JP2505948B2 - Drilling lining method and equipment in deep underground space - Google Patents

Drilling lining method and equipment in deep underground space

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JP2505948B2
JP2505948B2 JP4044512A JP4451292A JP2505948B2 JP 2505948 B2 JP2505948 B2 JP 2505948B2 JP 4044512 A JP4044512 A JP 4044512A JP 4451292 A JP4451292 A JP 4451292A JP 2505948 B2 JP2505948 B2 JP 2505948B2
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lining
excavation
cutter
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ground
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正保 由雄
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久 竹中
一都 清水
秀三 中村
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Chichibu Onoda Kk
Shimizu Construction Co Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Chichibu Onoda Kk
Shimizu Construction Co Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、大深度地下空間の有
効利用を可能にする掘削・即時覆工が可能な掘削ライニ
ング方法とその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excavation lining method and an apparatus for excavation / immediate lining that enables effective use of deep underground space.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地下空間の有効利用拡大が提唱さ
れるに伴い大深度地下空間の構築技術の確立が急務とな
ってきている。50m以深と云われる大深度に空間を構
築する場合、地質上の制限幅を拡大し地下空間の構築の
施工可能範囲を拡げるためには、立坑下部から水没下で
施工開始される大空間の掘削と掘削壁面の即時覆工が不
可欠と云われている。これは、地下水位の変動や地下水
圧の影響を受けて構築中の空間が崩落する恐れがあるか
らである。
2. Description of the Related Art In recent years, with the advocation of expanding the effective use of underground spaces, there is an urgent need to establish technology for constructing deep underground spaces. When constructing a space at a large depth of 50 m or more, in order to expand the geological limit width and expand the workable range of the construction of the underground space, excavation of a large space where construction is started from the bottom of the shaft under water It is said that immediate lining of the excavated wall surface is essential. This is because the space under construction may collapse under the influence of fluctuations in groundwater level and groundwater pressure.

【0003】そこで、周辺の地盤を補強した後は水没条
件で掘削、壁面の覆工を行う工法が有効と考えられる。
これは、泥水圧をかけてむしろ内圧をかけるような条件
で工事を行えば、内圧による崩落防止や地下水位の低下
などの影響を少なくしようとするものである。つまり、
水没下における掘削は水圧によって掘削壁面に内圧をか
けて工事を行うことにより、地下水位とのバランスを保
ち壁面崩落を防止する効果があり、さらに泥水条件では
地位水位との圧力差が大きくなり大気中における掘削中
より安全側にあると考えられる。
Therefore, a method of excavating and lining the wall surface under the submerged condition after reinforcing the surrounding ground is considered to be effective.
This is to reduce the influence of collapse due to internal pressure and lowering of groundwater level if construction is carried out under conditions where mud pressure is applied rather than internal pressure. That is,
When excavating under water, the internal pressure is applied to the excavation wall surface by water pressure, which has the effect of maintaining the balance with the groundwater level and preventing the wall from collapsing. Furthermore, in muddy water conditions, the pressure difference from the standing water level increases and It is considered to be on the safer side than during excavation.

【0004】山岳トンネルの施工においても掘削地肌の
応力開放によるスレーキング現象などによって、掘削地
肌にクラックが入り地肌の崩壊につながる危険性がある
ため、掘削後早急に壁面をコンクリートなどの吹きつけ
によって外気との遮断を実施している。
Even in the construction of a mountain tunnel, there is a risk that cracks may occur in the excavated surface and collapse of the surface due to a slaking phenomenon caused by stress relief in the excavated surface. Is being cut off.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】大深度地下空間の構築
を軟岩やそれより一軸圧縮強度の高い場所を設定すれ
ば、水没下で掘削を行って、壁面覆工までにある程度の
時間をおいても内圧によって掘削壁面は保持されてお
り、崩落は防止できる方向にあるが、大深度地下空間の
構築の適用場所の拡大を図ろうとすれば地質条件に制限
を受けることになり、水没下といえども掘削後時間をお
かずに即時壁面覆工を行う必要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] When a deep underground space is constructed by setting a soft rock or a place having a higher uniaxial compressive strength than that, excavation is performed under water, and it takes some time before the wall lining is completed. Although the excavated wall surface is being held by the internal pressure, there is a tendency to prevent the collapse, but if we try to expand the application site of the construction of the deep underground space, it will be limited by geological conditions, and it can be said that it is submerged. Immediate wall lining should be done without delay after excavation.

