WO1989012729A1 - Method of forming underground passage and tunnel excavator - Google Patents

Description

明 細 書

地下空洞施工法及び 卜 ン ネ ル掘削機

発明 の技術分野

こ の発明 は、 地下空洞の形成法で、 特 に 大深度、 大規 模の地下空洞の施工法及び、 こ の 地下空洞施工法の一部 の工程 に好適 に用 い ら れ る 卜 ン ネ ル掘削機 に 関す る も の 乙"あ 。

発明 の背景技術

上記大深度、 大規模の地下空洞 は、 そ の深 さ は約 i 0 0 m 、 内法寸法が約 1 0 0 m と 極め て大 き な地下空洞であ り 、 地下発電所、 地下資源貯蔵所等 に利用 さ れて お り 、 —般に硬岩盤の所 に設け ら れ る のが通常であ る 。

と こ ろ が、 近年地下空間の高度利用 化の進展 に 伴い 、 都市部の軟弱地層で も こ の よ う な 大深度、 大規模な空洞 を施工 し ょ う と す る 要望が強い。

従来、 こ の よ う な軟弱地層の場合 に は、 第 1 図 に示す よ う に、 土留め壁 a を必要空間を 囲むよ う に し て垂直 に 構成 し 、 そ の 内側を掘削す る い わ ゆ る 連続壁工法 （開削 工法） に よ る か、 あ る い は第 2 図 に示す よ う に 、 大 口 径 の ト ン ネ ノレ b を掘削 し な 力 ら 、 そ の 内面 に順次 グラ ウ ト と 共 に ロ ッ ク ボノレ ト c を打 ち 込み、 さ ら に コ ン ク リ ー ト 壁 d を吹 き 付 け形成す る 、 い わ ゆ る N A T M工法が用 い ら れて い る 。

上記従来の施工法の う ち 、 前者 に あ っ て は大深度の場 合土留め壁 a を厚 く し な ければな ら な い た め、 土留め壁 の形成 コ ス ト が大 き く な る と い う 問題があ り 、 ま た後者 は、 近年山岳 ト ンネル用 に開発された施工法であ るが、 こ の場合、 大規模にな る と補強すべき岩盤層の厚さ が大 き く な り 、 しか も 内部を掘削 し な力 ら補強する ので、 作 業の段取 り 変更時間の ロ ス 、 掘削時の安全確保等に不安 力《あ っ た。

発明の概要

本発明 は上記の事情にかんがみてな さ れ も ので、 軟弱 地、 軟岩層での大深度、 大規模な地下空润を安全、 かつ 経済的 に施工で き る よ う に し た地下空洞施工法を提供す る こ と を 目 的 とす る も のであ り 、 ま た上記地下空洞施工 法に好適に用 い られる ト ン ネ ル掘削機を提供す る こ と を 目 的 と す る も のであ る 。

上記 目 的を達成す る た め に、 本発明 の第一態様に よれ ば、 地中 に空洞を形成す る 地下空洞施工法におい て、 形 成 され る べ き地下空洞を掘削する 以前に、 そ の空洞予定 部の周辺に地盤強化域をあ ら か じ め作成す る こ と と 、 そ し て、 そ の後、 こ の地盤強化域の 内側を掘削 し て地下空 洞を形成す る こ と と の各ス テ ッ プか ら成 る 地下空洞施工 法が提供 さ れる 。

本発明 の第二態様によれば、 前記第一態様に記載の地 下空洞施工法にお いて、 前記地盤強化域を作成す る ス テ ッ プが さ ら に空洞予定部の周辺に地盤強化域を設定す る こ と と 、 こ の地盤強化域 の上部 ま で地上か ら 立坑を施工 す る こ と と 、 該立坑の下端部 に ト ン ネ ル掘削機を発進 さ せ る た め の発進作業部を設 け る こ と と 、 該発進作業部へ ト ン ネ ル掘削機を入れ る こ と と 、 前記地盤強化域内であ つ てかつ空洞予定部の周 り を螺旋状 に ぐ る ぐ る 回 る ト ン ネ ルを掘 り 進むよ う に前記発進作業か ら ト ン ネ ル掘削機 を発進 さ せ る こ と と 、 そ し て該 ト ン ネ ル掘 り 進 み作業 と 同時 に、 予め設定 さ れた前記地盤強化域に 強化部 を形成 す る よ う に前記 卜 ン ネ ル掘削機に設け ら た地盤強化施工 部 に て前記 卜 ン ネ ル内 の 内面か ら 放射方向 お よ びラ ン ダ ム方向 に多数本の グラ ス フ ァ イ バ と グラ ウ 卜 と を順次打 ち 込む こ と と の各ス テ ッ プ力、 ら 成 る こ と を特徴 と す る 地 下空洞施工法が提供 さ れ る 。

