特許 5713811 既設トンネルの拡幅装置及び拡幅工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5713811

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】既設トンネルの拡幅装置及び拡幅工法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20150416BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/06 301D

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-133859(P2011-133859)

(22)【出願日】2011年6月16日

(65)【公開番号】特開2013-2131(P2013-2131A)

(43)【公開日】2013年1月7日

【審査請求日】2014年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工メカトロシステムズ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230111796

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 忠敬

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 茂

(72)【発明者】

【氏名】的場 一彦

(72)【発明者】

【氏名】桝谷 竜也

(72)【発明者】

【氏名】上田 尚輝

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３１６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１３１４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１１２９９１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０４

Ｅ２１Ｄ ９／０６

Ｅ２１Ｄ ９／０８

ＣｉＮｉｉ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設トンネルの内壁に設置されたエントランス内をトンネルの径方向へ少なくとも前進可能な筒状の装置本体と、
前記装置本体を前進させるべく前記既設トンネル内に設置される複数本の推進ジャッキと、
前記装置本体内を前後方向へ仕切る隔壁にシール装置を介して貫通しその筒軸方向中間部よりやや前方側が隔壁後方の装置本体の左右両部に揺動可能に枢支されて伸縮可能なカッター支持筒と、
前記カッター支持筒を揺動させるべく隔壁後方の装置本体に取着されたスイングジャッキと、
前記カッター支持筒の隔壁前方に位置する先端部に取着されたドラムカッターと、
前記隔壁に吸込口を貫通させて隔壁前方の装置本体内の掘削土砂を取り込む排出コンベアと、
を備えたことを特徴とする既設トンネルの拡幅装置。

【請求項2】

前記エントランスの内周面にエントランスパッキンが取着されていることを特徴とする請求項１に記載の既設トンネルの拡幅装置。

【請求項3】

前記シール装置は、前記カッター支持筒の揺動を許容する開口を有すると共にカッター支持筒の揺動支点を中心とした円に沿って円弧状に形成されて前記隔壁に所定の隙間を有して一体的に組み込まれた二重壁状のガイド板と、前記ガイド板の隙間に摺動可能に配設されて当該ガイド板の開口を閉塞可能に前記カッター支持筒の外周にフランジ状に固設された閉塞板と、からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の既設トンネルの拡幅装置。

【請求項4】

前記カッター支持筒及びドラムカッターは前記隔壁にトンネル高さ方向に複数段に亘って設けられることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の既設トンネルの拡幅装置。

【請求項5】

前記請求項1乃至４のいずれか一つに記載の既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルを拡幅する際に、装置本体と推進ジャッキとの間にリング状の覆工部材を継ぎ足しながら当該装置本体を前進させる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】

【技術分野】

【0001】

本発明は、既設トンネルの断面を一部拡幅する既設トンネルの拡幅装置及び拡幅工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

道路トンネルの分岐・合流部や非常駐車帯等を構築する際には、既設トンネルの断面を一部拡幅させる（例えばφ約１２ｍ→φ約１８ｍ）必要がある。このような拡幅工法として、従来、例えば、図9に示すようなものがある（特許文献１参照）。

【0003】

これは、セグメント切拡げ工法であって、先ず、同図（イ）に示したように、一次覆工時に刃口セグメントｆを含む特殊セグメントgを組込んでおき、次いで、同図(ロ)に示したように、刃口セグメントｆに泥水環流装置（図示せず）を取付け、掘削機ｈを定位置にセットする。

