JP2001280061A

JP2001280061A - トンネル発破工法

Info

Publication number: JP2001280061A
Application number: JP2000088987A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Okamura; 光政岡村; Koji Tadano; 浩二多々納; Masashi Naito; 将史内藤
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】切羽断面を分割したり、斉発薬量を低減した
り、低爆速の火薬を使用したり、切羽外周部に縁切り用
のスリットを設けたりすることなく、１掘進長を十分に
確保して、確実に振動抑制を行うことのできるトンネル
発破工法を提供する。【解決手段】切羽面１０の所定位置に所定深さの芯抜
き導坑１２を形成する工程と、前記芯抜き導坑１２の周
囲に複数の払い用装薬孔１４を形成する工程と、前記払
い用装薬孔１４に装薬し、単発の間隔を短くして複数段
に分け一括発破を行う工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル発破工法
に関し、特に、振動抑制に適したトンネル発破工法に関
する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
中硬岩、硬岩地山におけるトンネル掘削では、地山強度
に左右されず確実な進行が見込めることから、発破工法
が採用されている。

【０００３】しかし、最近は、民家が近接するなどの環
境的制約条件のため、防音対策と共に、振動抑制が必須
の課題となっている。

【０００４】このため、１掘進長を短くしたり、切羽断
面を分割して斉発薬量を低減する方法や、低爆速の火薬
を使用して爆破衝撃を低減する方法、あるいは、切羽外
周部に縁切り用のスリットを予め設けるなどして周辺地
盤への振動伝搬を低減する方法などが用いられている。

【０００５】しかし、重要構造物がある場合や、民家へ
の近接度が大きい場合には、発破振動に対する制約が厳
しくなり、これらの各振動抑制方法を併用する必要が生
じて、施工能率が著しく低下することとなる。

【０００６】特に、坑口を含めたトンネル路線上が広く
市街地化されていて、振動制限区間が長くなる場合に
は、工費、工期とも大きく増大することになるものであ
る。

【０００７】本発明の目的は、切羽断面を分割したり、
斉発薬量を低減したり、低爆速の火薬を使用したり、切
羽外周部に縁切り用のスリットを設けたりすることな
く、１掘進長を十分に確保して、確実に振動抑制を行う
ことのできるトンネル発破工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のトンネル発破工法は、切羽の所定位置に所
定深さの芯抜き導坑を形成する工程と、前記導坑の周囲
に複数の払い用装薬孔を形成する工程と、前記払い用装
薬孔に装薬し、単発の間隔を短くして複数段に分け一括
発破を行う工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、切羽に自由面を形成する
従来の芯抜き発破は、単位装薬量が増えて、振動が最も
大きくなる可能性が高いのに対して、本発明のように切
羽の所定位置に芯抜き導坑を形成することで、芯抜きに
伴う発破振動を確実に解消することができる。

【００１０】また、進行を得るための払い発破で、従来
の段発用雷管を用いる場合は、段数に限界があり、制約
条件から定まる斉発薬量に抑制するのに、切羽断面の分
割施工が必要となる場合があるのに対し、本発明のよう
に、単発の間隔を短くして複数段に分け一括発破を行う
ことで、斉発薬量を効果的に抑制して振動を抑制すると
共に、切羽断面の分割も不要となり、掘進速度を大幅に
改善して施工能率を向上させることができる。

【００１１】さらに、貫通した大型の芯抜き導坑は、地
山の爆砕効率を向上させるため、従来に比し、全装薬量
の低減が可能となる。

【００１２】本発明においては、前記芯抜き導坑は、機
械掘削により形成されることが好ましい。

【００１３】このような構成とすることにより、水平ボ
ーリングマシンやリーミング機などを用いた機械掘削に
て芯抜き導坑を形成することで、効率よく、大きな芯抜
き導坑を形成することができる。

【００１４】また、本発明においては、前記芯抜き導坑
は、Ｔ.Ｂ.Ｍ.により掘削形成されることが好ましい。

【００１５】このような構成とすることにより、より効
率よく大きな芯抜き導坑を形成することができる。

【００１６】さらに、本発明においては、前記一括発破
を行う工程では、高秒時精度雷管を用いて電子制御によ
り爆破することが好ましい。

【００１７】このような構成とすることにより、爆破秒
時を精密に制御して効率的な爆破振動抑制を実現するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係
るトンネル発破工法を示す図である。

