JP2018071131A - 掘削ずり搬出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切羽面及び切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出可能な掘削ずり搬出方法を提供する。【解決手段】掘削ずり搬出方法は、少なくともベンチの前端面に近接する位置に上部が開口されている有底の複数の函体をトンネルの横断方向に互いに隣接させて配置する函体配置工程Ｓ１と、函体配置工程によって配置された複数の函体の内部に向かって掘削ずりが飛散するように切羽面を掘削する切羽面掘削工程Ｓ２と、切羽面掘削工程の後に掘削ずりが収容された複数の函体を切羽の近傍から移動させる函体移動工程Ｓ４と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、切羽面及び切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを切羽の近傍から搬出するための掘削ずり搬出方法に関する。

トンネルの施工において、切羽面が掘削されることで生じた土砂（以降では、掘削ずりという）は、重機によってダンプトラック、ずり鋼車、又はコンベアに積み込まれた後、切羽の近傍から搬出される。

切羽の近傍から掘削ずりが搬出されると、切羽の近傍に作業空間が確保されるので、切羽の近傍において支保工程のような切羽面を掘削する掘削工程より後の工程を着手することができる。そのため、トンネルの施工工期の短縮の観点から、掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出することが好ましい。

例えば、特許文献１には、コンベアを利用して、掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出する技術が開示されている。具体的には、切羽面を発破することで飛散した掘削ずりが届かない程度に切羽から離れた位置に、２つのコンベアを積層して設置し、切羽面を発破した後に一方のコンベアを切羽面に近い位置に移動させる。そして、掘削ずりを重機によって一方のコンベアに載せて他方のコンベアに運ぶことで、掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出し、切羽の近傍における作業空間を確保している。

特開２０１６−１６９５１４号公報 特開平８−１３９８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の掘削ずり搬出方法は、切羽面から掘削された掘削ずりを重機によってコンベアに積み込む必要がある。これに対して、特許文献２に開示されている発明では、搬出台板をトンネルの切羽面に近接する位置に配置してから切羽面を発破することで、切羽面を発破すると同時に、発破エネルギを利用して搬出台板上に掘削ずりを載せる技術が開示されている。この特許文献２に開示されている発明によれば、掘削ずりを搬出台板に積み込む時間を短縮できるので、その時間の分だけ掘削ずりを切羽の近傍から搬出するまでの時間を短縮できるとされている。

しかしながら、特許文献２に記載の掘削ずり搬出方法は、小断面トンネルを施工する場合に適用される全断面工法のような掘削工法を前提としている。そのため、中・大断面トンネルを施工する場合に適用される補助ベンチ付き全断面工法のような掘削工法で切羽面を掘削する場合、つまり、切羽面及びベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において切羽面を掘削する場合、については考慮されていない。例えば、特許文献２に記載の掘削ずり搬出方法によって中・大断面トンネルを施工すると、搬出台板によって一度に切羽の近傍から搬出可能な掘削ずりの量は十分ではないため、かえって切羽の近傍から掘削ずりを搬出するのに時間がかかってしまう虞がある。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態は上述の問題に鑑みなされたものであり、切羽面及び切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出可能な掘削ずり搬出方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る掘削ずり搬出方法は、
切羽面及び前記切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、前記切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを前記切羽の近傍から搬出するための掘削ずり搬出方法であって、
少なくとも前記ベンチの前端面に近接する位置に、上部が開口されている有底の複数の函体を、前記トンネルの横断方向に互いに隣接させて配置する函体配置工程と、
前記函体配置工程によって配置された前記複数の函体の内部に向かって前記掘削ずりが飛散するように、前記切羽面を掘削する切羽面掘削工程と、
前記切羽面掘削工程の後に、前記掘削ずりが収容された前記複数の函体を前記切羽の近傍から移動させる函体移動工程と、を備える。

上記（１）の方法によれば、函体配置工程において少なくともベンチの前端面に近接する位置に複数の函体が配置された後に、複数の函体の内部に向かって掘削ずりが飛散するように切羽面を掘削する。そのため、切羽面を掘削すると同時に、掘削ずりが複数の函体の内部に収容されるので、トンネルの床部に堆積した掘削ずりを重機によって複数の函体に積み込むような従来の作業を必要としない。よって、切羽面掘削工程の後に、掘削ずりが収容された複数の函体を切羽の近傍から移動させることで、切羽面及び切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出することができる。
また、掘削ずりは、上部が開口されている有底の複数の函体に収容されて、切羽の近傍から搬出される。そのため、特許文献２に記載されている搬出台板と比較して、一度により大量の掘削ずりを切羽の近傍から搬出できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記切羽面掘削工程の後に、前記複数の函体の上縁よりも上方に堆積した前記掘削ずりを、前記複数の函体のうち前記掘削ずりを収容可能な函体に収容する掘削ずり収容工程をさらに備える。

