JPH09250296A - つり下げ式型枠トンネル覆工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル坑内の環境の改善、掘削コストの低
減を図り、全断面を一回の施工で覆工することが可能で
サイクルタイムの短縮化が可能なつり下げ式型枠トンネ
ル覆工装置を提供する。 【解決手段】 トンネルの頂部のアンカ−金具によって
縦方向にレ−ル３を移動可能に配置し、該レ−ル３には
ア−チ状支持材５を駆動装置により走行可能に配置し、
該支持材５の周方向に配置した伸縮支持具１４の上には
複数個の部分型枠を伸縮機能を有する接合部１０ｆを介
して連結して構成した型枠１０を配置する。また、型枠
１０は、頂部前部が両下端部に対して前方に位置した前
傾状に形成することもある。

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、トンネルの地山
の天井にレ−ルを設置し、型枠を支持した支持部材をこ
のレ−ルに係止させ移動させつつ掘削された地山を一次
覆工するつり下げ式型枠トンネル覆工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルの一次覆工方法としては、各種
削岩機，自由断面掘削機，パワ−ショベル等により掘削
したトンネル地山面をコンクリ−ト吹付機や吹付ロボッ
ト等により急硬剤を混合したコンクリ−トを吹付け、早
期に地山に密着させて一次覆工を行うＮＡＴＭ工法が用
いられていた。しかしこのような吹付けコンクリ−ト工
法による一次覆工は、多大の粉塵が舞い上がり作業環境
が悪い或いはコンクリ−トロスが大きい等の理由から近
年は型枠による覆工工法が採用される例が多くなってい
る。

【０００３】また、近年では型枠による覆工工法とし
て、例えばトンネル天井にロックボルトを打ち込みこの
ロックボルトにレ−ルを吊り下げてこれにア−チ状ガイ
ドフレ−ムを支持させ、該ア−チ状ガイドフレ−ムに沿
って型枠を移動させつつ地山面を覆工する工法（特公平
５−６６４０号）や、トンネル内の地面に設置したレ−
ル上を走行するア−チ状の支持枠外周面に空気袋とシ−
ル用空気袋を設け、これら空気袋と地山面との間に所要
の空間を形成し、該空間に覆工材料を投入してトンネル
覆工型枠装置が提案されている（特開平２−９６０９７
号）。

【０００４】

【説明が解決しようとする課題】この発明において解決
しようとする課題は大きく２つに分かれる。第１の課題
は、全断面掘削工法において、型枠覆工工法を適用する
場合のサイクルタイムの増大である。即ち、従来の型枠
覆工方法は、主として上半断面と下半断面を別々に覆工
する方法であるが、全断面掘削工法が標準工法となって
いる現在、一組の型枠を用いてトンネル全断面を覆工し
ようとすると型枠や型枠の移動・位置調整を行う装置全
体の大型化を招き、トンネル坑内での機動力の低下、他
の機材の導入スペ−スの減少、ひいてはサイクルタイム
の増大といった問題を引き起こす。このため全断面掘削
工法においては型枠覆工工法は実施に至っていない。

【０００５】第２の課題は、自立性の低い地山を掘削す
る場合への対応である。即ち、ＮＡＴＭにおいてこのよ
うな地山を掘削する場合、通常は支保工を設け吹付けコ
ンクリ−ト工法を適用する。この時掘削面を水平面に対
して前方に傾けるように、つまりトンネル軸に対して斜
めに掘削すれば安定した掘削を行うことができるが、そ
のために支保工を切羽付近に設置することができない。

