トンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法
【課題】工期の短縮化、コストダウン及び作業性の向上を図ったトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法を提供する。
【解決手段】既設トンネル１の一部を拡径するため、その既設トンネル１の外周面に沿って周方向に地山を掘削機５が掘進するシステムであって、掘削機５は前胴１１と後胴１２とがスライド可能に重合されており、発進坑３内の元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で掘削機５内の推進ジャッキ１３を伸長させて前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出した後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させて鋼殻６及び後胴１２を一体的に前胴１１の方向に押し出し、爾後、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と既設の鋼殻６との間に発進坑３内にて新たな鋼殻６を設置する。
【解決手段】既設トンネル１の一部を拡径するため、その既設トンネル１の外周面に沿って周方向に地山を掘削機５が掘進するシステムであって、掘削機５は前胴１１と後胴１２とがスライド可能に重合されており、発進坑３内の元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で掘削機５内の推進ジャッキ１３を伸長させて前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出した後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させて鋼殻６及び後胴１２を一体的に前胴１１の方向に押し出し、爾後、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と既設の鋼殻６との間に発進坑３内にて新たな鋼殻６を設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルの一部を拡径するためのトンネル拡大用の掘進システム及びそれを用いた掘進方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネルの一部に非常駐車帯を設ける場合等、既設トンネルの一部を拡径する際に用いられる工法として、図７に示す拡大シールド工法が知られている（特許文献１、２参照）。この拡大シールド工法について述べる。
【０００３】
先ず、図７（ａ）に示すように、既設トンネル１の底部に繋げて円周シールド発進基地（発進坑３）を構築する。その発進坑３から円周シールド４０（手掘り又は機械式）を発進させ、既設トンネル１の周方向に沿って掘進させる。円周シールド４０は、既設トンネル１の外周面に周方向に沿って設けられたガイド溝４２に係合されており、既設トンネル１から離間しないように掘進する。
【０００４】
円周シールド４０の掘進に応じて、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立て、発進坑３と円周シールド４０との間に円周セグメント４３による拡径部を構築していく。円周シールド４０を既設トンネル１の外周に沿って一周させ、図７（ｂ）に示すように、拡径部を一周させて拡大シールド発進基地４４を構築する。その拡大シールド発進基地４４の内部に、ドーナッツ状（リング状）の拡大シールド４１（手掘り式）を組み立てて収容する。
【０００５】
この拡大シールド４１を、図７（ｃ）に示すように、拡大シールド発進基地４４の前面を掘り抜いて既設トンネル１に沿って掘進させ、拡大シールド４１の内部にて拡大セグメント４５を組み立て、拡大シールド発進基地４４と拡大シールド４１との間に拡大セグメント４５による拡大トンネルを構築する。この拡大トンネルにより、既設トンネル１の一部が拡径される。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−１６３１０号公報
【特許文献２】特公昭６２−１７０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記拡大シールド工法においては、拡大シールド発進基地４４を既設トンネル１に密着して構築する必要があるため、円周シールド４０を既設トンネル１の外周面に密着させて周方向に掘進させることが肝要となる。
【０００８】
このため、円周シールド４０に設けた係合金具（図示せず）を既設トンネル１の外周面に設けたガイド溝４２に係合させて、円周シールド４０を既設トンネル１の周方向に沿って掘進させているが、異物が挟まる等の原因により、係合金具がガイド溝４２に固着する可能性がある。
【０００９】
また、円周シールド４０内に設けた複数の推進ジャッキ（図示せず）で既設の円周セグメント４３を押圧して円周シールド４０を掘進させているところ、推進ジャッキが円周セグメント４３を押圧する際の押圧力が図７（ａ）の左右において偏ると、左右の係合金具とガイド溝４２とにコジリが生じ、固着する可能性がある。
【００１０】
かかる固着が生じると、その回復作業に時間が掛かり、工期の長期化を招く。
【００１１】
また、外周面にガイド溝４２を有する特殊なセグメントが必要となるので、コストアップに繋がる。
【００１２】
加えて、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立てているところ、狭隘な円周シールド４０の内部で円周セグメント４３を組み立てることは、作業性がよいとはいえない。
【００１３】
また、円周シールド４０によって既設トンネル１の周方向の掘削を行った後に、拡大シールド４１によって既設トンネル１の軸方向の掘削を行うという、二度の掘削が必要であるので、工期が長期化していた。
【００１４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、工期の短縮化、コストダウン及び作業性の向上を図ったトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために第１の発明は、既設トンネルの一部を拡径するため、その既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進する掘進システムであって、上記既設トンネルに径方向外側に突出して形成された発進坑内に設置される元押ジャッキと、上記発進坑から発進して上記既設トンネルの外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機と、該掘削機と上記元押ジャッキとの間に介在され上記元押ジャッキによって押し出される鋼殻とを備え、上記掘削機は、上記地山を掘削するカッタが設けられた前胴と、一端が上記前胴にスライド可能に重合され他端が上記鋼殻に連結される後胴と、該後胴と上記前胴との間に介設され上記後胴に対して上記前胴を前方に押し出す推進ジャッキとを有するものである。
【００１６】
また、上記後胴が、上記前胴に、スライド可能且つ傾斜可能に重合され、上記推進ジャッキが、上記掘削機内にて、上記既設トンネルに近い側に配置された内周側推進ジャッキと、該内周側推進ジャッキよりも上記既設トンネルから離れた側に配置された外周側推進ジャッキとを有することが好ましい。
【００１７】
