JP2018071158A - 外殻トンネル用搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外殻トンネルの掘進に伴い走路上で搬送装置が固定される場合にも、資機材の搬送を円滑に行うことが可能な外殻トンネル用搬送装置。【解決手段】この外殻トンネル用搬送装置１００は、外殻トンネル２の掘進方向に沿って隣接し、地下構造物１の外周に周方向に沿って延びる第１周方向走路１１および第２周方向走路１２と、第１周方向走路１１を周方向に互いに独立して走行する複数のシールド用搬送装置２１と、第２周方向走路１２を周方向に互いに独立して走行する複数の資機材用搬送装置２２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、外殻トンネル用搬送装置に関し、特に、地下構造物の外周に複数の外殻トンネルを構築するために掘削機や資機材を搬送する外殻トンネル用搬送装置に関する。

従来、地下構造物の外周に複数の外殻トンネルを構築するために掘削機や資機材を搬送する外殻トンネル用搬送装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

外殻トンネルは、トンネルなどの地下構造物の防護のために、地下構造物の外周に並べて形成されるトンネルである。外殻トンネルは、トンネル形成後にコンクリートなどが充填されることにより、地下構造物の周囲の防護壁として構成される。

上記特許文献１には、地下構造物であるシールドトンネルと同軸で、かつ、外周に沿ってリング状に配置されるガイドレールと、ガイドレールに沿って旋回する回転ドラムとを備えた資機材供給装置が開示されている。資機材供給装置は、シールドトンネルに沿って延びる外殻トンネルを掘進するため、回転ドラムによってシールド掘削機を発進位置まで周方向に搬送する。ガイドレールよって構成される走路は１ラインだけ設けられており、複数の回転ドラムが１ラインの走路に沿って周方向に列状に並ぶように配置される。

特開２０１５−１２９４１１号公報

掘削機が外殻トンネルを掘進する場合、回転ドラムが発進基地となって掘進が開始される。そのため、掘進の開始後には、掘進に伴う反力や、地盤からの土圧がセグメントを介して発進基地側に伝達するのを受け止められるように、回転ドラムを固定しておかなければならない場合がある。つまり、上記特許文献１に記載された資機材供給装置では、外殻トンネルの掘進に伴い走路上で搬送装置（回転ドラム）が固定される場合に、他の搬送装置の通行の妨げとなり、資機材の搬送を円滑に行うことができない場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、外殻トンネルの掘進に伴い走路上で搬送装置が固定される場合にも、資機材の搬送を円滑に行うことが可能な外殻トンネル用搬送装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明による外殻トンネル用搬送装置は、地下構造物の外周に複数の外殻トンネルを構築するために使用される掘削機および掘削に必要な資機材を地下構造物の周方向に搬送する搬送装置であって、外殻トンネルの掘進方向に沿って隣接し、地下構造物の外周に周方向に沿って延びる第１周方向走路および第２周方向走路と、第１周方向走路を周方向に互いに独立して走行する複数の第１搬送装置と、第２周方向走路を周方向に互いに独立して走行する複数の第２搬送装置と、を備える。なお、地下構造物は、シールドトンネルや、地下施設その他の地中空洞部が形成される構造を含む広い概念である。地下構造物の外周とは、鉛直方向の縦断面における地下構造物の外側の周囲を意味する。掘削機は、たとえばシールド掘削機を含み、その場合の資機材はシールド工法に用いるセグメント（トンネル坑壁を構成するブロック）を含む。

この発明による外殻トンネル用搬送装置では、上記のように、外殻トンネルの掘進方向に沿って隣接し、地下構造物の外周に周方向に沿って延びる第１周方向走路および第２周方向走路を設ける。これにより、第１周方向走路および第２周方向走路によって、掘進方向に隣接する複数系統の搬送経路を構築することができる。そして、第１周方向走路を周方向に互いに独立して走行する複数の第１搬送装置と、第２周方向走路を周方向に互いに独立して走行する複数の第２搬送装置とを設ける。これにより、複数系統（２系統）の搬送経路上に、それぞれ独立して走行可能な搬送装置が複数ずつ配置される。その結果、第１搬送装置および第２搬送装置の一方により掘削機を搬送して周方向の発進位置まで搬送することができ、第１搬送装置および第２搬送装置の他方により掘削に必要な資機材を搬送することができる。この場合、掘進の開始後に掘削に伴う反力を受け止めるために、たとえば掘削機を搬送する第１搬送装置が第１周方向走路上の発進位置で固定される場合でも、他方の第２搬送装置が第２周方向走路を移動して、第１搬送装置に遮られることなく資機材を搬送することができる。その結果、外殻トンネルの掘進に伴い走路上で搬送装置が固定される場合にも、資機材の搬送を円滑に行うことができる。そして、独立して走行可能な第１搬送装置および第２搬送装置がそれぞれ複数設けられるので、複数の外殻トンネルの掘進を同時並行で実施することができ、工期短縮を図ることができる。

上記発明による外殻トンネル用搬送装置において、好ましくは、複数の第１搬送装置は、掘進方向の前列に配置される第１周方向走路において、それぞれ掘削機を搬送し、複数の第２搬送装置は、掘進方向の後列に配置される第２周方向走路において、それぞれ資機材を搬送し、第１搬送装置と掘進方向に並ぶ位置で資機材を第１搬送装置に受け渡すように構成されている。このように構成すれば、掘削機が発進する前列側の第１搬送装置によって掘削機を搬送し、掘削の進行に伴って必要となる資機材を後列側の第２搬送装置によって搬送することができる。これにより、効率的な搬送が可能となる。また、第２搬送装置側の資機材を第１搬送装置に受け渡すことによって、資機材を掘進箇所まで搬送するために第１搬送装置および第２搬送装置を掘進方向に移動させる必要がなくなる。そのため、たとえば第１搬送装置および第２搬送装置を周方向にのみ移動可能に構成するなど、移動方向を限定することができるので、搬送装置の構成を簡素化することができる。

上記発明による外殻トンネル用搬送装置において、好ましくは、第１周方向走路および第２周方向走路は、それぞれ、周方向に延びるレールを含み、第１搬送装置および第２搬送装置は、共に、搬送対象を載置可能な本体部と、本体部を支持してレール上を走行する支持装置とを含む。このように構成すれば、第１搬送装置および第２搬送装置が、支持装置を介してレール上を走行することが可能となる。これにより、たとえば地下構造物の外周に沿った周方向空間の内壁面上を搬送装置が走行する場合と比較して、レール上で、第１搬送装置および第２搬送装置を安定して移動させることができ、掘進方向など周方向以外の方向への位置ずれを抑制することができる。

この場合において、より好ましくは、支持装置は、レール上を回転する車輪を有する支持部と、本体部と支持部との間でレールに向かう方向に伸縮可能な伸縮機構とを含む。このように構成すれば、レールの反りや歪み、第１（第２）周方向走路が形成される空間自体の歪みなどの誤差を伸縮機構によって吸収することができる。そのため、第１（第２）周方向走路に誤差を許容するための大きなマージンを確保しなくても、各々の第１（第２）搬送装置を円滑に走行させることができるので、外殻トンネル用搬送装置をコンパクトかつ容易に構築できるようになる。

上記発明による外殻トンネル用搬送装置において、好ましくは、第１搬送装置および第２搬送装置は、共に、搬送対象を載置可能な本体部と、本体部を周方向に駆動する複数の走行駆動機構とを含み、走行駆動機構は、第１周方向走路または第２周方向走路と係合および係合解除可能なロック機構と、本体部とロック機構との間で周方向に伸縮可能な駆動シリンダ機構とを含む。このように構成すれば、ロック機構を係合させた状態で駆動シリンダ機構を伸長または収縮させることにより、本体部を周方向走路に沿って移動させることができ、ロック機構の係合解除状態で駆動シリンダ機構を元のストローク位置に戻すことができる。複数の走行駆動機構によって上記動作を交互に繰り返すことにより、周方向走路に沿って本体部を連続的に移動させることが可能となる。この構成によれば、たとえばラックアンドピニオン方式のようなギア駆動のように精密な噛み合いや高トルクのモータ（減速機）が要求されることなく、油圧シリンダによって容易に第１搬送装置および第２搬送装置の走行駆動機構を構成することができる。

