JP2005090038A - 地下空間拡幅方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地下空間拡幅方法及び装置、並びにトンネル掘削機の発進立坑施工方法、立坑拡幅装置、トンネル施工方法において、地下空間に所定の大きさの拡幅領域を容易に形成可能として掘削工事の作業コストの低減を図る。
【解決手段】道路１１の地表面より大深度まで立坑１２を掘削し、この立坑１２の下部の側壁を立坑拡幅装置により掘削して拡幅部１３を形成して発進領域１５を確保し、立坑１２からトンネル掘削機１４の構成部材を搬入して発進領域１５で組立て、立坑１２の下部からトンネル掘削機１４を発進して大深度領域にトンネル１６を掘削する。
【選択図】図６

Description

本発明は、地下空間を拡幅して拡幅領域を形成する地下空間拡幅方法及び装置、並びにトンネル掘削機を搬入して予め設定された所定深さにトンネルを掘削するための発進立坑を施工するトンネル掘削機の立坑施工方法、立坑拡幅装置、トンネル施工方法に関する。

一般に、トンネル掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能な円盤形状をなすカッタヘッドが装着される一方、後部に掘削機本体を推進する推進ジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転しながら推進ジャッキを伸長すると、既設セグメントから掘削反力を得て掘削機本体が前進し、カッタヘッドが前方の地盤を掘削すると共に、エレクタ装置がセグメントをリング状に組み立ててトンネルを形成することができる。

このようなトンネル掘削機を用いて所定の位置にトンネルを構築する場合、地下空間として利用される発進立坑と到達立坑を予め掘削しておき、発進立坑内にトンネル掘削機を搬入し、この発進立坑内で掘削反力を確保した状態で、発進口から地山に貫入して所定のルートに沿って掘削を行う。そして、トンネル掘削機が到達立坑まで掘進すると、予め形成された到達口より掘削機本体を到達立坑内に引き入れることで、発進立坑から到達立坑までの位置にトンネルを構築することかできる。

なお、立坑の掘削方法としては、下記の特許文献１に記載された技術がある。
特開平１１−０６１８６２号公報

所定の位置にトンネルを構築する場合、前述したように、発進立坑と到達立坑を予め掘削しておき、トンネル掘削機をこの発進立坑から搬入し、到達立坑に向けて発進してトンネルを掘削する。ところが、発進立坑は一般に既存の道路を開削して形成するものであるが、幅の狭い道路の場合、トンネル掘削機を搬入するのに必要な断面積の立坑を掘削できない。この場合、幅の狭い道路に隣接した空き地などを確保して所定の大きさの立坑を掘削する必要があり、大きな作業スペースを必要すると共に、立坑掘削工事が大掛かりなものとなり、工事コストが増大してしまうという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するものであって、地下空間に所定の大きさの拡幅領域を容易に形成可能として掘削工事の作業コストの低減を図った地下空間拡幅方法及び装置、並びにトンネル掘削機の立坑施工方法、立坑拡幅装置、トンネル施工方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための請求項１の発明の地下空間拡幅方法は、地下空間に掘削装置を搬入して該地下空間の側壁に装着し、カッタを中央部に設けられた支持軸を支点として半円状に掘進させることで、該地下空間の側壁を掘削して拡幅部を形成することを特徴とするものである。

請求項２の発明の地下空間拡幅方法は、地下空間に掘削装置を搬入して該地下空間の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させることで、前記半円断面形状の拡幅部を掘削することを特徴としている。

請求項３の発明の地下空間拡幅方法では、前記地下空間に所定距離離間して複数の前記拡幅部を形成し、各拡幅部を連通することで拡幅領域を形成することを特徴としている。

請求項４の発明の地下空間拡幅装置は、地下空間の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームと、前記支持軸の長手方向に沿ってカッタを有して該支持軸を支点として回動自在に前記枠状フレームに支持されたカッタ装置と、該カッタ装置を前記支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置とを具えたことを特徴とするものである。

請求項５記載の地下空間拡幅装置では、前記枠状フレームは、前記地下空間の側壁に固定される固定フレームと、該固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとを有し、該スライドフレームに前記支持軸が設けられて前記カッタ装置が回動自在に支持されたことを特徴としている。

また、請求項６の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法は、地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、該立坑下部の側壁を掘削してトンネル掘削機を収容可能な領域を形成することを特徴とするものである。

請求項７の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法では、前記立坑下部の側壁を掘削して半円断面形状の拡幅部を形成することで、前記領域を確保することを特徴としている。

請求項８の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法では、前記立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して該立坑の側壁に装着し、カッタを支持軸を支点として半円状に掘進させることで前記拡幅部を掘削することを特徴としている。

請求項９の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法では、前記立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して該立坑の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させることで前記半円断面形状の拡幅部を掘削することを特徴としている。

請求項１０の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法では、前記掘削装置のカッタによる掘進に伴って掘削部の後方を覆工して前記拡幅部を形成することを特徴としている。

請求項１１の発明の立坑拡幅装置は、立坑下部の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームと、前記支持軸の長手方向に沿ってカッタを有して該支持軸を支点として回動自在に前記枠状フレームに支持されたカッタ装置と、該カッタ装置を前記支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置とを具えたことを特徴とするものである。

請求項１２の発明の立坑拡幅装置では、前記カッタ装置の後部に掘削部の周囲を覆う覆工部材を連結可能としたことを特徴としている。

請求項１３の発明の立坑拡幅装置では、前記枠状フレームは、前記立坑下部の側壁に固定される固定フレームと、該固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとを有し、該スライドフレームに前記支持軸が設けられて前記カッタ装置が回動自在に支持されたことを特徴としている。

請求項１４の発明の立坑拡幅装置では、前記カッタ推進装置は、前記カッタ装置の外周側を押圧して前進させる推進ジャッキと、前記カッタ装置の内周側の推進位置を所定の位置に保持する姿勢保持ジャッキとを有することを特徴としている。

請求項１５の発明の立坑拡幅装置では、前記カッタ装置は、推進方向にほぼ直交する面内で移動自在であると共に、前記支持軸の前方の地盤を掘削可能なカッタを有することを特徴としている。

請求項１６の発明の立坑拡幅装置では、前記カッタ装置に立坑と切羽とを仕切る隔壁が設けられ、前記立坑内から該隔壁を通して前記切羽に送泥及び排泥を行う上下の配管が配設され、前記カッタ装置の推進姿勢に応じて前記上下の配管を送泥管と排泥管とで切換利用可能としたことを特徴としている。

請求項１７の発明のトンネル施工方法は、地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、該立坑下部の側壁を掘削して拡幅部を形成し、前記立坑を通してトンネル掘削機の構成部材を搬入または搬出し、該立坑の下部及び前記拡幅部で該構成部材を用いてトンネル掘削機を組立または解体して、前記立坑下部から該トンネル掘削機を発進または該立坑下部に該トンネル掘削機を到達させることを特徴とするものである。

