JPS6028977B2 - 地中構造物の築造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） この出願の発明は低温液化ガスタンクを地下タンクとし
て構築する場合に、地盤中に形成する止水壁等の地盤中
の構造物の坑道を用いて築造方法と該築造方法に直接使
用する築造装置に関する発明であり、特に、坑道を掘進
するプロセスに先導坑道から後続坑道掘削士砂を凝固材
を混入したもの等で該後続坑道を埋戻すことにより地盤
中に内在的に構築物を築造してしまうようにした地中構
造物の築造方法とそれに直接使用する菱薄に係る発明で
ある。

く従来技術） 周知の如く地盤中に構造物を築造する施工態様は種々あ
るが、近時構造物の大型化によってさまざまな問題が新
たに生じてきている。

例えば、ＬＭＧ等の低温液化ガスの貯蔵タンクでは公害
、風致、景観等の対策として地下式タンクが築造される
場合があるが、地下深部に於ける不透水層とタンク底板
や側坂間の地下水が不可避的な温度降下に伴って凍上を
生じ、設計施工上問題となる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 したがって、これに対処するにはタンク側部に於て不透
水層まで止水壁を築造することにより、該止水壁と不透
水層とタンク底板間の地下水を脱水すれば良いが、地下
１００肌を越す真相部に存在する不透水層までに達する
止水壁を現在の連続地中壁工法によって構築することは
工事の規模が大きい等の点から不可能に近く、そのため
、現実にはせし、ぜし、地下３０机程度までしか築造さ
れ得ないという止水壁の制約によりタンク容量も規制さ
れてしまう欠点があった。

さりながら、前述の如く、備蓄量増大等のタンクの大型
化のニーズがあるため、タンクの巨大化は設計条件を困
難にし、脱水の実現のためには「上記止水壁の地下１０
０肌を越す深度の不透水層までの構築が望まれるように
なってきている。

而して、上述の従来技術において単にスケールアップで
対処することは現実には技術的に種々の難点があった。
勿論、地中構造物としての対処技術は上記止水壁に限る
ものではないが、およそ、地表からの構築をする限りで
は超深度に達し、且つ、大サイズの壁体等の築造では掘
削精度、掘削装備、構築工法、掘削土砂搬出等の問題を
伴わざるを得ないものである。

この発明の目的は上述従来技術に基づく地中構造物の施
工の問題点を解決すべき技術的課題とし、技術的発想の
完全転換によって垂直の施工を水平に連続させる代わり
に水平の施工を垂直に重ねるようにして止水壁等を形成
し得るようにし、建設産業における地中掘削技術利用分
野に益する優れた地中構造物の築造方法及び装置を提供
せんとするものである。

く問題点を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発
明の構成は、前述問題点を解決するために既知のトンネ
ル工法を利用することにより、常に切羽に近いところに
作業点を置き、地中に水平の坑道を掘進するに先導坑道
と後続坑道の間にて先導坑道より後続坑道に掘削土砂を
セメント等の凝固材を混入したものを混合して埋設する
ようにして埋戻し的に地盤坑壁を一種の型枠に用いて構
造体を築造することを基本とし、更に、該築造工程を用
いて種々の地下構造物を垂直方向に積み重ねながら形成
させるようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に従って説明すれ
ば以下の通りである。

第ｌａ，ｌｂ図に示す態様はこの出願の発明の基本的態
様を示す実施例であって、地山１の地盤２内に地表Ｇか
ら所定の掘進機３を用いて在釆のトンネル工法により先
導坑道４を掘削していく。

原理的には該先導坑道４で発生する掘削土砂をもって直
ちに後尾部を埋戻せばよいが、これは所謂「ミミズの生
態」そのままであって、構造物を形成しない。そこで、
掘進機３をして先端部の掘削装置５と中央部の搬送機構
部６、後部の充填部の埋戻し作業部７から構成させ、地
盤２の状況によっては所謂シールド型の掘削機とし、掘
削土砂を構造材に適するよう加工する。

