JP2908354B2 - トンネル支保とその組立用フレームおよび同支保の施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、後部のグリッパー
をトンネルの内周面に押し付ける形式の掘削機を用いて
トンネルを掘削する場合に、そのトンネルの内側に設け
るに好適な支保などに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地質が硬くて安定している地域において
トンネルを掘削する場合、通常は、ほとんど外殻をもた
ない、いわゆるオープン型の掘削機が使用される。オー
プン型の掘削機は、地山を掘削すべく前方に回転式のカ
ッターを有するとともに、後部には、掘削ずみのトンネ
ルの壁面から掘削用の支持力を得るためのグリッパーを
装備している。そのグリッパーを掘削機本体から外側へ
せり出させてトンネルの内周面（通常は左右中腹の部
分）に押し付けたうえ、上記のカッターを含む本体前部
を前方へ推し進めるのである。その際グリッパーは、本
体を前方へ進めるため、ならびに回転反力によってカッ
ターと反対の向きに回転しようとする本体を固定するた
めの、いわばアンカーとして機能する。

【０００３】地質が十分に硬くて地山の自立性がよい場
合にはトンネルの内側に何の支保も設ける必要はない
が、日本の山間部等に多く点在する軟質な断層帯などで
は、何らかの支保（トンネル支保）を設けなければなら
ない。シールド掘進機とは違ってオープン型の掘削機に
はほとんど外殻がないため、その場合の支保は掘削機の
前方の部分から施工されるのが好ましい。

【０００４】オープン型の掘削機でトンネルを掘削する
場合の支保としては、従来、リング状の鉄骨（骨組み）
が使用されていた。トンネルの内周面に沿って鉄骨をリ
ング状に架け渡し、それによってトンネル壁の崩落等を
防止するのである。シールド掘進機でトンネルを掘削す
る場合に常用されるセグメントを支保としないのは、そ
の後に内側より上記グリッパーが押し付けられるからで
ある。つまり、グリッパーの圧力は必ずしもセグメント
の全面に均一に作用するわけではないので、そのときセ
グメントが割れたり曲がったりする恐れがあり、また、
グリッパーとしても十分な支持力を得にくい。セグメン
トと異なりリング状に鉄骨を設けただけなら、トンネル
内周面のうち鉄骨と鉄骨との間の部分にグリッパーを押
し付けたり、グリッパーの押付面（加圧面）の一部にス
リット（溝）などを形成して鉄骨をまたぐようにグリッ
パーをトンネルの内周面に押し付けたりすることも可能
である。なお、そのような鉄骨が倒れるのを防止し、隣
接する相互間の間隔を確保するために、一般的にはさら
に他の梁やロッドがそれら鉄骨間に連結して架け渡され
る。また、地質がもう少し軟弱で、鉄骨等のみからなる
支保では不十分とされる箇所においては、併せて矢板が
使用される。矢板は、鉄板または木の板であって、リン
グ状の鉄骨同士の間に、たとえばトンネルの長手方向に
向きを揃え、全周に（または一部に）巻くように架け渡
される。

【０００５】なお、トンネルの内周面に支保としてリン
グ状の鉄骨を設け、さらにその鉄骨間に矢板を架け渡す
という技術例は、すでに実公平１−４４６３１号公報に
記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】オープン型の掘削機で
掘削したトンネルの内側にリング状に（またはさらに他
の梁やロッドを含めて）鉄骨を設けておき、必要に応じ
て矢板をも架け渡す−といった構成の支保には、つぎ
の点で改善の余地がある。すなわち、イ ) リング状の鉄骨を先にトンネル内に設けておいて、
のちに矢板を架け渡す作業は、前掲の公報にも記載され
ているとおり、容易には行えない。支保としての鉄骨は
トンネルの内周面に接するように設けるため、その外側
に、つまり鉄骨とトンネル内周面との間に差し込むよう
に矢板を設けるためには、特別な手段が必要なのであ
る。