【０００６】この発明は上記課題に着目してなされたも
のであり、型枠覆工工法を適用して地山の一次覆工と支
保工を同時に行うことで以上のような問題を解決し、ト
ンネル坑内の環境の改善、掘削コストの低減を図り、全
断面を一回の施工で覆工することが可能でサイクルタイ
ムの短縮化が可能な吊り下げ式型枠トンネル覆工装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【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、つり下げ式型枠トンネル覆
工装置が、トンネル頂部のアンカ−金具によってトンネ
ル縦方向に移動可能なように保持されたレ−ルと、該レ
−ル上を駆動装置により走行可能に該レ−ルに係止され
たア−チ状支持材と、該支持材の外側に配設される伸縮
支持具と、該伸縮支持具の外側に配置される型枠であっ
て複数個の部分型枠を伸縮機能を有する接合部を介して
連結して構成した型枠と、を備えることを特徴とする。

【０００８】また、上記の手段のア−チ状の支持材
及び該支持材の外側に配置する型枠は、頂部が両下端部
に対して前方に位置した前傾状であることを特徴とす
る。

【０００９】或いは、上記及びにおける伸縮支持
具はエアバッグであることを特徴とする。

【００１０】或いはまた、上記及び又はにおけ
る手段のア−チ状支持材には、駆動手段により昇降する
水平方向伸縮手段を備えた水平支持材を設けてあること
を特徴とする。

【００１１】更にまた、上記及び及び又はに
おける型枠の接合部は、型枠に比べ十分薄い板に型枠側
端部を重ね、接合部の幅を可変とする補助板が一方の部
分型枠に固定されていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の態様】以下、この発明の具体的実施の態
様について図面を参照して説明する。図１はこの発明の
つり下げ式型枠トンネル覆工装置のトンネル内における
側面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。トンネ
ルの地山天井には複数本のアンカ−ボルト１，１，・・
・が打ち込まれ、その先端部にはレ−ル保持具２，２，
・・・が取り付けられると共に該レ−ル保持具２，２，
・・・には二本のＨ形鋼製レ−ル３，３が例えばチェ−
ンブロック（図示省略）等により移動可能に取り付けて
ある。トンネルの床面両側にもレ−ル４，４が設置され
ている。この場合、レ−ル保持具２は、例えば断面をコ
字状に形成しコの字の開口部を下面に向け該開口部にレ
−ル３のフランジ部３ａを支持する係止部を設けて該レ
−ル３を保持させる（図４参照）。

【００１３】５は、ア−チ状の支持材（型枠支持フレ−
ム）であって、馬蹄形のトンネル断面形状にほぼ近似し
た形の支持材としてある。該支持材５は、３本のＨ形鋼
５ａ，５ｂ，５ｃを馬蹄形に曲折し、これらの間を補強
用フレ−ム５ｄ，５ｅで補強して製作してある。該支持
材５の上部には後方に延びる二本の主フレ−ム５ｆ，５
ｆが設置されている。また、該主フレ−ム５ｆにはロ−
ラ６ａの付いた走行装置６が取り付けられ且つ該ロ−ラ
６ａは前記レ−ル３のフランジ部３ａを走行するように
してある。前記主フレ−ム５ｆ先端部には反力ロ−ラ８
が前記レ−ル３下面に接触し転がるように取り付けてあ
る。前記支持材５の両側下端部には補強フレ−ム５ｇ，
５ｇが固定してあるが、これらの補強フレ−ム５ｇ，５
ｇの下部には、伸縮支持装置（ジャッキ）２０，２０を
取り付けると共に、床面両側に設置した前記レ−ル４，
４上を転がるように車輪７，７が取り付けられている。
また、後述するように前記主フレ−ム５ｆにはレ−ル
３，３を走行する駆動装置９（図３，図４参照）が取り
付けてある。即ち、該支持材５は、天井に設置したレ−
ル３，３につり下げて係止され、且つ下側をレ−ル４，
４で支持されて前後に走行できるようになっている。
尚、前記支持材５の下端部はレ−ル４の上を車輪７で走
行させるのではなく、該支持材５の下端部にはゴムタイ
ヤ（図示省略）を取り付け、直接地面の上を走行させる
ようにしてもよい。