本発明 の第三態様 に よ れば、 前記第一態様 に 記載の地 下空洞施工法に お い て、 前記地下空洞形成 ス テ ッ プが前 記強化部の 内側 に掘削機を入れて該内側部分 を掘削す る こ と と 、 そ し て こ の掘削部内面を ラ イ ニ ン グ等 に よ り 覆 土す る こ と と の各ス テ ッ プか ら 成 る 地下空洞施工法が提 供 さ れ る 。

本発明 の第四態様に よ れば、 前記第二態様 に 記載の地 下空洞施工法 に お い て、 前記螺旋状 に掘 り 進 め ら れ る 卜 ン ネ ノレ の ピ ッ チ は前記 グ ラ ス フ ァ イ ノく と グラ ウ ト と の打 ち 込み強化部が互に ラ ッ プす る 間隔 に等 し い こ と を特徴 と す る 地下空洞施工法が提供 さ れ る 。 本発明の第五態様に よれば、 前記第一態様に記載の地 下空洞施工法にお い て、 前記地盤強化域を作成す る ス テ ッ プがさ ら に空洞予定部の周辺に地盤強化域を設定す る こ と と 、 こ の地盤強化域の上部ま で地上か ら立坑を施工 す る こ と と 、 該立坑の下端か ら 放射状に各々 略同一長 さ の複数本の水平 ト ン ネ ルを設け る こ と と 、 こ れ ら の水平 ト ン ネルの それぞれの先端部をつ な ぎ合わせ る よ う に円 形 ト ン ネ ルを掘 る こ と と 、 前記各水平 ト ン ネ ルの それぞ れの先端部およ び前記円形 ト ン ネ ルの複数の所定位置か ら 各々 所定長 さで下方に伸長す る複数本の垂直 ト ン ネ ル を掘 る こ と と 、 そ し て前記放射状水平 ト ン ネ ル、 円形 ト ン ネ ルな ら びに垂直 ト ン ネ ルの掘 り 進み作業 と 同時に、 予め設定 された前記地盤強化域に強化部を形成す る よ う に前記 ト ン ネ ル掘削機に設け ら れた地盤強化施工部にて 前記各 ト ン ネ ル内の 内面か ら放射方向お よ びラ ン ダム方 向 に多数本の グラ ス フ ァ イ バ と グラ ウ 卜 と を順次打ち込 む こ と の各ス テ ッ プか ら成る こ と を特徴と す る 地下空洞 施工法が提供 される 。

本発明の第六態様に よれば、 前記第一態様に記載の地 下空洞施工法において、 前記地盤強化域を作成す る ス テ ッ プが さ ら に空洞予定部の周辺に地盤強化域を設定す る こ と と 、 該地盤強化域の全域にわた っ て地表面か ら 多数 本の垂直 ト ン ネ ルを掘 る こ と と 、 こ れ ら の垂直 ト ン ネ ル の掘 り進み作業 と 同時に、 予め設定さ れた前記地盤強化 域に強化部を形成す る よ う に前記 ト ン ネ ル掘削機に 設け ら れた 地盤強化施工部に て前記地盤強化域 に対応す る 前 記各垂直 ト ン ネ ル内位置か ら放射方向 お よ び ラ ン ダム方 向 に多数本の グラ ス フ ァ イ バ と グ ラ ウ 卜 と を順次打 ち 込 む こ と の 各ス テ ッ プか ら成 る こ と を特徵 と す る 地下空洞 施工方法が提供 さ れ る 。

前記 目 的を達成す る た め に 、 本発明 の第七態様 に よ れ ば、 屈折可能な構造を有す る リ ン グ状の 本体の先端側 に 取 り 付け ら れ、 回転す る こ と に よ っ て土砂を掘削 し かつ 本体内部へ取 り 込む カ ツ タ ド ラ ム と 、 本体後部 に設け ら れた推進 ジ ャ ツ キ と を有す る ト ン ネ ル掘削機 に お い て、 前記 リ ン グ状本体 と 前記推進 ジ ャ ツ キ と の 間 に設け ら れ て ト ン ネ ル内面 に略放射状の複数本の孔を穿孔す る た め の穿孔装置 と 、 そ し て さ ら に前記本体 と 前記 ジ ャ ッ キ と の 間 に設け ら れて前記穿孔 さ れた 複数本の孔内 に そ れぞ れグラ ス フ ァ イ バ、 ロ ッ ク ボル ト 、 グ ラ ウ ト 等の補強部 材を充填す る た め の補強部材充填装置を有す る 地盤強化 域施工部 と を具備す る ト ン ネ ル掘削機が提供 さ れ る 。

本発明 の第八態様 に よ れば、 前記第七態様 に記載の 卜 ン ネ ル掘削機であ っ て、 前記 リ ン グ状本体が後端 に 小径 部を有す る 第一 リ ン グ と 、 後端 に 小径部を有 し 前側大径 部が前記第一 リ ン グの後端小径部 に シ ー ル部材を介 し て 遊嵌せ し め ら れた第二 リ ン グ と 、 後端部 に 後側を開放 し た ラ イ ニ ン グ材料モ ー ル ド用 の環状型枠を有 し前側大径 部が前記第二 リ ン グの後端小径部 に シ ー ル部材を介 し て 遊嵌せ し め ら た第三 リ ン グ と を具備 し、 そ こ におい て前 記第一 リ ン グと 第二 リ ン グ と は リ ン グ内周方向 に複数個 配設さ れた ス テア リ ン グ ジ ャ ツ キにて同軸心状に互に連 結さ れ、 ま た前記第二 リ ン グ と第三 リ ン グと が リ ン グ内 周方向 に複数個配設 さ れた推進 ジ ャ ツ キにて同軸心状に 互に連結さ れた こ と を特徴 と す る ト ン ネ ル掘削機。

