JP2017066653A - トンネル内の施工装置および施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大断面のトンネルの補強工事の施工効率を向上させる。【解決手段】大断面のトンネルＴの補強工事で使用する吹付施工装置１を２台の吹付機１Ａ，１Ｂで構成した。補強工事に際しては、２台の吹付機１Ａ，１ＢをトンネルＴの幅方向に並べて配置し、トンネルＴ内において各吹付機１Ａ，１Ｂ側の内壁面に対してコンクリートの吹き付けおよび支保工Ｐ１，Ｐ２の設置を実施する。吹付機１Ａ，１Ｂにおいて支保工Ｐ１，Ｐ２を保持するエレクタアーム５ａ．５ｂは、トンネルＴの幅方向の中央よりに装着されており、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置に際しては、エレクタアーム５ａ，５ｂが各吹付機１Ａ，１Ｂに対して斜めに交差した状態で各吹付機１Ａ，１Ｂ側のトンネルＴの内壁面に支保工Ｐ１，Ｐ２を設置するようになっている。【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル内の施工装置および施工方法に関し、例えば、トンネルの掘削工事において掘削したトンネルの内壁面に支保工を設置したり、コンクリート等を吹き付けたりすることでトンネルを補強するための施工装置および施工方法に適用して有効な技術に関するものである。

トンネルの掘削工事においては、発破または機械等により岩盤を掘削し、掘削により生じた土砂等をトンネルの外部に排出した後、掘削したトンネルの内壁面に支保工を設置したり、コンクリート等を吹き付けて壁面を固めたりすることでトンネルの強度を確保するトンネル内補強工事が実施されている。

このトンネル内補強工事においては、例えば、支保工建て込み用のエレクタおよびコンクリート吹き付け用の吹付ノズルを搭載した吹付装置が使用されている。この吹付装置は、自走式になっており、Ｈ鋼製等の支保工をエレクタで保持した状態で切羽の近傍まで移動し、そこで支保工を設置したり、吹付ノズルからトンネルの内壁面に向かってコンクリートを吹き付けたりしている。

なお、トンネル内補強技術については、例えば、特許文献１，２に記載があり、１台の自走式の吹付装置に支保工建て込み用の２個のエレクタブームおよびコンクリート吹付用の２個の吹付ブームを搭載した吹付装置構造が開示されている。

特開２０１１−２６９４３号公報 特開２０１４−９５２８６号公報

ところで、掘削断面積が７０ｍ^２を超える大断面のトンネル内の補強工事において、トンネルの幅方向に並べられた２台の吹付装置を同時に稼働させて補強工事を実施する場合、通常のエレクタ付き吹付装置においては、エレクタおよびゲージが１台の吹付装置の左右に１基ずつ搭載されている（すなわち、４本のブームが搭載されている）ので空間的な制約が生じる結果、安全を確保するために、より注意して作業を進めなければならず、施工効率が著しく低下する、という問題がある。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、大断面のトンネルの補強工事の施工効率を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のトンネル内の施工装置は、大断面のトンネルを補強するためのトンネル内の施工装置であって、前記トンネルの幅方向に並んで配置される第１の施工装置および第２の施工装置を備え、前記第１の施工装置は、前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面にコンクリートを吹き付ける第１のコンクリート吹付手段と、前記第１の施工装置において前記第１のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着され、前記第１の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に第１の支保工を設置する第１の支保工設置手段と、を備え、前記第２の施工装置は、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面にコンクリートを吹き付ける第２のコンクリート吹付手段と、前記第２の施工装置において前記第２のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着され、前記第２の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に第２の支保工を設置する第２の支保工設置手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記第１の施工装置は、さらに、前記第１のコンクリート吹付手段により前記トンネルの内壁面に形成されたコンクリートの表面に対してケレン処理を施す第１のケレン手段を備え、前記第２の施工装置は、さらに、前記第２のコンクリート吹付手段により前記トンネルの内壁面に形成されたコンクリートの表面に対してケレン処理を施す第２のケレン手段を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明のトンネル内の施工方法は、大断面のトンネルを補強するためのトンネル内の施工方法であって、前記トンネル内に、第１の支保工設置手段により第１の支保工を保持した第１の施工装置と、第２の支保工設置手段により第２の支保工を保持した第２の施工装置とを前記トンネルの幅方向に並べて配置する工程と、前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に対して前記第１の施工装置の第１のコンクリート吹付手段からコンクリートを吹き付けるとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に対して前記第２の施工装置の第２のコンクリート吹付手段からコンクリートを吹き付けるコンクリート吹付工程と、前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に対して前記第１の支保工設置手段により前記第１の支保工を設置するとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に対して前記第２の支保工設置手段により前記第２の支保工を設置し、前記第１の支保工と前記第２の支保工とを結合する支保工設置工程と、を有し、前記第１の支保工設置手段は、前記第１の施工装置において前記第１のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着されており、前記第１の支保工の設置工程においては、前記第１の支保工設置手段を前記第１の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記第１の支保工を設置し、前記第２の支保工設置手段は、前記第２の施工装置において前記第２のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着されており、前記第２の支保工の設置工程においては、前記第２の支保工設置手段を前記第２の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記第２の支保工を設置することを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明は、上記請求項３記載の発明において、前記コンクリート吹付工程を前記支保工設置工程の前後に実施することを特徴とする。

