(57)【要約】 【課題】  自動的、且つ安全にセグメントを切断することができるセグメント切断装置及びその方法を提供する。【解決手段】  筒体からなる外郭２と、外郭２の内面に設けられたリブ４とを備えたセグメント１を、複数接続して形成した単体トンネルのセグメント１の一部を切断するセグメント切断装置であって、リブ４を切除する第一切除手段１３と、外郭２を切除する第二切除手段１４とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられたリブとを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルのセグメントの一部を切断するセグメント切断装置であって、上記リブを切除する第一切除手段と、上記外郭を切除する第二切除手段とを備えたことを特徴とするセグメント切断装置。
【請求項２】
筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられたリブとを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して配置されており、上記単体トンネルの隣接部分のセグメントの一部を切断するセグメント切断装置であって、上記リブを切除する第一切除手段と、該第一切除手段が上記リブを切除した後に、該切除部分と連続する外郭を切除する第二切除手段とを備えたことを特徴とするセグメント切断装置。
【請求項３】
上記セグメントの外郭の内面に、縦方向に延びる垂直リブと、横方向に延びる水平リブとが設けられ、上記第一切除手段は、上記水平リブのみを切除する請求項１又は２いずれか記載のセグメント切断装置。
【請求項４】
上記第一切除手段及び上記第二切除手段を上記単体トンネルの軸方向に移動すると共に、それらを所定の作業位置に位置決めする走行位置決め手段を更に備えた請求項１〜３いずれか記載のセグメント切断装置。
【請求項５】
上記第一切除手段は、上記リブを把持するための把持手段と、該把持手段が把持したリブを切断する切断手段と、該切断手段により切断されたリブを把持する把持手段を上記単体トンネル内の所定位置に移送する移送手段とを備えた請求項１〜４いずれか記載のセグメント切断装置。
【請求項６】
上記第二切除手段が切断した外郭を剥離させると共に、該剥離した外郭を上記単体トンネル内の所定位置に移送する剥離手段とを備えた請求項１〜５いずれか記載のセグメント切断装置。
【請求項７】
上記所定位置に移送されたリブ及び外郭を収集して、それらを所定の位置に運搬する運搬手段を更に備えた請求項１〜６いずれか記載のセグメント切断装置。
【請求項８】
筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられ、縦方向に延びる垂直リブと、横方向に延びる水平リブとで形成したリブ構造体とを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して配置されており、上記単体トンネルの隣接部分のセグメントの一部を切断するセグメント切断方法であって、まず、垂直リブを残して、水平リブのみを切除し、次に、該切除部分と連続する外郭を切除して、開口部を形成することを特徴とするセグメント切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントを複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して並列に配置されており、それらの単体トンネルを相互に繋ぎ合わせるときに、セグメントの一部を切断するセグメント切断装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネルを構築する方法として、ＭＭＳＴ（マルチマイクロシールドトンネル）工法と称される新たな工法が提案されている。このＭＭＳＴ工法は、シールド掘進機により構築された、複数の単体トンネルを相互に繋ぎ合わせて、トンネルの外郭とし、そのトンネルの内側の土を掘削することによりトンネルを構築する工法である。このようなＭＭＳＴ工法は、非特許文献１等に記載されている。
【０００３】
図８、および図９を用いて、ＭＭＳＴ工法により、トンネルを構築する手順について説明する。
【０００４】
図８は、トンネルの正面断面図を示す。トンネル２００の外郭２０１は、複数の単体トンネル２０２と、単体トンネル２０２同士を繋ぐ接続部２０３とからなる。各単体トンネル２０２は、小型のシールド掘進機により掘削された孔内に、筒状のセグメントを孔の軸方向に複数接続して構築される。複数の単体トンネル２０２を、他の単体トンネル２０２から所定の間隔を隔てた位置に、隣接して平行に構築する。
【０００５】
単体トンネル２０２を構築したら、単体トンネル２０２同士を接続して、トンネル２００の外郭２０１を形成する。図９を用いて、上下方向に隣接する単体トンネル２０２を上下方向に接続する方法について説明する。
