(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトンネルボーリングマシンを用いて立坑を掘削する工程ａと、
前記立坑の下端部付近から所定の長さの水平坑を掘削する工程ｂと、
前記立坑の上方から前記水平坑内に第２のトンネルボーリングマシンのカッタヘッドを搬入する工程ｃと、
前記第１のトンネルボーリングマシンの前胴の一部およびスラストジャッキを取り外し、取り外した部分を前記立坑と前記水平坑とが分岐する高さまで吊り上げて反転させて前記水平坑内に引き込み、前記カッタヘッドの後方に組み付けて前記第２のトンネルボーリングマシンを組み立てる工程ｄと、
前記第１のトンネルボーリングマシンの後続台車を前記水平坑内に引き込みつつ、前記第２のトンネルボーリングマシンおよび前記後続台車を用いて前記水平坑をさらに掘削する工程ｅと、
を具備することを特徴とする地盤の掘削方法。
【請求項２】
前記前胴の一部が、
カッタヘッドサポートと、
前記カッタヘッドサポートの後方に設置されたカッタヘッド駆動用モータと、
前記カッタヘッドサポートの外周に設置された第１のフロントサイドサポートと、
を有することを特徴とする請求項１記載の地盤の掘削方法。
【請求項３】
前記工程ｄで、前記前胴のうち、前記第１のフロントサイドサポートの外側に配置された第２のフロントサイドサポートが前記第１のトンネルボーリングマシンに残置されることを特徴とする請求項２記載の地盤の掘削方法。
【請求項４】
前記工程ｄが、
前記前胴の一部を取り外して前記水平坑内に引き込み、前記カッタヘッドに接続する工程ｆと、
前記スラストジャッキを取り外して前記水平坑内に引き込み、前記前胴の一部に接続する工程ｇと、
からなることを特徴とする請求項１記載の地盤の掘削方法。
【請求項５】
前記後続台車は複数の台車からなり、
前記工程ａから前記工程ｄの間は、前記複数の台車を連結して前記立坑内に吊り下げ、
前記工程ｅで、前記複数の台車を、連結された前記台車を下降させる作業と、最下段の前記台車を切り離して水平移動させる作業とを繰り返して前記水平坑内に引き込むことを特徴とする請求項１記載の地盤の掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の掘削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高レベル放射性廃棄物等は、地下深層部の岩盤中に形成された分岐坑道内に埋設されてきた。分岐坑道を形成するには、地表から地下深層部まで掘削した立坑を用いて主要坑道（水平坑）を掘削し、主要坑道を用いて分岐坑道を掘削していた。
【０００３】
立坑の掘削には、上方から下方または斜め下方への掘削が可能で、掘削ズリを下方から上方に向けてカプセルで輸送するトンネル掘削機（例えば、特許文献１参照）等が用いられてきた。また、分岐坑道の掘削には、主要坑道内で水平回転可能なトンネル掘削機（例えば、特許文献２参照）が用いられてきた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２８６８８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６２８９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、従来の方法では、立坑の掘削と、水平坑の掘削とに、それぞれ異なる掘削機が必要であった。また、上述した立坑用のトンネル掘削機は、掘削機内に大容量の掘削物貯留部が設置されるため、設備が大規模であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための本発明は、第１のトンネルボーリングマシンを用いて立坑を掘削する工程ａと、前記立坑の下端部付近から所定の長さの水平坑を掘削する工程ｂと、前記立坑の上方から前記水平坑内に第２のトンネルボーリングマシンのカッタヘッドを搬入する工程ｃと、前記第１のトンネルボーリングマシンの前胴の一部およびスラストジャッキを取り外し、取り外した部分を前記立坑と前記水平坑とが分岐する高さまで吊り上げて反転させて前記水平坑内に引き込み、前記カッタヘッドの後方に組み付けて前記第２のトンネルボーリングマシンを組み立てる工程ｄと、前記第１のトンネルボーリングマシンの後続台車を前記水平坑内に引き込みつつ、前記第２のトンネルボーリングマシンおよび前記後続台車を用いて前記水平坑をさらに掘削する工程ｅと、を具備することを特徴とする地盤の掘削方法である。
