(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの切羽面より向こう側の未掘削の地山に、スリットをトンネルの横断方向に形成するに際し、まず、前記切羽面に孔を穿孔し、次いで、該孔の先端部を拡径することにより、切羽面より向こう側の未掘削の地山にスリットを形成し、
次いで、前記切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域を砕岩することを特徴とする横断スリット掘削工法。
【請求項２】
請求項１記載の横断スリット掘削工法に使用される掘削具であって、
筒状をなしかつ軸方向に移動可能に設けられた外筒と、この外筒内に挿入され先端部にビットが設けられたロッドとから構成され、前記ロッドが、折曲可能な関節が軸方向に所定間隔で多数設けられた多関節ロッドであることを特徴とする掘削具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無発破で切羽面を破岩することができる横断スリット掘削工法およびこの掘削工法に使用する掘削具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを施工する工法の一つである山岳トンネル工法は、掘削と支保構造物の構築とを繰り返してトンネルを施工していくものである。
前記山岳トンネル工法における掘削には、爆薬で地山を破砕して掘削する発破工法、トンネル掘進機あるいは切削機と呼ばれる機械を使用する機械掘削工法、あるいは切羽面での掘削を主としてピックハンマ等で行う人力掘削工法等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記発破工法は、多量の爆薬を使用するため危険性が常につきまとうとともに、振動、騒音等の問題がある。
また、機械掘削工法は、発破工法に比して振動、騒音は少ないが、掘削効率が良くなくコストの面で問題がある。
さらに、人力掘削工法は、作業者にかなりの負担がかかるうえ、掘削効率も良くないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、無発破で振動、騒音を低減することができるとともに掘削効率がよい横断スリット掘削工法およびこの掘削工法に使用する掘削具を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の横断スリット掘削工法は、トンネルの切羽面より向こう側の未掘削の地山に、スリットをトンネルの横断方向に形成するに際し、まず、前記切羽面に孔を穿孔し、次いで、該孔の先端部を拡径することにより、切羽面より向こう側の未掘削の地山にスリットを形成し、
次いで、前記切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域を砕岩するものである。
【０００６】
請求項１の横断スリット掘削工法にあっては、切羽面より向こう側の未掘削の地山に、スリットをトンネルの横断方向に形成することによって、未掘削の地山に空間が形成されて、砕岩し易い状態となり、切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域が砕岩される。
そして、前記スリット形成する工程と、切羽面に打撃を加えて砕岩する工程とを順次繰り返して行うことによって、無発破でトンネルを掘削していくことができる。
【０００７】
前記切羽面には複数の孔を穿孔し、これら穿孔される孔の直径は４０〜６０mm程度が望ましく、また互に隣り合う孔どうしの間隔は３０〜５０cm程度が望ましい。
さらに、前記孔の深さは１〜２ｍ程度が望ましい。
また、前記孔の先端部を拡径する場合、円錐状に拡径するのが望ましく、拡径されたスリットの直径を３０〜５０cm程度にして、その外周部を互に隣接する孔において、接しさせるかあるいはオーバーラップさせるのが望ましい。
【０００８】
また、請求項１の横断スリット掘削工法にあっては、切羽面に穿孔された孔の先端部を拡径することにより、切羽面より向こう側の未掘削の地山にスリットを容易に形成することができる。また、切羽面の向こう側の未掘削の地山に、円板状もしくは円錐状のスリットが形成されるとともに、該スリットと切羽面との間にも孔が形成されているので、未掘削の地山が砕岩し易い状態となり、切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域を容易に砕岩することができる。
【０００９】
請求項２の掘削具は、請求項１記載の横断スリット掘削工法に使用されるものであって、
筒状をなしかつ軸方向に移動可能に設けられた外筒と、この外筒内に挿入され先端部にビットが設けられたロッドとから構成され、前記ロッドが、折曲可能な関節が軸方向に所定間隔で多数設けられた多関節ロッドであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の掘削具にあっては、これを油圧ジャンボ等の削岩機に取付けるとともに、外筒の先端部からビットだけを突出させた状態で回転させながらトンネルの切羽面を穿孔する。そして、孔を所定深さまで穿孔した後、前記外筒を基端側に移動させて徐々に引き戻す。
すると、内部のロッドが多関節であるため、外筒から突出しているロットの先端部が遠心力によってブレ出して、回転しつつ次第に外側に拡がっていき、これによって、前記穿孔された孔の先端部に円錐状のスリットを形成する。そして、このような穿孔と拡径とを繰り返して行うことによって、切羽面の向こう側の未掘削の地山に多数の円錐状のスリットを形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
図１〜図５は本発明の横断スリット掘削工法の一例を説明するためのもので、図中符号１はトンネルＴの切羽面を示す。
該トンネル１の切羽面を掘削していくには、まず、切羽面１に多数の孔２…を穿孔する。これら孔２は、その直径を４０〜６０mm程度に、また互に隣り合う孔２，２どうしの間隔を３０〜５０cm程度に、さらに、前記孔２の深さを１〜２ｍ程度になるようにして穿孔する。
【００１４】
ここで、前記孔２は、図６に示すような掘削具３を使用して穿孔される。この掘削具３は、筒状をなしかつ軸方向に移動可能に設けられた外筒４と、この外筒４内に挿入され先端部にビット５が設けられたロッド６とから構成されている。前記ロッド６は、折曲可能な関節７…が軸方向に所定間隔で多数設けられた多関節ロッドである。
