JP2747541B2 - トンネル覆工用エレメントによるトンネルの構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、たとえば、鉄道や道路等の下に立体交差す
るトンネルを構築する場合に用いられるトンネル覆工用
エレメントによるトンネルの構築方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 鉄道や道路の下に立体交差するトンネルを構築する方
法として、従来からの現場打設コンクリートによる覆工
体の分割されない一体構築による施工法に代え、断面形
状が矩形で、長尺な管状のトンネル覆工用エレメントを
用いて施工する方法が知られている。

この方法の一般的な例を第８図を参照して説明する
と、まず、トンネルを構築すべき横の地盤（以下単に地
盤と称する）L1に近接して発進立坑１を掘削する。つま
り、地盤L1には、その上面側に（図８において、紙面と
直交するように）既設の鉄道や道路が構築されており、
この鉄道や道路の下方側に、この鉄道や道路と立体交差
するトンネルを構築するのである。そして、この発進立
坑１の地面に、地盤L₁に向けてトンネル覆工用エレメン
ト（以下単にエレメントと称する）エレメントＥの進行
方向を定めるガイドフレーム２を敷設した後、発進立坑
１によって地盤L₁から隔てられた地盤L₂の上に配置した
地上のクレーン（以下単にクレーンと称する）３によっ
て吊ったエレメントＥを、前記ガイドフレーム２にセッ
トする。

次いで、ガイドフレーム２の後方に配した推進装置４
により、エレメントＥをガイドフレーム２に沿って水平
に地盤L₁に向けて押していって地盤L₁中に圧入しなが
ら、エレメントＥの先端部に備えた掘削機５により土砂
を掘削することによって、エレメントＥを地盤L1中に推
進させて、その先端部を予め掘削した到達立坑１′側へ
到達させることにより、地盤L₁に貫通させた状態で埋設
する。

このようにして、複数のエレメントＥを、互いに隣接
した状態で地盤L₁中に門型に埋設し、かつ相互に連結し
てトンネル覆工体E₁を形成した後、このトンネル覆工体
E₁の内側の土砂を掘削除去することにより、地盤L1上の
既設の鉄道や道路と立体交差するトンネルが構築され
る。

なお、図において、符号Ｗは、発進立坑１及び到達立
坑１′を構築する際に土止めとして埋設された地中壁で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようなトンネルの構築方法において、クレーン
３によってエレメントＥをガイドフレーム２にセットす
るには、エレメントＥの中央部をクレーン３によって吊
り、ガイドフレーム２の後端（第８図において右端）に
推進装置４を配してから、この推進装置４と地盤L₁との
間のガイドフレーム２に吊り降ろしていく。

しかしながらこのような方法では、推進装置４を越え
てエレメントＥをガイドフレーム２に吊り降ろしていか
ねばならないことから、第８図のＤで示すクレーン３の
作業半径が非常に大きく、このため、クレーン３は大型
で大容量のものにせねばならず、その分コストも高くな
るといった問題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、発進立坑内に、トンネルを構築すべき横の地盤に
向けて長尺な中空管状のトンネル覆工用エレメントを地
上のクレーンによってセットし、このエレメントを、推
進装置により前記横の地盤中に水平に圧入しながら、エ
レメントの先端部に備えた掘削機により土砂を掘削する
ことによって、複数のエレメントを一つずつトンネルの
覆工断面に沿って横の地盤中に推進させて埋設し、これ
らエレメントを連結してトンネル覆工体を形成した後、
このトンネル覆工体の内側の土砂を掘削除去してトンネ
ルを構築する方法において、前記発進立坑内に前記エレ
メントをセットするに際し、前記地上のクレーンによっ
て前記推進装置の上にエレメントを載置した後、この推
進装置を横の地盤に向けて前進させ、かつエレメントの
先端部をエレメント先端部支持機によって上下動可能に
支持し、次いで、このエレメント先端部支持機によりエ
レメントの先端部を、また前記地上のクレーンによりエ
レメントの後端部をそれぞれ上昇させることにより、推
進装置とエレメントを離した後、推進装置をエレメント
よりも後方に後退させ、次いで、エレメント先端部支持
機と地上のクレーンとを下降作動させてエレメントを下
降させることにより、エレメントを発進立坑内にセット
することを特徴としている。

