JPH05106388A - 削孔ジヤンボおよびそれを用いたパイプルーフ工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】削孔およびコンクリート吹付けなどの一連の作
業を効率化するとともに、設備費および工費の節減を図
る。 【構成】トンネル方向の前後にそれぞれトンネル周方向
に沿って壁面と平行的に配設されるアーチ状レール１
０、１１を備え、かつトンネル方向に移動自在の移動ジ
ャンボ台１と、前記各アーチ状レール１０、１１に沿っ
て移動するとともに削孔機２を傾動自在に支持する各削
孔用横行台車３、４と、前記削孔機２のガイドセル２０
の先端に吹付け機６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの周方向に沿
って管体を埋設するための削孔ジャンボおよびそれを用
いたパイプルーフ工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在採用されているトンネル掘削工法に
は、全断面工法、側壁または底設導坑先進上部半断面工
法、上部半断面先進工法などの在来工法、ベンチカット
工法、ＮＡＴＭ工法などがあり、掘削する地山の状況、
トンネル断面の規模、延長、勾配、さらには経済性、安
全性、工期などに応じて選定されている。しかしなが
ら、前述したトンネル掘削工法により、すべての地山条
件、地形、各種環境条件等に対応できるものではなく、
このため種々の補助工法を併用しながら掘削を行ってい
る。

【０００３】一般的に前記補助工法には、パイプルーフ
工法、ウエルポイント工法、凍結工法、フォアパリング
工法などの工法が挙げられる。これらの補助工法の内、
パイプルーフ工法は、不安定な坑口部や、土被りが浅く
上部の道路や建物の沈下を抑制する場合や、坑内で地山
の緩み、地滑りなどを予防しながら掘削する場合に多用
されている。

【０００４】前記パイプルーフ工法は、図１４および図
１５に示されるように、トンネル掘削をする前に、クロ
ーラードリルジャンボ７０により、トンネル覆工アーチ
コンクリート相当部分の外側に削孔深５〜１５ｍのボー
リングを行い、φ５０〜２００mmの鋼管７、７…を３０
〜６０cmの間隔に埋設し、この埋設した鋼管７、７…を
矢板代わりとし、トンネル掘削とともに、Ｈ鋼などのア
ーチ支保工８、８…で逐次支保しながらトンネル掘削を
行うものである。比較的大きい径の鋼管を使用する場合
には、補強のために鋼管内にセメントモルタルが充填さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パイプ
ルーフ工法に用いる図１５に示されるようなクローラー
型ドリルジャンボの場合には、ボーリング毎に削孔ブー
ムを三次元的に移動操作し、またはクローラー本体を移
動して、削孔ブームをボーリング位置に合わせなければ
ならず、その操作が煩雑であるとともに、手間と時間を
要し作業遅延の原因ともなっていた。さらに、各ボーリ
ング孔はトンネル周方向に連続的な関係にないためパイ
プ挿入位置決め精度が悪く、たとえば同一円周線からず
れて挿入されたパイプは、下側に配設されるアーチ支保
工との密着性が確保されない場合があった。

【０００６】また、一般的に掘削作業の後に続く壁面へ
のコンクリート吹付け作業などは、前記ドリルジャンボ
とは別の専用重機類を用いて行っているが、狭隘なトン
ネル坑内で複数の重機類が輻輳することは、作業効率上
または安全上好ましくはないとともに、吹付けノズルの
位置制御を、屈曲節を有するアームの三次元的操作によ
り行うことは、操作に熟練を要するとともに、手間と時
間を要し作業の効率化を図れない。さらに、クローラー
型のドリルジャンボは、装置的にも高価なものであるた
め、経済的負担が大きいなどの問題がある。また、前記
パイプルーフ工法であっても、特に軟弱で緩い地盤の場
合には、切羽前方部分（掘削部分）の安定を図ることが
できない場合がある。