【0006】しかしながら、この要求に応えるために
は、同じベンチカット(一定厚さの平面掘削を階段状に
行うこと)段に掘削機とライニング機(壁面覆工機)を
同時に投入し、掘削機が地盤掘削を行っている間はライ
ニング機はどこか邪魔にならぬ所へ避難し、掘削機が壁
面の一部を形成すれば直ちにライニング機がその場にア
クセスし、地山形状の読み取りと壁面の覆工を行う必要
がある。
However, in order to meet this demand, the excavator and the lining machine (wall lining machine) are simultaneously put in the same bench cut (to perform flat excavation of a certain thickness in a stepwise manner), and the excavator is excavated. While the ground excavator is excavating the ground, the lining machine evacuates somewhere out of the way, and as soon as the excavator forms part of the wall surface, the lining machine immediately accesses the site and reads the ground shape. It is necessary to cover the wall.

【0007】ところが、このようにドーム施工時に掘削
機とライニング機を同時に水没環境下に存在させて工事
を行うには機械同士の大きさの制限、掘削機は動き回
り、ライニング機は微動であることなどや、更に地上か
ら支援装置の違いなど水没下の機械と地上での支援体制
に大きな違いがあり、また、迎角をもった壁面へのライ
ニング方法などを考慮すると、水没下での掘削ベンチカ
ット段に同時に二つの機械が存在することは物理的に困
難である。
However, in order to carry out the construction by simultaneously placing the excavator and the lining machine in a submerged environment during the construction of the dome, the size of the machines is limited, the excavator moves around, and the lining machine moves slightly. In addition, there is a big difference between the submersible machine and the support system on the ground such as the difference in support equipment from the ground, and considering the lining method on the wall with an angle of attack, etc., the excavation bench under the water It is physically difficult for two machines to be present in the cut stage at the same time.

【0008】他方、一定のベンチを掘削し、掘削機を地
上に揚収した後、ライニング機を投入し、ライニング終
了後また掘削機と交換して次ベンチの掘削を行う方法も
考えられるが、機械の大きさと施工時間の制約から掘削
開始からライニング終了まで数十日を要することにな
り、掘削壁面の崩落のおそれ、地下水等の壁面への膨
潤、壁面の洗掘などの問題が生じる。
On the other hand, it is possible to excavate a certain bench, collect the excavator on the ground, insert the lining machine, and replace the excavator with the lining machine to excavate the next bench. It takes several tens of days from the start of excavation to the end of lining due to restrictions on the size of the machine and the construction time, and there are problems such as the possibility of collapse of the excavated wall surface, swelling of the wall surface with groundwater, and scouring of the wall surface.

【0009】本発明の目的は、壁面の掘削と即時覆工を
可能にし、かかる課題を解決しつつ大深度自由空間の有
効利用を可能にする掘削ライニング方法とその装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide an excavation lining method and an apparatus thereof which enables excavation of a wall surface and immediate lining and enables effective use of a large depth free space while solving such a problem.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明方法は、掘削ライニング機の下方の地山を一定の深
さ堀り下げた後、所定の中心角範囲の扇形平面掘削を行
った後、その扇形掘削部の弧状壁面を即時覆工し、次い
で掘削ライニング機を一定範囲の地山を残すべく旋回さ
せ、そこより上記と同様所定中心角範囲の扇形平面掘削
を行って即時覆工した後、さらに一定範囲の地山を残す
べく掘削ライニング機を旋回した後上記同様の掘削・即
時覆工を行って最終的に360°の平面掘削をして一つ
のベンチカット段を形成し、次いで該掘削ライニング機
を該ベンチカット段下部に下ろし上記作業を繰り返して
ドーム状の地下空間を構築するようにしたことを特徴と
する大深度地下空間における掘削ライニング方法であ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the method of the present invention is to perform a fan-shaped plane excavation within a predetermined center angle range after excavating the ground below the excavation lining machine to a certain depth. After that, the arc-shaped wall of the fan-shaped excavation section is immediately lined up, and then the excavation lining machine is turned to leave a certain range of ground, and from there, the fan-shaped plane excavation within the specified center angle range is performed to immediately cover it. After the work, the excavation lining machine was turned to leave a certain range of ground, and then the same excavation and immediate lining were performed, and finally 360 ° plane excavation was performed to form one bench-cut step. , Then the drilling lining machine
Is placed under the bench-cut stage to repeat the above-mentioned work to construct a dome-shaped underground space.

