JP2000230388A - 超大深度大口径立坑の構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な設備と施工法により、超大深度大口
径立坑の構築方法を提供する。 【解決手段】超大深度大口径立坑１は、周壁２、第一搬
出立坑３、第一投入立坑４、第一斜坑５、第一水平坑６
から構成された第一立坑Ｔ１を構築後、以下、第一水平
坑６を基地として前記工程を繰り返し行い、所定深度の
第ｎ立坑Ｔｎまで構築するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下式大電力設備
等に使用する超大深度で、かつ大口径の立坑構築方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】大深度大口径立坑の構築方法として、 地下に螺旋状のトンネル掘削を行い、地下空間の外
郭を形成後、外郭で形成された内部の掘削を行い立坑を
構築する方法。 複数の小立坑又は柱列杭を円環状に構築し、地下空
間の外郭を形成後、外郭で形成された内部の掘削を行い
立坑を構築する方法。 円環状トンネルを多段に構築し、地下空間の外郭を
形成後、外郭で形成された内部の掘削を行い立坑を構築
する方法。

【０００３】しかし前記従来の方法では工期がかかり、
工事費用も莫大となり、更に超大深度たとえば２，００
０ｍ級の立坑構築は極めて困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、簡単な設備と
施工法で超大深度大口径立坑の構築方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、超大深度
大口径立坑の構築部の横断掘削面に、掘削した土砂や岩
石を投入するための第一投入立坑を所要の深度まで掘削
して構築する工程と、前記超大深度大口径立坑の構築部
の外周部より外側に、掘削した土砂や岩石を搬出するた
めの第一搬出立坑を前記第一投入立坑の掘削端部より深
い位置まで掘削して構築する工程と、前記第一投入立坑
の掘削底端部から前記第一搬出立坑の掘削底端部に向け
て深くなるように、第一斜坑を掘削して構築する工程
と、前記第一搬出立坑の掘削底端部から水平方向に、か
つ前記超大深度大口径立坑の構築部の外周より外側に略
同心円状で円弧状の所要の長さに掘削して第一水平坑を
構築する工程と、前記超大深度大口径立坑が必要とする
全断面の横断形状で前記第一投入立坑の掘削底端部の深
度まで掘削して超大深度大口径立坑の第一ロットたる大
口径第一立坑に必要な空間を形成しつつ、掘削された土
砂や岩石は前記第一投入立坑に投入され前記第一斜坑お
よび前記第一搬出立坑を経由して地上に搬出され、掘削
により形成された空間の周囲にコンクリートを打設して
周壁を構築することで前記大口径第一立坑を構築する工
程と、前記大口径第一立坑の掘削底端部の掘削深さが前
記大口径第一投入立坑の掘削底端部の掘削深さまで達し
たら、前記大口径第一立坑の掘削底端部の掘削断面であ
って前記第一水平坑の掘削先端部寄りの位置に、第二投
入立坑を所要の深度まで掘削して構築する工程と、前記
第一水平坑の掘削先端部付近から前記第二投入立坑の掘
削先端部より深い深度まで掘削して第二搬出立坑を構築
する工程と、前記第二投入立坑の掘削底端部から前記第
二搬出立坑の掘削底端部に向けて深くなるように掘削し
て第二斜坑を構築し、以下、前記工程を繰り返して行う
ことにより大口径立坑を所要の超大深度まで構築するこ
とを特徴とする、超大深度大口径立坑の構築方法であ
る。第二の発明は、投入立坑の構築と搬出立坑の構築、
および水平坑の構築と大口径立坑の全断面掘削による構
築とは、同時作業或いは前後作業のいずれであっても可
能であることを特徴とする、第一の発明に記載の超大深
度大口径立坑の構築方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発明
の実施形態について説明する。

