JP2583125B2 - Underground cavity construction method and equipment - Google Patents

Underground cavity construction method and equipment

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JP2583125B2
JP2583125B2 JP1150468A JP15046889A JP2583125B2 JP 2583125 B2 JP2583125 B2 JP 2583125B2 JP 1150468 A JP1150468 A JP 1150468A JP 15046889 A JP15046889 A JP 15046889A JP 2583125 B2 JP2583125 B2 JP 2583125B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大深度の地中に大規模な球状の空洞を築造
する工法及びその装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for constructing a large-scale spherical cavity underground at a large depth.

最近の都市域への人口・諸機関の集中及び地価の高騰
などの土地問題の顕在化などの状況を背景に都市部にお
ける大深度地下空間の利用について大きな関心が寄せら
れている。この大深度地下空間利用構想の中でも、大規
模な無支柱の空洞空間は、下水処理施設、都市廃棄物処
理施設などの都市施設への利用や圧気タンク、用水タン
クなどの貯蔵施設としての利用があげられている。特
に、球状空洞は土圧や水圧などの外圧力に対して他の形
状(例えば、カマボコ型、釣鐘型など)より強度的に有
利な形状であり、大深部や地盤条件が悪い(強度が低い
など)ところでの空洞の形状に適しているものである。
With the recent concentration of populations and institutions in urban areas and the emergence of land problems such as rising land prices, there has been a great deal of interest in the use of deep underground spaces in urban areas. In this deep underground space utilization concept, large-scale unsupported hollow spaces can be used for urban facilities such as sewage treatment facilities and municipal waste treatment facilities, and as storage facilities such as pressure tanks and water tanks. Has been raised. In particular, the spherical cavity is a shape that is more advantageous in strength against other pressures such as earth pressure and water pressure than other shapes (for example, Kamaboko type, bell shape, etc.), and has poor deep and ground conditions (low strength) Etc.) suitable for the shape of the cavity at the location.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上記地下空洞(空間)を築造する従来の技術として
は、シールド工法、開削(オープンカット)工法及び山
岳工法(発破工法など)がある。
Conventional techniques for building the underground cavity (space) include a shield method, an open cut method, and a mountain method (such as a blasting method).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

軟岩地盤における大規模な空洞空間の構造は、崩壊を
防止するために土圧および地下水圧に耐える強度と止水
性を有する外壁で囲われた構造が必要となってくる。
The structure of a large-scale hollow space in soft rock ground requires a structure surrounded by an outer wall that has strength and water resistance to withstand earth pressure and groundwater pressure in order to prevent collapse.

上記従来工法の山岳工法では、掘削・排土してできた
空洞の内側から型枠と支保をを用いてコンクリート製の
外壁を構築することになるが、この作業自体地盤の悪い
ところ(弱層部)では崩壊の危険があり、安全の確保に
問題があった。また、地下水の浸入がある場合には作業
困難(あるいは作業不能)であった。
In the conventional mountain method, a concrete outer wall is constructed using a formwork and a support from the inside of the cavity created by excavation and earth removal. There was a risk of collapse in section (2), and there was a problem in ensuring safety. In addition, when there was infiltration of groundwater, work was difficult (or impossible).

また、開削工法では、地表から地中連続壁工法により
直垂壁で周囲を締め切り、この壁を土留め壁として空洞
底部と天井部を構築し(その後、場合によっては内部を
掘削・排土した後、上部を埋め戻す)空洞を築造する
が、この場合、空洞の投影面積以上の広い地表面積を開
削する必要があるので、狭いところや構造物があるとこ
ろでは施工できない。さらに、現状の地中連続壁による
締め切り工法では垂直壁で締め切るので底部の締切りは
できない。このため底部からの出水を防止できない場合
は施工不能になるという問題があった。
In the excavation method, the surrounding area is closed off with a vertical wall from the surface of the ground using the underground continuous wall method, and the bottom and ceiling of the cavity are constructed using this wall as a retaining wall. In this case, it is necessary to excavate a large ground surface area larger than the projected area of the cavity, so that it cannot be constructed in a narrow place or where there is a structure. Furthermore, with the current construction method using a continuous underground wall, the bottom part cannot be closed because it is closed on a vertical wall. For this reason, there has been a problem that the construction cannot be performed if water from the bottom cannot be prevented.

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、大規
模な球状空洞の築造が可能であり、また地表部の土地利
用がわずかで、既設構造物下でも施工可能であり、さら
に軟岩地盤でも適用可能な地中空洞築造工法を提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in consideration of the above, and it is possible to construct a large-scale spherical cavity, use only a small amount of land on the surface, can be applied under existing structures, and can be applied to soft rock ground. It is intended to provide a possible underground cavity construction method.

