JP6372052B2

JP6372052B2 - トンネル施工方法

Info

Publication number: JP6372052B2
Application number: JP2013119445A
Authority: JP
Inventors: 賢治秋好; 秀明西浦; 晶藤見
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: JP2014237926A

Description

本発明は、トンネル工事用ベルトコンベア架台およびトンネル施工方法に関するものであり、具体的には、セントルの移動と連続ベルトコンベア支持手段の移動とを独立に実行可能とし、施工効率を良好なものとする技術に関する。

トンネル工事に伴うズリを切羽から坑口に搬出する手段として、施工中のトンネル内に配置される連続ベルトコンベアがある。この連続ベルトコンベアの配置区間のうち、セントル内を通過する区間においては、連続ベルトコンベアの支持手段が移動架台の稼動を阻害しない手当が必要とされていた。そうした技術としては、例えば、移動架台前後の区間においてトンネル壁面から立設させた支持部材で連続ベルトコンベアを支持する一方、移動架台の存在する区間においては、トンネル床盤上を移動可能に構成した支持台車で連続ベルトコンベアを支持する技術（特許文献１）などが提案されている。

特開２００４−３００７２４号公報

ところが、所定箇所での覆工コンクリートの打設や養生の終了後、該当箇所から次の施工箇所にセントルを移動させる際、セントルを構成する移動型枠や移動架台に、上述したような連続ベルトコンベアの支持部材や支持台車が接触することを回避するため、セントルの移動作業と同時に、上述の支持部材の盛替えや各支持台車の移動操作などを行う必要がある。この場合、限られた空間内で複数の作業を同時実行することになるため、各作業が錯綜し、多くの作業時間や作業員が必要であった。

また、稼働中（ズリ出し時）の連続ベルトコンベアに対し、上述した支持部材の盛替え等の作業を行おうとすると、稼働中の連続ベルトコンベアに作業員や機材等が接触する懸念もある。そこでそうした事態を回避すべく、トンネル掘削作業の休止タイミング、すなわち連続ベルトコンベアの停止に合わせてセントル移動作業を行う必要がある。そのため、セントル移動がトンネル掘削の作業状況に拘束され、工事全体における施工効率の低下を招く恐れもある。

しかも、打設サイクル毎の移動範囲が従来型と比べて倍増するテレスコピック型セントルを採用した工事の場合、支持部材の盛替えや各支持台車の移動操作等に伴う手間も倍増し、上述した各問題点は特に顕著なものとなる。

そこで本発明は、セントルの移動と連続ベルトコンベア支持手段の移動とを独立に実行可能とし、施工効率を良好なものとする技術の提供を目的とする。

上記課題を解決するトンネル施工方法は、ンネル工事で用いる覆工コンクリート打設用の移動型枠におけるトンネル進行方向の長さに、前記移動型枠における一回の移動距離を加えた長さ以上の水平部材と、当該水平部材の両端をそれぞれ支持する脚部材とからなり、前記脚部材の下端に移動手段を有するベルトコンベア架台を、覆工コンクリートの打設サイクルに対応する区間に設置して、該当区間における連続ベルトコンベアを支持する第１の行程と、打設サイクルの進行と共に次の打設サイクルに対応する区間に前記ベルトコンベア架台を移動させて、該当区間における前記連続ベルトコンベアを支持した後、前記移動型枠を前記次の打設サイクルに対応する区間に移動させる第２の工程とを備え、前記第２の工程を繰り返すことを特徴とする。

これによれば、連続ベルトコンベアを、移動型枠の長さを含む一回の移動距離以上のスパンで支持する形態となるため、当該スパンの範囲内すなわち一回の打設サイクルに伴う移動型枠の移動に際して、連続ベルトコンベアの支持手段を盛替える作業や移動作業は不要であり、セントル（移動型枠及び移動架台）の移動と連続ベルトコンベアの支持手段の移動とを独立して行える。そのため、限られた空間内で複数作業を同時実行する必要はなく、従来より作業時間及び作業人員を抑制して施工効率を良好なものとできる。

