JP2016084681A - 搬送装置および搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 立坑を利用することなく、複数のシールドマシンを発進させ、かつ複数のシールドマシンへ資機材を連続的に供給できる装置や方法を提供する。【解決手段】 この装置は、各々が、第１シールドトンネルの外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、外枠の内側であって、第１シールドトンネルの外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、外枠と内枠とを連結し、第１シールドトンネルに設けられた２以上の開口の１つを通して搬入された搬送物を第１シールドトンネルの周方向に搬送するための円筒状の複数の搬送ユニットとを含む、２以上の回転構造体と、第１シールドトンネルの外面から離間した地盤と各外枠との間および第１シールドトンネルと各内枠との間に配設され、各回転構造体を回転させるための複数の回転手段とを含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、第１シールドトンネルの周囲に複数の第２シールドトンネルを構築するために使用するシールドマシンおよび資機材を搬送する搬送装置およびその搬送方法に関する。

都市部では、地下鉄、道路、下水道、電力、通信等のインフラがトンネルを使用して地下地盤に構築されている。そのトンネルは、地上を掘り返して構築する開削工法では用地確保や交通渋滞等の問題が生じることから、地下地盤を掘り進む非開削工法が採用されている。その非開削工法として、先端にカッターヘッドを有する回転可能な筒状物を備えたシールドマシンにより崩壊しようとする地盤を押さえつつ掘削を行い、内部でセグメントと呼ばれるブロックをリング状に組み立てるシールド工法が広く使用されている。

都市部においてシールド工法により新規に構築されるシールドトンネルは、大深度化する傾向にある。大深度のトンネルの分合流部も非開削で施工する技術が求められており、そのための技術として、複数の小口径のシールドトンネルによって安定的な円形の外殻を構築した上で、その内部に分合流部を構築する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような外殻の工期を短縮するためには、出来るだけ多くのシールドマシンで同時に掘削する必要があり、大量のセグメント等の資機材を複数のシールドマシンへ供給することが課題とされている。

そこで、円形に配列した資機材を搬送するための搬送装置を、垂直に掘削された坑道である立坑内に設置し、複数のシールドマシンを同時に発進し、かつ連続的に資機材を供給することができる装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開平７−２０８０７０号公報 特願２０１４−１２９９１０号

しかしながら、トンネルの分合流部は大深度であるため、立坑を設けようとすると、その規模を大きくする必要があり、費用や用地確保等の問題から立坑を設けることは困難である。

このため、立坑を利用することなく、複数のシールドマシンを発進させることができ、かつセグメント等の資機材を連続的に供給することができる装置や方法の提供が望まれていた。

本発明は、上記課題に鑑み、第１シールドトンネルの周囲に複数の第２シールドトンネルを構築するために使用するシールドマシンおよび資機材を搬送物として搬送する搬送装置であって、
各々が、第１シールドトンネルの外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、外枠の内側であって、第１シールドトンネルの外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、外枠と内枠とを連結し、第１シールドトンネルに設けられた２以上の開口の１つを通して搬入された搬送物を第１シールドトンネルの周方向に搬送するための円筒状の複数の搬送ユニットとを含む、２以上の回転構造体と、
第１シールドトンネルの外面から離間した地盤と各外枠との間および第１シールドトンネルと各内枠との間に配設され、各回転構造体を回転させるための複数の回転手段とを含む、搬送装置が提供される。

また、本発明は、第１シールドトンネルの周囲に複数の第２シールドトンネルを構築するために使用するシールドマシンおよび資機材を搬送物として搬送する方法であって、
各々が、第１シールドトンネルの外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、外枠の内側であって、第１シールドトンネルの外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、外枠と内枠とを連結する円筒状の複数の搬送ユニットとを含む、２以上の回転構造体の各搬送ユニット内に、第１シールドトンネルに設けられた２以上の開口の各々を通して各搬送物を搬入する工程と、
第１シールドトンネルの外面から離間した地盤と各外枠との間および第１シールドトンネルと各内枠との間に配設され、各回転構造体を回転させるための複数の回転手段により各回転構造体を回転させ、第１シールドトンネルの周方向に各搬送物を搬送する工程とを含む、搬送方法も提供される。

