JP3119979B2 - 地下空間形成発破工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発破によって岩盤にトン
ネル等の地下空間を形成する際に、効率良く且つ壁面が
平滑な仕上げ面となるように掘削し得る地下空間形成発
破工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、岩盤に地下空洞やトンネル等
の地下空間を形成するには、施工能率及びコスト面で優
れた発破工法、特に、空間壁面を平滑に仕上げることが
可能なスムーズブラスティングと呼ばれている発破工法
が採用されている。この工法にはプラスプリッティン
グ、ラインドリリング、クッションブラスティングなど
のいくつかの種類があげられるが、基本的には、図５に
示すように、計画地下空間Ａの外周辺に沿って適宜間隔
毎に発破孔Ｂを所定深さまで穿設すると共に外周辺で囲
まれた岩盤面にも縦横に多数の発破孔Ｃを一定深さまで
穿設し、しかるのち、外周辺側の発破孔Ｂ内に装薬して
発破させることにより隣接する発破孔Ｂ、Ｂ間に連続し
た掘削孔部を形成し、次いで、内側の発破孔Ｃで発破さ
せることにより所定断面形状を有する一定深さの地下空
間部を掘削するものである。

【０００３】また、外周壁面がより一層の平滑面となる
ように、計画地下空間の外周辺に沿って設けた上記発破
孔Ｂに替えて、該計画地下空間の外周辺に全周長に亘っ
て連続した細溝を掘削し、この細溝で囲まれた岩盤部分
に上記同様、発破孔を穿設したのち、該発破孔に装薬し
て発破させることにより一定深さの地下空間部を掘削す
ることも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
発破工法によれば、地下空間の壁面を平滑面に形成する
には、小間隔毎に多数の発破孔Ｂを穿設しておく必要が
あり、その穿設作業並びに発破作業に多くの工程を要し
て作業性が低下することになる。又、岩盤には通常、図
６に示すように節理や断層などの岩盤不連続面Ｄが存在
しており、この不連続面Ｄが発破孔Ｂ、Ｂ間において計
画地下空間の外周辺を横切るように存在していると、発
破を行った場合、岩盤が不連続面Ｄに沿って破砕されて
計画地下空間の外周壁面から外側岩盤内に没入した余堀
部Ｅや空間内に突出した当り部Ｆが形成されることにな
る。

【０００５】このため、当り部Ｆの除去作業が必要とな
って施工に手間取るばかりでなく、余堀部Ｅの存在によ
って壁面覆工に必要なコンクリート使用量が多くなり、
大規模な地下空間になるほど、材料ロスが生じて不経済
となる等の問題点があった。一方、後者の発破工法のよ
うに、予め、計画地下空間の外周辺に沿って連続した細
溝を掘削しておけば壁面が平滑な地下空間を形成するこ
とができるが、このような細溝は計画地下空間の外周辺
に沿って一定長さのスロットを順次連続させながら掘削
していくことによって得るものであるから、その作業に
著しい時間を要すると共に施工面においてもコスト高に
なるという問題点がある。本発明はこのような問題点を
全面的に解消し得る地下空間形成発破工法の提供を目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の地下空間形成発破工法は、計画地下空間外
周辺に交差する岩盤の不連続面を包含するように計画地
下空間の外周辺に沿って長孔形状のボアホールを穿設す
ると共に該ボアホールの端部から外周辺に沿った距離が
不連続面までの距離より短い位置に円形発破孔を穿設
し、さらに、これらのボアホールと円形発破孔で囲まれ
た内側の岩盤に縦横に適宜間隔毎に多数の発破孔を穿設
したのち、外周辺側の円形発破孔内で発破させることに
より隣接するボアホールに連続する亀裂を生じさせ、し
かるのち、内側の発破孔内で発破させることを特徴とす
るものである。

