(57)【要約】【課題】既設されたトンネル１１の覆工コンクリート１２背面と地山１０との間に形成された空洞１３のうち、特に天端部１３ａへ充填材１４を限定的に充填すること。【解決手段】充填手段は、袋状に形成されその内部に流体（空気または水）が導入されることにより膨張する一方、上記流体が排出されることにより収縮するように形成されており、空洞１３に収縮状態で配設された後、流体が内部に導入されて膨張することにより天端部１３ａを限定して区画する袋状堰２０と、空洞１３と連通するように覆工コンクリート１２に設けられ、袋状堰２０を収縮した状態で空洞１３内の所定位置に導入するための袋状堰用孔２２と、天端部１３ａと連通するように覆工コンクリート１２に設けられ、天端部１３ａに充填材１４を充填するための充填用孔２３とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル構築部材とその周囲地山との間に形成された空洞のうち充填所望箇所のみに充填材を充填するための充填手段であって、
前記充填手段は、
袋状に形成されその内部に流体が導入されることにより膨張する一方、前記流体が排出されることにより収縮するように形成されており、前記空洞に収縮状態で配設された後、前記流体が前記内部に導入されて膨張することにより前記充填所望箇所とそれ以外の箇所とを区画する袋状堰と、
前記空洞と連通するように前記トンネル構築部材に設けられ、前記袋状堰を収縮した状態で前記空洞内の所定位置に導入するための袋状堰用孔と、
前記充填所望箇所と連通するように前記トンネル構築部材に設けられ、前記充填所望箇所に前記充填材を充填するための充填用孔と、
を備えたことを特徴とする充填材の空洞への充填手段。
【請求項２】
前記袋状堰は、補強材を備えた弾性シートによって形成され、膨張使用された後に前記流体が排出され収縮状態で前記袋状堰用孔から取り出されることにより再使用可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の充填材の空洞への充填手段。
【請求項３】
前記袋状堰は、生分解性の材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の充填材の空洞への充填手段。
【請求項４】
前記袋状堰は、前記充填材に対する剥離性を備えた剥離剤が表面に塗布され、または前記剥離性を有した材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の充填材の空洞への充填手段。
【請求項５】
トンネル構築部材とその周囲地山との間に形成された空洞のうち充填所望箇所のみに充填材を充填するための充填方法であって、
内部に流体が導入されることにより膨張する一方、前記流体が排出されることにより収縮するように形成された袋状堰を前記空洞内の所定位置に導入するための袋状堰用孔を前記トンネル構築部材に開ける袋状堰用孔削孔工程と、
前記充填所望箇所に前記充填材を充填するための充填用孔を前記トンネル構築部材に開ける充填用孔削孔工程と、
前記袋状堰を収縮した状態で前記袋状堰用孔から前記空洞内に導入し所定位置に配設する袋状堰導入配設工程と、
前記空洞内に配設された前記袋状堰に前記流体を導入して膨張させることにより前記充填所望箇所とそれ以外の箇所とを区画する袋状堰膨張工程と、
前記充填材を前記充填用孔から前記充填所望箇所に充填する充填材充填工程と、
を含むことを特徴とする充填材の空洞への充填方法。
【請求項６】
更に、前記流体を排出して前記袋状堰を収縮させる袋状堰収縮工程と、
収縮させた前記袋状堰を前記袋状堰用孔から取り出して回収する袋状堰回収工程と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の充填材の空洞への充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トンネルの覆工コンクリート背面と地山との間に形成された空洞への充填材の充填手段および充填方法に関し、更に詳しくは、天端部の空洞へ充填材を限定的に充填することができる充填材の空洞への充填手段および充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＡＴＭ（Ｎｅｗ  Ａｕｓｔｒｉａｎ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）工法が導入される以前に建設されたトンネル、すなわち、図１２に示すような矢板工法で建設されたトンネル１１には、鋼製支保工や木製の矢板（図示せず）が支障となって、覆工コンクリート１２の背面と地山１０との間に空洞１３が生じている場合が多い。特に、覆工コンクリート１２の背面の天端部１３ａでは、この傾向が強くなっている。