［作用］ 本発明のトンネル覆工用エレメントによるトンネルの
構築方法において、そのポイントとなるところは、地上
のクレーンによって発進立坑内にエレメントをセットす
るに際し、従来のように推進装置を越すことなく、それ
よりも手前側にあるその推進装置の上にエレメントを載
置する点にある。この方法により、地上のクレーンの最
大作業半径が小さくて済み、したがって、地上のクレー
ンは従来よりも小型かつ小さな容量のものでよくなり、
コストの低減が図られる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

本実施例も、前記第８図で示した地盤L₁に、複数のエ
レメントＥを圧入埋設してトンネルを構築することを前
提としており、まず、実際にトンネルを構築する前の段
階の設備について説明する。

まず、発進立坑１には、鉄骨等により上下に移動が可
能な台６が構築され、この台６の上に、地盤L₁に向けて
ガイドフレーム２およびレール７が敷設されている。

ガイドフレーム２は、第１図、第３図および第４図に
示すように、左右のトラス状フレーム８と、このフレー
ム８を構成する下側のビーム９間に間隔をおいて多数組
まれた横材10からなる正面視Ｕ字状のもので、台６の上
で幅方向に移動可能に設置されている。

ガイドフレーム２の横材10の上に、前記レール７が敷
設されており、このレール７に沿って前進・後退が可能
なように推進装置11がセットされているとともに、ガイ
ドフレーム２の地盤L₁側である先端部に、門型のエレメ
ント先端部支持機12が備え付けられている。

推進装置11について詳述すると、この推進装置11は、
第３図に示すように、前記レール７上を転がる車輪13a
を備えた台車13上の先端に、エレメントＥの後端に当接
する押圧板14が固定され、台車13上の後端部には、推進
用の一対のジャッキ15が設けられ、さらに台車13上の前
後の端部には、エレメントＥを受ける門型のエレメント
支持フレーム16、17がそれぞれ立設されている。

前側のエレメント支持フレーム16は、第５図に示すよ
うに、左右一対の鉛直フレーム18の上端間に水平フレー
ム19が架け渡されて固定され、この水平フレーム19の上
面に、一対のガイド20が固定されている。また、後側の
エレメント支持フレーム17も、前側と同様で第４図に示
すように、左右一対の鉛直フレーム21、水平フレーム22
およびガイド23を有している。

これらエレメント支持フレーム16、17の各水平フレー
ム19、22は、互いに同レベルに設定され、各一対のガイ
ド20、23の間にエレメントＥを挟んだ状態でこれら水平
フレーム19、22の上にエレメントＥを受けて載せるよう
になっている。この状態で、エレメントＥは、地盤L₁に
向かって水平な姿勢となる。

前記ジャッキ15は、レール７の長さ方向に伸縮するよ
うになっており、その後端には、ガイドフレーム２に係
合してジャッキ15の推力を受ける受圧フレーム24が固定
されている。

すなわち、受圧フレーム24の両端には、第７図に示す
ように、ガイドフレーム２の各フレーム８の内側にそれ
ぞれ一定間隔をおいて形成された係止孔25に係合する出
没自在のピン26が具備されている。

この推進装置11によれば、ジャッキ15を縮めた状態
で、各ピン26をガイドフレーム２の係止孔25に入れて係
合させた後、ジャッキ15を伸長することにより、ピン26
を介して受圧フレーム24が推力を受けてジャッキ15のス
トローク分台車13が地盤L₁方向に前進し、次いで各ピン
26を後退させて係止孔25から抜いた後ジャッキ15を縮
め、各ピン26を次の係止孔25に係合させ、次いでジャッ
キ15を伸長させることにより、再び台車13が前進する。

