JP2003278476A - 既設トンネル拡幅装置および工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設トンネルの通行車線をそのまま確保しな
がら、工期の大部分にわたって活線状態でトンネル拡幅
工事を行うことができる既設トンネルの拡幅装置および
工法を提供する。 【解決手段】 既設トンネルＡの既設覆工３を取り巻い
て、拡幅トンネル内面４ａに沿った支持フレーム６ａを
備える移動架台６に、断面外周方向に移動可能な掘削手
段１２やコンクリート吹き付け手段１３などを設けて、
既設覆工３を残しながら、掘削と掘削面の支保を行い、
活線状態でトンネル拡幅を行い、そのあと、新設覆工を
打設しながら、既設覆工３を壊すという工法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設トンネル拡幅
装置および工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、交通量の増加や交通車両の大型化
に伴い、既設トンネルの断面拡大（トンネル拡幅）のニ
ーズが増えている。さらに、このようなトンネル拡幅工
事では、工事中も車両の通行を可能とした活線下での施
工が強く求められるようになっている。

【０００３】従来、このような活線下でのトンネル拡幅
工事では、既設トンネル内にプロテクターと呼ばれる防
護工を施し、プロテクター内に安全走行が可能な車線を
確保し、その外部に作業スペースを設けて、周りの既設
トンネルを壊しながら拡幅していた。そのため、例え
ば、２車線の既設トンネルであれば、プロテクターによ
って確保できるのは１車線分のみとなっていた。そこ
で、拡幅工事に要する長期間にわたって、車線規制を行
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル拡幅が必要となる既設トンネルは、もともと交通量が
多いので、このような車線規制を行うと、交通渋滞を引
き起こすなど、第３者に対する影響が大きいという問題
があった。

【０００５】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであって、既設トンネルの通行車線をそのまま確保し
ながら、工期の大部分にわたって活線状態でトンネル拡
幅工事を行うことができる既設トンネルの拡幅装置およ
び工法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、既設トンネルの既設
覆工を取り囲む地山を掘削して、拡幅トンネルの拡幅断
面を形成し、該拡幅断面を既設トンネル延在方向に延ば
して、拡幅トンネルの拡幅スペースおよび拡幅トンネル
内面を形成し、該既設覆工の除去と前記拡幅トンネル内
面に新設トンネルの新設覆工の構築を行う既設トンネル
拡幅工法であって、前記既設トンネルの内側から、前記
既設覆工および前記地山を補強する第１の工程と、前記
既設覆工を残し、前記地山を掘削して、前記拡幅スペー
スを形成する第２の工程と、前記拡幅トンネル内面に支
保工を設ける第３の工程と、前記既設覆工除去するとと
もに、前記支保工が設けられた前記拡幅トンネル内面に
新設覆工を設ける第４の工程と、からなり、前記第１〜
３の工程によって、既設トンネル延在方向にわたって前
記拡幅スペースを設けてから、前記第４の工程を繰り返
して拡幅を行うことを特徴とする既設トンネル拡幅工法
を用いる。そのため、第１の工程で既設覆工およびその
外周の地山の補強が行えるので、既設覆工をプロテクタ
ーとして用いることができる。また、第３の工程で拡幅
トンネル内面を支保してから、第４の工程を行うので、
既設覆工を除去や新設覆工設置の際、頑丈なプロテクタ
ーに頼らず作業が行える。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の既設トンネル拡幅工法において、前記第２および第
３の工程を、前記既設覆工をまたいで、前記既設トンネ
ル延在方向に移動可能とされた移動架台を備え、該移動
架台上に、前記地山を掘削するための掘削手段と、前記
拡幅トンネル内面に支保工を設けるための支保工設置手
段と、を備える装置を用いて行うことを特徴とする既設
トンネル拡幅工法を用いる。そのため、既設覆工に負荷
がかからないので、第１の工程における支保工を小規模
にとどめることができるとともに、第２の工程と第３の
工程を行う手段を兼ね備えた装置を用いるので、装置の
入れ替えなどの手間が不要で、掘削後直ちに支保工の設
置が行える。

