JP6969061B2 - 分割支保工の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、分割支保工の連結構造に関する。

トンネルを構築する工法として、ＮＡＴＭ工法(New Austrian Tunneling Method)が知
られている。ＮＡＴＭ工法は、地山が有する支保能力、強度を有効に利用してトンネルの安定を保つという考え方のもとに、吹付けコンクリート、ロックボルト、鋼製支保工を適宜に用いて、地山と一体化したトンネル構造物を建設する工法である。

ＮＡＴＭ工法においてトンネルを構築する際に、アーチ状の鋼製支保工を設置する場合、通常、以下に説明する手順により行われている。まず、切羽の近傍に吹付け機をセットして、切羽にコンクリートを一次吹き付けし、これが完了すると、吹付け機を退出させる。次いで、切羽近傍に支保工を建て込むエレクタを備えた作業車を配置し、エレクタによりアーチ状の鋼製支保工を切羽近傍のトンネル坑壁に建て込み、これが完了すると作業車を退出させる。次に、切羽に吹付け機を再び配置し、建て込まれたトンネル支保工を埋め込むようにして、コンクリートの二次吹付けを行い、吹付け機を退出させる。

鋼製支保工の建て込みに際しては、主にエレクタ装置やドリルジャンボ等といった重機のブーム先端に付設されたハンドによって、円弧状に分割された左右一対の分割支保工を把持して建て込み作業を行った後、左右の分割支保工の天端に設けられている継手板同士を突き合わせてボルト接合することでアーチ状に建て込む方法が一般的であるが、かかるボルト接合は人手作業となっているのが実情である。すなわち、ボルト接合を用いる分割支保工の連結構造においては、左右の分割支保工に設けられた継手板同士を当接させた状態で、切羽近傍に組まれた作業足場や重機のブームに設けられたマンケージ等に人員を配置して、トンネル天端付近まで人員を移動させ、その天端付近に位置する分割支保工の継手板同士にボルトを挿通し、かかるボルトをナットにて締結するといった人手による連結作業を行う必要があった。

これに対して、近年では、左右における一方の鋼製支保工における継手板に凸型連結部を設けると共に、他方の鋼製支保工における継手板に凹型連結部を設け、鋼製支保工を把持する重機のハンドを相対移動させて凹型連結部に凸型連結部を係合させることで一対の鋼製支保工をアーチ状に連結することを可能にした鋼製支保工の連結構造も提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１７−１１５４４６号公報 特開２０１７−１０６２７２号公報 特開２０００−４５６９５号公報

ところで、一対の鋼製支保工における継手板同士を接合する際、継手板相互の応力伝達を確実なものとするために、継手板同士を複数箇所で接合する必要がある。例えば、特許文献１に記載された鋼製支保工の連結構造においては、それぞれの継手板に凸型連結部と凹型連結部を一組ずつ配置している。しかしながら、重機のハンド操作を高精度で行うことは容易ではなく、一対の鋼製支保工における継手板同士を複数箇所で接合する場合、凸
型連結部と凹型連結部を誤った組み合わせで連結してしまう虞があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、一対の分割支保工を連結するための連結構造において、一対の分割支保工における継手板同士を複数箇所で接合する場合に雄型連結部と雌型連結部を誤った組み合わせで連結してしまうことを抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、トンネル坑壁に沿って建て込まれるアーチ状のトンネル支保工を形成する、弧状に分割された一対の分割支保工を連結するための連結構造であって、誤った組み合わせを構成する雌型連結部における挿入口の直径よりも雄型連結部の直径を大きくすることで雌型連結部および雄型連結部の誤連結を抑制するようにした。

より詳しくは、本発明は、トンネル坑壁に沿って建て込まれるアーチ状のトンネル支保工を形成する、弧状に分割された一対の分割支保工を連結するための連結構造であって、前記一対の分割支保工の天端部にそれぞれ設けられ、当該一対の分割支保工が連結される際に互いに当接される第１天端継手板および第２天端継手板と、前記第１天端継手板に凹設された第１雌型連結部および第２雌型連結部と、前記第２天端継手板に凸設された第１雄型連結部および第２雄型連結部と、を備え、前記第１天端継手板および前記第２天端継手板は、前記第１雌型連結部に前記第１雄型連結部が連結され、且つ前記第２雌型連結部に前記第２雄型連結部が連結されることによって所定の正規当接状態で接合され、前記第１雌型連結部は、前記第１雄型連結部を挿入可能な第１挿入口を有し、前記第２雌型連結部は、前記第２雄型連結部を挿入可能な第２挿入口を有し、前記第１挿入口の直径は、前記第２挿入口の直径よりも小さく、前記第１雄型連結部の直径は、前記第２雄型連結部の直径および前記第１挿入口の直径よりも小さく、前記第２雄型連結部の直径は、前記第１挿入口の直径よりも大きく且つ前記第２挿入口の直径よりも小さい。

本発明によれば、一対の分割支保工における継手板同士を複数箇所で接合する場合に、雄型連結部と雌型連結部を誤った組み合わせで連結してしまうことを抑制することができる。

また、本発明において、前記第１雌型連結部および前記第２雌型連結部は、前記第１天端継手板の横幅方向に並列して凹設され、前記第１雄型連結部および前記第２雄型連結部は、前記第２天端継手板の横幅方向に並列して凸設され、前記第１天端継手板の前記第２雌型連結部側に位置する側縁には、当該第１天端継手板の外面から垂直方向に離反する方向に向けて側縁ガイド板が突設されており、前記一対の分割支保工を連結する際に、前記第２天端継手板の前記第２雄型連結部側に位置する側縁が前記側縁ガイド板と当接することで、前記第１雌型連結部に対する前記第１雄型連結部の横位置と、前記第２雌型連結部に対する前記第２雄型連結部の横位置が合わせられるように構成されていてもよい。

また、本発明において、前記第１天端継手板の上縁には、当該第１天端継手板の外面から垂直方向に離反する方向に向けて上縁ガイド板が突設されており、前記一対の分割支保工を連結する際に、前記第２天端継手板の上縁が前記上縁ガイド板と当接することで、前記第１雌型連結部に対する前記第１雄型連結部の高さ位置と、前記第２雌型連結部に対する前記第２雄型連結部の高さ位置が合わせられるように構成されていてもよい。

また、本発明において、前記第１雄型連結部および前記第２雄型連結部の各々は、前記第２天端継手板から突出する棒状の雄型係止部材を有し、前記第１雌型連結部は、前記第１挿入口が開口形成される収納室を内部に有するケーシングを含み、前記第１挿入口から
収納室内へ挿入された前記雄型係止部材を係止し、前記第２雌型連結部は、前記第２挿入口が開口形成される収納室を内部に有するケーシングを含み、前記第２挿入口から収納室内へ挿入された前記雄型係止部材を係止するように構成されていてもよい。

本発明によれば、一対の分割支保工を連結するための連結構造において、一対の分割支保工における継手板同士を複数箇所で接合する場合に雄型連結部と雌型連結部を誤った組み合わせで連結してしまうことを抑制する技術を提供できる。