切羽面掘削工程において複数の函体の内部に向かって掘削ずりを飛散させても、掘削ずりが複数の函体の内部に均等に収容されない場合がある。上記（２）の方法によれば、切羽面掘削工程の後に、複数の函体の上縁よりも上方に堆積した掘削ずりを、該掘削ずりを収容可能な函体に収容する。そのため、例えば、複数の函体の内部に掘削ずりを均等に収容することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記函体配置工程において、前記複数の函体は、前記複数の函体の上縁が前記ベンチの前記前端面の上端部と同じ高さ、又は、前記ベンチの前記前端面の前記上端部より低い高さとなるように配置される。

上記（３）の方法によれば、函体配置工程において少なくともベンチの前端面に近接する位置に複数の函体が配置されると、複数の函体の上縁はベンチの前端面の上端部と同じ高さ、又は、ベンチの前端面の上端部より低い高さとなる。よって、切羽面掘削工程において、掘削ずりは複数の函体の上縁に阻害されることなく複数の函体の内部に収容される。
また、切羽面掘削工程において、掘削ずりが函体の上縁に衝突することによる函体の損傷を軽減することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記複数の函体の底部には車輪が設けられており、
前記函体配置工程は、ジャッキによって前記車輪を前記トンネルの床部から離間させる離間工程を含む。

上記（４）の方法によれば、ジャッキによって車輪をトンネルの床部から離間させるので、切羽面掘削工程において、掘削ずりが複数の函体に衝突することによって複数の函体が移動してしまうことを防止することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記函体配置工程は、前記トンネルの横断方向に互いに隣接させて配置される前記複数の函体のうち前記トンネルの周壁に隣接して配置される函体の側面と、前記トンネルの前記周壁との間に、前記函体の前記側面の上縁から前記トンネルの前記周壁に向かって斜め上方に延在する補助板を設置する補助板設置工程を含む。

上記（５）の方法によれば、トンネルの周壁に隣接して配置される函体とトンネルの周壁との間に形成される空間部の上方を補助板によって覆うので、掘削ずりが空間部を通過して、トンネルの床部に落下することを防止できる。
また、補助板はトンネルの周壁に面する函体の側面の上縁からトンネルの周壁に向かって斜め上方に延在しているので、補助板の上面に載った掘削ずりを、トンネルの周壁に隣接して配置される函体の内部に収容させることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記切羽面掘削工程は、前記函体配置工程によって配置された前記複数の函体の内部に向かって前記掘削ずりが飛散するように、前記切羽面を発破する切羽面発破工程を含む。

上記（６）の方法によれば、切羽面を発破することで掘削するとともに、発破エネルギを利用して掘削ずりを複数の函体の内部に向かって飛散させる。そのため、切羽面を発破すると同時に、掘削ずりが複数の函体の内部に収容されるので、トンネルの床部に堆積した掘削ずりを重機によって複数の函体に積み込むような従来の作業を必要としない。
また、切羽面を発破する掘削方法は、切羽面を機械によって掘削する掘削方法と比較して、掘削ずりをより遠くにまで飛散させることができるので、一度により大量の掘削ずりを複数の函体の内部に収容させることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法において、
前記切羽面発破工程は、前記函体配置工程の後に、前記切羽面に装薬孔を穿孔し、該装薬孔に前記切羽面を発破するための発破材を装薬する発破材装薬工程を含む。