本発明によれば、立坑を利用することなく、複数のシールドマシンを発進させることができ、かつ複数のシールドマシンへ資機材を連続的に供給することが可能となる。

本実施形態の搬送装置の正面図。 本実施形態の搬送装置の側面図。 搬送ユニットの一部を示した図。 搬送装置を組み立てているところを示した図。 シールドマシン用装置にシールドマシンを搬入するところを示した図。 シールドマシン用装置でシールドマシンを搬送する例を示した図。 シールドマシン用装置でシールドマシンを搬送する別の例を示した図。 資機材用装置に資機材を搬入するところを示した図。 シールドマシンを再利用するための手順について説明する図。 搬送装置によりシールドマシンおよび資機材を搬送する作業の流れを示したフローチャート。

図１および図２は、本実施形態の搬送装置１０の正面図および側面図である。図１（ａ）、（ｂ）は、正面図で、図２は、その側面図である。搬送装置１０は、例えば、トンネルの分合流部を設置する際に構築される大口径の本線シールドトンネル１１の周囲に、その本線シールドトンネル１１を取り囲むように設置される。そして、搬送装置１０は、本線シールドトンネル１１の周囲に、本線シールドトンネル１１に比較して小口径の複数のシールドトンネル（以下、パイロットトンネルと呼ぶ。）を構築するために使用する複数の小口径シールドマシン（以下、単にシールドマシンと呼ぶ。）およびそれに必要とされるセグメント等の資機材を搬送物として搬送する。搬送装置１０は、シールドマシンを所定の掘削開始位置（発進位置）へ搬送し、また、その発進位置へ資機材を搬送する。

搬送装置１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すような２以上の回転構造体と、複数の回転手段とを含んで構成される。搬送装置１０は、図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、それぞれが独立に動作する２つの装置として構成することができる。なお、搬送装置１０は、２つの装置に限らず、３つ以上の装置として構成してもよい。２つの装置として構成する場合、１つの装置で複数のシールドマシンを搬送し、もう１つの装置で、各シールドマシンで使用される資機材を搬送することができる。以下、搬送装置１０を、２つの装置から構成されるものとし、１つを、複数のシールドマシンを搬送するためのシールドマシン用装置２０とし、もう１つを、資機材を搬送するための資機材用装置３０として参照する。

図１（ａ）に示すシールドマシン用装置２０は、本線シールドトンネル１１の外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、外枠の内側であって、本線シールドトンネル１１の外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、外枠と内枠とを連結し、本線シールドトンネル１１の底部に設けられた開口１２から搬入されたシールドマシン１３を本線シールドトンネル１１の周方向に搬送するための円筒状の複数の搬送ユニット２１とを含む回転構造体を備える。図１（ａ）では、外枠は、外周リング２２とされ、内枠は、内周リング２３とされている。

また、シールドマシン用装置２０は、本線シールドトンネル１１の外面から離間した地盤と外周リング２２との間および本線シールドトンネル１１と内周リング２３との間に配設され、回転構造体を回転させるための複数の回転手段を備える。図１（ａ）では、本線シールドトンネル１１の外面から離間した地盤にコンクリートが打設される等して、回転構造体を支持する支持構造物としての発進基地躯体１４が構築されており、その発進基地躯体１４と外周リング２２との間には、回転手段として、外周リング受ローラ２４が設けられている。また、本線シールドトンネル１１と内周リング２３との間には、回転手段として、旋回用モータ２５が設けられている。

回転構造体は、外周リング受ローラ２４によって発進基地躯体１４に支持され、旋回用モータ２５で回転するように構成されている。なお、これらは、回転構造体を適切に回転させることができれば、いかなる数、位置に設けられていてもよい。回転構造体は、発進基地躯体１４に支持されるため、本線シールドトンネル１１にはその荷重がかからないようになっている。

シールドマシン用装置２０は、外周リング２２と内周リング２３とを複数の搬送ユニット２１で連結して一体化することで、トラス構造とし、剛性を確保している。シールドマシン用装置２０は、複数の搬送ユニット２１だけでは強度的に問題がある場合、棒状の補強部材２６を使用して補強することができる。補強部材２６としては、Ｉ形鋼やＨ形鋼等の棒状のものを採用することができるが、これに限定されるものではなく、鋼板等を使用し、その他の形状のものを用いることもできる。

