JP6599268B2

JP6599268B2 - トンネルの内面に溝を形成する方法

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Publication number: JP6599268B2
Application number: JP2016048364A
Authority: JP
Inventors: 康雄森; 晋士郎大本
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP2017160744A

Description

本発明は、トンネルの内面に当該内面の周方向に延長する溝を形成する方法に関する。

バックホーのアームの先端に切削刃としての回転刃を備えた機械を用いて、トンネルの内面に溝を形成する方法が知られている（例えば特許文献１等参照）。

特開２００２−３２２８９７号公報

特許文献１に開示された方法では、バックホーのオペレータが、バックホーのブーム、アーム、回転刃の伸縮装置の夫々の動きを随時調節しながら、トンネルの内面に当該内面の周方向に延長する溝を形成するので、バックホーのブーム、アーム、回転刃の伸縮装置の夫々の動きを随時調節する操作が難しく、回転刃がトンネルの延長方向に沿った方向に振れやすいので、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面に沿った弧状に延長する溝を正確に形成することが難しい。
本発明は、切削刃がトンネルの延長方向に沿った方向に振れにくい構造の溝形成装置を用いることによって、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面に沿った弧状に延長する溝を簡単かつ正確に形成できるようにしたトンネルの内面に溝を形成する方法を提供するものである。

本発明に係るトンネルの内面に溝を形成する方法によれば、切削装置と、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上において両端がそれぞれトンネルの内面の異なる地点で交差する直線軸であるＸ軸に沿って切削装置の切削刃を移動させるＸ軸ガイド装置と、前記Ｘ軸と直交し、かつ、トンネルの内面と交差する直線軸であるＹ軸に沿って切削装置の切削刃を移動させるＹ軸ガイド装置と、を備えた溝形成装置を用い、切削刃をＸ軸ガイド装置のＸ軸ガイド体及びＹ軸ガイド装置のＹ軸ガイド体でガイドしながらＸ軸及びＹ軸に沿って移動させることによって、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝を形成したので、Ｘ軸ガイド装置により切削刃がトンネルの延長方向に沿った方向に振れにくくなり、操作も簡単になるので、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝を簡単かつ正確に形成できるようになる。
また、Ｘ軸ガイド体の延長方向の両端をトンネル横断面上におけるトンネルの内面の異なる地点にそれぞれ接触させた状態で、切削刃をＸ軸ガイド体及びＹ軸ガイド体でガイドしながらＸ軸及びＹ軸に沿って移動させることによって、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝を形成したので、Ｘ軸ガイド体が安定し、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝をより正確に形成できるようになる。

トンネルの内面に溝を形成する方法を示す図。トンネルの内面に溝を形成する方法に使用する溝形成装置を示す図。補強構造をブロック材積みトンネルの中心軸と直交する断面で示す図。補強構造をブロック材積みトンネル覆工部の内側から見て示す斜視図。ブロック材積みトンネル覆工部の補強構造を示す分解斜視図。補強板位置決め部材の固定構造を示す断面図。補強板の固定方法の例を示す断面図。補強構造をブロック材積みトンネル覆工部の内側から見て示す正面図。補強板の固定方法の例を示す断面図。

実施形態に係るトンネルの内面に溝を形成する方法は、図１に示すように、切削装置１１０と、トンネル９９の延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上において両端がそれぞれトンネル９９の弧状の内面３の異なる地点で交差する直線軸であるＸ軸に沿って切削装置１１０の切削刃としての回転刃１１１を移動させるＸ軸ガイド装置１２０と、前記Ｘ軸と直交し、かつ、トンネル９９の内面３と交差する直線軸であるＹ軸に沿って回転刃１１１を移動させるＹ軸ガイド装置１３０と、を備えた溝形成装置１００を用い、回転刃１１１をＸ軸ガイド装置１２０のＸ軸ガイド体１２３及びＹ軸ガイド装置１３０のＹ軸ガイド体でガイドしながらＸ軸及びＹ軸に沿って移動させることで、回転刃１１１がＸ軸ガイド体１２３によってトンネル９９の延長方向に沿った方向に振れにくい状態として、トンネル９９の延長方向に沿ったトンネル９９の中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４（図５参照）を形成するようにしたので、当該溝４を簡単かつ正確に形成できる。
尚、図１において、ＸはＸ軸、ＹはＹ軸を示す。

図２に基づいて、溝形成装置１００について詳説する。
溝形成装置１００は、切削装置１１０と、切削装置１１０の回転刃１１１のＸ軸方向に沿った直線移動をガイドするＸ軸ガイド装置１２０と、切削装置１１０の回転刃１１１のＹ軸方向に沿った直線移動をガイドするＹ軸ガイド装置１３０と、固定部１４０と、支持装置１５０とを備えた構成である。

