(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルボーリングマシーンによりトンネルを施工するに際し、該トンネルボーリングマシンの機内でインバートライナを底盤部に配置すると共に、該トンネルボーリングマシーンのスキンプレートの天端部内側に、地山の状況に応じて、鉄板、帯板状鉄板、金網の３種のライナピースから選択したライナピースを組立配置し、該ライナピースの一端を、トンネル側壁部に配置した１リング手前の可伸式のリング支保工で支持した後、新たに組み立てたリング支保工の下端を前記インバートライナに固定して、前記ライナピースの他端を前記新たに組み立てたリング支保工で支持し、その後、トンネルボーリングマシーンの掘進に伴うスキンプレート通過後の崩落岩石を、前記ライナピースで地山に保持・固定することを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項２】
前記ライナピースが鉄板の場合に、前記スキンプレート通過後のライナピースの裏側に裏込め材を注入することを特徴とする請求項１記載のトンネル施工方法。
【請求項３】
前記ライナピースが帯板状鉄板または金網の場合に、前記スキンプレート通過後のライナピースの隙間を通して露出しているトンネル掘削面にコンクリートを吹付けて支保構造体を構築することを特徴とする請求項１記載のトンネル施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルボーリングマシーン（以下、略して「ＴＢＭ」という）によってトンネルを施工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＢＭ工法は、地山条件に恵まれれば、無支保での高速掘進が可能であり、その長所を十分に生かせるが、肌落ちや小崩落が生じやすい亀裂地山及び断層破砕帯の不良地質部などでの掘削は苦手であり、リング支保工や全周セグメントなどにより地山を支保しながらの掘進となる。
【０００３】
ところが、この場合の支保の設置位置は、ＴＢＭ工法では切羽の遥か後方となることから、不安定な地質部での岩石は抜け落ち、胴体スキンプレート上部にこれが載った状態でのＴＢＭ掘進となり、抜け落ち箇所をＴＢＭ後部が通過した時点で岩石が坑内に落下することになる。
【０００４】
従来、ＴＢＭ工法でのトンネル支保は主に送り矢板方式によっていた。即ち、ＴＢＭ後端通過後の前述の岩石が抜け落ちた状態で、掘削面にリング支保工などを組立・設置し、これに矢板などを当てて支保構造体を構築していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状の送り矢板方式では、余掘りが多くなること及び緩み域の進展を許すことから、トンネルの品質確保に課題が残る。また、坑内に抜け落ちた岩石の坑外搬出、支保設置及び崩落箇所での地山の手当等に多くの作業時間を要し、ＴＢＭの掘進速度が遅くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、従来の矢板方式に代わる簡便で安価な支保システムを用いたトンネル施工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、トンネルボーリングマシーンによりトンネルを施工するに際し、該トンネルボーリングマシンの機内でインバートライナを底盤部に配置すると共に、該トンネルボーリングマシーンのスキンプレートの天端部内側に、地山の状況に応じて、鉄板、帯板状鉄板、金網の３種のライナピースから選択したライナピースを組立配置し、該ライナピースの一端を、トンネル側壁部に配置した１リング手前の可伸式のリング支保工で支持した後、新たに組み立てたリング支保工の下端を前記インバートライナに固定して、前記ライナピースの他端を前記新たに組み立てたリング支保工で支持し、その後、トンネルボーリングマシーンの掘進に伴うスキンプレート通過後の崩落岩石を、前記ライナピースで地山に保持・固定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ライナピースが鉄板の場合に、前記スキンプレート通過後のライナピースの裏側に裏込め材を注入することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１において、前記ライナピースが帯板状鉄板または金網の場合に、前記スキンプレート通過後のライナピースの隙間を通して露出しているトンネル掘削面にコンクリートを吹付けて支保構造体を構築することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の施工方法は、ＴＢＭ胴体スキンプレートの内側で組立配置可能なライナピースと、拡張機能を有する可伸式のリング支保工を用いて、スキンプレート上部に載っている岩石などを、坑内に落とさずに、トンネル周辺地山に保持・固定し、トンネル構造体として安定させるようにするものである。
【００１２】
施工手順を図１〜図４に従って順に説明する。
図１に示すように、ＴＢＭ１は、先端にカッタヘッド１Ａ、その後部胴体にスキンプレート２、機内後部にスラストジャッキ３、メイングリッパ４等を備えたものである。ＴＢＭ１は、メイングリッパ４を坑壁に張り出し、これに反力を取って、スラストジャッキ３を伸ばしながら、カッタヘッド１Ａを回転させ、１ストローク分を掘削する。なお、メイングリッパ４では坑壁から反力を取れない場合には、シールドジャッキ３Ａを用いてインバートライナ７とライナーピース２０等から反力を取って掘進する。
【００１３】
ＴＢＭ１が１ストローク分掘進したら、ＴＢＭ１の機内でインバートライナ７を底盤部に配置する。次いで、図２に示すように、エレクタ８等を用いてスキンプレート２の天端部内周側にライナピース２０を持ち上げ、１リング手前のリング支保工１２にライナピース２０の一端を載せて仮保持する。
【００１４】
次に、ＴＢＭワークステーションの多機能アーム等（図示略）を用いて、図３に示すように、側壁部のリング支保工１２を組立て、その下端をインバートライナ７に固定すると共に、１リング手前のリング支保工１２にタイロッド１３で結合する。
【００１５】