勿論、土砂の搬出に見合わせて外部からコンクリートの
供給をしても良いことは当然である。

而して、該先導坑道４が後尾部から掘削土砂を排除し構
造物の部分形成をしながら所定長の長さを完坑した後、
該先導坑道４上に可及的に近接して平行に次段の後続坑
道８を○，のレベルから同じ掘進機３を作動させて上述
同様に掘削形成させていく。そして、該後続坑道８の掘
削土砂は搬送機構部６のコンベヤにより充填部７にてそ
れを骨材としてセメントと混合させ、ソィルコンクリー
ト等にして第ｌａ図に示す様に下段の先導坑道４に埋戻
しながら充填材として充填し、地中構造物の部分９とし
て形成させその工程を継続させる。

その間、掘削士砂はセメントを加え補給水（もしくは手
近な地下水等を用い）と共に充分蝿拝混合されて圧嬢さ
せ、その断面は第ｌｂ図に示す様にされる。

尚、同図に於て右半部の地山１の表現は、構造物の擁壁
として形成し、点線部分１′を切士掘削部分とする態様
を示すものである。

而して、第２図に示す実施例は上述基本態様に従う態様
を説明するものであって、上記先導坑道４と後続坑道８
とは２段を１組とした一連の作業として考えられ、上記
実施例に於ける後尾部での埋戻し１こよる構築による一
層合理化するものである。

即ち、上述態様では先導坑道４の後尾部は同時に地表Ｇ
からの材料の補給部でもあるから、埋戻し作業と重複し
現実的でない。

そのため、この２作業を１組として扱えば、先導坑道４
を一時空洞としておき、後続坑道８を掘進するに従って
、その後尾部からの補給に煩されることなく掘削土砂を
埋戻し機構部を構築することが出来る。

ここで、先導坑道４内には、構造物の構築以前に空洞が
崩壊するのを防止し、又、先導坑道４上方に対する掘進
機３の支持のためにセグメント支保工１０、及び、その
盛り替えを行って施行を続ける。

このようにして２段目の後続坑道８が掘進されると、図
示する如く第３の後続坑道８′が第２の後続坑道８の上
段に同じく掘進機３を稼動させて上述同様埋戻し裡に下
段坑道８に掘削土砂とセメント等の凝固材を混合して充
填し地中構造物の部分９を接続させて構築形成する。

尚、上述プロセスにおいて、セメントや水の材料の他に
２段目以上の坑道８，８′の掘進機３用の動力、水、ェ
ア等はケーブル（パイプ）１１の接続により行い、場合
によっては余剰土砂も水と共に混合状態で接続パイプを
介して最上段の後続坑道８′から地表Ｇへ排出する。

尚、掘進機３の前進は常法にならって後方支保工１０１
こ反力を取っても、周辺地山との摩擦に反力を取っても
良く−、又、下段の構築済みの構造物の部分９に油圧ジ
ャッキの推進反力をとるようにしても良い。

更に、構築材としてのソィルコンクリート等は防水剤入
りが好ましいが、第３図に示す様に止水板１２を打継ぎ
部に入れるようにしても良い。

そして、地中構造物としての各部分９の補強は水平方向
を主筋とし、垂直方向を副筋としてメッシュ筋１２′を
埋戻しのコンクリート打設前に補給組込みを行う。又、
垂直方向の鞍手を少くするために、クリンブネツトを用
いるのが有効で、水平筋を入れるだけで上下のラップロ
スを避けて接続することが可能である。

このようにして各部分９の上下方向接続は第４図の様に
形成されるが、勿論、垂直構造に限るものではなく、断
面額斜カーブ状でも可能である。

上記実施例はこの出願の発明の最も基本的態様であり、
原理的な発生順に可能性を説明してきたものである。次
に、上述２発明からより実際的に具体化される第３の発
明について、掘進機３、及び、掘進プロセス、埋戻しプ
ロセスを第５，６ａ〜６ｄ図に基づいて説明すると、掘
進機３はシールド型の掘進機とするのが良く、本体円筒
状ケーシング１３に油圧ジャッキ１４を介して前設され
た掘削装置１５を装備して進退可能状態で掘削し、掘削
土砂は該掘削装置１５の後部の搬送機構部６のコンベア
１６によりコンクリートミキサー１７に投入され、セメ
ントと水を混合燈拝し、上記埋戻し機構部７から下方の
先導坑道４の後方へと投入される。

