(57)【要約】【課題】セグメントの組立に必要なストロークを低減することができるとともに、トンネル内部からセグメントを簡単に分解することができるセグメントの継手構造、セグメントの組立方法とその分解方法、セグメント組立装置及びセグメント分解装置を提供する。【解決手段】継手構造は、複数のセグメント１Ｂ，１Ｋをトンネル周方向に相互に結合する。ガイド部は、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、この組立対象のセグメント１Ｋをガイドする。ガイド部は、組立対象のセグメント１Ｋのスライド部を斜め方向Ｄ2にスライド自在にガイドする。ガイド部は、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転自在にガイドする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントをトンネル周方向に相互に結合するセグメントの継手構造であって、
組立済みセグメントの隣に組立対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向から挿入するために、この組立対象セグメントをガイドするガイド部を備えること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、間隔をあけて隣接する前記組立済みセグメント間に前記組立対象セグメントを斜め方向から挿入するために、この組立対象セグメントをガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、前記組立対象セグメントのスライド部を斜め方向にスライド自在にガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転自在にガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項５】
複数のセグメントをトンネル周方向に相互に結合するセグメントの継手構造であって、
組立済みセグメントから分解対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向に取り外すために、この分解対象セグメントをガイドするガイド部を備えること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項６】
請求項５に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、前記組立済みセグメント間に挟まれている前記分解対象セグメントを斜め方向に取り外すために、この分解対象セグメントをガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、前記分解対象セグメントのスライド部を斜め方向にスライド自在にガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項８】
請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のセグメントの継手構造において、
前記ガイド部は、前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転自在にガイドすること、
を特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項９】
複数のセグメントをトンネル周方向に結合して、この複数のセグメントによってセグメントリングを組み立てるセグメントの組立方法であって、
組立済みセグメントの隣に組立対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向から挿入する挿入工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの組立方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセグメントの組立方法において、
前記挿入工程は、間隔をあけて隣接する前記組立済みセグメント間に前記組立対象セグメントを斜め方向から挿入する工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの組立方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載のセグメントの組立方法において、
前記挿入工程は、前記組立済みセグメントのガイド部に沿って前記組立対象セグメントのスライド部をスライドさせることによって、この組立済みセグメントにこの組立対象セグメントを斜め方向から挿入する工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの組立方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載のセグメントの組立方法において、
前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転させる回転工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの組立方法。
【請求項１３】
複数のセグメントがトンネル周方向に結合されたセグメントリングからこのセグメントを分解するセグメントの分解方法であって、
組立済みセグメントリングから分解対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向に取り外す取り外し工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの分解方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセグメントの分解方法において、
前記取り外し工程は、前記組立済みセグメント間から前記分解対象セグメントを斜め方向に取り外す工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの分解方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載のセグメントの分解方法において、
前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転させる回転工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの分解方法。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５までのいずれか１項に記載のセグメントの分解方法において、
前記取り外し工程は、前記組立済みセグメントのガイド部に沿って前記分解対象セグメントのスライド部をスライドさせることによって、この組立済みセグメントからこの分解対象セグメントを斜め方向に取り外す工程を含むこと、
を特徴とするセグメントの分解方法。
【請求項１７】
複数のセグメントをトンネル周方向に相互に結合してセグメントリングを組み立てるセグメント組立装置であって、
組立済みセグメントの隣に組立対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向から挿入するために、この組立対象セグメントを斜め方向に駆動する斜め方向駆動部を備えること、
を特徴とするセグメント組立装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のセグメント組立装置において、
前記斜め方向駆動部は、前記組立対象セグメントを把持する把持部をトンネル軸方向に移動自在にガイドする軸方向ガイド部を、この軸方向ガイド部の向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように回転駆動すること、
を特徴とするセグメント組立装置。
【請求項１９】
請求項１７又は請求項１８に記載のセグメント組立装置において、
前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転駆動する回転駆動部を備えること、
を特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２０】
複数のセグメントがトンネル周方向に相互に結合されたセグメントリングを分解するセグメント分解装置であって、
組立済みセグメントリングから分解対象セグメントをトンネル軸方向に対して斜め方向に取り外すために、この分解対象セグメントを斜め方向に駆動する斜め方向駆動部を備えること、
を特徴とするセグメント分解装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のセグメント分解装置において、
前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転駆動する回転駆動部を備えること、
を特徴とするセグメント分解装置。
【請求項２２】
請求項２０又は請求項２１に記載のセグメント分解装置において、
前記斜め方向駆動部は、前記分解対象セグメントを把持する把持部をトンネル軸方向に移動自在にガイドする軸方向ガイド部を、この軸方向ガイド部の向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように回転駆動すること、
を特徴とするセグメント分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のセグメントをトンネル周方向に相互に結合するセグメントの継手構造、複数のセグメントによってセグメントリングを組み立てるセグメントの組立方法、セグメントリングからセグメントを分解するセグメントの分解方法、セグメントリングを組み立てるセグメント組立装置、及びセグメントリングを分解するセグメント分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセグメント構造は、既設セグメントのトンネル周方向の継手面と嵌合する雄雌継手と、既設セグメントリングのトンネル軸方向の継手面と嵌合する雄雌リング継手とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この従来のセグメント構造では、セグメントをトンネル周方向にスライドさせて、既設セグメントのトンネル周方向の継手面に雄雌継手を嵌合させた後に、このセグメントをトンネル軸方向にスライドさせて、既設セグメントリングのトンネル軸方向の継手面に雄雌リング継手を嵌合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2018-035607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シールドトンネルセグメントの組立においては、最後に挿入するセグメント１０１Ｋをセグメント１０１Ｂ間の隙間に、図２０（Ａ）に示すようにトンネル径方向Ｄ3に挿入する方法と、図２０（Ｂ）に示すようにトンネル軸方向Ｄ0に挿入する方法とがある。図２０（Ａ）に示すトンネル径方向Ｄ3に挿入する方法では、シールドトンネルが受ける土圧又は水圧などの外力に対して、抜け出しやすい方向にセグメント１０１Ｋにテーパが付いているため、突発な荷重変動によるセグメント１０１Ｋの内空側への抜け出しが懸念されている。一方、図２０（Ｂ）に示すトンネル軸方向Ｄ0に挿入する方法では、間隔をあけて隣接する組立済みのセグメント１０１Ｂ間の隙間に組立対象のセグメント１０１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0から挿入するため、セグメント１０１Ｂ，１０１Ｋの幅分だけセグメント組立装置によるストロークSt'が必要になる。このため、シールドマシンの全長が長くなったり、曲線区間で偏心量が大きくなったり、挿入角度αLとは異なる挿入角度で挿入されたり、トンネル軸方向Ｄ0に対して傾いて挿入（角折れ）されたりする可能性がある。最近ではセグメント１０１Ｂ，１０１Ｋの幅広化が行われ、この偏心量が許容できない場合が想定される。
【０００５】
近年、道路トンネルの分岐合流部などにおいて、２本のトンネルを切り開いて大断面のトンネルを構築する施工や、２本のトンネルを接続するトンネルを構築する施工などが行われている。この場合に、セグメント１０１Ｂ，１０１Ｋを結合する継手を切断するために手間のかかる長期間の作業が必要になる。また、トンネルの外側で工事を行っている場合に、トンネルの内側からセグメント１０１Ｋを取り外すことができると、トンネルの外側の工事を中断する必要がないが、トンネルの内側からセグメント１０１Ｋを取り外すのにかなりの労力が掛かかる。