請求項１の発明の地下空間拡幅方法によれば、地下空間に掘削装置を搬入してこの地下空間の側壁に装着し、カッタを中央部に設けられた支持軸を支点として半円状に掘進させることで、地下空間の側壁を掘削して拡幅部を形成するようにしたので、カッタ装置を半円状に前進させて地下空間を拡幅することで、容易に地下空間に拡幅部を形成することができ、地上からの立坑の掘削を不要として、工事コストを低減することができる。

請求項２の発明の地下空間拡幅方法によれば、地下空間に掘削装置を搬入して地下空間の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させるようにしたので、簡単な掘削装置により幅の大きな拡幅部を容易に形成することができる。

請求項３の発明の地下空間拡幅方法によれば、地下空間に所定距離離間して複数の拡幅部を形成し、各拡幅部を連通することで水拡幅領域を形成するようにしたので、カッタ装置を大型化することなく、所定の長さの拡幅領域を容易に形成することができる。

請求項４の発明の地下空間拡幅装置によれば、地下空間の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームと、支持軸の長手方向に沿ってカッタを有するカッタ装置を枠状フレームに支持軸を支点として回動自在に支持し、このカッタ装置を支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置を設けたので、カッタ装置を半円状に前進させて地下空間を拡幅することで、容易に地下空間に拡幅部を形成することができ、地上からの立坑の掘削を不要として、工事コストを低減することができる。

請求項５記載の地下空間拡幅装置によれば、枠状フレームを、地下空間の側壁に固定される固定フレームと、固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとから構成し、スライドフレームに支持軸を設けてカッタ装置を回動自在に支持したので、カッタ装置を一度前進させてから回動して地盤を掘削することとなり、大きな幅の拡幅部を容易に形成することができる。

請求項６の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法によれば、地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、この立坑下部の側壁を掘削してトンネル掘削機を収容可能な領域を形成するようにしたので、地表面に大きな断面積の立坑を掘削するためのスペースがなくとも、立坑の下部を拡幅することで、この立坑内にトンネル掘削機を搬入して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

請求項７の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法によれば、立坑下部の側壁を掘削して半円断面形状の拡幅部を形成することで領域を確保するようにしたので、トンネル掘削機を収容するための拡幅部を効率的に形成することができる。

請求項８の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法によれば、立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して立坑の側壁に装着し、カッタを支持軸を支点として半円状に掘進させることで拡幅部を掘削するようにしたので、簡単な掘削装置により拡幅部を容易に形成することができる。

請求項９の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法によれば、立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して立坑の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させることで半円断面形状の拡幅部を掘削するようにしたので、簡単な掘削装置により幅の大きな拡幅部を容易に形成することができる。

請求項１０の発明のトンネル掘削機の立坑施工方法によれば、掘削装置のカッタによる掘進に伴って掘削部の後方を覆工して拡幅部を形成するようにしたので、大深度の地盤にトンネルを掘削する場合であっても、地盤の崩落を確実に防止しながら、拡幅部を安全、且つ、容易に形成することができる。

請求項１１の発明の立坑拡幅装置によれば、立坑下部の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームを設け、支持軸の長手方向に沿ってカッタを有するカッタ装置を枠状フレームに支持軸を支点として回動自在に支持し、このカッタ装置を支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置を設けたので、カッタ装置を半円状に前進させて立坑の下部を拡幅することで、この立坑内にトンネル掘削機を搬入して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

請求項１２の発明の立坑拡幅装置によれば、カッタ装置の後部に掘削部の周囲を覆う覆工部材を連結可能としたので、大深度の地盤にトンネルを掘削する場合であっても、地盤の崩落を確実に防止しながら、拡幅部を安全、且つ、容易に形成することができる。

請求項１３の発明の立坑拡幅装置によれば、枠状フレームを、立坑下部の側壁に固定される固定フレームと、固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとから構成し、スライドフレームに支持軸を設けてカッタ装置を回動自在に支持したので、カッタ装置を一度前進させてから回動して地盤を掘削することとなり、大きな幅の拡幅部を容易に形成することができる。

請求項１４の発明の立坑拡幅装置によれば、カッタ推進装置を、カッタ装置の外周側を押圧して前進させる推進ジャッキと、カッタ装置の内周側の推進位置を所定の位置に保持する姿勢保持ジャッキとから構成したので、カッタ装置の適正な姿勢に維持しながら屈伸させることができ、高精度な拡幅部を掘削することができる。

請求項１５の発明の立坑拡幅装置によれば、カッタ装置を推進方向にほぼ直交する面内で移動自在として支持軸の前方の地盤を掘削可能なカッタを設けたので、カッタ装置により周辺の地盤まで掘削することができ、掘削抵抗を減少して掘削効率を向上することができる。

請求項１６の発明の立坑拡幅装置によれば、カッタ装置に立坑と切羽とを仕切る隔壁を設け、立坑内から隔壁を通して切羽に送泥及び排泥を行う上下の配管を配設し、カッタ装置の推進姿勢に応じて上下の配管を送泥管と排泥管とを切換利用可能としたので、切羽に対して常時上方から送水して下方から排泥することで、円滑な排泥処理を効率的に行うことができる。

請求項１７の発明のトンネル施工方法によれば、地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、この立坑下部の側壁を掘削して拡幅部を形成し、立坑を通してトンネル掘削機の構成部材を搬入または搬出し、立坑の下部及び拡幅部で構成部材を用いてトンネル掘削機を組立または解体して、立坑下部からトンネル掘削機を発進または立坑下部にトンネル掘削機を到達させるようにしたので、地表面に大きな断面積の立坑を掘削するためのスペースがなくとも、立坑の下部を拡幅することで、この立坑内にトンネル掘削機を搬入したり、立坑内からトンネル掘削機を搬出して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本発明の第１実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面、図２に第１実施例の立坑拡幅装置の正面視、図３乃至図５に第１実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略、図６に第１実施例のトンネル施工方法を表す概略を示す。

第１実施例トンネル施工方法は、図６に示すように、道路１１などの限られた広さの地表面より大深度まで立坑１２を掘削し、この立坑１２の下部の側壁を掘削して拡幅部１３を形成することで、トンネル掘削機１４の発進領域１５を確保し、この立坑１２を通してトンネル掘削機１４の構成部材を搬入し、立坑１２の下部の発進領域１５にて、搬入した多数の構成部材を用いてトンネル掘削機１４を組立て、この立坑１２の下部からトンネル掘削機１４を発進して大深度領域にトンネル１６を掘削可能とするものである。

まず、立坑１２の下部に拡幅部１３を掘削するための立坑拡幅装置の構成について説明する。なお、立坑掘削装置は既存に設備、例えば、オールケーシング掘削機などを用いて構築すれば良い。

