JPH1122384A - トンネルの掘削方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】山岳トンネルの掘削能率をより高めること。 【解決手段】山岳トンネルを掘削するため、切羽(10)に
トンネル断面の輪郭(16)に沿って伸びる１または複数の
溝(12)と、縦方向へ伸びる複数の溝(14)とを丸鋸(32)で
掘削し、切羽を破砕する。必要に応じて、横方向へ伸び
る複数の溝(22)を追加的に掘削することができる。切羽
の掘削は、機台(36)と、機台に支持され鉛直軸線および
水平軸線のそれぞれの周りに回転可能であるブーム(34)
と、ブームの先端部に取り付けられブームの軸線の周り
に回転可能である互いに平行な複数の丸鋸(32)とを備え
るトンネル掘削装置(30)を用いて行うことができる。

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、
より詳細には無発破工法の一つとしてある高硬度岩盤の
掘削方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネルの掘削においては、複数
のドリルロッドを有する削岩機で切羽に穴をあけ、これ
によりトンネル断面の輪郭に沿って伸びる溝を形成し、
さらに、前記溝に囲まれた部分に複数の穴をあけた後、
前記切羽を掘り崩していた（特開昭５９−２２８５９
５）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ドリルロ
ッドによる穿孔は、該ドリルロッドの切羽地盤への差し
込みおよび引き抜きの往復動作の繰り返しおよび前記ド
リルロッドによる短い溝の形成の繰り返しのため、時間
を要し、また、前記ドリルロッドに生じる撓りのために
その穿孔深さおよび方向に狂いが生じ、これがために所
定の掘削量を確保することができず、掘削能率の低下を
余儀なくされていた。

【０００４】したがって、本発明の目的は、山岳トンネ
ルの掘削能率をより高めることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、切羽
にトンネル断面の輪郭に沿って伸びる１または複数の溝
と、縦方向へ伸びる複数の溝とを丸鋸で掘削し、前記切
羽を破砕または突き崩す。前記切羽を破砕または突き崩
すに先立ち、さらに、前記切羽に横方向へ伸びる複数の
溝を丸鋸で掘削することができる。

【０００６】切羽の掘削は、機台と、該機台に支持され
鉛直軸線および水平軸線のそれぞれの周りに回転可能で
あるブームと、該ブームの先端部に取り付けられ前記ブ
ームの軸線の周りに回転可能である互いに平行な複数の
丸鋸とを備えるトンネル掘削装置を用いて行うことがで
きる。本発明において「丸鋸」とは、ディスクと、該デ
ィスクの周面に植え込まれた複数のビットとからなるも
のをいう。前記ディスクは例えば鋼製のものからなり、
また、前記ビットは超硬合金、ダイヤモンド等からな
る。前記ビットは、前記丸鋸をその軸線の周りに回転さ
せて該ビットにより切削される溝の幅が前記ディスクの
厚さ寸法より大きいものとなるように、前記ディスクに
植え込まれている。

【０００７】

【作用および効果】本発明によれば、切羽に溝を掘削す
るのに丸鋸を用いて行う。丸鋸による溝の掘削は、切羽
への丸鋸の押し付けと該丸鋸の所定方向への移動とによ
り行い、従来のドリルロッドのような往復動作を必要と
しない。このため、切羽への溝の形成を短時間で行うこ
とができる。また、予定通りの掘削深さと掘削方向とを
有する溝を形成することができる、その後の切羽の破砕
または突き崩しによる所定の掘削量を確保することがで
きる。その結果、従来に比べ、山岳トンネルの掘削能率
を向上させることができる。

【０００８】また、本発明に係る掘削装置によれば、互
いに平行な複数の丸鋸を有することから、これらの丸鋸
で切羽を掘削するときは、一時に複数の溝を掘削するこ
とができ、これにより、掘削能率を高めることができ
る。さらに、丸鋸の相互間隔を適当に定めることによ
り、溝相互間の切羽部分の破砕または突き崩しを容易に
行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、山岳トンネル
の掘削のため、岩石のような比較的硬質の地盤からなる
切羽１０に複数の溝１２，１４が形成され、これによ
り、切羽１０が複数の区画に分割されている。切羽１０
を複数の区画に分割することにより、後に行う切羽１０
の突き崩し作業を容易に行うことができる。

【００１０】複数の溝１２は、掘削予定のトンネル断面
の輪郭１６に沿って互いに間隔をおいて設けられてい
る。断続的に伸びる複数の溝１２に代えて、連続して伸
びる１の溝（図示せず）を形成してもよい。図示のトン
ネル断面の輪郭１６は円弧状のアーチ部１８と、該アー
チ部の両端に連なる直線状の底部２０とからなる。