【０００６】
この発明の課題は、セグメントの組立に必要なストロークを低減することができるとともに、トンネル内部からセグメントを簡単に分解することができるセグメントの継手構造、セグメントの組立方法とその分解方法、セグメント組立装置及びセグメント分解装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図３、図７及び図９に示すように、複数のセグメント（１Ｂ，１Ｋ）をトンネル周方向（Ｄ1）に相互に結合するセグメントの継手構造であって、組立済みセグメント（１Ｂ）の隣に組立対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ2）から挿入するために、この組立対象セグメントをガイドするガイド部（３）を備えることを特徴とするセグメントの継手構造（２）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のセグメントの継手構造において、図４、図７及び図９に示すように、前記ガイド部は、間隔をあけて隣接する前記組立済みセグメント間に前記組立対象セグメントを斜め方向から挿入するために、この組立対象セグメントをガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のセグメントの継手構造において、図９に示すように、前記ガイド部は、前記組立対象セグメントのスライド部（４）を斜め方向にスライド自在にガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセグメントの継手構造において、図４及び図９に示すように、前記ガイド部は、前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転自在にガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１１】
請求項５の発明は、図１５に示すように、複数のセグメント（１Ｂ，１Ｋ）をトンネル周方向（Ｄ1）に相互に結合するセグメントの継手構造であって、組立済みセグメント（１Ｂ）から分解対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ5）に取り外すために、この分解対象セグメントをガイドするガイド部（３）を備えることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５に記載のセグメントの継手構造において、図１３に示すように、前記ガイド部は、前記組立済みセグメント間に挟まれている前記分解対象セグメントを斜め方向に取り外すために、この分解対象セグメントをガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載のセグメントの継手構造において、図１５に示すように、前記ガイド部は、前記分解対象セグメントのスライド部（４）を斜め方向にスライド自在にガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載のセグメントの継手構造において、図１３及び図１５に示すように、前記ガイド部は、前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転自在にガイドすることを特徴とするセグメントの継手構造である。
【００１５】
請求項９の発明は、図４、図８及び図９に示すように、複数のセグメント（１Ｂ，１Ｋ）をトンネル周方向（Ｄ1）に結合して、この複数のセグメントによってセグメントリング（１）を組み立てるセグメントの組立方法であって、組立済みセグメント（１Ｂ）の隣に組立対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ2）から挿入する挿入工程（＃１１０）を含むことを特徴とするセグメントの組立方法（＃１００）である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のセグメントの組立方法において、図４に示すように、前記挿入工程は、間隔をあけて隣接する前記組立済みセグメント間に前記組立対象セグメントを斜め方向から挿入する工程を含むことを特徴とするセグメントの組立方法である。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項９又は請求項１０に記載のセグメントの組立方法において、図９に示すように、前記挿入工程は、前記組立済みセグメントのガイド部（３）に沿って前記組立対象セグメントのスライド部（４）をスライドさせることによって、この組立済みセグメントにこの組立対象セグメントを斜め方向から挿入する工程を含むことを特徴とするセグメントの組立方法である。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載のセグメントの組立方法において、図４、図８及び図９に示すように、前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転させる回転工程（＃１２０）を含むことを特徴とするセグメントの組立方法である。
【００１９】
請求項１３の発明は、図１３〜図１５に示すように、複数のセグメント（１Ｂ，１Ｋ）がトンネル周方向（Ｄ1）に結合されたセグメントリング（１）からこのセグメント（１Ｋ）を分解するセグメントの分解方法であって、組立済みセグメントリング（１）から分解対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ5）に取り外す取り外し工程（＃２２０）を含むことを特徴とするセグメントの分解方法（＃２００）である。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載のセグメントの分解方法において、図１３に示すように、前記取り外し工程は、前記組立済みセグメント間から前記分解対象セグメントを斜め方向に取り外す工程を含むことを特徴とするセグメントの分解方法である。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載のセグメントの分解方法において、図１３〜図１５に示すように、前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転させる回転工程（＃２１０）を含むことを特徴とするセグメントの分解方法である。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１３から請求項１５までのいずれか１項に記載のセグメントの分解方法において、図１３及び図１５に示すように、前記取り外し工程は、前記組立済みセグメントのガイド部（３）に沿って前記分解対象セグメントのスライド部（４）をスライドさせることによって、この組立済みセグメントからこの分解対象セグメントを斜め方向に取り外す工程を含むことを特徴とするセグメントの分解方法である。
【００２３】
請求項１７の発明は、図１０〜図１２に示すように、複数のセグメント（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）をトンネル周方向（Ｄ1）に相互に結合してセグメントリング（１）を組み立てるセグメント組立装置であって、組立済みセグメント（１Ｂ）の隣に組立対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ2）から挿入するために、この組立対象セグメントを斜め方向に駆動する斜め方向駆動部（１４ｍ）を備えることを特徴とするセグメント組立装置（１４）である。
【００２４】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載のセグメント組立装置において、図１２に示すように、前記斜め方向駆動部は、前記組立対象セグメントを把持する把持部（１４ｋ）をトンネル軸方向に移動自在にガイドする軸方向ガイド部（１４ｈ）を、この軸方向ガイド部の向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように回転駆動することを特徴とするセグメント組立装置である。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１７又は請求項１８に記載のセグメント組立装置において、図１２に示すように、前記組立対象セグメントの向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように、この組立対象セグメントを回転駆動する回転駆動部（１４ｎ）を備えることを特徴とするセグメント組立装置である。
【００２６】
請求項２０の発明は、図１９に示すように、複数のセグメント（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）がトンネル周方向（Ｄ1）に相互に結合されたセグメントリング（１）を分解するセグメント分解装置であって、組立済みセグメントリング（１）から分解対象セグメント（１Ｋ）をトンネル軸方向（Ｄ0）に対して斜め方向（Ｄ5）に取り外すために、この分解対象セグメントを斜め方向に駆動する斜め方向駆動部（１４ｍ）を備えることを特徴とするセグメント分解装置（１５）である。
【００２７】
請求項２１の発明は、請求項２０に記載のセグメント分解装置において、前記分解対象セグメントの向きがトンネル軸方向から斜め方向になるように、この分解対象セグメントを回転駆動する回転駆動部（１４ｎ）を備えることを特徴とするセグメント分解装置である。
【００２８】
請求項２２の発明は、請求項２０又は請求項２１に記載のセグメント分解装置において、前記斜め方向駆動部は、前記分解対象セグメントを把持する把持部（１４ｋ）をトンネル軸方向に移動自在にガイドする軸方向ガイド部（１４ｈ）を、この軸方向ガイド部の向きが斜め方向からトンネル軸方向になるように回転駆動することを特徴とするセグメント分解装置である。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によると、セグメントの組立に必要なストロークを低減することができるとともに、トンネル内部からセグメントを簡単に分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施形態に係るセグメントを使用してトンネルを掘削するトンネル掘進機を模式的に示す縦断面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るセグメントによって組み立てられたセグメントリングを概略的に示す外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）  は側面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るセグメントの接合状態を概略的に示す正面図であり、（Ａ）は図２のIIIA部分を拡大して示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のIIIB部分を拡大して示す正面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のIIIC部分を拡大して示す正面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係るセグメントの組立方法を模式的に示す斜視図であり、（Ａ）は組立済みセグメントに組立対象セグメントを挿入する直前の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は組立済みセグメントに組立対象セグメントを挿入完了後の状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は組立対象セグメントを回転して組立完了後の状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の組立済みセグメント側のガイド部の外観図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のV-VB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のV-VC線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のV-VD線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｅ）は（Ａ）のV-VE線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｆ）は（Ａ）のV-VF線で切断した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の組立対象セグメント側のスライド部の外観図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のVI-VIB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のVI-VIC線で切断した状態を示す断面図である。