【０００７】
工程ｄで第１のトンネルボーリングマシンから取り外される前胴の一部は、例えば、カッタヘッドサポートと、カッタヘッドサポートの後方に設置されたカッタヘッド駆動用モータと、カッタヘッドサポートの外周に設置された第１のフロントサイドサポートとを含む。また、立坑の径が水平坑の径より大きい場合、工程ｄでは、前胴のうち、第１のフロントサイドサポートの外側に配置された第２のフロントサイドサポートが第１のトンネルボーリングマシンに残置される。
【０００８】
工程ｄは、前胴の一部を取り外して水平坑内に引き込み、カッタヘッドに接続する工程ｆと、スラストジャッキを取り外して水平坑内に引き込み、前胴の一部に接続する工程ｇとからなる。
【０００９】
後続台車は複数の台車からなり、工程ａから工程ｄの間は、複数の台車を連結して立坑内に吊り下げる。そして、工程ｅでは、複数の台車を、連結された台車を下降させる作業と、最下段の台車を切り離して水平移動させる作業とを繰り返して水平坑内に引き込む。
【００１０】
本発明では、まず、第１の掘削機を用いて立坑を掘削した後、立坑の下端部付近から所定の長さの水平坑を掘削する。そして、立坑の上方から水平坑内に第２の掘削機のカッタヘッドを搬入する。次に、第１の掘削機の前胴の一部およびスラストジャッキを取り外して水平坑内に引き込み、第２の掘削機を組み立てる。その後、第１の掘削機の後続台車を水平坑内に引き込みつつ、第２の掘削機および後続台車を用いて水平坑をさらに掘削する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、最小限の設備を用いて径の異なる立坑と水平坑とを連続して掘削する地盤の掘削方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、トンネルボーリングマシン（以下、ＴＢＭとする）を用いて地盤１に立坑３を掘削する工程を示す図、図２は、立坑用ＴＢＭ５の断面図である。図２の（ａ）図は、図２の（ｂ）図のＢ−Ｂによる断面図、図２の（ｂ）図は、図２の（ａ）図のＡ−Ａによる断面図を示す。
【００１３】
図１では、立坑用ＴＢＭ５、後続台車５５を用いて、地盤１の上方から下方に向けて立坑３を掘削する。立坑用ＴＢＭ５は、図２に示すように、カッタヘッド７、前胴１３、中胴１５、後胴１７からなる。
【００１４】
カッタヘッド７は、地盤１を掘削するためのディスクカッタ９、ディスクカッタ１１を有する。
【００１５】
前胴１３は、スキンプレート３１ａの内部に、カッタヘッドサポート１９、スキンプレート２０、オイルパック式フロントサイドサポート２１、カッタヘッド駆動用モータ２５等を有する。
【００１６】
カッタヘッドサポート１９は、カッタヘッド７の後方に配置される。スキンプレート２０は、カッタヘッドサポート１９の外側に設けられる。スキンプレート２０の径は、図５に示す水平坑用ＴＢＭ５３の径に応じて設定される。オイルパック式フロントサイドサポート２１は、第１のフロントサイドサポートであり、スキンプレート２０に固定される。カッタヘッド駆動用モータ２５は、カッタヘッドサポート１９の後方に固定される。
【００１７】
前胴１３は、スキンプレート３１ａに油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３を有する。油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３は、第２のフロントサイドサポートであり、オイルパック式フロントサイドサポート２１の外側に配置される。油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３は、スキンプレート３１ａに固定される。
【００１８】