【００１１】また、複数の溝１４は、横方向（水平方
向）に互いに間隔をおいて設けられ、トンネル断面の輪
郭１６のアーチ部１８からその底部２０まで前記トンネ
ル断面を縦方向（上下方向）へ直線的に伸びている。上
下方向へ伸びる溝１４の形成は、輪郭１６に沿った溝１
２の形成後、または、溝１２の形成前のいずれであって
もよい。

【００１２】図示の各縦方向の溝１４は１の連続する溝
からなるが、これに代えて、断続した複数の溝（図示せ
ず）からなるものとすることができる。また、縦方向の
溝１４が、前記トンネル断面の輪郭１６に沿って伸びる
溝１２と交差するものであるか否かは任意である。

【００１３】図２に示すように、必要に応じて、さら
に、前記トンネル断面の輪郭１６のアーチ部１８間を横
方向（水平方向）へ直線的に伸びる複数の溝２２を形成
する。縦方向の溝１４と交差する複数の横方向溝２２を
設けることにより、切羽１０をより小さい区画に分割す
ることができる。

【００１４】横方向の溝２２は上下方向に互いに間隔を
おいて設けられている。各横方向の溝２２は、断続して
伸びる複数の溝からなるが、これに代えて、連続して伸
びる１の溝（図示せず）からなるものであってもよい。
横方向溝２２も、また、縦方向溝１４あるいは輪郭１６
に沿った溝１２と交差するものであるか否かは問わな
い。

【００１５】溝１２および縦方向の溝１４、あるいは、
これらの溝に加えて横方向の溝２２の形成により、複数
の区画に分割された切羽１０は、個々の区画の比較的小
さい破壊力をもって破砕または突き崩し、トンネルの掘
削を進めることができる。

【００１６】本発明にあっては、前記溝の掘削は、丸鋸
で切羽１０を切削することにより行う。例えば、 図３
〜図５に示すトンネル掘削装置３０を用いて行うことが
できる。

【００１７】トンネル掘削装置３０は一対の丸鋸３２を
有する。但し、各溝１２，１４，２２の掘削は、一対の
丸鋸３２の一方のみ、すなわち単一の丸鋸を有するトン
ネル掘削装置によっても行うことができる。

【００１８】各丸鋸３２はその周面に超硬合金やダイヤ
モンドからなる多数のビット（図示せず）を有し、丸鋸
３２を切羽１０に押し付け、これを維持する間に所定の
方向へ移動させることにより切羽１０を切削し、前記溝
を形成することができる。前記溝の深さは、丸鋸３２の
直径またはその押し付け量により定まり、また、前記溝
の幅は丸鋸３２の厚さ寸法により定まる。また、両丸鋸
３２の使用により、２条の溝を一時に形成することがで
きる。両溝の相互間隔は両丸鋸３２の相互間隔により定
まる。

【００１９】丸鋸３２はブーム３４の先端部に取り付け
られている。また、ブーム３４は機台３６に支持されて
いる。

【００２０】ブーム３４は、両丸鋸３２を支持する先端
部３８と、先端部３８の後記後端部分をブーム３４の軸
線方向へ滑動可能に受け入れる角筒状の中間部４０と、
中間部４０に連なりかつブーム３４の軸線の周りに相対
的に回転可能である基部４２とからなる。

【００２１】ブームの先端部３８は全体に板状を呈する
前端部分４４と、該前端部分に連なる角筒状の後端部分
４６とからなる。前端部分４４にはその両側方に両丸鋸
３２が配置されかつ軸部材４８を介して回転可能に支承
されている。前後の両端部分４４，４６には両丸鋸３２
を回転駆動するためのモータ、減速装置、動力伝達装置
等を含む駆動機構（図示せず）が内蔵されている。

【００２２】先端部３８および中間部４０は、これらの
互いに相対する両側部にそれぞれ配置され、かつ、これ
らの軸線方向へ伸びる１対の液圧ジャッキ５０で相互に
連結されている。各液圧ジャッキ５０の両端部はそれぞ
れ先端部３８および中間部４０に枢着されている。

【００２３】両液圧ジャッキ５０を伸長動作させること
により、ブームの先端部３８を前方へ移動させることが
でき、これにより、両丸鋸３２を切羽１０に押し付ける
ことができる。また、両液圧ジャッキ５０の収縮動作に
より、両丸鋸３２を後方へ引き戻すことができる。

【００２４】ブームの基部４２には駆動機構（図示せ
ず）が内蔵されている。前記駆動機構はブームの中間部
４０に接続されており、該駆動機構を作動させることに
より、中間部４０および先端部３８をブーム３４の軸線
の周りに回転させることができる。この回転動作によ
り、両丸鋸３２の回転軸線を規定する軸部材４８の水平
面とのなす角度を変えることができ、これにより、トン
ネル断面の輪郭１６に沿って伸びる溝１２を掘削する
際、前記溝の方向を変えることができる。

