(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの片側の側部のみを拡幅するためのトンネル拡幅方法であって、トンネル軸方向に移動可能な状態で拡幅部に配置されるガントリーに、既設覆工を解体撤去するための屈曲ブーム式の破砕機と、地山を穿孔するためのドリフターと、新覆工用の支保工を設置するためのエレクターと、トンネル内面にコンクリートを吹き付けるためのコンクリート吹き付け装置とを搭載してなるトンネル拡幅装置を用いて、該トンネル拡幅装置を拡幅部において漸次前進させつつ、既設覆工を解体撤去し、地山を穿孔し、新覆工用の支保工を設置し、拡幅部の内面にコンクリートを吹き付けることにより、既設トンネルの側部に対する拡幅を行うことを特徴とするトンネル拡幅方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル拡幅方法において、前記トンネル拡幅装置における前記ガントリー上に資機材を取り込むためのクレーンを具備し、該クレーンによりガントリー上に資機材を取り込みつつ拡幅を行うことを特徴とするトンネル拡幅方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のトンネル拡幅方法において、前記トンネル拡幅装置に作業員が搭乗するケージマニピュレーターを具備し、該ケージマニピュレータに作業員が搭乗して目視点検等の各種作業を行いつつ拡幅を行うことを特徴とするトンネル拡幅方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は既設トンネルを拡幅するためのトンネル拡幅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設の道路トンネルにおける交通量が増大したような場合、既設トンネルを１車線から２車線へ、あるいは２車線から３車線へと拡幅したい場合がある。既設トンネルを拡幅するための有効適切な手法は現在までのところ確立されておらず、またそのための有効な装置も開発されていないが、一般的には次のような手法が考えられている。
【０００３】
すなわち、既設トンネルを拡幅するためには、図４（ａ）に示すように既設トンネル１の両側および上方を掘削してより大断面の拡幅トンネル２とするという手法が一般的であり、そのため（ｂ）に示すようなガントリータイプの掘削機３を用いて、既設覆工４（一次覆工４ａおよび二次覆工４ｂ）を解体撤去しつつその周囲の掘削を行い、拡幅トンネル２としての新覆工５（一次覆工５ａおよび二次覆工５ｂ）を施工するという工法が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既設トンネル１を拡幅する場合にはその既設トンネル１を使用しながら、つまり既設トンネル１内における一般車両の通行を確保しながら作業を行うことが要求されるため、上記工法では（ｂ）に示すように作業区間内に一般車両防護用のプロテクター６を設置する必要がある。そのため、上記の掘削機３におけるガントリーはプロテクター６を跨ぐような大型のものとしなければならず、そのガントリーの寸法に制約されて拡幅断面を必要以上に大きくしなければならない場合もあり、しかもプロテクター６を設けるとはいえ一般車両が掘削機３の下方を通過するので通行止めを含む大掛かりな交通規制を頻繁に行う必要が生じることが通常である。
【０００５】
以上のようなことから、現時点では既設トンネルを拡幅するよりは大断面のトンネルを新設する方が経済的であり、それがために既設トンネルを拡幅するのは何らかの事情で新設トンネルを設けることができない場合に限られているのが実状である。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明の目的は既設トンネルを拡幅するための有効な方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、既設トンネルの片側の側部のみを拡幅するためのトンネル拡幅方法であって、トンネル軸方向に移動可能な状態で拡幅部に配置されるガントリーに、既設覆工を解体撤去するための屈曲ブーム式の破砕機と、地山を穿孔するためのドリフターと、新覆工用の支保工を設置するためのエレクターと、トンネル内面にコンクリートを吹き付けるためのコンクリート吹き付け装置とを搭載してなるトンネル拡幅装置を用いて、該トンネル拡幅装置を拡幅部において漸次前進させつつ、既設覆工を解体撤去し、地山を穿孔し、新覆工用の支保工を設置し、拡幅部の内面にコンクリートを吹き付けることにより、既設トンネルの側部に対する拡幅を行うものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明のトンネル拡幅方法において、前記トンネル拡幅装置における前記ガントリー上に資機材を取り込むためのクレーンを具備し、該クレーンによりガントリー上に資機材を取り込みつつ拡幅を行うものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の発明のトンネル拡幅方法において、前記トンネル拡幅装置に作業員が搭乗するケージマニピュレーターを具備し、該ケージマニピュレータに作業員が搭乗して目視点検等の各種作業を行いつつ拡幅を行うものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明のトンネル拡幅方法の実施形態を示すものである。本実施形態の拡幅工法は図１に示すように既設トンネル１の片側だけを拡幅するものである。このような片側だけを拡幅する工法は、図４に示した従来一般の手法のように既設トンネル１の周囲全体つまり両側および上部をそれぞれ拡幅する場合に比較すると、拡幅部が一カ所に集約されるので作業効率に優れ、また以下で説明する拡幅装置１０を使用することで既設トンネル１をそのまま使用しながらの作業も容易に可能となるので交通規制も最少限で済むものとなる。
【００１１】
本実施形態の拡幅工法において用いる拡幅装置１０は、トンネル拡幅に必要な作業のうち、専用機を行うことが最も効率的である切羽掘削と切羽破砕以外の作業の殆どを行うためのもので、既設トンネル１の片側の拡幅部においてトンネル軸方向に移動可能に配置されるガントリー１１に、既設覆工４を解体撤去するための屈曲ブーム式の破砕機１２と、地山を穿孔するための２台のドリフター１３と、新覆工５の支保工を設置するためのエレクター１４と、トンネル内面にコンクリートを吹き付けるためのコンクリート吹き付け装置１５と、ガントリー１１上に資機材を取り込むためのクレーン１６と、作業員が搭乗するケージマニピュレーター１７とを搭載してなるものである。
【００１２】
本例におけるガントリー１１は、拡幅部の断面形状と寸法に対応してその形態と寸法が設定された門形のフレーム構造体であって、その内側空間を他の施工機械すなわち切羽掘削のための掘削機や切羽破砕のためのブレーカー等が自由に通過し得るようになっている。符号１８は走行車輪、１９はアウトリガーであり、工事進捗に伴い漸次前方へ移動することができるようになっている。またこのガントリー１１には上記の各搭載機器の駆動源や制御装置類も合わせて搭載されているものである。
【００１３】
破砕機１２は、屈曲かつ伸縮可能なブームの先端部にペンチ式のヘッドを有するものであって、ガントリー１１の前部から前方に突出して設けられて、ブームを自由に旋回させることでヘッドにより既設覆工４のコンクリートを破砕するとともに鋼製支保工を切断可能なものである。
【００１４】
ドリフター１３は油圧式の穿孔機であって、ガントリー１１の前部および上部にそれぞれ設けられ、切羽破砕のための穿孔やロックボルト打設のための穿孔を形成するために使用されるものである。
【００１５】
エレクター１４は、旋回アームの先端部に支保工を把持可能なクランパーが設けられたもので、クレーン１６によりガントリー１１上に取り込まれた支保工を把持してその設置作業を行うものである。
【００１６】
コンクリート吹き付け装置１５は、アームの先端部にノズルを設けたもので、図２に示すようにトンネル内面にコンクリートを吹き付けて覆工コンクリートを形成するものであり、その全体が前後方向に移動可能な状態でガントリー１１上に搭載されていて、非使用時は図３に示すように後退してガントリー１１上に格納されるようになっている。
【００１７】
クレーン１６はガントリー１１の後部に設けられ、支保工その他の各種資機材を吊り上げてガントリー１１上に取り込むためのものである。
【００１８】
ケージマニピュレータ１７は、図３に示すように作業員が搭乗するケージをアームの先端部に設けたもので、コンクリート吹き付け装置に隣接してそれと同じくその全体が前後方向に移動可能な状態でガントリー１１上に搭載されており、非使用時は図２に示すように後退してガントリー１１上に格納されるようになっている。
【００１９】
上記構成の拡幅装置１０は、破砕機１２による既設覆工４の破砕、エレクター１４による支保工設置、ドリフター１３による切羽やトンネル内面に対する穿孔、コンクリート吹き付け装置１５によるコンクリート吹き付け、ケージマニピュレーター１７を用いての作業員による高所での軽作業や目視点検作業等を実施できる多機能なものであり、したがってこの拡幅装置１０を、切羽掘削のための掘削機や切羽破砕のためのブレーカーと併用することでトンネル拡幅作業を極めて効率的に行うことができる。勿論、それらの掘削機やブレーカーはガントリー１１の内側空間を支障なく通過できるので、この拡幅装置１０が掘削機やブレーカーの移動の障害になることはない。