シールドマシン用装置２０は、これに限られるものではないが、６台のシールドマシン１３を同時に搬送することができるように６つの搬送ユニット２１を等間隔で備えるものとすることができる。この間隔は、先に構築したトンネル（先行トンネル）と同じピッチになる間隔とされ、先行トンネルの中心と、搬送ユニット２１の中心とが一致するように回転構造体の回転を回転させ、一致する位置でその回転を停止し、その位置からシールドマシン１３を発進させることができる。このため、搬送した６台のシールドマシン１３をそれぞれの発進位置から発進させ、同時に施工を行うことができる。

シールドマシン用装置２０は、本線シールドトンネル１１の中心を円の中心として見た場合、略６０°毎に搬送ユニット２１が６つ設けられている。したがって、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°回転させ、６つのパイロットトンネルを構築することができる。また、これらの間の３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°回転させ、さらに６つのパイロットトンネルを構築し、計１２個のパイロットトンネルを構築することができる。

図１（ａ）に示すシールドマシン用装置２０は、本線シールドトンネル１１の底部に設けられた開口１２からシールドマシン１３が搬入される。

搬送ユニット２１は、シールドマシン１３を、所定の発進位置へ搬送するが、回転構造体の回転に伴って、内部に載せたシールドマシン１３の上下の位置が変化する。これでは、最上部へ移動したとき、シールドマシン１３の上下が逆さまとなり、シールドマシン１３をそのまま発進させることができない。そこで、搬送ユニット２１は、回転構造体が回転しても、シールドマシン１３を常に水平に支持することができるように、図示しない角度調整用モータと、回転支持手段としてのシールドマシン受架台兼回転ローラ２７とを備えることができる。

角度調整用モータは、シールドマシン受架台兼回転ローラ２７上に載せたシールドマシン１３を水平に支持するように角度調整を行う。角度調整用モータは、シールドマシン受架台兼回転ローラ２７を強制的にその回転方向へ移動させ、上部に載るシールドマシン１３が水平になるように調整する。搬送ユニット２１は、例えば、外枠部２１ａと内枠部２１ｂの二重構造とし、その間にボール等を備えるシールドマシン受架台兼回転ローラ２７を配置し、内枠部２１ｂが３６０°回転可能とされ、内枠部２１ｂの中の搬送物が常に水平を保つような構成とすることができる。ここではこのような構成によりシールドマシン１３を水平に保つようにしているが、水平に保つことができれば、その他の構成も採用することができる。

本線シールドトンネル１１に設ける開口１２は、図１（ａ）では底部のセグメントをいくつか取り除くことにより形成することができる。その取り除く数は、シールドマシン１３を搬入することができる最小数とすることができる。

開口１２は、本線シールドトンネル１１の底部に限られるものではなく、水平方向の側部等に設けてもよい。搬送ユニット２１は、開口１２を通してシールドマシン１３が搬入できるように、開口１２に対向する側に取り外し可能な蓋等を備える構成とされる。なお、蓋は、搬送ユニット２１が最上部へ移動した際、上下逆さまになるので、内枠部が適切に３６０°回転するように断面が円弧状のものとされ、その蓋が落下しないようにボルトおよびナット等の締結手段を使用して固定することができる。

シールドマシン１３としては、泥水式シールドマシンや泥土圧式シールドマシン等を採用することができる。泥水式は、シールド前面の切羽を、加圧した泥水で充填し、切羽が崩壊しないように安定を確保しながら泥水中でカッターヘッドを回転させて掘削し、泥水と掘削した土砂を坑外に輸送する機構を有するものである。泥土圧式は、添加材を注入しながらカッターヘッドで掘削した土砂と添加材とを強制的に撹拌して土砂塑性流動化させ、スクリューコンベア等で排土する機構を有するものである。

大深度地下における道路トンネルの分合流部の構築において、パイロットトンネルを構築するためのシールドマシン１３としては、以下の理由により、泥水式シールド工法を採用する泥水式シールドマシンが好ましい。泥水式シールド工法は、坑内に配管した流体輸送により掘削土砂を搬出する方式であり、掘削土砂搬出車両が不要になり、その搬出車両による本線シールド工事による影響をなくすことができるからである。