本発明 の第九態様によれば、 前記第七態様に記載の ト ン ネ ル掘削機であ っ て、 前記穿孔装置が前記第二 リ ン グ の 内面 に軸受を介 して回転自 在に支持さ れた環状フ レ ー ム およ び該環状フ レ ー ム の 内部にわ た っ て設け ら た桁フ レ ー ム と 力、 ら 成 る旋回フ レ ー ム と 、 そ し て該旋回フ レ ー ム の桁フ レ ー ム の一側に前記第二 リ ン グの軸心に対 し 直 角方向 に移動可能に搭載さ れた 回転打撃穿孔器 と を具備 し 、 ま た前記地盤強化域施工部が前記桁フ レ ー ム の他側 に載置 さ れた グラ ス フ ァ イ バ リ 一ノレ と 、 該グラ ス フ ア イ バ リ ー ルに隣接 して設け ら れ、 該 リ ー ルか ら 供給 さ れた グラ ス フ ァ ィ バを前記穿孔装置に よ っ て穿設さ れた複数 の孔内 に順次送 り 込むため の グラ ス フ ァ イ バ送 り 装置 と 前記桁フ レ ー ム に載置 され、 グラ ウ ト 注入装置が接铳さ れた グ ラ ウ ト 材タ ン ク と 、 そ し て前記 グ ラ ス フ ァ イ バ送 り 装置に対向す る前記環状フ レ ー ム 内面上の位置に設け ら れた前記穿孔内 に グラ スフ ァ イ バ と グラ ウ ト と を供給 す る た め の捕強材供給部と を具備す る こ と を特徴と す る 卜 ン ネ ル掘削機。

上記 し た各態様を有す る 本発明 の地下空洞施工方法 に よ れば、 軟弱地ゃ軟岩層での大深度を持つ大規模 な 地下 空洞を安全かつ経済的 に施工す る こ と がで き る 。 ま た、 上記 し た 各態様を有す る 本発明 の ト ン ネ ル掘削機を用 い る こ と に よ っ て空涧掘削 に先ん じ て該空涧周 囲 に能率 よ く 強化域を形成す る こ と がで き る 。

前記な ら びに他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点は 本発明 の原理 に 合致す る 好適 な 具体例が実施例 と し て示 さ れて い る 以下の記述お よ び添附の 図面 に関連 し て説明 さ れ る こ と に よ り 、 当該技術の熟達者に と っ て 明 ら か に な る であ ろ う 。

図面の 簡単な 説明

第 1 図お よ び第 2 図 は そ れぞれ従来の地下空洞施工法 を示す説明 図で あ り 、

第 3 図か ら 第 5 図 ま で は本発明 の方法 に 関す る 第一具 体例の施工ス テ ッ プを そ れぞれ示す説明図であ り 、

第 6 図お よ び第 7 図 は本発明 の方法に関す る 第二具体 例を示す説明図で あ り 、

第 8 図 は本発明 の方法 に 関す る 第三具体例を示す説明 図で あ り 、

第 9 図 は本発明 の方法に よ っ てつ く ら れ る 強化部の も う 一つ の具体例を示す部分的断面図であ り 、

第 1 0 図 は空洞形状の三例を示す概略説明 図で あ り 、 第 1 1 図 は本発明 の方法を実施す る た め に用 い ら れる ト ン ネル掘削機の概略全体側面図であ り 、

第 1 2 図 は第 1 1 図図示の ト ン ネ ル掘削機の要部の長 手方向断面図であ り 、

第 1 3 図は ト ン ネ ル掘削機の要部の横断面図であ り 、 そ して、

第 1 4 図 は ト ン ネ ル掘削機の穿孔装置に おけ る 要部の 断面図であ る 。

好ま し い具体例の詳細な説明

以下、 添附の 図面の 中の第 3 図か ら第 1 4 図 に関連 し て本発明の幾つかの具体例が説明 さ れ る 。

先ず、 本発明の地下空洞施工方法に関す る 第一具体例 が第 3 図、 第 4 図な ら びに第 5 図 に関連 し て説明 さ れる ， 第 3 図か ら第 5 図 は第一具体例の方法に関す る 施エス テ ツ プを示す説明図であ る 。

第 1 ス テ ッ プ （第 3 図）

空洞予定部 1 の周辺に地盤強化域 2 を設定す る 。 そ し て こ の地盤強化域 2 の上部ま で地上か ら立坑 3 を施工 し そ の下端部に後述す る ト ンネ ル掘削機 4 を発進さ せ る た め の発進作業部 5 を設け る 。

