JPS6043599A - トンネル，横坑および類似の地下空洞を無発破で掘削するための工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トンネル、横坑およびその他の地下空洞を膨
張剤の使用下に掘削する工法に関する。

例えばトンネルを無発破で掘削する工法としては、部分
切削方式にしろ、全断面切削方式にしろ、機械的な掘削
によるものが大部分である。

この機械的な掘削方法としては切削機構によシ、アーム
移動式、多軸回転アーム式、単軸回転ドラム式、複合回
転式等を基準として多様な方式に分け、られる。しかし
、これらの掘削方法に共通している点は、いずれの方法
に゛ありても掘削すべきトンネル壁面に働く掘削力が全
く機械によシ達成されることである。

この機械的な掘削の長所は、発破による振動の影響がな
く、周辺地山の弛緩もなく、掘削壁面が滑かに掘削可能
であシ、掘進速度も大きく、しかも地山の土質に適合さ
せて掘進機を５選択して、掘進機適合条件下で掘進速度
を更に加速できることである。しかし、何よりも長所で
あるのは発破を使用しないので周辺地山を弛緩させるこ
とがなく、したがりて地山の崩落が回避され、作業が安
全に行われることである。

他方、機械掘削の欠点は、機械が大量で６Ｄ、重量を重
く、現場への搬入と組立がスペース上制約されることで
ある。また機械の汎用性が制限され、掘削すべき地山に
対して適性を持つ機械を選択しなければならないことで
ある。

更に例えばトンネル掘削方法として一般的な発破による
掘削方法があるが、この方法は上記したように、振動、
騒音の影響が大きく、時として周辺地山の過度の弛緩を
招く。この掘削力法にあっては反面掘削に要するコスト
が僅かで済むと云う利点を持っている。

本発明の根底をなす課題は、トンネル、横坑およびその
他の地下空洞を掘削する方法にあって、上記のような機
械掘削による欠点も発破による掘削の欠点をももたない
。しかも両工法の長所をかね備えた掘削方法を造ること
である。

上記の課題は本発明により以下のようにして解決される
。即ち、掘削すべき切羽に掘進方向でこの切羽全断面に
わたって一定間隔でかり支保工三部分の長さの孔を穿ち
、この孔の先方はぼ支保ニ一部分の長さに膨張剤を充填
し、後方の膨張剤が充填されていたシ空の孔内にくさび
を打込み、次いで適当な掘削手段により切羽を掘削し、
其後仁こで形成された切羽断面において前回穿孔されな
かった断面部分に同様に支保工三部分の長さの孔を穿ち
、この先方はぼ支保ニ一部分の長さに膨張剤を充填し、
後方の膨張剤が充填されでいない空の孔内にくさびを打
込み、次いで適当な掘削手段により切羽を掘削する掘削
工程を反復する。

本発明の工法にあっては、掘削を容易にするため自由面
を二面とし、専用機によシ切羽下端にスリブトカットを
行う。

本発明による工法は、膨張剤の効力発現に適合して経時
的に掘削を行うことを基本思想としているが、支保工三
部分を一作業サイクルとしている。これは膨張剤の効力
発現に２４時間を要し、掘削進捗につれて先行する穿孔
箇所における地山が膨張剤により破砕力発現状態、即ち
地山にプレテンションが発生された状態を前以って造っ
ておくことを意味する。常に支保工三部分の地山が先行
されて処理されるので作業の進捗は著しく早い。

この目的のため本発明にあっては更Ｋ、孔内に膨張剤を
充填した後パツキンが装着される。

この装着位置は膨張剤充填位置にも相肖する。

この位置は掘削進捗につれて直面する切羽面にお（ハ）
で常に支保工三部分の穿孔と膨張剤の装填が行われてい
るのでトンネル軸線の縦方向と横方向とにおいて孔の膨
張剤の空所と充填位置とが交互に位置し、平均してトン
ネル断面にプレテンションの状態が達せられる。

本発明による工法にあっては、切羽における穿孔された
孔の分布は、％は前々回に、即ち支保工三部分だけ先行
して穿孔し、充填剤を装入された孔であシ、この時点に
ありては膨張剤は破砕効果を発現し、孔周辺領域は微少
なテンションクラッキング状態にある。更に％は前回穿
孔し、膨張剤を充填された孔で、膨張剤は未だ反応中の
状態でｓｂ現在の切羽位置では穿孔となっている。残シ
％は今回穿孔し、膨張剤を充填した孔である。この作業
相において切羽面破砕のため今回及び前回穿孔した孔の
膨張剤が装填されていない手前の空孔部にくさびを打込
み、打撃によシ周辺地山にクラックを発生させる。

このクラックは孔分布の状態から、基盤の目の様に形成
され、次の掘削工程にとって好都合な掘削面が形成され
る。

本発明による掘削方法は従来の種々の掘削方法に比して
大塵機械の適用、な−ど経費もしくは手間のかかる作業
工程を必要とせず、またこのような作業工程によって周
辺地山のゆるみが回避される。

