(57)【要約】  トンネル掘削補助装置（２０）は、反力受け部（２１）と、第１・第２分割部（２２，２３）と、を備えている。反力受け部（２１）は、掘削機（１０）によって第２トンネル（Ｔ２）を掘削する際に、第１・第２トンネル（Ｔ１，Ｔ２）が互いに交差する第１トンネル（Ｔ１）側において第２トンネル（Ｔ２）の側壁（Ｔ２ａ）の代替面を形成し、掘削機（１０）のグリッパ（１２ａ）が代替面に押し付けられる。第１・第２分割部（２２，２３）は、第１トンネル（Ｔ１）の側壁（Ｔ１ａ）に対して押し付けられるように設置され、第１トンネル（Ｔ１）内において反力受け部（２１）を保持するとともに、第１トンネル（Ｔ１）の側壁（Ｔ１ａ）に対して進退可能である。
2014010359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁に対してグリッパを押し付けた状態でカッタヘッドを回転させて掘削を行う掘削機を用いて、すでに掘削された第１トンネルに交差する第２トンネルを掘削する際に、前記掘削機の掘削を補助するために第１トンネル内に設置されるトンネル掘削補助装置であって、
前記掘削機によって前記第２トンネルを掘削する際に、前記第１・第２トンネルが互いに交差する前記第１トンネル側において前記第２トンネルの側壁の代替面を形成し、前記掘削機のグリッパが前記代替面に押し付けられる反力受け部と、
前記第１トンネルの側壁に対して押し付けられるように設置され、前記第１トンネル内において前記反力受け部を保持するとともに、前記第１トンネルの側壁に対して進退可能な支持部と、
を備えているトンネル掘削補助装置。
【請求項２】
前記第１・第２トンネル内において走行させる走行部をさらに備えている、
請求項１に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項３】
前記走行部は、走行輪と、前記走行輪を回転させる駆動源としてエンジンあるいはバッテリと、を有している、
請求項２に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項４】
前記走行部は、走行輪と、前記第１・第２トンネル内を走行可能な牽引車と連結される連結部と、を有している、
請求項２に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項５】
前記支持部は、複数に分割可能である、
請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項６】
前記反力受け部は、前記代替面に設けられており、前記掘削機によって掘削可能な被切削部を、有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項７】
前記反力受け部は、前記代替面の角度を調整する角度調整機構を、有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル掘削補助装置。
【請求項８】
トンネル内に配されるトンネル掘削補助装置であって、
移設可能とする走行部と、
前記トンネルの側壁を押圧してトンネル内に固定可能とするサポートジャッキを有する支持部と、
前記トンネルの側壁と交差しない方向における前記支持部の第１端に配置されており、前記トンネルの側壁と交差する方向に広がる面を有する反力受け部と、
を備えているトンネル掘削補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに交差するトンネルを掘削する際に用いられるトンネル掘削補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機械前面にカッタを含むカッタヘッドと、機械後方における左右側面に設けられたグリッパとを備えた掘削機を用いて、トンネルの掘削が行われている。
この掘削機は、左右のグリッパをトンネル左右側壁に対して押し付けた状態で、カッタヘッドを回転させながら切羽に押し付けて、トンネルを掘削していく。
ここで、このような掘削機を用いて、互いに交差する２本以上のトンネルを掘削する場合には、既設のトンネルと交差する新たなトンネルを掘削する際に、その交差部分にグリッパを押し付ける側壁が無くなるため、上述の掘削機によって掘削できない。【０００３】
例えば、特許文献１には、交差部分におけるグリッパを押し付ける反力坑壁を、土木工事によって既設のトンネル内に設けたトンネル分岐部の反力受け構造について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００２−３６４２８６号公報（平成１４年１２月１８日公開）
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記従来のトンネル分岐部の反力受け構造では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示されたトンネル分岐部の反力受け構造は、既設トンネル内に土木工事によって設置される。このため、特に、トンネルの交差部分が複数ある場合には、反力受け構造をその交差部分ごとに土木工事によって設置する必要があるため、反力受け構造を設置するための工事に多くの時間を要してしまう。この結果、掘削機によるトンネルの施工効率が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、トンネルの交差部分を掘削する場合でも、掘削機による施工効率の低下を防止することが可能なトンネル掘削補助装置を提供することにある。
第１の発明に係るトンネル掘削補助装置は、側壁に対してグリッパを押し付けた状態でカッタヘッドを回転させて掘削を行う掘削機を用いて、すでに掘削された第１トンネルに交差する第２トンネルを掘削する際に、掘削機の掘削を補助するために第１トンネル内に設置されるトンネル掘削補助装置であって、反力受け部と、支持部と、を備えている。反力受け部は、掘削機によって第２トンネルを掘削する際に、第１・第２トンネルが互いに交差する第１トンネル側において第２トンネルの側壁の代替面を形成し、掘削機のグリッパが代替面に押し付けられる。支持部は、第１トンネルの側壁に対して押し付けられるように設置され、第１トンネル内において反力受け部を保持するとともに、第１トンネルの側壁に対して進退可能である。
【０００７】
