JPH0436952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、地下深部の岩盤中に設けた空洞本体
内に、圧縮空気、石油等の流体や廃棄物等を貯蔵
するようにした地下貯蔵用施設の施工方法に関す
るものである。

「従来の技術」 従来、この種の地下貯蔵施設として、例えば第
６図に示すような構造の地下タンクが適用されて
いる。この地下タンクは、地下50〜1000ｍの岩盤
Ｇ内に横方向（水平方向）に延びるタンク本体１
を設けるとともに、地表からこのタンク本体１に
垂直に延びこのタンク本体１に連通するパイロツ
ト坑２を設けたもので、前記タンク本体１の中に
圧縮空気等の流体や廃棄物等を貯蔵するようにし
たものである。

ところで、このような地下タンクを施工するに
は、従来、例えば機械掘削等によつてパイロツト
坑を構築し、タンク本体１のアーチ部（上部）を
掘削した後、数段のベンチカツトで掘り下げる工
法がとられる。なお、ベンチ高は、岩盤条件によ
つて決定され、また補強は、吹付けコンクリー
ト、ロツクボルトなどによつて実施される。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、前述した従来の技術における次ぎの
ような問題点を解決せんとするものである。

すなわち、前記構造の地下タンクにあつては、
水平方向に延びるタンク本体１をベンチカツト等
によつて掘削するなどの複雑な掘削手順を必要と
するため、作業員が大空洞の床面に居て作業する
ことを要求され、これにより、作業中の安全を確
保する目的から支保工（ロツクボルト、吹付けコ
ンクリート等）が必要となつて、建設コストが高
くなり、また工期が長くなるといつた問題点が生
じることである。

本発明は、前記事情に鑑み提案されたもので、
その目的とするところは、良好な岩盤の地下深部
に無支保の大空洞を作業員の安全を確保しながら
掘削することができ、しかも工期の短縮、コスト
の低減および安全性の向上を達成することのでき
る地下貯蔵用施設の施工方法を提供することにあ
る。

「問題点を解決するための手段」 このような目的を達成するために、第１発明で
ある地下貯蔵施設の施工方法は、地表から地下の
岩盤内に垂直に延びるパイロツト坑と、このパイ
ロツト坑の先端に連続する形態で下方に垂直に延
びかつパイロツト坑よりも大径の空洞本体とから
なる地下貯蔵施設を施工する方法において、先端
にカツタードラムが回転自在に設けられた長尺の
掘削機本体と、水平方向に伸縮自在に構成されて
掘削機本体を掘削孔内の適切位置に位置させる固
定手段と、前記掘削機本体を旋回・伸縮させる操
縦装置と、掘削機本体を俯仰させて任意の半径位
置に保持する俯仰用油圧シリンダと、掘削ずりを
排出する排出手段と、切羽の近傍で、掘削された
掘削孔の内周面形状に沿うように環状に組み上げ
られた覆工用型枠とを主体として構成された掘削
装置を用い、前記操縦装置および俯仰用油圧シリ
ンダにより掘削機本体を移動させながら、掘削機
本体の先端のカツタードラムにより、地盤を地表
から下向きに掘削していき、掘削が進むと同時
に、切羽近傍に覆工用型枠を配置し、掘削の進行
に合わせてコンクリートを打設して、パイロツト
坑を構築し、このパイロツト坑の構築後、パイロ
ツト坑の底部を、前記掘削機本体により掘り進め
るとともにパイロツト坑の中心より外側に向けて
掘削を行い、パイロツト坑の先端に空洞本体を構
築するものである。

また、第２発明の施工方法は、 (イ) 地表から地下の岩盤まで掘削してパイロツト
坑を構築した後、このパイロツト坑の底部を、
構築すべき空洞本体の底部まで垂直に掘削しつ
つ掘削の進行に合わせて、掘削孔の周囲を吹付
けコンクリートで仮覆工し、仮縦坑を構築する
工程と、 (ロ) この仮縦坑の下端の周囲にさく岩機により放
射状にボーリング孔を穿設し、このボーリング
孔内に爆薬を装てんして、これを爆破すること
により、仮縦坑周囲の岩盤を破砕し、この破砕
したずりを排出する工程と、 (ハ) 前記(ロ)の工程を、破砕されずに残つている仮
縦坑の下側から順に上側まで繰り返して、仮縦
坑全体を崩壊させ、空洞本体を構築する工程と
を具備したものである。

