JP2004360342A

JP2004360342A - Widening device and widening method for existing tunnel

Info

Publication number: JP2004360342A
Application number: JP2003161612A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawai; 征彦河井; Masahiko Miura; 正彦三浦; Michiya Oura; 道哉大浦; Takeshi Fujii; 剛藤井
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP4172330B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a widening device and a widening method for an existing tunnel, which are improved in working efficiency. <P>SOLUTION: The widening device 10 is for use in constructing a widened tunnel D on an outer peripheral side of an existing tunnel A, and formed of a leading stand 12, a trailing stand 14, a moving stage 16, widening work equipment 18, a transfer device 20, and a moving device 22. The stand 12 is arranged so as to be opposed to a working face of the widened tunnel and movable along a tunnel axial direction. The stand 14 is arranged adjacently to the rear of the stand 12, and movable along the tunnel axial direction. The stage 16 is arranged on a ceiling portion of the stand 14 in a manner movable along a tunnel circumferential direction. The equipment 18 is mounted on the ceiling portion of the stand 14 in a manner movable along the tunnel axial direction. The transfer device 20 selects pieces of the equipment 18 according to the procedure of widening works, and transfers the selected pieces from the stand 14 to the stage 16 to be mounted on the same. The moving device 22 moves the selected pieces of the equipment 18 mounted on the stage 16 along the tunnel circumferential direction while setting the selected pieces in a readily available state for the widening works. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法に関し、特に、供用中のトンネル断面を拡幅する際に適用される拡幅装置および拡幅工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
施工後に使用年数が経過した既設トンネルに、現在の建築限界を満たさないなどの不都合があると、その断面を拡大する場合がある。既設トンネルの断面を拡大する際には、供用中のトンネルで、車両等の走行を確保しながら拡幅工事を行うことになり、例えば、非特許文献１には、このような条件で既設トンネルの拡幅を行う工法の一例が開示されている。
【０００３】
この非特許文献には、図１７に示すように、拡幅トンネル１が、既設トンネル２の全断面を含み、既設トンネル２の概略天井部上方に位置する上半拡幅部１ａと、既設トンネル２の概略両側部外方に位置する下半拡幅部１ｂとを備えた形態で拡幅する場合が例示されている。
【０００４】
このような拡幅トンネル１を構築する際には、同図に示すように、既設トンネル２内に、断面が逆凹状のプロテクタ３を設置して、プロテクタ３の内部側で車両等の通行を確保するとともに、プロテクタ３を作業足場として用い、その上部に掘削機械４などを搭載して、上半拡幅部１ａの掘削などの作業を行い、路盤上を走行する掘削機械５により下半拡幅部１ｂの掘削などの拡幅作業を行っていた。
【０００５】
このような上半ないしは下半拡幅部１ａ，１ｂの掘削作業は、通常、上半拡幅部１ａを全線で掘削した後に、下半拡幅部１ｂの掘削を行ったり、あるいは、これらの掘削が同時に行われる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の既設トンネルの拡幅工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【非特許文献】
土木学会第５７回年次学術講演会（平成１４年９月）ｐｐ３７３−３７４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した従来の拡幅工法では、プロテクタ３上に掘削機械４などの重機を上載し、プロテクタ３を作業床として用いるが、拡幅トンネル１の構築には、地盤の掘削，既設トンネル２の破砕，コンクリートの吹付け，ロックボルトの打設など異なった種類の機材を用いる作業があり、これらの作業をプロテクタ３上で行うためには、プロテクタ３上での機材の入れ替えが必要になり、このような入れ替え作業は、プロテクタ３上から不要になった機材を降ろして、これから行う作業に必要な機材を載せることになるが、このような積み下ろし、および、積上げ作業は、時間がかかり、施工能率を大きく低下させる原因となっていた。
【０００９】
また、プロテクタ３は、その上部で重機などの入れ替え作業を可能にするためには、幅が広く、かつ、剛性の高い部材を使用し、しかも、これを全線に亘って使用することになると、全工事に占める鋼材費の割合が大きくなり、非常に不経済になっていた。
【００１０】
さらに、既設トンネル２の断面が小さい場合には、これに応じてプロテクタ３の断面も小さくなって、プロテクタ３上での重機の入れ替えに時間がかかり、施工能率がより一層大幅に低下するという問題もあった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、施工能率の向上を図りつつ、経済的に拡幅が可能になる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、既設トンネルの外周を拡幅して拡幅トンネルを構築する際に用いる拡幅装置において、前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージと、前記後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載された掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材と、前記拡幅トンネルの拡幅工事の進行に伴って前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載させる移送装置と、前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させる移動装置とを有している。
【００１３】
このように構成した既設トンネルの拡幅装置によれば、拡幅トンネルの構築作業に用いる掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材は、後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載されており、これらの拡幅作業用機材を、拡幅トンネルの拡幅工事の進行に伴って選択して、後行架台から移送装置により移動ステージに移送搭載し、移動ステージに搭載された拡幅作業用機材を、拡幅作業が可能な状態で移動装置を介して、トンネル周方向に沿って移動させので、拡幅作業用機材の入れ替え作業は、拡幅作業用機材の積み下ろしと、積み上げ作業が不要になり、入れ替え作業が簡単に行える。