切削装置１１０は、回転刃１１１と、回転刃１１１の回転中心軸１１２を回転中心として回転刃１１１を回転させるための回転駆動力を回転中心軸１１２に付与する図外の回転駆動源と、当該回転駆動源を制御する図外の制御装置とを備えた構成である。
回転刃１１１は、例えば、円板の外周面に鋸刃を備え、円板の中心を回転中心として回転するように設けられた丸鋸である。回転刃１１１としては、例えば、コンクリート、レンガ、石等を切断可能な材質のものを用いる。
回転駆動源は、例えば、モーターである。

Ｘ軸ガイド装置１２０は、回転刃１１１のカバー１１３に取付けられた取付体１２１と、当該取付体１２１をＸ軸方向に沿って移動可能にガイドするＸ軸ガイド機構と、当該Ｘ軸ガイド機構の駆動部に駆動力を付与する図外の駆動源と、当該駆動源を制御する図外の制御装置とを備えた構成である。
Ｘ軸ガイド機構は、Ｘ軸ガイド体１２３と、取付体１２１をＸ軸ガイド体１２３上で移動させる移動力伝達機構１２４とを備えた構成である。
Ｘ軸ガイド体１２３は、後述するヘッドベース１５１に取付けられてＸ軸に沿った方向に延長する長尺部材により形成される。
移動力伝達機構１２４は、例えば、Ｘ軸ガイド体１２３にＸ軸に沿った方向に延長するように設けられたラック１２５と、当該ラック１２５に噛み合って当該ラック１２５上をＸ軸に沿った方向に往復移動可能なように取付体１２１に設けられたピニオン１２６とを備えた構成である。
尚、取付体１２１は、Ｘ軸ガイド体１２３に設けられた図外のガイドレールと当該ガイドレールに支持されて移動可能なように取付体１２１に設けられた図外のスライダーとによって、Ｘ軸ガイド体１２３上をＸ軸に沿った方向に往復移動可能なようにＸ軸ガイド体１２３に支持されている。
即ち、取付体１２１には回転刃１１１のカバー１１３が取付けられ、カバー１１３には回転刃１１１、回転中心軸１１２、図外の回転駆動源がＹ軸ガイド装置１３０によってＹ軸に沿った方向に移動可能なように取付けられているので、Ｘ軸ガイド機構の駆動部を駆動することで、回転刃１１１がＸ軸に沿って移動可能な構成とされている。
Ｘ軸ガイド装置１２０の駆動源は、例えば、上述した駆動部としてのピニオン１２６に回転力を付与するモーターである。

Ｙ軸ガイド装置１３０は、切削装置１１０の回転刃１１１、回転中心軸１１２、回転駆動源をＹ軸上でガイドするＹ軸ガイド機構と、当該Ｙ軸ガイド機構の駆動部に駆動力を付与する図外の駆動源と、当該駆動源を制御する図外の制御装置とを備えた構成である。
Ｙ軸ガイド機構は、Ｙ軸ガイド体と、切削装置１１０の回転刃１１１、回転中心軸１１２、回転駆動源をＹ軸ガイド体上で移動させる移動力伝達機構１３１とを備える。
Ｙ軸ガイド体は、例えば、Ｙ軸に沿った方向に延長するように回転刃１１１のカバー１１３の前面１３６又は後面に形成されたＹ軸溝１３２と、当該Ｙ軸溝１３２を貫通するように配置された回転刃１１１の回転中心軸１１２及び当該回転中心軸１１２を回転可能に支持する軸受装置１３３をＹ軸溝１３２のＹ軸方向に沿って移動可能に支持する図外の支持部材とを備えた構成である。
移動力伝達機構１３１は、例えば、回転刃１１１の回転中心軸１１２を回転可能に支持する軸受装置１３３をＹ軸溝１３２のＹ軸に沿った方向に移動させることにより、回転中心軸１１２及び当該回転中心軸１１２に連結された回転刃１１１、並びに回転駆動源をＹ軸溝１３２のＹ軸に沿った方向に移動させる滑車装置、又は、ピストンシリンダー装置、又は、コンベヤ装置等により構成される。
Ｙ軸ガイド装置１３０の駆動源は、例えば、上述した滑車装置のロープの巻取装置を駆動させるモーター、上述したピストンシリンダー装置のシリンダーへのオイル、エア等の動作流体の給排を行う動作流体給排装置、コンベヤ装置の駆動プーリー等の駆動部に回転力を付与するモーター等である。

