JPH06346685A - 斜坑掘削機における反力支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜め上方に向かって掘削する斜坑掘削機の推
進反力を確実に支持し、且つ該斜坑掘削後における機械
掘削によるリーミング部の形成が容易に行えるようにし
た反力支持構造を提供する。 【構成】 斜坑掘削機６のシールドジャッキ11を当接さ
せて推進反力を支持する反力支持体１において、この反
力支持体１は掘削された斜坑壁２に沿って組み立てられ
た型枠３と、斜坑壁２と型枠３との間に打設されたコン
クリート４とから構成され、打設コンクリート４は斜坑
壁２に強固に付着、一体化している一方、型枠３はその
外表面に突起や傾斜面による係止表面部５を形成して打
設コンクリート４との付着力を増大させることにより、
型枠３にシールドジャッキ11を介して掛かる斜坑掘削機
６の荷重を斜坑壁２に確実に支持させように構成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水力発電所の水圧管路用
斜坑等を掘削する斜坑掘削機において、その推進反力の
支持構造に改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、山岳地盤に水力発電所の水圧
管路を形成するためのトンネルを掘削するには、まず、
地盤の下方から上方に向かって小口径の斜坑を掘削した
のち、この斜坑をパイロット坑として地盤の上方から下
方に向かって大口径のトンネルをリーミング（拡幅）掘
削し、掘削土砂をパイロット坑を通じて下方に排出して
いる。このようなパイロット坑となる急勾配の斜坑をト
ンネルボーリングマシンを使用して掘削する場合、該マ
シンはその自重によって後退しようとし、マシンの胴部
に設けたグリッパを掘削壁面に押接させても岩盤が軟岩
層の場合には強固な圧着力が得られず、極めて危険な状
態となる。

【０００３】このため、本願出願人等は、特開平３ー１
２２３９６号公報に記載しているような斜坑掘削機の反
力支持構造を開発した。この構造は、斜坑掘削機の後方
に、該掘削機により掘削された斜坑壁の一定長さ部分の
内周面にアンカーボルトによっ斜坑壁に締結されている
セグメントを組立てると共に、該セグメントと前記掘削
機との間の斜坑壁面に沿って、掘削機に配設した複数本
の推進ジャッキに対応する複数のスペーサ部材を介在さ
せてなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような反力支持
構造によれば、スペーサ部材を介してセグメントに伝達
された反力をアンカーボルトによって強固に支持させる
ことができるが、斜坑壁地盤にアンカーボルトを打ち込
むと、斜坑形成後、上方から下方に向かってリーミング
掘削を行う際に、該アンカーボルトの存在によって機械
掘削ができないという問題点がある。このため、リーミ
ング掘削前にアンカーボルトを撤去する必要があるが、
その撤去作業に多大な手間と労力を要することになる。
本発明はこのような問題点を全面的に解消し得る斜坑掘
削機における反力支持構造の提供を目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の斜坑掘削機における反力支持構造は、斜坑
掘削機により掘削された斜坑壁内に、外表面に外方に突
出する係止表面部を形成してなる複数枚の型枠をリング
状に組み立て、このリング状型枠と斜坑壁との間にコン
クリートを充填、硬化させて反力支持体を形成し、この
反力支持体の前端面で斜坑掘削機のシールドジャッキを
受止させるように構成してなるものである。

【０００６】

【作用】斜坑掘削機の重量はシールドジャッキを介して
反力支持体に作用する。反力支持体は、リング状に組立
てた型枠と、該型枠の外表面と斜坑壁との間に充填硬化
させてなるコンクリートとからなり、型枠の外表面には
外径方向に突出する係止表面部が設けられているので、
コンクリートと型枠との付着力（係止力）が増大し、こ
の付着力を介して斜坑掘削機の推進反力を地盤に強固に
受止させるものである。また、反力がかからなくなった
後方の型枠は取り外して前方側に搬送し、再び、組み立
てて反力の支持に使用するものである。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
１は斜坑掘削機６の後方において、該斜坑掘削機６によ
り掘削された斜坑壁２内に形成される反力支持体で、一
定長さを有する複数枚の型枠３を斜坑壁２の内壁面に沿
って円周方向に組み立てることにより形成されたリング
状型枠3Aと、このリング状型枠3Aを複数列、斜坑壁２の
一定長さ部分だけ直列状に連結させると共にこれらのリ
ング状型枠3Aと斜坑壁２との間に充填、硬化させた覆工
コンクリート４とから構成されてある。