【０００３】
ここで、図１２は、従来のトンネル１１の覆工背面に形成された空洞１３を示す断面図であり、トンネル１１の長手方向（奥行き方向）に対する垂直断面図である。
【０００４】
この空洞１３が存在すると、地山１０の地質状況が悪い場合には、上記天端部１３ａや側部１３ｂ近傍の地山１０が膨張したり、あるいは緩んだ地山１０が覆工コンクリート１２の天端部１３ａに崩落等することにより、覆工コンクリート１２の背面や内面が破壊される場合もある。
【０００５】
また、空洞１３が存在すると、地山１０と覆工コンクリート１２間の接触状態が不規則になることによって、覆工コンクリート１２に偏土重圧が常にかかったり、覆工コンクリート１２のアーチ作用を十分に期待できない結果となる。
【０００６】
したがって、このような空洞１３は、トンネル１１の安定性に対してマイナスに作用するため、図１３に示すように、注入用パイプ１５を介して空洞１３に所定の充填材１４をポンプ圧送により充填し、硬化させることで空洞１３を埋め、地山１０と覆工コンクリート１２を早期に一体化させる必要がある。ここで、図１３は、空洞１３に充填材１４を充填した状態を示す断面図である。
【０００７】
このような充填材１４には、充填後に空洞１３内で収縮せずに、空洞１３を満たして硬化する性質が要求される。従来はそのような充填材１４として、たとえば、エアモルタルやエアミルク、発泡ポリウレタン等が用いられていた。
【０００８】
なお、関連する従来技術として、トンネル等の地下空洞に建て込まれた鋼製支保工と地山および補助工法鋼材との間の空隙に袋体を装填し、当該袋体内に充填材を加圧注入してこれを膨張させることにより、上記空隙を埋め、かつ鋼製支保工と地山および補助工法鋼材との間にプレロードをかける技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、その他の関連する従来技術として、トンネル等の掘削工事の際に、当該トンネル等の空洞部の掘削面に沿って設置される支保工と当該掘削面との間の密着方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【００１０】
すなわち、この従来技術は、トンネル等の空洞部の掘削面に沿って設置される支保工と当該掘削面との間に、逆流防止用逆止弁が設けられた袋体を介装し、その袋体内に硬化促進材を添加したモルタル等の硬化性充填材を、上記支保工と掘削面の双方にプレロードを加えることなく注入するものである。
【００１１】
【特許文献１】特開平７−２９３１９５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４０３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、トンネル支保工（構築部材）の背面に存在する空洞を充填する工法は実用化されているが、いずれにしても従来技術では、限定的充填ができなかったり、できたとしても袋体内だけの充填であるため、適用が局所に限定され、適用部位を広げようとすれば、それだけ袋体が必要になることでコストアップの要因とならざるを得ないものである。しかし、トンネル覆工背面に生じる空洞には、ある程度の面的な広がりを持つ空洞となっている場合もあり、このような空洞に対して、充填箇所を限定してより経済的に充填する手段は未だ提供されていない。
【００１３】
すなわち、従来技術において、流動性が大きいエアモルタル等の充填材１４を用いると、目的とする空洞１３の天端部１３ａ以外の側部１３ｂや、地山１０に存在する亀裂等に充填材１４が流れ込んでしまったり、覆工コンクリート１２のクラック等から充填材１４が漏れ出してしまう場合が多かった。
【００１４】
このように、従来は、目的とする空洞１３の天端部１３ａ以外の周囲も含めて充填材１４を充填していたため、必要な材料の量および施工時間ともに大きくなり、工費が高く工期が長くなる要因となっていた。かかる問題は、高価な発泡ポリウレタン等を充填材１４とした場合には、更に深刻である。
【００１５】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トンネルの覆工コンクリート背面と地山との間に形成された空洞のうち、特に天端部へ充填材を限定的に充填することができる充填材の空洞への充填手段を提供することを目的とする。