上記（７）の方法によれば、函体配置工程の後に、発破材装薬工程が行われる。そのため、例えば切羽面に装薬孔を穿孔することで生じるずり（掘削ずり）や、穿孔に伴う振動によって地山が崩れること（肌落ち）で生じるずりを、複数の函体の内部に飛散させて収容することで、トンネルの床部に掘削ずりが飛散することを防止できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、切羽面及び切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを切羽の近傍から速やかに搬出可能な掘削ずり搬出方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る掘削ずり搬出方法の適用対象であるトンネルの内部を概略的に示す縦断面図である。 図１Ａの位置Ｐから切羽を見たときの横断面図である。 本発明の一実施形態に係る掘削ずり搬出方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る函体配置工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る切羽面掘削工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る函体移動工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る函体移動工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る掘削ずり収容工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る函体配置工程を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る離間工程を説明するための説明図である。 図８ＡのＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る補助版設置工程を説明するための説明図である。 図９ＡのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の一実施形態に係る発破材装薬工程を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る掘削ずり搬出方法の適用対象であるトンネルの内部を概略的に示す縦断面図である。図１Ｂは、図１Ａの位置Ｐから切羽を見たときの横断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係る掘削ずり搬出方法は、切羽面４及び切羽面４から延在するベンチ６からなる切羽２が形成されるトンネル１の施工において、切羽面４が掘削されることで生じる掘削ずり３を切羽２の近傍１００から搬出するために用いられる。

図示した実施形態では、図１Ｂに図示するように、トンネル１の位置Ｐから切羽２を見たときの横断面形状（トンネル１の位置Ｐから前方向を見たときの横断面形状）は、馬蹄形状を有している。トンネル１は、床部１１と、床部１１の両端から上方に向かって延在する２つの側壁２１ｂ及び横断方向における左側の側壁２１ｂの一端２１ｂａと右側の側壁２１ｂの一端２１ｂｂとを接続する円弧形状の天井壁２１ａを有する逆Ｕ字状の周壁２１と、からなる。

トンネル１の切羽２は、例えば補助ベンチ付き全断面工法のような掘削工法によって、ベンチ６及びベンチ６よりも上方に位置する切羽面４からなるように形成されている。ベンチ６は、トンネル１の床部１１から上方に向かって延在する前端面１０と、前端面１０の上端部１０ａから切羽面４に向かって延在するとともに、切羽面４の下端部４ａと接続する上端面８と、からなる。また、ベンチ６は、左側の側壁２１ｂから右側の側壁２１ｂに向かって延在している。そして、切羽面４は、前後方向から見た場合に、ベンチ６の上端面８と、２つの側壁２１ｂと、円弧形状の天井壁２１ａとによって画定される面として形成される。

尚、切羽面４の寸法及びベンチ６の寸法は、施工対象であるトンネル１の断面形状や地山の地質などによって変化するため限定されるものではない。例えば、切羽面４の面積：前端面１０の面積＝９：１〜７：３となり、上端面８のトンネル１の前後方向の長さが２ｍ〜４ｍとなるよう切羽２が形成されてもよい。

図１Ａの破線で示す切羽２の近傍１００は、切羽面４を掘削した後に支保工程のようなその後の工程を着手するために必要とされる領域である。この領域には、重機が移動するための空間や、資材を仮置きするための空間が確保される。特許文献１に記載されているような従来の掘削ずり搬出方法では、切羽面４を掘削することで切羽２に近接した位置に掘削ずり３が堆積するので、堆積した掘削ずり３を重機によってコンベアなどに積み込み、切羽２の近傍１００から搬出する必要がある。

図２は、本発明の一実施形態に係る掘削ずり搬出方法のフローチャートである。図３は、本発明の一実施形態に係る函体配置工程を説明するための説明図である。図４は、本発明の一実施形態に係る切羽面掘削工程を説明するための説明図である。（ａ）は、発破によって切羽面４を掘削した状態を示す。（ｂ）は掘削機２０によって切羽面４を掘削した状態を示す。図５Ａは、本発明の一実施形態に係る函体移動工程を説明するための説明図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る函体移動工程を説明するための説明図である。

図２に示すように本発明の一実施形態にかかる掘削ずり搬出方法は、函体配置工程Ｓ１と、切羽面掘削工程Ｓ２と、函体移動工程Ｓ４と、を備える。函体配置工程Ｓ１の後に切羽面掘削工程Ｓ２が行われ、切羽面掘削工程Ｓ２の後に函体移動工程Ｓ４が行われる。図２に図示した実施形態では、函体移動工程Ｓ４によって、掘削ずり３が切羽２の近傍１００から搬出されると（本開示の掘削ずり搬出方法による作業が終了すると）、支保工程のようなその後の工程が切羽２の近傍１００で着手される。このような掘削ずり搬出方法は、トンネル１の施工が完了するまで繰り返し行われる方法である。

