JP3357654B2 - トンネル掘削方法に使用するガントリ - Google Patents

トンネル掘削方法に使用するガントリ

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靖俊 萩原
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  • Earth Drilling (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトンネルの切羽地盤
を掘削するトンネル工事において、発破作業からコンク
リート吹付作業までの作業工程を並行して行うトンネル
の掘削方法に使用するガントリに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、トンネルを発破工法によって
掘削する場合、小断面のトンネルにおいては発破孔の穿
孔機や作業ケージ等の作業機械を備えたガントリを使用
して切羽全面に対する発破孔の穿設作業と、発破後にお
ける支保工の組立作業、コンクリートの吹付作業を行う
ことが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような各種の作業は切羽地盤に集中して行われるため、
1つの作業が終了するまで他の作業機械をトンネル後方
に待機させておき、その作業の終了後、次の作業機械を
切羽まで移動させることになり、狭いトンネル内に作業
機械や掘削ずり運搬車等が輻輳して危険であると共に作
業性が悪くて長期間の工期を必要とするという問題点が
あった。
【0004】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは各種作業用機械をト
ンネル内に安定した姿勢でもって走行可能に配設したガ
ントリに搭載し、各種作業を並行して実施可能にしたト
ンネルの掘削方法に使用するガントリを提供するにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のトンネル掘削方法に使用するガントリは、
トンネルの長さ方向に長い枠台に前端側脚柱と後側脚柱
とを設けてなる正面門形形状のガントリ本体と、前端側
脚柱の下端に昇降ジャッキを介して装着された無限履帯
と、後側脚柱の下端に回転自在に軸支されて既に掘削が
完了したトンネル底面上を走行する車輪とから構成され
ていると共に、上記枠台の下方空間部を支保工等の各種
部材や作業機械が通過可能な大きさに形成してあり、さ
らに、ガントリ本体の枠台上に作業ゲージ、コンクリー
ト吹付装置等の作業機械を搭載してなる構造としてい
る。
【0006】
【作用】切羽地盤に対する発破孔穿設時には、ガントリ
を前進させてその前端側脚柱を接地させ、該脚柱とトン
ネル底面に走行自在に設置した後部脚柱とによってガン
トリ本体の枠台を支持させる。この状態で枠台上に搭載
している穿孔機を前進させ、切羽地盤に発破孔を穿設す
る。切羽地盤に対する発破孔の穿設後、発破孔に爆薬を
装填して爆破させる前に、ガントリをトンネル後方側の
適所まで後退させる。
【0007】次いで、発破孔に装填した爆薬を爆破させ
て切羽地盤をトンネル長さ方向に所定長、掘削する。そ
して、掘削ずりを土砂運搬車等によってトンネル後方に
搬出したのち、ガントリを前進させると共にこのガント
リ本体上に搭載している作業ケージを前進させ、掘削壁
面に対する支保工の建込作業を行ったのち、コンリート
吹付装置によってコンクリート覆工を施す。しかるの
ち、切羽地盤に対して再び発破孔の穿孔作業を行う。な
お、ガントリ本体にトロリーを走行自在に配設しておく
ことにより、上記支保工等の部材をガントリ後方側から
所定の建込位置まで自動的に能率よく運搬することがで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面について説
明すると、図1〜図3において、1はトンネルTの長さ
方向に長い水平枠台よりなるガントリ本体で、トンネル
Tの切羽部はその上半を上段ベンチAに、下半を下段ベ
ンチBに夫々区分してあり、このガントリ本体1は上段
ベンチAから後方側と既に掘削の完了したトンネル底面
Cの上方間に達する長さを有すると共に、その前端両側
に同一長さの脚柱11、11を垂下状態に一体的に固着して
いると共に後部両側に該前側脚柱11、11よりも長い脚柱
12a 、12b を一体的に固着して正面門形状に形成してな
るものである。
【0009】このガントリ本体1を構成する上記水平枠
台は、トンネルTの上方両側部に水平に配設された上下
一対の水平桁材13、14間を長さ方向に適宜間隔毎に縦桁