また、この搬送装置１０では、小口径のパイロットトンネルを構築するため、円滑な資機材１６の供給を行うために、資機材１６等の搬入、搬出回数を可能な限り減らす必要があるが、泥水式シールド工法では、掘削土砂搬出車両による搬入、搬出を省略できるからである。さらに、泥水式シールド工法は、切羽水圧が高い地山の掘削に適しているからである。

図１（ｂ）に示す資機材用装置３０も、シールドマシン用装置２０と同様、本線シールドトンネル１１の外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、外枠の内側であって、本線シールドトンネル１１の外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、外枠と内枠とを連結し、本線シールドトンネル１１の両側部に設けられた２つの開口１５から搬入された資機材１６を、本線シールドトンネル１１の周方向に搬送するための円筒状の複数の搬送ユニット３１とを含む、回転構造体を備える。図１（ｂ）では、外枠は、外周リング３２とされ、内枠は、内周リング３３とされている。なお、開口１５は、２つに限られるものではなく、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、資機材用装置３０も、本線シールドトンネル１１の外面から離間した地盤と外周リング３２との間および本線シールドトンネル１１と内周リング３３との間に配設され、回転構造体を回転させるための複数の回転手段を備える。図１（ｂ）では、本線シールドトンネル１１の外面から離間した地盤にコンクリートが打設される等して、発進基地躯体１４が構築されており、その発進基地躯体１４と外周リング３２との間には、回転手段として、外周リング受ローラ３４が設けられている。また、本線シールドトンネル１１と内周リング３３との間には、回転手段として、旋回用モータ３５が設けられている。また、シールドマシン用装置２０と同様に、補強部材３６で補強することができる。

資機材用装置３０の搬送ユニット３１も、シールドマシン用装置２０の搬送ユニット２１と同様、角度調整用モータおよび回転ローラ３７を備えるが、回転ローラ３７上の内枠部３１ｂの中に資機材１６を支持する支持板３８を別途備えている。支持板３８を備える以外、シールドマシン用装置２０と同様であり、その機能も同様であるため、ここではその説明を省略する。

支持板３８には、資機材１６として、セグメント、バッテリー機関車等が載せられ、回転構造体の回転によりシールドマシン１３の発進位置へ搬送される。図１（ｂ）では、本線シールドトンネル１１内に設けられた作業用ステージ１７から資機材１６を水平方向に移動させ、その水平方向にある搬送ユニット３１内に搬入することができるように開口１５が設けられている。この搬送ユニット３１も、その開口１５に対向する側に取り外し可能な蓋等を備えることができる。

資機材１６の搬入は、支持板３８を、枕木上にレールを設置としたものとし、作業用ステージ１７上にも、それに連続するレールを設け、レール上を走行する台車に資機材１６を載せ、台車ごと搬入することができる。これは一例であるので、その他の方法で搬入してもよい。なお、搬入した台車が動かないようにストッパー等により停止させることができる。

搬送ユニット３１は、シールドマシン用装置２０では６つ備えるものを例に挙げたが、この資機材用装置３０では１２個備えるものを例示している。開口１５を２つとし、より多くの搬送ユニット３１を備えることで、より多くの資機材１６を搬送することができる。

図２に示すように、シールドマシン用装置２０と資機材用装置３０とは、発進基地躯体１４内に並設され、複数のシールドマシン１３で掘削したトンネル内にセグメント等の資機材１６を連続的に供給することができるようにしている。

図３は、シールドマシン用装置２０が備える搬送ユニット２１の一部を示した図である。搬送ユニット２１内に備えるシールドマシン受架台兼回転ローラ２７は、複数のボール４０と、ボール４０上に載置される円弧状の板部材４１とを含んで構成され、板部材４１の下面には、下方の外枠部２１ａに向けて延びる壁部４２が設けられている。壁部４２には、油圧ジャッキ４３、４４が設けられ、油圧ジャッキ４３には、回転停止手段としての略三角形の回転ストッパー４５が設けられている。

搬送ユニット２１の外枠部２１ａには、支点を中心に、矢線に示すように回転する回転ストッパー４５の一端が挿入可能な穴４６が形成されており、油圧ジャッキ４３によりその穴４６にその一端を挿入することで、板部材４１上に載置される内枠部２１ｂの回転方向への移動を停止させることができる。回転ストッパー４５は、回転構造体の回転が停止したときに使用する。

