれの切羽面に当てはまる
ものである。なお、トンネル断面を上下に分割して掘削
するベンチカット工法に使用した場合においては、下半
断面の切羽面を掘削しながら、トンネルの側壁部分とな
る内壁面に前記エアチューブによる型枠を配置し、前記
エアチューブに空気を封入し、前記トンネル内壁面と前
記エアチューブによって構成された型枠との間にコンク
リートを打設して、前記トンネルの側壁部の覆工を行う
ことが出来る。

【００１１】さらに、前記エアーチューブは、例えば合
成樹脂製で可撓性を有する筒状体の両端部を密閉した構
造のものであり、該エアーチューブには、空気を注入ま
たは排出するためのバルブが少なくとも１個設けられて
いるものである。また、前記エアーチューブはトンネル
の軸方向に複数並設したり、前記トンネルの径方向に複
数段配設してもよい。このように、エアーチューブをト
ンネルの軸方向に複数並設したり、トンネルの径方向に
複数段配設した場合、該エアーチューブの並設数を調整
することで、覆工長を容易に調整することができるとと
もに、トンネルの軸方向の位置によって段数を変えた場
合、エアーチューブとトンネル内壁との間隔を所定の位
置で変えることができるので、型枠構造を変更すること
無しに地山状況に応じて、覆工厚を自在に調整できるも
のとなる。

【００１２】なお、前記エアチューブは、当該エアチュ
ーブによる型枠と前記トンネル内壁面との間に打設した
コンクリートの硬化後、内部の空気を抜いて、当該エア
ーチューブを収縮させることで、型枠を脱型を容易に行
うことができるものである。よって、エアーチューブの
セット（空気の封入）、コンクリート打設、エアーチュ
ーブの脱型とを順次繰り返して覆工を行える。

【００１３】また、配設された前記エアチューブの前記
トンネル内壁面側を向く上面にシート部材を敷設して、
コンクリート打設の際において、エアチューブ間からの
コンクリート漏れを防止するようにしてもよい。これに
よって、二次覆工施工時に作業する防水シート工を一次
覆工と同時にできることになり、施工能率が向上すると
ともに、一次覆工と防水シートが密着するため水密性が
向上する。前記シート部材としては、例えば布入りゴム
マットまたは防水シート等の、可撓性を有しかつ防水性
を有するものが好ましい。

【００１４】さらに、前記エアチューブは、トンネル内
方からアーチ部材によって支持されるように構成されて
いてもよい。前記アーチ部材は、例えば、トンネルの内
壁に沿って湾曲する鋼材を、複数、トンネルの軸方向に
配設することによって構成されるものである。また、こ
の場合、前記アーチ部材のトンネル切羽側における端部
には、該端部からの打設コンクリートの流出を防止する
ための流出防止部材を設ける。さらに、この場合、前記
アーチ部をトンネルの上下方向、左右方向及びトンネル
の軸方向に移動可能である構成として、アーチ部材の外
周側にエアーチューブを配設して、該エアーチューブに
空気を封入する前後の両方において、エアーチューブの
トンネルの上下、左右方向及び軸方向における位置を微
調整することができるようにしてもよい。

【００１５】請求項１記載の発明によれば、掘削したト
ンネル内壁面の内側周方向に沿って配設されたエアチュ
ーブの内部に空気を封入して構成した型枠と前記トンネ
ル内壁面との間にコンクリートを打設して、前記トンネ
ル内壁面の内側を前記コンクリートで被覆する覆工を行
うと同時に、前記エアチューブによる型枠の内方に形成
された空間より前記切羽面に対する掘削工を行うことが
でき、かつ、これらの工程を連続して行うことによって
トンネルを施工することができる。

【００１６】したがって、切羽面付近において、エアチ
ューブによる型枠により、前記トンネル内壁面の覆工時
の粉塵の発生及び覆工材料の跳ね返りによる材料ロスも
殆どない、従来のコンクリート吹き付けによる覆工と異
なる覆工と、切羽面の掘削を同時に行うことができるこ
とによって、掘削壁面に早期にコンクリートで被覆し
て、地山の風化や劣化を防ぎ、地山の緩みを最小限に抑
えることができる。そして、エアチューブによる型枠の
内方空間において、切羽面への掘削工が同時に連続して
行えるため、トンネル施工のサイクルタイムを簡略化す
ることができ、このように掘削と覆工とを同時に連続し
て行うことによって、当該トンネル施工に関してのコス
トダウンを図ることが出来る。

【００１７】加えて、その覆工作業において前記型枠と
して前記エアーチューブを利用することで機材の軽量化
を図ることができ、前記型枠の移動セットが速やかに行
える。また、前記エアチューブによる型枠の内方に形成
された空間により、トンネルの掘削作業が行われるの
で、掘削作業において、従来使用されている掘削機械と
の組合せが可能で、この工法のための新たな掘削機械を
開発する必要がない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１０を参照して本
発明に係る連続覆工掘削工法の実施の形態を詳細に説明
する。

