JPH08109788A - 中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中央先進部分とこれに後続する側方拡幅部分
の掘削作業を、周囲の地山の安定を図りつつ一台のトン
ネル掘削用ジャンボにより併進して行なうことを可能に
して、中央先進後方拡幅型のトンネル掘削工法を効率良
く行なうことのできる中央先進後方拡幅型トンネル掘削
用ジャンボを提供する。 【構成】 中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ
１は、トンネル中央の先進掘削部５１の切羽面５３に対
向配置される前方掘削部３１、及びこの前方掘削部３１
の後方において中央先進部分５１の側方の側方拡幅掘削
部５２の切羽面５４に対向配置される後方掘削部３２を
有する、トンネル掘進方向に移動可能なジャンボ架台３
と、前方掘削部３１及び後方掘削部３２の各先端部分に
設けられて、対向する各切羽面５３，５４の削孔を行な
う複数の削孔用ドリフター１９，１９’とによって構成
される。またこのトンネル掘削用ジャンボ１は、フォア
パイル打設装置５や吹付けコンクリートの吹付け機１
５、あるいはサイドパイル打設用ドリフターブーム１０
を備えることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネル中央の先進
掘削部分とこれに後続する側方の拡幅掘削部分の掘削作
業を併進して行なう機能を備えた中央先進後方拡幅型ト
ンネル掘削用ジャンボに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、軟岩から硬岩に至る岩盤や砂
質土等からなる比較的安定した地盤内にトンネルを掘削
形成して行くいわゆる山岳トンネルでは、開放された切
羽面を、爆薬を用いた発破作業により、あるいは各種の
掘削重機を用いた削岩、割岩作業等により掘削して行く
のが一般的である。

【０００３】そして、かかる山岳トンネルでは、特に大
断面のトンネルを掘削形成して行く場合、切羽面の安定
を図りつつ掘削作業を行なう必要があるため、全断面を
一度に掘削することなく、トンネル断面を分割し、トン
ネル断面の一部を残置して切羽面あるいは周囲の地山を
押さえつつ段階的に掘削作業を順次行なう工法が採用さ
れている。

【０００４】このようなトンネルの掘削工法としては、
例えば、トンネルの断面を水平方向に少なくとも２以上
に分割し、分割された断面の上方部分から順次先行して
掘削作業を行なういわゆるベンチカット工法や、トンネ
ルの側方部分を先行して掘削しこれに後続して残りのト
ンネル断面を掘削するいわゆるサイロット工法、その他
の各種のトンネル工法が知られている。また、トンネル
断面の全部あるいは一部を縦方向に分割し、その中央部
分を先行掘削するとともに、これに後続してこれの側方
の拡幅部分を掘削するいわゆる中央先進後方拡幅型のト
ンネル掘削工法も考えられる。かかる中央先進後方拡幅
型のトンネル掘削工法によれば、トンネル側方部分の地
山を効率よく防護しつつ掘削作業を行なうことができる
ため、特にトンネル側方の地山の安定化を図りつつ掘削
作業を行なう必要がある場合の工法として有効である。

【０００５】一方、爆薬を用いた発破作業や、削岩、割
岩作業による山岳トンネルの掘削作業を効率良く行うた
めの重機として、従来よりジャンボと呼ばれる掘削重機
が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記中
央先進後方拡幅型のトンネル掘削工法に適する掘削機械
として、中央先進部分とこれに後続する側方拡幅部分の
掘削作業を併進して効率良く行なうことのできるトンネ
ル掘削用ジャンボは、未だ開発されていないのが現状で
ある。

【０００７】また、かかるトンネル掘削用ジャンボが採
用される、安定した地盤内に形成される山岳トンネルに
おいても、亀裂やすべり面の多い地山や土砂地山、強度
の小さい柔岩や膨脹性地山など地質条件の悪い地山を通
過する場合があり、このような地盤内においてトンネル
掘削用ジャンボによる掘削作業を行なうと、周囲の地山
の崩落や崩壊等の危険を招く惧れがある。

【０００８】そこで、この発明は、上記従来の課題に着
目してなされたもので、中央先進部分とこれに後続する
側方への拡幅部分の掘削作業を、一台のトンネル掘削用
ジャンボにより併進して行なうことを可能にして、中央
先進後方拡幅型のトンネル掘削工法を効率良く行なうこ
とのできる中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ
を提供することを目的とするものである。