また上記球形空洞を精度の良い形状寸法に構築するこ
とができると共に多少の偏平形への対応が可能であり、
さらに深い深度への適用が可能な地中空洞築造装置を提
供することを目的とするものである。
In addition, the above-mentioned spherical cavity can be constructed with a high-precision shape and dimensions, and it is possible to cope with a somewhat flat shape,
It is an object of the present invention to provide an underground cavity building apparatus that can be applied to a deeper depth.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明に係る地中空洞築
造工法は、地上より立坑を構築し、この立坑から半円形
状の溝を放射状に掘削し、この溝の周面部に、上下両端
部を立坑内に立設した支柱に連結した曲線状の球状壁掘
削機を設置し、この球状壁掘削機にて曲線溝掘削を行な
い、その後、この掘削分だけ前進し、これの背面側の空
間内にコンクリートを打設して単位経度分の外周壁を構
築し、以下これを繰返し行なって閉合させて球状の地中
連続壁よりなる球状の外周壁を構築し、その後、この外
周壁の内側の岩盤を掘削し、これを上記立坑より排出し
て球状の地中空洞を築造する。
In order to achieve the above object, the underground cavity construction method according to the present invention is to construct a shaft from the ground, excavate a semi-circular groove radially from the shaft, and on the peripheral surface of the groove, upper and lower ends A curved spherical wall excavator connected to a pillar erected in a shaft is installed, and a curved groove excavation is performed by the spherical wall excavator. Concrete is poured into the inside to construct an outer peripheral wall for a unit longitude, and the following is repeated to close and form a spherical outer peripheral wall composed of a spherical underground continuous wall. Is excavated and discharged from the shaft to form a spherical underground cavity.

また上記地中空洞築造工法を実施する地中空洞築造装
置は、立坑に立設する支柱に両端部が回転自在に支承さ
れ、多数の弓形レールを折り曲げ自在に連結してなる曲
線レールと、この曲線レールの一側面を走行して曲線レ
ールの一側面との対向側を掘削する掘削機と、曲線レー
ルの掘削機走行側に設けた前側ジャッキと、曲線レール
の他側面側に設けた後側ジャッキと、曲線レールの円弧
状の内、外周面に設けたシール部材とからなっている。
In addition, the underground cavity construction apparatus that implements the above-described underground cavity construction method is a curved rail that is rotatably supported at both ends on a column that is erected in a shaft, and that connects a number of bow-shaped rails in a freely bendable manner. An excavator that runs on one side of the curved rail and excavates the side opposite the one side of the curved rail, a front jack provided on the excavator traveling side of the curved rail, and a rear side provided on the other side of the curved rail It consists of a jack and a seal member provided on the outer peripheral surface of the arc shape of the curved rail.

〔作用〕[Action]

立坑を中心とした連続地中壁よりなる球状の外周壁が
構築される。そしてこの球状の外周壁は単位経度分ずつ
構築されていき、最終的に立坑の側壁と連続する球状の
外周壁が構築される。
A spherical outer peripheral wall consisting of a continuous underground wall centered on a shaft is constructed. Then, the spherical outer peripheral wall is constructed for each unit longitude, and finally a spherical outer peripheral wall continuous with the side wall of the shaft is constructed.

また地中空洞築造装置の曲線レールは、これを構成す
る各弓形レールを折り曲げて直線状にして立坑から支柱
に沿って挿入し、地中にあらかじめ掘削した円弧状の溝
の中で、下側の弓形レールから順次円弧状に拡張して溝
の円周面に沿わせる。その後、この曲線レールの側面に
掘削機を装着する。曲線レールは掘削機による掘削量だ
けジャッキにて前進させ、これにより生じた背後の空間
内にコンクリートを打設していく。
In addition, the curved rail of the underground cavity building device is formed by bending each arched rail that constitutes it, making it straight, inserting it along the support from the shaft, and lowering it in the arc-shaped groove excavated in advance in the ground. The arcuate rails are sequentially expanded in an arc shape from the arcuate rails along the circumferential surface of the groove. Then, the excavator is mounted on the side of the curved rail. The curved rail is jacked forward by the amount of excavation by the excavator, and concrete is poured into the space behind the jack.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明工法の概念図であり、最初に立坑1を
構築し、この立坑1の下部にコンクリートからなる球状
の外周壁2を構築し、その後、この外周壁2の内側の岩
盤3を空洞掘削して地下空洞を完成させる。このときの
掘削土砂は立坑1より地上へ排出する。上記外周壁2の
形状は球状ばかりではなく第2図、第3図に示すように
ラクビーボール形(第2図)やかぼちゃ形(第3図)等
回転楕円体など他の形状も考えられる。
FIG. 1 is a conceptual view of the method of the present invention. First, a shaft 1 is constructed, a spherical outer peripheral wall 2 made of concrete is constructed below the shaft 1, and then a bedrock 3 inside the outer peripheral wall 2 is constructed. Cavities are excavated to complete the underground cavities. The excavated soil at this time is discharged from the shaft 1 to the ground. The shape of the outer peripheral wall 2 is not limited to a spherical shape, and other shapes such as a spheroid such as a rugby ball shape (FIG. 2) and a pumpkin shape (FIG. 3) as shown in FIGS. 2 and 3 are also conceivable.

上記外周壁2は立坑1の中間部と、立坑1の延長底部
4のそれぞれ側壁と一体状になって第4図に示すような
殻を構成する。
The outer peripheral wall 2 is formed integrally with the intermediate portion of the shaft 1 and the side walls of the extended bottom 4 of the shaft 1 to form a shell as shown in FIG.

