(57)【要約】【課題】作業空間の高さ制限による影響を抑制することができ、覆工体の組み立て時のあらゆる作業姿勢に対応することで、施工効率を向上させることができる。【解決手段】発進立坑部１Ａに組み立てられた覆工体１０の内周面１０ａ、及び本線トンネル１の外周面１ａに発進立坑部１Ａの周方向に沿って設けられる案内レール２０と、案内レール２０に案内されるとともに、組み立てた覆工体１０に反力を取って固定される移動本体部３１を有する移動ユニット３０と、移動本体部３１に支持されるとともに、組み立て前の覆工体１０を把持して所定の組み立て位置に移動し位置決めする把持装置４０と、を備え、移動ユニット３０には、移動本体部３１に対して相対移動可能に設けられ、覆工体１０に反力を取って固定可能な盛替え部を備えた構成の覆工組立装置２を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの外側に設けられるトンネル拡幅部の内壁に周方向に湾曲した覆工体を組み立てる際に用いられる覆工組立装置であって、
前記トンネル拡幅部に組み立てられた覆工体の内面、及び前記既設トンネルの外周面の少なくとも一方に、該トンネル拡幅部の周方向に沿って設けられる案内レールと、
前記案内レールに案内されるとともに、組み立てた前記覆工体に反力を取って固定される移動本体部を有する移動ユニットと、
前記移動本体部に支持されるとともに、組み立て前の覆工体を把持して所定の組み立て位置に移動し位置決めする把持装置と、
を備え、
前記移動ユニットには、前記移動本体部に対して相対移動可能に設けられ、前記覆工体に反力を取って固定可能な盛替え部を備えていることを特徴とする覆工組立装置。
【請求項２】
前記移動本体部には、前記覆工体の内面との間に前記覆工体を構成する物品が通過可能な搬送開口部が形成され、
前記トンネル拡幅部は、前記移動本体部における前記周方向の移動方向の前側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の覆工組立装置。
【請求項３】
前記案内レールは、前記トンネル拡幅部の内周側及び外周側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工組立装置。
【請求項４】
前記案内レールは、前記覆工体のトンネル軸方向に対向する内面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルの外側に設けられるトンネル拡幅部の施工に用いられる覆工組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大断面地下空間の施工方法として、例えば、特許文献１に示されるような地下空間等の地山を掘削した後に躯体を覆工する方法が知られている。このような施工方法の場合には、プレキャストコンクリート部材をユニット化し、かつ大型化することで合理化が図られている。そして、大型で大重量の部材を移動、設置する作業には、クレーン等の大型揚重機を据え付けて行われているのが一般的である。
【０００３】
また、特許文献１には、地下空間を施工するに際して、その地下空間の掘削予定位置の外側に複数の外殻シールドトンネルを施工して、前記掘削予定位置を取り囲むシールドルーフ先受工を構築する方法であって、複数の外殻シールドトンネルは、予め既設トンネルの外周に沿って設けられる発進立坑部を使用して外殻シールド機を発進させる工法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９５８０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の大断面地下空間の施工方法では、以下のような問題があった。
すなわち、既設トンネル内部より地盤を切り開いて掘削した空間を覆工して発進立坑部を施工する場合には、施工基盤から上空までの作業空間の高さに制限があり、施工空間が狭隘となるケースが多くなる。そのため、発進立坑部の覆工部材を大型化すると、必要となる揚重機も大型化するため揚程が不足して施工困難となるという問題があった。
