(57)【要約】【課題】施工能率の向上。【解決手段】拡幅装置１０は、既設トンネルＡの外周側に拡幅した拡幅トンネルＤを構築する際に用いられ、先行架台１２と、後行架台１４と、移動ステージ１６と、拡幅作業用機材１８と、移送装置２０と、移動装置２２とを備えている。架台１２は、拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。架台１４は、架台１２の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。ステージ１６は、架台１４の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられている。機材１８は、架台１４の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載されている。移送装置２０は、拡幅工事の進行に伴って機材１８を選択して、架台１４からステージ１６に移送搭載させる。移動装置２２は、ステージ１６に搭載された機材１８を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させる。【選択図】    図１
2004360342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの外周を拡幅して拡幅トンネルを構築する際に用いる拡幅装置において、
前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、
前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、
前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージと、
前記後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載された掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材と、
前記拡幅トンネルの拡幅工事の進行に伴って前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載させる移送装置と、
前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させる移動装置とを有することを特徴とする既設トンネルの拡幅装置。
【請求項２】
前記先行架台は、アーチ状の天井部を有し、
前記移動ステージは、前記アーチ形状に沿って、トンネル周方向に移動することを特徴とする請求項１記載のトンネル拡幅装置。
【請求項３】
前記後行架台は、前記先行架台の天井部と同じ形状のアーチ状天井部を有し、
前記拡幅作業用機材は、前記天井部の周方向に沿って所定の間隔を隔てて個別にトンネル軸方向移動が可能に搭載されることを特徴とする請求項１記載の既設トンネルの拡幅装置。
【請求項４】
前記拡幅作業用機材は、基台上に載置され、前記後行架台の前記天井部に前記基台をトンネル軸方向に沿って案内するガイドレールを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の既設トンネルの拡幅装置。
【請求項５】
前記基台には、当該基台が前記後行架台から前記移動ステージに移送された際に、前記移動ステージの所定の位置に位置決め固定する固定部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の既設トンネルの拡幅装置。
【請求項６】
前記移送装置は、伸縮プランジャの端部が着脱自在に前記基台に結合され、前記後行架台の前記天井部に設置される油圧シリンダーからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の既設トンネルの拡幅装置。
【請求項７】
前記移動装置は、低摩擦材を介して、前記先行架台に支持された前記移動ステージに設けられた回転駆動用のモータと、前記モータ回転軸に取り付けられたピニオンと、前記先行架台に設けられ、前記ピニオンに係合するラックとを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の既設トンネルの拡幅装置。
【請求項８】
既設トンネルの外周に拡幅した拡幅トンネルを構築する既設トンネルの拡幅工法において、
前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージとを備えた拡幅装置を用い、
前記後行架台の天井部に掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、
前記拡幅トンネルの構築作業の進行に伴って、前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載し、前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うことを特徴とする既設トンネルの拡幅工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法に関し、特に、供用中のトンネル断面を拡幅する際に適用される拡幅装置および拡幅工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