【００１４】前記主フレ−ム５ｆ，５ｆの下側には、チ
ェ−ンブロック１２，１２が３か所取り付けられてい
る。そして該チェ−ンブロック１２，１２のチェ−ン１
２ａ，１２ａ端部にはそれぞれア−チ状の前記支持材５
を内側から水平方向に支持する油圧シリンダ内蔵の水平
支持材１３，１３が取り付けてある。これらの水平支持
材１３，１３は、一次覆工の際前記支持材５にかかる荷
重を支持するためであるが、支持材５に十分な剛性が有
る場合には必ずしも必要とはしない。

【００１５】図３は前記主フレ−ム５ｆに取り付けられ
た駆動装置９の側面図であり、図４は正面図である。即
ち、該駆動装置９は、前記主フレ−ム５ｆに固定された
プレ−ト９ａと、該プレ−ト９ａに取り付けられたモ−
タ（ギヤドモ−タ）９ｂと、該モ−タ９ｂの駆動軸９ｃ
に装着されたピニオン９ｄと、で構成される。そして該
ピニオン９ｄはレ−ル３のフランジ部３ａに固定された
ラック１１に噛合させてある。こうして、駆動装置９の
モ−タ９ｂを駆動することにより主フレ−ム５ｆ及び該
主フレ−ム５ｆと一体に形成された前記支持材５は、レ
−ル３，３及び４，４に沿って前後に移動させることが
できる。

【００１６】次に、前記支持材５の前側（切羽側）の外
周面には周方向一定間隔にエアコンプレッサ等によりエ
アを出し入れして膨張、収縮を制御可能としたエアバッ
グ１４，１４，・・が配置されている。該エアバッグ１
４は、コンクリ−ト覆工時後述する型枠１０を伸縮支持
する伸縮支持具であって、３〜７Kgf/cm² 程度加圧しコ
ンクリ−ト覆工時の圧力に耐え得るものが用いられる。
また、該エアバッグ１４の周囲にはエアバッグ１４の変
形をある程度防止するようバッグ支持具（図示省略）が
設置される。

【００１７】また、前記エアバッグ１４，１４，・・・
の外側には型枠１０が配置されている。該型枠１０は、
図５（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、５個の部分型
枠１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを伸縮機能
を有する型枠接合部（例えば弾性体式型枠ジョイント）
１０ｆを介して連結して構成（部分型枠数は増減しても
よい）してある。該型枠１０の型枠接合部（ジョイン
ト）１０ｆの外側には、型枠に比べ十分薄い板に型枠側
端部を重ね、接合部の幅を可変とする補助板が一方の部
分型枠に固定されている。こうして、該伸縮機能を有す
る型枠接合部（ジョイント）１０ｆの外側には鉄板を重
ねてスライドできるようにして直接コンクリ−トの圧力
が伸縮部（例えば弾性体）にかからないようにしてあ
る。更に、部分型枠１０ｄ，１０ｅの両端部にはそれぞ
れ前記補強フレ−ム５ｇ，５ｇにタ−ンバックル１５，
１５（図２参照）を介して補助型枠１０ｇ，１０ｇが回
動可能に連結されている。該型枠１０の端部周囲には覆
工時膨張させる妻用エアバッグ１６が取り付けてある。

【００１８】前記型枠１０は、伸縮機能を有する型枠ジ
ョイント１０ｆによって接合連結されているためエアバ
ッグ１４，１４，・・・にエアを入れて膨張させると形
状が全体的に拡大し、エアを抜くとエアバッグ１４の収
縮と共に若干全体的に縮小する。該型枠１０は、図１及
び図２に示すように、一次覆工時には駆動装置９（図３
及び図４参照）により支持材５と共に切羽近傍に移動さ
せてセッティングし、コンクリ−ト打設ノズル１７，１
７より型枠１０と地山Ｇとの間の空間１８にコンクリ−
ト１９を注入する。また、型枠１０を移動させるときに
はエアバッグ１４及妻用エアバッグ１６のエアを抜き縮
小させてから前記支持材５と共に移動させるようにして
ある。

