JPH05248165A - トンネル構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中継地に立坑を設けずに無制限距離推進し、カ
ーブ施工可能な、押管によるトンネル構築方法を提供す
る。 【構成】シールド装置１２を推進させて、まず、長円環
状のプレキャスト管１１の断面形状に対応した形で通常
の断面の坑道３₁を掘削形成し、該坑道３₁に坑口３ａ側
からプレキャスト管１１を押し込み、その後、坑道３を
拡幅する形で中継部３３を掘削形成し、該中継部３３か
ら再び通常の断面の坑道３₁を掘削形成すると共に、該
坑道３₁にプレキャスト管１１を、中継部３３まで搬送
してきてここで反転させてから押し込む作業を、所定の
距離分繰返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に水路等に用いる為
の小断面トンネルに適用するに好適なトンネル構築方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水路等に用いる為の比較的小断面
トンネルにおいては、これを経済効率良く構築する方法
として、掘削機により坑道を掘削形成する一方でその坑
口側から、環状に形成されたプレキャスト管による覆工
部材を、油圧ジャッキ等により地盤中に順に押し込んで
これを複数接合する形で覆工する、所謂推進工法或いは
押管工法と呼称されるトンネル構築方法が既に知られて
いる。こういったトンネル構築方法においては、油圧ジ
ャッキの圧入能力に限定される形で覆工部材の伸延可能
長、即ち１スパンあたりの推進距離が限られており、ま
た、こういった方法ではカーブ施工が極めて困難である
ところから、例えば２００メートル１スパン毎とか、カ
ーブ施工箇所毎に、立坑を掘削形成して、当該立坑をプ
レキャスト管の推進中継基点として再び油圧ジャッキ等
を設置して、トンネル構築作業を進めていく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方法ではトンネル長が長くなるにつれて多くの立坑を掘
削形成しなければならず、当該立坑掘削にかかる地上要
素への影響及び工期と経費の増大が当然予想される為
に、長大トンネルには適用され難い、という欠点があ
る。また、トンネル構築位置の上側に障害物があった
り、道路や構築物等の地上要素に制限を受ける場合に
は、これをいちいち避けて立坑を設けなければならず、
すると、極めて困難なるトンネルのカーブ施工や該カー
ブ施工に起因する立坑設置本数の更なる増大、というよ
うな不都合が生じる。特に近年、地上に構造物が密集し
ている地域においても、こういった水路等に用いる為の
小断面トンネルを経済的且つ効率的に構築せんとする要
求が高まり、上述したように覆工部材を地盤中に押込ん
でこれを推進させる方法を用いて、道路や構築物等の地
上要素に影響を与えることなく無制限に長距離トンネル
を施工することが出来れば、このような要求に存分に対
応することが出来る。そこで本発明は、上記事情に鑑
み、カーブ施工に対応出来るようにして、中継位置に立
坑を掘削する必要なく、プレキャスト管等による覆工部
材が無制限に長距離推進出来るようにした、トンネル構
築方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、坑道
（３）の先頭（３ｃ）部分に掘削手段（１２）を配設す
ると共に、坑道（３）の後（３ａ）側に、該坑道（３）
中に断面が細長い環状に形成された覆工部材ピース（１
１）を押込み得る押込手段（５）を設けておき、前記掘
削手段（１２）を地盤（２）中に推進させて、前記覆工
部材ピース（１１）に対応した断面で該地盤（２）を掘
削することにより通常断面坑道（３₁）を形成すると共
に、前記押込手段（５）により前記通常断面坑道
（３₁）に、前記掘削手段（１２）の後側に接続する形
で前記覆工部材ピース（１１）を押込み、前記掘削手段
（１２）が所定距離推進して前記押込み手段（５）によ
り前記覆工部材ピース（１１）を所定距離押込んだとこ
ろで、前記掘削手段（１２）により前記通常断面坑道
（３₁）の先頭位置から該通常断面坑道（３₁）より大き
な断面積をなす形の拡大坑道（３３）を掘削形成し、前
記拡大坑道（３３）を掘削形成したところで、該拡大坑
道（３３）の先頭位置から再び前記掘削手段（１２）に
より前記通常断面坑道（３₁）を掘削形成すると共に、
前記拡大坑道（３３）に前記押込手段（５）を配置し、
前記拡大坑道（３３）に前記覆工部材ピース（１１）
を、前記構築済みの通常断面坑道（３₁）を通過させる
形で搬送し、前記拡大坑道（３３）の先頭位置から再び
掘削形成された前記通常断面坑道（３₁）に、該拡大坑
道（３３）に搬送した覆工部材ピース（１１）を、該拡
大坑道（３３）に配置した前記押込手段（５）により押
込むことによりトンネル（１）を構築して、構成され
る。なお、（ ）内の番号等は、図面における対応する
要素を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図
面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の

【作用】の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により本発明は、通常断面坑道
（３₁）の掘削形成と該通常断面坑道（３₁）への覆工部
材ピース（１１）の押込みを、拡大坑道（３３）を経由
して所望の回数だけ繰り返すことにより、坑道（３）を
所望の距離だけ伸延させるように作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明によるトンネル構築方法により
構築中のトンネルの一例を示す図、図２は図１のII、II
矢視図、図３は図１のIII、III矢視図、図４は本発明に
よるトンネル構築方法の一工程を示す図、図５は本発明
によるトンネル構築方法の一工程を示す図、図６は本発
明によるトンネル構築方法の一工程を示す図、図７は図
６のVII、VII矢視図、図８は本発明によるトンネル構築
方法の一工程を示す図、図９は図８のIX、IX矢視図、図
１０は本発明によるトンネル構築方法の一工程を示す
図、図１１は図１０のXI、XI矢視図、図１２は本発明に
よるトンネル構築方法の一工程を示す図、図１３は本発
明によるトンネル構築方法の一工程を示す図である。