次に、図４に示すように、今組立てたリング支保工１２と、エレクタ等で天端部に保持してあるライナピース２０の端部をボルトで固定し、ライナピース２０を可伸式のリング支保工１２で支持する。また、今組立てたライナピース２０と１つ手前のライナピース２０を、図５に示すように、ボルト２１でライナピース端部の形鋼２２を結合することで一体に接続する。そして、切羽側から３リング手前のリング支保工１２を拡張してライナピース２０を上方に機械的に押上げ、背面地山の隙間を可能な限り狭めて、その状態で、切羽側から３間目の掘削面に吹き付けコンクリート１６を吹き付けて、支保構造体を構築する。なお、図６に示すリング支保工１２の可伸部１２ａに、安定化のためのコンクリートを吹き付けてもよい。
【００１６】
このようにＴＢＭ１の掘進に伴ってライナピース２０を組立配置することにより、スキンプレート２通過後の崩落岩石を、ライナピース２０で地山に保持・固定することができる。
【００１７】
なお、上記の工法においては、地山の性状あるいはスキンプレート２上に載っている岩石の大きさやその状態などに応じて、ライナピース２０の種類を選択して組立配置する。また、必要に応じて裏込め材をライナピース２０の裏側に注入する。それにより、天端の安定化を図ることができる。
【００１８】
ライナーピース２０としては次のものを用意する。図７にその種類を示す。
（ａ）に示すライナピース２０Ａは、湾曲したチャンネル形鋼２２を両端に内向きに配すると共に、これらの間にロッド材２３を配して骨組を作り、その骨組の上面に鉄板２４を張り付けて、鉄板２４に裏込め材注入口２５を設けた構造のものである。このライナピース２０Ａは、地山の状態が不良のとき、つまり大小の岩石ブロックの抜け落ちがあるような場合に用いるものであり、全面に張り付けた鉄板２４により、大小の岩石ブロックをそのままの状態で地山に保持固定することができ、更に裏込め材の注入により地山との一体化が可能となる。また、鉄板２４の他に両端のチャンネル形鋼２２間にロッド材２３を配しているので、ＴＢＭのシールドジャッキ推進の掘進反力を取ることができ、全周セグメントとほぼ同等の機能を果たすことができる。
【００１９】
（ｂ）に示すライナピース２０Ｂは、湾曲したチャンネル形鋼２２を両端に内向きに配すると共にこれらの間にロッド材２３を配して骨組を作り、その骨組の上面に適当な間隔をおいて帯板状の鉄板２６を張り付けた構造のものである。このライナピース２０Ｂは大塊の岩石ブロックの抜け落ちがあるような場合に用いるものであり、間隔おいて張り付けた鉄板２６とロッド材２３により、大塊の岩石ブロックをそのままの状態で地山に保持固定することができ、更に鉄板２６の隙間を通してのコンクリートの吹付けにより地山との一体化が可能となる。掘進反力を取れる点は（ａ）のものと同様である。
【００２０】
（ｃ）に示すライナピース２０Ｃは、湾曲したチャンネル形鋼２２を両端に内向きに配すると共にこれらの間にロッド材２３を配して骨組を作り、その骨組の上面に鉄筋メッシュ等の金網２７を張り付けた構造のものである。このライナピース２０Ｃは小塊の岩石ブロックの抜け落ちがあるような場合に用いるものであり、金網２７により小塊の岩石ブロックをそのままの状態で地山に保持固定することができ、更に金網２７の隙間を通してのコンクリートの吹付けにより地山との一体化が可能となる。掘進反力を取れる点は（ａ）のものと同様である。
【００２１】
（ｄ）に示すライナーピース２０Ｄは、（ｂ）のライナピース２０Ｂのロッド材を省略したもので、ＴＢＭのシールドジャッキ推進の掘進反力は取れないが、簡易な構造で岩石ブロックを地山に保持固定することができる。
【００２２】
以上のライナピース２０（２０Ａ，２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）を地山の状況に応じて選択して組付けることにより、簡易で無駄のない構造で地山の安定化を図ることができる。図８は上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のライナピース２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを順次接続した場合の例を示す。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、スキンプレート上部に載っている岩石などを坑内に落とさずに周辺地山に保持・固定することができ、小崩落を起こしやすい地山での確実な支保と高速掘進が可能となる。特に、天端部にライナピースを用いると共に、側壁部にリング支保工を利用するので、全周セグメントに比べて大幅に費用の削減が図れる。また、エレクタ等でライナピースを組立配置することができるから、矢板工法に比べて、施工性が良く、迅速な掘進が見込める。
【００２４】
また、請求項１の発明によれば、地山の状況に応じてライナピースを適宜選択して組付けるので、経済施工が可能となる。また、請求項２の発明のように、ライナピースの裏側に裏込め材を注入すれば、一層の地山の安定化を図ることができるし、請求項３の発明のように、ライナピースの隙間を通して露出しているトンネル掘削面にコンクリートを吹き付ければ、強度の高い安定した支保構造体を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の施工方法の工程説明図である。
【図２】  図１の次の工程の説明図である。
【図３】  図２の次の工程の説明図である。
【図４】  図３の次の工程の説明図である。
【図５】  同施工方法で用いるライナピースの接続部の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。
【図６】  同施工方法に用いるリング支保工の可伸部の拡大図である。
【図７】  （ａ）〜（ｄ）は同施工方法で用いるライナピースの種類を示す図で、各上側の図は平面図、各下側の図は側断面図である。
【図８】  図７で示したライナピースを順次接続した支保構造の斜視図である。
【符号の説明】
１  トンネルボーリングマシーン（ＴＢＭ）
２  スキンプレート
３  スラストジャッキ
１０  掘削面
１２  可伸式のリング支保工
１６  コンクリート
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ  ライナピース
【図１】
0003648661.tif 000002
【図２】
0003648661.tif 000003
【図３】
0003648661.tif 000004
【図４】
0003648661.tif 000005
【図５】
0003648661.tif 000006
【図６】
0003648661.tif 000007
【図７】
0003648661.tif 000008
【図８】
0003648661.tif 000009