次に上記殻の施工手順を第5図から説明する。 Next, the procedure for applying the shell will be described with reference to FIG.

(1)立坑工事(第5図) 筒状の地中連続壁5を、築造しようとする地下空洞A
の底面下まで施工し、この地中連続壁内を掘削すること
により立坑1を築造する。このとき、軟岩の特性によっ
ては、地中連続壁に替えてロックボルト・吹付けコンク
リート工法を適用してもよい。上記立坑1の中間で、地
下空洞の上端部に相当する部分には拡径部1aを形成し、
また底部4を連続壁で閉じる。
(1) Vertical shaft construction (Fig. 5) Underground cavity A where cylindrical underground continuous wall 5 is to be built
The shaft 1 is constructed by excavating inside the underground continuous wall. At this time, depending on the characteristics of the soft rock, a rock bolt / shot concrete method may be applied instead of the underground continuous wall. In the middle of the shaft 1, an enlarged diameter portion 1a is formed at a portion corresponding to the upper end of the underground cavity,
The bottom 4 is closed by a continuous wall.

(2)溝切り工事(第6図、第7図、第8図) 立坑1内に支柱6を立設し、これに溝切り用の掘削機
7を装着して立坑1の拡径部1aまで入れて溝切り掘削の
準備を行なう。上記掘削機7は一例としてブームカッタ
式掘削機が用いられる。
(2) Grooving work (Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8) A column 6 is erected in the shaft 1 and an excavator 7 for grooving is mounted on the column 6, and the enlarged diameter portion 1a of the shaft 1 is installed. And prepare for grooving excavation. As the excavator 7, a boom cutter type excavator is used as an example.

ついで、掘削機7にて立坑1の拡径部1aから内周面が
地下空洞Aの外側面に沿う円弧状の溝8を支柱6の両側
に掘削する。このとき、上記掘削機7は掘削半径が大き
くなるに従ってその掘削腕を延長すると共に、支柱6に
沿って下動させる。
Next, an excavator 7 excavates an arc-shaped groove 8 whose inner peripheral surface is along the outer surface of the underground cavity A from both the enlarged diameter portion 1 a of the shaft 1 on both sides of the column 6. At this time, the excavator 7 extends its excavation arm as the excavation radius increases, and moves the excavator 7 down along the column 6.

上記溝8の掘削後、溝切り用の掘削機7を引上げ、両
溝8,8の内に後述する構造の球状壁掘削機9,9を各溝8,8
の内周面に沿わせてセットする。その後、両溝8,8内に
モルタル10を充填してこれを閉じる。このとき、球状壁
掘削機9の挿入部分と立坑1の空間は型枠等を用いて確
保し、溝8,8だけをモルタル10で閉じる。
After the excavation of the groove 8, the excavator 7 for grooving is pulled up, and the spherical wall excavator 9, 9 having a structure to be described later is inserted into each of the grooves 8, 8 in both grooves 8, 8.
Set along the inner peripheral surface of. Thereafter, the mortar 10 is filled in the grooves 8, 8 and the mortar 10 is closed. At this time, the space for the insertion portion of the spherical wall excavator 9 and the space of the shaft 1 are secured by using a mold or the like, and only the grooves 8, 8 are closed with the mortar 10.

(3)外周壁工事(第9図、第10図) 球状壁掘削機9の掘削面側に設けたスライドカッタに
て、球状の外周壁の1単位経度分Lを掘削し、その後こ
の掘削分だけ球状壁掘削機9を支柱6を中心にして円弧
状に前進し、その背後にコンクリート10aを立坑1より
打設する。
(3) Construction of the outer peripheral wall (FIGS. 9 and 10) The slide cutter provided on the excavation surface side of the spherical wall excavator 9 excavates one unit longitude L of the spherical outer peripheral wall, and then excavates the excavation. Only the spherical wall excavator 9 is advanced in an arc shape around the column 6, and concrete 10 a is cast from the shaft 1 behind it.

上記作業を順次繰返して球状の外周壁2をコンクリー
トにて築造する。このとき、各球状壁掘削機9は2台用
いられるので、それぞれは180°の範囲にわたって作業
する。
The above operations are sequentially repeated to build the spherical outer peripheral wall 2 with concrete. At this time, since two spherical wall excavators 9 are used, each of them works over a range of 180 °.

(4)空洞内掘削工事(第11図、第12図) 再び立坑1内に掘削機7をセットし、上記(3)の工
程で築造した外周壁2の内側の岩盤を掘削する。このと
き、空洞部分の立坑1を構成する地中連続壁5を切削
し、立坑1を切り広げながら掘削を行なう。掘削土砂は
泥水によりスラリー状にして排土する。またこの掘削は
外周壁2を損傷させないように注意して行なう。
(4) Excavation Work in Cavity (FIGS. 11 and 12) The excavator 7 is set in the shaft 1 again, and the rock inside the outer peripheral wall 2 constructed in the step (3) is excavated. At this time, the underground continuous wall 5 forming the hollow shaft 1 is cut, and excavation is performed while cutting and expanding the shaft 1. The excavated soil is slurried with muddy water and discharged. This excavation is performed with care so as not to damage the outer peripheral wall 2.