【０００８】請求項３に記載の発明では、既設トンネル
の既設覆工を取り囲む地山を掘削して、拡幅トンネルの
拡幅断面を形成し、該拡幅断面を既設トンネル延在方向
に延ばして、拡幅トンネルの拡幅スペースおよび拡幅ト
ンネル内面を形成するための既設トンネル拡幅装置であ
って、前記既設覆工をまたいで、前記既設トンネル延在
方向に移動可能とされた移動架台を備え、該移動架台上
に、前記地山を掘削するための掘削手段と、前記拡幅ト
ンネル内面に支保工を設けるための支保工設置手段と、
を備え、前記掘削手段および支保工設置手段が、既設ト
ンネル延在方向に移動しながら、前記地山を掘削して前
記拡幅スペースを形成するとともに、前記拡幅トンネル
内面の支保工を設けることを特徴とする既設トンネル拡
幅装置を用いる。そのため、既設覆工の周りの地山を掘
削してトンネルの拡幅を行う際、既設覆工をまたぐの
で、既設覆工に負荷をかけずに掘削を進めることができ
る。また、支保工設置手段を備えているので掘削が完了
した拡幅トンネル内面にすぐ支保工を設けることがで
き、しかも装置の入れ替えなどの手間をかけずに迅速な
施工が行える。

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の既設トンネル拡幅装置において、前記移動架台と前
記既設覆工の間のトンネル床面に、掘削ずりなどを坑口
側に排出するずり排出手段を配設することを特徴とする
トンネル拡幅装置を用いる。そのため、ほとんどの掘削
ずりなどが既設覆工からすべり落ちてくる床面の位置に
ずり排出手段が置かれているので、掘削作業と並行して
効率的にずり排出ができる。

【００１０】請求項５に記載の発明では、請求項３また
は４に記載の既設トンネル拡幅装置において、前記移動
架台に前記既設覆工の断面外周方向に移動可能な外周移
動手段を備え、該外周移動手段上に前記掘削手段または
支保工設置手段を配設して、それぞれ前記断面外周方向
への移動を可能としたことを特徴とする既設トンネル拡
幅装置を用いる。そのため、外周移動手段によって、断
面外周方向の移動ができるため、掘削手段や支保工設置
手段は、広範囲の旋回機構などを設けることなく簡単で
コンパクトな機構によって拡幅トンネル断面形状に即し
た作業が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面を
通して、同一または相当する部材は、同一の符号を付し
ている。まず本発明に係る既設トンネル拡幅装置を説明
する。図１は、該装置を用いて既設トンネルの拡幅工事
を行っている様子を示すトンネル断面方向の部分断面図
である。図２は、同じくトンネル延在方向の側面視部分
断面図である。図３は、同じくトンネルの上面視部分断
面図である。

【００１２】既設トンネルＡは、車道、鉄道いずれであ
ってもよいが、以下では、例えば２車線からなる既設ト
ンネル車線路面２ａを備える車道トンネルを例にとって
説明する。既設トンネルＡは、例えば鉄筋コンクリート
などでアーチ状に設けられた既設覆工３を備えている。
以下では、既設トンネル車線路面２ａ側の露出面を既設
覆工内周面３ａ、その裏側にあって拡幅前には地山１の
土圧を受けている面を既設覆工外周面３ｂと称する。

【００１３】図１〜３に示したのは、本発明に係る既設
トンネル拡幅装置によって、坑口側から既設覆工３の外
周の地山１が掘削、除去されて、所望幅が拡幅されてい
る工事中の様子である、既設覆工外周面３ｂが露出し、
それに対向する、例えばアーチ状の拡幅トンネル内面４
ａが形成されており、その間にトンネル延在方向に向か
って拡幅スペース４ｂが延ばされ、トンネル拡幅が進め
られている。符号４ｃは、拡幅スペース４ｂの切羽を示
す。

【００１４】なお、本装置の掘削に先立って、既設覆工
内周面３ａは、例えば鋼製支保工などからなる既設トン
ネル支保工１８が建て込まれている。また、拡幅トンネ
ルの事前支保を形成する目的で、既設覆工内周面３ａか
ら地山１の中に、例えばロックボルトやケーブルボルト
などの補強部材８が打設されている。

【００１５】本装置の構成は、大きくは、既設覆工３を
またいで既設トンネル延在方向に移動可能な移動架台６
と、移動架台６に既設覆工外周面３ｂの断面形状に沿っ
て移動可能に配設された掘削手段１２およびコンクリー
ト吹き付け手段１３と、からなる。コンクリート吹き付
け手段１３は、支保工設置手段の一部をなしている。