【００１９】この発明のつり下げ式型枠トンネル覆工装
置は以上のような構成から成るが、次に掘削されたトン
ネル内の地山を一次覆工する場合の手順について説明す
る。 （１）駆動装置９を駆動して、後方に位置していた支持
材５及び型枠１０を天井のレ−ル３，３及び地面両側の
レ−ル４，４上を移動させ切羽面近傍まで移動させる。 （２）チェ−ンブロック１２，１２を駆動してチェ−ン
１２ａ，１２ａ先端部に取り付けた水平支持材１３，１
３を降下させ、内部のシリンダを作動させて支持材５を
内側から水平方向に反力支持する。また、伸縮支持装置
（ジャッキ）２０，２０を作動させて支持材５及び型枠
１０全体を反力支持する。 （３）エアバッグ１４，１４，・・・にエアを充填して
該エアバッグ１４，１４，・・・を膨張させると、型枠
１０は弾性体式型枠接合部（ジョイント）１０ｆ，１０
ｆ，・・が弾性的に伸びて全体的に大きくなる。そして
地山Ｇと該型枠１０との間の空間１８を適当な間隔に設
定する。また、タ−ンバックル１５，１５で補助型枠１
０ｇ，１０ｇを張りつける。 （４）妻用エアバッグ１６にエアを充填して型枠１０端
部周囲と地山Ｇとの間を密封する。そして地山Ｇと型枠
１０との間の空間１８にコンクリ−ト打設ノズル１７，
１７よりコンクリ−トを注入する。 （５）所要時間経過後エアバッグ１４，１４，・・・の
エアを抜き、型枠１０をコンクリ−ト面より離し、次い
で水平支持部材１３，１３のシリンダを動作させて支持
材５との間の支持を解除する。 （６）駆動装置９を作動させて支持材５全体を後退させ
る。 上記（１）〜（６）の動作を順次一定のサイクルタイム
で繰り返し一次覆工を行う。

【００２０】次に、図６はこの発明のつり下げ式型枠ト
ンネル覆工装置の第２の実施例であって、断面の大きな
トンネル内で使用する場合の側面図、図７は図６のＢ−
Ｂ矢視断面図である。この実施例においてもトンネルの
地山天井には複数本のアンカ−ボルト１，１，・・・が
打ち込まれ、その先端部にはレ−ル保持具２，２，・・
・が取り付けられると共に該レ−ル保持具２，２，・・
・にはＨ形鋼製レ−ル３，３が移動可能に取り付けてあ
る。また、トンネルの床面両側にもレ−ル４，４が設置
される。

【００２１】前記レ−ル３，３には前記駆動装置９（図
３及び図４参照）及び該駆動装置９を介してア−チ状の
支持材２５が吊り下げるように取り付けられる。該支持
材２５は、トンネル断面形状のア−チ形にほぼ近似した
形の支持材である。該支持材２５は、Ｈ形鋼製部材２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ
と、これらの部材間を連結する複数本の補強用フレ−ム
２５ｈ，２５ｉ等から構成される。特に、該支持材２５
は、上部前端頂部２５Ｐが両側の下部前端部２５Ｑに対
して前方に位置するように形成してある。即ち、該支持
材２５は側面から見た場合台形を逆さまにしたような形
に形成することにより切羽面を水平面に対して前方に傾
けるように、つまりトンネル軸に対して斜めに掘削して
上部前端頂部２５Ｐ近傍を先に掘削して覆工することが
できるようにしてある。

