(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁に、移動体をトンネル軸心方向に案内するレール部材を有するレール装置を設け、
移動体に、トンネル内からトンネル外周側の地山を拡張掘削可能な掘削機と、押圧部材をトンネルの内壁に押し付けて移動体を固定し掘削機の掘削反力を支持可能な複数のグリッパ装置と、前記レール装置のレール部材に案内されるガイド部を有するガイド装置と、移動体を前記レール部材に沿って前進させる推進装置とを設け、
前記ガイド装置に、掘削時に前記ガイド部をレール部材から離間させて、掘削反力をグリッパ装置を介してトンネルの内壁に支持させるガイド部リリース機構を設けた
ことを特徴とするトンネル拡張用掘削設備。
【請求項２】
レール装置は、所定長さに形成されたレール部材と、トンネルの内壁に所定間隔ごとに着脱自在に配置される複数のレールブラケットとを具備し、
前記レールブラケットは、レール部材が長さ方向に移動自在に配置される係合部と、レール部材を前記係合部に固定解放可能な着脱具とを有する
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル拡張用掘削設備。
【請求項３】
レール装置は、トンネルの内壁でトンネル軸心の対称位置に少なくとも一対が配置された
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設備。
【請求項４】
推進装置は、移動体からトンネル軸心方向に出退自在な可動フレームと、当該可動フレームに設けられてトンネルの内壁に係脱自在な係止装置とを有し、
グリッパ装置による移動体の解放状態で、前記係止装置によりトンネルの内壁に係止された可動フレームに移動体を接近移動させ、グリッパ装置による移動体の固定状態で、前記係止装置がトンネルの内壁から離脱された可動フレームを移動体から離間移動させ、これを繰り返して移動体をレール部材に沿って推進させるように構成された
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設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内で移動体を案内するレール部材を有するレール装置を具備し、移動体にトンネル内からトンネル外周側の地山を拡張掘削する掘削機を搭載したトンネル拡張用掘削設備に関するもので、特に大口径の道路分岐、合流部などのトンネル施工部を形成する際に、トンネル施工部の外周部に複数のルーフシールドトンネルを掘削し、隣接するルーフシールドトンネルを連結してトンネル施工部を切羽防護するトンネル工法が提案されているが、たとえばこのようなトンネル工法でルーフシールドトンネル内から拡張掘削するのに適したものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内からトンネル前方の地山を拡張掘削する掘削装置として、たとえば特許文献１には、トンネル内面に９０°ごとに突っ張り状態でリーミング装置を固定するグリッパ装置を設けたものが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１１４０８３（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特開２００６−７０５３０において、道路分岐、合流部など大口径のトンネル施工部を掘削する場合、トンネル施工部の外周部に所定間隔ごとにルーフシールドトンネルを拡張掘削し、ルーフシールドトンネル内から隣接するルーフシールドトンネルの間の地山を掘削し、これら掘削部にルーフシールド先受工（連結構造物）を設置し、トンネル施工部を切羽防護するトンネル工法が提案されている。
【０００４】
このトンネル工法を実施する場合、ルーフシールドトンネルに沿って掘削機をトンネル軸心方向に移動させつつ、隣接するルーフシールドトンネルに向かって拡張掘削を行う。このトンネル工法では、各掘削機は、各ルーフシールドトンネル毎に、それぞれ隣接するルーフシールドトンネルに対応してトンネル軸心周りに３６０度あらゆる方向を掘削することになることから、掘削機を掘削方向に対応する一定の姿勢に保持しつつ、トンネル軸心方向に安定して前進させる必要がある。
【０００５】
