JPH0781486B2 - トンネルの構築方法 - Google Patents

トンネルの構築方法

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JPH0781486B2
JPH0781486B2 JP2176741A JP17674190A JPH0781486B2 JP H0781486 B2 JPH0781486 B2 JP H0781486B2 JP 2176741 A JP2176741 A JP 2176741A JP 17674190 A JP17674190 A JP 17674190A JP H0781486 B2 JPH0781486 B2 JP H0781486B2
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孝介 松永
正人 本多
栄 中井
清 松下
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三井建設株式会社
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【発明の詳細な説明】 (a).産業上の利用分野 本発明は、大断面トンネルを構築する際に適用するに好
適なトンネルの構築方法に関する。
(b).従来の技術 従来、地山強度の低い大断面トンネルの掘削は、トンネ
ル上端部付近の掘削を先行して当該部分の覆工を構築
し、順次トンネル下方に向けて掘削を行なってゆく方法
が用いられている。さらに、特開昭53−74727等では、
本坑掘削に先行して頂設導坑、側壁導坑等の3本の先進
坑を掘削し、該3本の先進坑間に掘削形成したアーチ切
拡げ坑を利用してここにアーチコンクリート等による支
保工を敷設して地山安定を図って後、本坑部分を掘削す
る方法が提案されている。また、特公昭55−47200、特
開昭57−201493等では、こうした支保工としてパイプ支
保工を地中に敷設する手法が開示されている。
(c).発明が解決すべき問題点 しかし、トンネル上端部の掘削を先行させる場合は、作
業スペースが必然的に限られたものとなり、掘削機械の
導入が困難であり、人力による掘削に頼らざるを得ない
不都合が有る。また、トンネルが大断面化すると天端部
地山の崩壊を防止するために細かく加背割する必要が有
り、上記した不都合がより増大する。また、支保工を敷
設して地山安定を図ってから掘削を行う方法では、支保
工構築作業を完了させて後でなければ掘削作業が出来な
い、という不都合がある。従って、こうした方法を用い
てトンネルのように長大なものを構築せんとする場合に
は、切羽部分において支保工構築作業と掘削作業を交互
に行う必要が生じ、作業工程が複雑になって、効率的な
施工が出来ない。また、支保工構築作業と掘削作業の同
時進行が出来ないことにより、双方の作業にとっての待
機時間が生じ、その分工期が延滞する。これは支保工と
してパイプ支保工を用いる場合においても、該パイプ支
保工の敷設を行って後でなければ掘削作業が出来ないこ
とに変わりはなく、何等解消されない問題である。
本発明は、前述の欠点を解消すべく、大断面のトンネル
を効率良く掘削することが出来、支保工構築作業と掘削
作業の同時進行が可能な、トンネルの構築方法を提供す
ることを目的とするものである。
(d).問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、地山(2)を掘削してトンネル(1)
を構築する際に、2本の先進坑(3、5)を、掘削すべ
きトンネル(1)に沿って両側に構築し、それら先進坑
(3、5)の一方の先進坑(3)から他方の先進坑
(5)へ向けて両先進坑(3、5)間を接続する形で地
山(2)中にアーチ状にパイプ支保工(6)を、前記先
進坑(3、5)間の切羽(1a)の掘削方向(矢印A方
向)前方にトンネル断面に沿う形で複数個敷設し、それ
ら敷設されたパイプ支保工(6)を、前記両先進坑
(3、5)にそれぞれ設けられた側壁支持手段(13、1
3)を介して支持し、前記パイプ支保工(6)及び側壁
支持手段(13)の前記先進坑(3、5)側の敷設構築動
作と並行して、前記切羽(1a)側からそれら敷設構築さ
れたパイプ支保工(6)の下部の地山(2)を掘削して
トンネル(1)を形成するようにして構成される。
また、本発明は、地山(2)を掘削してトンネル(1)
を構築する際に、3本の先進坑(3、5、17)を、掘削
すべきトンネル(1)に沿って両側及び上部に構築し、
それら先進坑(3、5、17)間を接続する形で一方の先
進坑(3、5)から他方の先進坑(17)へ向けて両先進
坑(3、17)、(5、17)間の地山(2)中にアーチ状
にパイプ支保工(6)を、切羽(1a)の掘削方向(矢印
A方向)前方に前記トンネル(1)の両側の先進坑
(3、5)間を上部の前記先進坑(17)を介して接続す
る形でかつトンネル断面に沿う形で複数個敷設し、それ
ら敷設されたパイプ支保工(6)を、前記トンネル両側
の先進坑(3、5)にそれぞれ設けられた側壁指示手段
(13、13)を介して支持し、前記パイプ支保工(6)及
び側壁支持手段(13)の前記先進坑(3、5、17)側の
敷設構築動作と並行して、前記切羽(1a)側からそれら
敷設構築されたパイプ支保工(6)の下部の地山(2)
を掘削してトンネル(1)を形成するようにして構成さ
れる。
また、本発明は、前記パイプ支保工(6)の前記先進坑
(3、5)、(3、5、17)間の敷設は、掘削機(11)
の後方に所定長さ(L1)に形成された複数のパイプ
(7)を、継手(9)を介して全体がアーチ状に屈曲し
得る形で順次直列に接続してゆく形で行なわれることを
特徴として構成される。
なお、括弧内の番号などは、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「(e).