また、請求項５に記載の本発明は、上記請求項３または４記載の発明において、前記コンクリート吹付工程後、前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面のコンクリート表面に対して前記第１の施工装置の第１のケレン手段によりケレン処理を実施するとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面のコンクリート表面に対して前記第２の施工装置の第２のケレン手段によりケレン処理を実施するケレン工程を有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、大断面のトンネルの補強工事に際して、作業空間を確保することができるので、大断面のトンネルの補強工事の施工効率を向上させることが可能になる。

請求項２記載の発明によれば、コンクリートの吹き付け作業、支保工の設置作業およびケレン作業を施工装置の入れ替えをすることなく実施することができるので、大断面のトンネルの補強工事の施工速度を向上させることが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、大断面のトンネルの補強工事に際して、作業空間を確保することができるので、大断面のトンネルの補強工事の施工効率を向上させることが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、大断面のトンネルの補強構造が、支保工をコンクリート層で挟み込む構造にすることができるので、大断面のトンネルの補強強度を向上させることが可能になる。

請求項５記載の発明によれば、コンクリートの吹き付け作業、支保工の設置作業およびケレン作業を施工装置の入れ替えをすることなく実施することができるので、大断面のトンネルの補強工事の施工速度を向上させることが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る吹付施工装置の一例の概略平面図である。 図１の矢印Ａ１の方向から見た吹付施工装置の側面図である。 図１のトンネルの切羽側から見た施工時の吹付施工装置の正面図である。 トンネルの掘削工程の一例のフロー図である。 （ａ）は掘削工程中のトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図５（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は発破工程時におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は発破工程後におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図である。 （ａ）は補強工程の準備段階におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図７（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は図７に続く補強工程の準備段階におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図８（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は一次吹付工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図９（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は支保工設置工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図１０（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は二次吹付工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図１１（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）は第２吹付工程後のトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図１２（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。 （ａ）はケレン工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、（ｂ）は図１３（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、本実施の形態の吹付施工装置の構成について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る吹付施工装置の一例の概略平面図、図２は図１の矢印Ａ１の方向から見た吹付施工装置の側面図、図３は図１のトンネルの切羽から見た施工時の吹付施工装置の正面図である。

本実施の形態の吹付施工装置１は、例えば、掘削断面積が７０ｍ^２以上の大断面のトンネルＴの補強工事で使用される施工装置である。なお、トンネルＴの掘削断面積は、例えば、１００ｍ^２程度である。また、符号ＣＬは、トンネルＴの幅方向（短方向）の中心位置を示している。また、符号Ｓ１は、トンネルＴの切羽を示している。

吹付施工装置１は、例えば、２台の自走式の吹付機（第１の施工装置、第２の施工装置）１Ａ，１Ｂを備えている。これら２台の吹付機１Ａ，１Ｂは、トンネルＴの補強工事を実施する主装置であり、補強工事に際してトンネルＴの幅方向に並んで配置され、それぞれに隣接する側（近傍側）のトンネルＴの内壁面に対して補強工事を実施するようになっている。すなわち、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、トンネルＴの左側に配置される吹付機１ＡはトンネルＴの左側の内壁面に対して補強工事を実施し、トンネルＴの右側に配置される吹付機１ＢはトンネルＴの右側の内壁面に対して補強工事を実施するようになっている。これらの各吹付機１Ａ，１Ｂには、各吹付機１Ａ，１Ｂに対してコンクリートを供給するためのコンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂが配備されている。