函体配置工程Ｓ１では、図３に示すように、少なくともベンチ６の前端面１０に近接する位置に、上部が開口されている有底の複数の函体１２ａは、トンネル１の横断方向に互いに隣接させて配置される。

図示した実施形態では、函体１２ａ及び函体１２ｂは、トンネル１の前後方向に長手形状を有するとともに、上部が開口されている有底の箱状の構造物である。そして、函体１２ａ、１２ｂの底部には後述する車輪１７が設けられている。

本実施形態では、４つの函体１２ａは、少なくともベンチ６の前端面１０に接するように配置される。そして、４つの函体１２ａは、トンネル１の横断方向に互いに接して配置されるとともに、函体１２ａの上縁１６が切羽面４より下方となるように配置されている。また、４つの函体１２ｂは、４つの函体１２ａの前後方向における後方側の面に接するように配置される。そして、４つの函体１２ｂは、トンネル１の横断方向に互いに接して配置されるとともに、函体１２ｂの上縁１６が切羽面４より下方となるように配置されている。このような函体１２ａ、１２ｂの内、前後方向に沿って直列的に配置されている函体１２ａと函体１２ｂとは、図示しない連結手段によって互いに連結されている。

ここで、本開示における「近接」とは、物体に接しているという状態だけではなく、物体とは接していないが物体の近くに位置している状態も含まれる。そのため、本発明の効果を奏する限りにおいて（すなわち、掘削ずり３がトンネル１の床部１１に飛散する範囲内において）、函体１２ａが前端面１０から離れた位置に配置されても、本開示における「近接」に含まれる。

ここで、本開示における「隣接」とは、隣り合う物体が互いに接しているという状態だけではなく、隣り合う物体が接していない状態も含まれる。そのため、本発明の効果を奏する限りにおいて、例えば、４つの函体１２ａが互いに離間して配置されても、本開示における「隣接」に含まれる。

尚、複数の函体１２ａ、１２ｂは、トンネル１の横断方向における外側から内側に向かって順番に配置されてもよい。また、函体１２ｂより後方に図示しない函体１２ｃが配置されてもよい。

切羽面掘削工程Ｓ２では、図２及び図４に示すように、函体配置工程Ｓ１によって配置された複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって掘削ずり３が飛散するように、切羽面４を掘削する。

図４の（ａ）では、後述する切羽面発破工程において切羽面４を発破することによって、掘削領域Ｒ１を掘削し、掘削すると同時に切羽面４より後方に向かって掘削ずり３を飛散させている。図４の（ｂ）では、掘削機２０によって切羽面４を掘削することによって、掘削領域Ｒ１を掘削し、掘削すると同時に切羽面４より後方に向かって掘削ずり３を飛散させている。そして、切羽面４を掘削することで飛散した掘削ずり３は、ベンチ６の上端面８上に堆積するか、又は函体１２ａ、１２ｂの内部に収容される。

図４の（ａ）を用いて、発破によって切羽面４を掘削する掘削方法について説明する。上述したように、函体配置工程Ｓ１において、函体１２ａは、少なくともベンチ６の前端面１０に接するとともに、函体１２ａの上縁１６が切羽面４より下方となるように配置されている。さらに、函体１２ｂは、函体１２ａの後方側の面に接するとともに、函体１２ｂの上縁１６が切羽面４より下方となるように配置されている。このような状態で、切羽面４を発破することによって掘削領域Ｒ１を掘削すると、掘削領域Ｒ１から掘削された掘削ずり３は、発破エネルギにより、切羽２のベンチ６より後方に配置されている函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって飛散する。そして、掘削ずり３は、ベンチ６の上端面８上に堆積するか、又は函体１２ａ、１２ｂの内部に収容される。

尚、発破に使用する火薬の種類や量などを適宜調整することで、掘削ずりの飛散距離やその量などを制御することができる。したがって、例えば、発破に使用する火薬の種類や量などを適宜調整することで、函体１２ａ、１２ｂの内部に掘削ずり３を均等に収容させることができる。