作用」の欄についても同様である。
(e).作用 上記した構成により、本発明は、切羽(1a)の掘削方向
(矢印A方向)前方位置において地山(2)中にパイプ
支保工(6)を敷設する作業と側壁支持手段(13)の構
築作業を行っている間、これと同時並行的に、切羽(1
a)側から該パイプ支保工(6)の敷設された部位の地
山(2)が掘削されるように作用する。
また、本発明は、掘削機(11)の掘進動作に複数のパイ
プ(7)を順次後続させる形で地山(2)中にパイプ支
保工(6)を敷設するように作用する。
(f).実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本発明の一実施例が適用されたトンネル掘削現
場の断面図、 第2図は第1図の平面図、 第3図は第2図のパイプ支保工部の拡大図、 第4図は第1図のIV−IV線による断面図、 第5図はパイプ支保工の別の施工例を示す断面図、 第6図乃至第9図は本発明を用いたトンネルの掘削方法
の一例を示す図、 第10図は本発明の別の実施例が適用されたトンネルの掘
削現場の断面図である。
トンネル1の掘削現場は、第1図に示すように、トンネ
ル1が掘削される予定の地山2の両側に先進坑3、5が
掘削されており、先進坑3、5は、トンネル1の掘削方
向に沿って、図中紙面と直角方向に形成されている。先
進坑3、5間には第1図及び第2図に示すように、トン
ネルの掘削形状に沿ってアーチ状にパイプ支保工6が形
成されており、パイプ支保工6は、第2図に示すように
トンネルの掘削方向である矢印A方向に対して直交する
方向に、互いに隣接する形で多数敷設されている。
各パイプ支保工6は、第1図、第2図及び第4図に示す
ように、断面が円形で、長さがL1に形成された複数の鋼
管パイプ7が継手9を介してアーチ状に屈曲した形で直
列に接続されており、各鋼管パイプ7の第4図左側面に
は、ガイドフック7aが鋼管パイプの軸心方向に沿って所
定の間隔で植設されている。鋼管パイプ7の第4図右方
にはガイド管7bが鋼管パイプの軸心方向に沿って設けら
れており、ガイド管7bの側面にはスリット7cが鋼管パイ
プの軸心方向に沿って穿設されている。第4図左方の鋼
管パイプ7Aのガイド管7bのスリット7cには、鋼管パイプ
7Aに隣接して敷設された鋼管パイプ7Bのガイドフック7a
が嵌入係合しており、更に鋼管パイプ7Bのガイド管7bの
スリット7cには、鋼管パイプ7Bに隣接して敷設された鋼
管パイプ7Dのガイドフック7aが嵌入係合し、以後順次、
隣接する鋼管パイプ7はガイド管7b及びガイドフック7a
を介して接続されている。
トンネル1の掘削現場は、以上のような構成を有するの
で、トンネルの掘削に際しては、まず、地山2に、第1
図に示すように、図中左方の先進坑3から、既に敷設さ
れた状態のパイプ支保工6の内、第2図最上方の支保工
6に沿って、即ち第2図点線で示す切羽1aより掘削方向
(矢印A方向)前方において、先端に掘削ビット11aが
回転駆動自在に装着された掘削機11を、対向する先進坑
5に向けて発進させる。この際、掘削機11は鋼管パイプ
7と略同様の直径及び長さを有しており、掘削機11の後
方には長さL1なる鋼管パイプ7を1本、継手9を介して
接続しておく。
この状態で、第6図に示すように、鋼管パイプ7の後端
を矢印B方向に押圧すると共に、掘削機11のビット11a
を回転させて掘削機11をいまだ掘削されていないトンネ
ルの断面形状に沿ってアーチ状に進行させるが、この
際、第1図に示すように、掘削機11の先端部から掘削す
べき地山2に向けてセメントミルクなどの充填材を注入
し、地山2を安定させることも可能である。なお、地山
2に注入された充填材はビット11aの掘削動作により掘
削された土砂と共に一部は排出され、残りは周囲の地山
2に浸透して固化し、周囲の地山2を安定化させる。従
って、地山2が軟弱な場合においても、注入された充填
材が周囲の地山2内で硬化することにより良好な状態に
改良され、掘削機による掘削動作を余掘り等を極力生じ
させることなく円滑に行なうことが出来る。
なお、鋼管パイプ7は、第4図に示すように、ガイドフ
ック7aを既にアーチ状に敷設された状態の、第2図下方
のパイプ支保工6の鋼管パイプ7のガイド管7bにスリッ
