JPH0288882A - トンネルの掘削方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、地山の崩壊から作業者の安全を確保する一次
吹付けを行う必要の無いトンネルの掘削方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、トンネルの切羽部分で；よ、掘削した地山から土
砂が崩落して作業者に危害を与えることを防止するため
に、掘削直後に地山にコンクリートを吹付けて地山を応
急的に支保する一次吹付は作業が行われている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、吹付は
作業は、粉塵が多量に発生して作業環境を悪化させろこ
とが多く、また跳ね返りによる資材の無駄も生じことが
多い。

また、特開昭６０−１３１９７に見られるように、トン
ネル断面に沿って押え枠を設け、吹付に伴う跳ね返りを
防止せんとする提案もあるが、こうした提案でも、吹付
に伴う粉塵発生の問題は残る。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、−次吹付は作業を
行うこと無く、地山の崩落から作業者を守ることの出来
るトンネルの掘削方法を提供するごとを目的とするもの
である。

（ｄ）８問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、トンネル断面に治った形のフレーム　
（１５ａ）を有し、該フレーム（１５ａ）に複数のスラ
イドプレート（１５Ｃ）を相互間に間隙を生じさせるこ
となくトンネルの掘進方向に移動自在に設け、切羽（１
ｂ）の掘削が所定距離（Ｌ２）だけ進行したところで、
前記スライドプレー）（’１５ｃ）を切羽（１ｂ）側に
先端が切羽（１ｂ）に当接するまで、切羽（１ｂ）の凹
凸（］Ｃ）に合わせて移動させて、露出状態にある地山
（２）を前記スライドプレー）（１５ｃ）によりトンネ
ル空間（１ａ）に対して被覆するようにして構成される
。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されろものではない。す下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）８作用 上記した構成により、本発明は、新たに掘削され地山（
２）が露出した部分は、スライドプレー１−（１５ｃ）
が切羽（１ｂ）の凹凸（１ｃ）に合わせて移動され、ト
ンネル空間（１ａ）に対して地山（２）を被覆するよう
に作用する。

（［）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の実施に用いる覆工コンクリート打設装
置の一例を示す図、 第２図は第１図の■矢印図、 第３図は第２図の■矢視図、 第４図は留置型枠体を示す図、 第５図は第４図の側面図、 第６図は留置型枠体の要部を示す拡大平面図、第７図は
スライドプレートの断面図、 第８図は第６図の■矢視図、 第９図乃至第１８図は本発明によるトンネルの１屈前方
法の一実施例を示す工程図、第１９図は留置型枠体の別
の例を示す図である。

トンネル１の掘削現場は、第１図及び第２図示すように
、地山２が略々半円形に掘削されており、そのｌ原則さ
れたトンネル空間ｌａ内には、覆工コンクリート打設装
置３が設けられている。覆工コンクリート打設装置３は
、クローラ５ａにより移動自在に支持された移動車両５
を有しており、移動車両５の機体５ｂ上にはエンジンユ
ニット６が搭載されている。また、機体５ｂには昇降装
置７が設けられており、昇降装置７はリンク７ａ、７ａ
及び油圧シリンダ７ｂを有している。リンク７ａ、７ａ
の一端は機体５ｂ側に枢着されており、リンク７ａ、７
ａの他端は昇降足場９に枢着され、昇降足場９及びリン
ク７ａ、７ａ、機体５ｂとの間で公知の平行運動機構を
構成している。また、油圧シリンダ７ｂは機体５ｂとリ
ンク７ａとの間に設けられておゆ、油圧シリンダ７ｂを
駆動することにより昇降足場９（よ、第１図矢印ＡＸＢ
方向に自由に昇降することが出来ろ。

昇降足場９には、ステップ９ａが油圧シリンダ９ｂによ
り、第１図矢印に、Ｌ方向に突出駆動自在に支持されて
おり、ステップ９ａには上部型枠支持フレーム１０が油
圧シリンダ１０ａ、１．Ｏａにより、矢印Ａ、Ｂ方向に
昇降自在に支持されている。また、昇降足場９の、第２
図両側面には、側部型枠支持フレーム１１．１１が、く
の字形に形成された形で、ピン１１ｅを中心に矢印Ｃ，
Ｄ方向回動自在に枢着支持されている。側部型枠支持フ
レーム１１．１１と昇降足場９の間には油圧シリンダｌ
ｌａ、ｌｌａが設けられ、該油圧シリンダｌｌａを駆動
することにより側部型枠支持フレーム１］、１１は矢印
ＣＸＤ方向に回動駆動される。各側部型枠支持フレーム
１１．１１の先端には伸縮フレームｌｌｂが油圧シリン
ダ１１ｃにより矢印Ｅ、Ｆ方向、即ち地山２に対して突
出後退自在に支持されており、伸縮フレームｌｌｂの先
端には押圧体ｌｉｄ、ｌｉｄが設けられている。