【０００８】型枠３は図２に示すように、その両側端部
を前端から後端に向かって幅広く又は幅狭くなるように
傾斜させて平面形状を扇形に形成していると共に、幅方
向には円弧状に湾曲させてあり、さらに、斜坑壁２との
対向面側である外表面を前端面から後端面に向かって肉
厚となる外方向に傾斜させて係止表面部５に形成してあ
る。なお、この係止表面部５は、型枠３の後端面から前
端面に向かって肉厚となる方向に傾斜させておいてもよ
く、また、図３に示すように外表面の中央部等に係止突
起5aからなる表面部を突設しておいてもよい。

【０００９】斜坑掘削機６は、円筒形状の前胴部6aと、
中胴部6b及び後胴部6cを直列に接続してなり、前胴6a内
にカッター板７の回転駆動機構を配設していると共に前
胴部6aと後胴部6cとを中胴部6bを介してテレスコピック
状に伸縮並びに屈折自在に接続し、さらに、前胴部6aと
後胴部6c間を四方に配設したスラストジャッキ８により
連結してある。また、前胴部6aと後胴部6cとの周壁に
は、周方向に適宜間隔毎に油圧シリンダ（図示せず）の
作動によって胴内から斜坑壁２に向かって出没するフロ
ントグリッパ９とメイングリッパ10をそれぞれ配設して
ある。

【００１０】11は後胴部6cの内周面四方に配設、固定し
たシールドジャッキで、そのロッド端に装着しているス
プレッダ12を上記反力支持体１の型枠３の前端面に当
接、受止させるようにしている。さらに、このシールド
ジャッキ11と交互にプレスジャッキ13を四方に配設して
あり、該プレスジャッキ13のロッド端に反力支持体１の
覆工コンクリート４の前端面に当接させる円環形状の妻
型枠14を固着してある。15は前胴部6aの後端と中胴部6b
の前端間を連結してなる複数本の方向修正ジャッキであ
る。16は前端開口部をカッター板７によって掘削される
土砂の取り込み口に形成してなる掘削土砂排出用シュー
トで、斜坑掘削機６内から斜坑21内を通じて作業基地17
（図９に示す）まで配設されてある。

【００１１】上記のように構成した斜坑掘削機６によっ
て硬質岩盤層に斜坑21を掘削するには、図４に示すよう
に、シールドジャッキ11及びプレスジャッキ13のロッド
を収縮させた状態にしてロッド端に固着しているスプレ
ッダ12及び妻型枠14を反力支持体１の型枠３及び打設コ
ンクリート４の前端面にそれぞれ当接させておき、さら
に、フロントグリッパ９を前胴部6a内に没入させると共
にメイングリッパ10を後胴部6cから突出させて斜坑壁２
の壁面に圧着させ、斜坑掘削機６を斜坑壁２に支持させ
た状態とする。この状態でカッター板７を回転させなが
らスラストジャッキ８を伸長させることにより、後胴部
6cに対して前胴部6aを前進させて斜坑21を掘削する。

【００１２】一定長の斜坑21が掘削されると、図５に示
すように、フロントグリッパ９を前胴部6aから突出させ
て斜坑壁２に圧着させることにより斜坑掘削機６を斜坑
壁２により支持させたのち、メイングリッパ10を後退さ
せて斜坑壁２から離間させ、しかるのち、スラストジャ
ッキ８を収縮させながらその収縮量に応じてシールドジ
ャッキ11及びプレスジャッキ13を伸長させることにより
後胴部6cを一定長前進させる。

【００１３】次いで、図６に示すように、メイングリッ
パ10を斜坑壁２に圧着させると共にシールドジャッキ11
及びプレスジャッキ13のロッドを収縮させてロッド端と
最前部の型枠３との間に次の型枠３の組立てが可能な空
間部18を設けたのち、この空間部18に型枠３を搬入して
リング状型枠3Aを組み立てる。これらの型枠３として
は、最後部のリング状型枠3Aを解体して覆工コンクリー
ト４から取り外した型枠３が使用される。なお、型枠３
の組立時には、組み立てられる個所のみのシールドジャ
ッキ11のロッドを収縮させ、他のシールドジャッキ11の
スプレッダ12を型枠３の前端面に当接させておいてもよ
い。

【００１４】こうして空間部18にリング状型枠3Aを組み
立てたのち、図７に示すように、型枠３の適所に穿設し
ているコンクリート注入孔19にホース20を連結、連通さ
せ、斜坑内から該ホース20を通じて斜坑壁２とリング状
型枠3Aとの間にコンクリート4Aを打設する。この際、プ
レスジャッキ13のロッドを伸長させて妻型枠14を斜坑壁
２とリング状型枠3Aとの間の隙間に挿入しておき、コン
クリート4Aの打設に従って徐々に妻型枠14を後退させて
リング状型枠3Aの略最前端までコンクリートの打設を行
う。