【００１６】移動架台６は、拡幅スペース４ｂ内に収ま
り、拡幅トンネル内面４ａにほぼ沿うような断面形状を
備える支持フレーム６ａを支持梁６ｂで接合した鉄骨フ
レーム構造物である。

【００１７】移動架台６の下部には、拡幅トンネル床面
２ｂに高さを位置出しして設けられた移動架台支持面２
ｃ上に着地して、移動架台６の自重を受けるための脚部
６ｅが備えられ、その脇には拡幅トンネル床面２ｂ上に
敷設されたレール７上を移動可能な車輪などからなる移
動手段６ｄが設けられている。移動手段６ｄは、例えば
油圧ジャッキ（不図示）によって上げ下げが可能とされ
ている。そのため、レール７に反力を取って移動手段６
ｄを下げて、移動架台６全体を押し上げ、脚部６ｅを移
動架台支持面２ｃから浮かすことができる。それによっ
て、レール７上を移動することができる。また脚部６ｅ
の後方には油圧シリンダ６ｆが備えられており、油圧シ
リンダ６ｆの先端に取り付けたレール把持装置（不図
示）によって、移動架台６を水平方向に押し出して移動
させることが可能とされている。

【００１８】支持フレーム６ａには、既設覆工外周面３
ｂに対向する側に、例えばピンラック６ｃが設けられ、
それにかみ合うピニオン１４を備えた、鉄骨フレームか
らなる移動フレーム１５（外周移動手段）がピンラック
６ｃに案内されて移動可能に係合されている。

【００１９】移動フレーム１５の切羽側には、掘削手段
１２が吊り下げられて設けられている。掘削手段１２
は、地山１を掘削するための回転ヘッド１２ａと、その
姿勢を上下方向、左右方向にそれぞれ変更するための油
圧シリンダ１２ｂ、１２ｃからなる自由断面掘削機を採
用することができる。

【００２０】移動フレーム１５の坑口側からは、支保工
建て込み後にコンクリートを吹き付けるためのコンクリ
ート吹き付け手段１３が２台設けられている。その吹き
付け口は、油圧シリンダ１３ａ、１３ｂなどによって姿
勢制御が可能で、伸縮ロッド１３ｃによってトンネル延
在方向への移動が可能とされている。

【００２１】また移動架台６の坑口側には、図２、３に
示したように鉄骨フレームからなる支持フレーム１６
ａ、支持梁１６ｂなどが既設覆工３をまたいで設けられ
た作業台車１６が配置されている。作業台車１６はその
下部に、レール７上を移動する車輪などからなる移動手
段１６ｃを備えて、移動架台６と同様に拡幅スペース４
ｂを移動できる構成とされた移動架台ともなっている。

【００２２】作業台車１６の支持フレーム１６ａの切羽
側側面の上部側には、切羽側に水平方向に伸縮する伸縮
アーム２３が複数設けられている。それぞれの先端に
は、拡幅トンネル内面４に向かって作業が可能な作業台
１７と、拡幅トンネル内面４ａの形状に合わせた、例え
ば鋼アーチ支保工などからなる支保工５を持ち上げて、
拡幅トンネル内面４ａに設置するエレクタ１１とが設け
られている。エレクタ１１は支保工設置手段の一部をな
している。

【００２３】また移動架台６の脚部６ｅと既設覆工３の
間は、掘削ずりなどの回収手段として、例えば小型のシ
ョベルカー９などが配置される空間が確保されている。
ショベルカー９の後方には、坑口側に向かって、掘削ず
りなどを搬送するコンベア１０ａ、１０ｂが配置されて
いる。これらは、ずり排出手段を構成する。

【００２４】なお、コンベア１０ａ、１０ｂは、移動架
台６と別体であってよいが、移動架台６にそれらを収納
したり係合したりする手段を設け、必要なときに移動架
台６とともにトンネル延在方向に移動できるようにして
おいてもよい。

【００２５】なお、上記では、移動架台６および作業台
車１６は、レール７上を移動するとした例で説明した
が、ゴムタイヤなどを備えた無軌道車両装置によって、
拡幅トンネル床面２ｂ上を移動するものであってもよ
い。そのように構成すれば、レール７を敷設しなくてよ
いので、施工段取りを簡略化することができる。

