JP6571485B2 - Tunnel excavation method and tunnel excavation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、地盤にトンネルを掘削するためのトンネル掘削方法及びトンネル掘削装置に関する。   The present invention relates to a tunnel excavation method and a tunnel excavation apparatus for excavating a tunnel in the ground.

従来より、トンネルボーリングマシーン(TBM)を用いたTBM工法では、TBMにより地盤を掘削するとともに、その後方で地盤を支持するための支保工を構築していく。このような支保工として、安定した施工速度を確保するために、鉄筋コンクリート製ライナー(RCライナー)が広く用いられている。RCライナーによる支保工は、円弧断面状に形成された複数のRCライナーをTBMにより掘削されたトンネル内壁に沿って円環状に周方向に連結することにより構築され、円環状に連結されたRCライナーとトンネル内壁との間に裏込めモルタルを充填することにより、地盤と一体化される。そして、TBMは、グリッパによる推進反力を十分に確保できない空間では、地盤と一体化されたRCライナーによる支保工に反力をとり推進することができる。   Conventionally, in the TBM method using a tunnel boring machine (TBM), the ground is excavated by the TBM, and a support for supporting the ground behind the TBM is constructed. As such a support work, a reinforced concrete liner (RC liner) is widely used in order to ensure a stable construction speed. The RC liner support is constructed by connecting a plurality of RC liners formed in an arc cross-section in a circumferential direction along the inner wall of a tunnel excavated by TBM, and connected in an annular shape. It is integrated with the ground by filling back mortar between the wall and the tunnel inner wall. And, in a space where the thrust reaction force by the gripper cannot be sufficiently secured, the TBM can push the reaction force against the support work by the RC liner integrated with the ground.

特開平11−2095号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-2095

しかしながら、このようなRCライナーによる支保工を採用する場合には、トンネル内壁とRCライナーとの間の空間の容積が非常に大きく、裏込めモルタルが大量に必要となり、コスト高の原因となってしまう。裏込めモルタルの量を減らすため、RCライナーとトンネル内壁との間に玉石、砕石を投入することも行われているが、この玉石、砕石を投入する工程が追加されることにより、トンネルの掘削速度が低下してしまう。   However, in the case of adopting such RC liner support, the volume of the space between the tunnel inner wall and the RC liner is very large, and a large amount of back-filling mortar is required, leading to high costs. End up. In order to reduce the amount of backfill mortar, cobblestones and crushed stones are also introduced between the RC liner and the inner wall of the tunnel. By adding this cobblestone and crushed stones, tunnel excavation is possible. The speed will drop.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ライナー方式の支保工を用いた場合であっても、トンネル掘削速度を低下させることなく、コストを削減することができるトンネル掘削方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and the purpose of the present invention is to reduce the cost without reducing the tunnel excavation speed even when a liner-type support is used. It is to provide a drilling method.

本発明のトンネル掘削方法は、装置本体と、装置本体の先端に設けられ、装置本体に対して回転可能なカッタヘッドと、装置本体の後端部を取り囲み、装置本体の後方に延びる筒状部材と、を備えたトンネル掘削装置を用いたトンネル掘削方法であって、カッタヘッドを装置本体に対して回転し、地盤を掘削する第1の掘削ステップと、トンネル掘削装置を前進させる装置前進ステップと、すでに構築されているライナー支保工の前端部と連続するように、筒状部材内においてライナーを環状に組み立てるライナー組立ステップと、を備えることを特徴とする。   The tunnel excavation method of the present invention includes an apparatus main body, a cutter head that is provided at the front end of the apparatus main body and is rotatable with respect to the apparatus main body, and a cylindrical member that surrounds the rear end of the apparatus main body and extends rearward of the apparatus main body. And a tunnel excavation method using a tunnel excavation device comprising: a first excavation step for excavating the ground by rotating a cutter head relative to the apparatus main body; and a device advance step for advancing the tunnel excavation device; And a liner assembling step for annularly assembling the liner in the tubular member so as to be continuous with the front end portion of the liner supporting work already constructed.

従来は、装置本体内の空間でライナーの組立を行っていたため、装置本体の内径よりも小さい外径のライナー支保工しか構築することができなかった。これに対して、上記構成の本発明によれば、掘削装置の後端部を取り囲み、装置本体の後方に延びる筒状部材内においてライナーを環状に組み立てるため、装置本体の外径と等しいような外径を有するライナー支保工を構築することができる。これにより、環状に組み立てたライナーとカッタヘッドにより掘削された地盤の壁面との間の空間の容積を小さくすることができ、この空間に充填する充填剤の量を削減することができる。このように、ライナーとトンネル内壁との間に玉石等を投入することなく、充填剤の量を減らすことができるため、トンネル掘削速度を低下させることなく、コストを削減することができる。   Conventionally, since the liner is assembled in the space inside the apparatus main body, only a liner supporting work having an outer diameter smaller than the inner diameter of the apparatus main body can be constructed. On the other hand, according to the present invention having the above-described configuration, the liner is assembled in an annular shape in a cylindrical member that surrounds the rear end portion of the excavator and extends rearward of the apparatus main body. A liner support having an outer diameter can be constructed. Thereby, the volume of the space between the liner assembled in an annular shape and the wall surface of the ground excavated by the cutter head can be reduced, and the amount of filler filled in this space can be reduced. Thus, the amount of filler can be reduced without introducing cobblestone or the like between the liner and the inner wall of the tunnel, so that the cost can be reduced without reducing the tunnel excavation speed.

本発明において、好ましくは、カッタヘッドは円環状であり、第1の掘削ステップでは、環状に地盤を掘削し、さらに、地盤の環状に掘削された内側の部分を、装置本体内で掘削する第2の掘削ステップを備える。   In the present invention, preferably, the cutter head has an annular shape, and in the first excavation step, the ground is excavated in an annular shape, and an inner portion excavated in an annular shape of the ground is excavated in the apparatus main body. 2 drilling steps.

上記構成の本発明によれば、円環状のカッタヘッドで先行して地盤を円環状に掘削し、これと並行して環状に掘削された内側の部分を装置本体内で掘削するため、地盤の掘削速度を向上することができる。   According to the present invention having the above-described configuration, the ground is excavated in an annular shape in advance by an annular cutter head, and the inner portion excavated in an annular shape in parallel with this is excavated in the apparatus body. The excavation speed can be improved.

本発明において、好ましくは、さらに、カッタヘッドにより掘削された地盤の壁面と、環状に組み立てたライナーとの間の円環状断面空間に充填剤を注入する裏込め注入ステップを備え、裏込め注入ステップは、円環状断面空間の所定の高さ以下の部分に充填剤を注入する第1の注入工程と、円環状断面空間の所定の高さよりも上方の部分に充填剤を注入する第2の注入工程と、を含む。   In the present invention, preferably, the method further comprises a backfill injection step for injecting a filler into an annular cross-section space between the ground wall excavated by the cutter head and the liner assembled in an annular shape, and the backfill injection step Includes a first injection step of injecting a filler into a portion of the annular cross-section space below a predetermined height, and a second injection of injecting the filler into a portion above the predetermined height of the annular cross-section space. And a process.

