JP2797956B2 - トンネル掘削工法 - Google Patents

トンネル掘削工法

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はトンネル掘削工法に関
し、特に、アーチ型のトンネル断面形状を掘削形成する
ためのトンネル掘削工法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば山岳トンネルなどにおいて、岩盤
を掘削する工法として、発破工法や砕岩装置を備えた掘
削重機による機械掘削工法が一般的に知られている。
【0003】すなわち、発破工法は、切羽面に埋め込ん
だ爆薬を爆破させることにより岩盤を崩壊させつつ岩盤
の掘削を行なうものであり、機械掘削工法は砕岩装置に
より岩盤を破砕しつつ岩盤の掘削を行なうものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の岩盤におけるトンネル掘削工法では、騒音や振動、
粉塵等の発生により、作業環境のみならず周囲の自然環
境や既設構造物等に悪影響を及ぼす惧れがあるととも
に、特に、アーチ型のトンネル断面形状を有するトンネ
ルを掘削形成する場合には、爆破や破砕等の影響により
そのアーチ型の設計内周面に凹凸が生じやすく、正確な
設計断面を確保することが困難になるとともに、その凹
凸を処理してその内周面を仕上げるのに手間がかかると
いう問題があった。
【0005】そこで、この発明は、かかる問題点を解消
するためになされたもので、騒音や振動、粉塵等による
環境の悪化を低減することができるとともに、アーチ型
のトンネル断面形状を極端な凹凸を生じることなく精度
良く容易に形成することのできるトンネル掘削工法を提
供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明のトンネル掘削
工法は、上記目的を達成するためになされたもので、ア
ーチ型のトンネル断面形状を掘削形成するためのトンネ
ル掘削工法であって、トンネルの掘削予定箇所を挟みそ
の前後に位置してトンネルアーチ部分と対向する作業空
間と、前記トンネルアーチ部分の下方に形成されて前記
前後の作業空間を連通する連通導坑と、前記トンネルア
ーチ部分の円弧状のトンネル内周ライン上に形成されて
前記前後の作業空間を連通する貫通孔とを設け、次いで
前記両作業空間内には、前記内周ラインの曲率半径と略
同一長さの回転半径でその曲率中心を中心として回動す
る支持アームを各々配設し、該各支持アームの先端に設
けた各プーリによってワイヤソーを支持させつつ前記貫
通孔及び連通導坑を経て前記掘削予定箇所を囲んで当該
ワイヤソーをループ状に掛け回し、しかる後に該ワイヤ
ソーにテンションを掛けながら無端状に回転駆動しつつ
前記各アームを同方向に回動することにより、前記ワイ
ヤソーを前記内周ラインに沿って移動させて前記掘削予
定箇所を周囲の地盤からアーチ状に切り離すことを特徴
とするものである。
【0007】ここで、上記記載におけるワイヤソーは、
石材や鉄筋コンクリート構造物等を切断するための切断
工具として公知のもので、例えばダイヤモンドビーズを
多数埋設したワイヤからなり、各種のプーリを介して被
切削物に掛け回し、テンションをかけつつ回転駆動させ
ることにより、前記ダイヤモンドビーズ等によって被切
削物を切削切断するものである。
【0008】また、この発明のトンネル掘削工法は、前
記作業空間を、前記連通導坑を掘削形成した後に当該連
通導坑から上方に切り上げて形成し、しかる後に前記貫
通孔を穿孔して前記作業空間、連通導坑及び貫通孔を設
けることもできる。
【0009】
【作用】上記構成を有するこの発明のトンネル掘削工法
によれば、連通導坑及び貫通孔を経て掘削予定箇所を囲
んでループ状に掛け回されたワイヤソーを回転駆動する
とともに、先端に設けたプーリによってこのワイヤソー
を支持させつつ支持アームを回動する。すなわち、かか
る支持アームの回動によって、前後の作業空間の各支持
アームのプーリ間に張設されたワイヤソーは、アーチ型
のトンネル断面形状の円弧状のトンネル内周ライン沿っ
て岩盤を切削しつつ移動することになり、かかるワイヤ
ソーの移動によって形成されるトンネル内周ラインに沿
った切削溝により、前記掘削予定箇所は凹凸を生じるこ
となく周囲の地盤からアーチ状に切り離される。
【0010】また、前記作業空間を、前記連通導坑を掘
削形成した後に当該連通導坑から上方に切り上げて形成
し、しかる後に前記貫通孔を穿孔して前記作業空間、連
通導坑及び貫通孔を設けることにより、例えば、両作業