(5)外周壁の補強工事 外周壁2の補強が必要な場合はアンカボルト等の打ち
込みにより適宜行なう。
(5) Reinforcement work of outer peripheral wall When reinforcement of outer peripheral wall 2 is necessary, it is appropriately performed by driving in anchor bolts or the like.

上記各工事における掘削空間にはこれの堀削時に、ベ
ントナイトを混入した泥水を地上より注入してこれを掘
削空間内に充満しておく。これにより各掘削空間はこの
泥水の重みでバックアップされて崩壊することなく安定
され、掘削土砂は立坑1の底部4より排土ポンプにてス
ラリー状にて排出する。
When excavating the excavation space in each of the above works, muddy water mixed with bentonite is injected from the ground to fill the excavation space. As a result, each excavation space is backed up by the weight of the muddy water and is stabilized without collapsing, and the excavated earth and sand is discharged from the bottom 4 of the shaft 1 in a slurry state by a discharge pump.

次に上記地中空洞築造工法を行なうための主要の掘削
装置となる球状壁掘削機9の構成及び作用を以下に第13
図から第20図を参照して説明する。
Next, the configuration and operation of the spherical wall excavator 9 serving as a main excavator for performing the above-mentioned underground cavity construction method will be described in the following.
This will be described with reference to FIGS.

図中11は複数個の弓形レール11a,11a…を円弧状に折
り曲げ自在に連結してなる曲線レールであり、これの両
端部は支柱6に嵌合する上下の支持環12a,12bに連結さ
れている。
In the figure, reference numeral 11 denotes a curved rail formed by connecting a plurality of arcuate rails 11a, 11a... So as to be freely bent in an arc shape, and both ends of the curved rail are connected to upper and lower support rings 12a, 12b fitted to the column 6. ing.

上記各弓形レール11aの外周側の両端部がヒンジ13に
て連結されており、また内周側の両端部が油圧シリンダ
14にて連結されており、この油圧シリンダ14を伸長する
ことにより各弓形レール11aが略直線になり(第14
図)、また短縮することにより溝8の内周に沿う形状の
円弧状(第15図)になるようになっている。
The outer ends of each of the arcuate rails 11a are connected by hinges 13, and the inner ends of the arc-shaped rails 11a are hydraulic cylinders.
The arcuate rails 11a are connected to each other by extending the hydraulic cylinder 14 so that each of the arcuate rails 11a becomes substantially straight (the fourteenth rail).
(FIG. 15), and by shortening it, it becomes an arc shape (FIG. 15) along the inner periphery of the groove 8.

各弓形レール11aの掘進方向側の側面にレール15が長
手方向に設けてあり、また内、外周面にシール用溝16,1
6が形成されている。さらにこの弓形レール11aの背後側
の側面の一部には凹部17が設けてあり、この凹部17内に
後側ジャッキ18が内装してある。この後側ジャッキ18は
弓形レール11aの背後側へのフート19を押し出すもの
で、凹部17の底面とフート19を連結するパンタグラフ状
のリンク20とこれを拡縮するねじ杆21とこれを回転する
モータ22とからなっている。なおこのジャッキ18を縮小
したときにフート19によって凹部17が閉じられるように
なっている。またこのジャッキ18の各リンクの基端の相
互はギヤにて噛合連結されていて、ジャッキ18を伸長し
たときにこれが下方へ傾斜することなく後方へはり出さ
れるようになっている。
A rail 15 is provided in the longitudinal direction on the side surface on the excavation direction side of each bow-shaped rail 11a, and sealing grooves 16, 1 are provided on the inner and outer peripheral surfaces.
6 are formed. Further, a concave portion 17 is provided in a part of the rear side surface of the bow-shaped rail 11a, and a rear jack 18 is provided in the concave portion 17. The rear jack 18 pushes a foot 19 to the back side of the bow-shaped rail 11a, a pantograph-like link 20 connecting the bottom surface of the recess 17 and the foot 19, a screw rod 21 for expanding and contracting the link, and a motor for rotating this. It consists of 22. When the jack 18 is reduced, the concave portion 17 is closed by the foot 19. The bases of the links of the jack 18 are meshed and connected with each other by a gear, so that when the jack 18 is extended, the jack 18 projects backward without tilting downward.

また弓形レール11aの掘進側の側面には伸縮形の前側
ジャッキ23が格納可能に設けてある。
On the side surface of the bow-shaped rail 11a on the digging side, a retractable front jack 23 is provided so as to be retractable.

そして上記弓形レール11aのレール15に走行台24が係
合し、この走行台24に掘削機25が装着されている。
A traveling platform 24 is engaged with the rail 15 of the bow-shaped rail 11a, and an excavator 25 is mounted on the traveling platform 24.