また、昇降足場９の、第２図両側には、サポートジヤツ
キ１２．１２が、ピン１２ａを中心に矢印ＧＳＨ方向に
回動自在に枢着されており、サポートジヤツキ１２は、
第２図矢印Ｍ、Ｎ方向に伸縮自在に設けられている。ま
た、機体５ｂの、第２図両側には、サポートジヤツキ１
３が機体５ｂの両側に突出自在にかつ自在継手１３ａを
中心に矢印Ｔ、Ｊ方向及び第３図矢印Ｑ、Ｒ方向に回動
自在に支持されている。

ところで、上部型枠支持フレーム１０　ニ１１、第２図
に示すように、全体がトンネル地山２と相似に形成され
た留置型枠体１５が搭載支持されており、留置型枠体１
５は、第４図及び第５図に示すように、トンネル断面に
沿った形で全体が半円形に形成されたフレーム１５ａを
有している。フレーム１５ａは、第２図及び第４図に示
すように、途中に関節１５ｂを４個所有しており、関節
１５ｂ％ｆＪｉにフレーム１５ａは５個のフレーム片１
５に、１５１，１５１１１５ｍ１１５ｍとに分割され、
これによりフレーム１５ａは、関節１５ｂを中心にトン
ネル空間１ａ内側に向けて折れ曲がることが出来ろ。ま
た、フレーム１５ａには、第６図乃至第８図に示すよう
に、長方形状に形成された多数のスライドプレート１５
Ｃが、トンネル断面に沿って互いにその面板１５ｐを一
部分うツブさせる形で設けられており、各スライドプレ
ート１５ｃは、フレーム１５ａにトンネルの掘削方向で
ある第６図矢印に、Ｌ方向に形成されたガイドレール１
５ｄに沿ってに、Ｌ方向に摺動自在に支持されている。

各スライドプレート１５Ｃは同一の大きさに形成されて
おり、その切羽ｌｂ側はテーパ状に形成さたテーパ部１
５ｅとなっている。

また、スライドプレート１５Ｃとフレーム１５ａとの間
には油圧シリンダ１５ｆが装着されており、油圧シリン
ダ１５ｆを駆動することにより、スライドプレート１５
Ｃを矢印に、Ｌ方向に移動駆動することが出来る。なお
、スライドプレート１５Ｃは、既に述べ、また第５図、
第６図及び第８図にも示すように、トンネル断面の地山
２に沿って隣接するスライドプレート１５０同士に間隙
が生じることの無いように設置されており、更にフレー
ム１５ａの、第５図左側、即ち坑口側の適宜な位置には
、第５図及び第６図に示すように、固定プレート１５ｇ
がフレーム１５ａに対して固着された形で設けられてい
る。固定プレート１５ｇは、矢印に、Ｌ方向の長さが通
常のスライドプレート１５ｃの略々半分の長さに形成さ
れており、該固定プレート１５ｇの、第６図右方には、
同様に通常の略々半分の長さに形成されたスライドプレ
ート１５ｈが油圧シリンダ１５ｆによりトンネル堀進方
向である矢印に、Ｌ方向に移動自在に設けられている。

また、スライドプレート１５ｈと固定プレート１５ｇは
、途中部分で重複したオーバラップ部分１５ｉを有して
いるので、スライドプレート１５ｈを最大限矢印に方向
に突出させても、スライドプレート１５ｈと固定プレー
ト１５ｇとの間に間隙が生じろようなことは無い。また
、固定プレート１５ｇにはコンクリート供給口１５ｊが
設けられており、該コンクリート供給口１５】は、固定
プレート１５ｇ毎、即ち、第４図のトンネル断面に沿っ
て所定の間隔Ｌ１で設けられている。