上記第１周方向走路が掘進方向の前列に配置され、複数の第１搬送装置が掘削機を搬送する構成において、好ましくは、第１搬送装置は、搬送対象を載置可能な本体部と、外殻トンネルの掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構とを備える。このように構成すれば、掘進の開始後に掘削に伴う反力（掘削機の掘進に対する反力、地盤からの土圧または水圧）を、第１搬送装置が反力支持機構によって受け止めることができる。その結果、第１搬送装置によって、敷設済みのセグメントが移動することを防ぐことができる。また、反力支持によって第１搬送装置が固定される場合でも、第２周方向走路の第２搬送装置によって、資機材の供給を継続することができる。

この場合において、より好ましくは、第２搬送装置は、搬送対象を載置可能な本体部と、外殻トンネルの掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構とを備え、第１搬送装置および第２搬送装置は、掘進方向に並んで連結可能に構成されている。ここで、たとえば外殻トンネルの掘進がある程度進行して敷設済みのセグメントの距離が十分に確保されると、セグメントと地盤との接触面積が増加されてセグメントと地盤との摩擦抵抗が増加されるので、掘削に伴う反力はセグメントと地盤との摩擦によって十分に支持される。一方、掘進開始直後などには、十分な摩擦力が発生せず、大きな反力が発進位置の第１搬送装置に作用することが考えられる。そこで、第２搬送装置にも反力支持機構を設け、第１搬送装置と第２搬送装置とを連結可能とすることにより、掘進開始直後など特に反力が大きくなるタイミングでの反力を、第１搬送装置および第２搬送装置の両方によって受け止めることが可能となる。

上記発明による外殻トンネル用搬送装置において、好ましくは、地下構造物は、本線トンネルおよび支線トンネルを含む複数のトンネルであり、第１周方向走路および第２周方向走路は、複数のトンネルの周囲を取り囲むように環状に形成された外殻トンネル発進基地に設けられている。このように構成すれば、複数のトンネルを取り囲む外殻トンネル群を構築する場合でも、第１周方向走路および第２周方向走路によって資機材の搬送を円滑に行うことができ、それによって工期短縮を図ることができる。

本発明によれば、上記のように、外殻トンネルの掘進に伴い走路上で搬送装置が固定される場合にも、資機材の搬送を円滑に行うことができる。

一実施形態による外殻トンネル用搬送装置のトンネル進行方向に沿った横断面を示した模式図である。 一実施形態による外殻トンネル用搬送装置のトンネル進行方向に垂直な縦断面を示した模式図である。 シールド用搬送装置および資機材用搬送装置の模式的な側面図である。 シールド用搬送装置の正面図（Ａ）および資機材用搬送装置の正面図（Ｂ）である。 シールド用搬送装置の本体部の側面図（Ａ）および資機材用搬送装置の本体部の側面図（Ｂ）である。 シールド用搬送装置の水平維持機構（Ａ）および資機材用搬送装置の水平維持機構（Ｂ）の拡大正面図である。 支持装置のレールに沿った断面図（Ａ）、車輪を傾斜させた状態を示す図（Ｂ）、車輪の回転軸に沿った断面図（Ｃ）および支持ピンに沿った断面図（Ｄ）である。 走行駆動機構を説明するためのシールド用搬送装置の正面図である。 走行駆動機構を説明するためのシールド用搬送装置の側面図である。 ロック機構およびレールのロック状態（Ａ）およびアンロック状態（Ｂ）を示す断面図である。 シールド用搬送装置の反力支持機構の作動時（Ａ）および非作動時（Ｂ）を示す側面図である。 シールド用搬送装置の反力支持機構の作動時を示す正面図である。 シールド用搬送装置の反力受架台（Ａ）と、円周発進基地の後壁の反力受架台（Ｂ）とを示した模式図である。 連結状態において資機材用搬送装置の反力支持機構を作動させた状態を示した側面図である。 シールド用搬送装置の連結用ジャッキの配置を示す図（Ａ）および資機材用搬送装置の反力伝達ジャッキの配置を示す図（Ｂ）である。 シールド用搬送装置の運用例における１巡目施工時を示した図である。 シールド用搬送装置の運用例における２巡目施工時を示した図である。 シールド用搬送装置の運用例における３巡目施工時を示した図である。 シールド用搬送装置の運用例における４巡目施工時を示した図である。 シールド用搬送装置の運用例における５巡目施工時を示した図である。 シールド用搬送装置の運用例における施工後の撤収時を示した図である。 資機材用搬送装置の運用例（２巡目施工時）を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図１５を参照して、本実施形態による外殻トンネル用搬送装置１００の構成について説明する。

（外殻トンネル用搬送装置の全体構成）
図１および図２に示すように、外殻トンネル用搬送装置１００は、地下構造物１の外周に複数の外殻トンネル２を構築するために使用される掘削機（シールド機５）および掘削に必要な資機材６を地下構造物１の周方向（Ｃ方向）に搬送する搬送装置である。ここで、地下構造物１の外周とは、鉛直方向に沿う断面（縦断面）における外周を意味し、周方向は縦断面において地下構造物１の周囲を回る方向である。

地下構造物１は、地下に構築される構造物であれば特に限定されない。地下構造物１は、地下において概ね水平方向に拡がる空間として構築される。地下構造物１が構築される空間を防護するために、地下構造物１に沿って概ね水平に延びる外殻トンネル２が、地下構造物１の外周（上下左右）を取り囲むように構築される。

本実施形態では、地下構造物１は、本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂを含む複数のトンネルである例を示す。この例では、車両や鉄道などの幹線トンネルの合流部（または分流部）を示しており、図１は本線トンネル１ａと、他の幹線道路から分岐したランプ道路である支線トンネル１ｂとの合流部を示している。合流部には、たとえば数百ｍにわたって加速帯が形成される。本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂは、施行完了または施工中のものであり、少なくとも後述する円周発進基地３の構築位置では施行が完了している。外殻トンネル２は、本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂの合流部および加速帯を含む範囲にわたって延びるように形成される。

地下構造物１（本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂ）の外周には、周囲を取り囲むように環状に形成された円周発進基地３が設けられている。円周発進基地３は、特許請求の範囲の「外殻トンネル発進基地」の一例である。円周発進基地３は、地下構造物１の外周を取り囲む円形状（円環状）の縦断面を有する空間部である。円周発進基地３は、支線トンネル１ｂから横坑４を利用して掘削構築されたものである。また、円周発進基地３は、本線トンネル１ａより横坑４を利用して掘削構築されることもある。円周発進基地３は、図示しない発進基地用のシールド掘削機などにより、矩形断面（図１参照）の環状トンネルとして構築される。

外殻トンネル２は、円周発進基地３から掘進が開始され、地下構造物１（本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂ）に沿って延びるように形成されるトンネルである。つまり、外殻トンネル２の掘進方向（Ｅ方向）は、本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂの延びる方向と概ね平行である。外殻トンネル２は、本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂを包むように円周状に並んで複数構築される外殻トンネル群ＴＧとして構成される。本実施形態では、たとえば最初に先行の１８本の外殻トンネル２が構築され、１８本の外殻トンネル２の間の位置に、さらに後行の１８本の外殻トンネル（図示せず）が構築される。各外殻トンネル２は、円形断面を有し、周方向に等角度間隔で配置されている。各外殻トンネル２は、コンクリートなどが充填されることにより、最終的に地下構造物１の外周防護用の構造体として構成される。なお、以下では、先行の１８本の外殻トンネル２の構築についてのみ説明し、後行の外殻トンネルについての説明は同様であるので省略する。１８本の外殻トンネル２について、図２に示すように反時計方向に１番〜１８番の番号を付して説明する。１８番が横坑４の位置に配置されている。