【００２６】また、移動架台６のトンネル延在方向の移
動は、上記の説明の他にも、例えば動力を備えた移動作
業車などによって行くこともできる。また、移動手段６
ｄに動力を備えて自走させるように構成してもよい。

【００２７】なお、上記の説明で掘削手段１２は、移動
フレーム１５から吊り下げられて取り付けられている例
を説明したが、これは、支持フレーム６ａをできるだけ
拡幅トンネル内面４ａに近づけ、既設覆工外周面３ｂと
移動架台６の間にできるだけ広くスペースを設けられる
構成として例示したものである。配置が可能なら、掘削
手段１２を移動フレーム１５の上側に設けてもよいこと
は言うまでもない。

【００２８】次に、上記の既設トンネル拡幅装置を用い
る本発明に係る既設トンネル拡幅工法を説明する。本工
法の第１の工程は、既設トンネルＡの拡幅に先立って、
既設覆工３およびその外周の地山１を補強する工程であ
る。そのために、まず既設トンネルＡの内側から、既設
覆工内周面３ａを、既設トンネル支保工１８で補強する
とともに、既設覆工内周面３ａから地山１の中に、例え
ばロックボルトやケーブルボルトなどからなる補強部材
８を打設して、地山１を補強する。

【００２９】なお補強部材８は、掘削手段１２によって
破砕可能な通常のロックボルトやケーブルボルトを利用
できることはもちろんであるが、掘削中に容易に切断で
きるような材質を採用すると掘削が効率的に行える利点
がある。例えば、そのような材質として、引張強度に優
れるがせん断強度が低いグラスファイバー材料や炭素繊
維強化材料、あるいはそれらと金属との複合材料などを
採用することができる。

【００３０】この作業は、既設トンネル車線路面２ａに
作業車を導入して行うので、完全な活線下で作業を進め
ることは難しいが、作業時間は掘削などに比べればごく
短時間で済むから、例えば交通量の少ない深夜時間帯な
どに限定して通行止めするか、車線規制して作業を進め
ても、不都合が起こるほどでなない。

【００３１】次に、本工法の第２の工程は、上記の既設
トンネル拡幅装置を用いて、既設覆工３を残したまま、
その外周の地山１を掘削する工程である。そのために、
図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれトンネル延在方向、トン
ネル断面方向の断面図を示したように、まず準備段階と
して、本装置を既設覆工３上に導入するために、既設覆
工３外周の地山１を本装置が収まる程度の長さ、例えば
数メートル程度の長さＬだけ、人力もしくは小型の作業
機械などでトンネル延在方向に掘削して、初期拡幅スペ
ース２２を設け、拡幅トンネル床面２ｂを整地し、本装
置を受けるための移動架台支持面２ｃを設ける。そして
拡幅トンネル床面２ｂに移動用のレール７を敷設し、脚
部６ｅを持ち上げた移動架台６をレール７に乗せて、前
進させる。このとき、適切な位置にレール７の敷設を行
うことによって、移動架台６が、既設覆工３に接するこ
となく、またいで移動し、拡幅トンネル内面４ａとも作
業上必要な対向距離を確保して前進されることは言うま
でもない。

【００３２】そして、所定の位置まで移動したところで
移動手段６ｄを上げて脚部６ｅを移動架台支持面２ｃに
着地させる。装置の自重だけで、掘削中の安定できない
恐れがある場合、移動架台支持面２ｃに固定機構を設け
てもよいし、拡幅トンネル内面４ａに設置されている補
強部材８から反力をとってもよい。

【００３３】また、移動架台６と既設覆工３の間の拡幅
トンネル床面２ｂには、ショベルカー９、コンベア１０
ａ、１０ｂを搬入しておく。

【００３４】以上で、準備段階が終わるので、回転ヘッ
ド１２ａを稼動させて、切羽４ｃからトンネル延在方向
に掘削を行う。回転ヘッド１２ａは、油圧シリンダ１２
ｂ、１２ｃの作用によって上下左右に移動可能であり、
切羽４ｃを適切な断面形状で掘削できる。また、掘削手
段１２は、支持フレーム６ａに設けられたピンラック６
ｃと係合するピニオン１４の作用によって、ピンラック
６ｃ上を移動可能とされた移動フレーム１５に設けられ
ているので、ピンラック６ｃに沿って移動できる。した
がって、回転ヘッド１２ａは、切羽４ｃの全面に移動し
ながら拡幅トンネル断面を、トンネル延在方向に掘削す
ることができる。また掘削手段１２はトンネル延在方向
に伸縮機構（不図示）により移動可能となっている。