各吹付機１Ａ，１Ｂは、車両本体３ａ，３ｂを備えるとともに、各車両本体３ａ，３ｂの前方に装着された複数本のアーム（吹付アーム（第１の吹付手段、第２の吹付手段）４ａ，４ｂ、エレクタアーム（第１の支保工設置手段、第２の支保工設置手段）５ａ，５ｂ、ケレンアーム（第１のケレン手段、第２のケレン手段）６ａ，６ｂおよびケージアーム７ａ，７ｂ）を備えている。

各吹付機１Ａ，１Ｂの車両本体３ａ，３ｂは、例えば、複数の車輪３ａ１，３ｂ１を有する駆動輪式の車両で構成されている。これにより各吹付機１Ａ，１Ｂは作業現場（敷地内）を自由に移動することが可能になっている。ただし、各吹付機１Ａ，１Ｂの移動方式は駆動輪式に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、キャタピラ式やレール敷設式としても良い。

また、各車両本体３ａ，３ｂには、吹付機構部（コンクリートポンプ（図示せず）および圧送管（図示せず）等を含む）が設置されている。このコンクリートポンプは、コンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂから供給されたコンクリートを、圧送管を通じて吹付アーム４ａ，４ｂに圧送（供給）するコンクリート供給装置である。

また、車両本体３ａ，３ｂの前輪の前方と後輪の後方には、それぞれ２つ（合計４つ）の昇降ジャッキ３ａ２，３ｂ２が設置されている。この昇降ジャッキ３ａ２，３ｂ２は、図３に示すように、補強工事に際して車輪３ａ１，３ｂ１が大地Ｇから離れる位置まで車両本体３ａ，３ｂを上昇させることで、施工時に吹付機１Ａ，１Ｂが動かないように固定する装置である。

各吹付機１Ａ，１Ｂの吹付アーム４ａ，４ｂは、トンネルＴの内壁面にコンクリートを吹き付ける機構部である。ここでは、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａの吹付アーム４ａはトンネルＴの天端部から左側の内壁面にコンクリートを吹き付け、右側の吹付機１Ｂの吹付アーム４ｂはトンネルＴの天端部から右側の内壁面にコンクリートを吹き付けるようになっている。

各吹付アーム４ａ，４ｂは、吹付ブーム４ａ１，４ｂ１と、吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２と、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３とを一体的に備えている。吹付ブーム４ａ１，４ｂ１は、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３および吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２を支持するとともに、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３の移動を行う機構部であり、各吹付機１Ａ，１Ｂの前方側の幅方向中央に装着されている。吹付ブーム４ａ１，４ｂ１は、前後方向に伸縮可能になっているとともに、上下左右方向に移動可能になっている。

吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２は、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３の先端の位置や向き（吹付角度）を設定（変更）する機構部であり、吹付ブーム４ａ１，４ｂ１の前方先端に取り付けられている。この吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２には、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３の先端の位置や向きを設定（変更）することが可能な複数の関節部が設けられている。

吹付ノズル４ａ３，４ｂ３は、トンネルＴの内壁面にコンクリートを吹き付ける吹付口部であり、吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２の前方先端に取り付けられている。この吹付ノズル４ａ３，４ｂ３は、上記圧送管を介して上記コンクリートポンプと機械的に接続されている。これにより、コンクリートポンプを作動させると、コンクリートポンプ内のコンクリートが圧送管を通じて吹付ノズル４ａ３，４ｂ３に圧送され、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３の先端からトンネルＴの内壁面に吹き付けられるようになっている。また、吹付ブーム４ａ１，４ｂ１および吹付ロボット部４ａ２，４ｂ２により吹付ノズル４ａ３，４ｂ３を前後上下左右に移動させることで、吹付ノズル４ａ３，４ｂ３の吹付位置や吹付方向（吹付角度）を種々調整することが可能になっている。

各吹付機１Ａ，１Ｂのエレクタアーム５ａ，５ｂは、円弧状の支保工Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）をトンネルＴの内壁面に設置する機構部である。ここでは、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのエレクタアーム５ａはトンネルＴの左側の内壁面に支保工Ｐ１を設置し、右側の吹付機１Ｂのエレクタアーム５ｂはトンネルＴの右側の内壁面に支保工Ｐ２を設置するようになっている。なお、支保工Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）は、例えば、Ｈ鋼により構成されている。

各エレクタアーム５ａ，５ｂは、エレクタブーム５ａ１，５ｂ１と、その前方先端に取り付けられたエレクタ保持部５ａ２，５ｂ２とを一体的に備えている。エレクタブーム５ａ１，５ｂ１は、エレクタ保持部５ａ２，５ｂ２を支持するとともにエレクタ保持部５ａ２，５ｂ２の移動を行う機構部であり、エレクタ保持部５ａ２，５ｂ２は、支保工Ｐ１，Ｐ２を保持する機構部である。

