(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存のシールドトンネルにおけるある一部区間に再生用シールド機の発進立坑を構築し、同発進立坑より既存のシールドトンネルの外周を包み込む形で、新たな再生用シールド機を設置し、同再生用シールド機の後部において新たに、内部に少なくとも掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管路および排泥管路を備えた再生用一次覆工を組み立て、前記再生用一次覆工を推進することにより、掘削土砂を前記排泥管路から搬出しながら既存のシールドトンネルの外周部を前記再生用シールド機で掘削するとともに、順次新たな再生用一次覆工を組み立て、既存のシールドトンネルの外周に新たな再生用一次覆工を構築することを特徴とするシールドトンネル再生工法。
【請求項２】
前記請求項１記載のシールドトンネル再生工法に用いられる再生用シールド機であって、既存のシールドトンネルの外周を包み込むリング状のスキンプレートを備え、同シールド機前面に円周方向に回転して、土砂を掘削する回転式掘削機が備えられているとともに、該再生用シールド機の後部に組み立てられる前記再生用一次覆工内の送泥管路及び排泥管路に夫々接続される送泥管及び排泥管を有することを特徴とするシールドトンネル再生工法用シールド機。
【請求項３】
前記請求項１記載のシールドトンネル再生工法において再生用一次覆工を形成するためのセグメントであって、前記再生一次覆工用セグメントの内面には既設セグメントとの摩擦力を低減させるとともに、既設セグメントの変形防止用の突起が備えられ、さらにリング間継手、およびセグメント間継手がセグメントの外周面に設置されてなるとともに、周方向に閉合される１リング分のセグメント内に少なくとも掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管路および排泥管路を備えていることを特徴とするシールドトンネル再生工法用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシールドトンネルの再生方法およびそのための再生用シールド機並びに同工法用セグメントに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルは、日本国内では昭和３０年代より下水道・上水道・電力用・通信用および地下鉄用などの目的で、漸増的に建設されてきた。これらシールドトンネルの防水材は、当初よりブチルゴムを主体として使用されてきた。しかし、同防水材による防水は完全ではなく、それを補う手段として、二次覆工がなされてきた。
【０００３】
その後、防水材は漸時改良されてきて、近年では水膨潤性ゴムが主流として使用されており、ほぼ完全な防水工が行われている工事区間も無しとはしない状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら防水材の長期安定性については、必ずしも十分明確になっているとはいい難く、今後漏水が発生する可能性も否定はできない。また、過去に築造されたシールドトンネルが、その後の地下水の汲み上げ規制により、地下水位の回復、それに伴う地下水圧の上昇によって、漏水が新たに生じ、その防止対策に多大の費用、および期間を要している事態も見受けられる。
【０００５】
一方、鉄筋コンクリート構造物の耐久性は明確ではないが一般に１００年前後といわれているなか、過去に築造された下水道トンネルや鉄道用トンネルの中には、既に築造後長期間経過しているものもあり、一次覆工である鉄筋コンクリート製セグメントの老朽化が、今後大きな問題となってくる。コンクリートセグメントの耐用年数は一般のコンクリート構造物と同様に不明であるが、多くのコンクリート構造物が既に耐用年数を過ぎ、取り壊されている現状では、地中の悪条件下にあるコンクリートセグメントがいずれこのような状況に陥るのは、明白であるといえる。
【０００６】
そのため、老朽化したトンネルの替わりに、新たに他のルートにトンネルを新設することは、地下構造物が既に極度に輻輳して埋設されている中では土地利用の効率化の上から考えても、あまりにも多額の建設費が掛かると想定されるし、トンネル建設のための用地確保が困難であると想定される。このような現実を考えると、現存するトンネルの果たしている使命や機能をより長く維持するために、そのトンネルを活用しながら再生する技術が、今後必要となってくると想定される。
【０００７】