この対策としてトンネル内にガイドレールを敷設することで上記課題を解決することができる。しかしながら、移動体は掘削機の掘削反力を受けることから、ガイドレールに大きい機械的強度と敷設強度とが要求され、ガイドレールや敷設部材が大型化して、敷設作業や撤去作業に時間やコストがかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決して、移動体を案内するレール装置を小型化できて敷設および撤去を容易かつ短時間で行え、移動体を一定姿勢で安定して前後進させることができるトンネル拡張用掘削設備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設備は、トンネルの内壁に、移動体をトンネル軸心方向に案内するレール部材を有するレール装置を設け、移動体に、トンネル内からトンネル外周側の地山を拡張掘削可能な掘削機と、押圧部材をトンネルの内壁に押し付けて移動体を固定し掘削機の掘削反力を支持可能な複数のグリッパ装置と、前記レール装置のレール部材に案内されるガイド部を有するガイド装置と、移動体を前記レール部材に沿って前進させる推進装置とを設け、前記ガイド装置に、掘削時に前記ガイド部をレール部材から離間させて、掘削反力をグリッパ装置を介してトンネルの内壁に支持させるガイド部リリース機構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設備は、請求項１記載の構成において、レール装置は、所定長さに形成されたレール部材と、トンネルの内壁に所定間隔ごとに着脱自在に配置される複数のレールブラケットとを具備し、前記レールブラケットは、レール部材が長さ方向に移動自在に配置される係合部と、レール部材を前記係合部に固定解放可能な着脱具とを有するものである。
【０００９】
請求項３記載のトンネル拡張用掘削設備は、請求項１または２記載の構成において、レール装置は、トンネルの内壁でトンネル軸心の対称位置に少なくとも一対が配置されたものである。
【００１０】
請求項４記載のトンネル拡張用掘削設備は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、推進装置は、移動体からトンネル軸心方向に出退自在な可動フレームと、当該可動フレームに設けられてトンネルの内壁に係脱自在な係止装置とを有し、グリッパ装置による移動体の解放状態で、前記係止装置によりトンネルの内壁に係止された可動フレームに移動体を接近移動させ、グリッパ装置による移動体の固定状態で、前記係止装置がトンネルの内壁から離脱された可動フレームを移動体から離間移動させ、これを繰り返して移動体をレール部材に沿って推進させるように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、掘削時に、ガイド装置のガイド部リリース機構により、ガイド部をレール部材から離間させて、掘削機による掘削反力をグリッパ装置を介してトンネル内壁に支持させることができるので、レール装置に掘削反力が伝達されることがない。したがって、レール部材は、前進時に移動体や掘削機などの自重を支持するだけでよく、レール部材や敷設部材を小型化、軽量化することができ、レール部材の敷設および撤去を容易かつ短時間で行うことができる。また推進装置により、移動体をレール部材に沿って一定姿勢で安定して前進させることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、レール装置に、所定長さのレール部材と、トンネルの内壁に着脱自在でかつ着脱具によりレール部材を係合部に固定解放自在なレールブラケットを設けたので、１回または複数回の掘削作業ごとに、移動体を前進させ、レールブラケットとレール部材とを内壁から離脱させて、レール部材を長さ方向に送り、レールブラケットを移動してレール部材を内壁に固定することができるので、レール装置の小型化、軽量化を図ることができる。またレールブラケットに係合部を設けたので、レール部材を長さ方向に沿って容易に移動させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、レール部材をトンネル軸心の対称位置に配置することにより、移動体がトンネル軸心周りに任意な角度に向く姿勢であっても、移動体を安定して前後進させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、推進装置により、係止装置を有する可動フレームと移動体とを接近離間移動させて、移動体をレール部材に沿って推進させるように構成したので、移動体を安定して前後進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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］
