JP3162990B2 - 斜坑掘削機の滑落防止壁構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水力発電所の水圧管
路用斜坑等を掘削する斜坑掘削機において、掘削中にお
ける斜坑掘削機の滑落を防止する壁構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、山岳地盤に水力発電所の水圧
管路を形成するための斜坑を掘削するには、ＴＢＭ（ト
ンネルボーリングマシン）と称されている斜坑掘削機に
よって地盤の下方から上方に向かって地盤を掘削し、掘
削した土砂を斜坑の傾斜底面を通じて下方に搬出しなが
ら掘進することにより行われている。このような急勾配
の斜坑を斜坑掘削機によって掘削する場合、該斜坑掘削
機はその自重によって後退しようとし、掘削機の胴部に
設けたグリッパを掘削壁面に押接させても岩盤が軟岩層
の場合には強固な圧着力が得られず、滑落する虞れがあ
る。

【０００３】このため、斜坑の掘削壁面に沿って湾曲し
たスキンプレートの四方縁辺に補強リブを一体に設けて
なるセグメントを斜坑掘削機によって掘削された斜坑壁
面に互いにボルトで連結しながらリング状に組み立て、
このセグメントと斜坑掘削壁面との間に裏込注入材とし
てのコンクリートを充填、硬化させることによって斜坑
掘削機の滑落防止壁を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような滑落防止壁では、斜坑掘削機が滑落した場合にセ
グメントの前端面によって該斜坑掘削機の荷重を支持す
ることになるが、その支持力は主として斜坑掘削機の滑
落方向に平行なスキンプレートの面と裏込注入材との付
着力によって形成しているために、斜坑掘削機の荷重を
支えるのに充分な耐力を発揮することができないという
問題点がある。さらに、滑落防止壁の形成は、リング状
に組み立てたセグメントと斜坑掘削壁との間に裏込注入
材を充填、硬化させることによって行っているため、こ
の裏込注入材の硬化に時間がかかって斜坑の施工能率が
低下するという問題点があった。本発明はこのような問
題点を全面的に解消し得る斜坑掘削機の滑落防止壁構造
を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の斜坑掘削機の滑
落防止壁構造は、斜坑掘削機により掘削した斜坑掘削壁
面の底面部に、斜坑の周方向に湾曲した前後の円弧状リ
ブ間を斜坑の長さ方向に向けた数本の連結リブによって
一体に枠組みしてなる鋼製リブ枠を配設し、このリブ枠
の空間部に露出する斜坑掘削壁面にコンクリートを吹き
付けて該吹き付けコンクリート層と鋼製リブ枠とを一体
化させることにより滑落防止壁を形成し、さらに、底面
部以外の斜坑掘削壁面に吹き付けコンクリートによる斜
坑覆工を形成してなるものである。

【０００６】上記の滑落防止壁構造において、請求項２
に係る発明は、斜坑掘削地盤の底面 部に最低部分を残し
て上記滑落防止壁を形成し、該最低部分にずり排出シュ
ートを配設したことを特徴とするものであり、請求項３
に係る発明は、上記排出シュートの両側の滑落防止壁間
に鋼製繋ぎ材を架設して滑落防止壁間を一体に連結して
いることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】鋼製リブ枠は、斜坑掘削壁面の周
方向に沿うように湾曲した一定幅（高さ）と長さを有す
る一対の円弧状リブを前後に配し、これらの円弧状リブ
の長さ方向の両端間と中間部の対向面間を該円弧状リブ
と同一幅を有する一定長さの連結リブによって一体に固
着することにより枠状に形成されている。この鋼製リブ
枠を斜坑掘削機によって掘削された斜坑掘削壁面の円周
方向にその円弧状リブを向けて沿わし、隣接するリブ枠
の連結リブ同士をボルトにより連結しながら組立てる。
このリブ枠は、斜坑掘削機の滑落を防止用として斜坑掘
削壁面の底面部に施工する。なお、該底面部の中央部、
即ち、斜坑の最も低い部分を残し、その最低部分の両側
にリブ枠を施工してもよい。

【０００８】次いで、このリブ枠の円弧状リブと連結リ
ブとで囲まれた空間部に露出する掘削壁面にコンクリー
トを吹き付けてリブ枠の厚みと同程度まで、即ち、リブ
枠が埋設する厚みのコンクリート層を設け、リブ枠と共
に滑落防止壁を形成する。吹き付けコンクリートは初期
強度が高いので、吹き付け施工直後から斜坑掘削機の滑
落防止壁としての作用を奏するものである。さらに、底
面部の最低部分を挟むようにしてその両側に形成した滑
落防止壁部間に鋼製繋ぎ材を架設して滑落防止壁間を固
定する。