そして、前記構成の掘削具３は、これを油圧ジャンボ等の削岩機に取付け、外筒４の先端部からビット５だけを突出させた状態で、該ロッド６を回転させながら外筒４とともに掘進していくことで、トンネルの切羽面１を穿孔するようになっている。
【００１５】
前記掘削具３によって孔２を所定の深さまで穿孔したら、図７に示すように、前記外筒４を基端側に移動させて徐々に引き戻す。
すると、内部のロッド６が多関節であるため、外筒４から次第に突出してくるロッド６の先端部が遠心力によってブレ出して、図８に示すように、ロッド６の軸周りに回転しつつ次第に外側に拡がっていき、これによって、図２に示すように、前記穿孔された孔２の先端部に円錐状のスリット８を形成する。
なお、ロッド６の先端部を外側に拡げるには、遠心力の他に、ワイヤ等で強制的に向きを変えてもよい。
また、スリット８を形成したら、ロッド６の回転を止め、該ロッド６と外筒４とを一緒に孔２から引き抜く。
【００１６】
そして、このような穿孔と拡径とを繰り返して行うことによって、切羽面１の向こう側の未掘削の地山に多数の円錐状のスリット８…を形成する。
これらスリット８…は、その直径が３０〜５０cmであり、かつ隣り合う孔２，２の距離が３０〜５０cmであるので、図３および図４に示すように、それらの外周部が互に接しているか、あるいはオーバーラップしている。
【００１７】
このようにして、スリット８…を形成した後、前記切羽面１に打撃を加える。すると、切羽面１の向こう側の未掘削の地山に多数のスリット８…が形成されているとともに、該スリット８と切羽面１との間にも多数の孔２…が形成されて、地山が砕岩し易い状態となっているので、前記スリット８と前記切羽面１との間の領域の岩盤９等を容易に砕岩することができる。
砕岩された岩盤９は、図５に示すように、ずり１０としてトンネル内に堆積し、該ずり１０はトンネルＴの後方に搬送して、トンネルＴ外に搬出する。
【００１８】
上記のようにして、トンネルを掘削すれば、無発破でしかも振動、騒音を低減して安全に掘削を行うことができるともに、機械掘削工法等に比して、掘削効率が良く施工費を割安にすることができる。
【００１９】
なお、上記の例では、掘削具３によって、切羽面１に一つずつ孔２を形成するとともに、この孔２の先端部にスリット８を形成したが、これに限らず、まず、切羽面１に多数の孔２を穿孔しておき、その後、各孔２の先端部にスリット８を形成してもよい。
また、孔２を穿孔する際には、前記掘削具３を使用せずに、通常のビット等によって穿孔してもよい。
【００２０】
さらに、スリット８を形成する掘削具は、前記掘削具３に限ることなく、例えば、ロッドの先端部に拡径可能なビットを取付け、該ビットが孔の先端部に達した際に、拡径するような掘削具でもよく、また、ロッドの先端外周部から切刃が出没可能な掘削具でもよいし、さらには、形状記憶合金等でロッドを製作し、該ロッドに熱を加えることで、ロッドの先端部が外側に曲がるような掘削具でもよい。
要は、先端部が、掘削した孔の先端部を拡径できるように構成されていればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の横断スリット掘削工法は、トンネルの切羽面より向こう側の未掘削の地山に、スリットをトンネルの横断方向に形成し、次いで、前記切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域を砕岩するものであるから、無発破でしかも振動、騒音を低減して安全に掘削を行うことができるともに、機械掘削工法等に比して、掘削効率が良く施工費を割安にすることができる。
【００２２】
また、前記スリットを形成するに際し、まず、前記切羽面に孔を穿孔し、次いで、該孔の先端部を拡径することにより、切羽面より向こう側の未掘削の地山にスリットを形成するものであるから、切羽面より向こう側の未掘削の地山にスリットを容易に形成することができる。
【００２３】
また、切羽面の向こう側の未掘削の地山にスリットが形成されるとともに、該スリットと切羽面との間にも孔が形成されているので、未掘削の地山が砕岩し易い状態となる。したがって、切羽面に打撃を加えることによって、前記スリットと前記切羽面との間の領域を容易に砕岩することができる。
【００２５】
請求項２の掘削具は、請求項１記載の横断スリット掘削工法に使用されるものであって、
筒状をなしかつ軸方向に移動可能に設けられた外筒と、この外筒内に挿入され先端部にビットが設けられたロッドとから構成し、前記ロッドを、折曲可能な関節が軸方向に所定間隔で多数設けられた多関節ロッドとしたものであるから、孔を所定深さまで穿孔した後、前記外筒を基端側に移動させて徐々に引き戻すことによって、外筒から突出しているロットの先端部が遠心力によってブレ出して、回転しつつ次第に外側に拡がっていき、これによって、前記穿孔された孔の先端部に円錐状のスリットを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の横断スリット掘削工法の一例を説明するためのもので、トンネルの切羽面に孔を穿孔した状態を示す正面図である。
【図２】同、切羽面に穿孔された孔の先端部にスリットを形成した状態を示す側断面図である。
【図３】同、切羽面に穿孔された多数の孔の先端部にそれぞれスリットを形成した状態を示す側断面図である。
【図４】同、切羽面に穿孔された多数の孔の先端部にそれぞれスリットを形成した状態を示す正面図である。
【図５】同、切羽面に打撃を加えて砕岩した状態を示す側断面図である。
【図６】本発明の掘削具の一例を示すもので、孔を穿孔している状態を示す側面図である。
【図７】同、外筒を引き戻している状態を示す側面図である。
【図８】同、ロットの先端部を外側に拡げている状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１  切羽面
２  孔
３  掘削具
４  外筒
５  ビット
６  ロッド
７  関節
８  スリット
【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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【図８】
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