【００１６】
また、この発明は、トンネルの覆工コンクリート背面と地山との間に形成された空洞のうち、特に天端部へ充填材を限定的に充填することができる充填手段を用いた充填材の空洞への充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る充填材の空洞への充填手段は、トンネル構築部材とその周囲地山との間に形成された空洞のうち充填所望箇所のみに充填材を充填するための充填手段であって、前記充填手段は、袋状に形成されその内部に流体が導入されることにより膨張する一方、前記流体が排出されることにより収縮するように形成されており、前記空洞に収縮状態で配設された後、前記流体が前記内部に導入されて膨張することにより前記充填所望箇所とそれ以外の箇所とを区画する袋状堰と、前記空洞と連通するように前記トンネル構築部材に設けられ、前記袋状堰を収縮した状態で前記空洞内の所定位置に導入するための袋状堰用孔と、前記充填所望箇所と連通するように前記トンネル構築部材に設けられ、前記充填所望箇所に前記充填材を充填するための充填用孔と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項２に係る充填材の空洞への充填手段は、請求項１に記載の発明において、前記袋状堰は、補強材を備えた弾性シートによって形成され、膨張使用された後に前記流体が排出され収縮状態で前記袋状堰用孔から取り出されることにより再使用可能に形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明の請求項３に係る充填材の空洞への充填手段は、請求項１に記載の発明において、前記袋状堰は、生分解性の材料により形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明の請求項４に係る充填材の空洞への充填手段は、請求項２に記載の発明において、前記袋状堰は、前記充填材に対する剥離性を備えた剥離剤が表面に塗布され、または前記剥離性を有した材料によって形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、この発明の請求項５に係る充填材の空洞への充填方法は、トンネル構築部材とその周囲地山との間に形成された空洞のうち充填所望箇所のみに充填材を充填するための充填方法であって、内部に流体が導入されることにより膨張する一方、前記流体が排出されることにより収縮するように形成された袋状堰を前記空洞内の所定位置に導入するための袋状堰用孔を前記トンネル構築部材に開ける袋状堰用孔削孔工程と、前記充填所望箇所に前記充填材を充填するための充填用孔を前記トンネル構築部材に開ける充填用孔削孔工程と、前記袋状堰を収縮した状態で前記袋状堰用孔から前記空洞内に導入し所定位置に配設する袋状堰導入配設工程と、前記空洞内に配設された前記袋状堰に前記流体を導入して膨張させることにより前記充填所望箇所とそれ以外の箇所とを区画する袋状堰膨張工程と、前記充填材を前記充填用孔から前記充填所望箇所に充填する充填材充填工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
また、この発明の請求項６に係る充填材の空洞への充填方法は、請求項５に記載の発明において、更に、前記流体を排出して前記袋状堰を収縮させる袋状堰収縮工程と、収縮させた前記袋状堰を前記袋状堰用孔から取り出して回収する袋状堰回収工程と、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る充填材の空洞への充填手段（請求項１）によれば、充填材を充填所望箇所のみに限定して充填することができ、特に空洞の天端部に限定的かつ確実に充填することができる。したがって、充填材の使用量を減らすことができるので、工費を低減することができ、工期を短縮することができる。
【００２４】
また、この発明に係る充填材の空洞への充填手段（請求項２）によれば、袋状堰を繰り返し使用できるため、経済的であり、更に工費を低減することができる。
【００２５】
また、この発明に係る充填材の空洞への充填手段（請求項３）によれば、環境保全に寄与することができる。
【００２６】
また、この発明に係る充填材の空洞への充填手段（請求項４）によれば、所定硬化後の充填材からの剥離性が更に向上するので、袋状堰を回収し易くすることができる。
【００２７】
