JP2594006B2 - トンネルライニング法及びその装置 - Google Patents

トンネルライニング法及びその装置

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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/04—Driving tunnels or galleries through loose materials; Apparatus therefor not otherwise provided for

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、掘削前に前作業の必要
なしにかつ最大限の人的安全の条件の下にトンネルの最
終的ライニングを形成する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】先願の１９８９年４月２８日の特許出願
３４４５Ａ／８９の目的物には、トンネル内壁面である
迫持面を丸天井又はその円形横断面若しくは相異なる曲
率半径の複数の円弧状部分から形成するトンネルを、特
定の作業として隣接したキャストライニングを使用して
構築するトンネル構築法が記載されている。この出願に
記載された方法の実施及び装置の構成は要求される一連
の作業によって特徴づけられておりかつ特別な構成によ
って装置が特定され、それらは既存のトンネルの拡張の
可能性を実現したが、追加の作業の必要な点及び人的安
全性において不足する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主課題は、ト
ンネル掘削工程における作業ステップを確立しかつ可能
な最短時間内に最小のコストでかつ充分な安全性を以て
掘削の進行中、トンネル内壁面である迫持面に沿ってト
ンネル縦軸線方向に隣接する複数の截頭円錐形リングの
形のキャストライニングによりトンネルを構築する方法
及びその装置を提供することである。
【０００４】他の課題は、全作業ステップ及び地滑り、
崩壊等を生ずる困難な領域でも隣接したキャストライニ
ングの連接によって構築されることができるための可能
な補強補助及び又は圧密・塞材注入作業を実施する装置
を提供することである。また、他の課題は制限され又は
中断される場合でも一定の掘削能率を確保するように、
既存のトンネルの拡張のためにトンネル縦軸線方向に連
接されるキャストライニングを使用することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は特に特許
請求の範囲第１項から第５項に記載された構成によって
解決される。
【０００６】本発明によれば、種々の横断面及び種々の
曲率半径のトンネルを構築するための方法及びその装置
が提供される。
【０００７】トンネル支持構造の構築の他に、前記公知
の装置はカッタの作動を容易にしかつ地盤の陥没を防止
するために、掘削されるべき土壌を移動させるための予
備的にグラウト（圧密・塞材）注入のような補助的操作
を行うことを可能にする。他の場合、土壌の予備的な改
良された領域が連続的な切羽面に形成される。これらの
領域は陥没の防止に有効なガラス樹脂又は類似の材料の
注入ロッドによる注入によって任意に補強されることが
できる。ある公知の装置は新しいトンネルを掘削する他
に、古いトンネルを拡張することを可能にするように設
計される。これらの装置はアウトリガー上に位置しかつ
トンネルの壁に係留されており、その際少なくとも１つ
のレーン上で岩屑を取り出すコンベヤの通過及び運搬車
の通過が可能にされている。
【０００８】本発明の理解を確実にするために、好適な
発明の実施の形態が示されており、以下図面に基づいて
本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【０００９】
【実施例】図１〜図７によれば、トンネル内壁面である
迫持面を円形横断面又は曲率半径の異なる複数の円弧状
部分によって形成するトンネルの構築のために、トンネ
ル掘削装置２０が使用され、トンネル掘削装置２０は完
全セルフサポートライニングを形成する。これは図示の
主要構造から成り、トンネル掘削装置２０の縦軸線がト
ンネル縦軸線と一致するように位置決めされる。アウト
リガー２３はトンネル掘削装置２０の縦軸線をトンネル
の縦軸線と合致させるために伸縮可能な支持装置であ
る。
【００１０】トンネル掘削装置２０はクローラトラック
２２によって前進し、このクローラトラック２２は岩屑
搬送ベルトを有する搬送車４１に岩屑を搭載しつつ搬送
車４１を適切な位置に位置させるために移動される。
