JPH11182180A - トンネル掘削機によるトンネル掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機によって岩盤地盤にトンネル
を掘進する際に、崩壊が生じている緩い岩盤部に対して
もリアグリッパを確実に係止させて推進反力をとりなが
ら掘進を可能にする。 【解決手段】 トンネル掘削機10によって掘削されたト
ンネル掘削壁面２に複数個の支保ピース1A、1Bを連結し
てなるリング状支保体Ａを順次施工してこの支保体Ａに
よりトンネル掘削壁面２を支持させると共にトンネル掘
削機10のリアグリッパ17をトンネル掘削壁面２の両側壁
面部に圧着させて推進反力をとる際に、該側壁面部が崩
壊性の緩い岩盤部Ｂである場合、その岩盤部Ｂに対応し
た支保体の支保ピース1Aに金網体からなる崩落防止体３
を張設しておき、この崩落防止体３を介してリアグリッ
パ17を岩盤部Ｂに圧着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削壁面
に反力をとってトンネル掘削機により岩盤地盤にトンネ
ルを掘進するトンネル掘削機の掘進方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削機によって岩質の地盤にト
ンネルを掘進する場合、トンネル掘削機のリアグリッパ
をトンネル掘削壁面の両側壁面部に圧着させて掘進反力
を受止させ、推進ジャッキを伸長させることによってト
ンネル掘削機を掘進している。この際、掘削されたトン
ネル壁面が肌落ちしたり、崩落することがあり、このた
め、従来から掘削されたトンネル掘削壁面32に沿って図
７に示すように、円弧状に彎曲した複数個の支保ピース
を順次連結してなるリング状の支保体Ａを組立て、該支
保体Ａによってトンネル掘削壁面32から緩んだ岩盤が崩
落するのを防止している。

【０００３】この際、岩盤が崩落するのはトンネル掘削
壁面32の上周部からであって、両側壁面部や下周部側の
岩盤が緩んでいても崩落することによる危険性がないた
め、上記支保体Ａを形成している複数個の支保ピースに
おいて、上周部側に配される支保ピース1Aのみに岩盤の
崩落防止用金網体33を張設しておき、その他の支保ピー
スには金網体33を張設していない支保ピース1Bを用いて
上記支保体を組立している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル掘削機を推進させる場合、上述したようにリアグリッ
パをトンネル掘削壁面の両側壁面部に圧着させて推進反
力をとるものであるから、該側壁面部に緩んだ岩盤部Ｂ
が存在すると、リアグリッパを圧着させた際に岩盤が押
し潰されて岩盤崩落防止用金網体33を張設していない支
保ピース1Bの枠内を通じてトンネル内に崩落し、或いは
圧着前に岩盤部Ｂが崩落し、このことによりリアグリッ
パを強固に圧着させることができなくなってトンネル掘
削機を推進させるための反力がとれなくなるという問題
点があった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところはトンネル掘削機の推
進反力をとるためのトンネル掘削壁面部に崩壊性の緩ん
だ地盤が存在していても、確実に反力をとりながら掘進
することができるトンネル掘削機によるトンネル掘進方
法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るトンネル掘削機によるトン
ネル掘進方法は、トンネル掘削壁面に施工されたリング
状の支保体を通じてトンネル掘削機のリアグリッパをト
ンネル掘削壁面に圧着させて該壁面部に掘進反力をとり
ながらトンネルを掘進する方法において、リアグリッパ
が圧着する壁面部の上記支保体に崩落防止体を設け、該
崩落防止体を介してリアグリッパを圧着させることを特
徴とするものである。

【０００７】上記トンネル掘削機によるトンネル掘削掘
進方法において、請求項２に係る発明は、上記リアグリ
ッパが圧着する壁面部が崩壊性の緩んだ岩盤部である場
合に、予め、トンネル周方向に湾曲した複数個の鋼製の
矩形枠状支保ピースのうち、リアグリッパが圧着する壁
面部に対応する支保ピースに崩落防止体を設けておき、
この崩落防止体が設けられた支保ピースを含む複数個の
支保ピースをリング状に組み立ててなる支保体を施工し
ておくことを特徴とするものである。

