JP2003253984A - トンネル布設替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設トンネルの位置に対して新設トンネルの
位置を任意に移動して設定し得るトンネル布設替え装置
を提供する。 【解決手段】 外殻２の後方部２ｂと内殻２０との間
に、外殻２の後方部２ｂの軸心ＣＴ２と平行な軸心を中
心として揺動可能なカム機構４０を放射状に複数配設す
る。そして複数のカム機構４０の各アクチュエータ４６
を各調整しつつ伸縮させることにより、外殻２の後方部
２ｂに対して内殻２０を移動駆動し、新設トンネル６０
の位置を任意に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設トンネルを新
設トンネルに布設替えするためのトンネル布設替え装置
に係り、詳しくは、既設トンネルの位置に対して新設ト
ンネルの位置を移動した形で設定構築することができる
トンネル布設替え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近来、例えば地下鉄のトンネル、下水道
管路などにおいて、老朽化や用途変更などが求められる
ようになり、既存しているトンネル（以下、「既設トン
ネル」とする）の位置に新たなトンネル（以下、「新設
トンネル」とする）を布設する布設替えが行なわれてい
る。このようなトンネルの布設替えにおいては、例えば
拡大シールド工法、老朽管路更新工法などが適用されて
おり、まず、既設トンネルの既設覆工の外側を掘削し、
空間に突出したような形となった既設覆工をそれぞれの
セグメントに分解し、地上に撤去した後、掘削された部
分に新たなセグメントを連結して新設覆工を形成し、新
設トンネルに布設替えするようなシールド装置が採用さ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、地下水の浸
食等による地盤沈下や、地震等による地盤の隆起等によ
って、既設トンネルの布設された当時の位置と現在の位
置にずれが生じている場合がある。これらの場合に対し
て、上記従来のトンネル布設替え装置では、現在の位置
にある既設トンネルの位置に合わせてしか、新設トンネ
ルの位置を設定することができず、布設当時の位置に対
しずれてしまった既設トンネルの位置に対して、既設ト
ンネルの布設時の位置あるいは新たに計画された位置に
新設トンネルを布設するために、既設トンネルに対して
位置をずらして新設トンネルを布設することができるシ
ールド装置が求められている。

【０００４】そこで、本発明は、上記事情に鑑み、既設
トンネルを新設トンネルに布設替えする際に、既設トン
ネルの位置に対して移動した位置に新設トンネルを布設
することができる、トンネル布設替え装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、既設トンネルを新設トンネルに布設替えするトンネ
ル布設替え装置において、前記既設トンネル（５０）の
外径（ｄ１）より大きな内径を有する筒形の外殻（２）
と、前記外殻（２）の前方部（２ａ）に設けられ、前記
既設トンネル（５０）の外周部の地山（７０）を掘削し
得る掘削手段（６）と、前記外殻（２）の後方部（２
ｂ）内周側に設けられ、前記新設トンネル（６０）の新
設覆工（６１）を布設するための内殻（２０）と、を有
し、前記外殻（２）と内殻（２０）の間に、所定の間隔
で揺動可能に配設された複数のカム機構（４０）を設
け、該カム機構（４０）により、内殻（２０）を外殻
（２）の径方向に相対的に移動し得るように構成され
る。

【０００６】請求項２に係る本発明は、前記カム機構
（４０）は、前記外殻（２）と内殻（２０）の間に、外
殻（２）の軸心（ＣＴ２）と平行な軸心を中心として揺
動自在に配設されたカム（４１）と、該カム（４１）に
連結され、カム（４１）を揺動させる伸縮形アクチュエ
ータ（４６）を有することを特徴として構成される。

【０００７】請求項３に係る本発明は、前記カム（４
１）は、前記外殻（２）の内周面もしくは内殻（２０）
の外周面との摺接部に、外殻（２）の軸心（ＣＴ２）と
平行な軸心を中心として回転可能に配設された複数のロ
ーラ（４３）を有することを特徴として構成される。

【０００８】請求項４に係る本発明は、前記外殻（２）
の内周面もしくは内殻（２０）の外周面の前記カム（４
１）が摺接する位置に、補強板（３６）を配設したこと
を特徴として構成される。

