説明

トンネル構築方法

【課題】セグメントを安価に抑えつつ工事のスピード低下を防ぐことができるトンネル構築方法を提供する。
【解決手段】地山2を順次掘削してトンネル穴3を形成しつつ、トンネル穴3の掘削面4上にレール5を順次敷設し、レール5上に走行自在に配置したセグメント組立装置6で掘削方向後方の掘削面4に沿って順次セグメント7を組み立ててトンネル壁8を築造するトンネル構築方法であって、セグメント組立装置6の後方のレール5上にトンネル壁8を築造するものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地山を掘削してトンネル穴を形成し、トンネル穴の掘削面に沿ってセグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地山を掘削してトンネル穴を形成し、トンネル穴の掘削面に沿ってセグメントを組み立ててトンネル壁を築造する工法としては、特許文献1記載のものが知られている。この工法は、トンネル穴の掘削面上に敷設されたレールと既設セグメントとの間に跨る走行台車に、セグメント組立部を設けると共に、真円保持アームからなる一対のグリッパを前後に離間して、かつ、その間隔を拡縮自在に設けて構成したライニング打設機を用いるものである。
【0003】
このライニング打設機によれば、真円保持アームを交互に既設セグメントに固定しつつ近接離間させることでシャクトリ虫のように前進させることができ、セグメントを順次前方に組み立てることができる。
【0004】
【特許文献1】特許第2809377号公報
【特許文献2】特開2000−34900号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、前述のライニング打設機は既設セグメント上に載った状態で稼動するものであるため、セグメントの内面に大きな荷重を作用させることとなり、セグメントのコストアップにつながるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明者は、地山を掘削してなる掘削面上にレールを敷設し、このレール上にセグメント組立装置を走行自在に載置し、このセグメント組立装置の後方にセグメントを組み立てるトンネル構築方法を発明(未公開)し、上記問題を解決するに至った。
【0007】
しかしながら、セグメント組立装置の後方位置でセグメントを組み立てるためにはセグメントを片持ち支持する必要があり、セグメント組立装置を既設セグメントに近接させる必要があるため、セグメント組立装置の後方にレール材を取り外すためのスペースを確保するのは難しく、レール材を極めて短くしなければならず、レールの盛り変えを頻繁に行わなくてはならず、工事のスピードが低下し、コストアップにつながるという課題が新たに生じた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セグメントを安価に抑えつつ工事のスピード低下を防ぐことができるトンネル構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために本発明は、地山を順次掘削してトンネル穴を形成しつつ、このトンネル穴の掘削面上にレールを順次敷設し、このレール上に走行自在に配置したセグメント組立装置で掘削方向後方の掘削面に沿って順次セグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法であって、上記セグメント組立装置の後方のレール上に上記トンネル壁を築造するものである。
【0010】
上記トンネル壁の外側に上記レールが残置されているとよい。
【0011】
上記セグメント組立装置の前方のレール上には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋が走行自在に配置されるとよい。
【0012】
上記トンネル穴の掘削面と上記トンネル壁との間に充填材を充填して上記レールからトンネル壁を離間させるとよい。
【0013】
上記トンネル穴の掘削面上に上記レールを敷設するとき、掘削面上に上記トンネル穴の軸方向に延びるチャネル鋼をアンカーを介して配置し、上記チャネル鋼にレール材を取り付けると共に、チャネル鋼と上記掘削面との間にモルタル材を充填して上記アンカーを固定するとよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、セグメントを安価に抑えつつ工事のスピード低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【0016】
図1及び図2に示すように、トンネル1を構築する場合、地山2を順次掘削して断面円形のトンネル穴3を形成しつつ、このトンネル穴3の掘削面4上にレール5を順次敷設し、このレール5上に走行自在に配置したセグメント組立装置6で掘削方向後方の掘削面4に沿って順次セグメント7を組み立ててトンネル壁8を築造する。
【0017】