また、稼働中（ズリ出し時）の連続ベルトコンベアに対し、当該連続ベルトコンベアの支持手段を移動させるために作業員や機材等を配置する事態は生じないため、稼働中の連続ベルトコンベアに作業員らが接触する事態は回避される。更に、セントル移動がトンネル掘削の作業状況に拘束されず、トンネル工事期間中、施工効率を良好に維持できる。

上述のとおり、支持部材の盛替えや各支持台車の移動操作等に伴う手間を従来より大幅に抑制可能であることから、打設サイクル毎の移動範囲が従来型と比べて倍増するテレスコピック型セントルを採用した工事の場合、特に上述の効果は顕著なものとなる。

また、セントルの移動と連続ベルトコンベア支持手段の移動とを独立に実行可能とし、施工効率を良好なものとできる。

なお、上述のベルトコンベア架台は、前記脚部材の間において前記水平部材を支持し、トンネル進行方向への折り畳み可能な補助脚部材を更に備え、前記移動型枠を移動させる際には前記補助脚部材を折り畳んでおくこととしてもよい

これによれば、脚部材の間すなわち上述で述べたスパンにおける連続ベルトコンベアを、補助脚部材で確実に支持することで、連続ベルトコンベアのたわみを防ぐことができる。また、セントル移動に応じて補助脚部材を折り畳んでおくことで、セントル移動を阻害する事態を回避可能であり、トンネル工事の施工効率を更に良好なものとできる。

本発明によれば、セントルの移動と連続ベルトコンベア支持手段の移動とを独立に実行可能とし、施工効率を良好なものとできる。

本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルを示す平面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルを示す側断面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルの矢視Ａでの断面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルの矢視Ｂでの断面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルの矢視Ｃでの断面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルの矢視Ｄでの断面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を示す平面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を示す側面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を示す正面図である。本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程例１を示す図である。本実施形態の本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程例２を示す図である。本実施形態の本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程例３を示す図である。

以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台１００を適用した施工中トンネル１を示す平面図であり、図２は側断面図である。また、図３〜図６は本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台１００を適用した施工中トンネルの矢視Ａ〜Ｄそれぞれでの断面図である。

トンネル施工対象となる地山５に対し、掘削を進めるとズリ３が発生する。このズリ３は、ホイールローダーなどにより連続ベルトコンベア１０上まで運搬される。この連続ベルトコンベア１０は、その前端１１を切羽２の近傍に置き、後端１２を施工中のトンネル１の坑口１３に置いたベルトコンベアであり、坑口１３に配置された適宜なズリ処理設備（不図示）まで連続的にズリ３を搬送する手段となる。

地山５の掘削でズリ３が生じる一方、このズリ３の搬送先である、坑口１３を有するトンネル１内では、セントル２０を用いた覆工コンクリートの打設が施工される。セントル２０は、トンネル進行方向に所定長（例：１回の覆工コンクリートの打設区間に該当する１０．５ｍ）を有した全段面の移動型枠２１と、この移動型枠２１を覆工コンクリートの打設サイクルに応じて移動させる移動架台２２とから構成されている。セントル２０を用いた覆工コンクリートの打設に際しては、移動型枠２１で覆工コンクリートの打設と適宜な養生を行った後、当該移動型枠２１をトンネル内空方向に適宜収納した上で前方の次なる打設区間に移動架台２２で移動させ、覆工コンクリートの打設を行うことになる。覆工コンクリートの打設サイクルに応じて、こうした移動型枠２１を移動させることで、トンネル１の覆工コンクリートの打設作業が進行することになる。

なお、本実施形態におけるセントル２０には、一例としてテレスコピック型セントルを示している。テレスコピック型セントルは、移動型枠２１が２体の移動型枠２１Ａ、２１Ｂから構成されており、一方の移動型枠２１Ａで現打設区間での覆工コンクリートの打設を行った後、この移動型枠２１Ａの後方に連結していた他方の移動型枠２１Ｂ（養生中区間にて覆工コンクリートの養生に供していたもの）をトンネル内空方向に適宜収納した上で移動型枠２１Ａ前方の次なる打設区間に移動架台２２で移動させることが可能である。

こうした構成のトンネル１において、連続ベルトコンベア１０のうち、上述した移動型枠２１の所在区間と、この移動型枠２１における覆工コンクリートの打設サイクル一回の移動区間とを少なくとも含む区間Ｗの区間分については、ベルトコンベア架台１００（トンネル工事用ベルトコンベア架台）により支持されている。他方、上述の区間Ｗ以外の区間における連続ベルトコンベア１０は、適宜な従来型足場５０（例：ビティ足場）により支持されている。