次に、図４の（ｂ）を用いて、掘削機２０によって切羽面４を掘削する掘削方法について説明する。まず、函体配置工程Ｓ１の後に、函体１２ｂより後方の位置からベンチ６に向かって、函体１２ａ、１２ｂの上方の位置に桟橋１８を設置する。そして、掘削機２０を、桟橋１８によって函体１２ａ、１２ｂの上方を通過させて、切羽面４を掘削可能な位置にまで移動させる。このとき、掘削機２０が配置される位置は、桟橋１８上であってもよいし、ベンチ６上であってもよい。そして、掘削機２０によって切羽面４を掘削する。このような掘削機２０による掘削方法は、掘削ずり３を切羽２に近接した位置に落下させる。そのため、掘削機２０によって切羽面４を掘削する掘削方法では、発破によって切羽面４を掘削する方法と比較して、切羽２に近接した位置に掘削ずり３が集中的に堆積する。

函体移動工程Ｓ４は、図２、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、切羽面掘削工程Ｓ２の後に、掘削ずり３が収容された複数の函体１２ａ、１２ｂを切羽２の近傍１００から移動させる。

図示した実施形態では、上述したように切羽面掘削工程Ｓ２によって、函体１２ａ、１２ｂの内部には、掘削ずり３が収容されている。そして、４つの函体１２ｂのうち、例えば横断方向における最も左側に配置されている函体１２ｂの前後方向における後方側の面にはワイヤのような索状体１４が取り付けられており、該索状体１４は牽引車１５に接続されている。そして、牽引車１５を駆動させることで、最も左側に配置されている函体１２ｂと、これに連結されている函体１２ａとを１列にして、切羽２の近傍１００から移動させることができる。そして、該函体１２ｂの切羽２の近傍１００からの移動が完了すると、次の函体１２ｂ（例えば、最も右側に配置されている函体１２ｂ）に索状体１４を取り付け、索状体１４を牽引車１５に接続して、牽引車１５を駆動させることで、最も右側に配置されている函体１２ａ、１２ｂを１列にして切羽２の近傍１００から移動させる。

尚、上述した実施形態では、最も左側に配置されている函体１２ａ、１２ｂを１列にして切羽２の近傍１００から移動させることを例にして、函体移動工程Ｓ４を説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、函体１２ａ、１２ｂに収容されている掘削ずり３の重量に応じて、複数の索状体１４を用意して、一度に切羽２の近傍１００から移動させる函体１２ａ、１２ｂの列数を増やしてもよい。あるいは、索状体１４が取付可能であるように函体１２ａを構成することで、函体１２ａ、１２ｂのそれぞれを個別に切羽２の近傍１００から移動させてもよい。

このような本発明の少なくとも一実施形態にかかる掘削ずり搬出方法によれば、函体配置工程Ｓ１において少なくともベンチ６の前端面１０に近接する位置に複数の函体１２ａが配置された後に、複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって掘削ずり３が飛散するように切羽面４を掘削する。そのため、切羽面４を掘削すると同時に、掘削ずり３が複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に収容されるので、掘削ずり３を重機によって複数の函体１２ａ、１２ｂに積み込むような作業を必要としない。よって、切羽面掘削工程Ｓ２の後に、掘削ずり３が収容された複数の函体１２ａ、１２ｂを切羽２の近傍１００から移動させることで、切羽面４及び切羽面４から延在するベンチ６からなる切羽２が形成されるトンネル１の施工において、掘削ずり３を切羽２の近傍１００から速やかに搬出することができる。
また、掘削ずり３は、上部が開口されている有底の複数の函体１２ａ、１２ｂに収容されてから、切羽２の近傍１００から搬出される。そのため、特許文献２に記載されている搬出台板と比較して、一度により大量の掘削ずり３を切羽２の近傍１００から搬出できる。

図６は、本発明の一実施形態に係る掘削ずり収容工程を説明するための説明図である。

幾つかの実施形態では、図２及び図６に示すように、掘削ずり搬出方法は、切羽面掘削工程Ｓ２の後に、複数の函体１２ａ、１２ｂの上縁１６よりも上方に堆積した掘削ずり３を、複数の函体１２ａ、１２ｂのうち掘削ずり３を収容可能な函体１２ａ、１２ｂに収容する掘削ずり収容工程Ｓ３をさらに備える。

切羽面掘削工程Ｓ２において、例えば切羽面４を発破した時に、函体１２ａ、１２ｂの内部に掘削ずり３が均等に収容されない場合がある。図６に示した実施形態では、図示しないバックフォーのような重機によって、函体１２ａの上縁１６より上方に堆積した掘削ずり３（掘削ずり３のうち破線で囲われた掘削ずり３´）を、掘削ずり３を収容する余裕のある函体１２ｂの内部に収容する様子を例示している。

