JP5102654B2

JP5102654B2 - トンネル構築方法

Info

Publication number: JP5102654B2
Application number: JP2008050623A
Authority: JP
Inventors: 幸雄吉富; 勝実柴田; 譲吉田; 真郷森田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009209526A

Description

本発明は、地山を掘削してトンネル穴を形成し、トンネル穴の掘削面に沿ってセグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法に関する。

地山を掘削してトンネル穴を形成し、トンネル穴の掘削面に沿ってセグメントを組み立ててトンネル壁を築造する工法としては、特許文献１記載のものが知られている。この工法は、トンネル穴の掘削面上に敷設されたレールと既設セグメントとの間に跨る走行台車に、セグメント組立部を設けると共に、真円保持アームからなる一対のグリッパを前後に離間して、かつ、その間隔を拡縮自在に設けて構成したライニング打設機を用いるものである。

このライニング打設機によれば、真円保持アームを交互に既設セグメントに固定しつつ近接離間させることでシャクトリ虫のように前進させることができ、セグメントを順次前方に組み立てることができる。

特許第２８０９３７７号公報特開２０００−３４９００号公報

しかしながら、前述のライニング打設機は既設セグメント上に載った状態で稼動するものであるため、セグメントの内面に大きな荷重を作用させることとなり、セグメントのコストアップにつながるという問題があった。

そこで、本発明者は、地山を掘削してなる掘削面上にレールを敷設し、このレール上にセグメント組立装置を走行自在に載置し、このセグメント組立装置の後方にセグメントを組み立てるトンネル構築方法を発明（未公開）し、上記問題を解決するに至った。

しかしながら、セグメント組立装置の後方位置でセグメントを組み立てるためにはセグメントを片持ち支持する必要があり、セグメント組立装置を既設セグメントに近接させる必要があるため、セグメント組立装置の後方にレール材を取り外すためのスペースを確保するのは難しく、レール材を極めて短くしなければならず、レールの盛り変えを頻繁に行わなくてはならず、工事のスピードが低下し、コストアップにつながるという課題が新たに生じた。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セグメントを安価に抑えつつ工事のスピード低下を防ぐことができるトンネル構築方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、地山を順次掘削して、セグメント組立装置で掘削方向後方の掘削面に沿って順次セグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法において、トンネル穴を形成しつつ、このトンネル穴の掘削面上にレールを順次敷設し、このレール上に走行自在に配置した上記セグメント組立装置の後方のレールを残置したままそのレール上に上記セグメントを組み立てたトンネル壁を築造するものである。

上記セグメント組立装置には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋を前後に挿通させるための貫通孔が形成されるとよい。

上記セグメント組立装置の前方のレール上には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋が走行自在に配置されるとよい。

上記トンネル穴の掘削面上に上記レールを敷設するとき、掘削面上に上記トンネル穴の軸方向に延びるチャネル鋼をアンカーを介して配置し、上記チャネル鋼にレール材を取り付けると共に、チャネル鋼と上記掘削面との間にモルタル材を充填して上記アンカーを固定するとよい。

本発明によれば、セグメントを安価に抑えつつ工事のスピード低下を防ぐことができる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、トンネル１を構築する場合、地山２を順次掘削して断面円形のトンネル穴３を形成しつつ、このトンネル穴３の掘削面４上にレール５を順次敷設し、このレール５上に走行自在に配置したセグメント組立装置６で掘削方向後方の掘削面４に沿って順次セグメント７を組み立ててトンネル壁８を築造する。

地山２の掘削作業は、トンネル穴３の先端で破砕機（図示せず）を用いて下面が平坦かつ側面と上面が円弧状の穴９を掘削する一次掘削と、トンネル穴３の先端から所定距離後方の位置でバックホウ等の土木機械１０を用いて下面を円弧状に掘削する二次掘削とからなる。一次掘削では下面を平坦にして作業域１１を形成するため大断面を効率よく掘削でき、二次掘削では作業域１１内に土木機械１０を配置することで効率よく掘削でき、これら一次掘削と二次掘削とで断面円形のトンネル穴３を効率よく形成できる。