環状に組み立てたライナーとカッタヘッドにより掘削された地盤の壁面との間の下部には、地盤を掘削して生じた掘削土が入り込んでおり、この入り込んだ掘削土は上方をトンネル掘削装置が通過しているため、締め固められている。このため、第1の注入工程で少量の充填剤を注入するのみで、ライナーを地盤と一体化させることができる。   The excavated soil generated by excavating the ground enters the lower part between the ring-assembled liner and the ground wall excavated by the cutter head, and the tunnel excavator passes above the excavated soil. So it is compacted. For this reason, the liner can be integrated with the ground only by injecting a small amount of filler in the first injection step.

本発明において、好ましくは、トンネル掘削装置は、装置後方の下部に後方に向けて伸長可能なジャッキを有する。
上述の通り、組み立てられたライナーの下部は第1の注入工程で先行して地盤と一体化されている。このため、上記構成の本発明によれば、ライナーの下部にジャッキにより反力をとることができるため、より強い力でカッタヘッドを地盤に押さえつけた状態で地盤を掘削することができる。
In the present invention, the tunnel excavator preferably has a jack that can be extended rearward at a lower part of the rear of the apparatus.
As described above, the lower part of the assembled liner is integrated with the ground prior to the first injection step. For this reason, according to this invention of the said structure, since a reaction force can be taken with the jack at the lower part of a liner, the ground can be excavated in the state which pressed the cutter head against the ground with a stronger force.

本発明のトンネル掘削装置は、地盤を掘削するためのトンネル掘削装置であって、装置本体と、装置本体の先端に設けられ、装置本体に対して回転することにより地盤を掘削するカッタヘッドと、を備え、装置本体の後端部を取り囲み、装置本体の後方に延び、内部でライナーを環状に組み立てる組立作業が行われる筒状部材が取り付けられている、ことを特徴とする。
本発明において好ましくは、カッタヘッドは円環状であり、環状に地盤を掘削する。
The tunnel excavation apparatus of the present invention is a tunnel excavation apparatus for excavating the ground, the apparatus main body, a cutter head provided at the tip of the apparatus main body and excavating the ground by rotating with respect to the apparatus main body, And a cylindrical member that surrounds the rear end portion of the apparatus main body, extends to the rear of the apparatus main body, and in which an assembly operation for assembling the liner in an annular shape is performed.
In the present invention, the cutter head is preferably annular and excavates the ground in an annular shape.

本発明によれば、ライナー方式の支保工を用いた場合であっても、トンネル掘削速度を低下させることなく、コストを削減することができる。   According to the present invention, even when a liner-type support is used, the cost can be reduced without reducing the tunnel excavation speed.

本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a tunnel excavation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示す長手方向鉛直断面図である。It is a longitudinal direction vertical sectional view showing a tunnel excavation device according to an embodiment of the present invention. 図5におけるIII−III断面図である。It is III-III sectional drawing in FIG. 本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示す正面図である。It is a front view which shows the tunnel excavation apparatus by one Embodiment of this invention. 図2におけるV−V断面図である。It is VV sectional drawing in FIG. 図2におけるVI−VI断面図である。It is VI-VI sectional drawing in FIG. 図2におけるVII−VII断面図である。It is VII-VII sectional drawing in FIG. 掘削装置の推進方法及びライナーの組立作業を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the propulsion method of a drilling apparatus, and the assembly operation of a liner. 裏込め注入作業を実施する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of implementing backfilling injection | pouring operation | work.

以下、本発明のトンネル掘削システム及びトンネル掘削方法の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1乃至図7は、本発明の一実施形態によるトンネル掘削装置を示し、図1は斜視図、図2は長手方向鉛直断面図、図3は図5におけるIII−III断面図、図4は正面図、図5は図2におけるV−V断面図、図6は図2におけるVI−VI断面図、図7は図2におけるVII−VII断面図である。
Hereinafter, an embodiment of a tunnel excavation system and a tunnel excavation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 7 show a tunnel excavation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a longitudinal vertical sectional view, FIG. 3 is a sectional view taken along III-III in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 2, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 2, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.

図1及び図2に示すように、掘削装置10は、円筒状の殻体12と、殻体12の掘削進行方向(以下、前方という)の先端に設けられた掘削機構14と、地盤を掘削して発生した掘削土を搬出するための掘削土搬出機構16と、掘削機構14を推進させるための推進機構18とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the excavator 10 excavates the ground with a cylindrical shell 12, a drilling mechanism 14 provided at the tip of the shell 12 in the direction of excavation (hereinafter referred to as the front), and the ground. The excavation soil carry-out mechanism 16 for carrying out the excavated soil generated in this manner and the propulsion mechanism 18 for propelling the excavation mechanism 14 are provided.

殻体12は、前方から順次接続された回転部殻体20と、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とにより構成される。   The shell 12 is composed of a rotating part shell 20, a first fixed part shell 22, a second fixed part shell 24, and a third fixed part shell 26 that are sequentially connected from the front. The

回転部殻体20は、先端面を形成する円環状の先端面部20Aと、先端面部20Aの外周縁から後方に延びる円筒状の外筒体20Bと、先端面部20Aの内周縁から後方に延びる円筒状の内筒体20Cと、を有する。   The rotating portion shell 20 includes an annular tip surface portion 20A that forms a tip surface, a cylindrical outer cylinder 20B that extends rearward from the outer periphery of the tip surface portion 20A, and a cylinder that extends rearward from the inner periphery of the tip surface portion 20A. A cylindrical inner cylinder 20C.

また、第1の固定部殻体22と、第2の固定部殻体24と、第3の固定部殻体26とは、それぞれ、回転部殻体20の外筒体20Bと略同径に形成された円筒状の外筒体22B、24B、26Bと、外筒体22B、24B、26B内に配置され、第1の固定部殻体22の内筒体20Cよりも大径に形成された円筒状の内筒体22C、24C、26Cと、内筒体22C、24C、26Cと外筒体22B、24B、26Bを結ぶように設けられた複数の支持部材(図示せず)とにより構成される。これら殻体20、22、24、26はそれぞれ鋼材からなる。なお、回転部殻体20の内筒体20Cの後端は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間に隙間20Dが形成されるように、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端よりも前方において終端している。   Further, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 have substantially the same diameter as the outer cylindrical body 20B of the rotating part shell 20, respectively. The formed cylindrical outer cylinders 22B, 24B, and 26B and the outer cylinders 22B, 24B, and 26B are arranged to have a larger diameter than the inner cylinder 20C of the first fixed portion shell 22. The cylindrical inner cylinders 22C, 24C, 26C, and a plurality of support members (not shown) provided to connect the inner cylinders 22C, 24C, 26C and the outer cylinders 22B, 24B, 26B. The These shells 20, 22, 24, and 26 are each made of steel. The first fixed portion is formed such that a gap 20D is formed between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22. The shell 22 terminates in front of the front end of the inner cylindrical body 22C.

回転部殻体20、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26を構成する内筒体20C、22C、24C、26C、及び外筒体20B、22B、24B、26Bは、後に詳述するカッタ部30の回転軸と同心同軸に配置されており、これにより、内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bとの間に環状空間が形成される。支持部材は、棒状又は板状の鋼材からなり、外筒体20B、22B、24B、26Bに作用する土圧を支持可能な本数、内筒体20C、22C、24C、26Cの中心軸を中心として放射状に、周方向及び軸方向に適宜な間隔をあけて、これら内筒体20C、22C、24C、26Cと外筒体20B、22B、24B、26Bを結ぶように設けられている。そして、内筒体20C、22C、24C、26Cと、外筒体20B、22B、24B、26Bとの間の環状空間内に推進機構18が収容されている。   Inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C and outer cylinders constituting the rotary part shell 20, the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 The bodies 20B, 22B, 24B, and 26B are arranged concentrically and coaxially with the rotation shaft of the cutter unit 30 that will be described in detail later, whereby the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, An annular space is formed between 24B and 26B. The support member is made of a rod-like or plate-like steel material, the number capable of supporting earth pressure acting on the outer cylinders 20B, 22B, 24B, 26B, with the central axis of the inner cylinders 20C, 22C, 24C, 26C as the center The inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B are provided so as to radiate at appropriate intervals in the circumferential direction and the axial direction. The propulsion mechanism 18 is accommodated in an annular space between the inner cylinders 20C, 22C, 24C, and 26C and the outer cylinders 20B, 22B, 24B, and 26B.

