トンネル拡張用掘削装置およびトンネル工法
【課題】掘削ヘッドを、トンネル内からトンネル横断方向に出退する掘削ストロークを十分に確保できるとともに、限られたトンネル空間に収容できる。
【解決手段】トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、トンネル内壁１にトンネル軸心方向に沿って配置された移動レール３に案内されて移動自在なベースフレーム１０と、地山を掘削する回転式の掘削ヘッド１５と、ベースフレーム１０と掘削ヘッド１５との間に介在されて掘削ヘッド１５をトンネル横断方向に出退自在な第１〜第３出退機構１１〜１３とを具備し、第２出退機構１２に、掘削ヘッド１５をトンネル周方向に揺動可能な揺動機能を具備した。
【解決手段】トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、トンネル内壁１にトンネル軸心方向に沿って配置された移動レール３に案内されて移動自在なベースフレーム１０と、地山を掘削する回転式の掘削ヘッド１５と、ベースフレーム１０と掘削ヘッド１５との間に介在されて掘削ヘッド１５をトンネル横断方向に出退自在な第１〜第３出退機構１１〜１３とを具備し、第２出退機構１２に、掘削ヘッド１５をトンネル周方向に揺動可能な揺動機能を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内からトンネル外側の地山を拡張掘削するトンネル拡張用掘削装置、およびこのトンネル拡張用掘削装置を使用して、大口径の道路分岐部などのトンネル施工部を囲むように並設掘削されたルーフシールドトンネルからルーフシールドトンネル間の地山を掘削し、掘削部に鉄筋コンクリートなどの連結構造物を設置してトンネル施工部を切羽防護するトンネル工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削して覆工されたトンネル内から内壁を掘削破砕する掘削装置が特許文献１に開示され、またトンネルを拡張掘削可能なブームカッタ掘削機が特許文献２に提案されている。
特許文献１には、トンネル内に敷設されたレールに沿って移動自在に移動台車上に旋回台を配置し、この旋回台上に起伏自在なブームを介して上下揺動自在なアームを配置し、アームの先端部に回転式のカッタを設けたものである。
【０００３】
また特許文献２は、クローラ式走行装置を有する台車本体に、前後方向にスライド自在なスライド台を介してターレット架台を上下方向に傾動自在に配置し、ターレット架台上の旋回台にブームを上下揺動自在に配置し、前記ブームに出退自在に設けられた出退部に回転式のカッタを設けたものである。
【特許文献１】実開昭６３−１１６５９７号公報
【特許文献２】実開平４−４９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、移動台車により、トンネル軸心方向の移動が容易に行えるものの、カッタをトンネル横断方向に出退させる出退ストロークが十分に確保できず、外部地山の掘削には不向きである。
【０００５】
また特許文献２では、カッタの掘削方向の出退を、出退ビームによる出退とクローラ式走行装置による移動で行っている。このため、限られたトンネル内空間では、クローラ式走行装置によりトンネル横断方向に移動できる範囲が少なく、カッタの出退ストロークを十分に確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる掘削ストロークを十分に確保できるとともに、全体をシンプルに構成でき、限られたトンネル空間に移動可能に収容できるトンネル拡張用掘削装置およびこのトンネル拡張用掘削装置を使用したトンネル工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】
【０００７】
請求項１記載のトンネル拡張用掘削装置は、トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、トンネル内壁にトンネル軸心方向に沿って設置された移動ガイド部材と、前記移動ガイド部材に案内されて移動自在なベースフレームと、地山を掘削する回転式の掘削ヘッドと、ベースフレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる複数の出退機構とを具備し、前記出退機構のうちの１つに、掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動する揺動機能を設けたものである。
【０００８】
請求項２記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１記載の構成において、掘削ヘッドの基端部に、掘削ヘッドをトンネル軸心方向に揺動させるヘッド揺動機構を設けたものである。
【０００９】
請求項３記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１または２記載の構成において、出退機構は、ベースフレームにトンネル横断方向に敷設された出退案内具に案内されて可動ベース部材を出退させる第１出退機構と、前記可動ベース部材にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを出退させる出退揺動フレーム、および当該出退揺動フレームの遊端部にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを周方向に揺動させる周方向揺動フレームを具備した第２出退機構と、前記周方向揺動フレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドを出退させる第３出退機構からなるものである。
【００１０】
請求項４記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項３に記載の構成において、第２出退機構は、可動ベース部材と周方向揺動フレームとの間に連結された周方向揺動駆動装置と、可動ベース部材と出退揺動フレームとの間に連結された出退揺動駆動装置とを具備し、出退揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と可動ベース部材との連結部に至る距離と、周方向揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と周方向揺動フレームとの連結部に至る距離が等しく設定されるとともに、周方向揺動駆動装置の伸縮長を、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心との距離に等しくすることにより、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心と周方向揺動駆動装置の２つの連結部を連結点とする平行リンクを形成し、出退揺動駆動装置を伸縮することにより、掘削ヘッドおよび第３出退機構を平行姿勢で出退させるように構成されたものである。