エレクタブーム５ａ１，５ｂ１は、前後方向に伸縮可能とされているとともに、上下左右方向に移動可能とされている。これにより、エレクタ保持部５ａ２，５ｂ２を前後上下左右に移動させることで、エレクタ保持部５ａ２，５ｂ２の位置や向き等を種々調整することが可能になっている。

また、エレクタブーム５ａ１，５ｂ１は、各吹付機１Ａ，１Ｂの前方側の幅方向においてトンネルＴの幅方向の中心位置ＣＬ側（吹付機１Ａ，１Ｂの隣接側）に位置するように装着されている。すなわち、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのエレクタブーム５ａ１は吹付機１Ａの前方右側に装着され、右側の吹付機１Ｂのエレクタブーム５ｂ１は吹付機１Ｂの前方左側に装着されている。このため、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置に際して、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのエレクタアーム５ａは右下から左上に上がるように傾斜した状態でトンネルＴの左側の内壁面に四分円弧状の支保工Ｐ１を設置し、右側の吹付機１Ｂのエレクタアーム５ｂは左下から右上に向かって上がるように傾斜した状態でトンネルＴの右側の内壁面に四分円弧状の支保工Ｐ２を設置するようになっている。

各吹付機１Ａ，１Ｂのケレンアーム６ａ，６ｂは、補強後のトンネルＴの内壁面の汚れや異物等を削ったり磨いたりすることで剥離する機構部である。ここでは、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのケレンアーム６ａはトンネルＴの天端部から左側の内壁面に対して処理を施し、右側の吹付機１Ｂのケレンアーム６ｂはトンネルＴの天端部から右側の内壁面に対して処理を施すようになっている。

各ケレンアーム６ａ，６ｂは、ケレンブーム６ａ１，６ｂ１と、その前方先端に取り付けられたケレンブレード部６ａ２，６ｂ２とを一体的に備えている。ケレンブーム６ａ１，６ｂ１は、ケレンブレード部６ａ２，６ｂ２を支持するとともにケレンブレード部６ａ２，６ｂ２の移動を行う機構部であり、ケレンブレード部６ａ２，６ｂ２は、トンネルＴの内壁面に接触してその表層を削ったり磨いたりする板状部材である。

ケレンブーム６ａ１，６ｂ１は、前後方向に伸縮可能とされているとともに、上下左右方向に移動可能とされている。このケレンブーム６ａ１，６ｂ１により、ケレンブレード部６ａ２，６ｂ２を前後上下左右に移動させることで、ケレンブレード部６ａ２，６ｂ２の位置や向きを種々調整することが可能になっている。

また、ケレンブーム６ａ１，６ｂ１は、各吹付機１Ａ，１Ｂの前方側の幅方向においてトンネルＴの内壁面近傍側に装着されている。すなわち、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのケレンブーム６ａ１は吹付機１Ａの前方左側に装着され、右側の吹付機１Ｂのケレンブーム６ｂ１は吹付機１Ｂの前方右側に装着されている。

各吹付機１Ａ，１Ｂのケージアーム７ａ，７ｂは、作業者等の搭乗用の機構部であり、各吹付機１Ａ，１Ｂの前方側の幅方向中央に装着されている。ここでは、図３に示すように、トンネルＴの切羽側から見て、左側の吹付機１Ａのケージアーム７ａはトンネルＴの左側の内壁面側の作業に対応し、右側の吹付機１Ｂのケージアーム７ｂはトンネルＴの右側の内壁面の作業に対応するようになっている。なお、ここでは吹付機１Ａ，１Ｂの各々に２台のケージアーム７ａ，７ｂが装備されている場合が例示されているが、これに限定されるものではなく、例えば、吹付機１Ａ，１Ｂの各々に１台のケージアーム７ａ，７ｂが装備される構成でも良い。

各ケージアーム７ａ，７ｂは、ケージブーム７ａ１，７ｂ１と、その前方先端に取り付けられたケージ７ａ２，７ｂ２とを一体的に備えている。ケージブーム７ａ１，７ｂ１は、ケージ７ａ２，７ｂ２を支持するとともにケージ７ａ２，７ｂ２の移動を行う機構部であり、それに保持されたケージ７ａ２，７ｂ２は作業者等が搭乗する篭体である。ケージブーム７ａ１，７ｂ１は、前後方向に伸縮可能とされているとともに、上下左右方向に移動可能とされている。これにより、ケージブーム７ａ１，７ｂ１を前後上下左右に移動させることで、ケージ７ａ２，７ｂ２の位置を種々調整することが可能になっている。