【０００９】また、この発明は、トンネルの周囲の地山
の安定を図りつつ容易に掘削作業を行なうことのできる
中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボを提供する
ことを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、トンネル
中央の先進部切羽面に対向配置される前方掘削部、及び
この前方掘削部の後方において前記先進部側方の拡幅部
切羽面に対向配置される後方掘削部を有する、トンネル
掘進方向に移動可能なジャンボ架台と、前記前方掘削部
及び後方掘削部の各先端部分に設けられて、対向する各
切羽面の削孔を行なう複数の削孔装置とからなることを
特徴とする中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ
にある。

【００１１】また、この発明の中央先進後方拡幅型トン
ネル掘削用ジャンボは、前記ジャンボ架台の上方周囲に
おいて、トンネル横断方向に、トンネル天端面の形状に
沿って延長するフォアパイル用スライド軌道と、該スラ
イド軌道により支持されて前記切羽面の天端部分に対向
配置されるとともに、当該フォアパイル用スライド軌道
に沿って移動することにより、トンネル天端面に沿って
これの前方の地山に順次フォアパイルを打ち込むフォア
パイル打設装置を備えることが好ましい。

【００１２】さらに、この発明の中央先進後方拡幅型ト
ンネル掘削用ジャンボは、前記ジャンボ架台の上方周囲
において、トンネル横断方向に、トンネル天端面の形状
に沿って延長する吹付用スライド軌道と、該吹付用スラ
イド軌道により支持されてトンネル天端面に対向配置さ
れるとともに、当該吹付用スライド軌道に沿って移動す
ることにより、トンネル天端面に沿って吹付けコンクリ
ートを吹付ける吹付け機を備えることが好ましい。

【００１３】さらにまた、この発明の中央先進後方拡幅
型トンネル掘削用ジャンボは、前記ジャンボ架台の後方
掘削部の側部に、側方の地山に向けて対向配置されたサ
イドパイル打設装置を備えることもできる。

【００１４】

【作用】この発明の中央先進後方拡幅型トンネル掘削用
ジャンボによれば、ジャンボ架台が、トンネル中央の先
進部切羽面に対向配置される前方掘削部と、この前方掘
削部の後方において前記先進部側方の拡幅部切羽面に対
向配置される後方掘削部とからなるので、ジャンボ架台
をトンネル掘進方向に移動させつつ、前方掘削部の先端
部分に設けられた削孔装置により先進部切羽面を、後方
掘削部の先端部分に設けられた削孔装置により拡幅部切
羽面を各々削孔することにより、中央先進部分とこれに
後続する側方拡幅部分の掘削作業を併進しつつ容易に行
なうことができる。

【００１５】また、前記ジャンボ架台の上方周囲におい
て、トンネル横断方向に、トンネル天端面の形状に沿っ
て延長するフォアパイル用スライド軌道と、該スライド
軌道により支持されて前記切羽面の天端部分に対向配置
されるとともに、当該フォアパイル用スライド軌道に沿
って移動することにより、トンネル天端面に沿ってこれ
の前方の地山に順次フォアパイルを打ち込むフォアパイ
ル打設装置を設ければ、ジャンボ架台の上方周囲におい
てトンネル天端面の形状に沿って設けたフォアパイル用
スライド軌道上にフォアパイル打設装置を順次移動させ
つつ、当該打設装置によりフォアパイルをトンネルの天
端部に沿った所定の位置に容易に打ち込むことができ
る。すなわち、フォアパイル用スライド軌道は、ジャン
ボ架台を足場として、切羽面の天端の近傍に強固に支持
固定されるとともに、フォアパイル打設装置は、トンネ
ルの天端面に沿った形状のスライド軌道をガイドとして
順次移動しつつ、多数のフォアパイルを天端面に沿った
所定の位置に精度良く打ち込むことができる。

【００１６】なお、ここで、上記フォアパイルは、トン
ネルの切羽面から前方の地山に向かって、例えば鋼製部
材や硬化体からなる線形の芯材をトンネルの天端面に沿
って多数打ち込み、かかる多数の芯材によって形成され
た掘削地盤を覆うルーフにより掘削地盤を先受け防護し
てから掘削作業を行なう、いわゆるフォアパイリング工
法において、前記芯材として地中に打ち込まれるもので
ある。

【００１７】さらに、この発明の中央先進後方拡幅型ト
ンネル掘削用ジャンボには、ジャンボ架台の上方周囲に
吹付用スライド軌道を設けこれに沿って吹付けコンクリ
ートの吹付け機を移動させることにより、掘削後のトン
ネル天端面を吹付けコンクリートによって迅速に防護す
ることができる。