【０００９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によると、内殻を外
殻に対して、その半径方向に相対的に移動駆動し得るカ
ム機構を有するので、既設トンネルの位置に対して、内
殻の位置によって決定される新設トンネルの位置を適宜
移動させて設定することができる。これにより、地盤の
沈下や隆起による既設トンネルの設計位置からのずれを
修正しながら新設トンネルを布設することができる。ま
た、簡単な機構で外殻に対して内殻を移動駆動すること
ができる。

【００１０】請求項２に係る発明によると、前記カム機
構は、前記外殻と内殻の間に、外殻の軸心と平行な軸心
を中心として揺動自在に配設されたカムと、該カムに連
結され、カムを揺動させるアクチュエータとから構成さ
れるので、カム機構をコンパクトに配置することがで
き、外殻と内殻の間の空間を小さくすることができる。
即ち、装置の小型化に寄与することができる。

【００１１】請求項３に係る発明によると、前記カム
は、前記外殻の内周面もしくは内殻の外周面との摺接部
に、外殻の軸心と平行な軸心を中心として回転自在な複
数のローラを有するので、外殻の内周面もしくは内殻の
外周面とカムの摺接部における相対移動を滑らかにする
ことができ、外殻と内殻の相対移動を円滑に行なわせる
ことができる。

【００１２】請求項４に係る発明によると、前記外殻の
内周面もしくは内殻の外周面の、前記カムとの摺接面に
補強板を配置したので、より大きな圧力で、確実に外殻
と内殻の相対移動を行なわせることができる。また、外
殻と内殻の相対移動時におけるカムからの押し圧力で外
殻もしくは内殻を損傷することがなく、信頼性の高い装
置の提供が可能になる。

【００１３】なお、括弧内の符号等は、図面と対照する
ためのもので、発明の理解を容易にするための便宜的な
ものであり、特許請求の範囲に何等影響を及ぼすもので
はない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１、図２、図３、図４に沿って説明する。図１は、本発
明に係るトンネル布設替え装置の一例を示す断面図、図
２は、図１のＡ矢視図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図、
図４は、図１のＣ−Ｃ断面図である。なお、以下の説明
において、トンネル布設替え装置が布設を行ないつつ進
行する方向（トンネル形成方向）に基づいて、図１の左
側を前方とし、右側を後方とする。

【００１５】まず、布設替えされる既設トンネル５０に
ついて、図１及び図２に沿って説明する。図１及び図２
に示すように、既設トンネル５０は、地山７０の土圧・
水圧に対抗するように構築された長さＬの既設覆工５１
が前後方向に連結されて構成されている。

【００１６】該既設覆工５１は、例えば、周方向長さｌ
１の６個のセグメント５２ａと周方向長さｌ２の１個の
セグメント５２ｂが、既設トンネル５０の軸心ＣＴ１を
中心にした外径ｄ１を有する円周上に、不図示の継手ボ
ルトなどにより環状に組み立てられて１リングが形成さ
れている。従って、前記継手ボルトなどによる接続を解
除することで、既設覆工５１は簡単に既設セグメント５
２ａ、５２ｂに分解することができる。また、既設覆工
５１の外周は、地山７０の崩落を防止すると共に、地下
水などの侵入を防ぐために、裏込め５１ａに覆われてい
る。

【００１７】図１に示すように、トンネル布設替え装置
１は、前記既設トンネル５０の軸心ＣＴ１と同心である
軸心ＣＴ２上に、該トンネル布設替え装置１の略全体に
亘って前後に形成された外径Ｄからなる円筒形の外殻２
を有している。該外殻２の内径は、既設トンネル５０の
外径ｄ１よりも大きく形成されている。

【００１８】前記外殻２は、中折れ型とされ、その進行
方向の前方部２ａと後方部２ｂとに２分割され、該後方
部２ｂの先端（図１の左側）には、環状のフレーム２ｃ
が固定されている。前記前方部２ａと後方部２ｂとは、
伸縮自在な中折れジャッキ３により連結されている。そ
して、中折れジャッキ３の伸縮により、該連結部におい
て、トンネル布設替え装置１全体が屈曲自在である。ま
た、前記連結部には、該連結部から地下水や土砂がトン
ネル布設替え装置１の内部に侵入しないように、中折れ
シール５が配設されている。なお、外殻２は、必ずしも
中折れ形のものではなくてもよく、関節の無い一体型の
外殻としてもよい。

