(57)【要約】【課題】鋼殻の推進精度を向上させ、使用する鋼殻の数を少なくすることで施工時間を短く、労力を小さくすることができ、加えて鋼殻の接合部への土砂等の流入を防止することで鋼殻間の密着性を向上させて外殻の構造強度の向上を図る。【解決手段】本発明に係る鋼殻の接合装置１１４は、先行して設置される先行鋼殻１１５に設けられた先行側断面Ｃ形溝１１７と、先行鋼殻１１５に続いて設置される後行鋼殻１１６に設けられた後行側断面Ｃ形溝１１８と、前記Ｃ形溝１１７、１１８にスライド可能に挿入され、係止部１２６、１２７を両端に有する連結金具１２５であって、後行鋼殻設置の際に、両端の係止部１２６、１２７がそれぞれ前記Ｃ形溝１１７、１１８に挿入された状態で、後行鋼殻１１６と共に進行する連結金具１２５と、両者の締結用基端面１２１、１２２を締結固定する締結手段１２３、１２４とを備えている。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、
先行して設置される先行鋼殻に設けられた先行側断面Ｃ形溝と、
先行鋼殻に続いて設置される後行鋼殻に設けられた後行側断面Ｃ形溝と、
先行側断面Ｃ形溝と後行側断面Ｃ形溝内にスライド可能に挿入され、前記スライド方向と直行する方向には、抜出不能にする係止部を両端に有する連結金具であって、後行鋼殻設置の際に、両端の係止部がそれぞれ先行側断面Ｃ形溝と後行側断面Ｃ形溝に挿入された状態で、後行鋼殻と共に進行する連結金具と、を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項２】
請求項１において、前記連結金具、前記先行側断面Ｃ形溝、前記後行側断面Ｃ形溝及びそれぞれの締結用基端面によって区画される空間に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成される固着構造を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記係止部と、前記Ｃ形溝とは、互いの当接部が係止部に前記抜出方向に力が作用したときに、前記Ｃ形溝の開口を閉じるように構成されていることを特徴とする鋼殻の接合装置
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、前記先行側断面Ｃ形溝は、該溝内へ土砂が流入するのを防止し、前記後行鋼殻を設置する際に、前記連結金具を挿入することによって除去される被覆体によって覆われていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項５】
掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、
先行して設置した先行鋼殻に対して後行鋼殻の一部を係合させ、両者を密着させた状態で後行鋼殻を設置し得るようにする係合手段と、を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項６】
請求項５において、前記係合手段は、係合部と被係合部とからなり、該被係合部は、鋼殻間及び鋼殻内へ土砂が流入するのを防止する、土砂流入防止手段を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項７】
掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、
先行して設置した先行鋼殻に対して後行鋼殻の一部が入り込むように先行鋼殻に対して設けられる受入凹部と、後行鋼殻に対して設けられる延長突出部と、
後行鋼殻設置のための後行掘削時に重合空間内へ土砂が流入するのを防止し、後行鋼殻の進行に伴って推進方向にスライドする土留め用スライド板と、を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項８】
請求項７において、前記受入凹部、前記延長突出部及びそれぞれの基端面によって区画される重合空間に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成される固着構造を備えていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項９】
請求項７または８において、前記受入凹部と延長突出部との間には、滑り支承、あるいは転がり支承によって構成されるガイド構造が設けられていることを特徴とする鋼殻の接合装置。
【請求項１０】
掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻であって、
前記掘削手段は複数のカッター要素を組み合わせることによって構成されてなり、前記鋼殻は前記掘削手段によって掘削される口径の大きなあるいは特異な形状の外殻用下穴に対応した大きさないし形状を成しており、
接合される鋼殻の接合部位には、接合された状態で請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼殻の接合装置となる要素構造部が設けられていることを特徴とする鋼殻。
【請求項１１】
掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される外殻であって、
請求項１０に記載の鋼殻を適宜組み合わせて接合し、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成されていることを特徴とする外殻。
【請求項１２】
請求項１１において、外殻の隅角部に位置し、他の鋼殻より開口面積が大きく形成された複数の大開口の鋼殻と、該大開口の鋼殻間を連接する一種または複数種の連接鋼殻との２種類を有しており、
前記複数の大開口の鋼殻のうち一つの隅角部に位置する大開口の鋼殻は、他の鋼殻に先行して設置される位置だし用の基準鋼殻であると共に、隣接する他の鋼殻を設置する際のガイドとして機能するように構成されていることを特徴とする外殻。
【請求項１３】
請求項１２において、前記連接鋼殻と、前記複数の大開口の鋼殻のうち、前記位置出し用の基準鋼殻である大開口の鋼殻以外の他の大開口の鋼殻は、これら鋼殻の中における先行して設置された先行鋼殻をガイドとして、前記隣接する他の後行鋼殻を設置するように構成されていることを特徴とする外殻。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、前記複数の大開口の鋼殻には、外殻内掘削時に除去される構造の仮設鋼殻が各大開口の鋼殻の一部に設けられていることを特徴とする外殻。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか１項において、前記鋼殻間の接合位置を外殻に荷重が掛かった場合の曲げモーメント曲線における＋方向の曲げと−方向の曲げの変化点付近に設定したことを特徴とする外殻。
【請求項１６】
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される横型パッケージ推進機ないし縦型パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、
当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される横型パッケージ推進機ないし縦型パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、
当該後行掘削と同時に先行して設置した先行鋼殻に対してその一部を係合させた状態で当該推進方向後方の外殻用下穴内に順次後行鋼殻を押し込みながら設置して行く後行鋼殻設置工程と、
設置した鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻を形成する外殻形成工程と、
形成した外殻内部の地山を掘削し、トンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項１７】
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される隅角部用パッケージ推進機を使用して一つの隅角部の地山を掘削し、基準となる外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、
当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻としての基準鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される天井、床部用パッケージ推進機ないし側部用パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、
当該後行掘削と同時に先行して設置した先行鋼殻としての基準鋼殻に対して設けられる受入凹部に、延長突出部を嵌合させた状態で当該推進方向後方の外殻用下穴内に順次後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻ないし側部用鋼殻を押し込み、後行鋼殻の進行と同時に推進方向に土留め用スライド鋼板をスライドさせながら後行鋼殻を設置して行く後行鋼殻設置工程と、
他の隅角部に前記先行鋼殻と同構造の鋼殻を設置する工程と、
鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する外殻形成工程と、
形成した外殻内部の地山を掘削すると同時に前記各隅角部に位置する各鋼殻の一部に設けられている仮設鋼殻を除去してトンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項１８】
請求項１７において、前記外殻形成工程は、受入凹部、延長突出部及びそれぞれの基端面によって区画される重合空間に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する工程を含んでいることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項１９】
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される隅角部用パッケージ推進機を使用して一つの隅角部の地山を掘削し、基準となる外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、
当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻としての基準鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、
複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される天井、床部用パッケージ推進機ないし側部用パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、
