トンネルの掘削方法
【課題】 トンネルの建設に当たり、多大なエネルギ−を使用して掘削部分を破砕し、その破砕片を廃棄しているのを、エネルギ−の消費節約し、掘削部分を廃棄せず有効利用したい。
【解決手段】トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、筒状の岩石片を造ってその奥の端を破壊して引き出すことによってトンネルを作る。
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進む方法としては、掘削外縁線上を適当な間隔で奥へ向かってボ−リングしてゆき、その穴の間を穴を中心として石材用鋸で切ってゆく。
筒状の岩石片をスム−スに引き出すため、まず上部を狭く下部を広くした筒状の岩石片を造り、奥の端を破壊して筒状の岩石片を下方へ落とすことにより岩盤と筒状の岩石片との間に隙間を作る。
【解決手段】トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、筒状の岩石片を造ってその奥の端を破壊して引き出すことによってトンネルを作る。
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進む方法としては、掘削外縁線上を適当な間隔で奥へ向かってボ−リングしてゆき、その穴の間を穴を中心として石材用鋸で切ってゆく。
筒状の岩石片をスム−スに引き出すため、まず上部を狭く下部を広くした筒状の岩石片を造り、奥の端を破壊して筒状の岩石片を下方へ落とすことにより岩盤と筒状の岩石片との間に隙間を作る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削方法に関する
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネルの掘削方法には、発破掘削方式、機械掘削方式などがあるが、いずれもトンネルの掘削部分の岩石を破砕して破砕片として取り出してゆく方式である。
【０００３】
先行技術文献は、特許文献、非特許文献ともに従来の掘削方法の範囲内で掘削条件の悪い箇所、トンネルの合流、拡幅などに関するものが多く、本発明に関連する文献は見当たらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法では、掘削部分の岩石をすべて破砕して取り出すので、作業量も大きく、破砕に多くのエネルギ−を消費し、利用価値のある岩石でも無用な破砕片にして、廃棄している。
本発明の目的は、トンネルの掘削において岩盤がある程度以上強固で利用可能な場合、その作業量、エネルギ−量を節約し、掘削の結果産出される岩石を有効利用しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、奥の端で元の岩石とくっついている細長い筒状の岩石片を造り、その奥の端を破壊して筒状の岩石片を引き出して、後に残った空洞がトンネルになる。
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進む方法としては、トンネルの掘削外縁線上を適当な間隔をおいて奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボ−リングしてできた穴を利用して穴と穴の間を石材用回転式円盤型鋸などを使用して奥へ向かって切り進んでゆく。
上記筒状の岩石片を引き出すに当たり、元の岩盤の中を筒状の岩石片がスム−スに引き出されるように、筒状の岩石片の断面を上方が狭く下方が広くなる形にし、筒状の岩石片の下端と直下の岩盤との間を、引き出すに当たって使用するコロあるいはボ−ルの大きさより広く取り、コロあるいはボ−ルを入れた後に筒状の岩石片を少し降下させ、コロあるいはボ−ルの上に載せたとき、元の岩盤と筒状の岩石片の上方および側面に十分な隙間があるようにする。
【０００６】
筒状の岩石片を引き出した後、必要なトンネルの形に修正する。
ここで筒状の岩石というのは、厳密な意味での筒状ではなく、断面積に比べて長さが長いという程度の意味である。
筒状の岩石片の上方を狭く下方を広くするのは、設計のままのトンネルが図２のように側面部分が垂直であれば、筒状の岩石片を下へ降ろしても元の岩石と筒状の岩石片との間に隙間はできず岩どうしが接触したままで、引き出すときの摩擦が大きいので、このように上を狭く下を広くした筒状の岩石片とし、少し下へ降ろせば両者の間に隙間ができ、摩擦がなくなるからである。その後で設計図と合ったように修正する必要があるが、大きな工事量ではない。