【0004】

次いで、同図(ハ)に示したように、拡張装置付きカッターｉを刃口セグメントｆに貫入し、泥水掘削をしながらボックスフレームｊを所定の位置まで圧入していって拡幅する。

【0005】

この拡幅は１リング毎に行ない、反対側も同様に行って、最後にボックスフレームｊの側板を撤去し、二次覆工ｋにより同図(ニ)に示したような拡巾トンネルを構築する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５９−８８５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、前述したような拡幅工法にあっては、拡張装置付きカッターｉが掘削機ｈに対し拡張装置により単に進退可能に設けられているため、拡副部の掘削範囲は拡張装置付きカッターｉの大きさ及び個数によって決まり、大きな掘削範囲が必要な場合は拡張装置付きカッターｉをそれだけ大径化したり個数を増大したりしなければならず、装置が大掛かりになってコストアップを招来するという問題点があった。

【0008】

本発明は、このような実情に鑑み提案されたもので、装置の簡略化によりコストダウンが図れると共に汎用性に優れた既設トンネルの拡幅装置及び拡幅工法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】

【0009】

斯かる目的を達成するための本発明に係る既設トンネルの拡幅装置は、
既設トンネルの内壁に設置されたエントランス内をトンネルの径方向へ少なくとも前進可能な筒状の装置本体と、
前記装置本体を前進させるべく前記既設トンネル内に設置される複数本の推進ジャッキと、
前記装置本体内を前後方向へ仕切る隔壁にシール装置を介して貫通しその筒軸方向中間部よりやや前方側が隔壁後方の装置本体の左右両部に揺動可能に枢支されて伸縮可能なカッター支持筒と、
前記カッター支持筒を揺動させるべく隔壁後方の装置本体に取着されたスイングジャッキと、
前記カッター支持筒の隔壁前方に位置する先端部に取着されたドラムカッターと、
前記隔壁に吸込口を貫通させて隔壁前方の装置本体内の掘削土砂を取り込む排出コンベアと、
を備えたことを特徴とする。

【0010】

また、
前記エントランスの内周面にエントランスパッキンが取着されていることを特徴とする。

【0011】

また、
前記シール装置は、前記カッター支持筒の揺動を許容する開口を有すると共にカッター支持筒の揺動支点を中心とした円に沿って円弧状に形成されて前記隔壁に所定の隙間を有して一体的に組み込まれた二重壁状のガイド板と、前記ガイド板の隙間に摺動可能に配設されて当該ガイド板の開口を閉塞可能に前記カッター支持筒の外周にフランジ状に固設された閉塞板と、からなることを特徴とする。

【0012】

また、
前記カッター支持筒及びドラムカッターは前記隔壁にトンネル高さ方向に複数段に亘って設けられることを特徴とする。

【0013】

斯かる目的を達成するための本発明に係る既設トンネルの拡幅工法は、
前記既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルを拡幅する際に、装置本体と推進ジャッキとの間にリング状の覆工部材を継ぎ足しながら当該装置本体を前進させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る既設トンネルの拡幅装置によれば、カッター支持筒の伸長と揺動によりドラムカッターによる掘削範囲の増大が図られるので、ドラムカッターの大きさ及び個数の削減が可能となり、装置の簡略化によりコストダウンが図れる。

【0015】

本発明に係る既設トンネルの拡幅工法によれば、カッター支持筒の伸縮如何に拘わらず装置本体を任意に前進させて拡幅長さの増大が図れ、汎用性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例１を示す拡幅装置の側断面図である。

【図2】拡幅装置の正面図である。

【図3】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図4】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図6】図１のＤ−Ｄ線断面図である。

【図7】本発明の実施例２を示す拡幅装置の要部側断面図である。

【図8】拡幅装置の平断面図である。

【図9】従来の拡幅工法の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る既設トンネルの拡幅装置及び拡幅工法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

【実施例1】

【0018】

図１は本発明の実施例１を示す拡幅装置の側断面図、図２は拡幅装置の正面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線断面図、図６は図１のＤ−Ｄ線断面図である。

【0019】

図１乃至図６に示すように、断面が円形の既設トンネル１０の内壁一部（拡幅部）に断面が矩形（縦長）のエントランス１１が設置され、このエントランス11の内周面にはエントランスパッキン１２が取着されている。