先行して設置した先行鋼殻としての基準鋼殻に対して設けられた先行側断面Ｃ形溝と、先行鋼殻に続いて後行掘削と同時に設置される後行鋼殻に設けられた後行側断面Ｃ形溝内に、当該後行掘削と同時にスライドさせて挿入されると共に、前記スライド方向と直行する方向には、抜出不能にする係止部を両端に有する連結金具の一方の係止部を、後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻ないし側部用鋼殻に対して設けられる後行側断面Ｃ形溝に挿入した状態で、当該進行方向後方の外殻用下穴内に順次前記後行鋼殻を押し込みながら、前記連結金具の他方の係止部を前記先行鋼殻の先行側断面Ｃ形溝内に挿入し、該連結金具は、後行鋼殻と共に進行していく後行鋼殻設置工程と、
他の隅角部に前記先行鋼殻と同構造の鋼殻を設置する工程と、
鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する外殻形成工程と、
形成した外殻内部の地山を掘削してトンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項２０】
請求項１９において、前記外殻形成工程は、連結金具、先行側断面Ｃ形溝、後行側断面Ｃ形溝及びそれぞれの締結用基端面によって区画される空間に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する工程を含んでいることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項２１】
請求項１９または２０において、前記係止部と、前記Ｃ形溝とは、互いの当接部が係止部に前記抜出方向に力が作用したときに、Ｃ形溝の開口を閉じることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項２２】
請求項１９から２１のいずれか１項において、前記後行鋼殻設置工程では、後行鋼殻の進行と同時に推進方向に先行側断面Ｃ形溝の被覆体を連結金具で除去しながら後行鋼殻を設置して行くことを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【請求項２３】
請求項１６から２２のいずれか1項において、前記外殻先行トンネル工法は、地上の構造物や路線等に影響を与えることなく、その地下にトンネルを構築し、新たな路線等を敷設するいわゆるアンダーパス工事において使用されることを特徴とする外殻先行トンネル工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置、鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数の構造物が林立し、網目状に道路や軌道（本明細書ではこれらを総称して路線という）が張り巡らしている都市部では、地上の構造物や路線等に影響を与えることなく、その地下においてトンネルを構築し、新たな路線等を敷設するいわゆる「アンダーパス工事」が広く行われている。このようなアンダーパス工事では、地下の比較的浅い個所にトンネルを設けることから、周辺地山の崩落等を防止する目的で外殻を構築する外殻先行トンネル工法が採用されている。
【０００３】
図９乃至図１１は、従来のトンネル工法の概略を示す説明図である。図９に示すトンネル工法は、直径８０ｃｍ程度の円形鋼管１０１を多数本使用して門型のパイプルーフ１０２を形成し、パイプルーフ１０２の内部にトンネル骨格構造体１０３を構築するようにしたものである。  
また図１０に示すトンネル工法は、口径８０ｃｍ程度のプレキャストコンクリート桁１０５を多数本使用して、プレキャストコンクリート桁１０５によって外殻１０６を形成するようにしたものである。尚、プレキャストコンクリート桁１０５には凹凸係合構造１０７が設けられており、この凹凸係合構造１０７によって後行のプレキャストコンクリート桁１０５の挿入を案内し、プレキャストコンクリート桁１０５の設置を容易にしている。  
また図１１に示すトンネル工法は、端部に係合構造１１０を有する鋼製エレメント１１１を使用し、係合構造１１０同士を係合することによって鋼製エレメント１１１を接続し、内部の空洞に中詰めコンクリート１１２を充填し、固化させることによって外殻１１３を形成するようにしたものである。
【０００４】
一方、地中深くに大型の矩形断面のトンネルを形成する場合には、下記特許文献１に示すように上記円形鋼管１０１やプレキャストコンクリート桁１０５より更に口径の大きな鋼殻を外殻用下穴に設置し、隣接する鋼殻をボルト、ナットにより締結固定することによって外殻を形成する工法も発案されている。
【０００５】
しかし、図９乃至図１１に示す円形鋼管１０１、プレキャストコンクリート桁１０５ないし鋼製エレメント１１１を使用する工法にあっては、各エレメント（ここでは円形鋼管１０１、プレキャストコンクリート桁１０５ないし鋼製エレメント１１１を意味する）の口径ないし幅寸法が小さいため、多数のエレメントを使用しなければならず、しかも各エレメントを１本ずつ設置しなければならなかった。従って、外殻を完成させるのに多大な施工時間と労力を必要としていた。
【０００６】
また、すべてのエレメントを締結固定して初めて外殻は所望の構造強度を発揮するものであるから、最終締結までの時間が長く、その間に地上の構造物や路線等に影響を及ぼすおそれが懸念されていた。
【０００７】
また上記エレメントは、油圧式の元押しジャッキを使用して地山中に押し込まれるのが一般的であるが、継手に制約され、方向制御が難しい場合やエレメント継手間に土砂が付着し、構造的に課題を残す場合があった。
【０００８】
一方、特許文献１は、鋼殻の位置ずれや傾きによって生ずるボルト孔のずれをテーパーワッシャー等を使用することによって対処しようとする発明を開示するものであるが、鋼殻は根本的に密着された状態で接合されることによって所望の構造強度を発揮するものであるから、理想的には鋼殻は位置ずれや傾きを生じることなく設置されることが好ましい。また、先行して設置した先行鋼殻に沿わせるようにして隣接する後行鋼殻を設置するものであるが、その際、両者の接合部位に土砂や石が入り込む場合があり、これによって鋼殻が破損したり、鋼殻間の密着状態が得られず所望の構造強度が得られないという場合も生じていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２８８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、外殻形成の位置だし用の基準鋼殻として大開口の鋼殻（エレメント）を用いることで、その推進精度を向上させると共に使用する鋼殻の数を少なくして外殻形成に掛かる施工時間を短く、労力を小さくすることができ、尚且つ外殻形成時の地上の構造物や路線等に及ぼす影響を小さくできる、また、各鋼殻の接合部への土砂等の流入を防止することで各鋼殻間の密着性を向上させて外殻の構造強度の向上を図ることのできる新規且つ有用な鋼殻の接合装置、鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の第１の態様に係る鋼殻の接合装置は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、先行して設置される先行鋼殻に設けられた先行側断面Ｃ形溝と、先行鋼殻に続いて設置される後行鋼殻に設けられた後行側断面Ｃ形溝と、先行側断面Ｃ形溝と後行側断面Ｃ形溝内にスライド可能に挿入され、前記スライド方向と直行する方向には、抜出不能にする係止部を両端に有する連結金具であって、後行鋼殻設置の際に、両端の係止部がそれぞれ先行側断面Ｃ形溝と後行側断面Ｃ形溝に挿入された状態で、後行鋼殻と共に進行する連結金具と、を備えていることを特徴とすることを特徴とするものである。  
ここで、先行鋼殻と後行鋼殻が設置された後において先行鋼殻の先行側断面Ｃ形溝の連結用基端面と、後行鋼殻の後行側断面Ｃ形溝の締結用基端面とを固定する締結手段を備えているものが望ましい。
【００１２】
ここで、前記先行側断面Ｃ形溝あるいは前記後行側断面Ｃ形溝におけるＣ形溝とは、前記連結金具の両端の係止部と係合し、該連結金具の前記スライド方向と直行する方向には、前記係止部を抜出不能にするような形状のものであり、前記係止部が引っかかるように、溝の断面の最大幅部分よりも、開口部の幅が狭いような形状の溝のことをいう。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、連結金具、先行側断面Ｃ形溝及び後行側断面Ｃ形溝の組み合わせにより、先行鋼殻と後行鋼殻は連結金具で連結されるので、先行鋼殻と後行鋼殻の間に自由度があり、水平方向及び鉛直方向の変位を吸収できる。尚且つ、後行鋼殻と先行鋼殻とが連結金具を介して連結され、後行鋼殻推進時のガイド機能が得られる。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る鋼殻の接合装置は、第１の態様において、前記連結金具、前記先行側断面Ｃ形溝、前記後行側断面Ｃ形溝及びそれぞれの締結用基端面によって区画される空間に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成される固着構造を備えていることを特徴とする。  
本発明の第２の態様によれば、固着構造の採用によって鋼殻間の接合は更に強固になる。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る鋼殻の接合装置は、第１または第２の態様において、前記係止部と、前記Ｃ形溝とは、互いの当接部が係止部に前記抜出方向に力が作用したときに、前記Ｃ形溝の開口を閉じるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第３の態様によれば、連結金具の係止部と先行側断面Ｃ形溝または後行側断面Ｃ形溝との当接部が、係止部に前記抜出方向に力が作用したときに、Ｃ形溝の開口を閉じるように構成されているので、連結金具が先行側及び後行側断面Ｃ形溝から抜け難く、連結金具に水平な力に対して耐力を有し、母材と同程度の継手耐力を確保できる。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る鋼殻の接合装置は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記先行側断面Ｃ形溝は、該溝内へ土砂が流入するのを防止し、前記後行鋼殻を設置する際に、前記連結金具を挿入することによって除去される被覆体によって覆われていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第４の態様によれば、被覆体の採用により先行側断面Ｃ形溝内への土砂の流入が確実に防止される。このことによって、先行側断面Ｃ形溝内を連結金具が進行する際に、連結金具が安定して移動できる。
【００１９】