また、搬送ユニット２１の外枠部２１ａには、スラスト受け４７が挿入可能な穴４８も設けられ、油圧ジャッキ４４によりスラスト受け４７を挿入することにより、シールドマシン１３の初期発進時にシールドマシン受架台兼回転ローラ２７がスラストを受け、シールドマシン１３を適切に発進させることができる。スラストは、進行方向に推し進めようとする力である。ちなみに、この進行方向は、回転方向に対して垂直な方向である。

ここでは、板部材４１を設ける構成を例示したが、板部材４１を設けず、直接、内枠部２１ｂに壁部４２を設けることも可能である。また、この構成は、資機材用装置３０の搬送ユニット３１についても採用することができる。なお、回転方向への移動およびスラストを受け、シールドマシン１３を適切に発進させることができれば、その他の構成を採用することも可能である。

これまで搬送装置１０の構成、機能について説明してきた。ここからは、その搬送装置１０の組み立てから実際に搬送物を搬送までの流れについて詳細に説明する。図４は、搬送装置１０を組み立てているところを示した図である。危険作業を無くすため、固定用のアンカー金物は、発進基地躯体１４の構築時に埋設しておく。発進基地躯体１４については、詳述しないが、これまでに知られたいかなる方法を使用して構築することができる。

本線シールドトンネル１１内に、Ｈ形鋼や覆工板等を使用して作業用ステージ１７を設ける。作業用ステージ１７の水平方向の本線シールドトンネル１１の両側面に資機材１６の搬入用の開口１５を設ける。また、作業用ステージ１７中央の覆工板を取り除き、本線シールドトンネル１１の底部にシールドマシン１３を搬入するための開口１２を設ける。開口１２、１５は、本線シールドトンネル１１を構成するセグメントをいくつか取り除くことにより形成することができる。

作業用ステージ１７より上側については、開口１５を通して作業用ステージ１７を張り出し、その張り出した部分に高所作業車５０を配置し、高所作業車５０を使用して搬送ユニット２１、外周リング２２、内周リング２３、外周リング受ローラ２４、旋回用モータ２５等の設置を行う。

作業用ステージ１７より下側については、本線シールドトンネル１１内の作業用ステージ１７上に配置した吊橋型クレーン５１を使用し、覆工板を取り除いた部分および開口１２を介して搬送ユニット２１等を搬入し、搬送ユニット２１等の設置を行う。これらの作業は、シールドマシン用装置２０および資機材用装置３０の両方に対して行う。

図５は、シールドマシン用装置２０にシールドマシン１３を搬入するところを示した図である。上記のようにして構築された搬送装置１０のシールドマシン用装置２０にシールドマシン１３を搬入する。図４（ｂ）に示すように、本線シールドトンネル１１内にトレーラ５２により分割したシールドマシンを搬送し、吊代を確保するため、本線シールドトンネル１１の中央で組み立てを行う。吊橋型クレーン５１を使用して組み立てたシールドマシン１３を搬送ユニット２１内に降ろす。このとき、作業用ステージ１７の一部覆工板を取り除いた部分、開口１２、蓋等が取り除かれた搬送ユニット２１上部を通して、搬送ユニット２１内に降ろす。

図６は、シールドマシン用装置２０でシールドマシン１３を搬送するところを示した図である。外周リング受ローラ２４と旋回用モータ２５とを使用して、回転構造体を一定方向に回転させ、所定の発進位置へシールドマシン１３を搬送する。この例では、時計方向に１２０°回転した位置がそのシールドマシン１３の発進位置とされているため、図６（ｂ）の矢線で示す時計方向に１２０°回転し、その位置で停止している。

図７は、シールドマシン用装置２０でシールドマシン１３を搬送する別の例を示した図である。回転構造体を、外周リング受ローラ２４と旋回用モータ２５のみで回転させると、モータに大きな負荷がかかり、回転動力もかかる。これを低減するため、シールドマシン１３を搬入した搬送ユニット２１に対向する位置にある搬送ユニット内に、カウンターウェイト５３を設置する。カウンターウェイト５３は、シールドマシン１３の重量に釣り合った錘で、例えば、水や砂等が収容された容器や鋼板等を用いることができる。カウンターウェイト５３は、本線シールドトンネル１１の両側面に設けられた開口１５から搬入してもよいし、吊橋型クレーン５１を使用してその底部に設けられた開口１２から搬入してもよい。また、カウンターウェイト５３は、資機材用装置３０を使用して搬送し、資機材用装置３０からシールドマシン用装置２０へ搬入してもよい。

