(57)【要約】      （修正有）【課題】任意の形状の大断面のトンネルを構築できる合体型掘進機及びこれを用いた掘進方法並びにトンネル構築方法を提供する。【解決手段】掘進機の断面形状が矩形である単体掘進機１０を、連結間隔調整自在な連結手段で複数連結させて新たな断面形状の合体型掘進機を形成し、その合体型掘進機で掘進することで任意の大断面トンネルを構築する。連結手段は単体掘削機の両側面又は上下面に形成された連結受け部材と長さ調整可能に形成された連結ピンとからなる。【選択図】図１
2015135018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機の断面形状が矩形である単体掘進機を、連結間隔調整自在な連結手段で複数連結させて新たな断面形状を形成させることを特徴とする合体型掘進機。
【請求項２】
前記連結手段は、前記単体掘進機の両側面又は上下面に形成された連結受け部材と、隣接する単体掘進機の連結受け部材に係合して前記単体掘進機を連結する長さ調整可能に形成された連結ピンとからなる請求項１記載の合体型掘進機。
【請求項３】
前記単体掘進機は、後胴部と、その後胴部に対して屈曲可能な前胴部からなり、隣接する単体掘進機は、隣接する後胴部が連結され、隣接する前胴部が前記連結手段で連結され請求項１又は２に記載の合体型掘進機。
【請求項４】
掘進機の断面形状が矩形である単体掘進機を複数連結させて新たな断面形状を形成させた合体型掘進機による掘進方法であって、前記単体掘進機は、単体掘進機の矩形断面形状に対して余掘り掘削が可能なカッターを備え、掘削すべき断面形状に合わせて複数の単体掘進機を連結手段で連結して合体型掘進機とし、当該合体型掘進機の断面形状に一致した断面で、各単体掘進機の各カッターで、掘削しつつ余掘り掘削で方向制御しながら掘進することを特徴とする合体型掘進機による掘進方法。
【請求項５】
所定距離離れて形成した一方の立坑からの掘進機を発進させると共にその後方に連結した鋼殻を順次接続しつつこれを押し込んで他方の立坑まで掘進し、以後これを繰り返して隣接する鋼殻同士を連結して、立坑間の地中に断面矩形のトンネルを構築する掘進工法において、
構築するトンネルの外殻を、その縦横辺を複数に分割した分割函体で割り付ける工程と、
立坑内のいずれか一方或いは両立坑内で、前記分割函体の断面形状に合わせて、矩形単体掘進機を複数縦又は横方向に並べると共にこれらを連結して合体型掘進機とする工程と、
前記合体型掘進機の後方に、その合体型掘進機と合致した分割函体と共に一方の立坑から他方の立坑或いは他方の立坑から一方の立坑まで掘進する工程と、
隣接する分割函体同士を連結してトンネルの外殻を構築する工程と
を備えたことを特徴とする合体型掘進機を用いたトンネル構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大断面のトンネルを構築するための合体型掘進機及びこれを用いた掘進方法並びにトンネル構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大断面のトンネルを構築する際、構築するトンネル構造物の形状、寸法に合わせた掘進機を用いて小断面トンネルを複数回掘削し、小断面トンネルを連結して大断面のトンネルとする施工方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０７−６８８５８号公報
【特許文献２】特許第３１３３６６２号公報
【特許文献３】特許第３４２５６０７号公報
【特許文献４】特許第４４６１２７４号公報
【特許文献５】特許第４５５６７８６号公報
【特許文献６】特開２００５−３３０７６０号公報
【特許文献７】特開２００６−４６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この施工方法は、工事毎に掘進機を製作するもので、工事が終われば解体する必要がある。また大断面のトンネルになるほど、小断面トンネルを多数構築する必要があり、小断面トンネルを連結して大断面トンネルとするには、各小断面トンネルの施工精度を保持する必要があり、これらトンネルを掘削する際の掘進機の方向制御が確保できる保証は期待できない問題がある。
【０００５】
複数個のカッターを有する矩形掘進機が知られているが、矩形掘進機単体を連結して使用することはなされていない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、任意の形状の大断面のトンネルを構築できる合体型掘進機及びこれを用いた掘進方法並びにトンネル構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、掘進機の断面形状が矩形である単体掘進機を、連結間隔調整自在な連結手段で複数連結させて新たな断面形状を形成させることを特徴とする合体型掘進機である。
【０００８】
前記連結手段は、前記単体掘進機の両側面又は上下面に形成された連結受け部材と、隣接する単体掘進機の連結受け部材に係合して前記単体掘進機を連結する長さ調整可能に形成された連結ピンとからなるのが好ましい。
【０００９】