施工後に使用年数が経過した既設トンネルに、現在の建築限界を満たさないなどの不都合があると、その断面を拡大する場合がある。既設トンネルの断面を拡大する際には、供用中のトンネルで、車両等の走行を確保しながら拡幅工事を行うことになり、例えば、非特許文献１には、このような条件で既設トンネルの拡幅を行う工法の一例が開示されている。
【０００３】
この非特許文献には、図１７に示すように、拡幅トンネル１が、既設トンネル２の全断面を含み、既設トンネル２の概略天井部上方に位置する上半拡幅部１ａと、既設トンネル２の概略両側部外方に位置する下半拡幅部１ｂとを備えた形態で拡幅する場合が例示されている。
【０００４】
このような拡幅トンネル１を構築する際には、同図に示すように、既設トンネル２内に、断面が逆凹状のプロテクタ３を設置して、プロテクタ３の内部側で車両等の通行を確保するとともに、プロテクタ３を作業足場として用い、その上部に掘削機械４などを搭載して、上半拡幅部１ａの掘削などの作業を行い、路盤上を走行する掘削機械５により下半拡幅部１ｂの掘削などの拡幅作業を行っていた。
【０００５】
このような上半ないしは下半拡幅部１ａ，１ｂの掘削作業は、通常、上半拡幅部１ａを全線で掘削した後に、下半拡幅部１ｂの掘削を行ったり、あるいは、これらの掘削が同時に行われる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の既設トンネルの拡幅工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【非特許文献】
土木学会第５７回年次学術講演会（平成１４年９月）ｐｐ３７３−３７４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した従来の拡幅工法では、プロテクタ３上に掘削機械４などの重機を上載し、プロテクタ３を作業床として用いるが、拡幅トンネル１の構築には、地盤の掘削，既設トンネル２の破砕，コンクリートの吹付け，ロックボルトの打設など異なった種類の機材を用いる作業があり、これらの作業をプロテクタ３上で行うためには、プロテクタ３上での機材の入れ替えが必要になり、このような入れ替え作業は、プロテクタ３上から不要になった機材を降ろして、これから行う作業に必要な機材を載せることになるが、このような積み下ろし、および、積上げ作業は、時間がかかり、施工能率を大きく低下させる原因となっていた。
【０００９】
また、プロテクタ３は、その上部で重機などの入れ替え作業を可能にするためには、幅が広く、かつ、剛性の高い部材を使用し、しかも、これを全線に亘って使用することになると、全工事に占める鋼材費の割合が大きくなり、非常に不経済になっていた。
【００１０】
さらに、既設トンネル２の断面が小さい場合には、これに応じてプロテクタ３の断面も小さくなって、プロテクタ３上での重機の入れ替えに時間がかかり、施工能率がより一層大幅に低下するという問題もあった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、施工能率の向上を図りつつ、経済的に拡幅が可能になる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、既設トンネルの外周を拡幅して拡幅トンネルを構築する際に用いる拡幅装置において、前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージと、前記後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載された掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材と、前記拡幅トンネルの拡幅工事の進行に伴って前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載させる移送装置と、前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させる移動装置とを有している。
【００１３】
このように構成した既設トンネルの拡幅装置によれば、拡幅トンネルの構築作業に用いる掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材は、後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載されており、これらの拡幅作業用機材を、拡幅トンネルの拡幅工事の進行に伴って選択して、後行架台から移送装置により移動ステージに移送搭載し、移動ステージに搭載された拡幅作業用機材を、拡幅作業が可能な状態で移動装置を介して、トンネル周方向に沿って移動させので、拡幅作業用機材の入れ替え作業は、拡幅作業用機材の積み下ろしと、積み上げ作業が不要になり、入れ替え作業が簡単に行える。
【００１４】
拡幅作業用機材の入れ替え作業が簡単に行えると、施工能率が大幅に向上する。また、拡幅トンネルの構築作業に用いる掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材は、後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載すると、供用中の既設トンネルで車両等の走行を確保するためのプロテクタは、高い剛性を必要とせず、簡易なもので済み、簡易なプロテクタであれば、これを全線に亘って使用しても、鋼材費の割合が小さくなり、経済的に拡幅工事が行える。