また、この発明に係る充填材の空洞への充填方法（請求項５）によれば、充填材を充填所望箇所のみに限定して充填することができ、特に空洞の天端部に限定的かつ確実に充填することができる。したがって、充填材の使用量を減らすことができるので、工費を低減することができ、工期を短縮することができる。
【００２８】
また、この発明に係る充填材の空洞への充填方法（請求項６）によれば、充填材充填工程の後に袋状堰を収縮させることにより、袋状堰を回収し易くでき、回収後に再使用することができるので、経済的であり、更に工費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、この発明に係る充填材の空洞への充填手段および充填方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明を既設トンネルにおける覆工背面天端部の空洞に適用する例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【実施例】
【００３０】
図１は、この発明の実施例に係る袋状堰２０を用いて天端部１３ａの空洞１３に充填材１４が充填されたトンネル１１を示す断面図、図２は、袋状堰用孔２２および充填用孔２３を設けたトンネル１１を示す断面図であり、後述する図４に示した覆工コンクリート（トンネル構築部材）１２をＢ−Ｂ断面で切断した状態を示す断面図でもある。
【００３１】
また、図３は、図２に示したトンネル１１をＡ−Ａで切断した状態を示す断面図、図４は、袋状堰用孔２２および充填用孔２３を天端部１３ａの空洞１３から見た平面図、図５は、収縮した袋状堰２０を袋状堰用孔２２から空洞１３に導入したトンネル１１を示す断面図、図６は、図５に示した覆工コンクリート１２を天端部１３ａの空洞１３から見た平面図である。
【００３２】
また、図７は、膨張した袋状堰２０によって区画された空洞１３を示す断面図、図８は、図７に示した空洞１３の平面図、図９は、図１に示した空洞１３の平面図であり、トンネル１１の下流から上流に向かって天端部１３ａに充填材１４を充填していく様子を示す平面図である。
【００３３】
ここでの上流・下流とは、つぎのように定義されている。すなわち、たとえば一般的な道路トンネルで考えれば、トンネル延長方向の道路面には必ず縦断勾配がついており、その場合、トンネル断面はほぼ同じであるので、トンネル天端部も縦断勾配がつくことになり、その場合の天端部における高さの高い所を上流とし、その上流に比べて高さの低い所を下流としている。
【００３４】
図１０は、充填材１４の充填後に袋状堰２０を収縮させたトンネル１１を示す断面図、図１１は、天端部１３ａの空洞１３に限定充填された充填材１４を示す平面図であり、収縮させた袋状堰２０の一部を空洞１３から撤去した状態を示したものである。
【００３５】
図１に示すように、本実施例は、既設されたトンネル１１の覆工コンクリート１２背面と地山１０との間に形成された空洞１３、特に天端部（充填所望箇所）１３ａへ、充填材１４を限定的に充填するための充填手段および充填方法に関するものである。
【００３６】
上記充填手段は、後述する袋状堰２０と、この袋状堰２０を収縮した状態で空洞３０内の所定位置（図４〜図６参照）に導入するために、空洞１３と連通するように覆工コンクリート１２に開けられた袋状堰用孔２２と、天端部１３ａに充填材１４を充填するために空洞１３と連通するように覆工コンクリート１２に開けられた充填用孔２３とを備えている。
【００３７】
先ず、上記袋状堰２０について説明する。袋状堰２０は、袋状に形成され、その内部に流体が導入されることにより膨張する一方、当該流体が排出されることにより収縮するように形成されている。
【００３８】
すなわち、この袋状堰２０は、空洞１３に収縮状態で配設された後、上記流体が当該袋状堰２０の内部に導入されて膨張することにより、天端部１３ａと側部（充填所望箇所以外の箇所）１３ｂとを区画するための部材である。
【００３９】
この袋状堰２０は、補強材を芯材として備えた弾性シートによって形成され、膨張使用された後に上記流体が排出され収縮状態で袋状堰用孔２２から取り出されることにより再使用可能に形成されている。
【００４０】
すなわち、袋状堰２０は、覆工コンクリート１２および地山１０に密着するように変形特性に優れ、かつ充填材１４や内部に入れる流体の圧力により破損しない構造および材料にて形成されている。
【００４１】
また、袋状堰２０は、膨張状態で充填材１４や地山１０から所定圧力を受けるとともに鋭利な岩盤と密着する場合もあり、そのような条件下で所定回数、再使用されるので、所定の機械的強度（たとえば、耐圧強度、耐摩耗性、耐切り裂き強度等）を有する必要がある。
