JPH11324588A - トンネルの支保方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機により形成されたトンネル内
壁に沿って短時間に安全に支保材を組立てることができ
るトンネルの支保方法を提供する。 【解決手段】 ルーフサポート４ａおよびサイドサポー
ト４ｂ内後端部でリング状に支保材１０を組立て、その
支保材１０をトンネル掘削機１の掘進に従い相対的に掘
進機本体５の後方に送り出してトンネル内壁６に接触さ
せるように拡張してトンネル内壁の支保を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機に
より掘削されたトンネルの内壁に沿って支保材を効率よ
く、安全に組立てるトンネルの支保方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル掘削機により掘削された
自立性の高いトンネルにおける内壁の支保は、一般に小
規模の肌落ちもしくは崩落の生じる区間において鋼製の
環状支保工とかけ矢板との組み合わせにより行われてい
る。しかしながら、このような環状の支保工とかけ矢板
との組み合わせによる方法では、かけ矢板の取り付けに
時間がかかって作業効率が極めて悪いのみならず、この
かけ矢板の取り付け作業を行なうために熟練作業者が必
要になるなどの問題点がある。

【０００３】このようなことから，例えば特開平９−２
１２９７号公報によって開示されるように、スキンプレ
ートを有しない枠状に形成されて複数のセグメントを接
続することでリング状に組み立てられる構造にされた支
保構造体（支保材）（以下、簡易ライナという）を採用
することが提案され、一部で実用に供されている。そし
て、このような簡易ライナを掘削内壁に巻き建てるに
は、１ピースごとにエレクタで把持して組立位置まで移
動させて組み立てられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような支保材（簡易ライナ）を１ピースごとにエレクタ
で把持して組立位置まで移動させて掘削されたトンネル
内壁に組み立てる作業では、組み立て中に地山が崩落し
てしまう恐れがあり、非常に危険であるとともに、その
崩落した岩塊の除去作業および崩落部（抜け落ち部）の
モルタル充填等の作業が必要となり、支保作業の能率が
下がるという問題点がある。

【０００５】また、前記トンネル内壁に組み立てられた
支保材外周とそのトンネル内壁との間に隙間がある場
合、その隙間のトンネル内壁が風化等により崩落し、そ
れが進行して前記簡易ライナでは支保できない程の大崩
落を招きかねないという問題点もある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、トンネル掘削機により形成された
トンネル内壁に沿って短時間に安全に支保材を組立てる
ことができるトンネルの支保方法を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明によるトンネルの支
保方法は、前面にカッタヘッドを有し、このカッタヘッ
ドの後方に外殻体を有する掘削機本体と、この掘削機本
体の後方に位置してトンネル内壁に押圧力を付与するリ
アグリッパと、前記掘削機本体とリアグリッパとの間に
設けられる推進ジャッキとを有するトンネル掘削機を用
いるトンネルの支保方法において、前記掘削機本体の外
殻体内で複数の支保材ピースをリング状に組立て、この
組立てられたリング状の支保材を外殻体外の後方位置に
トンネル掘削機の掘進に従って相対的に押し出した後、
その支保材外周をトンネル内壁面に接触させるように拡
張させてトンネル内壁面を支保することを特徴とするも
のである。

【０００８】本発明においては、リアグリッパが支保材
を介してトンネル内壁に押圧力を付与して掘進反力を確
保し、推進ジャッキを伸長させることにより掘削機本体
が掘進される。こうしてトンネルが形成されると、掘削
機本体の外殻体内で組立てられたリング状の支保材が外
殻体外の後方位置に相対的に押し出され、この後前記支
保材を拡張させてその支保材外周をトンネル内壁面に接
触させるようにして支保が行われる。

【０００９】本発明によれば、外殻体後方にトンネル内
壁を露出させることなく、支保材をトンネル内壁に接触
させるように支保が行われるので、支保材の組立中にト
ンネル内壁が崩落する危険を回避することができるとと
もに、トンネル内に落下した岩塊の除去処理および崩落
部（抜け落ち部）のモルタル充填等の作業を行う必要が
なくなり、トンネル支保作業の効率を向上させることが
できるという効果を奏する。

【００１０】本発明において、前記外殻体内でリング状
に組立られた支保材は、前記リアグリッパより前方で拡
張されるのが好ましい。このようにリアグリッパの前方
で、支保材をトンネル内壁に接触させるように支保させ
ることにより、リアグリッパの押圧箇所の壁面が緩んで
いる場合であっても、支保材によって崩落が防止される
とともに崩落部（抜け落ち部）を発生させないため、リ
アグリッパのストロークが不足することなく掘削反力を
確実に確保することができるという効果を奏する。