また、一般的に従来の揚重機は水平地盤に設置していることから、上述したような既設トンネルの周囲に設けられる発進立坑部のように施工面の勾配が大きく、作業姿勢の変化に対応できないという問題があり、その点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、作業空間の高さ制限による影響を抑制することができ、覆工体の組み立て時のあらゆる作業姿勢に対応することで、施工効率を向上させることができる覆工組立装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る覆工組立装置では、既設トンネルの外側に設けられるトンネル拡幅部の内壁に周方向に湾曲した覆工体を組み立てる際に用いられる覆工組立装置であって、前記トンネル拡幅部に組み立てられた覆工体の内面、及び前記既設トンネルの外周面の少なくとも一方に、該トンネル拡幅部の周方向に沿って設けられる案内レールと、前記案内レールに案内されるとともに、組み立てた前記覆工体に反力を取って固定される移動本体部を有する移動ユニットと、前記移動本体部に支持されるとともに、組み立て前の覆工体を把持して所定の組み立て位置に移動し位置決めする把持装置と、を備え、前記移動ユニットには、前記移動本体部に対して相対移動可能に設けられ、前記覆工体に反力を取って固定可能な盛替え部を備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明では、覆工体の組み立て時には、組み立てた覆工体に反力を取って移動本体部を固定し、安定した姿勢で把持装置を使用して重量物の覆工体を所定位置に組み立てることができる。そして、把持装置を支持した移動本体部を案内レールに沿って案内させて組み立てた覆工体内で移動させることができる。このとき、盛替え部によって覆工体に反力を取ることで、反力を解除した移動本体部のみを盛替え部に対して移動させることができるので、例えば覆工体の組み立て位置が斜め上向きの姿勢であったり上向きの姿勢であっても、移動ユニットを覆工体の組み立て位置に盛り替えて設置することができる。
このように、大型の揚重機を使用することができない発進立坑部等のトンネル拡幅部において、組み立てた覆工体に対して移動本体部の反力をとることで、移動本体部に支持される把持装置によってあらゆる作業姿勢での覆工体の設置が可能であり、大型の重量物となる覆工体を取り扱うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る覆工組立装置は、前記移動本体部には、前記覆工体の内面との間に前記覆工体を構成する物品が通過可能な搬送開口部が形成され、前記トンネル拡幅部は、前記移動本体部における前記周方向の移動方向の前側に配置されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の覆工組立装置によれば、移動本体部の搬送開口部に覆工体を構成する物品を通過させ、その物品を把持装置の把持位置に容易に送り込むことができる。そのため、把持装置における物品の把持を容易に、かつ確実に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る覆工組立装置は、前記案内レールは、前記トンネル拡幅部の内周側及び外周側に設けられていることが好ましい。
【００１２】
この場合には、移動本体部をトンネル拡幅部の内周側及び外周側に設けられる案内レールに沿って移動させることができ、移動ユニットを覆工体に固定させた状態でも姿勢を安定させることができることから、大型重量物となる覆工体をより確実に取り扱うことができ、組み立て精度を高めることも可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る覆工組立装置は、前記案内レールは、前記覆工体のトンネル軸方向に対向する内面に設けられていてもよい。
【００１４】
この場合には、移動本体部を前記覆工体のトンネル軸方向に対向する内面に設けられる案内レールに沿って移動させることができ、移動ユニットを覆工体に固定させた状態でも姿勢を安定させることができることから、大型重量物となる覆工体をより確実に取り扱うことができ、組み立て精度を高めることも可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の覆工組立装置によれば、作業空間の高さ制限による影響を抑制することができ、覆工体の組み立て時のあらゆる作業姿勢に対応することで、施工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による大断面トンネルの施工状態を示す斜視図である。
【図２】発進立坑部の施工状態を示す図であって、発進立坑部を断面方向に破断した斜視図である。