外殻トンネル群ＴＧを構成する各外殻トンネル２は、円周発進基地３を利用してそれぞれの発進位置に周方向に搬送されたシールド機５により構築される。本実施形態の外殻トンネル用搬送装置１００は、円周発進基地３に設けられ、外殻トンネル２を掘削するシールド機５、および掘削等工事に必要な資機材６を周方向に搬送する。シールド機５は、特許請求の範囲の「掘削機」の一例である。シールド機５は、掘削断面（ここでは円形）に応じた形状のシールド部を推進させて地盤を掘進するとともに、セグメント７を環状に組み立ててトンネル内壁を構築しながら進行する掘削機である。資機材６は、たとえばセグメント７を含み、シールド機５を駆動するための発動機、油圧ユニット、制御ユニットなどの各種機材を含んでもよい。

本実施形態では、外殻トンネル用搬送装置１００は、外殻トンネル２の掘進方向（Ｅ方向）に沿って隣接する第１周方向走路１１および第２周方向走路１２（図１参照）と、第１周方向走路１１を走行する複数のシールド用搬送装置２１と、第２周方向走路１２を走行する複数の資機材用搬送装置２２（図１参照）とを備える。シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１搬送装置」および「第２搬送装置」の一例である。なお、以下では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２をまとめて、自走式搬送装置２０という場合がある。

上記の通り、外殻トンネル用搬送装置１００は、円周発進基地３内に設置されている。第１周方向走路１１および第２周方向走路１２は、共に、地下構造物１の外周で周方向（Ｃ方向）に沿って延びるように形成されている。すなわち、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２は、円周発進基地３の内部で掘進方向に並んで配置され、円周発進基地３に沿って円周状（円環状）に形成されている。本実施形態では、第１周方向走路１１が掘進方向（Ｅ方向）の前列に配置され、第２周方向走路１２が掘進方向の後列に配置されている。

図２に示すように、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２は、それぞれ、周方向（Ｃ方向）に延びるレール１３を含んでいる。具体的には、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２は、それぞれ、外周側に配置された複数本（ここでは各２本）の外側レール１３ａと、内周側に配置された複数本（ここでは各２本）の内側レール１３ｂと、を含む。外側レール１３ａは、円周発進基地３の内部の外周側壁面（セグメント）に設置され、内側レール１３ｂは、円周発進基地３の内部の内周側壁面（セグメント）に設置されている。

本実施形態では、複数のシールド用搬送装置２１は、第１周方向走路１１を、周方向（Ｃ方向）に互いに独立して走行するように構成されている。同様に、複数の資機材用搬送装置２２は、第２周方向走路１２を、周方向に互いに独立して走行するように構成されている。図２に示すように、各シールド用搬送装置２１は、互いに独立して第１周方向走路１１を走行し、シールド機５を１番位置〜１８番位置のいずれかの外殻トンネル２に搬送できる。すなわち、複数のシールド用搬送装置２１は、掘進方向（Ｅ方向）の前列に配置された第１周方向走路１１において、それぞれシールド機５を搬送する。各資機材用搬送装置２２は、第２周方向走路１２を走行し、資機材６を１番〜１８番のいずれかの外殻トンネル２に搬送できる。複数の資機材用搬送装置２２は、掘進方向の後列に配置された第２周方向走路１２において、それぞれ資機材６を搬送する。そして、資機材用搬送装置２２は、シールド用搬送装置２１と掘進方向に並ぶ位置で資機材６をシールド用搬送装置２１に受け渡すように構成されている。

ここでは、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２が４つずつ設けられている例を示すが、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の数は、特に限定されない。また、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の数は同数でなくてよく、たとえば資機材用搬送装置２２の方がシールド用搬送装置２１よりも多くてもよい。

（自走式搬送装置の構成）
図３は、円周発進基地３内でのシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の側面図（周方向から見た図）を示す。図４（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の正面図（掘進方向から見た図）である。

シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、共に、搬送対象を載置可能な本体部３０と、本体部３０を支持してレール１３上を走行する支持装置４０とを備える。

シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、本体部３０の内部に設置した水平維持機構３３（図４参照）上にシールド機５または資機材６を搭載し、本体部３０に設置した支持装置４０により円周発進基地３内の内側レール１３ｂ、外側レール１３ａを支持体として走行移動する。

図４および図５に示すように、それぞれの本体部３０は、骨組み構造を有する。本体部３０は、中央の骨組み構造の環状構造体３１と、環状構造体３１から側方（周方向左右）にそれぞれ張り出した骨組み構造の張出構造体３２と、を含む。環状構造体３１の内部には、水平維持機構３３が設けられている。環状構造体３１の内側には、水平維持機構３３を介してシールド機５または資機材６を搭載することができる。水平維持機構３３は、自走式搬送装置が周方向（Ｃ方向）の移動により３６０度姿勢が変化する際に環状構造体３１の内周面に沿って相対移動し、搬送するシールド機５、資機材６を水平に保つことができる。

〈水平維持機構〉
水平維持機構３３の構成例を図６（Ａ）および（Ｂ）に示す。図６（Ａ）において、シールド用搬送装置２１の水平維持機構３３は、支持ローラ３５を備えたシールド架台３４を有する。シールド架台３４は、円筒状のシールド機５の外周面を支持可能に構成されている。

支持ローラ３５は、環状構造体３１の内周面に沿って複数配列されている。シールド架台３４は、支持ローラ３５を介して、環状構造体３１の内側で内周面に沿って自由に回転移動することが可能である。なお、支持ローラ３５には、スラスト方向（ローラ軸方向）への移動を抑制するためサイドローラ（図示せず）が複数個設置されている。複数の支持ローラ３５の列の端部には、ローラ駆動装置３６が設けられている。ローラ駆動装置３６は、駆動ローラ３７を回転駆動して、シールド架台３４を環状構造体３１の内周面に沿って移動させることができる。即ち、シールド用搬送装置２１の各移動位置（図２参照）において、電気制御システム（図示せず）の姿勢計算に基づくローラ駆動装置３６の制御によって、水平維持機構３３（シールド架台３４）が水平になるように維持される。なお、シールド架台３４および搬送対象の自重により、水平維持機構３３は各移動位置において概ね水平に近い状態に保持される。ローラ駆動装置３６は、重心位置のずれなどによってシールド架台３４が水平から若干ずれる場合に作動して、水平からのずれを補正する微調整を行う。このように、水平維持機構３３は、ローリング方向（掘進方向を回転軸とする回転方向）の姿勢調整機能を有する。

図６（Ｂ）に示す資機材用搬送装置２２では、シールド架台３４に代わり、資機材を搬送できるよう平坦な資機材搬送架台３８が設けられている。その他の点は、シールド用搬送装置２１と同様である。

〈支持装置〉
図４に示したように、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の支持装置４０は、環状構造体３１の両側に張出した張出構造体３２にそれぞれ設けられている。各張出構造体３２において、支持装置４０は、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂに対応して、内周側および外周側にそれぞれ設けられている。図３に示したように、支持装置４０は、掘進方向（Ｅ方向）前側の外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂと、掘進方向後側の外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂとに、それぞれ設けられている。