【０００７】ロ) 掘削機の後部にあるグリッパーよりも
前の位置では、トンネルの全周には矢板を巻くことがで
きない。地質の軟弱度によってはトンネルの全周に矢板
を設たいこともあるが、その場合にも、トンネルの内周
面への当該グリッパーの押し付けを考慮すれば、グリッ
パーが押し付けられるはずの箇所にそのグリッパーより
前の位置で矢板を巻くことはできないのである。したが
って、地質の如何によらず、トンネル内周面の全周に矢
板を巻き付け終わるのはグリッパーよりも後方の、掘削
機の最後部付近になってしまう。したがって、この間、
長い距離にわたって軟弱なトンネルの壁面が露出するこ
とになる。

【０００８】ハ) 上記イ)・ロ)により作業員には、長く露
出しているトンネルの壁面の下で、その崩落に注意しな
がら、容易ではない矢板の取り付け作業を行わねばなら
ないという、かなりの負担を強いることになる。

【０００９】請求項１〜６に記載の発明は、いわゆるオ
ープン型の掘削機でトンネルを掘削するとき、地質に対
応して適宜にトンネルの壁面を補強でき、しかも上記イ)
〜ハ)のような課題を解決することができる手段を提供せ
んとしてなしたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のトンネ
ル支保は、グリッパーをトンネルの内周面に押し付ける
形式の掘削機（つまりいわゆるオープン型の掘進機）が
トンネルを掘削する場合、そのトンネルの内側に組み立
てられる支保であって、トンネルの内周面に沿って多数
の湾曲した多辺形をえがくよう鉄骨（形鋼などからなる
骨組み）が架け渡され、その鉄骨が、当該多辺形の辺の
内側を通して上記グリッパーをトンネルの内周面に押し
付けさせ得るように配置されているとともに、コンクリ
ート施工用の型枠となり得る囲いを形成していることを
特徴とする。

【００１１】この支保は、つぎのように機能する。すな
わち、 1) トンネルの内周面に沿って鉄骨が架け渡されるた
め、リング状の鉄骨からなる前記従来の支保と同様にト
ンネル壁の崩落等を防止する。

【００１２】2) その鉄骨は、当該多辺形の辺の内側を
通してグリッパーをトンネルの内周面に押し付けさせ得
るように配置されるので、この支保は、そのグリッパー
よりも前方の位置で組み立てられた場合にも、トンネル
内周面への当該グリッパーの押し付けを可能にして掘削
機に十分な支持力をもたらすとともに、その押し付けの
際に支保自体が損傷を受けることを回避できる。前記従
来の支保と同様にグリッパーを鉄骨と鉄骨との間の部分
に通し、たとえば一つの多辺形の内側で、もしくは、
（グリッパーの押付面の一部にスリットなどを形成して
鉄骨をまたがせることにより）隣り合う幾つかの多辺形
の内側で、そのグリッパーをトンネル内周面に押し付け
させることが可能だからである。

【００１３】3) 上記の鉄骨が、トンネル内周面に沿う
湾曲した多辺形を多数えがくように架け渡され、しかも
コンクリート施工用の型枠となり得る囲いを形成してい
るため、この支保は、地質に応じてトンネル壁面を適宜
補強することを可能にする。地質が軟弱である場合など
は、その鉄骨を型枠として上記多辺形の内側（かつトン
ネル内周面に接する位置）にコンクリートを打つ（ただ
しその硬化後も、型枠となった鉄骨は取り外さない）こ
とができるからである。なお、型枠となり得る囲いを鉄
骨にて形成するには、鉄骨としてたとえば溝形鋼（また
はＨ形鋼やＩ形鋼）を使用し、そのフランジ間にある溝
の内側を多辺形の内側に向けるなど、内部にコンクリー
トを保持できるようにして閉じた多辺形を形づくればよ
い。コンクリートを打つことは、グリッパーの前方また
は後方において、当該多辺形とトンネル内周面とに囲ま
れる空間内に吹き付け等によってコンクリートを充填
し、または下記請求項６のように即硬化性の袋詰めコン
クリートを使用するとよい。

