JPH02240396A - アーチ形トンネル掘進工法およびその装置 - 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］ この発明は、土砂地盤においてトンネルを掘進する場合
に採用するアーチ形掘進工法およびその装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、アーチ形トンネル掘進方式としては、特公昭６１
−２４５１２号公報により公表されているように、循環
駆動されるカンタチェーンを有する透し溝掘削用チェー
ン式カンタと透し溝掘進方向の後方に順次並ぶ閉塞具お
よび硬化性材料吹付管とを、トンネル掘進能率に沿って
移動させることにより、前記チェーン弐カンタによって
トンネル切羽面から前方に向かって拡大するアーチ形の
透し溝を掘削すると共に掘削屑を排出し、続いて前記硬
化性材料吹付管から前記透し溝内に硬化性材料を連続的
に吹付は充填すると共に、その硬化性材料を硬化させて
アーチ形支保版を形成し、このようなアーチ形支保版を
、一部が間隔をおいて重なるようにしてトンネル長手方
向に順次施工していく方式％式％ （発明が解決しようとする課題〕 前記従来のアーチ形トンネル掘進方式の場合は、隣り合
うアーチ形支保版の重なり部分の間に地山の層が残るの
で、土砂が隣り合うアーチ形支保版の間からトンネル内
に漏出する恐れがあり、また各アーチ形支保版が遊離し
ているので、各アーチ形支保版により構成されるトンネ
ル支保の強度が弱く、そのため各ア、−チ形支保版の内
側にＨ形鋼製支保枠を設置する必要があるので、工費が
高くなると共にトンネル掘進能率が悪くなり、かつＨ形
鋼製支保枠と掘削機との干渉を避けるために、隣り合う
アーチ形支保版の間に残す地山の厚さを厚くする必要が
生じ、そのためアーチ形支保版の間からの土砂の崩落が
発生し易くなる。

この発明は、隣り合うアーチ形支保版を相互に近接ある
いは接合させて施工して、高強度のトンネル支保を高能
率でかつ低コストで容易に施工できるアーチ形トンネル
掘進工法およびその装置を提供することを目的とするも
のである。

【課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明のアーチ形トンネ
ル掘進工法においては、トンネル長手方向に延長する−
と共に中間部がトンネル外側に窪むように弯曲している
円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１を、トンネル切羽
の外周に沿って移動して、円弧状断面のアーチ形透し溝
２を掘削し、そのアーチ形透し溝２内に硬化性材料を充
填して硬化させて、円弧状断面のアーチ形支保版３を形
成したのち、そのアーチ形支保版３により囲まれた部分
を掘削し、次に前記円弧状透し溝掘削用チェーンカンタ
ｌをトンネル切羽の外周に沿って移動して、前記アーチ
形支保版３の前端部内側に後部が近接または連続してい
るアーチ形透し溝２を掘削し、そのアーチ形透し溝２内
に硬化性材料を充填して硬化させて、アーチ形支保版３
を形成したのち、そのアーチ形支保版３により囲まれた
部分を掘削し、以下同様の工程を反復して行なう。

またこの発明のアーチ形トンネル掘進装置においては、
下盤４上を走行する走行装置５に、トンネル断面と相似
形のアーチ状ガイド枠６が固定され、そのアーチ状ガイ
ド枠６に沿って移動用駆動装置７により移動される可動
フレーム８に、トンネルの後側から切羽に向かって斜め
上向きに延長すると共に中間部がトンネル外側に窪むよ
うに弯曲している円弧状ガイド部材９が固定され、その
円弧状ガイド部材９に沿ってカッタ進退用駆動装置１０
により移動される移動フレーム１１に、トンネル長手方
向に延長すると共に前記円弧状ガイド部材９と同一曲率
で中間部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧
状透し溝掘削用チェーンカッタ１の後部が固定され、そ
の円弧状透し溝掘削用チェーンカッタｌにより掘削され
たアーチ形透し満２に硬化性材料を注入する硬化性材料
注入管１２が前記移動フレーム１１により支持されてい
る。

さらにまたカッタチェーン１５が任意方向に容品に屈曲
できるようにするために、カッタフレーム１３の周囲の
ガイド溝１４内に嵌入されて循環するカッタチェーン１
５のリンクをカッタフレーム面に平行な方向に延長する
縦ピン１６およびカッタフレーム面に直角な方向に延長
する横ピン１７により屈折自在に連結する。