ここでは、左右のグリッパをトンネル左右側壁に対して押し付けた状態で掘削を行う掘削機を用いて、既設の第１トンネルと新たに掘削する第２トンネルとの交差部分の掘削を行うために、既設の第１トンネル側に、第２トンネルの側壁の一部となる代替面を形成する反力受け部を設けている。そして、反力受け部を所望の位置で固定するために、第１トンネルの側壁に対して押し付けることで反力受け部を支持する支持部を設けている。
【０００８】
ここで、上記反力受け部は、第２トンネルの側壁の代替面を形成するものであるから、第２トンネルの側壁と同様の形状を有していることが好ましい。また、支持部は、第１トンネルの側壁に対して押し付けるジャッキ等の機構を有していることが好ましい。さらに、本トンネル掘削補助装置は、第１トンネルの側壁に対して支持部を退避させた状態では、例えば、車輪を備えることにより自走、牽引されて、あるいは台車等に載せられて、トンネル内を移動可能となっている。
【０００９】
これにより、既設の第１トンネルと交際する部分に生じる第２トンネルとしての側壁のない場所を、反力受け部の代替面によって塞ぐことができる。このため、側壁からの反力を受けながら掘削していく従来の掘削機を用いて、第１・第２トンネルの交差部分を掘削していくことができる。
また、本トンネル掘削補助装置では、反力受け部を第１トンネル内で支持する支持部を、第１トンネルの側壁に対して進退可能な状態で設けている。このため、交差部分の掘削が完了した時点で、トンネル掘削補助装置を容易に移動させることができ、例えば、複数のトンネルの交差部分がある場合でも、トンネル掘削補助装置を所望の場所へ容易に移動させることができる。よって、トンネル交差部分を有するトンネル掘削工事の効率を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第１の発明に係るトンネル掘削補助装置であって、第１・第２トンネル内において走行させる走行部をさらに備えている。
ここでは、本トンネル掘削補助装置をトンネル内において移動させるための走行部をさらに備えている。
これにより、例えば、トンネルの交差部分が複数ある工事現場において、本トンネル掘削補助装置を複数の交差部分へと移動させることができる。よって、トンネル掘削工事の効率を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第２の発明に係るトンネル掘削補助装置であって、走行部は、走行輪と、走行輪を回転させる駆動源としてエンジンあるいはバッテリと、を有している。
ここでは、走行輪とエンジン、バッテリ等を搭載した自走式のトンネル掘削補助装置を構成している。
【００１２】
これにより、本トンネル掘削補助装置は、トンネル内を自在に移動することができるため、トンネルの交差部分を含む掘削工事の効率を向上させることができる。
第４の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第２の発明に係るトンネル掘削補助装置であって、走行部は、走行輪と、第１・第２トンネル内を走行可能な牽引車と連結される連結部と、を有している。
【００１３】
ここでは、走行輪と牽引車と連結される連結部とを設けて、牽引可能なトンネル掘削補助装置を構成している。
これにより、本トンネル掘削補助装置は、牽引車等に牽引されてトンネル内を自在に移動することができるため、トンネルの交差部分を含む掘削工事の効率を向上させることができる。
【００１４】
第５の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係るトンネル掘削補助装置であって、支持部は、複数に分割可能である。
ここでは、支持部を複数に分割可能な状態で構成している。
これにより、例えば、トンネルのカーブ等を移動する際にも、分割移動可能とすることで、スムーズに通過することができる。
【００１５】
第６の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係るトンネル掘削補助装置であって、反力受け部は、代替面に設けられており、掘削機によって掘削可能な被切削部を、有している。
ここでは、反力受け部の代替面となる部分の表面に、例えば、コンクリート等の被切削物を設けている。
【００１６】
これにより、トンネルの交差部分を掘削機が通過する際に、先端のカッタによって被切削物が切削されることで、反力受け部の代替面となる部分を、第２トンネルの側壁と同じ形状とすることができる。よって、反力受け部の代替面の形状を、第２トンネルの側壁の形状と正確に揃える必要がなくなる。
第７の発明に係るトンネル掘削補助装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係るトンネル掘削補助装置であって、反力受け部は、代替面の角度を調整する角度調整機構を、有している。
【００１７】
ここでは、角度調節機構によって、反力受け部の代替面の角度を調節する。
これにより、第２トンネルの側壁の形状に合わせて代替面となる部分の角度を調整することができる。
第８の発明に係るトンネル掘削補助装置はトンネル内に配され、走行部と、支持部と、反力受け部と、を備えている。走行部は、トンネル掘削補助装置を移設可能とする。支持部は、サポートジャッキを有する。サポートジャッキは、トンネルの側壁を押圧してトンネル掘削補助装置をトンネル内に固定可能とする。反力受け部は、トンネルの側壁と交差しない方向における支持部の第１端に配置されており、トンネルの側壁と交差する方向に広がる面を有する。
【００１８】
これにより、既設のトンネルに対して交差するトンネルを掘削機で掘削する際に、交差部掘削のための反力を得ることができる。同時に、トンネル交差部掘削のための反力受け部を容易に設置・移設可能であるため、交差部が複数存在する場合の交差部掘削工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削補助装置を用いたトンネル掘削方法において使用される掘削機の構成を示す側面図。
【図２】図１の掘削機と本実施形態のトンネル掘削補助装置とを用いてトンネル掘削を行う状態を示す断面図。
【図３】（ａ）は、図２のトンネル掘削補助装置のトンネル内に設置された状態を示す平面図。（ｂ）は、その後端側の断面図。（ｃ）は、その側面図。（ｄ）は、その前側断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図２のトンネル掘削補助装置をトンネル内に設置した状態を示す平面図および斜視図。