したがって、間隙を作るための工事をするのは下辺だけとなり、全体としての工事量は大幅に軽減できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を実施することにより、トンネル掘削に要する作業量、エネルギ−消費量は従来に比べ少量で済むことが期待され、建設コストを節約できる。また掘削に際し産出される岩石片は大きいので各種用途に石材として使用可能であり、価値あるものとなるので、建設コストから差し引くことができ、建設コストを引き下げることができる。
トンネルの建設費を大幅に低減できるので、交通、上下水道、動力線通信線などのトンネルだけでなく、社会活動の場として、建築物の代わりとしてのトンネルを経済的範囲内で建設できるようになり、従来の建築物のような屋根、壁の維持補修、耐用年数後の破壊撤去費用が要らない社会活動の場になる。照明、換気、安全対策、無線機器を有線化するなどこれに換わる必要経費も出てくるが、コストははるかに低額で済む。
【０００８】
わが国は、面積が狭く、更に山ばかりで平地が少ないので、太陽の照射を必要としないスペ−スは、できるだけ穴の中へ造れば、面積の狭さを補い、更に国防上、対震上、対津波上有利になる。
山岳地帯、リアス式海岸線などでの社会活動を、エネルギ−を多く消費する昇降行動から省エネルギ−的水平行動に変えることができる。
ただ1本のトンネルとしてではなく、斜め、横に掘り進み強度の安全な範囲で広場を造って利用できる。
豊富な石材を得ることができるので、海岸、河川の護岸用材ほか建設工事用の用材を豊富に使用できるようになることでも災害対策を強化できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
通常のトンネルの断面積は、かなり大きく、これを１つの筒状岩石片として引き出すことは大変なことであり、断面積を作業が容易な大きさに分割して分割区分ごとに上記の方法で掘り進み、引き出すのが実際的である。
また、高い位置の分割区分から順に低い位置の分割区分に作業して行くのが合理的である。
掘り進むに当たって、底辺の岩盤と筒状岩石片との間の幅は、コロ、ボ−ルなどが入る幅、および岩盤と筒状岩石片との間に間隙を得るため筒状岩石片を少し下へ降ろすための幅が必要なので、たとえば、その必要な幅に合わせて、ボ−リングを上下２段に行い、ボ−リングの穴の間を鋸で切ってつなぎトンネルの岩石片同様に奥の端を破壊して引き出すなどの処置をする。
【００１０】
奥の端の破壊は、ボ−リングの穴の奥の端に火薬を仕掛け、穴の入口側を塞いで爆破させる。あるいは、強力な超音波で岩石を脆くして筒状岩石の重力に耐えかねるようにした後に破壊する。また、少しずつ破壊して、筒状の岩石が重さで撓んで先端部分が先にコロあるいはボールにのるようにしたり、また、コロあるいはボールの大きさを、元の岩盤にくっついている付近では、落差がほとんどない程度の大きさにし、少しづつ小さくしてゆくなど、破壊して筒状の岩石片が下降するショックを小さくする措置も考えられる。
【００１１】
図１は、本発明によりトンネルの外縁線の下部1、トンネルの外縁線のその他の部分２の線上を奥へ向かって掘り進んだ状態の側面図である。
岩盤３の表面４から奥へ向かって掘り進んだ外縁線１および２は幅を持ったものとして表示されているが、外縁線の下部１は幅が必要であるが、外縁線のその他の部分２の幅は請求項２の方式によれば幅はなくなり、奥の端５を破壊して筒状の岩石を少し下方に下げた段階で幅（隙間）ができることになるがここではわかりやすいように初めから幅があるように描いてある。
奥の端５の部分で元の岩とくっついている筒状の岩石６がある。
図２は、本発明により掘削外縁上を掘り進んだ状態の正面図である。請求項３の方式によれば、斜線7の部分だけ小さく掘り、斜線部分7は後で整形する。図１、図２とも、下部1は、コロやボ−ルを使用するため、および筒状の岩石片を少し下げるために大きい幅に掘っている。
【００１２】
図３は、請求項２で述べた、まず奥へ向かってボ−リングしてゆき、石材用鋸でボ−リングの穴８どうしの間を切って切断線９で連絡させた状態を表す。
