JPH0932462A - 斜坑掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイロット孔を掘削することなく、トンネル
内で発生する水を排出しつつ掘削作業を行うことのでき
る斜坑掘削工法を提供する。 【構成】 まず、下方トンネル坑５まで到る水抜き用孔
３，３し、次に、これら水抜き用孔３，３から湧き水を
排水しつつ、回転導管２０，導管１８，ロータリーフィ
ーダー２２，桟付きベルトコンベア２６を介してズリを
トンネル掘削機１０の後方側に排出しつつ全断面切下り
掘削を行う構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜坑掘削工法に関し、
より詳しくはトンネル掘削機により斜坑を切下りで掘削
する斜坑掘削工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、発電施設において水を吸い上げ落
下させるための斜坑を掘るために、前面側にカッタヘッ
ドが回転自在に支持されるトンネル掘削機によりそのカ
ッタヘッドを下方に向けて回転させることにより切下り
掘削が行われている。また、先行してパイロット坑を掘
削しその後パイロット坑に沿って拡径する切下り掘削も
行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、山岳地
帯においてはトンネル坑壁から水が湧き出ることが多
く、この湧き出た水が特に前述のような斜坑用トンネル
掘削機の場合にそのトンネル掘削機のカッタヘッド側に
溜まり掘削作業が困難になる。また、先行してパイロッ
ト坑を掘削しその後拡径掘削する工法においては、別に
パイロット坑掘削用のトンネル掘削機が必要となる。さ
らに、パイロット坑をガイドとして拡径掘削するためパ
イロット坑で位置決めするためのグリッパを装着しなけ
ればならず、特殊なトンネル掘削機になるという問題点
がある。

【０００４】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたものであり、斜坑を掘削する際にトンネル坑
壁から水が湧き出てもその湧水による掘削作業への悪影
響を回避することのできる斜坑掘削工法を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
による斜坑掘削工法は、前記目的を達成するために、第
１に、トンネル掘削機により斜坑を切下りで掘削する斜
坑掘削工法において、まず斜坑掘削計画線に沿って予め
小径の１本以上の水抜き用孔をその斜坑が到達すべき空
間まで貫通するように掘削しておき、次に前記トンネル
掘削機により掘削土砂をそのトンネル掘削機の後方側に
排出しつつ斜坑を全断面切下り掘削することを特徴とす
るものである。

【０００６】本発明の第１の特徴を有する斜坑掘削工法
によれば、予め水抜き用孔が設けられるので切羽または
トンネル坑壁から水が湧き出ても、湧き出た水がその水
抜き用孔を流れ落ちて排出され掘削作業を問題なく続行
することができる。また、予め水抜き用孔を設けること
から、掘削作業以前に地山の水を充分に抜いておくこと
ができる。この水抜き用孔はトンネル掘削機の進行の線
形精度に影響を与えるものではなく斜坑径の範囲内でそ
のトンネル掘削機の蛇行が許容されるので例えな従来の
リーミング孔を設けるものに比べて当該トンネル掘削機
による掘削が容易である。さらに、予め水抜き用孔を設
けることにより事前に地質を把握し得るという利点もあ
る。また、トンネル掘削機は湧水に対応する必要がない
ため、ほどんど改造の必要がなく通常のトンネル掘削機
で施工できる。

【０００７】本発明による斜坑掘削工法は、第２に、ト
ンネル掘削機により斜坑を切下りで掘削する斜坑掘削工
法において、ポンプによりトンネル坑壁から機内へ流入
した水を吸い上げそのトンネル掘削機の後方側に排出す
ることを特徴とするものである。

【０００８】本発明の第２の特徴を有する斜坑掘削工法
によれば、トンネル掘削機の機内にトンネル坑壁からの
湧水が流入した場合に、ポンプでトンネル掘削機の後方
へ排水することができ、排水作業を問題なく続行するこ
とができる。

【０００９】本発明の他の目的は、後述される詳細な説
明から明らかにされる。しかしながら、詳細な説明およ
び具体的実施例は最も好ましい実施態様について説明す
るが、本発明の精神および範囲内の種々の変更および変
形はその詳細な説明から当業者にとって明らかであるこ
とから、具体的例として述べるものである。