次に、本実施の形態の補強工事の施工方法の一例について図４のフロー図に沿って図５〜図１３を参照して説明する。図４はトンネルの掘削工程の一例のフロー図、図５（ａ）は掘削工程中のトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図４の破線ＤＬで囲んだ工程はトンネルの補強工程を示している。また、符号ＲＬは既に施工が終了した補強層（補強部）を示している。

まず、図５に示すように、自走式の削孔機１０をトンネルＴ内の切羽Ｓ１の近くまで走行させた後、削孔機１０の昇降ジャッキ１０ａを伸ばして削孔機１０を固定する。続いて、削孔機１０のブーム１０ｂの角度や伸びを調節することにより、ガイドセル１０ｃを所定の位置に移動した後、ガイドセル１０ｃの先端を切羽Ｓ１に押し当てた状態で、図５（ａ）の矢印Ａ２で示すように、削孔ビット１０ｄ（図５（ｂ）参照）を所定のフィード圧で切羽Ｓ１に押し当てて岩盤に発破孔（図示せず）を削孔する（図４の工程１００）。

次に、図６（ａ）は発破工程時におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図６（ｂ）は発破工程後におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図である。

ここでは、トンネルＴの切羽Ｓ１に穿孔した発破孔内に爆薬を仕掛けた後（図４の工程１０１）、図６（ａ）に示すように、爆薬を爆破することにより、図６（ｂ）に示すように、トンネルＴを掘削する（図４の工程１０２）。爆破に際しては、岩盤が崩れ易いように、トンネルＴの切羽Ｓ１の面内の中央から外側の順で爆破する。図６（ｂ）の符号Ｓ２は発破により形成されたトンネルＴの切羽を示している。続いて、発破により砕いた岩（ずりＺ）を、例えば、トラクタシャベルやダンプトラック等のような重機によりトンネルＴの外部に運び出す（図４の工程１０３）。ただし、ずりＺの運搬は重機を用いることに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ベルトコンベア、トロッコあるいはカプセル等を用いても良い。

次に、図７（ａ）は補強工程の準備段階におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図、図８（ａ）は図７に続く補強工程の準備段階におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図７（ａ）および図８（ａ）は図７（ｂ）および図８（ｂ）の左側の吹付機１Ａを右側から見ている。また、図７（ａ）および図８（ａ）においては図面を見易くするため吹付アーム４ａ，４ｂを省略している。また、図７（ｂ）および図８（ｂ）においては図面を見易くするためケージアーム７ａ，７ｂを省略している。

ここでは、図７に示すように、自走式の２台の吹付機１Ａ，１ＢをトンネルＴの切羽Ｓ２に向かって走行させる。この際、各吹付機１Ａ，１Ｂは、エレクタアーム５ａ，５ｂにより四分円弧状の支保工Ｐ１，Ｐ２を保持している。

続いて、図８に示すように、２台の吹付機１Ａ，１ＢをトンネルＴの幅方向に沿って並ばせた状態でトンネルＴの切羽Ｓ２の近傍で停止させた後、吹付機１Ａ，１Ｂの昇降ジャッキ３ａ２，３ｂ２を伸ばして吹付機１Ａ，１Ｂを固定する。また、トンネルＴの切羽Ｓ２に向かってコンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂをバックで走らせて吹付機１Ａ，１Ｂの後方近傍に配置し、コンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂから吹付機１Ａ，１Ｂに対してコンクリートを供給することが可能なように設定する。

次に、図９（ａ）は一次吹付工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図９（ａ）は図９（ｂ）の左側の吹付機１Ａを右側から見ている。また、図９（ａ）においては図面を見易くするためアームのうちの吹付アーム４ａ，４ｂのみを示している。また、図９（ｂ）においては図面を見易くするためケージアーム７ａ，７ｂを省略している。

