JPH10331574A - トンネル掘削機による掘進システム - Google Patents
トンネル掘削機による掘進システムInfo
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- JPH10331574A JPH10331574A JP9139693A JP13969397A JPH10331574A JP H10331574 A JPH10331574 A JP H10331574A JP 9139693 A JP9139693 A JP 9139693A JP 13969397 A JP13969397 A JP 13969397A JP H10331574 A JPH10331574 A JP H10331574A
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Abstract
判別するとともに、地山性状に応じた適切な支保構造と
補助工法を選定し確実なTBM掘進を行う。 【解決手段】カッターヘッド2、スキンプレート3及び
スラストジャッキ4を有するトンネル掘削機1と、該ト
ンネル掘削機内に設置され、切羽面に対して直角方向に
削孔する切羽内ボーリング8と切羽斜め前方に削孔する
切羽外ボーリング9とが可能なロータリパーカッション
ドリル6とを備え、前記切羽外ボーリングの削孔データ
から切羽前方の地山性状を判別し、地山性状が良くない
場合には前記切羽内ボーリングによりコアを採取して地
山性状を判別し、地山性状に応じた支保構造を選定す
る。
Description
削機(以下、tunnel boring machine =TBMという)
を使用するトンネル掘進システムの技術分野に属する。
ば無支保での高速掘進が可能でありその長所を十分に生
かすことができるが、固結度の低い帯水地山や断層破砕
帯などの不良地質部での掘削は苦手であり、これらに起
因するトラブルが多く発生し、TBMが数カ月止まるこ
ともたびたびある。このような地質的な要因からのTB
Mのトラブルを未然に防ぐには、切羽前方地山の地層構
造の変化や不良地質部の地山性状とその規模を事前に精
度良く知ることとと、これらを正しく評価しその対策工
や補助工法の選定、TBM掘進の可否の判定などができ
るTBM掘進システムが必要である。
えば特開平4−161588号公報においては、油圧式
パーカッションドリルによる削孔データ(削孔により得
られた削孔深度と各深度における累積掘削時間、削孔速
度、ピストン打撃エネルギー、給進力、トルク、送水圧
等)により破壊エネルギーを算出し、確率統計手法によ
り岩盤等級と関係づけて予測を行う方法を提案してい
る。
ーカッションドリルによる予測方法は、発破工法の場合
には有効な方法ではあるが、TBMの場合には、掘削を
中断して切羽面にパーカッションドリルを設置しなけれ
ばならないとともに、ボーリング中はTBM掘進ができ
ないので工期が大幅に延びるという問題や、ロッドが地
山にかまれロッドを地山中に捨てざるをえない場合に、
TBMのカッター破損の問題があり、TBM掘進に上記
方法を採用することは困難である。
であって、TBM機内から切羽前方の地山調査、評価が
可能となり、地山性状を高精度に判別できるとともに、
地山性状に応じた適切な支保工と補助工法を選定でき、
確実なTBM掘進を行うことができるトンネル掘削機に
よる掘進システムを提供することを目的とする。
に、本発明のトンネル掘進システムは、カッターヘッド
2、スキンプレート3及びスラストジャッキ4を有する
トンネル掘削機1と、該トンネル掘削機内に設置され、
切羽面に対して直角方向に削孔する切羽内ボーリング8
と切羽斜め前方に削孔する切羽外ボーリング9とが可能
なロータリパーカッションドリル6とを備え、前記切羽
外ボーリングの削孔データから切羽前方の地山性状を判
別し、地山性状が良くない場合には前記切羽内ボーリン
グによりコアを採取して地山性状を判別し、地山性状に
応じた支保構造を選定することを特徴とする。なお、上
記構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にするた
めに図面と対比させるもので、これにより本発明が何ら
限定されるものではない。
を参照しつつ説明する。図1〜図4は、本発明のトンネ
ル掘進システムの1実施形態を示し、図1は、本発明で
使用するTBMの模式図である。
ンプレート3、スキンプレート3の先端に回転自在に装
着されたカッターヘッド2、機内後部に設置されるスラ
ストジャッキ4及びメイングリッパ5等を備え、メイン