【００１９】前記外殻２の前方部２ａの先端部分（図１
の左端部）には、既設トンネル５０の既設覆工５１の外
側に、掘削手段の一例である円環状のカッタ６が設けら
れている。このカッタ６は、図２に示すように、複数の
カッタビット６ｂを有するカッタスポーク６ａを、周上
の略均等の位置に、例えば、８箇所有している。また、
それらカッタスポーク６ａ、６ａの間には、既設トンネ
ル５０の既設覆工５１の裏込め５１ａを掘削するディス
クカッタ６ｃを有している。なお、前記カッタ６などの
掘削手段は、例えば、水圧（ウオータジェット）により
地山７０を掘削するものでもよく、つまり、既設トンネ
ル５０の外周部の形状に対応した形で環状に地山７０を
掘削し得るものならよい。

【００２０】前記外殻２の前方部２ａの内周側には、既
設トンネル５０の既設覆工５１の該径より僅かに大きな
内径の内筒７が設けられている。該内筒７の内面には、
既設覆工５１の外周面に密着し、地下水などの侵入を防
ぐ複数のセグメントシールブラシ７ａとセグメントシー
ルチューブ７ｂとが設けられている。

【００２１】前記外殻２の前方部２ａと内筒７の間に
は、伝達筒９が配設されている。該伝達筒９は、その前
端がカッタ６の後端に固定され、後端には、環状の内側
ギヤ９ａが固定されている。前記外殻２の前方部２ａの
後端部には、カッタ６駆動用のモータ１０が配設されて
いる。このモータ１０の駆動力は、出力ギヤ１０ａを介
して前記内側ギヤ９ａに伝達され、伝達筒９を介してカ
ッタ６に伝達される。

【００２２】また、前記外殻２の前方部２ａと内筒７と
の間には、新設トンネル６０の内部を介して地上に連通
する送泥管１１（図１中上方）と排泥管１２（図１中下
方）とが設けられている。そして、送泥管１１と排泥管
１２の先端は、それぞれカッタ６の後部に形成されるチ
ャンバ６ｄに接続されており、該送泥管１１の先端に
は、加圧泥水を供給する送泥口１１ａが、該排泥管１２
の先端には、掘削土砂を吸入する排泥口１２ａがそれぞ
れ設けられている。

【００２３】また、前記送泥管１１には、該送泥管１１
内の圧力を調整する調整弁１１ｂが、前記排泥管１２に
は、該排泥管１２内の圧力を調整する調整弁１２ｂが、
それぞれ設けられている。なお、図１では、前記送泥管
１１及び排泥管１２が、トンネル布設替え装置１の後方
の新設トンネル６０側（図１の右側）に向けて配置さ
れ、新設トンネル６０内より地上に連通しているが、前
方の既設トンネル５０側（図１の左側）に向けて配設
し、既設トンネル５０内より地上に連通させてもよい。

【００２４】前記内筒７には、既設トンネル５０の既設
覆工５１の後端面（図１の右側端面）に対してシールリ
ング１３を押圧自在であるシールリングジャッキ１５
が、既設トンネル５０の軸心ＣＴ１に対して円環状に複
数配置されている。そして、前記シールリングジャッキ
１５を伸長させると、前記シールリング１３を既設覆工
５１の後端面（図１の右側端面）に押しつけて、前記既
設覆工５１とセグメントシールチューブ７ｂ及びセグメ
ントシールブラシ７ａとの間を通り抜けてきた地下水等
の、内筒７内への侵入を防止する。

【００２５】また、内筒７内には、既設覆工５１を分解
するための第１のエレクタ１６が設けられている。この
エレクタ１６には、回転フレーム１７と、該回転フレー
ム１７に支持された伸縮ジャッキ１８と、該伸縮ジャッ
キ１８に支持され、既設セグメント５２ａ、５２ｂを把
持するための把持部１９が設けられている。