【図３】発進立坑部に設けられる覆工体を外殻シールド機の発進側から見た斜視図である。
【図４】図３に示す覆工体の施工状態を内側から見た部分斜視図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線矢視図であって、覆工組立装置を移動方向から見た正面図である。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ線矢視図であって、覆工組立装置の側面図である。
【図７】覆工組立装置の盛替え部における移動ユニットの盛り替え状態を示す側面図である。
【図８】図５に示すＣ−Ｃ線矢視図であって、覆工組立装置の側面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、把持装置４０による覆工ピースの組み立て手順を説明するための正面図である。
【図１０】発進立坑部における掘削時の施工状態を示す斜視図である。
【図１１】発進立坑部における覆工体の組み立て開始時の施工状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態による覆工組立装置について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態による覆工組立装置は、例えば大断面の道路トンネルにおいて、地中をシールド工法により掘削して本線トンネル１（既設トンネル）の一部に地中拡幅部Ｋを構築する施工に適用したものである。
地中拡幅部Ｋは、予め施工された本線トンネル１の外側に複数の外殻トンネル１１を外殻シールド機１２を掘進させて施工し、それら外殻トンネル１１によって構成される外殻部を構築し、本線トンネル１を取り囲む外殻部の内側を掘削することにより構築される。なお、本実施の形態では、本線トンネル１及び外殻トンネル１１は、周知のシールド工法が採用されている。
【００１９】
外殻トンネル１１は、本線トンネル１のトンネル軸方向Ｘの所定位置において、本線トンネル１の外周に沿ってリング状に形成される発進立坑部１Ａから本線トンネル１と略平行に施工される。なお、構築する地中拡幅部Ｋの大きさに合せて、外殻シールド機１２を掘進開始後に進行方向に向かうに従って漸次、本線トンネル１からトンネル径方向の外側に離れる方向に向けて掘進させ、所定の位置になったところで、本線トンネル１に対して略平行に掘進させるようにしてもよい。
【００２０】
図２に示すように、発進立坑部１Ａは、本線トンネル１と同軸でトンネル周方向に沿ってリング状に設けられている。発進立坑部１Ａは、予め発進立坑部１Ａの予定掘削領域の周囲を凍結工法により地盤を凍結する地盤改良によって凍土壁１Ｂを形成しておき、この凍土壁１Ｂの内側を在来工法により掘削し、掘削したリング状の空間に覆工組立装置２を使用して覆工体１０を組み立てることで構築される。発進立坑部１Ａのトンネル半径方向の寸法は、１台の外殻シールド機１２（図１参照）が発進可能な寸法に設定されている。
また、外殻シールド機１２の発進部分の壁面（切羽）は、一般的なシールド工法と同様に切削カッタで切削可能な例えば炭素繊維入りコンクリート等の材料により施工しておく。
【００２１】
発進立坑部１Ａにおいて、掘削部には円周方向にわたって覆工体１０が組み立てられる。覆工体１０は、図３に示すように、本線トンネル１の外周面に沿ってリング状に構築されている。
ここで、本線トンネル１におけるトンネル軸Ｏに沿う方向を符号Ｘ（トンネル軸方向）で示している。そして、本実施の形態では、覆工体１０及び後述する覆工組立装置２にいて、トンネル軸方向Ｘと同じ方向を覆工幅方向Ｄといい、覆工体１０におけるトンネル軸Ｏ回りに周回する方向を周方向Ｅといい、覆工体１０におけるトンネル軸Ｏに直交する方向を径方向という。また、径方向において、トンネル中心側を内側、内周側といい、その反対側（地山側）を外側、外周側という。さらに、発進立坑部において、覆工体１０の組み立て時における覆工組立装置２の移動方向Ｐを前側、前方といい、その反対側を後側、後方という。
【００２２】
