JPH0313696A - 地下空洞の構築工法 - 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） 本発明はエネルギーの地下貯蔵や、商業用施設、スポー
ツ、文化施設、倉庫、地下街、学校等の構築に利用され
る地下空洞の構築工法に係るものである。

（従来の技術） 従来この種の空洞を構築するには、地上から垂直に築造
した地中連続壁内に、地下に築造されるものと同一の面
積を占有する空洞部を掘削していた。

（発明が解決しようとする課題） 従って前記従来工法は地上からの掘削工事となり、現在
の都市域の状況では施工不可能である。

本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑みて提案され
たもので、その目的とする処は、地中にワインカップ型
の無支柱空洞を無人化によって連続的に築造しうる地下
空洞の構築工法を提供する点にある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明に係る地下空洞の構
築工法によれば、地表部より竪坑を掘削し、同竪坑底部
より掘削ロボットを発進させて地下空洞のドーム状頂部
及び同頂部の下端に連接する円筒状側壁部に亘って延び
る凹条溝を掘削し、同凹条溝より前記ロボットを引上げ
たのちコンクリートを打設して地下空洞部のエレメント
を構築し、次いで同エレメントと隣る次位のエレメント
を前記同様にして構築し、以下前記同様の工程を反覆し
て地下空洞外周地中連続壁を構築し、次いで同外周地中
連続壁内部を掘削したのち掘削部内に底版コンクリート
を打設するものである。

（作用） 本発明によれば前記したように、地表部より竪坑を掘削
したのち、同竪坑の底部より掘削ロボットを水平方向に
発進させ、地中に構築されるべき空洞部のドーム状頂部
に沿って凹条溝を掘削し、更に前記掘削ロボットの掘進
方向を変換して前記ドーム状頂部に連接する円筒状側壁
部に沿って垂直の凹条溝を掘削し、かくして前記ドーム
状頂部及び円筒状側壁部に亘って連続して延びる凹条溝
を掘削したのち、同凹条溝より前記掘削ロボットを引上
げ、同凹条溝にコンクリートを打設して同ロボットの幅
に等しい幅を有する地下空洞部の１エレメントを構築す
る。

次いで前記同様の施工により、同エレメントに隣る次位
のエレメントを構築し、以下前記同様の工程を反覆して
地下空洞の外周地中連続壁を構築する。

しかるのち同外周地中連続壁内を掘削して地下空洞部を
造成し、同空洞部の底版コンクリートを打設して、地中
に前記竪坑及びドーム状頂部並に円筒状側壁部よりなる
ワインカップ状の地下空洞を連続的に無人で構築するも
のである。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

公知の地中連続壁工法によって地盤内に相対する一双の
地中連続壁（１）を構築し、同各地中連続壁（１）を山
留壁として内部を掘削して竪坑（２）を掘削する。（第
２図参照） 而して後述のように竪坑（２）の下部に連設される空洞
部におけるドーム状頂部の施工はオーバーハング状にな
るので、竪坑（２）の下部より外周地盤内にほぼ水平に
地盤改良用薬液を注入して、改良地盤（３）を造成する
。（第３図参照） 前記薬液注入工法によって、砂地盤においては湧水が低
減し、内部摩擦角が増加して地盤強度の増加が図られる
。また粘性土においては、粘着力が増加し、地盤強度の
増加が図られる。

薬液注入工法による地盤改良後の地盤強度の増加量や、
透水係数の低減量は、土質と使用する薬液とによって設
定することができる。従って、事前に土質調査を行ない
、土砂と軟岩の要項や、挟在砂層等、地下水の滞留しや
すい個所、及び弱層部をよく把握した上で施工する必要
がある。

次いで掘削ロボット（４）を竪坑（２）の底部より水平
方向に発進せしめ、同ロボット（４）の姿勢を制御する
ことによって地下空洞部のドーム状頂部（５）及び間部
（５）の下端に連接する円筒状側壁部（６）に亘る凹条
溝（７）を掘削する。（第４図参照）この際、切羽及び
溝壁を安定させるために、安定液として泥水を使用し、
掘削土砂はこの泥水を利用してスラリ輸送により外部に
搬出する。

