JPS6128700A - 小口径トンネル築造装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は小口径トンネルの圧密式掘削をしながらトンネ
ルライニングができるようにしたトンネル築造装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来、トンネルの推進工法においては、覆工材に主とし
てヒユーム管、鋼管が用いられているが、覆工材を発進
立坑から元押しするため、推進長が大きくなると、覆工
材に加わる推進力が大きくなって破壊するため、推進長
は一般に１００ｍ以下に限定され、かつ曲線施工が不可
能である等の問題点が多くあった。また中押し装置を設
けて推進長を延長する方法もあるが、適用管径に制限が
あシ、小口径トンネルの築造工法への適用は困難である
。

また、長距離施工、曲線施工が可能なトンネル築造工法
とじて−、シールド工法があるが、この工法ではマグメ
ントの組立てや、その他の要因でトンネル内に人間が入
って作業を行なう必要があることから、トンネル内径が
８００調以下のへトンネルには適用ができない等の問題
がある。従ってこのような非開削工法は、適用範囲を限
定されて使用されてきた。一方開削工法によるトンネル
築造は、道路交通の増大、地下埋設物の輻輳、地域住民
の反対等のため困難となってきている。

（考案が解決しようとする問題点） 以上のように従来技術では、非開削工法による小口径ト
ンネルの長距離施工が困難、であった。

本発明は上記の点にかんがみ、圧密式掘進方式において
、掘削しながらトンネルライニングを同時になし得るよ
うにして長距離トンネル施工が行えるようにした小口径
トンネル築造装置を提供するものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、先端の圧密穿孔ヘッド２を地山に貫入して無
排土で圧密掘削する圧密掘削機１の外函４を後方に延長
し、この外函延長部内の前部に脱型推進ジヤツキ５を設
け、この脱型推進ジヤツキ５の後部に、外函４延長部の
内周との間でトンネルライニングを形成するだめの空間
をもつよう外函４の内部にこの外函４延長部と同心の内
筒１１を設け、外函４延長部の内周と内筒１１の外周と
に内外周が接し、脱型推進ジヤツキ５の伸縮作動により
内筒１１の前端部と外函４延長部の後端部間をこの外函
の軸方向に往復移動し得る脱型リング１２を設け、内筒
１１の前部には一方がトンネルライニングを形成するだ
めの樹脂および硬化剤をそれぞれ送給するパイプ１５．
１６および溶剤送給パイプ１７に接続されたミキシング
器１３の他端側の開口に面する孔１４とこの孔１４に隣
接して廃液ドレーンパイプに連通ずる孔１８を設け、ミ
キンング１３の開口と、この開口に面する内筒孔１４よ
り前記の外函４延長部、内筒１１間の空間とを連通させ
あるいは前記内筒孔１４より廃液ドレーンパイプ１９へ
連通させるように切替えるゲート弁２０を設け、またこ
のゲート弁２０を作動するジヤツキを設けたものである
。

（実施例） 第１図は使用状態における本発明の実施例の概要図、第
２図ないし第５図はそれぞれ部分的詳細図を示し、１は
無排土圧密掘削機であって、圧密穿孔ヘッド２、穿孔ヘ
ッド駆動ジヤツキ６、外函４を有している。外函４は後
方へ延長されている。

５は外函４延長部内の前部に設けた脱型推進用ジヤツキ
であって、その７リンダの一端部は支持板６に取りつけ
られている。支持板６より後方は脱型推進部とライニン
グ生成部を形成し、詳細は第２図ないし第５図に示され
る。脱型推進用ジヤツキ５のシリンダーの他端部は支持
体７により支持されている。８はジヤツキ５のピストン
ロンドの先端に取付けたアーム、９は一アーム８に一端
を取付けた脱型リング取付ロンドである。脱型推進ジヤ
ツキ５は圧密穿孔ヘッド駆動ジヤツキ３と同じ行程を有
する。１０は内筒支持板であって、外函４の内周との間
にトンネルライニングを形成すべき空間を有するように
した外径を有する内筒１１を外函４と同心状になるよう
支持している。前記脱型リング支持ロッド９は内筒支持
板１０を貫通し、脱型リング１２に取付けられている。

１６は内筒１１の前端部近くに設けた孔１４に先端開口
が面するようにしたミキシング器であって、他端には樹
脂送給パイプ１５、硬化剤送給パイプ１６、溶剤送給パ
イプ１７が接続されている。１８は孔１４に隣接して設
けられた廃液孔であって、この孔１８には廃液ドレーン
パイプ１９の先端が連通している。２０はゲート弁であ
って、脱型リング１２の内周側に軸方向に設けた溝に嵌
まシ、この溝と内筒１１の外周面および内筒支持板１０
に設けた孔内を軸方向に摺動することができ、この弁２
０の内周側には溝２１が設けられている。２６パイプ１
６、溶剤送給パイプ１７、廃液ドレーンパイプ１８はホ
ースを介して使用時には発進立坑２４内に配設のポンプ
ユニット２５に接続される。