ここでは、図９に示すように、コンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂから供給されたコンクリートを吹付機１Ａ，１Ｂのコンクリートポンプおよび圧送管を通じて吹付機１Ａ，１Ｂの吹付アーム４ａ，４ｂの先端の吹付ノズル４ａ３，４ｂ３からトンネルＴの掘削部の内壁面に吹き付ける。この際、図９（ｂ）に示すように、左側の吹付機１Ａは吹付アーム４ａの吹付ブーム４ａ１や吹付ロボット部４ａ２により吹付ノズル４ａ３の位置や角度等を調整してトンネルＴの天端部から左側の内壁面にコンクリートを吹き付け、右側の吹付機１Ｂは吹付アーム４ｂの吹付ブーム４ｂ１や吹付ロボット部４ｂ２により吹付ノズル４ｂ３の位置や角度等を調整してトンネルＴの天端部から右側の内壁面にコンクリートを吹き付ける。トンネルＴの天端部を含む所定範囲においては、吹付機１Ａ，１Ｂによるコンクリートの吹き付け処理が重なるようにしても良い。また、このコンクリートに急結剤を混合することができる（図４の工程１０４）。

このように本実施の形態においては、２台の吹付機１Ａ，１Ｂを同時に稼働させてトンネルＴの内壁面にコンクリートを吹き付ける場合に、作業空間を確保することができるので、吹付機１Ａ，１Ｂのアーム同士の干渉を防止することができる。このため、コンクリートの一次吹付作業の処理速度を２倍に向上させることができ、コンクリートの一次吹付作業の処理効率を向上させることができる。

次に、図１０（ａ）は支保工設置工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図１０（ａ）は図１０（ｂ）の左側の吹付機１Ａを右側から見ている。また、図１０（ａ）においては図面を見易くするためアームのうちのエレクタアーム５ａ，５ｂのみを示している。また、図１０（ｂ）においては図面を見易くするため吹付アーム４ａ，４ｂおよびケージアーム７ａ，７ｂを省略している。また、図１０においては図面を見易くするため、支保工Ｐにハッチングを付した。

ここでは、図１０に示すように、上記した第１のコンクリート吹き付け作業によりトンネルＴの掘削部の内壁面にコンクリート製の第１の補強層ＲＬ１を形成した後、吹付機１Ａ，１Ｂのエレクタアーム５ａにより支保工Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）をトンネルＴの掘削部の内壁面に建て付ける。

この際、図１０（ｂ）に示すように、左側の吹付機１Ａは、支保工Ｐ１を保持したエレクタアーム５ａを左方向に回転させて右下から左上に上がるように傾斜させてトンネルＴの天端部より左側の内壁面に支保工Ｐ１を建て付ける。一方、右側の吹付機１Ｂは、支保工Ｐ２を保持したエレクタアーム５ｂを右方向に回転させ左下から右上に上がるように傾斜させてトンネルＴの天端部より右側の内壁面に支保工Ｐ２を建て付ける。その状態でトンネルＴの天端部近傍において双方の支保工Ｐ１，Ｐ２をボルトおよびナット等で結合する（図４の工程１０５）。

このように本実施の形態においては、吹付機１Ａ，１Ｂを同時に稼働させてトンネルＴの内壁面に支保工Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）を設置する場合に、作業空間を確保することができるので、吹付機１Ａ，１Ｂのアーム同士の干渉を防止することができる。このため、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置作業の処理速度を２倍に向上させることができ、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置作業の処理効率を向上させることができる。

また、コンクリートの一次吹付作業および支保工の設置作業の両作業を重機の入れ替えをすることなく吹付機１Ａ，１Ｂによって実施することができので、トンネルＴの補強工事の施工速度を向上させることができる。

また、吹付機１Ａ，１ＢにおいてトンネルＴの幅方向両側面の近傍側にエレクタアーム５ａ，５ｂを装着した場合、エレクタアーム５ａ，５ｂによる支保工Ｐ１，Ｐ２の建て付けの際に支保工Ｐ１，Ｐ２の重さにより作業が不安定になる虞がある。これに対して本実施の形態においては、図１０（ｂ）に示すように、吹付機１Ａ，１ＢにおいてトンネルＴの幅方向の中心位置ＣＬ側にエレクタアーム５ａ，５ｂを装着し、支保工Ｐ１，Ｐ２の建て付け時には、エレクタアーム５ａ，５ｂを吹付機１Ａ，１Ｂに対して交差するように傾斜させた状態とすることにより、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置作業を安定した状態で実施することができる。このため、支保工Ｐ１，Ｐ２の設置作業の処理速度を向上させることができる。

次に、図１１（ａ）は二次吹付工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図、図１２（ａ）は二次吹付工程後のトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図１１（ａ）および図１２（ａ）は図１１（ｂ）および図１２（ｂ）の左側の吹付機１Ａを右側から見ている。また、図１１（ａ）においては図面を見易くするためアームのうちの吹付アーム４ａ，４ｂのみを示している。また、図１２（ａ）においては図面を見易くするため吹付アーム４ａ，４ｂを省略している。また、図１１（ｂ）および図１２（ｂ）においては図面を見易くするためケージアーム７ａ，７ｂを省略している。