而して、前記第２の発明で先導坑道４と後続坑道との組
合せを行ったことに対応して、当該第３の発明では上述
上段に於ける作業に対して下段に於けるプロセスと装置
が開示され、詳示するに初段の先導坑道４の始端には連
接機構部１８としてケーシソグ１３と同径のサブケーシ
ングが設置され、後続坑道８のスタートした時点で掘進
機３のケーシング１３下端に設けた接続部１９を介して
上下一体に連接される。

ここに該接続部１９はケーシングの両円筒体を直接外接
させることなく、前段との打継ぎに要する寸法を離隔さ
せておく寸法とする。

又、連接機構部１８のサブケーシングは掘進機３の本体
のケーシング１３と上面に於て連通し、上下の作業が行
われるべく前方作業室２０と後方成形部２１が仕切壁２
２によって構成されている。

尚、２３，２３は所望の関口を持った作業床である。

そして、先導坑道４に前段プロセスで予め坑蟹に蓬込ん
で巻立てられた支保工としてのセグメント２４，１１を
前部作業室２０で解体し、上記ケーシング１３の上部に
軸方向に沿って設けられたレール２５のトロリーホィス
ト２６により該解体セグメント２４を吊り上げ後送し、
本体ケーシング１３の後部の作業室２７で掘削後続坑道
８′に盛り替えて支保工１８として蓬込み巻立てる。

このようにして、搬送機構部６は、前方上方から後方下
方への掘削土砂輸送投入と、前方下方から後方上方への
器材の移動と、構築材料の混練の３作業を行うようにさ
れている。又、該ケーシング本体１３の後部の油圧ジャ
ッキ２８をして支保工１１に推進反力をとるようにし、
更に、サブケーシング１８の底部２９の油圧ジャッキ２
８により下方の地中構造物部分９に反力をとり全装置に
対する上下の偏橋推進が生じないようにして掘進する。

次に「前記ミキサー１７によって鷹梓混合された掘削土
砂を主骨材とするコンクリートはもサブケーシング亀８
の埋戻し作業部である後部充填部７‘こて前部作業室２
０側から供給されるメッシュ筋１２′と共にサプケーシ
ング亀燈の後半の成形部３０‘こ投入され、上面に仮設
角材３１を埋設しておく。

そして、該サブケーシング１８の仕切壁２２を前方型枠
とし充填され下段先行既設地中構造部分９に打継がれ、
その場合、該既設地中構造部分９に対してはそのラック
部３２に確実に噛合い打継がれる。

尚、３３は作業床であり、前部作業室２０内下方のセグ
メントと補強メッシュのためのものである。

又、上記充填部７に於て「第６ｃ図に示す様に、所定間
隔を介して平行な一対の型枠３４，３４を設けて該型枠
３４，３４間のみにソィルコンクリートの充填材を埋戻
し充填して地中構造部分９としても良く、サブケーシン
グ１８との間の間隙には掘削土砂３５を埋戻して第６ｄ
図に示す様にするのが良いし、又、設計によっては１個
のみ型枠３４を設けて第１４図に示す様に一側平面他側
弧型のＤの字型の地中構造部分９の連続体にしても良い
ｏ尚、地中構造部分９の上面打継部を凹凸式ラックに形
成することは前述の角材３１をソィルコンクリ−ト硬化
前に脱型すれば良く、これによりシールド型掘進機３の
推進反力を確実にとることが出来る。

このようにして、先導坑道８と後続坑道８″とに於てシ
ールド型掘進機３を用いて全構築作業、即ち、上下２段
の掘削、セグメント盛り替え、埋戻し充填が現地に於て
交叉して同時平行的に行われることになる。