【０００９】この滑落防止壁は斜坑掘削機が一定長の斜
坑部分を掘削する毎に、斜坑の長さ方向に施工される。
また、底面部以外の斜坑掘削壁面に吹き付けコンクリー
トによる斜坑覆工を形成する。一方、斜坑の底面部にお
ける上記最低部分にはずり排出用シュートが配設され、
斜坑掘削機によって掘削された土砂をその傾斜面を利用
して下方に排出する。なお、滑落防止壁から斜坑掘削地
盤に向かってアンカーボルトを打ち込んでおいてもよ
く、このように滑落防止壁を固定すると、斜坑掘削機の
推進反力も充分に支持することができる。

【００１０】

【実施例】本発明の具体的な実施例を図面について説明
すると、図１〜図３において、Ａは斜坑掘削機６（図６
に示す）の後方において、該斜坑掘削機６により掘削さ
れたトンネル掘削壁面３に形成される滑落防止壁で、掘
削壁面３に沿って円弧状に湾曲した長方形状の鋼製リブ
枠１と、掘削壁面３に一体に付着した吹き付けコンクリ
ート層２とから構成している。

【００１１】上記リブ枠１は、図４に示すように、一定
長さと幅とを有する帯鋼板をその幅方向に掘削壁面３の
円周方向の面と同一湾曲度でもって円弧状に湾曲させて
なるリブ1a、1aを、幅方向に起立させた状態で前後に一
定の間隔を存して対設し、この円弧状リブ1a、1aの両端
に該リブ1aと同一幅を有し且つリブ1aよりも短い長さの
細長長方形状の連結リブ1b、1bの長さ方向の前後端を溶
接によって一体に固着すると共に、前後円弧状リブ1a、
1aの長さ方向の中間部間を連結リブ1cと同一形状の補強
用連結リブ1c、1cで一体に連結してなる構造を有してい
る。

【００１２】従って、このリブ枠１は従来の鋼セグメン
トの主要形成部材であるスキンプレートは備えてなく、
円弧状リブ1aと連結リブ1b、1cとによって囲まれた空間
部1dは内外方向に貫通した構造となっている。リブ枠１
の前後円弧状リブ1a、1aと両端側の連結リブ1b、1bには
長さ方向に一定間隔毎にボルト孔４を設けている。５は
補強用連結リブ1cの中央部に固着した連結板で、ボルト
取付孔5aを穿設している。

【００１３】斜坑掘削機６は、図５に示すように円筒形
状の前胴部6aと後胴部6bを直列に接続してなり、前胴部
6a内にカッター板７の回転駆動機構８を配設していると
共に前胴部6aと後胴部6bとの複数個所間をスラストジャ
ッキ９により連結している。又、前胴部6aと後胴部6bと
の周壁には、周方向に適宜間隔毎に油圧シリンダ（図示
せず）の作動によって胴内から斜坑掘削壁面３に向かっ
て出没するフロントグリッパ10とメイングリッパ11をそ
れぞれ配設している。12は後胴部6bの内周面四方に配
設、固定した滑落防止ジャッキで、そのロッド端に装着
しているスプレッダ13を上記滑落防止壁Ａの前端面に当
接、受止させるようにしている。なお、この滑落防止ジ
ャッキ12は地盤が悪くてメイングリッパ11によって推力
の支持が得られない時には推進ジャッキとして使用す
る。23はカッタ板７で掘削したずりを斜坑掘削機６の後
方に導く案内シュートである。

【００１４】このように構成した斜坑掘削機６によって
硬質岩盤層からなる山岳地盤に斜坑14を掘削しながら、
その後方の掘削壁面３に滑落防止壁Ａを施工する。この
滑落防止壁Ａの施工方法は、掘削壁面３の底面部におい
て、その底面中央部、即ち、最も低い底面部分3aをずり
排出シュート15の配設幅だけ残して該最低部3aの両側底
面部に鋼製リブ枠１の円弧状リブ1aを掘削壁面３の周方
向に向けて該鋼製リブ枠１の湾曲外面側（凸弧面側）を
接するように配設したのち、この両側のリブ枠１、１の
連結板５、５間に鋼製繋ぎ材16を架設し、該繋ぎ材16の
両端を連結板５、５にボルトにより固着する。なお、繋
ぎ材16の架設は、滑落防止壁Ａを施工したのち行っても
よい。この繋ぎ材16は、掘削施工に必要な資材、機材を
運搬する台車の走行用レールの枕木として使用する。

