(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多量湧水を伴う不良地山においてトンネルを覆工する際におけるセグメントの配設方法であって、
掘削孔の内周面に沿って配設された状態で、前記内周面側から前記掘削孔の中心部側に貫通する貫通部を備える第一セグメントを、前記掘削孔の下部に接地させて配設するとともに、
スキンプレートを備え、裏込材の注入孔が設けられた第二セグメントを、前記掘削孔の下部を除く内周面に沿って配設し、
前記注入孔から第一セグメント及び第二セグメントと前記内周面との間に裏込材を充填することを特徴とするセグメントの配設方法。
【請求項２】
第一セグメントは、それぞれ互いに略平行に設けられる複数の主げた材と、これら主げた材を連結する連結部材とによって前記貫通部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの配設方法。
【請求項３】
第一セグメントは、前記主げた材に沿うように設けられる第１の補強部材と、前記連結部材に沿うように設けられる第２の補強部材とを備えることを特徴とする請求項２に記載のセグメントの配設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを覆工する際に掘削孔の内周面に沿って配設されるセグメントの配設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトンネルボーリングマシンは、最前部のカッタヘッド部で地山を掘削するとともに、形成された掘削孔の内周面にセグメントを配設してトンネルを覆工する。このトンネルボーリングマシンは、配設されたセグメントにグリッパを押し付けて固定することで反力をとり、推進ジャッキを伸張させて掘進するため、シールド機に比べて高速掘削が可能となっている。
【０００３】
このようなトンネルボーリングマシンによるトンネルの覆工過程において崩壊しやすい不良地山に遭遇した場合の対処方法としては、例えば、特開平１１−０１３３９４号公報に示す、簡易ライナとも呼ばれるセグメントによる施工がある。この簡易ライナは、主桁材と継手材とによって形成される外枠に格子状の金網を設けてなるものであり、掘削孔の内周面に押し付けるようにして配設することで、地山の崩壊、肌落ちが容易かつ安価に防止される。
【０００４】
しかしながら、不良地山が多量湧水を伴う場合には、湧水とともに土砂が流出し、この土砂の流出によって簡易ライナと掘削孔の内周面との間には空洞部が発生してしまう。このため簡易ライナを安定させることはできず、これによりグリッパによって反力をとることはできない。すなわち、前記のような多量湧水を伴う不良地山においては、前記公報等に記載の簡易ライナは使用できず、一般に裏込材を用いてセグメントを配設する方法によってトンネルの覆工が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような多量湧水を伴う不良地山においては、掘削孔の側壁等から土砂が崩落し、掘削孔の下部であるインバート部には、崩落した土砂が堆積する。したがって、掘削孔の下部にセグメントを配設する際には、土砂を略完全に撤去しなければセグメントが浮き上がってしまう。しかしながら、不良地山が多量湧水を伴う場合には、土砂が連続的に崩壊するためインバート部の土砂を取り除く作業が極めて困難であり、このため、インバート部にセグメントを配設する作業は時間および手間のかかる作業となっていた。
【０００６】
一方、不良地山が多量湧水を伴う場合においては、裏込材の圧力は掘削孔のインバート部近傍で最大となるため、インバート部における裏込材の妻止めが重要となる。しかしながら、不良地山においてはインバート部に土砂が堆積しやすく、これにより、従来一般のセグメントにおいてはインバート部の裏込材の妻止めを行うことが困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、多量湧水を伴う不良地山において、トンネルの覆工を容易に行うことを可能とするセグメントの配設方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、多量湧水を伴う不良地山においてトンネルを覆工する際におけるセグメント１０、２０の配設方法であって、
掘削孔ｂの内周面に沿って配設された状態で、前記内周面側ｂ２から前記掘削孔の中心部側ｂ３に貫通する貫通部１７を備える第一セグメント１０を、前記掘削孔ｂの下部（インバート部ｂ１）に接地させて配設するとともに、
スキンプレートを備え、裏込材ｃの注入孔２０ａが設けられた第二セグメント２０を、前記掘削孔ｂの下部を除く内周面に沿って配設し、
前記注入孔２０ａから第一セグメント１０及び第二セグメント２０と前記内周面との間に裏込材ｃを充填することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、多量湧水を伴う不良地山においてトンネルを覆工する際に、掘削孔下部であるインバート部の粗清掃を行った後、このインバート部に前記貫通部を備える第一セグメントを接地させて配設することで、インバート部に連続して堆積する土砂が、前記内周面側から前記貫通部を貫通して前記掘削孔の中心部側に流れ出る。したがって、掘削孔のインバート部に堆積した土砂によって第一セグメントが浮き上がることが防止され、インバート部にセグメントを容易に配設できる。