【０００８】また、上記請求項１に係るトンネル掘削機
によるトンネル掘削掘進方法において、請求項３に係る
発明は、トンネル周方向に湾曲した複数個の鋼製の矩形
枠状支保ピースをリング状に組み立てることにより支保
体を施工した後、上記リアグリッパが圧着する壁面部が
崩壊性の緩んだ岩盤部である場合には、その壁面部に配
している支保体の支保ピースに崩落防止体を添設し、こ
の崩落防止体を介してリアグリッパを上記壁面部に圧着
させることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】円弧状に彎曲した複数個の矩形枠状の支保ピー
スを順次トンネルの周方向に連結することによってリン
グ状の支保体を組立て、トンネル掘削機によって掘削さ
れた壁面にその外周面を当接させて掘削壁面を支保す
る。この際、緩んだ岩盤の崩落や肌落ちが生じるのはト
ンネル上周部側であるため、支保体の上周部側に配した
支保ピースにのみ、岩盤崩落防止用金網体を張設してお
く。この支保体はトンネル掘削機が一定長、掘進する毎
に施工される。

【００１０】トンネル掘削機の掘進はトンネル掘削壁面
を支保した既設の支保体における両側支保ピースの枠内
を通じてそのリアグリッパをトンネル掘削壁面に圧着さ
せ、この壁面部に反力を支持させた状態でカッタヘッド
を回転させながら推進ジャッキを伸長することによって
行われる。この際、トンネル掘削機のリアグリッパが圧
着するトンネル掘削壁面部の岩盤が緩んでいる場合に
は、その個所に金網体等の崩落防止体を張設しておく
か、或いはリアグリッパを圧着させる際に張設し、この
崩落防止体を介してリアグリッパを両側壁面部に圧着さ
せる。

【００１１】リアグリッパを伸長させて崩落防止体を押
圧すると、崩壊した岩盤がこの崩落防止体によってトン
ネル内に崩落するのを防止されると共に該崩落防止体が
リアグリッパの押圧力によって外方に膨出変形して緩ん
だ岩盤部を圧密し、トンネル掘削機が推進するに必要な
安定した確実な反力をとることができる。

【００１２】リアグリッパが圧着するトンネル掘削壁面
に崩落防止体を張設するには、請求項２に記載したよう
に、緩んだ岩盤部が存在するトンネル掘削壁面部に対応
した部分に崩落防止体を張設している支保ピースを組立
てゝ、この支保ピースをトンネル掘削壁面に施工してお
くか、或いは、請求項３に記載したように、支保体の施
工後、リアグリッパが圧着する崩壊性の緩んだ岩盤部を
露出させている支保ピースの枠内にトンネル内から崩落
防止体を張設する。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な実施の形
態を図面について説明すると、図１はトンネル掘削機10
によって掘削されたトンネルＴ内にリング状支保体Ａを
順次その前後対向端面同士を連結してこれらのリング状
支保体Ａによってトンネル掘削壁面２を支持している状
態を示している。

【００１４】トンネル掘削機10は、円筒形状のスキンプ
レート11の前端開口部に該スキンプレート11と一体的に
配設した支持部材12と、この支持部材12に回転自在に支
持され且つ該支持部材12内に装着している駆動モータ
（図示せず）によって回転駆動させられるカッタヘッド
13と、上記支持部材12の後端にその先端を一体的に固着
して上記スキンプレート11の中央空間部を通じて該スキ
ンプレート11の後端から後方に水平状に延出しているビ
ーム体14と、支持部材12の上下左右に一体的に装着され
た径方向に伸縮自在なフロンドグリッパ15と、ビーム体
14の後端部下面から下方に突設してジャッキ16a により
上下伸縮自在なリアサポート16と、ビーム体54の下面に
沿って摺動自在に配設されたリアグリッパ17と、支持部
材12とリアグリッパ17間を連結した推進ジャッキ18とか
らなり、上記ビーム体14に筒状摺動枠19を摺動自在に被
嵌させ、この摺動枠19の上面に押上げジャッキ20を固定
させている。