【０００７】構築中のトンネル１は、図１に示すよう
に、地盤２中に図１矢印Ａ、Ｂ方向に伸延する形で、図
１左端部に示す該坑道３の先頭部分に配置するシールド
装置１２のマイクロ掘削機１５により掘削形成された坑
道３を有しており、坑道３は、略横転長円柱状に形成さ
れた通常の断面の坑道３₁と、坑道３の伸延方向である
矢印Ａ、Ｂ方向に並ぶ通常の断面の坑道３₁、３₁間に拡
幅形成された、後述する中継部３３とにより構成されて
いる。通常の断面の坑道３₁は図１紙面と直交方向をな
すその横断面形状が、図２に示すように、トンネル１の
覆工部材として坑道３内に配置される長円環状のプレキ
ャスト管１１（図３に図示）の断面形状に対応した形
で、矢印Ｅ、Ｆ方向に略高さＬ２’をなし矢印Ｃ、Ｄ方
向に略幅Ｌ３’をなすように、掘削形成されている。と
ころで、図１に示したトンネル１は、該トンネル１の矢
印Ａ、Ｂ方向中間部分が図示省略されており、当該トン
ネル１の図示省略部分には前記坑道３の一部を構成する
中継部３３が、図６又は図７に示すように、図７矢印
Ｃ、Ｄ方向に示す横断幅が幅Ｌ４をなし、坑道３₁より
大きな断面積をなす馬蹄形状に坑道３の一部が拡幅形成
される形で、配設されている。

【０００８】坑道３の矢印Ｂ方向端部には図１に示すよ
うに、坑道３を掘削形成する為のシールド装置１２の発
進基端、即ち坑道３の最後端部分である坑口３ａが、該
坑口３ａの外周に沿って長円環状に現場打ちされたコン
クリート３９等により支保された形で、断面形状長円状
に形成配設されている。坑口３ａの矢印Ｂ方向側には図
１に示すように立坑３２が、例えば地上２ａから地盤２
中に掘り下げられた形で開削形成されており、立坑３２
には元押装置５が、Ｈ型鋼等を組立てなる反力架台５１
を介して立坑３２周囲の地盤２に支持された形で配設さ
れている。元押装置５は、後述する中継元押装置２２と
同様に（図１１に示すように）、長円環状に形成された
フレーム５２を有しており、フレーム５２の前側である
矢印Ａ方向側（図１１紙面の手前側）には、坑道３にプ
レキャスト管１１を押込み得る形の油圧ジャッキ６が、
後述するストラット７の断面形状に沿って複数配設され
ている。各油圧ジャッキ６にはラム６１が、図示されな
いジャッキストロークＬ５に対応する長さ分だけ図１矢
印Ａ、Ｂ方向に突出後退駆動自在に設けられており、油
圧ジャッキ６はいま、各ラム６１の先端である矢印Ａ方
向側端が、図１に示すように、矢印Ａ、Ｂ方向に複数並
ぶストラット７の矢印Ｂ方向端面に、それぞれ当接され
た状態を呈している。各ストラット７は図９に示すよう
に、図９上側半分が欠損する形で半長円環状に形成され
た鋼材からなり、各ストラット７は矢印Ａ、Ｂ方向に複
数並ぶストラット７からそれぞれ抜き挿し自在になって
いる。ストラット７の前側である矢印Ａ方向側には図１
に示すように、Ｈ鋼ブロックを長円環状に組立形成して
なるプレスリング９が、矢印Ａ、Ｂ方向に移動自在な形
で配設されており、プレスリング９の前側である矢印Ａ
方向側には前記坑口３ａを介して前記坑道３が接続され
ている。

【０００９】一方、坑道３の先頭部分である矢印Ａ方向
端部には、図１に示すように、該坑道３の掘進装置であ
るセミオープン型のシールド装置１２が配設されてお
り、シールド装置１２には坑道３の坑壁３ｂに沿って略
長円環状に形成された鋼板等からなる外殻１３が、矢印
Ａ、Ｂ方向に移動自在な形で設けられている。外殻１３
内には地盤２の性状に対応したマイクロ掘削機１５が配
設されており、マイクロ掘削機１５にはカッタヘッド１
５１が、その切削刃１５ａを外殻１３ａの矢印Ａ方向側
の開口端から突出させて坑道３の前端である切羽３ａに
向けた形で、図１矢印Ｅ’、Ｆ’方向及び図１紙面と交
差方向に揺動駆動自在に装着されている。マイクロ掘削
機１５にはカッタヘッド１５１を操作駆動するための図
示されない油圧ユニットや制御盤等が内蔵されており、
カッタヘッド１５１の後方には掘削ずり回収機構１６が
設けられている。掘削ずり回収機構１６には、図１矢印
Ａ方向側からＢ方向に向けて高傾してさらに矢印Ｂ方向
に向けて水平に伸延する形のコンベア１６１が、マイク
ロ掘削機１５の図１下部近傍に集積される掘削ずりをシ
ールド装置１２の後方に（坑道３内を矢印Ｂ方向に向け
て）搬送し得る形で設けられており、コンベア１６１の
図１右部に示す後部にはシャトルカー１６２が、仮軌条
１７を介して坑道３中を矢印Ａ、Ｂ方向に走行移動自在
な形で配設されている。また、外殻１３の図１右部に示
す後部には、シールド装置１２を地盤２中に推進させる
為の推進ジャッキ１９が、外殻１３の内周面に沿って複
数装着されており、各推進ジャッキ１９にはピストンロ
ッド１９１が、該ジャッキ１９の油圧ラム等を介して矢
印Ａ、Ｂ方向に突出後退駆動自在な形で設けられてい
る。