レール５の敷設作業は、二次掘削で形成される断面円形のトンネル穴３の先端位置で行い、図６に示すように、掘削面４上にトンネル穴３の軸方向に延びるチャネル鋼１２をアンカー１３を介して配置したのち、チャネル鋼１２にレール材１４を取り付けると共に、チャネル鋼１２と掘削面４との間にモルタル材１５を充填してアンカー１３を固定することでレール５を敷設する。具体的には、掘削面４上に複数のアンカー１３を上端の高さを揃えるように打ち込んだのち、これらアンカー１３上にチャネル鋼１２を凹面を上方に向けて取り付け、凹面上にレール材１４を取り付けると共に、掘削面４の全周にモルタル材１５を吹き付けることでチャネル鋼１２と掘削面４との間にモルタル材１５を流入させて充填する。またこのとき、図７に示すように、モルタル材１５を吹き付ける掘削面４には、予め支保工１６を取り付けておき、掘削面４を補強する。モルタル材１５が固まることで、チャネル鋼１２はモルタル材１５に強固に支持され、枕木として機能する。

図１、図５及び図７に示すように、セグメント組立装置６は、レール５上を走行する台車部１７と、台車部１７上に後方に延出して載置されるフレーム部１８と、フレーム部１８に前後に離間して一対設けられ上下左右に伸長して掘削面４間で突っ張るグリッパ部３９と、フレーム部１８の後部に設けられセグメント７を組み立てるセグメント組立部１９と、セグメント組立部１９より後方のフレーム部１８に設けられトンネル壁８の形状を保持するための形状保持部２０とを備える。台車部１７は、矩形枠状のシャシ２１と、シャシ２１に設けられた車輪ユニット２２と、シャシ２１に設けられレール５から反力をとって推進力を得るためのレールクランプ式の自走装置２３と、シャシ２１上に設けられフレーム部１８を載置するための台座２４と、シャシ２１に設けられ台座２４上のフレーム部１８を昇降させると共にトンネル幅方向に移動させて位置調整するための調整装置２５とを備える。フレーム部１８は、長尺の鋼材を直方体状に組み立てて構成され、後述する桟橋２６を前後に挿通させるための貫通孔２７を有する。また、フレーム部１８には、セグメント７を組み立てるときにそのセグメント７を後方に押し付けるためのセグメント押付けジャッキ２８が設けられている。

図１及び図２に示すように、桟橋２６は、ダンプカー等の排土用車両（図示せず）や、ミキサー車等の資材搬入用車両２９を一次掘削で形成した作業域１１まで走行させる走行路を提供するものであり、セグメント組立装置６の貫通孔２７に挿通される後部桟橋３０と、後部桟橋３０と作業域１１を接続する前部桟橋３１とからなる。図１、図２及び図４に示すように、後部桟橋３０は、既設セグメント７とセグメント組立装置６前方のレール５とに跨って配置されており、既設セグメント７上を走行する後部車輪（図示せず）とレール５上を走行する前部車輪３２とを有する。図１、図２及び図３に示すように、前部桟橋３１は、後部桟橋３０の前方のレール５と作業域１１とに跨って配置されており、レール５上を走行する車輪３３と、作業域１１上を走行するタイヤ３４とを有する。また特に前部桟橋３１は、前後方向の中間部３５を前部３６や後部３７より幅広に形成されると共に、前部３６を中間部３５に対してトンネル幅方向に移動可能に形成されており、前部３６をトンネル１の左右いずれか一方に寄せられるようになっている。これにより、前部３６を左右に交互に移動させながら空いた側の作業域１１を二次掘削することで、作業域１１の全幅を二次掘削できる。前部桟橋３１は、作業域１１の移動に応じて前進させ、後部桟橋３０は、トンネル壁８の延長に応じて前進させる。