【０００７】

【作用】計画地下空間の外周辺に沿って長孔形状のボア
ホールと円形発破孔とを穿設するものであるから、穿設
作業に手間を要するボアホールを必要最小限の数にして
作業性の向上を図ると共にボアホール以外の円形発破孔
に装薬して発破させることにより、ボアホール間が連続
した平滑な壁面を形成し得る。さらに、ボアホールが計
画地下空間の外周辺を横切る岩盤の不連続面に交差する
ようにして穿設する一方、該ボアホールの端部と円形発
破孔間の距離が円形発破孔と不連続面までの距離よりよ
りも短い位置に該円形発破孔を穿設しているので、発破
時に岩盤に発生する亀裂がボアホールによって縁切りさ
れて不連続面に達することがなく、従って、不連続面に
沿った余掘部や空間内に突出した当り部などが残存する
ことなく、外周辺に沿って平滑な壁面を有する地下空間
を掘削し得る。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１及び図２は節理や断層などの不連続面５が存在する
岩盤に地下空間、例えばトンネルＴを発破工法によって
掘削する場合を示すもので、まず、計画トンネルＴの外
周辺１に沿ってその外周辺方向に長い長孔形状のボアホ
ール２と円形の発破孔３とを交互に一定間隔毎に穿設す
る。この際、ボアホール２は計画トンネルＴの外周辺１
を横切るように発生している上記岩盤不連続面５をその
内部に包含させるようにして穿設される。

【０００９】このようにボアホール２を穿設する場合、
計画トンネルＴの外周辺１に交差する複数の岩盤不連続
面５において、隣接する岩盤不連続面５、５間の距離が
短い場合には、これらの岩盤不連続面５、５を包含する
ようにしてボアホール２を穿設するか、或いはこれらの
岩盤不連続面５、５部分に夫々ボアホール２、２を穿設
すると共に両ボアホール２、２間に１つの円形発破孔３
を穿設する。又、隣接する岩盤不連続面５、５間の距離
が長い場合にはこれらの岩盤不連続面５、５部分に穿設
したボアホール２、２間の岩盤部分に２つ以上の円形発
破孔３を穿設するものである。なお、岩盤不連続面５が
存在しない部分にも必要に応じてボアホール２を設けて
おいてもよい。

【００１０】円形発破孔３と岩盤不連続面５との距離が
該円形発破孔３とボアホール２の対向端部との距離より
も短いと、発破した場合に円形発破孔３と岩盤不連続面
５との間が亀裂により連続する一方、円形発破孔３とボ
アホール２間が不連続となって余掘部や当り部が生じる
ことになるので、図３に示すように、円形発破孔３と岩
盤不連続面５との距離ｂが該円形発破孔３とボアホール
２の対向端部との距離ａよりも長くなる位置に円形発破
孔３を穿設することが必要である。なお、計画トンネル
Ｔの切羽面における上記岩盤不連続面５の位置や走行方
向は、切羽面を３次元的に画像処理することによって計
測することができる。

【００１１】ボアホール２の長孔穿孔機としては周知の
穿孔機が用いられ、図４に示すように、先端に穿孔ビッ
トを有する複数本の長尺（穿孔長が3.5 〜4.0 ｍ）の穿
孔ロッド11を複数本、隣接する穿孔ビットの一部が重な
るように並設し、これらの穿孔ロッド11の基部をガイド
シェル（図示せず）上に回転並びに長さ方向に進退自在
にさせると共にガイドシェルに該穿孔ロッド11の回転、
打撃機構を配設してなる構造を有し、この長孔穿孔機の
一側方に円形発破孔穿設用穿孔機を併設し、該円形孔穿
孔機の穿孔ロッド12を上記並設穿孔ロッドにおける一側
部の穿孔ロッド11から上記距離を存して平行に並設して
ある。

【００１２】この円形穿孔ロッド12はボアホール穿孔用
ロッド11と同一長さを有している共に、長孔穿孔機と円
形孔穿孔機との対向側面間の距離は、トンネルＴの断面
形状の大小による発破パターンに応じて0.2 〜0.6 ｍの
範囲で可変となっている。このように構成した穿孔機を
使用してトンネルＴの長さ方向に既に掘削したトンネル
切羽面から一定深さに達するボアホール２と円形発破孔
３とを同時に穿設し、この作業を繰り返すことにより、
計画トンネルＴの外周辺１に沿って上記複数個のボアホ
ール２と円形発破孔３とを設けるものである。

【００１３】なお、このような長穴穿孔機と円形発破孔
穿孔機との組み合わせ装置を用いることなく単独穿孔機
を使用してボアホール２と円形発破孔３とをそれぞれ穿
設してもよい。次いで、或いはこれらのボアホール２と
円形発破孔３との穿設作業と並行して計画トンネルＴの
外周辺１で囲まれた岩盤に該外周辺１から内方に向かっ
て所定間隔を存した部分に円形孔穿孔機を使用して多数
の内側円形発破孔４を穿設する。このように計画トンネ
ルＴの切羽面の全面に縦横に或いは同心円上に多数の円
形発破孔４を穿設したのち、発破作業を行って一定長さ
のトンネル部を形成する。

