JPS62158690A - 地下貯蔵施設の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、地下深部の岩盤中に設けた空洞本体内に、圧
縮空気、石油等の流体や廃棄物等を貯蔵するようにした
地下貯蔵施設およびその施工方法に関するものである。

「従来の技術」 従来、この種の地下貯蔵施設として、例えば第６図に示
すような構造の地下タンクが適用されている。この地下
タンクは、地下５０〜１０００ｍの岩盤Ｇ内に横方向（
水平方向）に延びるタンク本体１を設けるとともに、地
表からこのタンク本体ｌに垂直に延びこのタンク本体ｌ
に連通ずるパイロット坑２を設けた乙ので、前記タンク
本体ｌの中に圧縮空気等の流体や廃棄物等を貯蔵するよ
うにしたものである。

ところで、このような地下タンクを施工するには、従来
、例えば機械掘削等によってパイロット坑を構築し、タ
ンク本体ｌのアーチ部（上部）を掘削した後、数段のベ
ンチカットで掘り下げる工法がとられる。なお、ベンチ
高は、岩盤条件によって決定され、また補強は、吹付は
コンクリート、ロックボルトなどによって実施される。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、前述した従来の技術における次ぎのような問
題点を解決せんとする乙のである。

すなイっち、前記構造の地下タンクにあっては、水平方
向に延びるタンク本体１をベンチカット等によって掘削
するなどの複雑な掘削手順を必要とするため、作業員が
大空洞の床面に居て作業することを要求され、これによ
り、作業中の安全を確保する目的から支保工（ロックボ
ルト、吹付はコンクリート等）が必要となって、建設コ
ストが高くなり、また工期が長くなるといった問題点が
生じることである。

本発明は、前記事情に鑑み提案されたもので、その目的
とするところは、良好な岩盤の地下深部に無支保の大空
洞を作業員の安全を確保しながら掘削することができ、
しかも工期の短縮、コストの低減および安全性の向上を
達成することのできろ地下貯蔵施設およびその施工方法
を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 このような目的を達成するために、第１発明である地下
貯蔵施設は、地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイ
ロット坑と、このパイロット坑の先端に連続する形態で
下方に垂直に延びかつパイロット坑よりも大径の空洞本
体とからなることを特徴とするものである。

また、このような地下貯蔵施設を施工する第２発明の施
工方法は、先端にカッタードラムが回転自在に設けられ
た長尺の掘削機本体と、この掘削機本体を掘削孔内に固
定する固定手段と、前記掘削機本体を旋回・伸縮させる
操縦装置と、掘削機本体を俯仰させて任意の半径位置に
保持□する俯仰用曲玉シリンダと、掘削ずりを排出する
排出手段と、切羽の近傍で、掘削された掘削孔の内周面
形状に沿うように環状に組み上げられた覆工用型枠とを
主体として構成された掘削装置を用い、前記操縦装置お
よび俯仰用油圧シリンダにより掘削機本体を移動させな
がら、掘削機本体の先端のカッタードラムにより、地盤
を地表から下向きに掘削していき、掘削か進むと同時に
、切羽近傍に覆工用型枠を配置し、掘削の進行に合わせ
てコンクリートを打設して、パイロット坑を溝築し、こ
のパイロット坑の構築後、パイロット坑の底部を、面記
掘削罹本体により掘り進めるとと乙にパイロット坑の中
心より外側に向けて掘削を行い、パイロツト坑の先端に
空洞本体を構築するものである。

また、第３発明の施工方法は、（イ）地表から地下の岩
盤まで掘削してパイロット坑を構築した後、このパイロ
ット坑の底部を、構築すべき空洞本体の底部まで垂直に
掘削しつつ掘削の進行に合わＵ−で、掘削孔の周囲を吹
付はコンクリートで仮覆工し、仮縦坑を構築する工程と
、 （ロ）この仮縦坑の下端の周囲にさく岩機により放射状
にボーリング孔を穿設し、このボーリング孔内に爆薬を
装てんして、これを***することにより、仮縦坑周囲の
岩盤を破砕し、この破砕したずりを排出する工程と、 （ハ）前記（ロ）の工程を、破砕されずに残っている仮
縦坑の下側から順に上側まで繰り返して、仮縦坑全体を
崩壊させ、空洞本体を構築する工程とを具備したしので
ある。