【００２２】前記支持材２５の上部には後方に延びる二
本の主フレ−ム２５ｊ，２５ｊが設置され、該主フレ−
ム２５ｊにはロ−ラ６ａ（図１参照）の付いた走行装置
６が固定され且つ該ロ−ラ６ａは前記レ−ル３のフラン
ジ部３ａを走行可能なように接触させてある。前記主フ
レ−ム２５ｊ先端部には反力ロ−ラ８が前記レ−ル３下
面に接触し転がるように取り付けてある。前記支持材２
５の両側下端部の補強フレ−ム２５ｋ，２５ｋの内側下
部には、支持材２５を支持させるための伸縮支持装置
（ジャッキ）２０，２０及び床面両側に設置した前記レ
−ル４，４上を転がるように車輪７，７が取り付けられ
ている。また、前記主フレ−ム２５ｊにも図３及び図４
に示したのと同様の前記駆動装置９が設置してありピニ
オン９ｄをレ−ル３のフランジ部３ａに固定されたラッ
ク１１に噛合させ、且つ該支持材２５全体は、天井に設
置したレ−ル３，３に吊り下げ且つ下側をレ−ル４，４
で支持して前後に走行できるように構成してある。尚、
前記支持材２５の下端部はレ−ル４の上を車輪７で走行
させるのではなく、該支持材２５の下端部にはゴムタイ
ヤ（図示省略）を取り付け、直接地面の上を走行させる
ようにしてもよい。

【００２３】前記主フレ−ム２５ｊ，２５ｊの下側には
チェ−ンブロック１２，１２が２か所取り付けられ、該
チェ−ンブロック１２，１２のチェ−ン１２ａ，１２ａ
端部にはそれぞれ前記支持材２５を内側から水平方向に
支持するシリンダ内蔵の水平支持部材１３，１３が取り
付けてある。該支持材２５の前側の外周面にも周方向一
定間隔にエアコンプレッサ等によりエアを出し入れ可能
とした複数個のエアバッグ１４，１４，・・・が配置さ
れている。そして、これらのエアバッグ１４，１４，・
・・の外側には型枠３０が装着されているが、該型枠３
０は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、横から
見て台形を逆さまにしたような前記支持材２５の前傾部
分と一致するように、即ち、型枠３０の上部前端頂部３
０Ｐが型枠３０の下部前端部３０Ｑに対して前方に位置
するよう前傾姿勢となるように形成されている。

【００２４】また、前記型枠３０は、５個の部分型枠３
０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを伸縮機能を有
する型枠接合部（例えば弾性体式型枠ジョイント）３０
ｆで連結して構成され、更に部分型枠３０ｄ，３０ｅの
両端部にはそれぞれ前記補強フレ−ム２５ｋ，２５ｋに
タ−ンバックル１５，１５を介して補助型枠３０ｇ，３
０ｇが回動可能となるように連結されている。該型枠３
０の端部周囲にも覆工時膨張させる妻用エアバッグ２６
が取り付けてある。

【００２５】前記型枠３０は、前記型枠１０と同様に、
伸縮機能を有する型枠ジョイント３０ｆによって連結さ
れているためエアバッグ１４，１４，・・・にエアを入
れて膨張させると形状が全体的に拡大し、エアを抜くと
エアバッグ１４の収縮と共に若干全体的に縮小する。該
型枠３０は、図６に示すように、一次覆工時には駆動装
置９により支持材２５と共に切羽近傍に移動させてセッ
ティングし、型枠３０と地山Ｇとの間の空間１８（図６
参照）にコンクリ−ト打設ノズル１７，１７よりコンク
リ−ト１９を注入する。また、型枠３０を移動させると
きにはエアバッグ１４及び妻用エアバッグ２６のエアを
抜き縮小してから駆動装置９により前記支持材２５と共
に移動させる。