支持装置４０の構成例を図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示す。本実施形態では、支持装置４０は、レール１３上を回転する車輪４２を有する支持部４１と、本体部３０と支持部４１との間でレール１３に向かう方向に伸縮可能な伸縮機構４３とを含む。支持装置４０は、支持部４１に設けられた車輪４２によって、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂ上を走行することができる。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、支持部４１は、周方向（移動方向）の両端部に、それぞれ車輪４２を回転自在に保持している。車輪４２は、レール１３（外側レール１３ａまたは内側レール１３ｂ）上で回転することにより、支持部４１をレール１３に沿って移動させる。支持部４１の周方向の中央には、支持ピン４４を介して張出構造体３２に接続されている。支持ピン４４により、張出構造体３２に対して、支持部４１および車輪４２が傾斜することが可能である。つまり、レール１３（外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂ）の湾曲に沿って、支持部４１および車輪４２が角度を変化させながら移動することができる。これにより、自走式搬送装置２０が走行する際に、レール１３の表面粗さや撓み、円周発進基地３自体の歪みを吸収することができる。なお、支持装置４０には、車輪４２のスラスト方向（車輪軸方向）への移動を抑制するためサイドローラ（図示せず）が複数個設置されている。また、サイドローラを設けず、車輪４２をつば付き車輪（車輪軸方向の端部に、径方向外側に拡がるつば部を有する車輪）とすることで、同様の効果を得ることも可能である。

図７（Ｃ）および図７（Ｄ）に示すように、伸縮機構４３は、支持ピン４４と張出構造体３２の取付部との間に配置されている。つまり、伸縮機構４３は、一端が本体部３０（張出構造体３２）に取り付けられ、他端が支持ピン４４に取り付けられている。伸縮機構４３は、たとえば油圧シリンダにより構成され、油圧によって伸縮可能に構成されている。伸縮機構４３は、支持部４１（車輪４２）を、概ね一定の力で走路側（内側レール１３ｂ側または外側レール１３ａ側）に付勢するように油圧制御されている。これにより、車輪４２とレール１３との接触状態が安定して維持される。

ここで、たとえば円周発進基地３が内径約３２ｍ、外径約４０ｍ、高さ（内側レール−外側レール間距離に相当）４ｍ程度とした場合、外側レール１３ａと内側レール１３ｂとを完全な同心円として構成するのは困難であり、周方向位置によってレール間の間隔が変化する。その場合でも、外側レール１３ａと内側レール１３ｂとの間隔が変化すると、間隔の変化に応じて伸縮機構４３が伸縮して、各レール１３に対する車輪４２の押圧力が一定に維持される。伸縮機構４３により、内側レール１３ｂ、外側レール１３ａの設置スパン誤差（内面間距離）を吸収して安定した走行が可能となる。

〈走行駆動機構〉
図８〜図１０は、自走式搬送装置の走行駆動機構５０の構成例を示す。本実施形態では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、共に、本体部３０を周方向（Ｃ方向）に駆動する走行駆動機構５０を備えている。すなわち、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、自走式の搬送装置として構成されている。シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、それぞれ複数の走行駆動機構５０を備えている。なお、図８〜図１１では、シールド用搬送装置２１の走行駆動機構５０について図示しているが、資機材用搬送装置２２の走行駆動機構５０も同一構成を有するため省略する。

図８に示すように、走行駆動機構５０は、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂの各々と係合するように本体部３０の外周側および内周側にそれぞれ設けられている。また、図９に示すように、走行駆動機構５０は、複数（２本）の外側レール１３ａの各々、および複数（２本）の内側レール１３ｂの各々と係合するように、掘進方向（Ｅ方向）における本体部３０の前側および後側にそれぞれ設けられている。

図８に示したように、走行駆動機構５０は、第１周方向走路１１または第２周方向走路１２と係合および係合解除可能なロック機構５１と、本体部３０とロック機構５１との間で周方向に伸縮可能な駆動シリンダ機構５２とを含む。

駆動シリンダ機構５２は、たとえば油圧シリンダにより構成されている。駆動シリンダ機構５２は、一端（シリンダ側）が本体部３０に取り付けられ、他端（ロッド側）がロック機構５１を介してレール１３（外側レール１３ａまたは内側レール１３ｂ）に係合している。具体的には、環状構造体３１の一部に接続架台３１ａが設けられている。接続架台３１ａは、駆動シリンダ機構５２の本体（シリンダ）を回動可能にピン支持している。駆動シリンダ機構５２のロッド先端には、ロック機構５１が回動可能にピン支持されている。駆動シリンダ機構５２は、ロッドの伸縮によって、ロック機構５１を本体部３０（接続架台３１ａ）に対して近づけ、または離れさせることができる。

図１０に示すように、ロック機構５１は、複数のローラ５３により走行可能な状態で、外側レール１３ａまたは内側レール１３ｂに支持されている。外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂは、たとえば、Ｈ字状断面を有し、側面に板部材が設けられている。ロック機構５１は、レール１３の上面の両縁部近傍にそれぞれ配置されたローラ５３と、開放された側面側で、上面側のローラ５３と対向する反対面側に配置されたローラ５４とを含む。上面側のローラ５３は、ロック機構５１をレール１３上で安定して走行させる機能を有し、反対面側のローラ５３は、ロック機構５１の抜け止めとして機能する。

レール側面の板部材には、ピン穴１５が周方向に沿って並ぶように設けられている。各ピン穴１５は、駆動シリンダ機構５２のストロークと同じピッチで等間隔に配置されている。ロック機構５１は、レール側面のピン穴１５に係合可能なピンを進退させるロック用シリンダ５５を備えている。

ロック用シリンダ５５のピン伸縮させることにより、ロック（固定）状態とアンロック（解放）状態とを任意に切り替えることができる。図１０（Ａ）に示すロック（固定）状態では、ロック用シリンダ５５のピンがピン穴１５内に突出することにより、ロック機構５１がレール１３に係合する。その結果、ロック機構５１がレール１３（外側レール１３ａまたは内側レール１３ｂ）に対して固定される。図１０（Ｂ）に示すアンロック（解放）状態では、ロック用シリンダ５５のピンがピン穴１５から引き抜かれることにより、ロック機構５１とレールとの係合が解除される。その結果、ロック機構５１がレール１３（外側レール１３ａまたは内側レール１３ｂ）上を走行可能となる

ここで、外側レール１３ａと係合する走行駆動機構５０を走行駆動機構５０ａとし、内側レール１３ｂと係合する走行駆動機構５０を走行駆動機構５０ｂとする。図８に示すように、走行駆動機構５０ａは、本体部３０に対して周方向の一方側（時計方向、図８の左側）に接続され、周方向の他方側（反時計方向、図８の右側）に延びるように設けられている。走行駆動機構５０ｂは、本体部３０に対して周方向の他方側（反時計方向、図８の右側）に接続され、周方向の一方側（時計方向、図８の左側）に延びるように設けられている。つまり、外側レール１３ａと係合する走行駆動機構５０ａと、内側レール１３ｂと係合する走行駆動機構５０ｂとが、互いに周方向の反対方向を向くように設けられている。

〈走行駆動機構による周方向移動動作〉
次に、走行駆動機構５０による周方向移動動作の流れを説明する。図８において、まず、走行駆動機構５０ａのロック機構５１をアンロック状態にし、走行駆動機構５０ｂのロック機構５１をロック状態にする。

次に、走行駆動機構５０ａおよび走行駆動機構５０ｂの各駆動シリンダ機構５２を、縮側作動（油圧シリンダのロッド側に注油加圧してシリンダロッドを引戻す）させる。走行駆動機構５０ｂ側の駆動シリンダ機構５２では、ロック機構５１が内側レール１３ｂにロック（固定）されているため、接続架台３１ａを介して本体部３０が図８の右側（反時計方向）に引っ張られる。その結果、シールド用搬送装置２１は、支持装置４０を介して第１周方向走路１１を周方向（図８の右方向）に移動する。

一方、走行駆動機構５０ａのロック機構５１はアンロック状態なので、ロック機構５１は駆動シリンダ機構５２の縮側作動に伴って外側レール１３ａ上を図８の右側（反時計方向）に移動する。ロック機構５１はアンロック状態で外側レール１３ａ上を走行するため、走行駆動機構５０ａの駆動シリンダ機構５２は負荷なく所定量だけストロークして縮限に到達する。

