JP2010174464A - Method of overhauling tunnel boring machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル掘進機の解体方法に係り、特に、トンネルボーリングマシーンを岩盤中の到達地点において、短い工期で解体することで、工程短縮や工事費の縮減を図ることのできるトンネル掘進機の解体方法に関する。 The present invention relates to a tunnel excavator dismantling method, and in particular, a tunnel excavator capable of shortening the process and reducing the construction cost by dismantling the tunnel boring machine at the arrival point in the rock in a short construction period. It relates to the dismantling method.
山岳トンネルでは、岩盤内等を掘削するために、様々な合理的な山岳トンネル工法が開発されてきている。さらに近年では、強力な掘進機構を有し、高速掘進が可能なトンネルボーリングマシーン(以下、TBMと記す。)も、硬質岩盤内の大断面の道路トンネルの先進導坑や避難坑、水路トンネル等に適用されてきている。 In mountain tunnels, various rational mountain tunnel construction methods have been developed to excavate in bedrock. In recent years, tunnel boring machines (hereinafter referred to as TBM), which have a powerful excavation mechanism and capable of high-speed excavation, are also used for advanced tunnels, evacuation shafts, waterway tunnels, etc. Has been applied to.
TBMは起点側の組立ヤードで組み立て、その後坑口付けの後、推進反力が確保できる地点から本格的なトンネル掘進が行われ、終点側には解体のための作業ヤードが設けられる。しかし、終点側がたとえば急峻な崖地形であるような場合には、作業ヤードを設けることができない。また、TBM到達点がトンネル全長の中間位置の場合、工区境が地山(岩盤)内となる場合もある。これらの場合には、いずれもトンネル坑内でTBMを解体する必要がある。 The TBM is assembled in the assembly yard on the starting point side, and then, after the mine opening, full-scale tunnel excavation is performed from the point where the propulsion reaction force can be secured, and a work yard for dismantling is provided on the end point side. However, when the end point is a steep cliff, for example, a work yard cannot be provided. In addition, when the TBM arrival point is an intermediate position of the total length of the tunnel, the work zone boundary may be within a natural ground (rock). In these cases, it is necessary to dismantle the TBM in the tunnel mine.
ところで、トンネル掘進機の解体作業方法としては、特許文献1に示したように、到達立坑に到達したシールド掘進機を大きな部材単位に解体し、各部材を到達立坑の地上部に設置されたクレーン等の揚重機を用いて地上に吊り出す方法がとられることが多い。
By the way, as a method for dismantling the tunnel excavator, as shown in
特許文献1に開示された解体方法等は、土被りが小さい都市トンネル等におけるシールド機のようなトンネル掘進機の場合には、大変有効な方法であるが、TBM等で掘進する山岳トンネルでは、土被りが大きく、機材搬出用の立坑等の掘削も困難な場合が多く、またTBMはシールド掘進機に比べ、剛性が大きな重量部材で構成されているため、解体時に掘進機内部から簡単に解体できない。
The dismantling method disclosed in
このため、坑内でTBMの解体が必要な場合には、トンネル内にTBM解体のための十分な作業空間を確保して、TBMの内外から解体作業を行う必要がある。たとえば、従来は、φ5m程度の規模のTBMを解体するためには、到達地点の進行方向側に、TBMの本体設備を含む長さ(たとえば25m程度)を有し、TBMの外周に1〜2m程度の作業空間を確保した断面の解体坑を掘削し、その解体坑内でTBM解体を行い、解体部材をトンネル外に搬出することが多い。 For this reason, when it is necessary to dismantle the TBM in the mine, it is necessary to secure a sufficient working space for the TBM dismantling in the tunnel and perform the dismantling work from inside and outside the TBM. For example, conventionally, in order to dismantle a TBM having a scale of about φ5 m, it has a length (for example, about 25 m) including the TBM main body equipment on the traveling direction side of the arrival point, and 1-2 m on the outer periphery of the TBM. In many cases, a demolition pit having a cross-section with a certain working space is excavated, TBM is dismantled in the demolition mine, and the demolition member is carried out of the tunnel.