覆工体１０は、図４及び図５に示すように、断面コの字状をなし、開口側が本線トンネル１の外周面１ａを向くように配置されている。覆工体１０は、周方向Ｅ及び断面方向（発進立坑部１Ａの断面における周方向）に複数に分割されている。つまり、周方向Ｅに分割された１リングは、断面方向に分割された７ピースの覆工ピース１００（１０Ａ〜１０Ｇ）によりコの字状に組み立てられる。具体的に覆工ピース１００は、外周板１０Ａ、外周板１０Ａの断面方向の両端に接続される一対の側板１０Ｂ、１０Ｃ、外周板１０Ａと側板１０Ｂ、１０Ｃとの間の角部に位置する一対の隅板１０Ｄ、１０Ｅ、及び側板１０Ｂ、１０Ｃと本線トンネル１とを接続する一対の接続板１０Ｆ、１０Ｇを備えている。覆工ピース１０Ａ〜１０Ｇ同士の接合は、一般的なセグメントの接合構造と同様にボルトやピン等の締結構造を採用することができる。なお、本実施の形態では、外周板１０Ａは、１ピースとしているが、断面方向に複数（例えば４つ）に分割されていても良い。
【００２３】
覆工体１０の一対の側板１０Ｂ、１０Ｃのうち一方（ここでは符号１０Ｃの側板）には、その面に直交する方向に中心軸方向を向けた円形の発進開口部１６が形成されている。この発進開口部１６は、外殻シールド機１２の発進坑口となる部分であり、この開口部分は上述したように外殻シールド機１２の切削カッタで切削可能な材料（例えば、炭素繊維入りコンクリート等）が充填されて塞がれた状態になっている。
また、覆工体１０は、鋼製（スチール製）により形成されており、外周面だけではなく、図示しない補強リブが設けられて構成されている。
接続板１０Ｆ、１０Ｇは、側板１０Ｂ、１０Ｃと同一面上に設けられ、本線トンネル１のセグメントに接合されている。対向する接続板１０Ｆ、１０Ｇ同士は、支持梁１４によって接続されている。支持梁１４は、覆工体１０における周方向に間隔をあけて複数が配置されている。複数の支持梁１４によって接続板１０Ｆ、１０Ｇ同士が突っ張ることができるので、接続板１０Ｆ、１０Ｇ同士が互いに近接することが防止される。
【００２４】
覆工体１０の外周板１０Ａの内周面１０ａには、覆工幅方向Ｄの中央に覆工ピース１０Ａ〜１０Ｇを搬送するための一対の搬送レール１３が周方向に沿って設けられている。この搬送レール１３は、覆工体１０の組み立て時に使用されるものであり、覆工体１０の組み立て工程に対応させて、順次、延長される。
【００２５】
覆工組立装置２は、覆工ピース１０Ａ〜１０Ｇを所定位置で組み立てるための装置である。図５及び図６に示すように、覆工組立装置２は、案内レール２０と、案内レール２０に沿って案内される移動ユニット３０と、移動ユニット３０に支持される把持装置４０と、を備えている。
覆工体１０は、図２に示すように、発進立坑部１Ａの掘削部（掘削空間１Ｃ（図１０参照））における下部分を覆工組み立て開始点とし、周方向Ｅの両方向に向けて順次組み立てられる。なお、覆工体１０の組み立て方向としては、周方向Ｅのうちいずれか一方向のみであってもかまわない。
【００２６】
図５及び図６に示すように、案内レール２０は、覆工体１０の内周面１０ａに沿って設けられる２本の内周レール２１、及び本線トンネル１の外周面１ａに沿って設けられる２本の外周レール２２からなる。内周レール２１は、一対の搬送レール１３の外側に配置されている。これら案内レール２１、２２は、それぞれ覆工体１０の内周面１０ａ、及び本線トンネル１の外周面１ａに沿って湾曲したＨ形鋼からなり、それぞれのフランジ面をトンネル径方向に直交させ、かつトンネル周面に沿うようにして配置されている。
【００２７】
移動ユニット３０は、移動本体部３１と、内周レール２１及び外周レール２２に沿って案内される走行部３２と、移動本体部３１の覆工幅方向Ｄの両側に設けられた盛替え部３３と、を備えている。
【００２８】
移動本体部３１は、覆工ピース１００の側板１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれに対向する一対の支持枠３１１、３１１と、これら支持枠３１１、３１１同士を連結する接続部３１２と、支持枠３１１を覆工体１０に反力を取る第１反力ジャッキ３１３と、を備えている。
一対の支持枠３１１は、それぞれ側面視で略台形状をなし、内周端３１１ａ及び外周端３１１ｂに走行部３２が取り付けられている。また、支持枠３１１の覆工幅方向Ｄの外面３１１ｃには、盛替え部３３を移動方向Ｐに相対移動させるための第１案内溝３４が形成されている。第１案内溝３４は、径方向の内側と外側のそれぞれにおいて互いに間隔をあけて移動方向Ｐに沿って延在している。
【００２９】
接続部３１２は、板状部材からなり、内側接続部３１２Ａと外側接続部３１２Ｂのそれぞれが径方向に間隔をあけて配置されている。内側接続部３１２Ａと外側接続部３１２Ｂ同士の間には、後述する把持装置４０の旋回モータ４１２が支持されている。外側接続部３１２Ｂは、覆工体１０の内周面１０ａとの間に搬送台車５で搬送する覆工ピース１００が通過可能な離間を有する位置に設定されている。