【００３５】また、掘削によって生じる掘削ずり、掘削
土砂などは、既設覆工外周面３ｂ上に落下して、最終的
に拡幅トンネル床面２ｂ上に集積する。本工法では、シ
ョベルカー９を移動架台６と既設覆工外周面３ｂの間に
配置するので、効率よく掘削ずり、掘削土砂を回収で
き、コンベア１０ａ、１０ｂによって坑口側に迅速にず
り搬出が行える。

【００３６】さて、こうして所定長さの掘削が終わる
と、拡幅トンネル内面４ａを支保する第３の工程に移
る。まず、拡幅トンネル内面４ａの上側に作業スペース
を設けるため、移動架台６上の掘削手段１２を外周方向
に移動させて側方に退避させる。次に作業台車１６から
伸縮アーム２３を移動架台６の間を通して伸長させ、作
業台１７とエレクタ１１を切羽４ｃ付近まで前進させ
る。そしてエレクタ１１により、支保工５を拡幅トンネ
ル内面４ａに設置する。

【００３７】次にコンクリート吹き付け手段１３によっ
て、拡幅トンネル内面４ａおよび支保工５にコンクリー
トを吹き付ける。コンクリート吹き付け手段１３は、掘
削手段１２と同じく、移動フレーム１５に設けられてい
るので、コンクリート吹き付け手段１３自体は大きな移
動範囲を備えていなくとも、既設トンネル車線路面２ａ
にくまなくコンクリートを吹き付けることができる。以
上により、補強部材８で事前支保されていただけの拡幅
トンネル内面４ａに支保が設置される。

【００３８】本工法では、上記の第２および第３の工程
を交互に繰り返し、あるいは可能なら並行して行い、切
羽４ｃを前進させていくことにより、拡幅スペース４ｂ
を反対側の坑口まで貫通させる。

【００３９】次に、第４の工程について説明する。第４
の工程は、既設覆工３を徐々に壊して撤去した後、新設
覆工２１を打設していく工程である。図５に示したの
は、その概略を説明するトンネル延在方向の概略断面図
である。太い矢印は工程の作業が進んでいく方向を示
す。

【００４０】まず、既設覆工３の壊し方を説明する。上
記のように、本工法では、既設覆工３は坑口側から所定
長さずつ徐々に壊していく。まず、既設覆工３の内側に
設けられた支保工５を所定長さ分だけ解体する。そして
ニブラなどのコンクリート圧砕機を装置した自走式機械
などを坑口内に導入して所定長さを壊していく。

【００４１】この作業は、活線下では困難なので、全面
交通止めにして行う。ただし、所定長さのコンクリート
を圧砕するだけなので、短時間で終えられるから、交通
渋滞などの影響が少ない深夜時間帯などを利用して行う
ことも可能である。

【００４２】また、このとき、あらかじめ既設覆工外周
面３ｂから所定長さ範囲にカッターなどで既設覆工３に
切り込みを設けておくと、さらに破砕に要する時間を短
縮することができる。このためのカッターは、移動架台
６の移動フレーム１５に配設しておけば、既設覆工３の
上側から行うことができ、活線状態でも作業可能となる
ので好都合である。もちろん、このカッターは、例えば
作業台車１６などに装置しておいてもよいことは言うま
でもない。

【００４３】もちろん、既設覆工３を壊す方法は他にも
種々考えられるので、どのような方法によってもよい。
例えば、破砕を行う狭い幅のみを覆う強固な移動プロテ
クターを用い、拡幅トンネル床面２ｂに置いた破砕機で
破砕すれば、活線状態でも作業が可能である。また、上
記のようなごく短時間であっても交通止めにしたくない
場合は、例えば１車線分のプロテクターを壊す区間だけ
設置して作業を行い、壊す間のみ車線規制してもよい。

【００４４】次に、１次支保工にコンクリートを打設し
て新設覆工２１を設けるための移動型枠である、セント
ル２０を図示右側から搬入する。図示では略している
が、移動架台６などと同様に移動するための車輪を設け
てレール７上を移動させると効率的である。

