JPH05256090A - トンネル掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切羽の地盤状態の変化に対応して高作業効率
でトンネルを掘削する。 【構成】 切羽の硬質地盤に対しては、２台のドリルジ
ャンボの併行作業によるＮＡＴＭ工法で対処し、軟弱地
盤に対しては、シャフローダによるリングカット工法で
対処する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミニベンチカット工法
によりトンネルを掘削するトンネル掘削工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる工法に関し、特開平１−２８７３
９４号公報には、少なくとも２基のチャージングケージ
および少なくとも３基の削孔機を有する削孔ブームを備
えた１台のドリルジャンボを使用し、まず切羽下方の短
いベンチの手前にドリルジャンボが位置している状態
で、チャージングケージを移動させながら発破孔および
ロックボルト孔のマーキングを行い、その後、少なくと
も３基の削孔ブームを稼働させて上半発破孔およびロッ
クボルト孔の削孔を併行して行い、次いでドリルジャン
ボを所定長後退させた状態でチャージングケージを移動
させながら上半にロックボルトを打設すると共に、３基
の削孔ブームを稼働させて下半発破孔及びロックボルト
孔の削孔を併行して行い、その後、チャージングケージ
を稼働させて下半にロックボルトを打設するとともに、
上半および下半の発破孔にダイナマイトを装薬し、次い
で上半および下半を発破させて、先の切羽を崩して新た
な上半切羽およびベンチ下の下半切羽を形成し、その後
は前記の工程を順次繰返すことを特徴とするいわゆるＮ
ＡＴＭ工法が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の工法において
は、次の問題がある。

【０００４】（１） 適用範囲は、上下併行の作業能力
から、ベンチ長が通常３〜４ｍと短い。

【０００５】（２） ドリルジャンボ１台では、故障、
点検修理により、切羽掘削ができない場合が発生する。

【０００６】（３） ショートベンチ（ベンチ長が１５
〜３０ｍ程度）工法に切換えた場合、施工性が落ちる。

【０００７】（４） 上、下半作業ともに、発破孔とロ
ックボルト孔とを併行削孔しているが、物理的に何らの
効率向上をもたらさない。

【０００８】（５） 削孔ブームが干渉するおそれがあ
る。

【０００９】（６） ３基の削孔ブームは、上半切羽及
びロックボルト削孔作業から個別に次の作業に移ること
ができない。

【００１０】（７） 上半ロックボルト打設は、チャー
ジングケージから人力で行っているので、作業効率が悪
く、また、孔荒れにより人力で打設できない場合、併行
作業が不可能であり、更に、長尺のロックボルトを打設
する掘削パターンでは、打設するのが困難である。

【００１１】（８） 硬質地盤に対しては有効である
が、軟弱地盤に対しては適用することが困難である。

【００１２】他方、旋回及び前後移動が自在なロングブ
ームバケットと、ズリを搬出するコンベアとを備えたシ
ャフローダにより、上半切羽の外周部をアーチ状に掘削
して中央部に核を残し、支保工立込み位置まで上半切羽
をリング状に掘削するベンチカット工法におけるリング
カット工法が提案されている。しかし、このリングカッ
ト工法は、硬質地盤に適用することができない。

