(57)【要約】【課題】  トンネル坑内で貫通するトンネル掘削作業において、 リーミングＴＢＭを用いてトンネル貫通部を掘削する場合に、 リーミングＴＢＭの解体作業が容易で工期および工費の縮減が図れ、かつ危険作業が軽減される方法を提供する。【解決手段】  トンネル貫通部Ｋに隣接するトンネル到達部Ｒの上半部を拡幅掘削し、 リーミングＴＢＭ１を解体するための揚重設備がトンネル到達部Ｒ内に設置できるようにした後、トンネル到達部Ｒ内に、導坑部１１Ｓを有するコンクリート製の反力体１１をトンネル貫通部Ｋに隣接して構築し、反力体１１の前方には馬蹄形の鋼材を並設した鋼製反力体１２を延設する。そして、導坑部１１Ｓの坑壁さらには鋼製反力体１２をメイングリッパ２で押圧しながら、 リーミングＴＢＭ１がトンネル到達部Ｒ内に収まるまで、カッターヘッド３でトンネル貫通部Ｋさらには反力体１１を切削していく。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーミングＴＢＭを用いてトンネル坑内のトンネル貫通部を貫通してトンネル到達部に到るトンネル掘削方法であって、
リーミングＴＢＭを解体するための作業空間を確保すべく、トンネル貫通部に隣接するトンネル到達部の上半部を拡幅掘削した後、
前記トンネル到達部内に、導坑部を有する反力体を構築し、
その後、前記反力体の導坑部に反力をとりつつ掘進し、さらに前記反力体の一部を切削して前記トンネル到達部に到ることを特徴とするトンネル掘削方法。
【請求項２】
前記反力体がコンクリートからなり、前記導坑部を囲繞するように、前記反力体の内部に切削可能な補強材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項３】
前記反力体が、補強繊維が混入されたコンクリートからなることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【請求項４】
前記反力体の外周部にバンド部材が取り外し可能に巻装されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削方法に関し、特に、リーミングＴＢＭを用いてトンネル坑内のトンネル貫通部を貫通してトンネル到達部に到るトンネル掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーミングＴＢＭは、小口径のＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｂｏｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）または岩盤シールドで掘削した先進導（パイロット）坑内にノーズグリッパ（メイングリッパ）を張り、ノーズグリッパの摩擦抵抗をスラストジャッキ反力として拡径（リーミング）坑を掘削するトンネル掘削機であり（例えば、特許文献１参照）、急速で高精度な掘削が可能である。リーミングＴＢＭの場合、通常のＴＢＭと異なり、メイングリッパはカッターヘッドの前方に装備されている。そのため、掘削が終了するまで、カッターヘッドの前方にメイングリッパの反力を受ける何らかの反力体が必要となる。
従来、リーミングＴＢＭによるトンネル貫通部の掘削では、トンネル坑外に中空の鋼製反力体を設置しておき、鋼製反力体の中空部にメイングリッパを挿入して反力をとることでトンネル貫通部を掘削していた。リーミングＴＢＭによる掘削は、トンネル貫通部の地山が崩れた時点で終了となり、リーミングＴＢＭはトンネル坑外に用意されたクレーン等の揚重設備により解体して搬出されていた。
【特許文献１】特開平８−２６０８９０号公報  （第２−３頁、第１−７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の方法は、トンネル坑外に貫通する場合には有効であるが、向い掘りのようにトンネル坑内で貫通する場合は貫通部が狭隘であるため、通常使用する揚重設備が使用できず、改めて拡径掘削をしなければ揚重設備の設置は不可能である。しかし、その作業は極めて困難な作業となる。従って、トンネル坑内で貫通する場合、従来の方式では、その後の作業に多大な費用に加えて、極めて不安全な作業を残すという問題を抱えている。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、トンネル坑内で貫通するトンネル掘削作業において、リーミングＴＢＭを用いてトンネル貫通部を掘削する場合に、リーミングＴＢＭの解体作業が容易で工期および工費の縮減が図れ、かつ危険作業が軽減される方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、 リーミングＴＢＭを用いてトンネル坑内のトンネル貫通部を貫通してトンネル到達部に到るトンネル掘削方法であって、 リーミングＴＢＭを解体するための作業空間を確保すべく、トンネル貫通部に隣接するトンネル到達部の上半部を拡幅掘削した後、前記トンネル到達部内に、導坑部を有する反力体を構築し、その後、前記反力体の導坑部に反力をとりつつ掘進し、さらに前記反力体の一部を切削して前記トンネル到達部に到ることを特徴とする。