本発明の第５の態様に係る鋼殻の接合装置は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、先行して設置した先行鋼殻に対して後行鋼殻の一部を係合させ、両者を密着させた状態で後行鋼殻を設置し得るようにする係合手段と、を備えていることを特徴とするものである。  
ここで、設置後の先行鋼殻と後行鋼殻とを締結固定する締結手段を備えているものが望ましい。
【００２０】
本発明の第５の態様によれば、係合手段の採用によって、後行鋼殻は先行鋼殻に密着した状態で高い推進精度によって挿入され設置される。これに伴って締結手段による締結固定が確実に行われるようになり、鋼殻間への土砂の流入が防止され、接合した鋼殻の構造強度が向上する。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る鋼殻の接合装置は、第５の態様において、前記係合手段は、係合部と被係合部とからなり、該被係合部は、鋼殻間及び鋼殻内へ土砂が流入するのを防止する、土砂流入防止手段を備えていることを特徴とするものである。  
本発明の第６の態様によれば、土砂流入防止手段により、係合部から鋼殻間や鋼殻溝内へ土砂が流入するのが確実に防止される。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る鋼殻の接合装置は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻の接合装置であって、先行して設置した先行鋼殻に対して後行鋼殻の一部が入り込むように先行鋼殻に対して設けられる受入凹部と、後行鋼殻に対して設けられる延長突出部と、後行鋼殻設置のための後行掘削時に重合空間内へ土砂が流入するのを防止し、後行鋼殻の進行に伴って推進方向にスライドする土留め用スライド板と、を備えていることを特徴とするものである。  
ここで、先行鋼殻と後行鋼殻が設置された後において受入凹部の基端面と、延長突出部の基端面とを締結固定する締結手段を備えているものが望ましい。
【００２３】
本発明の第７の態様によれば、受入凹部と延長突出部の採用によって、後行鋼殻の一部が先行鋼殻に入り込んだ状態で挿入され、尚且つ土留め用スライド鋼板の採用により鋼殻間ないし鋼殻内への土砂の流入が確実に防止される。また締結手段の採用によって鋼殻間の接合は更に強固になる。
【００２４】
本発明の第８の態様に係る鋼殻の接合装置は、第７の態様において、前記受入凹部、前記延長突出部及びそれぞれの前記基端面によって区画される重合空間に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成される固着構造を備えていることを特徴とする。  
本発明の第８の態様によれば、固着構造の採用によって鋼殻間の接合は更に強固になる。
【００２５】
本発明の第９の態様に係る鋼殻の接合装置は、第７または第８の態様において、前記受入凹部と延長突出部との間には、滑り支承、あるいは転がり支承によって構成されるガイド構造が設けられていることを特徴とするものである。  
本発明の第９の態様によれば、上記ガイド構造の採用によって後行鋼殻は先行鋼殻に接触抵抗小さく密着した状態になる。従って高い推進精度によってスムースに挿入され、設置されるから接合した鋼殻の構造強度が向上する。
【００２６】
本発明の第１０の態様に係る鋼殻は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される鋼殻であって、前記掘削手段は複数のカッター要素を組み合わせることによって構成されてなり、前記鋼殻は前記掘削手段によって掘削される口径の大きなあるいは特異な形状の外殻用下穴に対応した大きさないし形状を成しており、接合される鋼殻の接合部位には、接合された状態で前記第１乃至第９の態様のいずれかに記載の鋼殻の接合装置となる要素構造部が設けられていることを特徴とするものである。  
本発明の第１０の態様によれば、エレメント（鋼殻）のサイズを大きく設定できるから、使用するエレメント（鋼殻）の数を少なくでき、外殻形成に掛かる施工時間を大幅に短縮して、労力を軽減することができる。また鋼殻の推進精度の向上も図られる。
【００２７】
本発明の第１１の態様に係る外殻は、掘削手段によって地山を掘削し、外殻用下穴を掘削すると共に、掘削した外殻用下穴内に順次鋼殻を設置して行き、設置した複数本の鋼殻を接合することによって周辺地山の崩落防止手段である外殻を構築するようにした外殻先行トンネル工法において適用される外殻であって、該外殻は前記第７の態様に係る鋼殻を適宜組み合わせて接合し、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、固化させることによって形成されていることを特徴とするものである。  
本発明の第１１の態様によれば、少ない工数で短時間に外殻を形成でき、中詰めコンクリートの充填により外殻の構造強度の一層の向上を図ることが可能となる。
【００２８】
本発明の第１２の態様に係る外殻は、第１０の態様において、外殻の隅角部に位置し、他の鋼殻より開口面積が大きく形成された複数の大開口の鋼殻と、該大開口の鋼殻間を連接する一種または複数種の連接鋼殻との２種類を有しており、前記複数の大開口の鋼殻のうち一つの隅角部に位置する大開口の鋼殻は、他の鋼殻に先行して設置される位置だし用の基準鋼殻であると共に、隣接する他の鋼殻を設置する際のガイドとして機能するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第１２の態様によれば、鋼殻は大開口の鋼殻と連接鋼殻との２タイプの鋼殻を有しているから、鋼殻の構成が簡単になって鋼殻の設置、接合に掛かる施工時間が短くなって労力が軽減される。また外殻の一つの隅角部となる位置に大開口の鋼殻を位置だし用の基準鋼殻として配置することで、続いて設置される鋼殻の位置ずれや傾きが極めて小さくなる。すなわち設置する鋼殻の推進精度の向上と、外殻の構造強度の向上が図られる。
【００３０】
本発明の第１３の態様に係る外殻は、第１２の態様において、前記連接鋼殻と、前記複数の大開口の鋼殻のうち、前記位置出し用の基準鋼殻である大開口の鋼殻以外の他の大開口の鋼殻は、これら鋼殻の中における先行して設置された先行鋼殻をガイドとして、前記隣接する他の後行鋼殻を設置するように構成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
本発明の第１３の態様によれば、連接鋼殻と、複数の大開口の鋼殻のうち位置出し用の基準鋼殻である大開口の鋼殻以外の他の大開口の鋼殻の中において、先行して設置された先行鋼殻をガイドとして、隣接する他の後行鋼殻を設置することによって、続いて配置される鋼殻の位置ずれや傾きが極めて小さくなる。すなわち設置する鋼殻の推進精度の向上と、外殻の構造強度の向上が図られる。
【００３２】
本発明の第１４の態様に係る外殻は、第１２または第１３の態様において、前記複数の大開口の鋼殻には、外殻内掘削時に除去される構造の仮設鋼殻が各大開口の鋼殻の一部に設けられていることを特徴とするものである。  
本発明の第１４の態様によれば、仮設鋼殻の採用により、該仮設鋼殻を除去することで、隅角部に設置される大開口の鋼殻の推進精度を向上しつつ、容易にトンネルの骨格構造体の形状に合わせることができる。
【００３３】
本発明の第１５の態様に係る外殻は、第１１乃至第１４の態様のいずれかにおいて、前記鋼殻間の接合位置を外殻に荷重が掛かった場合の曲げモーメント曲線における＋方向の曲げと−方向の曲げの変化点付近に設定したことを特徴とするものである。  
本発明の第１５の態様によれば、外殻の設計強度を更に高く設定でき、またボルト締結を減らすことが可能になり、以て部品コストの削減を図ることができる。
【００３４】
本発明の第１６の態様に係る外殻先行トンネル工法は、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される横型パッケージ推進機ないし縦型パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される横型パッケージ推進機ないし縦型パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、当該後行掘削と同時に先行して設置した先行鋼殻に対してその一部を係合させた状態で当該推進方向後方の外殻用下穴内に順次後行鋼殻を押し込みながら設置して行く後行鋼殻設置工程と、設置した鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻を形成する外殻形成工程と、形成した外殻内部の地山を掘削し、トンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とするものである。  
ここで、前記外殻形成工程において、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填する前に、設置した複数本の鋼殻を締結固定するのが望ましい。
【００３５】
本発明の第１６の態様によれば、後行鋼殻は先行鋼殻に密着した状態で高い推進精度によって挿入され設置される。これに伴って締結手段による締結固定が確実に行われるようになり、鋼殻間への土砂の流入が防止され、外殻の構造強度が向上する。またエレメント（鋼殻）のサイズを大きく設定できるから、使用するエレメント（鋼殻）の数を少なくでき、外殻形成に掛かる施工時間を大幅に短縮して、労力の軽減を図ることができる。またパイプルーフや特別な補助工事等を必要としないため、工数の削減を図ることができる。
【００３６】
本発明の第１７の態様に係る外殻先行トンネル工法は、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される隅角部用パッケージ推進機を使用して一つの隅角部の地山を掘削し、基準となる外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻としての基準鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される天井、床部用パッケージ推進機ないし側部用パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、当該後行掘削と同時に先行して設置した先行鋼殻としての基準鋼殻に対して設けられる受入凹部に、延長突出部を嵌合させた状態で当該推進方向後方の外殻用下穴内に順次後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻ないし側部用鋼殻を押し込み、後行鋼殻の進行と同時に推進方向に土留め用スライド鋼板をスライドさせながら後行鋼殻を設置して行く後行鋼殻設置工程と、他の隅角部に前記先行鋼殻と同構造の鋼殻を設置する工程と、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する外殻形成工程と、形成した外殻内部の地山を掘削すると同時に前記各隅角部に位置する各鋼殻の一部に設けられている仮設鋼殻を除去してトンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とするものである。  