図１及び図２に示すように、立坑１２は、矩形断面形状をなし、コンクリートにより側壁が形成されており、拡幅部１３を形成する予め設定された所定深さの一側壁には矩形状の開口部１７が形成されると共に、この開口部１７が土留壁１８により閉塞されている。この土留壁１８は、例えば、炭素繊維強化複合材料製のストランドまたはロッドを補強筋とした新素材コンクリートなどにより構成することで、後述する立坑拡幅装置２１により掘削可能なものとなっている。

立坑拡幅装置２１において、枠状フレーム２２は、立坑１２の開口部１７の周辺部に着脱自在に固定されており、上下方向における中央部に支持軸２３が水平をなして配設され、左右端部が枠状フレーム２２に連結されている。また、枠状フレーム２２には、支持軸２３の後方に位置して下部開口を閉塞する仕切り板２４が取付けられている。更に、枠状フレーム２２の内周面にはシール部材２５が装着されている。そして、この枠状フレーム２２の下部開口にカッタ装置２６が支持されている。

このカッタ装置２６にて、カッタフレーム２７は前後に貫通した筒形状をなし、側面部２７ａ及び下面部２７ｂが平面形状をなし、上面部２７ｃが支持軸２３を中心とした円弧形状をなしている。そして、上面部２７ｃ及び側面部２７ｂが枠状フレーム２２にシール部材２５を介して移動自在に嵌合し、下面部２７ｃがその表面が輪に装着されたシール部材２８を介して支持軸２３に移動自在に嵌合している。

また、カッタフレーム２７は、立坑１２内と切羽側とを仕切る隔壁２９が形成されており、この隔壁２９の前方には４つの水平方向に沿った４つのドラムカッタ３０が上下に並設されており、左右端部がカッタフレーム２７の側面部２７ａに回転自在に支持されている。各ドラムカッタ３０は外周面に多数のカッタビット３１が取付けられており、互いに干渉することなく回転可能となっている。隔壁２８には複数のカッタ駆動モータ３２が装着され、図示しない減速機構を介して各ドラムカッタ３０に駆動連結されており、このカッタ駆動モータ３２により各ドラムカッタ３０を同期して回転することができる。

枠状フレーム２２の後部には箱状をなす支持フレーム３３が連結されており、支持フレーム３３の後部は立坑１２の内面に密着している。この支持フレーム３３とカッタ装置２６におけるカッタフレーム２７との間には、カッタ推進装置としての推進ジャッキ３４が複数架設されている。この推進ジャッキ３４は、基端部が支持フレーム３３に回動自在に連結され、駆動ロッド３５の先端部がカッタフレーム２７の上部（外周側）に形成された上連結部２７ｄに回動自在で、且つ、着脱自在に連結されている。

なお、支持フレーム３３とカッタ装置２６におけるカッタフレーム２７との間に、姿勢保持ジャッキ３６を複数架設することが望ましい。この姿勢保持ジャッキ３６は、基端部が支持フレーム３３に回動自在に連結され、駆動ロッド３７の先端部がカッタフレーム２７の下部（内周側）に形成された下連結部２７ｅに回動自在で、且つ、着脱自在に連結されている。

従って、図１に示す状態から、各カッタ駆動モータ３２を駆動して各ドラムカッタ３０を同期回転しながら、推進ジャッキ３４を伸長駆動すると、図３に示すように、駆動ロッド３５が伸長してカッタフレーム２７を押圧することで、カッタ装置２６を支持軸２３を支点として回動しながら前進することができる。このとき、姿勢保持ジャッキ３６は、推進ジャッキ３４によるカッタ装置２６の前進（回動）に伴って駆動ロッド３７を伸長駆動し、カッタ装置２６の内周側の推進位置を所定の位置に保持する。

また、カッタ装置２６は、カッタフレーム２７の後部に掘削部の周囲を覆う覆工部材としての覆工フレーム３８が連結可能となっている。この覆工フレーム３８は、図５に示すように、カッタ装置２６による地盤掘削に伴ってカッタフレーム２７の後部に複数連続して連結し、地盤の崩落を阻止するものである。そのため、覆工フレーム３８はカッタ装置２６の推進方向に筒形状となすと共に、側面視が推進ジャッキ３４の一度の伸長駆動によるカッタ装置２６の回動角度に合せた扇形状をなしており、前後に連結部３８ａ，３８ｂが形成されている。なお、カッタフレーム２７の後部に連結される複数の覆工フレーム３８はほぼ同様の形状をなしているが、カッタ装置２６に直接連結される覆工フレーム３８はカッタフレーム２７に干渉しない形状であり、最後部に連結される覆工フレーム３８の後部には延長部３８ｃが形成されている。

従って、図３に示すように、推進ジャッキ３４及び姿勢保持ジャッキ３６を伸長駆動し、カッタ装置２６を所定角度回動して前進させた状態で、駆動ロッド３５，３７とカッタフレーム２７との連結を解除し、各駆動ロッド３５，３７を収縮駆動する。ここで、カッタフレーム２７の後部に覆工フレーム３８を連結すると共に、各駆動ロッド３５，３７の先端部を覆工フレーム３８に連結する。そして、再び、推進ジャッキ３４及び姿勢保持ジャッキ３６を伸長駆動することで、覆工フレーム３８を介してカッタ装置２６を所定角度回動して前進させることができる。この繰り返しにより、カッタ装置２６を支持軸２３を支点として半円状に前進させることができる。

図１に示すように、地上には泥水処理設備４０が設けられており、この泥水処理設備４０から送泥管４１と排泥管４２が延設され、切換弁４３を介して２つの配管４４，４５が接続されている。一方、カッタフレーム２７の隔壁２９には、上下の配管ポート４６，４７が水平方向に複数取付けられており、２つの配管４４，４５は立坑１２内に延設され、先端部がこの配管ポート４６，４７に連結されている。

従って、カッタ装置２６が図１に示す上鉛直姿勢から９０度回動した水平姿勢までは、切換弁４３により送泥管４１と配管４４を、排泥管４２と配管４５をそれぞれ連結し、カッタ装置２６が水平姿勢から図５に示す９０度回動した下鉛直姿勢までは、切換弁４３により送泥管４１と配管４５を、排泥管４２と配管４４をそれぞれ連結することで、常時、切羽の上方から送水し、下方から排泥することができる。

次に、上述した立坑拡幅装置２１による立坑拡幅作業、並びにこの坑拡幅作業により形成した発進領域１５を用いたトンネル掘削機１４の発進動作について説明する。

図６に示すように、図示しない立坑掘削装置を用いて道路１１の地表面より大深度まで立坑１２を掘削し、拡幅部１３を形成する予め設定された所定深さの側壁に開口部１７を形成すると共に、この開口部１７を土留壁１８により閉塞しておく。そして、立坑１２の上部から立坑拡幅装置２１を搬入し、図１に示すように、土留壁１８に対向する立坑１２の側壁にこの立坑拡幅装置２１を装着し、地上の泥水処理設備４０と配管連結する。

