(57)【要約】【課題】短期間において施工することができるとともに、安定した品質を確保することができるトンネルの補強方法、このトンネルの補強方法に使用する鋼製セグメントピース扛上装置および鋼製セグメントピースを提供する。【解決手段】既設のトンネル１の壁部１１の内側に、予め製作された複数の鋼製セグメントピース２，２…を組み立ててトンネルの軸方向から見て略円弧状の鋼製セグメント補強体３を構築する鋼製セグメント補強体構築工程と、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との間にグラウト材５を充填するグラウト材充填工程と、を備える。【選択図】図１
2015067946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のトンネルの壁部の内側に、予め製作された複数の鋼製セグメントピースを組み立てて前記トンネルの軸方向から見て略円弧状の鋼製セグメント補強体を構築する鋼製セグメント補強体構築工程と、
前記トンネルの壁部と前記鋼製セグメント補強体との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程と、を備え、
前記鋼製セグメント補強体構築工程では、前記トンネルの壁部における対向する両下端部の内側に、複数の前記鋼製セグメントピースを前記トンネルの軸方向の所定の範囲に配列して連結する鋼製セグメントピース連結工程と、
該鋼製セグメントピース連結工程において連結された複数の前記鋼製セグメントピースを、下方に他の鋼製セグメントピースが配列可能な高さまで前記トンネルの壁部の対向する両下端部から前記トンネルの周方向の上側にそれぞれ扛上させる鋼製セグメントピース扛上工程と、を繰り返し、
前記鋼製セグメントピース連結工程において前記トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースがあるときは、前記トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースどうしを連結し、
前記トンネルの壁部の対向する両下端部から最初に扛上させた複数の前記鋼製セグメントピースがそれぞれ前記トンネルの壁部の頂部近傍に達したら、前記トンネルの壁部の頂部近傍に達した前記鋼製セグメントピースどうしを連結する頂部鋼製セグメントピース連結工程を行うことを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項２】
前記グラウト材充填工程では、前記トンネルの壁部と前記鋼製セグメント補強体との間に前記グラウト材が浸透可能な袋体を挿入し、該袋体の内部に前記グラウト材を充填することを特徴とする請求項１に記載のトンネルの補強方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトンネルの補強方法の鋼製セグメントピース扛上工程において前記鋼製セグメントピースを扛上させる鋼製セグメントピース扛上装置であって、
前記鋼製セグメント補強体の幅寸法と略同じ寸法をあけて配された一対の枠部と、該一対の枠部間に配列された前記鋼製セグメントピースを扛上させる扛上部と、を備え、
該扛上部は、配列された前記鋼製セグメントピースを支持する支持部と、前記一対の枠部に前記トンネルの軸方向に直交する面内において回動可能にそれぞれ支持された一対のラムチェアと、該一対のラムチェアにそれぞれ連結された一対のジャッキと、該一対のジャッキとそれぞれ連結されるともに前記支持部をそれぞれ係止可能な一対の吊り金具と、を備えていることを特徴とする鋼製セグメントピース扛上装置。
【請求項４】
前記ジャッキは、前記ラムチェアに同軸に連結されたセンターホールジャッキであることを特徴とする請求項３に記載の鋼製セグメントピース扛上装置。
【請求項５】
トンネルの周方向に複数配列される鋼製セグメントピースであって、
前記トンネルの周方向の両端部に前記トンネルの軸方向に沿って階段状に形成された段差部を備え、
該段差部は、前記トンネルの周方向に直交する面に沿った第１接合面と、前記トンネルの軸方向に直交する面に沿った第２接合面と、を有し、
前記トンネルの周方向に配列されたときに、隣り合う前記段差部の前記第１接合面どうし、および隣り合う前記段差部の前記第２接合面どうしが接合されるように構成され、