ここで、前記外殻形成工程において、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填する前に、受入凹部の基端面と、延長突出部の基端面とを締結固定するのが望ましい。
【００３７】
本発明の第１７の態様によれば、受入凹部と延長突出部の採用によって、後行鋼殻の一部が先行鋼殻に入り込んだ状態で挿入され、尚且つ土留め用スライド鋼板の採用により鋼殻間ないし鋼殻内への土砂の流入が防止される。また締結手段の採用によって鋼殻間の接合が更に強固になって外殻の構造強度が向上する。また鋼殻を先行鋼殻と後行鋼殻（天井、床部用鋼殻ないし側部用鋼殻）との２タイプの鋼殻によって構成できるから、鋼殻の構成が簡単になって鋼殻の設置、接合に掛かる施工時間が短くなって労力が軽減される。
【００３８】
また外殻の角隅部の一つに基準鋼殻を配置することで鋼殻の位置ずれや傾きが極めて小さくなり、鋼殻の推進精度の向上と、外殻の構造強度の向上が図られる。更に基準鋼殻として大きなサイズのものが使用できるから基準鋼殻ないし後行鋼殻の推進精度及び設置精度が更に向上する。また仮設鋼殻の採用により、外殻内を掘削する際に該仮設鋼殻を除去することで、基準鋼殻としての推進精度を向上しつつ、容易にトンネルの骨格構造体の形状に合わせることができる。更にまたパイプルーフや特別な補助工事等を必要としないため、工数の削減を図ることができる。
【００３９】
本発明の第１８の態様に係る外殻先行トンネル工法は、第１７の態様において、前記外殻形成工程は、受入凹部、延長突出部及びそれぞれの基端面によって区画される重合空間に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する工程を含んでいることを特徴とする。  
本発明の第１８の態様によれば、固着構造の採用によって、鋼殻間の接合が更に強固になって外殻の構造強度が向上する。
【００４０】
本発明の第１９態様に係る外殻先行トンネル工法は、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される隅角部用パッケージ推進機を使用して一つの隅角部の地山を掘削し、基準となる外殻用下穴を先行掘削する外殻用下穴先行掘削工程と、当該先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴内に順次先行鋼殻としての基準鋼殻を押し込みながら設置して行く先行鋼殻設置工程と、複数のカッター要素を組み合わせることによって構成される天井、床部用パッケージ推進機ないし側部用パッケージ推進機を使用して地山を掘削し、先行掘削した外殻用下穴に隣接する外殻用下穴を後行掘削する外殻用下穴後行掘削工程と、先行して設置した先行鋼殻としての基準鋼殻に対して設けられた先行側断面Ｃ形溝と、先行鋼殻に続いて後行掘削と同時に設置される後行鋼殻に設けられた後行側断面Ｃ形溝内に、当該後行掘削と同時にスライドさせて挿入されると共に、前記スライド方向と直行する方向には、抜出不能にする係止部を両端に有する連結金具の一方の係止部を、後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻ないし側部用鋼殻に対して設けられる後行側断面Ｃ形溝に挿入した状態で、当該進行方向後方の外殻用下穴内に順次前記後行鋼殻を押し込みながら、前記連結金具の他方の係止部を前記先行鋼殻の先行側断面Ｃ形溝内に挿入し、該連結金具は、後行鋼殻と共に進行していく後行鋼殻設置工程と、他の隅角部に前記先行鋼殻と同構造の鋼殻を設置する工程と、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する外殻形成工程と、形成した外殻内部の地山を掘削してトンネルを貫通させる外殻内部掘削工程と、を備えていることを特徴とするものである。  
ここで、前記外殻形成工程において、鋼殻内に中詰めコンクリートを充填する前に、先行鋼殻の締結用基端面と、後行鋼殻の締結用基端面とを締結固定することが望ましい。
【００４１】
本発明の第１９の態様によれば、先行鋼殻と後行鋼殻の接合に、連結金具、先行側断面Ｃ形溝及び後行側断面Ｃ形溝を採用したことによって、先行鋼殻と後行鋼殻の間に自由度を持たせ、水平方向及び鉛直方向の変位を吸収することできる。更に、後行鋼殻設置工程において、後行鋼殻は先行鋼殻に挿入した連結金具に案内され、前記先行鋼殻に沿って正確に配置することができる。
【００４２】
本発明の第２０の態様に係る外殻先行トンネル工法は、第１９の態様において、前記外殻形成工程は、連結金具、先行側断面Ｃ形溝、後行側断面Ｃ形溝及びそれぞれの締結用基端面によって区画される空間に中詰めコンクリートを充填し、養生、固化させることによって外殻の骨格を形成する工程を含んでいることを特徴とするものである。  
本発明の第２０の態様によれば、固着構造の採用によって、鋼殻間の接合が更に強固になって外殻の構造強度が向上する。
【００４３】
本発明の第２１の態様に係る外殻先行トンネル工法は、第１９または２０の態様において、前記係止部と、前記Ｃ形溝とは、互いの当接部が係止部に前記抜出方向に力が作用したときに、Ｃ形溝の開口を閉じることを特徴とするものである。  
本発明の第２１の態様によれば、外殻先行トンネル工法において、上記した第２の態様と同等の効果が得られる。
【００４４】
本発明の第２２の態様に係る外殻先行トンネル工法は、第１９乃至第２１の態様のいずれかにおいて、前記後行鋼殻設置工程では、後行鋼殻の進行と同時に推進方向に先行側断面Ｃ形溝の被覆体を連結金具で除去しながら後行鋼殻を設置して行くことを特徴とするものである。  
本発明の第２２の態様によれば、外殻先行トンネル工法において、上記した第３の態様と同等の効果が得られる。
【００４５】
本発明の第２３の態様に係る外殻先行トンネル工法は、第１６乃至第２２の態様のいずれかにおいて、前記外殻先行トンネル工法は、地上の構造物や路線等に影響を与えることなく、その地下にトンネルを構築し、新たな路線等を敷設するいわゆるアンダーパス工事において使用されることを特徴とするものである。  
本発明の第２３の態様によれば、従来基準となるエレメントのサイズが小さく多大の施工時間と労力を必要としていた施工現場において、エレメントのサイズの大きな鋼殻を使用できるようにし、施工時間の大幅な短縮と、労力の削減を図ることができる。また鋼殻の採用により外殻の構造強度も向上する。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、連結金具、先行側断面Ｃ形溝及び後行側断面Ｃ形溝の組み合わせにより、先行鋼殻と後行鋼殻は連結金具で連結されるので、先行鋼殻と後行鋼殻の間に自由度があり、水平方向及び鉛直方向の変位を吸収できる。尚且つ、後行鋼殻と先行鋼殻とが連結金具を介して連結され、後行鋼殻推進時のガイド機能が得られる。また、外殻形成時において生ずる地上の構造物や路線等に及ぼす影響を小さくでき、また鋼殻間への土砂等の流入を防止することで鋼殻間の密着性を向上させて外殻の構造強度の向上を図ることができる。また、外殻を形成する場合の位置だし用の基準鋼殻として最終的に設置されるサイズよりも大きい大開口鋼殻を用いることで、基準鋼殻およびそれに続いて設置される他の鋼殻の推進精度を向上させることができる。また大開口鋼殻の採用により使用する鋼殻の数を少なくすることができ、外殻形成に掛かる施工時間の短縮と労力の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本願発明に係る鋼殻の接合装置、鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法について下記の実施例１と実施例２を例にとって説明する。尚、下記の実施例１及び２では、地上の構造物や路線等に影響を与えることなく、その直下の比較的浅い地下にトンネルを構築してトンネル内に新たな路線等を敷設するいわゆる「アンダーパス工事」において本発明の鋼殻の接合装置、鋼殻、外殻及び外殻先行トンネル工法を適用する場合を想定して説明する。
【００４８】
尚、本明細書において使用する「先行」、「後行」とは、比較する２つの対象ないし行為のうち、先に実行される対象ないし行為について使用する場合が「先行」、後に実行される対象ないし行為について使用する場合が「後行」であり、相対的な意味で使用するものである。具体的には、先に設置された鋼殻のことを「先行鋼殻」、先行鋼殻を設置するために先に外殻用下穴を形成する行為を「先行掘削」という。そして当該先行鋼殻に接合された後に設置される鋼殻のことを「後行鋼殻」、後行鋼殻を設置するために先に形成した外殻用下穴と隣接する他の外殻用下穴を後に形成する行為を「後行掘削」という。
【００４９】
また、本明細書において使用する「エレメント」とは外殻を形成するための要素になるものを意味する。具体的には、本発明では鋼殻がエレメントであり、図９では円形鋼管１０１、図１０ではプレキャストコンクリート桁１０５、そして図１１では鋼製エレメント１１１がそれぞれエレメントである。
【００５０】
［実施例１］  
本実施例では、図３に示す鋼殻の接合装置と鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法について説明する。図１は実施例１に係る外殻を示す正面側から見た縦断面図で説明を解りやすくするため一部に推進機を残して描いてある。図２は推進機単体の概略を示す側断面図である。図３は転がり支承を適用したガイド構造を備えた実施例１に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ａ）と、滑り支承を適用したガイド構造を備えた実施例１に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ｂ）である。また図４は実施例１に係る外殻先行トンネル工法の施工手順を段階的に示す説明図、図５は実施例１に係る外殻に荷重が掛かった場合の曲げモーメント図である。
【００５１】
最初に図１に基づいて外殻１の基本的構成について説明する。外殻１は、周辺地山の崩落や地上の構造物や路線等に与える影響を防止するために設けられる構造体であり、最終的にはトンネルの骨格構造体になるものである。そして本実施例では外殻１は矩形枠状に形成されており、外殻１の隅角部に設けられる４つの大開口の鋼殻２と上下または左右に位置して前記大開口の鋼殻２間を連接する２つずつ設けられる天井、床部用鋼殻３と側部用鋼殻４からなる２種類２組の連接鋼殻５とを接合することによって構成されている。
【００５２】