【００２０】図１は、このトンネル発破工法における切
羽の状況を示している。

【００２１】このトンネル発破工法では、まず、切羽面
１０のほぼ中央位置に、芯抜き導坑１２を形成するよう
にしている。

【００２２】この芯抜き導坑１２は、本実施の形態で
は、Ｔ.Ｂ.Ｍ.（トンネルボーリングマシン）にて掘削
形成されるようになっている。

【００２３】このＴ.Ｂ.Ｍ.は、一般には、トンネルの
円形全断面掘削に用いられるもので、掘削、ずり積みが
連続して行え、振動や騒音の発生がない状態で切羽面１
０に効率よく大型の自由面を形成することができる。

【００２４】この芯抜き導坑１２の直径は、トンネルの
計画断面の大きさ及び地質状況等によって決定されるこ
ととなるが、直径２ｍ〜５ｍ程度が好ましい。

【００２５】すなわち、芯抜き導坑１２の設置による発
破効率の面からは、芯抜き導坑１２の直径を２ｍ以上と
することが好ましい。

【００２６】しかしながら、芯抜き導坑１２の直径をあ
まり大きくすると、Ｔ.Ｂ.Ｍ.の製作費が著しく高価と
なるため、経済性を考慮すると、５ｍ以下とすることが
好ましい。

【００２７】また、このＴ.Ｂ.Ｍ.による場合には、掘
削深さも自由に設定することができるため、１掘進長を
大きく取ることができ、高速施工にも適している。

【００２８】このように、切羽に自由面を形成する従来
の芯抜き発破では、単位装薬量が増えて、振動が最も大
きくなる可能性が高いが、本実施の形態のように、Ｔ.
Ｂ.Ｍ.を用いて切羽の所定位置に芯抜き導坑１２を形成
することで、芯抜きに伴う発破振動及び騒音を確実に解
消することができる。

【００２９】また、本実施の形態では、Ｔ.Ｂ.Ｍ.を用
いて芯抜き導坑１２を形成しているが、このＴ.Ｂ.Ｍ.
に代えて、水平ボーリングマシンやリーミング機などを
用いた機械掘削により芯抜き導坑１２を形成することも
可能である。

【００３０】次に、芯抜き導坑１２の周囲に複数の払い
用装薬孔１４を形成する。

【００３１】この払い用装薬孔１４は、芯抜き導坑１２
の周囲から切羽面の最外周位置まで、図面中１〜１６の
番号で示す１番目〜１６番目の各主段２０に分けて設け
られている。

【００３２】また、各主段２０には、それぞれ複数の払
い用装薬孔１４が副段として設けられている。

【００３３】具体的には、１番目の主段２０には６個の
副段、２番目〜１６番目の主段２０にはそれぞれ１０個
の副段が設けられている。

【００３４】なお、各払い用装薬孔１４は、従来通り、
ドリルや削岩機等の穿孔機を用いて穿孔形成されるよう
になっている。

【００３５】また、芯抜き導坑１２及び払い用装薬孔１
４は、予定の１掘進長よりも若干深く形成されるように
なっている。

【００３６】次いで、払い用装薬孔１４に装薬し、単発
の間隔を短くして複数段に分け一括発破を行い、芯抜き
導坑１２に対して払いを行うことで、１掘進長の掘進を
行う。

【００３７】この一括発破に際しては、高秒時精度雷管
を用いて電子制御により爆破を行うようにしている。

【００３８】この高秒時精度雷管は、３０ミリ秒（ｍ
ｓ）単位での設定が可能となっており、本実施の形態に
おいては、図２に示すように、１番目の主段は１００ミ
リ秒〜２５０ミリ秒、２番目〜１６番目の主段は３００
ミリ秒〜４７７０ミリ秒の間でそれぞれ副段が３０ミリ
秒ずつ時間をずらして、実質単孔発破として爆破するよ
うになっている。