［実施例Ｊ 以下、本発明の実施例について第１図ないし第５図を参
照して説明する。

まず、第１図を参照して、地下貯蔵施設について説明す
ると、これは、地表Ａから地下の岩盤Ｇ内に垂直に延び
ろパイロット坑１０と、このパイロット坑ｌＯの先端に
連続する形態で下方に垂直に延びかつパイロット坑ＩＯ
よりも大径の空洞本体１１とから構成されている。

そして、前記パイロット坑１０は、例えば、横断面円形
をなすように垂直に掘り下げられて、岩盤Ｇ内の空洞本
体１１と地表Ａとを結ぶように構成されており、また、
その内周面全面は、所定の厚さに打設されたコンクリー
ト壁１２によって覆工されている。

空洞本体１１は、地下の堅固な岩盤Ｇの中に曲記パイロ
ット坑ｌＯに連続して垂直に掘り下げられた横断面が円
形状の空洞であり、その人仮部１１ａは、パイロット坑
ｌＯの先端の開口部から下端に向けて漸次外径を増大さ
せる形状、すなわち逆円錐台状をなしている。また、図
示例では、この空洞本体１１の底部ｔｉｂも円錐台形状
に形成されているが、この底部１１ｂの形状は、このも
のに限定されるらのではない。

なお、前記空洞本体１１は、要求される貯蔵容量、地形
地質条件等を考慮して断面形状および大きさなどが決定
される。

以上のように構築されている地下貯蔵施設では、圧縮空
気などの流体を貯蔵する空洞本体１１が、地下の堅固な
岩盤Ｇ内にパイロット坑ＩＯの先端（下端）に垂直に連
続してパイロット坑１０を拡幅した形態に形成されてい
るので、空洞本体１１の内部空間を無支保で安定した状
聾に確保することができ、また、この施工にあたっては
、無支保の空洞部分に作業員が入ることなく、安全な立
坑部分のみの出入りだけで、掘削することを達成し得て
、その安全性を向上することが可能となる。また、掘削
されたすり等をすべて垂直に延びるパイロット坑１０お
よび空洞本体１１を通して搬出することができるので、
従来の（苗孔方式の地下タンクなどに比へ、すりの搬出
を容易にすることができるといった利点もある。

次に、このように構成された地下貯蔵施設の施工方法の
一実施例を第２図および第３図を参照して説明する。

まず、これらの図により、この施工方法に用いられる掘
削装置の一例について説明すると、これは、他山を掘削
する掘削機本体１５と、この掘削機本体１５を掘削孔の
内壁（第２図では覆工コンクリート壁１２の内壁）に固
定する固定手段１６と、面記掘削賎本体１５を旋回・伸
縮させる操縦装置１７と、掘削機本体１５を俯仰させて
任意の半径位置に保持する俯仰用油圧シリンダ１８と、
掘削ずりを排出する排出手段１９と、切羽の近傍で、掘
削された掘削孔の内周面形状に沿うように環状に組み上
げられた覆工用型枠２０とを主体として構成され、操縦
装置１７および俯仰用油圧シリンダ１８により掘削機本
体１５を移動させながら、掘削機本体１５の先端のカッ
タードラム２１により岩盤（地山）を切削し、これを、
所定の形状に掘削するとと乙に覆工用型枠２０に打設し
たコンクリートによって、掘削孔の内周を覆工するよう
になっている。また、この掘削装置は、図示Ｕぬ巻上賎
等のワイヤ＼Ｖに吊持された支持テーブル２２を介して
吊り下げられるようになりている。

これら主要溝成部（オについて、説明を補足しておくと
、掘削機本体１５は、旋回テーブル２３に基端部がピン
接合された切削フレーム２４と、この切削フレーム２４
の先端部に取り付けられ減速機および駆動モータからな
る駆動手段２５と、この駆動手段２５の先端に回転自在
に支持され全面に切削ビットが取り付けられた前記カッ
タードラム２１とから構成されている。

