JPH0321798A - トンネル覆工工法及びその装置 - 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） 本発明はトンネル構築工法におけるトンネル掘削面の一
次覆工エ法及び同工法に使用されるトンネル覆工装置に
係るものである。

（従来の技術） 従来のトンネルー次覆工エ法として、コンクリートを岩
盤に吹付ける工法が採用されていた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の工法においては、コンクリートを岩盤に向っ
て吹付けることによって、粉塵や材料の跳ね返りが発生
する． このように粉塵が発生することによって、坑内作業が苦
澁作業になるとともに、坑内労働者にはじん肺等の労働
災害発生の危険性があり、また材料の跳ね返りによる材
料の損失が発生し、不経済な施工となる． 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、粉塵や覆工材料の跳ね
返りのない良好な作業環境のもとで、しかも経済的な施
工が行なわれるトンネル覆工工法、及びその装置を提供
する点にある。

（！ｌ題を解決するための手段） 前記の目的を達威するため、本発明に係るトンネル覆工
エ法は、走行式ベースマシンの外周に、トンネル断面周
方向に亘ってピンを介して接続された複数の部分アーチ
型枠を、トンネル断面径方向に伸縮するジャッキ群を介
して展開折畳み自在に支持するとともに、妻型枠をトン
ネル断面周方向に回動自在に、且つトンネル断面径方向
に伸縮自在に支持してなるトンネル覆工機を、トンネル
掘削後の切羽先端へ移動せしめ、前記ジャッキ群を介し
て前記複数の部分アーチ型枠をトンネル全断面に亘って
展開して支持し、同型枠に沿って前記妻型枠を順次移動
せしめながら、同妻型枠及び既設の覆工コンクリートの
対向面及び前記各部分アーチ型枠上面間に急硬性覆工コ
ンクリートを打設するように構威されている． また前記覆工エ法において、覆工コンクリート打設後、
前記各部分アーチ型枠を折畳むとともに、前記妻型枠を
退縮し、この状態で前記型枠及びジャッキの装架部分を
前記ベースマシンに対してトンネル軸と平行する方向に
回動してトンネル内の所定位置まで坑内に残画されたｉ
ｎと干渉することなく速やかに回避し、作業安全を駅す
るものである。

また本発明に係るトンネル覆工装置は、走行ベースマシ
ン、同マシンの旋回台上に前後左右に移動調整自在に、
且つ高低調整自在に支承された架台、ピンを介して接続
されたトンネル断面全周に亘って延びる複数の部分アー
チ型枠、同各型枠と前記架台との間に介装された部分ア
ーチ型枠支持折畳用伸縮ジャッキ群、前記架台に前記部
分アーチ型枠群に沿って回動自在に、且つトンネル断面
の径方向に伸縮自在に支持された妻型枠，より構威され
ている。

更に本発明においては、前記トンネル覆工装置の自動位
置決めが行なわれ、覆工作業が自動制御されるように前
記ベースマシンの架台の前後左右及び高低調節用各ジャ
ッキ並に前記部分アーチ型枠展開折畳用ジャッキの各ジ
ャッキストローク測定装置、同装置の測定信号を入力演
實するコンピューター、同コンピューターからの信号を
受けて前記各ジャッキの伸縮を制御する制御装置とより
なる前記ベースマシン及び型枠の自動位置決め装置を具
えている。

（作用） 本発明によれば前記したように、トンネル掘削後、切羽
先端までベースマシンを移動せしめ、前記ジャッキ群を
伸長して、トンネル断面の全周に亘って前記部分アーチ
型枠をアーチ状に展開支持し、同型枠に沿って前記妻型
枠をトンネル断面周方向に回動ずるとともに、トンネル
掘削面の形状に即応して伸縮せしめ、同妻型枠、及び同
型枠に対向する既設の覆工コンクリート、並にアーチ状
に展開された部分アーチ型枠間に急硬性覆工コンクリー
トを打設することによって、短時間のうちにトンネルの
一次覆工を行なうものである。