このように、ガイドフレーム２の係止孔25へのピン26
の係合→ジャッキ15の伸長→ピン26の後退→ジャッキ15
の収縮→次の係止孔25へのピン26の係合、といった動作
を繰り返すことにより、推進装置11は地盤L₁の方向へ前
進する。そして、この際、先端の押圧板14にエレメント
Ｅの後端を当接させておけば、エレメントＥは地盤L₁に
圧入されていくわけである。

前記エレメント先端部支持機12は、第３図および第６
図に示すように、前記ガイドフレーム２の左右の下側の
ビーム９先端にそれぞれ立設された鉛直フレーム27と、
これら鉛直フレーム27間にわたって架け渡された水平フ
レーム28とを具備する。

水平フレーム28は、その両端部に取り付けられたガイ
ド29を介して、鉛直フレーム27に沿って上下にスライド
可能に取り付けられ、さらに各鉛直フレーム27の上部に
設けられたチェーンブロック30のチェーン30aに吊り下
げられた状態とされている。そして、各チェーンブロッ
ク30のチェーン30aを同期させて上げたり下げたりする
ことにより、水平フレーム28は鉛直フレーム27に沿って
上下にスライドするようになっている。

また、水平フレーム28の上面の中央には、その長さ方
向を軸とした一対のローラ31が回転自在に取り付けら
れ、この上にエレメントＥが載せられるようになってお
り、さらに、その両側には、エレメントＥの進行方向を
定めるガイド32が固定されている。

それでは、上記設備を用いて、本実施例に係るトンネ
ルの構築方法を、以下順を追って説明していく。

第１図（イ）に示すように、推進装置11をレール７に
沿って後退させその後端部に位置させた後、クレーン３
によってエレメントＥを推進装置11のエレメント支持フ
レーム16、17間にわたって載置する。このとき、エレメ
ントＥのほぼ中央が推進装置11の上にくるようにし、か
つ各一対のガイド20、23間にエレメントＥを配する。

クレーン３のフック3aをエレメントＥから外して、エ
レメントＥを推進装置11上に支持した状態とする。次い
で、推進装置11を上述した要領で地盤L₁に向けて前進さ
せていき、エレメントＥの先端部をエレメント先端部支
持機12に近付け、エレメント先端部支持機12の水平フレ
ーム28を、ローラ31の上にエレメントＥが載る高さにま
でチェーンブロック30aによって移動させる。そしてこ
の後、さらに推進装置11を前進させてエレメントＥの先
端部を前記ローラ31の上に載せて支持する。（第１図
（ロ）参照） エレメント先端部支持機12の水平フレーム28をチェー
ンブロック30によって若干上昇させ、また、クレーン３
のフック3aをエレメントＥの後端部に係合させ、かつク
レーン３によってその後端部を若干吊り上げることによ
り、エレメントＥを各エレメント支持フレーム16、17か
ら離す。これによって、エレメントＥは、その後端部が
クレーン３により、またその先端部がエレメント先端部
支持機12により、ガイドフレーム２上にてほぼ水平な姿
勢で保持された状態となる。

この後、第１図（ハ）に示すように、推進装置11を後
退させてエレメントＥの後方に配置する。

次いで、エレメント先端部支持機12の水平フレーム28
とクレーン３のフック3aを下げることによりエレメント
Ｅを下げていき、エレメントＥをガイドフレーム２内に
収める。

この状態で推進装置11を前進させて先端の押圧板14を
エレメントＥの後端に当接させ、さらに、推進装置11を
前進させてエレメントＥを地盤L₁に圧入していくととも
に、エレメントＥの先端部の内部にあらかじめ設けてあ
る掘削機５により土砂を掘削する。このように、推進装
置11によってエレメントＥを地盤L₁に圧入しながら、掘
削機５によって土砂の掘削を行い、第１図（ニ）に示す
ように、エレメントＥを地盤L₁に貫通させて埋設する。