【図７】この発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の模式図であり、（Ａ）は組立済みセグメント側のガイド部と組立対象セグメント側のスライド部とが噛み合った状態を示す模式図であり、（Ｂ）は（Ａ）のVII-VIIB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のVII-VIIC線で切断した状態を示す断面図である。
【図８】この発明の第１実施形態に係るセグメントの組立方法の工程図である。
【図９】この発明の第１実施形態に係るセグメントの組立方法を説明するための模式図であり、（Ａ）は組立対象セグメントの挿入工程前の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は組立対象セグメントの挿入工程後の状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は組立対象セグメントの回転工程後の状態を示す斜視図である。
【図１０】この発明の第２実施形態に係るセグメント組立装置を模式的に示す外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係るセグメント組立装置の搬送動作を説明するための模式図である。
【図１２】この発明の第２実施形態に係るセグメント組立装置の挿入動作及び回転動作を説明するための模式図である。
【図１３】この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法を模式的に示す斜視図であり、（Ａ）は分解対象セグメントを回転する直前の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は組立済みセグメントから分解対象セグメントを取り外す直前の状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は組立済みセグメントから分解対象セグメントを取り外し分解完了後の状態を示す斜視図である。
【図１４】この発明の第１実施形態に係るセグメントの分解方法の工程図である。
【図１５】この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法を説明するための模式図であり、（Ａ）は分解対象セグメントの回転工程前の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は分解対象セグメントの取り外し工程前の状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は分解対象セグメントの取り外し工程後の状態を示す斜視図である。
【図１６】この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法をトンネルと立坑との接続部に適用した場合を模式的に示す縦断面図であり、（Ａ）は分解前の状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は分解中の状態を示す縦断面図である。
【図１７】この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法を二つのトンネル間の接続に適用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１８】この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法をトンネルの分岐合流部に適用した場合を模式的に示す縦断面図である。
【図１９】この発明の第４実施形態に係るセグメント分解装置の回転動作及び取り外し動作を説明するための模式図である。
【図２０】従来のセグメントの組立方法を説明するための模式図であり（Ａ）は、組立済みセグメントの隣に組立対象セグメントをトンネル径方向から挿入する方式を示す模式図であり、（Ｂ）は組立済みセグメントの隣に組立対象セグメントをトンネル軸方向から挿入する方式を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す地山Ｇは、トンネルＴを建設するときに掘削される地盤である。背面地山Ｇ1は、トンネルＴのトンネル覆工の外側で接する地盤である。切羽（鏡面）Ｇ2は、トンネル掘進機６の掘削方向における最奥部の掘削の正面である。トンネルＴは、地山Ｇを貫通して必要な空間を確保することを主目的として建設される固定構造物（土木構造物）である。図１に示すトンネルＴは、例えば、鉄道車両又は自動車などの車両を通過させるために都市部において建設される都市トンネルであり、シールド工法により建設されるシールドトンネルである。ここで、シールド工法とは、シールドと呼ばれる筒状の鋼殻を水平に据えて、この鋼殻の内部の土を掘りながら後方でセグメントと呼ばれるプレキャストパネルをリング状に組み立ててトンネルＴを建設するトンネル工法である。
【００３２】
図１及び図２に示すセグメントリング１は、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋがトンネル周方向Ｄ1に結合された部材である。セグメントリング１は、図１に示すように、シールドテール内で組み立てられて地山Ｇを支持するとともに、シールド推進時にシールドフレーム７の反力受けとして利用される。セグメントリング１は、図２に示すように、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋによって分割されており、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを結合することによって図１に示すトンネルＴの覆工（シールド覆工）を構成する。図２に示すセグメントリング１は、４個のセグメント１Ａ、２個のセグメント１Ｂ及び１個のセグメント１Ｋによって構成されている。セグメントリング１は、組立済みのセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋがセグメント間継手（セグメント継手）によってトンネル周方向Ｄ1に結合されている。セグメントリング１は、施工の都合により設計以上に地山Ｇが掘削される余掘りがあるときには、このセグメントリング１と背面地山Ｇ1との間に裏込め材が充填される。セグメントリング１は、トンネルＴの一次覆工であり、必要に応じてこのセグメントリング１の内側に場所打ちコンクリートを打設して二次覆工が施工される。
【００３３】
図１及び図２に示すセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、トンネル周方向Ｄ1に相互に結合されてセグメントリング１を構成する部材である。ここで、図１〜図３に示すトンネル周方向Ｄ1とは、トンネルＴの中心線を中心とする円周方向である。図１及び図２に示すセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、シールド工法で使用される既製品の覆工材である。セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、材質が鉄筋コンクリート、鋼、球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル）又は鉄筋コンクリートと鋼との合成材などである。セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、図２（Ａ）に示すように、それぞれ中心角θA，θB，θKであって所定の曲率半径を有する円弧状のブロックである。セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、図１に示すように、組立済みのセグメントリング１とリング間継手（リング継手）によってトンネル軸方向Ｄ0に結合されている。ここで、図１〜図３に示すトンネル軸方向Ｄ0とは、トンネルＴの中心線に沿ったトンネルＴの長さ方向である。以下では、セグメント１Ａ，１Ｂが組立済みのセグメント（既設セグメント）であり、セグメント１Ｋが組立済みセグメント１Ｂに結合される組立対象セグメントである場合を例に挙げて説明する。
【００３４】
セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋは、図２に示す外周部１ａと、内周部１ｂと、図１及び図２に示す接合部（リング側接合部）１ｃと、図２に示す接合部（セグメント側接合部）１ｄなどを備えている。図２に示す外周部１ａは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの外周面を構成する部分である。外周部１ａは、凸状の曲面に形成されている。内周部１ｂは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの内周面を構成する部分である。内周部１ｂは、凹状の曲面に形成されている。図１及び図２に示す接合部１ｃは、既設のセグメントリング１と接合する部分である。接合部１ｃは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの端部であり平坦面に形成されている。接合部１ｄは、組立済みのセグメント１Ｂと接合する部分である。接合部１ｄは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの側部であり平坦面に形成されている。
【００３５】
図２に示すセグメント１Ａは、セグメントリング１を構成する基本となるＡセグメントである。セグメント１Ａは、トンネルＴの中心から放射状に等分割されたセグメントである。図２〜図５及び図７に示すセグメント１Ｂは、セグメント１Ｋに隣接するＢセグメントである。セグメント１Ｂは、図２〜図４に示すように、セグメント１Ｋを挟み込むようにこのセグメント１Ｋの両側に配置されるセグメントである。なお、図７及び図９では、発明の理解を容易にするために、組立済みセグメント１Ｂを実線で示し、組立対象のセグメント１Ｋを二点鎖線で示している。
【００３６】
図２〜図４、図６及び図７に示すセグメント１Ｋは、セグメントリング１を閉合するために使用されるＫセグメントである。セグメント１Ｋは、図４に示すように、セグメントリング１を構築するときに、トンネルＴの天端付近で最後に組み込まれるセグメントである。セグメント１Ｋは、セグメント１Ｂの隣に結合されるときに、トンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2からセグメント１Ｂに挿入される。ここで、図４に示す斜め方向Ｄ2とは、トンネル軸方向Ｄ0に対して傾斜する方向であり、トンネルＴの前方から後方に向かってトンネルＴの内側から外側に傾斜する方向である。
【００３７】
セグメント１Ｋは、図４、図６、図７及び図９に示す切欠部（逃げ部）１ｅ，１ｆなどを備えている。切欠部１ｅは、図９（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入するときに、セグメント１Ｋが背面地山Ｇ1と干渉するのを防ぐ部分である。切欠部１ｅは、図４及び図９に示すように、セグメント１Ｋの外周部１ａの挿入方向前側の端部に形成されており、組立済みのセグメントリング１と接合する側のセグメント１Ｋの接合部１ｃの上側角部を切り欠くように形成されている。切欠部１ｆは、図９（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入するときに、セグメント１Ｋが組立済みのセグメントリング１と干渉するのを防ぐ部分である。切欠部１ｆは、図９に示すように、セグメント１Ｋの内周部１ｂの挿入方向前側の端部に形成されており、組立済みのセグメントリング１と接合する側のセグメント１Ｋの接合部１ｃの下側角部を切り欠くように形成されている。
【００３８】