「実施例」 以下、本発明の実施例について第１図ないし第
５図を参照して説明する。

まず、第１図を参照して、本実施例の地下貯蔵
施設の施工方法により施工される地下貯蔵施設の
一例について説明すると、これは、地表Ａから地
下の岩盤Ｇ内に垂直に延びるパイロツト坑１０
と、このパイロツト坑１０の先端に連続する形態
で下方に垂直に延びかつパイロツト坑１０よりも
大径の空洞本体１１とから構成されている。

そして、前記パイロツト坑１０は、例えば、横
断面円形をなすように垂直に掘り下げられて、岩
盤Ｇ内の空洞本体１１と地表Ａとを結ぶように構
成されており、また、その内周面全面は、所定の
厚さに打設されたコンクリート壁１２によつて覆
工されている。

空洞本体１１は、地下の堅固な岩盤Ｇの中に前
記パイロツト坑１０に連続して垂直に掘り下げら
れた横断面が円形状の空洞であり、その天板部１
１ａは、パイロツト坑１０の先端の開口部から下
端に向けて漸次外径を増大させる形状、すなわち
逆円錐台状をなしている。また、図示例では、こ
の空洞本体１１の底部１１ｂも円錐台形状に形成
されているが、この底部１１ｂの形状は、このも
のに限定されるものではない。

なお、前記空洞本体１１は、要求される貯蔵容
量、地形地質条件等を考慮して断面形状および大
きさなどが決定される。

次に、このように構成された地下貯蔵施設の施
工方法の一実施例を第２図および第３図を参照し
て説明する。

まず、これらの図により、この施工方法に用い
られる掘削装置の一例について説明すると、これ
は、地山を掘削する掘削機本体１５と、この掘削
機本体１５を掘削孔の内壁（第２図では覆工コン
クリート壁１２の内壁）に固定する固定手段１６
と、前記掘削機本体１５を旋回・伸縮させる操縦
装置１７と、掘削機本体１５を俯仰させて任意の
半径位置に保持する俯仰用油圧シリンダ１８と、
掘削ずりを排出する排出手段１９と、切羽の近傍
で、掘削された掘削孔の内周面形状に沿うように
環状に組み上げられた覆工用型枠２０とを主体と
して構成され、操縦装置１７および俯仰用油圧シ
リンダ１８により掘削機本体１５を移動させなが
ら、掘削機本体１５の先端のカツタードラム２１
により岩盤（地山）を切削し、これを、所定の形
状に掘削するとともに覆工用型枠２０に打設した
コンクリートによつて、掘削孔の内周を覆工する
ようになつている。また、この掘削装置は、図示
せぬ巻上機等のワイヤＷに吊持された支持テーブ
ル２２を介して吊り下げられるようになつてい
る。

これら主要構成部材について、説明を補足して
おくと、掘削機本体１５は、旋回テーブル２３に
基端部がピン接合された切削フレーム２４と、こ
の切削フレーム２４の先端部に取り付けられ減速
機および駆動モータからなる駆動手段２５と、こ
の駆動手段２５の先端に回転自在に支持され全面
に切削ビツトが取り付けられた前記カツタードラ
ム２１とから構成されている。

また、前記固定手段１６は、掘削機本体１５の
旋回を支持するとともに上下に伸縮する機能を持
つた支持本体２６と、この支持本体２６の上下２
段にそれぞれ取り付けられこの支持本体２６を掘
削孔（パイロツト坑１０）の中心に支持する油圧
シリンダ２７とから構成されている。この油圧シ
リンダ２７は、支持本体２６の外周に放射状に複
数個（例えば３個）取り付けられ、これを伸張さ
せることによつて、ロツド先端に設けられた脚板
２８を、例えばパイロツト坑１０の内壁等に圧着
させ、図面に示す如く、支持本体２６をパイロツ
ト坑１０や空洞本体１１の中心に支持するように
なつている。