前記単体掘進機は、後胴部と、その後胴部に対して屈曲可能な前胴部からなり、隣接する単体掘進機は、隣接する後胴部が連結され、隣接する前胴部が前記連結手段で連結されるのが好ましい。
【００１０】
また本発明は、掘進機の断面形状が矩形である単体掘進機を複数連結させて新たな断面形状を形成させた合体型掘進機による掘進方法であって、前記単体掘進機は、単体掘進機の矩形断面形状に対して余掘り掘削が可能なカッターを備え、掘削すべき断面形状に合わせて複数の単体掘進機を連結手段で連結して合体型掘進機とし、当該合体型掘進機の断面形状に一致した断面で、各単体掘進機の各カッターで、掘削しつつ余掘り掘削で方向制御しながら掘進することを特徴とする合体型掘進機による掘進方法である。
【００１１】
さらに本発明は、所定距離離れて形成した一方の立坑からの掘進機を発進させると共にその後方に連結した鋼殻を順次接続しつつこれを押し込んで他方の立坑まで掘進し、以後これを繰り返して隣接する鋼殻同士を連結して、立坑間の地中に断面矩形のトンネルを構築する方法において、構築するトンネルの外殻を、その縦横辺を複数に分割した分割函体で割り付ける工程と、立坑内のいずれか一方或いは両立坑内で、前記分割函体の断面形状に合わせて、矩形単体掘進機を複数縦又は横方向に並べると共にこれらを連結して合体型掘進機とする工程と、前記合体型掘進機の後方に、その合体型掘進機と合致した分割函体と共に一方の立坑から他方の立坑或いは他方の立坑から一方の立坑まで掘進する工程と、隣接する分割函体同士を連結してトンネルの外殻を構築する工程とを備えたことを特徴とする合体型掘進機を用いたトンネル構築方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、任意の大断面トンネルを構築する際に、矩形断面の単体掘進機を連結して合体型掘進機を構成し、その合体型形掘進機で掘進することで大断面トンネルを構築することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に用いる単体掘進機の斜視図である。
【図２】図１の単体掘進機の側面図である。
【図３】図１の単体掘進機の側断面図である。
【図４】図１の単体掘進機を横に５連結して構成した本発明の合体型掘進機の正面図である。
【図５】図４の合体型掘進機の平面図である。
【図６】図１の単体掘進機を縦に３連結して構成した本発明の合体型掘進機の正面図である。
【図７】図６の合体型掘進機の右側面図である。
【図８】本発明の合体型掘進機を構成する際に、単体掘進機同士を連結する状態の説明図である。
【図９】図８における連結手段の詳細を示す図である。
【図１０】図４、図６の合体型掘進機における単体掘進機間の組立の詳細を示す図である。
【図１１】図４の合体型掘進機の掘進時における水平方向の方向制御を説明する図である。
【図１２】図４の合体型掘進機の掘進時における上下方向の方向制御を説明する図である。
【図１３】図４の合体型掘進機の掘進時における水平方向と上下方向の方向制御をする際の各単体掘進機の方向制御ジャッキの選択と制御を説明する図である。
【図１４】単体掘進機を４連結した合体型掘進機の掘進時における水平方向と上下方向の方向制御をする際の各単体掘進機の方向制御ジャッキの選択と制御を説明する図である。
【図１５】図６の合体型掘進機の掘進時における水平方向と上下方向の方向制御をする際の各単体掘進機の方向制御ジャッキの選択と制御を説明する図である。
【図１６】図４の合体型掘進機を立坑から発進して掘進していく状態を示す図である。
【図１７】図１６の合体型掘進機で掘進して行く際の掘進方向からみた状態を示す図である。
【図１８】本発明の合体型掘進機を用いて大断面トンネルを構築する際の頂版中央部を掘進して基準の中央上部分割函体（Ｕ１）を構築するステップ１における図である。
【図１９】図１８の中央上部分割函体（Ｕ１）を構築した後の頂版中央部の左右を掘進して左右上部分割函体（Ｕ３、Ｕ２）を構築するステップ２に対応した図である。
【図２０】頂版を構築した後に立坑を掘削するステップ３に対応した図である。
【図２１】左側壁と中央壁を掘進して左壁部分割函体（Ｍ２）と中央壁部分割函体（Ｍ１）を構築するステップ４に対応した図である。
【図２２】左側壁と底版中央部を掘進して右壁部分割函体（Ｍ３）と中央底部分割函体（Ｂ１）を構築するステップ５に対応した図である。
【図２３】中央底部分割函体（Ｂ１）を構築した後の中央底部分割函体の左右を掘進して左右底部分割函体（Ｂ２、Ｂ３）を構築するステップ６に対応した図である。
【図２４】中央底部分割函体（Ｂ１）と左右底部分割函体（Ｂ３、Ｂ２）で、底版を構築するステップ７に対応した図である。
【図２５】中央壁部分割函体（Ｍ１）、左壁部分割函体（Ｍ２）、右壁部分割函体（Ｍ３）の縦壁を構築するステップ８に対応した図である。
【図２６】中央上部分割函体（Ｕ１）と左右上部分割函体（Ｕ２、Ｕ３）で、頂版を構築するステップ９に対応した図である。
【図２７】頂版、縦壁、底版で区画された内部を掘削するステップ１０に対応した図である。
【図２８】左壁部分割函体（Ｍ２）と右壁部分割函体（Ｍ３）の側壁鋼殻を切断するステップ１１に対応した図である。
【図２９】トンネルの鋼殻が完了したステップ１２に対応した図である。