図３、図７及び図９に示す継手構造２は、複数のセグメント１Ｂ，１Ｋをトンネル周方向Ｄ1に相互に結合する構造である。継手構造２は、シールド工法のセグメント覆工においてトンネル周方向Ｄ1にセグメント１Ｂ，１Ｋを結合するセグメント間継手として機能する。継手構造２は、図４に示すように、セグメント１Ｋをセグメント１Ｂにトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入した後に、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるようにセグメント１Ｋを回転することによって、セグメント１Ｂとセグメント１Ｋとを結合する。継手構造２は、図３、図５、図７及び図９に示すガイド部３と、図３、図５、図７及び図９に示すスライド部４と、図３及び図５〜図９に示すストッパ部５などを備えている。継手構造２は、図３、図７及び図９に示すように、セグメント１Ｂ側のガイド部３とセグメント１Ｋ側のスライド部４とを噛み合わせることによって、セグメント１Ｋとセグメント１Ｂとを嵌合させるほぞ構造の継手である。継手構造２は、図３に示すように、セグメント１Ｋの両隣のセグメント１Ｂとこのセグメント１Ｋとの接合部１ｄにそれぞれ配置されている。
【００３９】
図３、図５、図７及び図９に示すガイド部３は、セグメント１Ｂの隣にセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、セグメント１Ｋをガイドする部分である。ガイド部３は、図５、図７及び図９に示すセグメント１Ｋと接合する側のセグメント１Ｂの接合部１ｄに形成された凹部であり、接合部１ｄの長さ方向に対して傾斜して直線状に形成されている。ガイド部３は、図５及び図７に示すように、スライド部４の外側スライド面４ａが摺動する外側ガイド面３ａと、スライド部４の内側スライド面４ｂが摺動する内側ガイド面３ｂと、スライド部４の回転スライド面４ｃが摺動する回転ガイド面３ｃなどを備えている。ガイド部３は、図４に示すように、間隔をあけて隣接するセグメント１Ｂ間にセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入するために、セグメント１Ｋをガイドする。ガイド部３は、図９に示すように、セグメント１Ｋのスライド部４を斜め方向Ｄ2にスライド自在にガイドしており、内周部１ｂから外周部１ａまで前方から後方に向かって外側に傾斜している。
【００４０】
ガイド部３は、図４及び図９に示すように、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、セグメント１Ｋを回転自在にガイドする。ガイド部３は、図９に示すように、このガイド部３側の回転ガイド面３ｃにスライド部４側の回転スライド面４ｃを摺動させることによって、隣接するセグメント１Ｂと同じ姿勢になるまで、挿入後のセグメント１Ｋを回転方向Ｄ4に回転可能にする。ここで、図４（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示す回転方向Ｄ4とは、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0になるまでセグメント１Ｋを回転させる方向である。
【００４１】
図３、図６、図７及び図９に示すスライド部４は、セグメント１Ｂの隣にセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、セグメント１Ｂにスライド自在にガイドされる部分である。スライド部４は、図６、図７及び図９に示すように、セグメント１Ｂと接合する側のセグメント１Ｋの接合部１ｄに形成された凸部であり、ガイド部３と噛み合うように接合部１ｄの長さ方向に直線状に形成されている。スライド部４は、図９に示すように、一方の接合部１ｃから他方の接合部１ｃまで接合部１ｄの全長に形成されており、ガイド部３に沿ってスライド自在にガイドされる。スライド部４は、図６及び図７に示すように、ガイド部３の外側ガイド面３ａにガイドされる外側スライド面４ａと、ガイド部３の内側ガイド面３ｂにガイドされる内側スライド面４ｂと、ガイド部３の回転ガイド面３ｃにガイドされる回転スライド面４ｃなどを備えている。
【００４２】
図３、図５、図７及び図９に示すストッパ部５は、セグメント１Ｋの回転位置を規制する部分である。ストッパ部５は、セグメント１Ｋを回転させたときに、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0になる回転位置でセグメント１Ｋを停止させる。ストッパ部５は、図５、図７及び図９に示すように、セグメント１Ｂ側の接合部１ｄに形成されている。ストッパ部５は、図７及び図９に示すように、スライド部４の外側スライド面４ａと接触する外側ストッパ面５ａと、スライド部４の内側スライド面４ｂと接触する内側ストッパ面５ｂなどを備えている。ストッパ部５は、図７（Ａ）及び図９（Ｃ）に示すように、外側ストッパ面５ａをガイド部３の外側ガイド面３ａと接触させるとともに、内側ストッパ面５ｂをガイド部３の内側ガイド面３ｂと接触させることによって、セグメント１Ｋの姿勢をトンネル軸方向Ｄ0に向けた状態に維持する。
【００４３】
次に、この発明の第１実施形態に係るセグメントの組立方法について説明する。
図８に示す組立方法＃１００は、複数のセグメント１Ｂ，１Ｋをトンネル周方向Ｄ1に結合して、この複数のセグメント１Ｂ，１Ｋによってセグメントリング１を組み立てる方法である。組立方法＃１００は、挿入工程＃１１０と回転工程＃１２０とを含む。
【００４４】
挿入工程＃１１０は、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入する工程である。挿入工程＃１１０では、図４に示すように、間隔をあけて隣接する組立済みのセグメント１Ｂ間に組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向ＤSから挿入する。先ず、図９（Ａ）に示すように、セグメント１Ｋ側の内側スライド面４ｂがセグメント１Ｂ側の内側ガイド面３ｂと接触するように、セグメント１Ｋがセグメント１Ｂに斜め方向Ｄ2から位置決めされる。
【００４５】
次に、挿入工程＃１１０では、図９（Ｂ）に示すように、組立済みのセグメント１Ｂのガイド部３に沿って組立対象のセグメント１Ｋ側のスライド部４をスライドさせることによって、この組立済みのセグメント１Ｂにこの組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入する。セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがセグメント１Ｂの内側ガイド面３ｂにガイドされながらセグメント１Ｋが前進すると、セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがセグメント１Ｂの外側ガイド面３ａと接触する。このため、セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがセグメント１Ｂの外側ガイド面３ａにガイドされながらセグメント１Ｋがさらに前進する。このとき、セグメント１Ｋの接合部１ｃの上面角部には切欠部１ｅが形成されているため、セグメント１Ｋが背面地山Ｇ1と干渉するのが防止される。セグメント１Ｋの接合部１ｃの下面角部には切欠部１ｆが形成されているため、組立済みのセグメントリング１の接合部１ｃにセグメント１Ｋが干渉するのが防止される。
【００４６】
挿入工程＃１１０では、セグメント１Ｂのガイド部３に沿ってセグメント１Ｋのスライド部４をスライドさせることによって、セグメント１Ｂにセグメント１Ｋが斜め方向Ｄ2から挿入される。このため、図９（Ａ）に示すように、セグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入ときに必要なストロークStのほうが、図９（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すようにセグメント１０１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0から挿入するときに必要なストロークSt'よりも短くなる。
【００４７】
図８に示す回転工程＃１２０は、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転させる工程である。図９（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋをセグメント１Ｂに挿入後、図９（Ｃ）に示すようにセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるまでセグメント１Ｋを回転方向Ｄ4に回転させる。その結果、セグメント１Ｋ側の回転スライド面４ｃがセグメント１Ｂ側の回転ガイド面３ｃと接触しながら、回転スライド面４ｃが回転ガイド面３ｃにガイドされて回転移動する。セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがストッパ部５の外側ストッパ面５ａと接触するとともに、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがストッパ部５の内側ストッパ面５ｂと接触する。その結果、セグメント１Ｋの回転位置がストッパ部５によって規制されて、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0になった状態でセグメント１Ｋがセグメント１Ｂに結合する。
【００４８】
この発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造及びセグメントの組立方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、この組立対象のセグメント１Ｋをガイド部３がガイドする。また、この第１実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入する挿入工程＃１１０を含む。このため、図２０（Ｂ）に示すように、セグメント１０１Ｂ間にセグメント１０１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0から挿入する場合に比べて、ストロークStを短くすることができる。その結果、セグメント１Ｋの挿入延長が短くなって設置時間も短くすることができるとともに、施工効率が向上してサイクルタイムを短縮化することができる。
【００４９】
(2) この第１実施形態では、間隔をあけて隣接する組立済みのセグメント１Ｂ間に組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入するために、この組立対象のセグメント１Ｋをガイド部３がガイドする。また、この第１実施形態では、間隔をあけて隣接する組立済みのセグメント１Ｂ間に組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入する工程を含む。このため、セグメント１Ｂにセグメント１Ｋを正確に位置決めした状態で、隣接するセグメント１Ｂ間にセグメント１Ｋを簡単に誘導し、セグメント１Ｂにセグメント１Ｋを結合することができる。
【００５０】
(3) この第１実施形態では、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、この組立対象のセグメント１Ｋをガイド部３が回転自在にガイドする。また、この第１実施形態では、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転させる回転工程＃１２０を含む。このため、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、セグメント１Ｋの姿勢を簡単に変更することができる。また、セグメント１Ｋを回転させるだけで、セグメント１Ｂにセグメント１Ｋを簡単に結合させることができる。
【００５１】