【０００７】そこで、本発明の主たる課題は、削孔およ
びコンクリート吹付けなどの一連の作業を効率化すると
ともに、設備費および工費の大幅な節減を図り得るこ
と、および特に軟弱な緩い地盤に対応し得る装置および
パイプルーフ工法を提案するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は、トンネル方
向の前後にそれぞれトンネル周方向に沿って壁面と平行
的に配設されるアーチ状レールを具備し、かつトンネル
方向に移動自在の移動ジャンボ台と、前記各アーチ状レ
ールに沿って移動し、かつ管体を地山に対して埋設する
埋設装置とを備えたことで解決できる。また、削孔機の
ガイドセル先端にモルタル吹付け機を具備することで、
より好適な装置となる。

【０００９】さらに、特に緩い地盤の場合には、パイプ
ルーフ工法における掘削に際し、削孔機を各横行台車の
それぞれの位置で伏仰自在の支持部材を介し支持し、こ
の支持部材の伏仰動作により、削孔機を俯角方向にも傾
動自在とした削孔ジャンボを用い、掘削前に切羽前方地
盤内にグラウト注入管を挿入し、グラウト注入を行い切
羽の安定を図った後、掘削を行う。

【００１０】

【作用】本発明においては、管体埋設装置をトンネル周
方向に沿って壁面と平行的に配設されるアーチ状レール
に沿って移動させるため、レール方向の移動量を制御す
るのみで容易に削孔の位置決めを行うことができ、作業
効率を向上させることができる。また、ルーフ状に埋設
されたパイプ群の相対的な位置精度が確保されるため、
下側に配設されるアーチ支保工との密着性が良好とな
り、構造的にも安定したものとなる。さらに本発明装置
は、基台をＨ鋼などの形鋼部材を主部材として構成する
ことができるため、製作費が安価となる。

【００１１】また、ガイドセル先端に取り付けたモルタ
ル吹付け機により、絶えずトンネル壁面と一定の離間を
保持しながらトンネル壁面に沿って移動させることがで
きるため、操作が簡単になり作業が効率化する。さらに
は、本発明削孔ジャンボ１台により、他の作業を兼用し
得るため、他の重機類との輻輳がなくなり、作業の安全
が確保されるとともに、作業が効率化する。また、掘削
前に切羽前面の地盤をグラウト注入により、地盤改良す
るため、切羽の安定を図ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳説する。図
１は本発明削孔ジャンボの全体図であり、図２はその横
断面図である。削孔ジャンボは、主にアーチ状レール１
０、１１、１５を備えた移動ジャンボ台１と、前記アー
チ状レール１０、１１に沿って移動しかつ削孔機２を傾
動自在に支持する削孔用横行台車３、４と、鋼管を地中
に埋設するための削孔機２と、アーチ状レール１５を走
行する支保工建込み機５と、前記削孔用ガイドセル２０
の先端に設けられたモルタル吹付け機６と、移動ジャン
ボ台１の脇に設けられたパイプ供給装置９、９とを備え
るものである。

【００１３】前記移動ジャンボ台１は、図２に示される
ように、トンネル方向の前後にそれぞれトンネル周方向
に沿って壁面と平行的に配設されたアーチ状レール１
０、１１を繋ぎ材１２〜１３等で連結した架構式のアー
チ型ジャンボ台であり、トンネル床面上に敷設された走
行レール１４、１４に沿ってトンネル方向に移動自在と
なっている。前記アーチ状レール１０、１１は、レール
上を走行する削孔用横行台車３、４の安定を考慮して、
好ましくは本実施例の如く並設する二本のレールを一組
のレールとして構成するのがよい。