【００１８】さらにまた、前記ジャンボ架台の後方掘削
部の側部に、側方の地山に向けて対向配置されたサイド
パイル打設装置を設けておけば、トンネルの側方の地盤
をも同時に補強しつつ掘削作業を行なうことができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。この実施例にかかる中央先進後
方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ１は、例えば、背面図
としての図１に示すように、幅が約１５ｍ程度の大きさ
のトンネル５０の上半部分６０を先行掘削するいわゆる
上半先進工法において、当該上半部分６０のトンネル断
面を中央先進部分５１とこれの両側の側方拡幅部分５２
とに縦方向に三分割し、中央先進部分５１の先行掘削作
業と、これに後続する側方拡幅部分５２の掘削作業とを
併進して行なうことにより、いわゆる中央先進後方拡幅
型のトンネル掘削工法を効率良く行なうべく採用された
ものである。

【００２０】そして、この実施例のトンネル掘削用ジャ
ンボ１は、側面図としての図２、平面図としての図３及
び図２におけるＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ断面である図
４、図５及び図６にも示すように、主として、中央先進
部分５１の切羽面５３と対向配置される突出部分として
の前方掘削部３１と、この前方掘削部３１の後方におい
て後方拡幅部分５２の切羽面５４と対向配置される拡幅
部分としての後方掘削部３２とからなる凸型の平面形状
を有するジャンボ架台３と、これの前方掘削部３１の先
端部分に設けられて中央先進部分５１の切羽面５３の削
孔を行なう削孔装置としての複数の削孔用ドリフター１
９と、後方掘削部３２のトンネル軸方向先端部すなわち
後方掘削部３２の張出し部分３３の前面に設けらて側方
拡幅部分５２の切羽面５４の削孔を行なう複数の削孔用
ドリフター１９′とによって構成される。

【００２１】前記ジャンボ架台３は、例えばＨ形鋼やそ
の他の鋼材を組立て、接合してなる骨組構造からなり、
後述する各装置による各作業の支持架台となるととも
に、その主柱５５の下端には車輪５６を備え、これによ
りトンネル上半部分６０の底盤すなわちトンネル下半部
分７０の上面に敷設したレール２に沿ってトンネル軸方
向に一体となって走行移動する。

【００２２】なお、前方掘削部３１の後方掘削部３２か
らの突出長は、トンネル断面の大きさや周囲の地盤の土
質、安定性等を鑑みて適宜設計されるが、この実施例の
トンネル掘削用ジャンボ１では突出長さを例えば１０ｍ
とし、したがってトンネル５０の中央先進部分５１を側
法拡幅部分５２より常に１０ｍ程度先行して掘削するこ
とができる構成となっている。

【００２３】一方、前記削孔用ドリフター１９，１９′
は、これの前方掘削部３１の先端部分あるいは後方掘削
部３２の張出し部分３３前面のフレーム部材に固定され
た削孔用ドリフターブーム台７と、これから前方に延長
する屈曲可能な関節部を備えたドリフターブーム５８
と、ドリフター本体５９とからなり、ドリフター本体５
９をジャンボ架台３の前方に配置して、後述する駆動・
制御室６２からの駆動により、各切羽面５３，５４に、
発破用の爆薬を装填するための削孔を所定の位置に形成
する。なお、これらの削孔用ドリフター１９，１９’を
割岩機等に置き換え、これによって直接切羽面の掘削作
業を行なうこともできる。すなわちこの発明における削
孔装置とは割岩機等の他の掘削装置をも含むものであ
る。

【００２４】なお、ジャンボ架台３の上方はアーチ状の
プロテクター４によって覆われ、これによって、これの
下方において行われる作業の安全や装置の安全が図られ
ている。また、ジャンボ架台３の後部には、後方部分の
プロテクター４によって防護されて、駆動・制御室６２
が設けられ、ここから削孔用ドリフター１９，１９’や
フォアパイル打設装置５、その他の装置、設備を駆動制
御するとともに、この駆動・制御室６２は、カウンター
ウェイトとしての機能をもはたし、トンネル掘削用ジャ
ンボ１による削孔作業あるいはフォアパイル打設作業中
における装置の安定に寄与している。さらに、ジャンボ
架台３の先端には、支保工ハンドリング装置２１が設け
られ、各種の支保工組立作業ができるようになってい
る。

【００２５】そして、この実施例のトンネル掘削用ジャ
ンボ１は、さらに、前方掘削部３１より前方の地山にフ
ォアパイルを打ち込むためのフォアパイル打設装置５を
備えている。すなわち、このトンネル掘削用ジャンボ１
は、前方掘削部３１の上方周囲において、トンネル５０
の横断方向に、トンネル５０の天端面の形状に沿って延
長する、フォアパイル用スライド軌道としての前方及び
後方ガイドセル１３，１４を備え、フォアパイル打設装
置５は、かかるの前後のガイドセル１３，１４により支
持されて、これらに沿ってスライド移動しつつ、前方の
地山に順次多数のフォアパイル６を打ち込むことができ
る。