【００１４】
拡幅作業用機材の入れ替え作業が簡単に行えると、施工能率が大幅に向上する。また、拡幅トンネルの構築作業に用いる掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材は、後行架台の天井部にトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載すると、供用中の既設トンネルで車両等の走行を確保するためのプロテクタは、高い剛性を必要とせず、簡易なもので済み、簡易なプロテクタであれば、これを全線に亘って使用しても、鋼材費の割合が小さくなり、経済的に拡幅工事が行える。
【００１５】
前記先行架台は、アーチ状の天井部を有し、前記移動ステージは、前記アーチ形状に沿って、トンネル周方向に移動することができる。
【００１６】
前記後行架台は、前記先行架台の天井部と同じ形状のアーチ状天井部を有し、前記拡幅作業用機材は、前記天井部の周方向に沿って所定の間隔を隔てて、個別にトンネル軸方向移動が可能に搭載することができる。
【００１７】
前記拡幅作業用機材は、基台上に載置され、前記後行架台の前記天井部に前記基台をトンネル軸方向に沿って案内するガイドレールを設けることができる。
【００１８】
前記基台には、当該基台が前記後行架台から前記移動ステージに移送された際に、前記移動ステージの所定の位置に位置決め固定する固定部を設けることができる。
【００１９】
前記移送装置は、伸縮ブランジャの端部が着脱自在に前記基台に結合され、前記後行架台の前記天井部に設置される油圧シリンダーから構成することができる。
【００２０】
前記移動装置は、低摩擦材を介して、前記先行架台に支持された前記移動ステージに設けられた回転駆動用のモータと、前記モータ回転軸に取り付けられたピニオンと、前記先行架台に設けられ、前記ピニオンに係合するラックとで構成することができる。
【００２１】
また、本発明は、既設トンネルの外周に拡幅した拡幅トンネルを構築する既設トンネルの拡幅工法において、前記拡幅トンネルの切羽面と対向配置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な先行架台と、前記先行架台の後方に隣接設置され、トンネル軸方向に沿って移動可能な後行架台と、前記先行架台の天井部に、トンネル周方向に沿って移動自在に設けられた移動ステージとを備えた拡幅装置を用い、前記後行架台の天井部に掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、前記拡幅トンネルの構築作業の進行に伴って、前記拡幅作業用機材を選択して、前記後行架台から前記移動ステージに移送搭載し、前記移動ステージに搭載された前記拡幅作業用機材をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うようにした。
【００２２】
このように構成した既設トンネルの拡幅工法によれば、後行架台の天井部に掘削機，コンクリート破砕機，ブレーカー，コンクリート吹付け機，ロックボルト打設機などの複数の拡幅作業用機材をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、拡幅トンネルの構築作業の進行に伴って、拡幅作業用機材を選択して、後行架台から移動ステージに移送搭載し、移動ステージに搭載された拡幅作業用機材をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うので、拡幅作業用機材の入れ替え作業が不要になり、拡幅作業用機材の入れ替え作業が不要になると、施工能率が大幅に向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図１６は、本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法の一実施例を示している。
【００２４】
これらの図に示した拡幅装置１０は、既設トンネルＡの外周、すなわち、側部Ｂと天井側Ｃとを拡幅した拡幅トンネルＤを構築する際に用いられ、先行架台１２と、後行架台１４と、移動ステージ１６と、拡幅作業用機材１８と、移送装置２０と、移動装置２２とを備えている。
【００２５】
先行架台１２は、拡幅トンネルＤの切羽面Ｅに対向するように設置されるものであって、図２にその詳細を示すように、アーチ状の天井部１２ａと、天井部１２ａを下方側から支持する門型支持脚１２ｂと、門型支持脚１２ｂの両下端に設けられた車輪１２ｃとを備えている。
【００２６】
門型支持脚１２ｂの内方には、既設トンネルＡ内での車両等の走行を可能にする簡易プロテクタ２４が設置できる大きさを備えている。また、車輪１２ｃは、拡幅トンネルＤ内に設置されるガイドレール２６上に載置されていて、この構成により、先行架台１２は、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。
【００２７】
後行架台１４は、先行架台１２の後方に隣接設置され、先行架台１２よりも全長が長く形成され、図３にその詳細を示すように、アーチ状の天井部１４ａと、天井部１４ａを下方側から支持する門型支持脚１４ｂと、門型支持脚１４ｂの両下端に設けられた車輪１４ｃとを備えている。
【００２８】
天井部１４ａは、先行架台１２の天井部１２ａと同じ曲率のアーチ状になっていて、本実施例の場合には、各天井部１２ａ，１４ａは、拡幅トンネルＤのインバート部から所定距離を隔てた個所に両端が位置している。
【００２９】
拡幅トンネルＤの各天井部１２ａ，１４ａの両端部の外方に設けられる空間は、例えば、図１ないしは３に示すように、土砂運搬用のダンブトラック２８や、地山掘削用の掘削機３０の走行が可能な大きさになっている。
【００３０】
門型支持脚１４ｂは、先行架台１２の支持脚１２ｂと同様に、既設トンネルＡ内での車両等の走行を可能にする簡易プロテクタ２４が設置できる大きさを備えている。また、車輪１４ｃは、拡幅トンネルＤ内に設置されるガイドレール２６上に載置されていて、この構成により、先行架台１４は、トンネル軸方向に沿って移動可能になっている。
【００３１】
移動ステージ１６は、先行架台１２の天井部１２ａに、トンネル周方向に移動自在に設けられており、図４〜図７にその詳細を示すように、平板状の本体１６ａと、ガイド部１６ｂと、ストッパ孔１６ｃとを備えている。
【００３２】
本体１６ａの前後方向の下面には、図７に示すように、Ｌ形の突起部１６ｄが突設され、一対の突起部１６ｂが天井部１２ａの上端に設けられた凸部を抱き込むようにして設置することで、本体１６ａは、天井部１２ａのアーチ形状に沿って、周方向に移動自在に支持されている。
【００３３】
この場合、本体１６ａ周方向移動を容易にするために、本体１６ａの下面と天井部１２ａの上面との間に低摩擦材３２が介装されている。ガイド部１６ｂは、図６に示すように、断面がコ字形の部材であって、本体１６ａの幅方向の端縁上面に、一対が対向するように固設されていて、後述する拡幅作業用機材１８が搭載された基台３４が後方から挿入できるように構成されている。
【００３４】
ストッパ孔１６ｃは、ガイド部１６ｂの後方側に穿設形成されており、後述する固定部３８の固定ピン３８ａが挿入されるものである。一方、拡幅作業用機材１８は、拡幅トンネルＤの構築作業に用いるものであって、後行架台１４の天井部１４ａ上に、トンネル軸方向に沿って移動自在に搭載されており、本実施例の場合には、ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどから構成されている。
【００３５】
これらの拡幅作業用機材１８は、前述した５種類の機材が、図３に示すように、左側から前述した順に、後行架台１４の天井部１４ａの周方向に沿って所定の間隔を隔てて、個別にトンネル軸方向移動が可能に搭載されており、各拡幅作業用機材１８（ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅ）は、本実施例の場合、同一形状の基台３４にそれぞれ搭載固定されている。
【００３６】
後行架台１４の天井部１４ａには、図４，５に掘削機１８ａの搭載形態を代表して示すように、掘削機１８ａが搭載された基台３４を、トンネル軸方向に沿って案内するガイドレール３６が設置されている。
【００３７】
このようなガイドレール３６は、天井部１４ａに搭載する拡幅作業用機材１８の数に対応させて、周方向に所定の間隔を隔てて相互に平行になるように設けられている。
【００３８】
すなわち、本実施例の場合には、拡幅作業用機材１８は、ホイールローダー式の掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅの５種類で構成されているので、５条のガイドレール３６が天井部１４ａに平行に配置されている。
【００３９】