【００１５】なお、上記スキンプレート11はビーム体14
の外周面に連結フレーム材21を介して一体に固定、支持
されていると共にリアグリッパ17はスキンプレート11か
ら後方に突出したビーム体14の後部側に配設されてあ
り、周知のように、ビーム体14に対して相対的に摺動自
在なビーム受け22の下面両側からトンネル掘削壁面２の
両側面に向かって水平に突設させていると共に両リアグ
リッパ17、17と上記支持部材12の背面両側部間を上記推
進ジャッキ18、18によってそれぞれ連結しているもので
ある。さらに、上記摺動枠19とビーム受け12とを連結ジ
ャッキ23を介して連結している。なお、カッタヘッド13
によって掘削された土砂は、コンベア（図示せず）等の
適宜な搬出手段によって後方に排出される。

【００１６】このように構成したトンネル掘削機10のス
キンプレート11の後端部内においてトンネル掘削壁面２
に沿って円弧状に湾曲した一定の円弧長を有する複数個
の支保ピース1A、1Bをエレクタ（図示せず）を用いて周
方向に連結してリング状の支保体Ａを組立てる。支保ピ
ース1A、1Bは図２、図３に示すように、トンネル掘削壁
面２に沿って円弧状に湾曲した前後主桁1a、1bの長さ方
向の両端間を平板形状の継手板1c、1dによって一体に固
着してなる鋼製矩形枠からなる。そして、図２に示す支
保ピース1Aにはその矩形枠の外周側開口端に棒状の金属
線材を格子状に組み合わせてなる金網体からなる崩落防
止体３を張設している一方、図３に示す支保ピース1Bは
崩落防止体を張設することなく内部が内外方向に全面的
に開口している。

【００１７】なお、崩落防止体３は支保ピース1Aの外周
側開口端面に溶接等によって部分的に固着することによ
って取付けられている。又、支保ピース1A、1Bを形成し
ている主桁1a、1bと継手板1c、1dには長さ方向に一定間
隔毎にボルト挿通孔４、５がそれぞれ穿設されている。

【００１８】そして、リング状の支保体Ａは、支保ピー
ス1A、1Bの対向する継手板1c、1dを突き合わせて互いに
連通するボルト孔５、５間をボルト・ナット６で連結す
ることにより支保ピース同士を周方向に接続させながら
リング状に組立てられる。その際、通常、図４に示すよ
うに崩落防止体３を張設している支保ピース1Aを上周部
に位置し、崩落防止体３を張設していない支保ピース1B
を両側部と下周部に位置するように組立てられる。な
お、同図においては４個の支保ピースから支保体Ａを形
成しているが、４個以上の支保ピースを組み合わせるこ
とによって支保体を構成してもよい。

【００１９】こうして組立てた支保体Ａをトンネル掘削
機10の掘進に伴ってスキンプレート11からトンネル掘削
壁面２側に送り出してトンネル掘削壁面２を支持させ
る。即ち、スキンプレート11内に組立てた支保体Ａを摺
動枠19上の押上げジャッキ20によって支持させてこの摺
動枠19をビーム体14に沿って後方に移動させることによ
り支保体Ａをトンネル掘削壁面２側に送り出し、該支保
体Ａを拡径させてその外周面をトンネル掘削壁面２に密
着させることによりトンネル掘削壁面２を支保すると共
にこの支保体Ａの後側主桁1bを既に施工した支保体Ａの
前側主桁1aに互いに連通したボルト挿通孔４、４間をボ
ルト・ナットにより連結して一体化する。

【００１９】なお、スキンプレート11内からのトンネル
掘削壁面２への支保体Ａの送り出しは、上記のように押
上げジャッキ20を装着している摺動枠19を用いることな
く、トンネルＴ側から適宜に張引する等の適宜な手段に
より行ってもよく、また、支保体Ａの拡径は、下周部側
の支保ピース1B、1Bの対向する継手板1c、1d間をジャッ
キ等によって離間させることにより行われる。

【００２０】一方、スキンプレート11内において上述し
たように支保体Ａを組立てる際に、トンネル掘削機10に
より掘削されたトンネル掘削壁面２の岩盤の性状を観察
して該トンネル掘削壁面２における側壁面部に崩壊性の
緩んだ岩盤部が存在している場合には、図５に示すよう
に崩落防止体３を張設している支保ピース1Aを上周部と
側周部とに配設して下周部側のみ崩落防止体３を張設し
ていない支保ピース1Bを配した支保体A'を組立て、トン
ネル掘削機10の掘進に伴ってスキンプレート11から後方
に露出する該崩壊性の緩んだ岩盤部Ｂを有するトンネル
掘削壁面部分に該支保体A'を送り出して崩落防止体３を
張設している支保ピース1Aにより該岩盤部Ｂを支保す
る。なお、この支保ピース1Aには崩落防止体３を全面的
に張設することなく、岩盤部Ｂに対応する部分のみに崩
落防止体３を張設しておいてもよい。