シールドマシン１３は、本線シールドトンネル１１の中心から真下にその中心が位置する搬送ユニット２１内に搬入されるため、カウンターウェイト５３は、本線シールドトンネル１１の中心の真上にその中心が位置する搬送ユニット２１内に設置される。すなわち、１８０°回転した位置にある搬送ユニット２１内に設置される。例えば、旋回用モータ２５で時計方向にわずかに力を加えるだけで回転構造体は、カウンターウェイト５３により時計方向に回転する。回転している間、旋回用モータ２５は回転構造体を回転させなくてもよいため、回転動力を低減させることができる。

図６および図７では、１つのシールドマシン１３のみを搬送する例を示したが、発進位置へ搬送し、その位置で停止している間、次のシールドマシン１３を搬入することができる。発進位置から掘削を開始し、トンネル坑内にシールドマシン１３が進んだところで、搬入した次のシールドマシン１３を所定の発進位置へ搬送することができる。これを繰り返し、複数台のシールドマシン１３を各発進位置へ搬送し、各発進位置からそれぞれ掘削を行うことができる。また、回転構造体を６０°毎回転させ、６台のシールドマシン１３を搬入した後、同時に発進させ、同時に施工を行うことも可能である。

図８は、資機材１６を搬入するところを示した図である。資機材１６の搬送は、図６および図７に示したシールドマシン１３の搬送と同様であるため、ここでは資機材１６の搬送ユニット３１への搬入についてのみ説明する。シールドマシン１３は、吊橋型クレーン５１により搬送ユニット３１内へ吊り降ろされるが、資機材１６は、本線シールドトンネル１１の水平方向の両側面に設けられた開口１５を通して、レールや台車等を使用して搬入される。

資機材用装置３０は、シールドマシン用装置２０と同様、先行トンネルと同一ピッチで構築された後行トンネルと同一ピッチで搬送ユニット３１を設置することで、後行トンネルを掘削するシールドマシン１３の発進位置で複数のトンネルの作業床が確保された状態となる。また、資機材用装置３０内に資機材１６としてのセグメントをストックすることで、セグメントストックヤードの役割を果たすことができる。

シールドマシン１３は、図９（ａ）に示すように、発進位置から掘削を開始し、所定の位置まで掘削し、セグメントを設置してパイロットトンネルを構築したところで、その施工を終了する。シールドマシン１３に使用される内胴は再利用することができ、この再利用によって、工事費の削減、組み立て・解体に要する期間を短縮することができる。ここで、内胴は、カッター減速機、カッター駆動モータ、エレクター、油圧ジャッキ等を含むものである。エレクターは、セグメントを把持して旋回し、所定の組み立て位置にセグメントを移送する装置である。

このように内胴を坑口まで引き抜き、再利用することで、１台のシールドマシン１３で、例えば６本のトンネルを構築することができる。なお、先端のカッターヘッドが設けられた外部に露出する外胴は、円形に切り抜いて回収され、その周囲の部分は、セグメントにより覆い、トンネルの一部とされる。

内胴を回収する際、図９（ｂ）に示すように、切羽が崩壊しないように、シールドマシン１３の隔壁と切羽との間の空間であるチャンバー６０内を流動化処理土で充填する。そして、トンネルの坑口部で次の施工用のシールドマシン１３の外胴を組み立てる。この組み立ては、搬送ユニット２１内で行われる。図９（ｃ）に示すように、外胴の組み立てが終了したところで、掘削完了したシールドマシン１３から内胴を解体し、台車６１等を使用して解体した装置６２を搬送し、坑口部で組み立てた外胴６３に組み込む。

次に、図９（ｄ）に示すように組み立て完了したシールドマシン６４を、図９（ｅ）に示す次の施工場所へシールドマシン用装置２０により搬送する。次の施工場所へ搬送されたシールドマシン６４は、その位置を発進位置として掘削を開始し、次のパイロットトンネルを構築する。シールドマシン１３の駆動用の油圧ユニット等は、通常、シールドマシン１３の後続台車に配置されており、それらを可能な限り内部に配置し、段取り替えの期間や、引き抜きから転用に要する期間を短縮することが望ましい。