【００１５】このコンクリート4Aの打設後、斜坑掘削機
６をメイングリッパ10を介して斜坑壁２に支持させた状
態で、プレスジャッキ13を伸長させることにより、妻型
枠14を後方に移動させて打設コンクリート4Aを加圧し、
突き固めを行う。打設コンクリート4Aの突き固め後、或
いはその作業と並行してスラストジャッキ８を伸長させ
ることにより、図４に示すように、斜坑掘削機６の前胴
部6aを前進させて斜坑21を掘進する。

【００１６】このように、前胴部6aの前進による斜坑21
の掘削、掘削後における後胴部6bの前進による型枠組立
用空間部18の形成、該空間部18への型枠３の組み立て、
コンクリート4Aの打設、前胴部6aの前進による斜坑21の
掘削とを繰り返し行いながら下方から上方に向かって斜
坑21を掘削していく。この際、フロントグリッパ９又は
はメイングリッパ10の斜坑壁２に対する圧着力が弱かっ
たり、或いは、グリッパ９、10に不作動の事態が発生し
ても、斜坑掘削機６のシールドジャッキ11のスプレッダ
12を受止している反力支持体１の型枠３は、該型枠３の
外表面に形成している突起、或いは傾斜面との摩擦係止
力によって硬化コンクリート４に強固に付着しており、
且つ該コンクリート４は斜坑壁２に一体的に固着した状
態であるから、斜坑掘削機６を安全に支持し得るもので
ある。

【００１７】次に、岩盤が崩壊しやすい地盤、或いは軟
質な岩盤等のようにグリッパ９、10により斜坑掘削機６
の自重を充分に支持し得ない地盤を掘削する場合につい
て述べると、斜坑21の掘削時には、上記図４に示すよう
に、シールドジャッキ11及びプレスジャッキ13のロッド
を収縮させた状態にしてその端部に固着しているスプレ
ッダ12及び円環状妻型枠14を既に形成した反力支持体１
の型枠３と覆工コンクリート４の前端面にそれぞれ当
接、受止させ、硬化した覆工コンクリート４と型枠３の
係止表面部５との係止固定力を介して斜坑壁２に対し、
斜坑掘削機６を支持させた状態とする。

【００１８】さらに、フロントグリッパ９を前胴部6a内
に没入させると共にメイングリッパ10を後胴部6cから突
出させて斜坑壁２の壁面に圧着させ、この状態でカッタ
ー板７を回転させながらスラストジャッキ８を伸長させ
ることにより、後胴部6cに対して前胴部6aを前進させて
斜坑21を掘削する。

【００１９】一定長の斜坑21が掘削されると、図５に示
すように、フロントグリッパ９を前胴部6aから突出させ
て斜坑壁２に圧着させることにより斜坑掘削機６を斜坑
壁２により支持させると共にメイングリッパ10を後退さ
せて斜坑壁２から離間させ、しかるのち、シールドジャ
ッキ11及びプレスジャッキ13のスプレッダ12及び円環状
妻型枠14を反力支持体１に圧接させて斜坑掘削機６を支
持した状態でこれらのロッドを伸長させ、且つその伸長
量に応じてスラストジャッキ８を収縮させることにより
後胴部6cを一定長前進させる。

【００２０】次いで、図６に示すように、メイングリッ
パ10を斜坑壁２に圧着させると共にプレスジャッキ13の
ロッドを収縮させる。一方、斜坑掘削機１の推進反力を
支持する一定長さの直列リング状型枠3Aからなる反力支
持体１において、上記同様に最後部のリング状型枠3Aを
解体し、該リング状型枠3Aを構成する複数枚の型枠３を
前方の型枠組立位置まで搬送する。

【００２１】この型枠３の組み立ては、図８に示すよう
に、まず、任意のシールドジャッキ11のロッドを収縮さ
せて型枠組立空間部18を設け、この空間部18を通じて斜
坑壁面に型枠３を沿わせて既に組立てゝいるリング状型
枠3Aの対向型枠３の前端面側に連結する。この際、残り
のシールドジャッキ11のスプレッダ12を反力支持体１の
型枠３の前端面に当接させて斜坑掘削機６を支持させて
おく。そして、型枠３の組立順序に従って型枠組立部位
に位置するシールドジャッキ11のロッドを収縮させ、他
のシールドジャッキ11を反力支持体の型枠３の前端面及
び既に組み立てた型枠３の前端面に受止させておく。

【００２２】こうして、反力支持体１の最前部のリング
状型枠3Aを組み立てたのち、上記同様に、斜坑壁２とリ
ング状型枠3Aとの間にコンクリート4Aを打設する。この
際、プレスジャッキ13のロッドを伸長させて妻型枠14を
斜坑壁２とリング状型枠3Aとの間の隙間に挿入してお
き、コンクリート4Aの打設に従って徐々に妻型枠14を後
退させてリング状型枠3Aの略最前端までコンクリートの
打設を行った後、妻型枠14を後方に移動させて打設コン
クリート4Aを加圧し、突き固めを行う。打設コンクリー
ト4Aの突き固め後、或いはその作業と並行してスラスト
ジャッキ８を伸長させることにより、図４に示すよう
に、斜坑掘削機６の前胴部6aを前進させて斜坑21を掘進
する。