走行駆動機構５０ａおよび走行駆動機構５０ｂの各駆動シリンダ機構５２が所定量だけストロークして縮限に到達すると、走行駆動機構５０ａおよび走行駆動機構５０ｂのロック／アンロック状態を逆転させる。すなわち、走行駆動機構５０ｂのロック機構５１をアンロック状態にし、走行駆動機構５０ａのロック機構５１をロック状態にする。上記の通り、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂのピン穴１５は、駆動シリンダ機構５２のストロークと同じピッチで施工されているため、係合位置を容易に切り替えることができる。

次に、走行駆動機構５０ａおよび走行駆動機構５０ｂの各駆動シリンダ機構５２を、伸作動（油圧シリンダのヘッド側に注油加圧してシリンダロッドを押出す）させる。走行駆動機構５０ａ側の駆動シリンダ機構５２では、ロック機構５１が外側レール１３ａにロック（固定）されているため、ロック機構５１からの反力により、本体部３０が図８の右側（反時計方向）に押し動かされる。その結果、シールド用搬送装置２１は、支持装置４０を介して第１周方向走路１１を周方向（図８の右方向）に移動する。

一方、アンロック状態の走行駆動機構５０ｂでは、走行駆動機構５０ｂの駆動シリンダ機構５２はロック機構５１を移動させながら負荷なく所定量だけストロークして伸限に到達する。

以上のように、２つ（２組）の走行駆動機構５０ａおよび５０ｂのロック／アンロック状態を交互に切り替えつつ、伸縮作動を繰り返すことによって、シールド用搬送装置２１は第１周方向走路１１を周方向（図８の右方向）に連続的に走行することが可能である。周方向の逆側（図８の左方向）に走行する場合には、ロック／アンロック状態の関係を逆転させればよい。

（シールド用搬送装置の反力支持機構）
次に、図１１〜図１３を参照して、反力支持機構６０について説明する。本実施形態では、シールド用搬送装置２１は、外殻トンネル２の掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構６０を備えている。図１１（Ａ）は、円周発進基地３の掘進方向前側に設置され固定されたシールド用搬送装置２１から、シールド機５が発進し掘進作業をしている状態を示す。

掘進作業時に、シールド機５は、地盤を掘進して掘進方向に移動するとともに、後部においてセグメント７を組み立てる。シールド機５は、組み立てたセグメント７を内部の油圧ジャッキ（図示せず）により後方に押圧することにより、セグメント７を反力支持体として掘進方向への推進を行う。なお、セグメント７は、トンネル掘削後に坑壁となるブロック体である。シールド機５の推進力反力は、セグメント７を介して円周発進基地３側に伝わることになる。

シールド機５の推進力反力は極めて大きい（一例として、本実施形態では最大１０００トンで計画しているものとする）ため、特に掘進初期では、セグメント７が掘進方向後方に移動する可能性がある。そこで、本実施形態のシールド用搬送装置２１は、反力支持機構６０によって外殻トンネル２の掘削に伴う反力をセグメント７を介して支持し、さらにシールド用搬送装置２１自体の移動を抑止することが可能である。

図１１の構成例では、反力支持機構６０は、反力受架台６１を含む。反力受架台６１は、シールド機５により組み立てられたセグメント７の後端（掘進方向後端）に当接し、セグメント７を介して伝達される反力を受ける。反力受架台６１は、複数の矩形枠状部材を組み合わせて構成（図１３（Ａ）参照）されており、本体部３０の後部に取り付けられている。すなわち、反力受架台６１は、環状構造体３１に固定されている。

また、反力支持機構６０は、円周発進基地３内の構造物と係合するための反力支持筒６２を含む。図１２に示すように、環状構造体３１から突出する左右の張出構造体３２の各々に対して、内周側、外周側のそれぞれに反力支持筒６２が設けられている。また、図１１に示したように、前面側の張出構造体３２および後面側の張出構造体３２のそれぞれに反力支持筒６２が設けられており、合計８つの反力支持筒６２が設けられている。

図１１の構成例では、反力支持筒６２は、円周発進基地３内の構造物としての第１周方向走路１１と係合する。より具体的には、反力支持筒６２は、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂと係合するように構成されている。なお、反力支持筒６２の係合対象は、円周発進基地３内のどの部分であってもよい。

反力支持筒６２は、一対の可動式ガイド筒の中に油圧ジャッキ６３を配置した構造を有し、油圧供給によって張出構造体３２から任意に伸縮可能に構成されている。反力支持筒６２は、図１１（Ａ）のように油圧により伸長して、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂにそれぞれ機械的に接触（係合）することが可能である。これにより、反力支持機構６０は、反力受架台６１に伝達されたシールド機５の推進力反力を、本体部３０（環状構造体３１および張出構造体３２）および反力支持筒６２を介して、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂに伝えて支持することができる。

図１１（Ｂ）のように油圧ジャッキ６３を収縮させると、反力支持筒６２がレール１３とは係合しない位置に退避する。これにより、反力支持機構６０の作動状態（図１１（Ａ））と、非作動状態（図１１（Ｂ））とが切り替えられる。

（資機材用搬送装置の反力支持機構）
資機材用搬送装置２２にも、反力支持機構が設けられてよい。本実施形態では、図１４に示すように、資機材用搬送装置２２は、外殻トンネル２の掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構７０を備えている。

図１４の構成例では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２は、掘進方向（Ｅ方向）に並んで連結可能に構成されている。そして、資機材用搬送装置２２の反力支持機構７０は、連結されたシールド用搬送装置２１から伝達された反力を受けて、円周発進基地３の掘進方向後方の壁部（後壁３ａ）に伝達させるように構成されている。

具体的には、シールド用搬送装置２１は、資機材用搬送装置２２に接続可能に構成された連結用ジャッキ６４を備える。連結用ジャッキ６４は、掘進方向と概ね平行に設けられ、油圧により伸縮可能に構成されている。図１５（Ａ）に示すように、連結用ジャッキ６４は、シールド用搬送装置２１の環状構造体３１の外周部に８本配置されている。連結用ジャッキ６４は、環状構造体３１に対する反力受架台６１の接続位置（８箇所）の近傍にそれぞれ配置されている。

連結用ジャッキ６４のロッドを伸長させることにより、ロッド先端が資機材用搬送装置２２の本体部３０（環状構造体３１）の前面に当接する。これにより、シールド用搬送装置２１と資機材用搬送装置２２とが掘進方向に連結される。なお、連結用ジャッキ６４は、たとえば１本あたり１５０トンの推力容量を持ち、８本の合計では１２００トンとなる。そのため、上記例示したシールド機５の計画最大推力１０００トンに対して十分である。連結用ジャッキ６４のロッドを収縮させることにより、シールド用搬送装置２１と資機材用搬送装置２２との連結状態を解除することができる。図１４の構成例では、シールド用搬送装置２１に連結用ジャッキ６４を設けているが、資機材用搬送装置２２に設けてもよい。

資機材用搬送装置２２の反力支持機構７０は、反力伝達ジャッキ７１を含む。反力伝達ジャッキ７１は、上記の連結用ジャッキ６４と同様に、掘進方向と概ね平行に設けられ、油圧により伸縮可能に構成されている。反力伝達ジャッキ７１は、資機材用搬送装置２２の環状構造体３１の外周部に８本配置されている。図１４、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）から分かるように、反力伝達ジャッキ７１は、各連結用ジャッキ６４と概ね掘進方向に沿って並ぶ位置（８箇所）にそれぞれ配置されている。