【００１５】
前記先行架台は、アーチ状の天井部を有し、前記移動ステージは、前記アーチ形状に沿って、トンネル周方向に移動することができる。
【００１６】
前記後行架台は、前記先行架台の天井部と同じ形状のアーチ状天井部を有し、前記拡幅作業用機材は、前記天井部の周方向に沿って所定の間隔を隔てて、個別にトンネル軸方向移動が可能に搭載することができる。
【００１７】
前記拡幅作業用機材は、基台上に載置され、前記後行架台の前記天井部に前記基台をトンネル軸方向に沿って案内するガイドレールを設けることができる。
【００１８】
前記基台には、当該基台が前記後行架台から前記移動ステージに移送された際に、前記移動ステージの所定の位置に位置決め固定する固定部を設けることができる。
【００１９】
前記移送装置は、伸縮ブランジャの端部が着脱自在に前記基台に結合され、前記後行架台の前記天井部に設置される油圧シリンダーから構成することができる。
【００２０】
前記移動装置は、低摩擦材を介して、前記先行架台に支持された前記移動ステージに設けられた回転駆動用のモータと、前記モータ回転軸に取り付けられたピニオンと、前記先行架台に設けられ、前記ピニオンに係合するラックとで構成することができる。
【００２１】
また、本発明は、既設トンネルの外周に拡幅した拡幅トンネルを構築する既設トンネルの拡幅工法において、前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージとを備えた拡幅装置を用い、前記後行架台の天井部に掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、前記拡幅トンネルの構築作業の進行に伴って、前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載し、前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うようにした。
【００２２】
このように構成した既設トンネルの拡幅工法によれば、後行架台の天井部に掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、拡幅トンネルの構築作業の進行に伴って、拡幅作業用機材を選択して、後行架台から移動ステージに移送搭載し、移動ステージに搭載された拡幅作業用機材をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うので、拡幅作業用機材の入れ替え作業が不要になり、拡幅作業用機材の入れ替え作業が不要になると、施工能率が大幅に向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図１６は、本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法の一実施例を示している。
【００２４】
これらの図に示した拡幅装置１０は、既設トンネルＡの外周、すなわち、側部Ｂと天井側Ｃとを拡幅した拡幅トンネルＤを構築する際に用いられ、先行架台１２と、後行架台１４と、移動ステージ１６と、拡幅作業用機材１８と、移送装置２０と、移動装置２２とを備えている。
【００２５】
先行架台１２は、拡幅トンネルＤの切羽面Ｅに対向するように設置されるものであって、図２にその詳細を示すように、アーチ状の天井部１２ａと、天井部１２ａを下方側から支持する門型支持脚１２ｂと、門型支持脚１２ｂの両下端に設けられた車輪１２ｃとを備えている。
【００２６】
門型支持脚１２ｂの内方には、既設トンネルＡ内での車両等の走行を可能にする簡易プロテクタ２４が設置できる大きさを備えている。また、車輪１２ｃは、拡幅トンネルＤ内に設置されるガイドレール２６上に載置されていて、この構成により、先行架台１２は、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。
【００２７】
後行架台１４は、先行架台１２の後方に隣接設置され、先行架台１２よりも全長が長く形成され、図３にその詳細を示すように、アーチ状の天井部１４ａと、天井部１４ａを下方側から支持する門型支持脚１４ｂと、門型支持脚１４ｂの両下端に設けられた車輪１４ｃとを備えている。
【００２８】
天井部１４ａは、先行架台１２の天井部１２ａと同じ曲率のアーチ状になっていて、本実施例の場合には、各天井部１２ａ，１４ａは、拡幅トンネルＤのインバート部から所定距離を隔てた個所に両端が位置している。
【００２９】
拡幅トンネルＤの各天井部１２ａ，１４ａの両端部の外方に設けられる空間は、例えば、図１ないしは３に示すように、土砂運搬用のダンブトラック２８や、地山掘削用の掘削機３０の走行が可能な大きさになっている。
【００３０】
門型支持脚１４ｂは、先行架台１２の支持脚１２ｂと同様に、既設トンネルＡ内での車両等の走行を可能にする簡易プロテクタ２４が設置できる大きさを備えている。また、車輪１４ｃは、拡幅トンネルＤ内に設置されるガイドレール２６上に載置されていて、この構成により、先行架台１４は、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。
【００３１】
移動ステージ１６は、先行架台１２の天井部１２ａに、トンネル周方向に移動自在に設けられており、図４〜図７にその詳細を示すように、平板状の本体１６ａと、ガイド部１６ｂと、ストッパ孔１６ｃとを備えている。