【００１４】請求項２に記載したトンネル支保の組立用
フレームは、後部のグリッパーをトンネルの内周面に押
し付ける形式の掘削機がトンネルを掘削する場合、その
トンネルの内側に組み立てられて支保とされる組立用フ
レームであって、トンネルの内周面に沿いながら他の組
立用フレームと各辺を接して配置され得る湾曲した多辺
形をなし、組み立てられた状態で当該多辺形の辺の内側
を通して上記グリッパーをトンネルの内周面に押し付け
させ得るように各辺に沿って鉄骨を有し、その鉄骨がコ
ンクリート施工用の型枠となり得る囲いを形成している
ことを特徴とする。

【００１５】この組立用フレームは、 4) トンネルの内周面に沿いながら他の組立用フレーム
と各辺を接して配置され得る湾曲した多辺形のフレーム
であるため、通常のシールド掘進機が支保として一般に
使用するセグメントと同様にトンネルの内側に組み立て
られて支保となる。つまり、多辺形の各辺に沿って鉄骨
を有する各フレームを、他のフレームとその各辺同士が
接するようにトンネルの内周面に沿って組み立てること
により、請求項１の支保を構成できるのである。他の構
成をもつフレーム類や前述したリング状の鉄骨などと組
み合わせて支保を構成することも可能である。ただし強
度上は、それら各部材を含めて構成された支保の全体が
トンネルの全周に及ぶように組み立てるのが好ましい。
組立用フレームのそれぞれは、形状についても取り扱い
方法についても一般のセグメントと本質的な差異はない
ため、通常のセグメントエレクター等を用いて簡単に組
み立てることが可能である。もっとも、この組立用フレ
ームは、組み立てられた状態で当該多辺形の辺の内側を
通して上記グリッパーをトンネルの内周面に押し付けさ
せ得るよう、コンクリートや鉄板からなる壁を有してい
ない点、およびそのために軽量である点などについて、
一般のセグメントとは相違する。

【００１６】またこの組立用フレームは、上述のように
組み立てられて請求項１のトンネル支保となるので、上
記1)〜3)の機能をも併せてなすことになる。

【００１７】請求項３の組立用フレームは、上記に加
え、鉄骨のうちトンネルの内周面に沿う外向きの面（湾
曲の外側にある凸の面）に金網が取り付けられているこ
とをも特徴とする。このような組立用フレームは、上記
1)〜4)の機能を有するほか、 5) その金網の作用によって、トンネル内周面からの小
さな崩落を防止することができる。そのため、この請求
項３の組立用フレームを使用すると、地質等の関係で鉄
骨のみの組立用フレームによる支保では不十分だがコン
クリートを打つ（上記）までもない−といった場合な
どにトンネル壁面を好適に補強することができる。この
組立用フレームがトンネル内に組み立てられた状態で
は、鉄骨がなす多辺形とトンネル内周面とが囲む空間の
内側に金網があることになるので、そこにコンクリート
を打つ場合、コンクリートが一層強固に保持される、と
いう利点もある。

【００１８】なお、上述したグリッパーがトンネルの内
周面に押し付けられるとき両者の面の間に金網がはさま
れることになるが、それによる不都合はない。間に金網
をはさんでいる程度では、グリッパーの押付面とトンネ
ル内周面との間で接触により伝達される力の大きさはほ
とんど低下しないうえ、両者にはさまれて金網が変形し
てもその組立用フレームの支保としての能力は損なわれ
ないからである。つまり、請求項３のこの組立用フレー
ムにも前記2)の機能が備わっているといえる。

【００１９】請求項４の組立用フレームはさらに、鉄骨
の内側縁にて形成される多辺形が、上記グリッパーの押
付面の外側縁と同様の形状および寸法を有することを特
徴とする。トンネル内周面のうち、当該グリッパーが押
し付けられる箇所などにこの組立用フレームを配置しな
がらトンネル支保を組み立てると、この組立用フレーム
はつぎのような機能をなす。すなわち、前記1)〜4)のほ
かに、 6) トンネル内周面に対してグリッパーを押し付けると
き、そのグリッパーが鉄骨の内側縁内いっぱい、つまり
トンネル内周面のうち鉄骨で囲まれた部分のほぼ全面を
押し付けることになる。そのため、前記3)に記載し、ま
た後述する（請求項６）ように、即硬化性の袋詰めコン
クリートを鉄骨による囲いの内側に充填してその上から
グリッパーを効かせる−といった方法をとる場合に、
そのコンクリートのほとんど全域に対して好適に圧力を
かけることができる。