図3は、従来のTBM解体坑を掘削してTBM解体を行う解体工法の一例を示した説明図(平面図、断面図)である。図3の平面図には、TBM10で掘削完了した本坑10と、本坑50の到達点に停止した状態のTBM10と、到達点切羽の奥方に掘削されたTBM10の解体坑55と、解体坑55を掘削するための作業坑51(迂回坑)とが示されている。また、同図には各掘削段階でのトンネル断面形状(掘削段階S1〜S6(断面図))が併せて示されている。
FIG. 3 is an explanatory view (plan view, cross-sectional view) showing an example of a dismantling method for excavating a conventional TBM dismantling mine and performing TBM dismantling. The plan view of FIG. 3 includes a
以下、上述した解体坑を掘削して行うTBMの解体方法について、図3の平面図、断面図、及び図4のフローチャートを参照して説明する。
図3に示したTBM10は例えば胴殻外径がφ5mであり、TBM10で掘進してきた本坑50には円形支保工(図示せず)が建て込まれている。図示したように、TBM10は到達点で停止し、搬土装置、支保工組立機構等の本体設備と後続設備とは撤去された状態にある(図4:S510,520)。この状態から、TBM10停止位置の後方の本坑50から斜めに分岐するような方向に向けて作業坑(迂回坑)を掘削する(断面S1参照、図4:S530)。この作業坑51は在来トンネル工法にて掘削し、本坑50と所定の支保に悪影響が及ばないだけの離隔を確保した状態で、本坑50と平行に掘削し、その後、本坑50側に向きを変え、本坑50のTBM10到達点の先に到達後、本坑50の軸線上を奥方に向かって解体坑55の全長分が掘削される。その際、断面S4位置から断面S5までの間に拡大断面53にすり付け可能なように、所定掘進量で底盤高さが2m程度上昇する上り勾配の作業坑54となる。その後、作業坑54の上半を解体坑55の上半にすり付けるための漸拡部56の上半掘削を行う(断面S5〜S6、図4:S540)。その後、解体坑55の上半掘削(断面S5〜S6、図4:S541)を奥方に向かって進めるとともに、断面S4までの作業坑54の上半を解体坑55の断面まで拡幅掘削する。その後、作業坑54底盤より下の解体坑55の下半を掘削し、最終的に、図3の平面図中、S3位置から切羽57までの間に解体坑55を完成する(図4:S542,543)。その後、厚さ1m程度で壁状に自立させておいたTBM10の前面岩盤58を撤去してTBM10のカッタヘッドを解体坑55側に露出させる(図4:S550)。並行して解体坑55内には作業坑51を経由して、TBM10の解体作業用の各種の仮設備を搬入、設置しておく(図4:S560)。そしてTBM10を解体坑55内の作業用架台(図示せず)上に引き込み、TBM10を搬出可能なサイズの部材ごとに解体し、本坑50を通じて坑外に搬出する(図4:S570)。
Hereinafter, a TBM dismantling method performed by excavating the dismantling mine described above will be described with reference to a plan view, a cross-sectional view of FIG. 3, and a flowchart of FIG. 4.
The TBM 10 shown in FIG. 3 has a shell outer diameter of φ5 m, for example, and a circular support (not shown) is built in the
上述した解体坑55は、小型の施工機械を用いた人力作業により、本坑50に沿って迂回する作業坑51を掘削し、さらにTBM10の到達地点の先の岩盤内に拡幅して構築するため、解体空間としての大断面のTBM解体坑を掘削しなければならない。上述したような手順でTBM解体坑を構築して、TBM解体を行うと、上述の規模程度のTBMの場合にはTBM到達後からTBMの解体・搬出までの工期に約4.5ヶ月を要する。この工程(期間)は本工事の進捗に寄与しないものであるため、TBM解体作業に係わる工事の工期短縮と工費縮減が強く求められている。
The above-described
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、工期短縮、工事費の縮減を図ることのできるようにした合理的なトンネル掘進機の解体方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rational method for dismantling a tunnel excavator that solves the problems of the conventional techniques described above, and that can shorten the construction period and the construction cost. .