また、大開口の鋼殻２と連接鋼殻５は、後述する本実施例に係る鋼殻の接合装置６によって接合され、各鋼殻２、３、４内には、中詰めコンクリート７が充填され、養生、固化させることによって外殻１の骨格は形成されている。そして、各大開口の鋼殻２には後述するように、その一部に仮設鋼殻８が設けられており、外殻内の地山掘削の際に該仮設鋼殻８を除去することによって、外殻１は矩形枠形状に整形される。尚、各鋼殻２、３、４内に充填される中詰めコンクリート７としては、高流動コンクリートが一例として使用される。
【００５３】
次に、このような外殻１を形成するのに先立って行われる外殻用下穴１００の掘削に使用される掘削手段の一例である推進機、すなわち複数のカッター要素９を組み合わせることによって構成される隅角部用パッケージ推進機１０、天井・床部用パッケージ推進機１１及び側部用パッケージ推進機１２の概略について説明する。本発明において使用する各推進機１０，１１，１２は、各鋼殻の断面形状が図１に示すように矩形状をしていることから矩形断面の外殻用下穴１００を掘削できる構造を有している。
【００５４】
具体的には図１、図２に示すように、推進機１０，１１，１２は、所定の角度範囲内において往復揺動されるカッタービット固定揺動板１３と、カッタービット固定揺動板１３に多数設けられ、直接地山を掘削するカッタービット１４と、カッタービット固定揺動板１３を駆動するカッター揺動油圧ジャッキ１５と、カッタービット固定揺動板１３に対して出没自在に設けられ、カッタービット１４の掘削残部を掘削するコピーカッター１６と、コピーカッター１６を駆動するコピーカッター油圧ジャッキ１７と、推進機の推進方向を調整する推進方向修正油圧ジャッキ１８と、掘削した土砂を推進方向後方に搬出するスクリューコンベヤ１９とを備えることによって構成されている。
【００５５】
尚、本明細書において使用するカッター要素９は、上記カッタービット固定揺動板１３、カッタービット１４、コピーカッター１６の総称である。また、推進機１０，１１，１２としては、本出願人が既に出願して公開された特開２０００−４５６８９号公報の翼型シールド掘進機において採用した翼型のカッター要素を備えるものが一例として使用できる。因みに、この翼型シールド掘進機におけるカッター要素は、カッタービット固定揺動板１３を翼形状とし、その揺動中心を外殻用下穴１００の中心より上部に位置させたことにより、カッタービット固定揺動板１３を鳥の翼の羽ばたきのように上下方向に揺動させることができるため効率的な掘削が可能である。従って、本発明のように横または縦に長い矩形断面の外殻用下穴１００を掘削するのに好適なカッター要素ということができる。
【００５６】
そして、隅角部用パッケージ推進機１０にあっては、安定して精度良く外殻用下穴１００が形成されるよう、比較的大型のカッター要素９を左右１対１組使用している。また、天井、床部用パッケージ推進機１１にあっては、比較的小型のカッター要素９を左右１対４組使用して、先行して設置される基準鋼殻となる大開口鋼殻２の案内作用によって推進精度の調整が図られている。また、側部用パッケージ推進機１２にあっては、これらの中間の大きさのカッター要素９を片側２組使用して、上記天井、床部用パッケージ推進機１１と同様先行して設置される基準鋼殻となる大開口鋼殻２の案内作用によって推進精度の調整が図られている。ここで「大開口」とは、外殻１の構成要素として機能する時点の対応する鋼殻の大きさより大きい共に、後述する天井、床部用鋼殻３や側部用鋼殻４の横長開口や縦長開口のような扁平な形状に偏っていなければよいことを意味する。
【００５７】
次に、隅角部用パッケージ推進機１０によって掘削された口径の大きな矩形断面の外殻用下穴１００に設置される大開口鋼殻２と、天井、床部用パッケージ推進機１１によって掘削された横に長い矩形断面の外殻用下穴１００内に設置される天井、床部用鋼殻３と、側部用パッケージ推進機１２によって掘削された縦に長い矩形断面の外殻用下穴１００内に設置される側部用鋼殻４について説明する。大開口鋼殻２は、天井、床部用鋼殻３及び側部用鋼殻４より開口面積が大きく、大開口鋼殻２のうち少なくとも一つは、これらの天井、床部用鋼殻３及び側部用鋼殻４に先行して最初に設置される位置だし用の基準鋼殻である。他の鋼殻は、該基準鋼殻に案内されつつ設置され、更に既設の先行鋼殻に案内されて順次設置される。
【００５８】
また大開口鋼殻２には、図１に示すようにトンネルが掘削される内方の隅角部に仮設鋼殻８が設けられている。仮設鋼殻８は、最終的には外殻内の地山掘削時において切除或いは締結解除などによって除去される部分であるが、隅角部において安定した推進精度が得られる比較的大型の隅角部用パッケージ推進機１０を使用する必要から採られた構成である。仮設鋼殻８としては、所定の構造強度を有し、その後のトンネル掘削時において使用する掘削手段によって切除可能な材料で形成するのが望ましい。例えば、合成樹脂発泡体を無機繊維で強化した複合材が適用でき、より具体的には、硬質ウレタン樹脂によって構成される合成樹脂発泡体をガラス長繊維によって構成される無機繊維で強化したもの、例えば、市販されている軽量耐食構造材であるエスロンネオランバーＦＦＵ（商品名：積水化学工業株式会社製）のうち、品種記号ＦＦＵ−７４等が好適である。
【００５９】
天井、床部用鋼殻３は、図１に示すように外殻１の天井部と床部に配置される横に長い矩形断面の鋼殻であって、図示のように左右の大開口鋼殻２に対して水平な姿勢で連接されている。また側部用鋼殻４は、図１に併せて示すように外殻１の左右の側壁として配置される縦に長い矩形断面の鋼殻であって、図示のように上下の大開口鋼殻２に対して垂直な姿勢で連接されている。
【００６０】
そして、これらの大開口鋼殻２と、天井、床部用鋼殻３及び側部用鋼殻４との接合部２１は、図５に示すように、曲げモーメント曲線２２の＋方向の曲げと−方向の曲げの変化点２３に設けるようにする。因みに上記変化点２３に接合部２１を配置した場合には、接合部２１において設けられる本発明の鋼殻の接合装置６に係る曲げモーメントが最も小さくなり、外殻１の設計強度を向上させることができる。また、鋼殻の接合装置６の構成部材であるボルト締結構造を減らすことが可能となり、以て部品コストの削減を図ることができる。
【００６１】
次に、上記鋼殻２、３、４の接合部２１に設けられる本実施例に係る鋼殻の接合装置６について図３に基づいて説明する。本実施例に係る鋼殻の接合装置６は、先行して設置された先行鋼殻としての基準鋼殻となる大開口鋼殻２に対して後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻３あるいは側部用鋼殻４の一部が入り込むようにして設けられている。以下図３に示す左下隅角部に位置している基準鋼殻となる大開口鋼殻２と、床部に位置している天井、床部用鋼殻３との間の接合部２１に設けられる鋼殻の接合装置６を例にとって説明する。
【００６２】
この鋼殻の接合装置６は、基準鋼殻となる大開口鋼殻２に対して設けられる受入凹部２４と、天井、床部用鋼殻３に対して設けられる延長突出部２７と、当該受入凹部２４の基端面２５と延長突出部２７の基端面２８とを締結固定する締結手段としてのボルト３０及びナット３１と、上記受入凹部２４、延長突出部２７及びそれぞれの基端面２５、２８によって区画される重合空間３２に中詰めコンクリート７を充填し、養生、固化させることによって形成される固着構造３３と、後行掘削時に重合空間３２内に土砂Ｒが流入するのを防止する土留め用スライド鋼板３４とを備えることによって構成されている。
【００６３】
受入凹部２４は、基準鋼殻となる大開口鋼殻２の右下のコーナー部に形成されており、上下に２枚の水平板２６を有し、水平板２６の左端に垂直に基端面２５が形成されている。尚、受入凹部２４の上方に設けられているのが仮設鋼殻８、受入凹部２４の左方に位置しているのが基準鋼殻となる大開口鋼殻２の区画された内部空間である。  
一方、延長突出部２７は、天井、床部用鋼殻３の左端部に形成されており、上下に２枚、水平方向に延長形成されている部材で、上記受入凹部２４の水平板２６の内側に中嵌めされている。また、延長突出部２７の右端において垂直に形成されているのが基端面２８であり、基端面２８の右方に位置しているのが天井、床部用鋼殻３の区画された内部空間である。
【００６４】
ボルト３０は、基端面２５と基端面２８を架け渡すことのできるような長寸のボルトであって、両端に雄ネジが形成された頭部のない軸のみのボルトを一例として使用する。そして、ボルト３０の両端を上記基準鋼殻となる大開口鋼殻２の内部空間及び天井、床部用鋼殻３の内部空間まで貫通させ、２個のナット３１によって外方より締結固定する。尚、上記１本のボルト３０と２個のナット３１からなる締結手段は、上下２組配置され、更に鋼殻２、３の伸張方向に適宜の間隔を空けて複数組配置される。
【００６５】
また、重合空間３２内に充填される中詰めコンクリート７としては、各鋼殻内に充填されるものと同じ高流動コンクリートが一例として使用できる。土留め用スライド鋼板３４は、天井、床部用鋼殻３を設置するための外殻用下穴１００を後行掘削する際に、当該外殻用下穴１００の左側に位置している重合空間３２の部分から土砂が重合空間３２内に流入しないようにせき止める役割をする平板状の部材である。また、土留め用スライド鋼板３４は、後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻３の進行に伴ってその延長突出部２７の先端部に押されて推進方向にスライドするように構成されており、天井、床部用鋼殻３が最終的に設置されるまでの間、土砂Ｒの流入を防止している。
【００６６】
以上が実施例１に係る鋼殻の接合装置６の基本的な構成であるが、更に図３に示すようなガイド構造３５を設けることが可能である。例えば図３（ａ）では、延長突出部２７の一部を矩形状に凹陥させて、その内部に転がり支承の一例であるローラ支承３６を設け、このローラ支承３６が上下の水平板２６の下面及び上面を転動するように構成したガイド構造３５を示している。  
また図３（ｂ）では、延長突出部２７の先端を連結して突出端面２９を形成し、基端面２５に設けた断面Ｔ字形の係合突起３７を突出端面２９に刻設した係合溝３８に係合させた滑り支承によるガイド構造３５を示している。
【００６７】
次に、本実施例に係る外殻先行トンネル工法について図４に基づいて説明する。外殻先行トンネル工法は、トンネルの構築に先立って周辺地山の崩落を防止し、地上の構造物や路線等への影響を小さくするための先ず外殻１を構築するようにした工法である。そして本実施例では、上述の鋼殻の接合装置６を備えた鋼殻、即ち大開口鋼殻２と連接鋼殻５としての天井、床部用鋼殻３及び側部用鋼殻４を適宜組み合わせることによって外殻１を構築している。
【００６８】
具体的には外殻用下穴先行掘削工程と、先行鋼殻設置工程と、外殻用下穴後行掘削工程と、後行鋼殻設置工程と、外殻形成工程と、外殻内部掘削工程とを備えることによって本実施例に係る外殻先行トンネル工法は構成されている。このうち外殻用下穴先行掘削工程は、上記隅角部用パッケージ推進機１０を使用して外殻１の隅角部となる部位の地山を掘削し、基準となる外殻用下穴１００を先行掘削する工程である（図４（ａ）参照）。本実施例では矩形枠状の外殻１を形成することから隅角部は外殻１の四隅に生じるが、その四隅の内の最初に掘削される位置が基準外殻用下穴１００となる。