この図のような方法は、図１、図２の符号２の「その他の部分」に適用される。
図４は、図１、図２の符号１のトンネル外縁線の下部の掘り方の１例である。上下２段に奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボーリングの穴どうしを石材用回転式円盤型鋸で切って連絡し、奥の端で岩盤にくっついている板状の岩石片を造り、奥の端を破壊して引き出して造る。
右から2番目の上下のボ−リングのところにある大きな丸10は、引き出す際、このボ−リングの穴をレ−ルとして転がして行くボ−ルを１つだけ描いたものであり、このようなボ−ルを各ボ−リングの穴に複数個置いて岩石片を引き出す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるトンネルの側面図である。
【図２】本発明による掘削外縁線上を掘り進んだ状態の正面図である。
【図３】奥へ向かってボ−リングしてゆき、石材用鋸でボ−リングの穴どうしの間を切って切断線で連絡させた状態を表す。
【図４】図１、図２の符号１のトンネル外縁線の下部の掘り方の１例である。
【符号の説明】
【００１４】
１ トンネル外縁線の下部
２ トンネル外縁線のその他の部分
３ 岩盤（表土部分は省略）
４ 岩盤の表面
５ 岩盤と筒状の岩石片がくっついている部分（奥の端）
６ 筒状の岩石片
７ 上を狭く下を広く造って引き出した岩石片と設計のトンネルの形状との差の部分
８ ボーリングの穴
９ 石材用鋸で切った穴どうしをつなぐ切断線
10 トンネルの外縁線の下部に入れるボ−ル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削方法に関する
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネルの掘削方法には、発破掘削方式、機械掘削方式などがあるが、いずれもトンネルの掘削部分の岩石を破砕して破砕片として取り出してゆく方式である。
【０００３】
先行技術文献は、特許文献、非特許文献ともに従来の掘削方法の範囲内で掘削条件の悪い箇所、トンネルの合流、拡幅などに関するものが多く、本発明に関連する文献は見当たらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法では、掘削部分の岩石をすべて破砕して取り出すので、作業量も大きく、破砕に多くのエネルギ−を消費し、利用価値のある岩石でも無用な破砕片にして、廃棄している。
本発明の目的は、トンネルの掘削において岩盤がある程度以上強固で利用可能な場合、その作業量、エネルギ−量を節約し、掘削の結果産出される岩石を有効利用しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、奥の端で元の岩石とくっついている細長い筒状の岩石片を造り、その奥の端を破壊して筒状の岩石片を引き出して、後に残った空洞がトンネルになる。
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進む方法としては、トンネルの掘削外縁線上を適当な間隔をおいて奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボ−リングしてできた穴を利用して穴と穴の間を石材用回転式円盤型鋸などを使用して奥へ向かって切り進んでゆく。
上記筒状の岩石片を引き出すに当たり、元の岩盤の中を筒状の岩石片がスム−スに引き出されるように、筒状の岩石片の断面を上方が狭く下方が広くなる形にし、筒状の岩石片の下端と直下の岩盤との間を、引き出すに当たって使用するコロあるいはボ−ルの大きさより広く取り、コロあるいはボ−ルを入れた後に筒状の岩石片を少し降下させ、コロあるいはボ−ルの上に載せたとき、元の岩盤と筒状の岩石片の上方および側面に十分な隙間があるようにする。
【０００６】
筒状の岩石片を引き出した後、必要なトンネルの形に修正する。
ここで筒状の岩石というのは、厳密な意味での筒状ではなく、断面積に比べて長さが長いという程度の意味である。
筒状の岩石片の上方を狭く下方を広くするのは、設計のままのトンネルが図２のように側面部分が垂直であれば、筒状の岩石片を下へ降ろしても元の岩石と筒状の岩石片との間に隙間はできず岩どうしが接触したままで、引き出すときの摩擦が大きいので、このように上を狭く下を広くした筒状の岩石片とし、少し下へ降ろせば両者の間に隙間ができ、摩擦がなくなるからである。その後で設計図と合ったように修正する必要があるが、大きな工事量ではない。