【００１０】

【実施例】次に、本発明による斜坑掘削工法の具体的実
施例につき図面を参照しつつ説明する。

【００１１】図１に、本実施例に係る斜坑掘削工法を説
明する断面図が示されている。このように、まず、地山
１の破線で示される斜坑掘削計画線２に沿って予め小径
の１本以上の水抜き用孔３を掘削する。この水抜き用孔
３を掘削する装置としては、例えば図１中に示されるロ
ビンズ社（Ｔｈｅ Ｒｏｂｂｉｎｓ Ｃｏｍｐａｎｙ：
米国在）製の掘削機４が用いられる。これら水抜き用孔
３は、斜坑とつながることになる下方トンネル坑５まで
貫通するように掘削される。

【００１２】次に、前記斜坑掘削計画線２に沿って図２
に示されるように斜坑の全断面切下り掘削が成される。
従来は予め掘削されているパイロット孔を拡径する、言
い換えれば断面の一部を切下り掘削することにより斜坑
を仕上げることが多かったが、本実施例では、斜坑の全
断面を一気に掘削するものである。

【００１３】この全断面切下り掘削のためのトンネル掘
削機１０は、本体前部のカッタヘッドサポート１１に支
持されるとともに複数のディスクカッタ１２が設けられ
るカッタヘッド１３を減速電動機１４により回転させる
とともに、本体に設けられるメイングリッパ１５により
トンネル坑壁１６に反力をとってスラストジャッキ１７
により前記カッタヘッドサポート１１に推進力を伝達す
ることにより掘進動作を行うものである。

【００１４】前記カッタヘッドサポート１１の中心部に
は掘削土砂用の導管１８が挿設されており、この導管１
８の先端部は、このカッタヘッドサポート１１の前側中
心部に固定されているスイベルジョイント１９に接続さ
れている。また、このスイベルジョイント１９には前記
カッタヘッド１３内に配される回転導管２０の基端部が
接続されている。この回転導管２０の先端部２１は前記
カッタヘッド１３の周縁部分の前面に開口するようにそ
の周縁部分に接続されている。

【００１５】また、前記導管１８の後端部はロータリー
フィーダ２２に接続されており、このロータリーフィー
ダ２２には、後端部に真空ポンプ（図示されない）が配
されるとともにメインビーム２３の中を通過するように
配される吸引導管２４の先端部が接続されている。

【００１６】このような構成において、前記吸引導管２
４の後端部に設けられる真空ポンプを作動させると、前
記回転導管２０の先端部２１からズリが空気と一緒に、
また多くの場合、水とも混合されて吸い込まれ、前記ス
イベルジョイント１９および導管１８を通過して、この
ロータリーフィーダ２２に導かれる。ここで、空気は前
記吸引導管２４に吸い込まれ、水の大部分は排水ポンプ
２５により機外に吸い出され、ズリは減圧状態から開放
されて落下し、このロータリーフィーダ２２の下方に設
けられている桟付きベルトコンベア２６に載り、この桟
付きベルトコンベア２６により当該トンネル掘削機１０
の後方側に搬送される。

【００１７】このようにズリを排出しつつ斜坑を全断面
切下り掘削する作業中に、前記トンネル坑壁１６に水が
湧き出てくることがある。また、前記桟付きベルトコン
ベア２６に載せられたズリからも水が滴り落ちてくる。
これらの水は、前述の予め掘削されている水抜き用孔
３，３を流下し、図中、符号２７で示されるように前記
下方トンネル坑５内に排水される。

【００１８】本実施例において、水抜き用孔３は２本掘
削されているが、必要に応じて１本、またはさらに多数
の水抜き用孔３を掘削してもよい。

【００１９】図３に、第２の実施例に係る斜坑掘削工法
を示す縦断面図が示されている。この実施例に用いられ
るトンネル掘削機３０においては、カッタヘッド１３ａ
の周縁部に図３（ｂ）に示されるように円周方向に等間
隔になるように８枚のスクレーパ３１が立設され、各ス
クレーパ３１の直横にズリをカッタヘッド１３ａの内側
に導入するための開口３２がそれぞれ設けられている。

【００２０】このような構成において、カッタヘッド１
３ａが回転すると、切羽において生じるズリが前記スク
レーパ３１によりかき集められ、前記開口３２を通って
カッタヘッド１３ａの内側に導入され、図３（ａ）にお
いて符号３３で示されるように落下する。この落下位置
には、ホッパ３４および桟付きベルトコンベア３５が設
けられている。したがって、落下してくるズリはそのホ
ッパ３４に捕捉されてその桟付きベルトコンベア３５の
上に載り、トンネル掘削機３０の後方側に搬送される。
この桟付きベルトコンベア３５の後端部には、ホッパ３
７を介してズリトロッコ３８が配設されており、ズリは
その桟付きベルトコンベア３５からそのズリトロッコ３
８に落下してトンネル坑外に搬出される。