上記目的を達成するために、本発明は岩盤内の本坑到達点まで掘進完了したトンネルボーリングマシーンを、前記到達点から前方に向けて、さらに該トンネルボーリングマシーンの解体作業に必要な断面と長さとが確保された掘削予定の解体坑上半にすり付けるための漸拡部範囲と、前記漸拡部に連なる前記解体坑上半すり付け部範囲にわたり掘進させ、前記トンネルボーリングマシーン掘進後に建て込まれた支保部分から前記漸拡部と前記解体坑上半すり付け部とを切り拡げ掘削する解体坑すり付け部掘削工程と、前記トンネルボーリングマシーンを前記上半支保工の建て込み間隔に等しい1掘進長分だけ掘進させる作業と、その掘進長区間の後方で前記掘進長に応じた範囲の前記解体坑断面の上半部分を掘削して上半支保工を建て込む掘削作業とを、前記解体坑のほぼ全長に達するまで繰り返す解体坑掘進・上半掘削工程と、前記上半支保工が建て込まれた解体坑の下半外形と前記トンネルボーリングマシーンの掘進により設けられた支保部分との間の下半部分を掘削するとともに、前記解体坑断面の上半部分の支保工を支持する下半支保工を建て込む解体坑下半掘削工程と、前記解体坑の全断面が掘削完了後に前記トンネルボーリングマシーンを解体して撤去する工程とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a tunnel boring machine that has been dug up to a main shaft reaching point in a rock, from the reaching point toward the front, and a cross section and a length required for dismantling the tunnel boring machine. A gradually expanded part range for rubbed to the upper half of the demolition pit scheduled to be excavated, and a range of the upper half rubbed part of the demolition pit connected to the gradually expanded part, and built after excavation of the tunnel boring machine A demolition pit rubbing portion excavating step of excavating and expanding the gradually expanding portion and the demolition pit upper half rubbed portion from the supported support portion, and the tunnel boring machine is equal to the erection interval of the upper
また、前記解体坑掘進・上半掘削工程と解体坑下半掘削工程の作業進行に合わせて前記トンネルボーリングマシーンの設備の一部を撤去する工程を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable to have the process of removing a part of equipment of the said tunnel boring machine according to the work progress of the said demolition mine advance / upper half excavation process and the demolition pit lower half excavation process.
さらに、前記解体坑掘進・上半掘削工程後に、前記トンネルボーリングマシーンの前面と解体坑切羽面との間の掘削を行う工程を有することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to have a step of excavating between the front surface of the tunnel boring machine and the face of the demolition pit after the demolition mine excavation and upper half excavation step.
加えて、前記解体坑下半掘削工程の作業完了後に前記トンネルボーリングマシーンを解体、撤去する仮設備を前記解体坑内に設ける工程を有することが好ましい。 In addition, it is preferable to have a step of providing temporary equipment for dismantling and removing the tunnel boring machine in the dismantling mine after the completion of the work of the semi-digging process of the dismantling mine.