(4) この第１実施形態では、組立対象のセグメント１Ｋのスライド部４をガイド部３が斜め方向Ｄ2にスライド自在にガイドする。また、この第１実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂのガイド部３に沿って組立対象のセグメント１Ｋのスライド部４をスライドさせることによって、この組立済みのセグメント１Ｂにこの組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2から挿入する工程を含む。このため、例えば、ガイド部３及びスライド部４をほぞ構造によって噛み合わせることで、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋが抜け出し難い構造にすることができる。その結果、組立後直ぐに外力に対して耐荷機能を発揮させることができるとともに、組立施工時の安全性を確保することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図９に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１に示すトンネル掘進機６は、地山Ｇの切羽Ｇ2を掘削する機械である。トンネル掘進機６は、切羽Ｇ2を一度に全断面掘削するときに使用されるシールドマシンである。図１に示すトンネル掘進機６は、シールド前面の隔壁と切羽Ｇ2との間のチャンバー内の掘削土砂に十分な圧力を保持させて、切羽Ｇ2の崩壊を防ぐとともに、推進と同時に排泥などを行う密閉形シールドである。トンネル掘進機６は、掘削土砂をチャンバー内に取り込みこの掘削土砂を切羽圧力に対抗するように利用して切羽Ｇ2の安定を図る土圧式シールドである。トンネル掘進機６は、シールドフレーム７と、カッタヘッド８と、カッタモータ９と、フレーム１０と、スクリューコンベア１１と、シールドジャッキ１２と、セグメント搬送装置１３と、セグメント組立装置１４などを備えている。トンネル掘進機６は、回転するカッタヘッド８によって地山Ｇを削り、掘削土砂をスクリューコンベア１１によって後方に運び出す。トンネル掘進機６は、組立済みのセグメントリング１にシールドジャッキ１２を図中二点鎖線で示すように押し付けたときに発生する反力によって掘進しながら、セグメント組立装置１４がセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを後方で組立ててトンネル覆工を構築する。
【００５３】
シールドフレーム７は、トンネル掘進機６の外殻を構成する筒状の本体部分である。カッタヘッド８は、回転しながら地山Ｇを掘削する装置である。カッタヘッド８は、地山Ｇを削る刃であるカッタビットがこのカッタヘッド８の回転面に円周状及び放射状に多数取り付けている。カッタモータ９は、カッタヘッド８を回転駆動するための駆動力を発生する装置である。フレーム１０は、カッタヘッド８を回転自在に支持する部分である。フレーム１０は、シールドフレーム７に固定されている。スクリューコンベア１１は、掘削土砂を後方に排出する装置である。シールドジャッキ１２は、トンネル掘進機６を推進させる装置である。シールドジャッキ１２は、シールドフレーム７に固定されており、シールドフレーム７の中心線を中心として円周上に間隔をあけて複数配置されている。シールドジャッキ１２は、組立済みのセグメントリング１を図中二点鎖線で示すように後方に向かって押したときに、このセグメントリング１から作用する反力を推進力としてシールドフレーム７を前進させて、カッタヘッド８を切羽Ｇ2に押し付ける。シールドジャッキ１２は、組立済みセグメントリング１にセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを結合するときには、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋと干渉しないように収縮する。セグメント搬送装置１３は、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを後方から前方に搬送する装置である。セグメント搬送装置１３は、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋをセグメント組立装置１４の近くまで搬送し、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを予め組立順に配列した状態で待機させる。
【００５４】
図１及び図１０〜図１２に示すセグメント組立装置１４は、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋをトンネル周方向Ｄ1に相互に結合してセグメントリング１を組み立てる装置である。セグメント組立装置１４は、図１０〜図１２に示すように、トンネル掘進機６のシールドフレーム７に装着されており、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持して旋回し、所定の組立位置にセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを移送するエレクタである。セグメント組立装置１４は、図１０〜図１２に示す旋回部１４ａと、支持部１４ｂと、図１０に示す旋回駆動部１４ｃと、図１０〜図１２に示す支持部１４ｄと、径方向ガイド部１４ｅと、径方向移動部１４ｆと、図１０に示す径方向駆動部１４ｇと、図１０〜図１２に示す軸方向ガイド部１４ｈと、軸方向移動部１４ｉと、図１０（Ｂ）に示す軸方向駆動部１４ｊと、図１０〜図１２に示す把持部１４ｋと、図１０に示す斜め方向駆動部１４ｍと、図１０（Ｂ）に示す回転駆動部１４ｎと、図１０に示す条件設定部１４ｐと、制御部１４ｑなどを備えている。
【００５５】
図１０〜図１２に示す旋回部１４ａは、シールドフレーム７の中心線を中心として回転する手段である。旋回部１４ａは、シールドフレーム７の内側で回転する円環状の部材である。支持部１４ｂは、旋回部１４ａを回転自在に支持する手段である。支持部１４ｂは、図１０（Ａ）に示すように、シールドフレーム７の周方向（トンネル周方向Ｄ1）に間隔をあけて複数配置されており、シールドフレーム７の内周部に取り付けられた回転ローラである。図１０（Ｂ）に示す旋回駆動部１４ｃは、旋回部１４ａを旋回駆動させる手段である。旋回駆動部１４ｃは、旋回部１４ａを正転及び逆転させるための駆動力を発生するモータ又はシリンダなどである。図１０〜図１２に示す支持部１４ｄは、径方向ガイド部１４ｅを支持する手段である。支持部１４ｄは、この支持部１４ｄの基部が旋回部１４ａの内周部に固定された固定軸であり、旋回部１４ａと一体となって回転する。
【００５６】
径方向ガイド部１４ｅは、径方向移動部１４ｆをトンネル径方向Ｄ3に移動自在にガイドする手段である。ここで、図１０に示すトンネル径方向Ｄ3とは、トンネルＴの中心線に対して直交する方向である。径方向ガイド部１４ｅは、支持部１４ｄに移動自在に支持されておりトンネル径方向Ｄ3に移動可能である。径方向移動部１４ｆは、トンネル径方向Ｄ3に移動する手段である。径方向移動部１４ｆは、軸方向ガイド部１４ｈを支持した状態で径方向ガイド部１４ｅとともにトンネル径方向Ｄ3に往復移動可能である。図１０に示す径方向駆動部１４ｇは、径方向移動部１４ｆをトンネル径方向Ｄ3に往復駆動させる手段である。径方向駆動部１４ｇは、径方向移動部１４ｆをトンネル径方向Ｄ3に往復駆動させるための駆動力を発生するモータ又はシリンダなどである。径方向駆動部１４ｇは、トンネル径方向Ｄ3に径方向移動部１４ｆを往復駆動させることによって、軸方向ガイド部１４ｈをトンネル径方向Ｄ3に往復駆動させ、図１、図１１及び図１２に示すセグメント搬送装置１３上のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋに把持部１４ｋを接近及び離間させる。
【００５７】
図１０〜図１２に示す軸方向ガイド部１４ｈは、把持部１４ｋをトンネル軸方向Ｄ0に移動自在にガイドする手段である。軸方向ガイド部１４ｈは、軸方向移動部１４ｉをトンネル軸方向Ｄ0に移動自在にガイドすることによって、把持部１４ｋをトンネル軸方向Ｄ0に移動自在にガイドする。軸方向ガイド部１４ｈは、この軸方向ガイド部１４ｈの基部が径方向移動部１４ｆに支持されている。軸方向移動部１４ｉは、トンネル軸方向Ｄ0に移動する手段である。軸方向移動部１４ｉは、把持部１４ｋを支持した状態で軸方向ガイド部１４ｈに沿ってトンネル軸方向Ｄ0に往復移動可能である。図１０に示す軸方向駆動部１４ｊは、軸方向移動部１４ｉをトンネル軸方向Ｄ0に往復駆動させる手段である。軸方向駆動部１４ｊは、軸方向移動部１４ｉをトンネル軸方向Ｄ0に往復駆動させるための駆動力を発生するモータ又はシリンダなどである。軸方向駆動部１４ｊは、軸方向移動部１４ｉを軸方向ガイド部１４ｈに沿って往復移動させることによって、把持部１４ｋをトンネル軸方向Ｄ0に往復駆動させ、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に搬送する。
【００５８】
図１０〜図１２に示す把持部１４ｋは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持する手段である。把持部１４ｋは、図１、図１１及び図１２に示すセグメント搬送装置１３上の組立対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持するとともに、この組立対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持した状態で、組立済みのセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの隣にこの組立対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを結合する。
【００５９】
図１０に示す斜め方向駆動部１４ｍは、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、この組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2に駆動する手段である。斜め方向駆動部１４ｍは、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸方向ガイド部１４ｈの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ2になるように、軸方向ガイド部１４ｈを回転駆動する。斜め方向駆動部１４ｍは、軸方向ガイド部１４ｈを回転駆動させるための駆動力を発生するモータ又はシリンダなどである。斜め方向駆動部１４ｍは、軸方向ガイド部１４ｈの基部を径方向移動部１４ｆに対して回転させることによって、軸方向ガイド部１４ｈをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2に傾斜させる。
【００６０】
図１０（Ｂ）に示す回転駆動部１４ｎは、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転駆動する手段である。回転駆動部１４ｎは、図１２（Ｄ）に示すように、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように把持部１４ｋを回転駆動する。回転駆動部１４ｎは、把持部１４ｋを回転駆動させるための駆動力を発生するモータ又はシリンダなどである。回転駆動部１４ｎは、把持部１４ｋの基部を軸方向移動部１４ｉに対して回転させることによって、組立対象のセグメント１Ｋの向きを斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0に変化させる。
【００６１】
図１０に示す条件設定部１４ｐは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの組立条件を設定する手段である。条件設定部１４ｐは、組立対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの組立順序、各組立対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを組み立てるときの組立動作などを組立条件として設定する。条件設定部１４ｐは、作業者の手動操作によって組立条件が設定され、この組立条件を組立条件情報（組立条件信号）として制御部１４ｑに出力する。
【００６２】
制御部１４ｑは、セグメント組立装置１４に関する種々の動作を制御する手段である。制御部１４ｑは、条件設定部１４ｐが出力する組立条件情報に基づいて、旋回駆動部１４ｃ、径方向駆動部１４ｇ、軸方向駆動部１４ｊ、斜め方向駆動部１４ｍ及び回転駆動部１４ｎを駆動制御する。制御部１４ｑには、旋回駆動部１４ｃ、径方向駆動部１４ｇ、軸方向駆動部１４ｊ、斜め方向駆動部１４ｍ、回転駆動部１４ｎ及び条件設定部１４ｐが通信可能に接続されている。
【００６３】
次に、この発明の第２実施形態に係るセグメント組立装置の動作を説明する。
以下では、図１０〜図１２に示すセグメント組立装置１４によってセグメント１Ｋを組み立てる場合を例に挙げて説明する。