本発明は、前述した既存のシールドトンネルの問題点を解決するものであり、既存のシールドトンネルの現在果たしている機能を損なうことなく、既存のトンネルの外周に、新たな再生用一次覆工材を設置することによって、既存のシールドトンネルの大幅な耐用年数の増大を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために請求項１に係る本発明として、既存のシールドトンネルにおけるある一部区間に再生用シールド機の発進立坑を構築し、同発進立坑より既存のシールドトンネルの外周を包み込む形で、新たな再生用シールド機を設置し、同再生用シールド機の後部において新たに、内部に少なくとも掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管路および排泥管路を備えた再生用一次覆工を組み立て、前記再生用一次覆工を推進することにより、掘削土砂を前記排泥管路から搬出しながら既存のシールドトンネルの外周部を前記再生用シールド機で掘削するとともに、順次新たな再生用一次覆工を組み立て、既存のシールドトンネルの外周に新たな再生用一次覆工を構築することを特徴とするシールドトンネル再生工法が提供される。
【０００９】
請求項２に係る本発明として、前記請求項１記載のシールドトンネル再生工法に用いられる再生用シールド機であって、既存のシールドトンネルの外周を包み込むリング状のスキンプレートを備え、同シールド機前面に円周方向に回転して、土砂を掘削する回転式掘削機が備えられているとともに、該再生用シールド機の後部に組み立てられる前記再生用一次覆工内の送泥管路及び排泥管路に夫々接続される送泥管及び排泥管を有することを特徴とするシールドトンネル再生工法用シールド機が提供される。
【００１０】
請求項３に係る本発明として、前記請求項１記載のシールドトンネル再生工法において再生用一次覆工を形成するためのセグメントであって、前記再生一次覆工用セグメントの内面には既設セグメントとの摩擦力を低減させるとともに、既設セグメントの変形防止用の突起が備えられ、さらにリング間継手、およびセグメント間継手がセグメントの外周面に設置されてなるとともに、周方向に閉合される１リング分のセグメント内に少なくとも掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管路および排泥管路を備えていることを特徴とするシールドトンネル再生工法用セグメントが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に示す本発明の最も好適な実施の形態について説明する。図１は、既存のシールドトンネルに再生用一次覆工を構築するために、既存のシールドトンネル２のある一部区間に再生用シールド機の発進用立坑１を開削、構築し、再生用シールド機３を地山に貫入したトンネル縦断状況を示すものである。
【００１２】
発進立坑１は、既存のシールドトンネル２の機能を損なわないよう、予めその周囲を薬液注入工法等で地盤改良を行い、開削工法等で構築する。その際、立坑部分の既存のトンネルは露出されるため、露出してもトンネルが破損しないよう、補強を実施する。再生用シールド機３の発進は、前記発進立坑１内で既存のシールドトンネル２を囲繞するように再生用シールド機３を組み立てた後、既知のシールド機の発進と同様に、坑口部に地盤改良薬液注入法等による発進防護用の地盤改良、およびエントランスパッキン５等を設置して行う。この際、坑口と反対側の土留壁には、再生用シールド機３の推進反力を受けるための反力壁６を設置し、同反力壁６で、既知の推進工法と同様に、発進立坑１部分に設けたシールド機推進装置の推進時に生ずる反力を受ける。
【００１３】
この推進装置を伸長することによって再生用シールド機３を前進させ、その後、推進装置を退縮することによって生じる空間に順次新たな再生用セグメントを組み立てながら、以後この作業を繰り返し行うことによって、再生用シールド機を推進させていくものである。図１に示す実施例では、発進立坑１から左側にシールド機は推進しているが、既知のシールド工法や推進工法と同様に、前記立坑から左右両方向に発進せしめてもよい。
【００１４】
図２は、再生用シールド機がある程度推進し、一部再生用セグメントが構築された状況を示しており、図３は図２のＡ−Ａ矢視図を示している。図４は、再生用シールド機３の縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢視図である。再生用シールド機３の前面には、円周方向に回転するリング状の面盤９もしくはスポークが装備されており、同面盤９に設置されているカッタービット１０によって通常のシールド機と同様に地山を切削する。この面盤９もしくはスポークを、左右両方向何れにも回転させるために、複数個のカッター駆動モーター１２を円周上に設置している。図中１１はスキンプレートである。
【００１５】
また、このカッター駆動モーター１２間には、掘削土砂を流体輸送で搬出するための送泥管１３、排泥管１４およびアジテーターがそれぞれ複数設置されており、既知の泥水式シールド工法と同様の機構で切羽の安定保持、および掘削土砂の搬出を行うことができる。さらに、本再生用シールド機３内側における既存のシールドトンネル２との接触面には、既知のシールド機のテールシールと同じテールシール１５を複数段設置しており、これでチャンバー内泥水がシールド機後方に漏出するのを防止している。一方、本再生用シールド機３は発進立坑１部分に設けた元押し装置で推進するために、通常のシールド機に装備されているシールド推進ジャッキは装備していない。
