JP2927151B2 - トンネルの掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル掘削工法に関
し、特に、トンネル掘削部の上半部外周面を覆う上半部
スキンプレートと、下半部外周面を覆う下半部スキンプ
レートとを各々独立して前進することが可能なシールド
装置によるトンネルの掘削工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トンネルの掘削工法として、
トンネルを構築する地山の地質等との関係で種々のもの
が提案されており、切羽を自立させることのできる地山
に適したトンネルの掘削工法の一例として、例えばオー
プンシールド工法が知られている。このオープンシール
ド工法は、スキンプレートと呼ばれる筒状の外殻体によ
り外周を覆われるシールドの前面が切羽として開放さ
れ、かかる開放された切羽を手掘りあるいは機械掘りに
より掘削するとともにスキンプレートを前進して、周囲
の地山を覆いつつトンネルを構築してゆくものである。
そして、かかるオープンシールド工法で代表される、ス
キンプレートの前面の開放された切羽を掘削しながらト
ンネルを構築してゆく工法によれば、山岳トンネル工法
を採用することができるほど地盤が強固ではないが、シ
ールドの前面を隔壁等で閉塞したいわゆる閉鎖型のシー
ルド工法を採用しなければならないほど軟弱ではない地
盤に対して、経済的にトンネルの施工を行うことができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、切羽
を自立させることのできる地山でもその自立の程度は広
範囲にわたり、したがって地質によってはその自立性を
保持するため地盤改良等の補助工法を別途必要とする場
合を生じ、また特に大断面のトンネル等においては、開
放される切羽の面積が大きいため、崩落を防止しつつ開
放された切羽を掘削してゆくことが困難になるという問
題があった。

【０００４】そこで、本発明は上記問題点を解消すべく
なされたもので、開放された切羽の安定を容易に図るこ
とにより補助工法の必要性を減じることができるととも
に、大断面のトンネルにおいても切羽面を開放しつつ容
易にトンネルを掘削してゆく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。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、上記目的を
鑑みてなされたものであり、その要旨は、トンネル掘削
部の上半部外周面を覆う上半部スキンプレートと、下半
部外周面を覆う下半部スキンプレートとを各々独立して
前進することが可能なシールド装置によるトンネルの掘
削工法であって、トンネル切羽の外周部分を、下半部分
の底部を切羽面を押さえる断面台形状の核残しとして残
置しつつ先行掘削するとともに、この先行掘削された上
半部外周面の地山を覆うべく前記上半部スキンプレート
を前進させる工程と、前記残置した核残しを掘削しつつ
下半部外周面の地山を覆うべく前記下半部スキンプレー
トを前進する工程とからなり、前記上半外周部分の先行
掘削による上半部スキンプレートの先進状態及び核残し
を残置した状態を保持しつつ、前記上半外周部分を先行
掘削する工程、及び前記核残しを掘削する工程とを順次
繰り返しつつトンネルを掘削形成することを特徴とする
トンネルの掘削工法にある。本発明において、前記核残
しは、その中央部が前記トンネル切羽の上半部に突出し
ていることが好ましい。

【０００６】

【作用】本発明のトンネルの掘削工法では、上半部スキ
ンプレートと下半部スキンプレートとが各々独立して前
進することが可能なシールド装置を用い、トンネル切羽
の上半外周部分の先行掘削による上半部スキンプレート
の先進状態及びこれの下方に核残しを残置した状態を保
持しつつ、切羽の核残しを残置した外周部分の先行掘
削、及び核残しの掘削を順次繰り返す。すなわち、掘削
後に崩落しやすい切羽の上半部外周面の地山すなわち切
羽のクラウン部の地山を上半部スキンプレートによって
早期に防護するとともに、開放面積の大きい切羽の前面
の地山すなわち鏡部の地山の押出しを一定断面領域を覆
って残置した核残しによって押さえる状態を保持し、こ
れらによって切羽の安定を図りつつトンネルの掘削が行
われる。核残しの中央部がトンネル切羽の上半部に突出
していれば、切羽の崩落をより確実に抑えることがで
き、その安定性を高めることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明する。

【０００８】図１は、本発明のトンネル掘削工法をオー
プンシールド工法に適用した一実施例を示す説明図であ
る。

【０００９】この実施例に用いるシールド装置１は、ト
ンネル掘進方向のスライド面Ｓに沿ってスライド可能に
連結された上半部スキンプレート２と下半部スキンプレ
ート３とからなる円筒状の外殻体によって覆われたもの
で、その内部の構造は従来のオープンシールド掘進機と
同様の構成を有するものである。すなわち、このシール
ド装置１は、その内部に、例えば回転カッター式の掘削
機６を備え、この掘削機６は、左右旋回、俯仰或いは伸
縮が可能なブーム４により先端のカッター５を適宜移動
し、これによって切羽の所定位置を掘削する。また、ス
キンプレート２，３内で組み立てられたセグメント７の
先端と、スキンプレート２，３の内面に設けた支圧部材
との間に介装する伸縮ジャッキ（図示せず）を伸張する
ことにより、スキンプレート２，３すなわち、シールド
装置１を前進させることができる。なお、上半部スキン
プレート２を押圧する伸縮ジャッキの伸張量と、下半部
スキンプレート３を押圧する伸縮ジャッキの伸張量とを
適宜調節することにより、上半部スキンプレート２ある
いは下半部スキンプレート３とを他方に対して独立して
スライド移動させることができる。