拡幅作業用機材１８が搭載される各基台３４には、当該基台３４が後行架台１４から移動ステージ１６に移送された際に、移動ステージ１６の所定の位置に位置決め固定する固定部３８が設けられている。
【００４０】
本実施例の場合、この固定部３８は、図５および図６に、その詳細を示すように、固定ピン３８ａと、固定ピン３８ａの出没用シリンダ３８ｂとから構成され、各基台３４の後端側の両側に、同一構成のものが一対配置されている。
【００４１】
このように構成した固定部３８では、拡幅作業用機材１８が搭載された基台３４を、ガイド部１６ｂで案内させながら移動ステージ１６の本体１６ａ上に載置受承させた際に、シリンダ３８ｂを駆動させて、固定ピン３８ａを突出させると、これがストッパ孔１６ｃに嵌まり込むことで、基台３４が移動ステージ１６の位置に位置決めされて、固定される。
【００４２】
移送装置２０は、拡幅トンネルＤの拡幅工事の進行に伴っても拡幅作業用機材１８を選択して、個別に後行架台１４から移動ステージ１６に移送搭載させるものであって、本実施例の場合には、一端が着脱自在に基台３４に結合され、後行架台１４の天井部１４ａに設置される油圧シリンダーから構成されている。
【００４３】
油圧シリンダー２０（移送装置）は、各ガイドレール３６の中心軸上にそれぞれ配置されており、伸縮プランジャ２０ａと、プランジャ２０ａを収容する本体２０ｂとを備えている。
【００４４】
伸縮プランジャ２０ａの先端は、図４および図５にその詳細を示すように、着脱機構４０を介して、各基台３４に結合されている。着脱機構４０は、伸縮プランジャ２０ａの先端に固設されたコ字形部材４０ａと、係止片４０ｂと、シリンダ４０ｃとを備えている。
【００４５】
係止片４０ｂは、一端が基台３４の端部に固定され、他端側がコ字形部材４０ａに挿入されるものであって、貫通孔が設けられている。シリンダ４０ｃは、コ字形部材４０ａの側面に固設され、コ字形部材４０ａ内に出没するピンを有している。
【００４６】
シリンダ４０ｃを駆動させて、ピンを係止片４０ｂの貫通孔内に挿通させると、伸縮プランジャ２０ａと基台３４とが連結され、シリンダ４０ｃを非駆動状態にすると、ピンが係止片４０ｂから離間して、伸縮プランジャ２０ａと基台３４との連結が解除される。
【００４７】
一方、移動装置２２は、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８を拡幅作業が可能な状態で、トンネル周方向に沿って移動させるものであって、本実施例の場合には、図６，７に示すように、回転駆動用のモータ２２ａと、ピニオン２２ｂと、ラック２２ｃとを備えている。
【００４８】
回転駆動用モータ２２ａは、低摩擦材３２を介して、先行架台１２に支持された移動ステージ１６の本体１６ａに設けられており、本実施例の場合には、同期駆動される複数から構成されている。
【００４９】
ピニオン２２ｂは、回転駆動用のモータ２２ａの回転軸に固設されていて、先行架台１２の天井部１２ａの側面に突設されたラック２２ｃと係合している。ラック２２ｃは、本実施例の場合、アーチ状に湾曲した天井部１２ａの側面形状に沿って、同じ曲率で湾曲している。
【００５０】
以上のように構成された移送装置２０および移動装置２２によれば、着脱機構４０のシリンダ４０ｃを駆動させて、伸縮プランジャ２０ａを基台３４に連結した状態で、伸縮プランジャ２０ａを伸長させると、拡幅作業用機材１８を搭載した基台３４は、トンネル軸方向に移動する。
【００５１】
この際に、移動ステージ１６を基台３４の移動方向と同軸上に位置決めしておくと、基台３４は、ガイドレール２６に案内されて、後行架台１４の天井部１４ａから移動ステージ１６の本体１６ａ上に移送することができる。
【００５２】
このような移送が終了すると、固定部３８により基台３４を移動ステージ１６の所定位置に固定し、着脱機構４０のシリンダ４０ｃを非駆動状態にして、伸縮プランジャ２０ａと基台３４との連結を解除すると、基台３４は、その上部に拡幅作業用機材１８を搭載させたままで、移動装置２２によりトンネルの周方向に移動させることができる。
【００５３】
基台３４を周方向に移動させる際には、移動装置２２のモータ２２ａを回転駆動させて、移動ステージ１６を先行架台１２のアーチ状天井部１２ａに沿って、トンネル周方向に移動させる。
【００５４】
さて、以上のように構成した拡幅装置１０によれば、、拡幅トンネルＤの構築作業に用いる掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８は、後行架台１４の天井部１４ａにトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載されており、これらの拡幅作業用機材１８を、拡幅トンネルＤの拡幅工事の進行に伴って選択して、後行架台１４から移送装置２０により移動ステージ１６に移送搭載し、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８を、拡幅作業が可能な状態で移動装置２２を介して、トンネル周方向に沿って移動させので、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業は、拡幅作業用機材１８の積み下ろしと、積み上げ作業が不要になり、入れ替え作業が簡単に行える。
【００５５】
拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が簡単に行えると、施工能率が大幅に向上する。また、拡幅トンネルＤの構築作業に用いる掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８は、後行架台１４の天井部１４ａにトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載すると、供用中の既設トンネルＡで車両等の走行を確保するためのプロテクタ２４は、高い剛性を必要とせず、簡易なもので済み、簡易なプロテクタであれば、これを全線に亘って使用しても、鋼材費の割合が小さくなり、経済的に拡幅工事が行える。
【００５６】
次に、上記構成の拡幅装置１０を使用して、拡幅トンネルＤを構築する工法について説明する。拡幅トンネルＤを構築する際には、まず、既設トンネルＡ内に簡易プロテクタ２４を設置して、切羽に対向するように先行架台１２が設置され、その後方に後行架台１４が設置される。
【００５７】
後行架台１４の天井部１４ａには、掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８が、基台３４上に搭載固定されて、載置されている。
【００５８】
拡幅トンネルＤを構築する際には、まず、既設トンネルＡの天井部Ｃの掘削作業が行われるので、移送装置２２を駆動して、掘削機１８ａが移動ステージ１６に移送搭載される。
【００５９】
この際には、予め、移動ステージ１６を移動装置２２により周方向に移動させて、掘削機１８ａが搭載されている基台３４との位置合わせが行われる。図１および図２には、掘削機１８ａが搭載された基台３４を移動ステージ１６に搭載させた状態が示されている。
【００６０】
この場合、基台３４は、固定部３８により移動ステージ１６の所定位置に固定され、着脱機構４０の連結状態は解除される。掘削機１８ａを駆動させて、既設トンネルＡの天井部Ｃの掘削作業が行われ、このような掘削作業は、移動装置２２を駆動させて、基台３４を周方向に移動させつつ行われて、先行架台１２の天井部１２ａの一端側から他端側まで、移動させての掘削作業が終了すると、次の、既設トンネルＡの破砕除去作業が行われる。
【００６１】
なお、本実施例の場合には、先行架台１２の天井部１２ａの端部が、拡幅トンネルＤの路盤から上方に離間した位置に設定されている関係から、図１，２に示したように、既設トンネルＡの側部Ｂは、路盤上を走行する掘削機３０により掘削される。
【００６２】
この場合、先行架台１２の天井部１２ａの端部は、拡幅トンネルＤのインバート近傍まで延設して、移動ステージ１６上に載置している掘削機１８ａで、拡幅トンネルＤの全断面を掘削するようにしても良いし、このような天井部１２の構成を採用すると、後述する吹付けなどの作業も同様に、全断面で行うことができる。
【００６３】
破砕除去作業を行う際には、掘削機１８ａは、移動装置２２により周方向に移動した後に、移送装置２０により移動ステージ１６から後行架台１４に移送され、後行架台１４の元の位置に戻されて、移動ステージ１６上から撤去される。
【００６４】
掘削機１８ａが撤去されると、次に、既設トンネルＡ壁の撤去工程が行われるので、移動ステージ１６には、図９，１０に示すように、後行架台１４上に搭載されているコンクリート破砕機１８ｂを選択して、これが搭載され、掘削機１８ａの掘削作業により露出した既設トンネルＡの壁の除去が行われる。
【００６５】
コンクリート破砕機１８ｂの移送や周方向移動は、前述した掘削機１８ａと同様な方法で行われる。なお、後述する各種の拡幅作業用機材１８の移動ステージ１６への搭載や撤去ないしは周方向の移動操作は、掘削機１８ａの場合と実質的に同じようにして行われるので、以下の説明では、これを省略する。