グリッパ5を坑壁に張り出しこれに反力を取ってスラス
トジャッキ4を伸ばしながらカッターヘッド2を回転さ
せ、1ストローク分を掘削する。スラストジャッキ4上
には、ロータリパーカッションドリル6が設置されてい
る。このロータリパーカッションドリル6は、先端ビッ
トを打撃、回転させながら削孔するノンコアボーリング
モードと、ビットを交換しドリルを打撃、回転させなが
ら先端コアを採取する部分コアボーリングモードとを備
え、また、ロータリパーカッションドリル6は上下左右
方向に揺動可能に設置され、図示点線で示すように切羽
面7に対して直角方向に削孔される切羽内ボーリング8
と、図示実線で示すようにスキンプレート3の後端から
切羽斜め前方に削孔される切羽外ボーリング9が可能に
されている。
進システムのデータ処理の1例を示すフロー図である。
先ず、ステップS1で、地質図書などから切羽前方の地
山調査地点を特定した後、ステップS2で調査地点まで
TBM掘進を行い、ステップS3で掘進速度、カッター
トルク、スラスト推力などのTBM掘削データを取得す
る。ステップS4で、TBM掘進と並行してノンコアボ
ーリングモードでロータリパーカッションドリル6によ
り切羽斜め前方にボーリング9(50〜100m程度)
を行い、ステップS5でボーリング削孔データを取得す
る。このボーリング削孔データは、削孔深度、削孔
速度、給進力、打撃エネルギー、打撃回数、ト
ルク、回転数、送水圧力、送水量などである。次
に、ステップS6のデータ解析・図化手段で、ボーリン
グ削孔データに基づいて(1)深度変化の分析、(2)
データ間の相関分析、(3)測定データの指標化、
(4)力学パラメータの推定を行う。これらの内容につ
いて以下に説明する。
から既知の確率・統計手法を用いて例えば図3(B)に
示すガウス型モデルや図3(C)に示す非ガウス型モデ
ルに図化する。これにより、削孔深度に対する測定値の
変化を容易に認識することが可能となる。
の硬軟の様子が推定できる。 削孔速度と給進力の相関から岩質の様子が推定でき
る。 削孔速度とトルク×回転数の相関から地層の崩壊性が
推定できる。 トルク×回転数と打撃エネルギー×打撃回数の相関か
ら岩種が推定できる。 送水圧力と送水量の相関から岩種、水理地質構造が推
定できる。
データ間の相関性などを参考にして、ボーリング削孔デ
ータの内、破壊エネルギー、削孔速度、トルク、給進力
などの深度軸に対する変化の様子などから地層構造、岩
種岩質、岩盤性状などを区分け、特定、判定し専門家が
TBM地山評価図を作成する。
で更に詳細に調べたい場合には切羽内コアボーリングを
実施するか否かが判断され、YESの場合には切羽内コ
アボーリングが行われ、ステップS10でコアボーリン
グデータが取得され、このデータに基づいてステップS
5〜S7で再度、地層構造の判定が行われる。そして、
判定された地層構造に基づいて、ステップS11で支保
工の選定及び補助工法の選定が行われる。次に、ステッ
プS12でTBM掘進可否の判定が行われ、TBM掘進
可能と判定されればステップS2に戻りTBM掘進が行
われ、TBM掘進不可能と判定されれば、ステップS1
3で不良地質部の評価が行われ、トラブルの推定、その
対策工、事前地山補強工が実施され、ステップS2に戻
りTBM掘進が行われる。
ステップS11の支保工の選定及び補助工法の選定を説
明するための図である。なお、ボーリング削孔データ評
価基準値、支保構造及び補助工法はあくまで1例を示す
ものでこれに限定されるものではない。測定した削孔速
度、トルク、給進力と測定データからの計算値の破壊エ
ネルギーの値によって、I〜Vの5段階の地山区分に区
分され、それぞれの地山区分に応じて適切な支保工の選
定と補助工法の選定、さらにはTBM掘進方式が選定さ
れる。なお、全周簡易ライナーとは、坑壁の全周にわた
ってライナーピースを組み付ける方式であり、シールド
ジャッキはこの全周簡易ライナーに推進反力をとる方式
である。また、裏込め注入とはライナーと坑壁との間に
モルタルを注入する方式であり、切羽注入とは、機内か
ら切羽とその周辺地山内にセメントミルクやウレタン材
を注入する方式である。
説明するための図であり、図5(A)はTBMの断面
図、図5(B)はスキンプレートのテール部での横断面
図である。本システムは、カッターヘッド2が1ストロ
ーク分掘進すると、スキンプレート3のテール部のすぐ
後方で先受け材11Bをリング支保工12で受け、イン
バートライナ15上に設置した可伸機構13を伸長させ
て押圧支持し、また、タイロッド16で1つ手前のリン