【００２１】トンネル掘削機１による掘進は、そのリア
グリッパ17、17を支保体Ａの両側支保ピースの枠内を通
じてトンネル掘削壁面２の両側壁面部に圧着させること
により推進反力をとったのち、リアサポート16を収縮さ
せてトンネル掘削壁面２の底面から離し、しかるのち、
推進ジャッキ18を伸長させることによりリアグリッパ17
を介してトンネル壁面２に反力を支持させた状態でフロ
ントグリッパ15を掘削壁面２に摺接させながらカッタヘ
ッド13により掘進させていく。そして、一定長のトンネ
ルの掘削後、フロントグリッパ15を掘削壁面２に強く圧
着させた状態にすると共にリアサポート16を伸長させて
掘削壁面２の底面に支持させ、リアグリッパ17を収縮さ
せたのち、推進ジャッキ18を収縮させてビーム体14に沿
って該リアグリッパ17を次の圧着位置まで前進させるも
のである。

【００２２】トンネル掘削機10の掘進時において、リア
グリッパ17、17が圧着するトンネル掘削壁面２の側壁部
が亀裂や崩壊が生じている緩んだ岩盤部Ｂである場合、
その岩盤部Ｂは崩落防止体３を張設している支保体A'の
支保ピース1Aによって支保されているので、リアグリッ
パ17、17を伸長させて該崩落防止体３を押圧すると、図
６に示すように金網体からなる崩落防止体３は緩んだ岩
盤部ＢのトンネルＴ内への崩落を防止しながら該岩盤部
Ｂに向かって膨出、変形して岩盤部Ｂを圧密し、リアグ
リッパ17、17が強固に圧着してトンネル掘削機10が推進
するに必要な安定した確実な反力をとることができるも
のである。

【００２３】なお、以上の実施例においては、トンネル
掘削機10のリアグリッパ17、17が圧着するトンネル掘削
壁面２の側壁部に緩んだ岩盤部Ｂが存在している場合、
予め、その岩盤部Ｂに対応する支保ピース1Aに崩落防止
体３を張設してなる支保体A'を組立て、この支保体A'を
トンネル掘削壁面２に施工しているが、上周部のみに崩
落防止体３を張設している支保体Ａを、トンネル掘削壁
面２に順次、施工してトンネル掘削壁面２を支保し、ト
ンネル掘削機10のリアグリッパ17、17を伸長させて推進
反力をとる側壁面が崩壊性の緩い岩盤部Ｂである場合
に、その岩盤部Ｂに配している支保体Ａにおける支保ピ
ース1Bの枠内にトンネルＴ内から適宜大きさの崩落防止
体３を入れて上記岩盤部Ｂに当てがい、この崩落防止体
３を介して上述同様うにリアグリッパ17を岩盤部Ｂに圧
着させてもよい。

【００２４】この場合も、リアグリッパ17、17を伸長さ
せて該崩落防止体３を押圧すれば、崩落防止体３は緩ん
だ岩盤部ＢのトンネルＴ内への崩落を防止しながら該岩
盤部Ｂに向かって膨出、変形して岩盤部Ｂを圧密し、リ
アグリッパ17、17が強固に圧着してトンネル掘削機10が
推進するに必要な安定した確実な反力をとることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明のトンネル掘削機に
よるトンネル掘進方法によれば、トンネル掘削壁面に施
工されたリング状の支保体を通じてトンネル掘削機のリ
アグリッパをトンネル掘削壁面に圧着させて該壁面部に
掘進反力をとりながらトンネルを掘進する方法におい
て、リアグリッパが圧着する壁面部の上記支保体に崩落
防止体を設け、該崩落防止体を介してリアグリッパを圧
着させることを特徴とするものであるから、リアグリッ
パを伸長させて該崩落防止体に圧着させた際に岩盤が崩
壊してもこの崩落防止体によってトンネル内に崩落する
のを防止することができると共にリアグリッパの押圧力
により崩落防止体が該岩盤部に向かって膨出変形して岩
盤部を圧密し、リアグリッパを強固に圧着させてトンネ
ル掘削機の推進に必要な安定した確実な反力をとること
ができるものである。