接合される前記第１接合面のうち、一方の第１接合面には前記トンネルの周方向に突出してなる凸部が形成され、他方の第１接合面には前記凸部が嵌合される凹部が形成されていることを特徴とする鋼製セグメントピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過大な土圧の作用などにより変状が発生したトンネルを補強するためのトンネルの補強方法、このトンネルの補強方法に使用する鋼製セグメントピース扛上装置および鋼製セグメントピースに関する。
【背景技術】
【０００２】
過大な土圧の作用などにより変状が発生したトンネルに対し、耐荷力を強化することを目的として補強対策が実施されている。
トンネルの補強方法としては、二次巻き工法が一般的であり、その中でも場所打ちコンクリート工法や吹付コンクリート工法が主流となっている。
また、近年では、トンネルの壁部の曲率半径に対応するように形成された弧状のブロックやパネルなどをトンネル壁部に沿って配置するトンネルの補強方法も行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、鉄道、道路などの供用中のトンネルにおいて補強を行う場合、線路を閉鎖したり、夜間に通行止めにしたりする短時間で作業を行う必要があるため、場所打ちコンクリート工法や吹付コンクリート工法によるトンネルの補強工事では、トンネルの閉鎖時にコンクリートの打設を行い、コンクリートの養生期間中にトンネルの閉鎖が解除され、車両が通行することがある。
【０００５】
しかしながら、コンクリートの養生期間中に車両が通行すると、コンクリートや水滴が車両に飛散する可能性があるとともに、散水養生が困難であるという問題がある。また、コンクリートの養生期間中に車両が通行すると、通行する車両の振動が養生中のコンクリートに悪影響となる可能性があり、安定した品質を確保できない虞がある。
また、作業は長期間深夜に行われることが多いため、長期間深夜におけるコンクリートの品質管理体制の確保や、また、大深度のトンネルでは、線路を閉鎖したり通行止めをしたりしている時間内でのコンクリート打設時の配管や残ったコンクリートの処理などが課題となっている。
また、特許文献１に開示されているような弧状のブロックやパネルなどをトンネル内部に配置する工法においても、工期短縮や安定した品質が望まれている。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、短期間において施工することができるとともに、安定した品質を確保することができるトンネルの補強方法、このトンネルの補強方法に使用する鋼製セグメントピース扛上装置および鋼製セグメントピース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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネルの補強方法は、既設のトンネルの壁部の内側に、予め製作された複数の鋼製セグメントピースを組み立てて前記トンネルの軸方向から見て略円弧状の鋼製セグメント補強体を構築する鋼製セグメント補強体構築工程と、前記トンネルの壁部と前記鋼製セグメント補強体との間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程と、を備え、前記鋼製セグメント補強体構築工程では、前記トンネルの壁部における対向する両下端部の内側に、複数の前記鋼製セグメントピースを前記トンネルの軸方向の所定の範囲に配列して連結する鋼製セグメントピース連結工程と、該鋼製セグメントピース連結工程において連結された複数の前記鋼製セグメントピースを、下方に他の鋼製セグメントピースが配列可能な高さまで前記トンネルの壁部の対向する両下端部から前記トンネルの周方向の上側にそれぞれ扛上させる鋼製セグメントピース扛上工程と、を繰り返し、前記鋼製セグメントピース連結工程において前記トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースがあるときは、前記トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースどうしを連結し、前記トンネルの壁部の対向する両下端部から最初に扛上させた複数の前記鋼製セグメントピースがそれぞれ前記トンネルの壁部の頂部近傍に達したら、前記トンネルの壁部の頂部近傍に達した前記鋼製セグメントピースどうしを連結する頂部鋼製セグメントピース連結工程を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、予め製作された複数の鋼製セグメントピースを組み立てて鋼製セグメント補強体を構築するため、現地において部材を加工したり、コンクリートを打設したりするトンネルの補強方法と比べて、短期間において施工することができるとともに、安定した品質を確保することができる。