【００３０】
第１反力ジャッキ３１３は、支持枠３１１の外面３１１ｃのそれぞれの角部付近に配設され、ジャッキ先端３１３ａが支持枠３１１の壁面に対して直交する方向に向けて伸縮自在に設けられている。つまり、第１反力ジャッキ３１３は、ジャッキ先端３１３ａが覆工体１０の側板１０Ｂ、１０Ｃに向けて突出するとともに、側板１０Ｂ、１０Ｃを押圧することで反力を取ることが可能となっている。
【００３１】
走行部３２は、移動本体部３１の支持枠３１１に対して覆工幅方向Ｄを中心にして回転自在に支持され、案内レール２０のフランジ面上を転動自在に設けられたローラーを備えて構成されている。走行部３２は、支持枠３１１の内周端３１１ａ及び外周端３１１ｂのそれぞれにおいて移動方向（周方向Ｅ）に沿って２箇所に設けられている。
【００３２】
図５〜図７に示すように、移動本体部３１の覆工幅方向Ｄの両側に配置される盛替え部３３は、支持枠３１１に対して移動方向Ｐにスライド自在に設けられた保持板３３１と、ジャッキ先端３３２ａが保持板３３１の面に対して直交する方向に向けて伸縮自在に設けられた第２反力ジャッキ３３２と、支持枠３１１に対して保持板３３１を移動方向Ｐに進退移動させる盛替えジャッキ３３３と、を備えている。
保持板３３１は、平行に配置される板状をなし、移動ユニット３０の第１案内溝３４に沿って摺動可能な第１摺動ガイド３３４を備えている。
【００３３】
第２反力ジャッキ３３２は、ジャッキ先端３３２ａが覆工体１０の側板１０Ｂ、１０Ｃに向けて突出するとともに、側板１０Ｂ、１０Ｃを押圧することで反力を取ることが可能となっている。
盛替えジャッキ３３３は、伸縮方向を移動方向Ｐに向けた状態で保持板３３１の内側と外側の２箇所に配置され、移動方向Ｐの後端側に向けられた一端（ここではジャッキ先端３３３ａ）が保持板３３１に固定され、他端（ここではジャッキ基端３３３ｂ）が支持枠３１１の外面３１１ｃに固定されている。一対の盛替え部３３のそれぞれの第２反力ジャッキ３３２を伸張させて覆工体１０の側板１０Ｂ、１０Ｃに反力を取った状態で、盛替えジャッキ３３３のロッドを伸張させると、走行部３２が案内レール２０に沿って移動して保持板３３１に対して移動本体部３１を前方に移動させることができる。
【００３４】
図５及び図８に示すように、把持装置４０は、移動本体部３１に横スライド可能に支持された旋回駆動部４１と、旋回駆動部４１によって旋回する把持部４２と、を備えている。
旋回駆動部４１は、旋回軸４１１と、旋回軸４１１を介して把持部４２を旋回させる旋回モータ４１２を備え、内側接続部３１２Ａと外側接続部３１２Ｂとの間に配置されている。旋回軸４１１は、その回転軸Ｃが発進立坑の断面中心に直交する方向に一致するように配置されている。旋回軸４１１は、移動本体部３１から前方側に突出した状態で設けられ、軸線端部４１１ａで把持部４２を支持している。旋回軸４１１には、移動ユニット３０の第２案内溝３５に沿って横方向に摺動する第２ガイド４１３が設けられている。内側接続部３１２Ａと外側接続部３１２Ｂには、それぞれ旋回軸４１１を摺動させるための横スライドジャッキ４３が内装されている。つまり、横スライドジャッキ４３（図８参照）は、一端が接続部３２に固定され、他端が旋回軸４１１に固定され、ロッドの伸縮により旋回軸４１１を旋回モータ４１２とともに覆工幅方向Ｄに沿って横移動させる。
【００３５】
旋回軸４１１に支持される把持部４２は、覆工ピース１００の図示しない被係止部に対して着脱自在に把持可能な把持先端部４２Ａを有し、回転軸Ｃを中心とした半径方向に沿って伸縮自在な上下移動ジャッキ４４を備えている。このように、把持部４２は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、旋回モータ４１２の駆動によって旋回軸４１１とともに回転軸Ｃ回りに旋回するとともに、横方向の移動と、上下方向の移動が可能に構成されている。
【００３６】
次に、上述した覆工組立装置２を用いて発進立坑部１Ａに覆工体１０を組み立てる施工方法について、図面に基づいて説明する。