請求項２の発明は、覆工コンクリートの打設後、前記各
部分アーチ型枠を折畳むとともに、前記妻型枠をも退縮
し、同妻型枠及び前記アーチ型枠の装架部分を、前記ベ
ースマシンに対してトンネル軸と平行する方向に回動し
、施工装置のトンネル断面幅方向の拡がりを最小限にし
７、ベースマシンをトンネル内の発破に影響のない位置
まで狭隘なトンネル内を支障なく速かに退避させること
ができる。

請求項３の発明は、走行ベースマシンの旋回台上に前後
移動調整自在、且つ高低調整自在に支承された架台と、
ピンを介して接続されたトンネル断面全周に亘って延び
る複数の部分アーチ型枠との間に、同部分アーチ型枠支
持折畳用伸縮ジャッキ群を介装し、前記架台に回動自在
に、且つトンネル断面径方向に伸縮自在な妻型枠を支持
してトンネル覆工装置を構威したことによって、前記の
トンネル覆工エ法を円滑に遂行しうるものである。

請求項４の発明は、ベースマシンの架台の前後左右及び
高低調節用各ジャッキ並に前記各部分アーチ型枠展開折
畳用ジャッキの各ジャッキストローク測定装置の測定信
号をコンピューターに入力演算し、同コンピューターか
ら制御装置に信号を送り、同制御装置によって前記各ジ
ャッキの伸縮を制御することによって、前記ベースマシ
ンの位置決め、型枠の設置を自動的に行なうものである
。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図及び第２図は本発明に係るトンネル覆工装置の一
実施例を示し、（１）はクローラ式ベースマシン、（２
）はアウトリガー、（３）は旋回台で、同旋回台（３）
上には前後方向移動架台（４）及び左右方向移動架台（
４′）が装架されている。

なお前記ベースマシン（１）には前記各移動架台（４）
（４′）駆動用油圧シリンダーが装架されているが、第
ｌ図及び第２図には図示を省略されている。

前記架台（４）上には、支保架台伸縮ジャッキ（５）を
介して型枠支保架台（６）が昇降自在に装架され、前記
各架台（４′）及び（６）には型枠支持ジャッキ（７）
（８）（９）がピンを介して枢支されている。

（１０ａ）　（ｊｏｂ）　（１０ｃ）　（１０ｄ）は部
分アーチ型枠で、ピン（１１）を介して連結され、１つ
の連続したアーチ型枠が組立てられるとともに、前記各
ジャッキ（７）（８）（９）の先端がビンを介して連結
されている。

なお前記架台（４）に基端を枢支されたシリンダー（７
）の先端ピン（７ａ〉は、最下段の前記型枠（１０ａ）
の背面に取付られた案内部材（ｌ２）に長手方向に亘っ
て穿設された長溝型（１２ａ）に可摺動的に嵌合され、
一方、前記架台（４）に基端を枢支された型枠折畳みジ
ャッキ（ｌ３）の先端部が前記シリンダー（７）に框着
されている。

従って型枠支保架台（６）を前記ジャッキ（５）を介し
て下降せしめるとともに、型枠折畳みジャッキ（ｌ３）
を伸長して前記シリンダー（７）を上方に回動すると、
同シリンダー（７）先端のビン（７ａ）が案内部材（ｌ
２）の長溝孔（１２ａ）に沿って摺動することによって
、前記型枠（１０ａ）は第１図の左半部に示すように内
側に折畳まれる。

図中（１４ａ）　（１４ｂ）　（１４ｃ）　（１４ｄ）
は前記各型枠（ｌｏａ）（１０ｂ）　（１０ｃ）　（１
０ｄ）に設けられたコンクリート打設孔である． 前記架台（４）には旋回用アクチュエーター（１５）が
ｔｇ＠され、同アクチュエーター（ｌ５）によってへ一
スマシン（１）における前記アーチ型枠の中心点（１６
）を中心として回転し、且つ公知の伸縮機構によって伸
縮する支持アーム０力に妻型枠（１８）が装架され、同
妻型枠（ｌ８〉は複数の型枠片よりなり、同型枠片は図
示せぬ油圧機構によって伸縮し、他山の凹凸にならって
密着するように構威されている。

