JPH11200800A

JPH11200800A - トンネル支保構造

Info

Publication number: JPH11200800A
Application number: JP10003825A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Nakayama; 隆義中山; Satoru Inoue; 哲井上; Masahiko Tanaka; 雅彦田中; Kenzo Mizuhara; 憲三水原
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JP3450172B2

Abstract

(57)【要約】【課題】掘削壁面がＴＢＭの外殻体から露出しないよ
うに支保する。【解決手段】ＴＢＭ１１のスキンプレート１６内に、
スキンプレート１６と移動可能にリング支保工２５を保
持する。新設のリング支保工２５と既設のリング支保工
２７との貫通孔２６,２９にトンネル径方法外側に向か
って湾曲した棒状体２８を挿通し、後端を既設のリング
支保工２７に固定する。ＴＢＭ１１で掘削しながら新設
のリング支保工２５を所定距離だけ前進させる。摺動ジ
ャッキ２１で新設のリング支保工２５をスキンプレート
１６外に押し出し、リング支保工２５の直径を拡大さ
せ、棒状体２８の前端を新設のリング支保工２５に固定
する。こうして、全工程を通して、スキンプレート１６
以後の掘削壁面３３をリング支保工２５,２７,…と棒状
体２８,３０,…とで支保する。したがって、掘削壁面３
３を露出させることなく支保できる。

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、トンネル掘削機
によって掘削されたトンネルの内壁を支保するトンネル
支保構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル掘削機(以下、ＴＢＭと
言う)によって掘削されたトンネルの崩落し易い箇所を
支保する場合には、図７に示すように、ＴＢＭ１によっ
て掘削されたトンネルの壁面(掘削壁面)２が、掘削手段
３の後方に設けられた外殻体(トンネルの内壁面に沿っ
て上側半分のみに在る場合はルーフと称し、略全周に渡
って在る場合はスキンプレートと称する)４よりも後方
の露出する位置において、リング支保工５を所定間隔で
設置する。ここで、リング支保工５は、Ｈ形鋼やＩ形鋼
を上記掘削壁面の内径に略等しい外径を有するリング状
に加工したものである。そして、隣接するリング支保工
５の間にコンクリートを吹き付けたり、木矢板６やエキ
スパンドメタル等を架設したりするようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトンネル支保方法においては、上記外殻体４から露
出した掘削壁面２はリング支保工５が設置されるまで無
支保状態であり、地山の崩壊がある場合には非常に危険
であるという問題がある。また、掘削壁面２において地
山の崩壊があった場合には、崩壊岩片の除去や崩壊箇所
の処理等を行う必要があり、リング支保工５の設置に時
間が掛かるという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、掘削壁面が露
出しないように支保できるトンネル支保構造を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のトンネル支保構造は、トンネ
ル軸方向に間隔を有してトンネル掘削壁面上に配列され
ると共に,少なくとも上側半分にトンネル軸方向に貫通
する貫通孔が複数穿設されたリング体と、上記間隔を有
して配列された各リング体の上記貫通孔を通して架設さ
れると共に,トンネル径方向外側に向かって湾曲した複
数の棒状体を備えたことを特徴としている。

【０００６】上記構成によれば、間隔を有して配列され
た複数のリング体と、各リング体の貫通孔を通ってトン
ネル軸方向に架設された棒状体によって、トンネル掘削
壁面が内側から覆われる。したがって、上記リング体お
よび棒状体をＴＢＭの外殻体で組み立てることによっ
て、上記トンネル掘削壁面が露出することなく支保され
る。その場合に、上記棒状体はトンネル径方向外側に向
かって湾曲しているために、トンネル掘削壁面近傍に位
置している上記棒状体の中央部によって上記トンネル掘
削壁面が崩落しないように内側から保持される。さら
に、トンネル径方向に掛かる外力に対してプレストレス
が作用する。

【０００７】また、請求項２に係る発明のトンネル支保
構造は、トンネル軸方向に間隔を有してトンネル掘削壁
面上に配列されたリング体と、上記各リング体の少なく
とも上側半分の外周面とトンネル掘削壁面との間に挿通
して架設されると共に,上記トンネル掘削壁面を押圧す
る複数の棒状体を備えたことを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、間隔を有して配列され
た複数のリング体と、各リング体の外周面とトンネル掘
削壁面との間に挿通されてトンネル軸方向に架設された
棒状体によって、トンネル掘削壁面が内側から覆われ
る。したがって、上記リング体および棒状体をＴＢＭの
外殻体で組み立てることによって、上記トンネル掘削壁
面が露出することなく支保される。その場合、上記棒状
体はトンネル掘削壁面を内側から押圧しているために、
上記棒状体にトンネル径方向外側から掛かる外力に対し
てプレストレスが作用する。こうして、上記トンネル掘
削壁面が崩落しないように内側から支持される。