【００１０】ところで、坑道３内には覆工１０が、前記
坑口３ａとシールド装置１２を接続する形で、該坑道３
の内周に沿って長円筒状に構築されつつあり、覆工１０
は前記坑道３の伸延方向である矢印Ａ、Ｂ方向に隙間な
く並ぶ形の複数のプレキャスト管１１により構成されて
いる。各プレキャスト管１１は、ＲＣコンクリート等に
よりその断面形状が細長い環状、即ち図３に示すように
断面長円形状をなし図１に示すようにリング幅Ｌ１をな
す長円環状をなす形で、予め工場加工されたものであ
り、各プレキャスト管１１は図３に示すように、長径Ｌ
２をなすその長手方向を図３上下方向に向けて且つ短径
Ｌ３をなすその短手方向を図３矢印Ｃ、Ｄ方向に示す水
平方向に向けた形で、それぞれ立設されている。なお、
覆工１０は未だ裏込め定着されていない一次覆工以前の
仮覆工段階にあり、即ち各プレキャスト管１１は坑道３
中を未だ矢印Ａ、Ｂ方向に移動自在な形で地盤２中に仮
支持されている。また、複数のプレキャスト管１１の外
周１１ａと地盤２との間には、後に裏込され得る形で若
干の間隙２ｂが形成されている。そして、坑道３中に配
置している複数のプレキャスト管１１のうち矢印Ａ方端
部に示す先頭部分のプレキャスト管１１は、図１に示す
ように、前記シールド装置１２の外殻１３の内部に後方
即ち図中右方から若干入り込む形で、該外殻１３の後
（矢印Ｂ方）側に接続配置されており、前記推進ジャッ
キ１９はそれぞれ、先頭部分のプレキャスト管１１の先
端である矢印Ａ方向側端面に反力を求める形になってい
る。

【００１１】なお、前記中継部３３には、トンネル１の
施工工程において時を違える形で、図６に示す中押装置
２０や前記ストラット７、図１２に示す反転装置２１、
図１０に示す中継元押装置２２や該中継元押装置２２の
図１１左側に示しトランス類が収容されたトランス座２
５等が、選択的に仮設される。中押装置２０には図６に
示すように、複数の油圧ジャッキ２０１が、例えば鋼製
のフレーム２０２等に装着支持された形で前記プレキャ
スト管１１の側端面に沿って長円周状に複数設けられて
おり、各油圧ジャッキ２０１はそのピストンロッド部分
がプレキャスト管１１の１リングの幅Ｌ１に対応する長
さのストローク分だけ矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退駆動自
在に構成されている。反転装置２１は、図１２に示すよ
うに、前記仮軌条１７等を介して坑道３中を矢印Ａ、Ｂ
方向に走行し得る形の車体２３を有しており、車体２３
の図１２左部に示す前部には、プレキャスト管１１をそ
の内方側から着脱自在に保持し得る形の反転ビーム２４
が、該保持したプレキャスト管１１を図１２矢印Ｇ、Ｈ
方向に回動自在で且つ回転中心ＣＴ１を回転中心として
図１２紙面と交差方向に回転させ得る形で設けられてい
る。中継元押装置２２は、図１１に示すように、前記元
押装置５と同様に、プレキャスト管１１の側端面に沿う
形で長円環状に形成されたフレーム２２１を有してお
り、フレーム２２１は図１１に示すように、Ｈ型鋼等か
らなる支持鋼２２２、２２２上に、坑道３の伸延方向で
ある矢印Ａ、Ｂ方向（図１１紙面と直交方向）に移動自
在な形で載戴支持されている。フレーム２２１にはプレ
キャスト管１１を坑道３に押込み得る複数の油圧ジャッ
キ２６が、各ジャッキ２６のラム２６１の突出方向を１
本ごと互い違いに向けた形で、坑道３の内周に沿って長
円周状に装着されており、各ジャッキ２６のラム２６１
は、該フレーム２２１の前後の面である矢印Ａ、Ｂ両側
端面のそれぞれから外方に向けて（図１２左右方向に伸
長する形で）、油圧ジャッキ６のジャッキストロークＬ
５と同一のストローク分だけ図１矢印Ａ、Ｂ方向にそれ
ぞれ突出後退駆動自在に設けられている。なお、元押装
置５の油圧ジャッキ６と中継元押装置２２の油圧ジャッ
キ２６は、その適用様態が異なるだけの同様のジャッキ
であり、従って、中継元押装置２２は、ストロークＬ５
のジャッキ２６がそれぞれ左右方向に突出することが出
来るように互い違いに複数装着されて用いられているこ
とから、元押装置５の略２倍のストロークを保有してい
る。

【００１２】トンネル１等は以上のような構成を有して
いるので、該トンネル１を構築するには、まず、例えば
地上２ａ等から公知の手段で適宜掘り下げる形で、立坑
３２を開削形成し、該立坑３２からシールド装置１２
を、例えば元押装置５の反力架台５２を利用した図示さ
れない仮設の発進架台等を介して、地盤２中を図１矢印
Ａ方に向けて坑口３ａから発進させる。そして、マイク
ロ掘削機１５を介して地盤２を矢印Ｂ方向側から矢印Ａ
方向に向かって、プレキャスト管１１の断面形状に対応
した断面形状（図２矢印Ｅ、Ｆ方向に略高さＬ２’をな
し矢印Ｃ、Ｄ方向に略幅Ｌ３’をなす長円状）に切り拓
く形で、シールド装置１２を推進させることにより、坑
道３における通常断面部分である坑道３₁部分から掘削
形成していく。この際、坑口３ａ近傍の地盤２は、シー
ルド発進以前に適宜支保されていた状態からシールド装
置１２により切り破られることにより一時に掻き乱され
るので、これにより地盤２の土圧が坑口３ａに集中して
立坑３２内へ崩落するのを防止する為、該坑口３ａの外
周に沿ってコンクリート３９等を長円環状に現場打ちし
ておく。