15によって一体に連結すると共に上側の桁材13、13間を
横桁16によって一体に連結してなり、その下方の空間部
は下段ベンチBの切羽地盤に穿孔するクローラ式穿孔機
Dや下段ベンチBの掘削壁面に対するコンクリート吹付
装置、ポンプ車、生コン車(いずれも図示せず)、及び
図5に示すようにずり運搬車E、掘削ずりを掻き寄せて
運搬車Eに搭載するバックホーF等が自由に通過できる
大きさに形成している。また、クローラ式穿孔機Dには
作業ケージGが昇降並びに旋回自在に付設されている。
【0010】ガントリ本体1の前端部を支持する前端側
の上記短い脚柱11は、図2に示すように、最前端の横桁
16の両側端から垂下状態に固着されてあり、これらの両
側脚柱11、11の下端に上段ベンチAの水平な底面上を走
行する無限履帯17を装着している。この無限履帯17はモ
ータ17a によって駆動されると共に脚柱11、11の下端に
昇降ジャッキ18を介して装着されてあり、この昇降ジャ
ッキ18を伸縮させることによって脚柱11、11を上下方向
に移動させ、ガントリ本体1の前端側の高さを後端側の
高さに合わせるように構成している。なお、走行自在な
無限履帯17でなくても、上段ベンチA上を摺動可能なプ
レートであってもよい。
【0011】一方、ガントリ本体1の後部側を支持する
上記後側脚柱12は、図1及び図3に示すように、ガント
リ本体1のうしろ寄りの位置における横桁16の両側端に
上端を固着してなる脚柱12a と、ガントリ本体1の後部
の横桁16の両側端に上端を固着してなる脚柱12b とから
なり、これら四本の脚柱12a 、12b の下端には、既に掘
削が完了したトンネル底面C上に敷設されているレール
2上を走行する車輪19が回転自在に軸支されている。な
お、この車輪19はガントリ本体1の適所に設置した駆動
モータ20によって積極的に回転駆動させられるように構
成している。また、レール2はトンネルの掘進に従って
継ぎ足しながらトンネル長さ方向に敷設される。なお、
レール2は下段ベンチBの掘削に引続き、インバートの
掘削およびインバートコンクリートが打設される場合
は、そのコンリクート上に敷設される。即ち、図1にお
いて、クローラ式穿孔機Dと脚柱12a との間でインバー
ト部分を掘削すると共にコンクリートを打設することが
できる。
【0012】ガントリ本体1の枠台上には複々線状に4
組のレール3a、3b、3c、3dが略全長に亘って敷設され、
両側のレール3a、3d上には発破孔の穿孔機4、4を、他
のレール3b、3dには作業ケージ5とコンクリート吹付機
6が夫々適宜な駆動機構を介して走行自在に配設してい
る。さらに、ガントリ本体1の枠台の横桁16の中央部両
側下面に、ガントリ本体1の略全長に亘ってトロリー吊
支用レール3e、3eを固着してあり、このレール3e、3eに
トロリー7、7を適宜な駆動機構(図示せず)によって
該レール5に沿って前後方向に走行させるように吊支
し、これらのトロリー7、7によってガントリ本体1の
後方から前方側に支保工や金網等を搬送させるように構
成している。また、搭載している全ての作業機械をガン
トリー本体1の後端まで移動させて重心を後側脚柱12a
と12b との間に位置させることによって、ガントリ本体
1を後側脚柱12a 、12b のみで支持しながら後退できる
ようにしている。
【0013】このように構成したガントリを使用してト
ンネルTを掘削する方法について述べる。トンネルTの
切羽部はその上半を上段ベンチAに、下半を下段ベンチ
Bに夫々区分され、これらの上下段ベンチA、Bの切羽
地盤に発破孔を穿設したのち装薬して爆破させる発破工
法によってトンネルTの掘進方向に一定長、掘削したの
ち、その掘削ずりの排除を行い、ずりの排除後、上下段
ベンチA、Bの掘削壁面に支保工の建込みからコンクリ
ートの吹付けまでの一次覆工Hを並行して行う一方、下
段ベンチBの後方側におけるトンネル底面においてはイ
ンバートの掘削からコンクリートCの打設作業を上記掘
削ずりの排除から一次覆工Hの施工作業に並行して行
う。そして、上記穿孔作業から一次覆工作業を繰り返し
行ってトンネルを掘削していくものである。
【0014】このトンネル掘削の作業順序を上段ベンチ
A側に対する作業と、下段ベンチB側に対する作業、及
び両ベンチに対する共通作業とに区分して図示した図6
に基づいて説明する。まず、ガントリ本体1やクローラ
式穿孔機D等をトンネル後方に待機させた状態で図4に
示すように上下段ベンチA、Bの切羽地盤の発破作業を
行い、切羽側を換気する。この換気下で図5に示すよう
に、バックホーFを下段ベンチBの近傍部まで前進さ
せ、該バックホーF等によって上段ベンチA側の掘削ず