【００４５】なお、セントル２０は、覆工コンクリート
が硬化して所定強度が発現するまでは、プロテクターと
しての機能をも有する。セントル２０は、第３の工程で
１次支保を行った上で搬入するので、新設覆工コンクリ
ートの打設に耐えられるだけの強度があればよい。

【００４６】そして、既設覆工３を壊した延長距離に相
当する長さだけ、セントル２０を前進させ、コンクリー
トを打設する。新設覆工２１の強度が所定値に発現する
まで養生したら、既設覆工３を壊し、セントル２０を外
し、再び前進させて新設覆工２１の設けられた新設覆工
設置区間を前進させる。これを繰り返して、既設覆工３
を取り壊しながら新設覆工２１を打設していく。

【００４７】以上に説明したように、本工法によれば、
第２、第３の工程において、既設覆工３が残され、作業
は拡幅スペース４ｂ内のみで行われ、掘削ずりが既設ト
ンネル車線路面２ａに落下したり、作業機械が既設トン
ネル内側に侵入したりすることがない。また、既設覆工
３は第１の工程で外周の地山１が掘削される以前にトン
ネル内側から補強されているので、掘削が進んでも強度
が落ちることはなく、既設トンネル内側に対して、プロ
テクターの機能を発揮することができるものである。

【００４８】しかも、本工法では、自重や掘削反力を脚
部６ｅや移動手段６ｄを通じて拡幅トンネル床面２ｂに
伝達する掘削装置を用いるので、既設覆工３には、掘削
装置の自重が負荷としてかかることはない。そのため、
その補強に用いる既設トンネル支保工１８は、地山１の
土圧が取り除かれた後の既設覆工３の強度を保ち、掘削
ずりの落下などに対して十分な強度および掘削の衝撃な
どで既設トンネルＡ内にコンクリート片が剥落すること
がない程度の強度を備える支保工で十分であり、既設ト
ンネルＡ内の車線範囲を狭める必要がなく、その配設も
迅速に済ますことができるものである。

【００４９】したがって、第１の工程によって、交通止
め、車線規制が行われるとしてもわずかであり、トンネ
ル拡幅工事において、工期の大部分を占める拡幅スペー
ス４ｂを設ける工程（第２、第３の工程）の間、既設ト
ンネルＡ内に車線幅を狭めてしまうプロテクターを導入
することなしに、既設トンネルＡの車線数そのままの状
態で活線状態を保持することができる。

【００５０】また、第４の工程においては、施工が進行
する間、強度が発現した新設覆工設置区間と、セントル
２０によって拡幅トンネル内面を覆われた新設覆工設置
区間と、既設覆工３によって覆われた既設覆工未壊し区
間に分かれるが、いずれも、プロテクターが置かれたの
と同じ安全性を備えるので、既設トンネルＡの車線数を
確保して活線状態とすることができる。既設覆工３を壊
す短時間の間、通行制限を行う必要があるとしても、そ
のコスト、手間、第３者への影響のいずれにおいても、
大きな問題ではない。

【００５１】ところで、本実施形態における第４の工程
では、新設覆工に先立って既設覆工３を壊すようにして
いる。これは通常のセントルの内部空間がそう広くない
ため、セントルの設置の支障になることも考えられるか
らである。しかし、拡幅スペースの面積が広い場合、あ
るいはセントルの形状が拡幅スペースに収まる場合など
では、既設覆工３がセントル設置の支障とはならない。
その場合には、既設覆工３を壊す前に、新設覆工を先行
させて築造（形成）し、その後に既設覆工３の壊しを行
うようにしてもよいことはもちろんである。

【００５２】また、既設覆工３を残して、外周の地山１
を掘削する手段はいろいろ考えられるが、本発明にかか
る既設トンネル拡幅装置によれば、既設覆工３をまたい
で、自立しているので、既設覆工３に余計な負荷をかけ
ることなく施工ができる。また、移動フレーム１５に掘
削手段１２、コンクリート吹き付け手段１３などトンネ
ル拡幅に必要な機能だけをコンパクトにまとめ、拡幅ト
ンネル断面に合わせて形状をレイアウトした専用機とし
ているので、作業機械の都合でトンネル拡幅幅を広げる
必要がないから、合理的な手間、コストによってトンネ
ル拡幅が行える。