【０００７】＜イ＞全体構成 図１は、本発明による超大深度大口径立坑１が完成した
斜視図であり、図２はその平面図である。超大深度大口
径立坑１は地表層Ｇから硬質土層を経て岩盤層に至る超
大深度の大口径立坑１である。超大深度大口径立坑１
は、周壁２、第一搬出立坑３、第一投入立坑４、第一斜
坑５、第一水平坑６から構成された第一立坑Ｔ１を構築
後、以下第一立坑Ｔ１の掘削底面及び第一水平坑６の掘
削端部を基地として前記工程を繰り返し行い、所定深度
の第ｎ立坑Ｔｎまで構築するものである。尚、超大深度
大口径立坑１の地表部付近等、掘削深さが浅く、全断面
による開削が可能な掘削深さまでは、経済性を考慮して
従来公知の開削工法を用いると良い。図中Ｈは、従来公
知の開削工法区間を示す。

【０００８】＜ロ＞周壁 本発明における周壁２は、超大深度大口径立坑１の外周
壁をいう。尚、地表付近で地盤が軟弱な場合は、予め土
留壁を従来公知のたとえば地中連続壁等により、地表層
から硬質土層に至る自立性のない地中に構築して、超大
深度大口径立坑１の構築を保護してもよい。

【０００９】＜ハ＞第一搬出立坑 第一搬出立坑３は周壁２の外周部より外側に構築される
立坑である。第一搬出立坑３は掘削土砂・岩石を地表部
に搬出するための機能を果たすものであり、従って大口
径立坑である必要はなくたとえば直径４〜５ｍ程度でよ
い。第一搬出立坑３の上端には、作業基地Ｗが設置され
ている。作業基地Ｗ内には、第一搬出立坑３の下端に集
積した前述の土砂・岩石を地表部に搬出するための、図
示していない搬出装置たとえば搬出用バケット及び搬出
用バケットを巻上げるためのウィンチ装置、搬出した土
砂・岩石を仮置きするための貯留ホッパを設置してい
る。

【００１０】＜ニ＞第一投入立坑 第一投入立坑４は、地表部から従来公知の開削工法等に
より掘削可能な掘削深さまで掘削され、周壁２で囲まれ
た全断面の立坑の掘削底面から下方に向けて掘削して構
築される。第一投入立坑４は、前記掘削底面から下方に
向けて掘削された土砂・岩石を、後述の第一斜坑５に向
けて落下させる機能を有するものである。第一投入立坑
４の深さは、前記第一搬出立坑３の深さより浅い位置ま
で構築され、第一投入立坑４の底面から第一搬出立坑３
の底面に向けて、後述する第一斜坑５内を掘削土砂・岩
石が落下できる傾斜角を確保できる深さとする。周壁２
の内部空間における第一投入立坑４の構築位置は、周壁
２の内側壁面に構築するのが有利である。

【００１１】＜ホ＞第一斜坑 第一斜坑５は、第一投入立坑４の底面から第一搬出立坑
３の底面に向けて掘削土砂・岩石を落下させる機能を有
する。第一斜坑５の傾斜角は第一投入立坑４及び第一搬
出立坑３の相対的な構築深さによって決定されるもので
あり、掘削土砂・岩石を落下させるためには急勾配に構
築するのが有利である。第一斜坑５の傾斜角はたとえば
第一投入立坑４の底部水平面からの俯角を６０度程度以
上にすると良い。

【００１２】＜ヘ＞第一水平坑 第一水平坑６は、第一搬出立坑３の底面から水平方向
に、前記周壁２の外周部より外側に略同心円状かつ円弧
状の所要の長さに構築される。（図１、図２） 第一水平坑６は、第一搬出立坑３以深に構築する第二の
搬出立坑を掘削するための発進基地となるものである。
第一水平坑６と第二搬出立坑３ａとの交点には、作業基
地Ｗを設置し、第二搬出立坑３ａの下端に集積された土
砂・岩石を吊上げ搬出するため、図示しない搬出用バケ
ットを昇降させるためのウィンチ装置等を配置してい
る。さらに、第一水平坑６内には前記ウィンチ装置で搬
出された土砂・岩石を一時貯留し、第一搬出立坑３の下
端に搬出するための、図示しない貯留ホッパ、ベルトコ
ンベア等の搬送装置を配設している。