【図５】（ａ）は、図２のトンネル掘削補助装置のトンネル内で移動可能な状態を示す平面図。（ｂ）は、その後端側の断面図。（ｃ）は、その側面図。（ｄ）は、その前側断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は、図２のトンネル掘削補助装置をトンネル内で移動可能とした状態を示す平面図および斜視図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るトンネル掘削方法によるトンネル掘削の手順を示す図。
【図８】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るトンネル掘削方法によるトンネル掘削の手順を示す図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るトンネル掘削方法によるトンネル掘削の手順を示す図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るトンネル掘削方法によるトンネル掘削の手順を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るトンネル掘削補助装置の内部構成を示す断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、図１１のトンネル掘削補助装置の反力受け部の角度を調節する機構について説明する図。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係るトンネル掘削補助装置の構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るトンネル掘削補助装置およびこれを用いたトンネル掘削方法について、図１〜図１０（ｂ）を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、本実施形態において登場する掘削機１０（図１等）は、ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）のうち、いわゆるグリッパＴＢＭ、ハードロックＴＢＭと呼ばれるものである。また、本実施形態では、掘削機１０によって掘削されるトンネル（第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２）は、図４（ｂ）に示すように、ともに断面が略円形のトンネルである。また、本発明によるトンネルの断面形状は、円形に限らず、楕円形、複円形、馬蹄形などであってもよい。
【００２１】
（掘削機１０の構成）
本実施形態では、図１に示す掘削機１０を用いて、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２（図２等参照）の掘削を行う。なお、本実施形態で説明する掘削機１０は、グリッパ１２ａによって後方支持された状態でカッタヘッドを回転させて掘削を行う一般的な構成を備えた掘削機である。
【００２２】
掘削機１０は、岩盤等を掘削しながら前進してトンネルの掘削工事を行う装置であって、図１に示すように、カッタヘッド１１、グリッパ１２ａ、およびスラストジャッキ１３を備えている。
カッタヘッド１１は、図１に示すように、掘削機１０の先端側に配置されており、略円形のトンネルの中心軸を回転中心として回転することで、先端側表面に設けられた複数のディスクカッタ１１ａによって岩盤等を掘削する。また、カッタヘッド１１は、ディスクカッタ１１ａによって細かく砕かれた岩盤や岩石等を、表面に形成された開口部（図示せず）から内部に取り込む。
【００２３】
グリッパ搭載部１２は、図１に示すように、掘削機１０の後側に配置されており、掘削機１０の後胴部を構成する。グリッパ搭載部１２の幅方向の両側部には、グリッパ１２ａが配設されている。
グリッパ１２ａは、図２に示すように、掘削中の第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａに対して押し付けられることで、掘削機１０を第２トンネルＴ２内において支持する。
【００２４】
スラストジャッキ１３は、図１に示すように、掘削機１０の中程に配置されており、掘削機１０の中胴部を構成する。また、スラストジャッキ１３は、カッタヘッド１１とグリッパ１２ａとの間において伸縮させることで、第２トンネルＴ２を掘削しながら掘削機１０を少しずつ前進させていく。
サポート部１４は、図１に示すように、カッタヘッド１１とスラストジャッキ１３との間に配置されており、カッタヘッド１１とともに掘削機１０の前胴部を構成する。また、サポート部１４は、第２トンネルＴ２内において掘削機１０の前胴部を支持する。
【００２５】
掘削機１０は、以上の構成により、グリッパ１２ａが第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａに対して圧接されることで、第２トンネルＴ２内において移動しないように保持された状態で、先端側のカッタヘッド１１を回転させながらスラストジャッキ１３を伸ばしてカッタヘッド１１を切羽に押し付けることで岩盤等を掘削し前進させる。このときに、掘削機１０では、細かく砕かれた岩石等を図示しないベルトコンベア等を用いて後方へと運搬する。このようにして、第２トンネルＴ２（図２参照）を掘り進んでいくことができる。
【００２６】
つまり、掘削機１０では、掘削を行うカッタヘッド１１よりも後方に配置されたグリッパ１２ａが、掘削中の第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａに対して押し付けられた状態となることが、第２トンネルＴ２を掘削していくための条件となる。
（トンネル掘削補助装置２０の構成）
本実施形態に係るトンネル掘削補助装置２０は、図２に示すように、既設の第１トンネルＴ１に対して、これに交差する第２トンネルＴ２を掘削していく際に、第１・第２トンネルＴ１・Ｔ２の交差部分における第１トンネルＴ１側に設置されている。そして、トンネル掘削補助装置２０は、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分において、第２トンネルＴ２を両側面から挟み込むように、第１トンネルＴ１内に２つ設置されている。
【００２７】
ここで、トンネル掘削補助装置２０は、第２トンネルＴ２を掘削していく際に、第１トンネルＴ１における第２トンネルＴ２との交差部分に形成される側壁Ｔ２ａのない部分に、側壁Ｔ２ａの代わりの面となる代替面を形成する。