【００１９】図１は、本発明を適用した連続覆工掘削工
法の一例を説明する掘削したトンネルの上半縦断図、図
２は図１のトンネルのＣ−Ｃ線矢視図である。図３は、
本発明に係る連続覆工掘削工法を用いて、ベンチカット
工法によるトンネルを施工した場合の前記トンネル下半
断面の切羽面の掘削を説明する当該トンネルの側壁部断
面図である。

【００２０】まず、本発明に係る連続覆工掘削工法に先
立って、図４〜図１０を用いて、本掘削工法の実施の形
態に好適に用いられる、エアチューブを備えたトンネル
覆工用型枠装置について説明する。なお、この実施の形
態において掘削されるトンネルは、掘削するトンネル断
面を上下に分割し、上半部断面、下半部断面の順に併進
して掘削を行い全断面を覆工するベンチカット工法を用
いて施工されており、前記トンネル覆工用型枠装置は掘
削するトンネルの上半部断面の掘削及び覆工に用いられ
るものである。

【００２１】図４は、本発明に係る連続覆工掘削工法の
一例に用いられるトンネル覆工用型枠装置を示すもの
で、図１におけるトンネル覆工用型枠装置の側面拡大図
である。図５及び図６は、図４におけるＡ−Ａ線矢視図
及びＢ−Ｂ線矢視図である。図７は、本発明に係る連続
覆工掘削工法の一例に用いられるトンネル覆工用型枠装
置を構成するエアーチューブを要部を示す拡大斜視図で
ある。図８及び図９は、本発明に係る連続覆工掘削工法
の一例に用いられるトンネル覆工用型枠装置の一例を示
すもので、空気を封入したエアーチューブを配設した部
分を示す要部の断面図および、空気を封入する前のエア
ーチューブを配設した部分を示す要部の断面図である。
図１０は図５におけるＸ円部の拡大図である。

【００２２】このトンネル覆工用型枠装置５０は、図４
〜図１０に示すように、トンネル内壁に沿ってアーチ状
に配設されるアーチ部材１と、このアーチ部材１の外周
面側に周方向に沿って配設され、内部に空気を封入する
ことで前記トンネル内壁の内側において型枠を構成する
複数のエアーチューブ２…と、前記アーチ部材１を支持
する左右一対の走行台車３，３とを備えた構成となって
いる。

【００２３】前記アーチ部材１は、トンネルの内壁に沿
って湾曲する３本のＨ形鋼４…をトンネルの軸方向に所
定間隔で配設するとともに、これらＨ形鋼４の、トンネ
ル内壁面６１側を向く面に、トンネルの内壁面６１に沿
って湾曲する鋼板５を設けることによって構成されてい
る。また、前記アーチ部材１の、トンネル切羽側におけ
る端部には、図８に示すように、該端部からの打設コン
クリートの流出を防止するための流出防止部材６が設け
られている。

【００２４】この流出防止部材６は、前記アーチ部材１
の端部に所定間隔で取付けられた筒体６ａと、この筒体
６ａ内に軸方向に摺動自在に挿入されたスライドパイプ
６ｂとを有しており、該スライドパイプ６ｂは、前記筒
体６ａに回転可能に取付けられたスクリュー６ｃに螺合
され、該スクリュー６ｃを回転させることで、トンネル
内壁面６１に向けてスライド可能となっている。また、
前記アーチ部材１の端部には、トンネルの周方向に長尺
なエアーチューブ７…が複数前記スライドパイプ６ｂに
沿って配設され、該スライドパイプ６ｂに固定バンド７
ａによって固定されている。なお、前記エアーチューブ
７には、空気を注入または排出するための図示しないバ
ルブが少なくとも１個設けられている。

【００２５】そして、このような構成の流出防止部材６
では、空気を抜いた状態でスライドパイプ６ｂをスライ
ドさせて、その先端部をトンネル内壁面６１に当接した
後、前記エアーチューブ７…に空気を注入封止してエア
ーチューブ７，７どうしを密着させることで、前記アー
チ部材１の、トンネル切羽側における端部と、トンネル
内壁面６１との間を閉塞し、これによって、アーチ部材
１の該端部からの打設コンクリートの流出を防止するよ
うになっている。