【００２３】なお、フロントグリッパ９やメイングリッ
パ10による斜坑掘削機６の支持が殆ど得られない軟層地
盤の掘削に対しては、これらのグリッパ９、10を用いな
くても反力支持体１によってのみ斜坑掘削機６を支持さ
せながら斜坑21の掘削が可能である。即ち、上記両グリ
ッパ９、10を機内に没入させた状態にすると共にスラス
トジャッキ８を常時収縮させておき、この状態で反力支
持体１の前端面に推進反力を支持させながらシールドジ
ャッキ11を伸長させて斜坑掘削機６を掘進させる。

【００２４】一定長の掘進後、上記同様に型枠３の組立
順序に従って型枠組立部位に位置するシールドジャッキ
11のロッドを収縮させ、他のシールドジャッキ11を反力
支持体の型枠３の前端面及び既に組み立てた型枠３の前
端面に当接させて斜坑掘削機６の自重を支持させればよ
い。コンクリートの打設、突き固め等については上記実
施例と同様である。こうして、斜坑掘削機６により作業
基地17側から小径の斜坑21を斜め上方に向かって所定高
さまで掘削したのち、この斜坑21をパイロット坑として
大径のリーミング部22（図８に示す）を斜め下方に向か
って掘削する。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の斜坑掘削機におけ
る反力支持構造によれば、斜坑掘削機により掘削された
斜坑壁内に、外表面に外方に突出する係止表面部を形成
してなる複数枚の型枠をリング状に組み立て、このリン
グ状型枠と斜坑壁との間にコンクリートを充填、硬化さ
せて反力支持体を形成し、この反力支持体の前端面で斜
坑掘削機のシールドジャッキを受止させるように構成し
ているので、反力支持体の打設コンクリートは斜坑壁の
粗雑な壁面にアンカー状態に食い込んで強固に固着、一
体化した構造となり、その上、この打設コンクリートと
型枠とは該型枠の外表面に設けられている外方に突出す
る係止表面部を介して同じく強固に固着、一体化した構
造となって、この反力支持体により斜坑掘削機の重量を
確実に受止させることができるものである。

【００２６】さらに、斜坑掘削機の推進反力を支持する
上記支持体は、従来のようにセグメントをアンカーボル
トによって掘削斜坑壁に固着しているのではなく、型枠
をコンクリートを介して斜坑壁面に一体化させているの
で、機械掘削によるリーミング掘削が可能となり、水力
発電所の水圧管路等の大口径斜坑が能率よく掘削できる
ものである。また、反力支持体は斜坑掘削機を支持し得
るだけの長さであればよく、且つ型枠は解体可能となっ
ているから、斜坑掘削機の掘進に従って、最後部の型枠
を撤去したのち、前方に搬送して再び反力支持体として
用いることができ、使用部品を必要最小限度にした経済
的な反力支持構造を形成し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】斜坑掘削機と反力支持体との簡略縦断側面図、

【図２】リング状型枠の組立図と一部展開図、

【図３】型枠の係止表面部の別な実施例を示す簡略斜視
図、

【図４】斜坑掘削状態を示す簡略縦断側面図、

【図５】後胴部を前進させた状態の簡略縦断側面図、

【図６】型枠組立状態を示す簡略縦断側面図、

【図７】コンクリート充填状態を示す簡略縦断側面図、

【図８】型枠組立状態を示す簡略縦断側面図、

【図９】斜坑を掘進中の全体の簡略縦断側面図、

【図１０】斜坑とリーミング掘削部との縦断正面図。

【符号の説明】

１ 反力支持体 ２ 斜坑壁 ３ 型枠 ４ コンクリート ５ 係止表面部 ６ 斜坑掘削機 ８ スラストジャッキ ９ フロントグリッパ 10 メイングリッパ 11 シールドジャッキ 13 プレスジャッキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜坑掘削機の後端側に設けられて該斜坑
   掘削機の推進反力を支持する反力支持構造であって、斜
   坑掘削機により掘削された斜坑壁内に、外表面に外方に
   突出する係止表面部を形成してなる複数枚の型枠をリン
   グ状に組み立て、このリング状型枠と斜坑壁との間にコ
   ンクリートを充填、硬化させて反力支持体を形成し、こ
   の反力支持体の前端面で斜坑掘削機のシールドジャッキ
   を受止させるように構成したことを特徴とする斜坑掘削
   機における反力支持構造。