図１４の構成例では、円周発進基地３の後壁３ａには、各反力伝達ジャッキ７１が当接する反力受架台７２（図１３（Ｂ）参照）が設けられている。反力伝達ジャッキ７１のロッドを伸長させることにより、ロッド先端が反力受架台７２に当接する。これにより、資機材用搬送装置２２の後端が反力受架台７２を介して円周発進基地３の後壁３ａに連結される。

以上の構成により、連結用ジャッキ６４および反力伝達ジャッキ７１を伸長作動させると、円周発進基地３の後壁３ａ、資機材用搬送装置２２およびシールド用搬送装置２１が各ジャッキを介して掘進方向に連結される。この状態では、セグメント７を介してシールド用搬送装置２１に加わる推進力反力は、連結用ジャッキ６４、資機材用搬送装置２２の本体部３０、反力伝達ジャッキ７１を介して反力受架台７２に伝達され、最終的に後壁３ａへ吸収される。

〈反力支持機構の作動〉
シールド機５の反力は、掘進時の推進力反力のみならず、掘進停止時にも掘削地盤から受ける水圧（土圧）反力がある。通常、掘進時の推進反力（たとえば最大１０００トン）に対して、水圧反力（たとえば約５００トン）は小さくなる。そこで、シールド用搬送装置２１の反力支持機構６０のみによる反力支持と、シールド用搬送装置２１と資機材用搬送装置２２との連結状態での資機材用搬送装置２２の反力支持機構７０による反力支持とを、反力の大きさに応じて使い分けることが可能である。

たとえば、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂがシールド機５の推進力反力（たとえば最大１０００トン）を支持できる構造の場合、シールド用搬送装置２１の反力支持機構６０（図１１参照）のみにより、推進力反力および水圧反力の両方を支持可能である。一方、外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂがシールド機５の推進力反力を支持できない構造の場合、連結状態での資機材用搬送装置２２の反力支持機構７０（図１４参照）による反力支持によって、推進力反力を支持すればよい。この場合、シールド用搬送装置２１の反力支持機構６０は、水圧反力（約５００トン）を支持する用途で使用することができる。

シールド用搬送装置２１の反力支持機構６０のみによる反力支持では、資機材用搬送装置２２はシールド用搬送装置２１から独立して第２周方向走路１２を走行可能である。そのため、資機材６を自由に搬送することができる。

一方、シールド用搬送装置２１と資機材用搬送装置２２との連結状態では、資機材用搬送装置２２が固定される。そのため、シールド機５による掘進作業中には、連結状態での反力支持を行い、セグメント７の組立作業など、水圧反力のみを受ける状態で連結を解除し、資機材用搬送装置２２による資機材６の搬送を行う運用が可能である。もっとも、大きな推進力反力を支持する必要性が高いのは、掘進開始後の初期の掘進時に限られる。シールド機５による外殻トンネル２の掘進がある程度（たとえば１００ｍ程度）まで進行すると、セグメント７と周囲の地盤との接触面積が大きくなるため、セグメント７と地盤との間に十分な摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗の増大により、セグメント７の後端で推進力反力を支持する必要がなくなるためである。そのため、掘進がある程度まで進行した後では、反力支持機構６０を作動させる必要なく、資機材用搬送装置２２を自由に移動させることが可能である。

（シールド用搬送装置の運用例）
次に、図１６〜図２１を参照して、シールド用搬送装置２１により外殻トンネル２を構築する際のシールド用搬送装置２１の運用例について説明する。ここでは、１８本の外殻トンネル２を、４機のシールド機５により掘削し、シールド用搬送装置２１も４台で運用する例について説明する。なお、図１６〜図２２では、便宜的に、掘進済みの外殻トンネル２にハッチングを付して示している。

図１６の構成例では、シールド用搬送装置２１およびシールド機５は、既設の支線トンネル１ｂを利用して地上部より円周発進基地３まで搬送される。搬送時には、シールド用搬送装置２１およびシールド機５は、地上および坑内の搬送条件と、坑内での組立条件とに適合するように分割されている。

支線トンネル１ｂを搬送されてきたシールド用搬送装置２１およびシールド機５は、連絡用の横坑４から円周発進基地３の組立位置に横移動される。本実施形態では、組立位置は外殻トンネル２の１８番位置にある。これは組立位置を横坑４の接続位置に合わせたものであるから、横坑４が別の位置に設けられる場合、組立位置も別の位置に配置されてよい。

円周発進基地３の組立位置に搬送されてきたシールド用搬送装置２１の分割部材は、組み立位置で組立られる。続いて、シールド機５の分割部材がシールド用搬送装置２１のシールド架台３４へ搬送され、組立てられる。なお、組立位置を支線トンネル１ｂ内としてもよい。その場合、支線トンネル１ｂ内で組み立てられたシールド用搬送装置２１やシールド機５が、横坑４を通って円周発進基地３内に搬送される。

組立てられた１番目のシールド用搬送装置２１およびシールド機５は、円周発進基地３の組立位置（１８番位置）から時計方向に走行移動し、外殻トンネル２の１番位置（発進位置）に搬送される。搬送されたシールド用搬送装置２１およびシールド機５は、水平維持機構３３により、位置調整が行われる。

以上の組立位置への搬送、組立、所定の発進位置への移動を繰り返し、シールド機５を搭載した１番目〜４番目のシールド用搬送装置２１が、それぞれ外殻トンネル２の１番位置〜４番位置（発進位置）へ搬送される。

図１６では、４番目のシールド機５を４番目のシールド用搬送装置２１に組立てている状態を示している。１番位置〜３番位置の各外殻トンネル２は、掘削施工中の状態にある。なお、図１６中、掘削施工中のシールド用搬送装置２１には、便宜上シールド機５が搭載された状態で図示している。

このようにして、１番目から４番目のシールド用搬送装置２１およびシールド機５により、１番位置〜４番位置の各外殻トンネル２の施工（１巡目の掘進）が開始される。１番位置の外殻トンネル２を施工した１番目のシールド機５が終点位置に到達して全ての工事が完了すると、１番目のシールド用搬送装置２１は時計方向に移動し、円周発進基地３の組立位置（１８番位置）に戻る。

支線トンネル１ｂでは、次の５番位置の外殻トンネル２を施工するためのシールド機５の分割部材が準備されている。そして、円周発進基地３の組立位置（１８番位置）へ戻ってきた１番目のシールド用搬送装置２１には、シールド架台３４へ分割部材が搬送されてシールド機５が組立てられる。

なお、掘削施工が完了したシールド機５は、装置全体を地中に残す場合と、再使用部品（部材）を回収して次のシールド機５に転用する場合がある。再使用部品を転用する場合は、回収した部材をシールド用搬送装置２１に積込み、円周発進基地３の組立位置に戻す。再使用部品は、次の外殻トンネル２の施工のためのシールド機５に組み込まれる。

５番位置の外殻トンネル２施工用のシールド機５の組立が完了すると、１番目のシールド用搬送装置２１は円周発進基地３を５番位置（発進位置）に時計方向に移動し、シールド機５による掘削が開始される。

続いて、２番位置の外殻トンネル２を施工したシールド機５が終点位置に到達し、全ての工事が完了すると、２番目のシールド用搬送装置２１は時計方向に移動して、円周発進基地３の組立位置（１８番位置）に戻る。

トンネル施工完了、組立位置に帰還、次のシールド機５の組立、発進位置への搬送（掘進開始）という順序で作業を繰り返すことにより、４機のシールド機５と４台のシールド用搬送装置２１による外殻トンネル２の施工が、４本単位で順次実施される。図１７は、２順目の施工（５番位置〜８番位置）中の状態を示したものであり、４番目のシールド用搬送装置２１での８番位置の施工用のシールド機５の組立中の状態を示したものである。

図１８に示すように、３巡目には、９番位置〜１２番位置の施工が行われる。図１９に示すように、４巡目には、１３番位置〜１６番位置の施工が行われる。図２０は、４順目の施工が終わり５順目の施工を開始した状態を示したものである。本実施形態では、５順目の施工は２本の外殻トンネル２の施工となる。そのため、４順目の施工が完了すると２台のシールド用搬送装置２１は撤去される。