【００２６】前記アーチ部材１の外周面側に周方向に沿
って配設されているエアーチューブ２は、合成樹脂製で
可撓性を有する筒状体の両端部を密閉した構造のもので
あり、該エアーチューブ２には、空気を注入または排出
するための、図示しないバルブが少なくとも１個設けら
れている。前記エアーチューブ２…は、トンネルの軸方
向に多数並設されるとともに、トンネルの径方向に２段
配設されている。エアーチューブ２…をこのように配設
する場合、図７に示すように、上下２段のエアーチュー
ブ２，２を内部に仕切壁８ａが形成された袋体８に挿入
し、この袋体８を多数トンネルの軸方向に配設すること
により行う。前記袋体８は可撓性を有する合成樹脂で形
成されてなるチューブ状のものでその両端部は押し潰さ
れることで閉塞されている。

【００２７】また、前記袋体８の内周側にはブラケット
８ｂ…が所定間隔で設けられており、図８に示すよう
に、該ブラケット８ｂ…を前記アーチ部材１の鋼板５に
その上面から挿入し、下面側からピン９をブラケット８
ｂに挿通固定することで、前記袋体８がアーチ部材１の
外周側に固定されている。なお、前記アーチ部材１の、
図８における左端側の二つの１段のエアーチューブ２，
２は前記袋体８に挿入されることなく、そのまま配設さ
れ、該エアーチューブ２，２に直接設けられたブラケッ
ト８ｂ，８ｂを介してアーチ部材１に固定されている。

【００２８】前記アーチ部材１の外周側に多数配設され
たエアーチューブ２…の、トンネル内壁面６１側を向く
上面には、図８に示すように、シート部材１０が配設さ
れている。このシート部材１０は、布入りゴムマットま
たは防水シート等の、可撓性を有しかつ防水性を有する
ものであり、前記多数のエーアチューブ２…の、トンネ
ル内壁面６１側を向く上面を全体的に覆うようにして敷
設されている。

【００２９】このシート部材１０のトンネル先端側の端
部（左端部）は、アーチ部材１の先端側のエアーチュー
ブ２を巻き込んで、該アーチ部材１の先端面に固定され
ている。一方、前記シート部材１０のトンネル基端側の
端部（右端部）には、ワイヤ１１の一端部が取付けら
れ、該ワイヤ１１の他端部は、アーチ部材１の基端部に
設けられたプーリ１２に掛けられたうえで、ワイヤリー
ル１３に巻き付けられている。このワイヤリール１３は
それに内蔵されたスプリングによって、前記ワイヤ１１
を巻き取る方向に付勢するものであり、該ワイヤ１１に
よって前記シート部材１０は図２において右斜め下方側
に引っ張られて、前記エアーチューブ２…の上面に密着
するようになっている。なお、前記ワイヤ１１は、前記
シート部材１０の右端部の縁に沿って、所定間隔で複数
取付けられている。

【００３０】また、図８においては、前記エアーチュー
ブ２…およびエアーチューブ７…に空気を注入封止した
状態を示しているが、これらエアーチューブ２…および
エアーチューブ７…はコンクリートを打設する直前に空
気が注入されるもので、これらをセットする際には、図
９に示すように、空気を抜いた状態で行うようになって
いる。

【００３１】さらに、前記アーチ部材１の３箇所には、
図５および図６に示すように、前記エアーチューブ２と
トンネル内壁面６１との間にコンクリートを打設するた
めの打設部１５…が所定間隔で設けられている。前記打
設部１５は、図９に示すように、外パイプ１６と、この
外パイプ１６内に軸方向に摺動自在に挿入された内パイ
プ１７とを有した二重管構造になっている。前記外パイ
プ１６は、前記アーチ部材１を摺動自在に貫通するとと
もに、トンネルの軸方向に隣接するエアーチューブ２，
２間を摺動自在に貫通するようにして設けられたもの
で、アーチ部材１に取付けられたシリンダ装置１８によ
って、図９において上下に移動されるようになってい
る。また、前記外パイプ１６の上端部には横方向に開口
する開口部１６ａが形成されている。

【００３２】一方、前記内パイプ１７は、前記外パイプ
１６に取付けられたシリンダ装置１９によって外パイプ
１７内を上下に移動されるようになっており、該内パイ
プ１７の内部上端側には、傾斜板１７ａが形成されてお
り、この傾斜板１７ａに対向して開口部１７ｂが形成さ
れている。

【００３３】そして、上記構成の打設部１５では、シリ
ンダ装置１８によって外パイプ１６を上方に移動させ
て、その上端部をエアーチューブ２…とトンネル内壁面
６１との間に位置させるとともに、シリンダ装置１９に
よって内パイプ１７を上方に移動させて、その開口部１
７ｂを前記開口部１６ａに合わせたうえで、内パイプ１
７に接続されたホース２０からコンクリートを内パイプ
１７を通して開口部１７ｂから打設し、また、内パイプ
１７を下方に移動させてその開口部１７ｂを外パイプ１
６で塞ぐことで、コンクリートの打設を止めることがで
きるようになっている。また、打設終了直前に、外パイ
プ１６を下方に移動させて、該外パイプ１６の上端面を
前記エアーチューブ２…の上面とほぼ面一が若干下方に
位置させることで、エアーチューブ２…とトンネル内壁
面６１との間にコンクリートを密に打設することができ
るようになっている。なお、ここで打設されるコンクリ
ートは、覆工するに足るものであるならば、どの様なコ
ンクリートでもよいが、早期に高強度が得られるように
調整された早強ポルトランドセメントを含む早強コンク
リートであることが望ましい。