【0011】また、本発明装置は、立坑の内面に支持さ
れる支持体にシリンダを昇降自在に設け、該シリンダの
下部に旋回体を設け、該旋回体には先端に掘削カッタを
有する伸縮自在なカッタブームと、先端に覆工用移動型
枠機構を有する伸縮自在なライニングブームを設けると
ともに、該旋回体の底部にはフェイスカッタを具備した
ことを特徴とする大深度地下空間における掘削ライニン
グ装置である。
In the apparatus of the present invention, a cylinder is movably provided on a support body supported on the inner surface of a vertical shaft, a revolving body is provided below the cylinder, and the revolving body has an excavating cutter at the tip end thereof, which is expandable and contractible. Excavation lining equipment in a deep underground space, characterized in that a flexible cutter boom and a retractable lining boom having a movable formwork mechanism for lining at the tip are provided, and a face cutter is provided at the bottom of the revolving structure. Is.

【0012】[0012]

【作用】上記方法では、地山で上段のベンチカットのラ
イニング部材を保持しつつ掘削と即時覆工ができ、地山
の崩落を有効に回避しつつ大深度地下に自由空間を構築
することが可能となる。また、上記装置では、立坑の内
面に支持体を支持することにより装置全体を支持して、
所定の掘削と即時覆工ができる。つまり、フェイスカッ
タで装置を下方に掘進させた後、カッタブームを水平方
向に伸長して掘進し、旋回体を旋回させて同様な掘削を
行うことで所定の扇形平面掘削がなされる。そして、こ
の直後に、ライニングブームを旋回させて当該扇形掘削
弧状壁面に沿って覆工用移動型枠機構を移動させながら
コンクリートを打設して即時覆工が行われる。これらの
作業を繰り返し行うことによって、ひとつの段のベンチ
カットが行われ、さらにこれを深度方向に繰り返すこと
で最終的にはドーム状空間が構築される。
With the above method, excavation and immediate lining can be performed while holding the upper bench-cut lining member in the natural ground, and it is possible to construct a free space in a deep underground while effectively avoiding the collapse of the natural ground. It will be possible. Further, in the above device, by supporting the support on the inner surface of the shaft, the entire device is supported,
Prescribed excavation and immediate lining are possible. That is, a predetermined fan-shaped plane excavation is performed by excavating the device downward with the face cutter, extending the cutter boom in the horizontal direction and excavating, and revolving the revolving structure to perform similar excavation. Immediately after this, the lining boom is swung to move the movable formwork mechanism for lining along the fan-shaped excavation arc-shaped wall surface, and concrete is placed to perform immediate lining. By repeating these operations, a bench cut of one step is performed, and by further repeating this in the depth direction, a dome-shaped space is finally constructed.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。まず、図1ないし図3に基づき本発明にかか
る掘削ライニング装置について説明する。図1は掘削ラ
イニング装置機全体の斜視図、図2、図3はドーム掘削
中の同装置の側断面図と平面図である。これらの図に示
すように、円柱体状に形成した支持体1の周面には、ア
ウトリガー2が複数箇所設けてあり、これらは支持体1
から突出して立坑10内面に圧着して装置全体を支持す
るようになっている。一方、支持体1を貫通して上下に
昇降(摺動)可能なシリンダ3が設けられており、その
下端部には旋回体4がシリンダ中心軸線まわりに旋回自
在に設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an excavation lining device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view of the entire excavation lining machine, and FIGS. 2 and 3 are a side sectional view and a plan view of the same during excavation of a dome. As shown in these figures, a plurality of outriggers 2 are provided on the peripheral surface of a support body 1 formed in a cylindrical shape.
The whole device is supported by projecting from it and pressure-bonded to the inner surface of the vertical shaft 10. On the other hand, a cylinder 3 is provided which can pass through the support 1 and move up and down (slide) up and down, and a revolving structure 4 is provided at the lower end of the cylinder 3 so as to be rotatable around the cylinder central axis.