（全体構造）
図１〜図３に示すように、本発明に係るトンネル拡張用掘削設備は、トンネルＴの外周側の地山を掘削する拡張用掘削装置１０と、トンネルＴの内壁ＴＳでトンネル軸心Ｏの対称位置（図は上下位置）にレール部材５１が敷設されたレール装置５とからなり、拡張用掘削装置１０は、掘削機１を搭載した移動体である移動架台２と、移動架台２をトンネルＴの内壁ＴＳに固定、解放可能な複数のグリッパ装置３と、移動架台２の前部（または後部でもよい）に配置された可動フレーム１５を移動架台２に接近離間させて移動架台２をトンネル軸心Ｏ方向に沿って前後進させる自走式の推進装置４と、レール部材５１を介して移動架台２をトンネル軸心Ｏ方向に案内するガイド装置６Ｍ，６Ｆ，６Ｒとを具備している。
【００１６】
トンネルＴの内壁ＴＳは、複数のセグメントＳが周方向およびトンネル軸心Ｏ方向に組み立てられて覆工されている。セグメントＳは、円弧状の外周プレートＳａと、外周プレートＳａの周方向に沿う２辺の内面にそれぞれ取り付けられた一対のフランジプレートＳｄと、外周プレートＳａのトンネル軸心Ｏ方向に沿う２辺の内面にそれぞれ取り付けられた一対の連結プレートＳｃと、外周プレートＳａの内面でフランジプレートＳｄ間にトンネル軸心Ｏ方向に沿って取り付けられた複数のリブプレートＳｂとで構成されている。
【００１７】
（移動架台）
移動架台２は、左右方向および上下方向にそれぞれ所定間隔をあけて前後方向に配置された左右一対で上下二組の前後ビーム１１と、これら上下の前後ビーム１１の両端部を互いに連結する左右一対で前後二組の縦連結ビーム１２と、左右の前後ビーム１１の両端部を互いに連結する上下一対で前後二組の横連結ビーム１３とで直方体の枠形構造体に形成され、下部の前後ビーム１１および横連結ビーム１３間の底部に掘削機１が搭載されている。
【００１８】
（掘削機）
掘削機１は、たとえばトンネルＴの前方に向かって左方向の地山を掘削するように設置されている。この掘削機１は、図４，図５に示すように、移動架台２の底部に前後ビーム１１に沿って敷設された一対の縦行レール２１に、縦行ローラ２３ａを介して縦行ベースフレーム２３が移動自在に支持されており、複数の縦行ジャッキ２２により縦行ベースフレーム２３がトンネル軸心Ｏ方向に所定範囲で往復移動される。この縦行ベースフレーム２３上に、左側上位から右側下位に傾斜する前後一対の傾斜スライドレール２４が敷設され、この傾斜スライドレール２４にスライドローラ２６ａを介してスライドベース２６が移動自在に支持されており、スライドベース２６はスライドジャッキ２５により左右方向に所定範囲で出退移動される。
【００１９】
このスライドベース２６上には、出退揺動フレーム２７の固定端部が、スライドベース２６にトンネル軸心Ｏに平行な軸心周りに揺動自在に支持され、この出退揺動フレーム２７の遊端部に、周方向揺動フレーム２８がトンネル軸心Ｏに平行な軸心周りに揺動自在に支持されている。そして、スライドベース２６の右側部と出退揺動フレーム２７の中間部の間に、出退揺動フレーム２７を固定端部を中心に左右方向に揺動して周方向揺動フレーム２８を出退させる出退揺動ジャッキ２９が連結されている。またスライドベース２６の左側部と周方向揺動フレーム２８との間に、周方向揺動フレーム２８を上下方向に揺動させる周方向揺動ジャッキ３０が連結されている。
【００２０】
ここで、スライドベース２６における出退揺動フレーム２７と周方向揺動ジャッキ３０との連結部間の距離と、周方向揺動フレーム２８における出退揺動フレーム２７と周方向揺動ジャッキ３０との連結部間の距離とが等しく設定されており、周方向揺動ジャッキ３０の長さを出退揺動フレーム２７に等しくすることにより、平行リンクを形成することができる。したがって、平行リンクを形成した状態で、出退揺動ジャッキ２９を伸縮駆動することにより、周方向揺動フレーム２８を一定姿勢で左右方向に平行移動（出退）させることができる。