【００５３】また、第３の工程で建て込む支保工５は、
通常分割して搬入するが、例えば、拡幅トンネル内面４
ａに打設されている補強部材８に吊り下げ装置を取り付
けて搬入手段とすると便利である。また、作業足場は、
その都度設けてもよいが、レール７上を移動できる作業
台車１６を必要に応じて、作業位置まで移動させて、作
業足場に用いると効率的である。

【００５４】なお、上記では、移動フレーム１５は、ラ
ックピニオン方式で断面外周方向に移動する例で説明し
たが、移動方式はこれだけに限られないことは言うまで
もない。例えば、チェーン伝動方式や歯車伝動方式など
も採用することができる。

【００５５】なお、移動フレーム１５を断面外周方向に
移動させるのは、掘削手段１２やコンクリート吹き付け
手段１３などの可動範囲を減らしてその構成を簡単でコ
ンパクトにするためであって、例えば、それぞれを複数
設けて、支持フレーム６ａ上に固定して設けてもよい。
そのように構成すれば、同時に施工できるので、作業効
率が高められるという利点がある。

【００５６】なお、上記では、移動架台６の導入は、別
手段で初期拡幅スペース２２を掘削してから行う例を説
明したが、例えば、図４（ｃ）、（ｄ）にそれぞれトン
ネル延在方向、トンネル断面方向の断面図を示したよう
に、既設トンネルＡの坑口近傍に、既設覆工内周面３ａ
内部に貫入するプロテクター１９を設け、その上に移動
架台６をまたぐように設置し、最初から移動架台６を用
いて掘削を進めてもよい。プロテクター１９は、移動架
台６が完全に既設覆工３上に移動してからは不要となる
が、反対の坑口側に拡幅スペース４ｂが貫通する際に、
再度用いれば、活線状態が確保できて好都合である。

【００５７】なお、上記の説明では、支保工設置手段
を、コンクリート吹き付け手段１３は移動架台６に、エ
レクタ１１は作業台車１６に、それぞれ分けて搭載する
例で説明したが、それぞれを一体の移動架台に搭載して
もよいことは言うまでもない。

【００５８】なお、上記の説明では、作業台１７とエレ
クタ１１がトンネルの周方向には移動しない例で説明し
たが、例えば、移動架台６と同様に、ピンラック６ｃに
ピニオン１４がかみ合って移動する移動フレーム１５の
ような外周移動手段を設けることにより、作業台１７と
エレクタ１１もトンネルの周方向に移動できるようにし
てもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１に記載の
発明では、第１の工程で既設覆工およびその外周の地山
の補強が行えるので、既設覆工をプロテクターとして用
いることができて、工期の大部分を占める第２、第３の
工程において、既設トンネルの車線数を確保した活線状
態での施工が行えるという効果を奏する。また、事前支
保されているから、地山の掘削を効率的かつ安全に進め
ることができるという効果を奏する。また、既設覆工を
除去する前に、第３の工程で拡幅トンネル内面を支保す
るので、新設覆工を設ける際に作業が安全に行えるとい
う効果を奏する。

【００６０】請求項２に記載の発明では、掘削手段と支
保工設置手段が移動架台に備えられているから、既設覆
工に負荷がかからず、第１の工程における支保工を小規
模にとどめることができる。その結果、既設トンネル内
のスペースをより多く確保することができ、第１の工程
にあまり手間をかけなくて済むという効果を奏する。ま
た、掘削手段と支保工設置手段を備えているから、第２
の工程と第３の工程を相次いで行うことができる。その
結果、工事の安全性を高めることができ、しかも作業機
械の入れ替えなどをする必要がないので工事の作業効率
を上げることができるという効果を奏する。

【００６１】請求項３に記載の発明では、既設覆工の周
りの地山を掘削してトンネルの拡幅を行う際、既設覆工
をまたいで負荷をかけずに掘削を進めることができる。
また、支保工設置手段も備えているので掘削が完了した
拡幅トンネル内面にすぐ支保工を設けることができ、工
事の安全性を高めることができ、しかも作業機械の入れ
替えなどをする必要がないので工事の作業効率を上げる
ことができるという効果を奏する。

【００６２】請求項４に記載の発明では、ほとんどの掘
削ずりなどが既設覆工からすべり落ちてくる床面の位置
にずり排出手段が置かれるから、掘削ずりの回収と搬出
を効率よく行うことができるという効果を奏する。

