JPH0610397B2 - 岩盤切削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトンネルの築造等において、岩盤を良好な作業
環境の下で能率よく掘削し得る岩盤掘削方法に関するも
のである。

〔従来技術とその問題点〕

トンネル掘削工事等において、その工事現場が都市近郊
の場合には、発破工法によって岩盤を掘削すると発破時
の震動や騒音による環境問題が生じるために、従来から
ブレーカによる岩盤破砕が行われているが、硬岩層では
破砕が困難で掘削能率が極めて悪いという問題点があ
る。

このため、予め岩盤に適宜深さの孔を穿設しておき、こ
の孔内に膨張破砕剤を充填して該破砕剤の膨張により岩
盤に無数の亀裂を生じさせたのちブレーカで掘削する方
法も行われているが、岩盤の破砕に至るまでには著しい
時間を要して掘削能率が低下すると共に破砕されたズリ
の排除が煩わしく、その上、粉塵等が生じて作業環境を
害するという問題点がある。

本発明はこのような問題点を根本的に解消することを目
的とした岩盤切削方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の岩盤切削方法は、
穿岩機等によって岩盤に上下又は左右に対向する適宜深
さの溝を掘削したのち、少なくとも一方の溝内にウオー
タジエット噴射装置のノズル本体を挿入して該ノズル本
体の吐出ノズルから噴出するウオータジエットにより他
方の溝に向かう背後溝を掘削し、前記対向する溝とこの
背後溝とで囲まれた岩盤部分をブロック形状にして切除
することを特徴とするものである。

〔作用〕

穿岩機等の適宜な穿溝装置を使用して岩盤の切羽面に適
宜間隔毎に所望深さの溝を縦横に切削すれば、周囲が溝
によって囲まれた複数個の岩盤部分が形成される。

次に、上下或いは左右に対向する溝の少ないとも一方に
ウオータジエット噴射装置のノズル本体を挿入して該吐
出ノズルから他方の溝に向かってウオータジエットを噴
射させると、両溝の深部間に背後溝が切削される。

この場合、前記対向溝の夫々にウオータジエット噴射装
置のノズル本体を挿入してウオータジエットを噴射させ
れば、これらのウオータジエットにより掘削される背後
溝間が互いに近接又は連続して能率よく切削でき、この
ようにして背後溝が切削されると、周囲が溝によって囲
まれた岩盤部分がブロック形状として排除することがで
きる。

なお、前記対向溝にウオータジエット噴射装置のノズル
本体を挿入して該吐出ノズルからのウオータジエットに
より浅溝を掘削したのち、該浅溝内に長さの大なるノズ
ル本体又は吐出ノズルを挿入して深い背後溝を掘削すれ
ば、背後溝の切削が容易となるものであり、さらに、ウ
オータジエットに研磨粒を混入させている高粘度の流動
物を供給すれば、より一層深い背後溝の切削が能率良く
行えるものである。

〔実施例〕

本発明の実施例をトンネル掘削の場合について説明する
と、まず、穿岩機等の穿孔機を使用して岩盤から形成さ
れているトンネル切羽(1)に、第１図に示すように、ト
ンネル壁面に沿うドーム形状の周溝(2)を適宜深さまで
掘削すると共にこの周溝(2)によって囲まれた岩盤の中
央部に縦溝(3)を略同一深さまで掘削し、さらに、周溝
(2)の対向側部間に上下に適宜間隔毎に複数条の互いに
平行な横溝(4)(4)・・・(4)を同じく略同一深さまで掘
削して複数個の岩盤部分(5)(5)・・・(5)に画成する。

なお、縦溝(2)は一条に限らず、横溝(4)と同様に複数条
掘削しておいてもよい。

このような溝(2)〜(4)を掘削する穿孔機としては、例え
ば、第４、５図に示すように、先端にビット(6)を装着
した複数本のロッド(7)をガイドシエル(8)上に前後動自
在に並設、支持させ、これらのロッド(7)を一斉に回転
させる機構(9)と打撃を与える打撃装置(10)及びロッド
送り装置(11)とをガイドシエル(8)に装備させてなるも
のが使用され、この穿孔機を作業台車等に設けたブーム
の先端に取付けて溝の掘削を行うものである。