【００１３】

【作用】以下、本発明による超大深度大口径立坑１の構
築方法を説明する。

【００１４】＜イ＞第一立坑の構築 第一立坑Ｔ１は、第一搬出立坑３、第一投入立坑４、第
一斜坑５及び第一水平坑６の順序で構築されるが、前記
第一投入立坑４の構築時に第一搬出立坑３を平行作業で
行ってもよい。以下にその詳細を説明する。

【００１５】＜ロ＞第一搬出立坑の掘削 掘削方法はドリルで削孔しダイナマイト破砕する等、従
来行われる方法を採用し、バッケット等任意の手段によ
り地表部に搬出すればよい。第一搬出立坑３の深さは土
砂・岩石の搬出時のウィンチ能力を考慮すると約２００
ｍ程度とすることができ、超大深度大口径立坑１の深さ
により、第ｎ搬出立坑３ｎまで同様掘削を繰り返すこと
になる。

【００１６】＜ハ＞第一投入立坑の掘削 第一投入立坑４の掘削は、前記第一搬出立坑３の掘削と
前後作業とするか、または平行作業であってもよい。第
一投入立坑４の掘削は、周壁２で囲まれた全断面の大口
径立坑の掘削底面Ｓから開始される。第一投入立坑４の
平面的な位置は、前記第一搬出立坑３に水平方向で最も
接近し、周壁２の内側壁面に沿った位置が最適である。
（図２） 掘削方法は前記の従来方法・手段により行われる。第一
投入立坑４の掘削底面は、前記第一搬出立坑３の掘削底
面よりも高い位置までとし、この位置は後述の第一斜坑
５の掘削開始位置となるものである。

【００１７】＜ニ＞第一斜坑の掘削 第一斜坑５の掘削は、第一投入立坑４の掘削底面から第
一搬出立坑３の掘削底面に向けて勾配を付けて掘り下げ
られていく。第一投入立坑４と第一搬出立坑３は水平方
向で最も接近した位置に設けられており、またそれぞれ
の掘削底面は高低差を付けて掘削されているため、第一
斜坑５の勾配は急勾配となる。従って、第一投入立坑４
に投入された掘削土砂・岩石は、第一斜坑５の勾配に沿
って落下して第一搬出立坑３の掘削底面に到達し、第一
搬出立坑３を経由して坑外に搬出する。

【００１８】＜ホ＞第一水平坑の掘削 第一搬出立坑３の掘削底面から水平に第一水平坑６を掘
削する。（図２） 第一水平坑６の平面的な掘削位置は、周壁２の外周部よ
り外側に同心円状に、かつ円弧状の所要の長さに掘削さ
れる。尚、第一水平坑６の掘削作業は、超大深度大口径
立坑１の内部掘削作業（後述の第一立坑Ｔ１の掘り下
げ）と平行作業または前後作業であってもよい。第一水
平坑６の掘削端部は、以深の第二搬出立坑３ａの掘り下
げ起点となるものである。

【００１９】＜ヘ＞第一立坑の掘り下げ 前記一連の作業により、第一立坑Ｔ１の掘り下げ準備が
完了する。第一立坑Ｔ１の掘り下げ作業は、超大深度大
口径立坑１の掘削面を従来方法・手段により順次掘削
し、掘削土砂・岩石は第一投入立坑４に投入され、第一
斜坑５の勾配に沿って落下し、第一搬出立坑３の掘削底
面に到達する。第一搬出立坑３の掘削底面に到達した掘
削土砂・岩石等は従来方法・手段により地表部に搬出さ
れる。