【０００６】
まず、図９（ａ）に示すように、スライド鋼板２０４を接続部２０３の側方に圧入することにより、山留めを行うと共に、止水補助薬をスライド鋼板２０４で囲った接続部２０３の外側付近の土２０５に注入することにより、接続部２０３の周辺の止水を行う。
【０００７】
次に、図９（ｂ）に示すように、接続部２０３の上方に配置された単体トンネル２０２の下面のセグメントを切除し、スライド鋼板２０４で囲った範囲（接続部）の土２０６を掘削する。
【０００８】
そして、図９（ｃ）に示すように、接続部２０３の下方に配置された単体トンネル２０２の上面のセグメントの一部を切除する。その後、接続部２０３に鉄筋を配筋して、鉄筋部２０７を構築する。
【０００９】
同様に、図８に示す、他の全ての接続部２０３も接続していく。単体トンネル２０２同士を繋ぎ、それらの各単体トンネル２０２の内部にコンクリートを打設することにより、強固なトンネル２００の外郭２０１が形成される。その後、トンネル２００の内側２０８の土を掘削、排出する。
【００１０】
ところで、ＭＭＳＴ工法において、各単体トンネル２０２同士を繋ぐときの、セグメントを切除する作業は、作業者による手作業で行うと考えられてきた。
【００１１】
【非特許文献１】田村、他２名、「ＭＭＳＴ工法を用いた施工」、トンネルと地下、土木工学社、平成１１年３月、第３０巻、第３号、ｐ．１３−２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述のセグメントを切除する作業を、作業者による手作業とすると、作業箇所（切除箇所）が多いため、能率が悪い。また、単体トンネルの内部からセグメントの一部を切除することは、セグメントを切除したときの安全性（強度の確保）が大きな課題となる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セグメントを複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して配置されており、それらの単体トンネルを相互に繋ぎ合わせるときに、セグメントの一部を能率よく且つ安全に切断することができる、セグメント切断装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられたリブとを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルのセグメントの一部を切断するセグメント切断装置であって、上記リブを切除する第一切除手段と、上記外郭を切除する第二切除手段とを備えたことを特徴とするセグメント切断装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられたリブとを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して配置されており、上記単体トンネルの隣接部分のセグメントの一部を切断するセグメント切断装置であって、上記リブを切除する第一切除手段と、該第一切除手段が上記リブを切除した後に、該切除部分と連続する外郭を切除する第二切除手段とを備えたことを特徴とするセグメント切断装置である。
【００１６】
請求項３の発明は、上記セグメントの外郭の内面に、縦方向に延びる垂直リブと、横方向に延びる水平リブとが設けられ、上記第一切除手段は、上記水平リブのみを切除する請求項１又は２いずれか記載のセグメント切断装置である。
【００１７】
請求項４の発明は、上記第一切除手段及び上記第二切除手段を上記単体トンネルの軸方向に移動すると共に、それらを所定の作業位置に位置決めする走行位置決め手段を更に備えた請求項１〜３いずれか記載のセグメント切断装置である。
【００１８】
請求項５の発明は、上記第一切除手段は、上記リブを把持するための把持手段と、該把持手段が把持したリブを切断する切断手段と、該切断手段により切断されたリブを把持する把持手段を上記単体トンネル内の所定位置に移送する移送手段とを備えた請求項１〜４いずれか記載のセグメント切断装置である。
【００１９】
請求項６の発明は、上記第二切除手段が切断した外郭を剥離させると共に、該剥離した外郭を上記単体トンネル内の所定位置に移送する剥離手段とを備えた請求項１〜５いずれか記載のセグメント切断装置である。
【００２０】
請求項７の発明は、上記所定位置に移送されたリブ及び外郭を収集して、それらを所定の位置に運搬する運搬手段を更に備えた請求項１〜６いずれか記載のセグメント切断装置である。
【００２１】