【００４２】
したがって、袋状堰２０は、たとえばカーボン繊維またはケブラー繊維等の補強材を芯材として備えたゴムシート（弾性シート）によって形成することができる。これにより、所定の変形特性と機械的強度を備えることができ、信頼性の高い袋状堰２０を得ることができる。
【００４３】
なお、袋状堰２０を所定回数、再使用する場合には、袋状堰２０は上記のように再使用に耐える機械的強度等を備える必要があるが、設置箇所から撤去せず、再使用しない場合（空洞１３内に埋設する）には、袋状堰２０の強度は、少なくとも充填材１４が硬化するまで耐えられればよい。
【００４４】
また、袋状堰２０は、膨張時において上記流体の封入状態を保持するため、当該流体の導入・排出口に所定の逆止弁（図示せず）を備えている。また、この導入・排出口には、袋状堰２０に上記流体を供給等する圧送ポンプ手段からの接続配管（図示せず）を着脱自在とするソケット（図示せず）が設けられている。
【００４５】
これらの逆止弁やソケットは、公知技術によって構成されており、それぞれ別体に構成されていてもよいが、当該ソケット内に当該逆止弁を内蔵することもできる。また、上記ソケットは、上記圧送ポンプ手段からの接続配管と接続し易いように、袋状堰用孔２２からトンネル１１内側に露出させて配置されている。
【００４６】
なお、上記逆止弁を、袋状堰２０側に設けるのではなく、上記圧送ポンプ手段からの接続配管側に設けてもよい。
【００４７】
また、袋状堰２０の表面には、たとえば、ワックス系、ポリビニルアルコール系、油脂系の剥離剤が塗布されている。これにより、所定硬化後の充填材１４からの剥離性が更に向上するので、袋状堰２０を回収し易くすることができる。
【００４８】
なお、所定の機械的強度や弾性力等を確保することができれば、そのような剥離性を有した材料を素材として袋状堰２０を形成してもよい。
【００４９】
また、袋状堰２０に導入・排出される上記流体には、空気または水を用いることができる。これらは、安定した物性を有し汎用されているため、取り扱いが比較的容易であるとともに、低コストで用いることができるからである。
【００５０】
つぎに、袋状堰用孔２２について説明する。袋状堰用孔２２は、図２〜図４、図８および図９に示すように、充填材１４の充填所望箇所（天端部１３ａ）の全周囲を囲むように、覆工コンクリート１２に所定径および所定ピッチで削孔されている。
【００５１】
袋状堰用孔２２の径は、収縮状態の袋状堰２０を空洞１３に導入し、または空洞１３から撤去する際に、円滑に作業が行えるような大きさに設定されている。また、この袋状堰用孔２２には、上記所定位置への導入や上記撤去作業が円滑に行えるように袋状堰２０を案内するガイド部材（図示せず）を、必要に応じて設けてもよい。
【００５２】
袋状堰用孔２２を設ける上記ピッチは、図８に示すように、隣接する袋状堰２０を膨張させた際に両者が一定圧力で当接して、その当接部に隙間ができないような距離に設定されている。
【００５３】
そして更に、上記ピッチは、充填材１４を充填すべき天端部１３ａの範囲や、袋状堰２０の大きさや強度、更には充填材１４から受ける圧力等の各種条件を勘案して設定されている。
【００５４】
つぎに、充填用孔２３について説明する。充填用孔２３は、図２〜図４、図８および図９に示すように、充填材１４の充填所望箇所（天端部１３ａ）のほぼ中心部に位置するように、覆工コンクリート１２に所定ピッチで削孔されている。
【００５５】
また、この充填用孔２３を設けるピッチは、図９に示すように、トンネル１１の下流側から上流側に向けて、充填用孔２３に設けられた注入パイプ用１５（図１参照）から充填材１４を注入したときに、充填所望箇所に充填材１４が効率良く、しかも満遍なく充填されるような距離に設定されている。
【００５６】
そして更に、上記ピッチは、充填材１４を充填すべき天端部１３ａの範囲や、充填材１４の粘度や硬化速度、充填材１４を圧送する圧送ポンプ手段（図示せず）等の圧送速度等の各種条件を勘案して設定されている。
【００５７】
また、上記注入パイプ用１５は、充填材１４の逆流を防止する所定の逆止弁（図示せず）を備えるとともに、天端部１３ａに充填材１４を供給等する圧送ポンプ手段からの接続配管（図示せず）を着脱自在とするソケット（図示せず）を備えている。これらの逆止弁やソケットは、公知技術によって構成されている。
【００５８】
なお、上記袋状堰用孔２２および充填用孔２３は、削孔ドリル（図示せず）によって同時に削孔するのが効率的である。
【００５９】
