JPH0363399A - トンネル掘削方法および装置 - 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］ 本発明はトンネル掘削方法および装置に関する。

［従来の技術］ 従来のトンネル掘削方法はトンネルの全断面に穴あけす
る「シールドミル」の使用を伴なう。最終的なトンネル
支持構造は、このミルの後方に作られる。

［発明が解決しようとする課題］ この方法は掘削すべきトンネルと正確に同じ寸法のシー
ルドを持つことが必要であり、異なった寸法のトンネル
には使用できないという限界がある。

また、相当な切開力が要求される。

更に、軟弱地盤では、掘削ツールの重量に起因する下方
向のスラスト成分が惹起され、これは制御困難であると
いう欠点もある。

本発明の目的は従来法の欠点を解消するトンネル掘削方
法を提供することである。

本発明の別の目的はこの方法を実施する装置を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の“目的は特許請求の範囲第１項の方法および特
許請求の範囲第３項の装置によって達成される。

［実施例コ 本発明の特徴および利点は、下記の好ましい、しかし制
限的でない本発明実施態様の説明によって明かとなるで
あろう。この実施態様は添付図面の非制限的実施例によ
って図示されている。

第１−５図には、本発明を実施するのに使用する、軌道
付き自己推進装置が符号ｌによって示されている。第３
図に示すように、装置１は進行ユニット２を有する。進
行ユニット２は、２本のジヤツキ３が正面および背面に
取り付けられ、同軸Ａの回りで回転可能なように回転す
る車輪４上に支持されている。ジヤツキ３は相互に平行
であり、その幹部は連接的にそれぞれの頂上において枠
組み５を支持する。枠組み５は掘削（穴開け）ツール６
を摺動可能に支持している。該ツール６は枠組み５によ
って突出的に支持され、駆動ユニット７によって作動さ
れる。

掘削ツール６（第４図参照）は平行チェーン８゜９を有
し、外側に突出する２列の掘削歯１０のそれぞれを支え
ている。

チェーン８，９は、−側面にある一対の駆動プーリ１１
と、他側面にある一対の従車１２の間を伸びる。２つの
駆動プーリ１１は共軸であるが、２つの従車１２は軸が
段違いであるので、チェーンは従軍に向かって分岐して
いる。かくして第４図に、より明瞭に示すように、ツー
ル６の掘削前面（従軍側）ではほぼＺ型の形状を有する
。第３図では、はっきりさせるため、掘削ツール６は実
際のもの（第５図参照）に対して９０度回転させた位置
で示している。

トンネル掘削のための予備的根固め（ｐｒｅｌｉｍｉｎ
ａｒｙ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａＮｏｎ）方法は以下の通り
である。

装置１は当初はトンネルと共軸に配置される。

そのため掘削ツールの回転軸Ａはトンネルの長手方向軸
と一致する。掘削ツール６は掘削されるアーチ背面（ｅ
ｘｔｒａｄｏｓ）において整列される。そしてツール６
は枠組み５に沿って駆動ユニット７により前進し、チェ
ーンは土壌を貫通し穴１３を形成する。掘削ツールの方
向は、従車１２が好ましくはトンネル軸に対し少し上向
き方向に向けられている。２つのチェーン８，９は反対
方向に回転運動をする。そのことにより、予め決められ
た方向が維持でき、旧削された土壌が外に排出される。

穴１３はほぼ長方形の断面を有するが、チェーンがずら
して配置されているので、長方形の対向する小さな側面
上に相互に片寄った突起部が形成されて、Ｚ型を形成す
る。

穴１３が完成すると、ツール６はこの穴から取り出され
、予め決められた角度に亘って回転した後、掘削ずべき
新地点に配置される。

同時に、掘削済みの穴は、スブリッツベトン（ｓｐｒｉ
ｔｚｂｅｔｏｎ）法に従い、コンクリート注入により充
填される。その結果、穴１３と相補的なブーソア（ｖｏ
ｕｓｓｏｉｒｓ）　１４が形成される。掘削地点は減圧
現象を避けるため、土壌の特性を考慮に入れて選定され
る。したがって、例えば第５図に示すように、一定間隔
を開けて穴１３を掘削することができ、これにより注入
されたコンクリートの同化を助けることができる。