【0014】この旋回体4の胴部には相対向するように
二本の水平方向に伸縮自在なカッタブーム5とライニン
グブーム7とが配備されている。カッタブーム5先端に
は凹状の溝を掘削できる回転刃装置(掘削カッタ)6が
設けられ、ライニングブームの先端部には掘削後の壁面
を即時覆工するための移動型枠機構8が設けられてい
る。そして、旋回体1の底面にはフェイスカッタ9が設
けてあり、フェイスカッタ9は立坑10と同円状の掘削
を下方に向かって掘削するものである。つまり、フェイ
スカッタ9が下端の地山を掘削しながらシリンダ3が伸
長動作して(或いはフェイスカッタ9自身を下方に移動
できるようにして)下方に一定深さ掘進できるようにな
っている。このように、本発明の掘削ライニング装置M
は、掘削機能と、ライニング機能の双方を備えている。
なお、上記シリンダ3の中空内部には、ケーブルや油圧
ライン等の動力ライン、覆工用コンクリートの供給ライ
ン等11が導設されている。上記掘削ライニング装置M
は、図示しない地上支援設備によって連壁工法などで予
め施工された立坑10内に下ろされ、立坑10の下部に
アウトリガー2などによって立坑2内周面に反力を受け
るように支持体1が支持されることによって装置全体が
支持されるようになっている。
On the body of the revolving structure 4, two horizontally extending cutter booms 5 and a lining boom 7 are provided so as to face each other. A rotary blade device (excavation cutter) 6 capable of excavating a concave groove is provided at the tip of the cutter boom 5, and a movable formwork mechanism 8 for immediately lining the wall surface after excavation is provided at the tip of the lining boom. ing. A face cutter 9 is provided on the bottom surface of the revolving structure 1, and the face cutter 9 excavates the same circular shape as the vertical shaft 10 downward. That is, while the face cutter 9 excavates the ground at the bottom, the cylinder 3 extends (or allows the face cutter 9 itself to move downward) so that it can be excavated to a certain depth downward. Thus, the excavation lining device M of the present invention
Has both excavation and lining functions.
Inside the hollow of the cylinder 3, a power line such as a cable and a hydraulic line, and a line 11 for supplying concrete for lining are installed. The excavation lining device M
Is lowered by a ground support facility (not shown) into a vertical shaft 10 that has been preliminarily constructed by a wall construction method, etc., and the support 1 is supported at the lower part of the vertical shaft 10 by an outrigger 2 or the like so that the inner peripheral surface of the vertical shaft 2 receives a reaction force. By doing so, the entire device is supported.

【0015】次に、図4〜図6に基づき上記掘削ライニ
ング装置Mを用いて、例えば直径50m、高さ35 mのドー
ムDを構築するにあたって、高さ30 cm 程度( この高さ
は打設したモルタルの発熱によるクラック防止などの制
限条件で決まる) のベンチを形成しながら掘削と壁面覆
工を同時並列的に施工する方法等について説明する。
Next, in order to construct a dome D having a diameter of 50 m and a height of 35 m by using the above-mentioned excavation lining device M based on FIGS. 4 to 6, a height of about 30 cm (this height is set The method of performing excavation and wall lining at the same time in parallel while forming a bench) will be described.

【0016】図4(a) の如く、予め連壁工法などで施工
された筒状の立坑10の下部に、地上の支援設備等から
装置を降下し、支持体1を所定位置でアウトリガー2を
突出させて立坑10内面に圧着して装置全体を支持す
る。この後、旋回体4底部のフェイスカッタ9を作動さ
せて立坑10と同径の地山をシリンダ3を伸長しながら
掘進する。この時には、カッタブーム5およびライニン
グブーム7は短縮されて収納状態にある。次いで、図の
ようにカッタブーム5の先端のカッタを作動させて掘削
しながらカッタブーム5を水平方向に伸長掘進してい
く。これによって、立坑10下端部をつば掘削して、こ
こにモルタルを打設して立坑10の下部の支持部(ドー
ム天盤支持部) 10Aを形成する。
As shown in FIG. 4 (a), the device is lowered from a support facility on the ground to the lower part of the tubular shaft 10 previously constructed by the wall construction method, and the support 1 is placed at a predetermined position so that the outriggers 2 can be installed. The whole device is supported by being projected and pressure-bonded to the inner surface of the vertical shaft 10. After that, the face cutter 9 at the bottom of the revolving structure 4 is operated to excavate the ground having the same diameter as the vertical shaft 10 while extending the cylinder 3. At this time, the cutter boom 5 and the lining boom 7 are shortened and are in the stored state. Next, as shown in the drawing, the cutter at the tip of the cutter boom 5 is operated to excavate the cutter boom 5 in the horizontal direction while excavating. As a result, the lower end of the vertical shaft 10 is excavated, and mortar is placed therein to form the lower supporting portion (dome roof supporting portion) 10A of the vertical shaft 10.

【0017】次に、図4(b) の仮想線の如くフェイスカ
ッタ9を同様に作動させて下方に掘進していき格納状態
の旋回体4をシリンダを伸長して下降させていく。ここ
で1段目のベンチカットを行う。図4(b) では機械が既
にドームDの中段まで掘削した状態を示している。これ
以降のドームDの底部D1 と底盤インバート部D2 の掘
削の状態も仮想線にて同時に示している。この図から分
かるようにドームDは多数のベンチカット段から形成さ
れている。
Next, the face cutter 9 is actuated in the same manner as shown by the phantom line in FIG. 4 (b) to excavate downward, and the revolving structure 4 in the retracted state is extended by lowering the cylinder. Here, the first stage bench cut is performed. FIG. 4 (b) shows a state in which the machine has already excavated the middle stage of dome D. The subsequent excavation states of the bottom portion D 1 of the dome D and the bottom portion inversion portion D 2 are also shown by imaginary lines. As can be seen from this figure, the dome D is formed of a number of bench cut steps.