この状態で、図１に示すように、カッタ駆動モータ３２を駆動して全てのドラムカッタ３０を同期回転しながら、推進ジャッキ３４を伸長駆動してカッタフレーム２７を押圧し、図３に示すように、カッタ装置２６を支持軸２３を支点として回動しながら前進させる。すると、このカッタ装置２６は前方の地盤を弧状に掘削することができる。

このとき、切換弁４３により送泥管４１と配管４４、排泥管４２と配管４５がそれぞれ連結しており、上方の配管ボート４６から切羽側に送水し、掘削土砂と共に下方の配管ポート４７から排泥することで、円滑な排泥処理が可能となる。

推進ジャッキ３４が所定ストローク伸長駆動してカッタ装置２６が所定角度回動して前進すると、駆動ロッド３５とカッタフレーム２７との連結を解除して収縮駆動する。そして、カッタフレーム２７の後部に覆工フレーム３８を溶接により接合した後、駆動ロッド３５の先端部を覆工フレーム３８に連結する。この状態で、再び、推進ジャッキ３４を伸長駆動し、覆工フレーム３８を介してカッタ装置２６を押圧し、カッタ装置２６を所定角度回動して前進させ、前方の地盤を弧状に掘削する。この繰り返しにより、カッタ装置２６を支持軸２３を支点として半円状に前進させることができる。

このように推進ジャッキ３４の伸長駆動や覆工フレーム３８の連結作業等を繰り返しおこなうことで、図５に示すように、カッタ装置２６を支持軸２３を支点として半円状に１８０度回動して前進させることで、立坑１２に連通する半円断面形状の拡幅部１３を掘削することができる。なお、カッタ装置２６が９０度を超えて回動した姿勢になると、切換弁４３により送泥管４１と配管４５、排泥管４２と配管４４がそれぞれ連結するように切換え、上方の配管ボート４７から切羽側に送水し、掘削土砂と共に下方の配管ポート４６から排泥することで、円滑な排泥処理を継続する。

そして、カッタ装置２６を半円状に前進して半円断面形状の拡幅部１３が掘削されると、このカッタ装置２６を解体して回収し、また、支持軸２３を取り外すことで、立坑１２内と拡幅部１３とを連通した空間とし、図６に示すように、トンネル掘削機１４の発進領域１５を確保する。

このように立坑１２の下部に発進領域１５が形成されると、地上からこの立坑１２を通してトンネル掘削機１４の構成部材、つまり、カッタヘッド、掘削機本体、カッタ駆動モータ、シールドジャッキ、エレクタ装置などの他、油圧配管や電源配線などの各種設備を搬入する。この場合、カッタヘッドや掘削機本体などの大型の構成部材は、複数に分割して搬入すると良い。そして、トンネル掘削機１４の各構成部材が立坑１２の下部の発進領域１５に搬入されると、この多数の構成部材を諸設備を用いてトンネル掘削機１４として組立てる。

立坑１２の下部でトンネル掘削機１４が組み立てられると、発進領域１５における長手方向一方の壁面に掘進反力を得るための反力盤１９を設置し、トンネル掘削機１４の後部とこの反力盤１９との間にセグメントなどの連結部材を組み立てる。この状態で、トンネル掘削機１４は、カッタヘッドを回転しながら推進ジャッキを伸長し、反力盤１９から掘削反力を得て発進し、前方の地盤を掘削すると共に、エレクタ装置がセグメントをリング状に組み立てることで、大深度領域にて、立坑１２の下部からトンネル１６を形成することができる。

このように第１実施例の立坑拡幅装置２１にあっては、立坑１２の下部の側壁に固定されて中央部に水平な支持軸２３を有する枠状フレーム２２を設け、支持軸２３の長手方向に沿ったドラムカッタ３０を有するカッタ装置２６を枠状フレーム２２に支持軸２３を支点として回動自在に支持し、このカッタ装置２６を半円状に前進させる推進ジャッキ２４を設けている。

そして、地表面より予め設定された所定深さの立坑１２を掘削し、内部にこの立坑拡幅装置２１を搬入して側壁に装着し、カッタ装置２６を水平軸２３を支点として半円状に掘進させることで、水平方向（トンネル長手方向）に所定長さを有する半円断面形状の拡幅部１３を形成し、立坑１２の下部にトンネル掘削機１４を収容可能な発進領域１５を形成することができる。

従って、地表面に立坑１２を掘削するための限られたスペースしかなくとも、立坑１２の下部を拡幅することで、立坑１２内にトンネル掘削機１４を搬入して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

また、この立坑拡幅装置２１を用いた第１実施例のトンネル掘削機の立坑施工方法にあっては、立坑１２の下部の側壁を掘削して水平方向に所定長さを有する半円断面形状の拡幅部１３を形成して発進領域１５を確保すると共に、このとき、カッタ装置２６の前進に伴ってその後部に掘削部の周囲を覆う覆工フレーム３８を連結している。

従って、大深度の地盤にトンネルを掘削する場合であっても、地盤の崩落を確実に防止しながら、拡幅部を安全で容易に形成することができる。

更に、この立坑拡幅装置２１を用いた第１実施例のトンネル施工方法にあっては、大深度まで立坑１２を掘削してその下部側壁を掘削して拡幅部１３を形成することで、トンネル掘削機１４の発進領域１５を確保し、この立坑１２からトンネル掘削機１４の構成部材を搬入し、発進領域１５にて多数の構成部材を用いてトンネル掘削機１４を組立て、この立坑１２の下部からトンネル掘削機１４を発進して大深度領域にトンネル１６を掘削可能としている。

従って、地表面に立坑１２を掘削するための限られたスペースしかなくとも、立坑１２の下部を拡幅して発進領域１５を形成し、トンネル掘削機１４の構成部材を立坑１２からその下部に搬入して内部で組み立てることで、所定の大きさのトンネルを大深度の地盤に容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

図７に本発明の第２実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面、図８乃至図１０に第２実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略を示す。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

第２本実施例のトンネル施工方法は、道路１１などの地表面より大深度まで立坑１２を掘削し、この立坑１２の下部の側壁を第１実施例よりも大きく掘削して拡幅部１３を形成することで、トンネル掘削機１４の発進領域１５を十分に確保し、この立坑１２を通してトンネル掘削機１４の構成部材を搬入して組立て、トンネル掘削機１４を発進して大深度領域にトンネル１６を掘削可能とするものである。

図７に示すように、第２本実施例の立坑拡幅装置５１において、枠状フレーム５２は、立坑１２の下部の側壁に固定される固定フレーム５３と、この固定フレーム５３の内側に水平移動自在に支持されたスライドフレーム５４とから構成されており、固定フレーム５３が開口部１７の周辺部に着脱自在に固定され、スライドフレーム５４の上下方向における中央部に水平をなす支持軸５５が連結されている。また、スライドフレーム５４には、支持軸５５の後方に位置して下部開口を閉塞する仕切り板５６が取付けられ、立坑１２とこのスライドフレーム５４との間には複数のスライドジャッキ５７が架設されている。このスライドジャッキ５７は、基端部が立坑１２の側壁に回動自在に連結され、駆動ロッド５８の先端部がスライドフレーム５４の上部（上壁）及び中央部（仕切り板５６）に回動自在で、且つ、着脱自在に連結されている。更に、スライドフレーム５４の内周面にはシール部材５９が装着され、ここにカッタ装置６０が支持されている。