より詳細には、トンネル掘削補助装置２０は、図２に示すように、反力受け部２１と、第１・第２分割部２２，２３と、を備えている。
【００２８】
（反力受け部２１）
反力受け部２１は、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に生じる第２トンネルＴ２の側壁がない部分に代替面を形成するために、既設の第１トンネルＴ１側に設けられている。そして、反力受け部２１は、図２に示すように、トンネル掘削補助装置２０の先頭に配置されており、ジャッキ２１ａ、反力受け面（代替面）２１ｂ、走行輪（走行部）２１ｃ、および被切削部２１ｄを有している。トンネル掘削補助装置２０の先頭とは、後述する支持部２２ａの第１トンネルＴ１の側壁と交差しない方向における第１端であって、第２トンネルＴ２のある側である。反力受け面は、第１トンネルＴ１の側壁と交差する方向に広がる面を有している。
【００２９】
ジャッキ２１ａは、第２トンネルＴ２の掘削時において、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に形成される第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａのない部分に、側壁Ｔ２ａの代替面として反力受け面２１ｂを配置するために、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退自在に設けられている。また、ジャッキ２１ａは、図３（ｄ）に示すように、反力受け部２１の側面に縦に２つ並んで配置されている。
【００３０】
つまり、ジャッキ２１ａは、トンネル掘削補助装置２０が第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に設置された際には、図３（ａ）および図４（ａ）等に示すように、掘削機１０によって掘削中の第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの一部となるように、反力受け面２１ｂを所定の進出位置まで移動させる。
一方、新たな第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分にトンネル掘削補助装置２０を配置するために、トンネル掘削補助装置２０が第１トンネルＴ１内を移動する際には、図５（ａ）図６（ａ）等に示すように、ジャッキ２１ａを所定の退避位置まで移動させる。
【００３１】
反力受け面２１ｂは、ジャッキ２１ａによって進退自在な状態で反力受け部２１に設けられており、所定の進出位置に移動した際に、掘削中の第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの一部を構成する。
走行輪２１ｃは、トンネル内において反力受け部２１（トンネル掘削補助装置２０）の走行を可能とするために、図３（ａ）に示すように、第１トンネルＴ１の底面に対して４つ設けられている。
【００３２】
被切削部２１ｄは、反力受け面２１ｂの表面に、所望の厚さになるようにコンクリート等を吹きつけて形成されている。被切削部２１ｄは、第２トンネルＴ２を掘削していく際に、掘削機１０によって一部が削られることで、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａとほぼ同じ形状の代替面を容易に形成することができる。
これにより、反力受け面２１ｂの形状、あるいは反力受け面２１ｂの角度を、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの形状に正確に一致させる必要がない。
【００３３】
（第１分割部２２）
第１分割部２２は、トンネル掘削補助装置２０を第１トンネルＴ１内において支持するために設けられており、図２に示すように、反力受け部２１の後部に連結されている。第１分割部２２は、図３（ａ）に示すように、サポートジャッキ（支持部）２２ａ、サポートジャッキ（支持部）２２ｂ、および走行輪２２ｃを有している。なお、本実施形態では、反力受け部２１と第１分割部２２とが連結されているが、連結させずにトンネル施工時に反力受け部２１と第１分割部２２とを当接させてもよい。
【００３４】
サポートジャッキ２２ａは、トンネル掘削補助装置２０が設置された第１トンネルＴ１内において、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退可能な状態で設けられている。
サポートジャッキ２２ｂは、サポートジャッキ２２ａの反対側の側面に設けられており、サポートジャッキ２２ａと同様に、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退可能な状態で設けられている。
【００３５】
つまり、サポートジャッキ２２ａ，２２ｂは、図２および図３（ａ）等に示すように、第１トンネルＴ１内においてトンネル掘削補助装置２０を固定する際に、どちらか一方の側面から進出位置まで移動することで、第１分割部２２の他方の面を第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して押し付けることができる。このようにサポートジャッキ２２ａ，２２ｂにより第１トンネルＴ１の側壁を押圧することにより、第１分割部２２は、第１トンネルＴ１内において移動不能な状態で保持される。
【００３６】
走行輪２２ｃは、トンネル内において第１分割部２２（トンネル掘削補助装置２０）の走行を可能とするために、図３（ａ）に示すように、第１トンネルＴ１の底面に対して４つ設けられている。
（第２分割部２３）
第２分割部２３は、第１分割部２２と同様に、トンネル掘削補助装置２０を第１トンネルＴ１内において支持するために設けられており、図２に示すように、第１分割部２２の後部に連結されている。第２分割部２３は、図３（ａ）に示すように、サポートジャッキ（支持部）２２ａ、サポートジャッキ（支持部）２２ｂ、走行輪２２ｃ、および連結部２３ｄを有している。
【００３７】
サポートジャッキ２３ａは、トンネル掘削補助装置２０が設置された第１トンネルＴ１内において、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退可能な状態で設けられている。また、サポートジャッキ２３ａは、図３（ｂ）に示すように、第２分割部２３の側面に縦に２つ並んで配置されている。