【００１１】トンネル掘削装置２０は既に構築されたト
ンネル部分の壁２４にトンネル掘削装置２０を固定する
ためにラジアル方向を向いた伸縮可能なアウトリガー２
３によって支持されている。トンネル掘削装置２０は特
許出願３４４６Ａ／８９に記載されたキャストライニン
グを形成するための、第１工具としてのカッタ２５を有
する。該カッタ２５は伸縮可能なブーム２８によりスラ
スト軸受２７を介して半径方向に作用するアーム２６上
に位置している（図１）。
【００１２】アーム２６はロータリパーカッション法等
で穿孔するため、シューを備えたドリルの挿入のため
に、また中空ドリルシャンクを通して圧密に改良すべき
改良面領域に圧密・塞材注入を行うために、各スキッド
３１及び３２に取付けられた穿孔ヘッド２９及び３０を
有する。注入混合物は高い浸透度を可能にする液体バイ
ンダをベースとしたコンクリート等であり得る。ガラス
繊維強化されたプラスチック管等の付設は中空ドリルシ
ャンクを通して行われる上記作業中行われる。
【００１３】作業ステップは図２、図３及び図４に基づ
いて行われる。カッタ２５が区間Ａでキャストライニン
グ３４を形成する間、穿孔ヘッド２９によって作動され
る第２工具としての穿孔ロッド３３は次の区間Ｂのキャ
ストライニングが布設されるべき個所への圧密・塞材注
入を行う（図２）。同時に穿孔ヘッド３０（図１）によ
って作動される第３工具としての穿孔ロッド３５は区間
Ｂの先端部分から区間Ａの後端部分を区画する改良面３
８への圧密・塞材注入を行う（図２）。しかし圧密・塞
材注入の必要のない土壌の区間では圧密・塞材注入は省
略される。既に述べたように圧密・塞材注入は土壌中に
付設される電縫管によって行われることができる。
【００１４】図３は区間Ａの中央土壌を掘削するために
アーム３７によって駆動される掘削工具３６の作用を示
す。土壌除去は区間Ｂの先端の圧密にされた改良面３８
で停止する。除去すべき土壌はずり出しトレー３９上に
搭載されかつコンベァベルト４０がそれを搬送車４１に
移送する。図４は図２に示された区間Ａに対する作業ス
テップと同様な作業ステップであって、区間Ｂに対して
行われるステップを示し、即ち区間Ｂでキャストライニ
ングを形成する間、穿孔ヘッド２９によって作動される
穿孔ロッド３３は次の区間Ｃのキャストライニングが布
設されるべき個所への圧密・塞材注入を行う。同時に穿
孔ヘッド３０（図１）によって区間Ｃの先端部分の改良
面３８への圧密・塞材注入が行われる。
【００１５】明確を期するために図５、図６及び図７を
参照する。図５は図２のＸ−Ｘ線に沿う横断面を示しそ
の際既に圧密・塞材注入された区間Ａのキャストライニ
ングの布設されるべき個所の掘削が行われた後、区間Ａ
のキャストライニング３４の形成及び次の区間Ｂのキャ
ストライニングが布設されるべき個所及び改良面３８の
圧密・塞材注入のための穿孔ロッド３５が通る孔４２を
示す。
【００１６】図６は図２のＹ−Ｙ線に沿う横断面であ
り、ここでは区間Ｂのキャストライニングが布設される
べき領域に注入された圧密・塞材４３と改良面３８及び
区間Ａに布設されたキャストライニング３４を示す。
【００１７】図７は図２のＺ−Ｚ線に沿う横断面を示
し、区間Ｂの掘削されかつキャストライニングが布設さ
れるべき領域に注入された圧密・塞材４３を示す。
【００１８】図８〜図１４によって次に形成されるべき
アーチ型の、伝統的な丸天井トンネルの形成装置を示
す。図８は成形されるべきトンネル縦軸線と同心にその
縦軸線を位置決めされたトンネル掘削装置５０を示し、
トンネル掘削装置５０は荷重支承構造５１を有する（図
９）。
【００１９】荷重支承構造５１はアーチ型ガイド５２を
備え、その上をカッタ５３を備えた１つ又は複数のヘッ
ドが滑動可能である。カッタ５３を備えたヘッドを支持
するアーム５４は円形トンネルを構築するために使用さ
れる機械について記載したと同一の作業順序により行わ
れる圧密・塞材注入作業のための各ガイド５７及び５８
上の穿孔ヘッド５５及び５６を備える。
【００２０】図８〜図１１に示されたトンネル掘削装置
はクローラトラックによる自走式装置上に取りつけられ
たトンネル掘削装置を示す。いずれのトンネル掘削装置
も搬送車４１の自由な通行を可能にしかつ除去されるべ
き土壌のためのずり出しトレー又は収集器の設置を可能
にするように配列されている。
【００２１】明確にするために、図１２、図１３及び図
１４は図９のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ及びＺ−Ｚ線に沿う横断面
を示し、キャストライニング３４、穿孔ロッド通行孔４
２及び注入された圧密・塞材４３を示す。