【００１３】本発明は、切羽の地盤状態の変化に対応し
て高作業効率でトンネルを掘削するトンネル掘削工法を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による工法は、ミ
ニベンチカット工法によりトンネルを掘削するトンネル
掘削工法において、硬質地盤に対しては、１基のチャー
ジングケージ及び２基の削孔機を備えた２台のドリルジ
ャンボを使用し、先ず、下半切羽直前に２台のドリルジ
ャンボを平行に位置させた状態で、２台のドリルジャン
ボに備えられた４基の削孔ブームにより上半切羽の上半
ロックボルト孔の削孔を行ったのち、該４基の削孔ブー
ムにより上半発破孔の削孔を行い、次いで、２台のドリ
ルジャンボのうちの１台を下半発破孔の削孔位置まで後
退させた状態で、２台のドリルジャンボの２基のチャー
ジングケージを稼働させて上半ロックボルト孔に定着剤
を注入し、上半切羽側のドリルジャンボの２基の削孔ブ
ームを稼働させて削孔機によりロックボルトを打設し、
その間、後退させたドリルジャンボの２基の削孔ブーム
を稼働させて下半発破孔を削孔し、次いで、上半切羽側
のドリルジャンボを後退させ、先に後退させたドリルジ
ャンボと平行に位置させた状態で、２台のドリルジャン
ボの２基のチャージングケージを稼働させて上半切羽の
発破孔にダイナマイトを装薬し、その間に先に後退させ
たドリルジャンボの２基の削孔ブームを稼働させて該ド
リルジャンボに近い側の下半部のロックボルト孔の削孔
を行ったのち、該ロックボルト孔にロックボルトを打設
し、後から後退させたドリルジャンボの２基の削孔ブー
ムを稼働させて下半切羽の残りの発破孔を削孔し、次い
で該ドリルジャンボに近い側の下半部のロックボルト孔
の削孔を行ったのち、該ロックボルト孔にロックボルト
を打設し、次いで、下半切羽の発破孔にダイナマイトを
装薬して２台のドリルジャンボを後方に退避させた状態
で、上半及び下半切羽を同時に発破させてズリを搬出
し、新たなミニベンチの上半及び下半切羽を形成し、以
降前記の工程を繰返して掘削し、軟弱地盤に対しては、
旋回及び前後移動が自在なロングブームバケット及びズ
リ搬出用コンベアを備えたシャフローダを使用し、先ず
下半切羽直前にシャフローダを位置させた状態で、前記
ロングブームを旋回及び前後移動させながら上半切羽の
外周部をアーチ状に掘削して中央部に核を残し、掘削し
たズリを運搬車両に搬出して支保工立込み位置まで上半
切羽をリングカットすることを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記の工法において、硬質地盤の切羽に対して
は、上半切羽、下半切羽共に、ロックボルト孔を削孔し
てロックボルトを打設し、発破孔を削孔してダイナマイ
トを装薬したのち、２台のドリルジャンボを退避させて
両切羽を同時に発破し、ズリを搬出して新たなミニベン
チの両切羽をＮＡＴＭ工法により形成する。

【００１６】軟弱地盤の切羽に対しては、ロングブーム
バケットを旋回及び前後移動させて上半切羽の外周部を
アーチ状に掘削して中央部に核を残し、ズリを運搬車両
に搬出して支保工立込み位置まで上半切羽をリングカッ
ト工法により形成する。

【００１７】上記のように、切羽地盤の硬質又は軟弱の
変化に対し、適切なベンチ長を採用し、リングカット工
法を併用することによってトンネルを高能率で掘削す
る。

【００１８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１９】図１には、本発明を実施する硬質地盤に使
用するドリルジャンボすなわち全体を符号Ａで示す２ブ
ーム油圧ホイールジャンボが示されている。このジャン
ボＡの台車１の上部には、一対のスライドレール２、２
が敷設され、これらレール２、２には、スライドヨーク
３が図示しない駆動手段によりスライド自在に設けられ
ている。そのスライドヨーク３には、チャージングブー
ム４の一端が、俯仰用シリンダ５及び旋回用シリンダ６
により俯仰と旋回が自在に枢着され、チャージングブー
ム４の他端には、チャージングケージ７が俯仰用シリン
ダ８により俯仰自在に支持されている。そして、チャー
ジングケージ７は、スライドヨーク３の前進とチャージ
ングブーム４の伸長とにより距離Ｌの範囲で前進される
ようになっている。