【０００９】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
係る発明のトンネル支保構造において、上記棒状体は、
トンネル径方向外側に向かって湾曲していることを特徴
としている。

【００１０】上記構成によれば、上記棒状体は、トンネ
ル径方向外側に向かって湾曲している。そのために、上
記棒状体が上記リング体の外周面とトンネル掘削壁面と
の間に挿通された場合には、上記トンネル掘削壁面は棒
状体によって内側から押圧される。こうして、上記トン
ネル掘削壁面は、崩落しないように内側から支持され
る。

【００１１】また、請求項４に係る発明は、請求項１あ
るいは請求項２に係る発明のトンネル支保構造におい
て、上記複数の棒状体の架設密度は、上記リング体の横
側に位置する棒状体よりも上側に位置する棒状体の方が
高くなっていることを特徴としている。

【００１２】上記構成によれば、トンネル掘削壁面から
落下する岩片が多い上側の棒状体架設密度が高くなって
いる。したがって、トンネル掘削壁面における崩壊し易
い上側に対して高い支保性を示す。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のトン
ネル支保構造が適用されたＴＢＭの側面図である。ま
た、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【００１４】ＴＢＭ１１は、ビーム体１２の先端に設け
られたカッタ板１３と、掘削刃１４等で成る掘削手段１
５と、掘削手段１５の後方に位置してビーム体１２を覆
う外殻体としてのスキンプレート１６を有している。そ
して、ビーム体１２の前部に設けられたフロントグリッ
パ１７と後部に設けられたリアグリッパ１８とによって
交互に地山で反力を取りながら、両グリッパ１７,１８
間に配設された推進ジャッキ１９を伸縮させながらトン
ネルを掘り進む。

【００１５】上記ビーム体１２におけるリアグリッパ１
８の後方には、ビーム体１２に外嵌されてビーム体１２
に沿って摺動する摺動枠２０が設けられ、ビーム体１２
の側面に取り付けられた摺動ジャッキ２１によってビー
ム体１２に沿って移動されるようになっている。また、
摺動枠２０の上面には押上ジャッキ２３が設けられ、こ
の押上ジャッキ２３の上端に取り付けられた支保工受台
２４を上下に移動させる。

【００１６】上記支保工受台２４は、上記スキンプレー
ト１６内で組み立てられた上記リング体としてのリング
支保工２５を受けて、押上ジャッキ２３によって上方に
持ち上げられる。こうすることによって、リング支保工
２５はＴＢＭ１１(スキンプレート１６)と一緒に前進可
能になる。

【００１７】上記リング支保工２５の上側半分には、周
方向に配列されると共に、トンネル軸方向に貫通する複
数の貫通孔２６,２６,…が設けられている。そして、そ
のリング支保工２５の貫通孔２６,２６,…に、所定長さ
を有してトンネル径方向外側に向かって湾曲すると共
に、円形断面を有する棒状体２８を挿通させる。そして
更に、挿通された棒状体２８の後端を既に設置されてい
るリング支保工２７の貫通孔２９に挿通させてナット３
１a,３１bによって既設のリング支保工２７に固定する
ようになっている。

【００１８】図３は、上記リング支保工２５の施工手順
を示す。以下、図３に従って、リング支保工２５の施工
方法について詳細に説明する。図３(a)に示すように、
貫通孔２９に棒状体３０の前端部が挿通されてナット３
６a,３６bで固定されているリング支保工２７が、ＴＢ
Ｍ１１のスキンプレート１６より後方の掘削壁面３３に
固定されると、新たなリング支保工２５の設置が開始さ
れる。

