JPH02101290A - 超深度地下に大空洞部を構築する工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば超深度地下に地下構造物を構築したり
、シールド工法の発進基地を築造する等を目的とした大
空洞部を構築する工法に関するものである。

（従来の技術） 従来この種の大空洞部を構築する工法としては、例えば
リバースサーキュレーションドリル工法等の在来工法で
超深度の小径立坑を掘削した後、このリバースサーキュ
レーションドリルの先端に設けた噴射ノズルから高圧水
を半径方向に噴射させながら拡径する工法がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前記した従来の工法の場合には、長尺のリ
バースサーキュレーションドリルを鉛直６ど懸吊するこ
とが困難なために噴射ノズルを所望の方向に保持しにく
いと共に、水圧や噴射時間等を調節して所望の径に掘削
するための制御が困難であり、所望形状の大空洞部を構
築することが困難であった。また、機材や作業者を大空
洞部に運搬する場合にはリバースサーキュレーションド
リルを一担引き上げて別の運搬手段を設けなければなら
なかった。

そこで本発明では、前記した従来技術の課題を解決しつ
る超深度地下に大空洞部を構築する工法の提供を目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の第１の要旨は、在来工法で掘削した超深度の小
径立坑の中心にガイドパイプを立設すると共に、当該小
径立坑内に掘削水を注入し、このガイドパイプに沿って
移動する回転式掘削機により前記小径立坑の周囲を所定
深度まで泥水掘削で拡幅して大径立坑を構築した後、前
記大径立坑内の泥水を地上に排出させ、前記ガイドパイ
プに沿って旋回及び移動可能に装着したリクレーマ式掘
削機により前記大径立坑に連続するフラスコ形の大空洞
部を形成するように掘削し、その掘削土砂は前記ガイド
パイプ内に設けたエレベータ−で順次地上へ排出すると
共に、当該大空洞部の内壁面にはガイドパイプに沿って
旋回及び移動可能に装着した吹付は機で順次ライニング
するようにした超深度地下に大空洞部を構築する工法で
ある°。

本発明の第２の要旨は、在来工法で掘削した超深度の小
径立坑の中心にガイドパイプを立設すると共に、当該小
径立坑内に掘削水を注入し、このガイドパイプに沿って
移動する回転式掘削機により前記小径立坑の周囲を所定
深度まで泥水掘削で拡幅して大径立坑を構築した後、前
記大径立坑内の泥水を地上に排出させ、前記ガイドパイ
プに沿って旋回及び移動可能に装着したリクレーマ式掘
削機により前記大径立坑に連続するフラスコ形の大空洞
部の肩部を形成するように掘削し、ここに大空洞部の掘
削予定区域の内周面に沿って縦長の筋状に掘削する周面
掘削機と泥水掘削用のタンクユニッ゛トを設置し、該肩
部を発進基地として周面掘削機で掘削予定区域の内周面
を順次掘削して連続する筒状の掘削部を設け、この筒状
の掘削部にコンクリ−を充填して周壁を構築した後、当
該周壁内の地盤を走行式掘削機によって掘削すると共に
、掘削土砂は前記ガイドパイプ内に設けたエレベータ−
を介して順次地上へ排出するようにした超深度地下に大
空洞部を構築する工法である。

本発明の第３の要旨は、在来工法で掘削した超深度の小
径立坑の中心にガイドパイプを立設すると共に、当該小
径立坑内に掘削水を注入し、このガイドパイプに沿って
移動する回転式掘削機により前記小径立坑の周囲を所定
深度まで泥水掘削で拡幅して大径立坑を構築し、この大
径立坑の底部側の位置には牽引手段を介して先端に周面
掘削機が接続される掘削機ホルダーを前記ガイドパイプ
に取着し、この周面掘削機で大空洞部の掘削予定区域の
内周面に沿って縦長の筋状に順次掘削して連続する筒状
の掘削部を設け、この筒状の掘削部にコンクリ−を充填
して周壁を構築した後、当該周壁内の地盤を前記ガイド
パイプに沿って旋回及び移動可能に装着したリクレーマ
式掘削機により泥水掘削し、泥状化した掘削土砂はサク
ションパイプを介して順次地上へ排出するようにした超
深度地下に大空洞部を構築する工法である。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基ずいて説明する。先ず
第１図乃至第７図は本発明の第１実施例を示す。第１図
のように、リバースサーキュレーションドリル工法等の
在来の掘削工法を用いて、地中に比較的小径（例えば径
２ｍ）で超深度（例えば深度６ｍ）の小径立坑１を掘削
する。この小径立坑１の中心部には、地上から坑底部ま
で長尺で中空のガイドパイプ２が立設される。