【００１３】シールド装置１２の発進初期にはまず、上
述した図示されない発進架台等に推進反力を求める形
で、外殻１３の内周面に装着された各推進ジャッキ１９
のピストンロッド１９１を該発進架台に当接支持させて
おく。そしてマイクロ掘削機１５を、図１に示すよう
に、その切削刃１５ａを回転駆動させつつカッタヘッド
１５１を矢印Ｅ’、Ｆ’方向及び図１紙面と交差方向に
揺動駆動させると、シールド装置１２はセミオープン型
であるために、該切削刃１５ａが外殻１３の前方（矢印
Ａ方）の切羽３ｃを前進させる形で地盤２を切り拓き、
これにより坑道３が形成される。こうしてマイクロ掘削
機１５により坑道３を掘削形成する際、該坑道３の切羽
３ｃが所定の距離だけ前進すると、シールド装置１２全
体が外殻１３と共に推進ジャッキ１９のジャッキストロ
ーク分まで矢印Ａ方向に前進して、即ちシールド装置１
２は推進する。一方、シールド装置１２の推進に連れ
て、外殻１３の後端（矢印Ｂ方端）と坑口３ｃとの間に
は、シールド装置１２の前進分だけ、未覆工の坑道３が
形成される。

【００１４】そこで次に、プレキャスト管１１を坑道３
に、該坑道３の先頭部分に位置するシールド装置１２の
後側に接続する形で、元押装置５を介して坑口３ａ側か
ら矢印Ａ方向に向けて押込む。即ち、立坑３２内でプレ
キャスト管１１を、図３に示すようにその長径Ｌ２をな
す長手方向を上下方向に向けて、該管１１の軸心ＣＴ２
（図１２に図示）を坑道３の伸延方向である矢印Ａ、Ｂ
方向に一致させた形に向き決めしてから、これを元押装
置５の油圧ジャッキ６の前方に位置させる。こうして、
向き決めしたプレキャスト管１１の後（矢印Ｂ方）側か
ら、適宜数量のストラット７とプレスリング９を介して
油圧ジャッキ６を当接させた形にしておいて、この状態
でラム６１をプレキャスト管１１の幅Ｌ１分だけ矢印Ａ
方向に突出駆動させる。すると、プレキャスト管１１は
坑口３ａから坑道３内に、ラム６１の突出駆動分だけ
（即ちプレキャスト管１１の１リングの幅Ｌ１分だけ）
矢印Ａ方向に押し込まれる。こうして一本のプレキャス
ト管１１を坑道３内に押し込み配置してから、油圧ジャ
ッキ６を開放することによりラム６１を矢印Ｂ方向に後
退駆動させると、坑道３内に配置されたプレキャスト管
１１とプレスリング９との間には、プレキャスト管１１
の１リングの幅Ｌ１に対応する空間が配置されるので、
次に、再び新たなプレキャスト管１１を立坑３２内で上
述したと同様に向き決めしてから、該空間に配置し、こ
れを元押装置５の油圧ジャッキ６により坑道３内に押し
込む。すると、いま新たに坑道３内に押し込まれたプレ
キャスト管１１が、先に既に坑道３内に配置していたプ
レキャスト管１１を矢印Ａ方向に推進させる。こうし
て、プレキャスト管１１を次々と、元押装置５を介して
立坑３２から押し込み、これを順次矢印Ａ方向に推進さ
せる形で、坑道３内に配置して、シールド装置１２の後
側に接続配置する作業を、元押装置５の押圧能力に対応
する分だけ（即ち各油圧ジャッキ６のジャッキ容量の総
和分だけ）繰返すことが出来る。なお、こうして、元押
装置５を介して立坑３２からプレキャスト管１１を坑道
３に押し込む作業を行う際、該元押装置５の油圧ジャッ
キ６とプレキャスト管１１の間には、プレスリング９を
介してストラット７を何リングか嵌合配置しておくと、
該ストラット７は図９に示すように、その上側半分が断
面欠損した形に形成されていることから、坑口３ａ部分
が元押装置５により閉塞されてしまうことなく広く開放
されて、坑道３中に作業員や資材、機材等が自在に出入
りすることが出来る。従って、坑口３ａを介しての立坑
３２におけるプレキャスト管１１の押し込み作業に阻害
されることなく、坑道３の先頭部分である切羽３ｃにお
いても円滑な掘進作業が進められる。

【００１５】ところで、シールド装置１２は、前述した
ようにその発進初期には、例えば元押装置５の反力架台
５１を利用した適当なる発進架台に推進ジャッキ１９の
ピストンロッド１９１を当接させて、該発進架台に推進
反力を求めるが、プレキャスト管１１が坑道３中に押し
込み配置されたなら、図１左部に示すように、該プレキ
ャスト管１１の先端側面（矢印Ａ方向側端面）から推進
反力を得る形で推進する。即ち、シールド装置１２が前
述したように、マイクロ掘削機１５を介して切羽３ｃを
前進させる形で推進したなら、これに連れて推進ジャッ
キ１９のピストンロッド１９１は外殻１３に対して後方
（矢印Ｂ方向）へ突出する。そこで、シールド装置１２
が適宜推進したところで、ピストンロッド１９１を矢印
Ａ方向へ後退させる形で推進ジャッキ１９内に戻すと共
に、前述したように元押装置５を介してプレキャスト管
１１を坑道３内に順次押し込む作業を、適宜なサイクル
で繰返す。するとこれにより、シールド装置１２の推進
による坑道３の形成と、プレキャスト管１１の推進を同
時進行させることが出来る。こうして、シールド装置１
２により、坑道３における通常断面の坑道３₁部分を、
断面長円形をなす形で形成すると共に、該坑道３₁に元
押装置５を介してプレキャスト管１１を所定の数だけ押
し込み、該プレキャスト管１１を順次推進させていくこ
とにより、立坑３２を発進基地とする第１のトンネル１
ａ（図１に図示）を形成していく。なお、シールド装置
１２の推進により形成された掘削ずりは、掘削ずり回収
機構１６を介して、該シールド装置１２の後方に配置さ
れ得るシャトルカー１６２に積載してから、該シャトル
カー１６２を既に坑道３内に押し込み接合されたプレキ
ャスト管１１内を通過させる形で、容易に坑口３ａ迄搬
出することができる。