第２の発明は、上記トンネル拡大用掘進システムを用い、上記掘削機を上記既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進させる方法であって、上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出した後、上記推進ジャッキのストロークを自由にした状態で上記元押ジャッキを伸長させ、上記鋼殻及び上記後胴を一体的に上記前胴の方向に押し出し、爾後、上記元押ジャッキを収縮させ、上記元押ジャッキと既設の鋼殻との間に上記発進坑内にて新たな鋼殻を設置するものである。
【００１８】
また、上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出す際に、上記内周側推進ジャッキと上記外周側推進ジャッキとの夫々の伸長ストロークを調節することで、上記前胴を上記後胴に対して傾斜させて押し出すと共にその押出方向を調節することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法によれば、工期の短縮化、コストダウン及び作業性の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びそのシステムを用いたトンネル拡大用掘進方法を示す説明図である。
【００２２】
図１に示す既設トンネル１は、図面裏表方向に延出して形成されており、その内部には、車両が走行するための床版２が設置されている。このような道路用の既設トンネル１に非常駐車帯等を形成する場合、本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法を用い、既設トンネル１の長手方向の一部を拡径する。
【００２３】
このトンネル拡大用掘進システムは、既設トンネル１の一部を拡径するために、その既設トンネル１の外周面に沿って周方向に地山を掘削するものであり、既設トンネル１に径方向外側に突出して形成された発進坑３内に設置される元押ジャッキ４と、発進坑３から発進して既設トンネル１の外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機５と、掘削機５と元押ジャッキ４との間に介在され元押ジャッキ４によって押し出される鋼殻６とを備えている。
【００２４】
発進坑３は、既設トンネル１の底部の壁面１ａに下方に突出して形成されており、既設トンネル１の底部の壁面１ａが取り除かれて既設トンネル１と繋がっている。発進坑３の内部には、掘削機５及び鋼殻６を押し出す元押ジャッキ４が設置されている。
【００２５】
元押ジャッキ４は、一端が発進坑３に固定されたアンカー７に連結され、他端が掘削機５及び鋼殻６の断面に合わせて枠状に形成された押圧部８に連結されている。押圧部８には、鋼殻６又は掘削機５が当接され、それらが押し出される。元押ジャッキ４は、枠状の押圧部８の径方向に間隔を隔てて複数配置されており、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、押出方向を調整できるようになっている。
【００２６】
これら元押ジャッキ４のうち、既設トンネル１の径方向に間隔を隔てて配置されたものの押圧力、ストロークを制御することで、押出方向を既設トンネル１の接線方向を基準として既設トンネル１に近付く方向又は離れる方向に調整できる。また、発進坑３の底部には、押圧部８、鋼殻６又は掘削機５の底部が摺接する滑り板９が設けられている。
【００２７】
図２は図１の部分拡大図、図３は図２の掘削機を作動させた様子を示す説明図である。
【００２８】
図２、図３に示すように、掘削機５は、地山を掘削するカッタ１０が設けられた前胴１１と、一端が前胴１１にスライド可能に重合され他端が鋼殻６に連結される後胴１２と、後胴１２と前胴１１との間に介設され後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出す推進ジャッキ１３とを有する。
【００２９】
前胴１１は、後胴１２に対してスライド可能であることに加え、後胴１２に対して傾斜可能に重合されている。推進ジャッキ１３は、掘削機５内にて、既設トンネル１に近い側に配置された内周側推進ジャッキ１３ａと、内周側推進ジャッキ１３ａよりも既設トンネル１から離れた側に配置された外周側推進ジャッキ１３ｂとを有する。内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとは、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すとき、後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を調整できるようになっている。
【００３０】
図４は掘削機５の平面図（図１の既設トンネル１の径方向外方から見た図）、図５は図４のＶ−Ｖ線矢示図（正面図）、図６は図４のVI−VI線矢示図（側面図）である。
【００３１】
前胴１１は、断面が細長い矩形の四角筒からなり、既設トンネル１の外周面の周方向のカーブ形状に合わせて全体として屈曲した形状となっている。詳しくは、前胴１１は、既設トンネル１の外周面の曲率に合わせて屈曲して形成された前胴屈曲管部１１ａと、前胴屈曲管部１１ａの後部に接続され、ストレート状に形成された前胴直管部１１ｂとを有する。前胴直管部１１ｂには、後胴１２の一端（前部）がスライド可能且つ傾斜可能に挿入される。
【００３２】
図２、図３に示すように、前胴屈曲管部１１ａの内部には、地山と坑内とを仕切る隔壁１４が設けられており、隔壁１４の前面には、地山を掘削するカッタ１０が設けられている。カッタ１０は、図４、図５に示すように、隔壁１４の長手方向に間隔を隔てて並設された４個のメインカッタ１０ａと、隔壁１４の四隅に夫々配設されたサブカッタ１０ｂとからなる。
【００３３】
メインカッタ１０ａは、図示しない駆動機構によって回転される回転軸１５ａと、回転軸１５ａに設けられたスポーク１６ａと、スポーク１６ａに装着されたビット１７ａとを有し、隣り合うメインカッタ１０ａ同士のスポーク１６ａの回転軌跡が重合するように配置されている。各メインカッタ１０ａの回転は、夫々のスポーク１６ａ同士が干渉しないように、同期が取られる。スポーク１６ａの外周端には、ロッド状の延長カッタ１８ａが出没自在に設けられている。延長カッタ１８ａは、隣り合うメインカッタ１０ａのスポーク１６ａでは掘削できない領域Ｘを掘削するように、メインカッタ１０ａが１回転する内の回転角度位置に応じて適宜伸縮される。
【００３４】
サブカッタ１０ｂは、図示しない駆動機構によって回転される回転軸１５ｂと、回転軸１５ｂに設けられたスポーク１６ｂと、スポーク１６ｂに装着されたビット１７ｂとを有する。サブカッタ１０ｂは、メインカッタ１０ａと干渉しないように、メインカッタ１０ａよりも掘進方向の後方に配置されている。サブカッタ１０ｂとメインカッタ１０ａとの間の未掘削領域Ｙは、延長カッタ１８ａを適宜伸縮させることで掘削される。
【００３５】
なお、メインカッタ１０ａ、サブカッタ１０ｂは、上述した回転式に限られず、地山を前胴１１の断面形状に合わせて矩形に掘削できるものであれば、揺動式、平行リンク式等を用いても、或いはそれらを回転式と混在させても構わない。
【００３６】
図５に示すように、隔壁１４には、カッタ１０（メインカッタ１０ａ、サブカッタ１０ｂ）で掘削された土砂を、隔壁１４の前方から後方に排土するための排土口１９が形成されている。排土口１９は、図５にて上下方向の中間に設けられている。排土口１９は、通常、隔壁１４の下部（重力方向下部）に配設されるところ、本実施形態では、図１に示すように、掘削機５が掘進するに応じて上下が逆転するため、上下が観念できないからである。