ト7cを介して接続しているので、掘削機11に接続された
鋼管パイプ7は、既設のパイプ支保工6にガイドされる
形で、第1図に示すように、アーチ状に対向する先進坑
5方向に円滑に移動する。なお、掘削機11が所定距離L1
だけ進行したところで、鋼管パイプ7の後方に更に新た
な鋼管パイプ7を継手9を介して順次直列に接続してい
く。こうして、第7図に示すように、先端の掘削機11が
対向する先進坑5に到達したところで、掘削機11を鋼管
パイプ7から取外すと、地山2内には、新たに鋼管パイ
プ7からなるパイプ支保工6が、一方の先進坑3から他
方の先進坑5へ向けて両先進坑3、5間を接続する形で
トンネル断面に沿って地山2中にアーチ状に敷設され、
従って、第2図に示すように先進坑3、5間の切羽1aの
掘削方向(矢印A方向)前方には、複数のパイプ支保工
6が敷設されていくこととなる。なお、掘削機11の掘進
に際しては、掘削機11にも鋼管パイプ7と同様のガイド
フックを装着して、既設の隣接するパイプ支保工6のガ
イド管7bを掘進の際のガイドレールとして使用すること
も当然可能であり、更に、第2図に示すように、既設の
パイプ支保工6のガイド管7b内に牽引ワイヤ12を通し、
先端を掘削機11又は鋼管パイプ7のガイドフック7aなど
に接続し、他端を先進坑5内に設置されたウインチで牽
引して、掘削機11の掘削動作を支援するように構成する
ことも可能である。
こうして、1本のパイプ支保工6が敷設されたところ
で、更に、今回敷設したパイプ支保工6の第2図上方に
掘削機11により新たなパイプ支保工6を敷設してゆく。
所定本数の支保工6が敷設されたところで、第8図に示
すように新たに敷設された支保工6の下部に側壁コンク
リート13、13を打設し、支保工の構築を完了させる。す
ると、敷設されたパイプ支保工6は、トンネル1の両側
の先進坑3、5間にそれぞれ設けられた構築済みの側壁
コンクリート13、13を介して支持され、地山2を安定的
に支持することが可能な状態となる。なお、この際、周
囲の地山2を補強するために、敷設の完了したパイプ支
保工6の内部から周囲の地山2に地盤改良剤などを注入
して地山2を補強することも可能であり、更には鋼管パ
イプ7内にコンクリートを充填したり補強部材を設置し
て支保工6自体の強度を向上させることも可能である。
こうして、地山2を支持するパイプ支保工6が側壁コン
クリート13と共に構築されたところで、第8図に示すよ
うに、パイプ支保工6下部の地山2の掘削を、第2図下
方の切羽1a側から重機などを用いて行なうが、この際、
地山2は既にパイプ支保工6により支持されているの
で、支保工6内部の地山を重機などを用いて大掛かりに
掘削したとしても、地山2が変形したりトンネルが落盤
するような事態が生じるようなことはなく、円滑かつ迅
速にトンネル1掘削することが出来る。また、トンネル
1の掘削と並行して、先進坑3、5側では引き続き、前
述の掘削機11を用いた新たなパイプ支保工6の敷設動作
が地山2に対して行なわれ、トンネル1の切羽1a側から
の掘削動作と先進坑3、5側からの支保工の敷設動作が
同時並行的に、効率良く行なわれる。パイプ支保工6の
構築された部位に対応した切羽1aの掘削が完了したとこ
ろで、第9図に示すように、側壁コンクリート13、13を
接続する形でインバート16を構築し、当該部分のトンネ
ルの構築を完了する。従って、先に先進坑3、5内で構
築され、パイプ支保工6を支持していた側壁コンクリー
ト13、13は、トンネル1の掘削完了後には第9図に示す
ように本坑部分の側壁コンクリートとして活用されるこ
とになる。
なお、上述の実施例は、パイプ支保工6を、第4図に示
すように、隣接する支保工6同士を間隔を置くことな
く、相互に接触した状態で敷設した場合について述べた
が、地山2の状態などに応じて、第5図に示すように、
トンネル掘削方向に所定の間隔L2を形成する形で敷設す
るように構成することも当然可能である。なお、この場
合には隣接する支保工6、6間の地山2の崩壊を防止す
るために、必要に応じて地盤改良剤15などを注入して周
囲地山2を補強するようにする。
また、先進坑を、上記した他に、例えば、第10図に示す
ように、トンネル1の両側及び上部に掘削しておき、パ