地山2の掘削作業は、トンネル穴3の先端で破砕機(図示せず)を用いて下面が平坦かつ側面と上面が円弧状の穴9を掘削する一次掘削と、トンネル穴3の先端から所定距離後方の位置でバックホウ等の土木機械10を用いて下面を円弧状に掘削する二次掘削とからなる。一次掘削では下面を平坦にして作業域11を形成するため大断面を効率よく掘削でき、二次掘削では作業域11内に土木機械10を配置することで効率よく掘削でき、これら一次掘削と二次掘削とで断面円形のトンネル穴3を効率よく形成できる。
【0018】
レール5の敷設作業は、二次掘削で形成される断面円形のトンネル穴3の先端位置で行い、図6に示すように、掘削面4上にトンネル穴3の軸方向に延びるチャネル鋼12をアンカー13を介して配置したのち、チャネル鋼12にレール材14を取り付けると共に、チャネル鋼12と掘削面4との間にモルタル材15を充填してアンカー13を固定することでレール5を敷設する。具体的には、掘削面4上に複数のアンカー13を上端の高さを揃えるように打ち込んだのち、これらアンカー13上にチャネル鋼12を凹面を上方に向けて取り付け、凹面上にレール材14を取り付けると共に、掘削面4の全周にモルタル材15を吹き付けることでチャネル鋼12と掘削面4との間にモルタル材15を流入させて充填する。またこのとき、図7に示すように、モルタル材15を吹き付ける掘削面4には、予め支保工16を取り付けておき、掘削面4を補強する。モルタル材15が固まることで、チャネル鋼12はモルタル材15に強固に支持され、枕木として機能する。
【0019】
図1、図5及び図7に示すように、セグメント組立装置6は、レール5上を走行する台車部17と、台車部17上に後方に延出して載置されるフレーム部18と、フレーム部18に前後に離間して一対設けられ上下左右に伸長して掘削面4間で突っ張るグリッパ部39と、フレーム部18の後部に設けられセグメント7を組み立てるセグメント組立部19と、セグメント組立部19より後方のフレーム部18に設けられトンネル壁8の形状を保持するための形状保持部20とを備える。台車部17は、矩形枠状のシャシ21と、シャシ21に設けられた車輪ユニット22と、シャシ21に設けられレール5から反力をとって推進力を得るためのレールクランプ式の自走装置23と、シャシ21上に設けられフレーム部18を載置するための台座24と、シャシ21に設けられ台座24上のフレーム部18を昇降させると共にトンネル幅方向に移動させて位置調整するための調整装置25とを備える。フレーム部18は、長尺の鋼材を直方体状に組み立てて構成され、後述する桟橋26を前後に挿通させるための貫通孔27を有する。また、フレーム部18には、セグメント7を組み立てるときにそのセグメント7を後方に押し付けるためのセグメント押付けジャッキ28が設けられている。
【0020】
図1及び図2に示すように、桟橋26は、ダンプカー等の排土用車両(図示せず)や、ミキサー車等の資材搬入用車両29を一次掘削で形成した作業域11まで走行させる走行路を提供するものであり、セグメント組立装置6の貫通孔27に挿通される後部桟橋30と、後部桟橋30と作業域11を接続する前部桟橋31とからなる。図1、図2及び図4に示すように、後部桟橋30は、既設セグメント7とセグメント組立装置6前方のレール5とに跨って配置されており、既設セグメント7上を走行する後部車輪(図示せず)とレール5上を走行する前部車輪32とを有する。図1、図2及び図3に示すように、前部桟橋31は、後部桟橋30の前方のレール5と作業域11とに跨って配置されており、レール5上を走行する車輪33と、作業域11上を走行するタイヤ34とを有する。また特に前部桟橋31は、前後方向の中間部35を前部36や後部37より幅広に形成されると共に、前部36を中間部35に対してトンネル幅方向に移動可能に形成されており、前部36をトンネル1の左右いずれか一方に寄せられるようになっている。これにより、前部36を左右に交互に移動させながら空いた側の作業域11を二次掘削することで、作業域11の全幅を二次掘削できる。前部桟橋31は、作業域11の移動に応じて前進させ、後部桟橋30は、トンネル壁8の延長に応じて前進させる。
【0021】
図1、図2及び図6に示すように、セグメント組立装置6によるセグメント組立作業は、セグメント組立装置6の後方のレール5上にセグメント7をリング状に組み立てることで行う。セグメント7をリング状に組み立てたら、トンネル穴3の掘削面4と最前列のセグメント7からなるトンネル壁8の最前部との間に充填材38を充填する。トンネル壁8には浮力が発生し、この浮力はレール5からトンネル壁8を離間させるように作用する。これにより、トンネル壁8の前端に更にセグメント7を取り付けるとき、セグメント組立装置6や桟橋26等が走行できる程度の精度で敷設されたレール5がセグメント7に干渉するのを防ぐことができ、確実にセグメント7を組み立てることができる。また、トンネル壁8がレール5の上方に離間して築造されることとなり、レール5はトンネル壁8の外側に残置されることとなる。セグメント組立装置6と既設セグメント7との間の狭い空間からレール材14を取り外す必要がないため、この狭い空間に合わせてレール材14を短く形成する必要がなく、短いレール材14を頻繁に盛り変える必要がなく、トンネル1を効率よく短期間で構築することができる。そして、レール5の撤去作業に要する費用を考慮すれば全体としてコストを低減することができる。