【図３０】ステップ１における５連の合体型掘進機で、基準の中央上部分割函体（Ｕ１）を施工する前の施工ステップ１−１に対応した図である。
【図３１】基準の中央上部分割函体（Ｕ１）を施工した直後の施工ステップ１−２に対応した図である。
【図３２】施工ステップ１−２の後に、５連の合体型掘進機から１の単体掘進機を外して４連の合体型掘進機とする施工ステップ１−３に対応した図である。
【図３３】ステップ２における４連の合体型掘進機で、左右上部分割函体（Ｕ３、Ｕ２）を構築する前の施工ステップ２−１に対応した図である。
【図３４】４連の合体型掘進機で、左右上部分割函体（Ｕ３、Ｕ２）を構築した施工ステップ２−２に対応した図である。
【図３５】ステップ３で、立坑を掘削する施工ステップ３−１に対応した図である。
【図３６】ステップ４で、左壁部分割函体（Ｍ２）と中央壁部分割函体（Ｍ１）を構築する前の施工ステップ４−１に対応した図である。
【図３７】ステップ４で、左壁部分割函体（Ｍ２）と中央壁部分割函体（Ｍ１）を構築した後の施工ステップ４−２に対応した図である。
【図３８】ステップ５で、右壁部分割函体（Ｍ３）と中央底部分割函体（Ｂ１）を構築する前の施工ステップ５−１に対応した図である。
【図３９】ステップ５で、右壁部分割函体（Ｍ３）と中央底部分割函体（Ｂ１）を構築した後の施工ステップ５−２に対応した図である。
【図４０】ステップ５で、５連の合体型掘進機で中央底部分割函体（Ｂ１）を構築した後、次の４連の合体型掘進機に改造するための施工ステップ５−３に対応した図である。
【図４１】ステップ６で、左右底部分割函体（Ｂ３、Ｂ２）を構築する前の施工ステップ６−１に対応した図である。
【図４２】ステップ６で、左右底部分割函体（Ｂ３、Ｂ２）を構築した後の施工ステップ６−２に対応した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
先ず、図１〜図３により本発明の合体型掘進機に用いられる単体掘進機１０を説明する。
【００１６】
単体掘進機１０は、後述する元押しジャッキで推力を付与される後胴１１と、その後胴１１に対して上下左右に揺動可能な前胴１２と、前胴１２に設けられた余掘可能なカッター１３と、後胴１１と前胴１２を連結すると共に、後胴１１に対する前胴１２の上下左右の角度を調節するための方向制御ジャッキ１４とから構成される。
【００１７】
前胴１２の前部には隔壁１５で区画されたカッター室１６が形成され、そのカッター室１６に臨んでカッター１３が回転自在に設けられる。前胴１２には、カッター１３を駆動する駆動モータ１７が設けられ、その駆動モータ１７とカッター１３とが回転機構１８にて連結されて、カッター１３が回転して地山を掘削するようになっている。
【００１８】
このカッター１３は、図示するように円周方向に１２０度間隔で放射状にされた３本のスポークカッター１３ｓで構成され、各スポークカッター１３ｓには、出没自在な余掘カッター１９が設けられる。
【００１９】
前胴１１内にはカッター１３で掘削された土砂をカッター室１６から後方に搬送するスクリューコンベア２０が設けられる。
【００２０】
また前胴１２は、例えば２ｍ角の正方形に形成され、その前胴１２の後部内周には、前部円筒体２１が設けられる。
【００２１】
後胴１１は、後述するが元押しジャッキで推進される鋼殻（分割函体）に支持される台座２２と、その台座２２に設けられて前胴１２の前部円筒体２１内に挿入される後部円筒体２３とからなる。前部円筒体２１に対して後部円筒体２３は、所定の隙間が形成されるような径に形成され、これにより、後胴１１に対して前胴１２が上下左右方向に揺動できるようにされる。また台座２２は、単体掘進機１０同士を連結する際に、隣接する台座２２同士が直接或いは鋼殻（分割函体）を介して連結される。
【００２２】
後部円筒体２３には、前部円筒体２１との隙間をシールするシール装置２４が設けられ、また後胴１１の台座２２の四隅には、後部円筒体２３の外周と前胴１２内の四隅に封止材を充填して、前胴１２内の四隅に土砂が浸入するのを防止する封止材注入管２５が設けられる。
【００２３】
方向制御ジャッキ１４は、後端のシリンダ側が後胴１１の台座２２にピン結合され、前端のロッド側が前胴１２の内周に設けたフランジ２６にピン結合される。この方向制御ジャッキは、台座２２とフランジ２６の上下にそれぞれ２本、左右にそれぞれ１本で合計６本設けられ、上下の方向制御ジャッキ１４を伸縮することで、後胴１１に対して前胴１２が上下に揺動でき、また左右の方向制御ジャッキ１４を伸縮することで、後胴１１に対して前胴１２が左右に揺動できるようになっている。
【００２４】
前胴１２の上下左右面には、単体掘進機１０同士を後述する連結間隔調整自在な連結手段３０（図８、図９参照）の連結ピン３１を受ける凹面からなる連結受け部材３２、３２が前後に設けられる。
【００２５】
前胴１２の前縁の両側には、単体掘進機１０同士が連結手段３０で連結されたときに、前縁の隙間を埋める前縁封止部材３３が設けられ、その後方の前胴１２の上下の両側には、側部封止部材３４が設けられる。また前胴１２には、単体掘進機１０同士が連結手段３０で連結されたときに、その前胴１２同士の隙間に封止材を注入するための封止材注入管３５が設けられる。
【００２６】