而して、上述原理的発明に基づいて低温液化ガス地下タ
ンクを構築する場合の超深度不透水層までの地中止水壁
の構造物を築造する第４の発明について以下説明すると
、例えば、第７，８図に示す様に、地盤２に構築する予
定の地下タンク形成部位３６に対して設定距離離隔した
部位に充分に下方深部にある不透水層に達するまで設定
サイズの立坑のアクセス坑３８を適宜に掘削し、その底
部３９より該止水壁を構築するべく第７図に示す様に、
掘進機３により第１段の先導坑道４を円環状に掘削し、
該アクセス坑３８に達させ、更に、該アクセス抗３８を
連絡用兼発進部として第２段の上部後続坑道８′を第８
図に示す様に平行裡に掘削し、上述したプロセスにより
支保エー１を巻立て、解体し〜盛り替え者立て、掘削、
ソィルコンクリート埋戻し充填を行し、勺止水壁４０の
地下構造物の部分９を順次上方に継足して円形に築造し
ていく。

その間、動力、水、ェア「コンクリート等の補充連結、
及び、余剰土砂の排出は後続坑道８から該アクセス坑３
８で中継処理するようにする。

この時ト屈伸工事は１周周回毎に発進部に帰房するので
、該発進部で掘進機３を上昇させても良いが、この間に
坑道１段分の軽度の上昇勾配をとるように坑道８をスパ
イラル状に屈伸するのがより現実的である。即ち、当該
実施例では掘削坑道はスパイラルに連続して周回する唯
１本の坑道となり、上述のような先導、後続の関係がな
くなるから先導部、後続部、先段、後段等と言い替える
ことになる。

勿論、スパイラル掘削、埋戻し、打設の各プロセスにお
いてアクセス抗３８自体も順次鶴固めて埋込まれてしま
ってよい。そして、上述プロセスに用いられるシールド
型掘進機は本体を中心に前後部を関節式に構成するか、
或は、所定の曲率をもたせて曲折させておく。

そして、この掘進機は１基を用いても良いが、複数基位
相をずらせて平行状態で作動させるのがよい。

勿論、防水コンクリート、配筋等の施工は前述態様を用
いるものであり、屈伸に伴うジャッキ反力、セグメント
盛り替え、瀦拝混合等の作業は実質同一作業により行う
。

このようにして施工することにより、第９図に示す様に
、アクセス坑３８の底部３９を発進部兼連絡部として先
導部と後続部とを平行に接続させて掘進機３によりスパ
イラル状に形成させることにより、最終的には、第１０
図に示す様に、地下タンク予定部位３６を完全に囲橋し
た止水壁４０を不透水層３７に到達させて地上まで形成
させることが出来る。

又、上述実施例は１本のアクセス坑道３８を削孔して施
工した態様であるが、第１１図に示す様に、複数本のア
クセス坑道３８，３８…・・・削孔し、不透水層３７内
に第１段の発進部４１，４１・・・・・・を該アクセス
坑道３８の底部に設けて設定スパイラルの部分先導坑道
４，４・…・・を掘削し、次位のアクセス坑道３８に達
するまでに隣位の先導坑道４の後続坑道８となる角度に
斜行掘進するようにし、続いて、次の上段の後続坑道８
，８……を平行状態に掘削し、したがって、第１２図の
如く、複段スパイラル施工を能率良く行うことが出来る
。

これを理解のために卑近な例をとれば、理髪店の３色ス
パイラル看板を想起すればよい。

当該実施例に於ては大径の止水壁４０等を構築する場合
、アクセス坑道３８，３８・・・・・・が複数あるので
通常の鉱山技術、トンネル技術を応用して動力、ェア、
コンクリートの搬入補給が可能であり、又「余剰土砂の
排出も効率良く行える。