【００６６】
本実施例の場合、既設トンネルＡ壁の破砕作業は、掘削作業と同様に、下端側の破砕が路盤上を走行する掘削機３０により行われる。
【００６７】
次に、既設トンネルＡ壁の破砕により残存している部分のコソク、当り取り作業が行われるので、破砕機１８ｂを移動ステージ１６から撤去して、図１１，１２に示すように、ブレーカー１８ｃを選択して、これを移動ステージ１６に搭載して、既設トンネルＡ壁のコソク、当り取り作業が行われる。
【００６８】
この作業が終了すると、次に、掘削壁面に覆工層を形成する工程が行われるので、図１３，１４に示すように、移動ステージ１６にブレーカー１８ｃに替えて、コンクリート吹付け機１８ｄが搭載され、掘削面に、コンクリートを吹き付けて、所定厚みの覆工層を形成する。
【００６９】
覆工層の形成作業が終了すると、次に、掘削壁面にロックボルトの打設作業が行われるので、図１５，１６に示すように、移動ステージ１６にコンクリート吹付け機１８ｄに替えて、ロックボルト打設機１８ｅが搭載されて、覆工層の上からロックボルトの打設が行われる。
【００７０】
以上の工程で、１掘削サイクルの拡幅作業が終了し、以後は、同様な工程が順次繰り返されて、既設トンネルＡの全長に亘って、拡幅トンネルＤが構築されると、拡幅工事が完了する。
【００７１】
さて、以上のように構成した既設トンネルの拡幅工法によれば、後行架台１４の天井部１４ａに掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅなどの複数の拡幅作業用機材１８をトンネル軸方向に沿って、移動自在に搭載し、拡幅トンネルＤの構築作業の進行に伴って、拡幅作業用機材１８を選択して、後行架台１４から移動ステージ１６に移送搭載し、移動ステージ１６に搭載された拡幅作業用機材１８をトンネル周方向に沿って移動させて、掘削，既設トンネルの破砕，ロックボルトの打設，コンクリートの吹付けなどの拡幅トンネルの構築作業を行うので、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が不要になり、拡幅作業用機材１８の入れ替え作業が不要になると、施工能率が大幅に向上する。
【００７２】
なお、上記実施例では、拡幅作業用機材１８として掘削機１８ａ，コンクリート破砕機１８ｂ，ブレーカー１８ｃ，コンクリート吹付け機１８ｄ，ロックボルト打設機１８ｅを例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、ロックボルトの打設を行わない拡幅工事では、ロックボルト打設機１８ｅは不要であり、拡幅作業用機材１８は、拡幅工事で採用する工法に応じて適宜選択することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置および拡幅工法によれば、施工能率の向上を図りつつ、経済的に拡幅が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて拡幅部を掘削する際の側面説明図である。
【図２】図１の縦断面の正面図である。
【図３】図１の縦断面の正面図である。
【図４】図１の要部拡大図である。
【図５】図４の上面図である。
【図６】図４のＩ−Ｉ線矢視図である。
【図７】図４のＩＩ部拡大図である。
【図８】図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルの壁を破砕する際の側面説明図である。
【図１０】図９の要部正面図である。
【図１１】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて既設トンネルの壁をコソク，当り取る際の側面説明図である。
【図１２】図１１の要部正面図である。
【図１３】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いて覆工層を形成する際の側面説明図である。
【図１４】図１３の要部正面図である。
【図１５】本発明にかかる既設トンネルの拡幅装置を用いてロックボルトを打設する際の側面説明図である。
【図１６】図１５の要部正面図である。
【図１７】従来の拡幅工法の断面説明図である。
【符号の説明】
Ａ既設トンネル
Ｂ側部
Ｃ天井部
Ｄ拡幅トンネル
１０拡幅装置
１２先行架台
１４後行架台
１６移動ステージ
１８拡幅作業用機材
２０移送装置
２２移動装置
２４簡易プロテクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a widening apparatus and a widening method for an existing tunnel, and more particularly to a widening apparatus and a widening method applied when widening a tunnel section in service.
[0002]
[Prior art]
If the existing tunnel, which has been used for a long time after construction, does not meet the current building limits, the cross section may be enlarged. When enlarging the cross section of an existing tunnel, widening work will be performed while securing the traveling of vehicles and the like in the tunnel in operation. For example, Non-Patent Document 1 discloses that the existing tunnel is constructed under such conditions. An example of a method for widening is disclosed.
[0003]
In this non-patent document, as shown in FIG. 17, the widened tunnel 1 includes the entire cross section of the existing tunnel 2, and the upper half widened portion 1 a located substantially above the ceiling of the existing tunnel 2 and the widened tunnel 1. The case where the width is widened in a form including a lower half widened portion 1b located on the outside of both sides is schematically illustrated.
[0004]
When constructing such a widened tunnel 1, as shown in the figure, a protector 3 having an inverted concave cross section is installed in an existing tunnel 2, and traffic of vehicles and the like is secured inside the protector 3. At the same time, the protector 3 is used as a working scaffold, and an excavating machine 4 is mounted on an upper portion of the protector 3 to perform an operation such as excavation of the upper half widened portion 1a. Widening work such as excavation of rocks.
[0005]
In the excavation work of the upper half or lower half widened portions 1a and 1b, the excavation of the lower half widened portion 1b is usually performed after the upper half widened portion 1a is excavated on the entire line, or these excavations are performed simultaneously. Done.