【００１１】また、このように支保材が外殻体後方に相
対的に押し出されたら拡張されることにより、支保材の
外周部とトンネル内壁との間隙に崩落した岩片が堆積し
て拡張が困難になってしまうことがなく、支保材の拡張
ができない場合に支保材の外周部とトンネル内壁との間
隙の風化および崩落が進行し、前記支保材では支保でき
ない程度の大崩落を招くのを未然に防止することができ
るという効果を奏する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるトンネルの支
保方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ
説明する。

【００１３】図１は、本発明のトンネルの支保方法が実
施されるトンネル掘削機の一実施例の外観図である。図
２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、ト
ンネル掘削機の後部内側に付設されるエレクタと支保材
との関係を表す図である。

【００１４】本実施例の支保方法が実施されるオープン
型トンネル掘削機１においては、前面にディスクカッタ
２を有するカッタヘッド３と、このカッタヘッド３の後
方の外周部を覆うように取り付けられるケーシング４と
からなる掘削機本体５が設けられ、この掘削機本体５の
後方のトンネル内壁６に後述する支保材１０を介して押
付力を付与するリアグリッパ７が設けられ、この掘削機
本体５とリアグリッパ７との間には推進ジャッキ８が設
けられている。

【００１５】前記ケーシング４は、上側のルーフサポー
ト４ａ，左右側のサイドサポート４ｂおよび下側のバー
チカルサポート４ｃにより構成されている。前記ルーフ
サポート４ａおよびサイドサポート４ｂ内の後端部に
は、トンネル内壁６の径方向に回転可能なエレクタリン
グ９が設けられており、このエレクタリング９には掘削
機本体５の後方に組立てられる支保材１０を把持するエ
レクタヘッド１１と前記支保材１０を支持する支持金具
１２とが設けられている。また、前記バーチカルサポー
ト４ｃ後端部には、前記ルーフサポート４ａおよびサイ
ドサポート４ｂ内で組立てられた支保材１０を掘削機本
体５の後方に押し出す押し出し用ジャッキ１３が後方に
向けて装着されている。なお、本実施例のルーフサポー
ト４ａおよびサイドサポート４ｂは、本発明における外
殻体に相当する。

【００１６】ここで使用される支保材ピース１０’とし
ては，例えば図４によって示されるように、掘削される
トンネル内壁６に沿わせ得る直径でその周面を複数個に
分割させて所要幅にされた外形寸法に、一対の円弧状溝
形鋼２１，２１の互いに対向する端部同士を断面コ字状
の一対の直線状型鋼２２，２２により連結して枠体に形
成され、この枠体における前記一対の円弧状溝形鋼２
１，２１の対向部同士が複数本の補強用部材２３にて連
結された構造の簡易ライナが用いられる。そして、これ
ら支保材ピース１０’は、円周方向の端部の部材（直線
状型鋼２２）に設けられるボルト接続孔２４の個所にお
いてのみ組立時にボルト締結される。なお、図示省略す
るが、エレクタヘッド１１によって把持される支保材ピ
ース１０’には、その内面側の中央部にブラケットが付
設されている。また、この支保材ピース１０’は、地山
の肌落ちや崩落状況に応じて補強部材の補強条件を異な
らせたものを用いることができる。

【００１７】次に、本実施例のトンネルの支保方法につ
いて説明する。図５には、本実施例の支保方法が具体的
に示されている。本実施例においては、図５（ａ）に示
されるように、支保材ピース１０’として標準的な形状
のピースＡと、円周方向の一端部を傾斜面にされている
ピースＢと、一端部を前記ピースＢの傾斜面に合致する
斜面にされた最後に組み合わせるピースＫとを、１リン
グに対してピースＡを３個，ピースＢを１個，ピースＫ
を１個の割合で準備する。

【００１８】まず、周知の搬送手段によって前記ルーフ
サポート４ａの後端部の下方に、図５（ｂ）で示される
ようにピースＢを供給してエレクタヘッド１１によって
そのピースＢの内側中央部を把持させる。

