(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半掘削及び下半掘削を行ってトンネル掘削を行うベンチカット工法において、前記下半掘削後に下半盤側から上半盤側へと掘削機及び運搬車両を移動させるためのトンネル掘削用斜路装置であって、前記掘削機及び運搬車両移動用の斜路面を有し、前記下半盤から前記上半盤に至る傾斜状態で支持される傾斜フレーム部と、前記傾斜フレーム部と後端側で接続され前記下半盤に沿って配設された底辺フレーム部と、前記底辺フレーム部と傾斜フレーム部とを前端側で接続する縦フレーム部とを有するフレーム状の斜路本体と、前記斜路本体に取り付けられ、前記底辺フレーム部より下方に突出して前記斜路本体を前後及び横方向に移動可能にする複数の移動用車輪と、移動用車輪を前記底辺フレーム部より下方に突出させて前記斜路本体を前記掘削機及び運搬車両の移動位置に移動させた後、前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置可能にする車輪進退手段とを含むトンネル掘削用斜路装置を用いて掘削機及び運搬車両を移動させながら上半掘削及び下半掘削を行ってトンネル掘削を行うベンチカット工法によるトンネル掘削方法であって、
前記上半掘削を先行して下半掘削を行った後に、前記車輪進退手段により前記移動車輪を前記底辺フレーム部より突出させてトンネル掘削用斜路装置を掘削機及び運搬車両が前記上半盤と下半盤との間を移動可能に下半切羽の一方の半断面位置に近接移動させ、その位置で前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置させる工程と、
前記トンネル掘削用斜路装置の斜路面上を移動させて掘削機及び運搬車両により上半掘削及び掘削土砂の搬出を行う工程と、
前記上半掘削と並行して前記トンネル掘削用斜路装置と隣接する下半切羽の他方の半断面を掘削して土砂を搬出する工程と、
前記下半切羽の他方の半断面の掘削終了後、前記トンネル掘削用斜路装置の車輪進退手段により移動用車輪を突出させて前記トンネル掘削用斜路装置を掘削済みの下半切羽の他方の半断面位置に近接移動させ、その位置で前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置させる工程と、
前記トンネル掘削用斜路装置の斜路面上を移動させて掘削機及び運搬車両により上半掘削及び掘削土砂の搬出を継続しつつ、前記トンネル掘削用斜路装置と隣接する下半切羽の一方の半断面を掘削して土砂を搬出する工程と、
前記上半掘削と下半掘削とを同時進行させる工程と、
を含むことを特徴とするトンネル掘削方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記一方及び他方の下半掘削終了後、下半盤にインバートを形成する工程と、
前記インバートを跨いで前記トンネル掘削用斜路装置を設置する工程と、
を含むことを特徴とするトンネルの掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上半先進ベンチカット工法用のトンネル掘削用斜路装置及びそれを用いたトンネル掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、山岳トンネルにおけるトンネル掘削方法として、例えば、上半先進ショートベンチカット工法が知られている。
【０００３】
このような上半先進ショートベンチカット工法では、上半掘削と下半掘削とを交互に併進で行うため、上半掘削時には掘削機及び運搬車両が下半盤より上半盤に昇る斜路が必要となる。
【０００４】
このような斜路は、通常、土砂によって造成されるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４０５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような土砂斜路にあっては、上半掘削時には土砂斜路の造成を行い、下半掘削時には造成した土砂斜路を除去して土平・側壁掘削及び支保工を行わなければならず、上半掘削サイクル、下半掘削サイクル及び上下半段取り替えサイクルが必要となり、掘削サイクルが長く工期の長期化及び施工費用の増大を招くこととなる。