したがって、間隙を作るための工事をするのは下辺だけとなり、全体としての工事量は大幅に軽減できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を実施することにより、トンネル掘削に要する作業量、エネルギ−消費量は従来に比べ少量で済むことが期待され、建設コストを節約できる。また掘削に際し産出される岩石片は大きいので各種用途に石材として使用可能であり、価値あるものとなるので、建設コストから差し引くことができ、建設コストを引き下げることができる。
トンネルの建設費を大幅に低減できるので、交通、上下水道、動力線通信線などのトンネルだけでなく、社会活動の場として、建築物の代わりとしてのトンネルを経済的範囲内で建設できるようになり、従来の建築物のような屋根、壁の維持補修、耐用年数後の破壊撤去費用が要らない社会活動の場になる。照明、換気、安全対策、無線機器を有線化するなどこれに換わる必要経費も出てくるが、コストははるかに低額で済む。
【０００８】
わが国は、面積が狭く、更に山ばかりで平地が少ないので、太陽の照射を必要としないスペ−スは、できるだけ穴の中へ造れば、面積の狭さを補い、更に国防上、対震上、対津波上有利になる。
山岳地帯、リアス式海岸線などでの社会活動を、エネルギ−を多く消費する昇降行動から省エネルギ−的水平行動に変えることができる。
ただ1本のトンネルとしてではなく、斜め、横に掘り進み強度の安全な範囲で広場を造って利用できる。
豊富な石材を得ることができるので、海岸、河川の護岸用材ほか建設工事用の用材を豊富に使用できるようになることでも災害対策を強化できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
通常のトンネルの断面積は、かなり大きく、これを１つの筒状岩石片として引き出すことは大変なことであり、断面積を作業が容易な大きさに分割して分割区分ごとに上記の方法で掘り進み、引き出すのが実際的である。
また、高い位置の分割区分から順に低い位置の分割区分に作業して行くのが合理的である。
掘り進むに当たって、底辺の岩盤と筒状岩石片との間の幅は、コロ、ボ−ルなどが入る幅、および岩盤と筒状岩石片との間に間隙を得るため筒状岩石片を少し下へ降ろすための幅が必要なので、たとえば、その必要な幅に合わせて、ボ−リングを上下２段に行い、ボ−リングの穴の間を鋸で切ってつなぎトンネルの岩石片同様に奥の端を破壊して引き出すなどの処置をする。
【００１０】
奥の端の破壊は、ボ−リングの穴の奥の端に火薬を仕掛け、穴の入口側を塞いで爆破させる。あるいは、強力な超音波で岩石を脆くして筒状岩石の重力に耐えかねるようにした後に破壊する。また、少しずつ破壊して、筒状の岩石が重さで撓んで先端部分が先にコロあるいはボールにのるようにしたり、また、コロあるいはボールの大きさを、元の岩盤にくっついている付近では、落差がほとんどない程度の大きさにし、少しづつ小さくしてゆくなど、破壊して筒状の岩石片が下降するショックを小さくする措置も考えられる。
【００１１】
図１は、本発明によりトンネルの外縁線の下部1、トンネルの外縁線のその他の部分２の線上を奥へ向かって掘り進んだ状態の側面図である。
岩盤３の表面４から奥へ向かって掘り進んだ外縁線１および２は幅を持ったものとして表示されているが、外縁線の下部１は幅が必要であるが、外縁線のその他の部分２の幅は請求項２の方式によれば幅はなくなり、奥の端５を破壊して筒状の岩石を少し下方に下げた段階で幅（隙間）ができることになるがここではわかりやすいように初めから幅があるように描いてある。
奥の端５の部分で元の岩とくっついている筒状の岩石６がある。
図２は、本発明により掘削外縁上を掘り進んだ状態の正面図である。請求項３の方式によれば、斜線7の部分だけ小さく掘り、斜線部分7は後で整形する。図１、図２とも、下部1は、コロやボ−ルを使用するため、および筒状の岩石片を少し下げるために大きい幅に掘っている。
【００１２】
図３は、請求項２で述べた、まず奥へ向かってボ−リングしてゆき、石材用鋸でボ−リングの穴８どうしの間を切って切断線９で連絡させた状態を表す。
この図のような方法は、図１、図２の符号２の「その他の部分」に適用される。