【００１１】
請求項５記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、移動ガイド部材は、トンネルの内壁に設置された補強部材にそれぞれ支持され、前記ベースフレームのトンネル横断面における配置角度を任意に選択可能としたものである。
【００１２】
請求項６記載のトンネル工法は、トンネル施工部の外周部で周方向所定間隔ごとに掘削された複数のトンネル内に、請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置を配置し、トンネル拡張用掘削装置により掘削されたトンネル間の地山の掘削部に、連結構造体を設置してトンネルを互いに連結し、トンネル施工部を囲むルーフシールド先受工を構築するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、複数の出退機構により、十分な掘削ストロークを確保することができるとともに、出退機構の１つに揺動機能を設けることで、掘削ヘッドをトンネル横断方向の出退させると同時にトンネル周方向に揺動させて、広範囲な地山の掘削が可能となり、さらにシンプルに構成できてトンネル空間内に収容することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、ヘッド揺動機構により、トンネル内壁の裏側などの掘削が可能となり、掘削部を拡張することができる。
請求項３記載の発明によれば、掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる第１〜第３出退機構を設けるとともに、第２出退機構に掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動させる揺動機能を設けたので、限られたトンネル空間から掘削ヘッドをトンネル横断方向に大きいストロークで出退して掘削でき、かつトンネル周方向に拡張掘削することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、周方向揺動フレームと周方向揺動駆動装置を利用して平行リンク機構を形成可能とし、出退揺動駆動装置によりこの平行リンク機構を介して掘削ヘッドと第３出退機構とを平行状態で出退することができる。したがって、２つの揺動フレームとそれぞれの出退駆動装置とにより、平行リンク機構による出退機能と揺動機能とを持つことがてき、簡単な構造で多様な動作が可能となる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、ベースフレームを任意角度で設置可能としたので、掘削ヘッドをトンネルからトンネル横断方向に出退させる角度を任意で選択することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、上記構成のトンネル拡張用掘削装置を使用して、トンネルから隣接するトンネルへの掘削部を容易に形成でき、ルーフシールド先受工を効率よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
このトンネル拡張用掘削装置は、たとえば特開２００６−７０５３０に開示されるトンネル工法などに使用されるものである。このトンネル工法は、図４に示すように、道路用の主トンネルａ１と分岐トンネルａ２の分岐部などのトンネル施工部Ａを囲むように、複数のルーフシールドトンネル（以下、トンネルという）Ｔを並列に掘削し、これらトンネルＴから隣接するトンネルＴ間の地山を凍結などの処理をした土質改良部Ｍを形成した後、トンネルＴから地山の土質改良部Ｍを拡張掘削し、この掘削部に補剛フレームＢを組み立てたり、鉄筋コンクリートＣを打設して連結構造体を構築し、トンネル施工部Ａを囲むルーフシールド先受工Ｒを形成してトンネル施工部Ａにおける切羽防護を行うものである。
【００１９】
トンネルＴ内には、地山に沿ってセグメントなどからなる内壁１が形成され、内壁１内で隣接するトンネルＴに対向する左右側面にそれぞれ補強梁（補強部材）２が設置される。そして、補強梁２の外側の内壁１に掘削開口部１ａが形成され、これら掘削開口部１ａは、通常時は分離壁が離脱可能に設けられ、拡張掘削時に分離壁が取り外される。さらにこれら補強梁２間に本発明に係るトンネル拡張用掘削装置が移動自在に配置される。前記補強梁２は、左右側面にそれぞれ設置したが、一体のものでもよいし、また３個以上からなるものでもよい。
【００２０】
すなわち、図１〜図３に示すように、左右の補強梁２の下部に、移動レール（移動ガイド部材）３がそれぞれトンネル軸心Ｏ方向に沿って設置されている。トンネル拡張用掘削装置は、移動レール３に案内されて移動自在なベースフレーム１０と、このベースフレーム１０上に配置されたスライド式の第１出退機構１１と、２つの揺動フレーム３２，３５を有してトンネル横断方向の出退とトンネル周方向の揺動とを兼用する揺動式の第２出退機構１２と、スライド式の第３出退機構１３と、地山を掘削する回転式の掘削ヘッド１５と、この掘削ヘッド１５をトンネル軸心Ｏ方向に揺動可能なヘッド揺動機構１４とが具備されている。
【００２１】
ベースフレーム１０は、移動レール３にスラストベヤリング等のスライド部材４を介してトンネル軸心Ｏに沿って移動自在に支持されている。このベースフレーム１０を移動させる移動装置は、図示しないが、たとえばウインチなどによる牽引機構や、油圧ジャッキによる押し引き機構などが採用される。
【００２２】
なお、図は、ベースフレーム１０を水平方向に図示しているが、隣接するトンネルＴに向かう掘削方向が上下方向や斜め方向である場合には、ベースフレーム１０は垂直姿勢や傾斜姿勢となる。
【００２３】
第１出退機構１１は、ベースフレーム１０上に、トンネル横断方向に沿う掘削ヘッド１５の出退方向（以下、「トンネル横断方向に沿う掘削ヘッド１５の出退方向」を単に「出退方向」という）に配設された３本のスライドレール（出退案内具）２１に、スライド部材２２ａを介してスライドベース部材（可動ベース部材）２２がスライド自在に配置され、スライドベース部材２２に内挿された２本のスライドジャッキ２３により、スライドベース部材２２（掘削ヘッド１５）が第１出退ストロークＳ１（図９）の範囲で出退駆動される。前記スライドジャッキ２３のジャッキ本体２３ａがピン２３ｃを介してスライドベース部材２２に連結され、出力ロッドがベースフレーム１０の出退方向後部に設けられた反力支持部材２４にピン２３ｄを介して連結されている。
【００２４】
前記スライドベース部材２２は、出退方向前部に基部ブラケット３１を具備し、これら基部ブラケット３１は、３基がトンネル軸心Ｏ方向に所定間隔をあけて配置されている。