図１０に示すように、既設の本線トンネル１の地中拡幅部Ｋ（図１参照）の構築予定位置よりも手前の所定位置において、発進立坑部１Ａの予定掘削領域の外側の地盤に向けて本線トンネル１より凍結管１ｂを配置し、その地盤を凍結することで凍土壁１Ｂを形成する。続いて、本線トンネル１の一部に開口部１ｄを設け、この開口部１ｄを使用しながらショベル等の掘削機械を用いて凍土壁１Ｂの内側を掘削するとともに、鋼製支保工、吹き付けコンクリート、ロックボルト等の支保を掘削壁面に施す在来工法により施工する。これにより、発進立坑部１Ａとなる掘削空間１Ｃが形成される。このときの掘削は、発進立坑部１Ａの上方から下方に向けて順次掘り下げるようにして施工される。
【００３７】
次に、図１１に示すように、本線トンネル１の下部のセグメントに搬入開口部１５を設ける。この搬入開口部１５の大きさは、少なくとも覆工ピース１００が通過可能な寸法で設けられる。なお、発進立坑部１Ａの構築後において、図１に示す外殻シールド機１２の搬入や発進時の施工においても搬入開口部１５を使用する場合には、この施工に対応した大きさの開口に設定されればよい。また、本線トンネル１内の搬入開口部１５の上方には、搬入開口部１５を使用して資機材を搬入出するための揚重クレーン（図示省略）を設置する。
【００３８】
初めに搬入開口部１５の直下の位置に１リング分の覆工ピース１００を設置し、その直下の位置の覆工ピース１００より周方向Ｅの両側に次の覆工ピース１００を組み立てる。そして、組み立てた覆工ピース１００の外周板１０Ａの内周面１０ａに外周レール２２を設置するとともに、本線トンネル１の外周面１ａに内周レール２１（図２参照）を設置する。また、図２に示すように、外周レール２２の覆工幅方向Ｄの内側には、搬送台車５用の搬送レール１３を敷設する。なお、これら内周レール２１、外周レール２２、搬送レール１３は、覆工ピース１００の組み立てとともに延長していく。
【００３９】
次に、搬入開口部１５を使用して、発進立坑部１Ａの下部に組み立てた覆工体１０の内側に覆工組立装置２を設置し、さらに搬送レール１３上に搬送台車５を設置する。本実施の形態では、把持装置４０を備えた移動ユニット３０を２セット使用し、周方向の両側に向けて移動させながら覆工体１０を順次組み立てて、図３に示すように、本線トンネル１の周囲にリング状の覆工体１０を形成する。
【００４０】
ここで、１リング分の覆工ピース１００（１０Ａ〜１０Ｇ）の組み立て方法について具体的に説明する。本実施の形態の覆工組立装置２では、１リング分の覆工ピース１００の組み立てにおいて移動ユニット３０の移動方向Ｐへの移動を行わずに、定位置で把持装置４０の駆動のみで組み立てを行うものである。
【００４１】
図５に示すように、組み立てた覆工ピース１００の所定位置において、移動本体部３１の第１反力ジャッキ３１３を伸張させてそのジャッキ先端３１３ａを覆工ピース１００の側板１０Ｂ、１０Ｃに押し付けて反力をとった状態とする。このとき、盛替え部３３は使用しない。続いて、搬送台車５に保持させた覆工ピース１００が把持装置４０で把持可能な位置に送り込まれる。覆工ピース１００を保持した搬送台車５は搬送レール１３に案内されて走行し、移動ユニット３０の搬送開口部３６を通過して所定の把持位置へ移動される。
次に、把持装置４０の把持部４２で覆工ピース１００を把持し、所定の組み立て位置に移動させて組み立てる。このときの把持部４２は、旋回モータ４１２の駆動による旋回と、横スライドジャッキ４３による覆工幅方向Ｄの横移動と、上下移動ジャッキ４４による径方向の上下移動と、を適宜駆動させて覆工ピース１００の位置、姿勢を調整することができる。ここで、１リングの覆工ピース１００は、接続板１０Ｆ、１０Ｇ、側板１０Ｂ，１０Ｃ、隅板１０Ｄ、１０Ｅ、外周板１０Ａの順で組み立てられる。
【００４２】
例えば、側板１０Ｂを組み立てる際には、図９（ａ）に示すように、覆工幅方向Ｄの中央の位置で上下移動ジャッキ４４を伸張させて把持部４２によって側板１０Ｂを把持する。把持した後、上下移動ジャッキ４４を収縮させて搬送台車５（図２参照）から離脱させ、搬送台車５を把持位置から退避させる。そして、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、旋回モータ４１２（図５参照）を駆動して把持部４２を旋回軸４１１とともに一方向に略９０度旋回させるとともに、図８に示す横スライドジャッキ４３を伸縮駆動させて旋回駆動部４１及び把持部４２を覆工幅方向Ｄの一方（図９（ｂ）、（ｃ）の紙面左側）に向けて横方向に移動する。そして、図９（ｃ）で紙面左向きとなる姿勢で位置決めされたところで、先に組み立てた覆工ピース１００（接続板１０Ｆ）と接合して、側板１０Ｂの組み立てが完了となる。