これまでに説明してきた搬送装置１０を使用してシールドマシン１３および資機材１６を搬送する処理について、図１０を参照して説明する。この処理は、ステップ１０００から開始し、ステップ１００５では、トレーラ５２により本線シールドトンネル１１内に搬入された分割したシールドマシンを、その本線シールドトンネル１１内で組み立てる。ステップ１０１０では、本線シールドトンネル１１の底部に設けられた開口１２からシールドマシン用装置２０の搬送ユニット２１内に、組み立てたシールドマシン１３を、吊橋型クレーン５１を使用して搬入する。

ステップ１０１５では、シールドマシン用装置２０を回転させ、ステップ１０２０で、所定の発進位置でその回転を停止させる。ステップ１０２５では、シールドマシン１３を起動し、その発進位置から掘削を開始する。ステップ１０３０では、本線シールドトンネル１１の両側面に設けられた開口１５から資機材１６を、資機材用装置３０の搬送ユニット３１内に搬入する。ステップ１０３５では、資機材用装置３０を回転させ、ステップ１０４０で、シールドマシン１３の発進位置と同じ位置でその回転を停止させ、シールドマシン１３へ資機材１６を供給する。

図１０では、シールドマシン用装置２０を先に動作させ、その後に資機材用装置３０を動作させる記載となっているが、その逆に動作させてもよいし、独立に動作させることができるため、同時に動作させてもよい。

ステップ１０４５では、そのシールドマシン１３によりパイロットトンネルの施工が完了したかを判断する。まだ完了していない場合は、ステップ１０３０へ戻り、資機材１６の搬入、資機材用装置３０の回転、停止を繰り返し、そのシールドマシン１３へ資機材１６を供給する。なお、資機材用装置３０は、セグメントストックヤードの役割を果たすため、ステップ１０３０の資機材用装置３０内への資機材１６の搬入は、常に実施する必要はなく、資機材１６が不足しそうな場合に適宜実施することができる。

ステップ１０４５で完了した場合、ステップ１０５０へ進み、シールドマシン１３による掘削を停止する。ステップ１０５５では、シールドマシン用装置２０においてシールドマシン６４の外胴をその発進位置へ搬送する。ステップ１０６０では、上記で使用したシールドマシン１３の内胴を回収する。そして、ステップ１０６５において、搬送した外胴に回収した内胴を組み込み、シールドマシン６４を組み立てる。

ステップ１０７０では、組み立てたシールドマシン６４を次の発進位置へ、シールドマシン用装置２０を回転させ、搬送する。ステップ１０７５では、すべての施工が終了したかを判断し、まだ終了していない場合は、ステップ１０２５へ戻り、次の発進位置から掘削を開始し、終了した場合は、ステップ１０８０へ進み、この処理を終了する。

このように本発明の搬送装置および搬送方法を使用することで、立坑を利用することなく、本線シールドトンネル１１の拡幅部、すなわち本線シールドトンネル１１の周囲に複数のシールドマシン１３を発進させることができる。そして、複数のシールドマシン１３へセグメント等の資機材１６を連続的に供給することができる。その結果、工期の短縮、コストの低減が可能となる。

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その他、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…搬送装置、１１…本線シールドトンネル、１２…開口、１３…シールドマシン、１４…発進基地躯体、１５…開口、１６…資機材、１７…作業用ステージ、２０…シールドマシン用装置、２１…搬送ユニット、２１ａ…外枠部、２１ｂ…内枠部、２２…外周リング、２３…内周リング、２４…外周リング受ローラ、２５…旋回用モータ、２６…補強部材、２７…シールドマシン受架台兼回転ローラ、３０…資機材用装置、３１…搬送ユニット、３１ｂ…内枠部、３２…外周リング、３３…内周リング、３４…外周リング受ローラ、３５…旋回用モータ、３６…補強部材、３７…回転ローラ、３８…支持板、４０…ボール、４１…板部材、４２…壁部、４３、４４…油圧ジャッキ、４５…回転ストッパー、４６…穴、４７…スラスト受け、４８…穴、５０…高所作業車、５１…吊橋型クレーン、５２…トレーラ、５３…カウンターウェイト、６０…チャンバー、６１…台車、６２…装置、６３…外胴、６４…シールドマシン