本実施形態のごとく、セントル２０がテレスコピック型セントルの場合、移動型枠２１の所在区間とは、図１、２等で示すように、移動型枠２１Ａおよび移動型枠２１Ｂが所在する現打設区間及び養生中区間であり、覆工コンクリートの打設サイクル一回の移動区間とは、次打設区間となる。従ってこの場合、上述の区間Ｗは、養生中区間、現打設区間、および次打設区間を含む区間となる。また、セントル２０がテレスコピック型セントルではなく通常タイプのセントルである場合、移動型枠２１の所在区間とは、図１、２等における現打設区間であり、覆工コンクリートの打設サイクル一回の移動区間とは、次打設区間となる。従ってこの場合、上述の区間Ｗは、現打設区間および次打設区間を含む区間となる。

上述のベルトコンベア架台１００は、移動型枠２１におけるトンネル進行方向の長さＬに、当該移動型枠２１における一回の移動距離Ｄを加えた長さ以上の水平部材１０１と、当該水平部材１０１の両端１０２をそれぞれ支持する脚部材１０３とから構成されている。本実施形態の例であれば、水平部材１０１の長さは、テレスコピック型セントルにおける移動型枠２１Ａ、２１Ｂのトンネル進行方向の各長さＬに、次打設区間の長さを移動距離Ｄとして加えたものとなる。他方、セントル２０がテレスコピック型セントルでない場合であれば、水平部材１０１の長さは、移動型枠２１のトンネル進行方向の長さＬに、次打設区間の長さを移動距離Ｄとして加えたものとなる。

こうしたベルトコンベア架台１００によれば、連続ベルトコンベア１０を、移動型枠２１の長さＬを含む一回の移動距離Ｄ以上のスパンで支持する形態となる。従って、当該スパンの範囲内すなわち一回の打設サイクルに伴う移動型枠２１の移動に際し、移動架台２２は障害物の無い上述のスパン内で何ら移動の妨げをうけることもなく、ベルトコンベア架台１００と移動型枠２１や移動架台２２が接触、衝突するといった事態は生じない。

つまり、一回の覆工コンクリートの打設サイクルに伴う移動型枠２１の移動に際し、ベルトコンベア架台１００を盛替える作業や移動作業は不要であり、セントル２０（移動型枠２１及び移動架台２２）の移動と連続ベルトコンベア１０の支持手段の移動とを独立して行えることになる。

ベルトコンベア架台１００のより詳細な構造について説明する。図７は本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台１００を示す平面図、図８は側面図、図９は正面図をそれぞれ示している。ベルトコンベア架台１００における水平部材１０１は、Ｈ型鋼などの、適宜な強度を有し、少なくとも上述の長さＬに移動距離Ｄを加えた長さを備えた鋼材で構成されている。また、この水平部材１０１の両端１０２を支持する脚部材１０３は、車輪１０５を介してトンネル１の床版等から得た反力で、水平部材１０１の端部１０２（両端の一方）を支持する。なお、脚部材１０３の下部１０６と水平部材１０１下面の支点１０７との間にはブレース部材１０８を設け、脚部材１０３による水平部材１０１の支持をより安定的なものとしている。

また、脚部材１０３の下部１０６には、アウトリガー１０９が備わっていると好適である。アウトリガー１０９は、水平部材１０１の端部１０２から外方に張り出して、トンネル１の床版等から更なる反力を得て、脚部材１０３による水平部材１０１の支持をより確実なものとする。図７、８においては、各脚部材１０３にアウトリガー１０９が備わる構造を例示したが、補助脚部材１１０の間に配置されている補助脚部材１１０にもアウトリガー１０９が備わっているとしてもよい。