１だ脱型推進ジヤツキ５、ゲ−］・弁ジヤツキ、掘削機
のヘッド駆動ジヤツキ６等は油圧ホース２６を介して使
用時には発進立坑２４内に配設のパワーユニット２７に
接続される。ミキシング器１６の内部の樹脂送給パイプ
１５、硬化剤送給パイプ１６に接続口近くでは、流径を
小さくさせて流速を犬にするようにしてミキシング器１
３内で樹脂分と硬化剤とが急速に混合されるようになっ
ている。樹脂送給パイプ１５と硬化剤送給パイプ１６か
らはこれらが混合されて硬化したとき独立気泡型の硬質
プラスチックフオームが得られるような成分の材料が送
給される。内筒１の外周、外函４、ヲ 延長部の内周および脱型リング１２のＮノドスカーフ形
にしだ後部側端面部にはテフロン等の表面処理を施すこ
とが望ましい。ゲート弁２０はゲート弁作動ジヤツキ２
６を縮めて前方へ移動させたときは第６図（ａ）に示す
ようにミキシング器１３から内筒の孔１４を通して外函
４と内筒１１と脱型リング１２との空間部が通ずるよう
になり、ジヤツキ２６を延ばしてゲート弁２０を後方に
移動させたときは、第６図（ｂ）に示すように内筒の孔
１４、ゲ−１・弁２０の溝２１、内筒１１の廃液孔１８
を通してミキシング器１６と廃液ドレーンパイプ１９と
が連通ずる。

（作　用） 本発明装置によりトンネル掘削とトンネルライニングを
形成させてトンネル築造を行うときの操作および動作に
ついて説明する。

トンネル築造を所望する区間の両側に発進立坑２４およ
び到達立坑２８を構築しておき、発進立坑２４より本発
明装置を通常行なわれているように立坑２４に設置した
押管ジヤツキ等の手段により地山に貫入する。装置全体
が完全・に地山へ入った段階で、パワーユニット２７と
ポンプユニット２５とにそれぞれ油圧ホース２６、樹脂
送給パイプ１５、硬化剤送給パイプ１６、溶剤送給パイ
プ１７、廃液ドレーンパイプ１９に接続したホースを接
続し、しかる後立坑壁開口部を閉、塞板２９で閉塞して
立坑壁面に固定する。次に掘削機１の穿孔ヘッド２をジ
ヤツキ６を延ばすことにより地山へ貫入して進め無排土
で穿孔掘削を行なう。つぎにポンプユニット２５で、計
量し吐出量等をコントロールされた樹脂分（ポリオール
成分等）および硬化剤（インシアネート成分）の一定量
をミキシング器１３内へ送る。そのどきはゲート弁作動
ジヤツキ２３を縮めてゲート弁２０を前方に位置させ第
６図（ａ）に示す状態におく。ミキシング器１３内で混
合された樹脂分と硬化剤とが内筒１１の孔１４より外函
４、内筒゛１１、脱型リング１２と閉塞板２９との間に
形成された空間部ｒ送入される。

混合されて重合反応により泡化生成されたウレタンフオ
ームは上記空間を形成するモールド型内で膨張して硬化
が行なわれ、ライニング材としての円筒６０を形成する
。混合から発泡硬化に要する時間は触媒の添加によりコ
ントロールが可能であるが、通常は数分で硬化が完了し
、早期にその最終強度が得られる。上記樹脂と硬化剤の
注入後、ミキシング器１６内ヘメチ１／ンクロライド等
の有機溶剤を送り洗浄工程を行なう。その場合ゲート弁
２０はジヤツキ２６を延ばして第３図（ｂ）に示すよう
な状態にしておき、溶剤廃液を廃液ドレーンパイプ１９
へ送シ、坑外へ排出する。つぎに上記のようにして現場
生成されたライニング材円筒６０を反力受けとして、脱
型推進ジヤツキ５を伸ばすと共にこのスピードに同調さ
せてヘッド駆動ジヤツキ３を縮め、生成したライニング
材の円筒を脱型させながら外函および外函内の装置本体
部を、前に進めである穿孔ヘッド２に近づくように押し
進める。以下同様に、穿孔ヘッドの貫入前進、ライニン
グ生成、洗浄、脱型推進の一連のサイクルを繰返すこと
によりトンネル掘削、トンネルライニングが連続して行
なわれてトンネルが築造される。既に生成されたライニ
ングと新だに生成するライニング間の継目は第６図に示
すようにランドスカーフ型の形状であシ良好に接着する
。