図１０に示す条件設定部１４ｐが設定する組立条件に従って、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを組み立てるためのセグメント組立プログラムを制御部１４ｑが実行する。その結果、図１１（Ａ）に示すセグメント組立装置１４が所定の待機位置で把持部１４ｋを停止させている状態から、図１１及び図１２に示す一連の組立動作をセグメント組立装置１４が開始する。図１０（Ｂ）に示す制御部１４ｑが径方向駆動部１４ｇに把持動作を指令すると、図１１（Ｂ）に示す径方向移動部１４ｆをトンネル外側に向かって径方向駆動部１４ｇが駆動し、径方向ガイド部１４ｅにガイドされながら径方向移動部１４ｆが移動する。その結果、径方向移動部１４ｆとともに軸方向ガイド部１４ｈもトンネル外側に向かって移動し、セグメント搬送装置１３によって所定の位置に搬送されたセグメント１Ｋに把持部１４ｋが接近し、セグメント１Ｋを把持部１４ｋが把持する。
【００６４】
図１０（Ｂ）に示す制御部１４ｑが径方向駆動部１４ｇに搬送動作を指令すると、図１１（Ｃ）に示すようにセグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、径方向駆動部１４ｇが径方向移動部１４ｆをトンネル内側に向かって駆動する。このため、径方向ガイド部１４ｅにガイドされながら径方向移動部１４ｆが移動し、径方向移動部１４ｆとともに軸方向ガイド部１４ｈもトンネル内側に向かって移動する。その結果、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で上昇し、セグメント１Ｋがセグメント搬送装置１３から離間する。
【００６５】
図１０に示す制御部１４ｑが軸方向駆動部１４ｊに搬送動作を指令すると、図１１（Ｄ）に示すようにセグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、軸方向駆動部１４ｊが軸方向移動部１４ｉをトンネル前方に向かって駆動する。その結果、軸方向ガイド部１４ｈにガイドされながら軸方向移動部１４ｉが移動して、軸方向移動部１４ｉとともに把持部１４ｋもトンネル前方に向かって移動し、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態でトンネル前方に移動する。
【００６６】
図１０に示す制御部１４ｑが旋回駆動部１４ｃに旋回動作を指令すると、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、旋回駆動部１４ｃが旋回部１４ａを回転駆動する。このため、図１１（Ｅ）に示すように、支持部１４ｂに旋回部１４ａが支持されながらシールドフレーム７の中心線を中心に旋回部１４ａが回転する。その結果、セグメント１Ｋを把持部１４ｋが把持した状態で、セグメント１Ｋの組立予定位置まで旋回部１４ａが回転して、図１２（Ａ）に示すようにセグメント１Ｋの組立予定位置で旋回部１４ａが停止する。
【００６７】
図１０に示す制御部１４ｑが斜め方向駆動部１４ｍに回転動作を指令すると、図１２（Ｂ）に示すように軸方向ガイド部１４ｈを所定の傾斜角度になるまで斜め方向駆動部１４ｍが回転する。このため、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、軸方向ガイド部１４ｈとともに軸方向移動部１４ｉも回転する。その結果、図４（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ2に変化し、隣接するセグメント１Ｂ間の隙間にセグメント１Ｋが位置決めされる。
【００６８】
図１０に示す制御部１４ｑが軸方向駆動部１４ｊに挿入動作を指令すると、図１２（Ｃ）に示すように軸方向移動部１４ｉをトンネル外側に向かって軸方向駆動部１４ｊが駆動し、軸方向移動部１４ｉが軸方向ガイド部１４ｈにガイドされながらトンネル外側に向かって移動する。このため、図９（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがセグメント１Ｂの内側ガイド面３ｂに沿ってガイドされとともに、セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがセグメント１Ｂの外側ガイド面３ａにガイドされる。その結果、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、図４（Ｂ）に示すように隣接するセグメント１Ｂ間の隙間にセグメント１Ｋが斜め方向Ｄ2から挿入される。図９（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋが所定の挿入位置まで挿入されると、図１０（Ｂ）に示す軸方向駆動部１４ｊが挿入動作を停止する。
【００６９】
図１０に示す制御部１４ｑが回転駆動部１４ｎに回転動作を指令すると、図１２（Ｄ）に示すように把持部１４ｋを回転方向Ｄ4に回転駆動部１４ｎが回転する。このため、図９（Ｃ）に示すように、セグメント１Ｋの回転スライド面４ｃがセグメント１Ｂの回転ガイド面３ｃに沿ってガイドされながらセグメント１Ｋが回転する。セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがストッパ部５の外側ストッパ面５ａに接触するとともに、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがストッパ部５の内側ストッパ面５ｂに接触すると、セグメント１Ｋが所定の回転位置で回転を停止する。その結果、図４（Ｃ）及び図９（Ｃ）に示すように、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0に変更されて、隣接するセグメント１Ｂにセグメント１Ｋが完全に結合される。セグメント１Ｋがセグメント１Ｂに結合されると、セグメント組立装置１４が組立動作とは逆方向に復帰動作して、図１１（Ａ）に示す所定の待機位置で把持部１４ｋが停止する。
【００７０】
この発明の第２実施形態に係るセグメント組立装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂの隣に組立対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ2から挿入するために、この組立対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ2に斜め方向駆動部１４ｍが駆動する。このため、図９（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、セグメント１０１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0から挿入する場合に比べて、図９（Ａ）に示すようにストロークStを短くすることができる。その結果、セグメント１Ｋの挿入時間が大幅に短縮されるとともに、セグメント１Ｋの組立に必要な時間も大幅に短縮することができる。また、図２０（Ｂ）に示ように、トンネル軸方向Ｄ0からセグメント１０１Ｋを挿入する場合には、長いストロークSt'が必要になるため、曲線区間ではセグメント１０１Ｋの挿入が困難になる。この第１実施形態では、斜め方向Ｄ2からセグメント１Ｋを挿入するため、図９（Ａ）に示すようにストロークStが短くなって曲線区間でもセグメント１０１Ｋを容易に挿入することができる。
【００７１】
(2) この第２実施形態では、組立対象のセグメント１Ｋを把持する把持部１４ｋをトンネル軸方向Ｄ0に移動自在にガイドする軸方向ガイド部１４ｈを、この軸方向ガイド部１４ｈの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ2になるように斜め方向駆動部１４ｍが回転駆動する。このため、従来のセグメント組立装置の基本構造を大規模に改変せずに、回転機構を付加することによって、簡単にセグメント１Ｋをセグメント１Ｂに挿入することができる。また、挿入作業に必要な作業空間が狭い場合であっても、回転機構を付加することによってセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを狭い空間内で簡単に挿入することができる。
【００７２】
(3) この第２実施形態では、組立対象のセグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ2からトンネル軸方向Ｄ0になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転駆動部１４ｎが回転駆動する。このため、従来のセグメント組立装置の基本構造を大規模に改変せずに、回転機構を付加することによってセグメント１Ｋをセグメント１Ｂに簡単に結合することができる。
【００７３】
（第３実施形態）
以下では、図１３に示すセグメントリング１が組立済みセグメントリング（既設セグメントリング）であり、セグメント１Ａ，１Ｂが組立済みのセグメント（既設セグメント）であり、セグメント１Ｋがこの組立済みセグメント１Ｂから分解される分解対象セグメント（既設セグメント）である場合を例に挙げて説明する。
図１３に示すセグメント１Ｂ，１Ｋは、図２〜図７に示すセグメント１Ｂ，１Ｋと同一構造であり、組立及び分解が可能なように着脱自在の構造を備えている。図１３及び図１５に示すセグメント１Ｋは、セグメント１Ｂから分解されるときに、トンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5にセグメント１Ｂから取り外される。ここで、図１３及び図１５に示す斜め方向Ｄ5とは、図４に示す斜め方向Ｄ2とは逆方向であり、トンネルＴの前方から後方に向かってトンネルＴの内側から外側に傾斜する方向である。セグメント１Ｋは、切欠部（逃げ部）１ｇなどを備えている。切欠部１ｇは、図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるようにセグメント１Ｋを回転するときに、セグメント１Ｋが組立済みのセグメントリング１と干渉するのを防ぐ部分である。切欠部１ｇは、図１３及び図１５に示すように、セグメント１Ｋの外周部１ａの取出し方向前側の端部に形成されており、セグメント１Ｋの接合部１ｃの上側角部を切り欠くように形成されている。
【００７４】
図１５に示す継手構造２は、図３、図７及び図９に示す継手構造２と同一構造である。継手構造２は、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるようにセグメント１Ｋを回転した後に、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すことによって、セグメント１Ｋをセグメント１Ｂから結合解除（解放）する。
【００７５】
ガイド部３は、図１３及び図１５に示すように、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、セグメント１Ｋを回転自在にガイドする。ガイド部３は、図１５に示すように、このガイド部３側の回転ガイド面３ｃにスライド部４側の回転スライド面４ｃを摺動させることによって、隣接するセグメント１Ｂに対して傾斜した姿勢になるまで、セグメント１Ｋを回転方向Ｄ6に回転可能にする。ここで、図１３及び図１５に示す回転方向Ｄ6は、図４（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示す回転方向Ｄ4とは逆方向であり、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ5になるまでセグメント１Ｋを回転させる方向である。ガイド部３は、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すために、セグメント１Ｋをガイドする。ガイド部３は、図１３に示すように、セグメント１Ｂ間に挟まれているセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に取り外すために、このセグメント１Ｋをガイドする。
【００７６】
ガイド部３は、セグメント１Ｋの回転位置を規制するストッパ部としても機能する。ガイド部３は、図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋを回転させたときに、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ5になる回転位置でセグメント１Ｋを停止させる。ガイド部３は、スライド部４の外側スライド面４ａと接触する外側ガイド面３ａと、スライド部４の内側スライド面４ｂと接触する内側ガイド面３ｂとが、それぞれストッパ面としても機能する。ガイド部３は、外側スライド面４ａを外側ガイド面３ａと接触させるとともに、内側スライド面４ｂを内側ガイド面３ｂと接触させることによって、セグメント１Ｋの姿勢を斜め方向Ｄ5に向ける。図１３及び図１５に示すスライド部４は、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すために、セグメント１Ｂにスライド自在にガイドされる部分である。
【００７７】