【００１４】前記アーチ状レール１０上を走行する削孔
用横行台車３は、詳細には図３に示されるように、支持
部材３１を介してガイドセル２０を支持している。前記
支持部材３１は、一端が基台３３に対して軸支されると
ともに、他端が図５に示されるようにガイドセル２０の
フランジに対し摺動自在に係合するスライディングガイ
ド３０に対し軸支され、かつ前記支持部材３１の先端部
と基台３３とを連結する伏仰用シリンダー３２によって
伏仰自在となっている。一方、アーチ状レール１１を走
行する削孔用横行台車４についても、支持部材４１を介
してガイドセル２０を支持しており、前記支持部材４１
は、一端が基台４３に対して軸支されるとともに、他端
が図５に示されるようにガイドセル２０のフランジに対
し摺動自在に係合するスライディングガイド４０に対し
軸支され、かつ前記支持部材４１の先端部と基台４３と
を軸支する伏仰用シリンダー４２によって伏仰自在とな
っている。したがって、ガイドセル２０は、削孔用横行
台車３、４の伏仰用シリンダー３２、４２の操作によっ
て傾動自在となっている。さらに、前記ガイドセル２０
に突設されたフランジ２０ａと前記スライディングガイ
ド４０とを軸支状態で連結するガイドセルスライド用シ
リンダー４４によってガイドセル２０は、軸方向に進退
自在となっている。

【００１５】ガイドセル２０上には、ガイドセルの長手
軸に沿って、図示されないチェーンなどに移動自在なド
リルヘッド２４が配設され、前記ドリルヘッド２４の出
力によりパイプ７に回転と圧入力とを、必要に応じて打
撃力を加えながら地盤中に挿入する。また、比較的径の
大きいパイプ（φ１００mm以上）を挿入する場合には、
前記ドリルヘッド２４をダブルロータリー式とし、挿入
されるパイプに回転を与えるとともに、パイプ内に挿入
されるインナー掘削ロッドにも回転を与えながらパイプ
を挿入するのが望ましい。挿入されるパイプの仰角は２
〜５°程度の範囲とされる。また、２１、２３は挿入さ
れるパイプをガイドするためのセントラライザーであ
り、２２はパイプを包着するクランプである。

【００１６】前記移動ジャンボ台１に搭載される削孔機
２は、１台であってもよいが、パイプルーフ工法の場合
には削孔数が多いため、好ましくは２〜３台搭載とし、
削孔作業を分担することにより作業を効率化することが
できる。

【００１７】前記ガイドセル２０の先端に設けられた吹
付け機６は、詳細には図４に示されるように、ガイドセ
ル２０に対して一端が軸支される第１および第２アーム
６１、６２の他端が第３アーム６３に軸支されることに
より平行リンク機構が構成され、さらにガイドセル２０
と前記第３アーム６３の一端とを軸支状態で連結する進
退用シリンダー６０によりガイドセル２０方向への進退
が制御される。また、前記第３アーム６３の先端に取付
けられた吹付けノズル管６５は、その中間部において軸
支され回動自在となっており、その後端部と第３アーム
６３の中間とを軸支状態で連結する揺動用シリンダー６
４により吹付け角度の制御が行われる。

【００１８】また、吹付け機６全体の進退は、前述した
ガイドセルスライド用シリンダー４４の伸縮操作により
行う。

【００１９】一方、移動ジャンボ台１の前面に取付けら
れた支保工建込み機５は、詳細には図６および図７に示
されるように、アーチ状レール１０の内側にかつ平行的
に、支保工建込み機用のアーチ状レール１５が設けら
れ、このアーチ状レール１５に沿って移動する支保工用
横行台車５０に対しリフティングアームが取付けられて
いる。前記リフティングアームは、支保工用横行台車５
０に対しシリンダー５０により傾動する基端側アーム５
１と、さらにシリンダー５３により傾動する先端側アー
ム５４とが連設され、この先端側アーム５４の先端に支
保工クランプ５６が取付けられている。支保工クランプ
５６は、前面部にフック状突片により凹条溝が形成さ
れ、この凹条溝に支保工のフランジを嵌合し、クランプ
シリンダー５７により固定するようになっている。な
お、本実施例においては、削孔用横行台車３のアーチ状
レール１０とは別に支保工用横行台車５０のアーチ状レ
ール１５を設け、それぞれに横行台車を配設したが、支
保工用横行台車５０と削孔用横行台車３とを兼用し、ア
ーチ状レールを一本とすることもできる。