以上に述べたように、本発明によれば、従来、作業坑を設けて掘削したTBM解体坑を、TBM掘進部を利用して掘削することにより、工期短縮や工事費の縮減を図ることができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, it is possible to shorten the construction period and reduce the construction cost by excavating the TBM dismantling mine which has been excavated by using the TBM excavation part. There is an effect that can be done.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, as the best mode for carrying out the present invention, the following embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
図1(a)は、本坑を到達点までTBM10で掘進し、さらにTBM解体坑のためのTBM10の掘進開始状態を、図1(b)は、TBM10の掘進と人力掘削によって全体が構築された解体坑の完成状態を示した模式斜視図、図1(c)はTBM解体坑の拡幅掘削順序を示したTBM解体坑の横断面図である。なお、図中、TBM10は外形線図で簡略図示されている。
Fig. 1 (a) shows excavation of the main mine with the
以下、図1(a)〜図1(b)までの一連のTBM解体坑の拡幅掘削順序について、図1各図及び図2の施工順序フローチャートを参照して説明する。図1(a)には外径φ5mのTBM10によって本坑50を到達点まで掘進し、TBM解体坑のための漸拡部を掘進し、さらに1掘進長の支保工組立が完了した状態における各掘削段のレベルと掘削順序とが示されている。同図には、まずTBM10の到達点から約4.5mの漸拡部2と拡幅断面部到達後、1掘進長分の支保工組立分が確保するとともに、TBM解体坑の断面拡幅による影響を受けない範囲まで、TBM10本体を奥方に掘進させておき、拡径断面部1掘進長分と後方の支保作業が示されている。図1(a)に示した掘削手順としては、まずTBM解体坑の入り口部に相当する漸拡部分(長さ約4.5m)のTBM掘進を行い、その範囲の上部岩盤を図1(c)に示したように、人力掘削により、断面を漸拡し、解体坑1の上半断面にすり付けるように漸拡部2の上半掘削を行う(図2:S110,120)。その4.5mの範囲では掘削の進行に伴い、1.5m間隔で上半アーチ支保工3を建て込み、漸拡部2の掘削空間の安定を図る。
Hereinafter, the widening excavation sequence of a series of TBM dismantling pits from FIG. 1A to FIG. 1B will be described with reference to each drawing of FIG. 1 and the construction sequence flowchart of FIG. In FIG. 1 (a), each
さらに、図1(a)のように、TBM10の掘進を1掘削長分先行させ、その後方から続けて解体坑1の上半掘削(図1(c))を行う。この上半掘削は、解体坑1の上半4のアーチ中央部4aとTBM10掘進時に建て込まれた円形支保工15との間を扇形状に掘削する上半第1掘削工程と、それより下側の上半盤4bとの間の段部4cを掘削する上半第2掘削工程とに分けて行う。
Further, as shown in FIG. 1 (a), the excavation of the
以後、図1(b)に示したTBM解体坑1の全長のうち、TBM掘進部の上半掘削は、TBM10の1掘進長の進行と、上半第1掘削工程と上半第2掘削工程とを交互に掘削するミニベンチ形式とし、上半掘削、支保工3の建て込みとを1サイクルとしてTBM10の1掘進長を基準とした掘削方式とする(図2:S130,140)。この上半掘削作業はTBM10本体の後部に設けられた作業床11を使って進めることができ、掘削ズリはTBM10の後続設備としてのベルトコンベア等の搬土設備12を利用して本坑50を通じて坑外に搬出することができる。
Thereafter, of the total length of the
図1(b)に示したTBM解体坑1全体のうちのTBM掘進部の上半掘削が完了したら、カッターヘッド10a前面の上半鏡掘削4e(本実施例において、カッタヘッド前面10と切羽5との距離は約2m)を人力施工する(図2:S150)。掘削後の切羽5は崩落防止のため、吹付コンクリートあるいは支保工、鏡止めボルト等による切羽防護を行うことが好ましい。
When the upper half excavation of the TBM excavation part of the entire
TBM解体坑1の全長のうち、TBM10による掘進が完了した段階で、後続設備(図示せず)を撤去する(図2:S160)。
Following the completion of excavation by the
以後、図1(c)に示したように、TBM解体坑1の断面のうち、TBM掘進部に建て込まれた円形支保工15の側面部(解体坑下半6)の掘削を行う。解体坑1の下半掘削は、解体坑下半全高さを二分(6a,6b)し、下半第1掘削工程と、下半第2掘削工程とに分けた施工を行う。これらの工程は、1掘削長のミニベンチ形式で、TBM掘進部の円形支保工15の側部支保工15bと解体坑1の側壁との間を交互施工に掘削する(図2:S141)。その際、解体坑側壁支保工7は、解体坑上半アーチ支保工3の脚部を支持するように連続して建て込み、TBM掘進部の側部支保工15bは掘削の進行に合わせて順次撤去していく。なお、解体坑1掘削は底盤インバート8を掘削して完了する。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), excavation is performed on the side surface portion (
TBM掘進部の先端位置にはTBM10本体が残置されているので、既に掘削された解体坑1の切羽5側と側面からの掘削により、TBM10本体を安定支持させた状態で、その周囲の岩盤を取り除いてTBM10の胴殻および後続する本体設備、仮設設備のすべてを、掘削空間内に露出させる。その後、TBM10本体の解体に必要な設備として、TBM10本体の周囲に、図示しない解体足場、揚重機、搬出設備等を設置する(図2:S170)。解体足場を利用して解体坑内に残置され、全体が坑内に露出した状態のTBM10本体を解体する。TBM10の駆動設備、搬土設備12等のTBM10の本体設備13を撤去する。本体設備13はTBM解体坑1から本坑50を通じて搬出される。解体ブロックは揚重機能力等を考慮して行うが、設計段階で解体しやすいブロックを想定した部材設計を行うことも好ましい。