［作　用〕 円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１を支持している移
動フレーム１１を、円弧状ガイド部材９に沿って前進移
動したのち、その円弧状ガイド部材９を支持している可
動フレーム８を、アーチ状ガイド枠６に沿って移動して
、前記円弧状透し溝掘削用チェーンカッタｌにより、中
間部がトンネル外側に窪むように弯曲している円弧状断
面のアーチ形透し溝２を掘削し、次いでそのアーチ形透
し満２内に硬化性材料を充填して硬化させて、円弧状断
面のアーチ形支保版３を形成し、次に再び円弧状透し溝
掘削用チェーンカッタ１により円弧状断面のアーチ形透
し溝２を掘削する工程と、そのアーチ形透し溝２内に硬
化性材料を充填して円弧状断面のアーチ形支保版３を形
成する工程々を反復して行ない、相互に近接または接合
されている多数の円弧状断面のアーチ形支保版３をトン
ネル長手方向に順次施工していく。

〔実施例］ 次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

図面はこの発明の一実施例を示すものであって、トンネ
ル内周壁と相似形のアーチ状ガイド枠６の両端部に、複
数の車輪１８と走行用駆動装置１９とレールクランプ（
図示を省略した）とを備えている走行装置５のフレーム
が固定され、その走行装置５の車輪１８はトンネル内の
下盤に敷設固定されたレール２０に載置され、かつ前記
アーチ状ガイド枠６の内側に、ガイド枠長手方向に延長
するランク２１が固定され、さらにアーチ状ガイド枠６
に沿って移動する可動フレーム８の前部および後部に、
アーチ状ガイド枠６の前部および後部に設けられたアー
チ状ガイド溝２２に嵌合された複数のフランジ付きガイ
ドローラ２３が取付けられ、また前記可動フレーム８に
減速機およびブレーキ付き電動機からなる移動用駆動装
置７が固定され、その移動用駆動装置７の出力軸に固定
されたビニオン２４は前記ラック２１に噛み合わされ、
前記移動用駆動装［７を運転すると、可動フレーム８が
アーチ状ガイド枠６に沿って移動される。

トンネルの後側から前側に向かって斜め上向き延長する
と共に中間部がトンネル外側に窪むように弯曲している
円弧状ガイド部材９の前部は、前記可動フレーム８の上
部に固定され、前記円弧状ガイド部材９の巾方向の両側
に円弧状ガイド溝２５が設けられると共に、円弧状ガイ
ド部材９の下部に円弧状ラック２６が固定され、かつ円
弧状ガイド部材９に沿って移動する移動フレーム１１の
前部および後部の両側に、前記円弧状ガイド溝２５に嵌
合されるフランジ付きガイドローラ２７が取付けられ、
さらに前記移動フレーム１１に減速機およびブレーキ付
き電動機からなるカッタ進退用駆動装！１０が固定され
、そのカッタ進退用駆動装置１０の出力軸に固定された
ビニオン２８は前記円弧状ラック２６に噛み合わされて
いる。

トンネル長手方向に延長すると共に前記円弧状ガイド部
材９と同一曲率で中間部がトンネル外側に窪むように弯
曲している円弧状透し溝掘削用チェーンカッタｌの後部
は、前記移動フレーム１１の上部に固定され、前記カッ
タ進退用駆動装置１０を正回転運転または逆回転運転す
ると、前記チェーンカッタｌがトンネル長手方向に円弧
状に進退移動される。

前記円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１は、前記移動
フレーム１１に固定された円弧状のカッタフレーム１３
と、そのカッタフレーム１３の前後両端部に取付けられ
たスプロケット２９と、カッタフレーム１３の中方向の
両側のガイド溝Ｉ４およびスプロケット２９に沿って循
環移動するカンタチェーン１５と、カッタフレーム１３
の後部に固定された減速機およびブレーキ付き電動機か
らなるカッタチェーン循環用駆動装置３０とにより構成
され、その駆動袋ｗ、３０の出力軸は後部のスプロケッ
トに連結され、その駆動装置３０を運転すると、カッタ
チェーンＩ５が矢印六方向に循環移動される。

前記カッタチェーン１５は、掘削刃３１を取付けた多数
のリンク３２と、各リンク３２の一端部および他端部に
横ピン１７により枢着された連結用リンク３３．３４と
、各連結用リンク３３．　３４を枢着する縦ピン１６と
により構成され、前記横ピン１７はカッタフレーム１３
の面に直角な方向に延長し、かつ前記縦ピン１６はカッ
タフレーム１３の面に平行な方向に延長している。

ラック３５を固定した円弧状の硬化性材料注入管１２は
、可動フレーム８の側部に固定された支持部材３６に摺
動自在に嵌挿され、減速機およびブレーキ付き電動機か
らなる注入管移動用駆動装置３７は前記支持部材３６に
固定され、その駆動装置３７の出力軸に固定されたピニ
オン３８は前記ラック３５に噛み合わされ、かつ前記注
入管１２は円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１と同一
曲率に設定され、前記注入管移動用駆動装置３７を正回
転運転または逆回転運転すると、硬化性材料注入管１２
が円弧状に進退移動される。また硬化性材料注入管１２
の後端部はホース３９を介して硬化性材料圧送用ポンプ
に接続されている。