このようにして、各アクセス坑道３８，３８・・・…も
埋戻して充填することにより、第１３図展開図に示す様
に、結果的に、地中壁４０を確実に構築することが可能
となる。尚、この出願の発明の実施例は低温液化ガス地
下タンクの止水壁構築にのみ用いられるものでなく、四
隅にアクセス抗を有する角形構造物の如他の地中構造物
にも適用可能であることは勿論である。

又、アクセス坑を施工に伴う連絡坑とする場合、地上と
の華直坑でなく、許容される限りのスパイラルランプウ
ェィとしてトラック、重機の搬出入可能にすれば複数個
所の連絡達通が可能となって複数のアクセス抗を要しな
い。

そして、先導坑道と後続坑道の上下二重接続掘削による
掘削、埋戻し等の施工プロセスはスパイラル工法のみに
限られるものでないことも勿論である。

く発明の効果） 以上、この出願の発明によれば、基本的に地盤中に構築
物を築造するに際し、該地盤中に坑道を掘削し、掘削に
伴う掘削土砂を掘削坑道後部に凝固材と共に混合して埋
戻すことにより坑道自体の中に構造物を部分的に形成す
ることが出来、したがって、それを反復することにより
、地表から打頂に構築域を掘削してコンクリートを充填
する等の従来のプロセスとは全く発想を異にし坑道、即
ち、地盤を一種の枠型として利用出釆、施工が極めてシ
ンプルに行え、地上構築物に何ら影響されないで地中に
構造物を築造することが可能となる穣れた効果が奏され
る。

又、この施工の展開として先導坑道に重複達通可能に接
続させてその上部に後続坑道を掘削し、先導坑道の後部
に後続坑道掘削土砂を凝固材と混合して埋戻すことによ
り、それを反復したプロセスにして坑道掘削を行うだけ
で、その原理発明に基づき、一層合理的に地下構築物が
築造出来、しかも、相隣る先導、及び、後続坑道のみで
地下構造物の施工が出来、更に、掘削土砂を骨村として
使用出来、施工が極めて能率的に行えるメリットがある
。

加えて、地盤中に一たんアクセス坑を少くとも１本設け
てスパイラル坑道を上記先導坑道、及び、後続坑道とし
て重複近接させて掘削し、上記埋戻し施工を行うことに
より、アクセス坑を掘削した後はあたかも地表から掘進
するのと同じくスパイラル坑を掘削させるだけで一種の
自動反射条件で地下構築物が築造される効果がある。

更に、先導坑道に支保工を行い、先導坑道と後続坑道と
の間の接続運通部を作業部として接続坑道の掘削土砂を
凝固材と共に先導坑道後部に埋戻す共に支保工を盛り替
えて後続坑道の後部支保工とすることによりほぼ１段分
の支保工村によって両坑道が連続して補強され、安全に
作業が行える効果が奏される。

而して、上述施工に施工に供される地中構造物の築造装
置においては通常のシールド型掘削機が利用出来、先端
に掘削装置を有し「中部に掘削土砂搬送機構、埋戻し機
構、支保工盛替え機構、後部に支保工機構を有させるこ
とにより、上下２段型の１つのコンパクトタイプとして
セットされ〜上下の２機能の作業が有機的に併行して達
成され、しかも、上方によって反力をとり、確実に掘進
が可能であり、当該装置のみで地中構造物が形成出釆る
という効果がある。