【００１６】シールド装置１２が地盤２中の所定の位置
まで推進して、坑道３における通常断面の坑道３₁部分
が所定の距離だけ掘削されると共に、該坑道３₁に所定
の数だけプレキャスト管１１が押し込まれて、これによ
り第１のトンネル１aが掘進形成されたなら次に、図４
に示すように坑道３を、マイクロ掘削機１５を介して図
７に示すように、通常断面の坑道３₁より大きな断面積
で図７矢印Ｃ、Ｄ方向に示す横断幅がＬ４をなす馬蹄形
状に拡幅形成する形で、中継部３３を形成していく。な
お、プレキャスト管１１の中継部３３中における推進作
業に先立ち（即ち前述した第１のトンネル１aの掘進作
業中には）、中押装置２０を構成している油圧ジャッキ
２０１が図６に示すように第１のトンネル１aを構成し
ている所定の数量のプレキャスト管１１の先頭位置に配
置され得る形になるように、矢印Ａ、Ｂ方向に隣接する
プレキャスト管１１、１１間にこれを予め坑口３ａ部分
で挾み込んでおき、この状態でシールド装置１２とプレ
キャスト管１１の推進作業を継続する。従って、図４に
示すようにシールド装置１２が中継部３３を掘削開始す
る時点において、第１のトンネル１a部分には、後に該
第１のトンネル１aの覆工１０を構成する所定の数量の
プレキャスト管１１の前（矢印Ａ方向）側に、後に中継
元押装置２２を介して第２のトンネル１bに押し込まれ
るべき所定の数量のプレキャスト管１１が、中押装置２
０を介して第１のトンネル１aを構成するプレキャスト
管１１を先導する形で配置されている。

【００１７】こうして、シールド装置１２をマイクロ掘
削機１５及び推進ジャッキ１９を介して図４に示す状態
から図５に示すように掘削推進させると共に、プレキャ
スト管１１を元押装置５を介して押し込み推進させる
と、中継部３３は通常断面の坑道３₁部分より大きな断
面積をなす馬蹄形状を呈していることから、該中継部３
３にはプレキャスト管１１の外周１１ａと坑壁３ｂとの
間に空間３３ａが形成される。そこで、中継部３３には
図５に示すように、その坑壁３ｂに沿ってショットクリ
ート３６を所定の厚さＷ１だけ吹き付けると共に、該シ
ョットクリート３６の内側に沿って型鋼等からなる支保
工３５を矢印Ａ、Ｂ方向に所定のピッチＬ６をなす形で
立て込むことにより、中継部３３を一次的に覆工支保し
ておく。また、中継部３３にはインバート部分にもプレ
キャスト管１１の外周１１ａとの間に空間３３ｂが形成
されることから、該空間３３ｂには図７に示すように、
切羽３ａで形成される掘削ズリ３７を適宜な厚さＷ２だ
け充填することにより、該中継部３３中を推進するプレ
キャスト管１１の底面を安定させる。なお、空間３３ｂ
に充填される掘削ずりは、トンネル構築作業が進行して
後にも除去される必要はないので、当該空間３３ｂへの
充填量に対応した分だけ、坑口３ａへのずり搬出量を削
減することになる。

【００１８】こうしておいて、中継部３３を図６に示す
ように、矢印Ａ、Ｂ方向に所定の長さＬ７分だけ掘削及
び覆工形成すると、中継部３３には、矢印Ａ、Ｂ方向に
隣接するプレキャスト管１１、１１間に挾まれる形で、
中押装置２０の油圧ジャッキ２０１が配置される。な
お、こうして中継部３３の掘削及び覆工が完了すると共
に中押装置２０が中継部３３に位置した段階で、これに
続く作業時には、第１のトンネル１aのプレキャスト管
１１が元押装置５を介して推進する必要は既にないの
で、そこで、プレキャスト管１１と地盤２との間の間隙
２ｂにモルタル、セメントミルク等の裏込材を充填する
ことにより、複数のプレキャスト管１１を地盤２に定着
させると、立坑３２を発進基地とする第１のトンネル１
a（図１に図示）の覆工１０を直ちに形成することが出
来る。また、この時点で元押装置５の解体作業を開始し
て何等差し支えない。中継部３３が図６に示すように、
矢印Ａ、Ｂ方向に所定の長さＬ７分だけ掘削形成された
なら、再び地盤２をマイクロ掘削機１５を介して断面長
円形をなす形で切り拓くことにより通常断面の坑道３₁
を掘削形成する形で、シールド装置１２を図６に示す状
態からさらに推進させて、これにより、中継部３３の前
（矢印Ａ方向）側である図６左側に接続する第２のトン
ネル１bを構築していく。

【００１９】第２のトンネル１bの掘進初期には、図８
に示すように、既に元押装置５により坑道３内に押し込
まれたプレキャスト管１１のうち、中押装置２０より前
側即ち矢印Ａ方側の中継部３３に配置していた所定の数
量のプレキャスト管１１を、中押装置２０を介して推進
させると共に、該所定の数量のプレキャスト管１１の推
進動作に後続させる形で、これ等のプレキャスト管１１
の最後端と中押装置２０との間に、図８に示すようにプ
レスリング９を介してストラット７を１ヶづつ嵌め込む
形で、所定の数だけ配置させる。なお、ストラット７
は、図９に示すように上半分断面欠損したした形で形成
されていることから、既に構築された第１のトンネル１
aの坑道３中を矢印Ａ、Ｂ方向に通過させる形で、これ
等を坑口３ａから中継部３３まで搬送することが容易に
出来る。また、第２のトンネル１bの掘進開始と同時
に、中押装置２０の後側のプレキャスト管１１の外周１
１ａと地盤２との間の間隙２ｂには、図８右部に示すよ
うに、コンクリートを現場打ちする形で反力壁２７を環
状に構築形成しておく。すると、第１のトンネル１aの
先頭部分を構成しているプレキャスト管１１が、中継部
３３の坑壁３ｂに堅固に定着されて、これにより、上述
した中押装置２０によるストラット７を介してのプレキ
ャスト管１１の押し込み時に、該中押装置２０に十分な
反力を提供することが出来る。こうしてストラット７
を、図８に示すように、所定の数量だけ中継部３３に配
置させると、既に元押装置５により押し込まれて中押装
置２０より前側に配置していたプレキャスト管１１は、
ストラット７を介して中押装置２０の油圧ジャッキ２０
１により矢印Ａ方向に押される形で、該ストラット７の
配置数量に対応する長さ分だけ（即ち図８に示す長さＬ
８分だけ）第２のトンネル１bの坑道３₁中に押し込まれ
る。