【００２１】
そして周方向揺動フレーム２８上に設置された出退ガイド筒３１に、ヘッド出退ジャッキ３２により出退される出退ビーム３３がスライド自在に嵌合されている。さらに出退ビーム３３の先端部に、カッタ回転駆動装置３６により出退方向の軸心周りに回転駆動される掘削ヘッド３５が設けられ、また掘削ヘッド３５を出退方向およびトンネル軸心Ｏに直交する軸心周りに所定範囲で揺動させるヘッド揺動ジャッキ３４が設けられている。
【００２２】
したがって、スライドジャッキ２５や出退揺動ジャッキ２９、ヘッド出退ジャッキ３２により、掘削ヘッド３５を出退するとともに、縦行ジャッキ２２や周方向揺動ジャッキ３０、ヘッド揺動ジャッキ３４により、掘削ヘッド３５を移動および揺動して、隣接するトンネルＴに接近する図１３に示す掘削部を掘削することができる。
【００２３】
（グリッパ装置）
移動架台２で４本の横連結ビーム１３の左右両側には、それぞれ移動架台２をトンネルＴの内壁ＴＳに固定、解放自在なグリッパ装置３が設けられている。これらグリッパ装置３は、図６に示すように、横連結ビーム１３にトンネル軸心Ｏを中心とする半径方向に取り付けられた外筒部３ａと、この外筒部３ａ内に出退自在に嵌合された内筒部３ｃと、外筒部３ａ内に設けられて内筒部３ｃを出退駆動するグリッパ用ジャッキ３ｂと、内筒部３ｃの先端部にトンネル軸心Ｏに平行なピン３ｄを介して所定範囲で揺動を許容するように支持された加圧フレーム３ｅと、加圧フレーム３ｅに設けられて内壁ＴＳに（リブプレートＳｂの内端部に）圧接されるウレタンゴム付きの複数の押圧ブロック（押圧部材）３ｆとで構成されている。
【００２４】
（推進装置）
推進装置４は、図１，図３に示すように、移動架台２からトンネル軸心Ｏに沿ってたとえば前方に出退自在な可動フレーム１５と、当該可動フレーム１５の先端部に設けられてトンネルＴの内壁ＴＳに係脱自在な係止装置１６とを有し、係止装置１６がトンネルＴの内壁ＴＳに係止された状態で、グリッパ装置３を解放し、可動フレーム１５に対して移動架台２を接近駆動して移動架台２をトンネル軸心Ｏ方向に前進させることができる。
【００２５】
すなわち、可動フレーム１５は、移動架台２の４本の前後ビーム１１内からそれぞれ前方に出退自在に嵌合された内筒ビーム１５ａと、左右の内筒ビーム１５ａの先端部間に井桁状に連結された上下一対の横架ビーム１５ｂおよび左右一対の縦架ビーム１５ｃとを具備し、各前後ビーム１１内に、内筒ビーム１５ａを介して可動フレーム１５を出退駆動する推進ジャッキ１７が配置されている。また係止装置１６は、各縦架ビーム１５ｃの上端部および下端部にそれぞれ設けられており、図７に示すように、縦架ビーム１５ｃ内に出退自在に嵌合された出退筒１６ａと、これら出退筒１６ａをそれぞれ出退駆動する係止用ジャッキ１６ｂと、出退筒１６ａの先端部に設けられて内壁ＴＳのフランジプレートＳｄの前後に係合可能な前後一対の係止爪１６ｃとで構成されている。したがって、係止用ジャッキ１６ｂにより出退筒１６ａを突出して係止爪１６ｃをフランジプレートＳｄの前後に係合させることにより、可動フレーム１５を内壁ＴＳに係止することができる。
【００２６】
また可動フレーム１５の縦架ビーム１５ｃの上部にカッタ駆動用ポンプユニット４１が設けられ、下部にジャッキ駆動用油圧ユニット４２が設けられている。さらに縦架ビーム１５ｃの中間部に、トンネル軸心Ｏに平行な軸心周りに正立姿勢に変更可能なフランジリングを有する姿勢調整装置４３を介して、制御盤４４およびオイルタンク４５が設けられている。
【００２７】
（レール装置）
レール装置５は、図８，図１０に示すように、所定長さに形成されたレール部材５１と、トンネルＴの内壁ＴＳの所定のフランジプレートＳｄに着脱自在に取り付けられる複数のレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄとを具備している。そして、レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄには、レール部材５１を長さ方向に移動自在に案内するガイド凹部（係合部）５３が形成されている。さらにレール部材５１は、たとえばトンネル軸心Ｏの対称位置である上下位置に一対が配置されている。もちろん、トンネル軸心Ｏの対称位置に複数対を配置することもできる。