回転部殻体20は第1の固定部殻体22に対して回転可能に接続されている。なお、回転部殻体20と第1の固定部殻体22との間に、ベアリング等を介在させることにより滑りを向上することができる。   The rotating part shell 20 is rotatably connected to the first fixed part shell 22. Note that slipping can be improved by interposing a bearing or the like between the rotating portion shell 20 and the first fixed portion shell 22.

また、第2の固定部殻体24の内筒体24C及び外筒体24Bの前端部は、第1の固定部殻体22の内筒体22Cと外筒体22Bの後端部の間の空間内に収容されている。かかる構成により、第2の固定部殻体24は第1の固定部殻体22に対して軸方向に摺動可能に接続されている。   Further, the front end portions of the inner cylindrical body 24C and the outer cylindrical body 24B of the second fixed portion shell body 24 are located between the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell body 22 and the rear end portion of the outer cylindrical body 22B. It is housed in the space. With this configuration, the second fixed portion shell 24 is connected to the first fixed portion shell 22 so as to be slidable in the axial direction.

これと同様に、第3の固定部殻体26の内筒体26C及び外筒体26Bの前端部は、第2の固定部殻体24の内筒体26Cと外筒体26Bの後端部の間に収容されている。かかる構成により、第3の固定部殻体26は第2の固定部殻体24に対して軸方向に摺動可能に接続されている。なお、第1の固定部殻体22と第2の固定部殻体24の接続部、及び、第2の固定部殻体24と第3の固定部殻体26の接続部に、軸方向の摺動を案内するガイド部材を設けてもよい。   Similarly, the front end portions of the inner cylinder body 26C and the outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 are the rear end portions of the inner cylinder body 26C and the outer cylinder body 26B of the second fixed portion shell body 24, respectively. Is housed between. With this configuration, the third fixed portion shell 26 is connected to the second fixed portion shell 24 so as to be slidable in the axial direction. The connecting portion between the first fixed portion shell 22 and the second fixed portion shell 24 and the connecting portion between the second fixed portion shell 24 and the third fixed portion shell 26 are axially connected. A guide member for guiding the sliding may be provided.

第3の固定部殻体26の後端部には後方に延びるように筒状の筒状部材110が設けられている。筒状部材110は、例えば厚さ20mm以上(本実施形態では22mm)の鉄板からなる。筒状部材110は、第3の固定部殻体26の後端部の外周を取り囲んだ状態で第3の固定部殻体26に固定されている。後述するように、筒状部材110の内側ではライナーを環状に組み立てる組立作業が行われる。なお、筒状部材110には軸方向に延びるスリットが形成されていてもよい。また、筒状部材110を円弧断面形状の複数の部材で構成し、複数の円弧断面形状の部材の間には隙間を設けてもよい。   A cylindrical tubular member 110 is provided at the rear end of the third fixed portion shell 26 so as to extend rearward. The cylindrical member 110 is made of, for example, an iron plate having a thickness of 20 mm or more (22 mm in this embodiment). The cylindrical member 110 is fixed to the third fixed portion shell 26 in a state of surrounding the outer periphery of the rear end portion of the third fixed portion shell 26. As will be described later, an assembly operation for assembling the liner in an annular shape is performed inside the cylindrical member 110. The cylindrical member 110 may be formed with a slit extending in the axial direction. Moreover, the cylindrical member 110 may be configured by a plurality of members having an arc cross-sectional shape, and a gap may be provided between the members having a plurality of arc cross-sectional shapes.

図1及び図2に示すように、掘削機構14は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された複数の削孔ビットを含むカッタ部30と、第1の固定部殻体22内に配置された減速機32及びモータ34と、を備える。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the excavation mechanism 14 includes a cutter unit 30 including a plurality of drill bits formed in the tip surface portion 20 </ b> A of the rotating unit shell 20, and a first fixed unit shell 22. And a reduction gear 32 and a motor 34 arranged.

図1及び図4に示すように、回転部殻体20の先端面部20Aには、周方向に間隔をあけて複数の開口36が形成されており、外部と回転部殻体20内の空間20Eとがこの開口36を通して連通している。   As shown in FIGS. 1 and 4, a plurality of openings 36 are formed in the distal end surface portion 20 </ b> A of the rotating portion shell 20 at intervals in the circumferential direction, and a space 20 </ b> E inside the rotating portion shell 20 is formed outside. Are communicated with each other through the opening 36.

図4に示すように、カッタ部30は、回転部殻体20の先端面部20Aに周方向に間隔をあけて設けられた複数のローラービット38と、先端面部20Aに形成された開口36の縁に設けられた削孔ビット40と、を備える。
また、図2に示すように、回転部殻体20の後端部には、リング33を介してピンラック35が取り付けられている。
As shown in FIG. 4, the cutter unit 30 includes a plurality of roller bits 38 provided on the distal end surface portion 20A of the rotating portion shell 20 at intervals in the circumferential direction, and an edge of an opening 36 formed on the distal end surface portion 20A. And a drill bit 40 provided in the above.
As shown in FIG. 2, a pin rack 35 is attached to the rear end portion of the rotary shell 20 via a ring 33.

図2に示すように、第1の固定部殻体22内に配置されたモータ34には減速機32が接続されており、この減速機32にはピニオン37が取り付けられている。そして、減速機32に取り付けられたピニオン37が、回転部殻体20に取り付けられたピンラック35と噛み合っている。これにより、モータ34が回転すると、この回転力が減速機32を介してトルクが増幅されて回転部殻体20に伝達され、回転部殻体20が中心軸を中心として第1〜第3の固定部殻体22、24、26に対して回転する。   As shown in FIG. 2, a speed reducer 32 is connected to the motor 34 disposed in the first fixed portion shell 22, and a pinion 37 is attached to the speed reducer 32. A pinion 37 attached to the speed reducer 32 meshes with a pin rack 35 attached to the rotating part shell 20. As a result, when the motor 34 rotates, the torque is amplified through the speed reducer 32 and transmitted to the rotating part shell 20, and the rotating part shell 20 is centered on the central axis. Rotates relative to the fixed shells 22, 24, 26.

各ローラービット38は、半径方向に異なる位置に配置されている。これにより、回転部殻体20が周方向に回転した際に、各ローラービット38が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔な同心円となり、径によらず均質な掘削を行うことができる。   Each roller bit 38 is disposed at a different position in the radial direction. Thereby, when the rotary shell 20 rotates in the circumferential direction, the trajectory through which each roller bit 38 passes becomes a concentric circle having substantially equal intervals in the radial direction, and uniform excavation can be performed regardless of the diameter.