尚、回転刃１１１のカバー１１３は、例えば、Ｘ軸ガイド体１２３の後方（図２の紙面の後方）に配置される。
当該回転刃１１１のカバー１１３は、例えば、前面１３６及び当該前面１３６と対向する後面が正四角形又は正四角形に近い四角形状に形成され、前面１３６及び後面の互いに向かい合う左辺同士、下辺同士、右辺同士が、それぞれ側板で連結されて構成された上部開口１１５の四角形筺体により構成される。
回転刃１１１のカバー１１３は、例えば、図２の紙面と直交する方向の幅寸法（前面１３１と後面と対向間寸法）が前面１３６の各辺の長さ寸法よりも短い寸法に形成された前後幅薄の四角形立法体形状の中空体の上部が開口された構成であり、Ｙ軸ガイド機構の駆動部を駆動することで回転刃１１１が当該上部開口１１５を介してカバー１１３の内側及び外側に移動可能に構成されている。

固定部１４０は、例えば、固定ベース板１４１と、固定ベース板１４１より立ち上がるように設けられた支柱１４２とを備える。

支持装置１５０は、固定部１４０に取付けられてＸ軸ガイド装置１２０のＸ軸ガイド体１２３をＹ軸に沿った方向に移動可能に支持するとともに、Ｘ軸ガイド体１２３を揺動可能に支持する装置である。
支持装置１５０は、Ｘ軸ガイド体１２３が取付けられたヘッドベース１５１と、Ｘ軸ガイド体１２３が取付けられたヘッドベース１５１をＹ軸に沿った方向に移動させるヘッドベース移動装置１５５と、ヘッドベース支持装置１５６とを備える。
ヘッドベース支持装置１５６は、ヘッドベース側揺動支持装置１５７と、取付部材側揺動支持装置１５８とを備える。
尚、ヘッドベース１５１は、例えば、Ｘ軸ガイド体１２３のＸ軸延長方向両端間の中央側に設けられたＸ軸に沿った方向に延長する部材により形成され、Ｘ軸ガイド体１２３は、例えば、ヘッドベース１５１の後面（図２の紙面の後方に位置する面）に取付けられている。

ヘッドベース移動装置１５５は、例えば、ロッドレスシリンダー１６１と、ロッドレスシリンダー１６１の側面より突出するように設けられた往復移動体１６２に取付けられて往復移動可能となった支持ロッド１６３と、ロッドレスシリンダー１６１を固定部１４０の支柱１４２に取付けるための取付部材１６４と、ロッドレスシリンダー１６１を駆動させる図外の駆動源と、当該駆動源を制御する図外の制御装置とを備え、支持ロッド１６３の上端（一端）が上部ヒンジ機構１７０を介してヘッドベース１５１に取付けられるとともに、取付部材１６４の下端（一端）が下部ヒンジ機構１７１を介して固定部１４０の支柱１４２に取付けられている。
そして、ヘッドベース１５１がヘッドベース側揺動支持装置１５７により上部ヒンジ機構１７０を回転中心として揺動可能に構成され、かつ、ロッドレスシリンダー１６１が取付部材側揺動支持装置１５８により下部ヒンジ機構１７１を回転中心として揺動可能に構成されている。
上部ヒンジ機構１７０は、ヘッドベース１５１におけるＸ軸延長方向両端間の中央部に設けられ、下部ヒンジ機構１７１は固定部１４０の支柱１４２の上端に設けられている。
ロッドレスシリンダー１６１の駆動源は、ロッドレスシリンダー１６１へのオイル、エア等の動作流体の給排を行う動作流体給排装置である。
ロッドレスシリンダー１６１を駆動させて往復移動体１６２に取付けられた支持ロッド１６３をＹ軸に沿った方向に往復移動させることで、ヘッドベース１５１、Ｘ軸ガイド体１２３、回転刃１１１をＹ軸に沿った方向に往復移動させることができる。

ヘッドベース側揺動支持装置１５７は、例えば、シリンダーの一端が支持ロッドにヒンジを介して取付けられ、ピストンロッドの一端がヘッドベース１５１におけるＸ軸延長方向一端側にヒンジを介して取付けられた一端側アブソーバ１６５と、シリンダーの一端が支持ロッドにヒンジを介して取付けられ、ピストンロッドの一端がヘッドベース１５１におけるＸ軸延長方向他端側にヒンジを介して取付けられた他端側アブソーバ１６６とから成る一対のアブソーバが、図２の紙面と直交する方向に間隔を隔てて２組設けられた構成、即ち、４つのアブソーバ（ダンパー）により構成される。
当該ヘッドベース側揺動支持装置１５７を備えているので、ヘッドベース移動装置１５５を駆動してヘッドベース１５１及びＸ軸ガイド体１２３をトンネル９９の内面３に近付けるように移動させた場合、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の一方の端が他方の端よりも先に内面３に接触した際の反力によってＸ軸ガイド体１２３がヘッドベース側揺動支持装置１５７の緩衝機能により上部ヒンジ機構１７０を回転中心として徐々に揺動してＸ軸ガイド体１２３の延長方向の他方の端が内面３に接触するので、Ｘ軸ガイド体１２３が内面に接触する際の内面３への衝撃を少なくでき、内面３の損傷を防止できる。
尚、ヘッドベース側揺動支持装置１５７のアブソーバの減衰力は、Ｘ軸ガイド体１２３に外力が加わっていない状態、及び、Ｘ軸ガイド体１２３に小さい外力しか加わっていない状態では、Ｘ軸ガイド体１２３を揺動させず、かつ、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の一方の端が他方の端よりも先に内面３に接触した際の反力を受けた場合にＸ軸ガイド体１２３を徐々に揺動させることが可能なように、高めに設定してある。