第２出退機構１２は、前記スライドベース部材２２の基部ブラケット３１に、出退揺動フレーム３２がトンネル軸心Ｏと平行な第１支持ピン３３を介して揺動自在に支持され、この出退揺動フレーム３２を揺動させる２本の出退揺動ジャッキ（出退揺動駆動装置）３４のジャッキ本体３４ａが、スライドベース部材２２にピン３４ｃを介して回動自在に支持され、出力ロッドが第１揺動フレーム３２の後部中間位置にピン３４ｄを介して連結されている。また出退揺動フレーム３２の遊端部に、周方向揺動フレーム３５がトンネル軸心Ｏと平行な第２支持ピン３６を介して揺動自在に支持されている。そして、周方向揺動フレーム３５の遊端部をトンネル周方向に揺動させる周方向揺動ジャッキ（周方向揺動駆動装置）３７が、中央の基部ブラケット３１の反力受け部３１ａと周方向揺動フレーム３５との間に設けられている。前記周方向揺動ジャッキ３７のジャッキ本体３７ａがピン（連結部）３７ｃを介して反力受け部３１ａに支持され、出力ロッド３７ｂがアーム揺動フレーム３５の遊端側にピン（連結部）３７ｄを介して連結されている。
【００２５】
また第２出退機構１２では、平行リンク１６を形成して出退ガイド筒４１および掘削ヘッド１５を水平姿勢に保持しつつ前後方向に出退させることができる。すなわち、図１（ｂ）に示す側面視において、第２支持ピン３６と周方向ジャッキ３７のピン３７ｄの距離Ｌｕと、第１支持ピン３３と周方向ジャッキ３７のピン３７ｃとの距離Ｌｄとが等しく設定されており、周方向ジャッキ３７の伸縮長さ、すなわち、周方向ジャッキ３７のピン３７ｄとピン３７ｃの距離Ｌｆを、第２支持ピン３６と第１支持ピン３３の距離Ｌｒと等しくすることで、第１，第２支持ピン３３，３６および周方向ジャッキ３７のピン３７ｄ，ピン３７ｃの間で平行リンク１６を形成することができる。
【００２６】
したがって、この平行リンク１６を形成した状態で出退揺動ジャッキ３４を伸縮することにより、第１支持ピン３３および周方向ジャッキ３７のピン３７ｃを中心に、出退ガイド筒４１を水平姿勢に保持しつつ掘削ヘッド１５を前後方向に第２出退ストロークＳ２（図６）の範囲で出退させることができる。また周方向揺動ジャッキ３７により周方向揺動フレーム３５を揺動して、出退ガイド筒４１（掘削ヘッド１５）を第２支持ピン３６を中心にトンネル周方向に揺動角θ（図７）の範囲で揺動させることができる。
【００２７】
第３出退機構１３は、周方向揺動フレーム３５の遊端部に出退方向に取り付けられた出退ガイド筒４１と、この出退ガイド筒４１にスライド自在に嵌合された出退ビーム４２と、出退ガイド筒４１と出退ビーム４２との間に連結されて出退ビーム４２を出退させるヘッド出退ジャッキ４３とを具備し、このヘッド出退ジャッキ４３により、掘削ヘッド１５を第３出退ストロークＳ３（図７）の範囲で出退させることができる。前記ヘッド出退ジャッキ４３は出退ガイド筒４１内の出退方向後部に配置され、ジャッキ本体４３ａがピン４３ｃを介して出退ガイド筒４１の後端部に連結されるとともに、出力ロッドがピン４３ｄを介して出退ビーム４２の後端部に連結されている。
【００２８】
ヘッド揺動機構１４は、図３に示すように、出退ビーム４２の前部に、トンネル軸心Ｏおよび出退方向に直交する揺動軸４４を介して掘削ヘッド１５が揺動自在に支持され、掘削ヘッド１５を揺動軸４４を中心にトンネル軸心Ｏ方向に揺動角γの範囲で揺動させる一対のヘッド揺動ジャッキ４５が設けられている。前記ヘッド揺動ジャッキ４５は揺動軸４４の両側に配置され、ジャッキ本体４５ａが出退筒４２にピン４５ｃを介して支持されるとともに、出力ロッド４５ｂが掘削ヘッド１５の基端部にそれぞれピン４５ｄを介して連結されている。
【００２９】
また掘削ヘッド１５は、出退ビーム４２に揺動軸４４を介して揺動自在に支持されたヘッドフレーム５１と、このヘッドフレーム５１に設けられた油圧式または電動式のカッタ回転駆動装置５２と、ヘッドフレーム５１に軸受を介して回転自在に支持されるとともにカッタ回転駆動装置５２の出力軸にカッタ軸５３を介して連結された回転カッタ５４とで構成されている。
【００３０】
回転カッタ５４は、カッタ軸５３と同一軸心上の円柱形に形成され、前面に放射方向に設けられた複数の半径フレーム６１に複数の正面ビット６２がそれぞれ取り付けられ、また半径フレーム６１の端部から外周面に沿って螺旋方向に伸びる螺旋フレーム６３に、複数の周面ビット６４がそれぞれ取り付けられている。これら正面ビット６２と周面ビット６４とにより、突出方向と揺動方向にそれぞれ地山を掘削することができる。
【００３１】
上記構成のトンネル拡張用掘削装置を使用したトンネル工法を説明する。
トンネル施工部Ａで、主トンネルａ１と分岐トンネルａ２の一方から小口径のシールド掘進機を発進させて、複数のトンネルＴを施工部Ａを囲むように並列掘削し、トンネルＴ内に内壁１を形成する。さらに内壁１内に隣接するトンネルＴと対向する位置に補強梁２を設置するとともに、補強梁２にトンネル軸心Ｏ方向に沿って移動レール３を敷設する。
【００３２】
図５に示すように、移動レール３にトンネル拡張用掘削装置を配置して掘削位置まで移動させる。掘削位置まで移動されると、ベースフレーム１０を固定し、図６に示すように、平行リンク１６を形成した状態で、掘削ヘッド１５を回転駆動し、第２出退機構１２の出退揺動ジャッキ３４を伸展させて出退ガイド筒４１を水平姿勢に保持しつつ掘削ヘッド１５を掘削方向前方に第２掘削ストロークＳ２分突出させ、内壁１の掘削開口部１ａから地山を拡張掘削する。
【００３３】
そして図７に示すように、周方向揺動ジャッキ３７を伸縮して掘削ヘッド１５を揺動角θの範囲で揺動させ、掘削部をトンネル周方向に拡張する。さらにヘッド出退ジャッキ４３を伸展して掘削ヘッド１５を第３掘削ストロークＳ３分前方に突出させ掘削部を拡張する。ここで、内壁１や補強梁２の裏側などは、ヘッド揺動機構１４のヘッド揺動ジャッキ４５を伸縮し掘削ヘッド１５を揺動させて掘削する。
【００３４】
次いで、図８に示すように、掘削ヘッド１５をトンネル周方向に揺動させつつ、スライドジャッキ２３をさらに伸展させて掘削ヘッド１５を第１掘削ストロークＳ１の所定分Ｓ１’前方に掘削限まで移動させて拡張掘削する。
【００３５】
次いで、掘削ヘッド１５を図５に示す初期位置まで後退させ、図示しない移動装置によりベースフレーム１０を次の掘削位置まで移動させて、同様の手順で掘削部を順次トンネル軸心Ｏ方向に拡張する。
【００３６】
さらに掘削部を拡張した後、掘削部に補剛フレームＢを組み立て、さらに鉄筋コンクリートＣを打設して連結構造体を形成し、ルーフシールド先受工Ｒを構築する。
上記実施の形態によれば、上下３段に設置された第１〜第３出退機構１１〜１３により、トンネル横断方向に掘削ヘッド１５の第１〜第３出退ストローク（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）を十分に確保することができ、さらに第２出退機構１２の揺動機能により、掘削ヘッド１５を揺動角θの範囲でトンネル周方向を揺動させて広範囲な掘削が可能となる。このように移動レール３を介してトンネル軸心Ｏ方向に移動するように構成したことで、旋回機構を不要として、全体をシンプル化して小型化することができ、トンネル横断面内の限られた空間に収容することができる。