前記ロボット（４）によって円筒状側壁部（６）の底部
まで掘削すると、同ロボット（４）を引上げ、しかるの
ち前記凹条溝（７）にコンクリートを打設して地下空洞
部のドーム状頂部及び円筒状側壁部に亘って延びる掘削
ロボット（４）の幅に等しい幅を有する地中連続壁の１
エレメント（８）を築造する。

次いで前記と同様の工程で同エレメント（８）に隣接す
る次位のエレメントを築造する。

掘削ロボット（４）による同次位のエレメント（８）の
施工は、隣接する既設のエレメント（８）のコンクリー
トを切削しながらの切削作業となるため、既設のエレメ
ント（８）が所定の強度を発現する前に行なう必要があ
る。

なお次位のエレメント（８）の施工は、前記竪坑（２）
がドライの状態で掘削ロボット（４）をセットし、同ロ
ボット（４）の発進時に竪坑（２）に泥水を充填して、
泥水中を発進せしめる。

以下前記の工程を反覆して、地下空洞外周地中連続壁（
９）を築造する。

また発進口部及び挟在砂層等の弱層部には、予め地盤改
良薬液を注入して地盤の改良、強化を行なっておく。

また凹条溝壁の崩壊や掘削ロボットの故障等による施工
不能時には、ジェット水噴射装置等の補助機構によって
対処する。

かくして前記地中連続壁（９）の施工が完了すると、第
５図に示すように前記竪坑（２）よりブームカッタ（１
０）を挿入して、前記地中連続壁（９）の内部を掘削す
る。ブームカッタ（１０）は先端に取付けられたビット
（１１）が油圧モータによって駆動回転されることによ
って地下空洞部（１２）を掘削し、掘削土砂はエアリフ
ト（１３）によって搬出される０図中（１４）はブーム
カッタ（ｌＯ）開閉用油圧シリンダである。

なお前記空洞（１２）の掘削は軟岩中の空洞の力学的安
定を図るために、水中掘削とする。

かくして所定形状、深さを有する地下空洞部（１２）の
掘削が完了すると、逆アーチ状底版コンクリート（１５
）を打設し、同打設コンクリートの硬化後、前記空洞部
（１２）内の水を排除し、同空洞部（１２）と前記竪坑
（２）とからなるワインカップ型の無支柱地下空間を築
造するものである。（第６図参照） 第８図及び第９図は前記掘削ロボット（４）の一実施例
を示し、本体（１６）に支持されたメイングリッパ（１
７）に装架された前後左右のジヤツキ（１８）の先端に
、同メイングリッパ（１７）と盛替えて操作されるリプ
グリッパ（１９）が装架され、前記本体（１６）のサブ
グリッパ（１９）を超えて先方に延びる先端部にカッタ
ドラム（２０）及びその回転駆動装置（２１）が装架さ
れている。

更に前記ジヤツキ（１８）にはジヤツキ変位を計測する
エンコーダ変形計（２２）が装架され、前記本体（１６
）及びサブグリッパ（１９）に装架されたフレキシブル
チューブ（２３）及びガイドチューブ（２４）には測長
器用ケーブル（２５）が挿通され、同ケーブル（２５）
の先端に方向測定用ジャイロスコープ（２６）が装着さ
れて、前記掘削ロボット（４）の自動測量装置が構成さ
れている。（第１０図参照） 図中（２７）は前記本体（１６）に設けた動カケープル
等用の配管、（２８）は徘土器である。

而して前記のように構成された掘削ロボット（４）を第
７図に示す如（竪坑（２）の下底部−に吊下ろし設置さ
れた発進架台（２ＦＩ）上に載架し、泥水中で前記ドー
ム状頂部（５）及び円筒状側壁部（６）に亘って凹条溝
（７）を掘進する。

この際、掘削停止中に前記発進架台（２８）に設けられ
た基準点から、測長器用ケーブル（２５）の先端に取付
けられたジャイロスコープ（２６）を順次前記フレキシ
ブルチューブ（２３）内に挿入し、サブグリッパ（１９
）に固定されたガイドチューブ（２４）の終端部に達す
るまでの距離と方向とを精算してその座標位置を正確に
測量する。