第 2 ス テ ッ プ （第 4 図）

発進作業部 5 へ ト ン ネ ル掘削機 4 を入れて こ の発進作 業部 5 か ら発進さ せ、 上記強化域 2 を、 空洞予定部 1 の 囲 り を螺旋状に ぐ る ぐ る 回 る よ う に し て ト ン ネ ノレ 6 を掘 り 進む。 そ し て こ れ と 同時に 、 予 め設定 さ れ た前記地盤 強化域 2 に 強化部 A を形成す る よ う に 卜 ン ネ ル掘削機 4 に設け た地盤強化施工部 7 に て上記 ト ン ネ ル 6 の 内面力、 ら 放射方向及びラ ン ダム 方向 に グ ラ ス フ ァ ィ パ と グラ ウ ト を順次打 ち 込み多数本の補強腕 8 を作 る 。 こ の と き 、 螺旋状の ト ン ネ ノレ 6 の ピ ッ チ は上記補強腕 8 に よ る 強化 範囲が互い に ラ ッ プす る 間隔 に と る o な お こ の螺旋状の ト ン ネ ル 6 は 1 条 に 限 る も ので は な く 、 複数 の ト ン ネ ル 掘削機 4 を用 い て複数条の ト ン ネ ル 6 を設け て も よ い。

上記作用 に よ り 空洞予定部 1 を 囲繞す る 強化部 A が構 成 さ れ る

第 3 ス テ ツ プ （第 5 図 )

次に上 sd ス テ ツ プ に て構成 さ れた 強化部 A の 内側 に掘 削機を入れて こ の部分を掘削す る 。 そ し て そ の掘削部内 面を ラ イ ニ ン グ 9 等で覆土 し て空洞 D を兀成す る o こ の と き の掘削機の 出 し 入れ、 排土等 は立坑 3 よ り 行 'よ つ o 第 6 図、 第 7 図 は本発明方法の第二の 具体例を示す。 こ の具体例では、 地表よ り 掘 っ た立坑 1 0 の下端 よ り 放射方向 に そ れぞれ略同—長 さ の複数本 の水平 ト ン ネ ノレ 1 1 を設け、 こ の 各水平 ト ン ネ ノレ 1 1 の先端部を 円形 卜 ン ネ ル 1 2 でつ な ぎ、 さ ら に各水平 ト ン ネ ル 1 1 の先端 部及び円形 ト ン ネ ル 1 2 よ り 下方へ垂直 ト ン ネ ノレ 1 3 を 掘 る 。 そ し て こ の各 ト ン ネ ノレ 1 1 , 1 2 , 上言己第 1 の実施例 と 同様 に放射方向及びラ ン ダ ム方向 に グ ラ ス フ ァ イ バ と グラ ウ ト と か ら な る 補強腕 8 を打ち込んで強 化部 A ' を形成する 。

そ の後上記強化部 A ' の 内側を掘削 し て空洞 B ' を形 成す る 。

第 8 図 は本発明方法の第三の具体例を示す。

こ の具体例では、 地表面よ り 多数の垂直 ト ン ネ ル 1 4 を設け る と 同時に、 予め設定 さ れた地盤強化域に対応す る 各垂直 ト ン ネ ル 1 4 の所定位置か ら放射方向およ びラ ンダム方向 に多数本の グラ ス フ ァ ィ バ と グラ ゥ ト と を打 ち込む こ と に よ っ て形成 した捕強腕 8 に よ り 空洞予定部 1 7 を囲繞する 強化部 A " を設け、 そ の後、 こ の空洞予 定部 1 7 を掘削 して空洞 B " を作る 。

第 9 図 は強化域におけ る 強化部形状の具体例を示す も ので、 強化域 A , 〜 A ' の形成に 際 して こ れの強化腕 8 を空洞 B 〜 B ' の外側に向 けての み設け た例であ る 。

上記各空洞 B , 〜 B " の形状 と しては第 1 0 図 に示す よ う に球形、 力 マ ボコ形、 矩形等があ る 。

ま た上記各具体例で は強化部 A , 〜 A " を グラ ス フ ァ イ ノく と グラ ウ ト にて構成 し た例を示 し たが、 そ の ほかに ロ ッ ク ボル ト の揷入、 薬註、 凍結な どの補強手段を用 い て も よ い。