なお、図１〜図３には示していないが、前胴１２と後胴１１には、単体掘進機１０をクレーンで吊り上げるためのワイヤにシャックルなどで固定するアイボルトを螺入するためのネジ孔が複数設けられている。
【００２７】
図４、図５は、図１〜図３に示した単体掘進機１０を横方向に５連結した合体型掘進機４０を示したものである。
【００２８】
この合体型掘進機４０は、単体掘進機１０の前胴１２の両側が連結手段３０で連結され、その５連結した合体型掘進機４０の上下幅（高さ）は、後述するトンネルの外殻の幅（厚さ）と同じに形成され、また連結方向の幅は、外殻を分割する分割函体の横幅と同じになるように、連結手段３０の連結ピン３１の長さを選定して連結される。
【００２９】
合体型掘進機４０の掘進中、各単体掘進機１０の余掘カッター１９は、カッター１３の回転に伴って単体掘進機１０の矩形断面形状を掘削するように出没し、また、連結された単体掘進機１０間の隙間を掘削できるように、連結手段３０の連結ピン３１の長さに応じて、隙間を掘削するための伸縮量も制御される。
【００３０】
この合体型掘進機４０を構成する単体掘進機１０の各カッター１３は、図４に示すようにカッタ−１３の回転掘削で、合体型掘進機４０にローリングが生じないように左右に隣接するカッターの回転が逆方向になるよう回転制御される。また、合体型掘進機４０でその掘削断面の四隅を掘削する際に、左右両側の単体掘進機１０のカッター１３に設けた余掘カッター１９が適宜出没して合体型掘進機４０が適正な方向に掘進できるように制御される。さらに、単体掘進機１０の上下に位置した方向制御ジャッキ１４の伸縮量を制御することで、掘削時のピッチング方向を制御し、左右両側の単体掘進機１０の左右外側に位置した方向制御ジャッキ１４の伸縮量を制御することで、掘削時のヨーイング方向を制御する。
【００３１】
図６、図７は、図１〜図４に示した単体掘進機１０を縦方向に３連結した合体型掘進機５０を示したものである。
【００３２】
この合体型掘進機５０は、単体掘進機１０の前縁封止部材３３が上下に位置するように、図１に示した単体掘進機１０の前縁封止部材３３を外して、前胴１２の上下に位置するように付け替えた状態で、単体掘進機１０の前胴１２の上下が連結手段３０で連結される。縦方向に３連結した合体型掘進機５０の左右幅は、後述するトンネルの外殻の幅（厚さ）と同じに形成され、また連結方向の上下幅は、外殻を分割する分割函体の縦幅と同じになるように連結手段３０の連結ピン３１を選定して連結される。
【００３３】
この合体型掘進機５０においても、上下に隣接するカッター１３の回転が逆方向になるよう回転制御される。また、合体型掘進機５０でその掘削断面の四隅を掘削する際に、上下両側の単体掘進機１０のカッター１３に設けた余掘カッター１９が適宜出没して合体型掘進機４０が適正な方向に掘進できるように制御される。さらに、上下の単体掘進機１０の上下側に位置した方向制御ジャッキ１４の伸縮量を制御することで、掘削時のピッチング方向を制御し、左右両側の単体掘進機１０の左右に位置した方向制御ジャッキ１４の伸縮量を制御することで、掘削時のヨーイング方向を制御する。
【００３４】
また、余掘カッター１９は、単体掘進機１０の矩形断面形状を掘削するよう、上下に連結した単体掘進機１０の隙間を掘削するように出没制御される。
【００３５】
この合体型掘進機４０、５０は、連結手段３０で連結した際に、その間に土砂が浸入しないように前縁封止部材３３と側部封止部材３４でシールされると共に、その間に封止材注入管３５から封止材が注入される。
【００３６】
図８、図９は、連結手段３０による単体掘進機１０同士の連結の詳細を示したものである。
【００３７】
先ず、図８により、単体掘進機１０同士の連結を説明する。
【００３８】
図８（ａ）に示すように、立坑内の発進位置の高さに合わせて設置された機台４５上に、単体掘進機１０ａをワイヤｗを介してクレーン（図示せず）で吊り下げて、機台４５に設けた位置決めストッパ４６に当たって係合するようにセットする。この際、単体掘進機１０ａの連結受け部材３２には、連結ピン３１が予め取り付けられており、その単体掘進機１０ａの近くに連結する単体掘進機１０ｂをクレーンで、機台４５から僅かに浮くように吊り上げた状態に保持し、単体掘進機１０ａと単体掘進機１０ｂの上面に取り付けたアイボルト４９、４９間にチェーン荷締機４７のシャックル４８を取り付け、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、チェーン荷締機４７で、シャックル４８間のチェーンを締め付けることで、単体掘進機１０ｂが単体掘進機１０ａに引き寄せられ、連結ピン３１が単体掘進機１０ｂの連結受け部材３２に嵌り込む。
【００３９】
次に、図９より、連結手段３０としての連結受け部材３２と連結ピン３１との連結を説明する。
【００４０】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、連結ピン３１の両端面には、その円周方向に沿ってボルト孔５１が形成され、そのボルト孔５１に、六角穴付きのガイドボルト５２が螺入され、そのガイドボルト５２が連結ピン３１の端面から突出するように設けられる。
【００４１】