上記工程はブーリア１４が一緒になって形成された天井
アーチ全体が形成されるまで繰り返される。その後、装
置ｌは適当な堀削装置が入れるように取り除かれる。こ
の堀削装置により、天井アーチ内、即ちトンネルの天井
アーチ腹面（ｉｒｉｔｒａｄ。

Ｓ）内の土壌が除去される。この掘削は井戸やざんごう
を掘るのに使用される従来の手段により達成されうる。

掘削の深さ（距離）は天井アーチ背壁から予め決められ
た距離に伸び、後続の天井アーチと一部重複することを
許容する。

いったん天井アーチ１６が完成すると、新掘削地点から
出発する後続天井アーチ１５ゝ　（第１゜２ｂ図）が同
じ要領で作られる。

図示のように、かくして得られた天井アーチは截頭体（
ｆｒｕｓｔｕｍ）のような形であり、進行方向に向かっ
て広がる。このようにして、天井アーチが屋根タイルの
ように重複するライニングを提供することが可能となる
。天井アーチの半円形断面を掘削中、掘削ツールはジヤ
ツキ３に刻して半径方向に固定されている。しかし、関
節Ｂは掘削ツールをジヤツキに対して一定方向に向ける
。特に、第５図に示すように、ライニングが縦方向れん
が積み構造であるときにそうである。掘削ツールの方向
づけは例えば、枠組み５とジヤツキ３の間に作用する、
別のジヤツキ１６によって行なわれる。

上記方法は、第６図および第１１−１３図に示されてい
る、自己支持的ライニングを形成するときに適用可能で
ある。第６図から推定されるように、トンネルは台の形
の天井アーチ１７を有する。

これは第１．２ａ、２ｂ図に示される開放アーチと異な
り、チューブのように閉じられている。アーチ１７は円
形の断面を有することができるし、第１２．１３図に示
すように、複数中心形状でもよい。

この実施態様方法を実施する装置は、軌道１９ａを介し
て地面上に載置された進行ユニット１８を有する。軌道
は縦方向に伸びるジヤツキ１９によりユニット１８に接
続されている。

２つのジヤツキ２０が進行ユニツ）１８の反対側にそれ
ぞれ配置され、回転サボー）２０ａによって水平軸Ａの
回りで回転可能である。

ジヤツキ２０は枠組み２１を旋回可能に支持し、この枠
■み２１の上に掘削ツール２２が摺動可能に取り付けら
れている。掘削ツールおよび移動手段は前述実施例のも
のと同一である。

この進行ユニットは前部および後部それぞれの端部に、
ジヤツキ２０に対して固定的に、複数の伸縮（ｔｅｌｅ
ｓｃｏｐｉｎｇ）アーム２３．２４を有する。

これらのアームは半径方向に配置され、装置が既に穴開
けされたトンネルの断面壁に固定される。

トンネルは上記したように掘削されるが、掘削ツールが
前部アーム２３の前で操作されるとき、このアーム２３
はツールの進行の妨げとならないように短縮すべきであ
る。いずれにしても、装置は残った方のアームによりし
っかりと固定される。

しかし、伸縮アームによりもたらされる固定により、掘
削ツール上でより大きな軸方向スラストが得られる。し
たがって、格段に大きい寸法のブーソアを収容する、よ
り深い穴を提供するとともに、装置の振動がなくなるの
で、その穴をより精密に提供することができる。

この装置は、進行ユニット前面の可動アーム２６に取り
付けた適当な掘削ツール２５を備えることができる。こ
の可動アーム２６のおかげで装置を後に移動させずに、
アーチ内の土壌を除去できる。このタイプの掘削ツール
は除去すべき土壌の種類に応じて選択される。

例えば、土壌は、装置の下部に配置された回転ディスク
およびコンベアベルトにより掘削区域から除去すること
ができる（第１３図参照）。

ジヤツキ１９と伸縮アーム２３．２４の伸縮性のおかげ
で、大きなトンネルの場合、第１２図に示すように、進
行ユニットの下をヤード車両（ｙａｒｄ　ｖｅｈｉｃｌ
ｅ）　２７が通過するようなレベルに進行ユニットを設
置することができる。