なお、上述のベルトコンベア架台１００は、脚部材１０３の間において水平部材１０１を支持し、トンネル進行方向への折り畳み可能な補助脚部材１１０を更に備えている。補助脚部材１１０における折り畳み動作を実現する折り畳み機構１１１は、補助脚部材頂部を水平部材１０１下面に固定したヒンジ１１２と、補助脚部材１１０と水平部材１０１の下面の間を屈曲しつつ支持する屈曲アーム材１１４とから構成される。ヒンジ１１２および屈曲アーム材１１４は、構成する部材同士の摩擦やバネ等の弾性材によって、折り畳み動作に対して適宜に抵抗する機能を有し、折り畳み動作を妨げずに、補助脚部材１１０と水平部材１０１との間の位置関係を適宜固定可能となっている。こうした補助脚部材１１０は、水平部材１０１の長手方向、つまりトンネル進行方向に一定間隔で配置される部材となる。こうした補助脚部材１１０が備わることで、脚部材１０３の間すなわち上述で述べたスパンにおける連続ベルトコンベア１０をより確実に支持することが可能となり、連続ベルトコンベア１０のたわみを防ぐことができる。

脚部材１０３の間には、覆工コンクリートの打設サイクルに応じて移動する、移動型枠２１及び移動架台２２に衝突する部材が存在すべきではない。そのため、この移動型枠２１及び移動架台２２の移動に先立ち、補助脚部材１１０は折り畳み機構１１１によりトンネル進行方向に折り畳み、水平部材１０１の下面に沿って収納しておくことになる。こうして補助脚部材１１０を折り畳んでおくことで、移動型枠２１等の移動を阻害する事態を回避可能であり、トンネル工事の施工効率を更に良好なものとできる。

また、ベルトコンベア架台１００は、水平部材１０１の上面１１６において、当該水平部材１０１の延長方向と直交する回転軸１１７を有し、連続ベルトコンベア１０に対して水平移動可能に支持するローラー部材１１８を更に備えている。例えば、覆工コンクリートの打設サイクルが１回終了し、次の打設サイクルに入る際、移動架台２２による移動型枠２１の移動範囲は、上述した水平部材１０１のスパンを越えることになる。その場合には、ベルトコンベア架台１００を、より前方に移動させて次の打設サイクルに備える必要がある。従ってベルトコンベア架台１００の移動が行われることになるが、当該ベルトコンベア架台１００とこれが支持している連続ベルトコンベア１０とは、ローラー部材１１８により互いに水平移動可能な関係にあるため、連続ベルトコンベア１０を別途機材にて仮支えする作業無しに、円滑な移動が実現出来る。

続いて、本実施形態のベルトコンベア架台１００を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程について説明する。図１０は本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程例１を示す図であり、図１１は本実施形態のトンネル工事用ベルトコンベア架台を適用した施工中トンネルにおけるセントル移動工程例２を示す図である。図１０に示すように、現打設区間において移動型枠２１Ａが移動架台２２により支持され、養生中区間においては前回打設に用いた移動型枠２１Ｂがセットされているものとする（工程Ａ）。

現打設区間の移動型枠２１Ａを用いた覆工コンクリートの打設が完了した場合、移動架台２２から伸びて移動型枠２１Ａを押圧し、移動型枠２１Ａを支持していた油圧ジャッキ等の支持手段を引き戻して、移動架台２２を移動型枠２１Ａから切り離し、移動可能な状態とする。また、移動架台２２が現打設区間から養生中区間に移動する間に存在する補助脚部材１１０については、折り畳み機構１１１によりベルトコンベア架台１００の水平部材１０１に沿って折り畳んで収納しておく。この状態において、上述の移動架台２２を養生中区間に移動させる（工程Ｂ）。

養生中区間への移動架台２２の移動後、移動架台２２における油圧ジャッキ等の支持手段を伸長させて、養生中区間にセットされている移動型枠２１Ｂを支持する（工程Ｃ）。この状態において、養生中区間の移動型枠２１Ｂをトンネル内空方向に向けて適宜屈曲させるなどし、移動型枠２１Ａの内空より小サイズ化した上で、移動架台２２により次打設区間に移動させる（工程Ｄ）。なお、こうした移動型枠２１Ｂおよびこれを支持する移動架台２２の移動の直前には、次打設区間にかかる補助脚部材１１０を、折り畳み機構１１１によりベルトコンベア架台１００の水平部材１０１に沿って折り畳んで収納し、移動を阻害しない状態とする。