グ支保工12に固定する。次いで、今ある先受け材11
Bの間の空いている場所でスキンプレート3と坑壁との
空間に次の先受け材11Aを差し込み、坑壁面にはファ
イバー吹付モルタル20を施工する。以上のようにして
スキンプレート3の後方を常に先受け材で支持するた
め、肌落ち、抜け落ちを防止することができる。
す斜視図である。本システムは、隣接するリング支保工
12の間にトンネル天端の一部を支持するライナー部材
21a、21b、21cを配設し、トンネル天端を安定
化し、また、シールドジャッキの推進反力をとるもので
ある。地盤の強度により、プレート状のライナー部材2
1a、一部空間のあるライナー部材21b、金網状のラ
イナー部材21cが用意されている。
地山区分、支保構造、補助工法、掘進方式が変化する例
を示し、可能な限りTBM機内から切羽前方の地山性状
を予測し、地山性状に応じた適切な支保構造と補助工法
を選択することにより、確実な掘進を行うことができ
る。
によれば、TBM機内から切羽前方の地山調査、評価が
可能となり、地山性状を高精度に判別できるとともに、
地山性状に応じた適切な支保構造と補助工法を選定で
き、確実なTBM掘進を行うことができる。また、TB
M掘進が不能となるような不良地質部の規模とその位置
が検出できるので、切羽崩壊による機体の埋没、突発大
量湧水による機体の埋没、切羽の押し出しによる機体の
後退等の地質に起因する重大トラブルの発生を避けるこ
とが可能となる。
データ処理の1例を示すフロー図である。
選定を説明するための図である。
の図であり、図5(A)はTBMの断面図、図5(B)
はスキンプレートのテール部での横断面図である。
る。
保構造、補助工法、掘進方式が変化する例を示す図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】カッターヘッド、スキンプレート及びスラ
ストジャッキを有するトンネル掘削機と、該トンネル掘
削機内に設置され、切羽面に対して直角方向に削孔する
切羽内ボーリングと切羽斜め前方に削孔する切羽外ボー
リングとが可能なロータリパーカッションドリルとを備
え、前記切羽外ボーリングの削孔データから切羽前方の
地山性状を判別し、地山性状が良くない場合には前記切
羽内ボーリングによりコアを採取して地山性状を判別
し、地山性状に応じた支保構造を選定することを特徴と
するトンネル掘削機による掘進システム。 - 【請求項2】上記削孔データは、少なくともロータリパ
ーカッションドリルの削孔速度、トルク、給進力及び破
壊エネルギーであることを特徴とする請求項1記載のト
ンネル掘削機による掘進システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13969397A JP3629670B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | トンネル掘進方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13969397A JP3629670B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | トンネル掘進方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10331574A true JPH10331574A (ja) | 1998-12-15 |
JP3629670B2 JP3629670B2 (ja) | 2005-03-16 |
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---|---|---|---|
JP13969397A Expired - Fee Related JP3629670B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | トンネル掘進方法 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3629670B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-05-29 JP JP13969397A patent/JP3629670B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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