空間の間の掘削予定箇所の延長が長く、その全範囲を一
度に囲んでワイヤソーをループ状に掛け回すことができ
ない場合でも、適宜間隔ごと作業空間を設けつつ上記切
断作業を容易に行なうことができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳
細に説明する。この実施例は、延長の長いトンネルを掘
削形成すべく、ワイヤソーによる切断に適した所定の間
隔毎に作業空間2を形成しつつアーチ型のトンネル断面
形状を形成する場合の実施例を示すものである。すなわ
ち、図1において、1は岩盤Eを掘削して得られたパイ
ロット坑としての連通導坑であり、この導坑1の上方に
はトンネルの入口開口部から例えば30〜50m程度の
所定の間隔L毎に、2〜4m程度の大きさの作業空間2
が連通導坑1から上方に切り上げて複数箇所に掘削形成
される。そして、この作業空間2は、略半円の断面形状
を有するトンネル上半部分、すなわちトンネルアーチ部
分の全領域と対向しうるように、トンネルアーチ部分の
半円形状よりやや大きい半円断面形状に形成されるもの
で、前記導坑1を作業坑として、各種の掘削機械を用い
て掘削形成される。
【0012】また、アーチ型のトンネルの掘削予定箇所
E1 を挟んだこれの前後の作業空間2を連通して、トン
ネルアーチ部分の円弧状のトンネル内周ラインX上に
は、図2にも示すように、貫通孔2aが穿孔形成され
る。
【0013】そして、これらの連通導坑1、作業空間2
及び貫通孔2aを掘削予定箇所E1の周囲に設けたら、
次ぎに、図3に示すように、掘削予定箇所E1 を囲んで
例えばダイヤモンドワイヤ等のワイヤソー6をループ状
に取り付ける。すなわち、まず、掘削予定箇所E1 の前
後の作業空間2にそれぞれガイド装置3を設置するとと
もに、連通導坑1内にはその床面上に敷設された軌条4
上に沿ってスライド移動するワイヤソーマシン5を設置
する。
【0014】各ガイド装置3は、円弧状のトンネル内周
ラインXの半径と略同一長さのロッド部材からなり、図
4にも示すように、円弧状の内周ラインXの曲率中心に
設けた回転固定軸3cを中心として、回転駆動装置3b
の駆動により回転移動する支持アーム3aと、支持アー
ム3aの先端に設けられた支持プーリ7と、支持アーム
3aの下端部に設けられた接続プーリ8とを備えるもの
である。ここで、支持プーリ7は、内周ラインXの半径
方向の面内において回転する縦走プーリ7aと内周ライ
ンXに外接する面内において回転する横走プーリ7bと
からなり、接続プーリ8から縦走プーリ7aを経て半径
方向に送られるワイヤソー6を横走プーリ7bによって
内周ラインX方向に支持することにより、内周ラインX
に沿って切削溝10を形成するための支持反力を付与し
ている。
【0015】ワイヤソーマシン5は、掘削予定箇所E1
を囲んでループ状に取り付けたワイヤソー6を、テンシ
ョンをかけつつ無端状に回転駆動するための装置として
公知のもので、回動モ―タを備えるとともに、前記連通
導坑1内の軌条4上に沿って掘削予定箇所E1 から離れ
る方向にワイヤソー6を引っ張ることにより、ワイヤソ
ー6にテンションを与えるものである。
【0016】そして、ワイヤソー6を掘削予定箇所E1
を囲んでループ状に掛け回すには、連通導坑1や作業空
間2に設けた種々のガイドプーリ9を介して行なう。す
なわち、例えば連通導坑1を介してワイヤソー6を引き
回し、各ガイドプーリ9及び一方の作業空間2内に配置
したガイド装置3の接続プーリ8及び支持プーリ7を経
て支持アーム3aの先端からワイヤソー6を前記貫通孔
2aに挿通し、他方の作業空間2側に先端部分が突出し
たら、この先端部分を支持プーリ7、接続プーリ8及び
ガイドプーリ9を経てワイヤソーマシン5に連結すると
ともに、この先端部分をワイヤソー6の他端部に接続す
る。
【0017】ワイヤソー6のセットが完了したらトンネ
ルの切削作業を行なう。すなわち、ワイヤソーマシン5
を起動してワイヤソー6を無端状に回転駆動しつつ、ワ
イヤソーマシン5を掘削予定箇所E1 から離れる方向に
移動させてワイヤソー6にテンションを与える。そし
て、両作業空間2内のガイド装置3の各支持アーム3a
を同方向に同期して回動すれば、ワイヤソー6は、円弧
状の内周ラインXに沿って移動しつつ岩盤Eを切削し、
内周ラインXに沿った切削溝10を形成して掘削予定箇
所E1 を周囲の地盤Eからアーチ状に切離す。なお、支
持アーム3aを、貫通孔2aを中心としてその両側に各
々90°回動することにより、掘削予定箇所E1 は、半
円状のアーチ形状に切り離される。