【００１９】図３(b)において、上述のように、スキン
プレート１６内において押上ジャッキ２３の先端に設け
られた支保工受台２４で受けられたリング支保工２５
が、押上ジャッキ２３によって持ち上げられる。そし
て、リング支保工２５の貫通孔２６に棒状体２８が挿通
され、この棒状体２８にナット３２b,３１bが順次挿通
される。ここで、棒状体２８の両端部には雄ねじが設け
られており、ナット３１,３２が螺合されるようになっ
ている。そして、棒状体２８の後端を既設のリング支保
工２７に設けられた貫通孔２９に挿通してナット３１a,
３１bで固定することによって、新設の棒状体２８が既
設のリング支保工１７に架設される。同様にして、他の
棒状体２８,…も架設される。尚、貫通孔２６,２９は、
棒状体２８，３０の湾曲の度合いに合わせてトンネル軸
方向に対して傾斜を有して設けられている。

【００２０】次に、上記推進ジャッキ１９（図１参照)
を伸長させて、掘削手段１５で掘削しながらＴＢＭ１１
を前進させる。その場合、摺動ジャッキ２１(図１参照)
は動作しないので、図３(c)に示すように、新設のリン
グ支保工２５は摺動枠２０と一緒に、つまりスキンプレ
ート１６と一緒に前進することになる。そして、所定の
距離だけ掘進して棒状体２８の前端部に螺着されたナッ
ト３２aが貫通孔２６の近傍に至ると、上記摺動ジャッ
キ２１を推進ジャッキ１９と略同じ速度で伸長させて摺
動枠２０をビーム体１２に沿って後方に摺動させる。そ
うすると、摺動枠２０上の支保工受台２４に載置された
新設のリング支保工２５は略同じ位置に位置することに
なり、ＴＢＭ１１(スキンプレート１６)のみが前方に移
動する。そして、やがてリング支保工２５がスキンプレ
ート１６を脱出するとＴＢＭ１１が停止される。

【００２１】ここで、図２に示すように、リング支保工
２５(図２にはリング支保工２７が表れているがここで
述べる構造はリング支保工２５も同じである)の下部は
径方向に切り放されており、その切り放された両側に支
保工拡径ジャッキ３４の一端が取り付けられている。そ
して、スキンプレート１６を脱出したリング支保工２５
の支保工拡径ジャッキ３４を伸長させてリング支保工２
５の直径を拡大し、外周面を掘削壁面３３に当接させて
固定する。そうした後、上記拡大によってリング支保工
２５の下部に形成された間隙に、この間隙に合う形状を
有する閉合部材３５を挿入してボルト(図示せず)等で連
結する。最後に、新設の棒状体２８の前端部をナット３
２a,３２bで新設のリング支保工２５に固定して、リン
グ支保工２５の設置が終了する。以後、図３(a)に戻
り、図３(d)におけるリング支保工２５を既設のリング
支保工２７と見なして次の新たなリング支保工２５の設
置が開始されるのである。

【００２２】図１及び図３から解るように、上述のリン
グ支保工２５の施工方法によれば、全工程を通して、上
記スキンプレート１６の直後の掘削壁面３３の箇所は、
常にトンネルの周方向に複数の棒状体２８,３０が配設
されて、地山の崩落防止体が形成されている。したがっ
て、例え地山の崩壊があっても崩落岩片を棒状体２８,
３０で受け止めることができるので安全である。また、
その際に、トンネル径方向外側に向かって湾曲した棒状
体２８,３０を使用しているので、棒状体２８,３０の中
央部を掘削壁面３３に近付けることができ、掘削壁面３
３を棒状体２８,３０の中央部で崩落しないように内側
から保持できる。さらに、棒状体２８,３０はトンネル
径方向外側に向かって湾曲しているので、トンネル径方
向外側から力が作用した場合のプレストレスが期待でき
る。

【００２３】上記リング支保工２５,２７の設置間隔や
棒状体２８,３０の本数,直径,材質,断面形状は、岩質
(硬/軟,亀裂の多/少,崩壊の有/無等)に応じて適宜設定
すればよい。図４および図５は、棒状体の他の断面形状
の一例を示す。図４は、棒状体４３の断面形状および貫
通孔４２の形状を一直線状に成したものである。また、
図５は、棒状体４７の断面形状および貫通孔４６の形状
をＴ字状に成したものである。尚、上記リング支保工２
５,２７の設置間隔や棒状体２８,３０の本数,直径,材
質,断面形状の設定は、トンネル掘削前に予め岩質を調
査した結果に基づいて行ってもよいし、トンネル掘削中
(ＴＢＭ１１掘進中)に岩質を調査した結果に基づいて行
ってもよい。尚、後者によれば、上記設定をトンネル施
工途中に岩質に応じて修正できる。その場合、トンネル
掘削中に行う岩質の調査は、スキンプレート１６にスリ
ット(図示せず)を穿設してこのスリットからの観察(目
視,打撃,探針)や取り込んだ掘削岩片の観察等によって
行う。