取付部材側揺動支持装置１５８は、例えば、駆動機構としてのピストンシリンダー装置群と、当該ピストンシリンダー装置群の駆動源と、当該駆動源を制御する図外の制御装置とを備えた構成である。
ピストンシリンダー装置群は、例えば、シリンダー１６７ａが固定部１４０の固定ベース板１４１におけるＸ軸延長方向一端側にヒンジを介して取付けられ、ロッド１６７ｂが取付部材１６４にヒンジを介して取付けられた一端側ピストンシリンダー装置１６７と、シリンダー１６８ａが固定部１４０の固定ベース板１４１におけるＸ軸延長方向他端側にヒンジを介して取付けられ、ロッド１６８ｂが取付部材１６４にヒンジを介して取付けられた他端側ピストンシリンダー装置１６８とから成る一対のピストンシリンダー装置が、図の紙面と直交する方向に間隔を隔てて２組設けられた構成、即ち、４つのピストンシリンダー装置により構成される。
ロッドレスシリンダー１６１の駆動源は、ピストンシリンダー装置群へのオイル、エア等の動作流体の給排を行う動作流体給排装置である。
各ピストンシリンダー装置のピストンを伸縮動作させることによって、図１に示すように、取付部材１６４が下部ヒンジ機構１７１を回転中心として揺動し、これにより、取付部材１６４に取付けられたロッドレスシリンダー１６１、支持ロッド１６３、ヘッドベース１５１、Ｘ軸ガイド体１２３、回転刃１１１が、下部ヒンジ機構１７１を回転中心として揺動可能となる。言い換えれば、取付部材側揺動支持装置１５８を備えたことによって、取付部材１６４が下部ヒンジ機構１７１を回転中心として首振り運動可能なように構成され、回転刃１１１も下部ヒンジ機構１７１を回転中心として首振り運動可能なように構成される。

次に溝形成装置１００を用いてトンネル９９の内面３に溝４を形成する方法の手順について説明する。
まず、固定部１４０の固定ベース板１４１を、例えば、反力受け部１４５としてのトラックの荷台等に固定する。そして、例えば、図１（ａ）に示すように、内面３に溝４を形成する予定のトンネル９９内に溝形成装置１００を搬入して、トラックを固定した後、Ｘ軸ガイド体１２３を想像線で示す如く当該Ｘ軸ガイド体１２３が内面３に近づくように支持ロッド１６３を上方に移動させて、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を、トンネル９９の延長方向に沿ったトンネル９９の中心軸と直交するトンネル横断面上における内面３の異なる２地点にそれぞれ接触させる。
この状態で、回転刃１１１を回転させながら、Ｙ軸ガイド装置１３０を駆動させて、回転刃１１１を内面３に近づくようにＹ軸に沿って移動させるとともに、Ｘ軸ガイド装置１２０を駆動させて、回転刃１１１をＸ軸に沿って移動させて内面３を切削することで、トンネル９９の延長方向に沿ったトンネル９９の中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４をＸ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間の内面３に形成していく。
尚、回転刃１１１を駆動させながら、Ｙ軸ガイド装置１３０を駆動させて、Ｙ軸に沿った方向への移動量を調整して、トンネル９９の内面３を形成する覆工部に対する回転刃１１１の刃の食い込み量を調整することによって、底面が、内面３の周方向に沿った弧面と平行な弧面に形成された溝深さの均等な溝４を形成できる。
Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間の内面３に溝４を形成した後、Ｘ軸ガイド体１２３が内面３から離れるように支持ロッド１６３を移動させる。その後、取付部材側揺動支持装置１５８を駆動させて、例えば、図１（ｂ）に示すように、Ｘ軸ガイド体１２３が左上側の内面３に近づくように支持ロッド１６３を移動させて、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を上述したトンネル横断面上における内面３の異なる２地点にそれぞれ接触させる。そして、上述と同様に、上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４をＸ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間の内面３に形成していく。その後、Ｘ軸ガイド体１２３が内面３から離れるように支持ロッド１６３を移動させてから、取付部材側揺動支持装置１５８を駆動させて、例えば、図１（ｃ）に示すように、Ｘ軸ガイド体１２３が右上側の内面３に近づくように支持ロッド１６３を移動させて、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を上述したトンネル横断面上における内面３の異なる２地点にそれぞれ接触させた後、上述と同様に、トンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４をＸ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間の内面３に形成していく。
このように、Ｘ軸ガイド体１２３を内面３の周方向に沿った方向に移動させて当該Ｘ軸ガイド体１２３を上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の異なる位置に接触させ、当該Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間の内面３に上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４を形成していく作業を繰り返すことにより、トンネル９９の内面３の上半面に上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４を簡単かつ正確に形成できる。