イプ支保工6を先進坑3、17間及び17、5間に敷設する
ようにすると、一度に掘削機11により掘削する距離が短
くなるので、掘削機11によるパイプ支保工6の敷設作業
を容易かつ高精度に行なうことが出来る。
また、パイプ支保工6を構成する鋼管パイプ7は断面が
円形のほかに、四角形など任意の形状のものが使用可能
である。
(g).発明の効果 以上説明したように本発明によれば、地山2を掘削して
トンネル1を構築する際に、2本の先進坑3、5を、掘
削すべきトンネル1に沿って両側に構築し、それら先進
坑3、5の一方の先進坑3から他方の先進坑5へ向けて
両先進坑3、5間を接続する形で地山2中にアーチ状に
パイプ支保工6を、前記先進坑3、5間の切羽1aの掘削
方向(矢印A方向)前方にトンネル断面に沿う形で複数
個敷設し、それら敷設されたパイプ支保工6を、前記両
先進坑3、5にそれぞれ設けられた側壁コンクリート1
3、13等の側壁支持手段を介して支持し、前記パイプ支
保工6及び側壁支持手段の前記先進坑3、5側の敷設構
築動作と並行して、前記切羽1a側からそれら敷設構築さ
れたパイプ支保工6の下部の地山2を掘削してトンネル
1を形成するようにして構成したので、切羽1aの掘削方
向(矢印A方向)前方位置において地山2中にパイプ支
保工6を敷設する作業と側壁支持手段の構築作業を行っ
ている間、これと同時並行的に、切羽1a側から該パイプ
支保工6の敷設された部位の地山2を掘削する作業を行
うことが出来る。従って、地山2は、その掘削時には既
にパイプ支保工6により支持された状態となっているの
で、重機による掘削を行なっても落盤などの危険性がな
く、効率よく掘削作業を行なうことが出来る。また、パ
イプ支保工6の敷設作業と該パイプ支保工6を支持する
側壁支持手段の構築作業、即ち支保工構築作業は先進坑
3、5を利用して切羽1aの前方で、地山の掘削作業は切
羽1a側で行なわれるので、従来、交互に行なわれてき
た、切羽の掘削作業と支保工の構築作業を、別々の作業
位置において同時並行的に行なうことが可能となる。こ
のため、該掘削作業と支保工の構築作業を互いに干渉さ
せることなくそれぞれ円滑に同時進行させることが出
来、作業工程が簡潔なものとなる。また、掘削作業と支
保工の構築作業を、互いの作業を待つことなく進行させ
ることが出来るので、工期が短縮される。さらに、先進
坑3、5に設けられた側壁支持手段は、切羽1aの前方に
おいてパイプ支保工6を支持するだけではなく、トンネ
ル1の掘削完了後には、本坑部分の側壁として有効に利
用出来るので、該側壁支持手段の解体撤去或いは本坑部
分の側壁を新たに打設構築する作業は不要となる。ま
た、側壁支持手段は、掘削すべきトンネル1の両側に位
置する先進坑3、5に構築されるので、切羽1a掘削時及
びトンネル1構築後の障害となることもない。
また、本発明を、地山2を掘削してトンネル1を構築す
る際に、3本の先進坑3、5、17を、掘削すべきトンネ
ル1に沿って両側及び上部に構築し、それら先進坑3、
5、17間を接続する形で一方の先進坑3、5から他方の
先進坑17へ向けて両先進坑3、17、5、17間の地山2中
にアーチ状にパイプ支保工6を、切羽1aの掘削方向(矢
印A方向)前方に前記トンネル1の両側の先進坑3、5
間を上部の前記先進坑17を介して接続する形でかつトン
ネル断面に沿う形で複数個敷設し、それら敷設されたパ
イプ支保工6を、前記トンネル両側の先進坑3、5にそ
れぞれ設けられた側壁コンクリート13、13等の側壁支持
手段を介して支持し、前記パイプ支保工6及び側壁支持
手段の前記先進坑3、5、17側の敷設構築動作と並行し
て、前記切羽1a側からそれら敷設構築されたパイプ支保
工6の下部の地山2を掘削してトンネル1を形成するよ
うにして構成すると、上記したと同等の効果を得ること
が出来ることに加えて、掘削機11により一度に掘削する
距離を短くすることが出来るので、パイプ支保工6を精
度よく容易に敷設することが出来る。
更に、本発明において、前記パイプ支保工6の前記先進
坑3、5又は先進坑3、5、17間の敷設は、掘削機11の
後方に所定長さL1に形成された複数の鋼管パイプ7等の
パイプを、継手9を介して全体がアーチ状に屈曲し得る
形で順次直列に接続してゆく形で行なわれることを特徴