【００２８】
レール部材５１は、図１０に示すように、角筒状で前端部および後端部に牽引用ブラケット５１ａが取り付けられ、図１に示すように可動フレーム１５の係止装置１６の出退ストロークＬＢと移動架台２のグリッパ装置３の前後の設置ストロークＬＡとの合計長より、少なくとも所定距離長く形成されている。またレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄは、凹部を有する正面視門形状に形成されたブラケットプレート５２ａと、このブラケットプレート５２ａの両端側にそれぞれボルト穴を介して装着された取付具である取付ボルト５５とを有し、取付ボルト５５によりレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄが内壁ＴＳのフランジプレートＳｄに着脱自在に取り付けられる。またブラケットプレート５２ａの凹部に対応して、ガイド凹部５３を形成するコの字形のガイドブラケット５６が取り付けられている。このガイドブラケット５６は、レール部材５１の左右側面と内側面とに対面して摺接自在なガイド面を有し、ガイド凹部５３ではこれらガイド面に沿ってレール部材５１を長さ方向に案内することができる。またガイドブラケット５６の内側面に、レール部材５１を固定可能な着脱具である着脱ボルト５４がボルト穴を介して装着されている。
【００２９】
（ガイド装置）
ガイド装置６Ｍ，６Ｆ，６Ｒは、図９，図１０に示すように、移動架台２における前部および後部で上下の横連結ビーム１３の中央部に配置された前後ガイド装置６Ｆ，６Ｒと、可動フレーム１５の上下の横架ビーム１５ｂの中央部に配置された可動ガイド装置６Ｍからなり、前後ガイド装置６Ｆ，６Ｒおよび可動ガイド装置６Ｍにはそれぞれ可動レール部材５１の３面に対応して接するか、または所定間隙をあけて対面配置されるガイド部６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを有している。また、２つのガイド部６２Ａ，６２Ｂを、レール部材５１に対面する案内位置と、レール部材５１から離間させるリリース位置との間で移動自在なガイド部リリース機構６１が設けられている。
【００３０】
すなわち、ガイド部リリース機構６１は、横連結ビーム１３および横架ビーム１５ｂに立設されレール部材５１の右側面（掘削方向と反対側）に対面する摺動板付きガイド部６２Ｃを有する固定アーム６５と、この固定アーム６５の中間部にトンネル軸心Ｏと平行な支持ピン６３ａを介して揺動自在に支持され、レール部材５１の左側面と内側面にそれぞれ摺接および対面する摺動板付きガイド部６２Ａ，６２Ｂを有するＬ字形の開閉アーム６３と、開閉アーム６３の突出部６３ｂに連結されて開閉アーム６３を案内位置とリリース位置との間で開閉駆動するガイド部リリースジャッキ６４とで構成されている。このガイド部リリースジャッキ６４は、横連結ビーム１３または横架ビーム１５ｂに支持ピンを介して揺動自在に支持されており、このガイド部リリースジャッキ６４により、図９に実線で示す案内位置と、仮想線で示すリリース位置の間でガイド部６２Ａ，６２Ｂを揺動させることができる。
【００３１】
なお、図９（ｂ）で、案内位置でガイド部６２Ａがレール部材５１に当接し、ガイド部６２Ｂ，６２Ｃがレール部材５１から所定の隙間をあけて対面するように図示しているが、これはセグメントＳの組立誤差によるレール部材５１の変位誤差を吸収するためである。
【００３２】
このガイド装置６Ｍ，６Ｆ，６Ｒでは、グリッパ装置３が後退される移動架台２の前進時に、案内位置とすることで、移動架台２などの自重をガイド装置６Ｍ，６Ｆ，６Ｒからレール装置５を介して内壁ＴＳに保持させ、移動架台２がガイド部６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃによりレール部材５１に案内されて前進される。また掘削機１による掘削時に、ガイド部リリースジャッキ６４によりガイド部６２Ａ，６２Ｂをリリース位置としてレール部材５１から離間させることにより、掘削反力のすべてが移動架台２からグリッパ装置３を介してトンネルＴの内壁ＴＳに伝達され支持される。これにより、掘削反力がレール部材５１に伝達されるのを防止して、レール部材５１やレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄの小型化、軽量化を図ることができる。