図１、図２及び図６に示すように、セグメント組立装置６によるセグメント組立作業は、セグメント組立装置６の後方のレール５上にセグメント７をリング状に組み立てることで行う。セグメント７をリング状に組み立てたら、トンネル穴３の掘削面４と最前列のセグメント７からなるトンネル壁８の最前部との間に充填材３８を充填する。トンネル壁８には浮力が発生し、この浮力はレール５からトンネル壁８を離間させるように作用する。これにより、トンネル壁８の前端に更にセグメント７を取り付けるとき、セグメント組立装置６や桟橋２６等が走行できる程度の精度で敷設されたレール５がセグメント７に干渉するのを防ぐことができ、確実にセグメント７を組み立てることができる。また、トンネル壁８がレール５の上方に離間して築造されることとなり、レール５はトンネル壁８の外側に残置されることとなる。セグメント組立装置６と既設セグメント７との間の狭い空間からレール材１４を取り外す必要がないため、この狭い空間に合わせてレール材１４を短く形成する必要がなく、短いレール材１４を頻繁に盛り変える必要がなく、トンネル１を効率よく短期間で構築することができる。そして、レール５の撤去作業に要する費用を考慮すれば全体としてコストを低減することができる。

このように、地山２を順次掘削してトンネル穴３を形成しつつ、このトンネル穴３の掘削面４上にレール５を順次敷設し、このレール５上に走行自在に配置したセグメント組立装置６で掘削方向後方の掘削面４に沿って順次セグメント７を組み立ててトンネル壁８を築造するとき、セグメント組立装置６の後方のレール５上に離間してトンネル壁８を築造し、このトンネル壁８の外側にレール５を残置するため、セグメント組立装置６の重量を受けられるセグメント７を用いる必要がなく、セグメント７のコストアップを抑えることができると共に、セグメント組立装置６と既設セグメント７との間の狭い空間に合わせた短いレール材１４を用いる必要がなく、短いレール材１４を頻繁に盛り変える必要がなく、トンネル１を効率よく短期間で低コストで構築することができる。

セグメント組立装置６の前方のレール５上には、排土用車両と資材搬入用車両２９を走行させるための桟橋２６が走行自在に配置されるものとしたため、セグメント組立装置６と桟橋２６とを同じレール５上で走行させることができ、レール５を効率よく利用することができる。

トンネル穴３の掘削面４とトンネル壁８との間に充填材３８を充填してレール５からトンネル壁８を離間させるため、切削面４とトンネル壁８との間の隙間を埋めつつレール５からトンネル壁８を離間させることができ、セグメント組立時にセグメント７がレール５に干渉するのを防ぐことができ、効率よくトンネル壁８を築造できる。

トンネル穴３の掘削面４上にレール５を敷設するとき、掘削面４上にトンネル穴３の軸方向に延びるチャネル鋼１２をアンカー１３を介して配置し、チャネル鋼１２にレール材１４を取り付けると共に、チャネル鋼１２と掘削面４との間にモルタル材１５を充填してアンカー１３を固定するため、簡単な構造で確実にレール５を敷設することができる。

なお、掘削面４には、支保工１６を取り付けるものとしたが、地山２が強固な岩盤からなるなど、崩れる虞がない場合、必ずしも取り付けなくともよい。

本発明の好適実施の形態を示すセグメント組立装置と桟橋の側面図である。図１の平面図である。図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。図１のＤ−Ｄ線矢視断面図である。図１の要部拡大図である。

符号の説明

１トンネル
２地山
３トンネル穴
４掘削面
５レール
６セグメント組立装置
７セグメント
８トンネル壁
１０土木機械
１２チャネル鋼
１３アンカー
１４レール材
１５モルタル材
２６桟橋
２９資材搬入用車両
３８充填材

Claims

地山を順次掘削して、セグメント組立装置で掘削方向後方の掘削面に沿って順次セグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法において、
トンネル穴を形成しつつ、このトンネル穴の掘削面上にレールを順次敷設し、このレール上に走行自在に配置した上記セグメント組立装置の後方のレールを残置したままそのレール上に上記セグメントを組み立てたトンネル壁を築造することを特徴とするトンネル構築方法。
上記セグメント組立装置には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋を前後に挿通させるための貫通孔が形成された請求項１記載のトンネル構築方法。
上記セグメント組立装置の前方のレール上には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋が走行自在に配置された請求項１又は２記載のトンネル構築方法。
上記トンネル穴の掘削面上に上記レールを敷設するとき、掘削面上に上記トンネル穴の軸方向に延びるチャネル鋼をアンカーを介して配置し、上記チャネル鋼にレール材を取付けると共に、チャネル鋼と上記掘削面との間にモルタル材を充填して上記アンカーを固定する請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル構築方法。