この状態で、図８で説明したように、連結する単体掘進機１０ｂが引き寄せられると、連結ピン３１が連結受け部材３２に嵌め込まれると共にガイドボルト５２が、連結受け部材３２に形成した孔を通して単体掘進機１０ｂの前胴１２内に突出し、前胴１２内からガイドボルト５２にナット５３を螺合することで、連結ピン３１を介して単体掘進機１０ａと単体掘進機１０ｂが連結される。
【００４２】
この連結ピン３１は、図４、図６に示したように単体掘進機１０を連結した際に、その左右端（上下端）の長さが後述する分割函体の左右（上下）長さと同じになるよう、各連結ピン３１の長さを選定することで、単体掘進機１０の連結間隔が調整自在な連結手段３０とすることができる。
【００４３】
なお、連結後は、単体掘進機１０のアイボルト４９と連結ピン３１のアイボルト５４は外しておく。
【００４４】
図１０は、単体掘進機１０同士を連結手段３０で連結した後の単体掘進機１０間の隙間を塞ぐ側部封止部材３４の詳細を示したもので、図１０（ａ）は全体平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＡ−Ａ線断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。
【００４５】
側部封止部材３４を取り付ける前胴１２の角部には、段部５６が予め形成され、図１０（ｂ）に示すように単体掘進機１０同士の隙間を覆うときには、両段部５６に嵌ると共に連結手段３０で調整された間隔を覆うような幅に形成された側部封止部材３４が六角穴付きボルト５７で固定される。
【００４６】
また、図１０（ｃ）に示すように、非連結側の段部５６には、その段部５６を埋めるブロック部材５８が六角穴付きボルト５７で固定される。
【００４７】
次に、図４、図５に示した合体型掘進機４０による掘削中の方向制御について、図１１と図１２により説明する。
【００４８】
図１１は、ヨーイング方向制御を示したものである。
【００４９】
先ず合体型掘進機４０の各単体掘進機１０の後胴１１は、仮設の分割函体７０Ｓにそれぞれ連結固定され、仮設の分割函体７０Ｓの後方に順次分割函体７０が接続され、後述する立坑に設けた元押しジャッキで掘進方向に押圧され、その押圧力で、合体型掘進機５０が推進されつつカッター１３で地山を掘削して掘進する。
【００５０】
各単体掘進機１０の前胴１２は、図９、図１０で説明したように連結手段３０で連結されて一体となるが、これら連結された前胴１２は、その前部円筒体２１と後胴１１の後部円筒体２３に対して隙間が形成されるため、全体に左右方向に±０．５°（最大±１°まで可能）に揺動できる。
【００５１】
図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）は、図１１（ａ）に長円で囲んだ（ｂ）〜（ｄ）に対応する部分の拡大断面図を示したもので、合体型掘進機４０の各前胴１２が全体に±０．５°ヨーイング方向に傾斜しても、前部円筒体２１と後胴円筒体２３の隙間をシールするシール装置２４は、その隙間の変化に追従して変形してシール性を維持する。
【００５２】
図１２は、ピッチング方向の方向制御を示したものである。
【００５３】
図１２においても、合体型掘進機４０の各前胴１２が全体に±０．５°ピッチング方向に傾斜してもシールの健全性は維持される。
【００５４】
図１３は、単体掘進機１０を横方向に５連結した合体型掘進機４０の各単体掘進機１０に設けた方向制御ジャッキ１４（６本）の選択を示すものであり、番号１〜６は、単体掘進機１０内の取り付け位置に対応した方向制御ジャッキ１４を示し、数字に丸で囲んだ方向制御ジャッキ１４は、伸縮して方向制御を行う作動ジャッキ、丸で囲んでいない数字は、非作動ジャッキを示している。
【００５５】
ヨーイングの方向制御の際には、合体型掘進機４０の内、左右の単体掘進機１０の左右の方向制御ジャッキ１４（番号５と番号２）が作動し、その一方が伸長し、他方が縮退することで、例えば、全体に±０．５°水平方向に傾斜してヨーイング方向の掘削制御が可能となる。
【００５６】
また、ピッチング方向制御の際には、各単体掘進機１０の上下の方向制御ジャッキ１４（番号１、６と番号３、４）が作動し、その一方が伸長し、他方が縮退することで、例えば、全体に±０．５°上下方向に傾斜してピッチング方向の掘削制御が可能となる。
【００５７】
図１４は、単体掘進機１０を横方向に４連結した合体型掘進機４０Ｓの各単体掘進機１０に設けた方向制御ジャッキ１４（６本）の選択を示すものであり、方向制御は、図１３の５連結の合体型掘進機４０と基本的に同じであり説明は省略する。
【００５８】
図１５は、図６、図７に示した単体掘進機１０を縦方向に３連結した合体型掘進機５０の各単体掘進機１０に設けた方向制御ジャッキ１４（６本）の選択を示すものであり、番号１〜６は、単体掘進機１０内の取り付け位置に対応した方向制御ジャッキ１４を示し、数字に丸で囲んだ方向制御ジャッキ１４は、伸縮して方向制御を行う作動ジャッキ、丸で囲んでいない数字は、非作動ジャッキを示している。
【００５９】
ヨーイングの方向制御の際には、合体型掘進機５０の内、上下三段の単体掘進機１０の内、下二段の左右の方向制御ジャッキ１４（番号５と番号２）が作動し、その一方が伸長し、他方が縮退することで、全体に±０．５°水平方向に傾斜してヨーイング方向の掘削制御が可能となる。