【００３２】
本体１６ａの前後方向の下面には、図７に示すように、Ｌ形の突起部１６ｄが突設され、一対の突起部１６ｂが天井部１２ａの上端に設けられた凸部を抱き込むようにして設置することで、本体１６ａは、天井部１２ａのアーチ形状に沿って、周方向に移動自在に支持されている。
【００３３】
この場合、本体１６ａ周方向移動を容易にするために、本体１６ａの下面と天井部１２ａの上面との間に低摩擦材３２が介装されている。ガイド部１６ｂは、図６に示すように、断面がコ字形の部材であって、本体１６ａの幅方向の端縁上面に、一対が対向するように固設されていて、後述する拡幅作業用機材１８が搭載された基台３４が後方から挿入できるように構成されている。
【００３４】
ストッパ孔１６ｃは、ガイド部１６ｂの後方側に穿設形成されており、後述する固定部３８の固定ピン３８ａが挿入されるものである。一方、拡幅作業用機材１８は、拡幅トンネルＤの構築作業に用いるものであって、後行架台１４の天井部１４ａ上に、トンネル軸方向に沿って移動自在に搭載されており、本実施例の場合には、ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどから構成されている。
【００３５】
これらの拡幅作業用機材１８は、前述した５種類の機材が、図３に示すように、左側から前述した順に、後行架台１４の天井部１４ａの周方向に沿って所定の間隔を隔てて、個別にトンネル軸方向移動が可能に搭載されており、各拡幅作業用機材１８（ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅ）は、本実施例の場合、同一形状の基台３４にそれぞれ搭載固定されている。
【００３６】
後行架台１４の天井部１４ａには、図４，５に掘削機１８ａの搭載形態を代表して示すように、掘削機１８ａが搭載された基台３４を、トンネル軸方向に沿って案内するガイドレール３６が設置されている。
【００３７】
このようなガイドレール３６は、天井部１４ａに搭載する拡幅作業用機材１８の数に対応させて、周方向に所定の間隔を隔てて相互に平行になるように設けられている。
【００３８】
すなわち、本実施例の場合には、拡幅作業用機材１８は、ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅの５種類で構成されているので、５条のガイドレール３６が天井部１４ａに平行に配置されている。
【００３９】
拡幅作業用機材１８が搭載される各基台３４には、当該基台３４が後行架台１４から移動ステージ１６に移送された際に、移動ステージ１６の所定の位置に位置決め固定する固定部３８が設けられている。
【００４０】
本実施例の場合、この固定部３８は、図５および図６に、その詳細を示すように、固定ピン３８ａと、固定ピン３８ａの出没用シリンダ３８ｂとから構成され、各基台３４の後端側の両側に、同一構成のものが一対配置されている。
【００４１】
このように構成した固定部３８では、拡幅作業用機材１８が搭載された基台３４を、ガイド部１６ｂで案内させながら移動ステージ１６の本体１６ａ上に載置受承させた際に、シリンダ３８ｂを駆動させて、固定ピン３８ａを突出させると、これがストッパ孔１６ｃに嵌まり込むことで、基台３４が移動ステージ１６の位置に位置決めされて、固定される。
【００４２】
移送装置２０は、拡幅トンネルＤの拡幅工事の進行に伴っても拡幅作業用機材１８を選択して、個別に後行架台１４から移動ステージ１６に移送搭載させるものであって、本実施例の場合には、一端が着脱自在に基台３４に結合され、後行架台１４の天井部１４ａに設置される油圧シリンダーから構成されている。
【００４３】
油圧シリンダー２０（移送装置）は、各ガイドレール３６の中心軸上にそれぞれ配置されており、伸縮プランジャ２０ａと、プランジャ２０ａを収容する本体２０ｂとを備えている。
【００４４】
伸縮プランジャ２０ａの先端は、図４および図５にその詳細を示すように、着脱機構４０を介して、各基台３４に結合されている。着脱機構４０は、伸縮プランジャ２０ａの先端に固設されたコ字形部材４０ａと、係止片４０ｂと、シリンダ４０ｃとを備えている。
【００４５】
係止片４０ｂは、一端が基台３４の端部に固定され、他端側がコ字形部材４０ａに挿入されるものであって、貫通孔が設けられている。シリンダ４０ｃは、コ字形部材４０ａの側面に固設され、コ字形部材４０ａ内に出没するピンを有している。
【００４６】
シリンダ４０ｃを駆動させて、ピンを係止片４０ｂの貫通孔内に挿通させると、伸縮プランジャ２０ａと基台３４とが連結され、シリンダ４０ｃを非駆動状態にすると、ピンが係止片４０ｂから離間して、伸縮プランジャ２０ａと基台３４との連結が解除される。
【００４７】
一方、移動装置２２は、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させるものであって、本実施例の場合には、図６，７に示すように、回転駆動用のモータ２２ａと、ピニオン２２ｂと、ラック２２ｃとを備えている。
【００４８】
回転駆動用モータ２２ａは、低摩擦材３２を介して、先行架台１２に支持された移動ステージ１６の本体１６ａに設けられており、本実施例の場合には、同期駆動される複数から構成されている。
【００４９】
ピニオン２２ｂは、回転駆動用のモータ２２ａの回転軸に固設されていて、先行架台１２の天井部１２ａの側面に突設されたラック２２ｃと係合している。ラック２２ｃは、本実施例の場合、アーチ状に湾曲した天井部１２ａの側面形状に沿って、同じ曲率で湾曲している。