前述のように構成されたアーチ形トンネル掘進装置を使
用してトンネルを掘進する場合は、まずレールクランプ
により走行装置５をレール２０に固定し、かつ円弧状透
し溝掘削用チェーンカッタ１をトンネル周壁の一端部に
おいてトンネル切羽に対向するように配置し、次いでカ
ッタチェーン循環用駆動装置３０を運転してカッタチェ
ーン１５を第２図および第７図の矢印Ａ方向すな°わち
透し溝切進方向の前側部分がトンネル長手方向の後方に
移動するように循環駆動すると共に、カッタ進退用駆動
装置１０により前記チェーンカッタ！をトンネル長手方
向に円弧状に前進移動して、そのチェーンカッタ１によ
り土砂類を掘削排出しながら、チェーンカッタｌを軟弱
地盤４ｏに挿入する。

次に移動用駆動袋Ｗ７により可動フレーム８をアーチ状
ガイド枠６に沿って移動させると共に、その可動フレー
ム８により円弧状ガイド部材９および移動フレーム１１
を介して支持されているチェーンカッタ１をも同方向に
移動させて、そのチェーンカッタｌによりトンネル周壁
の周囲方向に円弧状断面のアーチ状透し満２を切進して
いく。

アーチ形透し溝２が成る距離だけ切進されるごとに、注
入管移動用駆動装置３７を正回転運転して、硬化性材料
注入管１２をアーチ形透し溝２の奥部まで前進挿入し、
次いで硬化性材料圧送用ポンプから、モルタル等の硬化
性材料４１をホース３９および硬化性材料注入管１２を
通って圧送して、硬化性材料注入管１２の前端から硬化
性材料４１をアーチ形透し溝２内の切進方向の後方に向
かって放出しながら、注入管移動用駆動装置３７を逆回
転運転して硬化性材料注入管１２を後退移動し、トンネ
ル切羽の前方の周囲に硬化性材料からなる円弧状断面の
アーチ形支保版３を形成する。

次にチェーンカッタｌおよび硬化性材料注入管１２を後
退移動させたのち、アーチ形トンネル掘進装置を後退走
行させ、次いで前記アーチ形支保版３により囲まれた部
分を掘削する。

次に再びアーチ形トンネル掘進装置を前進走行させて、
レールクランプにより走行装置５をレール２０に固定し
、かつチェーンカッタ１をトンネル周壁の一端部におい
てトンネル切羽に対向するように配置し、次いで前述よ
うにして、チェーンカッタｌにより、アーチ形支保版３
の前端部内側に後部が近接または連続しているアーチ形
透し溝２を掘削し、そのアーチ形透し溝２内に硬化性材
料４１を充填して硬化させて、アーチ形支保版３を形成
し、以下同様の工程を反復して行ない、第１図および第
９図に示すように、円弧状断面のアーチ形支保版３を連
続して形成していく。

この発明を実施する場合、硬化性材料注入管１２を円弧
状に移動させる手段としては、前記実施例において説明
した以外の任意の手段を採用してもよい。

〔発明の効果〕 この発明は前述のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

トンネル長手方向に延長すると共に中間部がトンネル外
側に富むように弯曲している円弧状透し溝掘削用チェー
ンカッタｌを、トンネル切羽の外周に沿って移動して、
円弧状断面のアーチ形透し溝２を掘削し、そのアーチ形
透し溝２内に硬化性材料を充填して硬化させて、円弧状
断面のアーチ形支保版３を形成したのち、そのアーチ形
支保版３により囲まれた部分を掘削し、次に前記円弧状
透し溝掘削用チェーンカッタｌをトンネル切羽の外周に
沿って移動して、前記アーチ形支保版３の前端部内側に
後部が近接または連続しているアーチ形透し溝２を掘削
し、そのアーチ形透し溝２内に硬化性材料を充填して硬
化させて、アーチ形支保版３を形成したのち、そのアー
チ形支保版３により囲まれた部分を掘削し、以下同様の
工程を反復して行なうので、連続した多数の円弧状断面
のアーチ形支保版３からなる強固なトンネル支保を形成
しながら、トンネルを高能率で掘進して行くことができ
、かつ隣り合うアーチ形支保版３の重なり部分から土砂
がトンネル内に漏出するのを防止することができる。

またこの発明のアーチ形トンネル掘進装置によれば、連
続した多数の円弧状断面のアーチ形支保版３からなるト
ンネル支保を容易にかつ正確に形成しながらトンネルを
掘進していくことができる。