また、鋼製セグメント補強体構築工程の鋼製セグメントピース連結工程と鋼製セグメントピース扛上工程との間や、鋼製セグメント補強体構築工程とグラウト材充填工程との間などにおいて、施工を中断することが可能なため、施工中であっても施工を中断してトンネルの供用を可能とすることができる。
【０００９】
また、コンクリートを打設する工程がないことにより、コンクリート打設用の配管の設置作業や撤去作業がないため、コンクリートを打設して補強を行うトンネルの補強方法と比べて、工期を短縮することができるとともに労力を軽減させることができる。
また、鋼製セグメントピースを扛上させながら組み立てることにより、広い施工スペースを必要としないため、広い施工スペースが確保できない場合でもトンネルの補強を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係るトンネルの補強方法は、前記グラウト材充填工程では、前記トンネルの壁部と前記鋼製セグメント補強体との間に前記グラウト材が浸透可能な袋体を挿入し、該袋体の内部に前記グラウト材を充填することが好ましい。
このようにすることにより、グラウト材が周囲に飛散する可能性が低いため、グラウト材が硬化する期間にトンネルの閉鎖を解除して車両を通行させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る鋼製セグメントピース扛上装置は、上記のトンネルの補強方法の鋼製セグメントピース扛上工程において前記鋼製セグメントピースを扛上させる鋼製セグメントピース扛上装置であって、前記鋼製セグメント補強体の幅寸法と略同じ寸法をあけて配された一対の枠部と、該一対の枠部間に配列された前記鋼製セグメントピースを扛上させる扛上部と、を備え、該扛上部は、配列された前記鋼製セグメントピースを支持する支持部と、前記一対の枠部に前記トンネルの軸方向に直交する面内において回動可能にそれぞれ支持された一対のラムチェアと、該一対のラムチェアにそれぞれ同軸に連結された一対のセンターホールジャッキと、該一対のセンターホールジャッキとそれぞれ同軸に連結されるともに前記支持部をそれぞれ係止可能な一対の吊り金具と、を備えている。
【００１２】
本発明では、一対のラムチェアがそれぞれトンネルの軸方向に直交する面内において回動可能となるように一対の枠部に支持されていることにより、ジャッキが回動しながら鋼製セグメントピースを扛上させることができる。これにより、鋼製セグメントピースを、トンネルの軸方向から見て略円弧状となる鋼製セグメント補強体の形状に合わせて容易に扛上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る鋼製セグメントピース扛上装置では、前記ジャッキは、前記ラムチェアに同軸に連結されたセンターホールジャッキであることが好ましい。
このようにすることにより、鋼製セグメントピースを効率よく扛上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る鋼製セグメントピースは、トンネルの周方向に複数配列される鋼製セグメントピースであって、前記トンネルの周方向の両端部に前記トンネルの軸方向に沿って階段状に形成された段差部を備え、該段差部は、前記トンネルの周方向に直交する面に沿った第１接合面と、前記トンネルの軸方向に直交する面に沿った第２接合面と、を有し、前記トンネルの周方向に配列されたときに、隣り合う前記段差部の前記第１接合面どうし、および隣り合う前記段差部の前記第２接合面どうしが接合されるように構成され、接合される前記第１接合面のうち、一方の第２接合面には前記トンネルの周方向に突出してなる凸部が形成され、他方の第１接合面には前記凸部が嵌合される凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、鋼製セグメントピースには、段差部が形成されていて、トンネルの周方向に隣り合う段差部の第１接合面どうし、第２接合面どうしを接合させるともに、第１接合面に形成された凸部と凹部とを嵌合させることで、トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースを容易にかつ確実に接合させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るトンネルの補強方法によれば、予め製作された複数の鋼製セグメントピースを組み立てて鋼製セグメント補強体を構築するため、現地において部材を加工したり、コンクリートを打設したりするトンネルの補強方法と比べて、短期間において施工することができるとともに、安定した品質を確保することができる。