【００５０】
以上のように構成された移送装置２０および移動装置２２によれば、着脱機構４０のシリンダ４０ｃを駆動させて、伸縮プランジャ２０ａを基台３４に連結した状態で、伸縮プランジャ２０ａを伸長させると、拡幅作業用機材１８を搭載した基台３４は、トンネル軸方向に移動する。
【００５１】
この際に、移動ステージ１６を基台３４の移動方向と同軸上に位置決めしておくと、基台３４は、ガイドレール２６に案内されて、後行架台１４の天井部１４ａから移動ステージ１６の本体１６ａ上に移送することができる。
【００５２】
このような移送が終了すると、固定部３８により基台３４を移動ステージ１６の所定位置に固定し、着脱機構４０のシリンダ４０ｃを非駆動状態にして、伸縮プランジャ２０ａと基台３４との連結を解除すると、基台３４は、その上部に拡幅作業用機材１８を搭載させたままで、移動装置２２によりトンネルの周方向に移動させることができる。
【００５３】
基台３４を周方向に移動させる際には、移動装置２２のモータ２２ａを回転駆動させて、移動ステージ１６を先行架台１２のアーチ状天井部１２ａに沿って、トンネル周方向に移動させる。
【００５４】
さて、以上のように構成した拡幅装置１０によれば、、拡幅トンネルＤの構築作業に用いる掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８は、後行架台１４の天井部１４ａにトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載されており、これらの拡幅作業用機材１８を、拡幅トンネルＤの拡幅工事の進行に伴って選択して、後行架台１４から移送装置２０により移動ステージ１６に移送搭載し、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８を、拡幅作業が可能な状態で移動装置２２を介して、トンネル周方向に沿って移動させので、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業は、拡幅作業用機材１８の積み下ろしと、積み上げ作業が不要になり、入れ替え作業が簡単に行える。
【００５５】
拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が簡単に行えると、施工能率が大幅に向上する。また、拡幅トンネルＤの構築作業に用いる掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８は、後行架台１４の天井部１４ａにトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載すると、供用中の既設トンネルＡで車両等の走行を確保するためのプロテクタ２４は、高い剛性を必要とせず、簡易なもので済み、簡易なプロテクタであれば、これを全線に亘って使用しても、鋼材費の割合が小さくなり、経済的に拡幅工事が行える。
【００５６】
次に、上記構成の拡幅装置１０を使用して、拡幅トンネルＤを構築する工法について説明する。拡幅トンネルＤを構築する際には、まず、既設トンネルＡ内に簡易プロテクタ２４を設置して、切羽に対向するように先行架台１２が設置され、その後方に後行架台１４が設置される。
【００５７】
後行架台１４の天井部１４ａには、掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８が、基台３４上に搭載固定されて、載置されている。
【００５８】
拡幅トンネルＤを構築する際には、まず、既設トンネルＡの天井部Ｃの掘削作業が行われるので、移送装置２２を駆動して、掘削機１８ａが移動ステージ１６に移送搭載される。
【００５９】
この際には、予め、移動ステージ１６を移動装置２２により周方向に移動させて、掘削機１８ａが搭載されている基台３４との位置合わせが行われる。図１および図２には、掘削機１８ａが搭載された基台３４を移動ステージ１６に搭載させた状態が示されている。
【００６０】
この場合、基台３４は、固定部３８により移動ステージ１６の所定位置に固定され、着脱機構４０の連結状態は解除される。掘削機１８ａを駆動させて、既設トンネルＡの天井部Ｃの掘削作業が行われ、このような掘削作業は、移動装置２２を駆動させて、基台３４を周方向に移動させつつ行われて、先行架台１２の天井部１２ａの一端側から他端側まで、移動させての掘削作業が終了すると、次の、既設トンネルＡの破砕除去作業が行われる。
【００６１】
なお、本実施例の場合には、先行架台１２の天井部１２ａの端部が、拡幅トンネルＤの路盤から上方に離間した位置に設定されている関係から、図１，２に示したように、既設トンネルＡの側部Ｂは、路盤上を走行する掘削機３０により掘削される。
【００６２】
この場合、先行架台１２の天井部１２ａの端部は、拡幅トンネルＤのインバート近傍まで延設して、移動ステージ１６上に載置している掘削機１８ａで、拡幅トンネルＤの全断面を掘削するようにしても良いし、このような天井部１２の構成を採用すると、後述する吹付けなどの作業も同様に、全断面で行うことができる。
【００６３】
破砕除去作業を行う際には、掘削機１８ａは、移動装置２２により周方向に移動した後に、移送装置２０により移動ステージ１６から後行架台１４に移送され、後行架台１４の元の位置に戻されて、移動ステージ１６上から撤去される。
【００６４】