図１は、実施形態１に係るトンネル支保工の側面図である。 図２は、実施形態１に係るトンネル支保構造を説明する図である。 図３は、実施形態１に係るトンネル支保工の建て込みシステムの概略構成図である。 図４は、実施形態１に係る作業車の上面図である。 図５は、実施形態１に係る作業車の側面図である。 図６は、実施形態１に係るトンネル支保工へのターゲットの取付け位置を示す図である。 図７は、実施形態１に係るターゲットを示す図である。 図８Ａは、実施形態１に係る第１天端継手板の正面図である。 図８Ｂは、実施形態１に係る第１天端継手板の背面図である。 図８Ｃは、実施形態１に係る第１天端継手板の側面図である。 図９Ａは、実施形態１に係る第２天端継手板の正面図である。 図９Ｂは、実施形態１に係る第２天端継手板の背面図である。 図９Ｃは、実施形態１に係る第２天端継手板の側面図である。 図１０は、実施形態１に係る左側分割支保工および右側分割支保工を連結する連結構造を示す概略図である。 図１１は、図１０におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。 図１２は、実施形態１に係る雌型連結部と雄型連結部を連結した状態を示す図である。 図１３Ａは、実施形態１に係る第１天端継手板および第２天端継手板を接合する状況を説明する図である。 図１３Ｂは、実施形態１に係る第１天端継手板および第２天端継手板を接合する状況を説明する図である。 図１３Ｃは、実施形態１に係る第１天端継手板および第２天端継手板を接合する状況を説明する図である。 図１４は、実施形態１に係る第１天端継手板における第１雌型連結部に対する第２天端継手板における第２雄型連結部の誤連結を抑止している状況を説明する図である。 図１５は、実施形態１の変形例に係る連結構造を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るトンネル支保工１０の側面図である。トンネル支保工１０は、トンネル掘削に伴い露出する地山の崩落防止のために、掘削直後の坑壁に沿って建て込まれるアーチ状の鋼製支保工であり、トンネル軸方向に沿って一定間隔毎に設置される。本実施形態におけるトンネル支保工１０は、Ｈ形断面を有するＨ形鋼によって形成されている。より詳しくは、トンネル支保工１０は、一対の円弧状の分割支保工１０Ｌ，１０Ｒ
の天端部（上端部）同士を一体に連結することでアーチ状に形成されている。以下、分割支保工１０Ｌを「左側分割支保工」と呼び、分割支保工１０Ｒを「右側分割支保工」と呼ぶ。

左側分割支保工１０Ｌは、第１本体部１１１、第１天端継手板１２１、第１底板１３１を有する。第１本体部１１１は、ウェブ１１１ａ、当該ウェブ１１１ａに直交する一対の地山側フランジ１１１ｂおよび内空側フランジ１１１ｃから構成されるＨ形鋼である。また、第１本体部１１１における一端には第１天端継手板１２１が溶接され、他端には第１底板１３１が溶接されている。第１天端継手板１２１および第１底板１３１は四角形の鋼製平板であり、第１本体部１１１のＨ形断面に対して直交方向に延在している。右側分割支保工１０Ｒについても同様に、第２本体部１１２、第２天端継手板１２２、第２底板１３２を有する。第２本体部１１２は、ウェブ１１２ａ、当該ウェブ１１２ａに直交する一対の地山側フランジ１１２ｂおよび内空側フランジ１１２ｃから構成されるＨ形鋼である。また、第２本体部１１２における一端には第２天端継手板１２２が溶接され、他端には第２底板１３２が溶接されている。第２天端継手板１２２、第２底板１３２は四角形の鋼製平板であり、第２本体部１１２のＨ形断面に対して直交方向に延在している。本実施形態では、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２は合同の正方形平面を有している。図１に示すように、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒは、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が互いに突き合わされた状態で連結されている。

図２は、実施形態１に係るトンネル支保構造１を説明する図である。図２における符号３は、一次吹付けコンクリート層である。また、符号６は、二次吹付けコンクリート層である。なお、図２には、トンネル支保工１０の右側分割支保工１０Ｒが図示されている。本実施形態のトンネル構築方法において、切羽８の掘削によってトンネルＴの側面に地山７が露出した後、この地山７に対して一次コンクリートの吹付け施工が行われることで、一次吹付けコンクリート層３が形成される。その後、トンネル坑壁面に沿って一次吹付けコンクリート層３の内空側に上述したアーチ状のトンネル支保工１０が建て込まれる。トンネル支保工１０は、トンネルＴの坑口側に位置する既設のトンネル支保工１０に対して、切羽８側に隣接し、トンネルＴの軸方向に所定の間隔（例えば、１．０ｍ〜１．５ｍ程度）で配列される。トンネル支保工１０の建て込みは、一対のブーム先端に取り付けられたハンドを備えたエレクタ装置を用いて行われる。以下、トンネル支保工１０の建て込み方法について詳しく説明する。

図３は、実施形態１に係るトンネル支保工１０の建て込みシステムＳの概略構成図である。図中、符号１００はトンネル支保工１０の建て込みを行うエレクタ装置、符号２００はエレクタ装置１００を搭載すると共に自走可能な作業車（重機）である。符号３００はレーザ光による測距・測角儀（測量機）である自動追尾型トータルステーション、符号４００はトータルステーション３００を制御するトータルステーションコントローラ、符号５００はトータルステーションコントローラ４００と無線による送受信を可能とするトータルステーション側アンテナである。

エレクタ装置１００は、操縦席に搭載されたディスプレイ装置であるモニタ１０１、エレクタコントローラ１０２、エレクタ側アンテナ１０３、操作盤１０４、キーボード１０５、ポンティングデバイス１０６等を有する。

トータルステーション３００は、レーザ光を照射してプリズム等を含むターゲット９を自動追尾し、その測距・測角を行うことで、ターゲット９の位置を測定（測量）する測量機であり、トンネルＴ内において座標が既知の地点（座標既知地点）に設置される。本実施形態では、切羽８に建て込むトンネル支保工１０（左側分割支保工１０Ｌおよび右側分
割支保工１０Ｒ）にターゲット９を取り付け、トンネル支保工１０（左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ）の移動に伴いターゲット９を自動追尾することから、そのようなターゲットの自動追尾、および視準に障害が無いところを選んで設置するとよい。例えば、トンネル床面に設置しても良いし、天井部に架台を架設して、トータルステーション３００を架台上に設置しても良い。

トータルステーションコントローラ４００は、例えば携帯可能なコンピュータを含んで構成されている。トータルステーションコントローラ４００は、コンピュータに組み込まれたソフトウェアによってトータルステーション３００の各種の機構を自動制御すると共に、トータルステーション３００の測量データを処理する。更に、トータルステーションコントローラ４００は、エレクタコントローラ１０２側との無線通信によりデータの送受信が可能であり、且つ、エレクタコントローラ１０２側からの指令によりトータルステーション３００の各種の機構を無線遠隔操作することが可能である。

図４は、実施形態１に係る作業車２００の上面図である。図５は、実施形態１に係る作業車２００の側面図である。作業車２００は、エレクタ装置１００および吹付け装置６００を備えている。エレクタ装置１００は、同一構成の一対のブーム１７Ｌ，１７Ｒを備えている。一対のブーム１７Ｌ，１７Ｒは、これらに付設される駆動機構の作動によって伸縮動作、傾動動作、揺動動作、回動動作が自在である。また、各ブーム１７Ｌ，１７Ｒの先端には、同一構成の一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒが連結されている。一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒは、これらに付設される駆動機構の作動によって回転動作および揺動動作が自在であり、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒをそれぞれ着脱自在に挟圧把持（保持）することができる。

以下では、符号１７Ｌで示すブームを「左側ブーム」と呼び、符号１７Ｒで示すブームを「右側ブーム」と呼ぶ。また、符号１８Ｌで示すハンドを「左側ハンド」と呼び、符号１８Ｒで示すハンドを「右側ハンド」と呼ぶ。エレクタ装置１００は、左側ハンド１８Ｌに左側分割支保工１０Ｌを着脱自在に把持し、右側ハンド１８Ｒに右側分割支保工１０Ｒを着脱自在に把持することができる。本実施形態において、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒは、アーチ状のトンネル支保工１０が２分割された一対の支保材であり、切羽８の近傍に誘導された後、これらを切羽８で組み立ててアーチ状のトンネル支保工１０を形成する。

図６は、実施形態１に係るトンネル支保工へのターゲットの取付け位置を示す図である。図６に示すように、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒは左右対称な円弧状である。ここで、左側分割支保工１０Ｌは、その上端部と下端部にそれぞれ第１ターゲット９ａと第２ターゲット９ｂが取り付けられる。また、右側分割支保工１０Ｒは、その上端部と下端部にそれぞれ第３ターゲット９ｃと第４ターゲット９ｄが取り付けられる。ここで、第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄを「ターゲット９」と総称する。図７は、実施形態１に係るターゲット９を示す図である。ターゲット９は、ホルダ９１の基端部に設けられた磁石９２と、ホルダ９１の先端に設けられたプリズム９３を有する。左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒは鋼製であるため、ホルダ９１に設けられた磁石９２の磁力によって左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒに対してターゲット９を着脱自在に取り付けることができる。