【００１０】そして、かかるシールド装置１を用いてト
ンネルの掘削を行うには、まず、掘削機６により、トン
ネル切羽の上半外周部分を含む断面領域を、図２に示す
ような円弧状に、これの下方に切羽の鏡部１１の押出し
を押さえるための台形断面形状の核残し１３を残置しつ
つ先行掘削するとともに、かかる先行掘削により表出す
る上半部外周面の地山すなわち切羽のクラウン部１２の
地山を迅速に覆うべく上半部スキンプレート２のみを前
進移動する。

【００１１】上記工程によるトンネル切羽の上半外周部
分の先行掘削が所定長終了したら、次に、掘削機６によ
り前記残置した核残し１３を後方から掘削しつつトンネ
ルの下半部外周面１４の地山を覆うべく前記下半部スキ
ンプレートを前進する。すなわち、かかる核残し１３の
掘削及び下半部スキンプレート３の前進により、下半部
スキンプレート３の先端より後方には図３に示すような
円形断面のトンネルが掘削形成されることになり、した
がって、シールド装置１の後方には、例えば、順次セグ
メント７が組み立てられてゆく。

【００１２】なお、かかる核残し１３を掘削する工程で
は、核残し１３を全て掘削することなく所定長残置して
当該工程を終了する。すなわち、上半部スキンプレート
２が先進している状態、及び核残し１３が所定長残置さ
れた状態を常に保持しつつトンネルの掘削作業が行われ
る。また、かかる上半部スキンプレート２の先進長さ及
び残置する核残し１３の長さは、トンネル断面の大きさ
や地山の地質等を鑑みて適宜設計されるものである。

【００１３】そして、上記核残し１３を掘削する工程が
終了したら、引き続き、トンネル切羽の上半外周部分を
先行掘削する工程、及び核残し１３を掘削する工程を順
次交互に繰り返すことにより、トンネルの掘削作業が進
行する。

【００１４】ここで、本実施例のトンネル掘削工法で
は、上述のように、トンネル切羽の上半外周部分の先行
掘削による上半部スキンプレート２の先進状態、及び核
残し１３が残置された状態を保持しつつトンネルの掘削
作業が行われるので、切羽のクラウン部１２の地山を上
半部スキンプレート２によって早期に防護するととも
に、鏡部１２の地山の押出しを残置した核残し１３によ
って押さえ、これらによって切羽の安定を図りつつ容易
にトンネルの掘削を行うことができる。

【００１５】なお、上記本実施例では、本発明のトンネ
ル掘削工法を機械掘りによるオープンシールド工法に適
用した例について記載したが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、スキンプレート等の筒状の外
殻体により外周の地山を覆うとともに外殻体の前面を開
放した状態で切羽の掘削を行うあらゆるトンネル掘削工
法に適用することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のトンネルの
掘削工法によれば、上半部スキンプレートと下半部スキ
ンプレートとが各々独立して前進することが可能なシー
ルド装置を用い、トンネル切羽の上半外周部分の先行掘
削による上半部スキンプレートの先進状態及びこれの下
方に核残しを残置した状態を保持しつつ、切羽の核残し
を残置した外周部分の先行掘削、及び核残しの掘削を順
次繰り返しつつトンネルを掘削するので、切羽のクラウ
ン部の地山を上半部スキンプレートによって早期に防護
するとともに、切羽の鏡部の地山の押出しを核残しによ
って押さえることによって切羽の安定を容易に図ること
ができる。したがって、切羽を自立させるために各種の
補助工法を必要とする地山においてはかかる補助工法の
必要性を減じることができるとともに、大断面のトンネ
ルにおいては切羽面を開放しつつ容易にトンネルを掘削
してゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル掘削工法の一実施例を示す説
明図である。

【図２】図１のＡ−Ａに沿った断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。

【符号の説明】

１ シールド装置 ２ 上半部スキンプレート ３ 上半部スキンプレート ６ 掘削機 １１ 鏡部 １２ クラウン部（上半部外周面） １３ 核残し １４ 下半部外周面

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−80628（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−85500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 302 E21D 9/06 301 E21D 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削部の上半部外周面を覆う上
   半部スキンプレートと、下半部外周面を覆う下半部スキ
   ンプレートとを各々独立して前進することが可能なシー
   ルド装置によるトンネルの掘削工法であって、 トンネル切羽の外周部分を、下半部分の底部を切羽面を
   押さえる断面台形状の核残しとして残置しつつ先行掘削
   するとともに、この先行掘削された上半部外周面の地山
   を覆うべく前記上半部スキンプレートを前進させる工程
   と、 前記残置した核残しを掘削しつつ下半部外周面の地山を
   覆うべく前記下半部スキンプレートを前進する工程とか
   らなり、 前記上半外周部分の先行掘削による上半部スキンプレー
   トの先進状態及び核残しを残置した状態を保持しつつ、
   前記上半外周部分を先行掘削する工程、及び前記核残し
   を掘削する工程とを順次繰り返しつつトンネルを掘削形
   成することを特徴とするトンネルの掘削工法。
2. 【請求項２】 前記核残しは、その中央部が前記トンネ
   ル切羽の上半部に突出していることを特徴とする請求項
   １に記載のトンネルの掘削工法。