請求項８の発明は、筒体からなる外郭と、該外郭の内面に設けられ、縦方向に延びる垂直リブと、横方向に延びる水平リブとで形成したリブ構造体とを備えたセグメントを、複数接続して形成した単体トンネルと、同様に形成した単体トンネルとが隣接して配置されており、上記単体トンネルの隣接部分のセグメントの一部を切断するセグメント切断方法であって、まず、垂直リブを残して、水平リブのみを切除し、次に、該切除部分と連続する外郭を切除して、開口部を形成することを特徴とするセグメント切断方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、自動的、且つ安全にセグメントを切断できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
本発明のセグメント切断装置は、「従来の技術」の欄で説明したＭＭＳＴ工法によるトンネルの構築において、セグメントを切除する作業に使用されるものである。
【００２５】
本実施の形態のセグメント切断装置の説明に先立ち、本実施の形態のセグメント切断装置が切断対象とするセグメントについて説明する。
【００２６】
切断対象とするセグメントを、図１に示す。図１（ａ）は、セグメントの部分正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。
【００２７】
切断対象のセグメント１は、左右対称であり、図１（ａ）では、セグメント１の右半分のみが示される。図１（ａ）に示すように、セグメント１は、断面角状の筒体を形成するスキンプレート（外郭）２と、スキンプレート２を上下に支持するように設けられた支柱３と、各スキンプレート２の内面に設けられたリブ構造体４とを備えている。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、リブ構造体４は、スキンプレート２の上下端部に形成されたフランジ７間を縦方向に延びる垂直リブ５と、スキンプレート２の左右端部に形成されたフランジ７間を横方向に延びる水平リブ６とからなる。
【００２９】
シールド掘進機により掘削した孔内に、セグメント１を複数接続していくことで、単体トンネルを形成する。同様に形成された単体トンネルが、セグメント１の側方（図１（ａ）中の右側）に並列して配置されているとする。この場合、セグメント１の側面部分（図１（ｂ）中のハッチング部分）を切除すれば、隣接する単体トンネルと接続することができる。
【００３０】
ところで、垂直リブ５は、セグメント１の上下面に作用する荷重を支えているため、垂直リブ５を切除してしまうと、安全性（強度の確保）に問題が出る可能性がある。一方、水平リブ６は、セグメント１を単体トンネルの軸方向へ推進ジャッキで推進するときの反力を受けるものであり、推進完了後は切除しても安全性に問題はない。
【００３１】
そのため、後述する本実施の形態のセグメント切断装置は、垂直リブ５を残しつつ、水平リブ６を四角形に切除することにより、スキンプレート２を切除するための作業スペースを確保した後、スキンプレート２をできるだけ大きな範囲で切除するものとする。即ち、図１（ｂ）のハッチング部分を切除する。
【００３２】
本実施の形態のセグメント切断装置の概略図を、図２に示す。
【００３３】
図２に示すように、セグメント切断装置１１は、セグメント（単体トンネル）の軸方向に移動すると共に、所定の作業位置に後述の各装置を位置決めする走行位置決め装置（走行位置決め手段）１２と、水平リブを切除するためのリブ切除装置（第一切除手段）１３と、スキンプレートを切除するためのスキンプレート切除装置（第二切除手段）１４と、スキンプレートを剥離するためのスキンプレート剥離装置（剥離手段）１５とを備えている。また、リブ切除装置１３は、切断した水平リブをセグメント（単体トンネル）の所定位置に移送する移送手段としての機能も有する。
【００３４】
セグメント切断装置１１は、セグメントの下部のリブの上に、セグメント（単体トンネル）の軸方向に沿って敷設されたレール１７の上に配置される。レール１７の上には、矢印で示す進行方向の前方から、走行位置決め装置１２、リブ切除装置１３、スキンプレート切除装置１４、スキンプレート剥離装置１５の順番に配置されている。これらの各装置は、それぞれの前後の装置と連結されており、一体的に移動可能となっている。各装置間の距離は、下部のリブのピッチに基づいて決定された、所定の間隔を保って連結されている。
【００３５】
ここで、レール１７と平行な方向（図中の左右方向）を前後方向と定義する。また、レール１７と直交する方向（図中の奥・手前方法）を左右方向と定義する。以後、これらの定義に基づいて、このセグメント切断装置１１について説明する。
【００３６】
以下、セグメント切断装置１１を構成する各装置について順番に説明する。
【００３７】
まず、図２及び図３を用いて、走行位置決め装置１２について説明する。
【００３８】