尚、上述したように切羽面４を掘削機２０によって掘削すると、切羽２に近接した位置に掘削ずり３が堆積しやすいので、切羽面４を発破する場合と比較して、掘削ずり収容工程Ｓ３を行うことによる効果が大きくなる。ただし、掘削ずり収容工程Ｓ３を行うかどうかは、切羽面４を掘削する掘削工法によって決定されるのではなく、切羽面掘削工程Ｓ２の後に、掘削ずり３が函体１２ａ、１２ｂの内部に収容されている状態に基づいて、決定される。

このように、切羽面掘削工程Ｓ２において複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって掘削ずり３を飛散させても、掘削ずり３が複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に均等に収容されない場合がある。このような実施形態によれば、切羽面掘削工程Ｓ２の後に、複数の函体１２ａ、１２ｂの上縁１６よりも上方に堆積した掘削ずり３を、該掘削ずり３を収容可能な函体１２ｂに収容する。そのため、例えば、複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に掘削ずりを均等に収容することができる。

図７は、本発明の一実施形態に係る函体配置工程を説明するための説明図である。

幾つかの実施形態では、函体配置工程Ｓ１において、複数の函体１２ａ、１２ｂは、複数の函体１２ａ、１２ｂの上縁１６がベンチ６の前端面１０の上端部１０ａと同じ高さ、又は、ベンチ６の前端面１０の上端部１０ａより低い高さとなるように配置される。

図示した実施形態では、函体１２ａの上縁１６の高さＴａは、ベンチ６の前端面１０の上端部１０ａの高さＴ１よりも低い。そして、函体１２ａの上縁１６の高さＴａは、函体１２ｂの上縁１６の高さＴｂと等しい。

このような実施形態によれば、函体配置工程Ｓ１において少なくともベンチ６の前端面１０に近接する位置に複数の函体１２ａが配置されると、複数の函体１２ａ、１２ｂの上縁１６はベンチ６の前端面１０の上端部１０ａと同じ高さ、又は、ベンチの前端面１０の上端部１０ａより低い高さとなる。よって、切羽面掘削工程Ｓ２において、掘削ずり３は複数の函体１２ａ、１２ｂの上縁１６に阻害されることなく複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に収容される。

図８Ａは、本発明の一実施形態に係る離間工程を説明するための説明図である。図８Ｂは、図８ＡのＡ−Ａ断面図である。

幾つかの実施形態では、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、複数の函体１２ａ、１２ｂの底部には車輪１７が設けられている。そして、函体配置工程Ｓ１は、ジャッキ２２によって車輪１７をトンネルの床部１１から離間させる離間工程を含む。

図示した実施形態では、ジャッキ２２によって、函体１２ａ、１２ｂの底部に設けられた車輪１７をトンネル１の床部１１から離間させている。１つの函体１２ａ、１２ｂにつき、前後方向に沿って２つのジャッキ２２が設けられている。このようなジャッキ２２が設けられることで、函体１２ａ、１２ｂの上縁１６の高さＴａ、Ｔｂは上昇するが、ベンチ６の前端面１０の上端部１０ａの高さＴ１を超えないように調整される。

このような実施形態によれば、ジャッキ２２によって車輪１７をトンネル１の床部１１から離間させるので、切羽面掘削工程Ｓ２において、掘削ずり３が複数の函体１２ａ、１２ｂに衝突することによる複数の函体１２ａ、１２ｂの移動を防止できる。
また、切羽面掘削工程Ｓ２において複数の函体１２ａ、１２ｂの移動が防止されるので、前端面１０と函体１２ａとの間、及び隣接する函体の間が大きく離れてしまうことがない。このため、掘削ずり３がトンネル１の床部１１に飛散してしまうことがなく、掘削ずり３を確実に複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に収容することができる。

図９Ａは、本発明の一実施形態に係る補助版設置工程を説明するための説明図である。図９Ｂは、図９ＡのＢ−Ｂ断面図である。

幾つかの実施形態では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、函体配置工程Ｓ１は、トンネル１の横断方向に互いに隣接させて配置される複数の函体１２ａ、１２ｂのうちトンネル１の周壁２１に隣接して配置される函体１２ａ、１２ｂの側面と、トンネル１の周壁２１との間に、函体１２ａ、１２ｂの側面の上縁１６からトンネル１の周壁２１に向かって斜め上方に延在する補助板２４を設置する補助板設置工程を含む。

