JP3177058B2 - トンネル覆工用２連エレメントの掘進方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、鉄道や道路
等の下に立体交差するトンネルを構築する場合に適応さ
れるトンネル覆工用２連エレメントの掘進方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道や道路の下に立体交差するトンネル
を構築する方法として、現場打設コンクリートによって
分割されない一体構造の覆工体を構築する施工法に代
え、断面形状が矩形で、長尺な管状のトンネル覆工用エ
レメントを用いて施工する方法が知られている。この方
法は、まず、発進立坑にて、地山に向けてトンネル覆工
用エレメント（以下単にエレメントと称す）をセット
し、このエレメントを、エレメント後方に配した推進装
置によって地山へ水平に推進させながら、エレメントの
先端に備えられたカッタにより地山の土砂を掘削するこ
とによって、エレメントを掘進させて地山中に貫通させ
た状態で埋設する。このようにして、複数のエレメント
を、互いに隣接した状態でトンネルの覆工断面に沿って
地山に貫通させ、これらエレメントを相互に連結してト
ンネル覆工体を構築した後、このトンネル覆工体の内側
の土砂を掘削除去してトンネルを構築する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トンネル覆
工体を構成し、内部の地山を掘削すると、このトンネル
覆工体には、周囲の地山から圧力を受けるため、プレス
トレスを導入したりして各エレメント同士を強固に連結
させておく必要があり、特に、コーナー部分において
は、応力が集中するため、さらに強固な連結が必要であ
る。このため、特に、コーナー部分における連結構造が
大掛かりとなってしまい、構築作業に多大な労力及び時
間が必要となるとともに、構築費用が嵩んでしまうとい
う問題があった。

【０００４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、容易にかつ経済的に、トンネル覆工体を構築する
ことが可能なトンネル覆工用２連エレメントの掘進方法
を提供することを目的としている。

【０００５】

【０００６】

【課題を解決するための手段】 第１の発明 のトンネル覆
工用２連エレメントの掘進方法は、構築すべきトンネル
の断面に沿って嵌入し、それぞれの側部を連結すること
によりトンネル覆工体を構成させるエレメントを、先端
部に設けられたカッタによって地山を掘削しながら推進
させるトンネル覆工用エレメントの掘進方法において、
前記地山へ１つの中空部を有するダミーエレメントを掘
進させることにより、この地山へ貫通孔を形成し、互い
に対向位置に配置された板体と、これら板体の間に設け
られた一対の側板と、前記板体及び側板によって区画さ
れた空間部を２つに区画して、一対の中空部を形成する
仕切り板とから構成された２連エレメントの一方側の中
空部の先端部に地山を掘削するカッタを設置し、前記２
連エレメントを、他方側の中空部が前記貫通孔と連通す
るように設置し、前記カッタによって一方側の中空部の
前方の地山を掘削させながら推進させることを特徴とし
ている。

【０００７】第２の発明のトンネル覆工用２連エレメン
トの掘進方法は、第１の発明の仕切り板の先端部に、そ
れぞれの中空部同士を連通させる切欠部を形成し、２連
エレメントの掘進中に前記カッタが掘削不能な障害物に
突き当たった際に、前記カッタを切欠部の後方まで後退
させて、一方側の中空部の先端部近傍に空間部を形成
し、前記貫通孔と連通されている他方側の中空部から前
記切欠部を通って前記空間部へ進入し、前記障害物を掘
削することを特徴としている。第３の発明のトンネル覆
工用２連エレメントの掘進方法は、第２の発明の２連エ
レメントの一方側の中空部の先端部にて障害物を掘削す
ることにより生じた土砂を、前記切欠部から前記他方側
の中空部へ送り出し、この他方側の中空部の後端部から
外部へ排出させることを特徴としている。