【００１５】しかるのち、リブ枠１の枠内空間部1dに露
出する掘削壁面３にコンクリートを吹き付ける。この吹
き付けコンクリートはリブ枠１の円弧状リブ1aと両端連
結リブ1b、1bとで囲まれた空間部1dが吹き付けコンクリ
ート層２によって充満するまで行う。従って、掘削壁面
３に付着した吹き付けコンクリート層２内にリブ枠１の
補強用リブ1cが埋設状態になり、リブ枠１と吹き付けコ
ンクリート層２及び掘削壁面３とが強固に一体化した滑
落防止壁Ａが形成される。さらに、吹き付けコンクリー
トは初期強度が高いため、施工直後より滑落防止壁とし
ての役目を発揮することができる。

【００１６】滑落防止壁Ａは、必要に応じてそのコンク
リート層２から図１に示すように、アンカーボルト17を
掘削壁面３に打ち込むことにより固定しておけば、一層
強力な滑落防止壁３を形成することができる。なお、掘
削壁面３に対するアンカーボルト17の打ち込みは、吹き
付けコンクリート層２の形成前にリブ枠１の空間部1dを
通して行い、その頭部を空間部1d内に露出させたおいた
のち、コンクリートの吹き付けによってコンクリート層
２内に埋設させ、コンクリート層２から斜坑14内に突出
する頭部にボルトを螺締させてもよい。

【００１７】さらに、滑落防止壁Ａの施工個所以外の斜
坑掘削壁面３の内面にもコンクリートを吹き付けて滑落
防止壁Ａのコンクリート層２と略同一厚みの覆工コンク
リート21を施工する。斜坑掘削機６が滑落した場合、最
も大きな支持力を必要とするのは斜坑14の底面側である
から、その底面部に上記のように滑落防止壁Ａを設けて
おき、その他の部分は滑落防止壁を設けなくても覆工コ
ンクリート21で充分な支持力が得られる。なお、二個以
上のリブ枠１を掘削壁面３の周方向に連結してその枠内
空間部1dに吹き付けコンクリート層２を設けることによ
り所望円弧長の連続した滑落防止壁Ａを形成してもよ
い。リブ枠１、１同士の連結は、その対向する連結リブ
1b、1bを密接させてボルト孔４、４間をボルトで連結、
固着することにより行う。

【００１８】また、掘削壁面３の最低部分3aに斜坑掘削
機６のカッター板７によって掘削され、案内シュート23
を通じて斜坑掘削機６の後端まで導出されたずりの排出
シュート15を敷設し、この排出シュート15の傾斜面上を
通じて掘削ずりを作業坑18（図６に示す）まで落下、排
出させるようにする。なお、図７に示すように、掘削壁
面３の最低部分3aにも滑落防止壁Ａを施工しておき、排
出シュート15はこの滑落防止壁Ａの最低部分の斜坑内面
上に敷設するように構成してもよい。

【００１９】滑落防止壁Ａや覆工コンクリート21、ずり
排出シュート15、繋ぎ材16などは、斜坑掘削機６によっ
て一定長の斜坑14が掘削される毎にその斜坑14の長さ方
向に連続して施工される。即ち、既に施工した滑落防止
壁Ａにおけるリブ枠１の前側円弧状リブ1aの露出前面に
次のリブ枠１の後側円弧状リブ1aの後面を接合してボル
ト孔４、４間をボルトで連結することにより一体的に固
着したのち、該リブ枠１の枠内空間部1dに上記同様にし
て吹き付けコンクリート層２を設けることにより滑落防
止壁Ａを形成すると共に滑落防止壁Ａを設けない掘削壁
面３の内面に覆工コンクリート21を吹き付け施工する。
さらに、繋ぎ材16、16・・・上にレール19を敷設し、こ
のレール19上を斜坑掘削機６の後端に連結した後続台車
20を走行させて斜坑14内に敷設する水圧管22を該後続台
車20によって搬送させるようにする。

【００２０】斜坑掘削機６によって斜坑14を掘削するに
は、スラストジャッキ９及び滑落防止ジャッキ12のロッ
ドを収縮させると共に、メイングリッパ11を掘削壁面３
に圧着させて斜坑掘削機６を支持させる一方、フロント
グリッパ10を前胴部6a内に没入させ、且つ滑落防止ジャ
ッキ12のスプレッダ13を後方の滑落防止壁Ａの前側円弧
状リブ1aの前面に当接させて斜坑掘削機６の滑落を防止
した状態とし、この状態からカッター板７を回転させな
がらスラストジャッキ９を伸長させることにより、後胴
部6bに対して前胴部6aを前進させて斜坑14の掘削を行
う。