上記走行台24には曲線レール11に対して走行するため
の走行機構26と、これを駆動する油圧駆動装置27を有し
ている。上記走行機構26の一例としては、詳細には図示
しないが曲線レール11に噛合ってスライドシュを介して
レールに沿ってのみ運動できる摺動機構と、油圧シリン
ダによる駆動機構からなる。駆動機構は先端にレールク
ランプを持った2本の油圧シリンダを用い、これらを交
互に伸縮作動させる。なおこの走行機構はラックとピニ
オンに置換してもよい。
The traveling platform 24 has a traveling mechanism 26 for traveling on the curved rail 11, and a hydraulic drive device 27 for driving the traveling mechanism 26. An example of the traveling mechanism 26 includes a sliding mechanism (not shown in detail) which can mesh with the curved rail 11 and can move only along the rail via a slide shoe, and a driving mechanism using a hydraulic cylinder. The drive mechanism uses two hydraulic cylinders having a rail clamp at the tip, and these are alternately extended and contracted. This traveling mechanism may be replaced with a rack and a pinion.

掘削機25は伸縮及び旋回可能なブーム28と、このブー
ム28の先端に設けられた回転カッタドラム29とからなっ
ている。なおこの掘削機25による掘削幅は曲線レール10
の内外周方向の幅より大きな幅で掘削できるようになっ
ている。
The excavator 25 includes a boom 28 that can be extended and retracted and turned, and a rotary cutter drum 29 provided at a tip of the boom 28. The excavation width of this excavator 25 is a curve rail 10
It can be excavated with a width larger than the width in the inner and outer peripheral directions.

そして上記曲線レール11の内外周面に設けたシール用
溝16,16には上記掘削幅Hの内面まで拡大して接触可能
なチューブ型液圧膨張式のシール部材30,30が充填され
ている。このシール部材30は可撓性を有する袋紐状にな
っていて、内部に液体を注入することにより拡大するよ
うになっている。
The seal grooves 16, 16 provided on the inner and outer peripheral surfaces of the curved rail 11 are filled with tube-type hydraulically expandable seal members 30, 30 which can be extended and contacted to the inner surface of the excavation width H. . The seal member 30 is in the form of a flexible bag string, and is expanded by injecting a liquid into the inside.

次に上記構成の球状壁掘削機9による掘削作用を説明
する。
Next, the excavating operation of the spherical wall excavator 9 having the above configuration will be described.

立坑1及び溝切り工事が終了した状態で、曲線レール
11を、これの両端部を支柱6に嵌合した支持環12a,12b
に連結して立坑1内に入れる(第13図)。
With the shaft 1 and grooving work completed, the curved rail
11, supporting rings 12a, 12b each having both ends fitted to the column 6.
And inserted into the shaft 1 (Fig. 13).

ついで、この曲線レール11を溝8に対向させた状態
で、下側の弓形レール11aから順に、これらの相互間に
設けた油圧シリンダ14を短縮動して溝8内で順次円弧状
にしていく。最上部の油圧シリンダ14を短縮した状態で
曲線レール11は溝8の内周面に沿った状態で固定され
る。
Then, with the curved rail 11 facing the groove 8, the hydraulic cylinders 14 provided therebetween are shortened and moved in order from the lower bow-shaped rail 11 a into the arc 8 in the groove 8 sequentially. . The curved rail 11 is fixed along the inner peripheral surface of the groove 8 with the uppermost hydraulic cylinder 14 shortened.

なお溝8と曲線レール11の大きさの関係は第21図に示
すようになる。
The relationship between the groove 8 and the size of the curved rail 11 is as shown in FIG.

すなわち、例えば曲線レール11の掘進方向の幅W1が1m
とすると、溝8の幅Wは掘削機25及びスラリー用の空間
W2を含めて3〜3.2m必要となる。
That is, for example, the width W 1 in the excavation direction of the curved rail 11 is 1 m
Then, the width W of the groove 8 is equal to the space for the excavator 25 and the slurry.
3 to 3.2 m is required including W2.

この溝8内での曲線レール11は前方ジャッキ23を作用
させて第21図に示すように掘進方向後端側へ移動させて
おく。
The curved rail 11 in the groove 8 is moved to the rear end side in the digging direction by the action of the front jack 23 as shown in FIG.

この状態で、溝8の円周部のレール挿入部及び立坑部
1を除く部分にモルタル10を打設してこれを閉じる。こ
のとき、上記曲線レール挿入部及び立坑部1には型板3
1,32を挿入してこれらにモルタル10が流入するのを防
ぐ。
In this state, a mortar 10 is cast on a part of the groove 8 except for the rail insertion part and the shaft part 1 and the mortar 10 is closed. At this time, the template 3
Insert 1,32 to prevent mortar 10 from flowing into them.

なおこの状態での曲線レール11の下端部は立坑1の底
部4に、また上端部は立坑1の拡径部1aに対向されてい
る。
In this state, the lower end of the curved rail 11 faces the bottom 4 of the shaft 1, and the upper end thereof faces the enlarged diameter portion 1a of the shaft 1.