次に本発明方法に用 いて好適な ト ン ネ ル掘削機 4 の具 体例を第 1 1 図か ら第 1 4 図 に基づいて説明す る 。

図中 2 0 は円筒状に形成 さ れた第 1 リ ン グ、 2 1 は第 2 リ ン グ、 2 2 は第 3 リ ン グで、 第 1 、 第 2 の リ ン グ 2 0 2 1 の後部は前部 よ り 小径 に な っ て い て、 第 1 リ ン グ 2 0 の後側小径部 に第 2 リ ン グ 2 1 の前側大径部が、 ま た 、 第 2 リ ン グ 2 1 の後側小径部 に第 3 リ ン グ 2 2 の前側大 径部がそ れぞれ シ ー ル部材 2 3 a , 2 3 b を介 し て遊嵌 さ れてお り 、 第 1 リ ン グ 2 0 と 第 2 リ ン グ 2 1 と は ス テ ァ リ ン グ ジ ャ ッ キ 2 4 に て、 ま た第 2 リ ン グ 2 1 と 第 3 リ ン グ 2 2 は推進 ジ ャ ツ キ 2 5 に て同心状 に連結 さ れて い る 。 上記各 ジ ャ ッ キ 2 4 , 2 5 は そ れぞれ円周方向 に 複数個配設 さ れて い る 。 第 3 リ ン グ 2 2 の後端部 に は ラ イ ニ ン グ材料モ ー ル ド用 の後方を開放 し た環状の型枠 2 6 が形成 し て あ り 、 こ の型枠 2 6 に ラ イ ニ ン グ材料注入管 2 7 力 接続 さ れて い る 。

2 8 は第 1 リ ン グ 2 0 の前側 に 位置す る カ ツ 夕 ド ラ ム であ り 、 こ の カ ツ 夕 ド ラ ム 2 8 の 支軸 2 9 は第 1 リ ン グ 2 0 に設け た支軸壁 3 0 に減速機 3 1 a 、 回転モ ー タ 3 1 b と 共 に支持 さ れてお り 、 回転モ ー タ 3 1 に て支軸 2 9 を介 し て回転す る よ う に な っ て い る 。 カ ツ 夕 ド ラ ム 2 8 の前面 に は デ ィ ス ク カ ツ タ 2 8 a 、 土砂取込 口 （図 示せず） があ り 、 こ れの 回転 に よ り 、 前方の土砂が掘削 さ れて土砂取込 口 よ り 第 1 リ ン グ 2 0 の支持壁 3 0 と 力 ッ タ ド ラ ム 2 8 の 内側 に構成 さ れた チ ヤ ン バ 3 2 内 に取 込ま れ る よ う に な っ て い る 。 そ し て こ の チ ャ ン ' 3 2 に は送泥管 3 3 と 排泥管 3 4 力《臨 ま せて あ り 、 さ ら に 回転 モ 一 夕 3 5 に連結 し た ァ ジ テ一 タ 3 6 が設けてあ る 。 上記第 2 リ ン グ 2 1 の部分が上記地下空洞施工法の説 明で示 し た ト ンネ ル掘削機 4 に設けた地盤強化施工部 7 であ り 、 以下に そ の構成を第 1 2 図、 第 1 3 図、 第 1 4 図 に関連 して詳述す る 。

第 2 リ ン グ 2 1 の 内側に旋回 フ レ ー ム 3 7 が第 2 リ ン グ 2 1 と 同心状に 回転 自在に支持さ れてい る 。 こ の旋回 フ レ ー ム 3 7 は第 2 リ ン グ 2 1 の 内面に軸受 3 8 , 3 8 にて回転自在に支持 さ れ る 環状フ レ ー ム 3 9 と 、 こ の環 状フ レ ー ム 3 9 の 内側に 固着 し た桁フ レ ー ム 4 0 と 力、 ら な り 、 こ の桁フ レ ー ム 4 0 の一側部 に、 回転打撃穿孔機 4 1 が第 2 リ ン グ 2 1 の軸心 と 直角方向に移動可能に搭 載 さ れ、 かつ その機体フ ィ 一 ドス ク リ ユ ウ 4 2 が螺合 さ れてい る。 4 3 はフ ィ ー ドモ ー タ であ る 。 第 1 4 図力、 ら 明 ら かな よ う に、 上記回転打撃穿孔機 4 1 の穿孔軸 と対 向する 部分の環状フ レ ー ム 3 9 に は穿孔 口 ッ ド 4 4 が貫 通す る 孔 4 5 が設けてあ り 、 かつ そ の 内面 に シ ー ル部材 4 6 が取付けてあ る。 桁フ レ ー ム 4 0 に は接続用 の穿孔 ロ ッ ド 4 4 を収納す る ロ ッ ド受け 4 7 が設けてあ る 。 ま た桁フ レ ー ム 4 ◦ に は グラ ス フ ァ イ ノく' リ ー ル 4 8 と 、 グ ラ ス フ ァ イ バ送 り 装置 4 9 と 、 グラ ウ ト 材料タ ン ク 5 0 と 、 グラ ウ ト 注入装置 5 1 と が設けてあ り 、 グラ ス フ ァ ィ バ送 り 装置 4 9 と ダラ ゥ ト 注入装置 5 1 の そ れぞれの 先端部は環状フ レ ー ム 3 9 に設け た補強材供給部 5 2 に 接続 さ れて い る 0 の補強材供給部 5 2 は第 2 リ ン グ 2 1 の 内面に対す る シ ー ル部材 と 、 グ ラ ス フ ア イ バ 5 3 を切 断す る 切断部材 （ いずれ も 図示せず） が設 け ら れて い る ま た こ の補強材供給部 5 2 と 上記穿孔 ロ ッ ド 4 4 が貫通 す る孔 4 5 と は第 2 リ ン グ 2 1 の軸心方向 の 同一装置の 平面内 に設 け ら れて い る 0