【００２０】請求項５に記載したトンネル支保の施工方
法は、後部のグリッパーをトンネルの内周面に押し付け
る形式の掘削機がトンネルを掘削する場合、上記グリッ
パーよりも前方の位置で、トンネルの内周面に沿って多
数の湾曲した多辺形をえがくように鉄骨を架け渡すこと
により、当該多辺形の辺の内側を通して上記グリッパー
をトンネルの内周面に押し付けさせ得るようにその鉄骨
を配置し、かつ、コンクリート施工用の型枠となり得る
囲いをその鉄骨にて形成し、その後、鉄骨が形成する囲
い（多辺形）の内側であってトンネル内周面に接する部
分にコンクリートを打つことを特徴とする。

【００２１】鉄骨を架け渡すのは、請求項１に示したの
と同様のトンネル支保をまず形成する（したがって前記
1)〜3)の機能を得る）ためである。その段階で、請求項
２〜４の組立用フレームを組み立てる方法をとる（もっ
て前記4)〜6)の機能を得る）のもよい。コンクリートを
打つのは吹き付け等の方法によることができ、その位置
は、グリッパーより前方位置でも後方位置でもよい（た
だしグリッパーの前方で打つ場合には多少の硬化時間を
おく必要がある）。

【００２２】コンクリート施工用の型枠となり得る囲い
を上記鉄骨にて形成するため、その囲いの内側に上記の
ようにコンクリートを打つことはやはり容易である。請
求項５に記載したこの方法をとると、地質がかなり軟弱
である場合などにもトンネル壁面を適切に補強し、十分
な強度をもつトンネル支保を構成することができる。し
たがってこの施工方法は、前記1)の機能を実現するもの
であり、いわゆるオープン型の掘削機によってトンネル
を掘削しはじめたにもかかわらず軟弱地盤に掘り至った
場合などにも、同じ掘削機で円滑に掘削を続行すること
ができる。

【００２３】請求項６の施工方法は、上記請求項５の方
法のうちコンクリートを打つ過程として、加圧・脱水す
ることにより即硬化する袋詰めのコンクリートを、上記
グリッパーよりも前方の位置で、鉄骨が形成する囲いの
内側であってトンネル内周面に接する部分に充填し、当
該袋詰めコンクリートを介して上記のグリッパーをトン
ネルの内周面に押し付けることを特徴とする。このよう
な方法をとると、つぎのような作用がある。

【００２４】7) トンネル内周面にコンクリートの壁を
設けるという強度の高い支保を、上記グリッパーの位置
で（つまり従来のようにグリッパーの後ろで矢板を設け
るよりも前方で）、極めて簡単に構成することができ
る。上記の袋詰めコンクリートはグリッパーによって強
く加圧され脱水することにより速やかに硬化するので、
その支保が短時間で完成して直ちに強度を発揮しはじめ
る。鉄骨の囲いの内側に袋詰めのコンクリートを充填す
ることは単純な作業であるため、機械による自動化を図
ることも難しくない。

【００２５】8) 上記の袋詰めコンクリートを硬化させ
るための加圧・脱水手段として掘削機後部のグリッパー
を使用するため、専らその硬化をさせるのための加圧・
脱水手段を用意する必要がない。また、その加圧・脱水
を兼ねて、同コンクリートを介し上記のグリッパーをト
ンネルの内周面に押し付けることによっても、グリッパ
ーには十分に強い支持力がもたらされる。同コンクリー
トは、グリッパーとトンネル内周面にはさまれたとき、
両者の表面に密着して力を伝えるうえ、加圧中に硬化を
始めるからである。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１〜図５に発明の実施について
一形態を示す。図１は、トンネルの内周面に沿って組み
立てられた支保１０と、それに組み込まれた組立用フレ
ーム１２等とを斜視にて示す図である。図２・図３のそ
れぞれは、当該トンネルを掘削するのに使用する掘削機
１の全体を示す側面図および横断面図である。図４は、
図２におけるIV−IV面での断面図でありトンネルの内周
面付近を示すもの。そして図５は、支保１０とは一部が
異なる他の支保２０についての斜視図である。