【００３７】
またヘッド揺動機構１４により、トンネルＴの内壁１や補強梁２の裏側などの掘削が可能となり、掘削部を効果的に拡張することができる。
さらに周方向揺動フレーム３５と周方向揺動駆動ジャッキ３７とを利用して平行リンク機構１６を形成可能とし、出退揺動駆動ジャッキ３４によりこの平行リンク機構１６を介して掘削ヘッド１５と第３出退機構１３を内挿した出退ガイド筒４１とを平行状態で出退させることができる。したがって、２つの揺動フレーム３３，３５とそれぞれの出退駆動ジャッキ３４，３７とにより、平行リンク機構１６による出退機能と揺動機能とをあわせて持つことがてき、簡単な構造で多様な動作が可能となる。
【００３８】
さらにまた隣接するトンネルＴに対向して配置される補強梁２に移動レール３を設けて、掘削ヘッド１５を隣接するトンネルＴに向かってトンネル横断方向に出退するように、ベースフレーム１０を任意の角度で設置できるので、作業の自由度が高く、掘削方向を自由に選択することができる。
【００３９】
さらにまた、このトンネル工法にトンネル拡張用掘削装置を使用することで、トンネルＴから隣接するトンネルＴへの掘削部を容易に形成することができ、ルーフシールド先受工を効率よく形成することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ルーフシールド先受工の掘削部を形成するように説明したが、単線のトンネルから待機路線などの拡張部を形成することに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明に係るトンネル拡張用掘削装置の実施の形態を示す側面図で、（ａ）は装置の構造を示し、（ｂ）は平行リンクを示す。
【図２】トンネル拡張用掘削装置の正面図である。
【図３】掘削ヘッドとヘッド揺動機構とを示す平面図である。
【図４】ルーフシールド先受工の説明図で、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部拡大図である。
【図５】トンネル工法におけるトンネル拡張用掘削装置の側面図である。
【図６】第２出退機構の出退動作を説明する側面図である。
【図７】第２出退機構の揺動動作を説明する側面図である。
【図８】第１出退機構の出退動作と第２出退機構の揺動動作を説明する側面図である。
【図９】掘削ストロークの最大限の掘削状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｔ トンネル（ルーフシールドトンネル）
Ａ トンネル施工部
Ｒ ルーフシールド先受工
Ｂ 補剛フレーム
Ｃ 鉄筋コンクリート
Ｏ トンネル軸心
１ 内壁
１ａ 拡張開口部
２ 補強梁（補強材）
３ 移動レール（移動ガイド部材）
１０ ベースフレーム
１１ 第１出退機構
１２ 第２出退機構
１３ 第３出退機構
１４ ヘッド揺動機構
１５ 掘削ヘッド
１６ 平行リンク
２１ スライドレール（出退案内具）
２２ スライドベース部材（可動ベース部材）
２３ スライドジャッキ
３１ 基部ブラケット
３２ 出退揺動フレーム
３３ 第１支持ピン
３４ 出退揺動ジャッキ
３５ 周方向揺動フレーム
３６ 第２支持ピン
３７ 周方向揺動ジャッキ
４１ 出退ガイド筒
４２ 出退ビーム
４３ ヘッド出退ジャッキ
４４ 揺動軸
４５ ヘッド揺動ジャッキ
５１ ヘッドフレーム
５２ カッタ回転駆動装置
５４ 回転カッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内からトンネル外側の地山を拡張掘削するトンネル拡張用掘削装置、およびこのトンネル拡張用掘削装置を使用して、大口径の道路分岐部などのトンネル施工部を囲むように並設掘削されたルーフシールドトンネルからルーフシールドトンネル間の地山を掘削し、掘削部に鉄筋コンクリートなどの連結構造物を設置してトンネル施工部を切羽防護するトンネル工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削して覆工されたトンネル内から内壁を掘削破砕する掘削装置が特許文献１に開示され、またトンネルを拡張掘削可能なブームカッタ掘削機が特許文献２に提案されている。
特許文献１には、トンネル内に敷設されたレールに沿って移動自在に移動台車上に旋回台を配置し、この旋回台上に起伏自在なブームを介して上下揺動自在なアームを配置し、アームの先端部に回転式のカッタを設けたものである。
【０００３】
また特許文献２は、クローラ式走行装置を有する台車本体に、前後方向にスライド自在なスライド台を介してターレット架台を上下方向に傾動自在に配置し、ターレット架台上の旋回台にブームを上下揺動自在に配置し、前記ブームに出退自在に設けられた出退部に回転式のカッタを設けたものである。
【特許文献１】実開昭６３−１１６５９７号公報
【特許文献２】実開平４−４９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、移動台車により、トンネル軸心方向の移動が容易に行えるものの、カッタをトンネル横断方向に出退させる出退ストロークが十分に確保できず、外部地山の掘削には不向きである。
【０００５】
また特許文献２では、カッタの掘削方向の出退を、出退ビームによる出退とクローラ式走行装置による移動で行っている。このため、限られたトンネル内空間では、クローラ式走行装置によりトンネル横断方向に移動できる範囲が少なく、カッタの出退ストロークを十分に確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる掘削ストロークを十分に確保できるとともに、全体をシンプルに構成でき、限られたトンネル空間に移動可能に収容できるトンネル拡張用掘削装置およびこのトンネル拡張用掘削装置を使用したトンネル工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】
【０００７】
請求項１記載のトンネル拡張用掘削装置は、トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、トンネル内壁にトンネル軸心方向に沿って設置された移動ガイド部材と、前記移動ガイド部材に案内されて移動自在なベースフレームと、地山を掘削する回転式の掘削ヘッドと、ベースフレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる複数の出退機構とを具備し、前記出退機構のうちの１つに、掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動する揺動機能を設けたものである。