【００１９】次いで、エレクタヘッド１１によって把持
されたピースＢは、そのまま所要角度旋回され、下部位
置（供給位置）には標準的な形状のピースＡが供給され
る（図５（ｃ））。そこで、先にエレクタヘッド１１に
よって持ち上げられたピースＢの一端と新たに供給され
たピースＡの接続端部とがボルト締結される。

【００２０】前記ピースＢと１つのピースＡとが接続さ
れた後、エレクタヘッド１１をその接続されたピースＡ
の長さ分上方に旋回させて、次のピースＡを供給位置に
運び込み、先に接続されて移動したピースＡの接続端部
にボルト締結させる（図５（ｄ））。

【００２１】再びエレクタヘッド１１を旋回させてピー
スＡの長さ分接続されたピースを移動させる。そして、
残りのピースＡを供給位置に運び込み、先に接続されて
移動したピースＡの接続端部にボルト締結させる。この
状態で、図５（ｅ）に示されるようにピースＢを先頭に
して３個のピースＡが接続され、その３個目のピースＡ
と先端のピースＢとの間に狭い空間部が形成される。こ
の空間部を前記供給位置に合わせるようにエレクタヘッ
ド１１を旋回させ、その空間部に最後のピースＫが填め
込まれる（図５（ｆ））。なお、前記エレクタヘッド１
１により把持されたピースＢ以外のピースＡおよびピー
スＫは前記支持金具１２も支持されて、旋回によって上
部に達しても自重により内側に撓まないようにされてい
る。

【００２２】次いで、前記エレクタヘッド１１を先とは
逆の方向に旋回させてそのピースＫを上側に移動させ、
その後にエレクタヘッド１１によるピースＢの把持が解
かれる。こうして前記ピースＡ，ピースＢおよびピース
Ｋがリング状に接続形成される（図５（ｇ））。

【００２３】このように前記ルーフサポート４ａおよび
サイドサポート４ｂ内の後端部でリング状に組立てられ
た支保材１０は、トンネル掘削機１の掘進に従い前記押
し出し用ジャッキ１３によって前記ルーフサポート４ａ
およびサイドサポート４ｂ外の後方に相対的に押し出さ
れるとともに、前記支保材１０の各ピースにおける接続
端部の少なくとも１箇所に予め設けられている拡張用ジ
ャッキ装置（図示省略）を用い、その接続端部のボルト
を緩めてその拡張用ジャッキ装置によって支保材１０の
リング外周がトンネル内壁６に沿うように拡張される。
前記ルーフサポート４ａおよびサイドサポート４ｂ外に
押し出される支保材１０のリング外周とトンネル内壁６
との間に間隙が生じるため、前記ルーフサポート４ａお
よびサイドサポート４ｂ外の後方に押し出された直後に
前記拡張用ジャッキ装置により前記支保材１０の外周面
がトンネル内壁６に接触するようにして支保が行われ
る。なお、前記拡張用ジャッキ装置を２箇所以上に設け
ておくようにすれば、トンネル内壁６に対する接触を手
早く行えて好都合である。

【００２４】このようにして、支保材１０を１リング組
み立てて掘進機本体５の後方に送り出してそのトンネル
内壁６に接触させるように手早く拡張させて支保し、支
保作業を継続して行うならば、再び前記要領で順次ルー
フサポート４ａおよびサイドサポート４ｂ内後端部で所
要ピースを組立てて支保材１０を組立て、その支保材１
０を後方に送り出して拡張させてトンネル内壁６に接触
させる操作が繰り返される。

【００２５】本実施例によれば、前記ルーフサポート４
ａおよびサイドサポート４ｂ内で組立てられた支保材１
０を後方へ押し出した直後に手早く拡張されるため、い
ち早くトンネル内壁６の支保を行うことができる。した
がって、後方に押し出された支保材１０が未拡張状態で
トンネル内に配置されることにより、支保材１０のリン
グ外周とトンネル内壁６との間隙に崩落した岩片が堆積
し、その後の支保材１０の拡張が困難になってしまうの
を未然に防止することができるという効果を奏する。ま
た、前記支保材１０の拡張ができない場合、支保材１０
のリング外周とトンネル内壁６との間隙を存したままと
なり、その後トンネル内壁６の風化および崩落が進行
し、前記支保材１０では支保できない程度の大崩落を招
く恐れがある。

【００２６】本実施例によれば、掘削機本体５後方にト
ンネル内壁６を露出させる前に、そのトンネル内壁６に
接触させるように支保が行われるため、トンネル内壁６
の風化および崩落による危険を回避することができると
ともに、落下した岩塊の除去処理および崩落部（抜け落
ち部）のモルタル充填等の作業を行う必要がなくなり、
トンネル掘削作業の効率を向上させることができるとい
う効果を奏する。

