(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドマシンによって掘進されたトンネルの覆工方法において、前記シールドマシンのテール内で当該テールの内周壁をガイド面にして、円周方向のジョイント部に回転自在に係合し合う凸状部と凹状部を有する複数のセグメントをセグメントリングに仮組みするとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に拡幅ジャッキを設置した後、前記セグメントリングを前記トンネル内に押し出し、次に前記拡幅ジャッキによって前記セグメントリングを拡径するとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に前記セグメントリングの拡径により形成された隙間に充填材を充填することを特徴するトンネルの覆工方法。
【請求項２】
シールドマシンによって掘進されたトンネルの覆工方法において、前記トンネル内で当該トンネルの地山をガイド面にして、円周方向のジョイント部に回転自在に係合可能な凸状部と凹状部を有する複数のセグメントをセグメントリングに仮組みするとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメントどうしのジョイント部に拡幅ジャッキを設置した後、前記拡幅ジャッキによって前記セグメントセグメントリングを円周方向にスライドさせるとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に、前記セグメントリングのスライドにより形成された隙間に充填材を充填することを特徴するトンネルの覆工方法。
【請求項３】
セグメントリングの上端部に位置するセグメント同士のジョイント部の外側にガイド部材を設置することを特徴とする請求項１または２記載のトンネルの覆工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネルの覆工を効率的かつ安全に行えるようにしたトンネルの覆工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、山岳部に導水路などとして構築されるトンネルや、都心部における地下鉄などのトンネルは、トンネルボーリングマシンやシールドマシンなどの自動化されたトンネル掘進機によって掘進され、また、掘進されたトンネルの内周は、場所打ちコンクリート（図５（ａ）  参照）やセグメント（図５（ｂ）  参照）などによって覆工されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、場所打ちコンクリートによる覆工方法は、Ｈ形鋼又は溝形鋼などからなる複数本の支保工材９を地山１０に添え付けてトンネルの長手方向に所定間隔おきに建て付け、その上に吹付けコンクリート１１を所定厚さに吹きつけた後、その内側に型枠１２を組み立て、この型枠１２の中にコンクリート１３を打設する方法であるが、ほとんどの作業が人力による手作業なので施工効率がきわめて悪いなどの課題があった。また、ほとんどの作業は覆工されない地肌剥き出しの場所でなされるので、地山の肌落ちなどのおそれがあって危険を強いられるなどのが課題があった。
【０００４】
一方、セグメントによる覆工方法は、トンネル掘進機のテール内で組み立てられたリング状のセグメントリング１４を、既に設置されている既設のセグメントリングに締結ボルトなどによって連結して設置し、その裏側に裏込め材１５を充填する方法であるが、作業空間を確保するためにトンネルの掘削断面を大きくする必要があるので、土工量が増大するなどの課題があった。また、裏込め材１５の充填を必要とするだけでなく、セグメント１４どうしを連結する締結ボルトなどの継ぎ手金具が大掛かりなものになるなどの課題があった。
【０００５】
さらに、セグメントリングは底部に設置されるセグメントと、このセグメントの両側に設置される側セグメントと、セグメントリングの上端部に設置されるキーセグメントの、少なくとも３種類のセグメントを必要とするため、大きさおよび形状の異なるセグメントの種類が増えてセグメントの管理が煩雑になり易いなどの課題もあった。