このカッタ装置６０は、前述した第１実施例とほぼ同様の構成をなしているものの、カッタフレーム２７に対して隔壁２９が前後にスライド可能となっており、この隔壁２９にドラムカッタ３０が装着され、カッタ駆動モータ３２により同期回転可能となっている。そして、スライドフレーム５４とカッタ装置６０におけるカッタフレーム２７との間に推進ジャッキ３４が複数架設されている。また、支持軸５５の前面部にはジェットノズル６１が設けられ、前方に向かって所定圧のウォータジェットを噴射することができる。

従って、図７に示す状態から、各カッタ駆動モータ３２を駆動して各ドラムカッタ３０を同期回転すると共に、支持軸５５のジェットノズル６１からウォータジェットを噴射しながら、スライドジャッキ５７を伸長駆動すると、図８に示すように、駆動ロッド５８が伸長してスライドフレーム５４を押圧することで、カッタ装置６０を水平に前進することができる。そして、スライドフレーム５４と共にカッタ装置６０が所定距離前進した状態で、推進ジャッキ３４を伸長駆動すると、駆動ロッド３５が伸長してカッタフレーム２７を押圧することで、カッタ装置６０を支持軸５５を支点として回動しながら前進することができる。

また、図９に示すように、スライドフレーム５４の下部には、所定角度（１８０度）回動したカッタ装置６０を立坑１２側に引き込む牽引装置６２が設けられている。この牽引装置６２は、複数のウインチ６３と牽引ケーブル６４とを有しており、立坑１２内から仕切り板５６を貫通してカッタ装置６０に向けてボーリングした後に、牽引ケーブル６４の先端をカッタ装置６０の隔壁２９に連結し、ウインチ６３により牽引ケーブル６４を巻き取ることで、隔壁２９を介してドラムカッタ３０をスライドフレーム５４内に引き込むことができる。そして、このとき、周辺地盤の崩落を防止するため、固定フレーム５３の下部に周辺地盤に固化材を注入する薬注装置６５が設けられている。

更に、カッタ装置６０は、カッタフレーム２７の後部に掘削部の周囲を覆う覆工部材としての覆工フレーム３８が連結可能となっている。この覆工フレーム３８は、図１０に示すように、カッタ装置６０による地盤掘削に伴ってカッタフレーム２７の後部に複数連続して連結し、地盤の崩落を阻止するものであり、筒形状で側面視が扇形状をなしている。なお、カッタ装置６０が装着位置から所定距離水平移動して１８０度回動した位置から、牽引装置６２によりスライドフレーム５４まで引き込まれるとき、カッタ装置６０は、カッタフレーム２７に対してドラムカッタ３０が装着された隔壁２９が移動するものであり、このとき、カッタフレーム２７と隔壁２９との間に、筒形状の連結フレーム６６を装着することで、内部への土砂や泥水の侵入を阻止している。

従って、図８に示すように、推進ジャッキ３４を伸長駆動し、カッタ装置６０を所定角度回動して前進させた状態で、駆動ロッド３５とカッタフレーム２７との連結を解除し、駆動ロッド３５を収縮駆動する。ここで、カッタフレーム２７の後部に覆工フレーム３８を連結すると共に、駆動ロッド３５の先端部を覆工フレーム３８に連結する。そして、再び、推進ジャッキ３４を伸長駆動することで、覆工フレーム３８を介してカッタ装置６０を所定角度回動して前進させることができ、この繰り返しによりカッタ装置６０を支持軸５５を支点として半円状に前進させることができる。

そして、図９に示すように、カッタ装置６０が１８０度回動した状態で、薬注装置６５により周辺地盤に固化材を注入して崩落を防止し、立坑１２内からカッタ装置６０に向けてボーリングした後に、牽引装置６２の牽引ケーブル６４をカッタ装置６０の隔壁２９に連結し、ドラムカッタ３０を駆動しながら、ウインチ６３により牽引ケーブル６４を巻き取ることで、ドラムカッタ３０は前方の地盤を掘削しながら前進し、スライドフレーム５４内に侵入することができ、このとき、カッタフレーム２７と隔壁２９との間に連結フレーム６６を介装することで、内部への土砂や泥水の侵入を阻止することができる。

ここで、上述した立坑拡幅装置５１による立坑拡幅作業、並びにこの坑拡幅作業により形成した発進領域１５を用いたトンネル掘削機１４の発進動作について説明する。

図７に示すように、地表面より大深度まで立坑１２を掘削した後、この立坑１２から立坑拡幅装置５１を搬入し、土留壁１８に対向する側壁にこの立坑拡幅装置５１を装着する。この状態で、まず、カッタ駆動モータ３２を駆動して全てのドラムカッタ３０を同期回転すると共に、ジェットノズル６１からウォータジェットを噴射しながら、スライドジャッキ５７を伸長駆動してスライドフレーム５４を押圧し、図８に示すように、カッタ装置６０を水平に前進させ、前方の地盤を掘削する。次に、ドラムカッタ３０を回転したまま、推進ジャッキ３４を伸長駆動してカッタフレーム２７を押圧し、カッタ装置６０を支持軸５５を支点として回動しながら前進させ、前方の地盤を弧状に掘削する。

推進ジャッキ３４が所定ストローク伸長駆動してカッタ装置６０が所定角度前進すると、駆動ロッド３５とカッタフレーム２７との連結を解除して収縮駆動し、カッタフレーム２７の後部に覆工フレーム３８を接合した後、駆動ロッド３５を覆工フレーム３８に連結する。この状態で、推進ジャッキ３４を伸長駆動し、覆工フレーム３８を介してカッタ装置６０を所定角度前進させ、前述と同様に、前方の地盤を弧状に掘削する。

この繰り返しにより、カッタ装置６０を支持軸５５を支点として半円状に前進させることで、図９に示すように、立坑１２に連通する半円断面形状の拡幅部１３を掘削すると、薬注装置６５により周辺地盤を固化して崩落を防止する。続いて、立坑１２内からボーリングした後に牽引装置６２の牽引ケーブル６４をカッタ装置６０の隔壁２９に連結する。そして、ドラムカッタ３０を駆動したまま、ウインチ６３により牽引ケーブル６４を介して隔壁２９を立坑１２側に移動させ、図１０に示すように、ドラムカッタ３０により前方の地盤を掘削してスライドフレーム５４内に侵入させ、このとき、カッタフレーム２７と隔壁２９との間に連結フレーム６６を介装して内部への土砂や泥水の侵入を阻止する。