【0018】そして、かかる切離し作業が終了したら、
掘削予定箇所E1 の地盤は、公知の各種の工法により掘
削し、あるいはワイヤソー6を使用してさらに小割りに
して搬出される。
【0019】なお、上記実施例では、延長の長いトンネ
ルを掘削形成すべく、連通導坑1を形成した後に所定の
間隔毎に作業空間2を形成しつつ切離し作業を行なう場
合について記載したが、この発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、例えば既設のトンネルに新設のト
ンネルを接続する際の最終段階において、掘削予定箇所
の両側に予め作業空間が確保されている場合には、連通
導坑1及び貫通孔2aのみを新たに設けばよい。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よるトンネル掘削工法にあっては、掘削予定箇所を囲ん
でループ状に掛け回したワイヤソーにテンションを加え
つつ無端状に回転駆動するとともに、これを支持する支
持アームを回動させることにより、アーチ状のトンネル
内周ラインに沿った切削溝を切削形成して掘削予定箇所
を周囲の地盤からアーチ状に切り離すので、騒音や振
動、粉塵等により周囲の環境に与える影響を低減しつ
つ、アーチ型のトンネル断面形状を凹凸を生じることな
く精度良く容易に形成することができる。
【0021】また、トンネルの掘削予定箇所を挟みその
前後に位置する作業空間を、連通導坑を掘削形成した後
に当該連通導坑から上方に切り上げて形成し、しかる後
に前記貫通孔を穿孔して前記作業空間、連通導坑及び貫
通孔を設ければ、例えば、両作業空間の間の掘削予定箇
所の延長が長く、その全範囲を一度に囲んでワイヤソー
をループ状に掛け回すことができない場合でも、適宜間
隔ごと作業空間を設けつつ切断作業を容易に行なうこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】連通導坑から上方に切り上げて作業空間を所定
間隔毎に設ける状況を示す側断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】ワイヤソーをセットして切断作業を行なう状況
を示す側断面図である。
【図4】図3のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1 連通導坑 2 作業空間 2a 貫通孔 3 ガイド装置 3a 支持アーム 5 ワイヤソーマシン 6 ダイヤモンドワイヤソー 7 支持プーリ 10 切削溝 E 岩盤 E1 掘削予定箇所 X トンネル内周ライン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/00 E21D 9/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーチ型のトンネル断面形状を掘削形成
    するためのトンネル掘削工法であって、トンネルの掘削
    予定箇所を挟みその前後に位置してトンネルアーチ部分
    と対向する作業空間と、前記トンネルアーチ部分の下方
    に形成されて前記前後の作業空間を連通する連通導坑
    と、前記トンネルアーチ部分の円弧状のトンネル内周ラ
    イン上に形成されて前記前後の作業空間を連通する貫通
    孔とを設け、次いで前記両作業空間内には、前記内周ラ
    インの曲率半径と略同一長さの回転半径でその曲率中心
    を中心として回動する支持アームを各々配設し、該各支
    持アームの先端に設けた各プーリによってワイヤソーを
    支持させつつ前記貫通孔及び連通導坑を経て前記掘削予
    定箇所を囲んで当該ワイヤソーをループ状に掛け回し、
    しかる後に該ワイヤソーにテンションを掛けながら無端
    状に回転駆動しつつ前記各アームを同方向に回動するこ
    とにより、前記ワイヤソーを前記内周ラインに沿って移
    動させて前記掘削予定箇所を周囲の地盤からアーチ状に
    切り離すことを特徴とするトンネル掘削工法。
  2. 【請求項2】 前記トンネルの掘削予定箇所を挟みその
    前後に形成される作業空間を、前記連通導坑を掘削形成
    した後に当該連通導坑から上方に切り上げて形成し、し
    かる後に前記貫通孔を穿孔して前記作業空間、連通導坑
    及び貫通孔を設けることを特徴とする請求項1に記載の
    トンネル掘削工法。
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