JPH09228791A - トンネル工事における先行覆工工法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山が緩い場合或いは断面が大きい場合、補
助工法を用いると施工時間が長くなる、多くの機材を使
用するため施工コストが上昇する、或いはコンクリ−ト
ロスが生じる、作業の安全性を十分確保できない等の問
題がある。 【解決手段】 トンネル工事における覆工工法を、切羽
面の周縁部分にリング状の溝１０を掘り該溝にライニン
グ装置１１を挿入し、地山面にライニング層を形成する
先行覆工工法とする。トンネル工事の先行覆工装置は、
円弧状型枠１２と該型枠内側に固定され周方向に複数個
の伸縮支持装置２０を装着したフレ−ム１３とより成る
ライニング装置１１と、該ライニング装置１１を着脱可
能に装着しトンネルの天井に吊設されたレ−ル６を走行
する型枠移動装置２３と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、山岳トンネル工
事において、地山が緩い場合或いは掘削断面が大きい場
合に適用できるトンネル工事における先受工法とそれに
使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネル施工の主流になっているＮ
ＡＴＭでは、削岩機，機械式自由断面掘削機，パワ−シ
ョベル等のずり積込運搬機等により所要の断面形状に掘
削した後、コンクリ−ト吹付機，ロボット吹付機等によ
って可能な限り早期に地山岩盤面にコンクリ−トを吹き
付け一次覆工を行う。しかし地山が緩い場合及び掘削断
面が大きい場合には上記方法では対応できない場合があ
り、そのための補助工法として、切羽面から上半トンネ
ルア−チ外周に５ｍ以下のロックボルトを打設するフォ
アポ−リング或いは中空ボルトを使用して定着剤を注入
する中空式フォアポ−リング又は高強度注入材を先端処
理した特殊ボルトの先端から高圧で噴射しながら打設す
ると共に周辺地山の改良を同時に行うジェットボルト等
のフォアポ−リング工法、或いは掘削面外周に沿って一
定間隔に鋼管を穿孔配置し鋼管地山間にセメントミルク
を注入するパイプル−フやパイプル−フを構築するル−
フィング等のフォアパイリング工法等が用いられる。ま
た、掘削断面を分画していくＣＤ工法、上半部に先進坑
道を設置し前方地山の地質確認を行い地山が悪い場合に
は坑道から地山補強等の事前対策を行うサイロット工法
等が用いられることもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】地山が緩い場合或いは
断面が大きい場合、上記のような補助工法を用いると施
工時間が長くなる、また多くの機材を使用するため施工
コストが上昇する（高価となる）、或いはコンクリ−ト
ロスが生じる、等の問題がある。また、切羽面近傍は断
面掘削機等の他補助工法用の機材を設置するためスペ−
スが狭くなり作業の安全性を十分確保できない等の問題
がある。この発明はかかる課題に着目してなされたもの
であり、従来のような補助工法を用いることなく確実な
支保工を得ることができ且つ施工コストも低減すること
のできるトンネル工事における先受工法及びその装置を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、上記
する課題を解決するために、トンネル工事における先
行覆工工法が、トンネル工事において、切羽の全面掘進
に先行して切羽面の周縁部分に沿って円弧状に溝を掘
り、該溝にライニング装置を装入し、該溝内部の地山面
に接して覆工ライニング層を形成することを特徴とす
る。

【０００５】また、の手段の前記切羽面の周縁部分
を複数部分に分割して、溝の掘削及び溝内部の地山面に
接する覆工ライニング層の形成を行い、円弧状に連接一
体となした覆工ライニング層となすことを特徴とする。

【０００６】そしてトンネル工事における先行覆工装
置は、伸縮支持装置（２０）を装着した円弧状フレ−ム
（１３）と当該円弧状フレ−ム（１３）に沿って円弧状
に配設された型枠（１２）とから構成されるライニング
装置と、該ライニング装置を着脱可能に装着して懸垂移
動させる型枠移動装置と、該型枠移動装置が走行するた
めの天井に吊設されたレ−ルと、を備えたことを特徴と
する。