また、図７に示す例では、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの内空側フランジ１１１ｃ，１１２ｃにターゲット９が取り付けられるようになっている。本実施形態では、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの内空側フランジ１１１ｃ，１１２ｃに、各ターゲット９を取り付ける際の目印が予めペンキ等で標示されている。また、各ターゲット９は、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの内空側フ
ランジ１１１ｃ，１１２ｃに取り付けた状態において、その取付け面からプリズム９３中心までの高さＨｐは一定である。

次に、図４および図５を参照して吹付け装置６００について説明する。吹付け装置６００は、左側ブーム１７Ｌおよび右側ブーム１７Ｒの間に配設されており、アーム６０１と、アーム６０１に支持される吹付けロボット６０２と、吹付けロボット６０２の先端側に設けられる吹付けノズル６０３等を備えている。アーム６０１は、伸縮動作、傾動動作等が可能である。また、吹付けロボット６０２は、吹付けノズル６０３の傾動動作、回動動作等が可能である。その他、吹付け装置６００は、コンクリートポンプ、急結剤供給装置、コンプレッサ、高圧水ポンプ等を備えている。吹付けロボット６０２は、コンクリートポンプから供給された吹付けコンクリートを吹付けノズル６０３から吐出させることで、吹付けコンクリートを切羽８に吹付けることができる。

次に、本実施形態におけるトンネル支保工１０の建て込み方法について説明する。ＮＡＴＭ工法は、（１）切羽８を発破又は機械によって掘削→（２）ズリの搬出→（３）一次吹付けコンクリートの吹付け→（４）トンネル支保工の建て込み→（５）二次吹付けコンクリートの吹付け→（６）ロックボルトの打設を１サイクルとして繰り返すことで、トンネルＴを軸方向に延伸させる工法である。本実施形態では、（２）ズリの搬出工程が終了した後、エレクタ装置１００を搭載した作業車２００を切羽８近傍に配置する（エレクタ配置工程）。その際、エレクタ装置１００の各ハンド１８Ｌ，１８Ｒには、それぞれ左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを、トンネル軸（トンネル延伸方向）に沿って把持した状態で作業車２００を自走させ、切羽８近傍に配置する。そして、これから左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを建て込む地山７（トンネル坑壁面）に、吹付け装置６００を用いて一次吹付けコンクリートを吹付けることで一次吹付けコンクリート層３を形成する。

次に、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを各ハンド１８Ｌ，１８Ｒに把持しつつ当該各ハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動することで左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを天端部同士で相互に連結する（支保工連結工程）。以下、トンネル支保工１０（左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ）の連結構造について説明する。

図８Ａは、第１天端継手板１２１の正面図である。図８Ｂは、第１天端継手板１２１の背面図である。図８Ｃは、第１天端継手板１２１の側面図である。ここで、符号１２１ａは、第１天端継手板１２１の外面、符号１２１ｂは第１天端継手板１２Ｌの内面である。符号１２１ｃは第１天端継手板１２１の上縁、符号１２１ｄは第１天端継手板１２１の下縁、符号１２１ｅは第１天端継手板１２１の第１側縁、符号１２１ｆは第１天端継手板１２１の第２側縁である。ここで、第１天端継手板１２１の下縁１２１ｄは、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒが連結される際にトンネルＴの内空側に対向し、上縁１２１ｃはその反対側、すなわち地山７側に対向する。また、第１天端継手板１２１の第２側縁１２１ｆは、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒが連結される際にトンネルＴの切羽８側に対向し、第１側縁１２１ｅはその反対側、すなわち作業車２００（エレクタ装置１００）側に対向する。

図８Ｂにおいて、第１天端継手板１２１に接続される第１本体部１１１の端部形状を破線で示す。また、図８Ａおよび図８Ｂに、第１天端継手板１２１の上下方向（高さ方向）および横幅方向を図示する。第１天端継手板１２１の上下方向は、第１側縁１２１ｅおよび第２側縁１２１ｆの延伸方向と平行であり、且つ、第１本体部１１１が第１天端継手板１２１と連結する位置におけるウェブ１１１ａの延伸方向と平行である。また、第１天端継手板１２１の横幅方向は上縁１２１ｃおよび下縁１２１ｄの延伸方向と平行であり、且
つ、第１本体部１１１が第１天端継手板１２１と連結する位置における地山側フランジ１１１ｂおよび内空側フランジ１１１ｃの延伸方向と平行である。

図９Ａは、第２天端継手板１２２の正面図である。図９Ｂは、第２天端継手板１２２の背面図である。図９Ｃは、第２天端継手板１２２の側面図である。ここで、符号１２２ａは、第２天端継手板１２２の外面、符号１２２ｂは第２天端継手板１２２の内面である。また、符号１２２ｃは第２天端継手板１２２の上縁、符号１２２ｄは第２天端継手板１２２の下縁、符号１２２ｅは第２天端継手板１２２の第１側縁、符号１２２ｆは第２天端継手板１２２の第２側縁である。ここで、第２天端継手板１２２の下縁１２２ｄは、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒが連結される際にトンネルＴの内空側に対向し、上縁１２２ｃはその反対側、すなわち地山７側に対向する。また、第２天端継手板１２２の第２側縁１２２ｆは、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒが連結される際にトンネルＴの切羽８側に対向し、第１側縁１２２ｅはその反対側、すなわち作業車２００（エレクタ装置１００）側に対向する。

図９Ｂにおいて、第２天端継手板１２２に接続される第２本体部１１２の端部形状を破線で示す。また、図９Ａおよび図９Ｂに、第２天端継手板１２２の上下方向および横幅方向を図示する。第２天端継手板１２２の上下方向は第１側縁１２２ｅおよび第２側縁１２２ｆの延伸方向と平行であり、且つ、第２本体部１１２が第２天端継手板１２２と連結する位置におけるウェブ１１２ａの延伸方向と平行である。また、第２天端継手板１２２の横幅方向は上縁１２２ｃおよび下縁１２２ｄの延伸方向と平行であり、且つ、第２本体部１１２が第２天端継手板１２２と連結する位置における地山側フランジ１１２ｂおよび内空側フランジ１１２ｃの延伸方向と平行である。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１天端継手板１２１は略正方形の平面形状を有している。また、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第２天端継手板１２２も、第１天端継手板１２１と同様、略正方形の平面形状を有している。そして、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の上下寸法が互いに等しく、且つ、横幅寸法が互いに等しい。より詳しくは、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２は、それぞれ上縁１２１ｃ，１２２ｃ同士、下縁１２１ｄ，１２２ｄ同士、第１側縁１２１ｅ，１２２ｅ同士、第２側縁１２１ｆ，１２２ｆ同士の寸法が等しい。

第１天端継手板１２１には、一対の雌型連結部４０（第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂ）が第１天端継手板１２１の横幅方向に並んで凹設されている。また、第２天端継手板１２２には、一対の雄型連結部５０（第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂ）が第２天端継手板１２２の横幅方向に並んで凸設されている。左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを連結する連結構造３０は、一対の雌型連結部４０（第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂ）および一対の雄型連結部５０（第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂ）を含んで構成されている。