図示した実施形態では、トンネル１の横断方向に互いに隣接させて配置される４つの函体１２ａ及び４つの函体１２ｂのうち、横断方向における最も左側に配置されている函体１２ａ、１２ｂと左側の側壁２１ｂとの間に、該函体１２ａ、１２ｂの左側の側面の上縁１６から左側の側壁２１ｂに向かって斜め上方に延在する１枚の補助板２４が設けられている。
同様に、トンネル１の横断方向に互いに隣接させて配置される４つの函体１２ａ及び４つの函体１２ｂのうち、最も右側に配置されている函体１２ａ、１２ｂと右側の側壁２１ｂとの間に、該函体１２ａ、１２ｂの右側の側面の上縁１６から右側の側壁２１ｂに向かって斜め上方に延在する１枚の補助板２４が設けられている。

尚、補助板２４は、例えば、函体１２ａ、１２ｂの側面の上縁１６に形成される図示しないヒンジ部によって軸支されることで回動可能に構成されてもよいし、函体１２ａ、１２ｂが配置された後に函体１２ａ、１２ｂの側面の上縁１６に取り付けられてもよい。また、補助板２４は、飛散する掘削ずり３によって破損することがないように、例えば金属などで形成されている。また、補助板２４は、天井壁２１ａに向かうように斜め上方に延在してもよい。

このような実施形態によれば、トンネル１の側壁２１ｂに隣接して配置される函体１２ａ、１２ｂとトンネル１の側壁２１ｂとの間に形成される空間部２９の上方を補助板２４によって覆うので、掘削ずり３が空間部２９を通過して、トンネル１の床部１１に落下することを防止できる。
また、補助板２４はトンネル１の側壁２１ｂに面する函体１２ａ、１２ｂの側面の上縁１６からトンネル１の側壁２１ｂに向かって斜め上方に延在しているので、補助板２４の上面に載った掘削ずり３を、トンネル１の側壁２１ｂに隣接して配置される函体１２ａ、１２ｂの内部に収容できる。

幾つかの実施形態では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、トンネル１の横断方向に互いに隣接させて配置される複数の函体１２ａ、１２ｂのうちトンネル１の周壁２１に隣接して配置される函体１２ａ、１２ｂの側面と、トンネル１の周壁２１との間に、横断方向用ジャッキ２６が設けられる。

このような実施形態によれば、側壁２１ｂと函体１２ａ、１２ｂとの間に横断方向用ジャッキ２６が設けられるため、函体１２ａ、１２ｂは横断方向の両側から押圧される。このため、掘削ずり３が複数の函体１２ａ、１２ｂに衝突することによる複数の函体１２ａ、１２ｂの横断方向の移動を防止できる。

幾つかの実施形態では、図４の（ａ）に示すように、切羽面掘削工程Ｓ２は、函体配置工程Ｓ１によって配置された複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって掘削ずり３が飛散するように、切羽面４を発破する切羽面発破工程を含む。

このような実施形態によれば、切羽面４を発破することで掘削するとともに、発破エネルギを利用して掘削ずり３を複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に向かって飛散させる。そのため、切羽面４を発破すると同時に、掘削ずり３が複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に収容されるので、トンネル１の床部１１に堆積された掘削ずり３を重機によって複数の函体１２ａ、１２ｂに積み込むような従来の作業を必要としない。
また、切羽面４を発破する掘削方法は、切羽面４を機械によって掘削する掘削方法と比較して、掘削ずり３をより遠くにまで飛散させることができるので、一度により大量の掘削ずり３を複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に収容させることができる。

尚、切羽面４を発破する前に、函体１２ａ、１２ｂより後方に、図示しないバルーンが設けられてもよい。バルーンを膨張させることで、切羽２を含む空間が閉塞されるため、切羽面４を発破することによって、バルーンより後方に掘削ずり３が飛散してしまうことを防止することができる。
また、切羽面掘削工程Ｓ２において生じる掘削ずり３は、切羽２を含む空間内の粉塵濃度を上昇させるため、トンネル１の作業員による切羽２での作業の着手が困難となる場合がある。そこで、バルーンに換気装置を設けて、切羽２を含む空間内の粉塵濃度を下げることで、切羽２において速やかに作業者が作業に着手することができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係る発破材装薬工程を説明するための説明図である。