【００２６】前記外殻２の後方部２ｂの内周側には、既
設トンネル５０の既設覆工５１の外径ｄ１と略同径ある
いは小径であり、新設トンネル６０の新設覆工６１を内
側に布設するための、内径ｄ２を有する内殻２０が設け
られている。該内殻２０の先端（図１の左側）には、前
記外殻２の後方部２ｂの先端に配設されたフレーム２ｃ
と相対移動自在に接触する環状のフレーム２０ａが設け
られている。

【００２７】また、前記内殻２０は、図３に示すよう
に、前記外殻２の後方部２ｂの内径部に放射状に配設さ
れた複数の偏心用のカム機構４０を介して、外殻２に対
して相対的に移動可能に支持されている。なお、前記内
殻２０は、前記内筒７と同径あるいは小径であってもよ
いし、大径であってもよい。つまり、前記外殻２の後方
部２ｂの内周部と所定の距離を取り得る径であれば、内
殻２の径は任意に設定することができ、従って、新設ト
ンネル６０の径を前記外殻２の内径までの範囲において
任意に設定することができる。

【００２８】前記内殻２０の後部（図１の右側）内側に
は、内殻２０の内周面と該内殻２０の内側に布設された
新設覆工６１との隙間から、地下水、裏込め材や埋め戻
し材（以下、裏込め材と埋め戻し材を総称して裏込め６
１ａという）が侵入しないように環状に配列された複数
列のシールブラシ２１が配設されている。

【００２９】また、外殻２の後方部２ｂの後端（図１の
右端）の内周面と内殻２０の後端の外周面の間には、地
下水や裏込め６１ａが侵入しないように円環状の止水壁
２２が配設されている。該止水壁２２は、止水スライダ
２３と止水リング２５等により構成されており、該止水
スライダ２３と止水リング６３は共にリング状に形成さ
れている。また、前記止水スライダ２３の内径は、前記
内殻２０の外径と略同径であり、前記止水リング２５の
外径は、外殻２の後方部２ｂの内径と略同径である。そ
して、前記止水スライダ２３は、補強用リブ２３ａで補
強される形で、内周部が前記内殻２０の外周面に固着さ
れ、前記止水リング２５の外周部は、前記外殻２の後方
部２ｂの内周面に固着されている。

【００３０】前記止水リング２５の前端面内周部には、
環状の止水シール２５ａが配設されている。該止水シー
ル２５ａには、前記止水スライダ２３の後端面が水密状
に、前記外殻２の後端部２ｂの軸心ＣＴ２（即ち、内殻
２０の軸心ＣＴ３）と直交する面内で摺動自在に接触し
ている。従って、前記止水スライダ２３は、前記地下水
や裏込め６１ａが外殻２の後方部２ｂと内殻２０の間に
侵入するのを防ぎつつ、前記内殻２０の径方向に対して
摺動自在である。即ち、内殻２０の軸心ＣＴ３が外殻２
の後方部２ｂの軸心ＣＴ２に対して所定の範囲内におい
て移動しても、前記止水壁２２は、外殻２の後方部２ｂ
と内殻２０との間の水密性を保持することができる。

【００３１】前記外殻２の後方部２ｂと内殻２０との間
には、前記カッタ６により掘削された穴の内周面と新設
覆工６１の外周面との空間に裏込め材を供給する裏込め
材注入管２６（図１中上方）と、前記空間に埋め戻し材
を供給する埋め戻し材注入管２７（図１中下方）とが、
それぞれ複数本所定の間隔で設けられている。そして、
裏込め材注入管２６と埋め戻し材注入管２７の先端は、
それぞれ前記止水リング２５に接続されており、裏込め
材注入管２６の先端には、裏込め材を供給する供給口２
６ａが、埋め戻し材注入管２７の先端には、埋め戻し材
を供給する供給口２７ａがそれぞれ設けられている。