【００３３】
（掘削動作）
上記拡張用掘削設備によるトンネル工法を説明する。
まず、図１２に示すように、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をトンネル施工部Ａを囲むように並列掘削し、トンネルＴ内に内壁ＴＳを形成する。さらに内壁ＴＳ内に、隣接するトンネルＴと対向する位置に補強梁Ｂを設置し、補強梁Ｂ間の内壁ＴＳでトンネル軸心Ｏの対称位置に、レールブラケット５２を介してレール部材５１を設置する。
【００３４】
レール部材５１に拡張用掘削装置１０を装着し、掘削位置に配置すると、グリッパ装置３のグリッパ用ジャッキ３ｂをそれぞれ進展して押圧ブロック３ｆを内壁ＴＳに押し付け、移動架台２を内壁ＴＳに固定する。さらにガイド部リリース機構６１のガイド部リリースジャッキ６４を収縮して開閉アーム６３を開放し、ガイド部６２Ａ，６２Ｂをリリース位置とする。そして掘削するトンネルＴ側の地山を薬剤処理するとともに、内壁ＴＳの一部を取り外して掘削開口部を開放する。
【００３５】
このトンネル工法では、内壁ＴＳに形成する掘削開口部を略対称位置にも、（反対側を掘削するための）掘削開口部を形成するため、掘削方向に相対する内壁ＴＳで掘削反力を支持することができない。このため、本発明では、掘削方向と略９０°異なる方向の内壁ＴＳで掘削反力を支持させて、グリッパ装置３による支持力を十分に大きなものとしている。
【００３６】
掘削機１では、周方向揺動ジャッキ３０の長さを出退揺動フレーム２７と同一として平行リンクを形成し、掘削ヘッド３５を回転駆動して出退揺動ジャッキ２９を伸展させ、掘削ヘッド３５を内壁ＴＳの掘削開口部から突出させて地山を拡張掘削する。
【００３７】
そして周方向揺動ジャッキ３０を伸縮して掘削ヘッド３５を揺動させ、掘削部を周方向に拡張し、さらに縦行ジャッキ２２、スライドジャッキ２５、ヘッド出退ジャッキ３２およびヘッド揺動ジャッキ３４を伸縮して掘削ヘッド３５を移動させて掘削部を拡張する。
【００３８】
さらに掘削部が図１３に示すように拡張されると、隣接するトンネルＴから同様に掘削し、隣接するトンネルＴ間を連通する掘削部を形成し、この掘削部に補剛フレームＭ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。
【００３９】
（前進動作）
推進装置４により拡張用掘削装置１０を次の掘削位置に前進させる前進動作を説明する。
【００４０】
ここで、レール装置５は、図１，図１０に示すように、セグメントＳのトンネル軸心Ｏ方向の長さ、すなわちフランジプレートＳｄの間隔を１Ｐとすると、移動架台２における前後のグリッパ装置３間の設置ストロークＬＡがたとえば３Ｐ以内に形成され、さらに可動フレーム１５による係止装置１７の出退ストロークＬＢが、停止位置から移動架台２の前方で少なくとも２つ目のセグメントＳのフランジプレートＳｄに達する１Ｐ以上に設定されている。
【００４１】
また上下のレール部材５１は、たとえば図１０に示すように、４個の第１〜第４レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄにより内壁ＴＳにそれぞれ取り付けられている。内壁ＴＳは、複数のセグメントＳを周方向に連結して形成したリングＳＲを、トンネル軸心Ｏ方向に連結して形成されており、前後に隣接するリングＳＲは、前部と後部のセグメントＳのフランジプレートＳｄを重ねて結合したリング接続部ＲＣにより連結されている。ここで、動作説明のために、図１１に示すように、レール部材５１を設置する内壁ＴＳを形成する複数のリングＳＲを、後方から前方に第１〜第８リングＳＲ１〜ＳＲ８とし、これら第１〜第８リングＳＲ１〜ＳＲ８は、第１〜第７リング接続部ＲＣ１〜ＲＣ７で接続されているものとした。
【００４２】
１．初期位置では、第１、第３、第４、第６リング接続部ＲＣ１，ＲＣ３，ＲＣ４，ＲＣ６にそれぞれ第１〜第４レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄが取り付けられ、これら第１〜第４レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄにレール部材５１が支持されている。そして、後ガイド装置６Ｒは第２リングＳＲ２の対応位置でレール部材５１に係合され、前ガイド装置６Ｆは第４リングＳＲ４の対応位置でレール部材５１に係合され、可動ガイド装置６Ｍは第５リングＳＲ５の対応位置でレール部材５１に係合されている。［図１１（ａ）］