詳細には、４順目の施工で最初の１３番位置を施工した１番目のシールド用搬送装置２１は、施工完了後に円周発進基地３を時計方向に移動し、組立位置（１８番位置）に戻る。組立位置で、１番目のシールド用搬送装置２１には、１７番位置施工用のシールド機５が組立てられる。組立完了後、１番目のシールド用搬送装置２１が円周発進基地３を１７番位置へ時計方向に移動し、シールド機５による掘削施工が開始される。

４順目の施工で１４番位置を施工した２番目のシールド用搬送装置２１と、１５番位置を施工した３番目のシールド用搬送装置２１とは、施工が完了した後、円周発進基地３を時計方向に移動して組立位置（１８番位置）に戻ると、順次解体され、支線トンネル１ｂ内へ撤去される。

最後に、４順目の施工で１６番位置を施工した４番目のシールド用搬送装置２１が、施工完了後に円周発進基地３を時計方向に移動し、組立位置（１８番位置）に戻る。組立位置で、１８番位置施工用のシールド機５がシールド用搬送装置２１内に組み立てられる。組立完了後、その場（１８番位置）で掘削施工が開始される。

図２１は、５順目に１８番位置の外殻トンネル２の施工が完了した状態を示したものである。１８番位置の施工に使用した４番目のシールド用搬送装置２１は、解体して撤去される。１７番位置に配置された１番目のシールド用搬送装置２１が、４番目のシールド用搬送装置２１の撤去完了後、最後に組立位置（１８番位置）に移動して、解体および撤去される。１番目のシールド用搬送装置２１が支線トンネル１ｂへ撤去されることにより、１８本の外殻トンネル２の掘削施工が完了する。

（資機材用搬送装置の運用例）
次に、図２２を参照して、資機材用搬送装置２２の運用例を説明する。図示は省略するが、資機材用搬送装置２２（第２周方向走路１２）はシールド用搬送装置２１（第１周方向走路１１）の後列に配置されているので、図２２の紙面奥側にシールド用搬送装置２１が配置されることになる。

図２２では、２巡目（５番位置から８番位置）の外殻トンネル２の施工が実施されている状態を示す。４台の資機材用搬送装置２２により、それぞれのシールド機５へ資機材６を供給する例を示す。

資機材用搬送装置２２も、シールド用搬送装置２１の運用と同じく、支線トンネル１ｂによって地上部より搬送されてきた資機材６が、クレーン装置などの運搬装置８により、資機材搬送架台３８上に積み込まれる。すなわち、円周発進基地３の資機材搭載位置（１８番位置）に停止している資機材用搬送装置２２の資機材搬送架台３８に、横坑４を介して資機材６が搭載される。

図２２では、１番目から３番目の資機材用搬送装置２２は、資機材６を５番位置から７番位置へ搬送した状態となっている。４番目の資機材用搬送装置２２は、円周発進基地３の資機材搭載位置（１８番位置）で資機材６を運搬装置８により搭載する。資機材６の搭載が完了すると、４番目の資機材用搬送装置２２は、円周発進基地３を時計方向に移動し、８番位置のシールド機５へ資機材６を搬送する。

図２２に示したように、資機材用搬送装置２２は、所定の搬送位置（１番位置〜１８番位置のいずれか）に移動すると、前方に停止しているシールド用搬送装置２１と掘進方向に並んで配置される。資機材用搬送装置２２は、前方に停止しているシールド用搬送装置２１に対して位置調整した後、搭載している資機材６を前方のシールド用搬送装置２１へ受け渡す。受け渡された資機材６は、シールド用搬送装置２１から順次施工中のトンネル坑内へ搬送される。

シールド用搬送装置２１において、掘進に伴いシールド機５が前進した後、空になったシールド架台３４上には、搬送用レール（図示せず）が敷設される。資機材用搬送装置２２は、資機材搬送架台３８に搬送用レール（図示せず）を有し、同じレベル（高さ位置）に調節することによって、相互の搬送用レールが連結される。そのため、資機材６を台車に配置し機関車などによりトンネル坑内に送り込むことが可能である。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、外殻トンネル２の掘進方向に沿って隣接し、地下構造物１の外周に周方向に沿って延びる第１周方向走路１１および第２周方向走路１２を設ける。これにより、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２によって、掘進方向に隣接する複数系統の搬送経路を構築することができる。そして、第１周方向走路１１を周方向に互いに独立して走行する複数のシールド用搬送装置２１と、第２周方向走路１２を周方向に互いに独立して走行する複数の資機材用搬送装置２２とを設ける。これにより、複数系統の搬送経路上に、それぞれ独立して走行可能な搬送装置が複数ずつ配置される。その結果、シールド用搬送装置２１が第１周方向走路１１上の発進位置で固定される場合でも、資機材用搬送装置２２が第２周方向走路１２を移動して、シールド用搬送装置２１に遮られることなく資機材６を搬送することができる。その結果、外殻トンネル２の掘進に伴い走路上で搬送装置が固定される場合にも、資機材６の搬送を円滑に行うことができる。そして、独立して走行可能なシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２がそれぞれ複数設けられるので、複数の外殻トンネル２の掘進を同時並行で実施することができ、工期短縮を図ることができる。

また、本実施形態では、上記のように、複数のシールド用搬送装置２１を、掘進方向の前列に配置される第１周方向走路１１において、それぞれシールド機５を搬送するように構成し、複数の資機材用搬送装置２２を、掘進方向の後列に配置される第２周方向走路１２において、それぞれ資機材６を搬送し、シールド用搬送装置２１と掘進方向に並ぶ位置で資機材６をシールド用搬送装置２１に受け渡すように構成する。これにより、シールド機５が発進する前列側のシールド用搬送装置２１によってシールド機５を搬送し、掘削の進行に伴って必要となる資機材６を後列側の資機材用搬送装置２２によって搬送することができる。その結果、効率的な搬送が可能となる。また、資機材用搬送装置２２側の資機材６をシールド用搬送装置２１に受け渡すことによって、資機材６を掘進箇所まで搬送するためにシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２を掘進方向に移動させる必要がなくなる。そのため、たとえばシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２を周方向にのみ移動可能に構成するなど、移動方向を限定することができるので、搬送装置の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２に、本体部３０を支持してレール１３（外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂ）上を走行する支持装置４０を設ける。これにより、たとえば地下構造物１の外周に沿った周方向空間の内壁面上を搬送装置が走行する場合と比較して、レール１３上で、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２を安定して移動させることができ、掘進方向など周方向以外の方向への位置ずれを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、支持装置４０に、レール１３上を回転する車輪４２を有する支持部４１と、本体部３０と支持部４１との間でレール１３に向かう方向に伸縮可能な伸縮機構４３とを設ける。これにより、レール１３の反りや歪み、周方向走路が形成される空間自体の歪みなどの誤差を伸縮機構４３によって吸収することができる。そのため、第１周方向走路１１（第２周方向走路１２）に誤差を許容するための大きなマージンを確保しなくても、各々のシールド用搬送装置２１（資機材用搬送装置２２）を円滑に走行させることができるので、外殻トンネル用搬送装置１００を容易に構築できるようになる。