また、前記固定手段Ｉ６は、掘削機本体１５の旋回を支
持するとともに上下に伸縮する機能を持った支持本体２
６と、この支持本体２６の上下２段にそれぞれ取り付け
られこの支持本体２６を掘削孔（パイロット坑１０　）
の中心に支持する油圧シリンダ２７とから構成されてい
る。この油圧シリンダ２７は、支持本体２６の外周に放
射状に複数個（例えば３個）取り付けられ、これを伸張
させることによって、ロッド先端に設けられた脚板２８
を、例えばパイロット坑ＩＯの内壁等に圧着させ、図面
に示す如く、支持本体２６をパイロット坑１０や空洞本
体１１の中心に支持するようになっている。

また、掘削機本体１５を旋回・伸縮させる操縦装置１７
は、前記支持本体２６の上部に設けられ掘削機本体１５
を旋回させるロータリーテーブル２９と、このロータリ
ーテーブル２９と支持本体２６との間に取り付けられた
伸縮シリンダ３０とから構成されている。ロータリーテ
ーブル２９は、前記支持本体２６内に支持された旋回軸
の上部に大形の平歯車が取り付けられてなり、これが油
圧モータと遊星減速機とを組み合わＵ゛た２台の駆動装
置によって旋回駆動されろものである。

俯仰用油圧シリンダ１８は、その基端部が前記旋回テー
ブル２３にピン接合されて支持されるとともに、そのロ
ッド１８ａの先端が切削フレーム２４にピン接合されて
掘削機本体１５を縦回動させる構成となっている。

なお、前記排出手段１９は、掘削された岩（ずり）を吸
引装置により、前記ドラム２１の真上に取り付けられた
吸込み管３１を介して上方のエアーリフトバイブ３２に
送り、このエアーリフトバイブ３２を通して外部に排出
するものである。

また、覆工用型枠２０について説明を補足しておくと、
これは、パイロット坑ｌＯの内周面の覆工コンクリート
壁１２を成形する目的に用いられるもので、コンクリー
ト壁１２の下面を成形する底部型枠２０ａと、内周面を
成形する側部型枠２０ｂとを組み上げた構成とされ、例
えば前記支持テーブル２２などに着脱自在に取り付けら
れるが、掘削装置などに油圧などの手段により操作でき
る＋１４成としても良い。

次ぎに、このような構成の掘削装置を用いて、前記の地
下貯蔵施設を施工する方法について、第２図および第３
図を参照して説明する。

まず、掘削すべき地盤上（地表）に、掘削装置を、支持
テーブル２２を介して巻上機などに吊り下げた状態で配
置する。次いで、掘削機本体１５の先端のカッタートラ
ム２１を回転さＵ゛ることにより掘削を開始するととも
に、操縦装置１７および俯仰用油圧シリンダ１８により
、掘削機本体１５を移動させながら、地盤を下向きに掘
削していき、掘削したずりを、吸込管３１を通して上方
のエアーリフトバイブ３２により排出する。

そして、掘削が進むと同時に、切羽近傍に覆工用型枠２
０を配置し、掘削の進行に合わせてこの中にコンクリー
トを打設して、掘削孔の内周面をコンクリート壁１２で
覆工していく。また、前記過程において、操縦装置１７
の伸張範囲にお（ヂる掘削が完了した後は、順次、掘削
装置全体を吊り降ろし、その都度、固定手段１８によっ
て、すなわち第２図に示すように、油圧シリンダ２７を
伸張さＵ−１脚板２８をコンクリート壁１２の内壁に圧
着させることによって、掘削機本体１５を固定し、掘削
機本体１５による掘削を進行させる。

なお、前記型枠２０内に打設するコンクリートに、例え
ば、高強度配合コンクリートに早強剤等を混和した乙の
を使用すれば、早期に型枠を脱型することかてき、地山
の変形を抑正することができるので、望ましい。