また、掘削機本体１５を旋回・伸縮させる操縦
装置１７は、前記支持本体２６の上部に設けられ
掘削機本体１５を旋回させるロータリーテーブル
２９と、このロータリーテーブル２９と支持本体
２６との間に取り付けられた伸縮シリンダ３０と
から構成されている。ロータリーテーブル２９
は、前記支持本体２６内に支持された旋回軸の上
部に大形の平歯車が取り付けられてなり、これが
油圧モータと遊星減速機とを組み合わせた２台の
駆動装置によつて旋回駆動されるものである。

俯仰用油圧シリンダ１８は、その基端部が前記
旋回テーブル２３にピン接合されて支持されると
ともに、そのロツド１８ａの先端が切削フレーム
２４にピン接合されて掘削機本体１５を縦回動さ
せる構成となつている。

なお、前記排出手段１９は、掘削された岩（ず
り）を吸引装置により、前記ドラム２１の真上に
取り付けられた吸込み管３１を介して上方のエア
ーリフトパイプ３２に送り、このエアーリフトパ
イプ３２を通して外部に排出するものである。

また、覆工用型枠２０について説明を補足して
おくと、これは、パイロツト坑１０の内周面の覆
工コンクリート壁１２を成形する目的に用いられ
るもので、コンクリート壁１２の下面を成形する
底部型枠２０ａと、内周面を成形する側部型枠２
０ｂとを組み上げた構成とされ、例えば前記支持
テーブル２２などに着脱自在に取り付けられる
が、掘削装置などに油圧などの手段により操作で
きる構成としても良い。

次ぎに、このような構成の掘削装置を用いて、
前記の地下貯蔵施設を施工する方法について、第
２図および第３図を参照して説明する。

まず、掘削すべき地盤上（地表）に、掘削装置
を、支持テーブル２２を介して巻上機などに吊り
下げた状態で配置する。次いで、掘削機本体１５
の先端のカツタードラム２１を回転させることに
より掘削を開始するとともに、操縦装置１７およ
び俯仰用油圧シリンダ１８により、掘削機本体１
５を移動させながら、地盤を下向きに掘削してい
き、掘削したずりを、吸込管３１を通して上方の
エアーリフトパイプ３２により排出する。

そして、掘削が進むと同時に、切羽近傍に覆工
用型枠２０を配置し、掘削の進行に合わせてこの
中にコンクリートを打設して、掘削孔の内周面を
コンクリート壁１２で覆工していく。また、前記
過程において、操縦装置１７の伸張範囲における
掘削が完了した後は、順次、掘削装置全体を吊り
降ろし、その都度、固定手段１６によつて、すな
わち第２図に示すように、油圧シリンダ２７を伸
張させ、脚板２８をコンクリート壁１２の内壁に
圧着させることによつて、掘削機本体１５を固定
し、掘削機本体１５による掘削を進行させる。

なお、この状態において、固定手段１６の左右
の油圧シリンダ２７の伸縮量を変化させることに
より、ワイヤＷが移動可能な範囲で固定手段１６
を水平移動して掘削機本体１５の水平方向の位置
を調整することができる。

なお、前記型枠２０内に打設するコンクリート
に、例えば、高強度配合コンクリートに早強剤等
を混和したものを使用すれば、早期に型枠を脱型
することができ、地山の変形を抑止することがで
きるので、望ましい。

以上の手順によつて、第１図に示したパイロツ
ト坑１０が構築される。このパイロツト坑１０の
構築後、この底部に連続して空洞本体１１を施工
するには、パイロツト坑１０の底部を、第３図に
示すように、前記掘削機本体１５のカツタードラ
ム２１を回転させることにより掘り進めるととも
に操縦装置１７によつて掘削機本体１５を360゜旋
回毎に交互に、右旋回・左旋回というように方向
を変え、パイロツト坑１０の中心より外側に向け
て掘削を行えば良い。