【００３７】
図２、図３に示すように、隔壁１４の後面には、掘削された土砂を隔壁１４の前方から後方に排土するための土砂取出管２０が、排土口１９（図５参照）に繋げて設けられている。土砂取出管２０には、ピンチバルブ２１が設けられている。ピンチバルブ２１は、ゴム等の可撓性材料から円筒状に形成された可撓筒２２と、可撓筒２２の外周面を覆う円筒状のカバー２３とを有し、カバー２３と可撓筒２２との間に形成された圧力室２４に空気や水等の流体を注入出することで可撓筒２２を径方向内方に撓ませ、土砂取出管２０を通過する排土の通過断面積を絞って可変とする。このように通過断面積を滑らかに絞って変更することで、図１に示すように、掘削機５が掘進するに応じてカッタ１０による掘削面（切羽面）の向きが横向き、上向き、下向きと変化し、切羽面の土圧（土荷重）が徐々に変化しても、この変化に容易に的確に追従できる。
【００３８】
また、土砂取出管２０には、管内を開閉する開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。開閉シャッタは、通常は開かれ、掘進停止時等には切羽の土圧を保持すべく閉じられる。また、土砂取出管２０の後端にはフランジ２５が設けられ、フランジ２５には所定長さ（例えば鋼殻６の１個分又は２個分の長さ）の排土管２６がボルトナット等で連結され、排土管２６が直列に継ぎ足されて発進坑３まで延長されている。排土管２６は、図１に示す発進坑３内にて継ぎ足される。
【００３９】
図２、図４、図６に示すように、後胴１２は、前胴１１と同様に断面が細長い矩形の四角筒からなる後胴直管部１２ａと、後胴直管部１２ａよりも一回り大きな四角筒からなり後胴直管部１２ａの後部に接続された鋼殻ホルダ部１２ｂとを有する。
【００４０】
後胴直管部１２ａは、前胴直管部１１ｂに後方から挿入され、前胴直管部１１ｂに対してスライド可能且つ傾斜可能となっている。すなわち、後胴直管部１２ａと前胴直管部１１ｂとの間には、後胴直管部１２ａが前胴直管部１１ｂに対してスライド可能且つ傾斜可能となるように、所定の隙間Ｃが設けられている。前胴直管部１１ｂの後部の内周面には、上記隙間Ｃを止水するシール２７が設けられている。シール２７は、前胴直管部１１ｂに対して傾斜する後胴直管部１２ａによって圧縮されるため、適度な可撓性を有する。
【００４１】
後胴１２の鋼殻ホルダ部１２ｂは、鋼殻６の断面形状に合わせて細長い四角筒状に形成され、その後端には、鋼殻６が装着されるように四角枠状に形成された装着枠部１２ｃが設けられている。鋼殻６は、鋼殻ホルダ部１２ｂと同様の断面形状を有する四角筒からなり、鋼殻６と装着枠部１２ｃとがボルトナットで連結され、鋼殻６同士もボルトナットで連結される。鋼殻６は、図１に示す発進坑３の内部にて継ぎ足される。
【００４２】
図２、図３に示すように、前胴直管部１１ｂと後胴直管部１２ａとの間には、推進ジャッキ１３が介設されている。推進ジャッキ１３は、一端が前胴直管部１１ｂの内周面に設けられたフランジ２８に取り付けられ、他端が後胴直管部１２ａの内周面に設けられたフランジ２９に取り付けられている。推進ジャッキ１３は、後胴直管部１２ａ及び前胴直管部１１ｂの周方向に間隔を隔てて複数配設されており、掘削機５内にて、既設トンネル１に近い側に配置された内周側推進ジャッキ１３ａと、内周側推進ジャッキ１３ａよりも既設トンネル１から離れた側に配置された外周側推進ジャッキ１３ｂとを有する。内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとは、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すとき、後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を調整できるようになっている。
【００４３】
以上のトンネル拡大用掘進システムを用いたトンネル拡大用掘進方法を述べる。
【００４４】
先ず、図１において、発進坑３の内部に掘削機５をセットする。すなわち、掘削機５を、その後端が押圧部８に当接した状態で、滑り板９の上に載置する。その後、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で掘削機５内の推進ジャッキ１３を伸長させ、前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出す。そして、前胴１１のカッタ１０で発進坑３の発進壁３ａを掘り抜く。発進壁３ａは、カッタ１０で掘削可能な材料（モルタル等）からなっている。その後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させ、後胴１２を前方に押し出して、前胴１１に対する重合代を当初の重合代と同じとする。なお、図２に示す前胴１１内のフランジ２８は、後胴１２の先端が当接するストッパとなる。
【００４５】
このように、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で推進ジャッキ１３を伸長させて前胴１１を前方に押し出す第１工程と、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させて後胴１２を前方に押し出す第２工程とを繰り返し、後胴１２が鋼管６の１個分の長さだけ前進したなら、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と後胴１２との間に鋼殻挿入スペースを形成し、そこに鋼殻６を発進坑３内で設置する。なお、元押ジャッキ４のストロークが鋼管６の１個分の長さ以上あれば、上記第１及び第２工程を、繰り返し何度も行う必要はなく、１回のみ行えば足りる。
【００４６】
以降、同様に、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で推進ジャッキ１３を伸長させる第１工程によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出した後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させる第２工程によって鋼殻６及び後胴１２を一体的に前胴１１の方向に押し出し、前胴１１及び後胴１２からなる掘削機５を全体として尺取り虫状に前進させる。そして、掘削機５が鋼殻６の１個分の長さ前進したなら、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と既設の鋼殻６との間に鋼殻挿入スペースを形成し、そこに新たな鋼殻６を発進坑３内にて設置し、既設の鋼殻６に継ぎ足す。鋼殻６を継ぎ足すとき、排土管２６も、発進坑３内にて既設の排土管２６に継ぎ足す。
【００４７】
このような第１及び第２工程を、掘削機５が既設トンネル１の外周面に沿って一周するまで、すなわち、掘削機５が発進坑３に戻るまで繰り返す。これにより、既設トンネル１の外周面に沿って鋼殻６がリンク状に構築される。
【００４８】
その後、既設トンネル１内において、鋼殻６に内包された既設トンネル１のセグメント１ｂを取り外し、更に鋼殻６の内周側の壁部分６ｂを取り外すことで、既設トンネル１の一部が鋼殻６によって拡径された状態となる。この拡径部分は、道路トンネルとして用いられる既設トンネル１の非常駐車帯等として利用される。