本発明による工法の最大の利点は、穿孔が計画的に行わ
れるので、作業工程を確実にたてることが可能であるこ
とである。

以下に添付図面につき本発明を詳説する。

第１図は、トンネルの掘削断面の右半分を示した図であ
る。この図において黒く塗りぶした丸印３は前々回、黒
く塗つぶしていない丸印４は今回もしくは前回の穿孔で
ある。トンネル断面の下盤にはスリットカット５が形成
されている。このスリット・カットは掘削を容易にする
ために形成されるものであって、例えば公知のリングカ
ット式トンネル掘削工法に用いる機械で形成される。

この図面から見られるよりに、穿孔された孔３．４はト
ンネル断面１にほぼ等間隔で形成されている。各々の孔
の直径はφ−５０であシ、掘進方向Ｖでの孔の長さは支
保工三部分である。

この孔長は現在直面している切羽からの寸法である。穿
孔の掘進方向Ｖ（）ンネル軸線に相当）に対するトンネ
ル断面における横方向および縦方向での間隔は縦方向お
よび横方向において約０．５ｍである。しかし、第１図
に見られるようにトンネル天端部と下端部においては縁
切シもしくは心抜き作業における効果を増大させるため
上記の寸法よシも短い寸法に選定される。上記のような
寸法の選定によりトンネル断面中央においてはほぼ基盤
の目のような形状となる。

これらの孔は掘削進捗につれて、轟該切羽面には常に前
々回のおよび前回のおよび今回の工程における孔が存在
し、ている。このことは穿孔が作業開始時点から支保工
三部分の長さで形成され、掘削作業の進捗が支保ニ一部
分ずつ行われることを意味する。

第２図からはこの作業相が明瞭に認められる。

この図において、符号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはそれぞれ切羽を
示し、切羽Ａ−Ｂ間、Ｂ−０問およびＣ−Ｄ間は各々支
保ニ一部分の作業相を示している。

今切羽Ａ（作業開始位置）において孔ｄが穿孔される。

この孔の長さは前記の通シ支保工三部分である。ここで
この孔長の掘進方向Ｖでの孔先端の一部分の長さに位置
する部分に膨張剤を長さｌたけ充填し、特殊なパツキン
を装着する。

２４時間経過後、膨張剤は発効し、周辺地山にり２ツク
が発生する。支保ニ一部分Ａ−Ｂの掘削終了後この時現
出する切羽面Ｂに上記と同じ様式および寸法で穿孔する
。この時形成される孔は符号Ｃで示されている。ここで
更に支保ニ一部分Ｅ−Ｃを掘削し、この時点でも上記と
同じ作業工程をとる。この際穿孔される孔は符号すで示
され、切羽は符号Ｃで示されている。更に掘進が支保ニ
一部分Ｃ−Ｄだけ進捗し、切羽りに到達した際も同様に
この切羽面から掘進方向Ｖで支保工三部分だけ穿孔し、
孔ａを形成する。この切羽面りは切羽面Ａにおいて形成
された支保工三部分の孔の到達範囲であシ、したがって
この切羽面りの周辺地山は既に膨張剤の作用下にクラッ
クが形成されている。この切羽面り以後の掘削されるべ
き地山は、先行して形成された孔す、ｃ更には已に充填
された膨張剤の作　４用下にある。即ち膨張剤はすでに
時間的な間隔を以って充填されておシ、したがってその
作用の発効も時間間隔をもってなされ、しかもこの発効
時間が掘削進捗に合致されている。

この切羽面りにおける掘削にあたって、この切羽面で穿
孔された孔の膨張剤が充填されていない切羽側の２．０
ｍにくさびを打込むことによりて、既に膨張剤の作用下
にあるこの切羽の周辺地山にクラックを発生させる。其
後適当な掘削手段で掘削し、ずシの搬出を・行う。

各工程例おける掘削は下盤側から天頂方向に向けて行わ
れるが、掘削を容易にするために下盤においてスリット
カット２が形成されている。

このスリットカットの形成は前にも述べたように、本出
顯人によって開発されたリングカット式トンネル掘削工
法によれば地山をゆるませずに掘削可能である。

掘削の際、万一余分な掘削部分が生じた際は覆工の際修
正を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によ多穿孔された孔のトンネル掘進方向
で見た分布図、 第２図は第１図によるトンネルの側面図、図中符号は １　・・・トンネル ２・・・先行して穿孔された孔 ３・・・今回穿孔される孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　トンネル、横坑および類似の地下空洞を無発破で掘
   削する方法にお−で、 掘削すべき切羽に掘進方向でこの切羽全断面にわたりて
   一定間隔でかり支保工三部分の長さの孔を穿ち、この孔
   の先方＃ｌぼ支保ニ一部分の長さに膨張剤を充填し、後
   方の膨張剤が充填されていない空の孔内にくさびを打込
   み、次いで適当な掘削手段により切羽を掘削し、其の後
   ここで形成された切羽断面において前回穿孔されなかっ
   た断面部分に同様に支保工三部分の長さの孔を穿ち、こ
   の先方はは支保ニ一部分の長さに膨張剤を充填し、後方
   の膨張剤が充填されていない空の孔内にくさびを打込み
   、次μで適当な掘削手段−によシ切羽を掘削する掘削工
   程を反復することを特徴とする、上記工法。