次に立坑1の拡径部1aから曲線レール11の掘進側のレ
ール15に掘削機25を搭載した走行台24を係合して発進さ
せ、立坑1の下部へ向かって下向きに掘削していく。こ
のときの掘削代を1単位経度分とすると、この1単位経
度分Lは第22図に示すように、空洞の内周壁径を例えば
50mとしたときに、上部(北極)の立坑1の部分の掘削
第D1は0.9m、中間部(赤道)の掘削第D2は3.2m、下部
(南極)の立坑1の部分の掘削代D3は0.6mであり、第25
図に示すように、あたかも、縦切りしたメロンの皮のよ
うな溝となる。これを掘削機25のブーム28を上下、左右
の回動及び伸縮動作と走行操作とで所定の形状となるよ
うに掘削していく。
Next, a traveling platform 24 equipped with an excavator 25 is engaged with the rail 15 on the excavation side of the curved rail 11 from the enlarged portion 1a of the shaft 1 to start, and excavates downward toward the lower portion of the shaft 1. . Assuming that the excavation allowance at this time is 1 unit longitude, this 1 unit longitude L is, for example, as shown in FIG.
When a 50m, first D 1 drilling portion of the vertical shaft 1 of the upper (North Pole) is 0.9 m, an intermediate section (equator) of the drilling the D 2 is 3.2 m, the lower drilling cost of the vertical shaft 1 part of (Antarctica) D 3 is 0.6 m, the 25
As shown in the figure, it becomes a groove like a vertically cut melon skin. This is excavated so that the boom 28 of the excavator 25 has a predetermined shape by the vertical and horizontal rotation and expansion / contraction operations and the traveling operation.

このときの掘削土砂は曲線レール11と地山との間の空
間(2m×2m)を落下して立坑1の底部4へ集め、スラリ
ポンプあるいはエアリフトで地上へ排出する。
The excavated earth and sand at this time falls in the space (2 m × 2 m) between the curved rail 11 and the ground, collects at the bottom 4 of the shaft 1, and is discharged to the ground by a slurry pump or an air lift.

上記のようにして1単位経度分Lだけ壁溝の掘削完了
後は、第23図に示すように、曲線レール11の各弓形レー
ル11a,11aの後側ジャッキ18を第17図(A)に示すよう
に作動させてそれぞれのフート19をつっぱり、曲線レー
ル11を上記1単位経度分Lだけ掘進方向に押し進める。
このとき、掘削側の前側ジャッキ23を前側へ所定の長さ
(W2)にしてつっぱらしておき、曲線レール10の掘進方
向前側に掘削機25及びスラリー用の空間W2が確保される
ようにする。
After completion of the excavation of the wall groove by one unit longitude L as described above, as shown in FIG. 23, the rear jack 18 of each of the arcuate rails 11a, 11a of the curved rail 11 is moved to FIG. 17 (A). By operating as shown, each foot 19 is pulled, and the curved rail 11 is pushed forward in the excavation direction by the above-mentioned one unit longitude L.
At this time, the front jack 23 on the digging side is held forward with a predetermined length (W 2 ), and the excavator 25 and the space W 2 for slurry are secured on the front side of the curved rail 10 in the digging direction. To

ついで曲線レール11の背後にできた空間にコンクリー
トを打設して地中連続壁の一部を構成する。
Next, concrete is poured into the space formed behind the curved rail 11 to form a part of the underground continuous wall.

このとき、上記コンクリートは下側から充填されてい
くので、これに先行して下側の後側ジャッキ18から順次
格納して後側ジャッキ18をフート19で閉じ、これの中に
コンクリートが浸入しないようにすると共に、これのフ
ート19で閉じられた曲線レール11の背面がコンクリート
妻型枠として使用される。
At this time, since the concrete is filled from the lower side, prior to this, it is sequentially stored from the lower rear jack 18 and the rear jack 18 is closed with the foot 19, and concrete does not enter into this. At the same time, the back of the curved rail 11 closed by the foot 19 is used as a concrete end form.

上記掘削〜曲線レール11の移動〜コンクリート打設ま
での一連の作業で、一つの単位経度分の連壁セグメント
を作り、これを繰返して球状の連続した地中壁を構築す
る。この作業を上から見た様子を第24図に示す。この図
において、Bは単位経度分の掘削部の投影形状を示す。
In a series of operations from the excavation to the movement of the curved rail 11 to the concrete placement, a continuous wall segment of one unit longitude is created, and this is repeated to construct a spherical continuous underground wall. FIG. 24 shows this work viewed from above. In this figure, B indicates the projected shape of the excavation part for the unit longitude.

なお上記作業において、溝8をモルタルで閉じる工程
を、第1回目の単位経度分の空間と共にコンクリートに
て閉じるようにしてもよい。この場合、曲線レール挿入
部を閉じるための型枠が不要となる。
In the above operation, the step of closing the groove 8 with mortar may be closed with concrete together with the space for the first unit longitude. In this case, a mold for closing the curved rail insertion portion is not required.

また上記動作において、曲線レール11の背面側にコン
クリートが打設されたときの曲線レール11の内、外周面
のシールはこの部分に設けたシール部材30,30にて行な
われる。
In the above operation, when concrete is cast on the back side of the curved rail 11, the outer peripheral surface of the curved rail 11 is sealed by the seal members 30, 30 provided in this portion.