【００４３】
次に、１リング分の覆工ピース１００の組み立てが完了したら、覆工組立装置２の移動ユニット３０を直近で組み立てた覆工ピース１００の内側に配置されるように盛り替える。具体的には、図７に示すように、先ず、盛替え部３３の第２反力ジャッキ３３２を伸張させてそのジャッキ先端３３２ａを側板１０Ｂ、１０Ｃに押し当てて反力をとり、その後、移動本体部３１に設けられる第１反力ジャッキ３１３を収縮させて反力を解除する。さらに、盛替えジャッキ３３３を伸張させることで、走行部３２が案内レール２１、２２に案内され、盛替え部３３の保持板３３１に対して移動本体部３１が前方に向けて移動する。そして、移動本体部３１が所定の位置に移動した状態で、第１反力ジャッキ３１３で反力をとり、第２反力ジャッキ３３２による反力を解除することで、移動ユニット３０の盛り替えが完了となる。
【００４４】
このように２セットの移動ユニット３０（図２参照）を使用してリング状の覆工体１０を組み立て、組み立て完了後に覆工組立装置２を解体、搬出することで発進立坑部１Ａが構築される。
なお、本実施の形態では２セットの移動ユニット３０を使用することでより迅速な施工を行うことができる適用事例を示したが、１セットの移動ユニット３０により覆工体１０をリング状に組み立てて発進立坑部１Ａを構築することも勿論可能である。
【００４５】
次に、図１に示すように、発進立坑部１Ａを複数の外殻シールド機１２の発進基地とし、これら複数の外殻シールド機１２を周方向Ｅに沿って所定の間隔で配置し、個別あるいは複数同時に掘進させることで外殻トンネル１１を施工する。このときの掘削土砂は発進立坑部１Ａを介して本線トンネル１内に送り込まれて外部へ搬出し、掘進に必要なセグメント等の資材類は本線トンネル１内から発進立坑部１Ａを介して外殻トンネル１１内に搬入される。このようにして、複数の外殻トンネル１１が略トンネル軸方向Ｘに沿って施工され、本線トンネル１の周囲に、複数本の外殻トンネル１１からなる外殻部が構築される。さらに、この外殻部の内側を掘削するととともに、本線トンネル１の外壁（セグメント）を適宜、解体、撤去することで、所望の地中拡幅部Ｋを構築することができる。
【００４６】
次に、上述した覆工組立装置２の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
図４に示すように、本実施の形態では、把持装置４０を支持した移動本体部３１を案内レール２０に沿って案内させて組み立てた覆工体１０内で移動させることができる。このとき、図６に示す盛替え部３３の第２反力ジャッキ３３２によって覆工体１０に反力を取ることで、反力を解除した移動本体部３１のみを盛替え部３３に対して移動させることができるので、例えば覆工体１０の組み立て位置が斜め上向きの姿勢であったり上向きの姿勢であっても、移動ユニット３０を覆工体１０の組み立て位置に盛り替えて設置することができる。
このように、大型の揚重機を使用することができない発進立坑部１Ａにおいて、組み立てた覆工体１０に対して移動本体部３１の反力をとることで、移動本体部３１に支持される把持装置４０によってあらゆる作業姿勢での覆工体の設置が可能であり、大型の重量物となる覆工体１０を取り扱うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施の形態では、図５に示すように、移動本体部３１の搬送開口部３６に覆工体１０を構成する物品を通過させ、その物品を把持装置４０の把持位置に容易に送り込むことができる。そのため、把持装置４０における物品の把持を容易に、かつ確実に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、移動本体部３１を発進立坑部１Ａの内周側及び外周側に設けられる案内レール２１、２２に沿って移動させることができ、移動ユニット３０を覆工体１０に固定させた状態でも姿勢を安定させることができることから、大型重量物となる覆工体１０をより確実に取り扱うことができ、組み立て精度を高めることも可能となる。
【００４９】
上述のように本実施の形態による覆工組立装置では、発進立坑部１Ａにおける作業空間の高さ制限による影響を抑制することができ、覆工体１０の組み立て時のあらゆる作業姿勢に対応することで、施工効率を向上させることができる。
【００５０】
