(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下空洞内壁から奥に向けて、少なくとも掘削領域の設計側面を囲むように、前記掘削領域の断面の内側から外側に向けて斜めに複数穿孔した発破孔にそれぞれ爆薬を充填し、さらに、これらの爆薬を爆発させることにより、前記掘削領域を、前記設計側面において地盤から切り離すように発破して掘削する、発破掘削工法において、
前記発破孔を、前記設計側面を多重に囲むように穿孔し、かつ、断面径方向において最内側に位置する最内発破孔の穿孔深さを発破長と等しくし、また、最外側に位置する最外発破孔を含んだ残りの発破孔の最深部が前記最内発破孔の最深部より断面径方向において内側に位置させるために、前記残りの発破孔の穿孔深さを浅くすると共に、
前記最内発破孔を、最深部の断面径方向における位置が、前記最外発破孔の最深部の断面径方向における位置と一致するように穿孔し、
前記最内発破孔と前記最外発破孔との間の発破孔を、等間隔に、かつ、最深部の断面径方向における位置が、すべて、前記最外発破孔の最深部の断面径方向における位置と一致するように穿孔すること、を特徴とする発破掘削工法。
【請求項２】
請求項１に記載の発破掘削工法において、前記発破孔を、該発破孔より一つ外側に位置する発破孔に対して、円周方向に互い違いとなるように掘削することを特徴とする発破掘削工法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発破掘削工法において、前記最外発破孔には全長にわたって装薬し、他の発破孔においては、その一つ外側の発破孔より奥にある部分にのみ装薬すること、を特徴とする発破掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトンネルなどの地下空洞を掘削する発破掘削工法に係わり、特に、発破孔の配置を工夫して余堀り量を従来より少なくすることにより、余堀り量を増加させずに発破長を延長することができる発破掘削工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事現場において、地盤を発破により掘削し、所定の形状、大きさを有する空間を作製すること（以下、発破掘削と表示）は頻繁に行われている。
通常、発破掘削は、穿孔機を用いて所定の位置に所定の深さおよび大きさを有する発破孔を掘削し、この発破孔に挿入した爆薬を爆発することにより行う。
【０００３】
この発破掘削工法の一例であるＳＢ（スムースブラスティング）工法について、図３および図４を用いて説明する。
図３は、従来のＳＢ工法における発破孔５…の位置を説明する概略図であり、図４は図３の切羽２における一部省略の断面概略図である。
ＳＢ工法は、、地下空洞１の切羽２の周縁部２ａ全体から地下空洞１の設計側面１ａに沿うように、ドリルジャンボ１００などの穿孔機を用いて発破孔５を複数掘削し、この発破孔に装薬した爆薬を爆発することにより、地盤から掘削すべき領域を、設計側面１ａにおいて、切り離すように発破して（ＳＢ効果）掘削する工法である。
このＳＢ工法によれば、掘削すべき領域すべてを強大な爆発エネルギーを用いて発破（破砕）する必要はないため、残った地盤の損傷は少なく、また、掘削壁面の仕上がりは円滑で余堀りや浮石も少なくてすむ。
また、発破孔５の発破長Ｌにほぼ比例して施工速度が向上するという特徴も備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＢ工法において、余堀り量を減少させ、かつ、地盤の損傷を少なくするために、設計側面１ａに完全に沿って発破孔５を掘削することが望ましい。
しかし、ドリルジャンボ１００の穿孔機１０１は、先端部であり実際に地盤に当接して穿孔する穿孔部１０１ｂが、当該穿孔部１０１ｂを駆動させる駆動部１０１ａより細い構造であるため、穿孔機１０１を水平に保ったまま穿孔部１０１ｂを切羽２の周縁部２ａに当接させることはできない。