即ち、並設したロッド(7)の先端ビット(6)を切羽(1)に
当接させ、ロッド(7)に打撃と回転とを与えながら送り
装置(11)により前進させて岩盤に平面長溝形状の孔を適
宜深さまで掘削し、この作業を繰り返し行って孔を長さ
方向に連続させることにより前記溝(2)〜(4)を得るもの
である。

こうして所望深さの溝(2)〜(4)を掘削したのち、横溝
(4)内にウオータジエット噴射装置(12)のノズル本体(1
3)を挿入し、該ノズル本体(13)が横溝(4)の最深部に位
置させた状態にして該ノズル本体(13)の吐出ノズル(19)
から隣接する横溝(4)に向かって高圧水ジエット(14)を
噴射させると共に該ノズル本体(13)を横方向に移動させ
ることにより横溝(4)に直角方向の背後溝(15)を穿設す
る。

この場合、上下に隣接する横溝(4)(4)の最深部内に夫々
ウオータジエット噴射装置(12)(12)のノズル本体(13)(1
3)の吐出ノズル(19)を対向させた状態で挿入し、これら
の吐出ノズル(19)(19)から高圧水ジエット(14)(14)を噴
射させれば、能率良く背後溝(15)を掘削することができ
る。

又、第３図に示すように、まず、長さの短い吐出ノズル
(19a)によって浅溝(15a)を掘削すると共に該ノズル本体
(13)を前後方向に往復移動させることによって浅溝(15
a)の溝幅を広く形成し、こうして長さの大なる吐出ノズ
ル(19b)の挿入が可能な溝幅に形成したのち、この浅溝
(15a)内に長さの大なる吐出ノズル(19b)を挿入して掘削
すれば、吐出ノズル(19b)の先端が岩盤の非切削面に近
づき、且つ該ノズル(19b)から噴出する高圧水ジエット
(14)(14)を強力に該非切削面に吹きつけることができ、
深い背後溝(15)を容易にすることができるものである。

なお、これらの吐出ノズル(19a)(19b)をノズル本体(13)
に取り替え自在に装着してもよく、又、別個のノズル本
体に装着しておいてもよい。

又、このように吐出ノズルの長さを異ならしめる代わり
に、ノズル本体(13)の長さが長短に形成しているものを
使用して上記のような浅溝(15a)と深い背後溝(15)とを
夫々切削してもよい。

このようなウオータジエット噴射装置(12)としては、第
６図に示すように、挿入パイプ(21)の先端にノズル本体
(13)を一体に装着し、該ノズル本体(13)内に高圧水ジエ
ットと粒径が１mm前後の大径の鉄粉等の研磨粒とを混合
させる混合室(16)を設け、該混合室(16)に高圧水供給管
(22)の先端に装着した高圧水ジエットノズル(17)を臨ま
せると共に研磨粒供給パイプ(18)を連通させ、さらに、
高圧水ジエットノズル(17)の延長線下に吐出ノズル(19)
を配設すると共に前記混合室(16)に高圧水ジエットノズ
ル(17)と研磨粒供給パイプ(18)とを遮断可能にするシャ
ッタ(20)を設けてなるものを使用することができ、又、
研磨粒は予めベントナイトやポリマー系粘性剤等の高粘
度を有するグリース状ないしはゲル状物質中に均一に混
合させておくことが好ましい。

このような高粘度の流動物に研磨粒を混入すると、切削
能力が大きい粒径の大なる研磨粒であっても、該研磨粒
が流動物に包持されて沈降することなく均一に散在した
状態で保持され、供給パイプ(18)や吐出ノズル(19)の入
口等が研磨粒によって閉塞されるのを防止することがで
きると共に、流動物に混入させた状態で供給パイプ(18)
を通じて高圧水ジエット(14)に定量供給でき、該高圧水
ジエットと共に岩盤に吹き付けられて岩盤を深く且つ能
率良く切削し得るものである。

又、切削作業終了時に混合室(16)に設けたシャッタ(20)
を閉止させると、高圧水ジエットノズル(17)と研磨粒供
給パイプ(18)とが遮断され、この状態で高圧水ジエット
のみを吐出ノズル(19)から噴出させると、該吐出ノズル
入口側の混合室内の研磨粒が完全に除去され、次のジエ
ット始動導の際の作動が円滑に行われるものである。