【０００８】
請求項２記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１記載の構成において、掘削ヘッドの基端部に、掘削ヘッドをトンネル軸心方向に揺動させるヘッド揺動機構を設けたものである。
【０００９】
請求項３記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１または２記載の構成において、出退機構は、ベースフレームにトンネル横断方向に敷設された出退案内具に案内されて可動ベース部材を出退させる第１出退機構と、前記可動ベース部材にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを出退させる出退揺動フレーム、および当該出退揺動フレームの遊端部にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを周方向に揺動させる周方向揺動フレームを具備した第２出退機構と、前記周方向揺動フレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドを出退させる第３出退機構からなるものである。
【００１０】
請求項４記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項３に記載の構成において、第２出退機構は、可動ベース部材と周方向揺動フレームとの間に連結された周方向揺動駆動装置と、可動ベース部材と出退揺動フレームとの間に連結された出退揺動駆動装置とを具備し、出退揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と可動ベース部材との連結部に至る距離と、周方向揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と周方向揺動フレームとの連結部に至る距離が等しく設定されるとともに、周方向揺動駆動装置の伸縮長を、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心との距離に等しくすることにより、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心と周方向揺動駆動装置の２つの連結部を連結点とする平行リンクを形成し、出退揺動駆動装置を伸縮することにより、掘削ヘッドおよび第３出退機構を平行姿勢で出退させるように構成されたものである。
【００１１】
請求項５記載のトンネル拡張用掘削装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、移動ガイド部材は、トンネルの内壁に設置された補強部材にそれぞれ支持され、前記ベースフレームのトンネル横断面における配置角度を任意に選択可能としたものである。
【００１２】
請求項６記載のトンネル工法は、トンネル施工部の外周部で周方向所定間隔ごとに掘削された複数のトンネル内に、請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置を配置し、トンネル拡張用掘削装置により掘削されたトンネル間の地山の掘削部に、連結構造体を設置してトンネルを互いに連結し、トンネル施工部を囲むルーフシールド先受工を構築するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、複数の出退機構により、十分な掘削ストロークを確保することができるとともに、出退機構の１つに揺動機能を設けることで、掘削ヘッドをトンネル横断方向の出退させると同時にトンネル周方向に揺動させて、広範囲な地山の掘削が可能となり、さらにシンプルに構成できてトンネル空間内に収容することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、ヘッド揺動機構により、トンネル内壁の裏側などの掘削が可能となり、掘削部を拡張することができる。
請求項３記載の発明によれば、掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる第１〜第３出退機構を設けるとともに、第２出退機構に掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動させる揺動機能を設けたので、限られたトンネル空間から掘削ヘッドをトンネル横断方向に大きいストロークで出退して掘削でき、かつトンネル周方向に拡張掘削することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、周方向揺動フレームと周方向揺動駆動装置を利用して平行リンク機構を形成可能とし、出退揺動駆動装置によりこの平行リンク機構を介して掘削ヘッドと第３出退機構とを平行状態で出退することができる。したがって、２つの揺動フレームとそれぞれの出退駆動装置とにより、平行リンク機構による出退機能と揺動機能とを持つことがてき、簡単な構造で多様な動作が可能となる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、ベースフレームを任意角度で設置可能としたので、掘削ヘッドをトンネルからトンネル横断方向に出退させる角度を任意で選択することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、上記構成のトンネル拡張用掘削装置を使用して、トンネルから隣接するトンネルへの掘削部を容易に形成でき、ルーフシールド先受工を効率よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
このトンネル拡張用掘削装置は、たとえば特開２００６−７０５３０に開示されるトンネル工法などに使用されるものである。このトンネル工法は、図４に示すように、道路用の主トンネルａ１と分岐トンネルａ２の分岐部などのトンネル施工部Ａを囲むように、複数のルーフシールドトンネル（以下、トンネルという）Ｔを並列に掘削し、これらトンネルＴから隣接するトンネルＴ間の地山を凍結などの処理をした土質改良部Ｍを形成した後、トンネルＴから地山の土質改良部Ｍを拡張掘削し、この掘削部に補剛フレームＢを組み立てたり、鉄筋コンクリートＣを打設して連結構造体を構築し、トンネル施工部Ａを囲むルーフシールド先受工Ｒを形成してトンネル施工部Ａにおける切羽防護を行うものである。
【００１９】
トンネルＴ内には、地山に沿ってセグメントなどからなる内壁１が形成され、内壁１内で隣接するトンネルＴに対向する左右側面にそれぞれ補強梁（補強部材）２が設置される。そして、補強梁２の外側の内壁１に掘削開口部１ａが形成され、これら掘削開口部１ａは、通常時は分離壁が離脱可能に設けられ、拡張掘削時に分離壁が取り外される。さらにこれら補強梁２間に本発明に係るトンネル拡張用掘削装置が移動自在に配置される。前記補強梁２は、左右側面にそれぞれ設置したが、一体のものでもよいし、また３個以上からなるものでもよい。