【００２０】他方、台車１の前部には、アーム９の一端
が枢着され、そのアーム９の他端には、一対のガイドレ
ール１０、１０が枢着されている。これらレール１０、
１０には、それぞれスライドヨーク１１、１１が図示し
ない駆動手段によりスライド自在に設けられている。こ
れらスライドヨーク１１、１１には、それぞれ削孔ブー
ム１２の一端が俯仰用シリンダ１３と旋回用シリンダ１
４とにより俯仰角αと旋回角β（図７）とが自在に変更
できるように枢着されている。この削孔ブーム１２の他
端には、削孔機１５が図示しない俯仰用シリンダにより
俯仰自在に枢着されている。なお、図中の符号１６はア
ウトリガー、１７は車輪、１８はケーブルリール、１９
はリフティンデッキ、Ｂはベンチ長Ｌ１が約５．５ｍの
ミニベンチである。

【００２１】図２には、軟弱地盤に使用する全体を符号
Ｓで示すシャフローダが示されている。台車２１には、
図示しないコンベアを備えた滑り台状の台枠２２が傾動
用シリンダ２３により傾動自在に設けられ、その台車２
１の前部に突設されたブラケット２４には、全体を符号
２５で示すロングブームが設けられている。このロング
ブーム２５は、一端がブラケット２４に枢着され、屈折
用シリンダ２６で屈折されるジブ２７と、一端がジブ２
７の他端に枢着され、旋回用シリンダ２８により旋回角
γ（図１３）の範囲で旋回される旋回アーム２９と、一
端が旋回アーム２９の他端に枢着され、屈折用シリンダ
３０で屈折されるミドルアーム３１と、一端がミドルア
ーム３１の他端に枢着され、屈折用シリンダ３２で屈折
されるディッパアーム３３と、一端がディッパアーム３
３の他端に枢着され、バケット用シリンダ３４で屈折さ
れるバケット３５とからなっている。

【００２２】次に、図３に示す施工フロー及び図４ない
し図９に示す工程図を参照して硬質地盤の切羽掘削の態
様を説明する。先ず、図４及び図５に示すように、１号
機ジャンボＡ１と２号機ジャンボＡ２を下半切羽ＣＬの
直前に平行に位置させる。その状態で、両ジャンボＡ
１、Ａ２の４基の削孔ブーム１２を稼働して掘削機１５
により、上半切羽ＣＵに上半ロックボルト孔ＤＲを削孔
したのち、上半発破孔ＤＢの削孔を行う。

【００２３】次いで、図６及び図７に示すように、例え
ば１号機ジャンボＡ１を下半発破孔Ｄｂの削孔位置まで
後退させる。その状態で、両ジャンボＡ１、Ａ２の２基
のチャージングケージ７、７を稼働させ、上半ロックボ
ルト孔ＤＲにモルタル台車Ｆからのモルタル定着剤を注
入し、前方の２号機ジャンボＡ２の２基の削孔ブーム１
２、１２を稼働し、削孔機１５、１５によりロックボル
トＲＢを打設する。その間に、後方の１号機ジャンボＡ
１の２基の削孔ブーム１２、１２を稼働させて下半発破
孔Ｄｂを削孔する。

【００２４】次いで、図８及び図９に示すように、前方
の２号機ジャンボＡ２を後退させて後方の１号機ジャン
ボＡ１と平行に位置させる。この状態で、両ジャンボＡ
１、Ａ２の２基のチャージングケージ７、７を稼働させ
て上半切羽ＣＵの発破孔ＤＢにダイナマイトＥを装薬す
る。その間に、先に後退させた１号機ジャンボＡ１の２
基の削孔ブーム１５、１５を稼働させ、１号機ジャンボ
Ａ１に近い側の下半部の下半ロックボルト孔Ｄｒを削孔
したのち、それらロックボルト孔ＤｒにロックボルトＬ
Ｂを打設する。次いで、２号機ジャンボＡ２の２基の削
孔ブーム１２、１２を稼働させて下半切羽ＣＬの残りの
発破孔Ｄｂを削孔し、続いて、２号機ジャンボＡ２に近
い側のロックボルト孔Ｒｒを削孔したのち、ロックボル
トＲＢを打設する。次いで、下半切羽ＣＬの発破孔Ｄｂ
をダイナマイトＥを装薬する。