【００３９】このように、進行を得るための払い発破
で、従来の段発用雷管、例えばＤＳ雷管を使用する場合
に比し、実質単孔発破となる高秒時精度雷管を用いるこ
とで振動を確実に抑制することができる。

【００４０】しかも、従来のＤＳ雷管は、２５０ミリ秒
単位での設定しかできないため、設定段数に限界があ
り、制約条件から定まる斉発薬量に抑制するのに、断面
の分割施工が必要となる場合があるのに対し、高秒時精
度雷管を使用することで、単孔多段発発破を行うことが
でき、斉発薬量を効果的に抑制し、断面分割も不要とな
り、掘進速度を大幅に改善して、施工能率を向上させる
ことができる。

【００４１】さらに、Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導坑１２
は、大型の自由面を形成するため、地山の爆砕効率を向
上させることとなり、そのため全装薬量の低減をも図る
ことが可能となる。

【００４２】図３には、Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導坑を
形成せずに高秒時精度雷管を用いて芯抜き発破を行った
場合の試験結果を示している。

【００４３】この試験では、１装薬孔に対して０．5kg
装薬した装薬孔６つを用いて爆破を行い、地表の３点及
び導水路内の４点で振動測定を行ったところ、この場合
の芯抜きＫ値は、平均で５５１となった（図３上段参
照）。

【００４４】これに対し、Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導坑
を形成して、前記と同様の条件で高秒時精度雷管を用い
た払い発破を行ったところ、払い発破による進行時Ｋ値
の平均が１７３であった（下段参照）。

【００４５】この場合、Ｋ値とは、同一の薬量、離隔距
離において感知される振動値の大きさを表すもので、Ｋ
値が小さいほど振動の影響が小さいと言える。

【００４６】この結果から、Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導
坑を形成して高秒時精度雷管による発破を行った場合に
は、払い発破を行う場合に比し、かなりの振動抑制を可
能とすることが判明した。

【００４７】また、図４には、Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き
導坑を形成した状態で、払い発破を従来のＤＳ雷管を用
いた場合と、高秒時精度雷管を用いた場合との試験結果
を示している。

【００４８】図中縦軸図中白丸がＤＳ雷管、黒丸が高秒
時精度雷管の結果を示しており、図中白丸がＤＳ雷管、
黒丸が高秒時精度雷管の結果を示しており、各回帰式の
勾配がＫ値を示している。

【００４９】ＤＳ雷管の場合のＫ値は６００、高秒時精
度雷管の場合１７３であり、後者は前者の約１／３とな
っており、心抜き導坑の効果と相まって、高秒時精度雷
管による発破振動制御効果が発揮されたことが分かる。

【００５０】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態
に変形可能である。

【００５１】例えば、前記実施の形態では、芯抜き導坑
を１つだけ形成するようにしているが、芯抜き導坑を複
数形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るトンネル発破工法
における切羽の状態を示す正面図である。

【図２】図１の払い用装薬孔における高秒時精度雷管の
設定状態を示す図である。

【図３】Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導坑を形成せずに高秒
時精度雷管を用いて芯抜き発破を行った場合の試験結果
を示す図である。

【図４】Ｔ.Ｂ.Ｍ.による芯抜き導坑を形成した状態
で、払い発破を従来のＤＳ雷管を用いた場合と、高秒時
精度雷管を用いた場合との試験結果を示す図である。

【符号の説明】

１０切羽面１２芯抜き導坑１４払い用装薬孔２０主段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切羽の所定位置に所定深さの芯抜き導坑
を形成する工程と、前記導坑の周囲に複数の払い用装薬孔を形成する工程
と、前記払い用装薬孔に装薬し、単発の間隔を短くして複数
段に分け一括発破を行う工程とを含むことを特徴とする
トンネル発破工法。
【請求項２】請求項１において、前記芯抜き導坑は、機械掘削により形成されることを特
徴とするトンネル発破工法。
【請求項３】請求項２において、前記芯抜き導坑は、Ｔ.Ｂ.Ｍ.により掘削形成されるこ
とを特徴とするトンネル発破工法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記一括発破を行う工程では、高秒時精度雷管を用いて
電子制御により爆破することを特徴とするトンネル発破
工法。