以上の手順によって、第１図に示したパイロット坑１０
か構築されろ。このパイロット坑ｌＯの＋１’＆　ｆ５
後、この底部に連続して空洞本体１１を施工するには、
パイロット坑ｌＯの底部を、第３図に示すように、前記
掘削機本体１５のカッタードラム２１を回転させること
により掘り進めるとともに操縦装置１７によって掘削機
本体１５を３６０°旋回毎に交互に、右旋回・左旋回と
いうように方向を変え、パイロット坑１０の中心より外
側に向けて掘削を行えば良い。

そして、掘削の進行によって、掘削機本体１５を、固定
手段１８によってパイロット坑ｌＯの下に支持する必要
が生じた場合は、第３図などに示すように、掘削機本体
Ｉ５を吊り降ろし、空洞本体１１内で油圧シリンダ２７
を伸張させて、脚板２８を空洞本体１１の内壁に圧着さ
せ、この状態で、掘削を進めれば良い。

以上の手順により、パイロット坑１０の下端にこれより
も大径の空洞本体１１が形成され、第１図に示した地下
貯蔵施設が構築される。そして、この施工方法によれば
、パイロット坑１０および空洞本体１１を、掘削機本体
１５の移動だけで掘削するようにしたので、作業員は、
無支保の空洞部分に出入すすることなく、その安全性を
確保しながら、掘削することができ、かつ、複雑な掘削
手順を要することなく、掘削作業を単純化し得て、建設
コストの低減を図ることができる。また、本実施例では
、機械掘削により、パイロット坑１ｏと空洞本体１１と
を掘削するので、他山を傷めることなくこれらを構築す
ることができ、また、これらパイロット坑ｌＯおよび空
洞本体＋１を同一の掘削装置により連続形成することが
できるので、作業能率を向上することができるといった
利点らある。

なお、本実施例では、前記パイロット坑１０を構築する
場合に、切羽に接近してコンクリートの覆工をすること
ができるので、掘削孔内部への他山のせりだし変形等を
防止できるといった長所らある。

次に、第４図および第５図を参照して、萌紀の地下貯蔵
施設の別の施工方法について説明する。

この施工方法にあっても、パイロット坑１ｏを構築する
までの手順は、基本的には、前記施工方法と同一である
が、空洞本体１１を構築する点で違いかあり、この空洞
本体１１の施工が、本発明工法の最大の特徴となってい
る。したがって、以下の説明にあっては、パイロット坑
１０の構築手順については説明を省略し、空洞本体１１
の構築手順について述べる。

パイロット坑ｌＯの下端部に空洞本体■１を施工するに
あたり、まず、このパイロット坑ｌＯの底部を垂直に掘
削していく。次いで、この掘削の進行に合わＨ゛て、掘
削孔の周囲に、圧搾空気によりコンクリートを吹き付け
、この吹付はコンクリート３５で掘削孔を仮覆工してい
く。または、ロックボルト、その他簡便な支保工でも良
い。

パイロット坑１０底部の掘削は、第２図で説明したよう
な掘削装置によって、パイロット坑１ｏの掘削に連続し
て行っていっても良いが、他の機械掘削装置やショート
ステップ工法等を適用して行っても良い。そして、この
ような工程、すなわち掘削と吹付はコンクリートに」；
る仮覆工を、構築すべき空洞本体１１の底部まで実施す
ると、第４図に示した仮縦坑４０が構築される。

次いで、この仮縦坑４０の下端の周囲にさく岩機４１に
より放射状にボーリング孔４２を穿設し、このボーリン
グ孔４２内に爆薬を装てんする。前記さく岩機４１は、
巻上機４３にワイヤＷを介して吊り下げられた作業用ゴ
ンドラ４４に載置され、このゴンドラ４４を上下動さＵ
゛ることによって、仮縦坑４０内の設置位置を変えるも
のである。また、□さく岩機４１により穿設されるボー
リング孔４２の長さは、構築すべき空洞本体１１の大き
さに沿って設定され、例えば、第４図に示すような鎖線
の位置まで、これを掘削するようにするものである。

そして、ボーリング孔４２内の爆薬を、***することに
より、仮縦坑４０周囲の岩盤を破砕し、続いて、この破
砕しｆこずりＲを仮縦坑４０から排出すると、爆薬によ
って破砕した部分に空洞部分が形成されろ。爆薬の***
により生じたずりＲの排出方法は、例えば、グラブハラ
ケト４３によって、地上につかみ上げるなどの方法で実
施する。