なお前記妻型枠の構成は、本発明者等の提案に係る特願
昭６３−１０１３４９号に詳述されている。

（１９〉はベースマシン（１）に装架された支持アーム
で、図示せぬコンクリートポンプに接続されたコンクリ
ート供給ホース（２０）の先端ノズル（２ｌ）を支持し
、同ノズル（２ｌ）よりコンクリート打設孔（１４ａ）
（１４ｂ）　，　（１４ｃ）　，　（１４ｄ）を介して
前記各型枠（ｌｏａ）　（１０ｂ）・・・内にコンクリ
ートを打設するように構威されている。

図中（２２）は急結剤供給装置で、本発明者等の提案に
係る特願昭６３−１１４８２１号に所載の如き混和剤の
自動供給混合装置等によってコンクリート中に急結剤が
混合され、前記型枠内には急硬性覆工コンクリートが打
設されるようになっている。

図中（２３）は油圧ユニット、（２４〉は制御ボックス
、（２５）は運転室である。

而して前記クローラ式ベースマシン（１）をトンネル内
の覆工位置まで移動し、旋回台（３）を旋回してベース
マシン（１）に搭載された型枠その他の施工機器をトン
ネル断面内に位置せしめたのち、アウトリガー（２）に
よってローリング、ピッチングを調整する。

測量システムによって各部分アーチ型枠によって形威さ
れるアーチ型枠全体の中心点（１６）の３次元位ｇ（ｘ
，ｙ，ｚ）を測量し、左右方向移動台（４′）によって
前記中心点（ｌ６）をトンネル中心軸の位置（Ｘ−０）
に合わせ、覆工位置（Ｙ＝Ｙｎ）を前後方向移動台（４
）によって微調整する．次いで機械高さＺの測定値から
、トンネル中心とスプリングラインＳＬの交点（２７）
に対する設計覆工ライン（２８）を後述の方法で算出し
、部分アーチ型枠（１０ａ）　（１０ｂ）　（１０ｃ）
　・＝の各支持ジャッキ（７）（８）（９）を制御して
、前記各型枠（１０ａ）　（１０ｂ）　（１０ｃ）−を
覆工ライン（２８）に沿って設置する。

かくして前記各部分アーチ型枠（１０ａ）　（ｆｏｂ）
・・・によってトンネル断面全周に亘るアーチ型枠を設
置したのち、前記アクチュエーター（ｌ５）を作動して
支持アーム（１７）を駆動し、妻型枠（１Ｂ）を例えば
第１図の右側の部分アーチ型枠（ｌｏａ）の側面と他山
（２９）に対向するように設置し、支持アーム（ｌ９）
を右側に回動して、同アーム（１９〉に支持されたノズ
ル（２ｌ）を前記型枠（１０ａ）におけるコンクリート
打設孔（１４ａ）に挿入し、前記両型枠（１０ａ）　（
１８）　、及び既設の覆工コンクリー｝　（３０）前面
、並に連山（２９）の間に形威された空間に急硬性コン
クリートを打設する。

同コンクリートは打設後、２〜３分で硬化を開始するよ
うに配合されており、コンクリートの硬化が開始すると
妻型枠（１８）を脱型して、次の位置に移動して前記同
様に覆工コンクリートを打設す同コンクリートの打設は
左右を順次打設し、最後は天端部のコンクリートを吹上
げてアーチを閉合し、トンネル覆工が完了する。