また、削孔ビット40は、先端が鋭利なビットからなり、回転部殻体20が回転することにより、ローラービット38により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。   Further, the drill bit 40 is formed of a bit having a sharp tip, and is excavated so that the cutting surface cut by the roller bit 38 is flattened by the rotation of the rotating shell 20.

図7に示すように、掘削土搬出機構16は、回転部殻体20内の空間20Eを周方向に複数の室20Fに分割するように回転部殻体20の内部の空間20Eに設けられた複数の板材42と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端部に固定され、回転部殻体20の内筒体20Cの後端に向かって延出するように取り付けられた閉鎖プレート44と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が回転部殻体20の先端面部20Aの表面に設けられたジェットノズル(図示せず)と、を備えている。   As shown in FIG. 7, the excavated soil carry-out mechanism 16 is provided in the space 20E inside the rotating part shell 20 so as to divide the space 20E in the rotating part shell 20 into a plurality of chambers 20F in the circumferential direction. The plurality of plate members 42 and the first fixing portion shell 22 are fixed to the front end portion of the inner cylindrical body 22C and attached so as to extend toward the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell body 20. A closing plate 44 and a jet nozzle (not shown) provided on the surface of the front end face portion 20A of the rotary shell 20 so as to inject water toward the ground.

各板材42は、先端がそれぞれ、回転部殻体20の先端面部20Aの削孔ビット40が取り付けられた箇所の裏面に接続されている。なお、本実施形態では、板材42は先端面部20Aに対して垂直に設けてられているが、これに限らず、後方に向かって回転部殻体20の周方向に傾斜するように設けられてもよい。このように、回転部殻体20内に板材42を設けることにより、回転部殻体20の剛性を向上することができる。   Each plate member 42 has a tip connected to the back surface of the tip portion 20A of the rotating portion shell 20 where the drill bit 40 is attached. In the present embodiment, the plate member 42 is provided perpendicular to the distal end surface portion 20A. However, the present invention is not limited thereto, and the plate member 42 is provided so as to be inclined in the circumferential direction of the rotary shell 20 toward the rear. Also good. Thus, by providing the plate member 42 in the rotating part shell 20, the rigidity of the rotating part shell 20 can be improved.

閉鎖プレート44は、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分(本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約120°の部分)を閉鎖するように設けられている。   The closing plate 44 has a predetermined clearance 20D between the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 from the lowermost part in the circumferential direction. Are provided so as to close the portion up to the height (in this embodiment, portions of about 120 ° on both sides in the circumferential direction from the lowermost portion).

図2〜図4に示すように、推進機構18は、前方の軸方向ジャッキ52と、後方の軸方向ジャッキ50と、前方の径方向ジャッキ54と、後方の径方向ジャッキ56と、補助用の推進ジャッキ57とにより構成される。   As shown in FIGS. 2 to 4, the propulsion mechanism 18 includes a front axial jack 52, a rear axial jack 50, a front radial jack 54, a rear radial jack 56, and an auxiliary jack. And a propulsion jack 57.

前方の軸方向ジャッキ52は、第1の固定部殻体22から第2の固定部殻体24にわたって、内筒体22C、24Cと外筒体22B、24Bとの間に収容されており、先端が第1の固定部殻体22の支持部材に固定され、後端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定されている。   The front axial jack 52 is accommodated between the inner cylinders 22C and 24C and the outer cylinders 22B and 24B from the first fixed part shell 22 to the second fixed part shell 24, Is fixed to the support member of the first fixed part shell 22, and the rear end is fixed to the support member of the second fixed part shell 24.

後方の軸方向ジャッキ50は、第2の固定部殻体24から第3の固定部殻体26にわたって、内筒体24C、26Cと外筒体24B、26Bとの間に収容されており、先端が第2の固定部殻体24の支持部材に固定され、後端が第3の固定部殻体26の支持部材に固定されている。   The rear axial jack 50 is accommodated between the inner cylinders 24C and 26C and the outer cylinders 24B and 26B from the second fixed part shell 24 to the third fixed part shell 26, Is fixed to the support member of the second fixed portion shell 24, and the rear end is fixed to the support member of the third fixed portion shell 26.

これら、前方の軸方向ジャッキ52、及び、後方の軸方向ジャッキ50は、他の部材と干渉しないように、周方向に適宜な間隔をあけて複数設置されている。   A plurality of the front axial jacks 52 and the rear axial jacks 50 are provided at appropriate intervals in the circumferential direction so as not to interfere with other members.

前方の径方向ジャッキ54は、第1の固定部殻体22内に収容されている。第1の固定部殻体22の外筒体22Bは、前方の径方向ジャッキ54に対応した位置に開口が形成されており、前方の径方向ジャッキ54はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。   The front radial jack 54 is accommodated in the first fixed shell 22. The outer cylindrical body 22B of the first fixed portion shell 22 has an opening formed at a position corresponding to the front radial jack 54, and the front radial jack 54 extends radially outward from the excavator 10 through this opening. It can be expanded and contracted so as to protrude toward the direction.

後方の径方向ジャッキ56は、第3の固定部殻体26内に収容されている。第3の固定部殻体26の外筒体26Bは、後方の径方向ジャッキ56に対応した位置に開口が形成されており、後方の径方向ジャッキ56はこの開口から掘削装置10の径方向外方に向かって突出するように伸縮可能である。   The rear radial jack 56 is accommodated in the third fixed shell 26. The outer cylinder body 26B of the third fixed portion shell body 26 is formed with an opening at a position corresponding to the rear radial jack 56, and the rear radial jack 56 passes through the opening from the radial outer side of the excavator 10. It can be expanded and contracted so as to protrude toward the direction.

推進ジャッキ57は、掘削装置10の後端部下方に前後方向に延びるように配置されており、掘削装置10の後方に向かって伸縮可能である。
なお、これら前方の軸方向ジャッキ52、後方の軸方向ジャッキ50、前方の径方向ジャッキ54、後方の径方向ジャッキ56、及び、推進ジャッキ57は、制御装置(図示せず)に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
The propulsion jack 57 is disposed so as to extend in the front-rear direction below the rear end portion of the excavator 10, and can extend and contract toward the rear of the excavator 10.
The front axial jack 52, the rear axial jack 50, the front radial jack 54, the rear radial jack 56, and the propulsion jack 57 are connected to a control device (not shown). The hydraulic pressure is supplied by the control device.

また、図2及び図3に示すように、掘削装置10は、掘削土搬出機構16として、掘削土受板100と、岩破砕機106と、コンベア81と、を備える。
掘削装置10の内側空間の後部には、架台70が水平に保持されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the excavation apparatus 10 includes an excavated soil receiving plate 100, a rock crusher 106, and a conveyor 81 as the excavated soil carry-out mechanism 16.
A gantry 70 is held horizontally at the rear of the inner space of the excavator 10.

掘削土受板100は、回転部殻体20の内側から後方に向かって水平に延びる板材である。掘削土受板100は、回転部殻体20の内筒体20Cの内面の下端と等しい高さに設けられており、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22の内筒体20C、22Cとの間に隙間が生じないような幅を有している。なお、掘削土受板100は、架台70よりも低い高さ位置に設けられている。   The excavated soil receiving plate 100 is a plate material that extends horizontally from the inner side of the rotating portion shell 20 toward the rear. The excavated earth receiving plate 100 is provided at a height equal to the lower end of the inner surface of the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20, and the inner cylindrical body 20C of the rotating part shell 20 and the first fixed part shell 22 is provided. , 22C so that no gap is generated between them. The excavated earth receiving plate 100 is provided at a lower position than the gantry 70.