図３（ａ）は、走行位置決め装置１２の側面図であり、図３（ｂ）は、進行方向の前方から見た走行位置決め装置１２の正面図である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、走行位置決め装置１２は、レール１７の上に配置された走行台車２１を備えている。この走行台車２１の上には、支柱３１と天板３２とからなるフレーム２２が固定されている。また、走行台車２１の上には、走行台車２１から上方へと延びる、前後左右に配置された４本のガイドシャフト３３からなるガイドシャフト群２３が、左右に間隔を隔てて設けられている（図３（ｂ）参照）。各ガイドシャフト群２３には、ほぼ四角形の昇降台２４がガイドシャフト３３に沿って、昇降自在に設けられている。この昇降台２４は、フレーム２２の天板３２に固定された駆動手段（ここでは、油圧シリンダ）２５によって上下方向に昇降される。
【００４０】
各昇降台２４には、アーム２６が前後方向に移動自在に設けられている。このアーム２６は、上下に間隔を隔てて配置され、前後方向に延出する２本のガイドシャフト２９と、これらのガイドシャフト２９の前端部に固定され、ガイドシャフト２９とほぼ直交して下方へ延出するプレート３４とを備えている。このプレート３４の下端部には、セグメントの下部に設けられたリブＲ１、２と係合するためのフック部２７が設けられる。
【００４１】
各アーム２６のガイドシャフト２９は、昇降台２４に取り付けられたガイドハウジング３６内にスライド自在に収容される。アーム２６は、駆動手段３５により、前後方向に移動される。本実施の形態では、この駆動手段３５は、昇降台２４側に回転可能に取り付けられた回転シャフト（ねじ切りシャフト）３７と、アーム２６に固定され、回転シャフト３７と蝶合する固定シャフト（ねじ切りシャフト）２８と、回転シャフト３７を回転させて、回転シャフト３７から延びる固定シャフト２８の長さを調節するモータ３０とを備えている。
【００４２】
シリンダ２５によって、昇降台２４を昇降させることで、アーム２６が上下に昇降する。また、モータ３０によって、回転シャフト３７を回転させることで、アーム２６が前後方向に移動する。
【００４３】
以下、走行位置決め装置１２の動作について説明する。
【００４４】
まず、アーム２６が下方に降ろされており、そのフック部２７が、リブＲ１と係合しているものとする。次に、アーム２６を上方に上げると共に、アーム２６を所定の間隔（下部のリブＲ１、２のピッチと同間隔）だけ、前方向に移動させる。この位置で、アーム２６を下方に降ろすと、次のリブＲ２と、フック部２７とが係合する。
【００４５】
そして、リブＲ２とフック部２７とを係合させたまま、アーム２６の固定シャフト２８の長さを縮めていくと、走行位置決め装置１２が所定の距離だけ、レールの上を前方向に引き寄せられる（進行方向に進む）と共に、走行位置決め装置１２の後方に連結された各装置（１３、１４、１５）も、所定の距離だけ前方向に移動する。
【００４６】
このように、走行位置決め装置１２は、セグメントの下部に所定の間隔を隔てて設けられたリブＲ１、２を利用して、セグメント（単体トンネル）の軸方向に所定の距離だけ移動すると共に、走行位置決め装置１２の後方に連結された各装置（１３、１４、１５）を所定の作業位置に位置決めする。
【００４７】
次に、図２及び図４を用いて、リブ切除装置１３について説明する。
【００４８】
図４は、進行方向の後方から見たリブ切除装置１３の正面図である。
【００４９】
図４に示すように、リブ切除装置１３は、レール１７の上に配置された走行台車４１を備えている。この走行台車４１の側方（図中の右側）には、バランスウェート４２が備えられている。走行台車４１の上には、ベース４３が軸ｘ周りに旋回自在に設けられている。このベース４３は、駆動源（ここでは、モータ）４４により、旋回される。
【００５０】
また、図２に示すように、走行台車４１の上には、支柱４６と天板４７とからなるフレーム４５が固定されている。このフレーム４５の天板４７から、２本のガイドシャフト４８が支柱４６と並行に下方へ延びて、ベース４３に固定されている。各ガイドシャフト４８には、昇降台５１がガイドシャフト４８に沿って、上下方向に昇降自在に設けられている。
【００５１】
また、同様に、フレーム４５の天板４７から、２本のガイドシャフト４８間に位置する回転シャフト４９が支柱４６と並行に下方へ延びて、ベース４３に回転自在に設けられている。この回転シャフト４９は、昇降台５１と螺合すると共に、駆動源（ここでは、モータ）５０により、回転される。モータ５０により、回転シャフト４９が回転されると、昇降台５１が上下方向に昇降される。
【００５２】
図４に示すように、昇降台５１の一端（図中の左側）には、左右方向に延びる、トーチ支持部５２が設けられている。このトーチ支持部５２の先端部には、２本のガイドシャフト５３が、前後方向に延びて設けられている。各ガイドシャフト５３には、トーチ前後移動台５５が、ガイドシャフト５３に沿って、前後方向に移動自在に設けられている。このトーチ前後移動台５５は、図示しない回転シャフト（ねじ切りシャフト）と螺合しており、その回転シャフトを回転させる駆動源（ここでは、モータ）５４により、前後方向に移動される。