【００２５】ブーム３４は、その基部４２において、鉛
直軸線および水平軸線の周りに回転可能に機台３６に支
持されている。より詳細には、一対のブラケット５２が
機台３６に鉛直軸線の周りに回転可能に取り付けられ、
ブームの基部４２がその後端部分において一対のブラケ
ット５２にこれらを貫通する軸部材５４とを介して取り
付けられている。したがって、ブーム３４はブラケット
５２の回転軸線５３である鉛直軸線の周りに回転可能で
あり、また、軸部材５４すなわち水平軸線の周りに回転
可能である。

【００２６】両ブラケット５２を前記鉛直軸線の周りに
回転駆動のための一対の液圧ジャッキ５６と、ブーム３
４を前記水平軸線の周りに回転駆動するための一対の液
圧ジャッキ５８とが配置されている。一方の両ジャッキ
５６は、これらの両端部において、両ブラケット５２と
機台３６とに枢着されている。また、他方の両液圧ジャ
ッキ５８は、これらの両端部において、ブームの基部４
２の前端部分と両ブラケット５２の下部とに枢着されて
いる。

【００２７】一方の両液圧ジャッキ５６を伸縮動作させ
ることにより、両ブラケット５２およびこれに支持され
たブーム３４を前記鉛直軸線の周りに回転させることが
できる。図４に示す両想像線６０は、横方向溝２２を掘
削する際の両丸鋸３２の移動範囲またはブーム３４の前
記鉛直軸線の周りの回転角度範囲を示す。

【００２８】また、他方の両液圧ジャッキ５８を伸縮動
作させることにより、ブーム３４を軸部材５４の周りに
回転させることができる。図３に示す両想像線６２は、
縦方向溝１４を掘削する際の両丸鋸３２の移動範囲また
はブーム３４の前記水平軸線の周りの回転角度範囲を示
す。なお、図３および図４に想像線で示す丸鋸３２の一
部は、トンネル断面の輪郭１６に沿った溝１２を掘削す
る際、輪郭１６の一カ所における丸鋸３２の姿勢を概略
的に示すものである。丸鋸３２の姿勢は、前記したよう
に、丸鋸３２をブーム３４の軸線の周りに回転させるこ
とにより定めることができ、その高さ位置および水平方
向位置は、それぞれ、ブーム３４を前記鉛直軸線および
水平方向軸線の周りに回転させることにより定めること
ができる。

【００２９】前記丸鋸については、図示の例に代えて、
互いに間隔をおいて平行に配置されかつ保持された３以
上の丸鋸とすることができる。

【００３０】図示の機台３６は、一対のクローラ６４を
有する車体からなる。作業中における前記車体の安定を
図るため、複数のアウトリガー６６が設けられている。

【００３１】前記トンネル断面の輪郭１６に沿った溝１
２および縦方向の溝１４、切羽１０の硬度が高い場合等
の必要に応じてさらに横方向の溝２２を掘削した後、前
記各区画を突き崩す。すなわち、例えば油圧クサビ・液
圧破砕機、膨張性破砕剤等を用いて、各区画を割岩し、
次に、例えばブレーカを用いて各区画を破砕する。その
結果、切羽１０から溝１２，１４，２２の掘削深さにわ
たる岩石部分が取り除かれ、これにより、トンネル掘削
が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル断面の輪郭に沿って伸びる溝および縦
方向へ伸びる溝が形成された切羽の概略的な正面図であ
る。

【図２】トンネル断面の輪郭に沿って伸びる溝、縦方向
へ伸びる溝および横方向へ伸びる溝が形成された切羽の
概略的な正面図である。

【図３】トンネル掘削装置の正面図である。

【図４】トンネル掘削装置の平面図である。

【図５】トンネル掘削装置の側面図である。

【符号の説明】

１０ 切羽 １２ トンネル断面の輪郭に沿って伸びる溝 １４ 縦方向へ伸びる溝 １６ トンネル断面の溝 ３０ トンネル掘削装置 ３２ 丸鋸 ３４ ブーム ３６ 機台

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの掘削のため、切羽に、トンネ
   ル断面の輪郭に沿って伸びる１または複数の溝と、縦方
   向へ伸びる複数の溝とを丸鋸で掘削すること、その後、
   前記切羽を破砕することを含む、トンネルの掘削方法。
2. 【請求項２】 前記切羽を破砕するに先立ち、さらに、
   前記切羽に横方向へ伸びる複数の溝を丸鋸で掘削する、
   請求項１に記載のトンネルの掘削方法。
3. 【請求項３】 機台と、該機台に支持され鉛直軸線およ
   び水平軸線のそれぞれの周りに回転可能であるブーム
   と、該ブームの先端部に取り付けられ前記ブームの軸線
   の周りに回転可能である互いに平行な複数の丸鋸とを含
   む、トンネル掘削装置。