[0006]
However, such a conventional widening method of the existing tunnel has a technical problem described below.
[0007]
[Non-patent literature]
Japan Society of Civil Engineers 57th Annual Scientific Lecture (September 2002) pp373-374
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
That is, in the conventional widening method described above, a heavy machine such as an excavating machine 4 is mounted on the protector 3 and the protector 3 is used as a work floor. However, in the construction of the widening tunnel 1, excavation of the ground and crushing of the existing tunnel 2 are performed. There are operations using different types of equipment, such as spraying concrete, and installing rock bolts. In order to perform these operations on the protector 3, it is necessary to replace the equipment on the protector 3. Such replacement work involves unloading unnecessary equipment from the protector 3 and mounting equipment necessary for the work to be performed. However, such loading and unloading work is time-consuming, and construction efficiency is high. Was greatly reduced.
[0009]
In addition, in order to allow replacement work of heavy equipment and the like at the upper part, the protector 3 uses a wide and highly rigid member, and furthermore, if this is used over the entire line, The ratio of steel costs to the total construction has increased, making it extremely uneconomical.
[0010]
Furthermore, when the cross-section of the existing tunnel 2 is small, the cross-section of the protector 3 is correspondingly small, and it takes time to replace heavy equipment on the protector 3, which further reduces the construction efficiency. There was also.
[0011]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to increase the efficiency of construction while expanding the width of an existing tunnel that can be economically widened. It is to provide a widening method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a widening device used for constructing a widened tunnel by widening the outer periphery of an existing tunnel, wherein the widening device is arranged to face the face of the widened tunnel and moves along the tunnel axial direction. A possible leading frame, a trailing frame installed adjacent to the rear of the preceding frame, and movable along the tunnel axis direction, and a ceiling portion of the preceding frame, movably provided along the tunnel circumferential direction. A moving stage and a plurality of widening work such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, a rock bolting machine, etc., which are movably mounted on the ceiling of the following gantry along the tunnel axis direction. A transfer device for selecting the widening work equipment as the widening work of the widening tunnel progresses, and transferring and transferring the widening work equipment to the moving stage from the trailing gantry; The widening work equipment mounted on the moving stage is ready widening work, and a moving device for moving along the tunnel circumferential direction.
[0013]
According to the widening device of the existing tunnel configured as described above, a plurality of widening work equipment such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, and a rock bolt driving machine used for the construction work of the widened tunnel are required. It is movably mounted on the ceiling of the trailing gantry along the tunnel axis direction, and selects these widening work equipment as the widening tunnel widening work progresses, and transfers the equipment from the trailing gantry. The widening work equipment mounted on the moving stage is transferred along the circumferential direction of the tunnel via the moving device in a state where widening work is possible, so the widening work equipment is replaced. In this case, the loading and unloading of the equipment for the widening work and the stacking work become unnecessary, and the replacement work can be easily performed.
[0014]
If the work of replacing the equipment for widening work can be easily performed, the construction efficiency will be greatly improved. In addition, multiple widening work equipment such as excavator, concrete crusher, breaker, concrete spraying machine and rock bolt driving machine used for construction work of widening tunnel are installed along the tunnel axis direction on the ceiling of the following stand. If it is mounted movably, the protector for securing the running of the vehicle etc. in the existing tunnel in service does not require high rigidity, it is simple, and if it is a simple protector, it can be installed on the whole line. Even if it is used over a wide area, the proportion of the cost of steel material is reduced, and widening work can be performed economically.
[0015]
The preceding mount has an arched ceiling, and the moving stage can move in a tunnel circumferential direction along the arched shape.
[0016]
The following gantry has an arched ceiling having the same shape as the ceiling of the preceding gantry, and the widening work equipment is individually tunneled at predetermined intervals along the circumferential direction of the ceiling. It can be mounted so that it can move in the axial direction.
[0017]
The widening work equipment may be mounted on a base, and a guide rail may be provided on the ceiling of the subsequent gantry to guide the base along a tunnel axis direction.
[0018]
The base may be provided with a fixing portion for positioning and fixing the base at a predetermined position on the moving stage when the base is transferred from the trailing gantry to the moving stage.
[0019]
The transfer device may include a hydraulic cylinder having an end of a telescopic plunger detachably coupled to the base and installed on the ceiling of the subsequent gantry.
[0020]
The moving device, via a low friction material, a motor for rotational drive provided on the moving stage supported by the preceding gantry, a pinion attached to the motor rotation shaft, provided on the preceding gantry , And a rack engaged with the pinion.
[0021]
Further, the present invention provides an existing tunnel widening method for constructing a widened tunnel which is widened on the outer periphery of an existing tunnel, wherein the preceding mount is disposed so as to face a face face of the widened tunnel, and is movable along a tunnel axis direction; Widening provided with a trailing mount that is installed adjacent to the rear of the preceding mount and that can move along the tunnel axis direction, and a moving stage that is provided on the ceiling of the preceding mount so as to be movable along the tunnel circumferential direction. A plurality of widening work equipment such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, a rock bolting machine, etc., can be freely moved along the tunnel axis direction on the ceiling of the following gantry using a device. As the construction work of the widening tunnel progresses, the widening work equipment is selected, transferred from the following gantry to the moving stage, and mounted. The equipment for widening work mounted on the bridge is moved along the circumferential direction of the tunnel, and construction work for widening tunnels such as excavation, crushing of existing tunnels, installation of rock bolts, and spraying of concrete is performed. .
[0022]
According to the widening method of the existing tunnel constructed in this way, a plurality of widening work equipment such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, and a rock bolting machine are mounted on the ceiling of the subsequent gantry. It is mounted movably along the axial direction, and as the construction work of the widening tunnel progresses, the equipment for widening work is selected, transferred from the following stand to the moving stage, and mounted on the moving stage. The work equipment is moved along the circumferential direction of the tunnel, and excavation, crushing of existing tunnels, installation of rock bolts, construction of widening tunnels such as concrete spraying, etc. are performed. When it becomes unnecessary and the replacement work of the equipment for widening work becomes unnecessary, the construction efficiency is greatly improved.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 to 16 show an embodiment of a widening device and a widening method of an existing tunnel according to the present invention.
[0024]
The widening device 10 shown in these figures is used when constructing a widening tunnel D in which the outer periphery of an existing tunnel A, that is, the side portion B and the ceiling side C are widened, and a leading mount 12 and a trailing mount 14 are used. , Moving stage 16, widening work equipment 18, transfer device 20, and moving device 22.
[0025]
The preceding mount 12 is installed so as to face the face E of the widening tunnel D. As shown in detail in FIG. 2, the arched ceiling 12 a and the ceiling 12 a are arranged from below. It has a portal-type support leg 12b for supporting, and wheels 12c provided at both lower ends of the portal-type support leg 12b.