【００５３】
トーチ前後移動台５５の下面には、左右方向に延びる、ガイドシャフト５６が設けられている。このガイドシャフト５６には、トーチ左右移動台５７が、ガイドシャフト５６に沿って、左右方向に移動自在に設けられている。このトーチ左右移動台５７は、図示しない回転シャフト（ねじ切りシャフト）と螺合しており、その回転シャフトを回転させる駆動源（ここでは、モータ）６５により移動される。
【００５４】
トーチ左右移動台５７の下方には、左右方向に延びる、水平リブＲを切断するための切断手段５８が設けられている。ここでは、切断手段５８は、ガストーチであり、その火口先（トーチヘッド）を下方に向けて配置されている。
【００５５】
また、昇降台５１の一端（図中の左側）であって、トーチ支持部５２の下側には、左右方向に延びる、クランプ支持部５９が設けられている。クランプ支持部５９には、左右方向に延びる、２本のガイドシャフト６０が設けられている。各ガイドシャフト６０には、クランプ左右移動台６１が、ガイドシャフト６０に沿って、左右方向に移動自在に設けられている。このクランプ左右移動台６１は、駆動源（ここでは、油圧シリンダ）６６により移動される。
【００５６】
クランプ左右移動台６１の先端（図中の左側）には、水平リブＲを把持するための把持手段（クランプ）６２が開閉自在に設けられている。このクランプ６２を、駆動源（ここでは、油圧シリンダ）６３により開閉することにより、水平リブＲを把持又は開放する。また、クランプ６２は、クランプ左右移動台６１と平行な位置から下方向に、ほぼ９０度回動自在にも設けられている。クランプ６２は、駆動源（ここでは、油圧シリンダ）６４により上下方向に回動される。
【００５７】
モータ５０によって、昇降台５１を昇降させることで、ガストーチ５８及びクランプ６２が上下方向に昇降される。また、モータ５４によって、トーチ前後移動台５５を前後方向に移動させることで、ガストーチ５８が前後方向に移動される。また、モータ６５によって、トーチ左右移動台５７を左右方向に移動させることで、ガストーチ５８が左右方向に移動される。そして、シリンダ６６によって、クランプ左右移動台６１を左右に移動させることで、クランプ６２が左右に移動される。
【００５８】
以下、リブ切除装置１３の動作について説明する。
【００５９】
まず、クランプ６２を、切除すべき水平リブＲと同じ高さまで上昇（又は、下降）させる。次に、クランプ６２を、クランプ６２が水平リブＲを把持できる位置まで左方向に移動させる。次に、クランプ６２によって、水平リブＲを把持する。
【００６０】
その後、ガストーチ５８を、左方向に移動させ、水平リブＲの上面の端部付近に近接させる。そこで、ガストーチ５８を稼動させ、水平リブＲを左方向（スキンプレートＳ側）に切断していく。ガストーチ５８が、スキンプレート直前まで達したら、ガストーチ５８を前方向に移動させ、水平リブＲを前方向に切断していく。
【００６１】
ガストーチ５８が、所定の位置（前方の垂直リブ又はフランジ直前）まで達したら、ガストーチ５８を右方向に移動させ、水平リブＲを右方向に切断していく。
【００６２】
ガストーチ５８が、水平リブＲを端部まで切断したら、四角形状に水平リブＲが切断されたこととなる。そこで、ガストーチ５８の稼動を停止すると共に、右方向に移動させ、ガストーチ５８を、水平リブＲから離れた位置に移動させる。
【００６３】
その後、クランプ６２を右方向に移動させ、クランプ６２が把持している切断した水平リブＲを右方向に移動させる。そこで、ベース４３を旋回させて、クランプ６２で把持している切断した水平リブＲを、セグメントの内方（図４中の右方向）に移送する。セグメントの内方において、クランプ６２を開放すると共に、クランプ６２を下方に回動させると、切断された水平リブＲが所定の位置に積載される。
【００６４】
図１（ｂ）のように、切断すべき水平リブＲが、上下方向に複数ある場合は、上述と同様の手順で、切断すべき水平リブＲの全てを切断する。
【００６５】
このように、リブ切除装置１３は、クランプ６２で水平リブＲを把持しながら、ガストーチ５８で水平リブを切断する。その後、ベース４３を旋回させ、切断した水平リブＲをトンネルの内方へ移送する。
【００６６】
次に、図２及び図５を用いて、スキンプレート切除装置１４について説明する。
【００６７】
図５は、進行方向の後方から見たスキンプレート切除装置１４の正面図である。
【００６８】
図５に示すように、スキンプレート切除装置１４は、レール１７の上に配置された走行台車７１を備えている。この走行台車７１の上には、支柱７３と天板７４とを備えたフレーム７２が固定されている。
【００６９】
フレーム７２の天板７４から下方に支柱７３と並行に延びて、２本のガイドシャフト７６が走行台車７１に固定されている。このガイドシャフト７６に沿って、昇降台７７が上下方向に昇降自在に設けられている。