【０００８】

【０００９】

【作用】 第１の発明 のトンネル覆工用２連エレメントの
掘進方法によれば、２連エレメントを掘進させる際に、
この２連エレメントの一方側の中空部の先端部に設けた
カッタだけで地山を掘削すれば良いので、この２連エレ
メントを容易に掘進させることが可能となる。第２及び
第３の発明のトンネル覆工用２連エレメントの掘進方法
は、掘進中の２連エレメントの前方に障害物があり、こ
の掘進中の２連エレメントの一方側の中空部に設けたカ
ッタによる掘削が困難となった場合、カッタを切欠部よ
りも後方へ後退させる。このようにすると、一方側の中
空部の先端部に空間部が形成され、この空間部へ他方側
の中空部から切欠部を通って作業者が進入して、一方側
の中空部の先端部の障害物を掘削し、その土砂を、切欠
部から他方側の中空部へ送り出し、この他方側の中空部
の後端部から排出させることにより、２連エレメントの
掘進の再開が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のトンネル覆工用２連エレメン
トの掘進方法の実施例を図によって説明する。図１にお
いて、符号１は、トンネル覆工体である。このトンネル
覆工体１は、複数の２連エレメント２、２…を連結する
ことにより構成されている。次に、このトンネル覆工体
１を構成する２連エレメント２、２…について説明す
る。このトンネル覆工体１は、横用エレメント２Ａ、縦
用エレメント２Ｂ及びコーナー用エレメント２Ｃをそれ
ぞれ連結することにより構成されている。

【００１１】横用エレメント２Ａは、図２に示すよう
に、上下に設けられた板体４、４と、これら板体４、４
との間に設けられた側板５、５と、これら板体４、４及
び側板５、５とによって区画された空間部を左右に分け
て断面長方形の２つの中空部Ｔ１、Ｔ２を形成するよう
に設けられた仕切り板６とから構成されており、板体
４、４、側板５、５及び仕切り板６が一体に接合されて
構成されている。

【００１２】縦用エレメント２Ｂは、図３に示すよう
に、側部に設けられた板体１１、１１と、これら板体１
１、１１間に設けられた側板１２、１２と、これら側板
１２、１２との間にて、板体１１、１１及び側板１２、
１２によって区画された空間部を上下に分けて断面長方
形の２つの中空部Ｔ１、Ｔ２を形成するように設けられ
た仕切り板１３とから構成されており、前述した横用エ
レメント２Ａと同様に、これら板体１１、１１、側板１
２、１２及び仕切り板１３が一体に接合されて構成され
ている。

【００１３】また、コーナー用エレメント２Ｃは、図４
に示すように、板体１５、１６、１７、１８と、これら
板体１５、１６及び板体１７、１８との間に設けられて
断面長方形の２つの中空部Ｔ１、Ｔ２を形成するように
設けられた側板２１、２１とから構成されており、これ
ら板体１５、１６、１７、１８、側板２１、２１が一体
に接合されて構成されている。また、このコーナー用エ
レメント２Ｃは、その板体１６が、断面長方形の中空部
Ｔ１、Ｔ２を分割する仕切り板とされている。また、こ
のコーナー用エレメント２Ｃは、横向きの一方側の中空
部Ｔ１の長辺に、縦向きの他方側の中空部Ｔ２の短辺が
連結されて断面Ｌ字型に形成されている。

【００１４】また、上記横用エレメント２Ａの仕切り板
６には、図５に示すように、その先端部に切欠部２２が
形成されており、同様に縦用エレメント２Ｂの仕切り板
１３及びコーナー用エレメント２Ｃの仕切り板とされた
板体１６にも、それぞれの先端部に切欠部２２が形成さ
れている。

【００１５】次に、上記構成の横用エレメント２Ａ、縦
用エレメント２Ｂ及びコーナー用エレメント２Ｃの掘進
作業を、横用エレメント２Ａを例にとって説明する。こ
こで、ダミーエレメントを使用した掘進方法を図６及び
図７によって説明する。ダミーエレメントＤは、一つの
中空部を有し、その長さが本設の横用エレメント２Ａよ
りも短く形成されたもので、まず、このダミーエレメン
トＤを図６に示すように、発進立坑にて掘進方向へセッ
トし、このダミーエレメントＤの先端部に設けた刃先エ
レメントＨの先端のカッタによって地山の土砂を掘削さ
せながら推進装置４１によって掘進させて、地山へ掘進
させる。