として構成すると、掘削機11の掘進動作に複数のパイプ
を順次後続させる形で地山2中にパイプ支保工6を敷設
することが容易に出来る。従って、パイプ支保工6を地
山2中に単に圧入する場合のように先進坑3、5、17中
に大型のジャッキ装置等を設置する必要がないので、支
保工敷設に要する設備が簡素なものとなり、小さな断面
の先進坑3、5、17でも施工が可能である。また、複数
のパイプを必要な数量だけ接続していけば、長尺のパイ
プ支保工6でも簡単に形成することが出来、従って一層
大断面のトンネル1の掘削が可能となる。さらに、複数
のパイプは継手9を介してアーチ状に屈曲した形状を呈
することが容易に出来るので、トンネル断面形状がアー
チ状であるときに、予めアーチ状に加工した支保工を用
いる必要はなく、資材搬入及び保管に場所をとらない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例が適用されたトンネル掘削現
場の断面図、 第2図は第1図の平面図、 第3図は第2図のパイプ支保工部の拡大図、 第4図は第1図のIV−IV線による断面図、 第5図はパイプ支保工の別の施工例を示す断面図、 第6図乃至第9図は本発明を用いたトンネルの掘削方法
の一例を示す図、 第10図は本発明の別の実施例が適用されたトンネルの掘
削現場の断面図である。 1……トンネル 1a……切羽 2……地山 3、5、17……先進坑 6……パイプ支保工 7……パイプ(鋼管パイプ) 9……継手 11……掘削機 13……側壁支持手段(側壁コンクリート)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 清 東京都千代田区岩本町3丁目10番1号 三 井建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−74727(JP,A) 特開 昭57−201493(JP,A) 特公 昭47−10954(JP,B1) 特公 昭55−47200(JP,B2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地山を掘削してトンネルを構築する際に、 2本の先進坑を、掘削すべきトンネルに沿って両側に構
    築し、 それら先進坑の一方の先進坑から他方の先進坑へ向けて
    両先進坑間を接続する形で地山中にアーチ状にパイプ支
    保工を、前記先進坑間の切羽の掘削方向前方にトンネル
    断面に沿う形で複数個敷設し、 それら敷設されたパイプ支保工を、前記両先進坑にそれ
    ぞれ設けられた側壁支持手段を介して支持し、 前記パイプ支保工及び側壁支持手段の前記先進坑側の敷
    設構築動作と並行して、前記切羽側からそれら敷設構築
    されたパイプ支保工の下部の地山を掘削してトンネルを
    形成するようにして構成したトンネルの構築方法。
  2. 【請求項2】地山を掘削してトンネルを構築する際に、 3本の先進坑を、掘削すべきトンネルに沿って両側及び
    上部に構築し、 それら先進坑間を接続する形で一方の先進坑から他方の
    先進坑へ向けて両先進坑間の地山中にアーチ状にパイプ
    支保工を、切羽の掘削方向前方に前記トンネル両側の先
    進坑間を上部の前記先進坑を介して接続する形でかつト
    ンネル断面に沿う形で複数個敷設し、 それら敷設されたパイプ支保工を、前記トンネルの両側
    の先進坑にそれぞれ設けられた側壁支持手段を介して支
    持し、 前記パイプ支保工及び側壁支持手段の前記先進坑側の敷
    設構築動作と並行して、前記切羽側からそれら敷設構築
    されたパイプ支保工の下部の地山を掘削してトンネルを
    形成するようにして構成したトンネルの構築方法。
  3. 【請求項3】前記パイプ支保工の前記先進坑間の敷設
    は、掘削機の後方に所定長さに形成された複数のパイプ
    を、継手を介して全体がアーチ状に屈曲し得る形で順次
    直列に接続してゆく形で行なわれることを特徴とする請
    求項1又は2記載のトンネルの構築方法。
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