また、鋼製セグメント補強体構築工程の鋼製セグメントピース連結工程と鋼製セグメントピース扛上工程との間や、鋼製セグメント補強体構築工程とグラウト材充填工程との間などにおいて、施工を中断することが可能なため、施工中であっても施工を中断してトンネルの供用を可能とすることができる。
【００１７】
また、コンクリートを打設する工程がないことにより、コンクリート打設用の配管の設置作業や撤去作業がないため、コンクリートを打設して補強を行うトンネルの補強方法と比べて、工期を短縮することができるとともに労力を軽減させることができる。
また、鋼製セグメントピースを扛上させながら組み立てることにより、広い施工スペースを必要としないため、広い施工スペースが確保できない場合でもトンネルの補強を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る鋼製セグメントピース扛上装置によれば、一対のラムチェアがそれぞれトンネルの軸方向に直交する面内において回動可能となるように一対の枠部に支持されていることにより、センターホールジャッキが回動しながら鋼製セグメントピースを扛上させることができる。これにより、鋼製セグメントピースを、トンネルの軸方向から見て略円弧状となる鋼製セグメント補強体の形状に合わせて容易に扛上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る鋼製セグメントピースによれば、鋼製セグメントピースには、段差部が形成されていて、トンネルの周方向に隣り合う段差部の第１接合面どうし、第２接合面どうしを接合させるともに、第１接合面に形成された凸部と凹部とを嵌合させることで、トンネルの周方向に隣り合う鋼製セグメントピースを容易にかつ確実に接合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態によるトンネルの補強方法によって補強されたトンネルの一例を示す図である。
【図２】鋼製セグメントピースの一例を示す図である。
【図３】鋼製セグメントピースの配列を説明する図である。
【図４】扛上装置を説明する図である。
【図５】ガイドレールを説明する図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図でトンネル内側から見た図である。
【図８】鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図でトンネル軸方向から見た図である。
【図９】図７および図８に続く鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図でトンネル内側から見た図である。
【図１０】図７および図８に続く鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図でトンネル軸方向から見た図である。
【図１１】図９および図１０に続く鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図でトンネル内側から見た図である。
【図１２】図１１に続く鋼製セグメントピース扛上工程を説明する図である。
【図１３】グラウト充填工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態によるトンネルの補強方法について、図１乃至図１３に基づいて説明する。
本実施形態によるトンネルの補強方法では、図１に示すような過大な土圧の作用などにより変状が発生した既設のトンネル１の壁部１１の内側に工場などで予め製作された複数の鋼製セグメントピース２，２…を組み立てて鋼製セグメント補強体３を構築し、構築された鋼製セグメント補強体３と壁部１１との隙間４にグラウト材５を充填している。
【００２２】