【０００７】また、における手段の前記円弧状に配
設された型枠は、その前端部周囲に弾性体及び地山との
間を密封するためのエアバッグを装着すると共に、該型
枠の上端部と下端部にはそれぞれ伸縮可能な型枠を設け
たことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の態様】以下、この発明の具体的実施の態
様について説明する。図１はこの発明のトンネル工事に
おける先受工法を実施している状態のトンネル内部の平
面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。この発明
においては、図１及び図２に示すような半円状のトンネ
ルを掘削する場合、奥行方向一定幅で中心角度が９０度
程度の右半分の円弧状のトンネル掘削と同様の左半分の
円弧状のトンネル掘削とを交互に掘削しながら地山面を
コンクリ−ト覆工して行く。即ち、図４に示すように、
右半分の地山の鏡と天端とが接する部分（切羽面の周
縁部分）にリング状の溝１０ができるように掘削する
（図４（Ａ））。右半分の地山をコンクリ−ト覆工し
ながら、その間左半分の地山をリング状の溝１０ができ
るように掘削する（図４（Ｂ））。そして半円状のリ
ング状の溝１０の内側の切羽面を掘削機械で掘削し、土
砂を排出する。次に、左半分の地山をコンクリ−ト覆
工している間に次の右半分の地山をリング状の溝１０が
できるように掘削し且つコンクリ−ト覆工する（図４
（Ｃ））。このように〜の掘削と覆工を繰り返しつ
つトンネルを一次覆工するものである。

【０００９】図１において、１は自由断面掘削機であっ
てリング状の溝１０を掘削すると共に切羽面を掘削す
る。この自由断面掘削機１で掘削された土砂は該自由断
面掘削機１と共に設置されたコンベヤ等の土砂搬出装置
（図示省略）で外部へ排出される。２はコンクリ−トポ
ンプ５及び急硬剤プラント３等の搭載車であり、４はコ
ンクリ−トミキサ−車である。これらのコンクリ−トポ
ンプ５及び急硬剤プラント３の搭載車２及びコンクリ−
トミキサ−車４は後述するライニング装置１１で地山を
ライニングする際使用する。６，７はトンネル内の天井
中央付近に平行に吊設された上部レ−ルであり、８，９
はトンネル内の両側端部に設置される下部レ−ルであ
る。これらの上部レ−ル６及び７や下部レ−ル８及び９
は後述するライニング装置１１を前進後退させるのに必
要な程度の長さ（例えば２５ｍ〜３０ｍ程度）である。

【００１０】次に、前記リング状の溝１０に挿入しコン
クリ−ト覆工を行うトンネル工事の先受装置について説
明する。前記ライニング装置１１は右側と左側に設置さ
れ、いずれも円弧状の型枠１２とフレ−ム１３とより構
成される。前記型枠１２は、図に示す実施の態様におい
ては、所定幅で中心角度が大体９０度程度の円弧状の鋼
板製板材を使用する。右側のライニング装置１１は、ト
ンネル内の右側に設置された上部レ−ル６と下部レ−ル
８上を走行するように構成されし、左側のライニング装
置１１はトンネル内の左側に設置された上部レ−ル７と
下部レ−ル９上を走行する。該ライニング装置１１の円
弧状の型枠１２（右側のライニング装置１１の型枠と左
側のライニング装置１１の型枠とはいずれも同一構造で
あり対称に配置されるため以下の説明では単に型枠１２
として説明する）の前端部周囲には後述する弾性体１６
（図３参照）が取り付けられる。更に、該型枠１２の端
部の前記弾性体１６の上側周囲にはコンクリ−ト覆工時
型枠１２端部と地山１８の間を密封するためのエアバッ
グ１７が装着される。尚、該型枠１２の上端部には位置
調整用の伸縮式上部型枠１４が取り付けられ、下端部に
はコンクリ−ト覆工時床面と密着させるための伸縮式下
部型枠１５が取り付けられている。前記弾性体１６及び
エアバッグ１７は、前記伸縮式上部型枠１４及び伸縮式
下部型枠１５を含めて型枠１２の前部の下端部から上部
端の軸方向の端部まで設けてある。また、前記型枠１２
の幅Ｄは、掘削するリング状の溝１０の幅Ｌとほぼ同程
度であって、例えばリング状の溝１０の幅Ｌが1.5 ｍ程
度なら弾性体１６及びエアバッグ１７を含めてこの程度
若しくはもう少し大きい値としてもよい。