かくしてトンネル覆工が完了したのち、前記各ジャッキ
（５）（７）（８）　（９）　（１３）を退縮し、前記
架台（６）を下降せしめるとともに部分アーチ型枠群を
同架台（６）側に退縮せしめ、同部分アーチ型枠の両端
部を折畳んで覆工装置全体を小容積にまとめ、旋回台（
３）を旋回して覆工装置をトンネル軸方向に回転移動せ
しめ、クローラによって発破による影響のない位置まで
退避して、次の作業に備える。

以下前記の作業を繰返してトンネル覆工を行なうもので
ある。

次に前記ベースマシン及びこれに付属するｍ器の位置決
め、制御について説明する。

ベースマシン（１）がトンネルセンター近傍の任意位置
に裾付けられたとき、その中心座標を公知の測量装置で
測量する。このときの座標をＫ（ｘ，ｙ）とする。

次いで前記左右方向移動架台（４′）のスライド操作に
よってＸだけ移動させ、ベースマシン（１）の中心とト
ンネル中心軸とを一敗させる。この修正後のペースマシ
ン中心座標はＫ’　（ｏ，ｙ）となる。

次いで前記天端部分アーチ型枠支持ジャッキ（［！ｏ）
を操作して所定位置にセットする。トンネル断面の曲率
半径をＲとすると、天頂座標はＰ（０，　Ｒ）となるの
で、前記ジャッキ（Ｅｏ）のストロークＯのときの基本
長さと、修正後のベースマシン中心座標Ｋ’　（０，ｙ
）からシリンダーストローク長Ｈ８が算出される。

次に型枠支持ジャッキ（Ｅ１）の取付位置の座標＾１（
Ｘ１＋ｙｔ）を求める。

ベースマシン中心軸をトンネル中心と一致させることに
より％Ｘｌは前記ジャッキのベースマシン中心と前記ジ
ャッキ（Ｌ）の基端取付部との間の距ＭＬに等しい。

また Ｈ１：スプリングラインＳＬからベースマシン中心まで
の距離（測量データ） ｈ：ジャッキストローク長（リニアエンコーダによる計
測） ■，：ジャッキ取付位置（固定長） から Ａ＋（Ｘ＋＋Ｖ＋）の座標は、 Ｘ．＝Ｌ ’ｌ　＋　−ＩＩ　＋　＋　Ｈ　ｚ　＋　Ｈ　ｓとなる
。

一方、ジャッキ（Ｅ，）の延長線と設計覆工ライン（２
８）との交点をＧ＋（Ｘ＋＋Ｖ＋）　とすると、円弧Ｐ
Ｑ．の長さｌはジャッキ取付位置より求められる。

ｌ このとき−’ＰＯ（１，＝θ一−　（ｒａｄ）であるか
Ｒ ら、Ｑ（ｘ＋，ｙ＋）は次式から求められる。

Ｘ，冨Ｒ・ｓｉｎθ Ｙ＋＝Ｒ−ｃｏｓθ このようにＡ，点とロ，点の座標が求められたことによ
って、前記ジャッキＩ！１のストローク長が次式によっ
て算出される。

び部分アーチ型枠調整ジャッキの調整機構を示し、左右
方向移動架台調整ジャッキ（Ｆ１）、前後方向移動架台
調整ジャッキ（Ｆ２）、支保架台昇降ジャッキ（Ｆ，）
の各ジャッキストローク長が同各ジャッキに接続された
リニアエンコーダ（Ｌｌ’　＞（ｔ．ｔ’　）（Ｌ３’
　）によって計測され、計測信号が計測アンプ（Ｇ）を
介してパーソナルコンピューター（ＣＰＵ）に入力サれ
る．前記部分アーチ型枠支持ジャッキ（Ｅ１）〜（Ｅｎ
）に夫々接続されたリニアエンコーダ（Ｌ１）〜（Ｌｎ
）による各ジャッキのジャッキストローク長計測信号も
計測アンプ（Ｎ）を介してパーソナルコンピューター（
ＣＰＵ）に入力される一方、前記ベースマシン（１）の
中心軸位置計測値も前記コンピューターに入力され、同
コンピューターにおいて演算され、同コンピューターか
らの制御信号が油圧バルブコントローラ（Ｊ）に送られ
、同コントローラ（Ｊ）によって前記各ジャッキ（Ｆｌ
）　（Ｆ！）　（Ｆｓ）、（［！Ｉ）〜（Ｅｎ）の油圧
バルブが制御され、前記ベースマシンの位置決め、前記
各型枠の調整が自動的に行なわれる。