【００３４】さらに、前記アーチ部材１はトンネルの軸
方向に移動可能に設けられている。すなわち、前記アー
チ部材１の後方には、図１、図４および図５に示すよう
に、左右一対の前記走行台車３，３が配置されており、
各走行台車３の前部には、支持アーム２１を介して前記
アーチ部材１の端部が取付け固定されている。また、前
記走行台車３の後部には、カウンタウエイト２２が固定
されており、これによって、前記アーチ部材１とバラン
スをとっている。

【００３５】前記走行台車３は、前後一対の移動ローラ
２３，２３を有しており、該移動ローラ２３，２３がレ
ール２４上を転動するとともに、該レール２４の下面側
において前記走行台車３に設けられたトロリ２５…が前
記レール２４の下面を転動することで、前後に移動可能
となっており、この走行台車３の移動によって、前記ア
ーチ部材１がトンネルの軸方向に移動可能となってい
る。また、前記レール２４にはシリンダ装置２６が水平
に設けられており、このシリンダ装置２６によって前記
走行台車３がレール２４に沿って移動されるようになっ
ている。さらに、前記走行台車３には、アウトリガジャ
ッキ２７，２７が前記移動ローラ２３を挟む位置に設け
られている。移動ローラ２３は前後に一対あるので、ア
ウトリガジャッキ２７…は１台の走行台車３に合計４機
取付けられている。

【００３６】前記アウトリガジャッキ２７…は前記走行
台車３をレール２４上に浮かすとともに、該走行台車３
をレール２４上に浮かした状態でトンネル底面から支持
するものであり、走行台車３を浮かした状態で、前記シ
リンダ装置２６を伸ばすことで、前記レール２４が前方
に移動されるようになっている。したがって、このレー
ル２４の前方の移動と、前記走行台車３の前方への移動
を交互に行うことで、前記走行台車３は、トンネルの掘
進に伴って、その先端側に向けて移動することができる
ようになっている。また、前記アーチ部１は走行台車３
によってレール２４に沿ってトンネルの軸方向に移動可
能であるから、アーチ部材１の外周側にエアーチューブ
２…を配設して、該エアーチューブ７…に空気を封入す
る前後の両方において、エアーチューブ７…のトンネル
の軸方向における位置を微調整することができるように
なっている。

【００３７】さらに、前記アーチ部材１はトンネルの上
下方向および左右方向に移動可能に設けられている。す
なわち、図４に示すように、前記走行台車３には、前後
一対のメイン支持ジャッキ３０，３１が鉛直に設けられ
ている。一方、前記アーチ部材１を支持する支持アーム
２１には、フレーム３３が走行台車３に対して上下左右
にフリーな状態で配設されており、該フレーム３３に
は、後方のメイン支持ジャッキ３１が連結されている。
なお、前記フレーム３３に前記カウンタウエイト２２が
取付けられている。また、前記アーチ部材１の下端部に
は、図９に示すように、フレーム３４が鉛直に設けられ
ており、このフレーム３４には、前記走行台車３に鉛直
に設けられたフレーム３５に設けられた前記メイン支持
ジャッキ３０が連結されている。

【００３８】そして、前記アーチ部材１は、前記メイン
支持ジャッキ３０，３１を伸縮させることで、上下に移
動可能となっており、これによって、アーチ部材１の外
周側に設けられたエアーチューブ２…の上下方向の位置
を調整することができるようになっている。さらに、前
記アーチ部材１を構成する３本のＨ形鋼４…のうち、前
方２本のＨ形鋼４，４のそれぞれの下端部には、図４お
よび図６に示すように、サブ支持ジャッキ３６が鉛直に
取付けられており、該サブ支持ジャッキ３６…によって
アーチ部材１をトンネル底面から支持するとともに、該
サブ支持ジャッキ３６を伸縮させることで、アーチ部材
１の上下方向の位置を微調整する、すなわち、エアーチ
ューブ２…の上下方向の位置を微調整できるようになっ
ている。