第１天端継手板１２１において、第１雌型連結部４０Ａが第１領域Ａ１に凹設され、第２雌型連結部４０Ｂが第２領域Ａ２に凹設されている。第１領域Ａ１は、第１天端継手板１２１の平面領域のうち、第１本体部１１１のウェブ１１１ａを境に第１側縁１２１ｅ側に位置すると共に、地山側フランジ１１１ｂ、内空側フランジ１１１ｃ及びウェブ１１１ａによって囲まれた領域である。第２領域Ａ２は、第１天端継手板１２１における平面領域のうち、第１本体部１１１のウェブ１１１ａを境に第２側縁１２１ｆ側に位置すると共に、地山側フランジ１１１ｂ、内空側フランジ１１１ｃ及びウェブ１１１ａによって囲まれた領域である。また、図８Ａに示すように、第１雄型連結部５０Ａは、第１側縁１２１ｅの近傍に設けられており、第２雌型連結部４０Ｂは第２側縁１２１ｆの近傍に設けられている。第１天端継手板１２１において、第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４
０Ｂは、第１天端継手板１２１の上下方向において同一高さに配置されており、第１天端継手板１２１の横幅方向に沿って並んで配列されている。つまり、第１天端継手板１２１における第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂの配列方向は、第１天端継手板１２１の横幅方向に一致している。

また、第２天端継手板１２２において、第１雄型連結部５０Ａが第３領域Ａ３に凸設され、第２雄型連結部５０Ｂが第４領域Ａ４に凸設されている。第３領域Ａ３は、第２天端継手板１２２における平面領域のうち、第２本体部１１２のウェブ１１２ａを境にして第１側縁１２２ｅ側に位置すると共に、地山側フランジ１１２ｂ、内空側フランジ１１２ｃ及びウェブ１１２ａによって囲まれた領域である。第４領域Ａ４は、第２天端継手板１２２の平面領域のうち、第２本体部１１２のウェブ１１２ａを境にして第２側縁１２２ｆ側に位置すると共に、地山側フランジ１１２ｂ、内空側フランジ１１２ｃ及びウェブ１１２ａによって囲まれた領域である。また、図９Ａに示すように、第１雄型連結部５０Ａは、第１側縁１２２ｅの近傍に設けられており、第２雄型連結部５０Ｂは第２側縁１２２ｆの近傍に設けられている。また、第２天端継手板１２２において、第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂは、第２天端継手板１２２の上下方向において同一高さに配置されており、第２天端継手板１２２の横幅方向に沿って並んで配列されている。つまり、第２天端継手板１２２における第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂの配列方向は、第２天端継手板１２２の横幅方向に一致している。更に、第１天端継手板１２１の横幅方向における第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂの中心間距離は、第２天端継手板１２２の横幅方向における第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂの中心間距離と等しい寸法に設定されている。

また、詳細については後述するが、本実施形態における第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２は、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結時において、第１雌型連結部４０Ａに第１雄型連結部５０Ａが連結され、且つ第２雌型連結部４０Ｂに第２雄型連結部５０Ｂが連結されることで、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が所定の正規当接状態で相互に接合される。ここでいう正規当接状態とは、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２間の応力伝達が円滑に行われるように外面１２１ａ、１２２ａ同士が面接触する態様で当接した状態として定義される。

なお、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が正規当接状態で接合された際、第１天端継手板１２１の上縁１２１ｃと第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃが互いに重なり、第１天端継手板１２１の下縁１２１ｄと第２天端継手板１２２の下縁１２２ｄが互いに重なる。また、第１天端継手板１２１の第１側縁１２１ｅと第２天端継手板１２２の第１側縁１２２ｅが互いに重なり、第１天端継手板１２１の第２側縁１２１ｆと第２天端継手板１２２の第２側縁１２２ｆが互いに重なる。

更に、本実施形態における第１天端継手板１２１は、側縁ガイド板１２１３および上縁ガイド板１２１４を有している。図８Ａ〜図８Ｃに示すように、側縁ガイド板１２１３および上縁ガイド板１２１４はそれぞれ矩形の平板プレート形状を有しており、鋼材によって形成されている。側縁ガイド板１２１３は、第１天端継手板１２１の第２雌型連結部４０Ｂ側に位置する第２側縁１２１ｆに対して、溶接などによって取り付けられており、第１天端継手板１２１の前方に向かって突設されている。なお、本明細書において、第１天端継手板１２１の「前方」とは、第１天端継手板１２１の外面１２１ａから垂直方向に離反する方向をいう。また、上縁ガイド板１２１４は、第１天端継手板１２１の上縁１２１ｃに対して溶接などによって取り付けられており、第１天端継手板１２１の前方に向かって突設されている。なお、側縁ガイド板１２１３は、第１天端継手板１２１における第２側縁１２１ｆのうち、第１天端継手板１２１の上下方向において中央部近傍に設けられている。また、上縁ガイド板１２１４は、第１天端継手板１２１における上縁１２１ｃのう
ち、第１天端継手板１２１の横幅方向において中央部近傍に設けられている。

図１０は、実施形態１に係る左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを連結する連結構造３０を示す概略図である。図１０は、左側分割支保工１０Ｌと右側分割支保工１０Ｒが連結構造３０を介して連結される前の状態、即ち、第１天端継手板１２１と第２天端継手板１２２が離間した状態を示している。

まず、第２天端継手板１２２に凸設された一対の雄型連結部５０（第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂ）について説明する。第２天端継手板１２２には、一対の雄型連結部５０（第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂ）が設けられる位置にそれぞれ開口孔１２２２が穿設されている。また、雄型連結部５０は、棒状の雄型係止部材５１を有している。雄型係止部材５１は、第２天端継手板１２２の開口孔１２２２よりも若干小径の軸部材であり、その基端部に雄ネジ５１ａが刻設されている。また、雄型係止部材５１の中間部には環状の鍔部５１ｂが設けられている。また、雄型係止部材５１の鍔部５１ｂよりも先端側の部位における外周部には、雄ネジ５１ｃが形成されている。雄型係止部材５１の雄ネジ５１ｃは、雄型係止部材５１の外周に複数並設された周方向の雄側係止溝である。また、雄型係止部材５１の先端部５１ｄには、先端に向かって縮径するテーパ面５１ｅが形成されている。

また、第２天端継手板１２２の外面１２２ａ側における開口孔１２２２の周囲には、周囲よりも一段凹んだザグリ部１２２３が形成されている。雄型係止部材５１の鍔部５１ｂは、第２天端継手板１２２の開口孔１２２２の径よりも大きい。雄型係止部材５１の基端側を、第２天端継手板１２２の外面１２２ａ側から開口孔１２２２に挿通し、鍔部５１ｂをザグリ部１２２３に配置した状態で基端部の雄ネジ５１ａにナット５２を螺着する。その結果、雄型係止部材５１が第２天端継手板１２２から突出した状態で、第２天端継手板１２２に雄型係止部材５１を固定することができる。

次に、第１天端継手板１２１に凹設された一対の雌型連結部４０（第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂ）について説明する。第１天端継手板１２１は、一対の雌型連結部４０（第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂ）が設けられる位置にそれぞれ開口孔１２１２が穿設されており、その内面１２１ｂには金属製の円筒状のケーシング４１が溶接ｗｐなどによって固定されている。ケーシング４１は、その軸心を開口孔１２１２の略中央部に位置させている。ケーシング４１内には、収納室４２が形成されている。収納室４２の先部（前部）には、その内周面を後端側から先端側にかけて内径が徐々に縮径するテーパ面４３ａを有するテーパ穴４３が形成されている。また、収納室４２の中間部にはバネ収納部４２ａが形成されており、収納室４２の後部内周に雌ネジ４５が刻設されている。また、テーパ穴４３の先端部には、挿入口４８が開口形成されている。ケーシング４１の前端部に位置する挿入口４８は、第１天端継手板１２１に形成された開口孔１２１２と略同径で、開口孔１２１２と連通している。また、ケーシング４１が第１天端継手板１２１に固定された状態で挿入口４８が開口孔１２１２と重なった位置に配置されている。