【０００６】
また、土砂斜路の造成にあたっては、通常、トンネル掘削時のズリを使用しているが、地質の悪いトンネルの掘削時等においては、掘削時のズリを使用することができず、斜路造成用の土砂を他から運搬してくる必要があり、その分土砂材料費、運搬費、設置撤去費及び処分費が必要となり、しかも、斜路段取り替え設置撤去作業時間が約３〜４時間程度必要となるものである。
【０００７】
さらに、インバート施工が必要な場合、土砂斜路を完全に撤去した状態で施工しなければならず、インバートの閉合に時間を要するものであった。
【０００８】
本発明の目的は、斜路の造成、撤去作業をなくし、掘削サイクルの短縮を図り、工期の短縮化、施工費用の削減が可能で、しかも、地質の悪いトンネル掘削に際しても、土砂材料費、運搬費、設置撤去費及び処分費を不要とすることができ、さらには、インバートの早期閉合が可能なトンネル掘削用斜路装置及びそれを用いたトンネル掘削方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明のトンネル掘削用斜路装置を用いたトンネル掘削方法は、上半掘削及び下半掘削を行ってトンネル掘削を行うベンチカット工法において、前記下半掘削後に下半盤側から上半盤側へと掘削機及び運搬車両を移動させるためのトンネル掘削用斜路装置であって、前記掘削機及び運搬車両移動用の斜路面を有し、前記下半盤から前記上半盤に至る傾斜状態で支持される傾斜フレーム部と、前記傾斜フレーム部と後端側で接続され前記下半盤に沿って配設された底辺フレーム部と、前記底辺フレーム部と傾斜フレーム部とを前端側で接続する縦フレーム部とを有するフレーム状の斜路本体と、前記斜路本体に取り付けられ、前記底辺フレーム部より下方に突出して前記斜路本体を前後及び横方向に移動可能にする複数の移動用車輪と、移動用車輪を前記底辺フレーム部より下方に突出させて前記斜路本体を前記掘削機及び運搬車両の移動位置に移動させた後、前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置可能にする車輪進退手段とを含むトンネル掘削用斜路装置を用いて掘削機及び運搬車両を移動させながら上半掘削及び下半掘削を行ってトンネル掘削を行うベンチカット工法によるトンネル掘削方法であって、
前記上半掘削を先行して下半掘削を行った後に、前記車輪進退手段により前記移動車輪を前記底辺フレーム部より突出させてトンネル掘削用斜路装置を掘削機及び運搬車両が前記上半盤と下半盤との間を移動可能に下半切羽の一方の半断面位置に近接移動させ、その位置で前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置させる工程と、
前記トンネル掘削用斜路装置の斜路面上を移動させて掘削機及び運搬車両により上半掘削及び掘削土砂の搬出を行う工程と、
前記上半掘削と並行して前記トンネル掘削用斜路装置と隣接する下半切羽の他方の半断面を掘削して土砂を搬出する工程と、
前記下半切羽の他方の半断面の掘削終了後、前記トンネル掘削用斜路装置の車輪進退手段により移動用車輪を突出させて前記トンネル掘削用斜路装置を掘削済みの下半切羽の他方の半断面位置に近接移動させ、その位置で前記移動用車輪を底辺フレーム部より退行させて前記底辺フレーム部を前記下半盤上に設置させる工程と、
前記トンネル掘削用斜路装置の斜路面上を移動させて掘削機及び運搬車両により上半掘削及び掘削土砂の搬出を継続しつつ、前記トンネル掘削用斜路装置と隣接する下半切羽の一方の半断面を掘削して土砂を搬出する工程と、