そして、掘削の進行によつて、掘削機本体１５
を、固定手段１８によつてパイロツト坑１０の下
に支持する必要が生じた場合は、第３図などに示
すように、掘削機本体１５を吊り降ろし、空洞本
体１１内で油圧シリンダ２７を伸張させて、脚板
２８を空洞本体１１の内壁に圧着させ、この状態
で、掘削を進めれば良い。

以上の手順により、パイロツト坑１０の下端に
これよりも大径の空洞本体１１が形成され、第１
図に示した地下貯蔵施設が構築される。そして、
この施工方法によれば、パイロツト坑１０および
空洞本体１１を、掘削機本体１５の移動だけで掘
削するようにしたので、作業員は、無支保の空洞
部分に出入りすることなく、その安全性を確保し
ながら、掘削することができ、かつ、複雑な掘削
手順を要することなく、掘削作業を単純化し得
て、建設コストの低減を図ることができる。特
に、本実施例の装置においては、油圧シリンダ２
７の伸張量を装置の左右で変えることにより掘削
すべき岩盤に対する掘削機本体１５の良好な掘削
位置を確保することができるほか、脚板２８はパ
イロツト坑１０及び空洞本体１１の内壁面に対し
てを適切な任意の位置に圧着すればよく岩盤の割
れ目などを回避することが簡便であるから、掘削
機本体１５の位置決めが容易であつて施工能率が
向上する。また、本実施例では、機械掘削によ
り、パイロツト坑１０と空洞本体１１とを掘削す
るので、地山を傷めることなくこれらを構築する
ことができ、また、これらパイロツト坑１０およ
び空洞本体１１を同一の掘削装置により連続形成
することができるので、作業能率を向上すること
ができるといつた利点もある。

なお、本実施例では、前記パイロツト坑１０を
構築する場合に、切羽に接近してコンクリートの
覆工をすることができるので、掘削孔内部への地
山のせりだし変形等を防止できるといつた長所も
ある。

次に、第４図および第５図を参照して、前記の
地下貯蔵施設の別の施工方法について説明する。

この施工方法にあつても、パイロツト坑１０を
構築するまでの手順は、基本的には、前記施工方
法と同一であるが、空洞本体１１を構築する点で
違いがあり、この空洞本体１１の施工が、本発明
工法の最大の特徴となつている。したがつて、以
下の説明にあつては、パイロツト坑１０の構築手
順については説明を省略し、空洞本体１１の構築
手順について述べる。

パイロツト坑１０の下端部に空洞本体１１を施
工するにあたり、まず、このパイロツト坑１０の
底部を垂直に掘削していく。次いで、この掘削の
進行に合わせて、掘削孔の周囲に、圧搾空気によ
りコンクリートを吹き付け、この吹付けコンクリ
ート３５で掘削孔を仮覆工していく。または、ロ
ツクボルト、その他簡便な支保工でも良い。

パイロツト坑１０底部の掘削は、第２図で説明
したような掘削装置によつて、パイロツト坑１０
の掘削に連続して行つていつても良いが、他の機
械掘削装置やシヨートステツプ工法等を適用して
行つても良い。そして、このような工程、すなわ
ち掘削と吹付けコンクリートによる仮覆工を、構
築すべき空洞本体１１の底部まで実施すると、第
４図に示した仮縦坑４０が構築される。

次いで、この仮縦坑４０の下端の周囲にさく岩
機４１により放射状にボーリング孔４２を穿設
し、このボーリング孔４２内に爆薬を装てんす
る。前記さく岩機４１は、巻上機４３にワイヤＷ
を介して吊り下げられた作業用ゴンドラ４４に載
置され、このゴンドラ４４を上下動させることに
よつて、仮縦坑４０内の設置位置を変えるもので
ある。また、さく岩機４１により穿設されるボー
リング孔４２の長さは、構築すべき空洞本体１１
の大きさに沿つて設定され、例えば、第４図に示
すような鎖線の位置まで、これを掘削するように
するものである。