次いで第２図のように、前記小径立坑１の開口側の周囲
に地山の崩壊を防止するようガイドウオール３を構築し
、その内側を拡幅掘削して大径立坑４を設けて内部に掘
削水を注入する。

次いで第３図のように、前記ガイドパイプ２の外周に嵌
挿されて大径立坑４の底面を掘削する回転カッターを備
えた回転式掘削機５を地上に設置したタワークレーン６
で懸吊させ、当該回転式掘削機５で大径立坑４の底面を
順次掘削すると共に、掘削水と混合されて泥状化した掘
削土砂は吸引ポンプ７によって排水管８を介して地上の
貯水槽９へ順次排出される。また掘削された大径立坑４
の内周面には、セグメントライニング１０が継ぎ足し状
態で順次張設される。尚、前記ガイドパイプ２の内部に
は前記タワークレーン６で懸吊されて昇降可能なエレベ
ータ−１１が設けられている。

前記回転式掘削機５による大径立坑４の掘削は、第４図
のように硬岩部がある例えば深度５５０ｍ程度まで行わ
れ、前記ガイドパイプ２内の底部には前記エレベータ−
１１等を利用してプラグコンクリート１２が打設される
と共に、大径立坑４内の掘削水は全て地上へ排出させる
。

次いで第５図のように、前記回転式掘削機５をガイドパ
イプ２から取り外し、代りにリクレーマ式掘削機１３を
ガイドパイプ２の外周に旋回及び上下移動可能に装着す
る。このリクレーマ式掘削機１３の概要は、公知のリク
レーマのように例えばシリンダ１３ａによって俯仰及び
伸縮可能なブーム１３ｂの先端にパケット車代の掘削部
１３ｃが設けられ、該掘削部１３ｃで掘削された土砂は
ブーム１３ｂ内に形成されたコンベアを介して前記ガイ
ドパイプ２内に取り込まれ、前記エレベータ−１１によ
って順次地上へ排出される。尚、図示を省略したが、リ
クレーマ式掘削機１３には油圧モータ等による公知の旋
回装置と、リンク部材に取付けられたシリンダーの伸縮
によって尺取り生状に前記ガイドパイプ２の外周に沿っ
て移動させる昇降装置が装着されている。

前記リクレーマ式掘削機１３をガイドパイプ２の外周に
沿って旋回及び移動させながら大径立坑４の底部側をプ
ラグコンクリート１２の近くまで更に拡幅掘削し、第６
図のように例えば直径が３０ｍΦで長さが４０ｍ程度の
フラスコ形の大空洞部１４を構築する。尚、大空洞部１
４の内壁面には前記ガイドパイプ２に沿って旋回及び上
下移動可能に装着した吹付は機１５によって、モルタル
等のライニングが順次施される。

また、前記大空洞部１４を構築する地盤が比較的悪い場
合には、第７図のように階段状に掘削する所謂ベンチカ
ットを行うと共に、掘削内面から地盤中にアンカー１６
を打ち込んで地盤の崩壊を防止する。

次に、第８図乃至第１６図は本発明の第２実施例を示す
。この実施例は、前記第１実施例と同様にして大径立坑
４とその底部側に連続する大空洞部１４の肩部となる入
口部分１４ａまでが構築され、その後に当該入口部分１
４ａを発進基地として掘削を行うものである。第８図の
ように大空洞部１４の人口部分１４ａには、大空洞部１
４の掘削予定区域の内周面に沿って縦長の筋状に掘削す
る周面掘削機１７と、該周面掘削機１７に掘削水を供給
する給水タンク及び泥水化した掘削土砂を回収する泥水
タンクとからなるタンクユニット１８が設置される。

前記周面掘削機１７は例えば第９図乃至第１１図のよう
に、先端に設けられた二つの回転カッター１９．１９の
リンク状の各支持軸２０．２０間を各回転カッターが幅
方向に拡縮可能なようにシリンダー２１で連結している
。また、前記周面掘削機１７は、回転カッター１９の回
転駆動やシリンダー２１の伸縮およびタンクユニット１
８に対するポンプ圧送等のためのパワーユニット２２を
備工、該パワーユニット２２の側部には先端にスタビラ
イザー２３を有する伸縮可能なジヤツキ２４が装着され
ている。更に、周面掘削機１７には前記タンクユニット
１８との間を結ぶホース２５と、制御および動力供給用
のケーブル２６が設けられていると共に、各パワーユニ
ット２２間は例えばシリンダー等の伸縮可能な連結部材
２７を介して連結されている。