【0020】

そして、エントランス１１内には、当該エントランス１１と断面形状が相似形の筒状の装置本体１３が既設トンネル１０の径方向（図１中左右方向）へ少なくとも前進可能に嵌装される。この装置本体１３を前進させる複数本の推進ジャッキ１４が既設トンネル１３内の架台１５上に反力受けとなる支持枠２８を介して横向きに設置される。

【0021】

前記装置本体１３には、当該装置本体１３内を前後方向へ仕切る隔壁１６が設けられ、この隔壁１６に上，下二段に亘ってカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂがそれぞれシール装置１８Ａ，１８Ｂを介して貫通している。各カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂはその筒軸方向中間部が隔壁１６後方の装置本体１３の左右両部に枢支（枢支点Ｏ₁，Ｏ₂参照）され、隔壁１６後方の装置本体１３にそのヘッド部が取着されたスイングジャッキ１９Ａ，１９Ｂにより図１中上下方向（トンネル高さ方向）に揺動可能になっている。

【0022】

また、各カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂは内筒２０ａと外筒２０ｂとからなる二重筒で形成され、図示しない伸縮機構により内筒２０ａが外筒２０ｂに対して伸縮可能になっている。そして、隔壁１６前方に位置する内筒２０ａの先端部に、装置本体１３の前進方向に沿った垂直面内で回転する（図１中反時計方向に回転する）ドラムカッター（通称パドルカッター）２２Ａ，２２Ｂが取着される。

【0023】

このドラムカッター２２Ａ，２２Ｂは、内蔵された図示しないモータで回転可能になっているが、カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂ側に設けたモータの回転力がギア機構等の動力伝達手段を介して伝達されることで回転する構成でも良い。

【0024】

前記シール装置１８Ａ，１８Ｂは、カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの揺動を許容する開口２３ａ，２３ｂを有すると共にカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの揺動支点（枢支点Ｏ₁，Ｏ₂参照）を中心とした円に沿って円弧状に形成されて隔壁１６に所定の隙間を有して一体的に組み込まれた二重壁状のガイド板２４ａ，２４ｂと、これらのガイド板２４ａ，２４ｂの隙間に摺動可能に挿入されて当該ガイド板２４ａ，２４ｂの開口２３ａ，２３ｂを閉塞可能にカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの外周にフランジ状に固設された閉塞板２５と、からなる。

【0025】

そして、前記隔壁１６の図１中下部に吸込口２６ａを貫通させて隔壁１６前方の装置本体１３内の掘削土砂を取り込む排出コンベア２６が装置本体１３内の左，右両部に二本設置される。尚、図４及び図５中２７は各ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂが各カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの伸長により装置本体１３から突出した時に作動して各ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂのカッター幅を増大させるオーバカッタジャッキで、図１中３０は拡副部（トンネル）である。

【0026】

このように構成されるため、既設トンネル１０の所定の拡幅部位を拡幅する際には、先ず、予め既設トンネル１０の内壁に設置されたエントランス１１内に拡幅装置の装置本体１３を嵌装する。この装置本体１３の嵌装前後に必要に応じて既設トンネル１０の拡幅部における既設の覆工部材（セグメント等）を取り除く。

【0027】

次に、装置本体１３内に、ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂ付きのカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂを、スイングジャッキ１９Ａ，１９Ｂと共に組み付けると共に、排出コンベア２６をセットする。

【0028】

その後、既設トンネル１０内に設置した架台１５上に支持枠２８を介して複数本の推進ジャッキ１４を取り付けて拡幅のための準備が終了する。

【0029】

準備が終了した図１の状態から、ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂを図示しないモータ駆動により回転させると共にスイングジャッキ１９Ａ，１９Ｂの伸縮によりカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂを枢支点Ｏ₁，Ｏ₂を中心に揺動させながら、図示しない伸縮機構によりカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂ（厳密には内筒２０ａ）を徐々に伸長させて拡幅部位における切羽の掘削を開始する。