コンベア81は、その先端が岩破砕機106の下方に位置し、後方に向かって延びている。なお、第1の固定部殻体22、第2の固定部殻体24、及び第3の固定部殻体26の内筒体22C、24C、26Cの下方は所定の幅にわたって切りかかれており、この切りかかれた部分にコンベア81は配置されている。コンベア81は後方に向かって延び、掘削装置10の後部では斜め上方に向かって傾斜している。   The front end of the conveyor 81 is located below the rock crusher 106 and extends rearward. The lower part of the inner cylinders 22C, 24C, and 26C of the first fixed part shell 22, the second fixed part shell 24, and the third fixed part shell 26 is cut over a predetermined width, A conveyor 81 is disposed in the cut portion. The conveyor 81 extends rearward and is inclined obliquely upward at the rear portion of the excavator 10.

岩破砕機106は、スクリュー形状の破砕ビットを有する2軸形式の破砕機である。このような破砕機としては、例えば、MMD社製のサイザー等を用いることができる。破砕機106は前部上端が掘削土受板100の後端に接続され、後端が架台70の下方に位置するように、コンベア81の直上に配置されている。   The rock crusher 106 is a biaxial crusher having a screw-shaped crushing bit. As such a crusher, for example, a sizer manufactured by MMD can be used. The crusher 106 is arranged directly above the conveyor 81 so that the upper end of the front portion is connected to the rear end of the excavated soil receiving plate 100 and the rear end is located below the gantry 70.

以下、本実施形態のトンネル掘削装置によりトンネルを構築する方法を説明する。
本実施形態では、先行して、掘削装置10により円環断面状に地盤72を掘削する第1の掘削ステップと、掘削装置10を前進させる装置前進ステップとを繰り返すことにより地盤を円環状に掘削する。そして、これと並行して掘削装置10により掘削された内側の残された中心部の地盤72を掘削装置10内でブレーカ62によって掘削する第2の掘削ステップを行うことにより円形断面のトンネルを構築する。
また、これと並行して掘削装置10の後部において、すでに構築されているライナー支保工の前端部と連続するように、ライナーを円環状に組み立ててライナー支保工を構築するライナー組立ステップと、円環状に組み立てたライナーと掘削装置により掘削された地盤の壁面との間にモルタルを注入してライナー支保工を地盤と一体化する裏込め注入ステップを行う。
Hereinafter, a method for constructing a tunnel by the tunnel excavation apparatus of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the ground is excavated in an annular shape by repeating the first excavation step for excavating the ground 72 in an annular cross section by the excavator 10 and the device advance step for advancing the excavator 10 in advance. To do. In parallel with this, a tunnel having a circular cross section is constructed by performing a second excavation step of excavating the remaining ground 72 in the center inside the excavator 10 with the breaker 62 in the excavator 10. To do.
In parallel with this, a liner assembling step for constructing the liner support by assembling the liner in an annular shape so as to be continuous with the front end of the liner support already constructed at the rear of the excavator 10; A backfill injection step is performed in which mortar is injected between the annularly assembled liner and the ground wall excavated by the excavator to integrate the liner support with the ground.

以下、掘削装置10により円環断面状に地盤を掘削する方法を説明する。
まず、推進機構18により、掘削装置10を推進させる方法について説明する。なお、この推進作業は、回転部殻体20を固定部殻体22、24、26に対して回転させるとともに、掘削土搬出機構16により掘削土を排出させながら行う。
Hereinafter, a method for excavating the ground in an annular cross-section by the excavator 10 will be described.
First, a method for propelling the excavator 10 by the propulsion mechanism 18 will be described. The propulsion operation is performed while rotating the rotating part shell 20 with respect to the fixed part shells 22, 24, and 26 and discharging the excavated soil by the excavated soil carrying-out mechanism 16.

図8は、掘削装置10の推進方法及びライナーの組立作業を説明するための図である。なお、同図では、説明のため、後方の軸方向ジャッキ50と、後方の径方向ジャッキ56と、推進ジャッキ57とを同一平面内に示している。掘削装置10を推進させるためには、まず、後方の径方向ジャッキ56を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧する(図8の(A))。そして、後方の径方向ジャッキ56により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を伸長させる(図8の(B))。この際、推進ジャッキ57を伸長させて、すでに構築したライナー支保工120に反力をとることが望ましい。これにより、第3の固定部殻体26に対して、回転部殻体20、第1の固定部殻体22、及び第2の固定部殻体24が前方に押し出される。この際、回転部殻体20が回転することにより、ローラービット38及び削孔ビット40により地盤が円環状に掘削される。   FIG. 8 is a diagram for explaining the propulsion method of the excavator 10 and the liner assembling operation. In the figure, for the sake of explanation, the rear axial jack 50, the rear radial jack 56, and the propulsion jack 57 are shown in the same plane. In order to propel the excavator 10, first, the rear radial jack 56 is extended radially outward to press the surrounding ground ((A) in FIG. 8). Then, the rear axial jack 50 is extended in a state where the reaction force is applied to the surrounding ground by the rear radial jack 56 ((B) of FIG. 8). At this time, it is desirable to extend the propulsion jack 57 to take a reaction force on the already constructed liner support 120. Thereby, the rotating part shell 20, the first fixed part shell 22, and the second fixed part shell 24 are pushed forward with respect to the third fixed part shell 26. At this time, the rotating part shell 20 is rotated, so that the ground is excavated in an annular shape by the roller bit 38 and the drill bit 40.

なお、この際、前方の軸方向ジャッキ52のそれぞれを異なる長さ伸長させることにより、掘削装置10の掘削進行方向を調整することができる。すなわち、例えば、装置上方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さに比べて、装置下方に位置する前方の軸方向ジャッキ52の伸長長さを長くすることにより、回転部殻体20及び第1の固定部殻体22を、第2の固定部殻体24に対して斜め上方に向けることができる。   At this time, the direction of excavation of the excavator 10 can be adjusted by extending each of the front axial jacks 52 to a different length. That is, for example, by increasing the extension length of the front axial jack 52 positioned below the apparatus, compared to the extension length of the front axial jack 52 positioned above the apparatus, The first fixed part shell 22 can be directed obliquely upward with respect to the second fixed part shell 24.

次に、前方の径方向ジャッキ54を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧するとともに、後方の径方向ジャッキ56を収縮させる。そして、前方の径方向ジャッキ54により周囲の地盤に反力をとった状態で、後方の軸方向ジャッキ50を収縮させる(図8の(C))。これにより、第1の固定部殻体22及び第2の固定部殻体24に対して、第3の固定部殻体26が引き寄せられる。上記の工程を繰り返すことにより、掘削装置10を前進させることができる。   Next, the front radial jack 54 is extended outward in the radial direction to press the surrounding ground, and the rear radial jack 56 is contracted. Then, the rear axial jack 50 is contracted in a state where a reaction force is applied to the surrounding ground by the front radial jack 54 ((C) in FIG. 8). As a result, the third fixed part shell 26 is drawn toward the first fixed part shell 22 and the second fixed part shell 24. The excavator 10 can be advanced by repeating the above steps.

