(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘進機を使用して、並設した既設トンネル間に複数の連絡トンネルを構築する、連絡トンネルの施工方法において、
回転カッタの掘削径の調整可能なトンネル掘進機を使用し、
一方の既設トンネル内に前記トンネル掘進機と推進ジャッキを配置し、
推進ジャッキの推力を連絡トンネルを介してトンネル掘進機に伝えながら、回転カッタを拡径した状態で他方の既設トンネルへ向けて掘削し、
トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内で連絡トンネルのトンネル躯体を接続して他方の既設トンネルへ向けて連絡トンネルを構築し、
連絡トンネルの内径以下に回転カッタを縮径したトンネル掘進機の向きを変えずに発進側の既設トンネルに後退移動し、
前記トンネル掘進機を向きを変えずに発進側の既設トンネル内の次期構築予定の貫通予定位置まで移動することを特徴とする、連絡トンネルの施工方法。
【請求項２】
トンネル掘進機を使用して、並設した既設トンネル間に複数の連絡トンネルを構築する、連絡トンネルの施工方法において、
シールド本体の前面に、シールド本体の外側に位置させたトンネル躯体の前部と当接可能な推力伝達体を一体に設け、前記推力伝達体がトンネル躯体と係止可能な径と、トンネル躯体内を移動可能な径に伸縮可能であり、前記回転カッタがトンネル断面を掘削可能な径と、トンネル躯体内を移動可能な径に拡径及び縮径可能なトンネル掘進機を使用し、
一方の既設トンネル内に前記トンネル掘進機と推進ジャッキを配置し、
トンネル掘進機の回転カッタを拡径した状態で一方の既設トンネルを貫通して他方の既設トンネルへ向けて掘削する工程と、
トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内で連絡トンネルのトンネル躯体を接続する工程と、
トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内の推進ジャッキの推力を連絡トンネルを介して伸長状態の推力伝達体へ伝えてトンネル掘進機を掘進させる工程を繰り返して並設した既設トンネル間に連絡トンネルを構築し、
その後に、トンネル掘進機の回転カッタと推力伝達体を連絡トンネルの内径以下に縮径した状態でトンネル掘進機をその向きを変えずに発進側の既設トンネルに後退移動し、
発進側の既設トンネル内の次期構築予定の貫通予定位置まで前記トンネル掘進機の向きを変えずに移動することを特徴とする、
連絡トンネルの施工方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の連絡トンネルの施工方法において、連絡トンネルのトンネル躯体の搬送設備と削土の搬送設備を、一方のトンネル掘進機発進側の既設トンネル内に配置したことを特徴とする、
連絡トンネルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は並設された既設トンネル間に連絡トンネルを構築するためのトンネル掘進機による連絡トンネルの施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の既設トンネルを並行に構築してある場合、防災やメンテナンスなどの観点から既設トンネルの途中を複数の連絡トンネルで連結しておく必要がある。
連絡トンネルを構築する方法として公知のシールドマシンを用いる方法が考えられる。
【０００３】
図６に示すモデル図に基づいて説明すると、一般にシールドマシンａの内側でトンネル躯体を構築する関係からシールドマシンａを後退させることができない
。
【０００４】
そのため、一方の既設トンネルｂ側から他方の既設トンネルｃへ向けてシールドマシンａを掘進して連絡トンネルｄ1 を構築した後、他方の既設トンネルｃ内でシールドマシンａを反転させた後、一方の既設トンネルｂへ向けて発進して連絡トンネルｄ2 を構築するといったように、シールドマシンａを反転しながらジグザグ状に運行して施工する方法を採らざるを得ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の連絡トンネルの施工技術には次のような課題がある。
【０００６】