【００２７】図２に示すとおり掘削機１は、岩盤を圧砕
するディスクローラカッターを多数備えた回転式カッタ
ー２とその駆動手段２ａとを最前部に備えている。地質
が硬くて自立性がよい地山を掘削することを本来とする
ため、内部を覆うための外殻６は小さく、わずかに上記
駆動手段２ａ等の周囲を覆っているにすぎない。この掘
削機１のように外殻が小さくて（または全く無くて）多
くの機器類が露出している簡易な（したがって一般的な
シールド掘進機よりも低コストの）形式は、一般にオー
プン型と呼ばれている。

【００２８】掘削機１の後部には、掘削のための支持力
を得るようトンネルの内周面に押し付けられるグリッパ
ー（メイングリッパー）３が装備されている。グリッパ
ー３は、図３に示すジャッキ３ａを伸ばすにつれて左右
に張り出し、外側の押付面３ｂがトンネル内周面に押し
付けられ固定されることによって、掘削機１が掘削反力
で後退したり回転したりするのを防ぐアンカーとなる。
こうしてグリッパー３をトンネル内周面に固定したうえ
で、図２に示す推進用のジャッキ５を伸ばすことにより
ビーム４を前方へ推しやり、同時に駆動手段２ａでカッ
ター２を駆動することによって、ビーム４の前端にある
そのカッター２で切羽を前向きに掘削することができ
る。ジャッキ５のストロークが尽きると、ビーム４の前
部にあるフロントグリッパーや可動式ルーフ等を外へ広
げてそれらをトンネル内周面に固定するとともに最後部
のサポート４ａを下方へ伸ばしてビーム４を支持させ、
その状態で後部のグリッパー３を引っ込めて推進用ジャ
ッキ５を縮めることにより、そのグリッパー３を前方へ
移動する。グリッパー３が前方に移動すると、そこで再
びグリッパー３を張り出してトンネル内周面に固定し、
前方への掘削を行う。この掘削機１は、以上のように間
欠的な掘削を繰り返すことによって、長いトンネルを掘
ることができるわけである。

【００２９】十分に硬い安定した地山を掘削しているう
ちはトンネル内に何の支保も不要であるが、断層帯など
軟質な地山に掘削機１が入りこんだ場合には何らかの支
保を設ける必要がある。その場合、上記のように外殻が
小さいので、安全のため掘削機１のかなり前方の部分か
ら支保を設けねばならない。しかし、シールド掘進機が
常用する一般的なセグメントを支保とするのは、後部に
配置されているグリッパー３との関係で好ましくない
（前記）。

【００３０】そこで、グリッパー３を機能させるという
掘削機１の特徴をふまえて、この掘削機１によるトンネ
ルの内側には図１に示す支保１０を構成することとし
た。支保１０は、図１(ｂ)に示すとおり湾曲した四辺形
状（つまり四角形状）に溝形鋼１２ａを（溝を内側へ向
けて）一体化したフレーム１２をトンネルの左右側部に
配置するものとし、その下部および上部に、同様の湾曲
四辺形状の枠の外側面に薄型鉄板を張ったライナーフレ
ーム１１・１３をそれぞれ接続し、それらをトンネルの
長手方向につないで円筒状に形成するものである。な
お、この支保１０については、セグメントと違ってトン
ネルの長手方向には押されないという支保の役割、さら
に、掘削経路には部分的に一層の補強を要するほどの軟
質地盤が含まれ得るという地質的な事情をも、併せて考
慮している。

【００３１】ライナーフレーム１１・１３およびフレー
ム１２はいずれも四辺形状の組立用ピースであるため、
上述した一般のセグメントと同様に組みつけて円筒状の
支保１０を構成することができる。具体的には、図２に
示す掘削機１のエレクター７（一般的なセグメントエレ
クターと同様の構造を有している）によって、前方の外
殻６の直後からそれらを組み立て始める（地山が不安定
なら外殻６の内側でも組み始め得るようにエレクター７
の位置は変更可能である）。トンネル内には、まず下部
に図１のライナーフレーム１１（３ピース）を置き、続
いて側部にフレーム１２（左右各１ピース）を接続し、
最後に上部にライナーフレーム１３（３ピース）を接続
する。トンネルの周方向および長手方向に隣接するピー
ス同士の間は、ボルト・ナット等によって結合する。