【００２０】＜ト＞第一立坑の周壁の構築 掘削により形成された空間の周囲にコンクリートを打設
して、第一立坑Ｔ１の周壁２を構築する。

【００２１】＜チ＞第二立坑の掘り下げ及び最終立坑の
掘り下げ 第一立坑Ｔ１の掘り下げと同様の手順により第二立坑Ｔ
２の掘り下げ作業を行い、以下同様に最終の第ｎ立坑Ｔ
ｎまで掘り下げ作業を行って超大深度大口径立坑１の構
築が完成する。（図１） 尚、これらの立坑、斜坑及び水平坑の組合わせは、同一
深度で一組に限定する必要はなく、超大深度大口径立坑
１の規模、工期等によっては、同一深さで同時に複数組
を併用して構築することにより、掘削能力を高めること
もできる。最終立坑Ｔｎの掘り下げまでに使用した搬出
立坑（３〜３ｎ）、斜坑（５〜５ｎ）、及び水平坑（６
〜６ｎ）は、超大深度大口径立坑１が完成後、人や物資
の運搬及びメンテナンスなどに用いることができ、無駄
なく有効利用できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから、
次のような効果を得ることができる。 ＜イ＞簡単な設備と施工法により、超大深度大口径立坑
を安全、確実、かつ安価に構築できる。 ＜ロ＞超大深度大口径立坑が完成後の搬出立坑、斜坑及
び水平坑は、人や物資の運搬及びメンテナンスなどに用
いることができ、無駄なく有効利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超大深度大口径立坑の完成斜視
図。

【図２】同上平面図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超大深度大口径立坑の構築部の横断掘削面
   に、掘削した土砂や岩石を投入するための第一投入立坑
   を所要の深度まで掘削して構築する工程と、 前記超大深度大口径立坑の構築部の外周部より外側に、
   掘削した土砂や岩石を搬出するための第一搬出立坑を、
   前記第一投入立坑の掘削端部より深い位置まで掘削して
   構築する工程と、 前記第一投入立坑の掘削底端部から前記第一搬出立坑の
   掘削底端部に向けて深くなるように、第一斜坑を掘削し
   て構築する工程と、 前記第一搬出立坑の掘削底端部から水平方向に、かつ前
   記超大深度大口径立坑の構築部の外周より外側に略同心
   円状で円弧状の所要の長さに掘削して第一水平坑を構築
   する工程と、 前記超大深度大口径立坑が必要とする全断面の横断形状
   で前記第一投入立坑の掘削底端部の深度まで掘削して超
   大深度大口径立坑の第一ロットたる大口径第一立坑に必
   要な空間を形成しつつ、掘削された土砂や岩石は前記第
   一投入立坑に投入され前記第一斜坑および前記第一搬出
   立坑を経由して地上に搬出され、掘削により形成された
   空間の周囲にコンクリートを打設して周壁を構築するこ
   とで前記大口径第一立坑を構築する工程と、 前記大口径第一立坑の掘削底端部の掘削深さが前記大口
   径第一投入立坑の掘削底端部の掘削深さまで達したら、
   前記大口径第一立坑の掘削底端部の掘削断面であって前
   記第一水平坑の掘削先端部寄りの位置に、第二投入立坑
   を所要の深度まで掘削して構築する工程と、 前記第一水平坑の掘削先端部付近から前記第二投入立坑
   の掘削先端部より深い深度まで掘削して第二搬出立坑を
   構築する工程と、 前記第二投入立坑の掘削底端部から前記第二搬出立坑の
   掘削底端部に向けて深くなるように掘削して第二斜坑を
   構築し、 以下、前記工程を繰り返して行うことにより大口径立坑
   を所要の超大深度まで構築することを特徴とする、 超大深度大口径立坑の構築方法。
2. 【請求項２】投入立坑の構築と搬出立坑の構築、および
   水平坑の構築と大口径立坑の全断面掘削による構築と
   は、同時作業或いは前後作業のいずれであっても可能で
   あることを特徴とする、 請求項１に記載の超大深度大口径立坑の構築方法。