【００２１】このように切下り掘削中にズリをトンネル
坑外に搬出する作業と並行して、セグメントエレクタ３
９により、トンネル掘削機３０の後方のトンネル坑壁に
リング状のセグメント（地山保持と止水のための簡易セ
グメント）４０が構築される。このセグメント４０に
は、底部に小さな水抜孔４１が開けられている。したが
って、トンネル坑壁から水が湧き出すとその水抜孔４１
を通って水が流れだし、トンネル坑内を低い方に流れ
る。このように流れてくる水は、図３（ａ）に示される
ようにトンネル掘削機３０の下部近傍に設けられる排水
ポンプ４３により排水される。なお、本実施例では、ト
ンネル掘削機はシールドタイプであるがオープンタイプ
のものであってもよい。

【００２２】このように水抜孔４１を有するセグメント
４０を設けることにより、セグメント４０とトンネル坑
壁との間に湧き出した水が過剰に溜まり、例えば水圧に
よりセグメント４０の変形や破損等という弊害が回避さ
れる。

【００２３】図４に、第３の実施例を説明する縦断面図
が示されている。この実施例に用いられるトンネル掘削
機５０においては、カッタヘッド１３ａの構成は前記ト
ンネル掘削機３０と同様のものであるがズリ排出手段と
してスクリューコンベア５１が用いられている。前述の
ようにホッパ３４を介して取り込まれるズリは、このス
クリューコンベア５１の先端部から後端部に搬送され
る。この後端部の下側にはズリの落下を制御するための
シャッター５２が設けられ、このシャッター５２の下方
には前述と同様のズリトロッコ３７が配されている。

【００２４】この実施例においても、全断面掘削作業に
並行してセグメントエレクタ３９により、水抜孔４１を
有する前記セグメント４０が配設される。また、この全
断面掘削作業に先立って、前記実施例と同様に２本の水
抜き用孔３，３が設けられている。

【００２５】掘削作業中に前記水抜き用孔３にズリが詰
まって閉塞した場合には、この水抜き用孔３よりさらに
径の小さなドリルで孔開け作業を行えばよい。

【００２６】なお、前述の各実施例においてズリを排出
するために種々の搬出手段を適用することができる。例
えば、前記トンネル掘削機１０において、桟付きベルト
コンベア２６の後方にさらにズリトロッコを設けること
ができる。また、掘削方式を泥水式にすることもでき
る。この泥水式の場合、トンネル掘削機１０のカッタヘ
ッド１３の内側空間に水を送り込み、水と混合されたズ
リはスラリーとして排泥管によりその内部空間からトン
ネル掘削機１０の後方側に排泥ポンプの力により搬出さ
れる。この排泥管の途中にクラッシャーを設けてズリの
径を小さくしてもよい。なお、排泥ポンプの搬出力は比
較的小さいので、途中で排泥管から桟付きベルトコンベ
ア，ズリトロッコ等にズリ（スラリー）を載せ換えて搬
出することもできる。また、泥水式の場合、カッタヘッ
ドは第１の実施例で用いられるカッタヘッド１３に限ら
ず、第２の実施例に用いられるカッタヘッド１３ａであ
ってもよいことは言うまでもない。

【００２７】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１の実施例における水抜き用孔の掘
削作業を示す縦断面図である。

【図２】図２は、第１の実施例における切下り掘削作業
を示す縦断面図である。

【図３】図３は、第２の実施例に係る斜坑掘削工法を示
す図である。

【図４】図４は、第３の実施例に係る斜坑掘削工法を示
す縦断面図図である。

【符号の説明】

２ 斜坑掘削計画線 ３ 水抜き用孔 ５ 下方トンネル坑 １０，３０，５０ トンネル掘削機 ４０ セグメント ４１ 水抜孔 ２８，４３ 排水ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削機により斜坑を切下りで掘
   削する斜坑掘削工法において、まず斜坑掘削計画線に沿
   って予め小径の１本以上の水抜き用孔をその斜坑が到達
   すべき空間まで貫通するように掘削しておき、次に前記
   トンネル掘削機により掘削土砂をそのトンネル掘削機の
   後方側に排出しつつ斜坑を全断面切下り掘削することを
   特徴とする斜坑掘削工法。
2. 【請求項２】 トンネル掘削機により斜坑を切下りで掘
   削する斜坑掘削工法において、ポンプによりトンネル坑
   壁から機内へ流入した水を吸い上げそのトンネル掘削機
   の後方側に排出することを特徴とする斜坑掘削工法。