さらにまた、カッタフレーム１３の周囲のガイド溝１４
内に嵌入されて循環するカンタチェーン１５のリンクを
カッタフレーム面に平行な方向に延長する縦ピン１６お
よびカッタフレーム面に直角な方向に延長する横ピン１
７により屈折自在に連結することにより、カッタチェー
ン１５を任意方向に容易に屈曲させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すものであって、第１図は
トンネルを掘進している状態を示す一部縦断側面図、第
２図はその一部切断平面図、第３図はトンネルを掘進し
ている状態を示す一部縦断正面図、第４回は可動フレー
ムをアーチ状ガイド枠に沿って移動させる装置を示す一
部縦断側面図、第５図は移動フレームを円弧状ガイド部
材に沿って移動させる装置を示す一部縦断正面図、第６
図は硬化性材料注入管を移動させる装置を示す縦断正面
図、第７図は円弧状透し溝切削用チェーンカンタの一部
を示す斜視図、第８図はカッタフレームとチェーンカッ
タのリンクとの関係を示す縦断正面図、第９図は連続形
成されたアーチ形支保版からなるトンネル支保の斜視図
である。 図において、ｌは円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ、
２はアーチ形透し溝、３はアーチ形支保版、４は下盤、
５は走行装置、６はアーチ状ガイド枠、７は移動用駆動
装置、８は可動フレーム、９は円弧状ガイド部材、１０
はカッタ進退用駆動装置、１１は移動フレーム、１２は
硬化性材料注入管、１３はカッタフレーム、１４はガイ
ド溝、１５はカンタチェーン、１６は縦ピン、１７は横
ピン、１９は走行用駆動装置、２ｏはレール、２１はラ
ック、２２はアーチ状ガイド溝、２３はフランジ付きガ
イドローラ、２４はピニオン、２５は円弧状ガイド溝、
２６は円弧状ラック、２７はフランジ付きガイドローラ
、２８はピニオン、２９はスプロケット、３０はカンタ
チェーン循環用駆動装置、３１は掘削刃、３２はリンク
、３３および３４は連結用リンク、３５はランク、３６
は支持部材、３７は注入管移動用駆動装置、３８はピニ
オン、３９はホース、４ｏは軟弱地盤、４１は硬化性材
料である。 手続補正書 （自発） 平成２年 ４月 ５日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トンネル長手方向に延長すると共に中間部がトン
   ネル外側に窪むように弯曲している円弧状透し溝掘削用
   チェーンカッタ１を、トンネル切羽の外周に沿って移動
   して、円弧状断面のアーチ形透し溝２を掘削し、そのア
   ーチ形透し溝２内に硬化性材料を充填して硬化させて、
   円弧状断面のアーチ形支保版３を形成したのち、そのア
   ーチ形支保版３により囲まれた部分を掘削し、次に前記
   円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１をトンネル切羽の
   外周に沿って移動して、前記アーチ形支保版３の前端部
   内側に後部が近接または連続しているアーチ形透し溝２
   を掘削し、そのアーチ形透し溝２内に硬化性材料を充填
   して硬化させて、アーチ形支保版３を形成したのち、そ
   のアーチ形支保版３により囲まれた部分を掘削し、以下
   同様の工程を反復して行なうアーチ形トンネル掘進工法
   。
2. （２）下盤４上を走行する走行装置５に、トンネル断面
   と相似形のアーチ状ガイド枠６が固定され、そのアーチ
   状ガイド枠６に沿って移動用駆動装置７により移動され
   る可動フレーム８に、トンネルの後側から切羽に向かっ
   て斜め上向きに延長すると共に中間部がトンネル外側に
   窪むように弯曲している円弧状ガイド部材９が固定され
   、その円弧状ガイド部材９に沿ってカッタ進退用駆動装
   置１０により移動される移動フレーム１１に、トンネル
   長手方向に延長すると共に前記円弧状ガイド部材９と同
   一曲率で中間部がトンネル外側に窪むように弯曲してい
   る円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１の後部が固定さ
   れ、その円弧状透し溝掘削用チェーンカッタ１により掘
   削されたアーチ形透し溝２に硬化性材料を注入する硬化
   性材料注入管１２が前記移動フレーム１１により支持さ
   れているアーチ形トンネル掘進装置。
3. （３）トンネル長手方向に延長すると共に中間部がトン
   ネル外側に窪むように弯曲しているカッタフレーム１３
   の周囲にガイド溝１４が設けられ、カッタフレーム１３
   のガイド溝１４内に嵌入されて循環するカッタチェーン
   １５のリンクは、カッタフレーム面に平行な方向に延長
   する縦ピン１６およびカッタフレーム面に直角な方向に
   延長する横ピン１７により屈折自在に連結されている請
   求項２記載のアーチ形トンネル掘進装置。