次打設区間への移動後、小サイズ化された状態の移動型枠２１Ｂの屈曲を解いて通常形態に戻した上で、移動架台２２における油圧ジャッキ等の支持手段を再び伸長させて次打設区間にセットする（工程Ｅ）。こうして移動型枠２１Ｂを次打設区間に移動させ、セットしたならば、それまで収納していた補助脚部材１１０を再び展開し、脚部材１０３の間の連続ベルトコンベア１０を支持する。図１１に例示した工程Ｅにおいては、補助脚部材１１０を再び展開した後の状態を示している。

この工程Ｅ以降、上述の工程Ｄまでの養生中区間は打設サイクルから外れ、それまでの現打設区間は新たな養生中区間となり、同様に次打設区間は新たな現打設区間となり、覆工コンクリートの次なる打設サイクルが開始されることになる。この状態を、図１２において工程Ｆとして示している。この次なる打設サイクルにおける現打設区間の前方には、上述の工程Ｅまでと同様に次打設区間が存在する。従って、ベルトコンベア架台１００におけるスパンがこの新たな次打設区間も包含するようにベルトコンベア架台１００の移動が必要となる。

そこで、新たな次打設区間に対応する連続ベルトコンベア１０をベルトコンベア架台１００で支持すべく、該当区間の従来型足場５０を撤去すると共に、補助脚部材１１０を折り畳んだ上でベルトコンベア架台１００を前方に移動させ、ベルトコンベア架台１００の先頭部分が次打設区間より前方に位置するよう配置する（工程Ｇ）。これにより、新たな打設サイクルにおける、養生中区間、現打設区間、および次打設区間の連続ベルトコンベア１０がベルトコンベア架台１００で支持されることになる。一方、上述の工程Ｅまでの養生中区間に対応する連続ベルトコンベア１０は、従来型足場５０を設置して支持する。上述のように、ベルトコンベア架台１００を次打設区間まで移動させ、セットしたならば、それまで収納していた補助脚部材１１０を再び展開し、脚部材１０３の間の連続ベルトコンベア１０を支持する（工程Ｈ）。図１２に例示した工程Ｈにおいては、補助脚部材１１０を再び展開した後の状態を示している。

こうして、セントル移動がベルトコンベア架台１００により阻害される事態を回避しつつ、覆工コンクリートの打設サイクルを円滑に繰り返すことが可能となり、ひいてはトンネルの施工効率を良好なものとできる。

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１トンネル
２切羽
３ズリ
５地山
１０連続ベルトコンベア
１１連続ベルトコンベアの前端
１２連続ベルトコンベアの後端
１３坑口
２０セントル
２１移動型枠
２２移動架台
５０従来型足場
１００ベルトコンベア架台（トンネル工事用ベルトコンベア架台）
１０１水平部材
１０２水平部材の両端
１０３脚部材
１０５車輪
１０６脚部材の下部
１０７水平部材下面の支点
１０８ブレース部材
１０９アウトリガー
１１０補助脚部材
１１１折り畳み機構
１１２ヒンジ
１１４屈曲アーム材
１１５屈曲アーム材の屈曲点
１１６水平部材の上面
１１７回転軸
１１８ローラー部材

Claims

トンネル工事で用いる覆工コンクリート打設用の移動型枠におけるトンネル進行方向の長さに、前記移動型枠における一回の移動距離を加えた長さ以上の水平部材と、当該水平部材の両端をそれぞれ支持する脚部材とからなり、前記脚部材の下端に移動手段を有するベルトコンベア架台を、覆工コンクリートの打設サイクルに対応する区間に設置して、該当区間における連続ベルトコンベアを支持する第１の工程と、打設サイクルの進行と共に次の打設サイクルに対応する区間に前記ベルトコンベア架台を移動させて、該当区間における前記連続ベルトコンベアを支持した後、前記移動型枠を前記次の打設サイクルに対応する区間に移動させる第２の工程とを備え、前記第２の工程を繰り返すことを特徴とするトンネル施工方法。
前記ベルトコンベア架台は、前記脚部材の間において前記水平部材を支持し、トンネル進行方向への折り畳み可能な補助脚部材を更に備え、
前記移動型枠を移動させる際には前記補助脚部材を折り畳んでおくことを特徴とする請求項１に記載のトンネル施工方法。