また、インバート部に第一セグメントを接地させて配設するとともに、インバート部を除く掘削孔の内周面に沿って、スキンプレートを備え、裏込材の注入孔が設けられた第二セグメントを配設し、前期注入孔から第一セグメント及び第二セグメントと前記内周面との間に裏込材を注入することで、第一セグメント及び第二セグメントを安定させることができる。
【００１０】
なお、前記貫通部は、例えば、従来一般のセグメントのスキンプレートに孔を設けることによって形成してもよいし、従来一般のセグメントからスキンプレートを取り除き、少なくとも２本の主げた材とこれら主げた材を連結する継手板や縦リブ材とによって形成してもよい。
【００１１】
請求項２記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１に記載のセグメント１０、２０の配設方法において、
第一セグメント１０は、それぞれ互いに略平行に設けられる複数の主げた材１１と、これら主げた材１１を連結する連結部材（継手板１２、縦リブ材１３）とによって前記貫通部１７が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、それぞれ互いに略平行に設けられる複数の主げた材と、これら主げた材を連結する連結部材とによって前記貫通部が形成されている。すなわち、スキンプレートを有する従来一般のセグメントからスキンプレートを取り除くことによって、容易かつ安価に前記貫通部を形成することができる。また、前記主げた材によって、インバート部における裏込材の妻止めを容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項２に記載のセグメント１０、２０の配設方法において、
第一セグメント１０は、前記主げた材１１に沿うように設けられる第１の補強部材（第１補強平鋼１４）と、前記連結部材（継手板１２、縦リブ材１３）に沿うように設けられる第２の補強部材（第２補強平鋼１５）とを備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、前記複数の主げた材に沿うように設けられる第１の補強部材と、前記連結部材に沿うように設けられる第２の補強部材とによって、前記セグメントにスキンプレートを有する従来一般のセグメントと同等の強度を保有させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して、本発明であるセグメントの配設方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係る第一セグメント１０は、例えば図１に示すように、多量湧水を伴う不良地山ａを掘削してトンネルを覆工する過程において、掘削孔ｂの内周面にリング状に連結されて配設される複数のセグメント１０、２０のうち、掘削孔ｂの下部であるインバート部ｂ１に配設されるものである。
【００１９】
なお、多量湧水を伴う不良地山ａにおいては、湧水によって掘削孔ｂの内周面の土砂が流出するため、一般に、裏込材ｃを用いてセグメント１０、２０を配設する方法によってトンネル覆工が行われる。図１において、掘削孔ｂの内周面のうちインバート部ｂ１以外の部分には、後述する従来一般の第二セグメント２０が配設される。
【００２０】
本発明に係る第一セグメント１０、第二セグメント２０は、例えば図２に示すように、掘削孔ｂの内周面に沿う曲率を有し、それぞれ互いに平行に設けられる２本の主げた材１１、これら２本の主げた材１１をその端部で連結する２本の継手板１２（連結部材）、これら２本の継手板１２の間に所定間隔で設けられ、２本の主げた材１１を連結する５本の縦リブ材１３（連結部材）等によって概略構成されている。なお、主げた材１１と継手板１２とは平板状の鋼材であり、縦リブ材１３は略Ｌ字型に折り曲げられた鋼材である。主げた材１１、継手板１２、縦リブ材１３は、互いに溶接固定されている。また、第二セグメント２０には、充填材ｃを注入するための注入孔２０ａが設けられている。
【００２１】
また、主げた材１１には、平板状の鋼材である第１補強平鋼１４（第１の補強部材）が溶接固定されており、継手板１２と縦リブ材１３とには、平板状の鋼材である第２補強平鋼１５（第２の補強部材）が溶接固定されている。さらに、図２（ｃ）に示すように、主げた材１１と第１補強平鋼１４との双方に溶接固定されるように略三角形状のスチフナ１６が設けられている。
【００２２】
すなわち、本発明に係る第一セグメント１０は、主げた材１１、継手板１２、縦リブ材１３等によって格子状に形成されており、これにより、主げた材１１と、継手板１２や縦リブ材１３との間には、配設状態で掘削孔ｂの内周面側ｂ２から中心部側ｂ３に貫通する貫通部１７が形成されるようになっている。
【００２３】
ところで、前記した従来一般の第二セグメント２０は、スキンプレートを備えるように構成されるものであり、本発明に係る第一セグメント１０は、従来一般の第二セグメント２０からスキンプレートを取り除き、第１補強平鋼１４や第２補強平鋼１５等を設けることによって形成されるようになっている。なお、本発明に係る第一セグメント１０は、第１補強平鋼１４、第２補強平鋼１５、スチフナ１６等によって補強されていることにより、従来一般の第一セグメント２０と同等の強度を保有できるようになっている。
【００２４】
なお、継手板１２には図示しないボルト孔が形成されており、本発明に係る第一セグメント１０は、このボルト孔を挿通する図示しない連結ボルトによって従来一般の第二セグメント２０と掘削孔ｂの周方向に連結される。また、主けた材１１にもボルト孔１１ａが形成されており、本発明に係る第一セグメント１０どうしはボルト孔１１ａを挿通する図示しない連結ボルトによって掘削孔ｂの軸方向に連結される。