【００２６】このフォアパイル打設装置５は、前方及び
後方ガイドセル１３，１４上に支持されてこれらに沿っ
て各々スライド移動する、前方及び後方フォアパイル用
ドリフターブーム台６６，６７と、かかるドリフターブ
ーム台６６，６７によって支持されたガイドロッド１８
と、このガイドロッド１８の前方に延長する、フォアパ
イル用ドリフター１７とによって構成されている。すな
わち、各前後のドリフターブーム台６６，６７は上下に
昇降可能なジャッキ機構を備え、トンネル切羽の天端部
分に向けて容易かつ精度良く位置決めすることができる
とともに、ガイドロッド１８すなわちフォアパイル６の
打ち込み角度を任意に調整することができる。そして、
ドリフターブーム台６６，６７はガイドセル１３，１４
に沿って順次スライド移動することにより、アーチ形の
トンネル天端面に沿って、多数のフォアパイル６を、切
羽面の前方のトンネル掘削部分をルーフ状に覆って、フ
ォアパイル用ドリフター１７により順次整然と精度良く
打ち込むことができる。

【００２７】また、この実施例のトンネル掘削用ジャン
ボ１は、前方掘削部３１における前記前方ガイドセル１
３のさらに前方には、これと同様のアーチ状の形状を有
する吹付用ガイドセル１２を備え、掘削直後の天端面に
向けて配置された吹付け機１５がこれに沿って移動しつ
つ吹付けコンクリートを吹付けることにより、掘削後の
アーチ状の天端面を迅速かつ容易に防護することができ
るようになっている。

【００２８】なお、この実施例では、フォアパイル打設
装置５及び吹付け機１５を、ジャンボ架台３の前方掘削
部３１に設ける場合について記載したが、後方掘削部３
２においても同様に、トンネル横断方向に、トンネル天
端面の形状に沿って延長するフォアパイル用ガイドセル
７０や吹付用ガイドセル７１を設け（図２参照）、これ
らに沿ってフォアパイル打設装置５及び吹付け機１５を
移動させることにより、側方拡幅部分５２の切羽面５４
前方の地山の先受け防護作業及び掘削直後のトンネル天
端面の防護作業を容易に行うことができる（図６の符号
６´参照）。なお、この際には、前方掘削部３１におい
て用いたフォアパイル打設装置５をトンネル軸方向にス
ライド移動させて後方掘削部３２のフォアパイル用ガイ
ドセル７０上に載せることにより、当該フォアパイル打
設装置５を転用して使用することもでき、また、吹付け
機１５においても同様である。

【００２９】さらに、この実施例のトンネル掘削用ジャ
ンボ１は、ジャンボ架台３の側方掘削部３２の両側部に
位置するフレーム部材には、サイドパイル用ドリフター
ブーム台９（図２参照）を介してサイドパイル打設用ド
リフターブーム１０が設けられ（図６参照）、これによ
って、トンネル１０の側方の地山に当該側方の地山を補
強するためのサイドパイル８を打設することができるよ
うになっている。なお、ここで、サイドパイル８とはト
ンネル１０の側方の地盤に打ち込まれる例えば鋼製部材
や硬化体からなる線形の芯材で、いわゆるサイドパイル
やマイクロパイル、フットパイル等も含むものである。

【００３０】そして、上記構成を有するこの実施例のト
ンネル掘削用ジャンボ１によれば、ジャンボ架台３をレ
ール２に沿ってスライド移動させながら、前方掘削部３
１によって中央先進部分５１をこれの両側の側方拡幅部
分５２から１０ｍ程度常に先行させつつトンネルの掘削
作業を行なうことにより、残置される側方拡幅部分５２
によって側方の地山を押さえてこれの安定を図りつつ、
中央先進部分５１と側方拡幅部分５２の掘削作業を併進
しつつ行なうことができる。

【００３１】また、フォアパイル打設装置５や吹付けコ
ンクリートの吹付け機１５、あるいはサイドパイル打設
用ドリフターブーム１０を備えることにより、地質条件
の悪い地山を通過する場合でも、トンネルの周囲の地山
の安定を図りつつ容易に掘削作業を行なうことができる
とともに、これらの作業のための他の重機を使用するこ
とによる重機の輻輳を回避しつつ、効率良くトンネルの
掘削作業を行なうことができる。