【００２０】
そして、この拡幅装置１０は既設トンネル１の片側の拡幅部を漸次前進することのみで上記の各種作業を行い得るものであるから、既設トンネル１における一般車両の通行の支障になることはなく、既設トンネル１をそのまま使用しながらの作業が可能であり、交通規制は最少限度で済む。
【００２１】
また、図４に示した従来のガントリータイプの掘削機３は、既設トンネル１の両側部および上部を掘削できかつ既設トンネル１内のプロテクター６を跨ぐことができるような大型のものとする必要があり、それがために拡幅トンネル２の断面を必要以上に大きくしなければならない場合もあったが、本実施形態の拡幅装置１０におけるガントリー１１は既設トンネル１の片側のみを拡幅できる大きさで良く、かつ既設トンネル１の側部を移動するのみであるからプロテクター６を跨ぐ必要はなく、したがってこの拡幅装置１０は図４に示したガントリータイプの掘削機３に比較して十分に小型化を図ることができ、拡幅トンネル２の断面も必要以上に大きくすることはない。
【００２２】
なお、本発明の拡幅工法において用いる拡幅装置は、ガントリー１１に少なくとも破砕機１２、ドリフター１３、エレクター１４、コンクリート吹き付け装置１５を搭載すれば良く、トンネルの規模や形態によっては上記実施形態において設けたクレーン１６およびケージマニピュレーター１７は省略しても良い。
【００２３】
また、逆に必要に応じてさらに他の各種機器を具備しても良く、切羽掘削のための掘削機や切羽破砕のためのブレーカーをも搭載することも不可能ではない。そのようにすればその拡幅装置のみでトンネル拡幅作業の全てを行い得ることになるが、一般的には切羽掘削や切羽破砕は専用機を使用する方がより効率的であるし、それらを搭載するためにはガントリーの大型化が必要となる場合もあるので、上記実施形態のように切羽掘削と切羽破砕は専用機により行うこととして、本発明の拡幅装置ではそれ以外の作業を行うに留めることが現実的である。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、拡幅部に配置されるガントリーに、既設覆工を解体撤去するための屈曲ブーム式の破砕機と、地山を穿孔するためのドリフターと、新覆工用の支保工を設置するためのエレクターと、トンネル内面にコンクリートを吹き付けるためのコンクリート吹き付け装置とを搭載したトンネル拡幅装置を用いて既設トンネルの片側の側部のみを拡幅するものであるから、拡幅作業の大半を効率的に実施することができることはもとより、装置全体の十分な小形簡略化を実現でき、既設トンネルを使用しながらの施工が可能なものであり、既設トンネルの片側のみを拡幅する工法として最適である。
【００２５】
請求項２の発明は、上記に加え、ガントリー上に資機材を取り込むためのクレーンを具備したトンネル拡幅装置を用いるから、支保工等の資機材を容易にかつ効率的に取り扱うことができる。
【００２６】
請求項３の発明は、上記に加え、作業員が搭乗するケージマニピュレーターを具備したトンネル拡幅装置を用いるから、トンネル内面に対する作業員による軽作業や目視点検作業等を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態のトンネル拡幅工法において用いるトンネル拡幅装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】  同、側面図（図１におけるII−II線視図）である。
【図３】  同、側面図（図１におけるIII−III線視図）である。
【図４】  既設トンネルを拡幅する場合の従来一般の工法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  既設トンネル
２  拡幅トンネル
４  既設覆工
４ａ  一次覆工
４ｂ  二次覆工
５  新覆工
５ａ  一次覆工
５ｂ  二次覆工
１０  トンネル拡幅装置
１１  ガントリー
１２  破砕機
１３  ドリフター
１４  エレクター
１５  コンクリート吹き付け装置
１６  クレーン
１７  ケージマニピュレーター
【図１】
0003733514.tif 000002
【図２】
0003733514.tif 000003
【図３】
0003733514.tif 000004
【図４】
0003733514.tif 000005