〈イ〉  既設トンネルｂ，ｃ内でシールドマシンａを反転させる作業に多くの時間と労力を要する。
特に、既設トンネルｂ，ｃの内空断面が狭い場合は、反転の都度、シールドマシンａの解体及び組立をする必要がある。
【０００７】
〈ロ〉  シールドマシンａの掘進方向が交互に変わるため、連絡トンネルｄ1 ，ｄ2 ……を構築するための設備（例えばセグメントの搬送施設や排土輸送施設等）を両既設トンネルｂ，ｃ内に夫々配備しなければならず、設備コストが高くな
る。
【０００８】
〈ハ〉  シールドマシンａを反転する都度、段取り換えを行ったり、各種の配管やケーブル類を九十九折り状に長く延ばす必要があり、作業効率が悪いものとなる。
【０００９】
〈ニ〉  以上の理由から従来のシールドマシンａを用いて施工した場合は、工期が長くなり工費も高くなるといった難点がある。
【００１０】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、マシンの反転を必要とせずに効率良く施工できるトンネル掘進機による連絡トンネルの施工方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネル掘進機を使用して、並設した既設トンネル間に複数の連絡トンネルを構築する、連絡トンネルの施工方法において、回転カッタの掘削径の調整可能なトンネル掘進機を使用し、一方の既設トンネル内に前記トンネル掘進機と推進ジャッキを配置し、推進ジャッキの推力を連絡トンネルを介してトンネル掘進機に伝えながら、回転カッタを拡径した状態で他方の既設トンネルへ向けて掘削し、トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内で連絡トンネルのトンネル躯体を接続して他方の既設トンネルへ向けて連絡トンネルを構築し、連絡トンネルの内径以下に回転カッタを縮径したトンネル掘進機の向きを変えずに発進側の既設トンネルに後退移動し、前記トンネル掘進機を向きを変えずに発進側の既設トンネル内の次期構築予定の貫通予定位置まで移動することを特徴とする、連絡トンネルの施工方法である。
【００１５】
また、トンネル掘進機を使用して、並設した既設トンネル間に複数の連絡トンネルを構築する、連絡トンネルの施工方法において、シールド本体の前面に、シールド本体の外側に位置させたトンネル躯体の前部と当接可能な推力伝達体を一体に設け、前記推力伝達体がトンネル躯体と係止可能な径と、トンネル躯体内を移動可能な径に伸縮可能であり、前記回転カッタがトンネル断面を掘削可能な径と、トンネル躯体内を移動可能な径に拡径及び縮径可能なトンネル掘進機を使用し、一方の既設トンネル内に前記トンネル掘進機と推進ジャッキを配置し、トンネル掘進機の回転カッタを拡径した状態で一方の既設トンネルを貫通して他方の既設トンネルへ向けて掘削する工程と、トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内で連絡トンネルのトンネル躯体を接続する工程と、トンネル掘進機の発進側の既設トンネル内の推進ジャッキの推力を連絡トンネルを介して伸長状態の推力伝達体へ伝えてトンネル掘進機を掘進させる工程を繰り返して並設した既設トンネル間に連絡トンネルを構築し、その後に、トンネル掘進機の回転カッタと推力伝達体を連絡トンネルの内径以下に縮径した状態でトンネル掘進機をその向きを変えずに発進側の既設トンネルに後退移動し、発進側の既設トンネル内の次期構築予定の貫通予定位置まで前記トンネル掘進機の向きを変えずに移動することを特徴とする、連絡トンネルの施工方法である。
【００１６】
また、上記した連絡トンネルの施工方法において、連絡トンネルのトンネル躯体の搬送設備と削土の搬送設備を、一方のトンネル掘進機発進側の既設トンネル内に配置したことを特徴とする、連絡トンネルの施工方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〈イ〉トンネル掘進機
図１に径の拡縮調整機能を有するトンネル掘進機１を用いて既設トンネルＡ，Ｂの間に連絡トンネルＣを構築する施工時の断面を示し、図２にトンネル掘進機１の一例を示す。
【００１８】
トンネル掘進機１はシールド本体２と、該シールド本体２の前面に一体に設けられ、径方向に伸縮可能な推力伝達体３と、推力伝達体３の前方に回転自在に設けられた回転カッタ４と、排土手段（図示せず）とを具備している。