トンネル１の掘削現場は、以上のような構成を有するの
で、トンネル１の１屈削及び覆工の構築は、以下のよう
な手順で行われろ。即ち、切羽１ｂにおけろ掘削が第９
図（ａｌに示すように進行し、パワーシャベル１６によ
るズリ出しが行われている状態では、切羽１ｂ直前まで
の現場打ちコンクリートによろ覆工１７の構築が略々完
了し、留置型枠体１５のみが、構築された覆工１７の外
壁を被覆する形で設置されている。また、切羽１ｂの後
方、即ち坑口側に約３０ｍ程離れた位置には、第９図ｆ
ｂｌに示すように、昇降足場９を支持した移動車両５が
トンネル空間１ａの図中左方に位置する形で待機してい
る。この状態では、移動車両５の図中右方に大きな空間
的な余裕が出来るので、該部分を利用してズリ運搬用ダ
ンゴトラック等を切羽１ｂと坑口の間で運行させること
が出来ろ。

こうして、第１図に示す、所定距離Ｌ２の掘削が完了し
たところで、第１０図に示すように、移動車両５を移動
させて、設置状態にある留置型枠体１５の下方に位置決
めする。

この状態で、昇降装置７を駆動して昇降足場９を第２図
及び第１０図矢印Ａ方向に上昇させると共に、ステップ
９ａを第１図矢印ＫＸＬ方向に移動させて、上部型枠支
持フレーム１０と留置型枠体１５のフレーム１．５　ａ
の所定の係合位置を整合させる。この状態で、油圧シリ
ンダ１０ａを駆動して、上部型枠支持フレーム１０を矢
印Ａ方向に上昇させ、上部型枠支持フレーム１０とフレ
ーム１５ａの中央のフレーム片１５ｋを、第２図に示す
ように係合させる。また、油圧シリンダ１１ａを駆動し
て側部型枠支持フレーム１１をピン１１ｅを介して矢印
Ｃ方向に展開させると共に、油圧シリンダｌｌｃを駆動
して伸縮フレームｌｌｂを第３図矢印Ｅ方向、即ちフレ
ーム片１５ｊ方向に突出させる。すると、伸縮フレーム
１１ｂの先端の抑圧体ｌｉｄがフレーム片１５１の中央
部と当接接触する。更に、サポートジヤツキ１３を、第
２図矢印Ｅ方向に突出させ、先端をフレーム片１５ｊの
下部に係合させる。

こうして、移動車両５に設けられた上部型枠支持フレー
ム１０　、（Ｍｍ型枠支持フレーム１１．１１、サポー
トジヤツキ１３等の型枠支持手段と留置型枠体１５のフ
レーム１５ａが接続されたところで、第１１図に示すよ
うに、フレームｉ５ａの両側のフレーム片１５ｍをトン
ネル空間１ａ内側に関節１５ｂを介して折り畳む形で回
動させ、既に凝固を完了した覆工１７のコンクリートに
対して当該フレーム片１５ｍを脱型させる。フレーム片
１５ｍをチェーン１５ｎ等の適宜な手段で折り畳んｔ！
状態で支持し、この状態で、フレーム１５ａ全体を上部
型枠支持フレーム１０て支持しつつ各油圧シリンダ１０
ａ、］、１ａ１サポートジヤツキ１３を後退させて、留
置型枠体１中央部のフレーム片１５ｋを矢印Ｂ方向に移
動させて、覆工１７から脱型させ、更にフレーム片１５
．ｆ’をフレーム片１５ｋに対してトンネル内側に折り
畳む形で回動させて脱型させる。

こうして、フレーム１５ａ、従って留置型枠体１５が既
に構築済みの覆工１７から脱型されたところで、ステッ
プ９ａを上部型枠支持フレーム１０と共に、第１図矢印
に方向、即ち切羽１ｂ側に突出させ、留置型枠体１５を
、第１２図に示すように、第９図において所定距ｇＬ２
の掘削が完了し、いまだ覆工の構築されていない切羽ｌ
ｂ側部分の地山２と対向させろ。この状態で、直前に打
設された最も切羽ｌｂ側に位置する覆工１７部分を、第
１図に示すように、ガイドとして利用しつつ、各油圧シ
リンダ１０ａ、１！ａ、サポートジヤツキ１３を突出さ
せて、上部型枠支持フレーム１０を矢印Ａ方向に、側部
型枠支持フレーム１１．１１の押圧体ｌｉｄ等を第２図
矢印Ｅ方向に移動させ、フレーム片１５に、１５１，１
５ｍを再度展開して、第１３図に示すように、フレーム
１５ａの全体形状がトンネル断面と相似形状になるよう
に保持する。この際、サポートジヤツキ１２もピン１２
ａを中心に、第２図矢印Ｇ、Ｈ方向に回動させつつ、矢
印Ｍ方向に突出させ、フレーム片１５（の上部と係合さ
せ、フレーム片１５に１１５Ｎ、１５ｍを確実に固定保
持する。