【００１１】また、前記フレ−ム１３は、前記型枠１２
と同じ円弧状のフレ−ムであって該型枠１２の内側に固
定される。該フレ−ム１３は二本のＨ形鋼１３ａ，１３
ａ（図３参照）を円弧状に曲げて形成してあり、周方向
の一定間隔にこれらのＨ形鋼１３ａ，１３ａに掛け渡す
ように連結板１３ｂが固定してある。また、該フレ−ム
１３の内側周方向には一定間隔で伸縮支持装置（例えば
ジャッキ）２０，２０，・・・が取り付けてある。これ
らの伸縮支持装置（ジャッキ）２０，２０，・・・等
は、後述するようにコンクリ−ト覆工時、リング状の溝
１０の内側の側壁で支持させるようになっている。

【００１２】前記フレ−ム１３の上部の端部近傍には、
係止具２１（図３参照）が取り付けられているが、該係
止具２１は後述する走行式型枠移動装置２３に着脱する
ためのものである。更に、前記フレ−ム１３の下部の端
部には下部型枠移動装置２２が取り付けられている。該
下部型枠移動装置２２には前記下部レ−ル９上を走行す
る車輪２４が装着されており、ライニング装置１１の移
動走行時該ライニング装置１１の下部を走行支持する。
尚、下部型枠移動装置２２にはタイヤを装着してトンネ
ル地面を走行させるようにしてもよい。

【００１３】図１のＢ−Ｂ矢視拡大図である図３に示す
ように、トンネル天井に吊設されたＩ型鋼製の上部レ−
ル６には、駆動装置３３によって駆動される走行式型枠
移動装置２３が該上部レ−ル６の下側で走行可能に取り
付けられている。このＩ型鋼製の上部レ−ル６は、トン
ネル地山に打設されたロックボルト２５，２５，・・の
下端部に取り付けた係止具２６，２６，・・に吊り下げ
てあるが、該上部レ−ル６もチェ−ンブロック２７によ
り適宜移動させることができるように係止させてある。
前記走行式型枠移動装置２３には爪２３ａ，２３ｂが回
動可能に設けられており、これらの爪２３ａ，２３ｂは
駆動装置（ジャッキ）２８により回転駆動させて前記フ
レ−ム１３に取り付けた係止具２１に着脱させる。該駆
動装置（ジャッキ）２８の駆動は、該走行式型枠移動装
置２３に搭載されたモ−タ２９で駆動される油圧ポンプ
３０によって行う。