【００２４】このように、本実施の形態においては、Ｔ
ＢＭ１１のスキンプレート１６内後端部に、スキンプレ
ート１６に伴って移動可能なように新設のリング支保工
２５を保持する。そして、新設のリング支保工２５に周
方向に設けられた貫通孔２６にトンネル径方向外側に向
かって湾曲した棒状体２８を挿通し、さらに既設のリン
グ支保工２７の貫通孔２９に挿通してボルト３１a,３１
bで固定する。そうした後、ＴＢＭ１１でトンネルを掘
削しながらＴＢＭ１１と共に新設のリング支保工２５を
前進させる。そして、両リング支保工２５,２７の間隔
が略棒状体２８の長さに至ると、摺動ジャッキ２１で新
設のリング支保工２５を後方に押す。そして、新設のリ
ング支保工２５がスキンプレート１６を脱出するとＴＢ
Ｍ１１を停止し、リング支保工２５の直径を拡大させて
棒状体２８をナット３２a,３２bで新設のリング支保工
２５に固定するようにしている。したがって、リング支
保工施工の全工程を通して、スキンプレート１６の直後
の掘削壁面３３をリング支保工２５,２７,…と棒状体２
８,３０,…とで露出させることなく支保できる。すなわ
ち、本実施の形態によれば、崩壊した岩片のために危険
にさらされたり邪魔されたりすることなく、安全且つ迅
速にトンネルを施工できるのである。また、棒状体２
８,３０はトンネル径方向外側に向かって湾曲している
ので、掘削壁面３３の支保性を高め、トンネル径方向外
側からの力に対してプレストレスを作用させることがで
きる。

【００２５】図６は、上記棒状体をトンネル壁面側に沿
って架設する変形例を示す。この場合、トンネル径方向
外側に向かって湾曲している棒状体５３をＨ形鋼で成る
新設のリング支保工５１のフランジ５１aと掘削壁面５
４との間と、既設のリング支保工５２のフランジ５２a
と掘削壁面５４との間とに架設する。そうすると、棒状
体５３は掘削壁面５４を内側から押し付けることにな
る。こうすることによって、棒状体５３によって掘削壁
面５４にプレストレスを与えて、掘削壁面５４の崩落を
より強固に防止できる。尚、５５はＴＢＭのスキンプレ
ートであり、５７は押上ジャッキであり、５８は支保工
受台であり、５９はリング支保工５２同士を連結するタ
イロッドである。

【００２６】尚、上記棒状体２８,３０,４３,４７,５３
は、少なくともリング支保工２５,２７,４１,４５,５
１,５２の上側半分に配列すればよい。また、その配列
密度も一様である必要はなく、上側の配列密度を横側や
下側の配列密度よりも高く設定しても差し支えない。ま
た、上記実施の形態においては、ビーム体１２に沿って
摺動する摺動枠２０上に設けられた支保工受台２４によ
って、リング支保工２５をスキンプレート１６と一緒に
移動可能に保持している。しかしながら、この発明にお
けるリング支保工の保持方法はこれに限定されるもので
はなく、例えばスキンプレート１６にＬ字型のブラケッ
トを取り付け、このブラケットにリング支保工を乗せて
もよい。

【００２７】また、上記実施の形態においては、新設の
棒状体２８の後端を新設のリング支保工２５の貫通孔２
６を挿通して既設のリング支保工２７に固定するように
しているが、新設の棒状体２８の前端を既設のリング支
保工２７の貫通孔２９を挿通して新設のリング支保工２
５に固定しても構わない。