つぎに、充填材１４について説明する。充填材１４は、充填後に空洞１３内で収縮せずに、空洞１３を満たして硬化する性質を備えていれば、特に限定されず、公知のものを使用することができる。たとえば、エアモルタルやエアミルク、発泡ポリウレタン等を用いることができる。
【００６０】
また、空洞１３に湧水があっても確実に充填できるように、たとえば所定の吸水性ポリマーを用いた公知の充填材１４を使用することもできる。この充填材１４は、ポンプで圧送中は高い流動性をもつものの、圧送後はそのままの状態で自立する性質を有するとともに、水に触れても材料が分離しにくい性質を兼ね備えているものである。
【００６１】
このため、圧送中は天端部１３ａの隅々まで速やかに充填され、圧送を止めるとそのままの形を維持することができる。したがって、充填材１４は地山１０や覆工コンクリート１２にあるクラックに漏出せず、充填所望箇所の天端部１３ａだけを確実に充填することができる。また、湧水に触れても材料が分離しにくいため、所定の強度で確実に天端部１３ａを充填することができる。
【００６２】
つぎに、上記充填方法に係る作業手順について説明する。先ず、袋状堰用孔削孔工程および充填用孔削孔工程では、図２〜図４に示すように、覆工コンクリート１２の所定箇所に袋状堰用孔２２および充填用孔２３を、削孔ドリル（図示せず）によって同時に削孔する。
【００６３】
そして、つぎの袋状堰導入配設工程では、図５および図６に示すように、袋状堰２０を収縮した状態で袋状堰用孔２２から空洞１３内に導入し、所定位置に配設する。この所定位置への配設作業は、図８に示すように、袋状堰２０が膨張したときに天端部１３ａの全周囲をバランス良く囲むことができるように行われる。なお、この配設作業では、必要に応じて上述したガイド部材を用いてもよい。
【００６４】
つぎに、袋状堰膨張工程では、図７および図８に示すように、空洞１３内に配設された袋状堰２０に上記流体を導入して膨張させることにより、袋状堰２０を覆工コンクリート１２および地山１０に密着させ、天端部１３ａと側部１３ｂとを区画する。
【００６５】
そして、充填材充填工程では、図１および図９に示すように、側部１３ｂと区画された天端部１３ａに、充填材１４を充填用孔２３に設けられた注入パイプ用１５（図１参照）から充填材１４を所定量注入して満たし、硬化させる。
【００６６】
このときトンネル１１は、図３に示したように、下流側から上流側に向けて上り勾配となっているので、充填後の充填材１４の流動方向（重力により下流側に流動する）を考慮して、図９中の白抜き矢印で示すように、トンネル１１の下流側から上流側に向けて１つめの充填用孔（破線で示す）２３から充填材１４を充填し、その充填状況を見ながら、つぎの充填用孔（実線で示す）２３から充填材１４を順次充填していくのが好ましい。
【００６７】
なお、トンネル１１が下流側から上流側に向けて上り勾配となっており、充填後の充填材１４の流動方向を考慮しつつ、充填材１４の圧送を適時に停止できるので、過剰量の充填材１４を注入する虞が少ない。したがって、トンネル１１の上流側端部において当該トンネル１１を横切る方向に配置された袋状堰２０は、必ずしも設けなくてもよい。
【００６８】
このようにして天端部１３ａのみを限定的に充填材１４で埋めることができ、この充填材１４が硬化することにより、地山１０と覆工コンクリート１２を一体化させることができる。
【００６９】
ここでは、説明の都合上、トンネル１１の下流側から上流側に向けて、２つの充填用孔２３から充填材１４を充填する例について説明したが、充填すべき範囲が更に上流側に広がっている場合には、当該方向に上記袋状堰用孔２２および充填用孔２３を必要数削孔し、上記一連の工程を順次繰り返していけばよい。
【００７０】
本実施例では、上記充填材充填工程の後に袋状堰２０を収縮させて撤収し再使用するので、図１０および図１１に示すように、袋状堰２０から上記流体を排出して収縮させる袋状堰収縮工程を実施した後、この収縮させた袋状堰２０を袋状堰用孔２２から取り出して回収する袋状堰回収工程を実施する。
【００７１】
なお、袋状堰２０を再使用しないで、空洞１３に埋設したままにする場合には、上記袋状堰回収工程は省略される。
【００７２】
つぎに、必要に応じて袋状堰用孔２２および充填用孔２３を塞ぐ孔閉塞工程を実施する。これらの袋状堰用孔２２および充填用孔２３を塞ぐことによって、当該部分から新たなクラックが発生するのを抑制したり、湧き水や土砂等の流出を抑制するとともに、トンネル１１内壁の見栄えを整えることもできる。
【００７３】