【００２１】一定長の斜坑14を掘削すると、フロントグ
リッパ10を前胴部6aから突出させて斜坑掘削壁面３に圧
着させることにより斜坑掘削機６を掘削壁面３に支持さ
せたのち、メイングリッパ11を後退させて掘削壁面３か
ら離間させ、しかるのち、スラストジャッキ９を収縮さ
せながらその収縮量に応じて滑落防止ジャッキ12を伸長
させ、スプレッダ13を常時滑落防止壁Ａに当接させた状
態にして滑落を防止しながら後胴部6bを一定長前進させ
る。

【００２２】次いで、メイングリッパ11を掘削壁面３に
圧着させると共にスラストジャッキ９及び滑落防止ジャ
ッキ12のロッドを収縮させて斜坑掘削機６の後方に次の
滑落防止壁Ａの施工可能な空間部を設けたのち、この空
間部に上記のようにして滑落防止壁Ａや覆工コンクリー
ト21、ずり排出シュート15、繋ぎ材16、レール19等を施
工する。しかるのち、再び、斜坑掘削機６によって上記
同様に一定長の斜坑14を掘進し、その後方の掘削壁面３
に滑落防止壁Ａ等を施工し、この作業を繰り返し行って
水圧管を敷設した斜坑を築造するものである。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の斜坑掘削機の滑落
防止壁構造によれば、斜坑掘削機により掘削した斜坑掘
削壁面の底面部に、斜坑の周方向に湾曲した前後の円弧
状リブ間を斜坑の長さ方向に向けた数本の連結リブによ
って一体に枠組みしてなる鋼製リブ枠を配設し、このリ
ブ枠の空間部に露出する斜坑掘削壁面にコンクリートを
吹き付けてリブ枠の空間部内にリブ枠と一体化した吹き
付けコンクリート層を形成してなる滑落防止壁を形成
し、さらに、底面部以外の斜坑掘削壁面に吹き付けコン
クリートによる斜坑覆工を形成してなるものであるか
ら、吹き付けコンクリートは初期強度が高いので、吹き
付け施工直後から斜坑掘削機の滑落防止壁として使用す
ることができ、斜坑掘削機による掘削作業が円滑且つ能
率よく行えて工期の短縮を図ることができるものである

【００２４】さらに、掘削壁面に強固に付着一体化した
吹き付けコンクリート層は、リブ枠内に充填されてリブ
枠のリブとも一体化しているので、リブ枠の剛性、圧縮
耐力が極めて大きくなり、このリブ枠内のコンクリート
層を介して該コンクリート層が付着している掘削壁面に
斜坑掘削機の荷重を確実に受止させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】滑落防止壁を施工した斜坑の簡略縦断正面図、

【図２】その滑落防止壁部分の縦断正面図、

【図３】その縦断側面図、

【図４】リブ枠の簡略斜視図、

【図５】斜坑掘削機の簡略縦断側面図、

【図６】斜坑を掘削している状態の簡略縦断側面図、

【図７】本発明の別な構造の滑落防止壁を施工した斜坑
の簡略縦断正面図。

【符号の説明】

Ａ 滑落防止壁 １ 鋼製リブ枠 1a 円弧状リブ 1b 連結リブ 1d 空間部 ２ 吹き付けコンクリート層 ３ 掘削壁面 ６ 斜坑掘削機 14 斜坑

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/02 E21D 11/10 E21D 11/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜坑掘削機により掘削した斜坑掘削壁面
   の底面部に、斜坑の周方向に湾曲した前後の円弧状リブ
   間を斜坑の長さ方向に向けた数本の連結リブによって一
   体に枠組みしてなる鋼製リブ枠を配設し、このリブ枠の
   空間部に露出する斜坑掘削壁面にコンクリートを吹き付
   けてリブ枠の空間部内にリブ枠と一体化した吹き付けコ
   ンクリート層を形成してなる滑落防止壁を形成し、さら
   に、底面部以外の斜坑掘削壁面に吹き付けコンクリート
   による斜坑覆工を形成していることを特徴とする斜坑掘
   削機の滑落防止壁構造。
2. 【請求項２】 斜坑掘削地盤の底面部に最低部分を残し
   て上記滑落防止壁を形成し、該最低部分にずり排出シュ
   ートを配設したことを特徴とする請求項１に記載の斜坑
   掘削機の滑落防止壁構造。
3. 【請求項３】 排出シュートの両側の滑落防止壁間に鋼
   製繋ぎ材を架設して滑落防止壁間を一体に連結している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の斜坑掘
   削機の滑落防止壁構造。