【００３２】支保１０は、掘削機１などからトンネルの
長手方向には押されることがないので、その方向の強度
部材が少なく、したがってすべてのピースが軽量であり
組み立ても容易である。ただし周方向には強度部材が多
いうえ、全体が円筒状に連結されていることから、半径
方向の力に対しては必要な強度を有している。

【００３３】フレーム１２を配置するトンネルの側部に
は、前述のように掘削機１のグリッパー３が押し付けら
れるが、溝形鋼１２ａにより四辺形状に形成したフレー
ム１２は、グリッパー３の圧力（押付力）を受けぬよ
う、その押付面３ｂ（図３等）と形状および寸法を合わ
せている。すなわち、フレーム１２の溝形鋼１２ａの内
側縁は押付面３ｂと同様の四辺形をなすようにし、その
内側縁がトンネルの周方向に有する長さは図３のように
押付面３ｂよりもわずかに大きい程度とし、図２のよう
に長手方向に有する長さは、隣接する二つのフレーム１
２の内側にグリッパー３がちょうど入る程度に定めてい
る。図４のようにグリッパー３の中ほどには、フレーム
１２の溝形鋼１２ａ（背中合わせに結合された一対）と
の接触を避けるためのスリット３ｃを形成しているの
で、二つのフレーム１２の内側にグリッパー３を入れる
ことも可能なのである。

【００３４】この支保１０は、図１のとおり上部に鉄板
つきのライナーフレーム１１を配置するものであるた
め、鉄骨等のみを設けた場合よりも支保としての能力が
高く、比較的軟質の地山部分に設けるのに好適である。
上記のようにルーフ６のすぐ後ろの部分で組み立てら
れ、しかも円筒状に組まれた段階で、従来の矢板に相当
する鉄板がすでに上部に存在することになるので、作業
空間を安定的に確保し作業負担を軽くするという利点も
ある。

【００３５】しかしこの支保１０には、さらに軟質の部
分を含むなど地質が大幅に変化する場合にも地質に応じ
た適切な補強を可能にする−という際だった特徴があ
る。側部に配置したフレーム１２が、溝を内側に向けて
四辺形状の囲いとなるように溝形鋼１２ａを一体化した
ものであるため、それをコンクリート施工用の型枠とし
て利用することも可能だからである。つまり、溝を内側
に向けた溝形鋼１２ａにはコンクリートを保持させ得る
ことから、地質がとくに不安定な箇所では、そのフレー
ム１２を型枠（ただし、取り除くことのない型枠）とし
てトンネル内周面に簡単にコンクリートの壁を構成でき
るのである。コンクリートの壁は、溝形鋼１２ａで囲ま
れたトンネル内周面の上に、吹き付けその他の手段によ
ってコンクリートを充填する。充填する位置はグリッパ
ー３の前方でも後方でもよい。

【００３６】この実施形態においては、コンクリートを
打つ手段として、図４のように袋詰めコンクリート１５
をグリッパー３の力で加圧する方法をとっている。袋詰
めコンクリート１５は、加圧して脱水することにより即
硬化する性質を有するコンクリート材を、水透過性のあ
る袋に詰めたものである。このようなコンクリート１５
を、グリッパー３の直前の位置でフレーム１２の内側に
袋ごと入れれば、そのコンクリート１５はグリッパー３
とトンネルの内周面（壁面Ａ）との間にはさまれて圧力
を受け、脱水されて速やかに硬化する。前述したよう
に、フレーム１２において溝形鋼１２ａが囲む内側の寸
法はグリッパー３の押付面３ｂの寸法に近いため、コン
クリート１５は広くグリッパー３と接触し、好ましい状
態で加圧される。コンクリート１５を介してグリッパー
３をトンネル内周面に押し付けることになるが、コンク
リート１５がグリッパー３の押付面３ｂとトンネルの壁
面Ａとの双方に対して密に接触し、しかも加圧中に硬化
を始めるため、グリッパー３には十分に強い支持力がも
たらされる。