【００２０】こうして、中押装置２０より前側（矢印Ａ
方向側）の中継部３３に、図８に示すようにストラット
７が所定の本数だけ設置されて、中押装置２０より前側
に既に配置されていたプレキャスト管１１の後端（矢印
Ｂ方向端部）がある程度矢印Ａ方向に進行したところ
で、次に、図１０に示すように、中継部３３に設置され
たストラット７を中押装置２０と共に一旦除去する。す
ると、中継部３３には、図１１に示すように、シールド
装置１２により掘削形成された侭の、通常断面の坑道３
₁部分より大きな断面の馬蹄形状をなす形の坑道空間が
復元配置されるので、そこで、次に中継部３３に、図１
１に示すように、トランス座２５及び中継元押装置２２
を設置する。なお、中継部３３におけるインバート部分
には、図１０に示すように、適当なる敷板２９を敷設し
ておき、該敷板２９上に、前記第１のトンネル１aより
前（矢印Ａ方）側に引き続き構築される第２のトンネル
１bの坑道３中にプレキャスト管１１を押込む為の中継
元押装置２２やトランス座２５を組立設置したり、反転
装置２１の車体２３を固定したりする形で、中継部３３
におけるインバート部分にこれ等の仮設機材を支持させ
る。また、中継元押装置２２を設置する際には、図１０
に示すように、該元押装置２２の前後（矢印Ａ、Ｂ両方
向側）にプレスリング９、９を、第１のトンネル１aの
最先頭部分を構成しているプレキャスト管１１の前端面
（矢印Ａ方向側端面）、及び第２のトンネル１bの後端
部分を構成しているプレキャスト管１１の後端面（矢印
Ｂ方向側端面）との間に挾む形で仮設装着して、この状
態で該中継元押装置２２を用いる。また、中継元押装置
２２のフレーム２２１は、図１１に示すように、プレキ
ャスト管１１の側端面に沿う形で長円環状に形成されて
いることから、断面馬蹄形状をなす中継部３３にこれを
仮設すると、該フレーム２２１の側方（矢印Ｃ又はＤ
方）に空間３３ｃ（図１１に図示）が形成される。そこ
で、中継部３３の空間３３ｃにトランス座２５を仮設し
て、該トランス座２５にトランス類を収容することによ
り、第１のトンネル１a部分等の通常断面の坑道３₁中に
これを配置して、その作業空間を狭めることを回避する
ことが出来、これにより第１のトンネル１a部分の断面
長円形をなす通常断面の坑道３₁を、中継部３３より前
側（矢印Ａ方向側）で必要とされる資材、機材の搬送経
路として広く開放しておくことが出来る。

【００２１】こうして中継部３３に、中継元押装置２２
が設置されたところで、まず、中継元押装置２２を、図
１０に示すように、フレーム２２１の前後の面である矢
印Ａ、Ｂ両側端面に装着されている油圧ジャッキ２６の
全てを、各ラム２６１を後退させることにより、最縮長
状態にすると共に、該フレーム２２１を支持鋼２２２、
２２２上をスライドさせる形で中継部３３内の後部（矢
印Ｂ方側）に配置する。するとこれにより、中継部３３
には、中継元押装置２２の前側に空間３３ｄ（図１０に
図示）が形成される。こうして形成された空間３３ｄ
は、断面長円形をなす通常断面の坑道３₁より大きな断
面積で、長さＬ７で横断幅Ｌ４をなす馬蹄形状に拡幅形
成された形の中継部３３の、略半分の十分大きなスペー
スを有しているところから、該空間３３ｄにおいて、一
リングのプレキャスト管１１を自在な方向に反転させる
ことが出来る。そこで、引き続き第２のトンネル１bの
坑道３に押し込まれるべきプレキャスト管１１を、以下
に延べるように反転ビーム２４に保持させることにより
反転装置２１の車体２３に搭載した状態にして、これ
を、坑口３ａ等から仮軌条１７等を介して前述した第１
のトンネル１a部分の坑道３内に配設されたプレキャス
ト管１１内を通過させて、図１０に図示される空間３３
ｄに搬送すると共に、該空間３３ｄにおいて該プレキャ
スト管１１の反転作業を行う。プレキャスト管１１を中
継部３３の空間３３ｄに搬送する際には、図１２に示す
ように、該プレキャスト管１１の長手方向を坑道伸延方
向である矢印Ａ、Ｂ方向に向けた形の横倒し状態にし
て、これを車体２３の反転ビーム２４に保持させる。す
ると、前述したように元押装置５により押し込まれて第
１のトンネル１aの坑道３に配置しているプレキャスト
管１１は、図３に示すように、長径Ｌ２をなすその長手
方向を図３上下方向に向けて且つ短径Ｌ３をなすその短
手方向を水平方向に向けた形でそれぞれ立設されている
ことから、上述したように横倒し状態で反転ビーム２４
に保持されたプレキャスト管１１は、立設されたプレキ
ャスト管１１の内部を矢印Ｂ方向側から矢印Ａ方向に向
けて通過する形で、坑道３中を円滑に搬送される。