即ち、溝形成装置１００を用いて溝を形成した場合、切削装置１１０の回転刃１１１がＸ軸ガイド体１２３に沿って移動可能なようにＸ軸ガイド体１２３に取付けられているので、回転刃１１１をＸ軸ガイド体１２３に沿って正確に移動させることができ、回転刃１１１がトンネル９９の延長方向に沿った方向に振れることを防止できるので、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端間において上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４を正確に形成できる。
また、切削作業においては、Ｘ軸ガイド装置１２０を操作することなく、Ｙ軸ガイド装置１３０を駆動して回転刃１１１のＹ軸に沿った方向への移動量を調整するだけでよいので、溝４を簡単な操作で形成できる。
また、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を上述したトンネル横断面上における内面３の異なる２地点にそれぞれ接触させた後に、切削作業を行うので、Ｘ軸ガイド体１２３が安定し、上述したトンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４をより正確に形成できる。

使用例１
次に、図３乃至図８を参照し、上述した本発明によるトンネル９９の内面３に溝４を形成する方法によって、トンネル９９の内面３としてのブロック材積みトンネル覆工部１の内面３に溝４を形成して当該ブロック材積みトンネル覆工部１を補強する方法及び構造について説明する。
図３に示すように、ブロック材積みトンネル覆工部１は、トンネルの内面（地山掘削面）にレンガ２、コンクリートブロック、石等のブロック材２Ａを積み重ねて形成されたトンネル覆工部である。
ブロック材積みトンネル覆工部１（以下、単に「覆工部１」という）の補強方法は、溝形成ステップと、補強板位置決め部材固定ステップと、補強板固定ステップとを備える。
溝形成ステップでは、覆工部１の内面３の上部側（上半面側）に、トンネル９９の中心軸（トンネル９９の延長方向）と直交するトンネル横断面上の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４を、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて複数形成する。
補強板位置決め部材固定ステップでは、溝形成ステップで形成された各溝４に内面３の周方向に沿って延長する補強板位置決め部材５を覆工部１に固定する。
補強板固定ステップでは、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて固定された互いに隣り合う各補強板位置決め部材５；５の間の内面３を覆うように補強板６を設置して、覆工部１の内面３の上部側全体を覆うように補強板６を覆工部１に固定する。

即ち、覆工部１の補強構造は、図４；図５に示すように、覆工部１の上部の内面３において当該内面３の周方向に沿って形成されかつトンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて形成された複数の溝４と、複数の溝４にそれぞれ設けられて後述する固定手段１０（図６参照）及び溝４内に充填された固定用の充填材７（図７参照）によって覆工部１に固定された補強板位置決め部材５と、トンネル延長方向に沿って所定間隔を隔てて互いに隣り合った各溝４；４にそれぞれ設けられた補強板位置決め部材５と補強板位置決め部材５との間における内面３を覆うように設置されて板の両方の端部６９；６９（内面３を覆うように設置された場合のトンネル延長方向の両方の端部）が補強板位置決め部材５と溝４内に充填されて固化した充填材７との間に位置された補強板６（図５；図７参照）と、補強板６の端部６９と補強板位置決め部材５とを連結した後述する連結具８０又は連結用の充填材８（図７参照）等の連結手段とを備える。
当該覆工部１の補強構造によれば、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて覆工部１に固定された互いに隣り合う各補強板位置決め部材５；５の間の内面３を覆うように補強板６が覆工部１に固定されるので、互いに隣り合うレンガ２とレンガ２との間の目地に充填された目地材が剥離して脱落する、所謂、目地やせ現象が生じた場合の、レンガ２の落下を防止できる。

溝４は、本発明によるトンネル９９の内面３に溝４を形成する方法によって形成され、例えば、溝幅（トンネル延長方向に沿った方向の長さ）が２００ｍｍ、溝深さが覆工部１の複数レンガ層のレンガ一層分の長さに形成され、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて設けられる溝４と溝４との間隔は１０００ｍｍに形成される。溝４は、例えば、レンガ２を切断する上述した回転刃１１１を用いて、内面３側の一層分のレンガ２をトンネル延長方向に沿った溝幅分だけ内面３の周方向に沿って延長する半円弧状に除去して形成される。溝４の底面４２は、例えば覆工部１の上部の内面３の周方向に沿った湾曲面と平行な湾曲面に形成される。