こうして、ウオータジエット噴射装置(12)(12)の吐出ノ
ズル(19)(19)からの高圧水ジエット(14)(14)を噴射させ
ることにより、先端部が互いに接近又は連通した背後溝
(15)を掘削すれば、周溝(2)と縦溝(3)、横溝(4)及び該
背後溝(15)とによって囲まれた岩盤部分(5)をブロック
形状として切羽(1)から取り出すことができる。

この場合、背後溝(15)が上下横溝(4)(4)間に完全に連通
した状態ではなく、部分的に岩盤が接続した状態である
時には、横溝(4)に楔等を挿入して該岩盤部分(5)をこじ
れば、接続している岩盤部を分離させることができる。

このような切り出し作業を周溝(2)と縦横溝(2)(3)とで
囲まれた岩盤部分(5)においても行って、全ての岩盤部
分(5)をブロック体として排除すると、一定長さのトン
ネル部分が形成され、このトンネル部分の切羽に上記同
様にして溝(2)〜(4)を設けたのち、背後溝(15)を掘削す
ることによって岩盤部分(5)をブロック体として除去
し、この作業を繰り返し行うことによりトンネルを掘削
していくものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の岩盤掘削方法によれば、穿岩機等
によって岩盤に上下又は左右に対向する溝を適宜深さま
で掘削したのち、少なくとも一方の溝内にウオータジエ
ット噴射装置のノズル本体を挿入して該吐出ノズルから
噴出するウオータジエットにより他方の溝に向かう背後
溝を掘削し、前記対向する溝とこの背後溝とで囲まれた
岩盤部分をブロック形状にして切除するものであるか
ら、騒音や粉塵等を殆ど発生させることなく良好な作業
環境の下で岩盤を切削していくことができ、その上、溝
によって囲まれた複数個の岩盤部分をブロック体として
取り出すので、ズリ出し作業等を排して安全に能率良く
作業を行うことができるものである。

又、前記対向溝にウオータジエット噴射装置のノズル本
体を挿入して該吐出ノズルからのウオータジエットによ
り浅溝を掘削したのち、該浅溝内に長さの大なるノズル
本体又は吐出ノズルを挿入して深い背後溝を掘削すれば
比較的深い背後溝であってもその切削が容易に行えるも
のであり、さらに、ウオータジエットに研磨粒を混入さ
せている高粘度の流動物を供給すれば、より一層深い背
後溝の切削が能率良く行え、切削作業性の向上を計るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はトンネル
切羽に溝を掘削した状態の正面図、第２図は切削状態を
示す断面図、第３図は浅溝と深溝とを順次掘削する場合
の説明図、第４図は穿孔機の側面図、第５図はその平面
図、第６図は使用するノズルの縦断面図である。 (1)……トンネル切羽、(2)……周溝、(3)……縦溝、(4)
……横溝、(5)……岩盤部分、(12)……ウオータジエッ
ト噴射装置、(13)……ノズル本体、(15)……背後溝、(1
9)……吐出ノズル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】穿岩機等によって岩盤に上下又は左右に対
   向する溝を適宜深さまで掘削したのち、少なくとも一方
   の溝内にウオータジエット噴射装置のノズル本体を挿入
   して該ノズル本体の吐出ノズルから噴出するウオータジ
   エットにより他方の溝に向かう背後溝を掘削し、前記対
   向する溝とこの背後溝とで囲まれた岩盤部分をブロック
   形状にして切除することを特徴とする岩盤切削方法。
2. 【請求項２】前記対向溝の夫々にウオータジエット噴射
   装置のノズル本体を挿入してウオータジエットを噴射さ
   せることにより互いに近接又は連続した背後溝を掘削す
   ることを特徴とする請求項記載の岩盤切削方法。
3. 【請求項３】前記対向溝にウオータジエット噴射装置の
   ノズル本体を挿入して該吐出ノズルからのウオータジエ
   ットにより浅溝を掘削したのち、該浅溝内に長さの大な
   るノズル本体又は吐出ノズルを挿入して深い背後溝を掘
   削することを特徴とする請求項記載の岩盤切削方法。
4. 【請求項４】浅溝を掘削する際に、ノズル本体を対向溝
   に沿って往復移動させることにより溝幅を広く形成する
   ことを特徴とする請求項記載の岩盤掘削方法。