【００２２】こうして車体２３を介して第１のトンネル
１aの坑道３中を通過させる形でプレキャスト管１１が
中継部３３の空間３３ｄに搬送されたなら、図１２に示
すように、まず反転ビーム２４を図１２矢印Ｇ又はＨ方
向に適宜回転させて、該ビーム２４に保持されたプレキ
ャスト管１１を図１２において一点鎖線で示すように起
立させる。そして、次に、反転ビーム２４を、図１２回
転中心ＣＴ１を中心として図１２紙面と交差方向に回転
させることにより、プレキャスト管１１の軸心ＣＴ２
を、第２のトンネル１ｂにおける坑道３の伸延方向であ
る矢印Ａ、Ｂ方向に向けた形にする。こうしておいて、
反転ビーム２４に保持されているプレキャスト管１１
を、図１２において第２のトンネル１ｂの後端（矢印Ｂ
端）部に配置しているプレキャスト管１１の後側端面に
整合させる形で、位置決めしてから、図１３に示すよう
に、油圧ジャッキ２６のラム２６１を突出駆動させる。
すると、フレーム２２１の後（矢印Ｂ方）の油圧ジャッ
キ２６のラム２６１が、反力壁２７により中継部３３の
後端部分の坑壁３ｂに堅固に定着支持された形の第１の
トンネル１aの先頭部分のプレキャスト管１１の先端側
面に、プレスリング９を介して当接して、一方フレーム
２２１の前（矢印Ａ方）の油圧ジャッキ２６のラム２６
１がプレスリング９を介して、反転ビーム２４に保持さ
れているプレキャスト管１１の後（矢印Ｂ方向）側端面
に当接する形で、該ビーム２４に保持されているプレキ
ャスト管１１が第２のトンネル１bに位置している後端
部分のプレキャスト管１１の後端側面に押し付けられ
る。この状態で、反転ビーム２４の保持状態を適宜解除
すると、第２のトンネル１bの後端部分に位置している
２ヶのプレキャスト管１１、１１が接合された形で、両
者１１、１１は共に第２のトンネル１bの坑道３中に矢
印Ａ方向に向けて押込まれる。なお、この際、中継元押
装置２２においてはフレーム２２１が、ラム２６１の突
出に伴い矢印Ａ方向に押される形で支持鋼２２２上をス
ライドして、中継元押装置２２が最伸長状態を呈する。
すると、中継元押装置２２においては、フレーム２２１
の前後の両側端面に油圧ジャッキ２６が、各ラム２６１
の突出方向を互い違いに向けた形で複数装着されている
ことから、該中継元押装置２２は各油圧ジャッキ２６の
ストロークの２倍に相当する分だけ伸長することが出
来、従って、中継部３３の長さＬ７にジャッキ２６の伸
長ストロークが十分余裕をもって対応することが出来
る。こうして、反転ビーム２４に保持された状態で反転
装置２１により位置決めされたプレキャスト管１１は、
中継元押装置２２の油圧ジャッキ２６を突出駆動するこ
とにより、第２のトンネル１bの坑道３中に押し込まれ
て、該第２のトンネル１b中にこの時点で配置している
全てのプレキャスト管１１が、プレキャスト管１１の１
リングの幅Ｌ１分だけ矢印Ａ方向に推進する。

【００２３】そこで、再び中継元押装置２２を、図１０
に示すように、油圧ジャッキ２６のラム２６１を後退さ
せることにより最縮長状態にして、そのフレーム２２１
を中継部３３内の後部（矢印Ｂ方側）に配置すると、中
継部３３には再び、中継元押装置２２の前側に前記空間
３３ｄ（図１０に図示）が形成される。そこで、前述し
たように空間３３ｄに更なるプレキャスト管１１を再び
搬送して、該プレキャスト管１１を反転させてから坑道
３中に押し込む作業を所定の回数繰返すことにより、前
述したシールド装置１２の推進に後続する形で、第２の
トンネル１bの坑道３中に次々とプレキャスト管１１が
推進配置される。こうして第２のトンネル１bが所定の
長さまで伸延構築されたところで、前述したと同様に、
再び坑道３中に中継部３３を上述したと同様に拡幅形成
すると共に、当該中継部３３において、前述した動作を
繰返すことによりトンネル１を無限に矢印Ａ、Ｂ方向に
伸延構築することが出来る。この際、中継部３３から再
び掘削形成する通常断面の坑道３₁の伸延方向は、該中
継部３３を中継基点として自在に変更することが出来る
ので、トンネル１において、坑道３を任意にカーブさせ
ることが容易に出来る。なお、中継部３３において、前
述したように用いられた中継元押装置２２や反転装置２
１等は、トンネル１の構築作業が更に進行してこれが不
要となったなら、適宜これ等の仮設機材を解体除去する
と共に、各中継部３３においては、該中継部３３の前後
（即ち上述した例においては第１のトンネル１aと第２
のトンネル１b部分）に配置する形の通常断面の坑道
３₁、３₁の後端及び前端部分に配置するプレキャスト管
１１、１１を矢印Ａ、Ｂ方向に接続する形で適宜覆工す
ることにより、中継部３３の覆工１０を現場形成する。
すると、これにより第１のトンネル１aと第２のトンネ
ル１bが接続されるので、これを繰返すことにより任意
の伸延距離（矢印Ａ、Ｂ方向長さ）のトンネル１を構築
完遂することが出来る。