サポートジャッキ２３ｂは、サポートジャッキ２３ａの反対側の側面に設けられており、サポートジャッキ２３ａと同様に、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退可能な状態で設けられている。また、サポートジャッキ２３ｂは、サポートジャッキ２３ａと同様に、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、第２分割部２３におけるサポートジャッキ２３ａとは反対側の側面に縦に２つ並んで配置されている。
【００３８】
つまり、サポートジャッキ２３ａ，２３ｂは、図２および図３（ａ）等に示すように、第１トンネルＴ１内においてトンネル掘削補助装置２０を固定する際に、どちらか一方の側面から進出位置まで移動することで、第２分割部２３の他方の面を第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して押し付けることができる。これにより、第２分割部２３は、第１トンネルＴ１内において移動不能な状態で保持される。
【００３９】
走行輪２３ｃは、トンネル内において第２分割部２３（トンネル掘削補助装置２０）の走行を可能とするために、図３（ａ）に示すように、第１トンネルＴ１の底面に対して４つ設けられている。
連結部２３ｄは、第２分割部２３における後端面に設けられており、図示しない牽引車とトンネル掘削補助装置２０とを連結させる。
【００４０】
＜本トンネル掘削補助装置２０の固定状態＞
本実施形態のトンネル掘削補助装置２０は、上述した通り、既設の第１トンネルＴ１に対して交差する第２トンネルＴ２を掘削していく際に、第２トンネルＴ２の側壁の代替面を設けるために、第１トンネルＴ１側に配置されている。
ここで、掘削機１０によって第２トンネルＴ２を掘削する際には、グリッパ１２ａを第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａに押し付けながら掘削していくため、トンネル掘削補助装置２０によって設置される側壁Ｔ２ａの代替面には、グリッパ１２ａから大きな圧力が付与される。よって、トンネル掘削補助装置２０は、既設の第１トンネルＴ１内においてグリッパ１２ａの圧力を受け止める必要がある。
【００４１】
そこで、本実施形態のトンネル掘削補助装置２０では、掘削機１０のグリッパ１２ａによって圧力が付与された場合に第１トンネルＴ１内において移動してしまうことのないように、図３および図４に示すように、第１・第２分割部２２，２３の一方の側面からサポートジャッキ２２ｂ，２３ｂを突出させている。
これにより、図４（ａ）に示すように、第１・第２分割部２２，２３は第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して一方の側面が押し付けられた状態となる。このため、第２トンネルＴ２を掘削中の掘削機１０のグリッパ１２ａから反力受け部２１の反力受け面２１ｂに対して圧力が付与された場合でも、トンネル掘削補助装置２０全体を第１トンネルＴ１内において移動しないように保持することができる。
【００４２】
本実施形態では、このように、第１・第２分割部２２，２３の幅方向の一方のサポートジャッキを伸ばすことにより、第１・第２分割部２２，２３はトンネル側壁に対し固定されるが、幅方向双方のサポートジャッキを伸ばして固定してもよい。
＜本トンネル掘削補助装置２０の移動可能状態＞
一方、トンネル掘削補助装置２０は、例えば、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分が複数ある掘削工事を行う場合等において、各交差部分にスムーズに第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面を設置する際には、図５および図６に示すように、第１・第２分割部２２，２３の一方の側面から突出させていたサポートジャッキ２２ｂ，２３ｂを退避位置まで移動させる。
【００４３】
ここで、トンネル掘削補助装置２０は、図５（ｃ）等に示すように、反力受け部２１、第１・第２分割部２２，２３の底面に走行輪２１ｃ，２２ｃ，２３ｃをそれぞれ有している。
これにより、トンネル掘削補助装置２０は、図示しない牽引車と第２分割部２３の連結部２３ｄとを連結させることで、牽引車によってスムーズに牽引されて第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２内を移設させることができる。なお、本実施形態では、以上のように、底面の走行輪２１ｃ，２２ｃ，２３ｃの転がりによって装置をトンネル内において移動させているが、装置底面にそりを設け、滑りにより移動させてもよい。
【００４４】
さらに、新たな第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分まで、トンネル掘削補助装置２０を移動させるためには、屈曲したカーブの部分等を通過させる必要がある。
そこで、本実施形態のトンネル掘削補助装置２０では、図５（ｃ）に示すように、反力受け部２１および第１・第２分割部２２，２３を互いに分割して移動することができる。また、トンネル掘削補助装置２０を、複数のブロック（反力受け部２１および第１・第２分割部２２，２３）に分割した構造を採用したことで、屈曲したカーブの部分等を通過しやすいという効果を得ることもできる。また、カーブの移動を可能にしながら、装置を長くできるので、支持部のトンネル側壁に対する面圧を下げることができる。さらに、反力受け部２１と第１・第２分割部２２，２３とが分離されているので、反力受け部２１のみを変更することにより、交差角の異なるトンネル施工が可能となる。
【００４５】
＜本トンネル掘削補助装置２０による効果＞
（１）
本実施形態のトンネル掘削補助装置２０は、図２に示すように、側壁Ｔ２ａに対してグリッパ１２ａを押し付けた状態で掘削を行う掘削機１０を用いて既設の第１トンネルＴ１に交差する第２トンネルＴ２の掘削を行う際に、第１トンネルＴ１側に配置される。そして、トンネル掘削補助装置２０は、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａが存在しない第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に代替面となる反力受け面２１ｂを含む反力受け部２１と、反力受け部２１を第１トンネルＴ１内において移動しないように保持するサポートジャッキ２２ａ，２２ｂ、サポートジャッキ２３ａ，２３ｂを含む第１・第２分割部２２，２３を備えている。