本発明では、 リーミングＴＢＭを解体するための作業空間を確保すべく、トンネル貫通部に隣接するトンネル到達部の上半部を予め拡幅掘削しておくことにより、リーミングＴＢＭの解体作業が容易となり、工期および工費が縮減され、併せて危険作業をなくすことができる。また、拡幅作業に伴って、トンネル到達部内に導坑部を有する反力体を構築することにより、 リーミングＴＢＭをトンネル到達部内まで掘進させることができ、余分な機能を リーミングＴＢＭに持たせる必要がない。
【０００６】
また、本発明では、前記反力体がコンクリートからなり、前記導坑部を囲繞するように、前記反力体の内部に切削可能な補強材が配設されていることを好適とする。
リーミングＴＢＭが掘進する際、 リーミングＴＢＭの前方部に装備されたメイングリッパが導坑部の坑壁を押圧する。そのため、反力体内には非常に大きな引張応力が発生する。本発明では、反力体をコンクリート製とし、導坑部を囲繞するように、反力体の内部に切削可能な補強材を配設することにより、補強材が引張応力に抵抗し、反力体の破壊を防止する。
【０００７】
また、本発明では、前記反力体が、補強繊維が混入されたコンクリートで形成されていてもよい。これにより、反力体内に生じる引張応力に補強繊維が抵抗し、反力体の破壊を防止することができる。
【０００８】
また、本発明では、前記反力体の外周部にバンド部材が取り外し可能に巻装されていてもよい。これにより、反力体内に生じる引張応力にバンド部材が抵抗し、反力体の破壊を防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る トンネル掘削方法では、 リーミングＴＢＭを解体するための作業空間を確保すべく、トンネル貫通部に隣接するトンネル到達部の上半部を予め拡幅掘削しておくことにより、リーミングＴＢＭの解体作業が容易となり、工期および工費が縮減され、併せて危険作業をなくすことができる。また、拡幅作業に伴って、トンネル到達部内に導坑部を有する反力体を構築することにより、 リーミングＴＢＭをトンネル到達部内まで掘進させることができ、余分な機能を リーミングＴＢＭに持たせる必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る トンネル掘削方法の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、掘進方向を「前方」、その反対方向を「後方」と呼ぶことにする。
図１および図２はリーミングＴＢＭの構成を示したものである。
リーミングＴＢＭ１は、 予め掘削された先進導坑Ｓ を拡径 坑Ｌ に拡径掘削するトンネル掘削機であり、メインビーム４に軸支されたカッターヘッド３の前方にメイングリッパ２を、後方にリアグリッパ６をそれぞれ備えている。
【００１１】
カッターヘッド３は、正面から見て、中央部の六角形状の面盤３ａと、当該面盤３ａの各辺から放射状に配設された台形状の面盤３ｂとからなり、面盤３ａ、３ｂ上には複数のローラーカッタ７…が装着されている。また、台形状の面盤３ｂの側部には、ローラーカッタ７で切削した土砂を取り込むためのスクレイパー８がそれぞれ取り付けられている。
【００１２】
メイングリッパ２は、メインビーム４を環装する外筒５の外周面上に装着されており、各メイングリッパ２は、メインビーム４を中心軸として放射状に伸縮することができる。また、外筒５の外周面上にはスラストジャッキ９がメインビーム４と平行に取り付けられており、スラストジャッキ９の一方の端部はメインビーム４に連結されている。
一方、リアグリッパ６も、メイングリッパ２と同様に、メインビーム４を中心軸として放射状に伸縮自在となっている。
【００１３】
リーミングＴＢＭ１を用いて先進導坑Ｓ を拡径 坑Ｌ に拡径掘削する場合、メイングリッパ２で先進導坑Ｓの坑壁を押圧するとともに、リアグリッパ６で拡径 坑Ｌの坑壁を押圧した状態で、カッターヘッド３を回転させながらメインビーム４を徐々に前進させ、ローラーカッタ７…で地山を切削していく。切削した土砂は、カッターヘッド３の回転時にスクレイパー８で取り込まれ、コンベア（図示省略）等で後方に搬送される。
カッターヘッド３が一ストローク分前進すると、カッターヘッド３による掘削を停止し、メイングリッパ２を縮め押圧を解除する。そして、スラストジャッキ９を利用して外筒５をメインビーム４に沿って前方へ移動させる。一方、リアグリッパ６も縮めて押圧を解除し、メインビーム４に沿って前方へ移動させる。
以後、上記工程を繰返すことにより、先進導坑Ｓ を拡径 坑Ｌ に拡径掘削していく。
【００１４】
次に、上記リーミングＴＢＭ１を用いてトンネル到達部Ｒまで掘進する方法について説明する。図３は、本発明に係る トンネル掘削方法の手順を示す概略図である。
トンネル掘削は向い掘りとし、予め先行掘削されたトンネル到達部Ｒまで、先進導坑ＳがＴＢＭ等により貫通形成されているものとする。
先ず、先進導坑Ｓが掘削されているトンネル貫通部Ｋに隣接し、先行して掘削されたトンネル到達部Ｒの上半部を、ＮＡＴＭ工法などにより拡幅掘削し、 リーミングＴＢＭ１を解体するための揚重設備がトンネル到達部Ｒ内に設置できるようにする。この際、拡幅延長は リーミングＴＢＭ１の本体が収まる長さとする。上半部は支保工１０で補強し、拡幅部には天井走行クレーン等の揚重設備（図示省略）を設置する（図３（ａ）参照）。