りを下段ベンチB側に掻き落とすと共に該掘削ずりをダ
ンプトラック等の運搬車Eに搭載し、トンネル後方に搬
出させる。
【0015】発破によって掘削されたずりが全て搬出さ
れると、ガントリ本体1をトンネル後方の待機位置から
レール2上を前進させてその短い前端側脚柱11の下端無
限履帯17を上段ベンチA上に接地させ、該脚柱11と後部
脚柱12a 、12b とによってガントリ本体1の枠台を上段
ベンチAと掘削が完了したトンネル底面C上間に架設状
態に配置させる。この状態にしてガントリ本体1の枠台
上で後端側に待機させていた作業ケージ5を前進させて
ガントリ本体1の前端から掘削壁面に臨ませる。一方、
下段ベンチB側においては、後方に待機させていたクロ
ーラ式穿孔機Dを該下段ベンチBの掘削壁面に対する作
業位置まで前進させる。
【0016】さらに、ガントリ本体1の枠台下のレール
3e、3eに吊支したトロリー7、7によって一次覆工のた
めの分割された支保工や金網を上下段ベンチA、B側に
搬送し、上段ベンチA側においてはガントリ本体1側の
作業ケージ5上で、下段ベンチB側においてはクローラ
式穿孔機Dに付設している作業ケージG上で夫々作業員
が掘削壁面に対する支保工の建込みと必要に応じて支保
工頂面部に対する既設支保工との間に金網張設作業を行
う。しかるのち、ガントリ本体1上の作業ケージ5及び
クローラ式穿孔機Dをトンネル後方に後退させる一方、
上段ベンチA側ではガントリ本体1の枠台上のコンクリ
ート吹付機6を前進させ、下段ベンチB側では同じくコ
ンクリート吹付装置(図示せず)を支保工建込部まで前
進させて支保工の厚みまでコンクリートの吹付けを行う
ことにより一次覆工作業を完了する。
【0017】次いで、これらのコンクリート吹付装置を
後退させ、上段ベンチA側においてはガントリ本体1の
枠台上で穿孔機4、4を前端まで前進させて新たな切羽
地盤に次のトンネル掘削のための発破孔8aの穿設作業と
その周壁地盤に対するロックボルト孔の穿設作業を行う
一方、下段ベンチB側においてはガントリ本体1の下方
空間部を通じてクローラ式穿孔機Dを再び下段ベンチB
の切羽地盤近傍部まで前進させ、上段ベンチA側と並行
して該切羽地盤に次のトンネル掘削のための発破孔8bの
穿設作業とその周壁地盤に対するロックボルト孔の穿設
作業を行う。
【0018】これらの穿孔作業が完了すると、上段ベン
チA側においては再び作業ケージ5をガントリ本体1の
前端まで前進させ、この作業ケージ5とクローラ式穿孔
機Dの作業ケージGを利用してロックボルト孔に対する
ロックボルト9の打込みを行うと共に上下段ベンチA、
Bの発破孔8a、8b内に対する爆薬の装填作業を行う。こ
の装薬後、ガントリ本体1上の穿孔機4、4や作業ケー
ジ5等の全ての作業機械をガントリ本体1の枠台後端部
上にまで後退させた状態にしてガントリ全体の重心を後
側脚柱12上に変位させ、ガントリ本体1の前側脚柱11の
支持がなくても該後側脚柱12でガントリ本体1の枠台を
支持させて走行可能な状態とする。
【0019】しかるのち、ガントリ本体1及びクローラ
式穿孔機Dを発破の影響を受けないトンネル後方にまで
後退させ、上下段ベンチA、Bの切羽地盤側において上
記発破孔8a、8bを爆破させることにより一定長のトンネ
ル掘削を行うものである。そして、この爆破により生じ
た掘削ずりを上記同様にして搬出したのち、一次覆工作
業を行い、以下、上記作業工程を繰り返し行ってトンネ
ルを掘進していくものである。
【0020】なお、以上の実施例においてはガントリ本
体1の架台上の作業機械を後端側にまで移動させること
によりガントリ全体の重心を後側の前後脚柱12a 、12b
上に変位させてこれらの後側脚柱12a 、12b により走行
可能に支持させているが、これと共に該前後脚柱12a 、
12b の下端部間を連結している水平枠材21の後端部上に
重錘22を装着しておき、ガントリ本体1の後部側に常に
重心を位置させておくことが望ましい。また、爆破によ
り生じた掘削ずりの搬出はガントリ本体1の下方空間部
を通過して下段ベンチBの近傍部にまでダンプトラック
等の運搬車Eを走行させているが、ガントリ本体1の枠
台の下面にベルトコンベア等の運搬装置を前後移動自在
に吊支しておき、この運搬装置によって上下段ベンチ
A、Bの掘削ずりをガントリ本体1の後端まで搬送し
て、該後端側に待機しているダンプトラック等の運搬車
Eに搭載するように構成しておいてもよい。このように
すると、ベルトコンベアの下方でインバートの掘削およ
びコンクリートを打設することができる。
【0021】この場合、下段ベンチBの底面に連続する
後方のトンネル底面には上記上下段ベンチA、Bの切羽