【００２２】図１５及び１６は既存のトンネルの拡張の
ための装置を示す。概念は次に形成されるべきアーチを
備えた従来の伝統的なトンネルの形成のためのものと同
様である。相違する点は荷重支承構造６０であり、これ
は小型に形成された場合でも、作業者が通行可能なよう
に構成された保護部を有することである。この場合、キ
ャストライニング３４を形成するためのアーム２６上を
滑動可能なカッタ又はカッタモジュールは次に破壊され
るべき既存のトンネル構造がそれ自体サポートとして作
用するように、圧密・塞材注入及び掘削を実施するため
の穿孔ヘッドを備えていない。
【００２３】しかし成形されるべきキャストライニング
３４を構成する範囲における圧密・塞材注入のための穿
孔ヘッドに適用することが可能であり、このシステムは
図示してない。
【００２４】このトンネル掘削装置は前記のトンネル掘
削装置とは保護スクリーン６１、作業テーブル６２及び
ホィール搭載キャリッジから成る自走式装置６３の存在
の点で相違する。これは既存の道路が使用されることが
でき、道路は下に位置するアーチ及びトンネル基礎構造
と共に良好に保存されるからである。
【００２５】トンネルの拡張ステップの特徴は古いアー
チ又はその延長部に新しい大きな丸天井を接続するため
に道路面に対して傾斜したキャストセグメント６４を形
成する必要があることである。
【００２６】アーチ型接続部材及び調整部材によってこ
れが達成可能である。これらは既に特許出願３４４６Ａ
／８９に記載されているので図示しない。結局、先行す
る特許出願を参照すれば、コンクリート及び又は金属繊
維で補強されたコンクリート（繊維強化コンクリート）
によるキャストライニングの布設が可能である。
【００２７】既に隣接して拘束されている相異なるキャ
ストライニング厚さ及び又は相異なる形態を達成するた
めに刃及び又はカッタから成るチェーンモジュールを接
続することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】作業のステップが確立されかつ可能な最
短時間内に最小のコストでかつ充分な安全を以て掘削面
に沿って作業ユニットの走行中に截頭円錐形リングが形
成され、迫持外面に沿って隣接した複数のキャストライ
ニングの連接によってトンネル支持構造を形成すること
ができる装置が提供される。全作業ステップ及び地滑
り、崩壊等を生ずる困難な領域でもキャストライニング
よる補強及び又は土壌改良が実施されることができる。
本発明による装置はトンネルの直径の大小にかかわら
ず、また既存のトンネルの拡張等にも広く利用されるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル内壁面である迫持面を円形又は曲率の
相異なる複数の円弧状部分から形成するトンネルを構築
するための装置の正面図である。
【図２】１つの作業ステップ中の図１の装置の側面図で
ある。
【図３】図２に示す作業ステップの次の作業ステップを
示す図である。
【図４】図３に示す作業ステップの次の作業ステップを
示す図である。
【図５】キャストライニングを示す、図２のＸ−Ｘ線に
沿う断面図である。
【図６】その後のキャストライニングにおける圧密・塞
材注入を示す、図２のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図７】改良面領域を示す、図２のＺ−Ｚ線に沿う断面
図である。
【図８】次に形成されるべきアーチを備えた開放トンネ
ルを構築するための装置の正面図である。
【図９】作業ステップにおける図８に示す装置の側面図
である。
【図１０】作業ステップにおける図８に示す装置の図９
に示す作業ステップの次の作業ステップを示す図であ
る。
【図１１】作業ステップにおける図８に示す装置の図１
０に示す作業ステップの次の作業ステップを示す図であ
る。
【図１２】キャストライニングを示す、図９のＸ−Ｘ線
に沿う断面図である。
【図１３】キャストライニングにおける圧密・塞材注入
を示す、図９のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図１４】改良面領域を示す、図２のＺ−Ｚ線に沿う断
面図である。
【図１５】既存のトンネルを拡張するための装置の正面
図である。
【図１６】既存のトンネルを拡張するための装置の側面
図である。
【符号の説明】