図中（Ｋ）は電源供給装置、（Ｍ）　（Ｎ）は電源であ
る。

次に前記トンネル覆工装置によるトンネル覆工工法の流
れ図を第５図に示す。

（発明の効果） 本発明によれば前記したように、走行式ベースマシンの
外周に、トンネル断面の径方向に伸縮するジャッキ群に
よって、ピンを介して接続された複数の部分アーチ型枠
をトンネル断面の全周に亘リアーチ状に展開し、同アー
チ状型枠に沿って妻型枠を順次移動せしめながら、同妻
型枠及び既設の覆工コンクリート及び前記アーチ状型枠
上面との間に覆工コンクリートを打設し、打設コンクリ
ートはトンネル断面全体のコンクリート打設が完了する
までの間、底部型枠を構戒する前記アーチ状型枠をセッ
トしたままの状態で硬化させるので、確実にアーチ状の
コンクリート覆工を施工することができ、アーチ作用が
確実に発揮され、施工の安全性が向上する。

また前記したように部分アーチ型枠よりなる底型枠をＩ
ＩＩ威するアーチ型枠をセットしたのち、妻型枠を同ア
ーチ型枠に沿っ′Ｃ移動せしめ、急硬性コンクリートを
打設するので、コンクリートの打設、硬化が速やかに行
なかれ、工期が短縮され、またコンクリートの跳ね返り
、粉塵の発生がなく、更に覆工部の仕上がり具合が良好
で、外観の体裁が向上し、更にまたコンクリートの付着
の悪い地山にも適用できる。

請求項２の発明は、覆工コンクリート打設後、前記部分
アーチ型枠を前記伸縮ジャッキ群を介して折畳むととも
に前記妻型枠を退縮し、前記各ジャッキ及び型枠の装架
部分をトンネル軸と平行する方向に回動し、覆工機械の
容積を小さくするとともに、トンネル断面幅方向の長さ
を最小限にし２、坑内に残置された機器等に干渉するこ
となく、速やかに発破の影響を受けない位置にまで退避
し５、次の作業に備えるものである。

請求項３の発明は、走行式ヘースマシンの旋回台上に、
前後左右方向並に高さ方向に調整自在な架台を支承し、
同架台と、ビンを介して接続された複数の部分アーチ型
枠との間に、同各型枠展開折畳用伸縮ジャッキ群を介装
し、前記架台には前記部分アーチ型枠群に沿って回動自
在に、且つトンネル断面径方向に伸縮自在に支持された
妻型枠を支持してトンネル覆工装置を構戒し，たことに
よって、前記したトンネル覆工エ法を円滑に行なうこと
ができるようにしたものである。

請求項４の発明は前記覆工装置の架台の前後左右及び高
低調節ジャッキストローク長、及び前記部分アーチ型枠
展開折畳用ジャッキのストローク長検出装置、並に同各
検出装置の検出信号を入力、演算するコンピューター、
同コンピューターからの信号を受けて前記各ジャッキの
伸縮を制御する制御装置とによって、前記覆工装置を自
動的に位置決めし、前記各型枠の位置をも併せて自動制
御し、自動的に確実にトンネル覆工が行なわれるように
したものである．