【００１４】この発明のトンネル工事における先受工法
を実施するための装置は以上のような構成からなるが、
次にこの発明の具体的動作について説明する。 （１）先ず、トンネル内の掘削面の鏡の外周部分を自由
断面掘削機１で、ライニング装置１１が挿入可能なリン
グ状の溝１０を中心角ほぼ９０度で掘削する。この間、
ライニング装置１１は後方に待機させておく。 （２）リング状の溝１０が掘削されたら、レ−ル６下側
に設置した走行式型枠移動装置２３及びレ−ル８上側に
設置した下部型枠移動装置２２を駆動して前記ライニン
グ装置１１をこのリング状の溝１０内に挿入する。 （３）ライニング装置１１のフレ−ム１３内側に取り付
けられた伸縮支持装置（ジャッキ）２０，２０，・・を
作動させて脚部２０ａ，２０ａ，・・をリング状の溝１
０の内側の地山の側壁で支持させ、型枠１２を地山１８
の表面近くまでもって来る（図３の二点鎖線参照）。 （４）型枠１２の端部の弾性体１６を地山面に接触させ
且つエアバッグ１７に空気をいれて膨張させ、ライニン
グすべき空間３２を密閉状態として、図２に示すよう
に、コンクリ−トポンプ５及び急硬剤プラント３の搭載
車２及びコンクリ−トミキサ−車４からコンクリ−トと
急硬剤を、型枠１２に取り付けた混合投入装置３１へ投
入し、型枠１２の孔１２ａから噴出させコンクリ−トを
打設して覆工を行う。 （５）片側半分のコンクリ−ト覆工を行っている間及び
型枠１２を脱型した後自由断面掘削機１でもう一方の残
り半分の切羽部分をリング状の溝１０ができるように掘
削する。 （６）そして他方の片側半分のコンクリ−ト覆工を行い
脱型した後ミキサ−車４及び急硬剤プラント３の搭載車
２等と自由断面掘削機１とを入れ替え、残り半分のリン
グ状の溝１０の側について上記（２）〜（５）の作業を
行う。以上のように、この発明のトンネル工事における
先受工法を実施する場合には、トンネル上半分の切羽面
を一度に覆工するのではなく、切羽面の右半分と左半分
とを交互にリング状の溝１０を掘削したり、更に幾つか
に分割して覆工する方が作業効率上望ましい。その場
合、ライニング装置１１も溝１０の円弧状の長さに合わ
せて形成することになる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したようにこの発明のト
ンネル工事における先受工法及びその装置によれば、ト
ンネルの掘削及び覆工に際して次のような特有の効果が
ある。 （１）トンネル地山の覆工にあたり、一次覆工を兼ねる
ことができる。その結果、しっかりとした支保が得ら
れ、緩い地山の施工や大断面の施工に際し容易な施工が
可能となる。 （２）ライニング装置として吊り下げ型を使用している
ことから切羽付近のスペ−スを大きく空けることができ
るので安全性も確保しやすい。 （３）地山のライニングに際し長時間養生が可能となる
ので貧配合のコンクリ−トを使用することができ、それ
だけ施工コストが安価となる。 （４）コンクリ−トの荷重をリング状の溝の内側の地山
面で支持するのでライニング装置は簡単な構造とするこ
とができ、施工時間も短くなり且つ施工コストも低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のトンネル工事における先受工法を実
施している状態のトンネル内部の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面拡大図であって、この発
明のトンネル工事における先受工法で使用するライニン
グ装置の側面図である。

【図４】この発明のトンネル工事における先受工法でト
ンネルの切羽を掘削する場合の概要説明図である。

【符号の説明】

１ 自由断面掘削機 ６，７ 上部レ−ル ８，９ 下部レ−ル １０ リング状の溝 １１ ライニング装置 １２ 型枠 １３ フレ−ム １４ 伸縮式上部型枠 １５ 伸縮式下部型枠 １６ 弾性体 １７ エアバッグ １８ 地山 ２０ 伸縮支持装置（ジャッキ） ２１ 係止具 ２３ 走行式型枠移動装置 ２５ ロックボルト ２７ チェ−ンブロック ２８ 駆動装置（ジャッキ） ３３ 駆動装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル工事において、切羽の全面掘進
   に先行して切羽面の周縁部分に沿って円弧状に溝を掘
   り、該溝にライニング装置を装入し、該溝内部の地山面
   に接して覆工ライニング層を形成することを特徴とする
   トンネル工事における先行覆工工法。
2. 【請求項２】 切羽面の周縁部分を複数部分に分割し
   て、溝の掘削及び溝内部の地山面に接する覆工ライニン
   グ層の形成を行い、円弧状に連接一体となした覆工ライ
   ニング層となすことを特徴とする請求項１に記載のトン
   ネル工事における先行覆工工法。
3. 【請求項３】 伸縮支持装置（２０）を装着した円弧状
   フレ−ム（１３）と当該円弧状フレ−ム（１３）に沿っ
   て円弧状に配設された型枠（１２）とから構成されるラ
   イニング装置と、該ライニング装置を着脱可能に装着し
   て懸垂移動させる型枠移動装置と、該型枠移動装置が走
   行するための天井に吊設されたレ−ルと、を備えたこと
   を特徴とするトンネル工事における先行覆工装置。
4. 【請求項４】 円弧状に配設された型枠は、その前端部
   周囲に弾性体及び地山との間を密封するためのエアバッ
   グを装着すると共に、該型枠の上端部と下端部にはそれ
   ぞれ伸縮可能な型枠を設けたことを特徴とする請求項３
   に記載のトンネル工事における先行覆工装置。