上記第 2 リ ン グ 2 1 に は上記回転 フ レ ー ム 3 7 の穿孔 ロ ッ ド貫通用 の 孔 4 5 と 補強材供給部 5 2 が位置す る 平 面 に 相 当す る 円周方向 の複数個所 に孔 5 4 が設 け て あ る ， 回転 フ レ ー ム 3 7 の環状 フ レ ー ム 3 9 に は リ ン グ歯車 5 5 が設け て あ り 、 こ れ に旋回 モ ー タ 5 6 に連結 し た駆 動歯車 5 7 力、嵌合 さ れて い る

上記の よ う に構成 さ れた ト ン ネ ル掘削機 4 の 作用 を以 下 に説明す る

進 シ ャ ッ キ 2 5 に て前方へ押 し な 力《 ら カ ッ タ r ラ ム 2 8 を回転す る こ と に よ り ト ン ネ ル掘削機 4 が ト ン ネ ノレ 6 を掘削 し な が ら 推進 さ れ る 。 こ の と き の土砂 は チ ヤ ン バ 3 2 に取込 ま れ、 排泥管 3 4 に て後方へ排 i_b れ 。 ま た掘削 さ れた ト ン ネ ル 6 の 内面 に は第 3 リ ン グ 2 2 の 後端部 に設け た環状の型枠 2 6 と 、 こ の部分 に注入 さ れ る ラ イ ニ ン グ材料に て ラ イ ニ ン グ さ れ る 。 そ し て こ の ラ イ ニ ン グ材料 は短い時間でかた ま る も の であ り 、 上記 卜 ン ネ ル掘削機 4 は こ の ラ イ ニ ン グ部を 足がか り に し て推 進 さ せ ら れ る ト ン ネ ル掘削機 4 の操向 はス テア リ ン グ ジ ャ ツ キ 2 4 にて第 1 リ ン グ 2 0 と第 2 リ ン グ 2 1 と の掘削角度を変 え る こ と に よ り な され る 。

次に上記 ト ン ネ ル掘削機 4 に よ り ト ン ネ ル掘削中 に こ れの周 囲を捕強材に て補強す る 作用 を説明す る 。

ま ず ト ン ネ ル掘削機 4 の推進 ジ ャ ツ キ 2 5 に よ る 推進 を停止す る （ こ の と き ス テア リ ン グ ジ ャ ッ キ 2 4及び力 ヅ タ ド ラ ム 2 8 は作動 していて も かま わな い） 。 一方回 転打撃穿孔機 4 1 の駆動軸 に ジ ョ イ ン ト 5 8 にて、 先端 に ビ ッ ト 5 9 を固着 し た穿孔 ロ ッ ド 4 4 を連結する 。 つ いで旋回 フ レ ー ム 3 7 を旋回モー タ 5 6 に て旋回 し て ビ ッ ト 5 9 を第 2 リ ン グ 2 1 の孔 5 4 に対向 さ せ、 こ の状 態で回転打撃穿孔機 4 1 を駆動 し なが ら フ ィ ー ドス ク リ ユ ウ 4 2 に て前進さ せる 。

こ れに よ り ト ン ネル内面に孔 6 0 が穿孔 さ れ る 。

こ の孔 6 0 の深さ は上記穿孔 ロ ッ ド 4 4 を ジ ョ イ ン ト 5 8 にて順次複数縱な ぐ こ と に よ り 必要に応 じ た深 さ に と られ.る 。

こ の よ う に し て順次旋回フ レ ー ム 3 7 を旋回 し て第 2 リ ン グ 2 1 の ま わ り の ト ン ネ ル壁に孔 6 0 を多数個穿孔 す る 。

つ いで上記の よ う に穿孔 さ れた各孔 6 0 に順次捕強材 供給部 5 2 を対向 させ、 こ の補強材供給部 5 2 よ り ダラ ス フ ア イ バ 5 3 を孔 6 0 内 に揷入す る と J-に グラ ウ ト 材 を注入す る 。 上記 グ ラ ス フ ァ イ バ 5 3 は グ ラ ス フ ァ イ ノく' リ 一 ノレ 4 8 力、 ら グ ラ ス フ ァ イ バ送 り 装置 4 9 に て送 り 込 ま れ、 ま た グラ ウ ト 材は グ ラ ウ ト 注入装置 5 1 に て注入 さ れ る 。

上記の よ う に し て地盤強化施工部 7 の一部を構成す る 第 2 リ ン グ 2 1 の周 囲の ト ン ネ ル 6 に は略放射状 に グラ ス フ ァ イ バ 5 3 と 、 グ ラ ウ ト か ら な る 多数本の補強腕 8 が構成 さ れ る 。 そ し て上記作動を ト ン ネ ル掘削機 4 の所 定距離の掘進 ご と に行な う こ と に よ り 、 ト ン ネ ル 6 の 全 長 に わ た っ て所定の 間隔 ご と に上記略放射状の補強腕 8 が構成 さ れ、 こ の補強腕 8 に よ る 捕強範囲が強化域 A , 〜 A " と な る 。