【００４９】
この拡径部分を掘削する掘削機５は、図５に示すように、断面が短辺と長辺とからなる扁平な四角筒状に形成され、その長辺を既設トンネル１の外周面に接するようにして掘進しているので、長辺の長さが拡径部分のトンネル軸方向長さとなる。よって、長さ１０メートルの拡径部分を構築する場合、長辺の長さを１０メートルとした掘削機５を用い、既設トンネル１の外周を１周させればよい。図７の従来タイプでは円周シールド４０と拡大シールド４１との２台のシールド機を用いて周方向掘削と軸方向掘削とを行っていたが、本実施形態では１台の掘削機５を用いた１回の掘削で足りるため、工期の短縮化、コストダウンを推進できる。
【００５０】
本実施形態では、図１において、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前進させた後（第１工程）、元押ジャッキ４によって鋼殻６及び後胴１２を一体的に前方に押し出すようにしているので（第２工程）、元押ジャッキ４によって押し出される鋼殻６及び後胴１２は、切羽からの抵抗を受けることなく、後胴１２が前胴１１の内周面にガイドされつつスムーズに前胴１１内に挿入される。よって、元押ジャッキ４の押出方向が掘削機５の掘進方向に対して大きく異なっていても、掘削機５を既設トンネル１の外周面に沿って的確に掘進させることが可能となる。
【００５１】
本実施形態では、図７の従来タイプでは必須であったガイドレール４２を用いることなく掘削機５を既設トンネル１の外周面に沿って的確に掘進させることができるので、ガイドレール４２における固着の問題（工期長期化の問題）を回避できる。加えて、ガイドレール４２付きの特殊セグメントが不要となるのでコストダウンとなる。
【００５２】
図１において、新たな鋼殻６を既設の鋼殻６に継ぎ足すとき、新たな鋼殻６を既設トンネル１内から発進坑３内に吊り降ろして既設の鋼殻６に継ぎ足すことになるので、十分な作業スペースが確保された状態で作業でき、作業性が向上して工期の短縮化に繋がる。他方、図７の従来タイプでは、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立てているところ、狭隘な円周シールド４０の内部で円周セグメント４３を組み立てることは、作業性がよいとはいえない。なお、本実施形態においては、図１の発進坑３内にて新たに継ぎ足される鋼殻６を複数のピースに分割し、それらピースを発進坑３内にて既設の鋼殻６に取り付けつつ、リング状に組み立ててもよい。
【００５３】
また、図１において、発進坑３内にて継ぎ足された鋼管６を元押ジャッキ４で押し出すとき、既設トンネル１の径方向に間隔を隔てて配置された各元押ジャッキ４の押圧力、ストロークを夫々制御することで、押出方向を既設トンネル１の接線方向を基準として既設トンネル１に近付く方向又は離れる方向に調整できる。これにより、鋼殻６の押出方向を既設トンネル１の外周面に沿う方向に的確に微調節できる。
【００５４】
また、図２、図３に示すように、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出すとき、外周側推進ジャッキ１３ｂの押圧力やストロークを、内周側推進ジャッキ１３ａの押圧力やストロークよりも大きくすることで、前胴１１（前胴直管部１１ｂ）を後胴１２（後胴直管部１２ａ）に対して既設トンネル１側に傾けつつ押し出すことができ、既設トンネル１の外周面に沿った掘進が的確に行える。
【００５５】
すなわち、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出すとき、内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとの押圧力、ストロークを夫々制御することで、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すときの後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を既設トンネル１の外周面に沿う方向に的確に微調節できる。
【００５６】
また、推進ジャッキ１３によって押し出される前胴１１は、前胴屈曲管部１１ａと前胴直管部１１ｂとから全体として既設トンネル１の外周面のカーブ形状に沿った屈曲した形状となっているので、押し出されることで側部地山から反力を受けて既設トンネル１側に偏向される。
【００５７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
前胴１１は、ストレート状に形成されていてもよいし、前胴１１と後胴１２とは、スライド可能となっていれば屈曲しなくても構わない。また、前胴１１と後胴１２とが、全体的に既設トンネル１の外周面のカーブ形状に合わせて湾曲して成形されていて、スライド可能に重合されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びそのシステムを用いたトンネル拡大用掘進方法を示す説明図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の掘削機を作動させた様子を示す説明図である。
【図４】掘削機５の平面図（図１の既設トンネルの径方向外方から見た図）である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢示図（正面図）である。
【図６】図４のVI−VI線矢示図（側面図）である。
【図７】従来のトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 既設トンネル
３ 発進坑
４ 元押ジャッキ
５ 掘削機
６ 鋼殻
１１ 前胴
１２ 後胴
１３ 推進ジャッキ
１３ａ 内周側推進ジャッキ
１３ｂ 外周側推進ジャッキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルの一部を拡径するためのトンネル拡大用の掘進システム及びそれを用いた掘進方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネルの一部に非常駐車帯を設ける場合等、既設トンネルの一部を拡径する際に用いられる工法として、図７に示す拡大シールド工法が知られている（特許文献１、２参照）。この拡大シールド工法について述べる。
【０００３】
先ず、図７（ａ）に示すように、既設トンネル１の底部に繋げて円周シールド発進基地（発進坑３）を構築する。その発進坑３から円周シールド４０（手掘り又は機械式）を発進させ、既設トンネル１の周方向に沿って掘進させる。円周シールド４０は、既設トンネル１の外周面に周方向に沿って設けられたガイド溝４２に係合されており、既設トンネル１から離間しないように掘進する。
【０００４】
円周シールド４０の掘進に応じて、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立て、発進坑３と円周シールド４０との間に円周セグメント４３による拡径部を構築していく。円周シールド４０を既設トンネル１の外周に沿って一周させ、図７（ｂ）に示すように、拡径部を一周させて拡大シールド発進基地４４を構築する。その拡大シールド発進基地４４の内部に、ドーナッツ状（リング状）の拡大シールド４１（手掘り式）を組み立てて収容する。
【０００５】