【００３２】前記内殻２０の先端（図１の右側）のフレ
ーム２０ａには、新設トンネル６０の新設覆工６１の先
端面（図１の右側端面）と対向するようにジャッキ２９
が、内殻２０の軸心ＣＴ３を中心に円環状に配設されて
いる。該ジャッキ２９を伸長させると、新設覆工６１の
端面を後方に向けて押圧する。この押圧の反力が、ジャ
ッキ２９から内殻２０のフレーム２０ａ、外殻２の後方
部２ｂのフレーム２ｃ、中折れジャッキ３、外殻２の前
方部２ａを介してカッタ６に掘進力として伝達される。

【００３３】また、前記内殻２０内には、新設覆工６１
を構築するための第２のエレクタ３０が配設されてい
る。該第２のエレクタ３０は、回転フレーム３１と、該
回転フレーム３１の後方に配設された吊ビーム３２と、
該吊ビーム３２に配設された伸縮ジャッキ３３と、該伸
縮ジャッキ３３に支持され、新設セグメント６２を把持
するための把持部３５が設けられている。

【００３４】前記第２のエレクタ３０は、前記内殻２０
の内周面に連結される形で配設されるので、回転フレー
ム３１の旋回中心は、常に前記内殻２０の軸心ＣＴ３と
同心になっている。従って、前記把持部３５は、内殻２
０の軸心（即ち、新設トンネル６０の軸心）ＣＴ３を中
心に回転駆動自在で、矢印Ｍ−Ｎに示す半径方向に対し
ても所定範囲で移動駆動自在となっている。

【００３５】前記既設トンネル５０には、外部から前記
トンネル布設替え装置１内まで、ローラコンベア５５が
既設トンネル５０の軸心ＣＴ１方向に移動可能に配設さ
れている。該ローラコンベア５５は、前記第１のエレク
タ１６により既設覆工５１から取り外した既設セグメン
ト５２ａ、５２ｂを既設トンネル５０外へ搬出すると共
に、前記第２のエレクタ３０により構築する新設覆工６
１を組み立てるための新設セグメント６２を既設トンネ
ル５０外から搬入する。

【００３６】なお、本実施の形態においては、前記ロー
ラコンベア５５は、既設トンネル５０を通して外部から
配設されているが、該ローラコンベア５５は新設トンネ
ル６０側に配設してもよいし、既設トンネル５０と新設
トンネル６０の両方に配設して、既設セグメント５２
ａ、５２ｂの搬出と、新設セグメント６２の搬入を同時
に行なえるようにしてもよい。

【００３７】前記カム機構４０は、揺動自在なカム４１
と、該カム４１を揺動させるアクチェータ４６で構成さ
れている。該アクチュエータ４６は、油圧により伸縮自
在である。

【００３８】前記カム４１は、その両端にカム軸４１ａ
が形成され、図１及び図３に示すように、外殻２の後方
部２ｂの内周面に固定された軸受４２に、前記カム軸４
１ａを介して回動自在に支持されている。なお、前記カ
ム軸４１ａの軸心は、前記後方部２ｂの軸心ＣＴ２と平
行になるように配設される。前記カム軸４１ａの一端に
は、図１及び図４に示すように、所定の角度で一対の突
起部を有するレバ４５が固定されている。

【００３９】また、前記カム４１の前記内殻２０の外周
面との接触部（摺接部）には、前記後方部２ｂの軸心Ｃ
Ｔ２と平行な軸心を中心として回転自在な複数列、各列
複数個のローラ４３（図３では、左右両側のカム４１に
ついてはローラ４３の図示を省略してある）が配設され
ている。一方、前記ローラ４３が当接（摺接）する前記
内殻２０の外周面には、補強板３６が固定されている。

【００４０】前記アクチュエータ４６は、一端がピン４
７を介して前記外殻２の後方部２ｂの内周面に揺動自在
に枢着され、他端が前記レバ４５の一端にピン４７を介
して揺動自在に枢着されている。従って、アクチュエー
タ４６を適宜伸縮させることにより、カム４１を揺動さ
せることができる。

【００４１】これにより放射状に設けられた複数のカム
機構４０を適宜駆動することにより、内殻２０を、その
軸心ＣＴ３が、図３に示すように、外殻２の後方部２ｂ
の軸心ＣＴ２に垂直な方向（即ち、外殻２の半径方向）
に、該軸心ＣＴ２を中心とする直径ｄ３の円内で移動さ
せる形で、前記後方部２ｂに対して相対的に移動させる
ことができる。