【００４６】
これにより、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分には、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面となる反力受け面２１ｂを設置することができる。よって、互いに交差する第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分における掘削機１０を用いた掘削作業を、従来よりも円滑に実施することができる。この結果、互いに交際する第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２を掘削する場合でも、トンネル掘削作業の工事に要する期間を従来よりも短縮することができる。
【００４７】
（２）
本実施形態のトンネル掘削補助装置２０は、トンネル掘削補助装置２０を構成する反力受け部２１および第１・第２分割部２２，２３には、全て走行輪２１ｃ，２２ｃ，２３ｃが設けられている。このため、トンネル掘削補助装置２０は、図示しない牽引車と連結部２３ｄが連結された状態で牽引されることで、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２内を自由に移動させることができる。
【００４８】
（３）
本実施形態のトンネル掘削補助装置２０は、上述したように、反力受け部２１および第１・第２分割部２２，２３という３つに分割された状態で構成されている。
これにより、分割構造を採用していることで、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２を含むトンネルのカーブの部分においても、トンネル掘削補助装置２０を通過させることができる。
【００４９】
（４）
本実施形態のトンネル掘削補助装置２０は、反力受け部２１における第２トンネルＴ２に面する部分に、所定の厚み以上になるようにコンクリート等を吹き付けて形成された被切削部２１ｄを備えている。
これにより、第２トンネルＴ２を掘削機１０によって掘削していく場合には、掘削機１０の先端のカッタヘッド１１によって被切削部２１ｄの一部が第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの形状とほぼ同等の形状になるように切削される。よって、その後、掘削機１０が前進した際に、グリッパ１２ａは第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａと同様の状態で、反力受け面２１ｂにおいてグリッパ１２ａを当接させることができる。よって、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの形状に合わせて、反力受け面２１ｂの形状を形成する、あるいは反力受け面２１ｂの角度調整を正確に行う等の配慮が不要となる。
【００５０】
＜トンネル掘削方法＞
本実施形態に係るトンネルの掘削方法について、図７（ａ）〜図１０（ｂ）を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、本実施形態では、上述した掘削機１０およびトンネル掘削補助装置２０を用いて、以下のような手順によってトンネルの掘削を行う。
【００５１】
まず、図７（ａ）に示すように、ステップＳ１では、既設の２本トンネルＴ０から、互いに略平行な３本の第１トンネルＴ１を掘削していくために、第１掘削線Ｌ１が設定される。
次に、図７（ｂ）に示すように、ステップＳ２では、掘削機１０は掘削機１０のための駆動源等を備えたバックアップトレーラ１５を従えて、既設のトンネルＴ０と第１トンネルＴ１へと分岐していく位置まで掘削機１０を牽引車によって移動させていく。
【００５２】
このとき、既設のトンネルＴ０から第１トンネルＴ１へ分岐する部分には、コーナー用反力受け部３０が設置されている。これにより、第１トンネルＴ１へ分岐する屈曲部分においても、掘削機１０は、グリッパ１２ａをコーナー用反力受け部３０に当接させながら第１トンネルＴ１の掘削を進めていくことができる。
ここで、コーナー用反力受け部３０の反力受け面は、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａと同様の形状を有していることが好ましい。あるいは、上述したトンネル掘削補助装置２０の反力受け面２１ｂのように、表面に被掘削部２１ｄを設け、掘削機１０によって掘削されながらグリッパ１２ａが当接しやすい形状としてもよい。
【００５３】
次に、図８（ａ）に示すように、ステップＳ３では、第１掘削線Ｌ１に沿って、掘削機１０によって岩盤等を掘削しながら、掘削機１０およびバックアップトレーラ１５を移動させていく。これにより、第１トンネルＴ１を所望の位置に形成することができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、ステップＳ４では、離間した位置に形成された既設のトンネルＴ０まで掘削が完了して第１トンネルＴ１がトンネルＴ０，Ｔ０間を貫通すると、掘削機１０とバックアップトレーラ１５は、牽引車によって図７（ｂ）に示す初期位置まで戻される。
【００５４】
なお、第１トンネルＴ１がトンネルＴ０まで到達した部分には、図８（ａ）に示すように、ステップＳ２と同様に、コーナー用反力受け部３０が設置されている。
次に、図９（ａ）に示すように、ステップＳ５（第１掘削工程）では、掘削された第１トンネルＴ１に略平行な新たな第１トンネルＴ１を掘削するために、再度、第１掘削線Ｌ１に沿って掘削機１０を移動させる。
【００５５】
次に、図９（ｂ）に示すように、ステップＳ６（第１掘削工程）では、上記ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返して互いに略平行な第１トンネルＴ１を３本掘削した後、これら３本の第１トンネルＴ１に対して交差する複数の第２トンネルＴ２を形成するために、第２掘削線Ｌ２を設定する。
次に、図１０（ａ）に示すように、ステップＳ７（第２掘削工程）では、第２掘削線Ｌ２に沿って、掘削機１０によって岩盤等を掘削しながら、掘削機１０およびバックアップトレーラ１５を移動させていく。これにより、既設の第１トンネルＴ１に対して交差する第２トンネルＴ２を所望の位置に形成することができる。