ずりの排出後、破砕されずに残っている仮縦坑４０の下
側で、前記破砕手］噴と同様にさく岩機４１によりボー
リング孔４２を穿設し、このボーリング孔４２内に爆薬
を装てんして、これを***する。この際、ボーリング孔
４２の穿設位置は、第５図に示すように、***によって
、空洞の上方の岩盤が崩壊する程度の位置に設定し、ま
た、ボーリング孔４２の向きを斜め下方に向けて穿設し
た方が、岩盤を効率よく、しかち安定した状態で崩壊す
る（掘削する　）上で好ましい。

以上の手順により、仮縦坑４０を全て破砕すると、第１
図に示した地下貯蔵施設が構築される。そして、この方
法によれば、機械掘削によって、空洞本体１１を構築す
る方法に比して、掘削の手間を大幅に軽減することがで
き、工費の低減および工期の短縮を図ることができる。

また、本実施例では、パイロット坑１０に垂直な仮縦坑
４０を構築し、この仮縦坑４０を、下側から順次破砕し
ていくので、支保工を省略し得て、コストの低減を図る
ことができ、しかも、無支保の空洞部分に作業員が出入
りすることなく構築作業を実施することができるので、
構築時の安全性を向上することができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の地下貯蔵施設によれば、こ
れを、地表から地下の岩盤内に延びるパイロット坑と、
このパイロット坑の先端に連続する形態で下方に垂直に
延びかつパイロット坑よりも大径の空洞本体とから構成
したので、従来の横孔式の地下タンク等に必要であった
支保工を省略し得て、空洞本体を無支保にすることがで
き、しかも、この無支保の部分を作業員が出入りするこ
となく構築する作業の適用性を向上し得て、無支保の部
分の掘削に対す安全性を向上することができる。また、
パイロット坑および空洞本体が地表から地下の岩盤内に
垂直に連続した状態に構築されるので、複雑な掘削作業
を省略することができ、建設コストの低減および工期の
短縮化を図ることができる。

また、本発明の施工方法によれば、先端にカッタードラ
ムが回転自在に設けられた長尺の掘削機本体と、この掘
削機本体を掘削孔内に固定する固定手段と、前記掘削機
本体を旋回・伸縮させる操縦装置と、掘削機本体を俯仰
させて任意の半径位置に保持する俯仰用油圧シリンダと
、掘削ずりを排出する排出手段と、切羽の近傍で、掘削
された掘削孔の内周面形状に沿うように環状に組み上げ
られた覆工用型枠とを主体として構成された掘削装置を
用いて、パイロット坑および空洞本体を掘削するように
しているので、作業員は、無支保の空洞部分に出入りす
ることなく、その安全性を確保しながら、掘削すること
ができ、かつ、曳雑な掘削手順を要することなく、掘削
作業を単純化し得て、建設コストの低減を図ることがで
きる。また、本発明では、パイロット坑と空洞本体とを
前記掘削装置により連続して掘削することができるので
、作業能率を向上することかできるといった不１１点ら
ある。

なお、前記装置によれば、ｎ１工記パイロツト坑のｔｉ
ｌｔ蘂時に、切羽に接近してコンクリートの覆工をする
ことができるので、掘削孔内部への他山のせりだし変形
等を防止できろといった長所らある。