そして、カッタ装置６０の水平移動及び回動によりを半円断面形状の拡幅部１３が掘削されると、このカッタ装置６０を解体して回収し、また、支持軸５５を取り外すことで、立坑１２内と拡幅部１３とを連通した空間とし、トンネル掘削機１４の発進領域１５を確保する。

このように立坑１２の下部に発進領域１５が形成されると、前述した第１実施例と同様に、地上から立坑１２内にトンネル掘削機１４の構成部材を搬入し、この多数の構成部材を諸設備を用いてトンネル掘削機１４として組立てる。そして、発進領域１５における長手方向一方の壁面に掘進反力を得るための反力盤１９を設置し、この反力盤１９とから掘削反力を得てトンネル掘削機を発進し、大深度領域にて、立坑１２の下部からトンネル１６を形成する。

このように第２実施例の立坑拡幅装置５１を用いたトンネル掘削機の立坑施工方法並びにトンネル施工方法にあっては、立坑１２の下部の側壁に固定される固定フレーム５３及び水平移動自在なスライドフレーム５４からなる枠状フレーム５２を設け、スライドフレーム５４を水平移動するスライドジャッキ５７を設け、カッタ装置６０をスライドフレーム５４の支持軸５５を支点として回動自在に支持し、このカッタ装置６０を半円状に前進させる推進ジャッキ２４を設けている。

そして、地表面より所定深さの立坑１２を掘削し、内部にこの立坑拡幅装置５１を搬入して側壁に装着し、スライドフレーム５４をカッタ装置６０と共に水平に掘進してから、カッタ装置６０を水平軸５５を支点として半円状に掘進させることで、水平方向に所定長さを有する半円断面形状の拡幅部１３を形成し、立坑１２の下部にトンネル掘削機１４を収容可能な比較的大きな発進領域１５を形成することができる。

従って、地表面に立坑１２を掘削するための限られたスペースしかなくとも、立坑１２の下部を拡幅することで、立坑１２内にトンネル掘削機１４を搬入して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。

また、立坑１２の下部の側壁を掘削して拡幅部１３を形成して発進領域１５を確保するとき、カッタ装置６０の前進に伴ってその後部に掘削部の周囲を覆う覆工フレーム３８、連結フレーム６６を連結している。従って、大深度の地盤にトンネルを掘削する場合であっても、地盤の崩落を確実に防止しながら、拡幅部を安全で容易に形成することができる。

図１１に本発明の第３実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面、図１２乃至図１４に第３実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略を示す。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１１に示すように、第３本実施例の立坑拡幅装置７１において、枠状フレーム７２は、立坑１２の下部の側壁に固定される固定フレーム７３と、この固定フレーム７３の内側に水平移動自在に支持されたスライドフレーム７４とから構成されており、固定フレーム７３が開口部１７の周辺部に着脱自在に固定されている。そして、固定フレーム７３の中央部に固定された支持筒７５には第１スライド筒７６が水平移動自在に支持され、この第１スライド筒７６にはスライドフレーム７４の第２スライド筒７７が水平移動自在に支持されており、固定フレーム７３に装着された第１スライドジャッキ７８の駆動ロッド７９が第１スライド筒７６に連結され、第１スライド筒７６に装着された第２スライドジャッキ８０の駆動ロッド８１が第２スライド筒７７に連結されている。また、スライドフレーム７４における第２スライド筒７７の先端部には支持軸８２が装着されており、この支持軸８２の後方には下部開口を閉塞する仕切り板８３が取付けられ、上部開口にはカッタ装置８４が装着されている。

このカッタ装置８４にて、カッタフレーム８５は筒形状をなし、内部に立坑１２内と切羽側とを仕切る隔壁８６が水平移動自在に装着されており、この隔壁８６の前部に揺動カッタ８７が推進方向に直交する上下方向の面内で移動自在に支持され、揺動ジャッキ８８により揺動可能となっている。そして、スライドフレーム７４とカッタ装置８４におけるカッタフレーム８５との間に推進ジャッキ８９が複数架設されている。

従って、図１１に示す状態から、揺動ジャッキ８８を伸縮駆動して揺動カッタ８７を上下に往復移動しながら、各スライドジャッキ７８，８０を伸長駆動すると、図１２に示すように、各スライド筒７６，７７を介してスライドフレーム７４を押圧し、カッタ装置８４を水平に前進することができる。そして、スライドフレーム７４と共にカッタ装置８４が所定距離前進した状態で、推進ジャッキ８９を伸長駆動すると、カッタフレーム８５を押圧してカッタ装置８４を支持軸８２を支点として回動しながら前進することができる。

また、固定フレーム７３の下部には、図示しないが、前述した第２実施例とほぼ同様の構成をなす牽引装置が設けられており、図１３及び図１４に示すように、１８０度回動したカッタ装置８４を立坑１２側の固定フレーム７３内に引き込むことができる。更に、カッタ装置８４は、カッタフレーム８５の後部に掘削部の周囲を覆う覆工フレーム３８が連結可能であると共に、カッタ装置８４が１８０度回動した位置で牽引装置により固定フレーム７３まで引き込まれるとき、カッタフレーム８５と隔壁８６との間に筒形状の連結フレーム９０を装着可能となっている。

ここで、上述した立坑拡幅装置７１による立坑拡幅作業、並びにこの坑拡幅作業により形成した発進領域１５を用いたトンネル掘削機１４の発進動作について説明する。

図１１に示すように、地表面より大深度まで立坑１２を掘削した後、この立坑１２から立坑拡幅装置７１を搬入し、土留壁１８に対向する側壁にこの立坑拡幅装置７１を装着する。この状態で、まず、揺動ジャッキ８８を伸縮駆動して揺動カッタ８７を支持軸８２の前方まで往復移動しながら、各スライドジャッキ７８，８０を伸長駆動してスライドフレーム７４を押圧し、図１２に示すように、カッタ装置８４を水平に前進させて前方の地盤を掘削する。次に、揺動カッタ８７を往復移動したまま、推進ジャッキ８９を伸長駆動してカッタフレーム８５を押圧し、カッタ装置８４を支持軸８２を支点として回動しながら前進させ、前方の地盤を弧状に掘削する。

推進ジャッキ８９が所定ストローク伸長駆動してカッタ装置８４が所定角度前進すると、推進ジャッキ８９とカッタフレーム８５との連結を解除して収縮駆動し、カッタフレーム８５の後部に覆工フレーム３８を接合した後、推進ジャッキ８９を覆工フレーム３８に連結する。この状態で、この推進ジャッキ８９を伸長駆動し、覆工フレーム３８を介してカッタ装置８４を所定角度前進させ、前述と同様に、前方の地盤を弧状に掘削する。