また、テーパ穴４３内には、分割された雌型係止部材４６が軸方向に摺動可能に配置されている。本実施形態では、図１１に示すように、周方向に３つに分割してなる楔形の雌型係止部材４６が、ケーシング４１の軸（前後）方向に摺動可能に配設されている。図１１は、図１０におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。ここで、雌型係止部材４６の外面は、テーパ穴４３におけるテーパ面４３ａに沿って摺動可能なテーパ面４６ａとして形成されている。雌型係止部材４６のテーパ面４６ａは、先端側から後方にかけて外径が徐々に拡大している。更に、各雌型係止部材４６の内面には、雌ネジ４６ｂが形成されている。雌ネジ４６ｂは、各雌型係止部材４６の内面に、複数並設された周方向の雌側係止溝である。
雌ネジ４６ｂは、ケーシング４１の軸心を中心とする円弧で且つ、軸心に沿った方向に刻設されている。以上より、複数個の雌型係止部材４６によって雌ネジ穴が形成され、各雌型係止部材４６のテーパ面４６ａがテーパ穴４３のテーパ面４３ａに沿って後退することにより、その雌ネジ穴が拡径され、前方（先方）へ移動することにより当該雌ネジ穴が縮径するようになる。なお、各雌型係止部材４６の内面に形成された雌ネジ４６ｂは、雄型係止部材５１の先端側外周部に形成された雄ネジ５１ｃと噛合させることができる。

また、収納室４２のバネ収納部４２ａには、雌型係止部材４６を前方（先方）に押圧（弾性付勢）する押圧部材である押圧ばね４４が、各雌型係止部材４６の後端に設けられるばね受け４７と蓋板４９との間に圧縮した状態で収納されており、押圧ばね４４の押圧力によって各雌型係止部材４６を常時前方に押圧している。蓋板４９は、収納室４２の後部内周側に刻設された雌ネジ４５に螺着されることで、押圧ばね４４を圧縮した状態に保持することができる。なお、蓋板４９の外面には、六角穴４９ａが設けられており、六角レンチによって蓋板４９をケーシング４１から着脱自在になっている。

以上のように構成される雌型連結部４０および雄型連結部５０において、各雌型係止部材４６の内面に形成された雌ネジ４６ｂと雄型係止部材５１の外周部に形成された雄ネジ５１ｃは、ネジピッチが、ＪＩＳに規定する細目ネジのピッチよりも小さく形成されている。また、本実施形態の雌型連結部４０では各雌型係止部材４６の内面に螺旋状の雌ネジ４６ｂを形成したが、雌ネジ４６ｂに代えて、各雌型係止部材４６の周方向に伸びる環状の山部と環状の谷部を交互かつ並行に配置した並行溝を各雌型係止部材４６の内面に設けても良い。同様に、雄型連結部５０においては、雄型係止部材５１の外周部に形成した雄ネジ５１ｃに代えて、雄型係止部材５１の周方向に伸びる環状の山部と環状の谷部を交互かつ並行に配置した並行溝を雄型係止部材５１の外周面に設けても良い。

第２天端継手板１２２に凸設された雄型係止部材５１が第１天端継手板１２１の開口孔１２１２を通じて、雌型連結部４０の挿入口４８から侵入すると、押圧ばね４４の押圧力によって前端部にテーパ穴４３（テーパ面４３ａ）の最前進位置に位置決めされている各雌型係止部材４６の前端面４６ｃに雄型係止部材５１の先端部５１ｄが当接する。そして、雄型係止部材５１が押圧ばね４４の押圧力に抗して、各雌型係止部材４６をテーパ面４３ａに沿って、雌型連結部４０（ケーシング４１）の軸方向後方に向かって後退させることで、各雌型係止部材４６におけるテーパ面４６ａの雌ネジ４６ｂによって形成されている雌ネジ穴を拡径しつつ雄型係止部材５１が収納室４２内に挿入される。

そして、第１天端継手板１２１の外面１２１ａと第２天端継手板１２２の外面１２２ａとが当接することで面接触し、雌型連結部４０における収納室４２内への雄型係止部材５１の挿入が完了することで、それ以上の収納室４２内への雄型係止部材５１の挿入が停止されると、各雌型係止部材４６は押圧ばね４４の押圧力によって前方（先方）に押し戻されると共に、各雌型係止部材４６のテーパ面４６ａによって形成される雌ネジ穴が縮径する。その結果、図１２に示すように、雌型連結部４０における各雌型係止部材４６の雌ネジ４６ｂ（雌側係止溝）および雄型連結部５０における雄型係止部材５１の雄ネジ５１ｃ（雄側係止溝）が相互に噛合する。これによって、第１天端継手板１２１と第２天端継手板１２２が面接触した状態（正規当接状態）で接合される。その結果、図１に示すように、相互連結された左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒによってアーチ状のトンネル支保工１０が形成される。以上のように、本実施形態において、左側分割支保工１０Ｌの第１天端継手板１２１に凹設された雌型連結部４０と、右側分割支保工１０Ｒの第２天端継手板１２２に凸設された雄型連結部５０（雄型係止部材５１）は、ワンタッチで連結されるワンタッチ継手として機能する。

また、図１２に示したように、雌型連結部４０の雌ネジ４６ｂと雄型連結部５０（雄型
係止部材５１）の雄ネジ５１ｃが噛合した状態で、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２を離反する方向に外力が作用した場合、雌型連結部４０における収納室４２から雄型係止部材５１を引き抜く方向に引き抜き力が作用する。この引き抜き力は、互いに噛み合う雄ネジ５１ｃと雌ネジ４６ｂを介して各雌型係止部材４６に伝達される。ところで、各雌型係止部材４６のテーパ面４６ａは後方側から前方にかけて外径が徐々に縮小している。そのため、上記引き抜き力が各雌型係止部材４６に作用しても、各雌型係止部材４６がテーパ穴４３の前方に向かって変位することが制限される。

すなわち、本実施形態に係る連結構造３０によれば、雌型連結部４０の収納室４２から雄型係止部材５１を引き抜く方向に外力が作用しても、当該外力に対抗して連結状態を維持することができる。つまり、実施形態における連結構造３０によれば、雌型連結部４０の挿入口４８から雄型連結部５０（雄型係止部材５１）を挿入する動作だけで、雌型連結部４０に対して雄型連結部５０が連結されるため、簡単に左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを一体に接合できる。また、雌型連結部４０における収納室４２から雄型係止部材５１を引き抜く方向に引き抜き力が作用しても、雌型連結部４０および雄型連結部５０の連結が解除されることを抑制できる。

ところで、本実施形態における連結構造３０は、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結時に第１雌型連結部４０Ａに対して誤って第２雄型連結部５０Ｂが誤連結することを抑制するための構造を備えている。以下、第１雌型連結部４０Ａに対する第２雄型連結部５０Ｂの誤連結を抑制する誤連結抑制構造について説明する。ここで、第１天端継手板１２１における第１雌型連結部４０Ａの挿入口４８を「第１挿入口４８Ａ」と呼び、第２雌型連結部４０Ｂの挿入口４８を「第２挿入口４８Ｂ」と呼ぶ。また、第１天端継手板１２１に設けられた開口孔１２１２のうち、第１雌型連結部４０Ａに対応する位置に設けられた開口孔１２１２を「第１開口孔１２１２Ａ」と呼び、第２雌型連結部４０Ｂに対応する位置に設けられた開口孔１２１２を「第２開口孔１２１２Ｂ」と呼ぶ。また、第２天端継手板１２２における第１雄型連結部５０Ａの雄型係止部材５１を「第１雄型係止部材５１Ａ」と呼び、第２雄型連結部５０Ｂの雄型係止部材５１を「第２雄型係止部材５１Ｂ」と呼ぶ。第１天端継手板１２１における第１開口孔１２１２Ａおよび第２開口孔１２１２Ｂ、第１挿入口４８Ａおよび第２挿入口４８Ｂについては、図８Ａに図示している。また、第２天端継手板１２２における第１雄型係止部材５１Ａおよび第２雄型係止部材５１Ｂについては、図９Ａに図示している。

本実施形態においては、第１雌型連結部４０Ａにおける第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１が、第２雌型連結部４０Ｂにおける第２挿入口４８Ｂの直径（内径）Ｄｉ２に比べて相対的に小さな寸法に設定されている。また、第１天端継手板１２１における第１開口孔１２１２Ａの直径（内径）Ｄｉ３は、第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１と等しい寸法に設定されているが、第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１よりも大きくてもよい。また、第２天端継手板１２２における第２開口孔１２１２Ｂの直径（内径）Ｄｉ４は、第２挿入口４８Ｂの直径（内径）Ｄｉ２と等しい寸法に設定されているが、第２挿入口４８Ｂの直径（内径）Ｄｉ２よりも大きくてもよい。