前記上半掘削と下半掘削とを同時進行させる工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、下半切羽の一方の半断面位置にトンネル掘削用斜路装置を移動させて移動用車輪を退行させ、斜路本体の底辺フレーム部を下半盤上に設置することで、斜路本体上を掘削機及び運搬車両が移動して上半掘削及び土砂搬出を行うことができ、しかも、斜路本体は各フレーム部で荷重を地盤に伝達するため、弱い地山でも安定した設置が可能となる。
【００１８】
また、上半掘削作業に並行してトンネル掘削用斜路装置に隣接する下半切羽の他方の半断面掘削を行うことができ、この下半切羽の他方の半断面掘削後、トンネル掘削用斜路装置を横方向に移動させて下半切羽の一方の半断面掘削を行うことができる。
【００１９】
これにより、上半及び下半同時掘削によってトンネル断面全断面当たりの掘削サイクルが短縮され、また、土砂斜路の造成撤去等の時間を短縮することが可能となる。
【００２０】
さらに、インバート仮閉合等で支障となるときは、トンネル掘削用斜路装置を坑口側に退避させておけば、掘削作業の支障となるのを防止できることとなる。
【００２１】
本発明においては、前記一方及び他方の下半掘削終了後、下半盤にインバートを形成する工程と、前記インバートを跨いで前記トンネル掘削用斜路装置を設置する工程とを含むものとすることができる。
【００２２】
このような構成とすることにより、インバートの早期閉合が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１〜図８は、本発明の一実施の形態にかかるトンネル掘削方法に用いるトンネル掘削用斜路装置を示す図である。
【００２５】
このトンネル掘削用斜路装置１０は、図１及び図２に示すように、上半掘削及び下半掘削を繰り返してトンネル掘削を行うベンチカット工法において上半掘削後に下半盤１２側から上半盤１４側へと、図６〜図８に示すように、掘削機（例えばツインヘッダ１６、ショベルローダ１８）及び運搬車両（例えばダンプトラック２０）を移動させるためのもので、斜路本体２２と、前後移動用車輪２４と、横移動用車輪２６とを有している。
【００２６】
斜路本体２２は、図３に示すように、トンネルの幅の略半分の幅を有するフレーム状のもので、図１に示すように、傾斜フレーム部２８と、底辺フレーム部３０と、縦フレーム部３２とを有している。
【００２７】
傾斜フレーム部２８は、上面に掘削機及び運搬車両移動用の斜路面３４を有し、下半盤１２から上半盤１４に至る傾斜状態で支持されるようになっている。
【００２８】
底辺フレーム部３０は、傾斜フレーム部２８と後端側で接続され、下半盤１２に沿って配設されている。
【００２９】
縦フレーム部３２は、底辺フレーム部３０と傾斜フレーム部２８とを前端側で接続し、傾斜フレーム部２８の前端部を上半盤１４の高さ位置に支持するようになっている。
【００３０】
また、傾斜フレーム部２８と底辺フレーム部３０とは、複数の補強部材３６、３８によって連結された状態となっている。
【００３１】
さらに、傾斜フレーム部２８の前端部には前部渡り台４０が設けられ、後端部には後部渡り台４２が設けられている。
【００３２】
前部渡り台４０は、後端部が傾斜フレーム２８の前端部に上下方向で回動可能に取り付けられ、上半盤１４上に設置されて掘削機及び運搬車両が上半盤１４及び斜路面３４間を移動可能にしている。
【００３３】
また、この前部渡り台４０には、前部渡り台４０を上下方向に回動させる前部渡り台駆動手段としての前部渡り台駆動シリンダ４４が設けられている。
【００３４】
後部渡り台４２は、前端部が傾斜フレーム部２８の後端部に上下方向で回動可能に取り付けられ、下半盤１２上に設置されて掘削機及び運搬車両が下半盤１２及び斜路面３４間を移動可能にすると共に、この後部渡り台４２には、後部渡り台４２を上下方向に回動させる後部渡り台駆動手段としての後部渡り台駆動シリンダ４６が設けられている。
【００３５】
前後移動用車輪２４は、斜路本体２２に取り付けられて斜路本体２２を前後方向に移動させるもので、前後及び幅方向の４箇所に設置され、駆動モータ４８（図１参照）によって駆動されるようになっている。