この繰り返しにより、カッタ装置８４を支持軸８２を支点として半円状に前進させ、図１３に示すように、立坑１２に連通する半円断面形状の拡幅部１３を掘削すると、薬注装置により周辺地盤を固化して崩落を防止した状態で、立坑１２内からボーリングして牽引装置の牽引ケーブルをカッタ装置８４の隔壁８６に連結する。そして、揺動カッタ８７を往復移動したまま、ウインチにより牽引ケーブルを介して隔壁８６を立坑１２側に移動させ、図１４に示すように、揺動カッタ８７により前方の地盤を掘削して固定フレーム７３内に侵入させ、このとき、カッタフレーム８５と隔壁８６との間に連結フレーム９０を介装して内部への土砂や泥水の侵入を阻止する。

そして、カッタ装置８４の水平移動及び回動によりを半円断面形状の拡幅部１３が掘削されると、このカッタ装置８４を解体して回収し、また、支持軸８２を取り外すことで、立坑１２内と拡幅部１３とを連通した空間とし、トンネル掘削機１４の発進領域１５を確保する。

このように立坑１２の下部に発進領域１５が形成されると、前述した第１、第２実施例と同様に、地上から立坑１２内にトンネル掘削機１４の構成部材を搬入し、この多数の構成部材を諸設備を用いてトンネル掘削機１４として組立てる。そして、発進領域１５における長手方向一方の壁面に掘進反力を得るための反力盤１９を設置し、この反力盤１９とから掘削反力を得てトンネル掘削機を発進し、大深度領域にて、立坑１２の下部からトンネル１６を形成する。

このように第３実施例の立坑拡幅装置７１を用いたトンネル掘削機の立坑施工方法並びにトンネル施工方法にあっては、立坑１２の下部の側壁に固定される固定フレーム７３及び水平移動自在なスライドフレーム７４からなる枠状フレーム７２を設け、スライドフレーム７４を水平移動するスライドジャッキ７８，８０を設け、揺動カッタ８７が装着されたカッタ装置８４をスライドフレーム７４の支持軸８２を支点として回動自在に支持し、このカッタ装置８４を半円状に前進させる推進ジャッキ８９を設けている。

そして、地表面より所定深さの立坑１２を掘削し、内部にこの立坑拡幅装置７１を搬入して側壁に装着し、スライドフレーム７４をカッタ装置８４と共に水平に掘進してから、カッタ装置８４を水平軸８２を支点として半円状に掘進させることで、水平方向に所定長さを有する半円断面形状の拡幅部１３を形成し、立坑１２の下部にトンネル掘削機１４を収容可能な比較的大きな発進領域１５を形成することができる。

従って、地表面に立坑１２を掘削するための限られたスペースしかなくとも、立坑１２の下部を拡幅することで、立坑１２内にトンネル掘削機１４を搬入して所定の大きさのトンネルを容易に構築することができ、工事コストを低減することができる。そして、スライドフレーム７４と共にカッタ装置８４を水平に前進させるとき、揺動カッタ８７が支持軸８２の前方まで掘削することで、スライドフレーム７４を円滑に前進させることができる。

図１５に本発明の第４実施例に係る地下空間拡幅方法を表す概略を示す。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

第４実施例に係る地下空間拡幅方法において、図１５に示すように、地下空間は既設のトンネル１０１であって、この既設トンネル１０１の側部に拡幅領域１０２を形成し、この拡幅領域１０２から分岐した分岐トンネル１０３を構築するようにしている。この場合、上述した各実施例の立坑拡幅装置２１，５１，７１を適用し、その設置方向を９０度変更して用いている。即ち、本実施例の地下空間拡幅装置は、地下空間の側壁に固定されて中央部に垂直方向に沿って支持軸２３，５５，８２を有する枠状フレーム２２，５２，７２と、この支持軸２３，５５，８２を支点として回動自在に枠状フレーム２２，５２，７２に支持されたカッタ装置２６，６０，８４と、カッタ装置２６，６０，８４を半円状に前進させる推進ジャッキ３４，８９とを有している。

従って、既設トンネル１０１内に拡幅装置２１，５１，７１を搬入し、既設トンネル１０１における所定の側壁に装着し、カッタ装置２６，６０，８４を垂直な支持軸２３，５５，８２を支点として半円状に回動することで、既設トンネル１０１の側壁を掘削して垂直方向に既設トンネル１０１の高さより若干低い略半円断面形状をなす３つの拡幅部１０４，１０５，１０６を所定距離離間して形成する。この場合、カッタ装置２６により既設トンネル１０１の側壁から直接半円形状の拡幅部１０４，１０５を掘削し、カッタ装置６０または８４により既設トンネル１０１の側壁から外方に突出した位置で半円形状の拡幅部１０６を掘削する。そして、この拡幅部１０４，１０５，１０６内から鋼製エレメント１０７，１０８を推進して連通することで、水平方向（トンネル長手方向）に所定長さを有する拡幅領域１０２を形成する。その後、拡幅部１０６から分岐トンネル１０３を構築する。

このように第４実施例の地下空間拡幅方法及び装置にあっては、既設トンネル１０１内に拡幅装置２１，５１，７１を搬入してその側壁に装着し、カッタ装置２６，６０，８４を垂直な支持軸２３，５５，８２を支点として半円状に回動することで、既設トンネル１０１の側壁を掘削して略半円断面形状をなす拡幅部１０４，１０５，１０６を形成し、この拡幅部１０４，１０５，１０６内から鋼製エレメント１０７，１０８を推進して連通し、水平方向に所定長さを有する拡幅領域１０２を形成するようにしている。

従って、容易に地下空間としての既設トンネル１０１に拡幅部１０４，１０５，１０６を形成することができ、地上からの立坑の掘削を不要として、工事コストを低減することができると共に、拡幅部１０４，１０５，１０６を連通することで、カッタ装置を大型化することなく、水平方向に所定長さを有する拡幅領域１０２を容易に形成することができる。

なお、上述した各実施例では、カッタ装置２６，６０としてドラムカッタ３０、カッタ装置８４として揺動カッタ８７を適用したが、本発明のカッタ装置はこの構造に限定されるものではなく、支持軸２３，５５，８２を支点として回動することで、立坑１２の下部側壁を掘削して水平方向に所定長さを有する半円断面形状の拡幅部１３を形成することができるものであれば良く、また、土質に応じて適宜選択すれば良く、円盤カッタを矩形の平面内で揺動するようにしたり、回転可能な複数の円盤カッタを正面視が矩形状となるように配列して構成しても良い。

また、カッタ推進装置を推進ジャッキ３４，８９としたが、油圧ジャッキに限らず、駆動モータを用いてカッタ装置２６，６０，８４を推進可能としても良い。

更に、立坑１２の下部に搬入するトンネル掘削機１４が円形断面形状をなすため、立坑拡幅装置２１，５１，７１を用いて、この立坑１２の下部側壁を半円断面形状（半円柱形状）の拡幅部１３を形成したが、トンネル掘削機が矩形断面形状であっても、半円断面形状の拡幅部で対応することができる。

また、トンネル掘削機の立坑施工方法及び立坑拡幅装置を、トンネル掘削機の発進立坑を施工する場合に適用して説明したが、トンネル掘削機の到達立坑を施工する場合にも適用することができ、この到達立坑を用いてトンネル掘削機を解体して搬出するようにしても良い。