このため、予定している領域を完全に含んで発破掘削を行うためには、発破孔５を、図３に示すように斜め（差し角φ（ファイ））に穿孔する必要がある。
従って、ＳＢ工法においても、発破孔５は設計側面１ａよりも径方向に深く穿孔されていたため、余堀り量ｄ１は０ではなく、Ｌ×ｔａｎ（φ）ほど発生していた。
この余堀り量ｄ１は、前記した内容から判るように、発破長Ｌを長くすると大きくなって許容限度を超える可能性が出てくるため、発破長Ｌの長さには限界があった。
従って、長孔発破による施工速度向上というＳＢ工法の特徴を生かすことは難しかった。
【０００５】
上記事情に鑑み、発破孔の配置を工夫して余堀り量を従来より少なくすることにより、発破長Ｌを延長して施工速度を向上させることを可能にした発破掘削工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、地下空洞（１）内壁（例えば切羽２）から奥に向けて、少なくとも掘削領域の設計側面（１ａ）を囲むように、前記掘削領域の断面の内側から外側に向けて斜めに複数穿孔した発破孔にそれぞれ爆薬を充填し、さらに、これらの爆薬を爆発させることにより、前記掘削領域を、前記設計側面において地盤から切り離すように発破して掘削する、発破掘削工法において、前記発破孔を、前記設計側面を多重に囲むように穿孔し、かつ、断面径方向において最内側に位置する最内発破孔（例えば発破孔４…）の穿孔深さを発破長と等しくし、また、最外側に位置する最外発破孔（例えば発破孔３…）を含んだ残りの発破孔の最深部が前記最内発破孔の最深部より断面径方向において内側に位置させるために、前記残りの発破孔の穿孔深さを浅くすることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、前記最内発破孔のように、発破孔の穿孔位置を内径側に移動させることにより、同一の差し角および発破長における余堀り量を、その移動分ほど減少させることができる。ここで、前記掘削領域の手前側の外周端部付近に、前記最内発破孔のみの発破では掘削できない部分があるが、この部分も前記残りの発破孔を設けることにより発破可能となる。また、前記残りの発破孔を前記最内発破孔より浅く穿孔して、該発破孔の最深部が前記最内発破孔の最深部より断面径方向において内側に位置させたので、余堀り量は、前記残りの発破孔を設けても増加しない。従って、本発明によれば、同一の発破長における余堀り量を減らすことができる。また、余堀り量を減らす必要がない場合は、一回あたりの発破長を延長できるため、施工速度は向上して掘削コストを削減できる。
【０００８】
本発明の発破掘削工法は、前記最内発破孔を、最深部の断面径方向における位置が前記最外発破孔の最深部の断面径方向における位置と一致するように穿孔し、また、前記最内発破孔と前記最外発破孔との間の発破孔を、等間隔に、かつ、最深部の断面径方向における位置が、すべて、前記最外発破孔の最深部の断面径方向における位置と一致するように穿孔してもよい。この場合は、前記掘削領域は全域において、同一の断面形状に発破掘削されるので、発破側面はなめらかになる。
【０００９】
なお、上記した発破掘削工法において、前記発破掘削孔を２重に設けても良いし、さらに多く重ねて設けてもよい。また、前記地下空洞がトンネルである場合は、前記最外発破孔は、切羽の周端から奥に向かって掘削されるため、前記最外発破孔の孔長が短いほど余堀り量は減少できる。従って、前記発破孔の重なり数をｎとすると、前記最外発破孔の孔長は前記最内発破孔の孔長の１／ｎ倍となるため、ｎを増やせば増やすほど余堀り量は減少する。
【００１０】
また、本発明の発破掘削工法は、前記発破孔を、該発破孔より一つ外側に位置する発破孔に対して、円周方向に互い違いとなるように掘削してもよい。この場合は、前記最内発破孔および前記他の発破孔の内部の爆薬は、前記設計側面に沿ってまんべんなく地盤を破壊するため、より確実に前記設計側面に沿った発破掘削を行える。
【００１１】