【0030】

掘削された土砂は装置本体１３内の下部に取り込まれ、取り込まれた掘削土砂は排出コンベア２６により装置本体１３外に排出され、図示しない排出手段により外部に排出される。この際、隔壁１６におけるカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの貫通部は、シール装置１８Ａ，１８Ｂのガイド板２４ａ，２４ｂにおける開口２３ａ，２３ｂがカッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの揺動下にあっても閉塞板２５で常時閉塞されるので、既設トンネル１０内への浸水等は確実に阻止される。また、エントランス１１においては、エントランスパッキン１２により、既設トンネル１０内への浸水等は確実に阻止される。

【0031】

カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂが最大限に伸長したら（図１中のドラムカッター２２Ａ，２２Ｂの鎖線状態参照）、今度は、ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂの回転、揺動下で全ての推進ジャッキ１４を伸長させて装置本体１３を前進させ、掘削を推し進める。

【0032】

そして、全ての推進ジャッキ１４の最大ストローク後、所要の推進ジャッキ１４を一本毎あるいは数本纏めて順次収縮し、これにより出来た装置本体１３との間隙に図示しない覆工部材のピース（セグメントピース等）を挿入して、最終的にリング状の覆工部材を組み立てる。その後、全ての推進ジャッキ１４を再び伸長してリング状の覆工部材を介して当該装置本体１３を前進させ、これを繰り返すことで所定の長さの拡幅部３０が掘削される。即ち、既設トンネル１０の拡幅部位において所定の幅に亘って拡幅されるのである。

【0033】

このように本実施例によれば、カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの伸長と揺動によりドラムカッター２２Ａ，２２Ｂによる掘削範囲の増大が図られるので、ドラムカッター２２Ａ，２２Ｂの大きさ及び個数の削減が可能となり、拡幅装置の簡略化によりコストダウンが図れる。

【0034】

また、カッター支持筒１７Ａ，１７Ｂの伸縮如何に拘わらず、リング状の覆工部材を用いるあるいは継ぎ足すことで、装置本体１３を任意に前進させて拡幅長さの増大が図れるので、汎用性も高まる。

【0035】

尚、上述した拡幅装置を既設トンネル１０の長手方向に複数連接して既設トンネル１０の長手方向へ所定長さに亘って拡幅部３０を形成するようにしても良いことは言うまでもない。

【実施例2】

【0036】

図７は本発明の実施例２を示す拡幅装置の要部側断面図、図８は拡幅装置の平断面図である。

【0037】

これは、実施例１におけるカッター支持筒１７及びドラムカッター２２を隔壁１６にシール装置１８を介してトンネル高さ方向（図中上下方向）に１段だけ設けた例である。その他の構成は実施例１と同様なので、図１，図４及び図５と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

【0038】

これによれば、実施例１と同様の作用・効果に加えて拡幅部３０のトンネル高さに見合った最適な大きさの拡幅装置を提供することができるという利点が得られる。

【0039】

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でカッター支持筒１７及びドラムカッター２２をトンネル高さ方向に３段以上設ける等各種変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0040】

１０ 既設トンネル
１１ エントランス
１２ エントランスパッキン
１３ 装置本体
１４ 推進ジャッキ
１５ 架台
１６ 隔壁
１７Ａ，１７Ｂ カッター支持筒
１８Ａ，１８Ｂ シール装置
１９Ａ，１９Ｂ スイングジャッキ
２０ａ 内筒
２０ｂ 外筒
２２Ａ，２２Ｂ ドラムカッター
２３ａ，２３ｂ 開口
２４ａ，２４ｂ ガイド板
２５ 閉塞板
２６ａ 吸込口
２６ 排出コンベア
２７ オーバカッタジャッキ
２８ 支持枠
３０ 拡幅部
Ｏ₁，Ｏ₂ カッター支持筒の枢支点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】