【００６０】
また、ピッチング方向制御の際には、最上段の単体掘進機１０の上部の方向制御ジャッキ１４（番号１、６）と最下段の単体掘進機１０の下部の方向制御ジャッキ１４（番号３、４）が作動し、その上段と下段の内の一方が伸長し、他方が縮退することで、例えば、全体に±０．５°上下方向に傾斜してピッチング方向の掘削制御が可能となる。
【００６１】
図１６は、５連結の合体型掘進機４０で掘進してその後方に分割函体７０を構築する例を示し、図１７は、図１６に示した５連結の合体型掘進機４０で掘進して行く際に、掘進方向前方からみた、５連結の合体型掘進機４０の各単体掘進機１０の各カッター１３での余掘制御を行う例を示したものである。
【００６２】
５連結の合体型掘進機４０は、立坑６０で組み立てられ、その後方に仮設分割函体７０ｓが接続され、その仮設分割函体７０ｓが元押しジャッキ８０にて押圧され、同時に、５連結の合体型掘進機４０の各単体掘進機１０の各カッター１３が回転しながら地山Ｇを掘削しながら掘進する。その後、掘進と共に仮設分割函体７０ｓの後方に分割函体７０を接続しながら他方の立坑まで掘進する。
【００６３】
掘進中、合体型掘進機４０の位置を測位し、掘進方向にズレがあるかどうかを判断し、掘進方向にズレがあるときには、図１１〜図１３で説明したように方向制御ジャッキ１４にて、ヨーイング角やピッチング角を調整して掘進する。
【００６４】
この際、図１７に示すように合体型掘進機４０を、例えば上向きに掘進方向を制御する場合には、カッター１３に設けた余掘カッター１９で、合体型掘進機４０の上方の地山Ｇを掘削してその余掘量ＯＢを制御することでピッチング角の調整が容易となり、また左右に並んだ各単体掘進機１０の余掘カッター１９での余掘量ＯＢを制御することで、ローリング角の調整も可能となる。さらにヨーイング方向を制御する際には、合体型掘進機４０の左右の単体掘進機１０の余掘カッター１９で、合体型掘進機４０の左右の地山の余掘量ＯＢを調整することで制御できる。
【００６５】
次に図１８〜図４２により合体型掘進機４０、４０Ｓ、５０でトンネルを構築する例を説明する。
【００６６】
構築するトンネル１００は、例えば東西方向に離れて形成された東側妻部の立坑６０Ｅと西側妻部の立坑６０Ｗとの間に構築される。
【００６７】
トンネル１００は、図２９に示すように、頂版１０１、底版１０２、左右壁版１０３、１０４で四角形に形成され、また頂版１０１と底版１０２間の中央を中央壁版１０５で連結した形状に構成されるものとする。
【００６８】
この際に、頂版１０１は、中央上部分割函体Ｕ１（図１８、図３１）と左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３（図１９、図３４）とで分割形成され、底版１０２は、中央底部分割函体Ｂ１（図２２、図３９）と左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３（図２３、図４２）とで分割形成され、中央壁版１０５は、中央壁部分割函体Ｍ１（図２１、図３７）、左壁版１０３は、左壁部分割函体Ｍ２（図２２、図３６）で形成され、右壁版１０４は、右壁部分割函体Ｍ３（図２２、図３９）で形成されるものとする。
【００６９】
この分割函体の割り付けは、図１８〜図４２においては、トンネル１００の左右幅が約２６ｍ、高さが１０ｍで、単体掘進機１０が２ｍ角とした場合、頂版１０１と底版１０２は、単体掘進機１０がそれぞれ左右に１３列、中央壁版１０５と左壁版１０３と右壁版１０４は、単体掘進機１０がそれぞれ上下３列で、合計３５機の単体掘進機１０で掘削することとなる。
【００７０】
そこで、推進掘削に用いる単体掘進機１０の総個数を８機として、東側妻部の立坑６０Ｅと西側妻部の立坑６０Ｗから同時に掘進できるようにするために、５連結の合体型掘進機４０による分割函体、４連結の合体型掘進機４０Ｓによる分割函体で、割り付けて頂版１０１と底版１０２を構築するように、また３連結の合体型掘進機５０による分割函体で中央壁版１０５と左壁版１０３と右壁版１０４を構築することで最も作業効率のよい掘削が行える。
【００７１】
なお、分割函体の割り付けは、この他にもトンネルの施工工期やトンネルの断面の大きさに応じて適宜能率のよい割り付けに変更できる。
【００７２】
この図１８〜図４２において、トンネルを構築する分割函体Ｕ１〜Ｕ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｍ１〜Ｍ３の断面は、図１８〜図２９では、東側妻部の立坑６０Ｅからみた断面、図３０〜図４２（それぞれ各図の右上に示したトンネルの断面）は、西側妻部の立坑６０Ｗからみた断面を示している。トンネル１００の左右方向は、西側妻部の立坑６０Ｗからみての左右である。
【００７３】
図１８は、中央上部分割函体Ｕ１を構築するＳＴＥＰ１を示したものである。
【００７４】
先ず東側妻部の立坑６０Ｅを、中央上部分割函体Ｕ１を推進できる深さまで掘り下げ、図３０に示すように、その立坑６０Ｅ内に合体型掘進機４０と推進機８０をセットし（ＳＴＥＰ１−１）、図３１に示すように合体型掘進機４０とその後方に順次中央上部分割函体Ｕ１を連結しながら、西側妻部の立坑６０Ｗまで掘進して、中央上部分割函体Ｕ１を構築する（ＳＴＥＰ１−２）。