【００１９】
本発明は、一方の既設トンネル（発進側）Ａ内に配置した推進ジャッキ５の推進力を連絡トンネルＣを介してトンネル掘進機１へ推進力を付与する方式であるから、従来マシンのようなシールドジャッキは内蔵していない。
【００２０】
〈ロ〉シールド本体
トンネル掘進機１は連絡トンネルＣ内の搬送を可能ならしめるため、シールド本体２が連絡トンネルＣの内径Ｄ1 より小径の筒体で構成される。
連絡トンネルＣはシールド本体２の外側に位置することになる。
連絡トンネルＣとシールド本体２の周面間をシールするため、シールド本体２の外周面の後部にテールシール６が設けてある。
【００２１】
〈ハ〉推力伝達体
推力伝達体３は拡縮可能な構造になっていて、掘進時に連絡トンネルＣを介して伝達される推進力をシールド本体２へ伝達し得るように、連絡トンネルＣの前端部に掛止可能な径（Ｄ2 ）まで拡径し、搬送時に連絡トンネルＣの内周面に衝突しないようにその内径Ｄ1 より小さく縮径するようになっている。
【００２２】
推力伝達体３の拡縮構造としては、円盤体の外周部に放射状に向けてスポーク部材を埋設し、これらのスポーク部材を一斉にスライド操作することで径を可変調節したり、或いは円盤体の外周部に複数の揺動爪体を軸支し、これらの揺動爪体を一斉に起倒操作することで径を可変調節する構造を採用できる。
推力伝達体３の拡縮機構は公知の各種機構を適用できる。
【００２３】
〈ニ〉回転カッタ
回転カッタ４はその回転軸７が推力伝達体３の中心を貫通し、シールド本体２内に配置した回転用モータ８の駆動を受けて回転する。
【００２４】
回転カッタ４は拡縮可能な構造になっている。
すなわち、掘進時は連絡トンネルＣの断面径Ｄ2 だけ拡径できて、また搬送時は連絡トンネルＣの内径Ｄ1 より小さく縮径できるようになっている。
回転カッタ４の各種手段としては、円盤の周面に複数のオーバーカッタ９を設けておき、これらのオーバーカッタ９を一斉に拡縮操作することでその掘削径を可変調節できるようになっている。
【００２５】
〈ホ〉排土手段
排土手段としては、公知のスクリューコンベヤ等のコンベヤ手段の他に送泥管と排泥管を対とする送泥手段等を適用できる。
【００２６】
【作用】
つぎに既述したトンネル掘進機１を使用して既設トンネルＡ，Ｂ間に連絡トンネルＣを構築する施工方法について説明する。
【００２７】
〈イ〉発進準備
図１において、図面右方（発進側）の既設トンネルＡ内にシールド掘進機１、推進ジャッキ５、排土搬送施設、連絡トンネル用セグメントの搬送施設を配備する。
【００２８】
つぎにシールド掘進機１のシールド本体２の外側に連絡トンネルＣのリング状のトンネル躯体を構築する。
本例では連絡トンネルＣがセグメント製である場合について説明するが、場所打ちコンクリート製であってもよいことは勿論である。
【００２９】
組み立てた連絡トンネルＣの前端を、拡径状態の推力伝達体３にボルト等で接合すると共に、組み立てたセグメントの尾端と推進ジャッキ５の間に環状の間材１０を介挿する。
【００３０】
既設トンネルＡの貫通予定位置に公知のエントランス装置を取り付け、マシン貫通部のシール対策を施す。
【００３１】
〈ロ〉掘進
拡径状態で回転カッタ４の回転を開始すると共に、発進側の既設トンネルＡ内の推進ジャッキ５を伸長操作して既設トンネルＡのトンネル躯体を切削して貫通する。
【００３２】
推進ジャッキ５の推進力は、連絡トンネルＣの躯体を介しトンネル掘進機１の推力として推力伝達体３へ伝えられる。
【００３３】
推進ジャッキ５の伸長操作によるマシンの推進工程と、推進ジャッキ５を収縮した後に既設トンネルＡ内で連絡トンネルＣのセグメントを組み立てるトンネル組立て工程とを繰り返しながら、連絡トンネルＣを到達側の既設トンネルＢへ向けて延長する。
【００３４】
トンネル掘進機１内に取り込んだ削土は、連絡トンネルＣ及び発進側の既設トンネルＡを通じて搬出する。
【００３５】
以上の工程を繰り返しながら、トンネル掘進機１を既設トンネルＢへ到達させて、両既設トンネルＡ，Ｂ間を連絡トンネルＣで連結する。
【００３６】
〈ハ〉マシンの移動（引き戻し）
従来のトンネル工法は土圧を支持するシールドマシンの内側でトンネル躯体を構築しているため、マシンを移動する場合は前進のみに限定される。