上記の推進作業とともに、回転部殻体20を回転させて地盤を掘削し、掘削することで生じた掘削土を装置後方へと送る。
すなわち、推進機構18により回転部殻体20のカッタ部30を地盤に押し付けた状態で、掘削機構14のモータ34を回転させる。モータ34の回転力は減速機32に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン37及びピンラック35を介して回転部殻体20を回転させる。回転部殻体20が回転すると、まず、地盤がカッタ部30のローラービット38により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット40により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。
Along with the above propulsion work, the rotary shell 20 is rotated to excavate the ground, and excavated soil generated by excavation is sent to the rear of the apparatus.
That is, the motor 34 of the excavation mechanism 14 is rotated in a state where the cutter mechanism 30 of the rotating shell 20 is pressed against the ground by the propulsion mechanism 18. The rotational force of the motor 34 is transmitted to the speed reducer 32, the torque is amplified, and the rotating part shell 20 is rotated via the pinion 37 and the pin rack 35. When the rotating part shell 20 rotates, first, the ground is excavated in a sawtooth shape by the roller bit 38 of the cutter part 30, and the surface irregularities are scraped by the drill bit 40. Thereby, the ground can be excavated in an annular shape.

カッタ部30により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、回転部殻体20の先端面部20Aに形成された開口36から回転部殻体20内の室20Fに収容される。そして、室20F内に収容された掘削土は、隙間20Dから掘削装置10の内側空間(すなわち、内筒体22Cの内側)へ排出される。   The excavated soil produced by excavating the ground with the cutter unit 30 is agitated with the water sprayed from the jet nozzle, and the fluidity is improved. Then, the excavated soil is accommodated in the chamber 20F in the rotating part shell 20 through the opening 36 formed in the distal end surface part 20A of the rotating part shell 20. Then, the excavated soil accommodated in the chamber 20F is discharged from the gap 20D to the inner space of the excavator 10 (that is, the inner side of the inner cylinder 22C).

この際、閉鎖プレート44により、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、所定の高さまで回転した室20F内の掘削土が内筒体の内側空間へ排出される。これにより、装置内側に運ばれた掘削土が、下方にたまってしまい、回転部殻体20の内筒体20Cの後端と、第1の固定部殻体22の内筒体22Cの前端との間の隙間20Dを閉塞することを防止できる。   At this time, the closing plate 44 causes the gap 20D between the rear end of the inner cylindrical body 20C of the rotating portion shell 20 and the front end of the inner cylindrical body 22C of the first fixed portion shell 22 to be maximized in the circumferential direction. Since the portion from the lower part to the predetermined height is closed, the excavated soil in the chamber 20F rotated to the predetermined height is discharged into the inner space of the inner cylinder. As a result, the excavated soil carried to the inside of the apparatus accumulates downward, and the rear end of the inner cylinder 20C of the rotating part shell 20 and the front end of the inner cylinder 22C of the first fixed part shell 22 It is possible to prevent the gap 20D between them from being closed.

また、上記の掘削装置10により地盤を円環状に掘削する作業と並行して、掘削装置10により円環状に掘削された部分の内側の地盤72をブレーカ62により掘削する。   In parallel with the work of excavating the ground in an annular shape by the excavator 10, the ground 72 inside the portion excavated in an annular shape by the excavator 10 is excavated by the breaker 62.

次に、このように地盤を掘削することにより生じた掘削土を掘削装置10の後方のズリ出し区域まで搬送する方法を説明する。
上述の通り、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されると、掘削により生じた岩石等を含む掘削土は、回転部殻体20内に収容され、隙間20Dの閉鎖プレートにより閉鎖されていない部分から落下して、掘削装置10の内側空間へ排出される。そして、回転部殻体20から排出された掘削土は掘削土受板100上に堆積する。
Next, a method for conveying the excavated soil generated by excavating the ground to the excavation area behind the excavator 10 will be described.
As described above, when the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30, the excavated soil including the rocks and the like generated by the excavation is accommodated in the rotating unit shell 20 and is not closed by the closing plate of the gap 20D. It falls from the part and is discharged into the inner space of the excavator 10. The excavated soil discharged from the rotating part shell 20 is deposited on the excavated soil receiving plate 100.

また、カッタ部30により円環状に地盤が掘削されて残った円柱状の地盤72は、ブレーカ62により破砕される。ブレーカ62により地盤を破砕することにより生じた掘削土は、カッタ部30により掘削された掘削土とともに破砕機106へと送られ、細かく破砕される。破砕機106により破砕された掘削土は、コンベア81上に落下し、コンベア81によりズリだし区域9まで運ばれ、ダンプカー等によりトンネル外へ排出される。   In addition, the cylindrical ground 72 left after the ground is excavated in an annular shape by the cutter unit 30 is crushed by the breaker 62. The excavated soil generated by crushing the ground with the breaker 62 is sent to the crusher 106 together with the excavated soil excavated by the cutter unit 30 and finely crushed. The excavated soil crushed by the crusher 106 falls onto the conveyor 81, is carried to the slipping area 9 by the conveyor 81, and is discharged out of the tunnel by a dump truck or the like.

また、上記の掘削装置10による掘削工程と並行して、掘削装置10の後方においてライナー支保工の構築作業が行われる。ライナー支保工の構築作業はライナーを環状に組み立てる組立作業と、環状に組み立てたライナーの外周にモルタルを充填する裏込め注入作業とを含む。   In parallel with the excavation process by the excavator 10, the construction work of the liner support is performed behind the excavator 10. The construction work of the liner support work includes an assembly work for assembling the liner in an annular shape and a backfilling operation for filling the outer periphery of the liner assembled in an annular shape with mortar.

まず、ライナーを環状に組み立てる組立作業について説明する。
ライナーの組立作業は、図8(A)〜(C)を参照して説明した通りに掘削装置10を前進させる作業と並行して筒状部材110内において行う。まず、図8(C)を参照して説明した通り、前方の径方向ジャッキ54を径方向外方に向けて伸長させて周囲の地盤を押圧した状態で、後方の軸方向ジャッキ50を収縮させる。このように後方の軸方向ジャッキ50を収縮させた状態において、筒状部材110の後端はすでに構築されたライナー支保工120の外周に位置している。
First, assembly work for assembling the liner in an annular shape will be described.
As described with reference to FIGS. 8A to 8C, the liner assembly operation is performed in the cylindrical member 110 in parallel with the operation of moving the excavator 10 forward. First, as described with reference to FIG. 8C, the rear axial jack 50 is contracted in a state where the front radial jack 54 is extended outward in the radial direction and the surrounding ground is pressed. . In this state where the rear axial jack 50 is contracted, the rear end of the tubular member 110 is positioned on the outer periphery of the liner support 120 that has already been constructed.

次に、図8(C)に示すように、推進ジャッキ57を収縮させる。これにより、推進ジャッキ57の後端と、すでに構築されたライナー支保工120との間に隙間が生じる。次に、図8(D)に示すように、筒状部材110の内部においてライナー120Aを筒状部材110の内面に沿って円環状になるように周方向に連結する。ライナー120Aは、例えば、円弧状に形成された鉄筋コンクリート製のRCライナーからなる。RCライナーは工場等で製造してもよいが、現場で製造することが望ましい。また、ライナー120Aには裏込め注入作業においてモルタルを充填するための注入孔120B(図9)が表裏面の間で貫通している。また、ライナー120Aを円環状に連結するとともに、すでに構築されたライナー支保工120の先端部に連結する。なお、ライナー120Aの連結方法としては従来周知の方法を用いることができ、例えば、連結用の金物等を用いればよい。   Next, as shown in FIG. 8C, the propulsion jack 57 is contracted. As a result, a gap is generated between the rear end of the propulsion jack 57 and the liner support 120 already constructed. Next, as shown in FIG. 8D, the liner 120 </ b> A is connected in the circumferential direction so as to form an annular shape along the inner surface of the cylindrical member 110 inside the cylindrical member 110. The liner 120A is made of, for example, an RC liner made of reinforced concrete formed in an arc shape. The RC liner may be manufactured at a factory or the like, but is preferably manufactured on site. The liner 120A also has an injection hole 120B (FIG. 9) for filling mortar in the backfill injection operation between the front and back surfaces. In addition, the liner 120A is connected in an annular shape, and is connected to the tip of the liner support 120 that has already been constructed. As a method for connecting the liner 120A, a conventionally known method can be used. For example, a metal fitting for connection may be used.