この初期位置において、移動架台２がグリッパ装置３により内壁ＴＳに固定されるとともに、各ガイド装置６Ｒ，６Ｆ，６Ｍをガイド部リリース機構６１によりリリース位置とした状態で掘削が行われる。掘削が終了すると、各ガイド装置６Ｒ，６Ｆ，６Ｍでは、ガイド部リリース機構６１によりガイド部６２Ａ，６２Ｂをレール部材５１に対面または接する案内位置とする。そしてグリッパ装置３を解放して、移動架台２や掘削機１などの自重をガイド装置６Ｍ，６Ｆ，６Ｒおよびレール装置５を介してトンネルＴの内壁ＴＳに支持させ、さらに各推進ジャッキ１７をそれぞれ収縮して移動架台２を１Ｐ分前進させる。
【００４３】
２．係止装置１６の係止用ジャッキ１６ｂを収縮して係止爪１６ｃを第４リング接続部ＲＣ４から離脱させた後、各推進ジャッキ１７をそれぞれ進展して可動フレーム１５を１Ｐ分前進させ、可動ガイド装置６Ｍを第５リングＳＲ５から第６リングＳＲ６に対応する位置に配置する。そして、グリッパ装置３により移動架台２を内壁ＴＳに固定した後、第３レールブラケット５２Ｃを第４リング接続部ＲＣ４から外して第５リング接続部ＲＣ５に装着する。さらに、係止装置１６の係止用ジャッキ１６ｂを進展して係止爪１６ｃを第５リング接続部ＲＣ５に係合する。［図１１（ｂ）］
３．第４レールブラケット５２Ｄを第６リング接続部ＲＣ６から外して第７リング接続部ＲＣ７に装着する。さらに、第１〜第４レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄの取付ボルト５５を外してレール部材５１を内壁ＴＳから分離させた後、作業員により、手動操作や図示しない電動式、手動式のウインチ、ジャッキを使用して、レール部材５１をトンネル軸心Ｏ方向に沿って１Ｐ分だけ前進させる。［図１１（ｃ）］
４．取付ボルト５５により、レール部材５１を第３レールブラケット５２Ｃおよび第４レールブラケット５２Ｄに固定する。［図１１（ｄ）］
５．第１レールブラケット５２Ａを第１リング接続部ＲＣ１から外して第２リング接続部ＲＣ２に装着するとともに、第２レールブラケット５２Ｂを第３リング接続部ＲＣ３から外して第４リング接続部ＲＣ４に装着し、取付ボルト５５により、レール部材５１を第１レールブラケット５２Ａおよび第２レールブラケット５２Ｂに固定する。そしてガイド部リリース機構６１によりガイド部６２Ａ，６２Ｂをレール部材５１から離間するリリース位置とした後、次の掘削を開始する。［図１１（ｅ）］
ここで図１１（ｃ）において、作業員によりレール部材５１を１Ｐ分だけ前進させたが、可動フレーム１５のガイド装置６Ｍによりレール部材５１をクランプ可能に構成するか、または可動フレーム１５に別途クランプ装置を設けて、可動フレーム１５とレール部材５１とをクランプ可能に構成することにより、可動フレーム１５の突出移動時にレール部材５１を自動的に前進させることもできる。
【００４４】
なお、図１２（ｂ）は、上下方向に隣接するトンネルＴを連結するための拡張掘削状態を示している。
（実施の形態１の効果）
上記実施の形態によれば、ガイド装置６Ｒ，６Ｆ，６Ｍに、ガイド部リリースジャッキ６４により開閉アーム６３を介してガイド部６２Ａ，６２Ｂをレール部材５１から離間させるリリース位置と、ガイド部６２Ａ，６２Ｂをレール部材５１に対面または当接する案内位置との間で開閉するガイド部リリース機構６１を設けたので、掘削時に、掘削機１による掘削反力がレール部材５１に伝達されることがなく、すべての掘削反力をグリッパ装置３を介してトンネルＴの内壁ＴＳに支持させることができる。したがって、レール装置５は、移動架台２および掘削機１などの自重を支持するだけでよく、レール部材５１やレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄを小型化、軽量化することができ、レール部材５１の敷設および撤去を容易かつ短時間で行うことができる。さらに推進装置４により、移動架台２をレール部材５１を介して一定姿勢で安定して前進させることができる。