中胴１５は、スキンプレート３１ｂの内部にスラストジャッキ２７を有する。スラストジャッキ２７は、油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３の後方に配置される。
【００１９】
後胴１７は、スキンプレート３１ｃにグリッパ２９を有する。グリッパ２９は、スキンプレート３１ｃに固定される。
スラストジャッキ２７は、一端が前胴１３に、他端が後胴１７に固定される。
【００２０】
立坑用ＴＢＭ５は、カッタヘッド駆動用モータ２５でカッタヘッド７を駆動させて地盤１を掘削する。立坑用ＴＢＭ５は、スキンプレート３１ｃ、スキンプレート３１ａからそれぞれグリッパ２９、油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３を外周方向に張り出して立坑３の壁面に押し付けて反力を取る。立坑用ＴＢＭ５は、前胴１３と後胴１７とをスラストジャッキ２７で互いに接近離間させることで下方へ推進する。
【００２１】
カッタヘッド７による掘削ズリは、立坑用ＴＢＭ５の内部に設けられたバケットコンベア（図示せず）により機体後方すなわち上方へ排出され、気送カプセル式揚土設備（図示せず）を用いて地上に搬送される。
【００２２】
後続台車５５は、複数の台車を上下に連結したものである。後続台車５５は、立坑３内に吊り下げられ、立坑３の吹付材料の運搬等に用いられる。
【００２３】
図３は、所定の長さの水平坑３３を掘削する工程を示す図である。図３では、図１に示す工程で掘削した立坑３の下端部付近から、発破等により所定の長さの水平坑３３を掘削する。そして、水平坑３３内に水平坑用ＴＢＭ組立発進架台３５を設置する。なお、図３に示す工程では、水平坑３３は、内部で水平坑用ＴＢＭを組み立てられる長さまで掘削される。
【００２４】
図４は、水平坑ＴＢＭ用カッタヘッド３７を搬入する工程を示す図である。図４では、矢印Ｃに示すように、地上から立坑３を介して水平坑３３内に水平坑ＴＢＭ用カッタヘッド３７を搬入し、水平坑用ＴＢＭ組立発進架台３５上に据え付ける。また、フード部３９を地上から立坑３を介して水平坑３３内に搬入し、水平坑ＴＢＭ用のカッタヘッド３７に取り付ける。
【００２５】
図５は、水平坑用ＴＢＭ５３の断面図である。図５の（ａ）図は、図５の（ｂ）図のＨ−Ｈによる断面図、図５の（ｂ）図は、図５の（ａ）図のＧ−Ｇによる断面図を示す。
【００２６】
水平坑用ＴＢＭ５３は、図５に示すように、カッタヘッド３７、フード部３９、前胴４３、中胴４５、後胴４７、テール部４９からなる。カッタヘッド３７は、地盤１を掘削するためのディスクカッタ４１を有する。
【００２７】
図６は、立坑用ＴＢＭ５の前胴１３の一部を取り外して水平坑３３内に引き込む工程を示す図である。図６では、まず、立坑用ＴＢＭ５の前胴１３から、カッタヘッドサポート１９、オイルパック式フロントサイドサポート２１、カッタヘッド駆動モータ２５、スキンプレート２０（図２）を一体化した状態で取り外す。
【００２８】
次に、取り外した部分を、矢印Ｄに示すように立坑３と水平坑３３とが分岐する高さまで吊り上げ、点線で示す位置で矢印Ｅに示すように反転させる。そして、矢印Ｆに示すように水平坑３３内に引き込み、カッタヘッド３７の後方に組み付ける。立坑用ＴＢＭ５の第２のフロントサイドサポートである油圧ジャッキ式フロントサイドサポート２３は、前胴１３に残置される。
【００２９】
図５の（ａ）図に示すように、カッタヘッドサポート１９、オイルパック式フロントサイドサポート２１、カッタヘッド駆動モータ２５、スキンプレート２０は、水平坑用ＴＢＭ５３の前胴４３を形成する。
【００３０】
図７は、立坑用ＴＢＭ５のスラストジャッキ２７を取り外して水平坑３３内に引き込む工程を示す図である。図７では、立坑用ＴＢＭ５の中胴１５内のスラストジャッキ２７を取り外す。そして、矢印Ｉに示すように、スラストジャッキ２７を立坑３内で吊り上げて水平坑３３内に引き込み、カッタヘッドサポート１９の後方に配置する。
【００３１】