また、本発明は、上記の発破掘削工法において、断面径方向において最も外側に位置する最外発破孔には全長にわたって装薬し、他の発破孔においては、その一つ外側の発破孔より奥にある部分にのみ装薬することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記他の発破孔は全体に爆薬を装薬するのではなく、他の発破孔においては、その一つ外側の発破孔より奥にある部分にのみ装薬するので、必要最小限の爆発によりＳＢ効果を利用した掘削を行える。従って、地盤に与える影響は最小限で済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明に係る発破掘削工法の一例について説明する。
図１は、本実施例における発破孔３…および発破孔４…の配置を説明する概略図であり、図２は図１の切羽２における一部省略の断面概略図である。
【００１４】
本実施例においては、まず、ドリルジャンボ１００を用いて、地下空洞１の切羽２の周縁部２ａに、従来例である発破孔５…と同じ位置に、発破孔３…を穿孔する。ここで、発破孔３…は、発破孔５と差し角φに穿孔されるが、その長さは発破孔５の半分である１／２Ｌとする。
【００１５】
また、周縁部２ａにおいて、発破孔３…より内径側に、発破孔４…を、発破孔３…とは円周方向に互い違いになるように、例えば同じ差し角φで穿孔する。
ここで、好ましくは、図１に示すように、発破孔４…の穿孔位置を発破孔３…よりｄ2＝Ｌ／２×ｔａｎφほど内径側にすることにより、発破孔３…の最深部の径方向の位置と、発破孔４…の最深部の径方向の位置とを一致させる。この結果、発破孔３…、４…の最深部の径方向の位置は、従来例の半分となる。
【００１６】
次に、発破孔３…および発破孔４…に爆薬を装薬する。
ここで、発破孔３…には爆薬を全長にわたって装薬し、発破孔４…には、発破孔３…より奥にある部分、すなわち奥部４ａにのみ爆薬を装薬する。
この結果、爆薬は、切羽２から深さＬまで、一重に装薬されたことになる。
【００１７】
その後、発破孔３…および孔４ａ…内の爆薬を爆発させることにより、ＳＢ効果を利用して、地下空洞１の掘削を進める。
【００１８】
ここで、切羽２から深さＬの部分まで爆発が起こるため、一回の発破で深さＬほど掘削は進む。
この際、発破孔３…および発破孔４…は、径方向において、設計側面１ａからはｄ2＝１／２×ｄ１則ち従来例の半分しか奥に入っていないため、余堀り量は従来の半分で済む。
【００１９】
以上より、本発明の一実施例である発破掘削工法において、地下空洞１の切羽２において、従来例の発破孔５…とほぼ同じ位置に、深さが１／２Ｌと発破孔５…の半分である発破孔３…を穿孔し、さらに、発破孔３…のｄ2ほど内径側に深さＬの発破孔４…を穿孔し、これら発破孔３…、４…に装薬した爆薬を爆発させることにより地下空洞１をＳＢ効果を利用して掘削するので、発破一回あたりの掘削量は従来例とほぼ同じＬであるにもかかわらず、発破孔３…および発破孔４…は、径方向において、設計側面１ａからはｄ2＝１／２×ｄ1則ち従来例の半分しか奥に入っていないため、余堀り量は従来の半分で済む。
従って、本発破掘削工法によれば、余堀り量を、図１の斜線部分ほど減らして従来の半分にすることができる。
【００２０】
また、余堀り量を従来例と同じでよい場合は、発破孔３…、４…の深さをそれぞれＬおよび２Ｌと、従来例より倍にできるため、発破一回あたりの掘削量は２Ｌすなわち従来の倍となる。従って、施工速度は従来の倍となるため、掘削コストを大幅に削減できる。
【００２１】
さらに、発破孔３…と発破孔４…を互い違いに穿孔したため、爆薬は設計側面１ａに沿ってまんべんなく地盤を破壊するため、より確実に設計側面１ａに沿って掘削が進む。
さらに、発破孔４…は全体に爆薬を装薬するのではなく、奥部４ａにのみ装薬したので、必要最小限の爆発によりＳＢ効果を利用した掘削を行える。従って、地盤に与える影響は最小限で済む。
【００２２】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形できる。