補強板位置決め部材５としては、例えば、Ｈ形鋼５０を用いる。即ち、例えば折り曲げ加工機（ヴェンディング・マシーン）を用いてＨ形鋼のフランジ５１；５２の面がＨ形鋼の延長方向に沿って湾曲するように形成されたＨ形鋼５０を用いる。例えばフランジ５１；５２の面が覆工部１の上部の内面３の周方向に沿った湾曲面に合致する湾曲面に形成されたＨ形鋼５０を用いる。

補強板６としては、例えば、セメントを主成分として平板に形成された一方のセメント板の板面とセメントを主成分として平板に形成された他方のセメント板の板面とを接着剤で貼り合わせて形成されたセメント合板の板面に圧力を加えてセメント合板の板面が曲面に形成された構成の曲面セメント合板６０を用いる。
そして、当該曲面セメント合板６０の径の大きい方の曲面側を覆工部１の内面３側に向け、当該曲面セメント合板６０の径の小さい方の曲面側をトンネル空洞部１１（図３参照）側に向けるようにして、内面３を覆うように当該曲面セメント合板６０を覆工部１に固定する。

補強板位置決め部材固定ステップは、補強板位置決め部材両端部固定ステップと補強板位置決め部材全体固定ステップとを備える。
補強板位置決め部材両端部固定ステップでは、図６に示すように、各溝４における内面３の周方向の両端部に、補強板位置決め部材５を覆工部１に固定するための固定手段１０を用いる。
当該固定手段１０は、例えば、溝４における内面３の周方向の端部に位置される補強板位置決め部材５としてのＨ形鋼５０の長手方向の一端部に溶接等で固定された部材側連結部１２と、覆工部１に固定されて部材側連結部１２と連結される溝側連結部１３とを備える。

溝側連結部１３は、溝４における内面３の周方向の端部において、溝４の終端面４１と向かい合う第１面板部１５と溝４の底面４２と向かい合う第２面板部１６とを有したアングル状連結板１７と、第２面板部１６を覆工部１に固定する固定用アンカー１８と、第１面板部１５に形成されたねじ孔１９に締結されて当該第１面板部１５に設けられたボルト２０と、部材側連結部１２に形成されたボルト通孔２１に通されたボルト２０に締結されて部材側連結部１２と第１面板部１５とを連結するナット２２とを備える。

補強板位置決め部材固定ステップでは、まず、溝４における内面３の周方向の両端側にアングル状連結板１７を設け、当該アングル状連結板１７の第１面板部１５の面を溝４の終端面４１に設置し、第２面板部１６の面と溝４の底面４２とが接触するように固定用アンカー１８を第２面板部１６に形成された貫通孔２３を介して覆工部１に打ち込んでアングル状連結板１７を溝４における内面３の周方向の両端側に固定する。そして、溝４における内面３の周方向の両端側に位置される補強板位置決め部材５の一端部に固定された部材側連結部１２のボルト通孔２１にアングル状連結板１７の第１面板部１５より突出するボルト２０を通して当該ボルト２０にナット２２を締結することにより、各溝４における内面３の周方向の各端部側に位置させる各補強板位置決め部材５：５の一端側が、各溝４における内面３の周方向の各端部側に固定されることになる。そして、図３に示すように、溝４における内面３の周方向の中央側に位置させる１つ又は複数の補強板位置決め部材５を、各溝４における内面３の周方向の各端部側に位置させる各補強板位置決め部材５；５の他端側に連結部材２５を介して連結することにより、各溝４における内面３の周方向に沿って複数の補強板位置決め部材５が設置される。
連結部材２５は、例えば、隣り合う各補強板位置決め部材５；５の端部のフランジ５１；５２及びウェブ５４に跨るように設けられる添設板２６とこの添設板２６を各補強板位置決め部材５；５の端部のフランジ及びウェブに固定するボルト及びナットのような固定手段２７とにより構成される。
尚、１つ１つの溝４毎に、それぞれ、溝４における内面３の周方向の両端に跨る長さの半円弧状の１本のＨ形鋼５０を補強板位置決め部材５として設置して覆工部１に固定してもよい。この場合、連結部材２５は不要となる。

そして、図７（ａ）に示すように、補強板位置決め部材５が覆工部１に固定された状態の溝４内に固定用の充填材７としての例えばモルタル７Ａを吹き付ける。そして、吹き付けたモルタル７Ａの表面７１と内面３とで同一平面を形成し、吹き付けたモルタル７Ａの固化を待つ。
さらに、溝４の溝底４２とＨ形鋼５０の他方のフランジ５２との間には充填材７９としてのモルタル等の裏込材を注入して、当該充填材７９の固化を待つ。この充填材７９は、覆工部１の山側から図外の注入路を形成し、当該注入路を介して注入する。
以上により、補強板位置決め部材５が充填材７；７９により覆工部１に固定された構造となる。このように溝４が形成されている部分の覆工部１に固定された補強板位置決め部材５としてのＨ形鋼５０のトンネル空洞部１１側に位置される一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間の距離は、補強板６の端部６９が入り込めるように補強板６のボード厚さ寸法と同程度の寸法に形成される。