また、第１雄型連結部５０Ａにおける第１雄型係止部材５１Ａの直径（外径）Ｄｏ１は、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂの直径（外径）Ｄｏ２に比べて相対的に小さな寸法に設定されている。また、第１雄型係止部材５１Ａの直径（外径）Ｄｏ１は、第１雌型連結部４０Ａにおける第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１に比べて若干小さな寸法に設定されている。また、第１雄型係止部材５１Ａの直径（外径）Ｄｏ１は、第１雌型連結部４０Ａにおける各雌型係止部材４６がテーパ穴４３（テーパ面４３ａ）の最前進位置に配置された状態で、各雌型係止部材４６によって形成される雌ネジ穴の直径よりも若干大径に設定されている。従って、第１天端継手板１２１および第２天端継
手板１２２の接合時において、第１雄型連結部５０Ａにおける第１雄型係止部材５１Ａを、第１天端継手板１２１における第１開口孔１２１２Ａおよび第１挿入口４８Ａを通じて第１雌型連結部４０Ａの収納室４２内に挿入させ、各雌型係止部材４６の雌ネジ４６ｂおよび第１雄型係止部材５１Ａの雄ネジ５１ｃを相互に噛合させることで、第１雄型連結部５０Ａおよび第１雌型連結部４０Ａを連結することができる。

更に、本実施形態において、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂの直径（外径）Ｄｏ２は、第１雌型連結部４０Ａにおける第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１よりも大きな寸法に設定されている。これにより、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂが第１挿入口４８Ａを通じて第１雌型連結部４０Ａの収納室４２内に挿入されることがない。また、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂの直径（外径）Ｄｏ２は、第２雌型連結部４０Ｂにおける第２挿入口４８Ｂの直径（内径）Ｄｉ２よりも若干小さな寸法に設定されている。また、第２雄型係止部材５１Ｂの直径（外径）Ｄｏ２は、第２雌型連結部４０Ｂにおける各雌型係止部材４６がテーパ穴４３（テーパ面４３ａ）の最前進位置に配置された状態で、各雌型係止部材４６によって形成される雌ネジ穴の直径よりも若干大径に設定されている。従って、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の接合時において、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂを、第２天端継手板１２２における第２開口孔１２２２Ａおよび第２挿入口４８Ｂを通じて第２雌型連結部４０Ｂの収納室４２内に挿入させ、各雌型係止部材４６の雌ネジ４６ｂおよび第２雄型係止部材５１Ｂの雄ネジ５１ｃを相互に噛合させることで、第２雄型連結部５０Ｂおよび第２雌型連結部４０Ｂを連結することができる。

次に、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを連結する手順について説明する。左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結に際して、まず、エレクタ装置１００は、左側ハンド１８Ｌに左側分割支保工１０Ｌを把持し、右側ハンド１８Ｒに右側分割支保工１０Ｒを把持する。次いで、エレクタ装置１００は、左側ブーム１７Ｌおよび右側ブーム１７Ｒを適宜伸長および傾動させると共に、左側ハンド１８Ｌおよび右側ハンド１８Ｒを回転させることで、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒをトンネル軸と直交するように移動させる。エレクタ装置１００における各ブーム１７Ｌ，１７Ｒおよび各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの駆動は、操作盤１０４の操作によって行うことができる。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを連結する際において第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２を接合する状況を説明する図である。図１３Ａ〜図１３Ｃにおいて、上段に第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の平面的な位置関係を示し、下段に第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の離間位置関係を示す。エレクタ装置１００は、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを把持した状態の一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒを相対移動させて、第１天端継手板１２１と第２天端継手板１２２を、外面１２１ａ，１２２ａ同士が接近かつ対峙（対向）した図１３Ａに示す「天端板接合時初期状態」に配置する。天端板接合時初期状態における第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の平面的な相対位置関係は、トンネル内での高さ方向においては第１天端継手板１２１の上縁１２１ｃよりも第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃの方が若干低く（すなわち、第２天端継手板１２２の方が内空側に位置し）、トンネル軸方向においては第１天端継手板１２１の第２側縁１２１ｆよりも第２天端継手板１２２の第２側縁１２２ｆの方が、若干手前の位置（エレクタ装置１００に近い位置）に配置されている。

図１３Ａに示す天端板接合時初期状態から、図１３Ｂに示すように、第１天端継手板１２１の上縁１２１ｃに第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃの高さが一致し、トンネル軸方向において第１天端継手板１２１の第２側縁１２１ｆに第２天端継手板１２２の第２側
縁１２２ｆの位置が一致するように、且つ、第１天端継手板１２１の外面１２１ａと第２天端継手板１２２の外面１２２ａの離間距離を狭めるように、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２を相対的に接近させてゆく。言い換えると、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が平面的に重なるように双方を相対的に接近させてゆく。その際、例えば、左側分割支保工１０Ｌを把持する左側ハンド１８Ｌの位置を固定した状態で、右側分割支保工１０Ｒを把持する右側ハンド１８Ｒを駆動することで、第１天端継手板１２１に対して第２天端継手板１２２を徐々に接近させてもよい。

上記のように、第１天端継手板１２１は、第２側縁１２１ｆに側縁ガイド板１２１３が設けられ、上縁１２１ｃに上縁ガイド板１２１４が設けられている。従って、第１天端継手板１２１の側縁ガイド板１２１３および上縁ガイド板１２１４に、第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃおよび第２側縁１２２ｆがそれぞれ当接することで、第１天端継手板１２１に対する第２天端継手板１２２の平面的な位置決めが完了し、第１天端継手板１２１における上縁１２１ｃに第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃが重なり、第１天端継手板１２１における第２側縁１２１ｆに第２天端継手板１２２の第２側縁１２２ｆが重なった状態となる。言い換えると、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２が平面的に重なった状態となる。以下、この状態を「位置決め完了状態」という。

ここで、第１天端継手板１２１の側縁ガイド板１２１３は、第２天端継手板１２２の第２側縁１２２ｆと当接した際に、第１雌型連結部４０Ａに対する第１雄型連結部５０Ａの横位置と、第２雌型連結部４０Ｂに対する第２雄型連結部５０Ｂの横位置が合わせられるように構成されている。また、第１天端継手板１２１の上縁ガイド板１２１４は、第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃが当接した際に、第１雌型連結部４０Ａに対する第１雄型連結部５０Ａの高さ位置と、第２雌型連結部４０Ｂに対する第２雄型連結部５０Ｂの高さ位置が合わせられるように構成されている。すなわち、第１天端継手板１２１の側縁ガイド板１２１３および上縁ガイド板１２１４に対して第２天端継手板１２２の上縁１２２ｃおよび第２側縁１２２ｆがそれぞれ当接した位置決め完了状態では、第１天端継手板１２１に第２天端継手板１２２が平面的に重なると同時に、第１雌型連結部４０Ａと第１雄型連結部５０Ａ、第２雌型連結部４０Ｂと第２雄型連結部５０Ｂが平面的に重なった状態となる。

そこで、図１３Ｂに示す位置決め完了状態から第１天端継手板１２１の外面１２１ａと第２天端継手板１２２の外面１２２ａを接近する方向に第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２を相対移動させることで、図１３Ｃに示すように第１天端継手板１２１の第１雌型連結部４０Ａに対応する第１開口孔１２１２Ａに第２天端継手板１２２における第１雄型連結部５０Ａの第１雄型係止部材５１Ａが、第１天端継手板１２１の第２雌型連結部４０Ｂに対応する第２開口孔１２１２Ｂに対して第２天端継手板１２２における第２雄型連結部５０Ｂの第２雄型係止部材５１Ｂがそれぞれ挿入される。その結果、第１雌型連結部４０Ａおよび第１雄型連結部５０Ａ、第２雌型連結部４０Ｂおよび第２雄型連結部５０Ｂをそれぞれ連結することができる。これによって、第１天端継手板１２１と第２天端継手板１２２が面接触した状態（正規当接状態）で接合され、相互に連結された左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒによってアーチ状のトンネル支保工１０が形成される。