【００３９】また、前記走行台車３には、横送り台３７
が図１０において左右方向に移動自在に設けられてお
り、この横送り台３７はそれに設けられたスクリュー３
８を回すことで、左右に移動されるようになっている。
また、前記横送り台３７には前記フレーム３５の下端部
が固定されており、したがって、この横送り台３７を左
右に移動させることで、前記アーチ部材１が図１０にお
いて左右（図１及び図４においては紙面と直交する方
向）に移動され、これによって、エアーチューブ２…の
トンネルの左右方向における位置を微調整できるように
なっている。

【００４０】なお、前記アーチ部材１の両端部には、図
１０に示すように、該両端部からのコンクリート漏れを
防止するためのエアーチューブ４０…が前記エアーチュ
ーブ２に密接した状態で上下に３段配設されるととも
に、これらエアーチューブ４０，４０を押さえる押え部
材４１が取付けられている。また、前記アーチ部材１に
は、図５、図６および図８に示すように周方向に所定間
隔で反力ジャッキ４２，４２が設けられており、該反力
ジャッキ４２，４２によって打設されたコンクリートの
側圧を抑制できるようになっている。

【００４１】上記のように構成されたトンネル覆工用型
枠装置５０のアーチ部材１の内方には、空間（空間部５
１）が形成されており、図１及び図２に示すように、こ
の空間部５１に、この空間部５１よりトンネルの切羽面
に対する掘削工を行う前記自由断面掘削機７０が配置さ
れている。ここで用いられている自由断面掘削機７０
は、一般に使用されているものと同様に、クローラ部７
１と、先端部に地山を掘削するカッタ部７２を有し、掘
削したずりをかき寄せてコンベア等によって後方に搬送
する搬送機構７３を備え、掘削とともにずり処理を行え
るものである。この自由断面掘削機７０は、前記クロー
ラ部７１によって、トンネル坑内を移動可能であり、任
意で掘削箇所を変更することができることは勿論であ
る。

【００４２】次に、上記構成のトンネル覆工用型枠装置
を用いてトンネルを覆工する方法について説明するとと
もに、前記トンネル覆工用型枠装置５０と、掘削機械で
ある自由断面掘削機７０とを用いてトンネルを施工する
連続覆工掘削工法について説明する。なお、この説明で
は、図４に示すように、トンネルの軸方向のある位置に
おいて、前回覆工された覆工コンクリートＣ１の前方に
次の覆工を行う方法を例にとって説明する。

【００４３】まず、前記走行台車３，３を前記シリンダ
装置２６，２６によってトンネルの軸方向前方に移動さ
せることによって、前記アーチ部材１のトンネ軸方向に
おける位置決めを行った後、前記メイン支持ジャッキ３
０，３１によってアーチ部材１を所定の位置まで上昇さ
せて、該アーチ部材１の上下方向の位置決めを行うとと
もに、前記横送り台３７を左右に若干移動させること
で、アーチ部材１の左右方向の位置決めを行い、これら
位置決めが終了した時点で、前記サブ支持ジャッキ３６
…によって、アーチ部材１をトンネル底面から支持し、
さらに、前記アウトリガジャッキ２７をトンネル底面ま
で伸ばして、走行台車３を固定する。

【００４４】次に、前記エアーチューブ２…に空気を注
入する。すると、エアーチューブ２…が図９に示す状態
から次第に膨張していき、図８に示すように、これらエ
アーチューブ２…が前記シート部材１０に密着するとと
もに、後方側のエアーチューブ２…が、前回覆工された
覆工コンクリートＣ１の前部の凸部ｔ１の下面と前端面
に密接する。さらに、前記流出防止部材６のスライドパ
イプ６ｂを伸ばしてトンネル内壁に当接させて、エアー
チューブ７…に空気を注入して封止することで、エアー
チューブ７…が互に密接するとともに、先端側のエアー
チューブ２およびトンネル内壁面６１に密接すること
で、前記エアーチューブ２…とトンネル内壁面６１との
間にコンクリートを打設すべき空間Ａが形成されるとと
もに、該空間Ａの前方側の端部がエアーチューブ７…に
よって閉塞され、後方側の端部が前記凸部ｔ１によって
閉塞されることで、該空間Ａの両端部からのコンクリー
ト漏れが防止される。なお、前記空間Ａは図５および図
６に示すように、トンネルの内壁面６１に沿って周方向
に延在して形成されるが、該空間Ａの周方向の両端部
は、図１０に示すように、前記エアーチューブ４０…に
よって閉塞されてコンクリート漏れが防止される。ま
た、エアーチューブ２，７，４０に空気を封入した後
は、必要であれば、前記メイン支持ジャッキ３０，３
１、サブ支持ジャッキ３６…によって、エアーチューブ
２…等の上下方向の微調整を行い、横送り台３７によっ
て左右方向の微調整を行う。