図４は、図１、図２の符号１のトンネル外縁線の下部の掘り方の１例である。上下２段に奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボーリングの穴どうしを石材用回転式円盤型鋸で切って連絡し、奥の端で岩盤にくっついている板状の岩石片を造り、奥の端を破壊して引き出して造る。
右から2番目の上下のボ−リングのところにある大きな丸10は、引き出す際、このボ−リングの穴をレ−ルとして転がして行くボ−ルを１つだけ描いたものであり、このようなボ−ルを各ボ−リングの穴に複数個置いて岩石片を引き出す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるトンネルの側面図である。
【図２】本発明による掘削外縁線上を掘り進んだ状態の正面図である。
【図３】奥へ向かってボ−リングしてゆき、石材用鋸でボ−リングの穴どうしの間を切って切断線で連絡させた状態を表す。
【図４】図１、図２の符号１のトンネル外縁線の下部の掘り方の１例である。
【符号の説明】
【００１４】
１ トンネル外縁線の下部
２ トンネル外縁線のその他の部分
３ 岩盤（表土部分は省略）
４ 岩盤の表面
５ 岩盤と筒状の岩石片がくっついている部分（奥の端）
６ 筒状の岩石片
７ 上を狭く下を広く造って引き出した岩石片と設計のトンネルの形状との差の部分
８ ボーリングの穴
９ 石材用鋸で切った穴どうしをつなぐ切断線
10 トンネルの外縁線の下部に入れるボ−ル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、奥の端で元の岩石とくっついている細長い筒状の岩石片を造り、その奥の端を破壊して筒状の岩石片を引き出して造るトンネルの建設方法。
【請求項２】
トンネルの掘削外縁線上を適当な間隔を置いて奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボーリングしてできた穴を利用して穴と穴の間を石材用回転式円盤型鋸などを利用して奥へ向かって切り進んでゆく請求項１に記載のトンネルの建設方法。
【請求項３】
筒状の岩石片を容易に引き出すため、掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進むに当たって、筒状の岩石片の正面図で見て上方が狭く下方が広い形とし、また、筒状の岩石片の下端は、筒状の岩石片を少し下方へ下降させるための幅に、筒状の岩石片をスム−スに引き出すため用いるコロまたはボ−ルを入れる幅を加えた幅に掘り進む請求項１及び２に記載のトンネルの建設方法。
【請求項１】
トンネルの掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進み、奥の端で元の岩石とくっついている細長い筒状の岩石片を造り、その奥の端を破壊して筒状の岩石片を引き出して造るトンネルの建設方法。
【請求項２】
トンネルの掘削外縁線上を適当な間隔を置いて奥へ向かってボ−リングしてゆき、ボーリングしてできた穴を利用して穴と穴の間を石材用回転式円盤型鋸などを利用して奥へ向かって切り進んでゆく請求項１に記載のトンネルの建設方法。
【請求項３】
筒状の岩石片を容易に引き出すため、掘削外縁線上を奥へ向かって掘り進むに当たって、筒状の岩石片の正面図で見て上方が狭く下方が広い形とし、また、筒状の岩石片の下端は、筒状の岩石片を少し下方へ下降させるための幅に、筒状の岩石片をスム−スに引き出すため用いるコロまたはボ−ルを入れる幅を加えた幅に掘り進む請求項１及び２に記載のトンネルの建設方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２４００３（Ｐ２０１３−２４００３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２８６１（Ｐ２０１１−１６２８６１）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５０６３８５６８９）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５０６３８５６８９）
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