【００５６】
このとき、図１０（ａ）に示すように、既設の第１トンネルＴ１と第２掘削線Ｌ２とが交差する部分における第１トンネルＴ１側には、上述したトンネル掘削補助装置２０が、上記交差部分を挟み込むように２つ設置される。また、第１トンネルＴ１から第２トンネルＴ２に分岐していく部分、合流する部分には、それぞれ上述したコーナー用反力受け部３０が設置される。
【００５７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ステップＳ８では、掘削機１０が第２掘削線Ｌ２に沿って前進していくことで、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分を通過し、既設の第１トンネルＴ１との合流部分まで掘削することができる。
なお、トンネル掘削補助装置２０が配置された交差部分を掘削機１０が通過した後、トンネル掘削補助装置２０は、牽引車等に牽引されて、次に掘削機１０が通過する第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分へと移動される（移動工程）。
【００５８】
第２トンネルＴ２を掘削していく以降の工程については、ここでは説明を省略する。
＜本トンネル掘削方法による効果＞
（１）
本実施形態のトンネル掘削方法では、図７（ａ）〜図１０（ｂ）に示すように、グリッパ１２ａをトンネルの側壁に押し当てた状態で掘削を行う掘削機１０を用いて、互いに略平行な３本の第１トンネルＴ１を掘削する工程（第１掘削工程）と、第１トンネルＴ１に対して交差する第２トンネルＴ２を掘削する工程（第２掘削工程）と、を備えている。
【００５９】
これにより、複数のトンネルが分岐、合流する部分を含むトンネル掘削工事を行う際に、掘削機１０がほぼ直線状に移動するだけで済むため、トンネル掘削工事工期を従来よりも短縮することができる。
（２）
本実施形態のトンネル掘削方法では、既設の第１トンネルＴ１に交差する第２トンネルＴ２を掘削していく工程において、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２が交差する部分に、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面を形成する反力受け部２１を備えたトンネル掘削補助装置２０を配置する。
【００６０】
これにより、第２トンネルＴ２における第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に形成される側壁Ｔ２ａのない部分に、代替面となる反力受け面２１ｂを設けることができる。よって、複数のトンネルの交差部分を含むトンネル掘削工事において、従来よりも工事の効率を向上させて、工期を短縮することができる。
（３）
本実施形態のトンネル掘削方法では、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分が複数形成されるトンネルの掘削工事において、トンネル掘削補助装置２０が設置された交差部分を掘削機１０が通過すると、２０次に掘削機１０が通過する交差部分へトンネル掘削補助装置２０を移動させる。
【００６１】
これにより、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分が複数ある場合でも、掘削機１０による掘削をスムーズに実施することができる。よって、従来よりもトンネル掘削工事の工期を短縮することができる。
（４）
本実施形態のトンネル掘削方法では、トンネルＴ０から第１トンネルＴ１への分岐・合流部分、あるいは第１トンネルＴ１から第２トンネルＴ２への分岐・合流部分に、コーナー用反力受け部３０を設ける。
【００６２】
これにより、トンネルの分岐・合流部分においても、掘削機１０をスムーズに移動させながら掘削を行うことができる。よって、従来よりもトンネル掘削工事の工期を短縮することができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６３】
（Ａ）
上記実施形態では、トンネル掘削補助装置２０の反力受け部２１の反力受け面２１ｂに、コンクリート等からなる被切削部２１ｄを設け、掘削機１０がこの被切削部２１ｄを掘削しながらトンネルＴ２を掘削していく例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
例えば、図１１に示すように、掘削されるトンネルＴ２の側壁の形状に合わせて形成された反力受け面の角度調整を行う角度調整機構１２２を搭載した反力受け部１２１を備えたトンネル掘削補助装置１２０であってもよい。
具体的には、トンネル掘削補助装置１２０は、図１１に示すように、角度調整機構１２２と、第１受け部１２３と、第２受け部１２４と、を有する反力受け部１２１を備えている。なお、反力受け部１２１の掘削側とは反対側には、上記実施形態１と同様に、第１・第２分割部２２，２３が連結されているものとする。
【００６５】
角度調整機構１２２は、図１１に示すように、ジャッキ１２２ａ、回動軸１２２ｂ、回動軸１２２ｃを有している。
ジャッキ１２２ａは、伸縮することで、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面となる反力受け面１２３ａ，１２４ａの角度調整を行う。
回動軸１２２ｂ，１２２ｃは、ジャッキ１２２ａの両端に設けられており、ジャッキ１２２ａが伸縮した際に、第１・第２受け部１２３，１２４を回動させることで、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面となる反力受け面１２３ａ，１２４ａの角度調整を行う。
【００６６】
第１受け部１２３は、反力受け面（代替面）１２３ａ、ジャッキ１２３ｂを有している。
反力受け面１２３ａは、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面の一部を構成する。
ジャッキ１２３ｂは、第２トンネルＴ２の掘削時において、第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２の交差部分に形成される第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａのない部分に、側壁Ｔ２ａの代替面として反力受け面１２３ａを配置するために、第１トンネルＴ１の側壁Ｔ１ａに対して進退自在に設けられている。