[0026]
Inside the portal-type support leg 12b, a size is provided in which a simple protector 24 that enables a vehicle or the like to run in the existing tunnel A can be installed. The wheels 12c are mounted on guide rails 26 installed in the widening tunnel D. With this configuration, the gantry 12 can move along the tunnel axial direction.
[0027]
The trailing gantry 14 is installed adjacent to the rear of the preceding gantry 12 and has a longer overall length than the preceding gantry 12. As shown in detail in FIG. 3, the arched ceiling 14 a and the ceiling 14 a It has a portal-type support leg 14b that supports from the side, and wheels 14c provided at both lower ends of the portal-type support leg 14b.
[0028]
The ceiling 14a has an arch shape with the same curvature as the ceiling 12a of the preceding mount 12, and in the case of the present embodiment, the ceilings 12a and 14a are separated from the invert of the widening tunnel D by a predetermined distance. At both ends.
[0029]
As shown in FIGS. 1 to 3, for example, a space provided outside each end of each of the ceilings 12a and 14a of the widening tunnel D includes a dump truck 28 for transporting earth and sand and an excavator 30 for excavating the ground. It is large enough to run.
[0030]
The gate-shaped support leg 14b has a size such that a simple protector 24 that enables a vehicle or the like to travel in the existing tunnel A is installed, similarly to the support leg 12b of the preceding mount 12. The wheels 14c are mounted on guide rails 26 installed in the widening tunnel D. With this configuration, the gantry 14 can move along the tunnel axial direction.
[0031]
The moving stage 16 is provided on the ceiling portion 12a of the preceding gantry 12 so as to be movable in the circumferential direction of the tunnel. As shown in detail in FIGS. 4 to 7, a flat main body 16a, a guide portion 16b, And a stopper hole 16c.
[0032]
As shown in FIG. 7, an L-shaped projection 16d protrudes from the lower surface in the front-rear direction of the main body 16a, and a pair of projections 16b are installed so as to embrace the projection provided at the upper end of the ceiling 12a. By doing so, the main body 16a is supported movably in the circumferential direction along the arch shape of the ceiling 12a.
[0033]
In this case, a low friction material 32 is interposed between the lower surface of the main body 16a and the upper surface of the ceiling portion 12a in order to facilitate the circumferential movement of the main body 16a. As shown in FIG. 6, the guide portion 16b is a member having a U-shaped cross section, and is fixed on the upper surface of the edge in the width direction of the main body 16a so that a pair thereof is opposed to each other. The base 34 on which the equipment 18 is mounted is configured to be inserted from behind.
[0034]
The stopper hole 16c is formed by drilling on the rear side of the guide portion 16b, into which a fixing pin 38a of the fixing portion 38 described later is inserted. On the other hand, the widening work equipment 18 is used for the construction work of the widening tunnel D, and is mounted on the ceiling portion 14a of the subsequent gantry 14 so as to be movable along the tunnel axial direction. In the case of, it comprises a wheel loader type excavator 18a, a concrete crusher 18b, a breaker 18c, a concrete spraying machine 18d, a rock bolt driving machine 18e, and the like.
[0035]
As shown in FIG. 3, these widening work equipments 18 are such that the five types of equipment described above are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the ceiling portion 14 a of the trailing gantry 14 in the order described above from the left side. Each of the widening work equipments 18 (wheel loader type excavator 18a, concrete crusher 18b, breaker 18c, concrete sprayer 18d, rock bolt driving machine 18e) Are mounted and fixed on the bases 34 having the same shape in this embodiment.
[0036]
As shown in FIG. 4 and FIG. 5 as a representative example of the mounting form of the excavator 18a, the base 34 on which the excavator 18a is mounted is guided along the tunnel axial direction on the ceiling portion 14a of the following gantry 14. A guide rail 36 is provided.
[0037]
Such guide rails 36 are provided so as to be parallel to each other at predetermined intervals in the circumferential direction in accordance with the number of the widening work devices 18 mounted on the ceiling portion 14a.
[0038]
That is, in the case of the present embodiment, the widening work equipment 18 is composed of five types of a wheel loader type excavator 18a, a concrete crusher 18b, a breaker 18c, a concrete spraying machine 18d, and a rock bolt driving machine 18e. Therefore, five guide rails 36 are arranged parallel to the ceiling 14a.
[0039]
Each base 34 on which the widening work equipment 18 is mounted has a fixing portion 38 for positioning and fixing the base 34 at a predetermined position on the moving stage 16 when the base 34 is transferred from the trailing gantry 14 to the moving stage 16. Is provided.
[0040]
In the case of the present embodiment, as shown in detail in FIGS. 5 and 6, the fixing portion 38 includes a fixing pin 38a and a cylinder 38b for projecting and retracting the fixing pin 38a. A pair of the same components is disposed on both sides on the end side.
[0041]
When the base 34 on which the widening work equipment 18 is mounted is guided and guided by the guide portion 16b, the fixed portion 38 having the above-described configuration allows the cylinder 38b to be placed and received on the main body 16a of the moving stage 16. Is driven to cause the fixing pin 38a to protrude, and this is fitted into the stopper hole 16c, whereby the base 34 is positioned at the position of the moving stage 16 and fixed.
[0042]
The transfer device 20 selects the widening work equipment 18 as the widening work of the widening tunnel D progresses, and individually transfers and loads the widening work equipment 18 from the following gantry 14 to the moving stage 16. In this case, one end is detachably connected to the base 34, and is constituted by a hydraulic cylinder installed on the ceiling 14 a of the subsequent gantry 14.
[0043]
The hydraulic cylinder 20 (transfer device) is disposed on the center axis of each guide rail 36, and includes a telescopic plunger 20a and a main body 20b that houses the plunger 20a.
[0044]
The distal end of the telescopic plunger 20a is connected to each base 34 via an attaching / detaching mechanism 40, as shown in detail in FIGS. The attachment / detachment mechanism 40 includes a U-shaped member 40a fixed to the tip of the telescopic plunger 20a, a locking piece 40b, and a cylinder 40c.
[0045]
The locking piece 40b has one end fixed to the end of the base 34 and the other end inserted into the U-shaped member 40a, and has a through hole. The cylinder 40c is fixed to the side surface of the U-shaped member 40a, and has a pin that protrudes and retracts in the U-shaped member 40a.
[0046]
When the cylinder 40c is driven and the pin is inserted into the through hole of the locking piece 40b, the extensible plunger 20a and the base 34 are connected. When the cylinder 40c is in the non-driven state, the pin is moved from the locking piece 40b. When separated, the connection between the telescopic plunger 20a and the base 34 is released.
[0047]
On the other hand, the moving device 22 moves the widening work device 18 mounted on the moving stage 16 along the circumferential direction of the tunnel in a state where the widening work is possible. As shown in FIGS. 6 and 7, a rotary drive motor 22a, a pinion 22b, and a rack 22c are provided.