【０００６】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、施工の効率化および施工の安全性の向上などを可能にしたトンネルの覆工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のトンネルの覆工方法は、シールドマシンによって掘進されたトンネルの覆工方法において、前記シールドマシンのテール内で当該テールの内周壁をガイド面にして、円周方向のジョイント部に回転自在に係合し合う凸状部と凹状部を有する複数のセグメントをセグメントリングに仮組みするとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に拡幅ジャッキを設置した後、前記セグメントリングを前記トンネル内に押し出し、次に前記拡幅ジャッキによって前記セグメントリングを拡径するとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に前記セグメントリングの拡径により形成された隙間に充填材を充填することを特徴するものである。
【０００８】
請求項２記載のトンネルの覆工方法は、シールドマシンによって掘進されたトンネルの覆工方法において、前記トンネル内で当該トンネルの地山をガイド面にして、円周方向のジョイント部に回転自在に係合可能な凸状部と凹状部を有する複数のセグメントをセグメントリングに仮組みするとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメントどうしのジョイント部に拡幅ジャッキを設置した後、前記拡幅ジャッキによって前記セグメントセグメントリングを円周方向にスライドさせるとともに、前記セグメントリングの下端部に位置するセグメント同士のジョイント部に、前記セグメントリングのスライドにより形成された隙間に充填材を充填することを特徴するものである。
【０００９】
請求項３記載のトンネルの覆工方法は、請求項１又は２記載のトンネルの覆工方法において、セグメントリングの上端部に位置するセグメント同士のジョイント部の外側にガイド部材を設置することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１〜図３は、この発明の実施の一形態を示し、図において、符号１はトンネルボーリング又はシールドマシンなどのトンネル掘進機によって掘進中のトンネル、２はこのトンネル１の内側にトンネル１の円周方向およびトンネルの長手方向に順次設置され、覆工リングａをなしてトンネル１の内周を覆工する覆工部材、３は覆工リングａをなす覆工部材２どうしの連結部に取り付けられ、トンネル１の円周方向に隣接する覆工部材２どうしを仮組みする仮組み金具、４はこの仮組み金具３を貫通し、覆工部材２に埋設されたインサート５にそれぞれ螺合され、仮組み金具３を覆工部材２に仮固定する仮組みボルト、６は覆工リングａの下端部に位置する覆工部材２どうしの連結部に取り付けられ、覆工リングａをトンネル１の円周方向にスライドさせるか、又は覆工リングａの外側（地山側）に押し拡げて覆工リングａを拡径することにより、覆工部材２のそれぞれを地山に添え付ける拡幅ジャッキ、７は覆工リングａの上端部に位置する覆工部材２どうしの連結部に取り付けられ、覆工部材２をトンネル１の円周方向にスライドさせる際のガイドをなすガイド部材、そして、符号８は覆工リングａを拡径することにより形成された覆工部材２，２  間の間隙部ｂに充填され、間隙部ｂを埋める充填材である。
【００１３】
覆工部材２はコンクリート、鋼又は鋳鋼などから成形され、また、トンネル１の地山に添え付けられるように所定の曲率を有して円弧状に成形され、かつ、コンクリート製にあっては、軽量化、強度向上などを図るために高強度コンクリートから成形され、さらに、量産および品質の向上を図るために工場において成形されている。
【００１４】
また、覆工部材２の円周方向のジョイント部は、特に締結ボルトなどのジョイント金具を必要とせず、しかも、接合された状態で自由に回転できるように、互いに係合し合う凸状部２ａと凹状部２ｂとが幅方向に連続して形成され（図２（ａ），（ｂ）  ）、また、覆工部材２の幅方向のジョイント部には、必要に応じて覆工部材２どうしがずれないで接するように、互いに係合し合う凸部と凹部（図省略）が形成される場合がある。