硬化後のプラスチックフオームは第７図に硬質ウレタン
フオームの例（岩田：プラスチックス。

２４．９．ｐ１２４，１９７３　）に示すごとく、その
密度により圧縮強度特性が変わるため、予めその特性値
を測定しておいだ樹脂、硬化剤の成分を変えることによ
り、地山の土圧、推進力等に見合った圧縮強度特性を有
する樹脂、硬化剤を使用することにより上記推進条件に
適合したライニングを現場生成できる。ライニングの内
径は、必要とする断面空間の寸法、外径は掘削機１の推
進に必要な断面積により決定される。硬質プラスチック
フオームは、内部の気泡が独立気泡のため、吸水率が第
８図に示すように（岩田：プラスチックス、　２４．９
ｐ１２８，１９７３　）　２％以内であり、地中におけ
る使用には問題がない。

圧密式掘削機１に例えば実開昭５８−２２２２９１号公
報に示されたように、穿孔ヘットの方向を変え得るよう
にしたものにすることによりトンネルの曲線施工ができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明装置を用いることにより、ト
ンネルの無排土による掘削を行ないながらトンネル躯体
となるライニングを行ない、そして生成されたライニン
グ材の硬化後とれに反力をとって装置本体部を推進させ
てゆけるので、従来不可能であった長距離の小口径トン
ネルの築造ができ、また掘削機部分を、穿孔ヘッドが方
向を変え得るようなものにすることによって曲線施工が
でき、まだ各ジヤツキの作動、ライニング材料の送給、
溶剤の送給、廃液の排出を自動化すれば掘削からライニ
ング、推進の全自動化ができ、その場合施工の能率化、
安全化が大幅に向上し得る。

まだ従来必要としていた鋼管等のライニング管が不要と
なるので経済的に有利であり、過密地域、長区間の特殊
区間等における非開削工法トンネル築造に極めて有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用状態を示す本発明の一実施例の概略図、第
２図は要部の詳細断面図、第６図（ａ）はライニング材
料送給時のゲート弁の位置、同図（ｂ）は溶剤送給時の
ゲート弁の位置状態の説明図、同図（Ｃ）は同図（ｂ）
のＤ−Ｄ断面図、第４図は脱型推進ジヤツキを伸長して
本体部を推進させるときの状態を示す断面図、第５図（
ａ）は第２図Ｃ−Ｃ線断面図、同図（ｂ）は第２図Ｃ−
Ｃ線断面図、同図（Ｃ）は第２図Ｃ−Ｃ線断面図、第６
図はライニングの継目を示す断面図、第７図は硬質ウレ
タンフオームの密度と圧縮強さの関係特性曲線図、第８
図は同じく密度と吸水率の関係特性曲線図である。 １・・・圧密無排土掘削機、２・・・圧密穿孔ヘッド、
６・・・穿孔ヘッド駆動ジヤツキ、４・・・外函、５・
・・脱型推進ジヤツキ、１１・・・内筒、１２・・・脱
型リング、１６・・・ミキ／ング器、１４・・・内筒の
孔、１５・・・樹脂送給パイプ、１６・・・硬化剤送給
パイプ、１７・・・溶剤送給パイプ、１８・・・廃液孔
、１９・・・廃液ドレーンバイブ、２０・・・ゲート弁
、２６・・・ゲート弁作動ジャッキ 茅４０ ′ＪＦ−６図 Ａ キ７図 半θ図 ３ｖ席　（シー−）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端の圧密穿孔ヘッドを地山に押し進めてゆく無排土圧
   密掘削機の外函を後方に延長し、該外函延長部内前部に
   脱型推進ジャッキを設け、該脱型推進ジャッキの後部に
   前記外函延長部内周との間でトンネルライニング形成用
   空間をもつよう該外函延長部と同心の内筒を設け、これ
   ら外函延長部の内周と内筒の外周とに内外周が接し前記
   脱型推進ジャッキの伸縮作動により該内筒の前端部と外
   函延長部後端部間を移動し得る脱型リングを設け、前記
   内筒の前部には一方側でトンネルライニングを形成する
   ための樹脂および硬化剤をそれぞれ送給する各パイプと
   、溶剤パイプとに接続されたミキシング器の他端側開口
   に面する孔と、該孔に隣接し廃液ドレーンパイプに通ず
   る孔を設け、前記ミキシング器の開口と該開口に面する
   前記内筒孔より前記外函延長部、内筒間のライニング形
   成空間とを連通させ、あるいは該内筒孔より前記廃液ド
   レーンパイプへ連通させるよう切替え移動するゲート弁
   を設けると共に該ゲート弁を作動するジャッキを設けた
   ことを特徴とする小口径トンネル築造装置。