次に、このようにして構築されたライナー支保工120の外周にモルタルを充填する裏込め注入作業について説明する。裏込め注入作業は、掘削装置10が前進し、ライナー支保工120と掘削装置10により掘削された地盤122の壁面との間に筒状部材110が介在していない領域において実施する。   Next, the backfilling operation for filling the outer periphery of the liner support 120 thus constructed with mortar will be described. The backfilling operation is performed in a region where the excavator 10 advances and the cylindrical member 110 is not interposed between the liner support 120 and the wall surface of the ground 122 excavated by the excavator 10.

図9は、裏込め注入作業を実施する方法を説明するための図である。図9(A)に示すように、まず、掘削装置10の後方の所定の区間(図9(A)における区間A)において、ライナー支保工120と周囲の地盤122との間の円環状断面の空間のうち所定の高さ以下も下方の領域にモルタルを充填する第1の注入工程を行う。この第1の注入工程においてモルタルを充填する領域は例えば、図9(B)に示すようなトンネルの鉛直断面において、下方の120°の範囲(鉛直下方から左右に60°の範囲)とするとよい。図9(B)に示すように、先行してモルタルを充填する際には、下方の120°の範囲に位置するライナー120Aのうちの最も高いライナー120Aの注入孔120B(図9(A)、(B)に矢印aで示す注入孔120B)からモルタル130を注入するとよい。この際、図9(C)に示すように、ライナー支保工120と周囲の地盤122との間の円環状断面の空間の下部には、掘削装置10により地盤を掘削して生じた掘削土132が入り込んでいる。さらに、この掘削土132は上方を掘削装置10が通過しているため、締め固められている。このように、ライナー支保工120と周囲の地盤122との間の円環状断面の空間の下部に掘削土132が入り込んでいるため、少量のモルタルでライナー支保工120の下部を周囲の地盤122と一体化することができる。   FIG. 9 is a diagram for explaining a method of performing the backfill injection operation. As shown in FIG. 9A, first, in a predetermined section behind the excavator 10 (section A in FIG. 9A), an annular cross section between the liner support 120 and the surrounding ground 122 is obtained. A first injection process is performed in which mortar is filled in a region below a predetermined height in the space. For example, the region filled with mortar in the first injection step may have a lower 120 ° range (a 60 ° range from the lower side to the left) in the vertical cross section of the tunnel as shown in FIG. 9B. . As shown in FIG. 9 (B), when the mortar is filled in advance, the injection hole 120B of the highest liner 120A among the liners 120A located in the lower 120 ° range (FIG. 9 (A), The mortar 130 may be injected from the injection hole 120B indicated by the arrow a in (B). At this time, as shown in FIG. 9C, excavated soil 132 generated by excavating the ground by the excavator 10 is formed in the lower part of the space of the annular cross section between the liner support 120 and the surrounding ground 122. Has entered. Further, the excavated soil 132 is compacted because the excavator 10 passes above. In this way, since the excavated soil 132 enters the lower part of the space of the annular cross section between the liner support 120 and the surrounding ground 122, the lower part of the liner support 120 is surrounded by the surrounding ground 122 with a small amount of mortar. Can be integrated.

次に、先行してモルタルを充填する区間の後方の所定の区間(図9(B)における区間B)において、ライナー支保工120と周囲の地盤122との間の円環状断面の空間のうち所定の高さよりも上方の領域にモルタルを充填する第2の注入工程を行う。この第2の注入工程においてモルタルを充填する際には、環状に連結されたライナー120Aのうち、最上部のライナー120Aの注入孔120B(図9(A)、(B)に矢印bで示す注入孔120B)からモルタル130を注入するとよい。このように、第1の注入工程及び第2の注入工程を行うことにより、ライナー支保工120の外周に裏込めモルタルが充填され、地盤を強固に支持することが可能になる。   Next, in a predetermined section behind the section in which the mortar is filled in advance (section B in FIG. 9B), the predetermined space in the annular cross section between the liner support 120 and the surrounding ground 122 is predetermined. A second injection step of filling the region above the height with mortar is performed. In filling the mortar in the second injection step, the injection hole 120B of the uppermost liner 120A among the annularly connected liners 120A (injection indicated by an arrow b in FIGS. 9A and 9B) The mortar 130 may be injected from the holes 120B). As described above, by performing the first injection step and the second injection step, the outer periphery of the liner support 120 is filled with the backfill mortar, and the ground can be firmly supported.

本実施形態によれば、以下の作用効果が奏される。
本実施形態では、掘削装置10の後端部を取り囲み、装置本体の後方に延びる筒状部材110内においてライナー120Aを環状に組み立てるため、外径が装置本体の外径と等しいようなライナー支保工120を組み立てることができる。これにより、環状に組み立てたライナー120Aとカッタ部30により掘削された地盤の壁面との間の隙間の間隔を小さくすることができ、この隙間に充填する充填剤の量を削減することができる。そして、このようにライナー120Aとトンネル内壁との間に玉石等を投入することなく、充填剤の量を減らすことができるため、施工速度を低下させることなく、コストを削減することができる
According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In this embodiment, since the liner 120A is annularly assembled in the cylindrical member 110 that surrounds the rear end portion of the excavating apparatus 10 and extends rearward of the apparatus main body, the liner supporting work is such that the outer diameter is equal to the outer diameter of the apparatus main body. 120 can be assembled. Thereby, the space | interval of the clearance gap between the liner 120A assembled in cyclic | annular form and the wall surface of the ground excavated by the cutter part 30 can be made small, and the quantity of the filler with which this clearance gap is filled can be reduced. And since the quantity of a filler can be reduced without throwing a cobblestone etc. between liner 120A and a tunnel inner wall in this way, it can reduce cost, without reducing a construction speed.

また、本実施形態によれば、円環状のカッタ部30で先行して地盤を円環状に掘削し、これと並行して環状に掘削された内側の部分を装置本体内で掘削するため、地盤の掘削速度を向上することができる。   In addition, according to the present embodiment, the ground is excavated in an annular shape in advance by the annular cutter portion 30, and the inner portion excavated in an annular shape in parallel with this is excavated in the apparatus main body. The excavation speed can be improved.