そして周面掘削機１７を前進する際には、先ず前方側の
パワーユニット２２のシリンダー２４を短縮すると共に
、後方側のパワーユニット２２のシリンダー２４を伸長
して後方側のスタビライザー２３で側面の地山に反力を
取った状態にする。

次いで連結部材２７を伸長させた後に前方側のパワーユ
ニット２２のシリンダー２４を伸長して前方側のスタビ
ライザー２３で側面の他山に支持させ、後方側のパワー
ユニット２２のシリンダー２４を短縮すると共に、連結
部材２７を短縮させて後方側のパワーユニット２２を前
方へ引き寄せる。

この繰り返しによって周面掘削機１７は尺取り虫状に前
進し、先端に装着された回転カッター１９によってシリ
ンダー２１の伸縮で調節された所定幅で掘削を行う。

前記周面掘削機１７による掘削作業は、第１２図乃至第
１４図のように大空洞部の構築予定区域の内周面に沿っ
て縦長の筋状に多数の溝穴１４ｂが円周方向に間隔をお
いて順次掘削され、その後に各溝穴１４ｂ間を連続させ
るように前記と同様の掘削を行って円筒状に形成する。

尚、前記溝穴１４ｂの掘削を底部まで行った周面掘削機
１７は、図示しない牽引手段によってその都度前記入口
部分１４ａへ引き上げられる。

そして前記円筒状の掘削部分には、第１５図のようにコ
ンクリートが充填されて周壁２８が張設され、該周壁２
８内の地盤は第１６図のように走行式掘削機２９によっ
て掘削されると共に、掘削土砂は懸吊され前記ガイドパ
イプ２内を昇降するエレベータ−１−１によって順次地
上へ排出され、大空洞部１４が構築される。

更に、第１７図と第１８図は本発明の第３実施例を示す
。この実施例は、前記第１実施例における第１図乃至第
３図のようにして大径立坑４°を構築し、当該大径立坑
４内の掘削水をそのままにして底部側に連続してフラス
コ形の大空洞部１４の掘削を引続き泥水掘削で行うもの
である。

先ず第１７図のように、既に掘削した大径立坑４の底部
側の位置で前記ガイドパイプ２に掘削機ホルダー３０が
取着され、この掘削機ホルダー３０にはローブ等の牽引
手段を介して前記第２実施例と同様な周面掘削機１７が
設けられている。そして、周面掘削機１７を用いて第２
実施例の場合と同様にして溝穴の掘削を繰り返しながら
大空洞部の構築予定区域の内周面に沿った円筒状の掘削
を行い、当該掘削部分にコンクリートを充填して周壁２
８を設ける。

次いで第１８図のように、周壁２８の内部を前記ガイド
パイプ２に装着した泥水式掘削機３１で掘削し、フラス
コ形の大空洞部１４を構築する。

泥水式掘削機３１の概要は、ガイドパイプ２に装着する
ために上下に各々配設された各グリッパ−３１ａと、該
グリッパ−３１ａを伸縮可能に連結して前記周面掘削機
１７の如き尺取り虫状の移動を行うためのシリンダー等
を含む移動装置３１ｂと、旋回装置３１ｃと、シリンダ
ー３１ｄの伸縮によって起伏可能な揺動腕３１ｅと、前
進又は後退可能に基端側が揺動腕３１ｅ内に収容されて
先端側にパケット車代の掘削部３１ｆが装着されると共
に、内部に土砂搬送用のコンベアが形成された伸縮コン
ベア３１ｇとを備えている。尚、パケット車代の掘削部
３１ｆで掘削され伸縮コンベア３１ｇに収容された土砂
は、当該伸縮コンベア３１ｇへ先端が開口し他端側が地
上まで延在するサクションパイプ３２によって順次地上
へ排出される。尚、前記したガイドパイプ２内を昇降す
るエレベータ−１１を用いて、必要な機材や作業者を適
宜運搬することができる。