ここで、トンネル１の壁部１１とは、トンネル１を構成する例えば既設の鋼製セグメントなどが配列されて形成された筒状体のうち、車両などが走行する路面１２よりも上側で車両などが走行する空間Ｓに対向する部分を示している。そして、本実施形態では、壁部１１は、トンネル１の軸方向Ａ（図１の紙面に直交する方向）から見て上側に湾曲し下側が開口された略Ｃ字状または略円弧状に形成されている。
鋼製セグメント補強体３は、トンネル軸方向Ａの所定範囲において構築されていて、トンネル軸方向Ａから見て上側に湾曲し下側が開口された略円弧状に形成されている。
鋼製セグメント補強体３は、トンネル軸方向Ａの所定範囲においてトンネル１の壁部１１と対向するようにトンネル周方向Ｂ（図中の矢印Ｂの方向）全体に複数の鋼製セグメントピース２，２…が配列され連結されて形成されている。
【００２３】
図２に示すように、鋼製セグメントピース２は、１つの面が開口された箱状に形成されていて、開口された面２ａと対向する底面２ｂがトンネル１の壁部１１（図１参照）に対向するよう設置されている。
鋼製セグメントピース２は、トンネル１の内側（開口された面２ａ側）から見ると、略矩形状の基部２１と、基部２１のトンネル周方向Ｂの両側にそれぞれ突出する略台形状の一対の突出部２２，２３と、を備えている。
【００２４】
一対の突出部２２，２３のうち一方の第１突出部２２は、トンネル軸方向Ａの一方側に形成され、トンネル軸方向Ａの一方の面２２ａが基部２１のトンネル軸方向Ａの一方の面２１ａと略面一となるように基部２１と一体に形成されている。これに対し、他方の第２突出部２３は、トンネル軸方向Ａの他方側に形成され、トンネル軸方向Ａの他方の面２３ｂが基部２１のトンネル軸方向Ａの他方の面２１ｂと略面一となるように基部２１と一体に形成されている。
また、第１突出部２２は、トンネル軸方向Ａの一方の面２２ａと他方の面２２ｂとが基部２１から離れるにしたがって漸次トンネル軸方向Ａに近づいており、テーパが形成されている。第２突出部２３においても、トンネル軸方向Ａの一方の面２３ａと他方の面２３ｂとが基部２１から離れるにしたがって漸次トンネル軸方向Ａに近づいており、テーパが形成されている。
【００２５】
これにより、鋼製セグメントピース２には、第１突出部２２のトンネル軸方向Ａの他方側の面（第２接合面）２２ｂおよび基部２１のトンネル周方向Ｂの一方の面２１ｃにそれぞれ対向する第１空部２４が形成され、第２突出部２３のトンネル軸方向Ａの一方側の面（第２接合面）２３ａおよび基部２１のトンネル周方向Ｂの他方の面２１ｄにそれぞれ対向する第２空部２５が形成されている。このように、鋼製セグメントピース２は、トンネル周方向Ｂの両端部に階段状に形成された段差部を備えている。なお、段差部の段の形状や数は、任意に設定されてよい。
【００２６】
そして、図３に示すように、鋼製セグメントピース２，２…は、基部２１，２１どうしがトンネル軸方向Ａに隣り合うように配列される。このとき、トンネル軸方向Ａに隣り合う鋼製セグメントピース２，２の基部２１，２１どうしは当接している。
また、トンネル軸方向Ａに隣り合う鋼製セグメントピース２，２どうしは、例えばボルトなどで接合可能に構成されている。本実施形態では、鋼製セグメントピース２，２…には、トンネル軸方向Ａに隣り合う鋼製セグメントピース２，２どうしを連結するボルトが挿通されるボルト孔（不図示）が形成されている。
【００２７】
また、鋼製セグメントピース２，２…は、トンネル周方向Ｂの一方側に配された鋼製セグメントピース２の第２空部２５に、トンネル周方向Ｂの他方側に配された鋼製セグメントピース２の第１突出部２２が嵌合するとともに、トンネル周方向Ｂの他方側に配された鋼製セグメントピース２の第１空部２４に、トンネル周方向Ｂの一方側に配された鋼製セグメントピース２の第２突出部２３が嵌合するようにトンネル周方向Ｂに配列される。
【００２８】
また、図２および図３に示すように、本実施形態では、鋼製セグメントピース２には、基部２１および第２突出部２３のトンネル周方向Ｂの他方の面（一方の第１接合面）２１ｄ，２３ｄからトンネル周方向Ｂの他方向に向かって突出する凸部２７ａ，２７ｂが形成され、基部２１および第１突出部２２のトンネル周方向Ｂの一方の面（他方の第１接合面）２１ｃ，２２ｃには、上記凸部２７ａ，２７ｂが嵌合可能な凹部２８ａ，２８ｂが形成されている。このため、鋼製セグメントピース２，２…がトンネル周方向Ｂに配列されると、基部２１の凸部２７ａと第１突出部２２の凹部２８ｂとが嵌合し、第２突出部２３の凸部２７ｂと基部２１の凹部２８ａとが嵌合するように構成されている。
そして、トンネル軸方向Ａおよびトンネル周方向Ｂに隣り合う鋼製セグメントピース２，２は、ボルトなどの連結具（不図示）で連結されている。