また、本実施形態によれば、カッタ部30により掘削された地盤の壁面と、環状に組み立てたライナー120Aとの間の円環状断面空間にモルタルを注入する裏込め注入ステップにおいて、円環状断面空間の所定の高さ以下の部分に充填剤を注入する第1の注入工程と、円環状断面空間の所定の高さよりも上方の部分に充填剤を注入する第2の注入工程とを行っている。環状に組み立てたライナー120Aとカッタ部30により掘削された地盤の壁面との間の下部には、地盤を掘削して生じた掘削土132が入り込んでおり、この入り込んだ掘削土132は上方をトンネル掘削装置10が通過しているため、締め固められている。このため、第1の注入工程で少量の充填剤を注入するのみで、ライナー支保工120の下部を地盤と一体化させることができる。   Further, according to the present embodiment, in the backfill injection step of injecting mortar into the annular cross-sectional space between the wall surface of the ground excavated by the cutter unit 30 and the liner 120A assembled in an annular shape, the annular cross-sectional space The first injection step of injecting the filler into the portion below the predetermined height of the first and the second injection step of injecting the filler into the portion above the predetermined height of the annular cross-sectional space are performed. . Excavated soil 132 generated by excavating the ground enters the lower part between the annularly assembled liner 120A and the wall surface of the ground excavated by the cutter unit 30, and this excavated soil 132 tunnels upward. Since the excavator 10 is passing, it is compacted. For this reason, the lower part of the liner support 120 can be integrated with the ground only by injecting a small amount of filler in the first injection step.

また、本実施形態によれば、トンネル掘削装置10は、装置後方の下部に後方に向けて伸長可能な推進ジャッキ57を有する。上述の通り、ライナー120Aの下部は第1の注入工程で先行して地盤と一体化されている。このため、本実施形態によれば、ライナー120Aの下部に推進ジャッキ57により反力をとることができるため、より強い力でカッタ部30を地盤に押さえつけた状態で地盤を掘削することができる。   Moreover, according to this embodiment, the tunnel excavation apparatus 10 has the propulsion jack 57 which can be extended toward the back in the lower part of the apparatus back. As described above, the lower portion of the liner 120A is integrated with the ground prior to the first injection step. For this reason, according to this embodiment, since the reaction force can be taken by the propulsion jack 57 at the lower portion of the liner 120A, the ground can be excavated with the cutter unit 30 pressed against the ground with a stronger force.

なお、本実施形態では、円環状のカッタ部30により地盤を円環状に掘削する場合について説明したが、これに限らず、カッタ部30を円形とし、円形状に地盤を掘削してもよい。   In this embodiment, the case where the ground is excavated in an annular shape by the annular cutter unit 30 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the cutter unit 30 may be circular and the ground may be excavated in a circular shape.

10 掘削装置
12 殻体
14 掘削機構
16 掘削土搬出機構
18 推進機構
20 回転部殻体
20A 先端面部
20B 外筒体
20C 内筒体
20D 隙間
20E 空間
20F 室
22 第1の固定部殻体
22B 外筒体
22C 内筒体
24 第2の固定部殻体
24B 外筒体
24C 内筒体
26 第3の固定部殻体
26B 外筒体
26C 内筒体
30 カッタ部
32 減速機
33 リング
34 モータ
35 ピンラック
36 開口
37 ピニオン
38 ローラービット
40 削孔ビット
42 板材
44 閉鎖プレート
50 後方の軸方向ジャッキ
52 前方の軸方向ジャッキ
54 前方の径方向ジャッキ
56 後方の径方向ジャッキ
57 推進ジャッキ
62 ブレーカ
70 架台
72 地盤
81 コンベア
100 掘削土受板
106 岩破砕機
110 筒状部材
120 ライナー支保工
120A ライナー
120B 注入孔
122 地盤
130 掘削土
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Excavator 12 Shell 14 Excavation mechanism 16 Excavation soil carry-out mechanism 18 Propulsion mechanism 20 Rotating part shell 20A End surface part 20B Outer cylinder 20C Inner cylinder 20D Gap 20E Space 20F Chamber 22 First fixed part shell 22B Outer cylinder Body 22C Inner cylinder 24 Second fixed part shell 24B Outer cylinder 24C Inner cylinder 26 Third fixed part shell 26B Outer cylinder 26C Inner cylinder 30 Cutter part 32 Reducer 33 Ring 34 Motor 35 Pin rack 36 Opening 37 Pinion 38 Roller bit 40 Drilling bit 42 Plate material 44 Closing plate 50 Rear axial jack 52 Front axial jack 54 Front radial jack 56 Rear radial jack 57 Propulsion jack 62 Breaker 70 Base 72 Ground 81 Conveyor 100 excavated earth receiving plate 106 rock crusher 110 cylindrical member 120 liner support 120A liner -120B Injection hole 122 Ground 130 Excavated soil

Claims (2)

装置本体と、前記装置本体の先端に設けられ、前記装置本体に対して回転可能なカッタヘッドと、前記装置本体の後端部を取り囲み、前記装置本体の後方に延びる筒状部材と、を備えたトンネル掘削装置を用いたトンネル掘削方法であって、
前記カッタヘッドを前記装置本体に対して回転し、地盤を掘削する第1の掘削ステップと、
前記トンネル掘削装置を前進させる装置前進ステップと、
すでに構築されているライナー支保工の前端部と連続するように、前記筒状部材内においてライナーを環状に組み立てるライナー組立ステップと、
前記カッタヘッドにより掘削された地盤の壁面と、環状に組み立てた前記ライナーとの間の円環状断面空間に充填剤を注入する裏込め注入ステップと、を備え
前記裏込め注入ステップは、前記円環状断面空間の所定の高さ以下の部分に前記充填剤を注入する第1の注入工程と、前記円環状断面空間の所定の高さよりも上方の部分に前記充填剤を注入する第2の注入工程と、を含み、
前記トンネル掘削装置は、後端部下方に前後方向に延びるように配置され後方に向かって伸縮可能な推進ジャッキを有し、
前記装置前進ステップでは、前記第1の注入工程により地盤と一体化されたライナーの下部に反力をとって、前記トンネル掘削装置を前進させる、ことを特徴とするトンネル掘削方法。
An apparatus main body, a cutter head that is provided at a front end of the apparatus main body and is rotatable with respect to the apparatus main body, and a cylindrical member that surrounds a rear end portion of the apparatus main body and extends rearward of the apparatus main body. A tunnel excavation method using a tunnel excavator,
A first excavation step of excavating the ground by rotating the cutter head relative to the apparatus main body;
An apparatus advance step for advancing the tunnel excavator;
A liner assembling step for annularly assembling a liner in the tubular member so as to be continuous with the front end of the liner support already constructed;
A backfill injection step of injecting a filler into an annular cross-sectional space between the wall surface of the ground excavated by the cutter head and the liner assembled in an annular shape ,
The backfill injection step includes a first injection step of injecting the filler into a portion having a predetermined height or less in the annular cross section space, and a portion above the predetermined height of the annular cross section space. A second injection step of injecting a filler,
The tunnel excavator has a propulsion jack that is arranged to extend in the front-rear direction below the rear end portion and can extend and contract toward the rear,
In the device advancing step, the tunnel excavating device is advanced by taking a reaction force on the lower part of the liner integrated with the ground by the first injection step .
前記カッタヘッドは円環状であり、
前記第1の掘削ステップでは、環状に地盤を掘削し、
さらに、地盤の前記環状に掘削された内側の部分を、前記装置本体内で掘削する第2の掘削ステップを備える、
請求項1記載のトンネル掘削方法。
The cutter head is annular;
In the first excavation step, excavating the ground in an annular shape,
And a second excavation step of excavating the annularly excavated inner portion of the ground within the apparatus main body.
The tunnel excavation method according to claim 1.
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