（発明の効果） 前記した実施例でも明らかなとおり、本発明では立坑内
に鉛直に設けたガイドパイプに沿って作業が行われるの
で、曲面を含む所望径のフラスコ形の大空洞部を容易且
つ正確に構築することができる。また、前記ガイドパイ
プ内に設けた工゛レベータを利用して掘削土砂の排出は
もちろん必要な機材や作業者を運搬することが出る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の第１実施例による掘削工程
説明図、第８図乃至第１６図は本発明の第２実施例によ
る掘削工程説明図、第１７図及び第１８図は本発明の第
３実施例による掘削工程説明図である。 ［符号の説明］ １・・・小径立坑　　　　　２・・・ガイドパイプ３・
・・ガイドウオール　　４・・・大径立坑５・・・回転
式掘削機　　　６・・・タワークレーン７・・・吸引ポ
ンプ　　　　８・・・排水管９・・・貯水槽　　　　　
　ＩＯ・・・セグメントライニング１■・・・エレベー
タ−１２・・・プラグコンクリート１３・・・リクレー
マ式掘削機１４・・・大空洞部１５・・・吹付は機　　
　　　１Ｂ・・・アンカー１７・・・周面掘削機　　　
　１８・・・タンクユニット１９・・・回転カッター　
　　２０・・・支持軸２１・・・シリンター２２・・・
パワーユニット２３・・・スタビライザー　　２４・・
・ジヤツキ２５・・・ホース ２７・・・連結部材 ２９・・・走行式掘削機 ３１・・・泥水式掘削機 ２６・・・ケーブル ２８・・・周壁 ３０・・・掘削機ホルダー ３２・・・サクションパイプ 第５図 第７図 第６図 第 図 第１１図 ！ ３Ｍ〜５Ｍ−−− 第１０図 第１２ 図 第１３図 第１４図 第１６図 第１８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）在来工法で掘削した超深度の小径立坑の中心にガ
   イドパイプを立設すると共に、当該小径立坑内に掘削水
   を注入し、このガイドパイプに沿って移動する回転式掘
   削機により前記小径立坑の周囲を所定深度まで泥水掘削
   で拡幅して大径立坑を構築した後、前記大径立坑内の泥
   水を地上に排出させ、前記ガイドパイプに沿って旋回及
   び移動可能に装着したリクレーマ式掘削機により前記大
   径立坑に連続するフラスコ形の大空洞部を形成するよう
   に掘削し、その掘削土砂は前記ガイドパイプ内に設けた
   エレベーターで順次地上へ排出すると共に、当該大空洞
   部の内壁面にはガイドパイプに沿って旋回及び移動可能
   に装着した吹付け機で順次ライニングするようにしたこ
   とを特徴とする超深度地下に大空洞部を構築する工法。
2. （２）在来工法で掘削した超深度の小径立坑の中心にガ
   イドパイプを立設すると共に、当該小径立坑内に掘削水
   を注入し、このガイドパイプに沿って移動する回転式掘
   削機により前記小径立坑の周囲を所定深度まで泥水掘削
   で拡幅して大径立坑を構築した後、前記大径立坑内の泥
   水を地上に排出させ、前記ガイドパイプに沿って旋回及
   び移動可能に装着したリクレーマ式掘削機により前記大
   径立坑に連続するフラスコ形の大空洞部の肩部を形成す
   るように掘削し、ここに大空洞部の掘削予定区域の内周
   面に沿って縦長の筋状に掘削する周面掘削機と泥水掘削
   用のタンクユニットを設置し、該肩部を発進基地として
   周面掘削機で掘削予定区域の内周面を順次掘削して連続
   する筒状の掘削部を設け、この筒状の掘削部にコンクリ
   ーを充填して周壁を構築した後、当該周壁内の地盤を走
   行式掘削機によって掘削すると共に、掘削土砂は前記ガ
   イドパイプ内に設けたエレベーターを介して順次地上へ
   排出するようにしたことを特徴とする超深度地下に大空
   洞部を構築する工法。
3. （３）在来工法で掘削した超深度の小径立坑の中心にガ
   イドパイプを立設すると共に、当該小径立坑内に掘削水
   を注入し、このガイドパイプに沿って移動する回転式掘
   削機により前記小径立坑の周囲を所定深度まで泥水掘削
   で拡幅して大径立坑を構築し、この大径立坑の底部側の
   位置には牽引手段を介して先端に周面掘削機が接続され
   る掘削機ホルダーを前記ガイドパイプに取着し、この周
   面掘削機で大空洞部の掘削予定区域の内周面に沿って縦
   長の筋状に順次掘削して連続する筒状の掘削部を設け、
   この筒状の掘削部にコンクリーを充填して周壁を構築し
   た後、当該周壁内の地盤を前記ガイドパイプに沿って旋
   回及び移動可能に装着したリクレーマ式掘削機により泥
   水掘削し、泥状化した掘削土砂はサクションパイプを介
   して順次地上へ排出するようにしたことを特徴とする超
   深度地下に大空洞部を構築する工法。