【００６９】
また、先行鋼殻設置工程は、上記隅角部における基準外殻用下穴１００の先行掘削と同時に、推進方向後方の外殻用下穴１００内に順次先行鋼殻としての基準鋼殻（大開口鋼殻）２を、図示しない元押しジャッキを使用して徐々に押し込みながら設置して行く工程である（図４（ｂ）参照）。
【００７０】
外殻用下穴後行掘削工程は、天井、床部用パッケージ推進機１１ないし側部用パッケージ推進機１２を使用して、先行して掘削した隅角部の外殻用下穴１００に隣接する外殻用下穴１００を後行掘削する工程である（図４（ｃ）参照）。
【００７１】
また後行鋼殻設置工程は、上記外殻用下穴１００の後行掘削と同時に、先行して設置した先行鋼殻としての基準鋼殻２に対して設けられる受入凹部２４に延長突出部２７を嵌合させた状態で、当該基準鋼殻２に案内されつつ当該推進方向後方の外殻用下穴１００内に順次後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻３ないし側部用鋼殻４を図示しない元押しジャッキを使用して徐々に押し込みながら設置して行く工程である（図４（ｄ）参照）。そして、この工程では、後行鋼殻としての天井、床部用鋼殻３ないし側部用鋼殻４の進行と同時に天井、床部用パッケージ推進機１１ないし側部用パッケージ推進機１２の推進方向に土留め用スライド鋼板３４をスライドさせながら天井、床部用鋼殻３ないし側部用鋼殻４を設置して行くようにして重合空間３２内への土砂の流出を防止した状態で作業を進める。
【００７２】
続いて、設置された前記天井、床部用鋼殻３ないし側部用鋼殻４を先行鋼殻として、該先行鋼殻に案内されつつ、他の大開口鋼殻２が同様の掘削及び鋼殻設置工程を経て設置され、以下同様にして最終的に図１の外殻１が形成される。尚、側部用鋼殻４を先行鋼殻として他の大開口鋼殻２をその上に設置する場合は、該側部用鋼殻４の内側付近であって前記他の大開口鋼殻２の下方領域部分の地盤を硬化処理しておくことが、当該他の大開口鋼殻２を確実に支える上で望ましい。
【００７３】
外殻形成工程は、受入凹部２４の基端面２５と延長突出部２７の基端面２８とをボルト３０とナット３１を使用して締結固定し、重合空間３２及び各鋼殻２、３、４の内部空間内に中詰めコンクリート７を充填し、養生、固化させることによって外殻１の骨格を形成する工程である（図４（ｅ）参照）。尚、この工程終了時点では内隅部に位置する仮設鋼殻８はそのまま残っており、内側に張り出した状態になっている。
【００７４】
そして、外殻内部掘削工程は、形成した外殻１の内部の地山を掘削する工程であり、地山の掘削と同時に大開口鋼殻２の内隅部に設けられている仮設鋼殻８を除去して、トンネルを貫通させる工程である。このように本実施例に係る外殻先行トンネル工法は、極めて少ない鋼殻を使用して効率良く外殻１を形成でき、施工時間の短縮と外殻１の形成に必要な労力を大幅に軽減できる極めて利用価値の高い工法ということができる。
【００７５】
［実施例２］  
本実施例では、図７に示す鋼殻の接合装置と、該接合装置を備えた鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法について説明する。図６は実施例２に係る外殻を示す横断面図、図７は接合前の実施例２に係る鋼殻の接合装置を示す横断面図（ａ）と、接合後の実施例２に係る鋼板の接合装置を示す横断面図（ｂ）である。
最初に図６に基づいて本実施例に係る外殻４１の基本的構成について説明する。外殻４１は、矩形枠状に形成されており、外殻４１の天井部及び床部に２つずつ設けられる計４つの横型鋼殻４２と、左右の側壁部に２段ずつ設けられる計４つの縦型鋼殻４３とを接合することによって構成されている。また横型鋼殻４２と縦型鋼殻４３は、後述する本実施例に係る鋼殻の接合装置４６によって接合され、各鋼殻４２、４３内には、中詰めコンクリート７が充填され、養生、固化させることによって外殻１が形成されている。尚、各鋼殻４２、４３内に充填される中詰めコンクリート７としては、高流動コンクリートが一例として使用される。
【００７６】
次に、このような外殻１を形成するのに先立って行われる外殻用下穴１００の掘削に使用される横型パッケージ推進機５０と縦型パッケージ推進機５１の概略について簡単に説明する。尚、カッター要素９としては、実施例１において述べたような翼型のカッター要素を備えるものが一例として使用できる。横型パッケージ推進機５０は、図６に示すように比較的小型のカッター要素９を左右一対４組並設することによって構成されている。また縦型パッケージ推進機５１は、図６において併せて示すように横型パッケージ推進機５０において使用したカッター要素９より幾分大型のものを左右互い違いに２組段積みにすることによって構成されている。
【００７７】
次に、横型パッケージ推進機５０によって掘削された外殻用下穴１００に設置される横型鋼殻４２と縦型パッケージ推進機５１によって掘削された外殻用下穴１００に設置される縦型鋼殻４３について説明する。横型鋼殻４２は、図６に示すように外殻４１の天井部と床部に２個並設して設けられる横に長い矩形断面の鋼殻であって、図示のように水平な姿勢で連接されている。また縦型鋼殻４３は、図６に併せて示すように外殻４１の左右の側壁として配置される縦に長い矩形断面の鋼殻であって、図示のように上下に２個段積みにされて垂直な姿勢で連接されている。
【００７８】
次に、上記横型鋼殻４２と縦型鋼殻４３の各接合部６１に設けられる本実施例に係る鋼殻の接合装置４６について図７に基づいて説明する。本実施例に係る鋼殻の接合装置４６は、先行して設置された先行鋼殻（横型鋼殻４２の場合と縦型鋼殻４３の場合の両方の場合がある）に対して後行鋼殻（横型鋼殻４２の場合と縦型鋼殻４３の場合の両方の場合がある）の一部を係合させ、両者を密着させた状態で後行鋼殻を設置し得るようにする係合手段６４と、設置後の先行鋼殻と後行鋼殻とを締結固定する締結手段としてのボルト７０及びナット７１とを備えることによって構成されている。
【００７９】
係合手段６４は、図７に示すように一例として接近して位置する先行鋼殻に対して設けられる断面Ｔ字形の有底の溝穴を有する、被係合部である係合溝６６と、一例として右側に位置する後行鋼殻に対して設けられる断面Ｔ字形の、係合部である係合突起６５とによって構成されている。このように、被係合部を有底の溝穴とすることで、鋼殻内への土砂の流入を防止することができる。また、該係合溝６６の有底の溝穴を、係合突起６５が挿入されることによって除去される被覆体によって覆うことで、前記有底の溝内への土砂の流入を防止することができ、以って鋼殻間及び鋼殻内への土砂の流入も防止される。溝穴を前記被覆体で覆うことで鋼殻間及び鋼殻内への土砂の流入は防止できるが、被係合部を有底の溝穴とすることと組み合わせるとより効果的である。
【００８０】
また、上記係合手段６４は、先行鋼殻と後行鋼殻の中間付近の高さに設けられている。そして、係合手段６４を挟むようにその上下に１個ずつボルト孔７２が設けられており、このボルト孔７２に一例として軸部が短く、頭部を備えるボルト７０が貫通されナット７１を螺合させることによって先行鋼殻と後行鋼殻は締結固定される。
【００８１】
次に、本実施例に係る外殻先行トンネル工法について説明する。本実施例では、上述の鋼殻の接合装置４６を備えた４本の横型鋼殻４２と４本の縦型鋼殻４３を矩形枠状に組み合わせることによって外殻４１を構築している。具体的には、外殻用下穴先行掘削工程と、先行鋼殻設置工程と、外殻用下穴後行掘削工程と、後行鋼殻設置工程と、外殻形成工程と、外殻内部掘削工程とを備えることによって本実施例に係る外殻先行トンネル工法は構成されている。
【００８２】
このうち外殻用下穴先行掘削工程は、横型パッケージ推進機５０ないし縦型パッケージ推進機５１を使用して地山を掘削し、外殻用下穴１００を先行掘削する工程である。また先行鋼殻設置工程は、当該外殻用下穴１００の先行掘削と同時に、掘進方向後方の外殻用下穴１００内に順次先行鋼殻を図示しない元押しジャッキを使用して徐々に押し込みながら設置して行く工程である。
【００８３】
外殻用下穴後行掘削工程は、横型パッケージ推進機５０ないし縦型パッケージ推進機５１を使用して地山を掘削し、上記先行掘削した外殻用下穴１００に隣接する外殻用下穴１００を掘削する工程である。また後行鋼殻設置工程は、上記外殻用下穴１００の後行掘削と同時に先行して設置した先行鋼殻に対して係合手段６４を係合させた状態で当該推進方向後方の外殻用下穴１００内に順次図示しない元押しジャッキを使用して徐々に押し込みながら設置して行く工程である。
【００８４】
外殻形成工程は、設置した複数本の鋼殻４２、４３を締結手段としてのボルト７０とナット７１とを使用して締結固定し、鋼殻４２、４３内に中詰めコンクリート７を充填し、養生、固化させることによって外殻４１を形成する工程である。そして外殻内部掘削工程は、形成した外殻４１の内部の地山を掘削し、トンネルを貫通させる工程である。このように本実施例に係る外殻先行トンネル工法は、実施例１に係る工法と同様、極めて少ない鋼殻を使用して効率良く外殻４１を形成でき、施工時間の短縮と外殻４１の形成に必要な労力を大幅に軽減できる極めて利用価値の高い工法ということができる。
【００８５】
［実施例３］  
本実施例では、図１２に示す鋼殻の接合装置と、該接合装置を備えた鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法における、後行鋼殻設置工程及び外殻を構成する鋼殻の施工ステップについて説明する。
【００８６】
図１２は実施例３に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図、図１３及び図１４は実施例３に係る鋼殻の接合装置の作用を説明するための要部拡大図、図１５は実施例３に係る鋼殻の接合装置の連結金具を示す斜視図、図１６及び図１７は、他の実施例に係る連結金具を用いた鋼殻の接合装置の要部縦断面図、図１８は連結金具のさらに他の実施例を示す斜視図、図１９（Ａ）（Ｂ）、図２０（Ａ）（Ｂ）及び図２１（Ａ）（Ｂ）は、実施例３に係る鋼殻を使用して先行鋼殻を設置した後の、後行鋼殻設置工程を示す施工ステップを説明する図、図２２乃至図２７は、実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図、図２８は図２３の要部拡大図、図２９は図２５の要部拡大図、図３０は図２９の要部拡大図である。
【００８７】
最初に、本実施例に係る鋼殻の接合装置１１４について図１２に基づいて説明する。  