【0018】ここで、図5に基づいてベンチカットの掘
削方法を説明する。この図はカッタブーム5の平面的な
動作図で表現されている。下方の図はこの動作順序を示
している。まず、ライニングブーム7は短縮、格納状態
にしておいて、カッタブーム5のカッタを作動させて地
山の掘削を行いながらカッタブーム5を水平方向に伸長
して掘進させていき(動作)、所定の距離まで掘削す
ると、一旦カッタブーム5を元の格納位置まで短縮する
(動作)。そして旋回体4を少し時計方向に旋回して
(動作)、次に同様にカッタで2列目の掘削をしなが
らカッタブーム5を水平方向に伸長して掘進していく
(動作)。所定位置まで掘削完了すると、旋回体4を
逆旋回して前の掘削残りの部分をサイドカッタで掘削す
る(動作)。
Here, a method of excavating a bench cut will be described with reference to FIG. This drawing is represented by a plan view of the cutter boom 5. The lower diagram shows this sequence of operations. First, the lining boom 7 is shortened and retracted, and the cutter of the cutter boom 5 is operated to excavate the natural ground, and the cutter boom 5 is extended in the horizontal direction to advance (operation). After excavating up to the distance of 1, the cutter boom 5 is once shortened to the original storage position (operation). Then, the revolving unit 4 is swung slightly clockwise (operation), and then the cutter boom 5 is extended in the horizontal direction while excavating the second row with the cutter (operation). When the excavation is completed up to the predetermined position, the revolving unit 4 is swiveled backward to excavate the remaining portion of the previous excavation with the side cutter (operation).

【0019】そして、この後、カッタブーム5を短縮し
(動作)、再び時計方向に旋回して(動作)、同様
に3列目の掘削を行う(動作)。このような動作を繰
り返して図6(a) に示すような所定の中心角度範囲(こ
の例では中心角で約60°)の、平面的にみて扇状の形を
した掘削(以下、「扇形平面掘削」という)A1 を完了
する。
Then, after that, the cutter boom 5 is shortened (operation), turned again clockwise (operation), and the third row is similarly excavated (operation). By repeating such operations, excavation in a fan shape in plan view within a predetermined center angle range (about 60 ° in this example) as shown in FIG. 6 (a) (hereinafter referred to as “fan plane”). "Excavation") A 1 is completed.

【0020】上記の如くひとつの扇形平面掘削A1 の完
了した後、図5に示すカッタブーム5を格納位置まで短
縮して、上記掘削位置までライニングブーム7がくるま
で旋回体4を旋回する。そしてライニングブーム7を扇
形掘削部の弧状壁面W近くまで伸長していく。ここで、
ブーム先端に装備してある移動型枠機構8を使用して壁
面にライニングを施工(即時覆工)する。この場合、旋
回体4を旋回しながら型枠8を掘削部の弧状壁面Wにそ
って移動して水中特殊モルタルにてライニングを行い、
掘削壁面Wのライニングを完了する。図7のドーム空間
Dの側断面図において示すように、太線が弧状壁面W、
斜線部分がライニングLである。
After one fan-shaped plane excavation A 1 is completed as described above, the cutter boom 5 shown in FIG. 5 is shortened to the retracted position, and the revolving unit 4 is swiveled until the lining boom 7 reaches the excavation position. Then, the lining boom 7 is extended to near the arc-shaped wall surface W of the fan-shaped excavation portion. here,
A lining is applied to the wall surface (immediate lining) using the movable formwork mechanism 8 equipped at the tip of the boom. In this case, while revolving the revolving unit 4, the form 8 is moved along the arcuate wall surface W of the excavation section to perform lining with underwater special mortar,
The lining of the excavated wall surface W is completed. As shown in the side cross-sectional view of the dome space D in FIG. 7, the thick line indicates the arc-shaped wall surface W,
The shaded portion is the lining L.