幾つかの実施形態では、図１０に示すように、切羽面発破工程は、函体配置工程Ｓ１の後に、切羽面４に装薬孔２８を穿孔し、該装薬孔２８に切羽面４を発破するための発破材３０を装薬する発破材装薬工程を含む。

図示した実施形態では、函体配置工程Ｓ１において函体１２ａ、１２ｂが配置された後に、切羽面４に２つの装薬孔２８を穿孔し、該装薬孔２８に発破材３０を装薬している。そして、切羽面４を穿孔して、装薬孔２８に発破材３０を装薬することで生じたずり（掘削ずり３）や、穿孔に伴う振動によって地山が崩れること（肌落ち）で生じるずりは、切羽面４より後方に向かって飛散して、ベンチ６の上端面８上に堆積するか、又は、函体１２ａの内部に収容される。

このような実施形態によれば、函体配置工程Ｓ１の後に、発破材装薬工程が行われる。そのため、例えば切羽面４に装薬孔２８を穿孔することで生じるずり（掘削ずり３）を、複数の函体１２ａ、１２ｂの内部に飛散させて収容することで、トンネル１の床部１１に掘削ずり３が飛散することを防止できる。

以上、本発明の一実施形態にかかる掘削ずり搬出方法について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

１ トンネル
２ 切羽
３ 掘削ずり
４ 切羽面
６ ベンチ
８ 上端面
１０ 前端面
１０ａ 上端部
１１ 床部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 函体
１４ 索状体
１５ 牽引車
１６ 上縁
１７ 車輪
１８ 桟橋
２０ 掘削機
２１ 周壁
２１ａ 天井壁
２１ｂ 側壁
２２ ジャッキ
２４ 補助板
２６ 横断方向用ジャッキ
２８ 装薬孔
２９ 空間部
３０ 発破材
１００ 切羽２の近傍
Ｒ１ 掘削領域
Ｓ１ 函体配置工程
Ｓ２ 切羽面掘削工程
Ｓ３ 掘削ずり収容工程
Ｓ４ 函体移動工程

Claims (7)

1. 切羽面及び前記切羽面から延在するベンチからなる切羽が形成されるトンネルの施工において、前記切羽面が掘削されることで生じる掘削ずりを前記切羽の近傍から搬出するための掘削ずり搬出方法であって、
   少なくとも前記ベンチの前端面に近接する位置に、上部が開口されている有底の複数の函体を、前記トンネルの横断方向に互いに隣接させて配置する函体配置工程と、
   前記函体配置工程によって配置された前記複数の函体の内部に向かって前記掘削ずりが飛散するように、前記切羽面を掘削する切羽面掘削工程と、
   前記切羽面掘削工程の後に、前記掘削ずりが収容された前記複数の函体を前記切羽の近傍から移動させる函体移動工程と、を備える掘削ずり搬出方法。
2. 前記切羽面掘削工程の後に、前記複数の函体の上縁よりも上方に堆積した前記掘削ずりを、前記複数の函体のうち前記掘削ずりを収容可能な函体に収容する掘削ずり収容工程をさらに備える請求項１に記載の掘削ずり搬出方法。
3. 前記函体配置工程において、前記複数の函体は、前記複数の函体の上縁が前記ベンチの前記前端面の上端部と同じ高さ、又は、前記ベンチの前記前端面の前記上端部より低い高さとなるように配置される請求項１又は２に記載の掘削ずり搬出方法。
4. 前記複数の函体の底部には車輪が設けられており、
   前記函体配置工程は、ジャッキによって前記車輪を前記トンネルの床部から離間させる離間工程を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法。
5. 前記函体配置工程は、前記トンネルの横断方向に互いに隣接させて配置される前記複数の函体のうち前記トンネルの周壁に隣接して配置される函体の側面と、前記トンネルの前記周壁との間に、前記函体の前記側面の上縁から前記トンネルの前記周壁に向かって斜め上方に延在する補助板を設置する補助板設置工程を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法。
6. 前記切羽面掘削工程は、前記函体配置工程によって配置された前記複数の函体の内部に向かって前記掘削ずりが飛散するように、前記切羽面を発破する切羽面発破工程を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の掘削ずり搬出方法。
7. 前記切羽面発破工程は、前記函体配置工程の後に、前記切羽面に装薬孔を穿孔し、該装薬孔に前記切羽面を発破するための発破材を装薬する発破材装薬工程を含む請求項６に記載の掘削ずり搬出方法。

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