次に、この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法について説明する。
図１４に示す分解方法＃２００は、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋがトンネル周方向Ｄ1に結合されたセグメントリング１からセグメント１Ｋを分解する方法である。分解方法＃２００は、回転工程＃２１０と取り外し工程＃２２０とを含む。
【００７８】
図１４に示す回転工程＃２１０は、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、この組立対象のセグメント１Ｋを回転させる工程である。図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋをセグメント１Ｂから取り外す前に、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるまでセグメント１Ｋを回転方向Ｄ6に回転させる。その結果、セグメント１Ｋ側の回転スライド面４ｃがセグメント１Ｂ側の回転ガイド面３ｃと接触しながら、回転スライド面４ｃが回転ガイド面３ｃにガイドされながら回転移動する。セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがセグメント１Ｂの外側ガイド面３ａと接触するとともに、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがセグメント１Ｂの内側ガイド面３ｂと接触する。その結果、セグメント１Ｋの回転位置がガイド部３によって規制されて、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ5になった状態でセグメント１Ｋがセグメント１Ｂから結合解除される。このとき、セグメント１Ｋの接合部１ｃの上面角部には切欠部１ｇが形成されているため、組立済みのセグメントリング１の接合部１ｃにセグメント１Ｋが干渉するのが防止される。
【００７９】
図１４に示す取り外し工程＃２２０は、組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外す工程である。取り外し工程＃２２０では、図１３（Ｂ）に示すように、組立済みのセグメント１Ｂ間から分解対象のセグメント１Ｋが斜め方向Ｄ5に取り出される。その結果、取り外し工程＃２２０では、図１５（Ｂ）に示すように、組立済みのセグメント１Ｂのガイド部３に沿って分解対象のセグメント１Ｋのスライド部４をスライドさせることによって、この組立済みのセグメント１Ｂからこの分解対象のセグメント１Ｋが斜め方向Ｄ5に取り出される。
【００８０】
次に、この発明の第３実施形態に係るセグメントの分解方法による適用例について説明する。
図１６に示す立坑Ｓは、鉛直に掘られた坑道である。立坑Ｓは、トンネルＴと地表面との間に掘削されており、水平面で切断したときの断面形状が円形又は四角形に形成されている。立坑Ｓは、例えば、トンネルＴに接続される換気施設、防災施設又は避難施設などの地下構造物を構築するために、トンネル掘進機６によってトンネルＴが建設された後に掘削される。土留め工Ｓ1は、地山Ｇの崩壊を防ぐための構造物である。土留め工Ｓ1は、地山Ｇを掘削するときに、周囲の地山Ｇの安定性を確保するために施工される。土留め工Ｓ1は、例えば、鋼矢板工法によって地山Ｇに打ち込まれている鋼矢板（シートパイル）などである。土留め工Ｓ1は、例えば、この土留め工Ｓ1の下端部がトンネルＴよりも下層に所定の深さで根入れされている。
【００８１】
図１６（Ａ）に示すトンネルＴを図１に示すトンネル掘進機６によって建設した後に、土留め工Ｓ1を施工して立坑Ｓが掘削される。次に、図１３及び図１４に示すように、組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5にトンネルＴの内側から取り外し、図１６（Ｂ）に示すように組立済みのセグメントリング１を分解してトンネルＴの内部からトンネルＴが切り拡げられる。その後に、立坑Ｓ内に地下構造物が構築されて、トンネルＴと地下構造物とが接続されて立坑Ｓが埋め戻される。
【００８２】
図１７に示すトンネルＴ1，Ｔ2は、図１に示すトンネルＴと同一構造であり、鉄道車両が走行する線路又は自動車が走行する道路などを収容する。トンネルＴ1は、上り線であり、トンネルＴ2は下り線である。地下構造物Ｕは、地表面下に構築される構造物である。地下構造物Ｕは、トンネルＴ1とトンネルＴ2とを接続する連絡線、連絡路又はＵターン路、トンネルＴ1とトンネルＴ2との間に構築されたプラットホームなどである。地下構造物Ｕは、例えば、鋼製の構造物本体をコンクリートで巻立てた躯体である。パイプルーフＰ1，Ｐ2は、地山Ｇを支保する部材である。パイプルーフＰ1，Ｐ2は、地下構造物Ｕを安全に構築するために、地下構造物Ｕを防護するとともに地山Ｇの緩みを防止している。パイプルーフＰ1，Ｐ2は、トンネルＴ1，Ｔ2の一方から他方に向かって、地下構造物Ｕを囲むように間隔をあけて複数本が圧入及び推進されており、両端部がトンネルＴ1，Ｔ2に接続されている。パイプルーフＰ1は、アーチ状の鋼管であり、パイプルーフＰ2は直線状の鋼管である。
【００８３】
図１７に示すように、トンネルＴ1とトンネルＴ2との間にパイプルーフＰ1，Ｐ2を推進機によって打設し、パイプルーフＰ1，Ｐ2の上方に地盤強化を目的とする注入材が注入される。次に、図１３及び図１４に示すように、トンネルＴ1，Ｔ2の組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5にトンネルＴ1，Ｔ2の内側から取り外し、図１７に示すように組立済みのセグメントリング１を分解してトンネルＴ1，Ｔ2の内部からトンネルＴ1，Ｔ2が切り拡げられる。その後に、トンネルＴ1とトンネルＴ2との間に地下構造物Ｕが構築されて、トンネルＴ1とトンネルＴ2とが地下構造物Ｕによって接続されるとともに、パイプルーフＰ1，Ｐ2と地下構造物Ｕとの間に裏込め材が充填される。
【００８４】
図１８に示すトンネルＴ1，Ｔ2は、鉄道車両が走行する線路又は自動車が走行する道路などを収容しており、複数の線路又は道路が交差する分岐合流部である。トンネルＴ1は、例えば、本線であり、トンネルＴ2は本線から分岐する支線又は本線に出入りする傾斜路（ランプ）などである。拡幅セグメント１Ｗは、トンネルＴ1とトンネルＴ2とを接合するセグメントである。拡幅セグメント１Ｗは、外観がアーチ状に形成されており、この拡幅セグメント１Ｗに作用する荷重及び応力をトンネルＴ1，Ｔ2のセグメント１Ａ，１Ｂに伝達する。拡幅セグメント１Ｗは、一方の端部にトンネルＴ1側のセグメント１Ａに接続される接合部１ｈと、他方の端部にトンネルＴ2側のセグメント１Ａに接続される接合部１ｉなどを備えている。
【００８５】
図１８に示すトンネルＴ1，Ｔ2の組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１ＫがトンネルＴ1，Ｔ2の内側から、図１３及び図１５に示すように斜め方向Ｄ5に取り外される。その結果、図１８に示すように、組立済みのセグメントリング１を分解してトンネルＴ1，Ｔ2の内部からトンネルＴ1，Ｔ2が切り拡げられる。次に、拡幅セグメント１Ｗによって地山Ｇが安全に支持された状態で、２本のトンネルＴ1，Ｔ2が拡幅されて１本の大断面のトンネルＴが構築されるとともに、トンネルＴ1とトンネルＴ2との間に分岐合流部が構築される。
【００８６】
この発明の第３実施形態に係るセグメントの継手構造及びセグメントの分解方法には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂから分解対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すために、この分解対象のセグメント１Ｋをガイド部３がガイドする。また、この第３実施形態では、  組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外す取り外し工程＃２２０を含む。このため、トンネルＴ，Ｔ1，Ｔ2の内部からセグメント１Ｋを簡単に取り外すことができる。例えば、解体延長が短く数リングを解体するような場合には、足場組立とバックホウなどによってセグメント１Ｋを簡単に取り外すことができる。また、セグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に取り外す場合に比べて、セグメント１Ｋを取り外すための距離が短くなって解体時間も短くすることができるとともに、解体効率が向上してサイクルタイムを短縮化することができる。さらに、トンネルＴの外側で工事を行っている場合に、トンネルＴの外側からセグメント１Ｋを取り外すときには、トンネルＴの外側で行っている工事を中断してセグメント１Ｋを取り外す必要がある。この第３実施形態では、トンネルＴの外側で工事を行っている場合であっても、この工事を中断させずにトンネルＴの内側からセグメント１Ｋを取り外すことができるため、短期間の工程で全体の工事を進めることができる。
【００８７】
(2) この第３実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂ間に挟まれている分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に取り外すために、この分解対象のセグメント１Ｋをガイド部３がガイドする。また、この第３実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂ間から分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に取り外す工程を含む。このため、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋを引き抜くような簡単な操作によって、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋを容易に取り外すことができる。
【００８８】
(3) この第３実施形態では、分解対象のセグメント１Ｋのスライド部４を斜め方向Ｄ5にスライド自在にガイド部３がガイドする。また、この第３実施形態では、組立済みのセグメント１Ｂのガイド部３に沿って分解対象のセグメント１Ｋのスライド部４をスライドさせることによって、この組立済みのセグメント１Ｂからこの分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に取り外す工程を含む。このため、セグメント１Ｋのスライド部４がセグメント１Ｂのガイド部３によって確実に案内されて、セグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に簡単に取り外すことができる。
【００８９】
(4) この第３実施形態では、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、この分解対象のセグメント１Ｋをガイド部３が回転自在にガイドする。また、この第３実施形態では、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、この分解対象のセグメント１Ｋを回転させる回転工程＃２１０を含む。このため、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、セグメント１Ｋの姿勢を簡単に変更することができる。また、セグメント１Ｋを回転させるだけで、セグメント１Ｂからセグメント１Ｋを簡単に結合解除することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
図１９に示すセグメント分解装置１５は、複数のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋがトンネル周方向Ｄ1に相互に結合されたセグメントリング１を分解する装置である。セグメント分解装置１５は、図１０〜図１２に示すセグメント組立装置１４に近似した構造である。セグメント分解装置１５は、例えば、図１８に示す複数の線路又は道路が交差する分岐合流部のような長い延長にわたって解体するときに、セグメント組立装置１４と同規模の装置がトンネルＴ内に構築される。図１９に示すセグメント分解装置１５は、図１０〜図１２に示すセグメント組立装置１４とは動作が逆であり、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持して取り外し、所定の搬送位置までセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを移送する。図１９に示す旋回部１４ａは、トンネルＴの中心線を中心としてトンネルＴの内側で回転する。支持部１４ｂは、トンネル周方向Ｄ1に間隔をあけて複数配置されており、トンネルＴの内周部に取り付けられている。把持部１４ｋは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持する手段である。把持部１４ｋは、分解対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを把持した状態で、組立済みのセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの隣から分解対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを取り外す。