地盤の掘削から一次覆工までの1サイクル分の作業に並
行してインバートの掘削と、該インバートに対するコン
クリートCの打設作業とがガントリ本体1の下方空間部
を利用して行うことができ、この作業に必要なコンクリ
ート打設用型枠等は上記トロリー7によってインバート
の上方まで搬送したのち、降下させて設置することがで
きる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明のトンネル掘削方法
に使用するガントリは、トンネルの長さ方向に長い枠台
に前端側脚柱と後側脚柱とを設けてなる正面門形形状の
ガントリ本体と、前端側脚柱の下端に昇降ジャッキを介
して装着された無限履帯と、後側脚柱の下端に回転自在
に軸支されて既に掘削が完了したトンネル底面上を走行
する車輪とから構成されていると共に、上記枠台の下方
空間部を支保工等の各種部材や作業機械が通過可能な大
きさに形成してあり、さらに、ガントリ本体の枠台上に
作業ゲージ、コンクリート吹付装置等の作業機械を搭載
してなるものであるから、ガントリの本体はトンネルの
長さ方向に長い枠台に前後脚柱を設けてなる正面門形形
状に形成されており、その後部脚柱を介してトンネル内
に走行自在に支持されていると共に前端側脚柱の下端に
は昇降ジャッキを介して無限履帯が、後側脚柱の下端に
は車輪が配設されているので、切羽部付近の不陸な底面
上であっても無限履帯によってガントリ本体の前後移動
が可能となると共に、昇降ジャッキによってガントリ本
体の前端側の高さを後端側の高さに合わせることがで
き、該ガントリ本体を安定した姿勢でもって前後移動可
能に配設し得ると共に、その枠台の下方空間部を支保工
等の各種部材や作業機械が通過可能な大きさに形成して
いるので、下側での各種作業を円滑に行うことができ、
その上、ガントリ本体の枠台上には穿孔機や作業ケー
ジ、コンリート吹付装置等の作業機械を搭載しているの
で、下側の各種部材や作業機械とは全く輻輳することは
なく、それぞれの各種部材や作業機械を互いに邪魔する
こともなく単独的に自由に搬送あるいは走行させること
ができて、所定の作業を効率よく実施することができる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネル掘削に使用しているガントリの簡略側
面図、
【図2】その前端側の拡大縦断正面図、
【図3】その中間部分の拡大縦断背面図、
【図4】上下段ベンチの切羽地盤を発破させた状態の簡
略縦断側面図、
【図5】掘削ずりを搬出している状態の簡略縦断側面
図、
【図6】トンネル掘削の作業工程を示すブロック図。
【符号の説明】
T トンネル A 上段ベンチ B 下段ベンチ D クローラ式穿孔機 1 ガントリ本体 2 レール 4 穿孔機 5 作業ケージ 6 コンクリート吹付機 7 トロリー 11 前側脚柱 12a 、12b 後側脚柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桔梗 栄吉 大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 平8−128293(JP,A) 特開 平6−257377(JP,A) 特開 平2−70889(JP,A) 特許3151116(JP,B2) 特許3103284(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/00 E21D 9/10 E21B 7/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネルの長さ方向に長い枠台に前端側
    脚柱と後側脚柱とを設けてなる正面門形形状のガントリ
    本体と、前端側脚柱の下端に昇降ジャッキを介して装着
    された無限履帯と、後側脚柱の下端に回転自在に軸支さ
    れて既に掘削が完了したトンネル底面上を走行する車輪
    とから構成されていると共に、上記枠台の下方空間部を
    支保工等の各種部材や作業機械が通過可能な大きさに形
    成してあり、さらに、ガントリ本体の枠台上に作業ゲー
    ジ、コンクリート吹付装置等の作業機械を搭載してなる
    ことを特徴とするトンネル掘削方法に使用するガント
    リ。
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CN113530434B (zh) * 2021-06-25 2024-05-14 中铁十一局集团汉江重工有限公司 一种用于隧道多功法开挖的多臂凿岩台车

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