【００６３】請求項５に記載の発明では、掘削手段や支
保工設置手段の施工範囲を確保するために、複雑なブー
ム機構などを設けずとも、簡単でコンパクトな機構で拡
幅トンネル断面形状に即した作業が可能となるから、汎
用作業機械を用いた場合に比べて小さな拡幅断面で施工
を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る既設トンネル拡幅装置を用いて
既設トンネルの拡幅工事を行っている様子を示すトンネ
ル断面方向の部分断面図である。

【図２】 同じくトンネル延在方向の側面視部分断面図
である。

【図３】 同じくトンネルの上面視部分断面図である。

【図４】 本発明に係る既設トンネル掘削工法の初期拡
幅スペースを設ける２つの方法を説明するトンネル延在
方向および断面方向の断面図である。

【図５】 第４の工程の概略を説明するトンネル延在方
向の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 地山 ３ 既設覆工 ３ｂ 既設覆工外周面 ４ａ 拡幅トンネル内面 ４ｂ 拡幅スペース ５ 支保工 ６ 移動架台 ８ 補強部材 ９ ショベルカー（ずり排出手段） １０ａ、１０ｂ コンベア（ずり排出手段） １１ エレクタ（支保工設置手段） １２ 掘削手段 １３ コンクリート吹き付け手段（支保工設置手段） １５ 移動フレーム（外周移動手段） １６ 作業台車（移動架台） １８ 既設トンネル支保工 ２０ セントル ２１ 新設覆工

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設トンネルの既設覆工を取り囲む地山
   を掘削して、拡幅トンネルの拡幅断面を形成し、該拡幅
   断面を既設トンネル延在方向に延ばして、拡幅トンネル
   の拡幅スペースおよび拡幅トンネル内面を形成し、該既
   設覆工の除去と前記拡幅トンネル内面に新設トンネルの
   新設覆工の構築を行う既設トンネル拡幅工法であって、 前記既設トンネルの内側から、前記既設覆工および前記
   地山を補強する第１の工程と、 前記既設覆工を残し、前記地山を掘削して、前記拡幅ス
   ペースを形成する第２の工程と、 前記拡幅トンネル内面に支保工を設ける第３の工程と、 前記既設覆工除去するとともに、前記支保工が設けられ
   た前記拡幅トンネル内面に新設覆工を設ける第４の工程
   と、 からなり、 前記第１〜３の工程によって、既設トンネル延在方向に
   わたって前記拡幅スペースを設けてから、前記第４の工
   程を繰り返して拡幅を行うことを特徴とする既設トンネ
   ル拡幅工法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の既設トンネル拡幅工法
   において、 前記第２および第３の工程を、 前記既設覆工をまたいで、前記既設トンネル延在方向に
   移動可能とされた移動架台を備え、該移動架台上に、前
   記地山を掘削するための掘削手段と、前記拡幅トンネル
   内面に支保工を設けるための支保工設置手段と、を備え
   る装置を用いて行うことを特徴とする既設トンネル拡幅
   工法。
3. 【請求項３】 既設トンネルの既設覆工を取り囲む地山
   を掘削して、拡幅トンネルの拡幅断面を形成し、該拡幅
   断面を既設トンネル延在方向に延ばして、拡幅トンネル
   の拡幅スペースおよび拡幅トンネル内面を形成するため
   の既設トンネル拡幅装置であって、 前記既設覆工をまたいで、前記既設トンネル延在方向に
   移動可能とされた移動架台を備え、 該移動架台上に、 前記地山を掘削するための掘削手段と、 前記拡幅トンネル内面に支保工を設けるための支保工設
   置手段と、 を備え、 前記掘削手段および支保工設置手段が、既設トンネル延
   在方向に移動しながら、前記地山を掘削して前記拡幅ス
   ペースを形成するとともに、前記拡幅トンネル内面の支
   保工を設けることを特徴とする既設トンネル拡幅装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の既設トンネル拡幅装置
   において、 前記移動架台と前記既設覆工の間のトンネル床面に、掘
   削ずりなどを坑口側に排出するずり排出手段を配設する
   ことを特徴とするトンネル拡幅装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の既設トンネル
   拡幅装置において、 前記移動架台に前記既設覆工の断面外周方向に移動可能
   な外周移動手段を備え、 該外周移動手段上に前記掘削手段または支保工設置手段
   を配設して、それぞれ前記断面外周方向への移動を可能
   としたことを特徴とする既設トンネル拡幅装置。