Claims (11)

1. 第１シールドトンネルの周囲に複数の第２シールドトンネルを構築するために使用するシールドマシンおよび資機材を搬送物として搬送する搬送装置であって、
   各々が、前記第１シールドトンネルの外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、前記外枠の内側であって、前記第１シールドトンネルの外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、前記外枠と前記内枠とを連結し、前記第１シールドトンネルに設けられた２以上の開口の１つを通して搬入された前記搬送物を該第１シールドトンネルの周方向に搬送するための円筒状の複数の搬送ユニットとを含む、２以上の回転構造体と、
   前記第１シールドトンネルの外面から離間した地盤と各前記外枠との間および該第１シールドトンネルと各前記内枠との間に配設され、各前記回転構造体を回転させるための複数の回転手段とを含む、搬送装置。
2. 前記搬送装置は、前記シールドマシンを搬送するための第１装置と、前記第１装置に並設され、前記資機材を搬送するための第２装置とから構成され、前記第１装置および前記第２装置の各々が、前記回転構造体と複数の前記回転手段とを含む、請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記シールドマシンは、前記第１シールドトンネルの底部に設けられた開口を通して前記第１装置内の搬送ユニットへ搬入され、前記資機材は、前記第１シールドトンネルの両側部に設けられた２つの開口を通して前記第２装置内の搬送ユニットへ搬入される、請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記第１シールドトンネルの外面から離間した前記地盤には、支持構造物が構築され、前記搬送装置は、前記支持構造物に支持される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の搬送装置。
5. 前記回転構造体は、複数の前記回転手段に加え、前記搬送ユニット内に設置された錘により回転する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記搬送ユニットは、円筒状の外枠部と、前記外枠部の内側に設けられる円筒状の内枠部と、前記外枠部と前記内枠部との間に該内枠部を回転可能に支持する回転支持手段とを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の搬送装置。
7. 前記搬送ユニットは、前記内枠部の回転を停止させるための回転停止手段を備える、請求項６に記載の搬送装置。
8. 前記搬送ユニットは、前記シールドマシンの外部に露出する外胴と該外胴内に組み込まれる内胴のうち該外胴のみを搬送し、前記第２シールドトンネルを構築するために使用した他のシールドマシンの内胴を、該外周内に組み込んでシールドマシンを組み立てた後、組み立てたシールドマシンを前記周方向の所定位置へ搬送する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の搬送装置。
9. 第１シールドトンネルの周囲に複数の第２シールドトンネルを構築するために使用するシールドマシンおよび資機材を搬送物として搬送する方法であって、
   各々が、前記第１シールドトンネルの外面から離間して設けられる円筒状の外枠と、前記外枠の内側であって、前記第１シールドトンネルの外面に近隣して設けられる円筒状の内枠と、前記外枠と前記内枠とを連結する円筒状の複数の搬送ユニットとを含む、２以上の回転構造体の各搬送ユニット内に、前記第１シールドトンネルに設けられた２以上の開口の各々を通して各前記搬送物を搬入する工程と、
   前記第１シールドトンネルの外面から離間した地盤と各前記外枠との間および該第１シールドトンネルと各前記内枠との間に配設された複数の回転手段により各前記回転構造体を回転させ、前記第１シールドトンネルの周方向に各前記搬送物を搬送する工程とを含む、搬送方法。
10. 前記搬送物を搬入する工程は、前記回転構造体と複数の前記回転手段とを含む第１装置の搬送ユニット内に、前記第１シールドトンネルの底部に設けられた開口を通して前記シールドマシンを搬入する工程と、前記回転構造体と複数の前記回転手段とを含む第２装置の搬送ユニット内に、前記第１シールドトンネルの両側部に設けられた２つの開口を通して前記資機材を搬入する工程とを含む、請求項９に記載の搬送方法。
11. 前記第１装置の搬送ユニットにより、前記シールドマシンの外部に露出する外胴と該外胴内に組み込まれる内胴のうち該外胴のみを搬送する工程と、前記第２シールドトンネルを構築するために使用した他のシールドマシンの内胴を、該外周内に組み込んでシールドマシンを組み立てた後、組み立てたシールドマシンを前記周方向の所定位置へ搬送する工程とをさらに含む、請求項１０に記載の搬送方法。