【００１５】
仮組み金具３および仮組みボルト４は繰り返し使用されるものであり、また、拡幅ジャッキ６には、たとえば油圧式ジャッキなどが使用されている。
【００１６】
ガイド部材７は鋼板などから矩形板状に形成され、また、覆工部材２の外側部に添え付けられるように覆工部材２と同じ曲率が付けられている。さらに、覆工部材２の外側部にトンネル１の円周方向にスライドできるように取り付けられている。充填材８には無収縮コンクリートなどが使用されている。
【００１７】
このような構成において、次にトンネルの覆工方法を順を追って説明する（図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）  参照）。
【００１８】
▲１▼  最初に、トンネル掘進機のテール内Ａで、複数枚の覆工部材２をリング状に仮組みして覆工リングａを構成する。
【００１９】
この場合、トンネル掘進機のテール内Ａにこのテール内周壁をガイド面にしてその円周方向に沿って複数枚の覆工部材２をリング状に設置すると共に、覆工リングａの上端部に位置する覆工部材２どうしのジョイント部にガイド部材７を添え付け、また、覆工リングａの下端部に位置する覆工部材２どうしのジョイント部に拡幅ジャッキ６をセットし、さらに、必要に応じて覆工リングａの円形状を保持し得るような仮設保持具（図省略）によって覆工リングａを補強する。また、拡幅ジャッキ６を駆動させて覆工部材２の各ジョイント部を隙間ができないように密着させる。さらに、隣接する覆工部材２どうしを仮組み金具３と仮組みボルト４とによってそれぞれ崩れないように仮固定する。
【００２０】
なお、ガイド部材７は一端を隣接する覆工部材２の一方の外側面に溶接するなどして固着し、他端は他方の覆工部材２の外側面に単に添え付けてセットする。
【００２１】
▲２▼  次に、この覆工リングａをトンネル掘進機のテール内Ａからトンネル１の中に押し出す。この場合、覆工リングａをトンネル１の中に押し出すと同時にトンネル掘進機を前進させることにより、トンネル１の地山をトンネル掘進機のスキンプレート又は覆工リングａで常に被覆して地山の肌落ちなどを防止するものとする。また、トンネル１内に押し出した覆工リングａは既にトンネル１内に設置されている覆工リングａの端面に添え付ける。
【００２２】
なお、覆工リングａは、トンネル掘進機を停止させた状態で、テール内Ａか
らトンネル１の中に押し出す場合もある。
【００２３】
▲３▼  次に、拡幅ジャッキ６を伸びる方向に駆動させて覆工リングａをその外側（地山側）に拡径することにより、覆工部材２のそれぞれをトンネル１の地山に強く添え付ける。
【００２４】
▲４▼  次に、拡幅ジャッキ６を駆動させることにより形成された間隙部ｂにコンクリートブロックなどからなる間隔保持材（図省略）を設置して、拡幅ジャッキ６を取り外す。そして、間隙部ｂに無収縮コンクリートなどの充填材８を充填し、充填材８が充分な強度を発現したら、仮組み金具３および仮組みボルト４を取り外す。
【００２５】
なお、覆工部材２を本設用トンネルを掘進する際の仮設道坑などを構築する際の覆工部材として設置する場合には、後に撤去することを考慮して覆工部材２どうしを特に連結することはないが、本設用トンネルの覆工部材として設置する場合には覆工部材２どうしは原則として連結する。
【００２６】
また、ガイド部材７は、覆工部材２のジョイント部が回転自在に構成されていれば、特に必要でないが、地山の肌落ち防止などに備えて設置しておくのが好ましい。さらに、間隔保持材は充填材８の中に埋め込んでしまうものとする。
【００２７】
以下、▲１▼〜▲４▼の工程をトンネルの掘進と交互に行ってトンネルの全長を覆工部材２によって施工する。なお、覆工リングａはトンネルの長手方向に互いに密着し、連続して設置されるので、剛性のきわめて大きいトンネル覆工体を構成することができる。したがって、覆工リングａをトンネル掘進機の推進時の反力受けとしても利用できる。
【００２８】
発明の実施の形態２．
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）  は、この発明の他の実施の形態を示し、以下、施工方法を順を追って説明する。