Since the
以上のTBM掘進部施工開始からTBM解体撤去までの全体工程は、約3ヶ月となり、従来の解体方法に比べて2/3に短縮でき、工費比較においても、従来の解体方法で要した作業坑(迂回坑)の工費分に相当する工費縮減が図れ、工費は約60%を縮減できることが試算された。工期短縮、工費縮減は、TBMの規模にも依るが、同様の効果が得られることが期待できる。 The entire process from the start of TBM excavation part construction to TBM dismantling and removal is about 3 months, which can be shortened to 2/3 compared to the conventional dismantling method. It was estimated that the construction cost equivalent to the construction cost of the (detour mine) could be reduced and the construction cost could be reduced by about 60%. The shortening of the work period and the reduction of the work cost can be expected to obtain the same effect, although it depends on the scale of the TBM.
1 TBM解体坑
2 漸拡部
3 上半アーチ支保工
4 解体坑上半
5 切羽
6 解体坑下半
10 TBM
1
Claims (4)
前記トンネルボーリングマシーンを前記上半支保工の建て込み間隔に等しい1掘進長分だけ掘進させる作業と、その後方で前記1掘進長の範囲の前記解体坑断面の上半部分を掘削して上半支保工を建て込む掘削作業とを、前記解体坑のほぼ全長に達するまで繰り返す解体坑掘進・上半掘削工程と、
前記上半支保工が建て込まれた解体坑の下半外形と前記トンネルボーリングマシーンの掘進により設けられた支保部分との間の下半部分を掘削するとともに、前記解体坑断面の上半部分の支保工を支持する下半支保工を建て込む解体坑下半掘削工程と、
前記解体坑の全断面が掘削完了後に前記トンネルボーリングマシーンを解体して撤去する工程とを備えたことを特徴とするトンネル掘進機の解体方法。 A tunnel boring machine that has completed excavation to the main mine reaching point in the bedrock is moved forward from the reaching point, and further on the demolition mine where the cross section and length necessary for the dismantling work of the tunnel boring machine are secured A range of gradually expanding portions for rubbing in half, and the gradually expanding portion from the support portion built after excavating the tunnel boring machine by excavating over the range of the semi-rubbed portion of the upper part of the demolition pit that continues to the gradually expanding portion A demolition mine rubbed part excavation step of cutting and expanding the demolition pit upper half rubbed part,
The tunnel boring machine is excavated by one excavation length equal to the erection interval of the upper half support work, and the upper half portion of the dismantling pit cross section within the range of the one excavation length is excavated behind The demolition mine excavation and upper half excavation process, which repeats the excavation work for installing the support work until it reaches almost the entire length of the demolition mine,
Excavating a lower half portion between a lower half outline of the demolition mine in which the upper half support work is built and a support portion provided by excavation of the tunnel boring machine, and an upper half portion of the cross section of the demolition mine Demolition pit half excavation process to build the lower half support work supporting the support work,
A dismantling method for a tunnel excavator comprising: a step of dismantling and removing the tunnel boring machine after excavation is completed on the entire cross section of the dismantling mine.
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