一方、掘削進行中は、前記４本の掘進ジヤツキ（１８）
のストロークをエンコーダ変位計（２２）で検出して、
掘削ロボット（４）の移動量を連続的に計測する。

かくして前記自動測量装置からの掘削ロボット（４）の
位置及び姿勢データと、第１０図に示す計画線形（２９
）とのずれ量を計算し、更に泥水や前記凹条溝（７）の
側壁の状況データも考慮に入れて、前記カッタドラム（
２０）、ジヤツキ（１８）及び各グリッパ（１７）　（
１９）等の運転条件を管理しながら、適切な姿勢制御を
遠隔操作で、掘削ロボット（４）による泥水中での、し
かも曲線施工を可能ならしめる。

（発明の効果） 本発明によれば前記したように、地表部より掘削した竪
坑底部より掘削ロボットを発進させ、同ロボットによっ
て地下空洞のドーム状頂部及び円筒状側壁部に亘る凹条
溝を掘削し、同凹条溝よりロボットを引上げたのちコン
クリートを打設して地下空洞部外周壁の１エレメントを
構築し、次いで同エレメントと隣る次位のエレメントを
前記同様に構築し、以下前記同様の工程を反覆して連続
的に且つ無人で地下空洞外周地中連続壁を構築し、しか
るのち同地中連続壁内を掘削し、掘削部内に底版コンク
リートを打設することによって地下空洞を構築するよう
にしたものであり、このように本発明によれば地表部よ
り直接所要大の地下空洞部を掘削、構築することなく、
地表部より掘削された竪坑の下部に地下空洞を構築する
ようにしたので、都市域等の如き地上の占有が困難な場
所でも、地下に大きな空洞が築造され、しかも同空洞を
掘削ロボットによって連続的に無人で施工できるもので
あり、更に前記掘削ロボットによって曲面を有する地下
空洞のドーム状頂部及び円筒状側壁部が１工程で施工で
きる。

更に本発明によればドーム型の地下空洞のみでなく、各
種形状の地下空洞部の構築が可能となり、また地質があ
まりよくない場所でも施工が可能となる。

請求項２の発明は前記竪坑掘削後、同竪坑下部外周地盤
に地盤改良剤をほぼ水平に注入し、地盤内の改良地盤を
造成することによって、前記竪坑下端に連設される地下
空洞が安全、確実に施工される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る地下空洞の構築工法の一実施例の
実施状況を示す一部を欠截した斜視図、第２図乃至第６
図はその工程を示す縦断面図、第７図は掘削ロボットの
発進状況を示す縦断面図、第８図及び第９図は夫々掘削
ロボットの正面国益に側面図、第１θ図は掘削ロボット
の自動測量装置を示す正面図である。 （２）・・・竪坑、　　　　　　（３）・・・改良地盤
、（４）・・・掘削ロボット、　　（５）・・・ドーム
状頂部、（６）・・・円筒状側壁部、　　（７）・・・
凹条溝、（８）・・・エレメント、　　　　（１２）・
・・地下空洞部、（１５）・・・底版コンクリート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）地表部より竪坑を掘削し、同竪坑底部より掘削ロ
   ボットを発進させて地下空洞のドーム状頂部及び同頂部
   の下端に連接する円筒状側壁部に亘って延びる凹条溝を
   掘削し、同凹条溝より前記ロボットを引上げたのちコン
   クリートを打設して地下空洞部のエレメントを構築し、
   次いで同エレメントと隣る次位のエレメントを前記同様
   にして構築し、以下前記同様の工程を反覆して地下空洞
   外周地中連続壁を構築し、次いで同外周地中連続壁内部
   を掘削したのち掘削部内に底版コンクリートを打設する
   ことを特徴とする地下空洞の構築工法。
2. （２）前記竪坑掘削後、同竪坑下部外周地盤に地盤改良
   剤をほぼ水平に注入する請求項１記載の地下空洞の構築
   工法。