【００２６】このつり下げ式型枠トンネル覆工装置の第
２の実施例でトンネルを一次覆工する場合の操作手順は
段落番号００１３で説明した場合と同様であるが、この
第２の実施例では補助ベンチ付全断面掘削工法を必要と
するような地山でも切羽面を核残しの状態で切羽先端面
を一次覆工が可能である。尚、最初に説明した実施の態
様でも変形例で示した実施の態様でも前記エアバッグ１
４の代わりにシリンダ等他の伸縮支持具を用いてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明のつり下
げ式型枠トンネル覆工装置によれば、全断面を一回の施
工で覆工することが可能となる。また、このトンネル覆
工装置は、型枠を天井に吊り下げる構造であるためトン
ネル内部空間に掘削機械を導入することが可能であり、
且つコンクリ−ト養生中にも掘削が可能となるためサイ
クルタイムを短縮することができる。そして長期間養生
が可能であるため貧配合のコンクリ−トを使用すること
が可能となり、施工コストを低減することができる。更
に、補助ベンチ付全断面掘削において、吹付け工法や従
来の型枠覆工工法を適用せざるを得なかった場合でも適
用することができるので作業環境を改善することができ
る。また、補助ベンチ付全断面掘削において、切羽先端
を一回で施工することが可能となるためサイクルタイム
を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のつり下げ式型枠トンネル覆工装置の
トンネル内における側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】この発明のつり下げ式型枠トンネル覆工装置の
主フレ−ムに取り付けられた駆動装置の正面図である。

【図４】この発明のつり下げ式型枠トンネル覆工装置の
主フレ−ムに取り付けられた駆動装置の側面図である。

【図５】図５（Ａ）はこの発明のつり下げ式型枠トンネ
ル覆工装置を構成する型枠の正面図であり、図５（Ｂ）
は側面図である。

【図６】この発明のつり下げ式型枠トンネル覆工装置の
変形実施例であって、断面の大きなトンネル内で使用す
る場合の側面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図８】図８（Ａ）はこの発明の変形実施例のつり下げ
式型枠トンネル覆工装置を構成する型枠の正面図であ
り、図８（Ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１ アンカ−ボルト ３、４ レ−ル ５、２５ 支持材 ６ 走行装置 ７ 車輪 ９ 駆動装置 １０，３０ 型枠 １０ｆ，３０ｆ 伸縮機能を有する型枠ジョイント １２ チェ−ンブロック １３ 水平支持材 １４ エアバッグ（伸縮支持具） １５ タ−ンバックル １６、２６ 妻用エアバッグ ２０ 伸縮支持装置（ジャッキ） ２５Ｐ 支持材の上部前端頂部 ２５Ｑ 支持材の下部前端部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル頂部のアンカ−金具によってト
   ンネル縦方向に移動可能なように保持されたレ−ルと、
   該レ−ル上を駆動装置により走行可能に該レ−ルに係止
   されたア−チ状支持材と、該支持材の外側に配設される
   伸縮支持具と、該伸縮支持具の外側に配置される型枠で
   あって複数個の部分型枠を伸縮機能を有する接合部を介
   して連結して構成した型枠と、を備えることを特徴とす
   るつり下げ式型枠トンネル覆工装置。
2. 【請求項２】 ア−チ状の支持材及び該支持材の外側に
   配置する型枠は、頂部が両下端部に対して前方に位置し
   た前傾状であることを特徴とする請求項１に記載のつり
   下げ式型枠トンネル覆工装置。
3. 【請求項３】 伸縮支持具はエアバッグであることを特
   徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のつり下げ式
   型枠トンネル覆工装置。
4. 【請求項４】 ア−チ状支持材には、駆動手段により昇
   降する水平方向伸縮手段を備えた水平支持材を設けてあ
   ることを特徴とする請求項１若しくは請求項２又は請求
   項３に記載のつり下げ式型枠トンネル覆工装置。
5. 【請求項５】 型枠の接合部は、型枠に比べ十分薄い板
   に型枠側端部を重ね、接合部の幅を可変とする補助板が
   一方の部分型枠に固定されていることを特徴とする請求
   項１若しくは請求項２若しくは請求項３又はは請求項４
   に記載のつり下げ式型枠トンネル覆工装置。