【００４２】続いて、トンネルの布設替えを行なう際の
トンネル布設替え装置１の動作について、図１ないし図
４に沿って説明する。

【００４３】まず、トンネル布設替え装置１を、既設ト
ンネル５０の布設方向に前進させる工程を行う。該トン
ネル布設替え装置１は、送泥管１１の送泥口１１ａより
加圧泥水を供給してカッタスポーク６ａと対向する切羽
を加圧すると共に、モータ１０により伝動筒９を介して
カッタ６を回転駆動させた状態で、ジャッキ２９を伸長
させ、新設覆工６１を押圧する。この押圧の反力とし
て、内殻２０のフレーム２０ａ、外殻２の後方部２ｂの
フレーム２ｃ、中折れジャッキ３、外殻２の前方部２ａ
を介してカッタ６に掘進力が伝達され、カッタ６が既設
トンネル５０の布設方向（図１の左側）に向けて前進す
る。

【００４４】そして、既設トンネル５０の外側の地山７
０（ここで言う地山とは、既設トンネル５０の外周部の
土砂、裏込め材など、除去すべき部材の総称である）を
掘削する。同時に、排泥管１２の排泥口１２ａより掘削
土砂を排出する。そして、図１に示すように、既設覆工
５１の１リングの長さＬの分を掘削し終えた状態で、ト
ンネル布設替え装置１の進行を停止した状態とする。

【００４５】なお、トンネル布設替え装置１を既設トン
ネル５０に沿って前進させる工程において、例えば、前
記既設トンネル５０がカーブを描いて布設されている場
合などは、前記中折れジャッキ３を適宜伸縮させること
により、前記外殻２の前方部２ａと後方部２ｂを相対的
に屈曲させ、前記トンネル布設替え装置１全体を既設ト
ンネル５０のカーブに沿わせる。これにより、前記既設
トンネル５０がカーブしている場合でも、前記トンネル
布設替え装置１を既設トンネル５０に沿って前進させる
工程が円滑に行なわれる。

【００４６】次いで、既設トンネル５０の既設覆工５１
の１リング分を解体する工程を行う。まず、第１エレク
タ１６を回動駆動して、既設覆工１０の図１最右方、即
ち、最後方の１リングを形成している既設セグメント５
２ａ、５２ｂ（図２参照）の内図１中二点鎖線で示す上
方位置ａにある既設セグメント５２ｂ（図２参照）を把
持部１９で把持する。そして、把持した既設セグメント
５２ｂとその周囲にある（周方向及び前方）既設セグメ
ント５２ａ、５２ｂを連結している継手ボルトなどを、
手動、または機械的に撤去し、セグメント５２ａ、５２
ｂとの連結状態を解除する。

【００４７】そして、把持部１９で把持した既設セグメ
ント５２ｂを下方に向けて引圧し、既設覆工５１より既
設セグメント５２ｂを引き剥がす形で取外し、図１中二
点鎖線で示す位置ｂに既設セグメント５２ｂを、そのセ
グメント５２ｂの姿勢を維持した状態で移動する。この
とき、既設セグメント５２ｂに隣接していた既設セグメ
ント５２ａは、その周囲にある（周方向及び前方）既設
セグメント５２ａと連結された状態にあるので、布設さ
れた状態を維持している。

【００４８】そして、エレクタ１６の回転フレーム１７
を回転駆動して、把持部１９で把持した既設セグメント
５２ｂを略半周移動し、図１中二点鎖線で示すローラコ
ンベア５５上方の位置ｃへ移動させた後、伸縮ジャッキ
１８を伸長させて、既設セグメント５２ｂをローラコン
ベア５５上に載置する。その後、把持部１９による把持
を解除して、前記ローラコンベア５５で既設セグメント
５２ｂを外部に搬出する。

【００４９】以下、同様にして、既設トンネル５０の既
設覆工５１から既設セグメント５１ａを順次取外す。こ
れを既設覆工５１の１リング分繰り返すことにより、既
設覆工１リング分を解体する工程を終了する。なお、既
設覆工５１の下端（図２の下端）位置にある２個の既設
セグメント５２ａを取外す際には、前記ローラコンベア
５５を前方（図１の左側）へ退避させる。