２０ トンネル掘削装置 ２１ 中央フレーム ２２ クローラトラック ２３ アウトリガー ２４ 壁 ２５ 第１工具（カッタ） ２６ ガイド ２７ スラスト軸受 ２８ ブーム ２９ 穿孔ヘッド ３０ 穿孔ヘッド ３１ スキッド ３２ スキッド ３３ 第２工具（穿孔ロッド） ３４ キャストライニング ３５ 第３工具（穿孔ロッド） ３６ 掘削工具 ３７ アーム ３８ 改良面 ３９ ずり出しトレー ４０ コンベアベルト ４１ 搬送車 ４２ 穿孔ロッド通行孔 ４３ 注入された圧密・塞材 ５０ トンネル掘削装置 ５１ 荷重支承構造 ５３ カッタ ５４ アーム ５５ 穿孔ヘッド ５６ 穿孔ヘッド ５７ ガイド ５８ ガイド ６０ 荷重支承構造 ６１ 保護スクリーン ６２ 作業テーブル ６３ 自走式装置 Ａ 区間 Ｂ 区間 Ｃ 区間

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トンネルライニング法にして、チェー
    ン、ベルト又はバンド型の少なくとも１つの工具（２
    ５）を有するトンネル掘削装置（２０）がトンネル内壁
    面である迫持面上の点に基づいて特定されるトンネル縦
    軸線と一致するように位置決めされ、第１ステップにお
    いて、前記工具（２５）は前記工具（２５）の走行によ
    り略矩形の空洞が形成されるようにトンネル縦軸線から
    発散する方向に所定の深さだけ挿入され、該空洞はキャ
    ストライニング（３４）を形成するためにコンクリート
    を充填され、前記第１ステップは連接されるべきキャス
    トライニング（３４）としての截頭円錐形リングが完成
    するまで反復され、その後第２ステップにおいて、キャ
    ストライニングが形成された区間（Ａ又はＢ又はＣ）の
    中央土壌が区間（Ａ又はＢ又はＣ）の軸線方向の全長よ
    りも小さい深さだけ掘削されそして第３ステップにおい
    てトンネル掘削装置（２０）はキャストライニング（３
    ４）の縦軸線方向の全長と等しい距離だけ進められ、こ
    れらの第１ステップと第２ステップとは１つの区間のキ
    ャストライニングの広い後端部分が次の区間のキャスト
    ライニングの狭い先端部分上に被嵌されて複数の区間を
    連接した１つのライニングが形成されるように反復され
    る前記方法において、 キャストライニング（３４）の１つの区間（Ａ又はＢ又
    はＣ）の掘削の間第１工具（２５）と関連して、第２工
    具（３３）は次の区間の中央土壌へのコンクリート等に
    よる圧密・塞材注入（４３）を実施することを特徴とす
    る前記方法。
  2. 【請求項２】 キャストライニング区間（Ａ）のキャス
    トライニング形成中、第１工具（２５）及び第２工具
    （３３）の作動と関連して、第３工具（３５）が１つの
    区間（Ａ）の後端部分から次の区間（Ｂ）の前端部分を
    分離する改良面（３８）を形成するためにコンクリート
    等による圧密・塞材注入（４３）を実施する請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 トンネルに沿って前進するためのユニッ
    トと、トンネルの縦軸線のまわりに中央フレームを回転
    可能にするため及び該トンネル縦軸線に対して半径方向
    に移動可能にするために前記前進ユニット上に中央フレ
    ームを支持する装置と、トンネル縦軸線から拡散する方
    向に滑動するために該中央フレーム上に取付けられた少
    なくとも１つの工具と、該中央フレームに沿って前記工
    具を駆動するための装置とから成るトンネルライニング
    装置において、 第１工具（２５）の作動と関連して、第１工具（２５）
    が１つの区間を切削している間に次の区間の土壌中に圧
    密・塞材注入を行うために、第２工具（３３）が配列さ
    れていることを特徴とする前記トンネルライニング装
    置。
  4. 【請求項４】 第１工具（２５）が次の区間の先端部分
    から切削している区間の終端部分を分離する改良面（３
    ８）へ圧密・塞材注入するために、第１工具（２５）及
    び第２工具（３３）の作動と関連して、第３工具（３
    ５）が配設されている請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 第２工具（３３）及び第３工具（３５）
    が、それぞれ第１工具（２５）を支持するスキッド（３
    １、３２）上に取付けられた穿孔ヘッド（２９、３０）
    により作動され、穿孔ヘッド（２９、３０）が使い捨て
    シューを備えた反復使用可能なシャンクでありかつ形成
    された空洞から前記工具を引き出す間圧密・塞材注入
    （４３）が可能なように中空状になっている、請求項３
    記載の装置。
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