図１４は、実施形態１に係る左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結時において、第１天端継手板１２１における第１雌型連結部４０Ａに対する第２天端継手板１２２における第２雄型連結部５０Ｂの誤連結を抑止している状況を説明する図である。図１４の上段に第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の平面的な位置関係を示し、下段に第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の離間位置関係を示す。図１４に示す状態において、第１雌型連結部４０Ａと第２雄型連結部５０Ｂの平面位置
が一致した状態を示している。例えば、エレクタ装置１００のハンド操作を高精度で行うことは容易ではなく、第１天端継手板１２１および第２天端継手板１２２の接合時に、図１４に示す状態に移行してしまう場合が十分に考えられる。そして、第１雌型連結部４０Ａに対して第２雄型連結部５０Ｂが誤って挿入および係止される誤連結が起こってしまうと、誤連結された第２雄型連結部５０Ｂを第１雌型連結部４０Ａから取り外した後、再度、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結作業をやり直さなくてはならないため、無駄な作業負荷の増大や作業工程の遅延等といった不都合を招く虞がある。特に、本実施形態における連結構造３０は、雌型連結部４０に対して雄型係止部材５１が挿入されるとワンタッチで係止されるため、上記不都合が顕在化され易い。

これに対して、本実施形態の連結構造３０は、上記のように、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂの直径（外径）Ｄｏ２が、第１雌型連結部４０Ａにおける第１挿入口４８Ａの直径（内径）Ｄｉ１よりも大きな寸法に設定されている。そのため、図１４に示す状態から、たとえ第１天端継手板１２１に対して第２天端継手板１２２が接近しようとしても、第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂが第１挿入口４８Ａを通じて第１雌型連結部４０Ａの収納室４２内に挿入されることがない。よって、第１天端継手板１２１の第１雌型連結部４０Ａに対して第２天端継手板１２２の第２雄型連結部５０Ｂにおける第２雄型係止部材５１Ｂが誤って挿入および係止される誤連結を抑制できる。

以上より、本実施形態における連結構造３０によれば、第１雌型連結部４０Ａに対する第２雄型連結部５０Ｂの誤組付けを容易に抑制しつつ、側縁ガイド板１２１３および上縁ガイド板１２１４によって第１雄型連結部５０Ａおよび第２雄型連結部５０Ｂをそれぞれ正規の連結対象である第１雌型連結部４０Ａおよび第２雌型連結部４０Ｂに対してガイドすることによって正規の連結部同士の連結を容易に実現することができる。これにより、雌型連結部４０に対する雄型連結部５０の誤連結に起因する無駄な作業負荷の増大や作業工程の遅延等といった不都合を招くことを抑制することができる。

なお、本実施形態において、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結時における各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの駆動操作は、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒにそれぞれ取り付けたターゲット９の位置を座標既知地点から測量することで得られた測量データに基づいて行ってもよい。

例えば、エレクタコントローラ１０２は、トータルステーションコントローラ４００を介してトータルステーション３００を無線遠隔操作し、各ターゲット９（第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄ）を自動追尾して、各ターゲット９の座標を順次自動測量する。ここで、トータルステーション３００は、座標既知地点（ｘ０，ｙ０，ｚ０）に設置されている。このように座標既知地点に設置されたトータルステーション３００からレーザ光を照射して各ターゲット９を視準して測距・測角を行うことで、第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄの位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、（ｘ４，ｙ４，ｚ４）を求めることができる。そして、各ターゲット９の位置座標を含む測量データは、トータルステーションコントローラ４００側からエレクタコントローラ１０２へと順次無線送信される。エレクタコントローラ１０２は、トータルステーション３００から取得した各ターゲット９の測量データに基づいて、ハンド１８Ｌ，１８Ｒを相対移動させるためのそれぞれの駆動量を設定し、上述したように左側分割支保工１０Ｌの第１天端継手板１２１および右側分割支保工１０Ｒの第２天端継手板１２２を一体に接合することができる。

なお、エレクタコントローラ１０２が設定したハンド１８Ｌ，１８Ｒの移動量は、モニタ１０１に表示される。本実施形態におけるトータルステーション３００は各ターゲット
９を自動追尾し、視準することができる。従って、ハンド１８Ｌ，１８Ｒの操作によって左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの天端部同士を相互連結するために必要な各ハンド１８Ｌ，１８Ｒの移動量は、モニタ１０１にリアルタイムで表示することができ、オペレータはモニタ１０１を見ながら操作盤１０４を順次操作することで左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを簡単に連結することができる。なお、ここでいうハンド１８Ｌ，１８Ｒの操作には、ハンド１８Ｌ，１８Ｒの駆動機構を作動させてハンド１８Ｌ，１８Ｒを直接的に操作することの他、ハンド１８Ｌ，１８Ｒが取り付けられているブーム１７Ｌ，１７Ｒを駆動することによってハンド１８Ｌ，１８Ｒを間接的に操作することも含まれる。

上記のようにトンネル支保工１０をアーチ状に組み上げた後、エレクタ装置１００は、ハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動することで、トンネル支保工１０を切羽８近傍における所定の建て込み位置に配置する（支保工建て込み工程）。例えば、エレクタコントローラ１０２は、トータルステーション３００から取得した各ターゲット９（第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄ）の座標位置を含む測量データに基づいて、第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄのそれぞれの位置をモニタ１０１に表示させても良い。また、モニタ１０１には、第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄのそれぞれの位置に加えて、第１ターゲット９ａ〜第４ターゲット９ｄの目標位置を併せて表示させても良い。エレクタ装置１００を操作するオペレータは、モニタ１０１を見ながら、ブーム１７Ｌ，１７Ｒやハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動させることで、トンネル支保工１０を正規の建て込み位置に配置することができる。

ここで、トンネル支保工１０（左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ）を切羽８における所定の建て込み位置に配置した後、エレクタ装置１００の各ハンド１８Ｌ，１８Ｒにトンネル支保工１０（左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ）を把持（保持）した状態で、吹付け装置６００の吹付けノズル６０３から左側分割支保工１０Ｌの脚部１１１ｄおよび右側分割支保工１０Ｒの脚部１１２ｄ（図１を参照）およびその周囲のトンネル坑壁面（一次吹付けコンクリート層３）に対して二次吹付けコンクリートを吹付けることで、トンネル支保工１０をトンネル坑壁面に仮固定する（仮固定工程）。

上記のようにトンネル坑壁面に対してトンネル支保工１０を仮固定した後、エレクタ装置１００のハンド１８Ｌ，１８Ｒによるトンネル支保工１０の把持を解除する（把持解除工程）。そして、次に、トンネルＴの軸方向に隣接する新設のトンネル支保工１０および既設のトンネル支保工１０の間（新設区間）に二次吹付けコンクリートを吹付けて、新設のトンネル支保工１０の長手方向全域を二次吹付けコンクリートに埋め込むことで、新設のトンネル支保工１０をトンネル坑壁面（一次吹付けコンクリート層３）に固定する（吹付け工程）。その結果、一次吹付けコンクリート層３の内空側に、所定の厚さの二次吹付けコンクリート層６が形成される。なお、吹付け工程においては、トンネル支保工１０における内空側フランジ１１１ｃ，１１２ｃに概ね達する厚さまで二次吹付けコンクリートが吹付けられる。次に、ロックボルトを二次吹付けコンクリート層６および一次吹付けコンクリート層３を貫通させて地山７に打設することで、トンネルＴの構築の１サイクル分が完了する。