【００３７】支保１０については、地質等に応じてさら
に別の補強を行うこともできる。たとえば、図１(ａ)に
示す構成では支保として能力的に不十分だが上記のよう
にコンクリートを打つ必要はないという場合には、フレ
ーム１２（図１(ｂ)）に代えて図１(ｃ)に示すフレーム
１４をトンネルの側部に配置する。フレーム１４は、フ
レーム１２と同様の溝形鋼１４ａからなる四辺形枠の外
側面に金網１４ｂを張ったものである。これを用いる
と、トンネル内周面からの小さな崩落を金網１４ｂの作
用で防止することができる。また、このフレーム１４を
配置した部分においても、その溝形鋼１４ａを型枠に利
用して上述のようにコンクリートを打つことが可能であ
る。

【００３８】そのほか、地質がむしろ安定している箇所
においては、支保１０を、図５のような支保２０に変更
することも考えられる。支保２０は、図１の支保１０と
同一のライナーフレーム１１およびフレーム１２を同じ
くトンネルの下部および側部にそれぞれ配置し、上部に
は、円弧状のビームフレーム２３を架け渡している。地
質が安定している箇所では、軽量で組み立てやすいこの
ような支保２０が好適である（もっとも、安定度のとく
に高い岩盤部分等では支保は不要である）。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載のトンネル支保は、リン
グ状の鉄骨からなる従来の支保と同様にトンネル壁面の
崩落等を防止し、また、いわゆるオープン型の掘削機に
おけるグリッパーの機能を妨げないこと等に加え、つぎ
のような効果を有する。すなわち、 a) コンクリート施工用の型枠ともなる囲いをなすよう
に鉄骨が架け渡されているため、その鉄骨の内側にコン
クリートを打ってトンネル壁面の補強を行うことがで
き、しかもそれが容易である。したがって、トンネルの
内周面に沿って同じ支保を構成していきながらも、地質
の状況に応じて適宜その支保の強度を増すことができ
る。

【００４０】請求項２に記載したトンネル支保の組立用
フレームは、組み立てられることによって請求項１のト
ンネル支保となり上記a)の効果をもたらすほか、 b) 一般的なシールド掘進機が支保として常用するセグ
メントとは形状や組み立て方法について本質的な差がな
いため、通常のセグメントエレクター等によって簡単に
組み立てられる。しかも、鉄骨の内側縁を通して掘削機
のグリッパーをトンネルの内周面に押し付けさせるべ
く、コンクリートや鉄板製の厚い壁を有してはいないの
で、上記のようなセグメントよりもかなり軽量である。
軽量であるため、低コストで製造され、取り扱いも容易
である。

【００４１】請求項３の組立用フレームは、a)・b)の効
果に加え、 c) 金網を有することによりトンネル内周面からの小さ
な崩落を防止できるので、地質等に応じてトンネル壁面
を好適に補強することができる。また、金網があるため
に、上記a)のようにコンクリートを打つ場合にはその保
持にすぐれており、好ましい。

【００４２】また、請求項４の組立用フレームは、 d) 掘削機のグリッパーを鉄骨の内側縁内いっぱいに通
過させ、トンネル内周面のうち鉄骨で囲まれた部分のほ
ぼ全面をその押付面にて押さえさせることができるの
で、袋詰めコンクリートを鉄骨の内側に充填してその上
からグリッパーを効かせるという方法をとる場合に、そ
のコンクリートに対して好適に圧力をかけることができ
る。

【００４３】請求項５に記載したトンネル支保の施工方
法によれば、上記a)の効果が得られるほか、 e) 地質がかなり不安定である場合等に、コンクリート
により簡単かつ適切にトンネル壁面を補強して高強度の
トンネル支保を構成できる。そのため、オープン型の掘
削機によってトンネルを掘削しはじめたにもかかわらず
軟弱地盤が現れた場合などにも、同じ掘削機で円滑に掘
削を続行することができる。