図８は、水平坑用ＴＢＭ５３の中胴４５、後胴４７、テール部４９を組み付ける工程を示す図である。図８では、中胴４５、後胴４７、テール部４９を地上から立坑３を介して水平坑３３内に搬入し、組み付ける。中胴４５、後胴４７、テール部４９のスキンプレート５１（図５）は、上下に２分割して搬入する。
なお、図５の（ａ）図に示すように、スラストジャッキ２７は、一端が前胴４３に、他端が後胴４７に固定される。
【００３２】
図９は、後続台車５５および水平坑用ＴＢＭ５３を用いて水平坑３３をさらに掘削する工程を示す図である。図９では、立坑３の掘削時に用いた立坑用ＴＢＭ５の後続台車５５を水平坑３３内に引き込みつつ、水平坑用ＴＢＭ５３および後続台車５５を用いて水平坑３３をさらに掘削する。
【００３３】
図１から図８に示す工程で立坑３内に吊り下げられていた後続台車５５を水平坑３３内に引き込むには、連結された複数の台車を下降させる作業と、最下段の台車５５ａを切り離して水平移動させる作業とを繰り返す。後続台車５５は、水平坑３３の吹付材料の運搬等に用いられる。
【００３４】
水平坑用ＴＢＭ５３は、カッタヘッド駆動用モータ２５でカッタヘッド７を駆動させて地盤１を掘削する。水平坑用ＴＢＭ５３は、スキンプレート２０からオイルパック式フロントサイドサポート２１を外周方向に張り出して水平坑３３の壁面に押し付けて反力を取る。水平坑用ＴＢＭ５３は、前胴４３と後胴４７とをスラストジャッキ２７で互いに接近離間させることで前方へ推進する。
【００３５】
カッタヘッド３７による掘削ズリは、水平坑用ＴＢＭ５３の内部に設けられたベルトコンベア（図示せず）等により機体後方へ排出される。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、立坑用ＴＢＭ５のカッタヘッドサポート１９、オイルパック式フロントサイドサポート２１、カッタヘッド駆動モータ２５、スキンプレート２０、スラストジャッキ２７を水平坑用ＴＢＭ５３に転用する。また、掘削ズリの搬出には気送カプセル式揚土設備を用いる。これにより、最小限の設備で径の異なる立坑３と水平坑３３とを連続して掘削することができる。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる地盤の掘削方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】トンネルボーリングマシンを用いて地盤１に立坑３を掘削する工程を示す図
【図２】立坑用ＴＢＭ５の断面図
【図３】所定の長さの水平坑３３を掘削する工程を示す図
【図４】水平坑ＴＢＭ用カッタヘッド３７を搬入する工程を示す図
【図５】水平坑用ＴＢＭ５３の断面図
【図６】立坑用ＴＢＭ５の前胴１３の一部を取り外して水平坑３３内に引き込む工程を示す図
【図７】立坑用ＴＢＭ５のスラストジャッキ２７を取り外して水平坑３３内に引き込む工程を示す図
【図８】水平坑用ＴＢＭ５３の中胴４５、後胴４７、テール部４９を組み付ける工程を示す図
【図９】後続台車５５および水平坑用ＴＢＭ５３を用いて水平坑３３をさらに掘削する工程を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１………地盤
３………立坑
５………立坑用ＴＢＭ
７、３７………カッタヘッド
１３、４３………前胴
１９………カッタヘッドサポート
２０、３１、５１………スキンプレート
２１………オイルパック式フロントサイドサポート
２３………油圧ジャッキ式フロントサイドサポート
２５………カッタヘッド駆動用モータ
２７………スラストジャッキ
２９………グリッパ
３３………水平坑
５３………水平坑用ＴＢＭ
５５………後続台車
５５ａ………台車
【図１】
0004726697.tif 000002
【図２】
0004726697.tif 000003
【図３】
0004726697.tif 000004
【図４】
0004726697.tif 000005
【図５】
0004726697.tif 000006
【図６】
0004726697.tif 000007
【図７】
0004726697.tif 000008
【図８】
0004726697.tif 000009
【図９】
0004726697.tif 000010