本発明の別の実施例では、掘削ツールは２対のチェーン
く第７図参照）を有するようにしてもよく、掘削歯１０
のかわりに、適当な「タガネ」２８（第８−１０図）を
有してもよい・タガネは軸の回りで回転し、チェーンの
摺動方向に対して傾いていてもよい。この場合、掘削ツ
ールは単一チェーン（第８図）を有するものでもよく、
二重チェーン（第９図）のものでもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば次のような効果が得られる。

（１）従来の装置に比べ、建設および操作上の高い効率
が得られる。

（２）トンネルが掘削される前に、最終的な自己支持的
ライニング構造が得られる。

（３）掘削ツールの初１１Ｊ］ＩＷ１削位置が変更でき
るので、同じ装置を様々な大きさのトンネル掘削に利用
できる。

（４）装置の回転中心点を変更できるので、多中心曲線
の回転中心点に相当する様々な回転中心点を使用して支
持構造が形成できる。

（５）自己支持ライニングだけを得る最初の掘削工程は
低スラストで、切開力が少なく、したがって、より深い
部分では相当な厚さが得られる。

（６）採用されている掘削ツールは互換性があり、どの
ような種類の土壌、岩石でも容易に穴開けできるので、
どのような条件下でも、土壌の性質に係わりなく、優れ
た機械的特性を持ち、どのような厚さでも、前進部分が
どのような長さであっても均一な支持構造が得られる。

（７）最終的な自己支持的ライニングが即座にできるの
で、非常に高価な予備根固めを採用する必要がなくなる
。予備根固めは一時的なものに過ぎないし、土壌の均−
性又は均一性の欠如によって有効性が左右され、作業進
行時間を条件付ける。

（８）極度に軟弱な地盤では、従来法に見られるような
予備的な根固めを行なって、非常に浸透性のある、汚染
成分に基づく根固め用混合物を使用することによって引
き起こされる環境問題を本発明の方法では除去すること
ができる。

（９）後で行なうトンネル自体の掘削作業は完全に安全
な条件下に行なうことができる。なぜなら、実際上、作
業はトンネルの既に穴開けされた輪郭の中を「空にする
」に過ぎず、非常に早い進行時間で行なうことができる
からである。

（１０）後で行なう土壌の排出作業は従来法に基づいて
行なうことができる。

（１１））ンネル自体の掘削が終われば、トンネルは実
質的に完成である。ただし、後でトンネル側部を装飾し
たり、防音プレハブライニングを施したり、ブーソア壁
を平均化する「スブリッツベトン（ｓｐｒｉｔｚｂｅｔ
ｏｎ）　Ｊの薄層で「砂吹き（ｓａｎｄｉｎ（Ｊ）Ｊす
れば別である。

（１２）壁面を加工しないでも、個々の部分を構成する
様々な截頭体の重なりは騒音を防止し、周回する車両の
通行に起因する「ピストン」効果を防止すると共に、そ
れ自体建築学的なモチーフとなる。