【００２０】
すなわち、図１〜図３に示すように、左右の補強梁２の下部に、移動レール（移動ガイド部材）３がそれぞれトンネル軸心Ｏ方向に沿って設置されている。トンネル拡張用掘削装置は、移動レール３に案内されて移動自在なベースフレーム１０と、このベースフレーム１０上に配置されたスライド式の第１出退機構１１と、２つの揺動フレーム３２，３５を有してトンネル横断方向の出退とトンネル周方向の揺動とを兼用する揺動式の第２出退機構１２と、スライド式の第３出退機構１３と、地山を掘削する回転式の掘削ヘッド１５と、この掘削ヘッド１５をトンネル軸心Ｏ方向に揺動可能なヘッド揺動機構１４とが具備されている。
【００２１】
ベースフレーム１０は、移動レール３にスラストベヤリング等のスライド部材４を介してトンネル軸心Ｏに沿って移動自在に支持されている。このベースフレーム１０を移動させる移動装置は、図示しないが、たとえばウインチなどによる牽引機構や、油圧ジャッキによる押し引き機構などが採用される。
【００２２】
なお、図は、ベースフレーム１０を水平方向に図示しているが、隣接するトンネルＴに向かう掘削方向が上下方向や斜め方向である場合には、ベースフレーム１０は垂直姿勢や傾斜姿勢となる。
【００２３】
第１出退機構１１は、ベースフレーム１０上に、トンネル横断方向に沿う掘削ヘッド１５の出退方向（以下、「トンネル横断方向に沿う掘削ヘッド１５の出退方向」を単に「出退方向」という）に配設された３本のスライドレール（出退案内具）２１に、スライド部材２２ａを介してスライドベース部材（可動ベース部材）２２がスライド自在に配置され、スライドベース部材２２に内挿された２本のスライドジャッキ２３により、スライドベース部材２２（掘削ヘッド１５）が第１出退ストロークＳ１（図９）の範囲で出退駆動される。前記スライドジャッキ２３のジャッキ本体２３ａがピン２３ｃを介してスライドベース部材２２に連結され、出力ロッドがベースフレーム１０の出退方向後部に設けられた反力支持部材２４にピン２３ｄを介して連結されている。
【００２４】
前記スライドベース部材２２は、出退方向前部に基部ブラケット３１を具備し、これら基部ブラケット３１は、３基がトンネル軸心Ｏ方向に所定間隔をあけて配置されている。
第２出退機構１２は、前記スライドベース部材２２の基部ブラケット３１に、出退揺動フレーム３２がトンネル軸心Ｏと平行な第１支持ピン３３を介して揺動自在に支持され、この出退揺動フレーム３２を揺動させる２本の出退揺動ジャッキ（出退揺動駆動装置）３４のジャッキ本体３４ａが、スライドベース部材２２にピン３４ｃを介して回動自在に支持され、出力ロッドが第１揺動フレーム３２の後部中間位置にピン３４ｄを介して連結されている。また出退揺動フレーム３２の遊端部に、周方向揺動フレーム３５がトンネル軸心Ｏと平行な第２支持ピン３６を介して揺動自在に支持されている。そして、周方向揺動フレーム３５の遊端部をトンネル周方向に揺動させる周方向揺動ジャッキ（周方向揺動駆動装置）３７が、中央の基部ブラケット３１の反力受け部３１ａと周方向揺動フレーム３５との間に設けられている。前記周方向揺動ジャッキ３７のジャッキ本体３７ａがピン（連結部）３７ｃを介して反力受け部３１ａに支持され、出力ロッド３７ｂがアーム揺動フレーム３５の遊端側にピン（連結部）３７ｄを介して連結されている。
【００２５】
また第２出退機構１２では、平行リンク１６を形成して出退ガイド筒４１および掘削ヘッド１５を水平姿勢に保持しつつ前後方向に出退させることができる。すなわち、図１（ｂ）に示す側面視において、第２支持ピン３６と周方向ジャッキ３７のピン３７ｄの距離Ｌｕと、第１支持ピン３３と周方向ジャッキ３７のピン３７ｃとの距離Ｌｄとが等しく設定されており、周方向ジャッキ３７の伸縮長さ、すなわち、周方向ジャッキ３７のピン３７ｄとピン３７ｃの距離Ｌｆを、第２支持ピン３６と第１支持ピン３３の距離Ｌｒと等しくすることで、第１，第２支持ピン３３，３６および周方向ジャッキ３７のピン３７ｄ，ピン３７ｃの間で平行リンク１６を形成することができる。
【００２６】
したがって、この平行リンク１６を形成した状態で出退揺動ジャッキ３４を伸縮することにより、第１支持ピン３３および周方向ジャッキ３７のピン３７ｃを中心に、出退ガイド筒４１を水平姿勢に保持しつつ掘削ヘッド１５を前後方向に第２出退ストロークＳ２（図６）の範囲で出退させることができる。また周方向揺動ジャッキ３７により周方向揺動フレーム３５を揺動して、出退ガイド筒４１（掘削ヘッド１５）を第２支持ピン３６を中心にトンネル周方向に揺動角θ（図７）の範囲で揺動させることができる。
【００２７】
第３出退機構１３は、周方向揺動フレーム３５の遊端部に出退方向に取り付けられた出退ガイド筒４１と、この出退ガイド筒４１にスライド自在に嵌合された出退ビーム４２と、出退ガイド筒４１と出退ビーム４２との間に連結されて出退ビーム４２を出退させるヘッド出退ジャッキ４３とを具備し、このヘッド出退ジャッキ４３により、掘削ヘッド１５を第３出退ストロークＳ３（図７）の範囲で出退させることができる。前記ヘッド出退ジャッキ４３は出退ガイド筒４１内の出退方向後部に配置され、ジャッキ本体４３ａがピン４３ｃを介して出退ガイド筒４１の後端部に連結されるとともに、出力ロッドがピン４３ｄを介して出退ビーム４２の後端部に連結されている。
【００２８】
ヘッド揺動機構１４は、図３に示すように、出退ビーム４２の前部に、トンネル軸心Ｏおよび出退方向に直交する揺動軸４４を介して掘削ヘッド１５が揺動自在に支持され、掘削ヘッド１５を揺動軸４４を中心にトンネル軸心Ｏ方向に揺動角γの範囲で揺動させる一対のヘッド揺動ジャッキ４５が設けられている。前記ヘッド揺動ジャッキ４５は揺動軸４４の両側に配置され、ジャッキ本体４５ａが出退筒４２にピン４５ｃを介して支持されるとともに、出力ロッド４５ｂが掘削ヘッド１５の基端部にそれぞれピン４５ｄを介して連結されている。
【００２９】
また掘削ヘッド１５は、出退ビーム４２に揺動軸４４を介して揺動自在に支持されたヘッドフレーム５１と、このヘッドフレーム５１に設けられた油圧式または電動式のカッタ回転駆動装置５２と、ヘッドフレーム５１に軸受を介して回転自在に支持されるとともにカッタ回転駆動装置５２の出力軸にカッタ軸５３を介して連結された回転カッタ５４とで構成されている。
【００３０】
回転カッタ５４は、カッタ軸５３と同一軸心上の円柱形に形成され、前面に放射方向に設けられた複数の半径フレーム６１に複数の正面ビット６２がそれぞれ取り付けられ、また半径フレーム６１の端部から外周面に沿って螺旋方向に伸びる螺旋フレーム６３に、複数の周面ビット６４がそれぞれ取り付けられている。これら正面ビット６２と周面ビット６４とにより、突出方向と揺動方向にそれぞれ地山を掘削することができる。
【００３１】
上記構成のトンネル拡張用掘削装置を使用したトンネル工法を説明する。