【００２５】
また、縦リブ材１３には吊り金具１８が溶接固定されており、本発明に係る第一セグメント１０は、その吊り金具１８からトンネルボーリングマシン内部に設置されたセグメント把持機によって吊り上げられ、所定位置に運搬される。
【００２６】
次に、多量湧水を伴う不良地山ａにおいて、セグメント１０、２０を配設しながらトンネルを覆工する方法を説明する。
【００２７】
図３は、トンネル覆工に用いられるトンネルボーリングマシン３０を示す。このトンネルボーリングマシン３０は、最前部にカッタヘッド部３１の後方にはルーフサポート３２のみを有する、いわゆるオープン型のトンネルボーリングマシン３０である。トンネルボーリングマシン３０は、カッタヘッド部３１によって不良地山ａを切削するとともに、形成された掘削孔ｂの内周面にセグメント１０、２０を配設してトンネルを覆工する。なお、掘削された土砂は、搬送機構３３によってトンネルボーリングマシン３０の後方に排出される。
【００２８】
また、トンネルボーリングマシン３０は、内部にセグメント把持機３４を有し、このセグメント把持機３４によってセグメント１０、２０をその吊り金具１８部分から吊り上げて掘削孔ｂの内周面に沿って配設する。そして、トンネルボーリングマシン３０は、配設したセグメント１０、２０にグリッパ３５を押し付けて固定することで反力をとり、推進ジャッキ３６を伸張させて掘進する。なお、セグメント１０、２０は、注入孔２０ａからセグメント１０、２０と掘削孔ｂの内周面との間に充填される裏込材ｃによって安定するようになっている。
【００２９】
ところで、前記のような多量湧水を伴う不良地山ａにおいては、掘削孔ｂの側壁等から土砂が連続して崩落し、掘削孔ｂ下部であるインバート部ｂ１には、崩落した土砂が連続して堆積する。ここで、インバート部ｂ１の粗清掃を行った後、このインバート部ｂ１に、本発明に係る第一セグメント１０を接地させて配設する。これによって、インバート部ｂ１に連続して堆積する土砂が、掘削孔ｂの内周面側ｂ２から第一セグメント１０の貫通部を貫通して中心部側ｂ３に流れ出る。したがって、掘削孔ｂのインバート部ｂ１に堆積した土砂によって第一セグメント１０が浮き上がることが防止され、インバート部ｂ１に第一セグメント１０を容易に配設できる。
【００３０】
一方、不良地山ａが多量湧水を伴う場合においては、裏込材ｃの圧力は掘削孔ｂのインバート部ｂ１近傍で最大となるため、インバート部ｂ１における裏込材ｃの妻止めが重要となる。本発明に係る第一セグメント１０は、その主げた材１１が堰板となってインバート部ｂ１における裏込材ｃの妻止めを容易に行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、多量湧水を伴う不良地山においてトンネルを覆工する際に、掘削孔の下部であるインバート部の粗清掃を行った後、このインバート部に第一セグメントを接地させて配設することで、インバート部に連続して堆積する土砂が、前記内周面側から前記貫通部を貫通して前記掘削孔の中心部側に流れ出る。これにより、掘削孔のインバート部に堆積した土砂によって第一セグメントが浮き上がることが防止され、インバート部にセグメントを容易に配設できる。
また、インバート部に前記貫通部を備える第一セグメントを接地させて配設するとともに、インバート部を除く掘削孔の内周面に沿って、スキンプレートを備え、裏込材の注入孔が設けられた第二セグメントを配設し、前期注入孔からセグメントと前記内周面との間に裏込材を注入することで、セグメントを安定させることができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得られることは勿論のこと、スキンプレートを有する従来一般のセグメントからスキンプレートを取り除くことによって、容易かつ安価に前記貫通部を形成することができる。また、前記主げた材によって、インバート部における裏込材の妻止めを容易に行うことができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を得られることは勿論のこと、前記第１の補強部材と、前記第２の補強部材とによって、前記セグメントにスキンプレートを有する従来一般のセグメントと同等の強度を保有させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】掘削孔の内周面に沿って配設されるセグメントを示す、掘削孔の軸方向の断面図である。
【図２】本発明に係るセグメントを示す、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の部分断面図（ａ−ａ断面）である。
【図３】セグメントを配設しながらトンネルを覆工するトンネルボーリングマシンを示す断面図である。
【符号の説明】
１０          第一セグメント
１１        主けた材
１２        継手材（連結部材）
１３        縦リブ材（連結部材材）
１４        第１補強平鋼（第１の補強部材）
１５        第２補強平鋼（第２の補強部材）
１７        貫通部
２０          第二セグメント
ｂ            掘削孔
ｂ１        インバート部（下部）
ｂ２        内周面側
ｂ３        中心部側
【図１】
0003645871.tif 000002
【図２】
0003645871.tif 000003
【図３】
0003645871.tif 000004