【００１６】そして、最初のダミーエレメントＤが地山
へ掘進されたら、その後端部へ他のダミーエレメントＤ
を連結させてさらに掘進させる。このように、複数のダ
ミーエレメントＤを連結させながら地山へ掘進させた
ら、最後部のダミーエレメントＤへ横用エレメント２Ａ
を連結して、この横用エレメント２Ａを推進装置４１に
よって推進させる。このようにすると、図７に示すよう
に、ダミーエレメントＤが先に掘削させたものから順に
到達立坑側へ押し出される。即ち、横用エレメント２Ａ
を推進装置４１によって推進させることにより到達立坑
側へ押し出されるダミーエレメントＤを、順に回収して
いくことにより、横用エレメント２Ａを地山へ嵌入させ
ることができる。

【００１７】次に、横用エレメント２Ａを掘進させる場
合について図８及び図９によって具体的に説明する。ま
ず、地山に向けてダミーエレメントＤを掘進させること
によって、このダミーエレメントＤを、既に埋設させた
２連エレメント２に隣接させて地山中へ埋設させ、この
地山に貫通孔Ｋを形成する（図８参照）。

【００１８】次に、掘進されたダミーエレメントＤの最
後部のものへ、横用エレメント２Ａの他方側の中空部Ｔ
２側をボルト等によって連結させる。さらに、横用エレ
メント２Ａの一方側の中空部Ｔ１の先端部にのみカッタ
を設置する。即ち、この横用エレメント２Ａを既に埋設
した２連エレメント２に隣接させてセットした場合、こ
の横用エレメント２Ａの他方側の中空部Ｔ２の前方に、
前記ダミーエレメントＤが連結された状態、つまり、こ
の他方側の中空部Ｔ２が、ダミーエレメントＤによって
形成された掘削孔Ｋと連通された状態となるため、この
他方側の中空部Ｔ２の先端部にカッタを設ける必要がな
い。

【００１９】そして、一方側の中空部Ｔ１の先端部に設
けたカッタによって地山を掘削させながら、この横用エ
レメント２Ａの後端部に設けた推進装置４１により、こ
の横用エレメント２Ａを推進させ、掘進させる（図９参
照）。

【００２０】ここで、この横用エレメント２Ａの一方側
の中空部Ｔ１の前方側の地山に、図１０及び図１１に示
すように、例えば、礫岩あるいは産業廃棄物等の障害物
Ｓが存在する場合、一方側の中空部Ｔ１の先端部に設け
たカッタによる掘削が不可能になることがある。このよ
うな場合、この一方側の中空部Ｔ１の先端部に設けたカ
ッタを停止させ、このカッタを仕切り板６に形成された
切欠部２２よりも後方へ後退させ、この一方側の中空部
Ｔ１の先端部近傍に空間部を形成する。

【００２１】この状態において、横用エレメント２Ａの
後端部から作業者が他方側の中空部Ｔ２内へ進入し、そ
れぞれの中空部Ｔ１、Ｔ２同士を連通している切欠部２
２から、一方側の中空部Ｔ１の先端部に形成した空間部
内へ入り込み、この一方側の中空部Ｔ１の前方側に存在
する礫岩あるいは産業廃棄物等の障害物Ｓを掘削して、
中空部Ｔ１の前方から除去する。

【００２２】さらに、この障害物Ｓを掘削することによ
り生じた廃土を、切欠部２２から他方側の中空部Ｔ２内
へ送り出して、この他方側の中空部Ｔ２内にて後方へ搬
送させて、その後端部から排出させる。このようにして
一方側の中空部Ｔ１の前方側の障害物Ｓを取り除き、作
業者が他方側の中空部Ｔ２の内部へ切欠部２２から移っ
て、後端部から脱出したら、後退させていたカッタを前
進させて一方側の中空部Ｔ１の先端部へ設置し、このカ
ッタによって、再び地山を掘削させながら、推進装置４
１によって推進させることにより掘進を再開させる。