【0021】次に、再びライニングブーム7を格納位置
まで短縮した後、図6(b) に示す如く本実施例では基準
位置から120 °旋回させる。そして、ここで上記と同様
な扇形平面掘削A2 を行う。この結果、図6(b) に示す
ような掘削状態となる。つまり、基準点を0°として中
心角0 〜60°の掘削と即時壁面覆工を行った後、60°〜
120 °は掘削せず地山G1 のまま残してここで上段のベ
ンチカット段のライニング部材を支持させながら、120
°〜180 °までの範囲の扇形平面掘削A2 を行う。そし
て、同様に、ここでの即時壁面覆工を行った後、同様に
図6(c) の如く中心角240 〜300 °の範囲の扇形平面掘
削A3 を行い、即時壁面覆工する。この後は、前に地山
として残しておいた部分G1 、G2 、G3 を上記と同様
な要領でA4 −A5 −A6 の順に扇形平面掘削を行い、
即時壁面覆工し、最終的に一段のベンチを形成完了させ
るものである。
Next, after the lining boom 7 is again shortened to the retracted position, it is turned 120 ° from the reference position in this embodiment as shown in FIG. 6 (b). Then, here, the same fan-shaped plane excavation A 2 as described above is performed. As a result, the excavated state is as shown in FIG. 6 (b). In other words, with the reference point at 0 °, excavation with a central angle of 0 to 60 ° and immediate wall lining are performed, and then 60 ° to
Do not excavate at 120 ° and leave it as it is with the natural ground G 1 while supporting the lining member of the upper bench cut stage,
Perform fan-shaped plane excavation A 2 in the range of ° to 180 °. Then, similarly, after the immediate wall lining here, similarly performs sector plane excavation A 3 as the range of a central angle 240 to 300 ° of FIG. 6 (c), the immediate wall lining. After this, the parts G 1 , G 2 , and G 3 left as the ground before were fan-shaped excavated in the order of A 4 -A 5 -A 6 in the same manner as above.
Immediate wall lining is done, and finally the one-stage bench is completed.

【0022】このように、本発明方法は、所定の中心角
度範囲の扇形平面掘削および即時壁面覆工を行い、一定
の地山を残して、この地山で上段のライニング部材を保
持しつつ更に所定の中心角度範囲の扇形平面掘削と即時
壁面覆工を行うというものである。そして、次段の平面
掘削のためシリンダを押し下げながら次ベンチの中央部
の掘削をフェイスカッタで行い、掘削後フェイスカッタ
を収納し、シリンダを降下させて平面掘削、ライニング
の準備を行う。そして、次段のベンチ形成は上段のベン
チの継ぎ目を避け、継ぎ目からの崩落がないように下段
のベンチ平面で継ぎ目を受けながら施工していく。そし
て、以上のような作業を繰り返して行って、図4(c) の
如く多数段のベンチからなるドーム空間Dを形成する。
なお、フェイスカッタと凹状溝掘削( 平面掘削) により
発生する土砂はフェイスカッタの側面に設けたスラリー
吸入管によって吸引して、シリンダを通って地上に揚収
し土砂分離の後、水のみ再投入するようにする。
As described above, according to the method of the present invention, the fan-shaped plane excavation and the immediate wall lining in the predetermined center angle range are performed, and a certain amount of natural ground is left, and the upper lining member is held by the natural ground. This is to perform fan-shaped plane excavation and immediate wall lining within a predetermined center angle range. Then, the center cutter of the next bench is excavated by the face cutter while pushing down the cylinder for the next plane excavation, the face cutter is stored after the excavation, and the cylinder is lowered to prepare for the plane excavation and lining. When forming the bench on the next stage, avoid the seam of the bench on the upper stage, and work while receiving the seam on the bench plane of the lower stage so that there is no collapse from the seam. Then, the above work is repeated to form the dome space D composed of a multi-stage bench as shown in FIG. 4 (c).
Sediment generated by face cutter and concave groove excavation (plane excavation) is sucked by a slurry suction pipe provided on the side surface of the face cutter, collected through the cylinder to the ground, and re-input only water after sediment separation. To do so.

【0023】また、図7に示すように扇形の連続で平面
の形成を行う場合、弧状壁面Wは垂直に切り立った断面
になり、この連続で半球状のドームDを構築するにはド
ーム掘削断面は階段状で下に行くほどは広がった形状に
なる。従って、壁面の一次覆工はドームの仰角に応じ
て、上段のライニングL部材を支持する必要から半径方
向の厚みを変えた形状となる。
Further, as shown in FIG. 7, when a plane is continuously formed in a fan shape, the arcuate wall surface W has a vertically raised cross section, and in order to construct a hemispherical dome D with this continuous dome excavation cross section. Has a staircase shape and becomes wider toward the bottom. Therefore, the primary lining of the wall surface has a shape in which the thickness in the radial direction is changed according to the elevation angle of the dome because it is necessary to support the upper lining L member.