また曲線レール11の下部のシールは、上記シール部材
30と同様のチューブ型液圧膨張式のシール部材を備えた
当て板を用い、この当て板を立坑1の内側から隙間に押
し当てシールする。
The seal at the lower part of the curved rail 11 is the seal member
Using a backing plate provided with a tube-type hydraulic inflatable sealing member similar to 30, the backing plate is pressed against the gap from the inside of the shaft 1 and sealed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の地中空洞築造工法によれば、土圧や水圧に対
し強度的に有利な大規模な球状空洞を築造することがで
きる。また口径の小さな立坑1からすべての施工ができ
るので、狭いところや既設の構造物下での地中空洞を築
造することができる。さらに内部掘削、排土に先行し
て、球状の完全に締め切った連続壁よりなる外周壁を構
築するので、都市域の軟弱なところでも崩壊の危険なし
に、大規模な地中空洞を築造することができる。
According to the underground cavity construction method of the present invention, it is possible to construct a large-scale spherical cavity that is advantageous in strength against earth pressure and water pressure. In addition, since all construction can be performed from the shaft 1 having a small diameter, an underground cavity can be built in a narrow place or under an existing structure. In addition, before the internal excavation and earth removal, the outer peripheral wall consisting of a spherical and completely closed continuous wall will be constructed, so that a large-scale underground cavity will be built without risk of collapse even in the weak areas of urban areas. be able to.

なお出水があるところでは地下水を汲み上げる必要が
生じるが、本発明工法によれば、上記したように、完全
に締め切った中で内部掘削を行なうので、地下水を移動
させないことになり、地下水の汲上げによる地盤沈下を
起こすおそれがない。
Although it is necessary to pump groundwater where there is flooding, according to the method of the present invention, as described above, internal excavation is performed while the deadline is completely closed, so groundwater is not moved, and groundwater is pumped. There is no danger of land subsidence due to.

さらに本発明工法によれば、立坑1を中心とした回転
体形状に掘削できるので、特別な制御手段を用いること
なく立坑を中心として線対称状の球状の外周壁を構築す
ることができる。
Furthermore, according to the construction method of the present invention, since it is possible to excavate in a rotating body shape centering on the shaft 1, it is possible to construct a line-symmetric spherical outer peripheral wall centering on the shaft without using any special control means.

また上記地中空洞築造工法を実施するための本発明の
装置によれば、上記した本発明工法を能率よく施工する
ことができる。そして特に、本発明に係る地中空洞築造
装置によれば、外周壁2は立坑1を軸にして曲線レール
11を回転させてできる回転体形状に掘削できるので、精
度の良い形状寸法の球状の外周壁が構築できる。また回
転体であることにより、曲線レール11の形状を変えるこ
とにより、多少の偏平形状への対応が可能である。さら
に無人化を図って深い深度への適用が可能である。
According to the apparatus of the present invention for performing the above-mentioned underground cavity construction method, the above-described method of the present invention can be efficiently performed. In particular, according to the underground cavity building apparatus according to the present invention, the outer peripheral wall 2 has a curved rail with the shaft 1 as an axis.
Since the drill can be excavated into a rotating body that can be formed by rotating 11, a spherical outer peripheral wall having a precise shape and dimensions can be constructed. Further, by being a rotating body, it is possible to cope with a somewhat flat shape by changing the shape of the curved rail 11. Furthermore, it can be applied to deep depths by achieving unmanned operation.