【００２８】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明のトンネル支保構造は、少なくとも上側半分に貫
通孔が複数穿設されたリング体をトンネル軸方向に間隔
を有して複数配列し、トンネル径方向外側に向かって湾
曲した棒状体を各リング体の上記貫通孔を通して複数架
設するので、上記リング体および棒状体をＴＢＭの外殻
体で組み立てれば、上記外殻体以降のトンネル掘削壁面
を複数のリング体と棒状体とで内側から覆うことができ
る。したがって、この発明によれば、上記トンネル掘削
壁面を露出することなく支保できる。さらに、上記棒状
体はトンネル径方向外側に向かって湾曲しているので、
上記棒状体の中央部をトンネル掘削壁面近傍に位置させ
てトンネル掘削壁面が崩落しないように保持できると共
に、トンネル径方向外側からの力に対してプレストレス
を作用させることができる。したがって、トンネル掘削
壁面の支保性を高めることができる。

【００２９】また、請求項２に係る発明のトンネル支保
構造は、リング体をトンネル軸方向に間隔を有して複数
配列し、上記リング体の少なくとも上側半分の外周面と
トンネル掘削壁面との間に挿通されて上記トンネル掘削
壁面を押圧する棒状体を複数架設するので、上記リング
体および棒状体をＴＢＭの外殻体で組み立てれば、上記
外殻体以降のトンネル掘削壁面を複数のリング体と棒状
体とで内側から覆うことができる。したがって、この発
明によれば、上記トンネル掘削壁面を露出することなく
支保できる。さらに、上記棒状体はトンネル掘削壁面を
内側から押圧しているので、トンネル径方向外側からの
力に対してプレストレスを作用させることができ、上記
トンネル掘削壁面が崩落しないように支持できる。した
がって、トンネル掘削壁面の支保性を高めることができ
る。

【００３０】また、請求項３に係る発明のトンネル支保
構造における上記棒状体は、トンネル径方向外側に向か
って湾曲しているので、上記リング体の外周面とトンネ
ル掘削壁面との間に挿通された上記棒状体は、上記トン
ネル掘削壁面を内側から押圧できる。したがって、この
発明によれば、上記トンネル掘削壁面を崩落しないよう
に内側から支持できる。

【００３１】また、請求項４に係る発明のトンネル支保
構造における上記複数の棒状体の架設密度は、上記リン
グ体の横側に位置する棒状体よりも上側に位置する棒状
体の方が高くなっているので、トンネル掘削壁面におけ
る崩壊し易い上側に対する高い支保性を有する。したが
って、この発明によれば、地山の崩壊の可能性の高い現
場であっても安全にトンネル掘削作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のトンネル支保構造が適用されたＴＢ
Ｍの側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１および図２におけるリング支保工の施工手
順を示す図である。

【図４】図１〜図３とは異なる貫通孔および棒状体を示
す図である。

【図５】図１〜図４とは異なる貫通孔および棒状体を示
す図である。

【図６】図１〜図５とは異なる棒状体の架設方法の説明
図である。

【図７】従来のリング支保工の施工手順の説明図であ
る。

【符号の説明】

１１…ＴＢＭ、１５…掘削手段、
１６,５１…スキンプレート、２０…摺動枠、２
１…摺動ジャッキ、２３…押上ジャッ
キ、２４…支保工受台、２５,２７,４１,４５,５１,５
２…リング支保工、２６,２９,４２,４６…貫通孔、
２８,３０,４３,４７,５３…棒状体、３１,３２,３
６…ナット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中雅彦大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者水原憲三大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル軸方向に間隔を有してトンネル
掘削壁面上に配列されると共に、少なくとも上側半分に
トンネル軸方向に貫通する貫通孔が複数穿設されたリン
グ体と、上記間隔を有して配列された各リング体の上記貫通孔を
通して架設されると共に、トンネル径方向外側に向かっ
て湾曲した複数の棒状体を備えたことを特徴とするトン
ネル支保構造。
【請求項２】トンネル軸方向に間隔を有してトンネル
掘削壁面上に配列されたリング体と、上記各リング体の少なくとも上側半分の外周面とトンネ
ル掘削壁面との間に挿通して架設されると共に、上記ト
ンネル掘削壁面を押圧する複数の棒状体を備えたことを
特徴とするトンネル支保構造。
【請求項３】請求項２に記載のトンネル支保構造にお
いて、上記棒状体は、トンネル径方向外側に向かって湾曲して
いることを特徴とするトンネル支保構造。
【請求項４】請求項１あるいは請求項２に記載のトン
ネル支保構造において、上記複数の棒状体の架設密度は、上記リング体の横に位
置する棒状体よりも上側に位置する棒状体の方が高くな
っていることを特徴とするトンネル支保構造。