以上、本発明による覆工組立装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、覆工体１０の組み立て時には、組み立てた覆工体１０に反力を取って移動本体部３１を固定し、安定した姿勢で把持装置４０を使用して重量物の覆工体を所定位置に組み立てることができる。そして、案内レール２０として本線トンネル１の外周面１ａに設けられる内周レール２１と、覆工ピース１００の外周板１０Ａの内周面１０ａに設けられる外周レール２２としているが、これに限定されることはない。例えば、覆工ピース１００のトンネル軸方向Ｘに対向する側板１０Ｂ、１０Ｃに沿って周方向に延在するように案内レール２０を設けるようにしてもよい。この場合には、移動本体部３１を一対の側板１０Ｂ、１０Ｃに設けられる案内レール２０に沿って移動させることができ、移動ユニット３０を覆工体１０に固定させた状態でも姿勢を安定させることができることから、大型重量物となる覆工体１０をより確実に取り扱うことができ、組み立て精度を高めることも可能となる。
また、必ずしも対向する位置に案内レール２０を配置する必要はなく、何れか一方（例えば覆工体の外周側）のみに設けられていてもよい。この場合、案内レール２０が設けられる反対側には、固定ジャッキ等を設けておき、固定時に移動ユニット３０の姿勢を安定させておくことが好ましい。
【００５１】
また、把持装置４０の旋回、横移動、上下移動の駆動機構は、上述した実施の形態に限定されることはない。要は、把持部４２の把持位置に供給される覆工ピース１００を、把持装置４０の把持部４２で把持して、所定の組み立て位置まで移動、位置決めすることが可能であれば良いのである。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、移動ユニット３０の外側接続部３１２Ｂと覆工ピース１００の外周板１０Ａとの間に搬送開口部３６を形成し、その搬送開口部３６に覆工ピース１００を保持した搬送台車５を通過させて、組み立てる覆工ピース１００を把持部４２の把持位置まで供給する構成としているが、このような覆工ピース１００の供給方法に限定されることはない。例えば、覆工ピース１００を把持位置へ供給する供給装置を移動ユニット３０に設けておく構成であってもかまわない。
【００５３】
また、本実施の形態では、発進立坑部１Ａの用途として、外殻シールド機１２をトンネル周方向の全周にわたって所定の間隔をあけた発進位置に配置して掘進させ、複数の外殻トンネル１１を施工することで本線トンネル１の周囲に外殻部を形成する方法としているが、このような施工方法に制限されることはない。
【００５４】
さらに、発進立坑部１Ａの位置、大きさ等は、本線トンネル１の外径、外殻シールド機１２の外径や仕様、地盤などの条件に応じて適宜、設定することが可能である。
さらにまた、本実施の形態では大断面の道路トンネルを施工する場合の適用例であるが、上記トンネル拡幅部を有する様々な規模、用途、形態のトンネルを施工する場合全般に広く適用できるものであるし、施工対象のトンネルにおけるトンネル拡幅部の規模や形態に応じて、また周辺環境等の諸条件を考慮して様々な設計的変更が可能である。
【００５５】
また、発進立坑部１Ａの掘削前に施工する凍結工法などによる地盤改良部の範囲、形態やその施工方法、その他の各工程の細部についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で最適設計すれば良く、必要に応じて適宜の補助工法を採用しても勿論良い。
【００５６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  本線トンネル（既設トンネル）
１Ａ  発進立坑部（トンネル拡幅部）
２  覆工組立装置
５  搬送台車
１０  覆工体
１０Ａ  外周板
１０Ｂ、１０Ｃ  側板
１０ａ  内周面
２０  案内レール
２１  内周レール
２２  外周レール
３０  移動ユニット
３１  移動本体部
３２  走行部
３３  盛替え部
３６  搬送開口部
４０  把持装置
４２  把持部
４３  横スライドジャッキ
４４  上下移動ジャッキ
１００  覆工ピース
３１３  第１反力ジャッキ
３３２  第２反力ジャッキ
３３３  盛替えジャッキ
Ｅ  周方向
Ｄ  覆工幅方向
Ｐ  移動方法
Ｘ  トンネル軸方向
【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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