又、埋戻し機構部に型枠を付設することにより地中に設
計厚さの構造物が形成される利点もある。

結論として、この出願の発明は地表から構築される地下
構造物の深さによる影響を全く解除するために、縦方向
の作業を水平に連続させる代りに水平方向の作業を垂直
方向に連接して構造体を構築するようにしたことによっ
て、基本的なトンネル掘進の技術を上方のまま利用して
掘進作業部位に於てその端で構築の作業を行うことを可
能にしたものであり〜予想される困難な深部作業を掘進
の長さ方向の要素だけで処理出来る点で全く画期的な技
術を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面のこの出願の発明の実施例を示すものであり、第ｌ
ａ，ｌｂ，２図は藤理的実施例の部分縦断面図であり、
第ｌｂ図は第ｌａ図のｂ−ｂ断面図、第３図は第１図ｍ
−ｍ断面図、第４図は第１，２図による地中構築物の断
面図、第５図はシールド型掘進機及び施工の断面図、第
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ図はそれぞれ第５図Ａ−Ａ、Ｂ
−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ断面図、第７，８図は地下タンク
止水壁構造態様説明図、第９，１０図は同プロセス及び
地中止水壁形成断面図、第１１，１２図は他の地下タン
ク止水壁築造プロセス模式図、第１３図は第１１，１２
図施工の展開説明図、第１４図は他の地中構造物部分断
面図である。 ２・…・・地盤、４７ ８・・・・・・坑道、９・…・
・構造物の部分、４０……構造物、４……先導坑道、８
，８′・…・・後続坑道、１８・…・・連通部、７…・
・・埋戻し作業部、３８・・・・・・アクセス坑、１１
・・・・・・支保工、１３・・・…掘削機本体、５…・
・・掘削装置、２５，２６・・・・・・支保工移送機構
、１６…・・・搬送機構、１７．．．・・・埋戻し機構
、１４，２８，２９・・・…ジャッキ機構、３４・・・
・・・型枠。 第ｌａ図 第ｌｂ図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６ａ図 第６ｂ図 第６ｃ図 第６ｄ図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地盤中に坑道を形成するに先導坑道と該先導坑道に
   重複連通可能で平行な後続坑道を掘削し、該後続坑道の
   先導坑道に対する連通部を埋戻し作業部として該先導坑
   道後部に後続坑道掘削土砂に凝固材を混入したもので埋
   戻すことにより該掘削坑道自体の中に構造物を築造する
   ことを特徴とする地中構造物の築造方法。 ２ 地盤中に坑道を形成するに先導坑道と該先導坑道に
   重複連通可能な平行後続坑道を掘削し、該先導坑道の後
   部に支保工構築し、而して該後続坑道の先導坑道に対す
   る連通部において支保工を解体して後続坑道後部に盛替
   え組付けするようにすると共に該連通部を埋戻し作業部
   として該先導坑道後部に後続坑道掘削土砂に凝固材を混
   入したもので埋戻しを行うことにより該掘削坑道自体の
   中に構造物を築造することを特徴とする地中構造物の築
   造方法。 ３ 地表から地盤内所定深度に少くとも１本のアクセス
   坑を掘削し、該アクセス坑を連絡通路として用いながら
   地中深部からスパイラル状の坑道を掘削し、掘削後部に
   支保工を構築し、該スパイラル坑道は所定の周回の後該
   坑道の既設部分を先導部とする平行な後続部として相互
   に重複連通し、これら重複する上下の坑道にて先導部の
   支保工を解体して後続部に盛替え組付けするようにする
   と共に後続部の掘削土砂に凝固材を混入したもので先導
   部に埋戻しを行い、これを上下に向かつて繰返して掘削
   坑道自体の中に円筒状構造物を築造することを特徴とす
   る地中構造物の築造方法。 ４ 地中構造物の築造装置であつて、掘削機本体は先端
   部に掘削装置を有すると共に後部に支保工機構を有し、
   中部に掘削土砂搬送機構及び後続坑道埋戻し機構を備え
   更に地盤に対する推進機構を有し、而して該中部には支
   保工盛替え用と後続坑道埋戻し作業用の連通部が接続可
   能にされて成ることを特徴とする地中構造物の築造装置
   。 ５ 地中構造物の築造装置であつて、掘削機本体は先端
   部に掘削装置を有し、後部に支保工機構を有し、中部に
   掘削土砂搬送機構及び後続坑道埋戻し機構を備えて地盤
   に対する推進機構を有し、而して該中部には支保工盛替
   え用と後続坑道埋戻し用連通部が接続可能にされており
   、該連通部内の埋戻し作業部には型枠が付設されて成る
   ことを特徴とする地中構造物の築造装置。