な お上記具体例で は補強材 と し て グラ ス フ ァ イ バ 5 3 を用 い た例を示 し たが、 こ れを ロ ッ ク ボノレ ト に し て も よ い。 こ の場合、 ロ ッ ク ボル ト の挿入 は上記穿孔手段 と 略 同一の フ ィ 一 ド機構に よ り 孔 6 0 内 に挿入す る 。

Claims

9/12729 _ 丄 ら __ PCT/JP89/00602 請 求 の 範 囲

1 .地中に空洞を形成する地下空洞施工方法であ っ て、 形 成 さ れ る べ き地下空洞を掘削す る 以前に、 そ の空洞予定 部の周辺に地盤強化域を予め作成す る こ と と 、 そ し てそ の後、 こ の地盤強化域の 内側を掘削 し て地下空洞を形成 す る こ と の各ス テ ッ プか ら成 る 地下空洞施工方法。

2 .請求の範囲第 1 項に記載の方法であ っ て、 前記地盤強 化域を作成す る ス テ ツ プが さ ら に空洞予定部の周辺に地 盤強化域を設定す る こ と と 、 こ の地盤強化域の上部ま で 地上か ら立坑を施工す る こ と と 、 該立坑の下端部に ト ン ネ ル掘削機を発進 させ る た めの発進作業部を設け る こ と と、 該発進作業部へ ドン ネ ル掘削機を入れ る こ と と 、 前 記地盤強化域内であ っ てかつ空洞予定部の周 り に螺旋状 に ぐ る ぐ る 回 る ト ン ネ ルを掘 り 進むよ う に前記発進作業 力、 ら ト ン ネ ル掘削機を発進 さ せ る こ と と 、 そ し て該 ト ン ネ ル掘 り 進み作業 と 同時に、 予め設定 さ れた前記地盤強 化域に強化部を形成す る よ う に前記 ト ン ネ ル掘削機に設 け ら た地盤強化施工部にて前記 ト ン ネ ル内の 内面か ら放 射方向およ びラ ン ダム方向 に多数の グラ ス フ ァ ィ バ と グ ラ ゥ ト と を順次打 ち込む こ と と の各ス テ ツ プか ら成 る こ と を特徴 とす る地下空洞施工法。

3 .請求の範囲第 1 項に記載の方法であ っ て、 前記地下空 洞形成ス テ ッ プが前記強化部の内側に掘削機を入れて該 内側部分を掘削す る こ と と、 そ して こ の掘削部内面を ラ 89/12729 一 γ η ._ PCT/JP89/00602

イ ニ ン グ等 に よ り 覆土す る こ と と の 各 ス テ ッ プ力、 ら 成 る 地下空洞施工法。

4 .請求の範囲第 2 項に記載の方法で あ っ て、 前記螺旋状 に掘 り 進 め ら れ る ト ン ネ ルの ピ ッ チ は前記 グ ラ ス フ ア イ バ と グラ ウ 卜 と の打 ち込み強化部が互 に ラ ッ プす る 間隔 に等 し い こ と を特徴 と す る 地下空洞施工法。

5 .請求の範囲第 1 項 に記載の方法であ っ て、 前記地盤強 化域を作成す る ス テ ッ プが さ ら に空洞予定部の周辺 に地 盤強化域を設定す る こ と と 、 こ の地盤強化域の上部 ま で 地上か ら 立坑を施工す る こ と と 、 該立坑の下端か ら 放射 状 に各 々 略同一長 さ の複数本の水平 ト ン ネ ルを設 け る こ と と 、 こ れ ら の水平 ト ン ネ ルの そ れぞれ の先端部をつ な ぎ合わせ る よ う に 円形 ト ン ネ ルを掘 る こ と と 、 前記各水 平 ト ン ネ ルの そ れぞれの先端部お よ び前記円形 ト ン ネ ル の複数の所定位置か ら 各 々 所定長 さ で下方 に伸長す る 複 数本の垂直 ト ン ネ ルを掘 る こ と と 、 そ し て前記放射状水 平 ト ン ネ ノレ、 円形 ト ン ネ ルな ら びに垂直 ト ン ネ ノレ の掘 り 進み作業 と 同時に 、 予め設定 さ れた前記地盤強化域 に強 化部を形成す る よ う に前記 ト ン ネ ル掘削機 に設け ら れた 地盤強化施工部 に て前記各 ト ン ネ ル内 の 内面か ら 放射方 向 お よ び ラ ン ダム 方向 に多数本の グ ラ ス フ ァ ィ バ と ダ ラ ゥ ト と を順次次打 ち 込む こ と の 各ス テ ッ プ力、 ら 成 る こ と を特徵 と す る 地下空洞施工法。