【００２７】また、本実施例によれば、掘削機本体５の
掘削反力を確保するリアグリッパ７より前方で支保材１
０をトンネル内壁６に接触させるようにして支保が行わ
れており、そのリアグリッパ７の押圧箇所の壁面が緩ん
でいる場合であっても支保材１０によって崩落が防止さ
れ、崩落部（抜け落ち部）を発生させないため、リアグ
リッパ７のストロークが不足することなく掘削反力を確
実に確保することができ、掘進速度を維持できるという
効果を奏する。

【００２８】本実施例においては、押し出し用ジャッキ
１３を用いてリング状に組立てられた支保材１０をトン
ネル掘削機１の掘進に従い、ルーフサポート４ａおよび
サイドサポート４ｂ外の後方に押し出すようにしている
が、支保材１０の組立て位置において支保材１０がルー
フサポート４ａおよびサイドサポート４ｂの内壁面に接
することなくトンネル内壁６の底面に載置された状態で
あれば、前記押し出し用ジャッキ１３を用いることな
く、トンネル掘削機１の掘進に従いルーフサポート４ａ
およびサイドサポート４ｂから相対的に支保材１０が後
方に押し出されることになる。

【００２９】本実施例においては、バーチカルサポート
４ｃの後端部がルーフサポート４ａおよびサイドサポー
ト４ｂの後端部より前方にされ、支保材１０がルーフサ
ポート４ａおよびサイドサポート４ｂ内の後端部で組立
てられているが、ルーフサポート４ａ，サイドサポート
４ｂおよびバーチカルサポート４ｃの後端部がそれぞれ
同位置にある場合はそれらルーフサポート４ａ，サイド
サポート４ｂおよびバーチカルサポート４ｃ内の後端部
で組立てられればよく、また、ルーフサポート４ａの後
端部が最も後方にある場合はルーフサポート４ａ内の後
端部で組立てられればよい。

【００３０】本実施例においては、支保材１０がエレク
タヘッド１１により把持され、そのエレクタヘッド１１
をエレクタリング９に沿って旋回させるようにしてリン
グ状に組立てられているが、前記支保材１０の組立手順
はこれに限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のトンネルの支保方法が実施さ
れるトンネル掘削機の一実施例の外観図である。

【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図３は、トンネル掘削機の後部内側に付設され
るエレクタと支保材との関係を表す図である。

【図４】図４は、本実施例で用いられる支保材のピース
の一具体例を示す斜視図である。

【図５】図５は、本実施例の支保方法を説明する具体的
な説明図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘削機 ２ ディスクカッタ ３ カッタヘッド ４ ケーシング ４ａ ルーフサポート ４ｂ サイドサポート ４ｃ バーチカルサポート ５ 掘削機本体 ６ トンネル内壁 ７ リアグリッパ ８ 推進ジャッキ ９ エレクタリング １０ 支保材 １０’ 支保材ピース １１ エレクタヘッド １２ 支持金具 １３ 押し出し用ジャッキ ２１ 円弧状溝形鋼 ２２ 直線状型鋼 ２３ 補強用部材 ２４ ボルト接続孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平石 功 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 小野 潤治 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 井上 昭治 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 井上 哲 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 南 好人 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 (72)発明者 中村 勝 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 (72)発明者 深田 昌生 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 (72)発明者 森岡 享一 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面にカッタヘッドを有し、このカッタ
   ヘッドの後方に外殻体を有する掘削機本体と、この掘削
   機本体の後方に位置してトンネル内壁に押圧力を付与す
   るリアグリッパと、前記掘削機本体とリアグリッパとの
   間に設けられる推進ジャッキとを有するトンネル掘削機
   を用いるトンネルの支保方法において、 前記掘削機本体の外殻体内で複数の支保材ピースをリン
   グ状に組立て、この組立てられたリング状の支保材をト
   ンネル掘削機の掘進に従って外殻体外の後方位置に相対
   的に押し出した後、その支保材外周をトンネル内壁面に
   接触させるように拡張させてトンネル内壁面を支保する
   ことを特徴とするトンネルの支保方法。
2. 【請求項２】 前記外殻体内でリング状に組立られた支
   保材は、前記リアグリッパより前方で拡張される請求項
   １に記載のトンネルの支保方法。