次いで、 リーミングＴＢＭ１をトンネル到達部Ｒ内に導きいれるために、先進導坑Ｓと同じ断面の導坑部１１Ｓをその内部に有するコンクリート製の反力体１１を、トンネル貫通部Ｋに隣接させてトンネル到達部Ｒ内に構築する。反力体１１をコンクリート製とすることにより、カッターヘッド３で反力体１１を切削することができる。反力体１１の長さはカッターヘッド３がトンネル到達部Ｒ内に収まる程度の長さとし、反力体１１の前方には、馬蹄形の鋼材を並設した鋼製反力体１２を反力体１１に当接させて延設する（図３（ｂ）参照）。なお、鋼製反力体１２は リーミングＴＢＭ１の掘進反力を受けるので、トンネル到達部Ｒの下半で未掘削状態の地盤にアンカーをとっておく。
そして、反力体１１の導坑部１１Ｓの坑壁さらには鋼製反力体１２をメイングリッパ２で押圧しながら、 リーミングＴＢＭ１がトンネル到達部Ｒ内に収まるまで、カッターヘッド３でトンネル貫通部Ｋさらには反力体１１を切削していく（図３（ｃ）（ｄ）参照）。
その後、トンネル到達部Ｒ内に設置された揚重設備を用いて リーミングＴＢＭ１を解体し搬出するとともに、トンネル到達部Ｒの下半部分を掘削することで、トンネル全断面が貫通状態となる。
なお、トンネル到達部Ｒ上半の拡幅掘削部は、広いままの状態で覆工を施して完成させてもよいし、覆工を厚くして標準断面で完成させるようにしてもよい。
【００１５】
図４は反力体の一例を示した断面図である。
反力体１１は、コンクリートで角柱状に形成され、その中心部には先進導坑Ｓと略同径の導坑部１１Ｓが形成されている。反力体１１内部には、格子状の補強材１４が導坑部１１Ｓを囲繞するように多重配設されている。補強材１４の素材としては、切削時にローラーカッタ７が破損せず、しかも高強度なものがよく、例えば炭素繊維などを利用することができる。
あるいは、補強繊維をコンクリート中に混入したものを反力体１１としてもよく、炭素繊維、ガラス繊維、合成樹脂繊維、鋼繊維等の使用が考えられる。
【００１６】
図５は反力体の他の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は継手部の詳細図である。
反力体２１は、コンクリートで円柱状に形成され、その中心部には先進導坑Ｓと略同径の導坑部２１Ｓが形成されている。反力体２１の外周面には、帯状鋼板からなるバンド部材２４が並設して巻装されており、バンド部材２４とバンド部材２４の継手には、かみ合わせ継手２５が用いられている。かみ合わせ継手２５の場合、継手部２５ａに凹凸部が形成されており、凹凸部同士を嵌合し、さらにボルト２５ｂで締結する。
このような反力体２１を使用する場合、カッターヘッド３の前進に合わせてバンド部材２４を順次解体していく必要がある。そのため、バンド部材２４が解体しやすいように、バンド部材２４の表面に剥離材を塗布しておくとともに、反力体２１と地山Ｇとの間には砂２２を充填しておくようにする。
【００１７】
本実施形態による トンネル掘削方法では、 リーミングＴＢＭ１を解体するための揚重設備を設置できるように、トンネル貫通部Ｋに隣接するトンネル到達部Ｒの上半部を予め拡幅掘削しておくことにより、リーミングＴＢＭ１の解体作業が容易となり、工期および工費が縮減され、併せて危険作業をなくすことができる。また、拡幅作業に伴って、トンネル到達部Ｒ内に導坑部１１Ｓ、２１Ｓを有するコンクリート製の反力体１１、２１を構築することにより、 リーミングＴＢＭ１をトンネル到達部Ｒ内まで掘進させることができ、余分な機能を リーミングＴＢＭ１に持たせる必要がない。
【００１８】
以上、本発明に係るトンネル掘削方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、反力体の外形を角柱状もしくは円柱状としているが、他の形状でもよいことは言うまでもない。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】リーミングＴＢＭの側面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】本発明に係る トンネル掘削方法の手順を示す概略図である。
【図４】反力体の一例を示した断面図である。
【図５】反力体の他の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は継手部の詳細図である。
【符号の説明】
【００２０】
１   リーミングＴＢＭ
２  メイングリッパ
３  カッターヘッド
４  メインビーム
５  外筒
６  リアグリッパ
７  ローラーカッタ
８  スクレイパー
９  スラストジャッキ
１０  支保工
１１、２１  反力体
１１Ｓ、２１Ｓ  導坑部
１２  鋼製反力体
１４  補強材
２２  砂
２４  バンド部材
２５  かみ合わせ継手
Ｓ  先進導坑
Ｌ  拡径坑
Ｋ  トンネル貫通部
Ｒ  トンネル到達部
Ｇ  地山
【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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