この拡大シールド４１を、図７（ｃ）に示すように、拡大シールド発進基地４４の前面を掘り抜いて既設トンネル１に沿って掘進させ、拡大シールド４１の内部にて拡大セグメント４５を組み立て、拡大シールド発進基地４４と拡大シールド４１との間に拡大セグメント４５による拡大トンネルを構築する。この拡大トンネルにより、既設トンネル１の一部が拡径される。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−１６３１０号公報
【特許文献２】特公昭６２−１７０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記拡大シールド工法においては、拡大シールド発進基地４４を既設トンネル１に密着して構築する必要があるため、円周シールド４０を既設トンネル１の外周面に密着させて周方向に掘進させることが肝要となる。
【０００８】
このため、円周シールド４０に設けた係合金具（図示せず）を既設トンネル１の外周面に設けたガイド溝４２に係合させて、円周シールド４０を既設トンネル１の周方向に沿って掘進させているが、異物が挟まる等の原因により、係合金具がガイド溝４２に固着する可能性がある。
【０００９】
また、円周シールド４０内に設けた複数の推進ジャッキ（図示せず）で既設の円周セグメント４３を押圧して円周シールド４０を掘進させているところ、推進ジャッキが円周セグメント４３を押圧する際の押圧力が図７（ａ）の左右において偏ると、左右の係合金具とガイド溝４２とにコジリが生じ、固着する可能性がある。
【００１０】
かかる固着が生じると、その回復作業に時間が掛かり、工期の長期化を招く。
【００１１】
また、外周面にガイド溝４２を有する特殊なセグメントが必要となるので、コストアップに繋がる。
【００１２】
加えて、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立てているところ、狭隘な円周シールド４０の内部で円周セグメント４３を組み立てることは、作業性がよいとはいえない。
【００１３】
また、円周シールド４０によって既設トンネル１の周方向の掘削を行った後に、拡大シールド４１によって既設トンネル１の軸方向の掘削を行うという、二度の掘削が必要であるので、工期が長期化していた。
【００１４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、工期の短縮化、コストダウン及び作業性の向上を図ったトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために第１の発明は、既設トンネルの一部を拡径するため、その既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進する掘進システムであって、上記既設トンネルに径方向外側に突出して形成された発進坑内に設置される元押ジャッキと、上記発進坑から発進して上記既設トンネルの外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機と、該掘削機と上記元押ジャッキとの間に介在され上記元押ジャッキによって押し出される鋼殻とを備え、上記掘削機は、上記地山を掘削するカッタが設けられた前胴と、一端が上記前胴にスライド可能に重合され他端が上記鋼殻に連結される後胴と、該後胴と上記前胴との間に介設され上記後胴に対して上記前胴を前方に押し出す推進ジャッキとを有するものである。
【００１６】
また、上記後胴が、上記前胴に、スライド可能且つ傾斜可能に重合され、上記推進ジャッキが、上記掘削機内にて、上記既設トンネルに近い側に配置された内周側推進ジャッキと、該内周側推進ジャッキよりも上記既設トンネルから離れた側に配置された外周側推進ジャッキとを有することが好ましい。
【００１７】
第２の発明は、上記トンネル拡大用掘進システムを用い、上記掘削機を上記既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進させる方法であって、上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出した後、上記推進ジャッキのストロークを自由にした状態で上記元押ジャッキを伸長させ、上記鋼殻及び上記後胴を一体的に上記前胴の方向に押し出し、爾後、上記元押ジャッキを収縮させ、上記元押ジャッキと既設の鋼殻との間に上記発進坑内にて新たな鋼殻を設置するものである。
【００１８】
また、上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出す際に、上記内周側推進ジャッキと上記外周側推進ジャッキとの夫々の伸長ストロークを調節することで、上記前胴を上記後胴に対して傾斜させて押し出すと共にその押出方向を調節することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法によれば、工期の短縮化、コストダウン及び作業性の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びそのシステムを用いたトンネル拡大用掘進方法を示す説明図である。
【００２２】
図１に示す既設トンネル１は、図面裏表方向に延出して形成されており、その内部には、車両が走行するための床版２が設置されている。このような道路用の既設トンネル１に非常駐車帯等を形成する場合、本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法を用い、既設トンネル１の長手方向の一部を拡径する。
【００２３】
このトンネル拡大用掘進システムは、既設トンネル１の一部を拡径するために、その既設トンネル１の外周面に沿って周方向に地山を掘削するものであり、既設トンネル１に径方向外側に突出して形成された発進坑３内に設置される元押ジャッキ４と、発進坑３から発進して既設トンネル１の外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機５と、掘削機５と元押ジャッキ４との間に介在され元押ジャッキ４によって押し出される鋼殻６とを備えている。
【００２４】
発進坑３は、既設トンネル１の底部の壁面１ａに下方に突出して形成されており、既設トンネル１の底部の壁面１ａが取り除かれて既設トンネル１と繋がっている。発進坑３の内部には、掘削機５及び鋼殻６を押し出す元押ジャッキ４が設置されている。
【００２５】
元押ジャッキ４は、一端が発進坑３に固定されたアンカー７に連結され、他端が掘削機５及び鋼殻６の断面に合わせて枠状に形成された押圧部８に連結されている。押圧部８には、鋼殻６又は掘削機５が当接され、それらが押し出される。元押ジャッキ４は、枠状の押圧部８の径方向に間隔を隔てて複数配置されており、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、押出方向を調整できるようになっている。
【００２６】
これら元押ジャッキ４のうち、既設トンネル１の径方向に間隔を隔てて配置されたものの押圧力、ストロークを制御することで、押出方向を既設トンネル１の接線方向を基準として既設トンネル１に近付く方向又は離れる方向に調整できる。また、発進坑３の底部には、押圧部８、鋼殻６又は掘削機５の底部が摺接する滑り板９が設けられている。
【００２７】
図２は図１の部分拡大図、図３は図２の掘削機を作動させた様子を示す説明図である。
【００２８】
図２、図３に示すように、掘削機５は、地山を掘削するカッタ１０が設けられた前胴１１と、一端が前胴１１にスライド可能に重合され他端が鋼殻６に連結される後胴１２と、後胴１２と前胴１１との間に介設され後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出す推進ジャッキ１３とを有する。