【００７０】
フレーム７２の天板７４には、上部滑車７８が、走行台車７１には、下部滑車７９がそれぞれ設けられている。下部滑車７９には、それを回転駆動する駆動源（ここでは、モータ）８１が接続されている。このモータ８１により、下部滑車７９を回転駆動させることで、上部滑車７８と下部滑車７９との間を、チェーン８０が循環する。昇降台７７は、チェーン８０と噛合しており、モータ８１によって、上下方向に昇降される。
【００７１】
昇降台７７の一端（図中の手前側）には、左右方向に延びる２本のガイドシャフト８２が設けられている。このガイドシャフト８２に沿って、トーチ左右移動台８３が、左右方向に移動自在に設けられている。このトーチ左右移動台８３は、２本のガイドシャフト８２間の、駆動源（ここでは、油圧シリンダ）８４と接続されており、この油圧シリンダ８４により左右方向に移動される。
【００７２】
図２に示すように、トーチ左右移動台８３の一端（図中の左側）には、前後方向に延びる、トーチ支持部８７が設けられている。このトーチ支持部８７の下側には、前後方向に延びる、２本のガイドシャフト８５が設けられている。このガイドシャフト８５に沿って、トーチ前後移動台８６が前後方向に移動自在に設けられている。このトーチ前後移動台８６は、２本のガイドシャフト８５間に設けられた、図示しない回転シャフト（ねじ切りシャフト）と螺合しており、トーチ支持部８７の一端（図中の左側）に設けられた、駆動源（ここでは、モータ）８８により、前後方向に移動される。
【００７３】
トーチ前後移動台８６の下方には、左右方向に延びる（図５参照）、スキンプレートＳを切断するための切断手段８９が設けられている。ここでは、切断手段８９は、プラズマトーチであり、その火口先（トーチヘッド）を側方に向けて配置されている。
【００７４】
モータ８１によって、チェーン８０を循環させることにより、プラズマトーチ８９が上下方向に昇降される。また、油圧シリンダ８４によって、トーチ左右移動台８３を左右方向に移動することにより、プラズマトーチ８９が左右方向に移動される。そして、モータ８８によって、トーチ前後移動台８６を前後方向に移動することにより、プラズマトーチ８９が前後方向に移動される。
【００７５】
以下、スキンプレート切除装置１４の動作について説明する。
【００７６】
まず、プラズマトーチ８９を切断開始位置に移動させる（例えば、図２で示す位置）。ここで、プラズマトーチ８９を左方向に、スキンプレートＳを切断可能な距離まで移動させる。
【００７７】
次に、プラズマトーチ８９を稼動して、プラズマトーチ８９を下方向に移動することにより、スキンプレートＳを下方に切断していく。前述のリブ切除装置１３により、水平リブＲが切除されているので、プラズマトーチ８９を、大きな範囲で上下方向に移動させることができる。所定の位置にプラズマトーチ８９が達したら、プラズマトーチ８９を後ろ方向に移動させ、スキンプレートＳを後ろ方向に切断していく。所定の位置にプラズマトーチ８９が達したら、プラズマトーチ８９を上方向に移動させ、スキンプレートＳを上方向に切断していく。切断開始位置と同じ高さに達したら、プラズマトーチ８９を前方向に移動させ、スキンプレートＳを前方向に切断していく。
【００７８】
プラズマトーチ８９が、切断開始位置に達したら、矩形状にスキンプレートＳが切断されたこととなる。
【００７９】
このように、スキンプレート切除装置１４は、プラズマトーチ８９で、リブ切除装置１３が切除した水平リブＲと連続するスキンプレートＳを切断する。
【００８０】
ここで、スキンプレートＳは、スキンプレートＳの後方の土と一体になっており、スキンプレート切除装置１４による切断中及び切断後に剥離してこない場合がある。その理由として、スキンプレートＳの後方の土は、止水補助薬を注入されており、粘性を持っているため、スキンプレートＳが後方の土とくっついていることが挙げられる。そのため、このような場合は、スキンプレートＳを、後方の土から剥離するため、スキンプレート剥離装置１５を使用する。
【００８１】
次に、図２及び図６を用いて、スキンプレート剥離装置１５について説明する。
【００８２】
図６は、進行方向の後方から見たスキンプレート剥離装置１５の正面図である。
【００８３】
図６に示すように、スキンプレート剥離装置１５は、レール１７の上に配置された走行台車９５を備えている。この走行台車９５は、レールをクランプして、転倒を防止するためのレールクランプ９６を備えている。また、走行台車９５の側方（図中の右側）には、バランスウェート９７が備えられている。走行台車９５の上には、ベース９８が軸Ｙ周りに旋回自在に設けられている。このベース９８は、駆動源（ここでは、モータ）９９により、旋回される。
【００８４】
ベース９８上には、ベース９８から上方に延びる、フレーム１００が備えられている。このフレーム１００の一側（図中の左側）には、４組のスキンプレート吸着・剥離部１０１が縦方向に直列に備えられている。