【００１６】
図６は、本工法に用いる再生用セグメント４で、同セグメント４は公知のＲＣセグメントと同様に、１リングが数ピースに分割されており、各々のピースはリング間およびセグメント間とも、セグメントの外周面に設置したボルトボックス部で、ボルトにより結合されている。このセグメントには、予め中空の円管が埋設されており、セグメントを組み立てたときには、この円管がトンネル軸方向に繋がり、シールド発進立坑１と、再生シールド機のチャンバー室が、この円管を通して貫通する（図７参照）。
【００１７】
この円管は、使用目的に応じて必要な内径のものを多数設置しておき、掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管１３および排泥管１４として使用する。また、裏込注入管、セグメント推進時に地山と再生セグメントの摩擦力を低減するための潤材注入管、再生一次覆工と既存一次覆工との空隙をモルタル充填するためのモルタル注入管１９、およびシールド機の動力線の設置スペース等として使用することができる。このうち、裏込モルタル注入管および潤材注入管１８は、管の先端をシールド機チャンバー室ではなく、再生セグメント外側地山面に貫通させる（図８参照）。また、モルタル注入管１９は管の先端を再生用セグメント４内側の既設トンネル面に貫通させる（図９参照）。
【００１８】
さらに、これらの管は再生用セグメント４の構築が終了した時点で、必要に応じて鉄筋等で補強し、モルタルを充填して、再生用セグメント４本体の強度の増加を図るものとする。
【００１９】
また、再生セグメント４の内側には数個の突起２０を設けておき、同各突起２０は再生セグメント４を組み立てたときに、再生セグメント４と既設のセグメントが面接触するのを防止することによって再生セグメント４と既設のセグメント間の摩擦力をほとんど無くすことができる。これによりシールド機の推進力の低減が図れるので、小規模な推進設備で長距離の推進が可能となる。さらに、この突起２０により既設セグメントの移動・変形を、再生用セグメント４によって拘束することができ、再生用セグメント４構築時の既設セグメントの破損を防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば前記したように、既存のシールドトンネルにおけるある一部区間に再生用シールド機の発進立坑を設置し、既存のシールドトンネルの外周を包み込む形で新たな再生用シールド機を設置し、同再生用シールド機を設置し、同再生用シールド機の後部に新たに再生一次覆工を構築することによって、既存のシールドトンネルの外側に新たに一次覆工を構築することにより、覆工部材の再生が図られ、トンネルの耐用年数の増大が図られる。
【００２１】
また、再生一次覆工が既存の覆工部材と重合され、全体として外圧に抵抗することから、覆工全体の強度増加が図られ、耐震性の向上が図られる。更に本発明によればトンネル内部に二次覆工を構築するなど、既存トンネルの内空断面を損失させることなく、完全な漏水防止策が図られる。
【００２２】
また、再生一次覆工を築造したのち、既存の覆工部材を撤去すると、トンネル内空断面の拡大が図られ、トンネルの機能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  再生用シールド機の発進立坑の構築状況を示す縦断面図である。
【図２】  再生用シールド機の推進状況を示す断面図である。
【図３】  図２の矢視Ａ−Ａ図である。
【図４】  図２の要部拡大断面図である。
【図５】  図４の矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図６】  再生用セグメントの斜視図である。
【図７】  再生用セグメントの取付状況を示す縦断面図である。
【図８】  図７に示すセグメントからの滑材注入状況を示す断面図である。
【図９】  図７に示すセグメントからのモルタル注入状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１…発進立坑、２…既存のシールドトンネル、３…再生用シールド機、４…再生用セグメント、５…エントランスパッキン、６…反力壁、７…推進装置、８…土留壁、９…面盤、１０…カッタービット、１１…スキンプレート、１２…カッター駆動用モーター、１３…送泥管、１４…排泥管、１５…テールシール、１６…リング間継手、１７…セグメント間継手、１８…裏込モルタル注入管および潤材注入管、１９…モルタル注入管、２０…突起
【図１】
0003705307.tif 000002
【図２】
0003705307.tif 000003
【図３】
0003705307.tif 000004
【図４】
0003705307.tif 000005
【図５】
0003705307.tif 000006
【図６】
0003705307.tif 000007
【図７】
0003705307.tif 000008
【図８】
0003705307.tif 000009
【図９】
0003705307.tif 000010