【００２０】前記支保工建込み機５は、トンネルの半径
方向の面内で屈曲自在としているため、アーチ支保工８
のトンネル断面方向の持ち込みに際しては、一旦支保工
用横行台車５０を中央位置に移動し、支保工クランプ５
６を水平とした状態でアーチ支保工８をセットし、その
後所定位置に持ち込みを行う。この場合には、前記支保
工用横行台車５０の移動に伴って、建込み位置のトンネ
ル壁面に合ったアーチ支保工の傾斜が確保されるため、
建込みが容易となる利点がある一方、建込み部材毎に支
保工用横行台車５０を中央位置に移動しなければなら
ず、作業効率が悪いなどの欠点がある。したがって作業
性を重視する場合には、図８および図９に示されるよう
に、アーム基台５８を介してリフティングアームを取付
け、このアーム基台を油圧モータ５９により回動制御す
ることにより、支保工クランプ５６の水平度が確保され
るため、トンネル横断方向にどの位置からでもアーチ支
保工８の持ち込みができるようになる。なお、支保工ク
ランプ５６の水平を確保する機構としては、たとえば図
１０に示されるように、支保工クランプ６１部分を油圧
モータ６０により回転自在とすることでもよい。

【００２１】他方、掘削に当り特に地盤が軟弱で緩い場
合には、図１３に示されるように、掘削前にガイドセル
２０を切羽前面方向に向けた状態とし、ドリルヘッド２
４の送り込みにより注入管２６を挿入し、この注入管２
６の後端のスイベル２５を介して注入材を地盤中に注入
し、切羽の安定を図ることもできる。改良工法として
は、たとえば単管を用いて行うＣＣＰ工法、二重管を用
いて行うＪＳＧ工法、三重管を用いて行うコラムジェッ
ト工法等適宜の工法を採用することができる。地盤に注
入される注入材としては、水ガラス系薬液、高分子系薬
液、セメントミルクなどを使用することができる。

【００２２】さらに、削孔ジャンボ台１の脇には、パイ
プ７をガイドセル２０に供給するためのパイプ供給装置
９、９が設けられている。パイプ供給装置９は、詳細に
は図１１および図１２に示されるように、削孔ジャンボ
台１の側方部分であって、前部および後部のアーチ状レ
ール１０、１１部分に側方に張り出したラック９０、９
０が設けられ、このラック９０、９０間に、一定間隔で
複数のローラー８１、８１…が配設されたローラーコン
ベア８０が横架されているとともに、各ラック９０部に
は、前記ローラーコンベア８０上にあるパイプ７をガイ
ドセル２０に対し供給するためのセッティングアーム８
９を具備している。

【００２３】前記セッティングアーム８９は、図１２に
示されるように、ラック９０に対し一端が軸支された基
端側アーム９２をシリンダー９１の作動により傾動自在
とし、この基端側アームの他端に軸支された先端側アー
ム９４をシリンダー９３により傾動自在とし、さらに前
記先端側アーム９４の他端に軸支状態に設けられたパイ
プチャック９６をシリンダー９５により傾動自在として
いる。前記パイプチャック９６の掴み部にはシリンダー
９７が配設され、二枚のチャック片の離間を調整自在と
し、パイプ７を挟持できるようになっている。