補強板固定ステップでは、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて設置された２つの補強板位置決め部材５；５の間の内面３を複数の補強板６で覆うように設置していって、覆工部１の上部側の内面３における各補強板位置決め部材５；５の間の内面３全体を複数の補強板６で覆うように当該複数の補強板６が覆工部１に固定される。この場合、図４；図８に示すように、トンネル延長方向に沿って互いに隣り合うように設けられた各補強板位置決め部材５；５の間の内面３において、トンネルの周方向に隣り合う各補強板６のトンネル周方向の端面６７；６７同士が付き合わされて複数の補強板６が内面３の周方向に沿って並ぶように設置される。
つまり、トンネル延長方向に沿って所定間隔隔てて設置された２つの補強板位置決め部材５；５の間に設けられる補強板６におけるトンネル延長方向の両方の端部６９；６９を、補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間に挿入する。この際、補強板６としての曲面セメント合板６０の一方の端部６９を一方の補強板位置決め部材５のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間に挿入して曲面セメント合板６０の一方の端部６９の縁を一方の補強板位置決め部材５のウェブ５４に突き当てるとともに曲面セメント合板６０の他方の端部６９側の板面（曲面）を内面３に押し当てた状態で当該曲面セメント合板６０を他方の補強板位置決め部材５側に移動させて当該他方の補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間に挿入する。このようにして、曲面セメント合板６０の一方の端部６９側が一方の補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間に位置されるとともに曲面セメント合板６０の他方の端部６９側が他方の補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１との間に位置される。即ち、補強板６の板の両方の端部６９；６９は、補強板位置決め部材５としてのＨ形鋼５０の一方のフランジ５１の裏面７２である湾曲面と固化した充填材であるモルタル７Ａとの間に位置される。

次に連結具８０を用いて補強板６の端部６９と補強板位置決め部材５とを連結する。連結具８０は、例えば、図７（ａ）に示すように、補強板６のボード面の４隅部分に形成された貫通孔であるねじ孔８１と、補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の表面と接触する第１板部８２と補強板６の表面６３に接触する第２板部８３とを備えて当該第２板部８３には当該第２板部８３を貫通するねじ孔８４が形成された補強板押さえ板８５と、ボルト８６とを備える。そして、第１板部８２の面と一方のフランジ５１の表面８７とを接触させ、かつ、第２板部８３の面と補強板６の表面としてのボード面６３とを接触させた状態でボルト８６をねじ孔８４；８１に挿入し、ボルト８６の先端を固化したモルタル７Ａの表面７１と接触させて、第１板部８２と補強板６とで一方のフランジ５１を挟み付けるようにすることで、補強板６の端部６９とフランジ５１とが連結される。この場合、補強板６のトンネル延長方向の両方の端部６９；６９が補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１；５１の裏側に隠れるので、補強板６のトンネル延長方向の両方の端部６９；６９がフランジ５１の端部縁である１本の湾曲線状に見えるようになる。
以上により、図７（ａ）に示すように、覆工部１の補強構造が完成する。

使用例１による覆工部１の補強構造によれば、覆工部１の内面３に補強材６が設けられたので、目地やせ現象が生じた場合の、レンガ２の落下を防止できる。
また、使用例１によれば、固定手段１０、固定用の充填材７、連結具８０によって、補強板６を覆工部１に確実に固定できるとともに、補強板６のトンネル延長方向の両方の端部６９；６９がフランジ５１の端部縁である１本の湾曲線状に見えるようになるので内面３の周方向に隣り合う補強板６の端面同士を１つの線上に簡単に一致させることができるので、美観上に優れた補強構造を提供できる。

使用例２
図７（ｂ）に示すように、連結手段として充填材８を用いた構成としてもよい。この場合、Ｈ形鋼５０のトンネル空洞部１１側に位置される一方のフランジ５１には、フランジ５１を貫通する貫通孔による注入口５３が形成される。
例えば、図７（ａ）に示すように、連結具８０により、補強板６をフランジ５１に連結した状態で、図７（ｂ）に示すように、注入口５３より補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と吹き付けたモルタル７Ａの表面７１との間に充填材８としてのモルタル８Ａを注入して当該モルタル８Ａが固化することにより、補強板６の端部６９が補強板位置決め部材５の一方のフランジ５１の裏面７２と固化したモルタル７Ａの表面７１とに固定状態に強固に連結され、補強板６が内面３を覆うように覆工部１に強固に固定されることになる。即ち、補強板６の板の両方の端部６９；６９は、補強板位置決め部材５としてのＨ形鋼５０の一方のフランジ５１の裏面７２である湾曲面と固化した充填材であるモルタル７Ａとの間に位置される。
モルタル８Ａが固化して補強板６が内面３を覆うように覆工部１に固定された後は、ボルト８６を外して補強板押さえ板８５を外す。
以上により、図７（ｂ）に示すように、覆工部１の補強構造が完成する。