【００６７】
なお、トンネル掘削補助装置１２０をトンネル内において移動させる際には、ジャッキ１２３ｂが縮むことで反力受け面１２３ａを退避位置へと移動させることができる。
第２受け部１２４は、反力受け面（代替面）１２４ａ、回動軸１２４ｂを有している。
反力受け面１２４ａは、第１受け部１２３の反力受け面１２３ａとともに、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの代替面を構成する。
【００６８】
回動軸１２４ｂは、角度調整機構１２２のジャッキ１２２ａが伸縮した際に、反力受け面１２４ａを回動させる回動中心となる。
本実施形態のトンネル掘削補助装置１２０では、以上の構成により、図１２（ａ）に示すように、角度調整機構１２２のジャッキ１２２ａを初期位置から縮めることで、第１・第２反力受け部１２３，１２４の反力受け面１２３ａ，１２４ａの角度を、基準面に対して退避した位置へと調整することができる。
【００６９】
一方、図１２（ｂ）に示すように、角度調整機構１２２のジャッキ１２２ａを初期位置から伸ばすことで、第１・第２反力受け部１２３，１２４の反力受け面１２３ａ，１２４ａの角度を、基準面に対して突出させた位置へと調整することができる。
これにより、上記実施形態のように、反力受け面１２３ａ，１２４ａの表面にコンクリート等を吹き付けた被掘削部を設けていない場合でも、第２トンネルＴ２の側壁Ｔ２ａの形状に応じた適切な角度になるように、反力受け面１２３ａ，１２４ａの角度を調整することができる。
【００７０】
（Ｂ）
上記実施形態では、トンネル掘削補助装置２０の第２分割部２３に連結部２３ｄを設け、連結部２３ｄと牽引車とを連結して、トンネル掘削補助装置２０のトンネル内における移動を可能とした例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、図１３に示すように、反力受け部２１にエンジン２２１を搭載して、走行輪２１ｃに回転駆動力を付与することによって自走可能なトンネル掘削補助装置２２０としてもよい。
この場合でも、トンネル掘削補助装置２２０をスムーズに移動させることができるため、複数のトンネルが交差する部分を含むトンネル掘削工事を行う際の掘削工事の工期を従来よりも短縮することができる。
【００７２】
なお、上記エンジン２２１を搭載する位置としては、反力受け部２１に限らず、第１・第２分割部２２，２３であってもよい。
また、走行輪を回転駆動させる駆動源としては、エンジンに限らず、バッテリ等によって駆動されるモータを駆動源としてもよい。
（Ｃ）
上記実施形態では、３本の第１トンネルＴ１に対して交差する第２トンネルＴ２を掘削していくトンネルの掘削方法を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、第２トンネルＴ２の掘削前に掘削されている既設の第１トンネルＴ１の本数は４本以上であってもよい。
この場合でも、上述したように、互いに交差する部分を含む第１・第２トンネルＴ１，Ｔ２を効率よく掘削していくことができるため、従来よりも工期を短縮することができる。
【００７４】
（Ｄ）
上記実施形態では、トンネル掘削補助装置２０として、反力受け部２１および第１・第２分割部２２，２３という３つに分割した構造を採用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、単体のトンネル掘削補助装置として構成してもよい。
【００７５】
また、分割構造を採用する場合には、２つに分割された構造、４つ以上に分割された構造を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のトンネル掘削補助装置は、トンネルの交差部分を掘削する場合でも、掘削機による掘削効率の低下を防止することができるという効果を奏することから、トンネル掘削機を用いた掘削工事に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０      掘削機
１１      カッタヘッド
１１ａ    ディスクカッタ
１２      グリッパ搭載部
１２ａ    グリッパ
１３      スラストジャッキ
１４      サポート部
１５      バックアップトレーラ
２０      トンネル掘削補助装置
２１      反力受け部
２１ａ    ジャッキ
２１ｂ    反力受け面（代替面）
２１ｃ    走行輪（走行部）
２１ｄ    被切削部
２２      第１分割部
２２ａ    サポートジャッキ（支持部）
２２ｂ    サポートジャッキ（支持部）
２２ｃ    走行輪
２３      第２分割部
２３ａ    サポートジャッキ（支持部）
２３ｂ    サポートジャッキ（支持部）
２３ｃ    走行輪
２３ｄ    連結部
３０      コーナー用反力受け部
１２０    トンネル掘削補助装置
１２１    反力受け部
１２２    角度調整機構
１２２ａ  ジャッキ
１２２ｂ  回動軸
１２２ｃ  回動軸
１２３    第１受け部
１２３ａ  反力受け面（代替面）
１２３ｂ  ジャッキ
１２４    第２受け部
１２４ａ  反力受け面（代替面）
１２４ｂ  回動軸
２２０    トンネル掘削補助装置
２２１    エンジン
Ｌ１    第１掘削線
Ｌ２    第２掘削線
Ｔ０    トンネル
Ｔ１    第１トンネル
Ｔ１ａ  側壁
Ｔ２    第２トンネル
Ｔ２ａ  側壁
【図１】
2014010359.tif 000003
【図２】
2014010359.tif 000004
【図３】
2014010359.tif 000005
【図４】
2014010359.tif 000006
【図５】
2014010359.tif 000007
【図６】
2014010359.tif 000008
【図７】
2014010359.tif 000009
【図８】
2014010359.tif 000010
【図９】
2014010359.tif 000011
【図１０】
2014010359.tif 000012
【図１１】
2014010359.tif 000013
【図１２】
2014010359.tif 000014
【図１３】
2014010359.tif 000015
【国際調査報告】
2014010359.tif 000016
2014010359.tif 000017