この鋼殻の接合装置１１４は、先行して設置される先行鋼殻１１５に設けられた先行側断面Ｃ形溝１１７と、先行鋼殻１１５に続いて設置される後行鋼殻１１６に設けられた後行側断面Ｃ形溝１１８と、先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８内にスライド可能に挿入され、前記スライド方向と直行する方向には、抜出不能にする係止部１２６，１２７を両端に有する連結金具であって、後行鋼殻１１６設置の際に、両端の係止部１２６，１２７がそれぞれ先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８に挿入された状態で、後行鋼殻１１６と共に進行する連結金具１２５と、先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６が設置された後において先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝１１７の締結用基端面１２１と、後行鋼殻１１６の後行側断面Ｃ形溝１１８の締結用基端面１２２とを締結固定する締結手段としてのボルト１２３及びナット１２４とを備えている。
【００８８】
更に、本実施例では、連結金具１２５、先行側断面Ｃ形溝１１７、後行側断面Ｃ形溝１１８及びそれぞれの締結用基端面１２１、１２２によって区画される空間１２８に中詰めコンクリート（図示せず）を充填し、固化させることによって形成される固着構造（図示せず）を備えている。
【００８９】
前記連結金具１２５は、先行側断面Ｃ形溝１１７及び後行側断面Ｃ形溝１１８にスライドさせて挿入された後、前記スライド方向と直交する方向には抜出不能にする断面球状の係止部１２６、１２７を、両端に備えている（図１３及び図１５参照）。
【００９０】
先行鋼殻１１５に続いて後行鋼殻１１６を設置する際には、前記連結金具１２５の一方の係止部１２７を、後行側断面Ｃ形溝１１８に挿入した状態で、進行方向に順次前記後行鋼殻１１６を押し込みながら、前記連結金具１２５の他方の係止部１２６を前記先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝１１７内に挿入する。そして、該連結金具１２５が、後行鋼殻１１６と共に進行していくことによって、先行側断面Ｃ形溝１１７が連結金具１２５をガイドし、該先行鋼殻１１５に対して正確に配置される。
【００９１】
次に、図１２において、ボルト１２３は、締結用基端面１２１と締結用基端面１２２を架け渡すことのできるような長寸のボルトであって、両端に雄ネジが形成された頭部のない軸のみのボルトを一例として使用する。そして、ボルト１２３の両端を上記先行鋼殻１１５の内部空間及び後行鋼殻１１６の内部空間まで貫通させ、２個のナット１２４によって外方より締結固定する。尚、上記１本のボルト１２３と２個のナット１２４からなる締結手段は、上下２組配置され、更に鋼殻１１５、１１６の伸張方向に適宜の間隔を空けて複数組配置される。
【００９２】
ここで、締結手段として前記ボルト１２３を用いる方法の他に、前記連結金具を挿入した後の先行側Ｃ形溝１１７内の空間１４１および後行側断面Ｃ形溝１１８内の空間１４２に、グラウトを充填することにより、先行鋼殻と後行鋼殻を固定することもできる。グラウトとは、セメントに水を加えてペースト状にしたものである。グラウトとしては、高強度無収縮グラウトを用いるのが好ましい。  
先行側の空間１４１および後行側の空間１４２に前記グラウトを充填することにより、連結金具による接合部１１９が強固に固定される。これによって前記接合部１１９には十分な強度が確保でき、ボルトによる締結固定に代えることができる。  
また、前記グラウトによる固定法によれば、連結金具１２５と先行側Ｃ形溝１１７または連結金具１２５と後行側断面Ｃ形溝１１８との間に存在する隙間を埋めることができ、該隙間からの浸水を防止できるため、止水効果と腐食防止効果も期待できる。
【００９３】
また、空間１２８内に充填される中詰めコンクリート（図示せず）としては、各鋼殻内に充填されるものと同じ高流動コンクリートが一例として使用できる。
【００９４】
尚、締結用基端面１２１と締結用基端面１２２を接近させて、前記空間１２８がほとんどない構造にすることも可能である。この場合には、締結用基端面１２１と１２２で作られる空間が小さくなるので、両基端面の間にコンクリートを流し込む工程を要しない。
【００９５】
次に、図１３乃至図１５を用いて、本実施例における鋼殻の接合装置１１４の作用を説明する。  
図１３のように、先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６は、先行側断面Ｃ形溝１１７及び後行側断面Ｃ形溝１１８に、連結金具１２５の係止部１２６及び１２７が挿入されて連結されている。連結金具１２５は、上述のように、該連結金具１２５の係止部１２６、１２７をＣ形溝１１７、１１８へスライドさせて挿入される。そのため、先行側断面Ｃ形溝１１７及び後行側断面Ｃ形溝１１８は、係止部１２６及び１２７が安定して進行できるような余裕を持たせた形状となっている。
【００９６】
このＣ形溝１１７及び１１８の形状によって、先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６の間には水平方向及び鉛直方向への自由度ができる。図１４は先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６の間の鉛直方向への自由度を示す図である。
【００９７】
前記水平方向及び鉛直方向への自由度の度合いは、連結金具１２５の長さ及びＣ形溝１１７及び１１８の深さによって決まる。本実施の形態においては、先行側断面Ｃ形溝１１７との後行側断面Ｃ形溝１１８の先端が互いに接触することなく離間して配置され、図１４のように後行鋼殻１１６が先行鋼殻１１５に対して変位した場合に、水平方向に３０ｍｍ、鉛直方向に８ｍｍ程度の変位量を吸収できるように構成されている。
【００９８】
また、連結金具１２５の係止部１２６、１２７の形状は、図１５の態様に限るものではなく、図１６ような断面台形状とすることも可能である。  
図１６の前記係止部１２６、１２７と前記Ｃ形溝１１７、１１８は、係止部１２６とＣ形溝１１７または係止部１２７とＣ形溝１１８の互いの当接部において、該係止部１２６、１２７に抜出方向（先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８内にスライドさせて挿入された連結金具１２５の、スライド方向と直交する方向）に力が作用したときに、前記Ｃ形溝１１７または１１８の開口を閉じるように構成されている。即ち、前記係止部１２６、１２７と前記Ｃ形溝１１７、１１８とはその組み合わせによって自己閉じ作用を有するように構成されている。
【００９９】
この自己閉じ作用によって、係止部１２６または１２７に前記抜出方向に力が作用したときに、Ｃ形溝１１７または１１８の開口を閉じるので、連結金具１２５が該Ｃ形溝１１７、１１８から抜け難く、これにより、連結金具１２５に水平に加わる力に対して充分な耐力を発揮し、母材と同程度の継手耐力を確保できる。  
自己閉じ作用を示す係止部の他の形状としては、図１８のようなハート形状が挙げられる。
【０１００】
また、先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８は、図１６のように、Ｃ形溝の形状を同形状とすれば、前記Ｃ形溝１１７及び１１８は共通化でき、コスト削減が可能である。尚、図１７のように、先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８の形状が異なっていてもよい。
【０１０１】
次に、図１９乃至図２１に基づいて、上記接合装置を備えた鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法における、後行鋼殻設置工程の施工ステップを説明する。本実施例に係る外殻先行トンネル工法を構成する他の工程、即ち、外殻用下穴先行掘削工程と、先行鋼殻設置工程と、外殻用下穴後行掘削工程と、外殻形成工程と、外殻内部掘削工程については、実施例１と同様であるため、その説明は省略する。
【０１０２】
図１９乃至図２１は先行鋼殻１１５として隅角部が設置された後、後行鋼殻１１６として床部用鋼殻を設置する場合である。
【０１０３】
まず、ＳＴＥＰ１において、先行鋼殻１１５と矩形推進機１３０とは、接合部１１９において、接合装置１１４によって接合される［図１９（Ａ）］。前記接合装置１１４は、上述のように、先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝１１７と後行鋼殻１１６の後行側断面Ｃ形溝１１８に連結金具１２５を挿入して連結するものであり、前記矩形推進機１３０には後述する後行鋼殻１１６と同様に後行側断面Ｃ形溝１１８が設けられている。  
前記矩形推進機１３０の後行側断面Ｃ形溝１１８には前記連結金具１２５の一方の係止部１２７が挿入され、矩形推進機１３０と連結金具１２５とを、ジャッキ１３１を用いて同時に推進させつつ、連結金具１２５の他方の係止部１２６を先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝１１７に挿入し、ジャッキ１３１の１ストローク分、矩形推進機１３０を先方に推進させる。
【０１０４】
次に、ＳＴＥＰ２において、ジャッキ１３１を戻し、矩形推進機１３０に続く後行鋼殻１１６ａを、該後行鋼殻１１６ａの後行側断面Ｃ形溝に連結金具の一方の係止部を挿入した状態で、矩形推進機１３０の後方位置に設置する［図１９（Ｂ）］。
【０１０５】
続いて、ＳＴＥＰ３において、前記後行鋼殻１１６ａと後行側断面Ｃ形溝挿入された前記連結金具を、ジャッキ１３１を用いて同時に推進させつつ、連結金具の他方の係止部を先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝に挿入し、ジャッキ１３１の１ストローク分、後行鋼殻１１６ａを先方に推進させる［図２０（Ａ）］。
【０１０６】
次に、ＳＴＥＰ４において、ジャッキ１３１を戻し、後行鋼殻１１６ａに続く次位の後行鋼殻１１６ｂを、該後行鋼殻１１６ｂの後行側断面Ｃ形溝に連結金具の一方の係止部を挿入した状態で、後行鋼殻１１６ａの後方位置に設置する［図２０（Ｂ）］。
【０１０７】
ＳＴＥＰ５において、ＳＴＥＰ３と同様に、次位の後行鋼殻１１６ｂと後行側断面Ｃ形溝挿入された前記連結金具を、ジャッキ１３１を用いて同時に推進させ、連結金具の他方の係止部を先行鋼殻１１５の先行側断面Ｃ形溝に挿入し、ジャッキ１３１の１ストローク分、後行鋼殻１１６ｂを先方に推進させる［図２１（Ａ）］。
【０１０８】
後行鋼殻１１６ｂに続く後行鋼殻をＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５の繰り返しによって設置し、ＳＴＥＰ６のように全ての後行鋼殻１１６ａ、１１６ｂ、…を前記先行鋼殻１１５と接合して設置し、後行鋼殻設置工程を完了する［図２１（Ｂ）］。
【０１０９】
このとき、先行側断面Ｃ形溝に被覆体１３２が設けられていれば、先行鋼殻設置工程の際や後行鋼殻を設置するための外殻用下穴（図示せず）を後行掘削する際に、先行側断面Ｃ形溝内へ土砂が流入するのを防止できる。被覆体１３２は、後行鋼殻の進行に伴って連結金具に押されて除去されるように構成され、後行鋼殻が最終的に設置されるまでの間、土砂の流入を防止するように形成することが望ましい。前記被覆体１３２は、発泡スチロール等の柔らかい素材であれば、除去が容易である。