フレーム１５ａが、トンネル断面と相似形状になるよう
に保持されろと、第６図及び第１４図に示すように、油
圧シリンダ１５ｆをそれぞれ駆動して各スライドプレー
ト１５　ｃ、　　１５　ｈ％矢印に方向、即ち切羽ｌｂ
側に突出駆動させて、スライドプレート１５ｃ、１５ｈ
を切羽の凹凸１ｃ形状に適合させろ形に位置決めする。

この際、スラ、イドプレート１５ｃの先端のテーバ部１
５ｅと切羽１ｂとの間に、第７図に示すように、スポン
ジ等からなる間詰材１９を設け、切羽１ｂとテーパ部１
５ｅとの間を該間詰材１９により閉塞する。

すると、それまで露出していた掘削の完了した距離Ｌ２
なる地山２部分は、フレーム１５ａに設置られた多数の
スライドプレー１−１５ｃ、１５ｈによりトンネル空間
１ａに対して暫定的に被覆されることになり、地山２か
らの崩落から作業者を守ることが可能となり、コンクリ
ートを地山２に対して吹き付けろこと無くして、−次吹
付けの果たす効果を発揮させることが出来、それ以後の
作業を、安全に行うことが出来る。

こうして、スライドプレート１５Ｃ１１５ｈを切羽ｌｂ
側に突出させ、間詰材１９により順次閉塞してゆくと、
第７図に示すように、切羽１ｂ。

地山２、スライドプレー）１５ｃ、１５ｈ及び既に構築
状態にある覆工１７どの間に、トンネル断面に沿った形
のコンクリート打設空間が２０が形成される。

次に、第１５図及び第１６図に示すように、コンクリー
ト供給ホース２３の先端を、留置型枠体１５の下方の固
定プレート１５ｇに設けられたコンクリート供給口１５
ｊに接続し、アジテータトランク２１からコンクリート
をコンクリートポンプ車２２に供給し、該供給されたコ
ンクリートをコンクリートポンプ車２２からコンクリー
ト供給ホース２３を介してコンクリート供給口１５ｊに
供給する。

すると、供給されたコンクリートはコンクリート供給口
１５ｊからコンクリート打設空間２０内に、トンネル下
側から該空間２０を充填する形で注入打設されてゆ（が
、コンクリートにはコンクリート供給ホース２３の先端
部分で急結剤が添加されているので、該打設されたコン
クリートは打設後、急速に凝固を開始する。こうして、
留置型枠体１５の下方の固定プレート１５ｇに設けられ
たコンクリート供給口１５］を介したコンクリートのコ
ンクリート打設空間２０内への注入打設が進行し、第１
５図に示すように、打設されたコンクリ−）・２５の上
面２５ａがコンクリート供給ホース２３の接続されたコ
ンクリート供給口１５Ｊ付近にまで達したところで、コ
ンクリート供給ホース２３を当該コンクリート供給口１
５］がら取り外して、より上部のコンクリート供給口１
５Ｊに接続し直して、該上部のコンク＋Ｊ−１，供給口
１５」からコンクリートをコンクリート打設空間２０内
に供給する。こうして、コンクリート打設空間２０内は
、供給されたコンクリートで満たされるが、隣接するス
ライドプレート１５Ｃ同士は、第８図に示すように、コ
ンクリート打設側の面板１５ｐが互いに重なり合う形で
設けられており、また切羽１ｂとスライドプレート１５
ｃは既に述へたように間詰材１９が設けられているので
、コンクリート打設空間２０は外部から高度に閉塞され
た状態を保ち、これにより打設されたコンクリ−１・が
外部に漏出することが未然に防止される。

こうして、最終的にトンネル天端部に設けられたコンク
リート供給口１５ｊを介して、第１７図に示すように、
コンクリート２５がコンクリート打設空間２０内に供給
され、天端部が閉合したところで、第１８図に示すよう
に、上部型枠支持フレーム１０を降下させ、側部型枠支
持フレーム１１．１１を折り畳み、サポートジヤツキ１
２．１３を機体５ｂ側に折り畳んで、留置型枠体１５と
型枠支持手段との間の支持関係を解除する。すると、既
に凝固の進行した（通常、打設後、１０分程度で自立出
来る程度には凝固が進行している）コンクリートは、ア
ーチアクションを構成し、また留置型枠体１５自体もア
ーチアクションを構成するのて、上部型枠支持フレーム
１０等による支持が無くなっても、留置型枠体１５等は
十分に自立した状態を維持することが出来る。