以上のように、この実施例に係る充填材の空洞への充填手段および充填方法によれば、充填材１４を空洞１３の天端部１３ａに限定的かつ確実に充填することができる。したがって、充填材１４の使用量を減らすことができるので、工費を低減することができ、工期を短縮することができる。また、袋状堰２０を繰り返し使用できるため、経済的であり、更に工費を低減することができる。
【００７４】
なお、上記実施例においては、袋状堰２０を再使用するものとして説明したが、これに限定されず、袋状堰２０を再使用しないで空洞１３に埋設してもよい。
【００７５】
この場合は、袋状堰２０に導入する流体は、空気または水であってもよいが、充填材１４を用いてもよい。充填材１４を用いることにより、空洞１３における袋状堰２０の占有体積部分も充填範囲とすることができるので、地山１０と覆工コンクリート１２を更に一体化させることができる。
【００７６】
また、袋状堰２０を空洞１３内に埋設したままとする場合には、環境保全等の観点から、袋状堰２０は、上記所定の変形特性や強度等を備えた生分解性樹脂にて形成されていることが好ましい。
【００７７】
すなわち、ここで言う生分解性樹脂とは、「使用中は通常の樹脂と同じように使えて、使用後は自然界において微生物あるいは水分などが関与して低分子化合物となり、最終的には水と二酸化炭素に分解する樹脂」のことである。
【００７８】
なお、上記実施例では、鉄道、道路、導水路等の水平方向に構築されることが多いトンネル１１を例にして説明したが、これに限定されない。たとえば、ここでのトンネルは地下に設けられた穴を意味し、貫通穴でなく縦穴のように出入り口が１つしかないものも含み、また穴の形状も特に問うものではない。また、充填箇所についても、天端部の空洞に限定されず、側壁部やインバート部への適用も可能であり、同様の効果を期待できる。
【００７９】
ここで、本発明による効果を補足的に付け加える。たとえば、本発明を適用しようとするトンネル１１周囲に飲料水用の地下水がある場合は、地下水汚染を避けなければならない。本発明によれば、袋状堰２０によって充填材１４の流出を止めるようにしているので、まだ固まらない充填材１４が地下水中に流れ出し、その成分が地下水中に溶出することで地下水を汚染する、というようなことがない。
【００８０】
また、充填部側部に地下水が流れている場合でも、袋状堰２０によって地下水と充填材１４が直接触れることなく縁切りされているので、地下水を汚染することがない。このように本発明は、水質汚濁防止を図ることができ、環境維持の面で効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、この発明に係る充填材の空洞への充填手段および充填方法は、既設されたトンネルの覆工コンクリート背面と地山との間に形成された空洞への充填材の充填に有用であり、特に、天端部の空洞へ充填材を限定的に充填する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の実施例に係る袋状堰を用いて天端部の空洞に充填材が充填されたトンネルを示す断面図である。
【図２】袋状堰用孔および充填用孔を設けたトンネルを示す断面図である。
【図３】図２に示したトンネルをＡ−Ａで切断した状態を示す断面図である。
【図４】袋状堰用孔および充填用孔を天端部の空洞から見た平面図である。
【図５】収縮した袋状堰を袋状堰用孔から空洞に導入したトンネルを示す断面図である。
【図６】図５に示した覆工コンクリートを天端部の空洞から見た平面図である。
【図７】膨張した袋状堰によって区画された空洞を示す断面図である。
【図８】図７に示した空洞の平面図である。
【図９】図１に示した空洞の平面図である。
【図１０】充填材の充填後に袋状堰を収縮させたトンネルを示す断面図である。
【図１１】天端部の空洞に限定充填された充填材を示す平面図である。
【図１２】従来のトンネルの覆工背面に形成された空洞を示す断面図である。
【図１３】空洞に充填材を充填した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  地山
１１  トンネル
１２  覆工コンクリート（トンネル構築部材）
１３  空洞
１３ａ  天端部（充填所望箇所）
１３ｂ  側部（充填所望箇所以外の箇所）
１４  充填材
１５  注入用パイプ
２０  袋状堰
２２  袋状堰用孔
２３  充填用孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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