[0048]
The rotation drive motor 22a is provided on the main body 16a of the moving stage 16 supported by the preceding mount 12 via the low friction material 32. In the case of the present embodiment, the rotation drive motor 22a is composed of a plurality of synchronously driven. ing.
[0049]
The pinion 22 b is fixed to a rotation shaft of a rotation driving motor 22 a and is engaged with a rack 22 c protruding from a side surface of the ceiling 12 a of the gantry 12. In the case of the present embodiment, the rack 22c is curved at the same curvature along the side surface shape of the arched curved ceiling 12a.
[0050]
According to the transfer device 20 and the moving device 22 configured as described above, when the telescopic plunger 20a is extended while the telescopic plunger 20a is connected to the base 34 by driving the cylinder 40c of the attaching / detaching mechanism 40, The base 34 on which the widening work equipment 18 is mounted moves in the tunnel axial direction.
[0051]
At this time, if the moving stage 16 is positioned coaxially with the moving direction of the base 34, the base 34 is guided by the guide rails 26, and moves from the ceiling 14 a of the succeeding gantry 14 to the moving stage 16. It can be transferred onto the body 16a.
[0052]
When such transfer is completed, the base 34 is fixed to a predetermined position of the moving stage 16 by the fixing portion 38, the cylinder 40c of the attachment / detachment mechanism 40 is not driven, and the connection between the telescopic plunger 20a and the base 34 is established. When released, the base 34 can be moved in the circumferential direction of the tunnel by the moving device 22 while the widening work equipment 18 is mounted on the base.
[0053]
When the base 34 is moved in the circumferential direction, the motor 22 a of the moving device 22 is driven to rotate, and the moving stage 16 is moved in the tunnel circumferential direction along the arched ceiling 12 a of the preceding mount 12.
[0054]
Now, according to the widening device 10 configured as described above, the excavator 18a, the concrete crusher 18b, the breaker 18c, the concrete spraying machine 18d, the rock bolt driving machine 18e, and the like used for the construction work of the widening tunnel D are used. The plurality of widening work equipments 18 are movably mounted on the ceiling portion 14a of the trailing gantry 14 along the tunnel axial direction, and these widening work equipments 18 are used to carry out the widening work of the widening tunnel D. Is transferred to the moving stage 16 from the trailing gantry 14 by the transfer device 20, and the widening work equipment 18 mounted on the moving stage 16 is transferred via the moving device 22 in a state where the widening work is possible. Therefore, the work for replacing the widening work equipment 18 does not require the loading and unloading of the widening work equipment 18 and the stacking work. Ri, can be performed easily interchange work.
[0055]
If the replacement work of the widening work equipment 18 can be easily performed, the construction efficiency is greatly improved. A plurality of widening work equipments 18 such as an excavator 18a, a concrete crusher 18b, a breaker 18c, a concrete spraying machine 18d, and a rock bolt driving machine 18e used for the construction work of the widening tunnel D are mounted on the following mount 14. When movably mounted on the ceiling portion 14a along the tunnel axis direction, the protector 24 for securing the traveling of the vehicle or the like in the existing tunnel A in service does not require high rigidity, and can be simplified. If a simple protector is used over the entire line, the ratio of steel material cost is reduced, and widening work can be performed economically.
[0056]
Next, a method of constructing the widening tunnel D using the widening device 10 having the above configuration will be described. When constructing the widening tunnel D, first, the simple protector 24 is installed in the existing tunnel A, the leading mount 12 is installed so as to face the face, and the trailing mount 14 is installed behind it.
[0057]
A plurality of widening work devices 18 such as an excavator 18a, a concrete crusher 18b, a breaker 18c, a concrete sprayer 18d, and a rock bolting machine 18e are mounted on the base 34 on the ceiling 14a of the trailing mount 14. It is mounted on and fixed to.
[0058]
When constructing the widening tunnel D, first, since the excavation work of the ceiling C of the existing tunnel A is performed, the transfer device 22 is driven, and the excavator 18a is transferred and mounted on the moving stage 16.
[0059]
At this time, the moving stage 16 is moved in advance in the circumferential direction by the moving device 22 to perform positioning with the base 34 on which the excavator 18a is mounted. 1 and 2 show a state where the base 34 on which the excavator 18a is mounted is mounted on the moving stage 16. FIG.
[0060]
In this case, the base 34 is fixed to a predetermined position of the moving stage 16 by the fixing part 38, and the connection state of the attachment / detachment mechanism 40 is released. The excavator 18a is driven to excavate the ceiling C of the existing tunnel A. Such excavation is performed while driving the moving device 22 to move the base 34 in the circumferential direction. When the excavation operation by moving from the one end side to the other end side of the ceiling portion 12a of the preceding mount 12 is completed, the next operation of crushing and removing the existing tunnel A is performed.
[0061]
In the case of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, since the end of the ceiling 12 a of the preceding mount 12 is set at a position separated from the roadbed of the widening tunnel D upward. The side B of the existing tunnel A is excavated by the excavator 30 traveling on the roadbed.
[0062]
In this case, the end of the ceiling portion 12a of the preceding mount 12 is extended to the vicinity of the invert of the widening tunnel D, and the entire cross section of the widening tunnel D is excavated by the excavator 18a mounted on the moving stage 16. Alternatively, if such a configuration of the ceiling portion 12 is employed, operations such as spraying, which will be described later, can be similarly performed on all cross sections.
[0063]
When performing the crushing and removing operation, the excavator 18a is moved in the circumferential direction by the moving device 22 and then transferred from the moving stage 16 to the succeeding gantry 14 by the transferring device 20, and is returned to the original position of the following gantry 14. It is returned and removed from the moving stage 16.
[0064]
When the excavator 18a is removed, a step of removing the wall of the existing tunnel A is performed next. Therefore, as shown in FIGS. The crusher 18b is selected and mounted, and the wall of the existing tunnel A exposed by the excavation work of the excavator 18a is removed.
[0065]
The transfer and circumferential movement of the concrete crusher 18b are performed in the same manner as the excavator 18a described above. In addition, since mounting and removal of various types of widening work equipment 18 to be described later on the moving stage 16 or moving operation in the circumferential direction are performed in substantially the same manner as in the case of the excavator 18a, in the following description, This is omitted.
[0066]
In the case of the present embodiment, the crushing operation of the wall of the existing tunnel A is performed by the excavator 30 that crushes the lower end side on the roadbed similarly to the excavation operation.
[0067]
Next, since the remaining portion of the existing tunnel A is crushed and crushing is performed, the crushing machine 18b is removed from the moving stage 16, and the breaker 18c is removed as shown in FIGS. This is selected and mounted on the moving stage 16, and the work of hitting and hitting the wall of the existing tunnel A is performed.