【００３７】
これに対して本発明で使用するトンネル掘進機１は、到達側の既設トンネルＢ内に到達したら、図４に示す如く推力伝達体３及び回転カッタ４を連絡トンネルＣの内径Ｄ1 以下に縮径する。
【００３８】
縮径したトンネル掘進機１は反転せずに掘進時の向きのままの状態で連絡トンネルＣ内を通じて発進側の既設トンネルＡ側に後退移動する。
【００３９】
発進側の既設トンネルＡ内に引き戻したトンネル掘進機１は向きを変えずに既設トンネルＡ内でつぎの連絡トンネルＣの構築予定位置まで搬送する。
【００４０】
このようにトンネル掘進機１は、図３に示す如く常に発進側の既設トンネルＡから発進するものであって、到達側の既設トンネルＢと交互に発進位置を変えるものではない。つまり、トンネル掘進機１の拡縮機能を利用することで、トンネル掘進機１の向きを変えたり、マシンを解体せずに連絡トンネルＣ内での後退移動と、発進側の既設トンネルＡ内での移動が可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態２】
図５は発進側及び到達側の既設トンネルＡ，Ｂの貫通予定部位のトンネル躯体を切削し易くした他の実施の形態を示す。
本例は既設トンネルＡ，Ｂがコンクリート製のセグメントである場合について説明する。
【００４２】
丸枠１１で表記した貫通予定部位を、炭素繊維等の切削し易い補強材入りのセグメントで構成しておくと、トンネル掘進機１による発進側及び到達側の既設トンネルＡ，Ｂの貫通作業を容易に行うことができる。
尚、図中符号１２はエントランス装置をボルトで取り付けるためのインサート等のボルト孔である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は次の効果を得ることができる。
【００４４】
〈イ〉  トンネル掘進機を構成する推力伝達体及び回転カッタが拡縮可能であるため、掘進時のマシンの向きを変えないで連絡トンネル内を後退させることができる。
【００４５】
〈ロ〉  トンネル掘進機は連絡トンネルの内径より径を小さくでき、しかも連絡トンネル用のトンネル躯体は発進側の既設トンネル内で組み立てるため、トンネル掘進機の径と軸方向の長さを小さく設計できる。さらにトンネル掘進機はシールドジャッキを内蔵しない。
そのため、マシンのコンパクト化が図れるだけでなく、製造コストの低廉化を図ることができる。
【００４６】
〈ハ〉  従来のシールド工法を採用した場合は、マシンを移動する際にシールドマシンを反転したり解体する必要があった。
これに対して、本発明はトンネル掘進機の向きを変えずに施工できるので、マシンの移動に要する時間や労力を大幅に削減できるうえに、マシンの移動作業を安全に行える。
【００４７】
〈ニ〉  トンネル掘進機は常に発進側の既設トンネル側から発進する。
そのため、連結用トンネルのトンネル躯体の搬送設備や削土の搬送設備は一方の発進側の既設トンネル内に配備するだけで良く、設備費を半減できる。
【００４８】
〈ホ〉  上記ハ、ニにより、従来のシールド工法と比べて大幅な工期の短縮並びに工費の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連絡トンネル施工のモデル図
【図２】掘進時におけるトンネル掘進機と連絡トンネル先端部の断面図
【図３】既設トンネル間に連絡トンネルを構築するトンネル全体の平面図
【図４】トンネル掘進機の後退移動時におけるトンネル掘進機の説明図
【図５】マシン貫通予定部位に改良を施した既設トンネルの説明図
【図６】従来工法で施工した場合のトンネル全体の平面図
【符号の説明】
１        トンネル掘進機
２        シールド本体
３        推力伝達体
４        回転カッタ
５        推進ジャッキ
６        テールシール
７        回転軸
８        回転用モータ
９        オーバカッタ
Ａ        発進側の既設トンネル
Ｂ        到達側の既設トンネル
Ｃ        連絡トンネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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