【００７５】
その後、図３２に示すように、西側妻部の立坑６０Ｗに到達した５連結の合体型掘進機４０から１つの単体掘進機１０を外して、４連結の合体掘進機４０Ｓとし、その外した単体掘進機１０を東側妻部の立坑６０Ｅに搬送する（ＳＴＥＰ１−３）。
【００７６】
図１９は、左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３を構築するＳＴＥＰ２を示したものである。
【００７７】
図３３に示すように、西側妻部の立坑６０Ｗで、４連結にした合体掘進機４０Ｓを、構築した中央上部分割函体Ｕ１の左側にセットし、東側妻部の立坑６０Ｅでは、搬送された単体掘進機１０と他の３つの単体掘進機を連結して４連結の合体掘進機４０Ｓとし、これを中央上部分割函体Ｕ１の左側（西側妻部の立坑６０Ｗ側からみて右側）にセットし（ＳＴＥＰ２−１）、図３４に示すように、両立坑６０Ｗ、６０Ｅから４連結の合体掘進機４０Ｓを発進させると共にその後方に左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３を順次接続しながら構築する（ＳＴＥＰ２−２）。
【００７８】
これにより、図２０、図３５に示したように中央上部分割函体Ｕ１と左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３からなる頂版１０１が構築される（ＳＴＥＰ３）。
【００７９】
図２１は、中央壁部分割函体Ｍ１と左壁部分割函体Ｍ２を構築するＳＴＥＰ４を示したものである。
【００８０】
図３６に示すように、両立坑６０Ｗ、６０Ｅ内で、ＳＴＥＰ３で用いた４連結の合体型掘進機４０Ｓから１つの単体掘進機１０を外すと共に単体掘進機１０を上下三段になるように連結して３連結の合体型掘進機５０を構築し、この３連結の合体型掘進機５０を、東側妻部の立坑６０Ｅでは、中央上部分割函体Ｕ１の下部中央に位置するよう、西側妻部の立坑６０Ｗでは、左上部分割函体Ｕ２の下部左側に位置するようにセットする（ＳＴＥＰ４−１）。
【００８１】
図３７に示すように、両立坑６０Ｗ、６０Ｅから３連結の合体掘進機５０を発進させると共にその後方に左右上部分割函体Ｍ１、Ｍ２を順次接続しながら構築する（ＳＴＥＰ４−２）。またこのＳＴＥＰ４−２では、西側妻部の立坑６０Ｗで外しておいた単体掘進機１０を東側妻部の立坑６０Ｅに搬送しておく。
【００８２】
図２２は、中央底部分割函体Ｂ１と右壁部分割函体Ｍ３を構築するＳＴＥＰ５を示したものである。
【００８３】
図３８に示すように東側妻部の立坑６０Ｅでは、５連結の合体型掘進機４０に組み替えて、中央底部分割函体Ｂ１の下部に位置するようにセットし、西側妻部の立坑６０Ｗでは、３連結の合体型掘進機５０をそのまま用いて右上部分割函体Ｕ３の下部右側に位置するようにセットする（ＳＴＥＰ５−１）。
【００８４】
図３９に示すように、東側妻部の立坑６０Ｅから５連結の合体型掘進機４０を、その後方に中央底部分割函体Ｂ１を接続しながら掘進し、西側妻部の立坑６０Ｗから３連結の合体型掘進機５０を、その後方に右壁部分割函体Ｍ３を接続しながら掘進して、中央底部分割函体Ｂ１と右壁部分割函体Ｍ３を構築する（ＳＴＥＰ５−２）。
【００８５】
図４０に示すように、西側妻部の立坑６０Ｗでは、５連結の合体型掘進機４０から単体掘進機１０を外して４連結の合体型掘進機４０Ｓとし、その外した単体掘進機１０を東側妻部の立坑６０Ｅに搬送し、東側妻部の立坑６０Ｅで４連結の合体型掘進機４０Ｓとする（ＳＴＥＰ５−３）。
【００８６】
図２３は、左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３を構築するＳＴＥＰ６を示したものである。
【００８７】
図４１に示すように東側妻部の立坑６０Ｅと西側妻部の立坑６０Ｗで、それぞれ、４連結の合体型掘進機４０Ｓを、中央底部分割函体Ｂ１の左右に位置するようにセットし（ＳＴＥＰ６−１）、図４２に示すように、各４連結の合体型掘進機４０Ｓの後方にそれぞれ左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３を接続しながら掘進して、左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３を構築する（ＳＴＥＰ６−２）。
【００８８】
以上のＳＴＥＰ１〜６で、各分割函体でトンネルの外殻が構築される。
【００８９】
この後、図２４〜図２９に示すＳＴＥＰ７〜１２にてトンネル１００が構築される。
【００９０】
図２４は、底版１０２を構築するＳＴＥＰ７を示したものである。
【００９１】
このＳＴＥＰ７では、中央底部分割函体Ｂ１と左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３とは、互いに隣接する分割函体Ｂ１〜Ｂ３の接合部分の鋼殻を切断除去して一つの空間とすると共に、中央底部分割函体Ｂ１と左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３とを溶接等で接続し、その内部に鉄筋を組み立てる。