留置型枠体１５から離れた移動車両５（よ、第９図（ｂ
ｌに示すように、坑口側に退避させ、留置型枠体１５は
、その状態で打設されたコンクリートが十分に硬化する
まで残留させておく。これにより、切羽１ｂの直前まで
覆工が一次吹付けを行うことなく形成されたので、直ち
に切羽１ｂの掘削を再開して、所定距離Ｌ２の１屈削を
矢印に方向に行なってトンネルを間道する。

こうして、所定距ｆｉＬ２の掘削が完了したところで、
再度第１０図に示すように、移動車両５を留置型枠体１
５の下方に移動させて、前述と同様の作業を行って、新
たな覆工１７を構築してゆく。

なお、上述の実施例は、コンクリートの打設を留置型枠
体１５の複数個所に設けられた固定プレート１５ｇのコ
ンクリート供給口１５ｊを介して行った場合について述
べたが、コンクリート打設空間２ｏへのコンクリートの
供給は、コンクリート供給口１５ｊに限らず、各種の方
法が考えられろ。例えば、第１９図に示すように、フレ
ーム１５ａの坑口側に各フレーム片１５に、１５１゜１
５ｍに対応した形で固定プレート２６を設け、該固定プ
レート２６に、コンクリート打設スリッ１−２６　ａを
、コンクリートの打設方向であるトンネル断面に沿った
形で、図中上下方向に形成し、該コンクリート打設スリ
ット２６ａにコンクリート供給ノズル２７　ｒｅ該コン
クリート打設スリット２６ａに沿って移動自在に設け、
該コンクリート供給ノズル２７をコンクリート打設スリ
ット２６ａの下部からトンネル天端部に向けて移動させ
つつ、コンクリート打設空間２０内に急結剤の添加され
たコンクリートを打設してゆくようにして構成すること
も当然可能である。この場合、コンクリート供給ノズル
２７の下方のコンクリート打設スリット２６ａから未硬
化のコンクリートが流出することを防止するために、打
設されたコンクリ−１−が凝固するまでの間、コンクリ
ートのコンクリート打設スリット２６ａからの流出を防
止する、スライド板２７ａをコンクリート供給ノズル２
７の移動と共に移動し得るように設けるようにする。

すると、打設されたコンクリートは、スライド板２７ａ
が移動する間に凝固し、スライド板２７ａが通過した後
には、コンクリート打設スリッｌ−２６８から外部に漏
出してしまうことは無い。

（ｇ）６発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、トンネル断面
に沿った形のフレーム１５ａを有し、Ｒ，Ｋ　フレーム
１５ａに複数のスライドプレー１・１５Ｃを相互間に間
隙を生じさせろことなくトンネルの間道方向に移動自在
に設け、切羽１ｂの［原則が所定圧＃　Ｌ　２　ｆ！け
進行したところで、前記スライドプレート１５Ｃを切羽
１ｂ側に先端が切羽１ｂに当接ずろまで、切羽１ｂの凹
凸に合わせて移動させて、露出状態にある地山２を前記
スライドプレート１５ｃによりＩ・ンネル空間１ａに対
して被覆するようにして構成したので、掘削が完了し、
いまだ覆工の構築されていない状態の地山２からの崩落
を、地山２にコンクリートを吹き付けること無く、スラ
イドプレート１５Ｃにより効果的に防止することが出来
ろ。これにより、粉塵発生が無り、シかも安全な作業環
境の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いろ覆工コンクリート打設装
置の一例を示す図、 第２図は第１図の■矢印図、 第３図は第２図の■矢視図、 第４図は留置型枠体を示す図、 第５図は第４図の側面図、 第６図は留置型枠体の要部を示す拡大平面図、第７図は
スライドプレートの断面図、 第８図は第６図の■矢視図、 第９図乃至第１８図は本発明によるトンネルの厄前方法
の一実施例を示す工程図、 第］９図；ま留置型枠体の別の例を示す図であ・トンネ
ル トンネル空間 ５　ａ　・ Ｃ 切羽 凹凸 フレーム スライドプレート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トンネル断面に沿った形のフレームを有し、該フレーム
   に複数のスライドプレートを相 互間に間隙を生じさせることなくトンネルの掘進方向に
   移動自在に設け、 切羽の掘削が所定距離だけ進行したところで、前記スラ
   イドプレートを切羽側に先端が切羽に当接するまで、切
   羽の凹凸に合わせて移動させて、露出状態にある地山を
   前記スライドプレートによりトンネル空間に対して被覆
   するようにして構成したトンネルの掘削方法。