【００２９】
前胴１１は、後胴１２に対してスライド可能であることに加え、後胴１２に対して傾斜可能に重合されている。推進ジャッキ１３は、掘削機５内にて、既設トンネル１に近い側に配置された内周側推進ジャッキ１３ａと、内周側推進ジャッキ１３ａよりも既設トンネル１から離れた側に配置された外周側推進ジャッキ１３ｂとを有する。内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとは、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すとき、後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を調整できるようになっている。
【００３０】
図４は掘削機５の平面図（図１の既設トンネル１の径方向外方から見た図）、図５は図４のＶ−Ｖ線矢示図（正面図）、図６は図４のVI−VI線矢示図（側面図）である。
【００３１】
前胴１１は、断面が細長い矩形の四角筒からなり、既設トンネル１の外周面の周方向のカーブ形状に合わせて全体として屈曲した形状となっている。詳しくは、前胴１１は、既設トンネル１の外周面の曲率に合わせて屈曲して形成された前胴屈曲管部１１ａと、前胴屈曲管部１１ａの後部に接続され、ストレート状に形成された前胴直管部１１ｂとを有する。前胴直管部１１ｂには、後胴１２の一端（前部）がスライド可能且つ傾斜可能に挿入される。
【００３２】
図２、図３に示すように、前胴屈曲管部１１ａの内部には、地山と坑内とを仕切る隔壁１４が設けられており、隔壁１４の前面には、地山を掘削するカッタ１０が設けられている。カッタ１０は、図４、図５に示すように、隔壁１４の長手方向に間隔を隔てて並設された４個のメインカッタ１０ａと、隔壁１４の四隅に夫々配設されたサブカッタ１０ｂとからなる。
【００３３】
メインカッタ１０ａは、図示しない駆動機構によって回転される回転軸１５ａと、回転軸１５ａに設けられたスポーク１６ａと、スポーク１６ａに装着されたビット１７ａとを有し、隣り合うメインカッタ１０ａ同士のスポーク１６ａの回転軌跡が重合するように配置されている。各メインカッタ１０ａの回転は、夫々のスポーク１６ａ同士が干渉しないように、同期が取られる。スポーク１６ａの外周端には、ロッド状の延長カッタ１８ａが出没自在に設けられている。延長カッタ１８ａは、隣り合うメインカッタ１０ａのスポーク１６ａでは掘削できない領域Ｘを掘削するように、メインカッタ１０ａが１回転する内の回転角度位置に応じて適宜伸縮される。
【００３４】
サブカッタ１０ｂは、図示しない駆動機構によって回転される回転軸１５ｂと、回転軸１５ｂに設けられたスポーク１６ｂと、スポーク１６ｂに装着されたビット１７ｂとを有する。サブカッタ１０ｂは、メインカッタ１０ａと干渉しないように、メインカッタ１０ａよりも掘進方向の後方に配置されている。サブカッタ１０ｂとメインカッタ１０ａとの間の未掘削領域Ｙは、延長カッタ１８ａを適宜伸縮させることで掘削される。
【００３５】
なお、メインカッタ１０ａ、サブカッタ１０ｂは、上述した回転式に限られず、地山を前胴１１の断面形状に合わせて矩形に掘削できるものであれば、揺動式、平行リンク式等を用いても、或いはそれらを回転式と混在させても構わない。
【００３６】
図５に示すように、隔壁１４には、カッタ１０（メインカッタ１０ａ、サブカッタ１０ｂ）で掘削された土砂を、隔壁１４の前方から後方に排土するための排土口１９が形成されている。排土口１９は、図５にて上下方向の中間に設けられている。排土口１９は、通常、隔壁１４の下部（重力方向下部）に配設されるところ、本実施形態では、図１に示すように、掘削機５が掘進するに応じて上下が逆転するため、上下が観念できないからである。
【００３７】
図２、図３に示すように、隔壁１４の後面には、掘削された土砂を隔壁１４の前方から後方に排土するための土砂取出管２０が、排土口１９（図５参照）に繋げて設けられている。土砂取出管２０には、ピンチバルブ２１が設けられている。ピンチバルブ２１は、ゴム等の可撓性材料から円筒状に形成された可撓筒２２と、可撓筒２２の外周面を覆う円筒状のカバー２３とを有し、カバー２３と可撓筒２２との間に形成された圧力室２４に空気や水等の流体を注入出することで可撓筒２２を径方向内方に撓ませ、土砂取出管２０を通過する排土の通過断面積を絞って可変とする。このように通過断面積を滑らかに絞って変更することで、図１に示すように、掘削機５が掘進するに応じてカッタ１０による掘削面（切羽面）の向きが横向き、上向き、下向きと変化し、切羽面の土圧（土荷重）が徐々に変化しても、この変化に容易に的確に追従できる。
【００３８】
また、土砂取出管２０には、管内を開閉する開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。開閉シャッタは、通常は開かれ、掘進停止時等には切羽の土圧を保持すべく閉じられる。また、土砂取出管２０の後端にはフランジ２５が設けられ、フランジ２５には所定長さ（例えば鋼殻６の１個分又は２個分の長さ）の排土管２６がボルトナット等で連結され、排土管２６が直列に継ぎ足されて発進坑３まで延長されている。排土管２６は、図１に示す発進坑３内にて継ぎ足される。
【００３９】
図２、図４、図６に示すように、後胴１２は、前胴１１と同様に断面が細長い矩形の四角筒からなる後胴直管部１２ａと、後胴直管部１２ａよりも一回り大きな四角筒からなり後胴直管部１２ａの後部に接続された鋼殻ホルダ部１２ｂとを有する。
【００４０】
後胴直管部１２ａは、前胴直管部１１ｂに後方から挿入され、前胴直管部１１ｂに対してスライド可能且つ傾斜可能となっている。すなわち、後胴直管部１２ａと前胴直管部１１ｂとの間には、後胴直管部１２ａが前胴直管部１１ｂに対してスライド可能且つ傾斜可能となるように、所定の隙間Ｃが設けられている。前胴直管部１１ｂの後部の内周面には、上記隙間Ｃを止水するシール２７が設けられている。シール２７は、前胴直管部１１ｂに対して傾斜する後胴直管部１２ａによって圧縮されるため、適度な可撓性を有する。
【００４１】
後胴１２の鋼殻ホルダ部１２ｂは、鋼殻６の断面形状に合わせて細長い四角筒状に形成され、その後端には、鋼殻６が装着されるように四角枠状に形成された装着枠部１２ｃが設けられている。鋼殻６は、鋼殻ホルダ部１２ｂと同様の断面形状を有する四角筒からなり、鋼殻６と装着枠部１２ｃとがボルトナットで連結され、鋼殻６同士もボルトナットで連結される。鋼殻６は、図１に示す発進坑３の内部にて継ぎ足される。
【００４２】
図２、図３に示すように、前胴直管部１１ｂと後胴直管部１２ａとの間には、推進ジャッキ１３が介設されている。推進ジャッキ１３は、一端が前胴直管部１１ｂの内周面に設けられたフランジ２８に取り付けられ、他端が後胴直管部１２ａの内周面に設けられたフランジ２９に取り付けられている。推進ジャッキ１３は、後胴直管部１２ａ及び前胴直管部１１ｂの周方向に間隔を隔てて複数配設されており、掘削機５内にて、既設トンネル１に近い側に配置された内周側推進ジャッキ１３ａと、内周側推進ジャッキ１３ａよりも既設トンネル１から離れた側に配置された外周側推進ジャッキ１３ｂとを有する。内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとは、夫々、押圧力、ストロークを制御でき、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すとき、後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を調整できるようになっている。