【００４５】
またレール装置５に、所定長さのレール部材５１と、トンネルＴの内壁ＴＳに着脱自在でレール部材５１をガイド凹部５３に固定解放自在な着脱ボルト５４を有するレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄとを設けたので、移動架台２の移動と共に、レールブラケット５２Ａ〜５２Ｄとレール部材５１とを順送りで前方に移動させることができ、レール部材５１およびレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄをさらに小型化、軽量化することができる。またレールブラケット５２Ａ〜５２Ｄのガイド凹部５３を介してレール部材５１を長さ方向に順送りで移動させることができるので、レール部材５１の敷設作業および撤去作業を容易に行うことができる。
【００４６】
さらに、レール部材５１をトンネル軸心Ｏの対称位置に配置することにより、移動架台２がトンネル軸心Ｏ周りに任意な角度の姿勢であっても、安定して保持しかつ前進させることができ、トンネルＴの外周部のあらゆる方向の地山を安定して掘削することができる。
【００４７】
さらにまた、推進装置４を、係止装置１６を有する可動フレーム１５を移動架台２からトンネル軸心Ｏ方向に出退させて、移動架台２をレール部材５１に沿って前進するように構成したので、移動架台２を安定して前進させることができる。
【００４８】
なお、推進装置４を前進のみの動作を説明したが、後進も行うことができる。また推進装置４を、移動架台２の前部に可動フレーム１５を配置したが、移動架台２の後部に可動フレーム１５を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るトンネル拡張用掘削設備の実施の形態１を示す全体側面図である。
【図２】トンネル拡張用掘削設備の正面図である。
【図３】トンネル拡張用掘削設備の背面図である。
【図４】掘削装置の側面図である。
【図５】掘削装置の正面図である。
【図６】グリッパ装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】係止装置を示す側面部分断面図である。
【図８】レールブラケットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面部分断面図である。
【図９】ガイド装置を示し、（ａ）は側面部分断面図、（ｂ）は正面図である。
【図１０】ガイド装置の配置を示す半縦断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ前進動作を説明する部分縦断面図である。
【図１２】トンネルの拡張掘削部の説明図で、（ａ）は全体横断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ部拡大図である。
【図１３】トンネルの拡張掘削状態を示し、（ａ）は図１２（ａ）に示すＤ部の掘削状態を示す拡大図、（ｂ）は図１２（ａ）に示すＥ部の掘削状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｔ    トンネル
Ｏ    トンネル軸心
ＴＳ  内壁
Ｓ    セグメント
１    掘削機
２    移動架台（移動体）
３    グリッパ装置
４    推進装置
５    レール装置
６Ｍ，６Ｆ，６Ｒ    ガイド装置
１０    拡張用掘削装置
１１    前後ビーム
１２    縦連結ビーム
１３    横連結ビーム
１４    底部フレーム
１５    可動フレーム
１６    係止装置
１７    推進ジャッキ
３５    掘削ヘッド
５１    レール部材
５２Ａ〜５２Ｄ    レールブラケット
５３    ガイド凹部（係合部）
５４    着脱ボルト（着脱具）
５５    取付ボルト（取付具）
６１    ガイド部リリース機構
６２Ａ，６２Ｂ  ガイド部
６２Ｃ    ガイド部
６３    開閉アーム
６４    ガイド部リリースジャッキ
６５    固定アーム
【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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