一つのエレメントＥの圧入が終わったら、上記で述
べた位置まで推進装置11を後退させ、かつガイドフレー
ム２を横にずらし、再び推進装置11の上に、クレーン３
によってエレメントＥを載置する。そして、上記〜
を繰り返しエレメントＥを圧入する。

このような手順を繰り返して、まず地盤L₁に対して、
複数のエレメントＥを相互に隣接させ、門型に埋設する
エレメントＥのうちの水平に並ぶ上部の部分のエレメン
トＥを圧入する。

次いで、ガイドフレーム２および推進装置11が設置さ
れた台６を下げ、再びガイドフレーム２をその上に設置
する。そしてガイドフレーム２を、上記のようにして圧
入された各上部のエレメントＥのうちの一方の端部にあ
たるエレメントＥの下方の部分の地盤L₁に、ガイドフレ
ーム２を横に移動させて対向させる。

この後、エレメントＥを推進装置11のエレメント支持
フレーム16、17の上に載せる。この際、エレメントＥの
後端が地盤L₂にぶつからない程度に近接した状態で、そ
の中央部を推進装置11によって支持する。

次いで、上記〜の手順によりエレメントＥを地盤
L₁に圧入する。エレメントＥの圧入が終わったら、各上
部のエレメントＥのうちの他方の端部にあたるエレメン
トＥの下方の部分の地盤L₁に、ガイドフレーム２を横に
移動させて対向させ、上記と同様にエレメントＥを地盤
L₁に圧入する。

このようにして、台６の鉄骨を順次降下させながら、
左右に配されるエレメントＥを上記〜の手順で上か
ら下へ、相互に隣接して並ぶ状態に圧入していく。その
状態を第２図（イ）〜（ニ）に示す。下まで圧入が完了
した時点で、エレメントＥは地盤L₁に対して門型に圧入
埋設され、この後、ボルト結合等の手段により相互に連
結することにより、連結トンネル覆工体E₁を形成する。
このようにしてエレメントＥの圧入が完了してトンネ
ル覆工体E₁を形成したら、このトンネル覆工体E₁の内側
の土砂を掘削除去して、トンネルを構築する。

上記方法においては、地盤L₁の浅い位置にエレメント
Ｅを圧入する場合、推進装置11の上に載置されるエレメ
ントＥは、クレーン３が停車している地盤L₂よりも上方
に位置するから、ガイドフレーム２のもっとも後方に推
進装置11を移動した状態でその上に載せることができ
る。この場合第１図（イ）に示すように、エレメントＥ
の後端部が地盤L₂の上方にくるわけであり、その際のク
レーン３の作業半径は同図符号D₁で示すごとく非常に小
さく、上記工程の中では最小である。

また、台６を下げていった地盤L₁の深い位置にエレメ
ントＥを圧入する際において、推進装置11の上にエレメ
ントＥを載せる場合は、後端が地盤L₂にぶつからず、か
つ近接した位置にエレメントＥを配すわけで、このとき
のクレーン３の作業半径は、第２図（イ）のD₂である。
このときのクレーン３の作業半径D₂が上記工程で最大で
ある。

しかしながら、この最大の作業半径D₂は、第８図に示
した従来方法のように、推進装置11を越えてガイドフレ
ーム２にセットする場合の作業半径Ｄと比較すると非常
に小さく、したがって、クレーン３は従来よりも小型か
つ小さな容量のもので済み、コストの低減が図られる。