【００５０】こうして、既設トンネル５０を解体した
後、新設トンネル６０側に１リング分の新設覆工６１を
布設する。既設トンネル５０は、長期間の使用している
間に、地下水の浸食による地盤の沈下や、地震による地
盤の沈下、隆起などの影響で本来の布設位置から上下、
左右方向にずれ動いている。従って、新設トンネル６０
の軸心ＣＴ３を、既設トンネル５０の軸心ＣＴ１と一致
する形で布設すると、新設トンネル６０は、ずれ動いた
既設トンネル５０と同じ位置に布設されることになり、
既設トンネル５０の地盤の沈下や隆起の影響をそのまま
引き継ぐことになり、好ましくない。

【００５１】そこで、新設トンネル６０を設計上の軸心
位置に一致させて布設するためには、既設トンネル５０
の軸心ＣＴ１と一致した形で掘進するトンネル布設替え
装置１の外殻２に対して、新設トンネル６０を布設する
内殻２０を相対的に移動させる必要がある。それには、
まず、外殻２と内殻２０との間に配設された偏心用のカ
ム機構４０のアクチュエータ４６を適宜伸縮させて、内
殻２０を、図３に示すように、その軸心ＣＴ３が新設ト
ンネル６０の設計上の軸心位置と一致する位置に位置決
めする。

【００５２】外殻２に対して内殻２０が相対的に移動し
ても、両者の間に設けられた止水壁２２は、内殻２０に
設けられた止水スライダ２３が外殻２に設けられた止水
リング２５と接触した状態で移動してその水密状態を維
持するので、外殻２と内殻２０の間の止水状態は、良好
に維持される。

【００５３】こうして、内殻２０の軸心ＣＴ３が新設ト
ンネル６０の設計上の軸心位置に位置決めされたところ
で、新設トンネル６０の新設覆工６１の１リング分を組
立てる工程を行う。まず、前記ローラコンベア５５によ
り外部から搬入した新設セグメント６２を前記内殻２０
内周部の図１中二点鎖線で示す位置ｊに載置する。そし
て、第２のエレクタ３０の把持部３５により、前記位置
ｊに載置されている新設セグメント６２を把持する。

【００５４】該新設セグメント６２を把持したエレクタ
３０は、伸縮ジャッキ３３を収縮させて新設セグメント
６２を吊り上げ、この状態で回転フレーム３１を旋回さ
せて、把持部３５を上方へ移動させ、把持した新設セグ
メント６２を図１中二点鎖線で示す位置ｋに移動させ
る。そして、伸縮ジャッキ３３を伸長させて把持してい
る新設セグメント６２を図１中二点鎖線で示す位置ｍに
移動させ、該新設セグメント６２を不図示の継手ボルト
などにより周囲にある（周方向及び後方）新設セグメン
ト６２と連結する。これを新設覆工６１の１リングにつ
いて順次行なうことにより、新設トンネル６０の新設覆
工６１の１リング分を組立てる工程を終了する。

【００５５】なお、このとき、第２のエレクタ３０は、
内殻２０に装着されているので、たとえ内殻２０が外殻
２に対してどのように移動したとしても、エレクタ３０
は内殻２０と共に移動するので、エレクタ３０の内殻２
０に対する相対位置は変化することが無く、移動の度に
エレクタ３０と内殻２０との芯出し作業などの手間の掛
かる作業を行なう必要が無く、円滑に新設セグメント６
２を内殻２０内で組立てることができる。

【００５６】新設覆工６１の１リング分の組立てが完了
すると、再び前述の前記トンネル布設替え装置１を既設
トンネル５０の方向に前進させる工程に戻り、順次既設
トンネル５０を新設トンネル６０に布設替えしていく。

【００５７】以上のように、外殻２の後方部２ｂと内殻
２０の間に、前記外殻２に対して前記内殻２０を相対的
に移動駆動自在な移動駆動手段である偏心用のカム機構
４０を配設しているので、前記既設トンネル５０の位置
に対して内殻２０の位置により決定される前記新設トン
ネル６０の位置を任意に移動させて設定することができ
る。