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

図面は本発明の実施例を示すもので、第1図、第2図、
第3図は本発明工法の概念図、第4図は地中連続壁の断
面図である。第5図から第12図は本発明工法の工程を説
明するもので、第5図は立坑の断面図、第6図は溝切り
工事の作業説明図、第7図は第6図のA−A線に沿う断
面図、第8図は立坑と溝の概略的な形状を示す斜視図、
第9図は外周壁工事の作業説明図、第10図は第9図のB
−B線に沿う断面図、第11図は空洞内掘削工事の作業説
明図、第12図は第11図のC−C線に沿う断面図である。
第13図から第20図は本発明装置の構成を示すもので、第
13図は球状壁掘削機の全体構成及びこれの溝内への侵入
の仕方を示す説明図、第14図、第15図は球状壁掘削機の
構成及び作用を示す側面図、第16図は弓形レールの断面
図、第17図は弓形レールの断面図、第17図(A)は後側
ジャッキの作用説明図、第18図から第20図は球状壁掘削
機に掘削機を装備した状態の側面図、平面図、正面図、
第21図は球状壁掘削機の曲線レールと溝との関係を示す
断面図、第22図は掘削要領図、第23図はレール支保持要
領図、第24図は掘削要領を示す平面図、第25図は単位経
度分の掘削代を示す斜視図である。 1は立坑、2は外周壁、8は溝、9は球状壁掘削機、11
は曲線レール、11aは弓形レール、18は後側ジャッキ、2
3は前側ジャッキ、25は掘削機、30はシール部材。
The drawings show an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of the method of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of an underground continuous wall. FIGS. 5 to 12 illustrate the steps of the method of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of a shaft, FIG. 6 is an explanatory view of a trench cutting work, and FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along the line A, FIG. 8 is a perspective view showing a schematic shape of a shaft and a groove,
FIG. 9 is an explanatory view of the work of the outer peripheral wall construction, and FIG. 10 is B in FIG.
FIG. 11 is a sectional view taken along the line B-B, FIG. 11 is an explanatory view of the work of excavating work in the cavity, and FIG. 12 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
13 to 20 show the configuration of the device of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory view showing the entire configuration of the spherical wall excavator and how it enters into the groove, FIG. 14 and FIG. 15 are side views showing the configuration and operation of the spherical wall excavator, and FIG. Sectional view of the bow-shaped rail, FIG. 17 is a sectional view of the bow-shaped rail, FIG. 17 (A) is an explanatory view of the operation of the rear jack, and FIG. 18 to FIG. Side view, plan view, front view,
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the relationship between a curved rail and a groove of a spherical wall excavator, FIG. 22 is an excavation procedure diagram, FIG. 23 is a rail support holding procedure diagram, FIG. 24 is a plan view showing an excavation procedure, FIG. 25 is a perspective view showing an excavation allowance for a unit longitude. 1 is a shaft, 2 is an outer peripheral wall, 8 is a groove, 9 is a spherical wall excavator, 11
Is a curved rail, 11a is an arcuate rail, 18 is a rear jack, 2
3 is a front jack, 25 is an excavator, and 30 is a sealing member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 大成建設株式会社 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 (73)特許権者 999999999 財団法人電力中央研究所 東京都千代田区大手町1―6―1 (73)特許権者 999999999 日立建機株式会社 東京都千代田区大手町2丁目6番2号 (73)特許権者 999999999 株式会社フジタ 東京都渋谷区千駄ヶ谷4丁目6番15号 (73)特許権者 999999999 株式会社小松製作所 東京都港区赤坂2丁目3番6号 (72)発明者 林 正夫 千葉県我孫子市若松131―7番地 (72)発明者 石野 好胤 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所研究所内 (72)発明者 森 清就 埼玉県飯能市岩沢340―15 (56)参考文献 特開 平2−157399(JP,A) 特開 平1−230894(JP,A) 特開 平2−108798(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (73) Patent holder 999999999 Taisei Corporation 1-25-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (73) Patent holder 999999999 Central Research Institute of Electric Power Industry 1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo ―6-1 (73) Patent Holder 999999999 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. 2-6-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo (73) Patent Holder 999999999 Fujita Co., Ltd. 4-6-115 Sendagaya, Shibuya-ku, Tokyo ( 73) Patent holder 999999999 Komatsu Manufacturing Co., Ltd. 2-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo (72) Inventor Masao Hayashi 131-7 Wakamatsu, Abiko-shi, Chiba (72) Inventor Yoshitane Ishino Manda, Hiratsuka-shi, Kanagawa 1200 Komatsu Ltd. Laboratory (72) Inventor Kiyotake Mori 340-15 Iwasawa, Hanno City, Saitama Prefecture (56) References JP-A-2-157399 (JP, A) JP-A-1- 230894 (JP, A) JP-A-2-108798 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】地上より立坑1を構築し、この立坑1から
半円形状の溝8を放射状に掘削し、この溝8の周面部
に、上下両端部を立坑内に立設した支柱6に連結した曲
線状の球状壁掘削機9を設置し、この球状壁掘削機9に
て曲線溝掘削を行ない、その後、この掘削分だけ前進
し、これの背面側の空間内にコンクリートを打設して単
位経度分の外周壁を構築し、以下これを繰返し行なって
閉合させて球状の地中連続壁よりなる球状の外周壁2を
構築し、その後、この外周壁2の内側の岩盤を掘削し、
これを上記立坑1より排出して球状の地中空洞を築造す
ることを特徴とする地中空洞築造工法。
1. A shaft 1 is constructed from the ground, and a semicircular groove 8 is excavated radially from the shaft 1, and on the peripheral surface of the groove 8, both upper and lower ends are supported by a column 6 standing upright in the shaft. The connected curved spherical wall excavator 9 is installed, a curved groove excavation is performed by the spherical wall excavator 9, and thereafter, the vehicle is advanced by the amount of the excavation, and concrete is poured into the space on the rear side of the excavator. Then, the outer peripheral wall for the unit longitude is constructed, and thereafter, the above operation is repeated to close the outer peripheral wall, thereby constructing a spherical outer peripheral wall 2 composed of a spherical underground continuous wall, and then excavating the rock inside the outer peripheral wall 2. ,
This is discharged from the shaft 1 to construct a spherical underground cavity.
【請求項2】立坑1に立設する支柱6に両端部が回転自
在に支承され、多数の弓形レール11aを折り曲げ自在に
連結してなる曲線レール11と、この曲線レール11の一側
面を走行して曲線レール11の一側面との対向側を掘削す
る掘削機25と、曲線レール11の掘削機走行側に設けた前
側ジャッキ23と、曲線レールの他側面側に設けた後側ジ
ャッキ18と、曲線レール11の円弧状の内、外周面に設け
たシール部材30とからなることを特徴とする地中空洞築
造装置。
2. A curved rail 11 in which both ends are rotatably supported by a column 6 erected in a shaft 1 and a number of bow-shaped rails 11a are connected to bend freely, and one side of the curved rail 11 runs. An excavator 25 that excavates the opposite side of the curved rail 11 from one side, a front jack 23 provided on the excavator traveling side of the curved rail 11, and a rear jack 18 provided on the other side of the curved rail. And a sealing member 30 provided on the outer peripheral surface of the arc shape of the curved rail 11.
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