なお、上記実施例においては、トンネル覆工用エレメ
ントとして断面矩形のエレメントを用いた例を示してい
るが、本発明はこれに限らず、類似の目的で水平に掘削
圧入される円筒型鋼管等についても適用し得る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のトンネル覆工用エレメ
ントによるトンネルの構築方法によれば、発進立坑内
に、トンネルを構築すべき横の地盤に向けて長尺な中空
管状のトンネル覆工用エレメントを地上のクレーンによ
ってセットし、このエレメントを、推進装置により前記
横の地盤中に水平に圧入しながら、エレメントの先端部
に備えた掘削機により土砂を掘削することによって、複
数のエレメントを一つずつトンネルの覆工断面に沿って
横の地盤中に推進させて埋設し、これらエレメントを連
結してトンネル覆工体を形成した後、このトンネル覆工
体の内側の土砂を掘削除去してトンネルを構築する方法
において、前記発進立坑内に前記エレメントをセットす
るに際し、前記地上のクレーンによって前記推進装置の
上にエレメントを載置した後、この推進装置を横の地盤
に向けて前進させ、かつエレメントの先端部をエレメン
ト先端部支持機によって上下動可能に支持し、次いで、
このエレメント先端部支持機によりエレメントの先端部
を、また前記地上のクレーンによりエレメントの後端部
をそれぞれ上昇させることにより、推進装置とエレメン
トを離した後、推進装置をエレメントよりも後方に後退
させ、次いで、エレメント先端部支持機と地上のクレー
ンとを下降作動させてエレメントを下降させることによ
り、エレメントを発進立坑内にセットすることを特徴と
するもので、従来のように推進装置を越すことなく、そ
れよりも手前側にあるその推進装置の上に地上のクレー
ンによってエレメントを載置するときが、地上のクレー
ンの最大作業半径となる。

したがって、この地上のクレーンの最大作業半径は従
来方法と比較すると小さくて済み、このため、地上のク
レーンは従来よりも小型かつ小さな容量のものでよくな
り、コストの低減が図られるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第７図は本発明の一実施例を説明する図で
あって、第１図（イ）〜（ニ）は地盤の浅い位置に対し
てエレメントを圧入していく工程を説明する側面図、第
２図（イ）〜（ニ）は側方に配するエレメントを地盤に
圧入してしていく工程を説明する側面図、第３図はガイ
ドレール、推進装置およびエレメント先端部支持機を説
明するための側面図、第４図は後側エレメント支持フレ
ームの後面図、第５図は前側のエレメント支持フレーム
の正面図、第６図はエレメント先端部支持機の正面図、
第７図は推進装置の後端部の平面図、第８図は従来方法
によって地盤にエレメントを圧入している状態を説明す
る側面図である。 １……発進立坑、３……クレーン（地上のクレーン）、
５……掘削機、11……推進装置、12……エレメント先端
部支持機、16、17……エレメント支持フレーム、Ｅ……
トンネル覆工用エレメント、E₁……トンネル覆工体、L₁
……地盤（横の地盤）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発進立坑内に、トンネルを構築すべき横の
   地盤に向けて長尺な中空管状のトンネル覆工用エレメン
   トを地上のクレーンによってセットし、 このエレメントを、推進装置により前記横の地盤中に水
   平に圧入しながら、エレメントの先端部に備えた掘削機
   により土砂を掘削することによって、複数のエレメント
   を一つずつトンネルの覆工断面に沿って横の地盤中に推
   進させて埋設し、 これらエレメントを連結してトンネル覆工体を形成した
   後、このトンネル覆工体の内側の土砂を掘削除去してト
   ンネルを構築する方法において、 前記発進立坑内に前記エレメントをセットするに際し、 前記地上のクレーンによって前記推進装置の上にエレメ
   エントを載置した後、この推進装置を横の地盤に向けて
   前進させ、かつエレメントの先端部をエレメント先端部
   支持機によって上下動可能に支持し、 次いで、このエレメント先端部支持機によりエレメント
   の先端部を、また前記地上のクレーンによりエレメント
   の後端部をそれぞれ上昇させることにより、推進装置と
   エレメントを離した後、推進装置をエレメントよりも後
   方に後退させ、 次いで、エレメント先端部支持機と地上のクレーンとを
   下降作動させてエレメントを下降させることにより、エ
   レメントを発進立坑内にセットすることを特徴とするト
   ンネル覆工用エレメントによるトンネルの構築方法。