[0068]
When this operation is completed, a step of forming a lining layer on the excavated wall surface is performed. As shown in FIGS. 13 and 14, a concrete spraying machine 18d is mounted on the moving stage 16 in place of the breaker 18c. Then, concrete is sprayed on the excavated surface to form a lining layer having a predetermined thickness.
[0069]
When the work of forming the lining layer is completed, a work of placing a lock bolt on the excavated wall surface is performed, so that the moving stage 16 is replaced with a concrete spraying machine 18d as shown in FIGS. A bolt driving machine 18e is mounted, and a rock bolt is driven from above the lining layer.
[0070]
In the above steps, the widening operation of one excavation cycle is completed, and thereafter, the same steps are sequentially repeated, and when the widening tunnel D is constructed over the entire length of the existing tunnel A, the widening work is completed. .
[0071]
Now, according to the widening method of the existing tunnel configured as described above, the excavator 18a, the concrete crusher 18b, the breaker 18c, the concrete spraying machine 18d, the rock bolt driving machine 18e are mounted on the ceiling 14a of the following gantry 14. A plurality of widening work equipments 18 are movably mounted along the tunnel axis direction, and as the construction work of the widening tunnel D progresses, the widening work equipments 18 are selected, and It is transported and mounted on the moving stage 16, and the widening work equipment 18 mounted on the moving stage 16 is moved along the circumferential direction of the tunnel to excavate, crush the existing tunnel, drive rock bolts, spray concrete, and the like. Since the construction work of the widening tunnel is performed, the replacement work of the widening work equipment 18 becomes unnecessary, and the replacement work of the widening work equipment 18 becomes unnecessary. Construction efficiency can be greatly improved.
[0072]
In the above-described embodiment, the excavator 18a, the concrete crusher 18b, the breaker 18c, the concrete spraying machine 18d, and the rock bolt driving machine 18e are exemplified as the widening work equipment 18, but the present invention is not limited thereto. There is no limitation. For example, in a widening work in which a lock bolt is not driven, the lock bolt driving machine 18e is unnecessary, and the widening work equipment 18 is appropriately selected according to a construction method adopted in the widening work. can do.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the widening apparatus and the widening method of the existing tunnel according to the present invention, widening becomes possible economically while improving construction efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory side view when a widened portion is excavated using a widening device for an existing tunnel according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a longitudinal section of FIG.
FIG. 3 is a front view of a longitudinal section of FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
FIG. 5 is a top view of FIG. 4;
FIG. 6 is a view taken along line II of FIG. 4;
FIG. 7 is an enlarged view of a portion II in FIG. 4;
FIG. 8 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 4;
FIG. 9 is an explanatory side view when a wall of an existing tunnel is crushed using the widening device for an existing tunnel according to the present invention.
FIG. 10 is a front view of a main part of FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory side view of the existing tunnel widening device according to the present invention when the existing tunnel wall is knocked and hit.
FIG. 12 is a front view of a main part of FIG. 11;
FIG. 13 is an explanatory side view of a case where a lining layer is formed using the widening device for an existing tunnel according to the present invention.
FIG. 14 is a front view of a main part of FIG.
FIG. 15 is an explanatory side view of a case where a lock bolt is driven using the widening device for an existing tunnel according to the present invention.
16 is a front view of a main part of FIG.
FIG. 17 is an explanatory sectional view of a conventional widening method.
[Explanation of symbols]
A Existing tunnel
B side
C ceiling
D Widening tunnel
10 Widening device
12 preceding mount
14 Follower stand
16 Moving stage
18 Equipment for widening work
20 Transfer device
22 Moving equipment
24 Simple protector

Claims

In a widening device used when constructing a widening tunnel by widening the outer periphery of an existing tunnel,
A preceding mount that is arranged to face the face of the widening tunnel and is movable along the tunnel axis direction;
A trailing mount that is installed adjacent to the back of the preceding mount and is movable along the tunnel axis direction,
A moving stage provided on the ceiling of the preceding mount so as to be movable along the tunnel circumferential direction;
A plurality of widening work equipment such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, a rock bolt driving machine, etc., which are movably mounted on the ceiling of the following gantry along the tunnel axis direction;
A transfer device that selects the widening work equipment with the progress of the widening work of the widening tunnel, and transfers and loads the equipment from the trailing gantry to the moving stage.
A moving device for moving the widening work equipment mounted on the moving stage along the tunnel circumferential direction in a state where the widening work can be performed, the widening device for an existing tunnel.

The preceding mount has an arched ceiling,
The tunnel widening device according to claim 1, wherein the moving stage moves in a tunnel circumferential direction along the arch shape.

The following gantry has an arched ceiling having the same shape as the ceiling of the preceding gantry,
The widening device for an existing tunnel according to claim 1, wherein the widening work equipment is individually mounted at predetermined intervals along a circumferential direction of the ceiling so as to be movable in a tunnel axial direction.

The equipment for widening work is mounted on a base, and a guide rail that guides the base along a tunnel axial direction is provided on the ceiling of the trailing gantry. 4. The widening device for an existing tunnel according to claim 3.

5. The base according to claim 1, wherein the base has a fixing portion for positioning and fixing the base to a predetermined position of the moving stage when the base is transferred from the trailing mount to the moving stage. 6. The widening device for an existing tunnel according to any one of the above items.

The transfer device according to any one of claims 1 to 5, wherein an end of a telescopic plunger is detachably connected to the base, and includes a hydraulic cylinder installed on the ceiling of the subsequent gantry. 2. The widening device for an existing tunnel according to claim 1.

The moving device, via a low friction material, a motor for rotational driving provided on the moving stage supported by the preceding gantry, a pinion attached to the motor rotation shaft, provided on the preceding gantry The widening device for an existing tunnel according to any one of claims 1 to 6, further comprising a rack engaged with the pinion.

In the existing tunnel widening method of constructing a widened tunnel that is widened around the existing tunnel,
A leading platform that is arranged to face the face of the widening tunnel and is movable along the tunnel axis direction; a trailing platform that is installed adjacent to the rear of the preceding platform and that is movable along the tunnel axis direction; Using a widening device with a moving stage provided movably along the tunnel circumferential direction on the ceiling of the gantry,
A plurality of widening work equipment such as an excavator, a concrete crusher, a breaker, a concrete spraying machine, a rock bolting machine, etc. are movably mounted along the tunnel axis direction on the ceiling of the following gantry,
As the construction work of the widening tunnel progresses, the widening work equipment is selected, transferred from the trailing gantry to the moving stage, and the widening work equipment mounted on the moving stage is moved around the tunnel. A widening tunnel construction method characterized by moving along a direction to perform widening tunnel construction work such as excavation, crushing of existing tunnels, installation of rock bolts, and spraying of concrete.