【００４３】
以上のトンネル拡大用掘進システムを用いたトンネル拡大用掘進方法を述べる。
【００４４】
先ず、図１において、発進坑３の内部に掘削機５をセットする。すなわち、掘削機５を、その後端が押圧部８に当接した状態で、滑り板９の上に載置する。その後、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で掘削機５内の推進ジャッキ１３を伸長させ、前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出す。そして、前胴１１のカッタ１０で発進坑３の発進壁３ａを掘り抜く。発進壁３ａは、カッタ１０で掘削可能な材料（モルタル等）からなっている。その後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させ、後胴１２を前方に押し出して、前胴１１に対する重合代を当初の重合代と同じとする。なお、図２に示す前胴１１内のフランジ２８は、後胴１２の先端が当接するストッパとなる。
【００４５】
このように、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で推進ジャッキ１３を伸長させて前胴１１を前方に押し出す第１工程と、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させて後胴１２を前方に押し出す第２工程とを繰り返し、後胴１２が鋼管６の１個分の長さだけ前進したなら、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と後胴１２との間に鋼殻挿入スペースを形成し、そこに鋼殻６を発進坑３内で設置する。なお、元押ジャッキ４のストロークが鋼管６の１個分の長さ以上あれば、上記第１及び第２工程を、繰り返し何度も行う必要はなく、１回のみ行えば足りる。
【００４６】
以降、同様に、元押ジャッキ４のストロークを固定した状態で推進ジャッキ１３を伸長させる第１工程によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出した後、推進ジャッキ１３のストロークを自由にした状態で元押ジャッキ４を伸長させる第２工程によって鋼殻６及び後胴１２を一体的に前胴１１の方向に押し出し、前胴１１及び後胴１２からなる掘削機５を全体として尺取り虫状に前進させる。そして、掘削機５が鋼殻６の１個分の長さ前進したなら、元押ジャッキ４を収縮させ、元押ジャッキ４と既設の鋼殻６との間に鋼殻挿入スペースを形成し、そこに新たな鋼殻６を発進坑３内にて設置し、既設の鋼殻６に継ぎ足す。鋼殻６を継ぎ足すとき、排土管２６も、発進坑３内にて既設の排土管２６に継ぎ足す。
【００４７】
このような第１及び第２工程を、掘削機５が既設トンネル１の外周面に沿って一周するまで、すなわち、掘削機５が発進坑３に戻るまで繰り返す。これにより、既設トンネル１の外周面に沿って鋼殻６がリンク状に構築される。
【００４８】
その後、既設トンネル１内において、鋼殻６に内包された既設トンネル１のセグメント１ｂを取り外し、更に鋼殻６の内周側の壁部分６ｂを取り外すことで、既設トンネル１の一部が鋼殻６によって拡径された状態となる。この拡径部分は、道路トンネルとして用いられる既設トンネル１の非常駐車帯等として利用される。
【００４９】
この拡径部分を掘削する掘削機５は、図５に示すように、断面が短辺と長辺とからなる扁平な四角筒状に形成され、その長辺を既設トンネル１の外周面に接するようにして掘進しているので、長辺の長さが拡径部分のトンネル軸方向長さとなる。よって、長さ１０メートルの拡径部分を構築する場合、長辺の長さを１０メートルとした掘削機５を用い、既設トンネル１の外周を１周させればよい。図７の従来タイプでは円周シールド４０と拡大シールド４１との２台のシールド機を用いて周方向掘削と軸方向掘削とを行っていたが、本実施形態では１台の掘削機５を用いた１回の掘削で足りるため、工期の短縮化、コストダウンを推進できる。
【００５０】
本実施形態では、図１において、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前進させた後（第１工程）、元押ジャッキ４によって鋼殻６及び後胴１２を一体的に前方に押し出すようにしているので（第２工程）、元押ジャッキ４によって押し出される鋼殻６及び後胴１２は、切羽からの抵抗を受けることなく、後胴１２が前胴１１の内周面にガイドされつつスムーズに前胴１１内に挿入される。よって、元押ジャッキ４の押出方向が掘削機５の掘進方向に対して大きく異なっていても、掘削機５を既設トンネル１の外周面に沿って的確に掘進させることが可能となる。
【００５１】
本実施形態では、図７の従来タイプでは必須であったガイドレール４２を用いることなく掘削機５を既設トンネル１の外周面に沿って的確に掘進させることができるので、ガイドレール４２における固着の問題（工期長期化の問題）を回避できる。加えて、ガイドレール４２付きの特殊セグメントが不要となるのでコストダウンとなる。
【００５２】
図１において、新たな鋼殻６を既設の鋼殻６に継ぎ足すとき、新たな鋼殻６を既設トンネル１内から発進坑３内に吊り降ろして既設の鋼殻６に継ぎ足すことになるので、十分な作業スペースが確保された状態で作業でき、作業性が向上して工期の短縮化に繋がる。他方、図７の従来タイプでは、円周シールド４０の内部にて円周セグメント４３を組み立てているところ、狭隘な円周シールド４０の内部で円周セグメント４３を組み立てることは、作業性がよいとはいえない。なお、本実施形態においては、図１の発進坑３内にて新たに継ぎ足される鋼殻６を複数のピースに分割し、それらピースを発進坑３内にて既設の鋼殻６に取り付けつつ、リング状に組み立ててもよい。
【００５３】
また、図１において、発進坑３内にて継ぎ足された鋼管６を元押ジャッキ４で押し出すとき、既設トンネル１の径方向に間隔を隔てて配置された各元押ジャッキ４の押圧力、ストロークを夫々制御することで、押出方向を既設トンネル１の接線方向を基準として既設トンネル１に近付く方向又は離れる方向に調整できる。これにより、鋼殻６の押出方向を既設トンネル１の外周面に沿う方向に的確に微調節できる。
【００５４】
また、図２、図３に示すように、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出すとき、外周側推進ジャッキ１３ｂの押圧力やストロークを、内周側推進ジャッキ１３ａの押圧力やストロークよりも大きくすることで、前胴１１（前胴直管部１１ｂ）を後胴１２（後胴直管部１２ａ）に対して既設トンネル１側に傾けつつ押し出すことができ、既設トンネル１の外周面に沿った掘進が的確に行える。
【００５５】
すなわち、推進ジャッキ１３によって前胴１１を後胴１２に対して前方に押し出すとき、内周側推進ジャッキ１３ａと外周側推進ジャッキ１３ｂとの押圧力、ストロークを夫々制御することで、後胴１２に対して前胴１１を前方に押し出すときの後胴１２に対する前胴１１の押出傾斜角度を既設トンネル１の外周面に沿う方向に的確に微調節できる。
【００５６】
また、推進ジャッキ１３によって押し出される前胴１１は、前胴屈曲管部１１ａと前胴直管部１１ｂとから全体として既設トンネル１の外周面のカーブ形状に沿った屈曲した形状となっているので、押し出されることで側部地山から反力を受けて既設トンネル１側に偏向される。