6 .請求の範囲第 1 項に記載の方法で あ っ て、 前記地盤強 9/12729 _ ^ g ._ PCT/JP89/00602

化域を作成する ステ ッ プが さ ら に空洞予定部の周辺に地 盤強化域を設定す る こ と と 、 該地盤強化域の全域にわ た つ て地表面力、 ら 多数本の垂直 ト ン ネ ルを掘 る こ と と 、 こ れ ら の垂直 ト ン ネ ルの掘 り 進み作業 と 同時に、 予め設定 さ れた前記地盤強化域に強化部を形成す る よ う に前記 ト ンネ ル掘削機に設け ら れた地盤強化施工部にて前記地盤 強化域に対応す る 前記各垂直 ト ン ネ ル内位置か ら放射方 向お よ びラ ン ダム方向 に多数本の グラ ス フ ァ イ バと ダラ ゥ ト と を順次打ち込む こ と の各ス テ ッ プカ、 ら成る こ と を 特徵とす る地下空洞施工方法。

7 .屈折可能な構造を有する リ ン グ状の本体の先端側に取 り 付け られ、 回転する こ と に よ っ て土砂を掘削 し かつ本 体内部へ取 り 込むカ ツ 夕 ドラ ム と 、 本体後部に設け ら れ た推進 ジ ャ ッ キ と を有す る ト ン ネ ル掘削機に おいて、 前 記 リ ン グ状本体 と 前記推進 ジ ャ ツ キ と の 間に設け ら れて ト ン ネ ル内面に略放射状の複数本の孔を穿孔す る た めの 穿孔装置 と 、 そ じて さ ら に前記本体 と前記 ジ ャ ッ キ と の 間に設け ら れて前記穿孔さ れた複数本の孔内 にそれぞれ グ ラス フ ァ イ バ、 ロ ッ ク ボノレ ト 、 グ ラ ウ ト 等の捕強部材 を充填す る た めの補強部材充填装置を有す る地盤強化域 施工部 と を具備す る ト ン ネ ル掘削機。

8 .請求の範囲第 7 項に記載の ト ン ネ ル掘削機であ っ て、 前記 リ ン グ状本体が後端に小径部を有す る第一 リ ン グ と 後端に小径部を有 し前側大径部が前記第一 リ ン グの後端 89/12729 一 _g ― PC /JP89/00602

小径部 に シ ー ル部材を介 し て遊嵌せ し め ら れた第二 リ ン グ と 、 後端部に後側を開放 し た ラ イ ニ ン グ材料モ ー ル ド 用 の環状型枠を有 し 前側大径部が前記第二 リ ン グの 後端 小径部 に シ ー ル部材を介 し て遊嵌せ し め ら た第三 リ ン グ と を具備 し 、 そ こ に お い て前記第一 リ ン グ と 第二 リ ン グ と は リ ン グ内周方向 に複数個配設 さ れた ス テ ア リ ン グ ジ ャ ツ キ に て同軸心状 に互 に連結 さ れ、 ま た前記第二 リ ン グ と 第三 リ ン グ と が リ ン グ内周方向 に複数個配設 さ れた 推進 ジ ャ ツ キ に て同軸心状 に互に連結 さ れた こ と を特徴 と す る ト ン ネ ル掘削機。

9 .請求の範囲第 7 項に記載の ト ン ネ ル掘削機で あ っ て、 前記穿孔装置が前記第二 リ ン グの 内面 に 铀受を介 し て 回 転 自 在 に支持 さ れた環状 フ レ ー ム お よ び該環状 フ レ ー ム の 内部 に わ た っ て設け ら れた桁 フ レ ー ム と か ら 成 る 旋回 フ レ ー ム と 、 そ し て該旋回 フ レ ー ム の桁 フ レ ー ム の 一側 に前記第二 リ ン グの軸心 に 対 し 直角方向 に移動可能 に搭 載 さ れた 回転打撃穿孔機 と を具備 し 、 ま た前記地盤強化 域施工部が前記桁 フ レ ー ム の他側 に載置 さ れた グ ラ ス フ ア イ バ リ ー ノレ と 、 該 グラ ス フ ァ イ バ リ ー ル に 隣接 し て設 け ら れ、 該 リ ー ル力、 ら 供給 さ れた グ ラ ス フ ァ イ バを前記 穿孔装置 に よ っ て穿設 さ れた複数の孔内 に順次送 り 込む た めの グラ ス フ ァ イ バ送 り 装置 と 、 前記桁 フ レ ー ム に載 置 さ れ、 グラ ウ ト 注入装置が接続 さ れた グラ ウ 卜 材 夕 ン ク と 、 そ し て前記 グ ラ ス フ ァ イ バ送 り 装置 に対向す る 前 記環状フ レ ー ム 内面上の位置 に設け ら れて前記穿孔内 に グラ ス フ ァ イ バ と グラ ウ 卜 と を供給す る ための捕強材供 給部 と を具備す る こ と を特徴とす る ト ン ネ ル掘削機。