【００２３】そして、上記のようにして横用エレメント
２Ａを掘進させて地山へ埋設させたら、次に、埋設させ
た横用エレメント２Ａに隣接させてダミーエレメントＤ
を掘進させ、続いてこの埋設させた横用エレメント２Ａ
の隣に他の２連エレメント２を掘進させる。そして、上
記と同様に、縦用エレメント２Ｂ、コーナー用エレント
２Ｃを掘進させ、これら２連エレメント２、２…同士
を、例えば、ボルト・ナットによって締結して連結し、
２連エレメント２、２…のそれぞれの中空部Ｔ１、Ｔ２
及び２連エレメント２、２…同士の間へコンクリートを
打設して、トンネル覆工体１を完成させ、このトンネル
覆工体１の内部を掘削してトンネルを構築する。

【００２４】このように、本実施例の掘進方法によれ
ば、二つの中空部Ｔ１、Ｔ２を有する２連エレメント２
を掘進させる以前に、ダミーエレメントＤを掘進させて
貫通孔Ｋを形成しておくことにより、この２連エレメン
ト２の掘進力を半減させることができ、この２連エレメ
ント２の掘進作業を極めて容易に行うことができる。し
かも、この２連エレメント２を掘進させる際に、この２
連エレメント２のカッタを設けた一方側の中空部Ｔ１の
前方の地山に障害物Ｓが存在して、カッタによる掘削が
不可能となった場合であっても、カッタをエレメントの
後端部まで後退させて抜き取ることなく、この掘進させ
る２連エレメント２の一方側の中空部Ｔ１の前方側の障
害物Ｓを極めて容易に作業者によって掘削させて除去す
ることができる。

【００２５】即ち、障害物Ｓの除去作業にかかる労力及
び時間を大幅に削減することができ、２連エレメント２
の障害物Ｓによる掘進の中断を最小限に抑さえることが
できる。また、この２連エレメント２によって構築され
たトンネル覆工体１によれば、エレメントが２連式であ
ることより、エレメント自体の剛性が高められていると
ともに、エレメント同士の連結箇所を少なくすることが
でき、剛性を大幅に向上させることができる。また、特
に曲げ応力が作用するトンネル覆工体１のコーナー部に
おいても、２つの中空部Ｔ１、Ｔ２を一体に形成するこ
とによりその剛性を大幅に向上させたコーナー用エレメ
ント２Ｃが使用されているので、強度確保のために大掛
かりな構造にすることなく確実な強度を確保することが
でき、構築費の低減を図ることができる。

【００２６】なお、コーナー用エレメント２Ｃとして
は、上記実施例のものに限定されることなく、例えば、
図１２に示すような構造のものであっても良い。図に示
すコーナー用エレメント２Ｃは、板体２５、２６、２
７、２８と、これら板体２５、２６及び板体２７、２８
との間に設けられて断面長方形の２つの中空部Ｔ１、Ｔ
２を形成するように設けられた側板３１、３１とから構
成されており、これら板体２５、２６、２７、２８、側
板３１、３１が一体に接合されて構成されている。

【００２７】また、このコーナー用エレメント２Ｃの板
体２８が、それぞれの中空部Ｔ１、Ｔ２を分割する仕切
り板とされており、縦向きの一方側の中空部Ｔ１の長辺
に、横向きの他方側の中空部Ｔ２の短辺が連結されて断
面Ｌ字型に形成されている。なおまた、これら２連エレ
メント２同士の締結構造は、いかなる構造であっても良
い。また、トンネル覆工体１の構成も上記実施例に限定
されない。

【００２８】

【００２９】

【発明の効果】 以上、説明したように、本発明によれ
ば、下記の効果を得ることができる。 本発明 のトンネル
覆工用２連エレメントの掘進方法によれば、二つの中空
部を有する２連エレメントを掘進させる以前に、一つの
中空部を有するダミーエレメントを掘進させて貫通孔を
形成しておくことにより、この２連エレメントの掘進力
を半減させることができ、この２連エレメントの掘進作
業を極めて容易に行うことができる。しかも、この２連
エレメントを掘進させる際に、この２連エレメントのカ
ッタを設けた一方側の中空部の前方の地山に障害物が存
在して、カッタによる掘削が不可能となった場合であっ
ても、カッタをエレメントの後端部まで後退させて抜き
取ることなく、この掘進させる２連エレメントの一方側
の中空部の前方側の障害物を極めて容易に作業者によっ
て掘削させて除去することができる。即ち、障害物の除
去作業にかかる労力及び時間を大幅に削減することがで
き、２連エレメントの障害物による掘進の中断を最小限
に抑さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の２連エレメントの掘進方法
によって構成されたトンネル覆工体の正面図である。