【００１４】この発破作業は、まず、計画トンネルＴの
外周辺１に沿って穿設された円形発破孔３内に爆薬を装
填して発破させることにより行う。この発破によって生
じた亀裂が該円形発破孔３から最短距離の空隙部である
ボアホール２に達し、該ボアホール２により発破エネル
ギーが吸収されて岩盤不連続面５に達することはなく、
隣接するボアホール２、２間が亀裂によって連続して計
画トンネルＴの外周辺１に外側地盤と縁切りした平滑な
トンネル外周壁面部が形成される。

【００１５】しかるのち、内側の円形発破孔４に爆薬を
装填して発破させることにより、外周辺１で囲まれた岩
盤を破砕し、一定長さのトンネル部を形成するものであ
る。このトンネル部の形成後、再び上記外周辺１に沿っ
て、岩盤不連続面５に交差するボアホール２、円形発破
孔３の穿設、及び、内側の円形発破孔４との穿設を行っ
たのち、外周辺１の円形発破孔３内での発破作業、内側
の円形発破孔４内での発破作業を順次行ってトンネルを
掘進していくものである。なお、以上の発破工法はトン
ネル形成に適用した例を示したが、地下発電所などの地
下空間にも適用できることは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明の地下空間形成発破
工法によれば、計画地下空間外周辺に交差する岩盤の不
連続面を包含するように計画地下空間の外周辺に沿って
長孔形状のボアホールを穿設すると共に該ボアホールの
端部から外周辺に沿った距離が不連続面までの距離より
短い位置に円形発破孔を穿設し、さらに、これらのボア
ホールと円形発破孔で囲まれた内側の岩盤に適宜間隔毎
に多数の発破孔を穿設したのち、外周辺側の円形発破孔
内で発破させることにより隣接するボアホールに連続す
る亀裂を生じさせ、しかるのち、内側の発破孔内で発破
させるものであるから、計画地下空間の外周辺を全長に
亘って連続したボアホールによって形成する方法と比較
して施工時間を短縮し得るのは勿論、ボアホールの端部
と円形発破孔との距離を岩盤不連続面と該円形発破孔と
の距離よりも短くしているので、円形発破孔内で発破さ
せた際に生じる亀裂が岩盤不連続面に到達することなく
ボアホールに達して該ボアホールと亀裂とにより形成さ
れる地下空間の壁面を余掘部や当り部のない平滑な壁面
に形成し得るものである。

【００１７】従って、当り部等の除去作業を不要にして
精度のよい壁面仕上げが可能になると共に壁面覆工のた
めのコンクリートの使用量が少なくてすみ、特に大規模
な地下空間の形成に経済性、施工性の点において有利で
あり、また、ボアホール間を亀裂によって連続させてい
るので、計画地下空間の外周側地盤とが縁切りされ、発
破時の振動伝達が低減されて既設の構造物等が計画地下
空間に近接している場合でも影響を与えることなく地下
空間の施工が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】岩盤不連続面が存在する岩盤にボアホールと発
破孔を穿設した状態の簡略正面図、

【図２】その簡略縦断側面図、

【図３】その一部拡大簡略正面図、

【図４】穿孔機の簡略平面図、

【図５】従来の発破工法を説明するための正面図、

【図６】発破した場合の一部拡大縦断正面図。

【符号の説明】

１ 計画空間部の外周辺 ２ ボアホール ３ 発破孔 ４ 発破孔 ５ 岩盤不連続面 Ｔ 計画トンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F42D 1/00 E21D 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計画地下空間外周辺に交差する岩盤の不
   連続面を包含するように計画地下空間の外周辺に沿って
   長孔形状のボアホールを穿設すると共に該ボアホールの
   端部から外周辺に沿った距離が不連続面までの距離より
   短い位置に円形発破孔を穿設し、さらに、これらのボア
   ホールと円形発破孔で囲まれた内側の岩盤に適宜間隔毎
   に多数の発破孔を穿設したのち、外周辺側の円形発破孔
   内で発破させることにより隣接するボアホールに連続す
   る亀裂を生じさせ、しかるのち、内側の発破孔内で発破
   させることを特徴とする地下空間形成発破工法。