【０１１０】
次に、図２２乃至図２９に基づいて、本実施例に係る外殻を構成する鋼殻の施工ステップを説明する。  
鋼殻を矩形枠状に組み合わせることによって構築される外殻は、四隅に配置される隅角部と、天井、床部用鋼殻と、左右の側部用鋼殻からなっている。
【０１１１】
まず、他の鋼殻に先行して設置される位置だし用の基準鋼殻として、左下隅角部の大開口鋼殻１３４が前述の外殻用下穴先行掘削工程と先行鋼殻設置工程によって設置される（図２２）。
【０１１２】
次に、前記左下隅角部の大開口鋼殻１３４を先行鋼殻とし、後行鋼殻である床部用鋼殻１３７を、前述の外殻用下穴後行掘削工程と後行鋼殻設置工程によって設置する（図２３、図２８）。  
ここで、後行鋼殻設置工程において、先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６の接合には、前述の先行鋼殻１１５と後行鋼殻１１６に設けられたＣ形溝１１７、１１８と連結金具１２５の組み合わせによる接合装置１１４を用いているため、位置だし用の基準鋼殻である左下隅角部の大開口鋼殻１３４（先行鋼殻１１５）に設けられた先行側断面Ｃ形溝１１７に連結金具１２５がガイドされ、後行鋼殻である床部用鋼殻１３７は、該左下隅角部の大開口鋼殻１３４（先行鋼殻）に対して正確に配置することができる。
【０１１３】
次に、床部用鋼殻１３７を先行鋼殻とし、右下隅角部の大開口鋼殻１３５を後行鋼殻として、外殻用下穴先行掘削工程と先行鋼殻設置工程により同様に設置する（図２４）。  
以下同様に、先行鋼殻を左下隅角部の大開口鋼殻１３４、後行鋼殻を左側部用鋼殻１３８とするステップ（図２５、図２９）、先行鋼殻を左側部用鋼殻１３８、後行鋼殻を左上隅角部の大開口鋼殻１３６とするステップ（図２６）、先行鋼殻を右下隅角部の大開口鋼殻１３５、後行鋼殻を右側部用鋼殻１３９とするステップ及び先行鋼殻を左上隅角部の大開口鋼殻１３６、後行鋼殻を天井用鋼殻１４０とするステップ（図２７）を経て、最後に右側部用鋼殻１３９と天井用鋼殻１４０を先行鋼殻として、後行鋼殻である右上隅角部の大開口鋼殻（図示せず）を設置し、外殻が構築される。
【０１１４】
図２８乃至図３０に示したように、鋼殻を矩形枠状に組み合わせる接合部は、本発明に係るＣ形溝１１７及び１１８に連結金具１２５が挿入されて接合されていることにより、接合された鋼殻同士の間に自由度があり、垂直方向及び鉛直方向の変位を吸収することができる。特に、本実施例のような大型の鋼殻を矩形枠状に組み合わせる際には有効である。
【０１１５】
更に、先行側断面Ｃ形溝１１７及び後行側断面Ｃ形溝１１８は、図２８乃至図３０に示したように、締結用基端面１２１、１２２から突出しない形状とすることもできる。このような構造であれば、前記Ｃ形溝１１７、１１８が邪魔にならず、鋼殻を運搬する際等の取扱がし易くなる。また、前記Ｃ形溝１１７、１１８が締結用基端面１２１、１２２から突出していると、取扱の際に突出した前記Ｃ形溝１１７、１１８に衝撃や力が加わり、前記Ｃ形溝１１７、１１８が変形したり曲がったりする虞があるが、図２８乃至図３０に示した構造であれば、前記Ｃ形溝１１７、１１８は外部からの衝撃の影響を受けることが少ない。そして、前記締結用基端面１２１と１２２を対面させることによって、先行側断面Ｃ形溝１１７と後行側断面Ｃ形溝１１８も対向して配置されるので、後行鋼殻設置工程が容易になる。
【０１１６】
［他の実施例］  
本願発明に係る鋼殻の接合装置、鋼殻、該鋼殻を使用した外殻及び該外殻を使用した外殻先行トンネル工法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば、実施例１に係る外殻１において使用した大開口鋼殻２における仮設鋼殻８の範囲を、図８（ａ）に示すように拡大して、外殻用下穴１００の後行掘削の際に、図８（ｂ）（ｃ）に示すように同時に切削し、外殻１の内部掘削時に残りの部分を図８（ｄ）に示すように同時に切削するようにすることも可能である。因みに、このように構成した場合には、鋼殻の接合装置として、図７に示す係合手段６４と締結手段としてのボルト７０及びナット７１とからなる比較的シンプルな構成が採用可能となる。
【０１１７】
また掘削手段としては、前記実施例において述べた元押しジャッキによる押し込み動作によって推進する推進機９の他、前述の説明の中でも例示したシールド掘進機のように自ら掘削しながら前進する機能を備えたもの、更に高度な機能を備えるシールドマシン等を使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本願発明は、アンダーパス工事等が行われているトンネル施工現場、より具体的には、施工時間を短く、少ない労力で効率良く外殻を使用した外殻先行トンネル工法を実行したい場合に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】実施例１に係る外殻を示す正面から見た縦断面図である。
【図２】推進機単体の概略を示す側断面図である。
【図３】転がり支承を適用したガイド構造を備えた実施例１に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ａ）と、滑り支承を適用したガイド構造を備えた実施例２に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ｂ）である。
【図４】実施例１に係る外殻先行トンネル工法の施工手順を段階的に示す説明図である。
【図５】実施例１に係る外殻に荷重が掛かった場合の曲げモーメント図である。
【図６】実施例２に係る外殻を示す正面から見た縦断面図である。
【図７】接合前の実施例２に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ａ）と、接合後の実施例２に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図（ｂ）である。
【図８】基準鋼板における仮設鋼板の範囲を拡大した他の実施例において仮設鋼板が段階的に切削されて行く様子を示す縦断面図である。
【図９】予めパイプルーフを設ける従来の外殻先行トンネル工法を示す説明図である。
【図１０】プレキャストコンクリート桁を使用した従来の外殻先行トンネル工法を示す説明図である。
【図１１】鋼製エレメントを使用した従来の外殻先行トンネル工法を示す説明図である。
【図１２】実施例３に係る鋼殻の接合装置を示す縦断面図である。
【図１３】実施例３に係る鋼殻の接合装置の作用を説明するための要部拡大図である。
【図１４】実施例３に係る鋼殻の接合装置の作用を説明するための要部拡大図である。
【図１５】実施例３に係る鋼殻の接合装置の連結金具を示す斜視図である。
【図１６】他の実施例に係る連結金具を用いた鋼殻の接合装置の要部縦断面図である。
【図１７】他の実施例に係る連結金具を用いた鋼殻の接合装置の要部縦断面図である。
【図１８】連結金具のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図１９】実施例３に係る鋼殻を使用して先行鋼殻を設置した後の、後行鋼殻設置工程を示す施工ステップを説明する図である。
【図２０】実施例３に係る鋼殻を使用して先行鋼殻を設置した後の、後行鋼殻設置工程を示す施工ステップを説明する図である。
【図２１】実施例３に係る鋼殻を使用して先行鋼殻を設置した後の、後行鋼殻設置工程を示す施工ステップを説明する図である。
【図２２】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２３】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２４】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２５】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２６】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２７】実施例３に係る外殻を構成する鋼殻の施工工程を説明する施工ステップを説明する図である。
【図２８】図２３の要部拡大図である。
【図２９】図２５の要部拡大図である。
【図３０】図２９の要部拡大図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  外殻、２  大開口鋼殻（基準鋼殻）、３  天井、床部用鋼殻、４  側部用鋼殻、
５  連接鋼殻、６  （鋼殻の）接合装置、７  中詰めコンクリート、８  仮設鋼殻、
９  推進機（掘削手段）、１０  隅角部用パッケージ推進機、
１１  天井、床部用パッケージ推進機、１２  側部用パッケージ推進機、
１３  カッタービット固定揺動板、１４  カッタービット、
１５  カッター揺動油圧ジャッキ、１６  コピーカッター、
１７  コピーカッター油圧ジャッキ、１８  推進方向修正油圧ジャッキ、
１９  スクリューコンベヤ、２１  接合部、２２  曲げモーメント曲線、２３  変化点、２４  受入凹部、２５  基端面、２６  水平板、２７  延長突出部、２８  基端面、
２９  突出端面、３０  ボルト（締結手段）、３１  ナット（締結手段）、
３２  重合空間、３３  固着構造、３４  土留め用スライド鋼板、３５  ガイド構造、
３６  ローラ支承（転がり支承）、３７  係合突起（滑り支承）、
３８  係合溝（滑り支承）、４１  外殻、４２  横型鋼殻、４３  縦型鋼殻、
４６  （鋼殻の）接合装置、５０  横型パッケージ推進機、
５１  縦型パッケージ推進機、６１接合部、６４  係合手段、６５  係合突起、
６６  係合溝、７０  ボルト（締結手段）、７１  ナット（締結手段）、
７２  ボルト孔、１００  外殻用下穴、Ｒ  土砂
１１４  接合装置、１１５  先行鋼殻、１１６  後行鋼殻、１１７  先行側断面Ｃ形溝、
１１８  後行側断面Ｃ形溝、１１９  接合部、１２０  水平板、
１２１、１２２  締結用基端部、１２３  ボルト（締結手段）、１２４  ナット（締結手段）、
１２５  連結金具、１２６、１２７  係止部、１３０  矩形推進機、
１３１  ジャッキ、１３２  被覆体、１３４  大開口鋼殻（左下隅角部）、
１３５  大開口鋼殻（右下隅角部）１３６  大開口鋼殻（左上隅角部）、
１３７  床部用鋼殻、１３８  左側部用鋼殻、１３９  右側部用鋼殻、
１４０  天井用鋼殻、１４１、１４２  空間
【図１】
2006161544.tif 000003
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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