【００５７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
前胴１１は、ストレート状に形成されていてもよいし、前胴１１と後胴１２とは、スライド可能となっていれば屈曲しなくても構わない。また、前胴１１と後胴１２とが、全体的に既設トンネル１の外周面のカーブ形状に合わせて湾曲して成形されていて、スライド可能に重合されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係るトンネル拡大用掘進システム及びそのシステムを用いたトンネル拡大用掘進方法を示す説明図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の掘削機を作動させた様子を示す説明図である。
【図４】掘削機５の平面図（図１の既設トンネルの径方向外方から見た図）である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢示図（正面図）である。
【図６】図４のVI−VI線矢示図（側面図）である。
【図７】従来のトンネル拡大用掘進システム及びトンネル拡大用掘進方法の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 既設トンネル
３ 発進坑
４ 元押ジャッキ
５ 掘削機
６ 鋼殻
１１ 前胴
１２ 後胴
１３ 推進ジャッキ
１３ａ 内周側推進ジャッキ
１３ｂ 外周側推進ジャッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの一部を拡径するため、その既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進する掘進システムであって、
上記既設トンネルに径方向外側に突出して形成された発進坑内に設置される元押ジャッキと、
上記発進坑から発進して上記既設トンネルの外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機と、
該掘削機と上記元押ジャッキとの間に介在され上記元押ジャッキによって押し出される鋼殻とを備え、
上記掘削機は、
上記地山を掘削するカッタが設けられた前胴と、
一端が上記前胴にスライド可能に重合され他端が上記鋼殻に連結される後胴と、
該後胴と上記前胴との間に介設され上記後胴に対して上記前胴を前方に押し出す推進ジャッキとを有する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進システム。
【請求項２】
上記後胴が、上記前胴に、スライド可能且つ傾斜可能に重合され、
上記推進ジャッキが、上記掘削機内にて、上記既設トンネルに近い側に配置された内周側推進ジャッキと、該内周側推進ジャッキよりも上記既設トンネルから離れた側に配置された外周側推進ジャッキとを有する請求項１に記載のトンネル拡大用掘進システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトンネル拡大用掘進システムを用い、上記掘削機を上記既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進させる方法であって、
上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出した後、
上記推進ジャッキのストロークを自由にした状態で上記元押ジャッキを伸長させ、上記鋼殻及び上記後胴を一体的に上記前胴の方向に押し出し、爾後、
上記元押ジャッキを収縮させ、上記元押ジャッキと既設の鋼殻との間に上記発進坑内にて新たな鋼殻を設置する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進方法。
【請求項４】
請求項３に記載のトンネル拡大用掘進方法の内、請求項２に記載のトンネル拡大用掘進システムを用いたトンネル拡大用掘進方法であって、
上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出す際に、
上記内周側推進ジャッキと上記外周側推進ジャッキとの夫々の伸長ストロークを調節することで、上記前胴を上記後胴に対して傾斜させて押し出すと共にその押出方向を調節する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進方法。
【請求項１】
既設トンネルの一部を拡径するため、その既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進する掘進システムであって、
上記既設トンネルに径方向外側に突出して形成された発進坑内に設置される元押ジャッキと、
上記発進坑から発進して上記既設トンネルの外周面に沿ってその周方向に地山を掘削する掘削機と、
該掘削機と上記元押ジャッキとの間に介在され上記元押ジャッキによって押し出される鋼殻とを備え、
上記掘削機は、
上記地山を掘削するカッタが設けられた前胴と、
一端が上記前胴にスライド可能に重合され他端が上記鋼殻に連結される後胴と、
該後胴と上記前胴との間に介設され上記後胴に対して上記前胴を前方に押し出す推進ジャッキとを有する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進システム。
【請求項２】
上記後胴が、上記前胴に、スライド可能且つ傾斜可能に重合され、
上記推進ジャッキが、上記掘削機内にて、上記既設トンネルに近い側に配置された内周側推進ジャッキと、該内周側推進ジャッキよりも上記既設トンネルから離れた側に配置された外周側推進ジャッキとを有する請求項１に記載のトンネル拡大用掘進システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトンネル拡大用掘進システムを用い、上記掘削機を上記既設トンネルの外周面に沿って周方向に地山を掘進させる方法であって、
上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出した後、
上記推進ジャッキのストロークを自由にした状態で上記元押ジャッキを伸長させ、上記鋼殻及び上記後胴を一体的に上記前胴の方向に押し出し、爾後、
上記元押ジャッキを収縮させ、上記元押ジャッキと既設の鋼殻との間に上記発進坑内にて新たな鋼殻を設置する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進方法。
【請求項４】
請求項３に記載のトンネル拡大用掘進方法の内、請求項２に記載のトンネル拡大用掘進システムを用いたトンネル拡大用掘進方法であって、
上記元押ジャッキのストロークを固定した状態で上記推進ジャッキを伸長させ、上記前胴を上記後胴に対して前方に押し出す際に、
上記内周側推進ジャッキと上記外周側推進ジャッキとの夫々の伸長ストロークを調節することで、上記前胴を上記後胴に対して傾斜させて押し出すと共にその押出方向を調節する
ことを特徴とするトンネル拡大用掘進方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−８４３９５（Ｐ２０１０−８４３９５Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５３７７４（Ｐ２００８−２５３７７４）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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