【００９１】
斜め方向駆動部１４ｍは、組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すために、この分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に駆動する手段である。斜め方向駆動部１４ｍは、図１９（Ｃ）（Ｄ）に示すように、軸方向ガイド部１４ｈの向きが斜め方向Ｄ5からトンネル軸方向Ｄ0になるように、軸方向ガイド部１４ｈを回転駆動する。
【００９２】
回転駆動部１４ｎは、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、この分解対象のセグメント１Ｋを回転駆動する手段である。回転駆動部１４ｎは、図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように把持部１４ｋを回転駆動する。回転駆動部１４ｎは、把持部１４ｋの基部を軸方向移動部１４ｉに対して回転させることによって、分解対象のセグメント１Ｋの向きをトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5に変化させる。
【００９３】
図１０に示す条件設定部１４ｐは、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの分解条件を設定する手段である。条件設定部１４ｐは、分解対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋの分解順序、各分会対象のセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを分解するときの分解動作などを分解条件として設定する。条件設定部１４ｐは、作業者の手動操作によって分解条件が設定され、この分解条件を分解条件情報（分解条件信号）として制御部１４ｑに出力する。
【００９４】
制御部１４ｑは、セグメント分解装置１５に関する種々の動作を制御する手段である。制御部１４ｑは、条件設定部１４ｐが出力する分解条件情報に基づいて、旋回駆動部１４ｃ、径方向駆動部１４ｇ、軸方向駆動部１４ｊ、斜め方向駆動部１４ｍ及び回転駆動部１４ｎを駆動制御する。
【００９５】
次に、この発明の第４実施形態に係るセグメント分解装置の動作を説明する。
以下では、図１９に示すセグメント分解装置１５によってセグメント１Ｋを取り外す場合を例に挙げて説明する。
図１０に示す条件設定部１４ｐが設定する分解条件に従って、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを分解するためのセグメント分解プログラムを制御部１４ｑが実行する。その結果、図１９に示すセグメント分解装置１５が所定の待機位置で把持部１４ｋを停止させている状態から、図１３及び図１５に示す一連の分解動作をセグメント分解装置１５が開始する。図１０に示す制御部１４ｑが回転駆動部１４ｎに把持動作を指令すると、図１３（Ａ）に示すようにセグメント１Ｂ間に挟まれたセグメント１Ｋを、図１９（Ａ）に示すように把持部１４ｋが把持する。
【００９６】
図１０に示す制御部１４ｑが回転駆動部１４ｎに回転動作を指令すると、図１９（Ａ）に示すように把持部１４ｋを回転方向Ｄ6に回転駆動部１４ｎが回転する。このため、図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋの回転スライド面４ｃがセグメント１Ｂの回転ガイド面３ｃに沿ってガイドされながらセグメント１Ｋが回転する。セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがガイド部３の外側ガイド面３ａに接触するとともに、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがガイド部３の内側ガイド面３ｂに接触すると、セグメント１Ｋが所定の回転位置で回転を停止する。その結果、図１３（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5に変更されて、隣接するセグメント１Ｂからセグメント１Ｋが完全に結合解除される。
【００９７】
図１０に示す制御部１４ｑが軸方向駆動部１４ｊに取り外し動作を指令すると、図１９（Ｂ）に示すように軸方向移動部１４ｉをトンネル内側に向かって軸方向駆動部１４ｊが駆動し、軸方向移動部１４ｉが軸方向ガイド部１４ｈにガイドされながらトンネル内側に向かって移動する。このため、図１５（Ｂ）に示すように、セグメント１Ｋの内側スライド面４ｂがセグメント１Ｂの内側ガイド面３ｂに沿ってガイドされとともに、セグメント１Ｋの外側スライド面４ａがセグメント１Ｂの外側ガイド面３ａにガイドされる。その結果、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、図１３（Ｂ）に示すように隣接するセグメント１Ｂ間の隙間からセグメント１Ｋが斜め方向Ｄ5に取り外される。図１３（Ｃ）及び図１５（Ｃ）に示すように、セグメント１Ｋが所定の取り外し位置まで取り外されると、図１０（Ｂ）に示す軸方向駆動部１４ｊが取り外し動作を停止する。
【００９８】
図１０に示す制御部１４ｑが斜め方向駆動部１４ｍに回転動作を指令すると、図１２（Ｃ）に示すように軸方向ガイド部１４ｈの中心線とトンネル軸方向Ｄ0とが一致するまで、軸方向ガイド部１４ｈを斜め方向駆動部１４ｍが回転する。このため、セグメント１Ｋが把持部１４ｋに把持された状態で、軸方向ガイド部１４ｈとともに軸方向移動部１４ｉも回転する。その結果、図１９（Ａ）に示すように、セグメント１Ｋの向きが斜め方向Ｄ5からトンネル軸方向Ｄ0に変化する。その後に、セグメント分解装置１５がセグメント１Ｋを所定の解放位置まで搬送する。セグメント１Ｋがセグメント１Ｂから結合解除されると、セグメント分解装置１５が分解動作とは逆方向に復帰動作して、所定の待機位置で把持部１４ｋが停止する。
【００９９】
この発明の第４実施形態に係るセグメント分解装置には、第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第４実施形態では、組立済みのセグメントリング１から分解対象のセグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0に対して斜め方向Ｄ5に取り外すために、この分解対象のセグメント１Ｋを斜め方向Ｄ5に斜め方向駆動部１４ｍが駆動する。このため、セグメント１Ｋをトンネル軸方向Ｄ0から取り外す場合に比べて、セグメント１Ｋの取り外し時間が大幅に短縮されるとともに、セグメント１Ｋの分解に必要な時間も大幅に短縮することができる。また、トンネルＴの内部からセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを簡単に取り外して、トンネルＴを内部から切り拡げることができる。
【０１００】
(2) この第４実施形態では、分解対象のセグメント１Ｋを把持する把持部１４ｋをトンネル軸方向Ｄ0に移動自在にガイドする軸方向ガイド部１４ｈを、この軸方向ガイド部１４ｈの向きが斜め方向Ｄ5からトンネル軸方向Ｄ0になるように斜め方向駆動部１４ｍが回転駆動する。このため、従来のセグメント組立装置の基本構造を大規模に改変せずに、回転機構を付加することによって、簡単にセグメント１Ｋをセグメント１Ｂから結合解除することができる。また、取り外し作業に必要な作業空間が狭い場合であっても、回転機構を付加することによってセグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｋを狭い空間内で簡単に取り外すことができる。
【０１０１】
(3) この第４実施形態では、分解対象のセグメント１Ｋの向きがトンネル軸方向Ｄ0から斜め方向Ｄ5になるように、この分解対象のセグメント１Ｋを回転駆動部１４ｎが回転駆動する。このため、従来のセグメント組立装置の基本構造を大規模に改変せずに、回転機構を付加することによってセグメント１Ｋをセグメント１Ｂから簡単に結合解除することができる。
【０１０２】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、トンネルＴが鉄道車両又は自動車などの交通用トンネルである場合を例に挙げて説明したが、このような交通用トンネルにこの発明を限定するものではない。例えば、地下駐車場又は運河などの他の交通用トンネルや、上水道、水力発電用又は灌漑用の用水路用トンネルや、下水道、ガス、電力線、通信線又は共同溝などの公共事業用トンネルや、地下貯蔵施設、地下工場、地域冷暖房用、地下街又は地下発電所などの他のトンネルについても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、トンネルＴが都市トンネルである場合を例に挙げて説明したが、山岳部に建設される山岳トンネルや、海、河川又は湖沼などの水底に建設される水底トンネルなどについても、この発明を適用することができる。
【０１０３】
(2) この第１実施形態及び第２実施形態では、トンネルＴの前方から後方に向かってトンネルＴの内側から外側に斜め方向Ｄ2に組立対象のセグメント１Ｋを挿入する場合を例に挙げて説明したが、トンネルＴの後方から前方に向かってトンネルＴの内側から外側に斜め方向に組立対象のセグメント１Ｋを挿入する場合についても、この発明を適用することができる。同様に、この第３実施形態及び第４実施形態では、トンネルＴの後方から前方に向かってトンネルＴの外側から内側に斜め方向Ｄ5に組立対象のセグメント１Ｋを取り外す場合を例に挙げて説明したが、トンネルＴの前方から後方に向かってトンネルＴの外側から内側に斜め方向に組立対象のセグメント１Ｋを取り外す場合についても、この発明を適用することができる。
【０１０４】
(3) この第１実施形態及び第３実施形態では、セグメント１Ｂとセグメント１Ｋとを接合する継手構造２を例に挙げて説明したが、セグメント１Ａ同士を結合する継手構造や、セグメント１Ａとセグメント１Ｂとを結合する継手構造についても、この発明を適用することができる。この場合には、組立済みのセグメント１Ａに組立対象のセグメント１Ａを挿入したり、組立済みのセグメント１Ａに組立対象のセグメント１Ｂを挿入したりすることができる。同様に、組立済みのセグメント１Ａから分解対象のセグメント１Ａを取り外したり、組立済みのセグメント１Ａから分解対象のセグメント１Ｂを取り外したりすることもできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  セグメントリング
１Ａ  セグメント（Ａセグメント）
１Ｂ  セグメント（Ｂセグメント）
１Ｋ  セグメント（Ｋセグメント）
１Ｗ  拡幅セグメント
１ｃ  接合部（リング側接合部）
１ｄ  接合部（セグメント側接合部）
１ｅ〜１ｇ  切欠部
２  継手構造
３  ガイド部
４  スライド部
５  ストッパ部
６  トンネル掘進機
７  シールドフレーム
８  カッタヘッド
１２  シールドジャッキ
１３  セグメント搬送装置
１４  セグメント組立装置
１４ａ  旋回部
１４ｃ  旋回駆動部
１４ｄ  支持部
１４ｅ  径方向ガイド部
１４ｆ  径方向移動部
１４ｇ  径方向駆動部
１４ｈ  軸方向ガイド部
１４ｉ  軸方向移動部
１４ｊ  軸方向駆動部
１４ｋ  把持部
１４ｍ  斜め方向駆動部
１４ｎ  回転駆動部
１５  セグメント分解装置
Ｇ  地山
Ｔ，Ｔ1，Ｔ2  トンネル
Ｄ0  トンネル軸方向
Ｄ1  トンネル周方向
Ｄ2  斜め方向
Ｄ3  トンネル径方向
Ｄ4  回転方向
Ｄ5  斜め方向
Ｄ6  回転方向
St，St'  ストローク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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