トンネル施工部Ａで、主トンネルａ１と分岐トンネルａ２の一方から小口径のシールド掘進機を発進させて、複数のトンネルＴを施工部Ａを囲むように並列掘削し、トンネルＴ内に内壁１を形成する。さらに内壁１内に隣接するトンネルＴと対向する位置に補強梁２を設置するとともに、補強梁２にトンネル軸心Ｏ方向に沿って移動レール３を敷設する。
【００３２】
図５に示すように、移動レール３にトンネル拡張用掘削装置を配置して掘削位置まで移動させる。掘削位置まで移動されると、ベースフレーム１０を固定し、図６に示すように、平行リンク１６を形成した状態で、掘削ヘッド１５を回転駆動し、第２出退機構１２の出退揺動ジャッキ３４を伸展させて出退ガイド筒４１を水平姿勢に保持しつつ掘削ヘッド１５を掘削方向前方に第２掘削ストロークＳ２分突出させ、内壁１の掘削開口部１ａから地山を拡張掘削する。
【００３３】
そして図７に示すように、周方向揺動ジャッキ３７を伸縮して掘削ヘッド１５を揺動角θの範囲で揺動させ、掘削部をトンネル周方向に拡張する。さらにヘッド出退ジャッキ４３を伸展して掘削ヘッド１５を第３掘削ストロークＳ３分前方に突出させ掘削部を拡張する。ここで、内壁１や補強梁２の裏側などは、ヘッド揺動機構１４のヘッド揺動ジャッキ４５を伸縮し掘削ヘッド１５を揺動させて掘削する。
【００３４】
次いで、図８に示すように、掘削ヘッド１５をトンネル周方向に揺動させつつ、スライドジャッキ２３をさらに伸展させて掘削ヘッド１５を第１掘削ストロークＳ１の所定分Ｓ１’前方に掘削限まで移動させて拡張掘削する。
【００３５】
次いで、掘削ヘッド１５を図５に示す初期位置まで後退させ、図示しない移動装置によりベースフレーム１０を次の掘削位置まで移動させて、同様の手順で掘削部を順次トンネル軸心Ｏ方向に拡張する。
【００３６】
さらに掘削部を拡張した後、掘削部に補剛フレームＢを組み立て、さらに鉄筋コンクリートＣを打設して連結構造体を形成し、ルーフシールド先受工Ｒを構築する。
上記実施の形態によれば、上下３段に設置された第１〜第３出退機構１１〜１３により、トンネル横断方向に掘削ヘッド１５の第１〜第３出退ストローク（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）を十分に確保することができ、さらに第２出退機構１２の揺動機能により、掘削ヘッド１５を揺動角θの範囲でトンネル周方向を揺動させて広範囲な掘削が可能となる。このように移動レール３を介してトンネル軸心Ｏ方向に移動するように構成したことで、旋回機構を不要として、全体をシンプル化して小型化することができ、トンネル横断面内の限られた空間に収容することができる。
【００３７】
またヘッド揺動機構１４により、トンネルＴの内壁１や補強梁２の裏側などの掘削が可能となり、掘削部を効果的に拡張することができる。
さらに周方向揺動フレーム３５と周方向揺動駆動ジャッキ３７とを利用して平行リンク機構１６を形成可能とし、出退揺動駆動ジャッキ３４によりこの平行リンク機構１６を介して掘削ヘッド１５と第３出退機構１３を内挿した出退ガイド筒４１とを平行状態で出退させることができる。したがって、２つの揺動フレーム３３，３５とそれぞれの出退駆動ジャッキ３４，３７とにより、平行リンク機構１６による出退機能と揺動機能とをあわせて持つことがてき、簡単な構造で多様な動作が可能となる。
【００３８】
さらにまた隣接するトンネルＴに対向して配置される補強梁２に移動レール３を設けて、掘削ヘッド１５を隣接するトンネルＴに向かってトンネル横断方向に出退するように、ベースフレーム１０を任意の角度で設置できるので、作業の自由度が高く、掘削方向を自由に選択することができる。
【００３９】
さらにまた、このトンネル工法にトンネル拡張用掘削装置を使用することで、トンネルＴから隣接するトンネルＴへの掘削部を容易に形成することができ、ルーフシールド先受工を効率よく形成することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ルーフシールド先受工の掘削部を形成するように説明したが、単線のトンネルから待機路線などの拡張部を形成することに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明に係るトンネル拡張用掘削装置の実施の形態を示す側面図で、（ａ）は装置の構造を示し、（ｂ）は平行リンクを示す。
【図２】トンネル拡張用掘削装置の正面図である。
【図３】掘削ヘッドとヘッド揺動機構とを示す平面図である。
【図４】ルーフシールド先受工の説明図で、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部拡大図である。
【図５】トンネル工法におけるトンネル拡張用掘削装置の側面図である。
【図６】第２出退機構の出退動作を説明する側面図である。
【図７】第２出退機構の揺動動作を説明する側面図である。
【図８】第１出退機構の出退動作と第２出退機構の揺動動作を説明する側面図である。
【図９】掘削ストロークの最大限の掘削状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｔ トンネル（ルーフシールドトンネル）
Ａ トンネル施工部
Ｒ ルーフシールド先受工
Ｂ 補剛フレーム
Ｃ 鉄筋コンクリート
Ｏ トンネル軸心
１ 内壁
１ａ 拡張開口部
２ 補強梁（補強材）
３ 移動レール（移動ガイド部材）
１０ ベースフレーム
１１ 第１出退機構
１２ 第２出退機構
１３ 第３出退機構
１４ ヘッド揺動機構
１５ 掘削ヘッド
１６ 平行リンク
２１ スライドレール（出退案内具）
２２ スライドベース部材（可動ベース部材）
２３ スライドジャッキ
３１ 基部ブラケット
３２ 出退揺動フレーム
３３ 第１支持ピン
３４ 出退揺動ジャッキ
３５ 周方向揺動フレーム
３６ 第２支持ピン
３７ 周方向揺動ジャッキ
４１ 出退ガイド筒
４２ 出退ビーム
４３ ヘッド出退ジャッキ
４４ 揺動軸
４５ ヘッド揺動ジャッキ
５１ ヘッドフレーム
５２ カッタ回転駆動装置
５４ 回転カッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、
トンネル内壁にトンネル軸心方向に沿って設置された移動ガイド部材と、
前記移動ガイド部材に案内されて移動自在なベースフレームと、
地山を掘削する回転式の掘削ヘッドと、
ベースフレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる複数の出退機構とを具備し、
前記出退機構のうちの１つに、掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動する揺動機能を設けた
ことを特徴とするトンネル拡張用掘削装置。
【請求項２】
掘削ヘッドの基端部に、掘削ヘッドをトンネル軸心方向に揺動させるヘッド揺動機構を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項３】