【0024】上記の方式で掘削をすると、大深度地下空
間の構築上構造的に必要な底盤インバートD2 (図4
(b))の掘削も同時に行うことができ、装置を収容揚収す
ることなく容易に可能となる。底盤インバートへD2
コンクリートの充填は、ライニングブームを使用するこ
となく、シリンダ下部から流動性の高い水中用特殊コン
クリートを打設すれば可能となる。但し、鉄筋の挿入は
水中工事のため、また、本体が立坑に設置したままであ
るため困難であり、無筋の条件の下に施工される。
When excavating by the above method, the bottom plate invert D 2 (Fig. 4) which is structurally necessary for constructing a deep underground space
The excavation of (b)) can also be performed at the same time, and it is possible to easily perform without excavating the device. The D 2 concrete can be filled into the bottom plate invert without using a lining boom by pouring a highly fluid underwater special concrete from the lower part of the cylinder. However, it is difficult to insert the reinforcing bar underwater and because the main body is still installed in the shaft, it is difficult to perform the installation.

【0025】本方式によるドームの二次覆工は、底盤付
近より順巻工法で立ち上げることが可能であるが、二次
覆工のライニング厚み如何によっては、一旦装置を地上
に揚収し、型枠機構を専用のものに交換することができ
る。
The secondary lining of the dome according to this method can be started up from the vicinity of the bottom plate by the normal winding method. However, depending on the lining thickness of the secondary lining, the device is temporarily collected on the ground, The formwork mechanism can be replaced with a dedicated one.

【0026】更に、本方式を採用すれば、大深度地下空
間構築でのドームの天盤10A(図4(b))と立坑との接
続部分の鍔拡張に関しても、気中の工事であるが横方向
の掘削が可能であり、掘削と鉄筋工事、ボルト打設、型
枠の人手による組立、コンクリート充填に関し本体を立
坑に設置したままで工事を行うことも可能にする。
Further, if this method is adopted, it is also an aerial work to expand the brim at the connecting portion between the dome roof 10A (Fig. 4 (b)) and the vertical shaft in constructing a deep underground space. Lateral excavation is possible, and it is possible to perform excavation and rebar construction, bolting, formwork manual assembly, and concrete filling with the main body installed in the vertical shaft.

【0027】上記の掘削ライニング機は、水没環境下で
稼働するように設計されるが、地上で使用する場合、地
上に適した設計に改造できるため、水没状態での使用に
限らず、例えば軟岩以上に一軸圧縮強度の高い岩盤を気
中で掘削し大口径の(直径50〜60 m程度) 縦穴を構築す
る場合にも適用可能である。
The above-mentioned excavation lining machine is designed to operate in a submerged environment. However, when it is used on the ground, it can be modified to a design suitable for the ground, so that it is not limited to use in a submerged state, and for example, soft rock. As described above, it is also applicable when excavating rock with high uniaxial compressive strength in the air to construct a large-diameter (about 50-60 m diameter) vertical hole.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明方法および装置によれば、掘削後
直ちに壁面の覆工を行うことができる結果、地山の崩落
を回避しつつ大深度地下空間の構築が可能となり、ひい
てはその利用拡大に資することができる。つまり、掘削
開始から2、3日には壁面の覆工は終了し、掘削部の弧
状壁面はドーム内の水から遮断されることになり、水に
よる膨潤、壁面の洗掘などの問題も回避できる。また、
本方法によれば、一定範囲の地山を残して平面扇状掘削
を行うため、その地山で上段のライニング部材を支持し
つつベンチカットが可能となる。
According to the method and apparatus of the present invention, the wall surface can be lining immediately after excavation. As a result, it is possible to construct a deep underground space while avoiding the collapse of the ground, and eventually to expand its use. Can contribute to. In other words, the wall lining is completed within a few days from the start of excavation, and the arc-shaped wall of the excavation part is shielded from the water in the dome, avoiding problems such as swelling due to water and scouring of the wall. it can. Also,
According to this method, since flat fan-shaped excavation is performed while leaving a certain range of ground, it is possible to perform bench cutting while supporting the upper lining member by the ground.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 掘削ライニング装置全体の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an entire excavation lining device.

【図2】 ドーム掘削中の同装置の側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the same device during excavation of a dome.

【図3】 同平面図である。FIG. 3 is a plan view of the same.

【図4】 地下空間の掘削方法を経時的に示した側面図
で、(a) はドーム天盤支持部を形成する状況図、(b) は
その後のベンチカット段を掘削によってドーム空間を構
築する状況図である。
FIG. 4 is a side view showing a method of excavating an underground space with time, (a) a situation diagram of forming a dome roof support portion, and (b) constructing a dome space by excavating a bench cut step thereafter. FIG.

【図5】 ひとつの扇形平面掘削の要領を示す平面図で
ある。
FIG. 5 is a plan view showing the outline of one fan-shaped plane excavation.