ここでは、図１１に示すように、コンクリートミキサー車２Ａ，２Ｂから供給されたコンクリートを吹付機１Ａ，１Ｂのコンクリートポンプおよび圧送管を通じて吹付機１Ａ，１Ｂの吹付アーム４ａ，４ｂの先端の吹付ノズル４ａ３，４ｂ３からトンネルＴの掘削部の内壁面に吹き付ける。この際、図１１（ｂ）に示すように、左側の吹付機１ＡはトンネルＴの天端部から左側の内壁面にコンクリートを吹き付け、右側の吹付機１ＢはトンネルＴの天端部から右側の内壁面にコンクリートを吹き付ける。トンネルＴの天端部を含む所定の範囲においては、吹付機１Ａ，１Ｂによるコンクリートの吹き付け処理が重なるようにしても良い。また、このコンクリートに急結剤を混合することができる（図４の工程１０６）。このようなコンクリート吹き付け作業により、図１２に示すように、トンネルＴの掘削部の内壁面に、支保工Ｐを覆うようにコンクリート製の第２の補強層ＲＬ２を形成する。

この二次吹付作業の場合においても、作業空間を確保することができるので、吹付機１Ａ，１Ｂのアーム同士の干渉を防止することができる。このため、コンクリートの二次吹付作業の処理速度を２倍に向上させることができ、コンクリートの二次吹付作業の処理効率を向上させることができる。

次に、図１３（ａ）はケレン工程におけるトンネルの長手方向に沿う要部断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のトンネルの切羽側から見た正面図である。なお、図１３（ａ）は図１３（ｂ）の左側の吹付機１Ａを右側から見ている。また、図１３（ａ）においては図面を見易くするためアームのうちのケレンアーム６ａ，６ｂのみを示している。また、図１３（ｂ）においては図面を見易くするためケージアーム７ａ，７ｂを省略している。

ここでは、図１３に示すように、ケレンアーム６ａ，６ｂのケレンブレード部６ａ２，６ｂ２により補強後のトンネルＴの内壁面（第２の補強層ＲＬ２の表面）の汚れや異物等を削ったり磨いたりすることで剥離する。この際、図１３（ｂ）に示すように、左側の吹付機１ＡはトンネルＴの天端部から左側の内壁面に対してケレン処理を施し、右側の吹付機１ＢはトンネルＴの天端部から右側の内壁面に対してケレン処理を施す。トンネルＴの天端部を含む所定範囲においては、左右の吹付機１Ａ，１Ｂのケレンブレード部６ａ２，６ｂ２によるケレン処理が重なるようにしても良い（図４の工程１０７）。

このように本実施の形態においては、吹付機１Ａ，１Ｂを同時に稼働させてトンネルＴの内壁面に対してケレン処理を実施する場合においても、作業空間を確保することができるので、吹付機１Ａ，１Ｂのアーム同士の干渉を防止することができる。このため、トンネルＴの内壁面に対するケレン処理速度を２倍に向上させることができ、ケレン処理効率を向上させることができる。

また、コンクリート吹付作業、支保工の設置作業およびケレン作業を重機の入れ替えをすることなく吹付機１Ａ，１Ｂによって実施することができので、トンネルＴの補強工事の施工速度を向上させることができる。

以上のような穿孔工程１００からケレン工程１０７（図４参照）をトンネルＴの設計全長に沿って繰り返し実施することにより設計全長分のトンネルＴを形成した後、トンネルＴの長手方向の所定位置においてトンネルＴの周方向に沿って複数のロックボルトを、補強層ＲＬを介して地盤に打ち込むＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ：ナトム）工法等を経て大断面のトンネルＴの補強強度を向上させる。

このように本実施の形態においては、大断面のトンネルＴの形成時に繰り返し実施される補強工事の施工効率を向上させることができるので、トンネルＴの工期を短縮させることができる。また、大断面のトンネルの補強工事を１台の吹付施工装置で実施する場合、アームが長くなり強度や安全性を確保する観点から吹付施工装置の構造が複雑になる。これに対して本実施の形態においては、吹付施工装置１を２台の吹付機１Ａ，１Ｂで構成することにより、強度や安全性を阻害することなく簡単な構造の吹付施工装置１で補強工事を実施することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