【００４５】このようにして空間Ａが形成されたなら
ば、図８に示すように、該空間Ａに前記打設部１５から
コンクリートを打設することで、空間Ａ内にコンクリー
トを密に充填することで前回覆工された覆工コンクリー
トＣ１の前方に次の覆工コンクリートＣ２が施工され
る。このようにして施工された一次覆工コンクリートの
内周面は、エアーチューブ２…が軸方向に複数並設され
ていることで、波状に凹凸形成されるので、一次覆工コ
ンクリートに二次覆工コンクリートを施した際に、これ
ら覆工コンクリートの接合面が互にくい込んだ状態とな
り、接合面を非常に強固なものとすることができる。

【００４６】また、エアーチューブ２…のエアーチュー
ブの配設段数を調整することで、覆工厚（コンクリート
打設厚）を自在に調整できる。特に、前記アーチ部材１
の前端部側のエアーチューブ２，２を１段とし、それ以
降のエアーチューブ２…を２段とすることで、施工され
た一次覆工コンクリートＣ２の前端部には、凸部ｔ２が
周方向に延在して形成されるので、該一次覆工コンクリ
ートＣ２を構造力学的に有利な形状とすることができ
る。さらに、エアーチューブ２…のトンネルの軸方向へ
の並設数を調整することで、覆工長を容易に調整するこ
とができるとともに、エアーチューブの配設段数を調整
することで、覆工厚（コンクリート打設厚）を自在に調
整できる。また、前記エーアチューブ２…のトンネル内
壁面６１側を向く上面にシート部材１０を敷設すること
で、コンクリート打設の際において、エアーチューブ
２，２間からのコンクリート漏れを防止することができ
る。

【００４７】上記のようにして、覆工コンクリートＣ２
を施工したならば、該コンクリートの硬化後、前記エア
ーチューブ２、７、４０から空気を抜いて、該エアーチ
ューブ２、７、４０を収縮させることによって、これら
を一次覆工コンクリートＣ２から脱型し、次いで、前記
メイン支持ジャッキ３０，３１とサブ支持ジャッキ３６
…を縮めることで、アーチ部材１を下降させる。

【００４８】そして、前記覆工コンクリートＣ２の前方
に次の覆工を施すには、前記アウトリガジャッキ２７…
を縮めたうえで、走行台車３を前記シリンダ装置２６に
よって、覆工コンクリートＣ２の覆工長さだけレール２
４上を前方に移動させ、その後は上記と同様にして次の
覆工コンクリートを施工する。

【００４９】さらに、次の覆工コンクリートを施工する
場合、前記走行台車３がレール２４の前端部に位置して
いて、それ以上の走行が不可能であるので、この場合、
前記アウトリガジャッキ２７を伸ばして、走行台車３を
レール２４上に浮かしたうえで、前記シリンダ装置２６
を縮めることで、レール２４を前方に移動させる。これ
によって、前記走行台車３が前方に走行可能になるの
で、前記アウトリガジャッキ２７…を縮めたうえで、走
行台車３を前記シリンダ装置２６によって、前回の覆工
コンクリートの覆工長さだけレール２４上を前方に移動
させ、その後は上記と同様にして次の覆工コンクリート
を施工する。そして、この工程を繰り返して行うこと
で、走行台車３とレール２４を交互に前進させていきつ
つ、トンネルの覆工をトンネル掘削に伴って次々に行っ
ていく。

【００５０】また、図１及び図２に示すように、上述し
たトンネルの覆工作業を行っている前記トンネル覆工用
型枠装置５０の内方において、つまり、当該トンネル覆
工用型枠装置５０の有する前記エアチューブ２，７，４
０を支持しているアーチ部材１の内方に形成されている
空間部５１では、この空間部５１に配置されている自由
断面掘削機７０によって、この空間部５１より当該トン
ネルの切羽面６０を掘削を行っていく。つまり、トンネ
ル切羽面６０に対する掘削工と覆工を同時に行い、これ
らの工程を連続して行うことによってトンネルを施工す
る。

【００５１】したがって、上述した本発明に係る連続覆
工掘削工法の実施の形態によれば、切羽面付近におい
て、トンネルの周方向に沿って配設したエアチューブ
２，７，４０内に空気を封入することで型枠を構成し、
これらエアーチューブ２，７，４０によって構成された
型枠２，７，４０とトンネル内壁面６１との間の空間Ａ
にコンクリートを打設するので、前記トンネル内壁面６
１の覆工時の粉塵の発生及び覆工材料の跳ね返りによる
材料ロスも殆どない覆工を行うことができ、この覆工
と、切羽面の掘削を同時に行うことができることによっ
て、掘削壁面に早期にコンクリートで被覆して、地山の
風化や劣化を防ぎ、地山の緩みを最小限に抑えることが
できる。そして、エアチューブ２，７，４０による型枠
の内方空間５１において、切羽面６０への掘削工が同時
に連続して行うことができるため、トンネル施工のサイ
クルタイムを簡略化することができ、このように掘削と
覆工とを同時に連続して行うことによって、当該トンネ
ル施工に関してのコストダウンを図ることが出来る。