【００３２】なお、上記実施例では、この発明の中央先
進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボを、上半先進工法
に用いた場合について記載したが、この発明のトンネル
掘削用ジャンボはかかる実施例に限定されるものではな
く、トンネルを縦方向に分割して掘削する工法であれ
ば、例えば、トンネルの全断面を同時に掘削する場合等
その他のトンネル工法にも適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボによれば、
ジャンボ架台が、トンネル中央の先進部切羽面に対向配
置される前方掘削部と、この前方掘削部の後方において
前記先進部側方の拡幅部切羽面に対向配置される後方掘
削部とからなり、ジャンボ架台をトンネル掘進方向に移
動させつつ、前方掘削部の先端部分に設けられた削孔装
置により先進部切羽面を、後方掘削部の先端部分に設け
られた削孔装置により拡幅部切羽面を各々削孔すること
により、中央先進部分を常に先行させつつトンネルの掘
削作業を行なうとともに、残置される側方拡幅部分によ
って側方の地山を押さえてこれの安定を図りつつ、中央
先進部分とこれに後続する側方拡幅部分の掘削作業を併
進して容易に行なうことができる。

【００３４】また、切羽面の前方の地山にフォアパイル
を打ち込む機能や、トンネルの天端面に吹付けコンクリ
ートを吹付ける機能、あるいは側方の地山にサイドパイ
ルを打ち込む機能を備えることにより、トンネルが地質
条件の悪い地山を通過する場合であっても、トンネルの
周囲の地山の安定を図りつつ容易に掘削作業を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる中央先進後方拡幅
型トンネル掘削用ジャンボを後方から見た略示背面図で
ある。

【図２】この発明の一実施例にかかる中央先進後方拡幅
型トンネル掘削用ジャンボの略示側面図である。

【図３】この発明の一実施例にかかる中央先進後方拡幅
型トンネル掘削用ジャンボの略示平面図である。

【図４】図２のＡ−Ａに沿った略示断面図である。

【図５】図２のＢ−Ｂに沿った略示断面図である。

【図６】図２のＣ−Ｃに沿った略示断面図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘削用ジャンボ ２ レール ３ ジャンボ架台 ５ フォアパイル打設装置 ６，６′ フォアパイル ８ サイドパイル １０ サイドパイル用のドリフターブーム １２ 吹付用ガイドセル（吹付用スライド軌道） １３，１４ フォアパイル用ガイドセル（フォアパイル
用スライド軌道） １５ 吹付け機 １７ フォアパイル用ドリフター １９，１９′ 削孔用ドリフター（削孔装置） ３１ 前方掘削部 ３２ 後方掘削部 ５０ トンネル ５１ 中央先進部分 ５２ 側法拡幅部分 ５３ 切刃面（中央先進部分） ５４ 切刃面（側法拡幅部分）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 健太 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル中央の先進部切羽面に対向配置
   される前方掘削部、及びこの前方掘削部の後方において
   前記先進部側方の拡幅部切羽面に対向配置される後方掘
   削部を有する、トンネル掘進方向に移動可能なジャンボ
   架台と、前記前方掘削部及び後方掘削部の各先端部分に
   設けられて、対向する各切羽面の削孔を行なう複数の削
   孔装置とからなることを特徴とする中央先進後方拡幅型
   トンネル掘削用ジャンボ。
2. 【請求項２】 前記ジャンボ架台の上方周囲において、
   トンネル横断方向に、トンネル天端面の形状に沿って延
   長するフォアパイル用スライド軌道と、該スライド軌道
   により支持されて前記切羽面の天端部分に対向配置され
   るとともに、当該フォアパイル用スライド軌道に沿って
   移動することにより、トンネル天端面に沿ってこれの前
   方の地山に順次フォアパイルを打ち込むフォアパイル打
   設装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載
   の中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャンボ。
3. 【請求項３】 前記ジャンボ架台の上方周囲において、
   トンネル横断方向に、トンネル天端面の形状に沿って延
   長する吹付用スライド軌道と、該吹付用スライド軌道に
   より支持されてトンネル天端面に対向配置されるととも
   に、当該吹付用スライド軌道に沿って移動することによ
   り、トンネル天端面に沿って吹付けコンクリートを吹付
   ける吹付け機をさらに備えたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の中央先進後方拡幅型トンネル掘削
   用ジャンボ。
4. 【請求項４】 前記ジャンボ架台の後方掘削部の側部に
   は、側方の地山に向けて対向配置されたサイドパイル打
   設装置をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は請
   求項３に記載の中央先進後方拡幅型トンネル掘削用ジャ
   ンボ。