【００８５】
このスキンプレート吸着・剥離部１０１は、その先端部に、スキンプレートＳを把持（吸着）するための把持手段（ここでは、マグネット）１０２を備えている。このマグネット１０２は、伸縮ロッド１０３を介して、フレーム１００に、左右方向に移動自在に設けられている。マグネット１０２は、マグネット１０２とフレーム１００との間に備えられた、駆動源（ここでは、油圧シリンダ）１０４により移動される。マグネット１０２は、一端（図中の左側）に磁極を有しており、マグネット入切シリンダ１０５により、磁力のＯＮとＯＦＦとの切り換えを行う。
【００８６】
以下、スキンプレート剥離装置１５の動作について説明する。
【００８７】
まず、マグネット１０２を左方向に移動させ、剥離すべきスキンプレートＳに接触させる。ここで、マグネット１０２の磁力をＯＮに切り換えて、マグネット１０２をスキンプレートＳ（スキンプレート切除装置１４が切断したスキンプレートＳ）に吸着させる。
【００８８】
その後、マグネット１０２を右方向に移動させることで、スキンプレートＳを土から剥離させる。なお、このときは、クランプ９６でレール１７を挟み込んでいるので、スキンプレート剥離装置１５が転倒することはない。スキンプレートＳを剥離させた後、ベース９８をほぼ１８０度旋回して、剥離させたスキンプレートＳをセグメントの内方に移送する。
【００８９】
ここで、マグネット１０２の磁力をＯＦＦに切り換えて、スキンプレートＳをマグネット１０２から放すことにより、切断されたスキンプレートＳが所定の位置に積載される。
【００９０】
このように、スキンプレート剥離装置１５は、スキンプレートＳを土から剥離していく。
【００９１】
リブ切除装置１３及びスキンプレート切断装置１４により切断された水平リブＲ及びスキンプレートＳ（以下、切断部材）は、セグメント（単体トンネル）の内部の所定の位置（例えば、レールの側方）に積載されていく。この積載された切断部材を作業者により収集していってもよいが、以下に説明するような、切断部材を収集するための切断部材運搬装置（運搬手段）を、セグメント切断装置１１に更に備えてもよい。
【００９２】
本実施の形態においては、切断部材運搬装置は、スキンプレート剥離装置１５の後方に連結される。
【００９３】
図７を用いて、切断部材運搬装置について説明する。
【００９４】
図７は、進行方向の後方から見た切断部材運搬装置の正面図である。
【００９５】
図７に示すように、切断部材運搬装置１６は、レール１７の上に配置された走行台車１１１を備えている。この走行台車１１１の上には、切断部材Ｐ（リブ切除装置１３及びスキンプレート切除装置１４により切断された水平リブＲ及びスキンプレートＳ）を収容するための収容容器１１２と、切断部材Ｐを収容容器１１２に積載するための収集部１１３とを備えている。
【００９６】
収集部１１３は、走行台車１１１から上方に延びる支柱１１４と、この支柱１１４の上端に備えられ、水平に延びるアーム１１５と、このアーム１１５の先端に備えられたクレーン１１６と、このクレーン１１６により上下方向に移動される、切断部材Ｐを把持（吸着）するための把持手段（ここでは、マグネット）１１７とを備えている。
【００９７】
アーム１１５は、支柱１１４の軸周りに回転自在に設けられている。アーム１１５の回転によって、マグネット１１７が、収容容器１１２と切断部材Ｐの積載位置との間を移動する。クレーン１１６によって、マグネット１１７が上下方向に昇降する。
【００９８】
以下、切断部材運搬装置１６の動作を説明する。
【００９９】
まず、マグネット１１７を下方向に降ろして、切断部材Ｐを把持（吸着）する。次に、マグネット１１７を上方向に上昇させて、切断部材Ｐを持ち上げる。アーム１１５を回転させて、マグネット１１７を収容容器１１２の上方に移動させて、切断部材Ｐを放す（磁力をＯＦＦにする）と、切断部材Ｐが収容容器１１２内に積載される。
【０１００】
このように、切断部材運搬装置１６は、所定の位置に積載されている切断部材Ｐを回収していく。
【０１０１】
以上、説明したように、本実施の形態のセグメント切断装置１１は、水平リブＲを切断すると共に、切断した水平リブＲをセグメント（単体トンネル）の内方に積載していく。次に、セグメント切断装置１１は、スキンプレートＳを切断すると共に、切断したスキンプレートＳをセグメント（単体トンネル）の内方に積載していく。次に、セグメント切断装置１１は、積載された切断部材Ｐを回収していく。そして、セグメント切断装置１１は、所定の間隔（下部のリブＲ１、２のピッチ）だけ、セグメント（単体トンネル）の軸方向に進んで、同様の作業を繰返し行っていく。
【０１０２】
本実施の形態のセグメント切断装置１１は、各装置（１２、１３、１４、１５、１６）が別々の走行台車（２１、４１、７１、９５、１１１）を備えているため、装置の構成又は配列を換えても使用することができる。例えば、セグメントに水平リブＲがない場合、セグメント切断装置１１は、リブ切除装置１３を連結しないで使用することが可能である。