また、本発明の別の施工方法によれば、パイロット坑の
先端に連続して形成した仮縦坑を使用して、この周囲に
爆薬を仕掛け、仮縦坑を下側から順次破砕することによ
り、空洞本体を構築するようにしているので、機械掘削
によって、空洞本体を構築する方法に比して、掘削の手
間を大幅に軽減することができ、工費の低減および工期
の短縮を図ることができる。また、空洞本体の構築、時
に支保工を要することがなく、建設コストの低減を図る
ことができる上、構築作業を常に地表から垂直に延びる
いわゆる立坑の部分で実施することができるので、構築
時の安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明を説明するために示したも
ので、第１図はこの地下貯蔵施設の一実施例を示す側断
面図、第２図および第３図はこの地下貯蔵施設を施工す
る方法の一実施例を工作類に示した乙ので、それぞれ側
ＩＸ面図、第４図および第５図は地下貯蔵施設を施工す
る別発明の一実施例を工作類に示したもので、それぞれ
側断面図、第６図は従来の地下貯蔵施設の−（１４造例
を示す断面図である。 Ｇ・・・・・岩盤、Ａ・・・・・・地表、１０・・・・
・・パイロット坑、１１・・・・空洞本体、１２・・・
・・・覆工コンクリート壁、１５・・・・・・掘削機本
体、１６・・・・・固定手段、１７・・・・・・操縦装
置、１８・・・・俯仰用重圧シリンダ、Ｉ９・・・・・
・排出手段、２０・・・・覆工用型枠、２１・・・・・
・カッタードラム、２２・・・・支持テーブル、２３・
・・・・旋回テーブル、２４・・・・・・切削フレーム
、２５・・・・・・駆動手段、２６・・・・・・支持本
体、２７・・・・・・油圧シリンダ、２８・・・・・・
脚板、２９・・・・・・ロータリーテーブル、３０・・
・・・・伸縮シリンダ、３１・・・・・・吸込み管、３
２・・・・・エアーリフトパイプ、４０・・・−・・仮
縦坑、４１・・・・・・さく岩機、４２・・・・・・ボ
ーリング孔、４３・・・・・・作業用ゴンドラ、Ｒ・・
・・・ずり。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイロット
   、このパイロット坑の先端に連続する形態で下方に垂直
   に延びかつパイロット坑よりも大径の空洞本体とからな
   る地下貯蔵施設。
2. （２）地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイロット
   坑と、このパイロット坑の先端に連続する形態で下方に
   垂直に延びかつパイロット坑よりも大径の空洞本体とか
   らなる地下貯蔵施設を施工する方法において、先端にカ
   ッタードラムが回転自在に設けられた長尺の掘削機本体
   と、この掘削機本体を掘削孔内に固定する固定手段と、
   前記掘削機本体を旋回・伸縮させる操縦装置と、掘削機
   本体を俯仰させて任意の半径位置に保持する俯仰用油圧
   シリンダと、掘削ずりを排出する排出手段と、切羽の近
   傍で、掘削された掘削孔の内周面形状に沿うように環状
   に組み上げられた覆工用型枠とを主体として構成された
   掘削装置を用い、前記操縦装置および俯仰用油圧シリン
   ダにより掘削機本体を移動させながら、掘削機本体の先
   端のカッタードラムにより、地盤を地表から下向きに掘
   削していき、掘削が進むと同時に、切羽近傍に覆工用型
   枠を配置し、掘削の進行に合わせてコンクリートを打設
   して、パイロット坑を構築し、このパイロット坑の構築
   後、パイロット坑の底部を、前記掘削機本体により掘り
   進めるとともにパイロット坑の中心より外側に向けて掘
   削を行い、パイロット坑の先端に空洞本体を構築するこ
   とを特徴とする地下貯蔵施設の施工方法。
3. （３）地表から地下の岩盤内に垂直に延びるパイロット
   坑と、このパイロット坑の先端に連続する形態で下方に
   垂直に延びかつパイロット坑よりも大径の空洞本体とか
   らなる地下貯蔵施設を施工する方法において、 （イ）地表から地下の岩盤まで掘削してパイロット坑を
   構築した後、このパイロット坑の底部を、構築すべき空
   洞本体の底部まで垂直に掘削しつつ掘削の進行に合わせ
   て、掘削孔の周囲を吹付けコンクリートで仮覆工し、仮
   縦坑を構築する工程と、（口）この仮縦坑の下端の周囲
   にさく岩機により放射状にボーリング孔を穿設し、この
   ボーリング孔内に爆薬を装てんして、これを***するこ
   とにより、仮縦坑周囲の岩盤を破砕し、この破砕したず
   りを排出する工程と、 （ハ）前記（口）の工程を、破砕されずに残っている仮
   縦坑の下側から順に上側まで繰り返して、空洞本体を構
   築する工程とを具備した地下貯蔵施設の施工方法。