【００３６】
また、各前後移動用車輪２４は、車輪進退手段としての進退シリンダ５０によって前後方向移動時には底辺フレーム部３０より下方に突出し（図５参照）、斜路本体２２の設置時には底辺フレーム部３０より上方に退行させて底辺フレーム部３０を下半盤１２上に設置可能にされている。
【００３７】
横移動用車輪２６は、斜路本体２２に取り付けられて斜路本体２２を横方向に移動させるもので、前後移動用車輪２４間で前後及び幅方向の４箇所に設置され、駆動モータ５２（図４参照）によって駆動されるようになっている。
【００３８】
また、各横移動用車輪２６は、車輪進退手段としての進退シリンダ５４によって横方向移動時には底辺フレーム部３０より下方に突出し、斜路本体２２の設置時には底辺フレーム部３０より上方に退行させて底辺フレーム部３０を下半盤１２上に設置可能にされている。
【００３９】
次に、このようなトンネル掘削斜路装置１０を用いたトンネル掘削方法について、図６〜図８を中心に説明する。
【００４０】
このトンネル掘削方法は、掘削機及び運搬車両を移動させながら上半掘削及び下半掘削を繰り返してトンネル掘削を行うベンチカット工法によるもので、まず、上半掘削を先行して、下半掘削を行う。
【００４１】
この場合、例えば、ショベルローダ１８にて上半掘削を行った後、ツインヘッダ１６にて一方の半断面の下半掘削を行う。
【００４２】
この状態で、トンネル掘削用斜路装置１０の横移動用車輪２６を進退シリンダ５４によって底辺フレーム部３０より上方に退行させた状態で、前後移動用車輪２４を進退シリンダ５０によって底辺フレーム部３０の下方に突出させる。
【００４３】
次いで、駆動モータ４８により前後移動用車輪２４を駆動させてトンネル掘削用斜路装置１０を前方に移動させ、掘削機及び運搬車両が上半盤１４と一方の半断面の下半盤１２との間を移動可能に下半切羽５６の一方の半断面５６ａ位置に近接移動させ、その位置で前後移動用車輪２４を底辺フレーム部３０より退行させて底辺フレーム部３０を下半盤１２上に設置させる。
【００４４】
次に、前部渡り台駆動シリンダ４４により前部渡り台４０を下降させて上半盤上１４に設置すると共に、後部渡り台駆動シリンダ４６により後部渡り台４２を下降させて下半盤１２上に設置する。
【００４５】
この状態で、トンネル掘削用斜路装置１０の斜路面３４上を移動させてショベルローダ１８及びダンプトラック２０により上半掘削及び掘削土砂の搬出を行う。
【００４６】
このように、下半切羽５６の一方の半断面５６ａ位置にトンネル掘削用斜路装置１０を移動させて、斜路本体２２の底辺フレーム部３０を下半盤１２上に設置することで、斜路本体２２上をショベルローダ１８やダンプトラック２０等が移動して上半掘削及び土砂搬出を行うことができ、しかも、斜路本体２２は各フレーム部２８、３０、３２で荷重を地盤に伝達するため、弱い地山でも安定した設置が可能となる。
【００４７】
また、前部渡り台４０及び後部渡り台４２によって、ショベルローダ１８やダンプトラック２０等の移動がスムーズに行え、特に、斜路本体２２と上半盤１４との高さに若干の相違が生じても前部渡り台４０によって高さ誤差を確実に吸収することができる。
【００４８】
また、このような上半掘削及び土砂搬出作業と並行して、トンネル掘削用斜路装置１０と隣接する下半切羽５６の他方の半断面５６ｂを掘削して土砂を搬出する。
【００４９】
このように、上半掘削作業に並行してトンネル掘削用斜路装置に隣接する下半切羽の他方の半断面掘削を行うことで、効率的なトンネル掘削を行うことが可能となり、これにより、トンネル断面全断面当たりの掘削サイクルが短縮され、また、土砂斜路の造成撤去等の時間を短縮することが可能となる。
【００５０】