なお、特許請求の範囲各項の技術的な特徴には符号を付
しているが、これは特許請求の範囲を読みやすくする目
的だけのものであり、本願発明の範囲を実施例の対応要
素に限定する意図のものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル断面のライニング概略図である。 第２ａ図はライニングの横断両立面図である。 第２ｂ図は３個のアーチ型天井の概略縦断面図である。 第３図はトンネル掘削に使用する装置の概略図である。 第４図はチェーン装備した掘削ツールの概略横断面図で
ある。 第５図は堀削装置が中にあるトンネルの横断両立面図で
あり、Ｉ屈削ツールのさまざまな稼働位置を示している
。 第６図は最終支持構造の２部分の概略図である。 第７図は別実施例にかかるチェーン装備した掘削ツール
の概略横断面図である。 第８，９図は回転堀削要素を備えた２個の掘削ツールの
概略図である。 第１０図は第８，９図の掘削ツールの部分正面図である
。 第１１図は自己支持的ライニングを備えた装置の図面で
ある。 第１２図は、第１１図（７）ＸＩＩ−ＸＩＩ線の断面図
である。 第１３図は第１２図のものと似ているが、より小さなト
ンネルの断面図である。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 １９０．装置　　　２．１８．、、前進ユニット５．２
１．、、枠線み ６　、２２　、　、　、　ｊａｉｌ’／−／Ｌ。 ８．９．、、チェーン １１、、、駆動プーリ　　１２．、、従車１３、、、穴
　　　１４．　、ブーソア１５、、、アーチ天井 他１名 第２ａ図 １５ 第２ｂ図 第６図 第４ 図 第５図 １８１１図 第８図 第９図 第１２図 第１３図 ？？ 手続補正書 平成２年　８月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程を有するトンネル掘削方法。 （ａ）チェーン型の掘削ツール（６）を有する装置（１
   ）を掘削すべきトンネルの長手方向に一致させる。 （ｂ）掘削ツール（６）をトンネルのアーチ背面点に設
   定する。 （ｃ）掘削ツール（６）をトンネル軸に対して傾けて、
   ほぼ長方形の穴（１３）を形成するように、所定深さま
   で軸方向に進行させる。 （ｄ）掘削ツール（６）を穴（１３）から取り出す。 （ｅ）この穴（１３）にコンクリートを注入しブーソア
   （１４）を形成する。 （ｆ）隣接するブーソア（１４）によって、天井（１５
   ）が形成されるまで（ｂ）−（ｅ）の工程を繰り返す。 （ｇ）かくして形成された天井の軸方向長さよりも短い
   距離だけ天井内部の土壌を掘削する。 （ｈ）ブーソア（１４）の軸方向長さにほぼ等しい距離
   だけ装置（１）を前進させる。 （ｉ）（ａ）−（ｈ）の工程を繰り返し、各天井は末端
   部分（１５）が広く、連続する天井部分（１５′）の狭
   い始端と重なるように、連続する天井からなるライニン
   グを形成する。 ２、前記穴（１３）はほぼ長方形であるが、対向する長
   手方向の側面が突起部となっていて、Ｚ型に段違いとな
   っており、穴の形成順番は土壌の性質によって選択され
   ることを特徴とする請求項第１項記載の方法。 ３、掘削装置であって、進行ユニット（２、１８）と、
   前記進行ユニット上で枠組み（５、２１）を回転可能に
   支持する支持手段（３、２０）とを有し、前記支持手段
   は掘削すべきトンネルの長手方向軸Ａに対して枠組みを
   回転および放射運動させることができ、さらに前記枠組
   みに取り付けられた、トンネルの軸Ａに対してずらして
   長手方向に摺動可能な掘削ツール（６、２２）と、前記
   ツールを前記枠組みに沿って操作する手段（７）を有す
   る堀削装置。 ４、前記支持手段は、トンネルの長手方向軸Ａの回りで
   回転可能に支持され、且つ、掘削ツール（６、２２）を
   摺動させるべく枠組み（５、２１）を旋回可能に支持す
   る一対の平行ジャッキ（３、２０）を有し、前記ジャッ
   キに対して前記枠組みを方向づけする手段（１６、２０
   ａ）を設けたことを特徴とする請求項第３項記載の装置
   。 ５、前記掘削ツール（６、２２）は、堀削要素（１０、
   ２８）を備えており、共軸の駆動プーリ（１１）と、軸
   方向に段違いであってチェーンの長方形部分がずれてい
   る従車（１２）との間に装着された少なくとも一対のチ
   ェーン（８、９）を有することを特徴とする請求項第３
   項記載の装置。 ６、前記堀削要素は、掘削歯（１０）またはチェーン（
   ８、９）の進行方向に対して傾いている平面を有する回
   転タガネ（２８）を有することを特徴とする請求項第３
   項記載の装置。 ７、前記前進ユニット（１８）は、形成済みのライニン
   グ壁に接触するべく、少なくとも一端に複数の、半径方
   向に配置された伸縮自在なアーム（２３、２４）を有す
   ることを特徴とする請求項第３項記載の装置。 ８、前記前進ユニット（１８）は、掘削された土壌を除
   去する手段（２７）の通行を許容する、垂直方向に伸び
   たジャッキ（１９）により、地面上に載置されているこ
   とを特徴とする請求項第３項記載の装置。 ９、前記前進ユニット（１８）は、完成した天井内の土
   壌を堀削する手段（２５）を前部に備えていることを特
   徴とする請求項第３項記載の装置。