そして、ボーリング孔４２内の爆薬を、爆破す
ることにより、仮縦坑４０周囲の岩盤を破砕し、
続いて、この破砕したずりＲを仮縦坑４０から排
出すると、爆薬によつて破砕した部分に空洞部分
が形成される。爆薬の爆破により生じたずりＲの
排出方法は、例えば、グラブバツケト４３によつ
て、地上につかみ上げるなどの方法で実施する。

ずりの排出後、破砕されずに残つている仮縦坑
４０の下側で、前記破砕手順と同様にさく岩機４
１によりボーリング孔４２を穿設し、このボーリ
ング孔４２内に爆薬を装てんして、これを爆破す
る。この際、ボーリング孔４２の穿設位置は、第
５図に示すように、爆破によつて、空洞の上方の
岩盤が崩壊する程度の位置に設定し、また、ボー
リング孔４２の向きを斜め下方に向けて穿設した
方が、岩盤を効率よく、しかも安定した状態で崩
壊する（掘削する）上で好ましい。

以上の手順により、仮縦坑４０を全て破砕する
と、第１図に示した地下貯蔵施設が構築される。
そして、この方法によれば、ボーリング孔４２を
多数穿設し、このボーリング孔４２を介して装て
んした爆薬により岩盤を破砕するから、機械掘削
によつて空洞本体１１を構築する方法に比して、
空洞本体１１を容易に概略構築することができる
ことは勿論、掘削の手間を大幅に軽減することが
でき、工費の低減および工期の短縮を図ることが
できる。また、本実施例では、パイロツト坑１０
に垂直な仮縦坑４０を構築し、この仮縦坑４０
を、下側から順次破砕していくので、支保工を省
略し得て、コストの低減を図ることができ、しか
も、無支保の空洞部分に作業員が出入りすること
なく構築作業を実施することができるので、構築
時の安全性を向上することができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の地下貯蔵施設の施
工方法によれば、先端にカツタードラムが回転自
在に設けられた長尺の掘削機本体と、この掘削機
本体を掘削孔内に固定する固定手段と、前記掘削
機本体を旋回・伸縮させる操縦装置と、掘削機本
体を俯仰させて任意の半径位置に保持する俯仰用
油圧シリンダと、掘削ずりを排出する排出手段
と、切羽の近傍で、掘削された掘削孔の内周面形
状に沿うように環状に組み上げられた覆工用型枠
とを主体として構成された掘削装置を用いて、パ
イロツト坑および空洞本体を掘削するようにして
いるので、作業員は、無支保の空洞部分に出入り
することなく、その安全性を確保しながら、掘削
することができ、かつ、複雑な掘削手順を要する
ことなく、掘削作業を単純化し得て、建設コスト
の低減を図ることができる。また、本発明では、
パイロツト坑と空洞本体とを前記掘削装置により
連続して掘削することができることは勿論、固定
手段が水平方向に伸縮することにより掘削機本体
を掘削に好適な位置に位置させることが容易であ
るから、掘削の作業能率を向上することができる
といつた利点もある。

なお、前記装置によれば、前記パイロツト坑の
構築時に、切羽に接近してコンクリートの覆工を
することができるので、掘削孔内部への地山のせ
りだし変形等を防止できるといつた長所もある。