【００２４】ガイドセル２０へのパイプ供給に当たって
は、先ずローラーコンベア８０上にパイプ７を引き込
み、このパイプ７にインナーロッド７０を挿入セットす
る。そして、パイプ７の内部にインナーロッド７０を挿
入した状態で、前記セッティングアーム８９によりパイ
プ７を掴み、ガイドセル２０にパイプ７をセットし、ド
リルヘッド２４と連結する。その後、アート状レール１
０、１１に沿ってパイプ埋設位置まで移動し、穿孔を開
始する。パイプ埋設完了後、パイプ７をドリルヘッド２
４から切離し、ドリルヘッド２４を後退させてインナー
ロッド７０を引き抜いた後、アーチ状レール１０、１１
に沿ってセッティングアーム８９位置まで移動し、イン
ナーロッド７０をラック９０上に置くとともに、次のパ
イプ７を受け取る。なお、ドリルヘッドによるパイプ７
の埋設を行っている間に、この作業を平行的に、ローラ
ーコンベア８０上でのパイプ引き込み、およびインナー
ロッド７０の挿入等の段取り作業を行っておく。

【００２５】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、削
孔、さらにコンクリート吹付けなどの一連の作業の効率
化、および使用される重機類の製作コストの低廉化など
により、大幅な工費の節減を図ることができる。また、
重機類相互の輻輳がなくなり、作業の安全が確保され
る。また、特に軟弱な地盤であっても、切羽地盤へのグ
ラウト注入により切羽の安定を図りながら掘削を行うこ
とができるなどの利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る削孔ジャンボの全体概略図であ
る。

【図２】本発明に係る削孔ジャンボの横断面図である。

【図３】ガイドセルの支持構造部分の拡大詳細図であ
る。

【図４】ガイドセル先端の吹付け機の拡大詳細図であ
る。

【図５】ガイドセルに係合するスライディングガイド部
の横断面図である。

【図６】支保工建込み機の正面図である。

【図７】支保工建込み機の側面図である。

【図８】支保工建込み機の変形例の正面図である。

【図９】支保工建込み機の変形例の側面図である。

【図１０】支保工建込み機の変形例の要部拡大図であ
る。

【図１１】パイプ供給装置の側面図である。

【図１２】セッティングアームの詳細図である。

【図１３】切羽前面のグラウト注入の要領図である。

【図１４】従来の削孔ジャンボの側面図である。

【図１５】パイプ挿入状況を示すトンネル横断面図であ
る。

【符号の説明】

１…移動ジャンボ台、２…削孔機、３・４…削孔用横行
台車、５…支保工建込み機、６…吹付け機、７…パイ
プ、８…アーチ支保工、９…パイプ供給装置、１０・１
１・１５…アーチ状レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坊 直樹 横浜市港北区すみれが丘38ー22 (72)発明者 大坪 則雄 東京都八王子南陽台３−17−４

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル方向の前後にそれぞれトンネル周
   方向に沿って壁面と平行的に配設されるアーチ状レール
   を具備し、かつトンネル方向に移動自在の移動ジャンボ
   台と、 前記各アーチ状レールに沿って移動し、かつ管体を地山
   に対して埋設する埋設装置とを備えたことを特徴とする
   削孔ジャンボ。
2. 【請求項２】埋設装置は、各アーチ状レールを走行する
   各横行台車と、この各横行台車により傾動自在に支持さ
   れる削孔機よりなる請求項１記載の削孔ジャンボ。
3. 【請求項３】削孔機を各横行台車のそれぞれの位置で伏
   仰自在の支持部材を介し支持し、この支持部材の伏仰動
   作により、削孔機を俯角方向にも傾動自在とした請求項
   ２記載の削孔ジャンボ。
4. 【請求項４】削孔機のガイドセル先端にモルタル吹付け
   機を具備した請求項１、２または３記載の削孔ジャン
   ボ。
5. 【請求項５】掘削前に、トンネル覆工アーチコンクリー
   ト相当部分の外側に鋼管を適宜の間隔で埋設し、この埋
   設した鋼管を矢板代わりとし、トンネル掘削とともに、
   アーチ支保工で逐次支保しながらトンネル掘削を行うパ
   イプルーフ工法において、 請求項３記載の削孔ジャンボにより、掘削前に切羽前方
   地盤内にグラウト注入管を挿入しグラウト注入を行い、
   切羽の安定を図った後、掘削を行うことを特徴とするパ
   イプルーフ工法。