【００５２】また、その覆工作業において前記型枠とし
て前記エアーチューブ２，７，４０を利用することで機
材の軽量化が図れるとともに、打設したコンクリートの
硬化後、前記エアーチューブ２，７，４０内の空気を抜
いて、該エアーチューブ２，７，４０を収縮させて脱型
を容易に行うことができることによって、前記トンネル
覆工用型枠装置５０の移動セットが速やかに行える。さ
らに、前記エアチューブ２，７，４０による型枠の内方
に形成された、トンネル掘削のための作業空間部５１が
確保されているので、従来使用されている掘削機械との
組合せが可能であり、この工法のための新たな掘削機械
を開発する必要がない。

【００５３】なお、上記の例では、トンネルの軸方向の
ある位置において、前回覆工された覆工コンクリートＣ
１の前方に次の覆工を行う方法を例にとって説明した
が、該トンネルの基端部においては、まず、トンネルを
所定長掘削した後、妻止壁を形成し、次いで、該トンネ
ルの底面に前記レール２４，２４を敷設するとともに、
該レール２４，２４上に走行台車３，３を設置し、さら
に該走行台車３，３に前記アーチ部材１を取付け固定す
る。このアーチ部材１の外周側には予め前記エアーチュ
ーブ２…とシート部材１０を配設しておいてもよいし、
走行台車３，３にアーチ部材１を取付け固定した後に、
該アーチ部材１の外周側にエアーチューブ２…とシート
部材１０を配設してもよい。そして、エアーチューブ２
…に空気を注入して封止した後、上記と同様にして覆工
コンクリートを施工するが、この場合、後方側のエアー
チューブ２…を、前記妻止壁に密接させることで、妻側
の端部からのコンクリート漏れを防止することができ
る。

【００５４】なお、上記の例では、アーチ部材１の外周
側にエアーチューブ２…を２段配設したが、それらを３
段以上配設してもよく、さらに、位置によって段数を変
更してもよい。このようにすれば、覆工厚をさらに自由
に変更調整することができる。また、上記の例では、走
行台車３とレール２４とが交互に前方に移動するように
構成したが、レール２４を掘削に伴って前方に継ぎ足し
ていくようにしてもよい。

【００５５】ここまで、トンネルの上部半断面の掘削覆
工、つまりトンネル断面のアーチ部について述べてきた
が、次に、図３を用いて、上部半断面を覆工した後、ト
ンネルの側壁部を覆工しながらトンネル下半部断面の切
羽面の掘削を行う場合について説明する。

【００５６】この図３に示すように、トンネルの上半部
は、先に述べた方法により既に掘削覆工された状態にな
っており、アーチ型の覆工コンクリート８０によって覆
工された状態になっている。そして、このトンネルの底
部６５には、当該トンネルの下半部断面の切羽面５１ａ
を掘削するバックホウ７４が配置されている。また、こ
のバックホウ７４の左右のトンネル側壁部に相当する前
記トンネル内壁面６６に沿って、エアチューブ８２によ
る型枠が配置されており、このエアチューブ８２は、ト
ンネル断面の内方から、複数本のサポートジャッキ８
３，８３及びサポートパイプ８４によって保持された支
保部材８１によって支持されている。このエアチューブ
８２による型枠と前記トンネル内壁面６６との間にコン
クリートを打設することによって、当該トンネルの左右
の側壁部の覆工８０ａ、８０ａを行うことが出来る。こ
のようなトンネルの側壁部となるコンクリートの打設を
行う場合、打設したコンクリートの上端部は、先に覆工
されているアーチ型の覆工コンクリート８０の底部とし
っかり固着するように打設される。

【００５７】このようにトンネルの側壁部となる前記ト
ンネル内壁面６６の覆工作業において前記型枠として前
記エアーチューブ８２を利用することで覆工に用いられ
る機材の軽量化を図ることができるので、この側壁部を
覆工するための覆工装置の移動セットが速やかに行え
る。さらに、前記エアチューブ８２による型枠の内方に
形成された、トンネル掘削のための作業空間部６７が確
保されているので、前記エアチューブ８２に空気を封入
し、前記トンネル内壁面６６と前記エアチューブ８２に
よって構成された型枠との間にコンクリートを打設し
て、前記トンネルの側壁部の覆工８０ａを行うと同時
に、当該トンネルの底部６５となる位置に配置された前
記バックホウ７４によって、トンネル下半部切羽面５１
ａを掘削していくことができ、図１、図２及び図４〜図
１０で説明した上部半断面掘削の場合と同様の効果を達
成することが出来る。