また、本発明の別の施工方法によれば、パイロ
ツト坑の先端に連続して形成した仮縦坑を使用し
て、この周囲に爆薬を仕掛け、仮縦坑を下側から
順次破砕することにより、空洞本体を構築するよ
うにしているので、空洞本体の概略を極めて短期
間かつ容易に形成することにより、機械掘削によ
つて空洞本体を構築する方法に比して、掘削の手
間を大幅に軽減することができ、工費の低減およ
び工期の短縮を図ることができる。また、空洞本
体の構築時に支保工を要することがなく、建設コ
ストの低減を図ることができる上、構築作業を常
に地表から垂直に延びるいわゆる立坑の部分で実
施することができるので、構築時の安全性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明を説明するために
示したもので、第１図はこの地下貯蔵施設の一実
施例を示す側断面図、第２図および第３図はこの
地下貯蔵施設を施工する方法の一実施例を工程順
に示したもので、それぞれ側断面図、第４図およ
び第５図は地下貯蔵施設を施工する別発明の一実
施例を工程順に示したもので、それぞれ側断面
図、第６図は従来の地下貯蔵施設の一構造例を示
す断面図である。 Ｇ……岩盤、Ａ……地表、１０……パイロツト
坑、１１……空洞本体、１２……覆工コンクリー
ト壁、１５……掘削機本体、１６……固定手段、
１７……操縦装置、１８……俯仰用油圧シリン
ダ、１９……排出手段、２０……覆工用型枠、２
１……カツタードラム、２２……支持テーブル、
２３……旋回テーブル、２４……切削フレーム、
２５……駆動手段、２６……支持本体、２７……
油圧シリンダ、２８……脚板、２９……ロータリ
ーテーブル、３０……伸縮シリンダ、３１……吸
込み管、３２……エアーリフトパイプ、４０……
仮縦坑、４１……さく岩機、４２……ボーリング
孔、４３……作業用ゴンドラ、Ｒ……ずり。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイロ
   ツト坑と、このパイロツト坑の先端に連続する形
   態で下方に垂直に延びかつパイロツト坑よりも大
   径の空洞本体とからなる地下貯蔵施設を施工する
   方法において、先端にカツタードラムが回転自在
   に設けられた長尺の掘削機本体と、水平方向に伸
   縮自在に構成されて掘削機本体を掘削孔内の適切
   位置に位置させる固定手段と、前記掘削機本体を
   旋回・伸縮させる操縦装置と、掘削機本体を俯仰
   させて任意の半径位置に保持する俯仰用油圧シリ
   ンダと、掘削ずりを排出する排出手段と、切羽の
   近傍で、掘削された掘削孔の内周面形状に沿うよ
   うに環状に組み上げられた覆工用型枠とを主体と
   して構成された掘削装置を用い、前記操縦装置お
   よび俯仰用油圧シリンダにより掘削機本体を移動
   させながら、掘削機本体の先端のカツタードラム
   により、地盤を地表から下向きに掘削していき、
   掘削が進むと同時に、切羽近傍に覆工用型枠を配
   置し、掘削の進行に合わせてコンクリートを打設
   して、パイロツト坑を構築し、このパイロツト坑
   の構築後、パイロツト坑の底部を、前記掘削機本
   体により掘り進めるとともにパイロツト坑の中心
   より外側に向けて掘削を行いパイロツト坑の先端
   に空洞本体を構築することことを特徴とする地下
   貯蔵施設の施工方法。 ２ 地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイロ
   ツト坑と、このパイロツト坑の先端に連続する形
   態で下方に垂直に延びかつパイロツト坑よりも大
   径の空洞本体とからなる地下貯蔵施設を施工する
   方法において、(イ)地表から地下の岩盤まで掘削し
   てパイロツト坑を構築した後、このパイロツト坑
   の底部を、構築すべき空洞本体の底部まで垂直に
   掘削しつつ掘削の進行に合わせて、掘削坑の周囲
   を吹付けコンクリートで仮覆工し、仮縦坑を構築
   する工程と、(ロ)この仮縦坑の下端周囲にさく岩機
   により放射状にボーリング孔を穿設し、このボー
   リング孔内に爆薬を装てんして、これを爆破する
   ことにより、仮縦坑周囲の岩盤を破砕し、この破
   砕したずりを排出する工程と、(ハ)前記(ロ)の工程
   を、破砕されずに残つている仮縦坑の下側から順
   に上側まで繰り返して、空洞本体を構築する工程
   とを具備することを特徴とする地下貯蔵施設の施
   工方法。