さらに、下半切羽５６の他方の半断面５６ｂの掘削終了後、前部渡り台４０及び後部渡り台４２を上方に回動させると共に、トンネル掘削用斜路装置１０の進退シリンダ５４により横移動用車輪２６を突出させて、横移動用車輪２６の駆動によりトンネル掘削用斜路装置１０を横方向に移動させて、掘削済みの下半切羽５６の他方の半断面５６ｂ位置に近接移動させ、その位置で横移動用車輪２６を底辺フレーム部３０より退行させて底辺フレーム部３０を下半盤１２上に設置させ、前部及び後部渡り台４０、４２を上半盤１４及び下半盤１２上に設置する。
【００５１】
そして、トンネル掘削用斜路装置１０の斜路面３４上を移動させてショベルローダ１８及びダンパトラック２０により、上半切羽５８の掘削及び掘削土砂の搬出を行う。
【００５２】
次いで、上半切羽５８の掘削及び掘削土砂の搬出を継続しつつ、トンネル掘削用斜路装置１０と隣接する下半切羽５６の一方の半断面５６ａを掘削して土砂を搬出する。
【００５３】
そしてさらに、下半切羽５６の一方の半断面５６ａの掘削終了後、トンネル掘削用斜路装置１０を横移動及び前方移動させて、下半切羽５６の他方の半断面５６側に移動させ、これら上半掘削と下半切羽５６の半断面ごとの掘削とを同時進行させることでトンネル掘削を行うようにしている。
【００５４】
また、インバート仮閉合等で支障となるときは、トンネル掘削用斜路装置１０を坑口側に退避させておけば、掘削作業の支障となるのを防止できることとなる。
【００５５】
また、一方及び他方の下半掘削終了後、下半盤１２にインバートを形成する場合、鉄板等をインバート上に敷設して、インバートを跨いでトンネル掘削用斜路装置１０を設置し、これをインバート桟橋として用いるようにすることで、インバートの早期閉合を可能とすることができる。
【００５６】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【００５７】
例えば、前記実施の形態では、上半掘削にショベルローダを用いているが、この例に限らず、ツインヘッダを用いてもよく、あるいは発破による掘削とすることも可能である。
【００５８】
また、前記実施の形態では、２第の掘削機を用いて上半掘削及び下半掘削を同時進行するようにしているが、１台の掘削機で上半掘削と下半掘削とを順次繰り返すようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるトンネル掘削方法に用いるトンネル掘削用斜路装置の側面図である。
【図２】図１のトンネル掘削用斜路装置の平面図である。
【図３】図１のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図１のＶ-Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図１及び図２のトンネル掘削用斜路装置を用いたトンネルの掘削状態を示す側方から見た断面図である。
【図７】下半切羽の一方の半断面を掘削する状態を示す平面から見た断面図である。
【図８】図７の下半切羽の一方の半断面掘削終了後他方の半断面掘削状態を示す平面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  トンネル掘削用斜路装置
１２  下半盤
１４  上半盤
１６  ツインヘッダ
１８  ショベルローダ
２０  ダンプトラック
２２  斜路本体
２４  前後移動用車輪
２６  横移動用車輪
２８  傾斜フレーム部
３０  底辺フレーム部
３２  縦フレーム部
３４  斜路面
４０  前部渡り台
４４  前部渡り台駆動シリンダ
５０  進退シリンダ
５２  駆動モータ
５６  下半切羽
５６ａ  一方の半断面
５６ｂ  他方の半断面
５８  上半切羽
【図１】
0004845504.tif 000002
【図２】
0004845504.tif 000003
【図３】
0004845504.tif 000004
【図４】
0004845504.tif 000005
【図５】
0004845504.tif 000006
【図６】
0004845504.tif 000007
【図７】
0004845504.tif 000008
【図８】
0004845504.tif 000009