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るトンネル覆工エ法の一実施例の実
施状況を示す正面図で、左半部は施工完了後の状態を示
す。第２図はその側面図、第３図はトンネル中心に対す
る覆工軌道計算例を示す説明図、第４図はベースマシン
及び型枠の自動位置決め装置の系統図、第５図は本発明
に係るトンネル覆工エ法の流れ図である。 （１）・・・ベースマシン、（３）・・・旋回台、（４
）・・・前後方向移動架台、 （４′）・・・左右方向移動架台、 （５）・・・支持架台昇降ジャッキ、 （６）・・・型枠支持架台、 （７）（８）（９）・・・型枠支持ジャッキ、（１０ａ
）　（ｌｏｂ）　（１０ｃ）　（１０ｄ）一部分アーチ
型枠、（ｌｌ）・・・ピン、　　　　　　（ｌ２）・・
・案内部材、（１２ａ）・・・長溝孔、 （１３）・・・型枠折畳ジャッキ、 （ｌ５）・・・旋回用アクチュエーター（１６）・・・
アーチ型枠中心点、（ｌ７）・・・支持アーム、（１８
）・・・妻型枠、　　　　　（１９）　・・・支持アー
ム、（２８〉・・・設計覆工ライン、 （３０）・・・既設の覆工コンクリート（［！ｌ）〜（
［！ｎ）・・・型枠調整ジャッキ、（ＰＩ）　（ｐｚ）
　（ｔｈｓ）・・・機械位置決め調整ジャッキ、（Ｌ＋
）　−　（Ｌｎ）、（Ｌ＋’　）（Ｌｘ’　）（Ｌｓ’
　）　−リニアエンコーダ、 （ＵＰＣ）・・・パーソナルコンピューター（Ｊ）・・
・油圧バルブコントローラ。 躬２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行式ベースマシンの外周に、トンネル断面周方向
   に亘ってピンを介して接続された複数の部分アーチ型枠
   を、トンネル断面径方向に伸縮するジャッキ群を介して
   展開折畳み自在に支持するとともに、妻型枠をトンネル
   断面周方向に回動自在に、且つトンネル断面径方向に伸
   縮自在に支持してなるトンネル覆工機を、トンネル掘削
   後の切羽先端へ移動せしめ、前記ジャッキ群を介して前
   記複数の部分アーチ型枠をトンネル全断面に亘って展開
   して支持し、同型枠に沿って前記妻型枠を順次移動せし
   めながら、同妻型枠及び既設の覆工コンクリートの対向
   面及び前記各部分アーチ型枠上面間に急硬性覆工コンク
   リートを打設することを特徴とするトンネル覆工工法。 ２、前記覆工コンクリート打設後、前記各部分アーチ型
   枠を前記伸縮ジャッキ群を介して折畳むとともに、前記
   妻型枠をも退縮し、前記各型枠及びジャッキの装架部分
   を前記ベースマシンに対してトンネル軸と平行する方向
   に回動したのち、前記ベースマシンをトンネル内の所定
   位置まで退避せしめる請求項１記載のトンネル覆工工法
   。 ３、走行ベースマシン、同マシンの旋回台上に前後左右
   に移動調整自在に、且つ高低調整自在に支承された架台
   、ピンを介して接続されたトンネル断面全周に亘って延
   びる複数の部分アーチ型枠、同各型枠と前記架台との間
   に介装された部分アーチ型枠支持折畳用伸縮ジャッキ群
   、前記架台に前記部分アーチ型枠群に沿って回動自在に
   、且つトンネル断面の径方向に伸縮自在に支持された妻
   型枠より構成されたことを特徴とするトンネル覆工装置
   。 ４、前記ベースマシンの架台の前後左右及び高低調節用
   各ジャッキ並に前記部分アーチ型枠展開折畳用ジャッキ
   の各ジャッキストローク測定装置、同装置の測定信号を
   入力演算するコンピューター、同コンピューターからの
   信号を受けて前記各ジヤッキの伸縮を制御する制御装置
   とよりなる前記ベースマシン及び型枠の自動位置決め装
   置を具えた請求項３記載のトンネル覆工装置。