【００５８】なお、この側壁部の覆工８０ａに用いられ
る支保部材８１は、トンネルの軸方向に移動自在に構成
されていればより好適である。例えば、前述したアーチ
部材１の移動装置と同様に、前記トンネルの軸方向に伸
びるレール敷設して、前記支保部材８１の下部に車輪を
設け、前記レール上を当該支保部材８１が移動するよう
に構成されているなどである。

【００５９】上記実施の形態において、前記切羽面を掘
削する掘削工は、どの様な手段で行われてもよいが、特
に機械による掘削が好適である。この掘削工で用いられ
る機械は、掘削能力を持つ機械であるならば、どの様な
ものでもよいが、切羽面を掘削する場合は自由断面掘削
機が好ましい。さらに、上記の例では、本発明を、一次
覆工を例にとって説明したが、二次覆工にも適用できる
のは勿論のことである。

【００６０】上記実施の形態におけるトンネルは、掘削
するトンネル断面を上半部と下半部に分割し、上半部断
面、下半部断面の順に併進して掘削を行い全断面を覆工
するベンチカット工法によって施工されるものとした
が、これに限らず、全断面工法や、その他種々の工法に
よって施工されてもよい。なお、発明を各実施の形態に
基づき具体的に説明したが、上記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種種変
更可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る連続覆工掘削方法によれば、切羽面付近において、エ
アチューブによる型枠により、前記トンネル内壁面の覆
工時の粉塵の発生及び覆工材料の跳ね返りによる材料ロ
スも殆どない、従来のコンクリート吹き付けによる覆工
と異なる覆工と、切羽面の掘削を同時に行うことができ
ることによって、掘削壁面に早期にコンクリートで被覆
して、地山の風化や劣化を防ぎ、地山の緩みを最小限に
抑えることができる。そして、エアチューブによる型枠
の内方空間において、切羽面への掘削工が同時に連続し
て行えるため、トンネル施工のサイクルタイムを簡略化
することができ、このように掘削と覆工とを同時に連続
して行うことによって、当該トンネル施工に関してのコ
ストダウンを図ることが出来る。

【００６２】加えて、その覆工作業において前記型枠と
して前記エアーチューブを利用することで機材の軽量化
を図ることができ、前記型枠の移動セットが速やかに行
える。また、前記エアチューブによる型枠の内方に形成
された空間により、トンネルの掘削作業が行われるの
で、掘削作業において、従来使用されている掘削機械と
の組合せが可能で、この工法のための新たな掘削機械を
開発する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した連続覆工掘削工法の一例を説
明する掘削したトンネルの上半縦断図である。

【図２】図１のトンネルのＣ−Ｃ線矢視図である。

【図３】本発明に係る連続覆工掘削工法を用いて、ベン
チカット工法によるトンネルを施工した場合の前記トン
ネル下半断面の切羽面の掘削を説明する当該トンネルの
側壁部断面図である。

【図４】本発明に係る連続覆工掘削工法の一例に用いら
れるトンネル覆工用型枠装置を示すもので、図１におけ
るトンネル覆工用型枠装置の側面拡大図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線矢視図である。

【図６】図４におけるＢ−Ｂ線矢視図である。

【図７】本発明に係る連続覆工掘削工法の一例に用いら
れるトンネル覆工用型枠装置を構成するエアーチューブ
を要部を示す拡大斜視図である。

【図８】本発明に係る連続覆工掘削工法の一例に用いら
れるトンネル覆工用型枠装置の一例を示すもので、空気
を封入したエアーチューブを配設した部分を示す要部の
断面図である。

【図９】同、空気を封入する前のエアーチューブを配設
した部分を示す要部の断面図である。

【図１０】図５におけるＸ円部の拡大図である。

【符号の説明】

１ アーチ部材 ２，８２ エアーチューブ ５０ トンネル覆工用型枠装置 ５１ 空間部 ６０ 切羽面 ６１，６６ トンネル内壁面 ７０ 掘削機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水越 史郎 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社関東支店内 (72)発明者 一條 俊之 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルの切羽面を掘削する掘削工法であ
   って、 その掘削したトンネル内壁面の内側周方向に沿ってエア
   チューブを配設し、 このエアチューブの内部に空気を封入して型枠を構成
   し、 このエアチューブによる型枠と前記トンネル内壁面との
   間にコンクリートを打設して、 前記トンネル内壁面の内側を前記コンクリートで被覆す
   る覆工を行い、 この覆工と、前記エアチューブによる型枠の内方に形成
   された空間より前記切羽面に対する掘削工とを同時に行
   い、 かつ、これらの工程を連続して行うことによってトンネ
   ルを施工することを特徴とする連続覆工掘削工法。