【図２】２連エレメントの構成及び構造を説明する横用
エレメントの斜視図である。

【図３】２連エレメントの構成及び構造を説明する縦用
エレメントの斜視図である。

【図４】２連エレメントの構成及び構造を説明するコー
ナー用エレメントの斜視図である。

【図５】仕切り板の先端部に形成された切欠部の形状を
説明する仕切り板の先端部近傍の側面図である。

【図６】ダミーエレメントを使用して本設のエレメント
を嵌入させる作業を説明する地山の側断面図である。

【図７】ダミーエレメントを使用して本設のエレメント
を嵌入させる作業を説明する地山の側断面図である。

【図８】２連エレメントの掘進方法を説明する地山の断
面図である。

【図９】２連エレメントの掘進方法を説明する地山の断
面図である。

【図１０】障害物の除去作業を説明する２連エレメント
の先端部近傍の斜視図である。

【図１１】障害物の除去作業を説明する２連エレメント
の先端部近傍の断面図である。

【図１２】他の構造のコーナー用エレメントの形状及び
構造を説明するコーナー用エレメントの斜視図である。

【符号の説明】 １ トンネル覆工体 ２ ２連エレメント ２Ａ 横用エレメント（２連エレメント） ２Ｂ 縦用エレメント（２連エレメント） ２Ｃ コーナー用エレメント（２連エレメント） ４、１１、１５、１６、１７、１８、２５、２６、２
７、２８ 板体 ５、１２、２１、３１ 側板 ６、１３ 仕切り板 ２２ 切欠部 Ｄ ダミーエレメント Ｋ 貫通孔 Ｔ１、Ｔ２ 中空部 Ｓ 障害物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−101695（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−155094（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−42155（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭61−41836（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311 E21D 9/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構築すべきトンネルの断面に沿って嵌入
   し、それぞれの側部を連結することによりトンネル覆工
   体を構成させるエレメントを、先端部に設けられたカッ
   タによって地山を掘削しながら推進させるトンネル覆工
   用エレメントの掘進方法において、 前記地山へ１つの中空部を有するダミーエレメントを掘
   進させることにより、この地山へ貫通孔を形成し、 互いに対向位置に配置された板体と、これら板体の間に
   設けられた一対の側板と、前記板体及び側板によって区
   画された空間部を２つに区画して、一対の中空部を形成
   する仕切り板とから構成された２連エレメントの一方側
   の中空部の先端部に地山を掘削するカッタを設置し、 前記２連エレメントを、他方側の中空部が前記貫通孔と
   連通するように設置し、 前記カッタによって一方側の中空部の前方の地山を掘削
   させながら推進させることを特徴とするトンネル覆工用
   ２連エレメントの掘進方法。
2. 【請求項２】 前記仕切り板の先端部に、それぞれの中
   空部同士を連通させる切欠部を形成し、２連エレメント
   の掘進中に前記カッタが掘削不能な障害物に突き当たっ
   た際に、前記カッタを切欠部の後方まで後退させて、一
   方側の中空部の先端部近傍に空間部を形成し、前記貫通
   孔と連通されている他方側の中空部から前記切欠部を通
   って前記空間部へ進入し、前記障害物を掘削することを
   特徴とする請求項１記載のトンネル覆工用２連エレメン
   トの掘進方法。
3. 【請求項３】 前記一方側の中空部の先端部にて障害物
   を掘削することにより生じた土砂を、前記切欠部から前
   記他方側の中空部へ送り出し、この他方側の中空部の後
   端部から外部へ排出させることを特徴とする請求項２記
   載のトンネル覆工用２連エレメントの掘進方法。