【0022】
このように、地山2を順次掘削してトンネル穴3を形成しつつ、このトンネル穴3の掘削面4上にレール5を順次敷設し、このレール5上に走行自在に配置したセグメント組立装置6で掘削方向後方の掘削面4に沿って順次セグメント7を組み立ててトンネル壁8を築造するとき、セグメント組立装置6の後方のレール5上に離間してトンネル壁8を築造し、このトンネル壁8の外側にレール5を残置するため、セグメント組立装置6の重量を受けられるセグメント7を用いる必要がなく、セグメント7のコストアップを抑えることができると共に、セグメント組立装置6と既設セグメント7との間の狭い空間に合わせた短いレール材14を用いる必要がなく、短いレール材14を頻繁に盛り変える必要がなく、トンネル1を効率よく短期間で低コストで構築することができる。
【0023】
セグメント組立装置6の前方のレール5上には、排土用車両と資材搬入用車両29を走行させるための桟橋26が走行自在に配置されるものとしたため、セグメント組立装置6と桟橋26とを同じレール5上で走行させることができ、レール5を効率よく利用することができる。
【0024】
トンネル穴3の掘削面4とトンネル壁8との間に充填材38を充填してレール5からトンネル壁8を離間させるため、切削面4とトンネル壁8との間の隙間を埋めつつレール5からトンネル壁8を離間させることができ、セグメント組立時にセグメント7がレール5に干渉するのを防ぐことができ、効率よくトンネル壁8を築造できる。
【0025】
トンネル穴3の掘削面4上にレール5を敷設するとき、掘削面4上にトンネル穴3の軸方向に延びるチャネル鋼12をアンカー13を介して配置し、チャネル鋼12にレール材14を取り付けると共に、チャネル鋼12と掘削面4との間にモルタル材15を充填してアンカー13を固定するため、簡単な構造で確実にレール5を敷設することができる。
【0026】
なお、掘削面4には、支保工16を取り付けるものとしたが、地山2が強固な岩盤からなるなど、崩れる虞がない場合、必ずしも取り付けなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の好適実施の形態を示すセグメント組立装置と桟橋の側面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1のA−A線矢視断面図である。
【図4】図1のB−B線矢視断面図である。
【図5】図1のC−C線矢視断面図である。
【図6】図1のD−D線矢視断面図である。
【図7】図1の要部拡大図である。
【符号の説明】
【0028】
1 トンネル
2 地山
3 トンネル穴
4 掘削面
5 レール
6 セグメント組立装置
7 セグメント
8 トンネル壁
10 土木機械
12 チャネル鋼
13 アンカー
14 レール材
15 モルタル材
26 桟橋
29 資材搬入用車両
38 充填材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地山を順次掘削してトンネル穴を形成しつつ、このトンネル穴の掘削面上にレールを順次敷設し、このレール上に走行自在に配置したセグメント組立装置で掘削方向後方の掘削面に沿って順次セグメントを組み立ててトンネル壁を築造するトンネル構築方法であって、上記セグメント組立装置の後方のレール上に上記トンネル壁を築造することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項2】
上記トンネル壁の外側に上記レールが残置されている請求項1記載のトンネル構築方法。
【請求項3】
上記セグメント組立装置の前方のレール上には、排土用車両と資材搬入用車両を走行させるための桟橋が走行自在に配置された請求項1又は2記載のトンネル構築方法。
【請求項4】
上記トンネル穴の掘削面と上記トンネル壁との間に充填材を充填して上記レールからトンネル壁を離間させる請求項1〜3のいずれかに記載のトンネル構築方法。
【請求項5】
上記トンネル穴の掘削面上に上記レールを敷設するとき、掘削面上に上記トンネル穴の軸方向に延びるチャネル鋼をアンカーを介して配置し、上記チャネル鋼にレール材を取り付けると共に、チャネル鋼と上記掘削面との間にモルタル材を充填して上記アンカーを固定する請求項1〜4のいずれかに記載のトンネル構築方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−209526(P2009−209526A)
【公開日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−50623(P2008−50623)
【出願日】平成20年2月29日(2008.2.29)
【出願人】(000206211)大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)