【００２４】なお、上述した実施例においては、トンネ
ル１の覆工部材として、断面長円形状に形成された環状
のプレキャスト管１１を用いた例を述べたが、該プレキ
ャスト管１１の断面形状は、これが接合されて後その内
部を更なるプレキャスト管１１が通過することが出来れ
ば他の形状であっても差し支えなく、即ちその断面が細
長い形状を呈していれば、例えば矩形に形成されていて
も何等差し支えない。また、プレキャスト管１１等の覆
工部材ピースは、押込み位置（立坑３２の坑口３ａ近傍
や坑道３中の中継部３３）において環状に形成される形
で、予め１リングがいくつかに分割されて加工されてい
るものを用いても差し支えない。また、上述した実施例
においては、坑道３を掘削形成するためにセミオープン
型のシールド装置１２を用いた例を述べたが、本発明に
必要とされる掘削機は、坑道３を通常の断面の坑道３₁
と、拡幅部である中継部３３とに掘り分けられることが
出来る掘削機であれば、どのように構成されていても良
い。さらに、上述した実施例において用いた、元押装置
５、中押装置２０、中継元押装置２２等の油圧ジャッキ
装置は、プレキャスト管１１等の覆工部材を地盤に押込
むことが出来れば他の装置を用いても構わず、同様に、
トンネル１を構築する為に上述した実施例において述べ
た各種の機材、資材等は他の適当なる構成のものが用い
られて何等差し支えない。さらにまた、トンネル１は必
ずしも立坑３２から発進する必要はなく、その坑口３ａ
は、山肌或いは丘陵さらには他の地下構造の壁体部分等
の如何なる部分に設けられていても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切羽３ｃ等の坑道３の先頭部分にシールド装置１２等の
掘削手段を配設すると共に、坑口３ａ等の坑道３の後側
に、該坑道３中に断面が細長い環状に形成されたプレキ
ャスト管１１等の覆工部材ピースを押込み得る元押装置
５、中継元押装置２２等の押込手段を設けておき、前記
掘削手段を地盤２中に推進させて、前記覆工部材ピース
に対応した断面で該地盤２を掘削することにより坑道３
₁等の通常断面坑道を形成すると共に、前記押込手段に
より前記通常断面坑道に、前記掘削手段の後側に接続す
る形で前記覆工部材ピースを押込み、前記掘削手段が所
定距離推進して前記押込み手段により前記覆工部材ピー
スを所定距離押込んだところで、前記掘削手段により前
記通常断面坑道の先頭位置から該通常断面坑道より大き
な断面積をなす形の中継部３３等の拡大坑道を掘削形成
し、前記拡大坑道を掘削形成したところで、該拡大坑道
の先頭位置から再び前記掘削手段により前記通常断面坑
道を掘削形成すると共に、前記拡大坑道に前記押込手段
を配置し、前記拡大坑道に前記覆工部材ピースを、前記
構築済みの通常断面坑道を通過させる形で搬送し、前記
拡大坑道の先頭位置から再び掘削形成された前記通常断
面坑道に、該拡大坑道に搬送した覆工部材ピースを、該
拡大坑道に配置した前記押込手段により押込むことによ
りトンネル１等のトンネルを構築するようにして、構成
したので、通常断面坑道の掘削形成と該通常断面坑道へ
の覆工部材ピースの押込みを、拡大坑道を経由して所望
の回数だけ繰り返すことにより、坑道を所望の距離だけ
伸延させることが出来る。従って、坑道３中に立坑３２
等の立坑を何箇所も設けたり、予めトンネルの設計伸延
距離に合わせた大容量のジャッキを、坑口３ａ部分で該
大容量ジャッキに対応する空間を形成してここに反力架
台を設置した上で用いる必要なく、効率的且つ経済的に
無制限に長距離掘進することが出来る。また、トンネル
伸延途中に立坑を設ける必要がないことから、トンネル
を構築する際に道路や構築物等の地上要素に影響を与え
ることが少なく、さらに、構造物の下側等に坑道３を形
成する形で、地盤中の深い部分にトンネルを構築するこ
とも出来る。なお、拡大坑道の先頭位置から再び通常断
面坑道を掘削形成する際には、掘削手段を任意の方向に
発進させることが出来るので、該拡大坑道を介して坑道
３をカーブさせることにより、カーブ施工が容易に出来
る。また、掘削手段が掘削形成する坑道３の殆どは覆工
部材ピースに対応した断面の通常断面坑道であり、拡大
坑道は該坑道の一部のみであるところから、当該通常断
面坑道においては余掘り部分が形成されず、この為、ト
ンネル構築作業全般における掘削及び裏込にかかる経費
及び作業手間に多くが費やされることがないと共に、地
盤を極少しか緩ませない良質なトンネル施工が行われ得
る。従って、地上に構造物が密集しているような地域に
おいて、プレキャスト管を地中に推進させることにより
水路等の小断面トンネルを構築しようとする際に本発明
を適用すれば、上述したようなその効果は尚一層顕著に
発現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル構築方法により構築中の
トンネルの一例を示す図である。

【図２】図１のII、II矢視図である。

【図３】図１のIII、III矢視図である。

【図４】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示す
図である。

【図５】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示す
図である。

【図６】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示す
図である。

【図７】図６のVII、VII矢視図である。

【図８】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示す
図である。

【図９】図８のIX、IX矢視図である。

【図１０】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示
す図である。

【図１１】図１０のXI、XI矢視図である。

【図１２】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示
す図である。

【図１３】本発明によるトンネル構築方法の一工程を示
す図である。

【符号の説明】

１……トンネル ２……地盤 ３……坑道 ３₁……通常断面坑道（坑道） ３３……拡大坑道（中継部） ３ａ……坑道の先頭（切羽） ３ｃ……坑道の後（坑口） ５……押込み手段（元押装置） ２２……押込み手段（中継元押装置） １１……覆工部材ピース（プレキャスト管） １２……掘削機（シールド装置）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】坑道の先頭部分に掘削手段を配設すると共
   に、坑道の後側に、該坑道中に断面が細長い環状に形成
   された覆工部材ピースを押込み得る押込手段を設けてお
   き、 前記掘削手段を地盤中に推進させて、前記覆工部材ピー
   スに対応した断面で該地盤を掘削することにより通常断
   面坑道を形成すると共に、 前記押込手段により前記通常断面坑道に、前記掘削手段
   の後側に接続する形で前記覆工部材ピースを押込み、 前記掘削手段が所定距離推進して前記押込み手段により
   前記覆工部材ピースを所定距離押込んだところで、 前記掘削手段により前記通常断面坑道の先頭位置から該
   通常断面坑道より大きな断面積をなす形の拡大坑道を掘
   削形成し、 前記拡大坑道を掘削形成したところで、該拡大坑道の先
   頭位置から再び前記掘削手段により前記通常断面坑道を
   掘削形成すると共に、 前記拡大坑道に前記押込手段を配置し、 前記拡大坑道に前記覆工部材ピースを、前記構築済みの
   通常断面坑道を通過させる形で搬送し、 前記拡大坑道の先頭位置から再び掘削形成された前記通
   常断面坑道に、該拡大坑道に搬送した覆工部材ピース
   を、該拡大坑道に配置した前記押込手段により押込むこ
   とにより構築する、トンネル構築方法。