使用例２によれば、連結手段としての充填材８によって、補強板６を覆工部１に対してより強固に固定できるとともに、補強板６のトンネル延長方向の両方の端部６９；６９がフランジ５１の端部縁である１本の湾曲線状に見えるようになるので内面３の周方向に隣り合う補強板６の端面同士を１つの線上に簡単に一致させることができ、さらに、補強板６の表面に点在して露出する物も無くなるので、より美観上に優れた補強構造を提供できる。

使用例３
使用例１；２では、補強板位置決め部材５としてＨ形鋼５０を用いた例を示したが、補強板位置決め部材５として、使用例１；２でのＨ形鋼５０の他方のフランジ５２を除去した図１１に示すような断面Ｔ字形のＴ形鋼５０Ａを用いてもよい。即ち、一方のフランジ５１の面が覆工部１の上部の内面３の周方向に沿った湾曲面に合致する湾曲面に形成されたＴ形鋼５０Ａを補強板位置決め部材５として用いる。
使用例３の場合、補強板位置決め部材５としてのＴ形鋼５０Ａのウェブ５４Ａを溝４に挿入した後、溝内にモルタル７Ａ等の充填材７を充填することによりＴ形鋼５０Ａを覆工部１に固定する。即ち、補強板６の板の両方の端部６９；６９が、補強板位置決め部材５としてのＴ形鋼５０Ａの一方のフランジ５１の裏面７２である湾曲面と固化した充填材であるモルタル７Ａとの間に位置される。そして、実施形態１のように連結具８０を用いて補強板６が覆工部１に固定されたり（図９（ａ）参照）、使用例２のように充填材８を用いて補強板６が覆工部１に固定される（図９（ｂ）参照）。
使用例３によれば、覆工部１の山側から図外の注入路を介して充填材７９としてのモルタル等の裏込材を注入する作業をなくすことができる。また、溝４の溝幅を小さくできるので、溝４を形成するための作業手間、作業効率を向上できる。

尚、上述した充填材７；８；７９としては、上述したモルタル、又は、コンクリート等のセメント系組成物を用いればよい。

また、補強板位置決め部材５としてＨ形鋼５０やＴ形鋼５０Ａ等の形鋼を用いた例を示したが、形鋼以外のものを用いても良い。

上記では、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を上述したトンネル横断面上における内面３の異なる２地点にそれぞれ接触させる方法を示したが、Ｘ軸ガイド体１２３の延長方向の両端を内面３に接触させずに、切削作業を行うようにしてもよい。この場合でも、回転刃１１１をＸ軸ガイド体１２３に沿って正確に移動させることができ、回転刃１１１がトンネル９９の延長方向に沿った方向に振れることを防止できるので、トンネル横断面上のトンネル９９の内面３の弧面に沿った弧状に延長する溝４を正確に形成できる。

３トンネルの内面、９９トンネル、１００溝形成装置、１１０切削装置、
１１１回転刃（切削刃）、１２０Ｘ軸ガイド装置、１２３Ｘ軸ガイド体、
１３０Ｙ軸ガイド装置。

Claims

切削装置と、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上において両端がそれぞれトンネルの内面の異なる地点で交差する直線軸であるＸ軸に沿って切削装置の切削刃を移動させるＸ軸ガイド装置と、前記Ｘ軸と直交し、かつ、トンネルの内面と交差する直線軸であるＹ軸に沿って切削装置の切削刃を移動させるＹ軸ガイド装置と、を備えた溝形成装置を用い、
切削刃をＸ軸ガイド装置のＸ軸ガイド体及びＹ軸ガイド装置のＹ軸ガイド体でガイドしながらＸ軸及びＹ軸に沿って移動させることによって、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝を形成したことを特徴とするトンネルの内面に溝を形成する方法。
Ｘ軸ガイド体の延長方向の両端をトンネル横断面上におけるトンネルの内面の異なる地点にそれぞれ接触させた状態で、切削刃をＸ軸ガイド体及びＹ軸ガイド体でガイドしながらＸ軸及びＹ軸に沿って移動させることによって、トンネルの延長方向に沿ったトンネルの中心軸と直交するトンネル横断面上のトンネルの内面の弧面に沿った弧状に延長する溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のトンネルの内面に溝を形成する方法。