【００９２】
図２５は、底版１０２内へのコンクリート打設と、中央壁版１０５、左右壁版１０３、１０４を構築するＳＴＥＰ８を示したものである。
【００９３】
このＳＴＥＰ８では、中央壁部分割函体Ｍ１は、中央上部分割函体Ｕ１と中央底部分割函体Ｂ１との接合のための鋼殻の除去と鉄筋の組み立てを行った後にコンクリート打設を行う。また、左右壁部分割函体Ｍ２、Ｍ３は、左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３と左右底部分割函体Ｂ２、Ｂ３との接合のための鋼殻の除去と鉄筋の組み立てとコンクリート打設を行うが、構築する左右壁版１０３、１０４の幅は、単体掘進機１０の幅より薄く、左右壁部分割函体Ｍ２、Ｍ３のトンネル内周側がスキンプレートｐにて単体掘進機１０の幅に合わせて形成され、後述する図２８のステップ１１にて、スキンプレートｐが除去されるようになっている。
【００９４】
図２６は、頂版１０１を構築するＳＴＥＰ９を示したものである。
【００９５】
このＳＴＥＰ９では、中央上部分割函体Ｕ１と左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３の接合部分の鋼殻を切断除去した後、中央上部分割函体Ｕ１と左右上部分割函体Ｕ２、Ｕ３とを接続し、さらに中央壁部分割函体Ｍ１、左右壁部分割函体Ｍ２、Ｍ３と接続し、その内部に鉄筋を組み立てた後、コンクリートを打設して頂版１０１を構築する。
【００９６】
図２７は、頂版１０１、底版１０２、中央壁版１０５、左右壁版１０３、１０４で区画されたトンネル１００の内部の土砂を除去するＳＴＥＰ１０を示したものである。
【００９７】
図２８は、土砂除去後に左右壁版１０３、１０４を構成する左右壁部分割函体Ｍ２、Ｍ３のスキンプレートｐを除去するＳＴＥＰ１１を示したもので、スキンプレートｐを除去することで、図２９に示したトンネル１００が構築される（ＳＴＥＰ１２）。
【００９８】
以上説明してきたように、本発明は矩形の単体掘進機を複数連結する際に、連結手段で連結間隔を調整して新たな断面形状の合体型掘進機とすることで、単一の単体掘進でも任意の断面形状を掘削できると共に、任意の断面のトンネルを構築することが可能となる。また、他のトンネルを構築する際には、回収された単体掘進機を再利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００９９】
１０  単体掘進機
１１  後胴
１２  前胴
３０  連結手段
４０、５０  合体型掘進機
【図１】
2015135018.tif 000003
【図２】
2015135018.tif 000004
【図３】
2015135018.tif 000005
【図４】
2015135018.tif 000006
【図５】
2015135018.tif 000007
【図６】
2015135018.tif 000008
【図７】
2015135018.tif 000009
【図８】
2015135018.tif 000010
【図９】
2015135018.tif 000011
【図１０】
2015135018.tif 000012
【図１１】
2015135018.tif 000013
【図１２】
2015135018.tif 000014
【図１３】
2015135018.tif 000015
【図１４】
2015135018.tif 000016
【図１５】
2015135018.tif 000017
【図１６】
2015135018.tif 000018
【図１７】
2015135018.tif 000019
【図１８】
2015135018.tif 000020
【図１９】
2015135018.tif 000021
【図２０】
2015135018.tif 000022
【図２１】
2015135018.tif 000023
【図２２】
2015135018.tif 000024
【図２３】
2015135018.tif 000025
【図２４】
2015135018.tif 000026
【図２５】
2015135018.tif 000027
【図２６】
2015135018.tif 000028
【図２７】
2015135018.tif 000029
【図２８】
2015135018.tif 000030
【図２９】
2015135018.tif 000031
【図３０】
2015135018.tif 000032
【図３１】
2015135018.tif 000033
【図３２】
2015135018.tif 000034
【図３３】
2015135018.tif 000035
【図３４】
2015135018.tif 000036
【図３５】
2015135018.tif 000037
【図３６】
2015135018.tif 000038
【図３７】
2015135018.tif 000039
【図３８】
2015135018.tif 000040
【図３９】
2015135018.tif 000041
【図４０】
2015135018.tif 000042
【図４１】
2015135018.tif 000043
【図４２】
2015135018.tif 000044