【００２９】
▲１▼    最初に、トンネル１内で、複数枚の覆工部材２をリング状に仮組みして覆工リングａを構成する。
【００３０】
この場合、トンネル１内にこのトンネル１の地山面をガイド面にしてその円周方向に沿って複数枚の覆工部材２をリング状に設置すると共に、覆工リングａの上端部に位置する覆工部材２どうしのジョイント部にガイド部材７を添え付け、覆工リングａの下端部に位置する覆工部材２どうしのジョイント部に拡幅ジャッキ６をセットする。また、隣接する覆工部材２どうしを仮組み金具３と仮組みボルト４とによってそれぞれ崩れないように仮固定する。
【００３１】
この場合、覆工リングａの上端部に位置する覆工部材２どうしのジョイント部に隙間ができるが、ガイド部材７が取り付けられているので、地山の肌落ちなどを防止できて施工の安全性が図れる。
【００３２】
▲２▼  次に、拡幅ジャッキ６を伸びる方向に駆動させて覆工リングａをトンネル１の地山に沿わせて円周方向にスライドさせることにより覆工部材２のそれぞれを地山に強く添え付ける。
【００３３】
▲３▼  次に、覆工リングａを拡径することにより形成された隙間ｂに間隔保持材（図省略）して、拡幅ジャッキ６を取り外す。そして、間隙部ｂに充填材８を充填し、充填材８が充分な強度を発現したら、拡幅ジャッキ６を取り外し、続いて、仮組み金具３および仮組みボルト４を取り外す。その他の構成および工程は前記の方法と同じである。
【００３４】
【発明の効果】
この発明に係るトンネルの覆工方法は以上説明した構成からなり、複数枚の覆工部材をトンネル掘進機のテール内又はトンネル内でリング状に仮組みして覆工リングを構成し、この覆工リングを拡径することにより前記覆工部材のそれぞれを前記トンネルの地山に添え付け、次に、前記覆工リングの円周方向に隣接する覆工部材のジョイント部に充填材を充填するので、トンネルの内周をきわめて効率的にかつ安全に覆工できるなどの効果がある。
【００３５】
また、覆工リングは拡幅ジャッキによってトンネルの円周方向にスライドさせるか、又は単に覆工リングの外側（地山側）に押し広げて拡径することにより、覆工部材のそれぞれをトンネルの地山に添え付けるので、覆工部材をトンネルの地山に密着させた状態に簡単にかつ確実にセットでき、施工の確実性が図れるなどの効果がある。
【００３６】
さらに、覆工リングの円周方向のジョイント部に、覆工リングを拡径することにより形成された間隙部にはキーセグメントではなく、無収縮コンクリートなどの充填材を充填するので、覆工リングの径のばらつきにも自由に対応できるだでけでなく、使用セグメントは基本セグメントの一種類でよく、セグメントの管理がし易いなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  は覆工部材によって覆工されたトンネルの横断面図、（ｂ）  はその側面図、（ｃ）  は覆工リングの上端部に位置する覆工部材ジョイント部の拡大図である。
【図２】（ａ）  は覆工部材の側面図、（ｂ）  はその平面図である。
【図３】（ａ）  は施工中のトンネルの縦断面図、（ｂ）  はトンネル内に覆工リングが押し出された状態を示すトンネルの横断面図、（ｃ）  は覆工リングを拡径する状態を示すトンネルの横断面図、（ｄ）  は拡径してトンネル内に固定された覆工リングを示すトンネルの断面図である。
【図４】（ａ）  は施工中のトンネルの縦断面図、（ｂ）  はトンネル内で覆工リングが組み立てられた状態を示すトンネルの横断面図、（ｃ）  は覆工リングを拡径する状態を示すトンネルの横断面図である。
【図５】トンネル覆工方法の従来例の一例を示し、（ａ）  および（ｂ）  はともにその横断面図である。
【符号の説明】
１…トンネル、２…覆工部材、３…仮組み金具、４…仮組みボルト、
５…インサート、６…拡幅ジャッキ、７…ガイド部材、８…充填材、
ａ…覆工リング。
【図１】
0003580624.tif 000002
【図２】
0003580624.tif 000003
【図３】
0003580624.tif 000004
【図４】
0003580624.tif 000005
【図５】
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