以上のように、本発明に係る施工装置および施工方法は、大断面のトンネルの補強工事に適用して有効である。

１ 吹付施工装置
１Ａ，１Ｂ 吹付機
２Ａ，２Ｂ コンクリートミキサー車
３ａ，３ｂ 車両本体
３ａ１，３ｂ１ 車輪
３ａ２，３ｂ２ 昇降ジャッキ
４ａ，４ｂ 吹付アーム
４ａ１，４ｂ１ 吹付ブーム
４ａ２，４ｂ２ 吹付ロボット部
４ａ３，４ｂ３ 吹付ノズル
５ａ，５ｂ エレクタアーム
５ａ１，５ｂ１ エレクタブーム
５ａ２，５ｂ２ エレクタ保持部
６ａ，６ｂ ケレンアーム
６ａ１，６ｂ１ ケレンブーム
６ａ２，６ｂ２ ケレンブレード部
７ａ，７ｂ ケージアーム
７ａ１，７ｂ１ ケージブーム
７ａ２，７ｂ２ ケージ
１０ 削孔機
１０ａ 昇降ジャッキ
１０ｂ ブーム
１０ｃ ガイドセル
Ｔ トンネル
Ｇ 大地
Ｓ１，Ｓ２ 切羽
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 支保工
ＲＬ 補強層
ＲＬ１ 第１の補強層
ＲＬ２ 第２の補強層

Claims (5)

1. 大断面のトンネルを補強するためのトンネル内の施工装置であって、
   前記トンネルの幅方向に並んで配置される第１の施工装置および第２の施工装置を備え、
   前記第１の施工装置は、
   前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面にコンクリートを吹き付ける第１のコンクリート吹付手段と、
   前記第１の施工装置において前記第１のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着され、前記第１の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に第１の支保工を設置する第１の支保工設置手段と、
   を備え、
   前記第２の施工装置は、
   前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面にコンクリートを吹き付ける第２のコンクリート吹付手段と、
   前記第２の施工装置において前記第２のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着され、前記第２の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に第２の支保工を設置する第２の支保工設置手段と、
   を備えることを特徴とするトンネル内の施工装置。
2. 前記第１の施工装置は、さらに、前記第１のコンクリート吹付手段により前記トンネルの内壁面に形成されたコンクリートの表面に対してケレン処理を施す第１のケレン手段を備え、
   前記第２の施工装置は、さらに、前記第２のコンクリート吹付手段により前記トンネルの内壁面に形成されたコンクリートの表面に対してケレン処理を施す第２のケレン手段を備えることを特徴とする請求項１記載のトンネル内の施工装置。
3. 大断面のトンネルを補強するためのトンネル内の施工方法であって、
   前記トンネル内に、第１の支保工設置手段により第１の支保工を保持した第１の施工装置と、第２の支保工設置手段により第２の支保工を保持した第２の施工装置とを前記トンネルの幅方向に並べて配置する工程と、
   前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に対して前記第１の施工装置の第１のコンクリート吹付手段からコンクリートを吹き付けるとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に対して前記第２の施工装置の第２のコンクリート吹付手段からコンクリートを吹き付けるコンクリート吹付工程と、
   前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面に対して前記第１の支保工設置手段により前記第１の支保工を設置するとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面に対して前記第２の支保工設置手段により前記第２の支保工を設置し、前記第１の支保工と前記第２の支保工とを結合する支保工設置工程と、
   を有し、
   前記第１の支保工設置手段は、前記第１の施工装置において前記第１のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着されており、
   前記第１の支保工の設置工程においては、前記第１の支保工設置手段を前記第１の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記第１の支保工を設置し、
   前記第２の支保工設置手段は、前記第２の施工装置において前記第２のコンクリート吹付手段の装着位置よりも前記トンネルの幅方向中央よりに装着されており、
   前記第２の支保工の設置工程においては、前記第２の支保工設置手段を前記第２の施工装置に対して斜めに交差した状態で前記第２の支保工を設置することを特徴とするトンネル内の施工方法。
4. 前記コンクリート吹付工程を前記支保工設置工程の前後に実施することを特徴とする請求項３記載のトンネル内の施工方法。
5. 前記コンクリート吹付工程後、前記トンネル内において前記第１の施工装置側の内壁面のコンクリート表面に対して前記第１の施工装置の第１のケレン手段によりケレン処理を実施するとともに、前記トンネル内において前記第２の施工装置側の内壁面のコンクリート表面に対して前記第２の施工装置の第２のケレン手段によりケレン処理を実施するケレン工程を有することを特徴とする請求項３または４記載のトンネル内の施工方法。

Images