例えば、発破孔４…の長さを２Ｌより短くすることにより、発破孔４…の穿孔位置を発破孔３…側すなわち外側にずらしてもよい。
また、発破孔の配置は、発破孔３…と発破孔４…の二重構造に限定されるものではなく、発破孔４…の内側にさらに発破孔を多重に穿孔してもよい。
この場合は、好ましくは、すべての発破孔の穿孔角度をφとし、発破孔の多重度をｎとした場合、外側からｍ番目の発破孔の穿孔深さをｍ／ｎ×Ｌとし、また、その穿孔位置を、発破孔３…からＬ×ｍ／ｎ×ｔａｎφほど内径側にする。
これにより、発破孔３…の最深部の径方向の位置と、発破孔４…の最深部の径方向の位置とを一致させることとなり、また、発破孔３…、４…、…の最深部の径方向の位置は、従来例の１／ｎとなる。
また、その円周方向の穿孔位置も、一つ外径側に位置する発破孔と互い違いとなるようにすると、本実施例と同様に、爆薬は設計側面１ａに沿ってまんべんなく地盤を破壊するため、より確実に設計側面１ａに沿って掘削が進む。
さらに、本実施例と同様に、発破孔３…には全長にわたって爆薬を装薬し、他の発破孔においては、その一つ外側の発破孔より奥にある部分にのみ装薬することにより、必要最小限の爆発によりＳＢ効果を利用した掘削を行える。従って、地盤に与える影響は最小限で済む。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、前記最内発破孔のように、発破孔の穿孔位置を内径側に移動させることにより、同一の差し角および発破長における余堀り量を、その移動分ほど減少させることができる。また、前記掘削領域の手前側の外周端部付近を発破するための前記残りの発破孔を、前記最内発破孔より浅く穿孔することにより、該発破孔の最深部が前記最内発破孔の最深部より断面径方向において内側に位置させたので、余堀り量は、前記残りの発破孔を設けても増加しない。従って、本発明によれば、同一の発破長における余堀り量を減らすことができる。また、余堀り量を減らす必要がない場合は、一回あたりの発破長を延長できるため、施工速度は向上して掘削コストを削減できる。
【００２４】
また、本発明によれば、前記掘削領域は全域において、同一の断面形状に発破掘削されるので、発破側面はなめらかになる。さらに、前記地下空洞がトンネルである場合は、前記最外発破孔は、切羽の周端から奥に向かって掘削されるため、前記最外発破孔の孔長が短いほど余堀り量は減少できる。従って、前記発破孔の重なり数をｎとすると、前記最外発破孔の孔長は前記最内発破孔の孔長の１／ｎ倍となるため、ｎを増やせば増やすほど余堀り量は減少する。
【００２５】
また、本発明によれば、前記最内発破孔および前記他の発破孔の内部の爆薬は、前記設計側面に沿ってまんべんなく地盤を破壊するため、より確実に前記設計側面に沿った発破掘削を行える。
【００２６】
また、本発明によれば、必要最小限の爆発によりＳＢ効果を利用した掘削を行えるため、地盤に与える影響は最小限で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発破掘削工法の一例における発破孔３…および発破孔４…の配置を説明する概略図である。
【図２】図１の切羽２における一部省略の断面概略図である。
【図３】従来のＳＢ工法における発破孔５…の位置を説明する概略図である。。
【図４】図３の切羽２における一部省略の断面概略図である。
【符号の説明】
１                              地下空洞
１ａ                            設計側面
２                              切羽（内壁）
３                              発破孔（最外発破孔）
４                              発破孔（最内発破孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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