【００２６】請求項２に係る発明によれば、上記リアグ
リッパが圧着する壁面部が崩壊性の緩んだ岩盤部である
場合に、予め、トンネル周方向に湾曲した複数個の鋼製
の矩形枠状支保ピースのうち、リアグリッパが圧着する
壁面部に対応する支保ピースに崩落防止体を設けてお
き、この崩落防止体が設けられた支保ピースを含む複数
個の支保ピースをリング状に組み立ててなる支保体を施
工しておくものであるから、該支保体の位置にトンネル
掘削機のリアグリッパが達するまで、支保体に張設した
崩落防止体によって緩んだ岩盤部を支保しておくことが
できると共に、リアグリッパを該崩落防止体に圧着させ
た時に、該崩落防止体が膨出、変形して緩んだ岩盤部を
圧密し、確実な推進反力をとることができる。

【００２７】一方、請求項３に係る発明によれば、トン
ネル周方向に湾曲した複数個の鋼製の矩形枠状支保ピー
スをリング状に組み立てることにより支保体を施工した
後、上記リアグリッパが圧着する壁面部が崩壊性の緩ん
だ岩盤部である場合には、その壁面部に配している支保
体の支保ピースに崩落防止体を添設し、この崩落防止体
を介してリアグリッパを上記壁面部に圧着させるもので
あるから、トンネル掘削壁面を支保する支保体は全て同
じ構造に組立てればよいので、作業性が向上するばかり
でなく、トンネル内から支保ピースの枠内に崩落防止体
を挿入して岩盤部に添設するという簡単な手段によって
リアグリッパの圧着によるトンネル掘削機の推進反力を
確実にとることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】支保体を施工しているトンネル掘削機の簡略縦
断側面図、

【図２】崩落防止体を張設した支保ピースの斜視図、

【図３】矩形枠のみからなる支保ピースの斜視図、

【図４】上周部のみに崩落防止体を張設した支保体の簡
略正面図、

【図５】両側周部にも崩落防止体を張設した支保体の簡
略正面図、

【図６】リアグリッパを伸長させて推進反力をとってい
る岩盤部の縦断正面図、

【図７】従来例を説明するための簡略縦断正面図。

【符号の説明】

Ａ 支保体 Ｂ 緩んだ岩盤部 1A、1B 支保ピース ２ トンネル掘削壁面 ３ 崩落防止体 10 トンネル掘削機 17 リアグリッパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削壁面に施工されたリング状
   の支保体を通じてトンネル掘削機のリアグリッパをトン
   ネル掘削壁面に圧着させて該壁面部に掘進反力をとりな
   がらトンネルを掘進する方法において、リアグリッパが
   圧着する壁面部の上記支保体に崩落防止体を設け、該崩
   落防止体を介してリアグリッパを圧着させることを特徴
   とするトンネル掘削機によるトンネル掘進方法。
2. 【請求項２】 上記リアグリッパが圧着する壁面部が崩
   壊性の緩んだ岩盤部である場合に、予め、トンネル周方
   向に湾曲した複数個の鋼製の矩形枠状支保ピースのう
   ち、リアグリッパが圧着する壁面部に対応する支保ピー
   スに崩落防止体を設けておき、この崩落防止体が設けら
   れた支保ピースを含む複数個の支保ピースをリング状に
   組み立ててなる支保体を施工しておくことを特徴とする
   請求項１に記載のトンネル掘削機によるトンネル掘進方
   法。
3. 【請求項３】 トンネル周方向に湾曲した複数個の鋼製
   の矩形枠状支保ピースをリング状に組み立てることによ
   り支保体を施工した後、上記リアグリッパが圧着する壁
   面部が崩壊性の緩んだ岩盤部である場合には、その壁面
   部に配している支保体の支保ピースに崩落防止体を添設
   し、この崩落防止体を介してリアグリッパを上記壁面部
   に圧着させることを特徴とする請求項１に記載のトンネ
   ル掘削機によるトンネル掘進方法。