【図6】 (a) 〜(b) はひとつのベンチカット段を構築
する手順を示す概略斜視図である。
6 (a) and 6 (b) are schematic perspective views showing a procedure for constructing one bench-cut stage.

【図7】 掘削壁面にライニングを施工した状態を示す
ドーム空間の概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the dome space showing a state in which a lining is applied to the excavated wall surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M…掘削ライニング装置 1…支持体 2…アウトリガー 3…シリンダ 4…旋回体 5…カッタブーム 6…掘削カッタ 7…ライニングブーム 8…移動型枠機構 9…フェイスカッタ 10…立坑 A1 〜A 6…扇形平面掘削 G2 〜G 3…地山 D…ドーム(空間) W…弧状壁面 L…ライニングM ... Excavation lining device 1 ... Support body 2 ... Outrigger 3 ... Cylinder 4 ... Revolving body 5 ... Cutter boom 6 ... Excavation cutter 7 ... Lining boom 8 ... Moving formwork mechanism 9 ... Face cutter 10 ... Vertical shaft A 1 to A 6 ... Fan-shaped plane excavation G 2 to G 3 … Ground D… Dome (space) W… Arc wall L… Lining

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由雄 正保 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 中村 恵造 東京都港区浜松町2丁目4番1号 世界 貿易センタービル 川崎重工業株式会社 東京本社内 (72)発明者 竹中 久 東京都港区芝浦1丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 清水 一都 東京都港区芝浦1丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 中村 秀三 千葉県佐倉市大作2丁目4番2号 小野 田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者 大西 達人 千葉県佐倉市大作2丁目4番2号 小野 田セメント株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 平2−112600(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Masaho 1-1 Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi factory (72) Inventor Keizo Nakamura 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo No. World Trade Center Building Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Tokyo head office (72) Inventor Hisashi Takenaka 1-3 2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Inventor Shimizu 1-chome, Shibaura, Minato-ku, Tokyo No. 2-3 Shimizu Corporation (72) Inventor Shuzo Nakamura 2-4 Daisaku, Sakura City, Chiba Prefecture Central Research Laboratory, Onoda Cement Co., Ltd. (72) Tatsuto Onishi, Daisaku Sakura City, Chiba Prefecture Central No. 4-2 Ono Cement Co., Ltd. Central Research Laboratory (56) Reference JP-A-2-112600 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 掘削ライニング機の下方の地山を一定の
深さ堀り下げた後、所定の中心角範囲の扇形平面掘削を
行った後、その扇形掘削部の弧状壁面を即時覆工し、次
いで掘削ライニング機を一定範囲の地山を残すべく旋回
させ、そこより上記と同様所定中心角範囲の扇形平面掘
削を行って即時覆工した後、さらに一定範囲の地山を残
すべく掘削ライニング機を旋回した後上記同様の掘削・
即時覆工を行って最終的に360°の平面掘削をして一
つのベンチカット段を形成し、次いで該掘削ライニング
機を該ベンチカット段下部に下ろし上記作業を繰り返し
てドーム状の地下空間を構築するようにしたことを特徴
とする大深度地下空間における掘削ライニング方法。
1. The ground below the excavation lining machine is dug down to a certain depth, and then fan-shaped plane excavation within a predetermined center angle range is performed. Then, the arc-shaped wall surface of the fan-shaped excavated portion is immediately lining. Then, turn the excavation lining machine to leave a certain range of ground, perform fan-shaped flat excavation within the predetermined center angle range from there, and immediately lining it, and then drill lining to leave a certain range of ground. After turning the machine, the same excavation as above
Immediate lining and finally 360 ° flat excavation to form one bench cut step, then the excavation lining
An excavation lining method in a deep underground space, characterized in that the machine is lowered to the lower part of the bench cut stage and the above-mentioned work is repeated to construct a dome-shaped underground space.
【請求項2】 立坑の内面に支持される支持体にシリン
ダを昇降自在に設け、該シリンダの下部に旋回体を設
け、該旋回体には先端に掘削カッタを有する伸縮自在な
カッタブームと、先端に覆工用移動型枠機構を有する伸
縮自在なライニングブームを設けるとともに、該旋回体
の底部にはフェイスカッタを具備したことを特徴とする
大深度地下空間における掘削ライニング装置。
2. A retractable cutter boom having a support body supported on an inner surface of a vertical shaft, the cylinder being provided so as to be able to move up and down, the revolving structure being provided at a lower portion of the cylinder, and the revolving structure having an excavating cutter at a tip thereof. An excavation lining device in a deep underground space characterized in that a retractable lining boom having a movable formwork mechanism for lining is provided at the tip, and a face cutter is provided at the bottom of the revolving structure.
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