【００４４】請求項６の施工方法なら、上記a)・e)に加
え、 f) コンクリートの壁を含む高強度の支保を、掘削機内
の比較的前方の位置で極めて簡単に構成することができ
る。コンクリートの即硬化性に基づいて、高強度の支保
が短時間で完成するほか、コンクリートの打設作業を自
動化することも可能である。掘削機のグリッパーを使用
するため、専用の加圧・脱水手段を用意する必要がない
という利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施について一形態を示す図である。図
１(ａ)は、トンネルの内周面に沿って組み立てられた支
保１０の斜視図、同(ｂ)は、その支保１０に組み込まれ
た組立用フレーム１２の斜視図、また同(ｃ)は、やはり
支保１０に組み込むことのできる別の組立用フレーム１
４を示す斜視図である。

【図２】上記のトンネルを掘削するのに使用する掘削機
１について全体を示す側面図である。

【図３】図２の掘削機１についての横断面図である。図
２におけるＬ−Ｌ断面を左半分に図示し、Ｒ−Ｒ断面を
右半分に図示している。

【図４】図２におけるIV−IVの断面図であり、トンネル
の内周面付近を示している。

【図５】図１(ａ)の支保１０とは一部が異なる他の支保
２０についての斜視図である。

【符号の説明】

１ 掘削機 ２ カッター ３ グリッパー １０・２０ トンネル支保 １２・１４ 組立用フレーム １２ａ・１４ａ 溝形鋼（鉄骨） １４ｂ 金網 １５ 袋詰めコンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/14 E21D 9/10 E21D 11/10

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グリッパーをトンネルの内周面に押し付
   ける形式の掘削機がトンネルを掘削する場合、そのトン
   ネルの内側に組み立てられる支保であって、トンネルの
   内周面に沿って多数の湾曲した多辺形をえがくよう鉄骨
   が架け渡され、その鉄骨が、当該多辺形の辺の内側を通
   して上記グリッパーをトンネルの内周面に押し付けさせ
   得るように配置されているとともに、コンクリート施工
   用の型枠となり得る囲いを形成していることを特徴とす
   るトンネル支保。
2. 【請求項２】 グリッパーをトンネルの内周面に押し付
   ける形式の掘削機がトンネルを掘削する場合、そのトン
   ネルの内側に組み立てられて支保とされる組立用フレー
   ムであって、 トンネルの内周面に沿いながら他の組立用フレームと各
   辺を接して配置され得る湾曲した多辺形をなし、組み立
   てられた状態で当該多辺形の辺の内側を通して上記グリ
   ッパーをトンネルの内周面に押し付けさせ得るように各
   辺に沿って鉄骨を有し、その鉄骨がコンクリート施工用
   の型枠となり得る囲いを形成していることを特徴とする
   トンネル支保の組立用フレーム。
3. 【請求項３】 鉄骨のうちトンネルの内周面に沿う外向
   きの面に、金網が取り付けられていることを特徴とする
   請求項２に記載のトンネル支保の組立用フレーム。
4. 【請求項４】 鉄骨の内側縁にて形成される多辺形が、
   上記グリッパーの押付面の外側縁と同様の形状および寸
   法を有することを特徴とする請求項２または３に記載の
   トンネル支保の組立用フレーム。
5. 【請求項５】 後部のグリッパーをトンネルの内周面に
   押し付ける形式の掘削機がトンネルを掘削する場合、 上記グリッパーよりも前方の位置で、トンネルの内周面
   に沿って多数の湾曲した多辺形をえがくように鉄骨を架
   け渡すことにより、当該多辺形の辺の内側を通して上記
   グリッパーをトンネルの内周面に押し付けさせ得るよう
   にその鉄骨を配置し、かつ、コンクリート施工用の型枠
   となり得る囲いをその鉄骨にて形成し、その後、鉄骨が
   形成する囲いの内側であってトンネル内周面に接する部
   分にコンクリートを打つことを特徴とするトンネル支保
   の施工方法。
6. 【請求項６】 加圧・脱水することにより即硬化する袋
   詰めのコンクリートを、上記グリッパーよりも前方の位
   置で、上記鉄骨が形成する囲いの内側であってトンネル
   内周面に接する部分に充填し、当該袋詰めコンクリート
   を介して上記のグリッパーをトンネルの内周面に押し付
   けることによりコンクリートを打つことを特徴とする請
   求項５に記載のトンネル支保の施工方法。