【００２５】次いで、両ジャンボＡ１、Ａ２を後方に退
避させ、その状態で、上半切羽ＣＵ及び下半切羽ＣＬの
ダイナマイトＥを爆発させてズリを搬出し、新なミニベ
ンチＢを形成する。以降、前記一連の工程を繰返して硬
質地盤を掘進する。

【００２６】軟弱地盤の切羽掘削に際しては図１０ない
し図１３に示すように、ミニベンチＢの下半切羽ＣＬの
直前にシャフローダＳを位置させ、そのシャフローダＳ
の後方にダンプトラックＤＴを位置させる。その状態
で、シャフローダＳのロングブーム２５を旋回及び前後
左右に稼働させながら、バケット３５で上半切羽ＣＵの
外周部をアーチ状に掘削して中央部に核Ｋを残す。そし
て、ズリをコンベアを介してダンプトラックＤＴに搬出
する。このようにして、支保工立込み位置まで上半切羽
をリングカット掘削する。なお、核Ｋ、ミニベンチＢの
掘削は、上半切羽掘削後（支保工建込、吹付完了後）そ
の進行に応じて、核Ｋ、ミニベンチＢの順にシャフロー
ダーで掘削すればよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２８】（１） 硬質地盤に対して、従来の通常ベ
ンチ長３〜４ｍに対し、ベンチ長５．５ｍまでの範囲の
ミニベンチに実施することができる。

【００２９】（２） 従来不可能であったミニベンチ工
法でのリングカット工法が実施できる。

【００３０】（３） 従来不可能であったショートベン
チ工法へ容易に切換えることができ、施工性が良くなっ
た。

【００３１】（４） 故障、点検修理により切羽掘削不
能を回避することができる。

【００３２】（５） ４基の削孔ブームにより、作業速
度を上げることができる。

【００３３】（６） チャージングケージの干渉を避け
ることができる。

【００３４】（７） 従来の３基の削孔ブームでは、上
半発破孔及びロックボルト孔の削孔作業から次の作業へ
個別に移れないのに対し、２基の削孔ブーム単位で移る
ことができる。

【００３５】（８） ロックボルト打設作業は、削孔機
により行い、安全性を高めると共に、孔荒れにも対処す
ることができ、更に、長尺のロックボルトを打設する掘
削パターンにも適用することができる。

【００３６】（９） 軟弱地盤に対しては、従来のバッ
クホーのブームを前後に屈折して掘削する際、核に妨げ
られて充分掘削できない、核を崩壊させるなどの危険を
解消することができる。

【００３７】（１０） ズリをコンベアでダンプトラッ
クに搬出し、作業効率を向上することができる。

【００３８】（１１） 以上のように、硬質地盤に対し
ては、２台のドリルジャンボによるＮＡＴＭ工法を適用
し、軟弱地盤に対しては、シャフローダによるリングカ
ット工法を適用し、切羽の地盤の変化に対応してトンネ
ルを高作業効率で掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するドリルジャンボを示す側面
図。