掘削機１８ａが撤去されると、次に、既設トンネルＡ壁の撤去工程が行われるので、移動ステージ１６には、図９，１０に示すように、後行架台１４上に搭載されているコンクリート破砕機１８ｂを選択して、これが搭載され、掘削機１８ａの掘削作業により露出した既設トンネルＡの壁の除去が行われる。
【００６５】
コンクリート破砕機１８ｂの移送や周方向移動は、前述した掘削機１８ａと同様な方法で行われる。なお、後述する各種の拡幅作業用機材１８の移動ステージ１６への搭載や撤去ないしは周方向の移動操作は、掘削機１８ａの場合と実質的に同じようにして行われるので、以下の説明では、これを省略する。
【００６６】
本実施例の場合、既設トンネルＡ壁の破砕作業は、掘削作業と同様に、下端側の破砕が路盤上を走行する掘削機３０により行われる。
【００６７】
次に、既設トンネルＡ壁の破砕により残存している部分のコソク、当り取り作業が行われるので、破砕機１８ｂを移動ステージ１６から撤去して、図１１，１２に示すように、ブレーカー１８ｃを選択して、これを移動ステージ１６に搭載して、既設トンネルＡ壁のコソク、当り取り作業が行われる。
【００６８】
この作業が終了すると、次に、掘削壁面に覆工層を形成する工程が行われるので、図１３，１４に示すように、移動ステージ１６にブレーカー１８ｃに替えて、コンクリート吹付け機１８ｄが搭載され、掘削面に、コンクリートを吹き付けて、所定厚みの覆工層を形成する。
【００６９】
覆工層の形成作業が終了すると、次に、掘削壁面にロックボルトの打設作業が行われるので、図１５，１６に示すように、移動ステージ１６にコンクリート吹付け機１８ｄに替えて、ロックボルト打設機１８ｅが搭載されて、覆工層の上からロックボルトの打設が行われる。
【００７０】
以上の工程で、１掘削サイクルの拡幅作業が終了し、以後は、同様な工程が順次繰り返されて、既設トンネルＡの全長に亘って、拡幅トンネルＤが構築されると、拡幅工事が完了する。
【００７１】
さて、以上のように構成した既設トンネルの拡幅工法によれば、後行架台１４の天井部１４ａに掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、拡幅トンネルＤの構築作業の進行に伴って、拡幅作業用機材１８を選択して、後行架台１４から移動ステージ１６に移送搭載し、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うので、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が不要になり、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が不要になると、施工能率が大幅に向上する。
【００７２】
なお、上記実施例では、拡幅作業用機材１８として掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅを例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、ロックボルトの打設を行わない拡幅工事では、ロックボルト打設機１８ｅは不要であり、拡幅作業用機材１８は、拡幅工事で採用する工法に応じて適宜選択することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法によれば、施工能率の向上を図りつつ、経済的に拡幅が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて拡幅部を掘削する際の側面説明図である。
【図２】図１の縦断面の正面図である。
【図３】図１の縦断面の正面図である。
【図４】図１の要部拡大図である。
【図５】図４の上面図である。
【図６】図４のＩ−Ｉ線矢視図である。
【図７】図４のＩＩ部拡大図である。
【図８】図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルの壁を破砕する際の側面説明図である。
【図１０】図９の要部正面図である。
【図１１】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルの壁をコソク，当り取る際の側面説明図である。
【図１２】図１１の要部正面図である。
【図１３】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて覆工層を形成する際の側面説明図である。
【図１４】図１３の要部正面図である。
【図１５】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いてロックボルトを打設する際の側面説明図である。
【図１６】図１５の要部正面図である。
【図１７】従来の拡幅工法の断面説明図である。
【符号の説明】
Ａ          既設トンネル
Ｂ          側部
Ｃ          天井部
Ｄ          拡幅トンネル
１０        拡幅装置
１２        先行架台
１４        後行架台
１６        移動ステージ
１８        拡幅作業用機材
２０        移送装置
２２        移動装置
２４        簡易プロテクタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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