また、地下空間に拡幅部を形成する方法及び装置として、既設トンネル１０１の側壁に拡幅部１０４，１０５，１０６または拡幅領域１０２を形成する場合を説明したが、これに限らず、地下空間としての既存の構造物の側壁を拡幅するいずれの技術にも適用することができる。また、地下空間としての水平方向（トンネル長手方向）に所定長さを有する拡幅領域１０２を形成して連通するようにしたが、地下空間の構成や用途に合わせて鉛直方向や所定角度傾斜した方向に沿って拡幅領域を形成するようにしても良い。

本発明の第１実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面図である。 第１実施例の立坑拡幅装置の正面図である。 第１実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第１実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第１実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第１実施例のトンネル施工方法を表す概略図である。 本発明の第２実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面図である。 第２実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第２実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第２実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 本発明の第３実施例に係る立坑拡幅装置の縦断面図である。 第３実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第３実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 第３実施例の立坑拡幅装置によるトンネル掘削機の立坑施工方法を表す概略図である。 本発明の第４実施例に係る地下空間拡幅方法を表す概略図である。

符号の説明

１２ 立坑（地下空間）
１３ 拡幅部
１４ トンネル掘削機
１５ 発進領域
１６ トンネル
２１，５１，７１ 立坑拡幅装置（掘削装置）
２２，５２，７２ 枠状フレーム
２３，５５，８２ 支持軸
２６，６０，８４ カッタ装置
２７ カッタフレーム
３０ ドラムカッタ
３４，８９ 推進ジャッキ（カッタ推進装置）
３６ 姿勢保持ジャッキ
３８ 覆工フレーム（覆工部材）
４０ 泥水処理設備
４３ 切換弁
４４，４５ 配管
５３，７３ 固定フレーム
５４，７４ スライドフレーム
５７，７８，８０ スライドジャッキ
６６，９０ 連結フレーム
８７ 揺動カッタ
１０１ 既設トンネル（地下空間）
１０２ 拡幅領域
１０４，１０５，１０６ 拡幅部

Claims (17)

1. 地下空間に掘削装置を搬入して該地下空間の側壁に装着し、カッタを中央部に設けられた支持軸を支点として半円状に掘進させることで、該地下空間の側壁を掘削して拡幅部を形成することを特徴とする地下空間拡幅方法。
2. 地下空間に掘削装置を搬入して該地下空間の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させることで、半円断面形状の拡幅部を掘削することを特徴とする地下空間の拡幅方法。
3. 請求項１または２記載の地下空間拡幅方法において、前記地下空間に所定距離離間して複数の前記拡幅部を形成し、各拡幅部を連通することで拡幅領域を形成することを特徴とする地下空間拡幅方法。
4. 地下空間の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームと、前記支持軸の長手方向に沿ってカッタを有して該支持軸を支点として回動自在に前記枠状フレームに支持されたカッタ装置と、該カッタ装置を前記支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置とを具えたことを特徴とする地下空間拡幅装置。
5. 請求項４記載の地下空間拡幅装置において、前記枠状フレームは、前記地下空間の側壁に固定される固定フレームと、該固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとを有し、該スライドフレームに前記支持軸が設けられて前記カッタ装置が回動自在に支持されたことを特徴とする地下空間拡幅装置。
6. 地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、該立坑下部の側壁を掘削してトンネル掘削機を収容可能な領域を形成することを特徴とするトンネル掘削機の立坑施工方法。
7. 請求項６記載のトンネル掘削機の立坑施工方法において、前記立坑下部の側壁を掘削して半円断面形状の拡幅部を形成することで、前記領域を確保することを特徴とするトンネル掘削機の立坑施工方法。
8. 請求項７記載のトンネル掘削機の立坑施工方法において、前記立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して該立坑の側壁に装着し、カッタを支持軸を支点として半円状に掘進させることで前記拡幅部を掘削することを特徴とするトンネル掘削機の立坑施工方法。
9. 請求項７記載のトンネル掘削機の立坑施工方法において、前記立坑を掘削した後、内部に掘削装置を搬入して該立坑の側壁に装着し、カッタを所定距離掘進してから支持軸を支点として半円状に掘進させることで前記半円断面形状の拡幅部を掘削することを特徴とするトンネル掘削機の立坑施工方法。
10. 請求項８または９記載のトンネル掘削機の立坑施工方法において、前記掘削装置のカッタによる掘進に伴って掘削部の後方を覆工して前記拡幅部を形成することを特徴とするトンネル掘削機の立坑施工方法。
11. 立坑下部の側壁に固定されて中央部に支持軸を有する枠状フレームと、前記支持軸の長手方向に沿ってカッタを有して該支持軸を支点として回動自在に前記枠状フレームに支持されたカッタ装置と、該カッタ装置を前記支持軸を支点として半円状に前進させるカッタ推進装置とを具えたことを特徴とする立坑拡幅装置。
12. 請求項１１記載の立坑拡幅装置において、前記カッタ装置の後部に掘削部の周囲を覆う覆工部材を連結可能としたことを特徴とする立坑拡幅装置。
13. 請求項１１記載の立坑拡幅装置において、前記枠状フレームは、前記立坑下部の側壁に固定される固定フレームと、該固定フレームに移動自在に支持されたスライドフレームとを有し、該スライドフレームに前記支持軸が設けられて前記カッタ装置が回動自在に支持されたことを特徴とする立坑拡幅装置。
14. 請求項１１記載の立坑拡幅装置において、前記カッタ推進装置は、前記カッタ装置の外周側を押圧して前進させる推進ジャッキと、前記カッタ装置の内周側の推進位置を所定の位置に保持する姿勢保持ジャッキとを有することを特徴とする立坑拡幅装置。
15. 請求項１１記載の立坑拡幅装置において、前記カッタ装置は、推進方向にほぼ直交する面内で移動自在であると共に、前記支持軸の前方の地盤を掘削可能なカッタを有することを特徴とする立坑拡幅装置。
16. 請求項１１記載の立坑拡幅装置において、前記カッタ装置に立坑と切羽とを仕切る隔壁が設けられ、前記立坑内から該隔壁を通して前記切羽に送泥及び排泥を行う上下の配管が配設され、前記カッタ装置の推進姿勢に応じて前記上下の配管を送泥管と排泥管とで切換利用可能としたことを特徴とする立坑拡幅装置。
17. 地表面より予め設定された深さの立坑を掘削し、該立坑下部の側壁を掘削して拡幅部を形成し、前記立坑を通してトンネル掘削機の構成部材を搬入または搬出し、該立坑の下部及び前記拡幅部で該構成部材を用いてトンネル掘削機を組立または解体して、前記立坑下部から該トンネル掘削機を発進または該立坑下部に該トンネル掘削機を到達させることを特徴とするトンネル施工方法。
    

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