また、本実施形態では、上記のように、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２に、本体部３０を周方向に駆動する複数の走行駆動機構５０を設け、走行駆動機構５０に、ロック機構５１と、本体部３０とロック機構５１との間で周方向に伸縮可能な駆動シリンダ機構５２とを設ける。この結果、複数の走行駆動機構５０によって上記動作を交互に繰り返すことにより、周方向走路に沿って本体部３０を連続的に移動させることが可能となる。その結果、たとえばラックアンドピニオン方式のようなギア駆動のように精密な噛み合いや高トルクのモータ（減速機）が要求されることなく、油圧シリンダによって容易にシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の走行駆動機構５０を構成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シールド用搬送装置２１に、外殻トンネル２の掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構６０を設ける。これにより、掘進の開始後に掘削に伴う反力（シールド機５の掘進に対する反力、地盤からの土圧または水圧）を、シールド用搬送装置２１が反力支持機構６０によって受け止めることができる。その結果、シールド用搬送装置２１によって、敷設済みのセグメント７が移動することを防ぐことができる。また、反力支持によってシールド用搬送装置２１が固定される場合でも、第２周方向走路１２の資機材用搬送装置２２によって、資機材６の供給を継続することができる。

また、本実施形態では、上記のように、資機材用搬送装置２２に、外殻トンネル２の掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構７０を設け、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２を、掘進方向に並んで連結可能に構成する。これにより、掘進開始直後など特に反力が大きくなるタイミングでの反力を、連結したシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の両方によって受け止めることが可能となる。

また、本実施形態では、上記のように、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２を、本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂを含むトンネル群の周囲を取り囲むように環状に形成された円周発進基地３に設ける。これにより、複数のトンネル群を取り囲む外殻トンネル２を構築する場合でも、第１周方向走路１１および第２周方向走路１２によって資機材６の搬送を円滑に行うことができ、工期短縮を図ることができる。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、複数のトンネル（本線トンネル１ａおよび支線トンネル１ｂ）からなる地下構造物１の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、地下構造物は、１本のトンネルであってもよいし、トンネル以外の他の構造物であってもよい。

また、上記実施形態では、特許請求の範囲の第１搬送装置の一例として、シールド機５を搬送するシールド用搬送装置２１を示し、特許請求の範囲の第２搬送装置の一例として、資機材６を搬送する資機材用搬送装置２２を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１搬送装置が資機材を搬送してもよいし、第２搬送装置がシールド機を搬送する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、第１周方向走路１１と第２周方向走路１２との２つの走路を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、さらに第３周方向走路、第４周方向走路、・・・を設けて３つ以上の走路を構成してもよい。

また、上記実施形態では、円環状の円周発進基地３内に、円環状の第１周方向走路１１および第２周方向走路１２を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１周方向走路および第２周方向走路が円環状である必要はない。たとえば、地下構造物の上側および下側の一方または両方に半円状または扇状の周状発進基地を設けて、第１周方向走路および第２周方向走路を半円状または扇状に構成してもよい。また、第１周方向走路および第２周方向走路は、円弧形状（曲率半径が略一定）でなくてもよい。たとえば外側レール１３ａおよび内側レール１３ｂの間隔が概ね一定となる走路であれば、シールド用搬送装置および資機材用搬送装置を搬送することが可能であり、各周方向走路を任意の曲線状形状にしてよい。

また、上記実施形態では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の各々に走行駆動機構５０を設け、自走可能な構成とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、外部の駆動機構によってシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の各々を走行させてもよい。第１周方向走路１１において複数のシールド用搬送装置２１が独立して走行可能であり、第２周方向走路１２において複数の資機材用搬送装置２２が独立して走行可能であれば、駆動方式は問わない。たとえば、牽引ワイヤ、チェーンその他の牽引部材を介して、各搬送装置を走行させてもよい。この場合でも、牽引部材および駆動源を複数系統設けることにより、同一走路上の複数の搬送装置を独立して走行させることが可能である。

また、上記実施形態では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の各々に、レール１３上を走行可能な支持装置４０を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば支持装置が円周発進基地の内壁面上を走行してもよい。

また、上記実施形態では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の各々に反力支持機構６０（７０）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、反力支持機構を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、掘削機の一例としてシールド機５を用いる構成を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、どのような掘削機を搬送してもよい。

また、上記実施形態では、本体部を環状構造体と張出構造体とからなる骨組み構造とした構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本体部の構造は特に限定されない。本体部は、搬送対象（掘削機や資機材）を搬送可能であればどのような構造を有していてもよい。

また、図１６〜図２２に示したシールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２の各運用例は、あくまでも一例である。本発明では、シールド用搬送装置２１および資機材用搬送装置２２をどのように運用してもよい。

１ 地下構造物
１ａ 本線トンネル
１ｂ 支線トンネル
２ 外殻トンネル
３ 円周発進基地（外殻トンネル発進基地）
５ シールド機（掘削機）
６ 資機材
１１ 第１周方向走路
１２ 第２周方向走路
１３ レール
２１ シールド用搬送装置（第１搬送装置）
２２ 資機材用搬送装置（第２搬送装置）
３０ 本体部
４０ 支持装置
４１ 支持部
４２ 車輪
４３ 伸縮機構
５０（５０ａ、５０ｂ） 走行駆動機構
５１ ロック機構
５２ 駆動シリンダ機構
６０ 反力支持機構
７０ 反力支持機構
Ｃ 周方向
Ｅ 掘進方向

Claims (8)

1. 地下構造物の外周に複数の外殻トンネルを構築するために使用される掘削機および掘削に必要な資機材を前記地下構造物の周方向に搬送する搬送装置であって、
   前記外殻トンネルの掘進方向に沿って隣接し、前記地下構造物の外周に前記周方向に沿って延びる第１周方向走路および第２周方向走路と、
   前記第１周方向走路を前記周方向に互いに独立して走行する複数の第１搬送装置と、
   前記第２周方向走路を前記周方向に互いに独立して走行する複数の第２搬送装置と、を備える、外殻トンネル用搬送装置。
2. 前記複数の第１搬送装置は、前記掘進方向の前列に配置される前記第１周方向走路において、それぞれ前記掘削機を搬送し、
   前記複数の第２搬送装置は、前記掘進方向の後列に配置される前記第２周方向走路において、それぞれ前記資機材を搬送し、前記第１搬送装置と前記掘進方向に並ぶ位置で前記資機材を前記第１搬送装置に受け渡すように構成されている、請求項１に記載の外殻トンネル用搬送装置。
3. 前記第１周方向走路および前記第２周方向走路は、それぞれ、前記周方向に延びるレールを含み、
   前記第１搬送装置および前記第２搬送装置は、共に、搬送対象を載置可能な本体部と、前記本体部を支持して前記レール上を走行する支持装置とを含む、請求項１または２に記載の外殻トンネル用搬送装置。
4. 前記支持装置は、前記レール上を回転する車輪を有する支持部と、前記本体部と前記支持部との間で前記レールに向かう方向に伸縮可能な伸縮機構とを含む、請求項３に記載の外殻トンネル用搬送装置。
5. 前記第１搬送装置および前記第２搬送装置は、共に、搬送対象を載置可能な本体部と、前記本体部を前記周方向に駆動する複数の走行駆動機構とを含み、
   前記走行駆動機構は、前記第１周方向走路または前記第２周方向走路と係合および係合解除可能なロック機構と、前記本体部と前記ロック機構との間で前記周方向に伸縮可能な駆動シリンダ機構とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の外殻トンネル用搬送装置。
6. 前記第１搬送装置は、搬送対象を載置可能な本体部と、前記外殻トンネルの掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構とを備える、請求項２に記載の外殻トンネル用搬送装置。
7. 前記第２搬送装置は、搬送対象を載置可能な本体部と、前記外殻トンネルの掘削に伴う反力を支持するための反力支持機構とを備え、
   前記第１搬送装置および前記第２搬送装置は、前記掘進方向に並んで連結可能に構成されている、請求項６に記載の外殻トンネル用搬送装置。
8. 前記地下構造物は、本線トンネルおよび支線トンネルを含む複数のトンネルであり、
   前記第１周方向走路および前記第２周方向走路は、前記複数のトンネルの周囲を取り囲むように環状に形成された外殻トンネル発進基地に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の外殻トンネル用搬送装置。

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