【図２】本発明を実施するシャフローダを示す側面図。

【図３】ドリルジャンボによる施工フロー図。

【図４】上半発破孔及びロックボルト削孔工程を示す側
面図。

【図５】図４の平面図。

【図６】上半及び下半ロックボルト打設工程を示す側面
図。

【図７】図６の平面図。

【図８】上半及び下半発破孔に対するダイナマイト装薬
工程を示す側面図。

【図９】図８の平面図。

【図１０】シャフローダによる掘削状態を示す側面図。

【図１１】図１０の側面図。

【図１２】図１０の正面図。

【図１３】バケットの旋回範囲を示す正面図。

【符号の説明】

Ａ・・・２ブーム油圧ホイールジャンボ Ａ１・・・１号機ジャンボ Ａ２・・・２号機ジャンボ Ｂ・・・ミニベンチ ＣＵ・・・上半切羽 ＣＬ・・・下半切羽 ＤＢ・・・上半発破孔 Ｄｂ・・・下半発破孔 ＤＲ・・・上半ロックボルト孔 Ｄｒ・・・下半ロックボルト孔 Ｅ・・・ダイナマイト Ｋ・・・核 Ｓ・・・シャフローダ ＲＢ・・・ロックボルト １・・・台車 ２・・・ガイドレール ３・・・スライドヨーク ４・・・チャージングブーム ５・・・俯仰用シリンダ ６・・・旋回用シリンダ ７・・・チャージングケージ ８・・・俯仰用シリンダ ９・・・アーム １０・・・ガイドレール １１・・・スライドヨーク １２・・・削孔ブーム １３・・・俯仰用シリンダ １４・・・旋回用シリンダ １５・・・削孔機 １６・・・アウトリガー １７・・・車輪 １８・・・ケーブルリレー ２１・・・台車 ２２・・・台枠 ２３・・・傾動用シリンダ ２４・・・ブラケット ２５・・・ロングブーム ２６・・・屈折用シリンダ ２７・・・ジブ ２８・・・旋回用シリンダ ２９・・・旋回アーム ３０・・・屈折用シリンダ ３１・・・ミドルアーム ３２・・・屈折用シリンダ ３３・・・ディッパアーム ３４・・・バケット用シリンダ ３５・・・バケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミニベンチカット工法によりトンネルを
   掘削するトンネル掘削工法において、硬質地盤に対して
   は、１基のチャージングケージ及び２基の削孔機を備え
   た２台のドリルジャンボを使用し、先ず、下半切羽直前
   に２台のドリルジャンボを平行に位置させた状態で、２
   台のドリルジャンボに備えられた４基の削孔ブームによ
   り上半切羽の上半ロックボルト孔の削孔を行ったのち、
   該４基の削孔ブームにより上半発破孔の削孔を行い、次
   いで、２台のドリルジャンボのうちの１台を下半発破孔
   の削孔位置まで後退させた状態で、２台のドリルジャン
   ボの２基のチャージングケージを稼働させて上半ロック
   ボルト孔に定着剤を注入し、上半切羽側のドリルジャン
   ボの２基の削孔ブームを稼働させて削孔機によりロック
   ボルトを打設し、その間、後退させたドリルジャンボの
   ２基の削孔ブームを稼働させて下半発破孔を削孔し、次
   いで、上半切羽側のドリルジャンボを後退させ、先に後
   退させたドリルジャンボと平行に位置させた状態で、２
   台のドリルジャンボの２基のチャージングケージを稼働
   させて上半切羽の発破孔にダイナマイトを装薬し、その
   間に先に後退させたドリルジャンボの２基の削孔ブーム
   を稼働させて該ドリルジャンボに近い側の下半部のロッ
   クボルト孔の削孔を行ったのち、該ロックボルト孔にロ
   ックボルトを打設し、後から後退させたドリルジャンボ
   の２基の削孔ブームを稼働させて下半切羽の残りの発破
   孔を削孔し、次いで該ドリルジャンボに近い側の下半部
   のロックボルト孔の削孔を行ったのち、該ロックボルト
   孔にロックボルトを打設し、次いで、下半切羽の発破孔
   にダイナマイトを装薬して２台のドリルジャンボを後方
   に退避させた状態で、上半及び下半切羽を同時に発破さ
   せてズリを搬出し、新たなミニベンチの上半及び下半切
   羽を形成し、以降前記の工程を繰返して掘削し、軟弱地
   盤に対しては、旋回及び前後移動が自在なロングブーム
   バケット及びズリ搬出用コンベアを備えたシャフローダ
   を使用し、先ず下半切羽直前にシャフローダを位置させ
   た状態で、前記ロングブームを旋回及び前後移動させな
   がら上半切羽の外周部をアーチ状に掘削して中央部に核
   を残し、掘削したズリを運搬車両に搬出して支保工立込
   み位置まで上半切羽をリングカットすることを特徴とす
   るトンネル掘削工法。