【００５８】また、内殻２０の前方部に、円環状の第２
のエレクタ３０が配設されており、該エレクタ３０は、
前記内殻２０の内周面に連結される形で配設されている
ので、該エレクタ３０の軸心位置は、前記内殻２０の軸
心（ＣＴ３）位置と常に同心とすることができ、前述の
通り、前記外殻２の後方部２ｂの位置に対して前記内殻
２０の位置が移動しても、支障無く前述の新設トンネル
６０の新設セグメント６２を組立てることができる。

【００５９】さらに、外殻２を、外殻２の前方部２ａと
後方部２ｂとに分割し、該外殻２の前方部２ａと後方部
２ｂとを、前方部２ａと後方部２ｂの継ぎ目に円環状に
配設された複数の前記中折れジャッキ３により連結した
ので、該中折れジャッキ３が伸縮することにより、トン
ネル布設替え装置１全体が、前記外殻２の前方部２ａと
後方部２ｂとの連結部において屈曲自在であり、上記既
設トンネル５０がカーブを描いて布設されていても、ト
ンネル布設替え装置１が該カーブに沿う形となり、該カ
ーブにつかえることなくトンネル布設替え装置１を円滑
に前進させることができる。

【００６０】なお、前記実施の形態においては、カム機
構４０を外殻２の内周面に配置し、補強板３６を内殻２
０の外周面に配置する構成として説明したが、前記カム
機構４０を内殻２０の外周面に配置し、補強板３６を外
殻２の内周面に配置する構成としてもよい。即ち、外殻
２に対し内殻２０をその径方向に相対移動させられる構
成であればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトンネル布設替え装置の一例を示
す断面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

２…外殻 ２ａ…前方部 ２ｂ…後方部 ６…掘削手段（カッタ） ２０…内殻 ３６…補強板 ４０…移動駆動手段、カム機構 ４１…カム ４３…ローラ ４６…アクチュエータ ５０…既設トンネル ６０…新設トンネル ６１…新設覆工 ７０…地山 ＣＴ２…軸心 ｄ１…外径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 国彦 千葉県千葉市美浜区中瀬一丁目９番１号 三井建設株式会社幕張事務所内 (72)発明者 鈴木 明彦 千葉県千葉市美浜区中瀬一丁目９番１号 三井建設株式会社幕張事務所内 (72)発明者 中嶋 大 愛知県知多市北浜町11−１ 石川島播磨重 工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 伊藤 広幸 愛知県知多市北浜町11−１ 石川島播磨重 工業株式会社愛知工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AA05 AA06 AC02 BA05 BB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設トンネルを新設トンネルに布設替え
   するトンネル布設替え装置において、 前記既設トンネルの外径より大きな内径を有する筒形の
   外殻と、 前記外殻の前方部に設けられ、前記既設トンネルの外周
   部の地山を掘削し得る掘削手段と、 前記外殻の後方部内周側に設けられ、前記新設トンネル
   の新設覆工を布設するための内殻と、を有し、 前記外殻と内殻の間に、所定の間隔で揺動可能に配設さ
   れた複数のカム機構を設け、該カム機構により、内殻を
   外殻の径方向に相対的に移動し得るようにした、 ことを特徴とするトンネル布設替え装置。
2. 【請求項２】 前記カム機構は、 前記外殻と内殻の間に、外殻の軸心と平行な軸心を中心
   として揺動自在に配設されたカムと、 該カムに連結され、カムを揺動させる伸縮形アクチュエ
   ータを有する、 ことを特徴とする請求項１記載のトンネル布設替え装
   置。
3. 【請求項３】 前記カムは、 前記外殻の内周面もしくは内殻の外周面との摺接部に、
   外殻の軸心と平行な軸心を中心として回転可能に配設さ
   れた複数のローラを有する、 ことを特徴とする請求項２記載のトンネル布設替え装
   置。
4. 【請求項４】 前記外殻の内周面もしくは内殻の外周面
   の前記カムが摺接する位置に、補強板を配設した、 ことを特徴とする請求項２もしくは３記載のトンネル布
   設替え装置。