出退機構は、
ベースフレームにトンネル横断方向に敷設された出退案内具に案内されて可動ベース部材を出退させる第１出退機構と、
前記可動ベース部材にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを出退させる出退揺動フレーム、および当該出退揺動フレームの遊端部にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを周方向に揺動させる周方向揺動フレームを具備した第２出退機構と、
前記周方向揺動フレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドを出退させる第３出退機構からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項４】
第２出退機構は、可動ベース部材と周方向揺動フレームとの間に連結された周方向揺動駆動装置と、可動ベース部材と出退揺動フレームとの間に連結された出退揺動駆動装置とを具備し、
出退揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と可動ベース部材との連結部に至る距離と、周方向揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と周方向揺動フレームとの連結部に至る距離が等しく設定されるとともに、周方向揺動駆動装置の伸縮長を、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心との距離に等しくすることにより、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心と周方向揺動駆動装置の２つの連結部を連結点とする平行リンクを形成し、出退揺動駆動装置を伸縮することにより、掘削ヘッドおよび第３出退機構を平行姿勢で出退させるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項５】
移動ガイド部材は、トンネルの内壁に設置された補強部材にそれぞれ支持され、
前記ベースフレームのトンネル横断面における配置角度を任意に選択可能とした
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項６】
トンネル施工部の外周部で周方向所定間隔ごとに掘削された複数のトンネル内に、請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置を配置し、
トンネル拡張用掘削装置により掘削されたトンネル間の地山の掘削部に、連結構造体を設置してトンネルを互いに連結し、トンネル施工部を囲むルーフシールド先受工を構築する
ことを特徴とするトンネル工法。
【請求項１】
トンネル内から外部の地山を掘削するトンネル拡張用掘削装置であって、
トンネル内壁にトンネル軸心方向に沿って設置された移動ガイド部材と、
前記移動ガイド部材に案内されて移動自在なベースフレームと、
地山を掘削する回転式の掘削ヘッドと、
ベースフレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドをトンネル横断方向に出退させる複数の出退機構とを具備し、
前記出退機構のうちの１つに、掘削ヘッドをトンネル周方向に揺動する揺動機能を設けた
ことを特徴とするトンネル拡張用掘削装置。
【請求項２】
掘削ヘッドの基端部に、掘削ヘッドをトンネル軸心方向に揺動させるヘッド揺動機構を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項３】
出退機構は、
ベースフレームにトンネル横断方向に敷設された出退案内具に案内されて可動ベース部材を出退させる第１出退機構と、
前記可動ベース部材にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを出退させる出退揺動フレーム、および当該出退揺動フレームの遊端部にトンネル軸心に平行な軸心周りに揺動自在に支持されて掘削ヘッドを周方向に揺動させる周方向揺動フレームを具備した第２出退機構と、
前記周方向揺動フレームと掘削ヘッドとの間に介在されて掘削ヘッドを出退させる第３出退機構からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項４】
第２出退機構は、可動ベース部材と周方向揺動フレームとの間に連結された周方向揺動駆動装置と、可動ベース部材と出退揺動フレームとの間に連結された出退揺動駆動装置とを具備し、
出退揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と可動ベース部材との連結部に至る距離と、周方向揺動フレームの揺動中心から、周方向揺動駆動装置と周方向揺動フレームとの連結部に至る距離が等しく設定されるとともに、周方向揺動駆動装置の伸縮長を、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心との距離に等しくすることにより、出退揺動フレームの揺動中心と周方向揺動フレームの揺動中心と周方向揺動駆動装置の２つの連結部を連結点とする平行リンクを形成し、出退揺動駆動装置を伸縮することにより、掘削ヘッドおよび第３出退機構を平行姿勢で出退させるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項５】
移動ガイド部材は、トンネルの内壁に設置された補強部材にそれぞれ支持され、
前記ベースフレームのトンネル横断面における配置角度を任意に選択可能とした
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置。
【請求項６】
トンネル施工部の外周部で周方向所定間隔ごとに掘削された複数のトンネル内に、請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル拡張用掘削装置を配置し、
トンネル拡張用掘削装置により掘削されたトンネル間の地山の掘削部に、連結構造体を設置してトンネルを互いに連結し、トンネル施工部を囲むルーフシールド先受工を構築する
ことを特徴とするトンネル工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１３７２６（Ｐ２００９−１３７２６Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７９１４６（Ｐ２００７−１７９１４６）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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