以上のように本実施形態におけるトンネルＴの構築方法によれば、エレクタ装置１００における一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒに左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを把持しつつ、当該ハンド１８Ｌ，１８Ｒを駆動することで、第１天端継手板１２１に凹設された雌型連結部４０と第２天端継手板１２２に凸設された雄型連結部５０を係合させ、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの天端継手板をアーチ状に連結することができる。これによれば、従来のように、切羽近傍に組まれた作業足場やエレクタ
装置のマンケージ等に人員を配置してトンネル天端付近まで人員を移動させ、一対の鋼製支保工の天端に位置する継手板同士をボルトとナットによって締結するといった切羽付近での人手作業を行う必要がないため、従来よりも安全性や施工性を向上させることができる。また、本実施形態におけるトンネル支保工１０の連結構造３０によれば、雌型連結部４０の挿入口４８から雄型連結部５０（雄型係止部材５１）を挿入するという動作だけで、雌型連結部４０に対して雄型連結部５０を係合することができるため、より短時間で簡単に、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒの連結作業を行うことができる。

また、本実施形態におけるトンネルＴの構築方法によれば、作業車２００に搭載したエレクタ装置１００の一対のハンド１８Ｌ，１８Ｒに左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを把持した状態で、吹付け装置６００の吹付けノズル６０３から吹付けコンクリートを吹付けることで左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒを正規の建て込み位置に仮固定することができるため、従来のようにトンネルＴの軸方向に隣接するトンネル支保工１０同士をつなぎ材によって繋ぐ工程を省略することができる。これによれば、切羽近傍に組まれた作業足場やエレクタ装置のマンケージ等に人員を配置して、つなぎ材の設置作業を行う必要がないため、従来よりもトンネルＴの安全性や施工性を向上させることができる。

更に、本実施形態においては、図１０に示したように、雄型係止部材５１の先端部５１ｄには、先端に向かって縮径するテーパ面５１ｅが形成されている。このため、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ（雌型連結部４０および雄型連結部５０）を連結する支保工連結工程の際に、雌型連結部４０の挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）と雄型係止部材５１の中心位置が相対的に多少ずれていたとしても、第１天端継手板１２１の開口孔１２１２（第１開口孔１２１２Ａ，第２開口孔１２１２Ｂ）の縁部に沿って雄型係止部材５１のテーパ面５１ｅを摺動させることで、雌型連結部４０における挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）と、雄型係止部材５１の中心同士の位置ずれ量が減少する方向に雄型係止部材５１をガイドすることができる。つまり、雄型係止部材５１の先端部５１ｄにテーパ面５１ｅを設けることによって、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ（雌型連結部４０および雄型連結部５０）を連結する際に雌型連結部４０の挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）と雄型係止部材５１の平面位置が多少ずれていても、雄型係止部材５１を雌型連結部４０の挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）へと円滑に導くことができる。なお、雄型係止部材５１の先端部５１ｄに形成するテーパ面５１ｅのディテールは適宜変更できる。例えば、雄型係止部材５１の先端部５１ｄを円錐形状として形成しても良い。この場合、当該円錐形状の側面がテーパ面５１ｅとして形成される。

＜変形例＞
図１５は、実施形態１の変形例に係る連結構造３０を説明する図である。本変形例に係る第１天端継手板１２１に形成された開口孔１２１２（第１開口孔１２１２Ａ，第２開口孔１２１２Ｂ）は、第１天端継手板１２１の厚さ方向における内面１２１ｂから外面１２１ａにかけて拡径するテーパ面１２１５を有している。このようなテーパ面１２１５を形成することで、左側分割支保工１０Ｌおよび右側分割支保工１０Ｒ（雌型連結部４０および雄型連結部５０）を連結する際に、雌型連結部４０の挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）と雄型係止部材５１の中心位置が相対的に多少ずれていたとしても、第１天端継手板１２１の開口孔１２１２（第１開口孔１２１２Ａ，第２開口孔１２１２Ｂ）におけるテーパ面１２１５を雄型係止部材５１が摺動することで、雌型連結部４０における挿入口４８（第１挿入口４８Ａ，第２挿入口４８Ｂ）と、雄型係止部材５１の中心同士の位置ずれ量が小さくなる方向に雄型係止部材５１をガイドすることができる。これによれば、雄型係止部材５１を雌型連結部４０の挿入口４８へと円滑に導くことができる。

以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、本発明に係る分割支保工の連結構造はこれらに限られず、可能な限りこれらを組み合わせることができる。

１・・・トンネル支保構造
３・・・一次吹付けコンクリート層
６・・・二次吹付けコンクリート層
７・・・地山
８・・・切羽
１０・・・トンネル支保工
１０Ｌ・・・左側分割支保工
１０Ｒ・・・右側分割支保工
４０・・・雌型連結部
４０Ａ・・・第１雌型連結部
４０Ｂ・・・第２雌型連結部
５０・・・雄型連結部
５０Ａ・・・第１雄型連結部
５０Ｂ・・・第２雄型連結部
５１・・・雄型係止部材
１２１・・・第１天端継手板
１２２・・・第２天端継手板

Claims (3)

1. トンネル坑壁に沿って建て込まれるアーチ状のトンネル支保工を形成する、弧状に分割された一対の分割支保工を連結するための連結構造であって、
   前記一対の分割支保工の天端部にそれぞれ設けられ、当該一対の分割支保工が連結される際に互いに当接される第１天端継手板および第２天端継手板と、
   前記第１天端継手板に凹設された第１雌型連結部および第２雌型連結部と、
   前記第２天端継手板に凸設された第１雄型連結部および第２雄型連結部と、
   を備え、
   前記第１天端継手板および前記第２天端継手板は、前記第１雌型連結部に前記第１雄型連結部が連結され、且つ前記第２雌型連結部に前記第２雄型連結部が連結されることによって所定の正規当接状態で接合され、
   前記第１雌型連結部は、前記第１雄型連結部を挿入可能な第１挿入口を有し、
   前記第２雌型連結部は、前記第２雄型連結部を挿入可能な第２挿入口を有し、
   前記第１挿入口の直径は、前記第２挿入口の直径よりも小さく、
   前記第１雄型連結部の直径は、前記第２雄型連結部の直径および前記第１挿入口の直径よりも小さく、
   前記第２雄型連結部の直径は、前記第１挿入口の直径よりも大きく且つ前記第２挿入口の直径よりも小さく、
   前記第１雌型連結部および前記第２雌型連結部は、前記第１天端継手板の横幅方向に並列して凹設され、
   前記第１雄型連結部および前記第２雄型連結部は、前記第２天端継手板の横幅方向に並列して凸設され、
   前記第１天端継手板の前記第２雌型連結部側に位置する側縁には、当該第１天端継手板の外面から垂直方向に離反する方向に向けて側縁ガイド板が突設されており、
   前記一対の分割支保工を連結する際に、前記第２天端継手板の前記第２雄型連結部側に位置する側縁が前記側縁ガイド板と当接することで、前記第１雌型連結部に対する前記第１雄型連結部の横位置と、前記第２雌型連結部に対する前記第２雄型連結部の横位置が合わせられる、
   分割支保工の連結構造。
2. 前記第１天端継手板の上縁には、当該第１天端継手板の外面から垂直方向に離反する方
   向に向けて上縁ガイド板が突設されており、
   前記一対の分割支保工を連結する際に、前記第２天端継手板の上縁が前記上縁ガイド板と当接することで、前記第１雌型連結部に対する前記第１雄型連結部の高さ位置と、前記第２雌型連結部に対する前記第２雄型連結部の高さ位置が合わせられる、
   請求項１に記載の分割支保工の連結構造。
3. 前記第１雄型連結部および前記第２雄型連結部の各々は、前記第２天端継手板から突出する棒状の雄型係止部材を有し、
   前記第１雌型連結部は、前記第１挿入口が開口形成される収納室を内部に有するケーシングを含み、前記第１挿入口から収納室内へ挿入された前記雄型係止部材を係止し、
   前記第２雌型連結部は、前記第２挿入口が開口形成される収納室を内部に有するケーシングを含み、前記第２挿入口から収納室内へ挿入された前記雄型係止部材を係止する、
   請求項１又は２に記載の分割支保工の連結構造。

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