【０１０３】
以上、本実施の形態のセグメント切断装置１１は、ＭＭＳＴ工法という新たなトンネル構築工法において必要とされる、セグメントを切除する作業を、全てのセグメントに対して連続的且つ自動的に行うことが可能であるため、能率がよい。また、セグメント切断装置１１及びその方法は、強度を確保するのに必要な垂直リブを切断しないで残すため、安全にセグメントを切断することができる。
【０１０４】
なお、本発明は、上述の実施の形態には限定されず、様々な変形例が考えられるものである。
【０１０５】
本実施の形態においては、走行位置決め装置１２は、セグメントの下部に設けられたリブＲ１、２を利用して、後続の装置（１３、１４、１５、１６）を牽引、および位置決めするとしたが、走行位置決め装置１２に、別途駆動源を設けて、走行位置決め装置１２を自走式としてもよい。
【０１０６】
切断手段５８、８９は、水平リブＲ又はスキンプレートＳを切断することができればよく、ガス溶断、又はプラズマ溶断には限定されない。切断手段５８、８９は、切断すべき水平リブＲ又はスキンプレートＳの厚さ等を考慮して決定すればよい。
【０１０７】
把持手段６２、１０２、１１７は、水平リブＲ又はスキンプレートＳを把持できればよく、マグネット、又はクランプによる把持には限定されない。
【０１０８】
本実施の形態においては、各装置（１２、１３、１４、１５、１６）に、それぞれ走行台車（２１、４１、７１、９５、１１１）を設けているが、セグメント切断装置１１は、一つの大きな走行台車のみを備え、その走行台車の上に各装置（１２、１３、１４、１５、１６）の機構を備えてもよい。
【０１０９】
ここで、スキンプレート切除装置１４により、スキンプレートＳを切断しているときに、スキンプレートＳが後方の土から剥離してくるような場合が考えられる。このような場合、セグメント切断装置１１に、スキンプレートＳの剥離を抑える機能を更に備えて、スキンプレートＳを後方の土に抑えながら切断するとよい。例えば、スキンプレート剥離装置１５のスキンプレート吸着・剥離部１０１のような機構で、スキンプレートＳを抑えながら、スキンプレート切除装置１４でスキンプレートＳを切断することが考えられる。
【０１１０】
本実施の形態の切断部材運搬装置１６は、他の装置（１２、１３、１４、１５）と同一レール１７の上を走行するとしたが、レール１７と並列に別のレールを敷設して、そのレールの上を走行するようにしてもよい。このようにすれば、把持手段６２、１０２が把持した切断部材Ｐを直接、切断部材運搬装置１６に積載することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】（ａ）は、セグメントの部分正面図である。（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態を示すセグメント切断装置の概略図である。
【図３】（ａ）は、走行位置決め装置の側面図である。（ｂ）は、進行方向の前方から見た走行位置決め装置の正面図である。
【図４】進行方向の後方から見たリブ切除装置の正面図である。
【図５】進行方向の後方から見たスキンプレート切除装置の正面図である。
【図６】進行方向の後方から見たスキンプレート剥離装置の正面図である。
【図７】進行方向の後方から見た切断部材運搬装置の正面図である。
【図８】トンネルの正面断面図である。
【図９】（ａ）は、上下方向に隣接する単体トンネルを上下方向に接続する方法について説明するための概略図である。（ｂ）は、上下方向に隣接する単体トンネルを上下方向に接続する方法について説明するための概略図である。（ｃ）は、上下方向に隣接する単体トンネルを上下方向に接続する方法について説明するための概略図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  セグメント
２  スキンプレート（外郭）
４  リブ構造体
５  垂直リブ
６  水平リブ
１１  セグメント切断装置
１２  走行位置決め装置（走行位置決め手段）
１３  リブ切除装置（第一切除手段、移送手段）
１４  スキンプレート切除装置（第二切除手段）
１５  スキンプレート剥離装置（剥離手段）
１６  切断部材運搬装置（運搬手段）
【図１】
2005068903.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005068903.tif 000007
【図６】
2005068903.tif 000008
【図７】
2005068903.tif 000009
【図８】
2005068903.tif 000010
【図９】
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