【００２９】
また、図２に示すように、鋼製セグメントピース２には、基部２１をトンネル軸方向Ａに貫通する孔部２６が形成されていて、鋼製セグメントピース２，２…がトンネル軸方向Ａに配列されると各鋼製セグメントピース２，２…の孔部２６，２６…がトンネル軸方向Ａに重なるように構成されている。そして、トンネル軸方向Ａに重なったこれらの孔部２６，２６…には、鋼製セグメントピース組立工程において、後述する扛上装置６の支持部６３が挿通可能に構成されている。
【００３０】
（扛上装置およびガイドレール）
続いて、鋼製セグメントピース２，２…を組み立てて鋼製セグメント補強体３を構築するための扛上装置（鋼製セグメントピース扛上装置）６およびガイドレール７について説明する。
図４に示すように、扛上装置６は、トンネル軸方向Ａに配列され連結された鋼製セグメントピース２，２…を所定の高さずつ扛上させる装置で、鋼製セグメント補強体３（図１参照）が構築されるトンネル軸方向Ａの所定範囲のトンネル１の壁部１１の両下端部近傍の路面１２上の車両などの建築限界に支障のない空間にそれぞれ設置されている。
【００３１】
扛上装置６は、構築される鋼製セグメント補強体３（図１参照）の幅寸法（トンネル軸方向Ａの寸法）よりも大きい間隔をあけて配された一対の枠部６１，６１と、一対の枠部６１，６１に支持されて一対の枠部６１，６１間に配列された複数の鋼製セグメントピース２，２…を扛上させる扛上部６２，６２と、を備えている。
【００３２】
一対の枠部６１，６１は、トンネル１の壁部１１や路面１２にそれぞれ固定されている。本実施形態では、一対の枠部６１，６１は、トンネル１の壁部１１に溶接した複数の鋼板１３に、ボルト・ナット１４などで固定されている。
【００３３】
扛上部６２は、扛上させる鋼製セグメントピース２，２…を支持可能な支持部６３と、一対の枠部６１，６１にトンネル軸方向Ａに直交する鉛直面内においてそれぞれ回動可能に支持された一対のラムチェア６４，６４と、一対のラムチェア６４，６４にそれぞれ同軸に連結された一対のセンターホールジャッキ６５，６５と、それぞれ支持部６３を係止可能であるとともに一対のセンターホールジャッキ６５，６５にそれぞれ連結された一対の吊り金具６６，６６と、を備えている。
【００３４】
支持部６３は、例えば、トンネル軸方向Ａに配列された鋼製セグメントピース２，２…の各孔部２６に挿通可能なトンネル軸方向Ａに延びる鋼棒から構成され、両端部６３ａ，６３ａが吊り金具６６，６６と係止可能に構成されている。
支持部６３は、その径が鋼製セグメントピース２の孔部２６（図２参照）の径よりも小さく形成されていて、鋼製セグメントピース２の孔部２６に挿通されたとき、鋼製セグメントピース２と相対回転可能に構成されている。
【００３５】
ラムチェア６４は、枠部６１の上部に固定されたトラニオンブラケット６４ａに回動可能に支持された回転台６４ｂに連結されている。
そして、ラムチェア６４は、トンネル軸方向Ａに延びるトラニオンブラケット６４ａの軸部６４ｃの中心軸を中心としてトンネル軸方向Ａに直交する鉛直面内において回転台６４ｂとともに回動可能に構成されている。
なお、回転台６４ｂは、トラニオンブラケット６４ａの軸部６４ｃの中心軸を中心として十分な回転角を確保しつつ、過回転となった場合には、トラニオンブラケット６４ａの台座６４ｄに当接して回転が停止されるように構成されている。
【００３６】
センターホールジャッキ６５は、吊り金具６６を介して支持部６３に支持された鋼製セグメントピース２，２…を昇降可能に構成されている。
また、センターホールジャッキ６５は、連結されたラムチェア６４とともにトンネル軸
方向Ａに直交する鉛直面内において回動可能に構成されている。このため、センターホールジャッキ６５は、回動しながら鋼製セグメントピース２，２…を扛上させることが可能で、鋼製セグメントピース２，２…を扛上させる方向を調整することができる。
【００３７】
吊り金具６６は、一端部６６ａがセンターホールジャッキ６５，６５と連結した鋼棒などで構成され、他端部６６ｂに、支持部６３の両端部６３ａ，６３ａを係止可能な係止部６７が設けられている。
【００３８】
本実施形態では、扛上装置６は、鋼製セグメントピース２，２…を約５００ｍｍ以上引き上げ可能に構成されている。
【００３９】
図５および図６に示すように、ガイドレール７は、トンネル１の壁部１１に固定されて、扛上装置６によって扛上させる鋼製セグメントピース２，２…（図４参照）をガイドする部材である。
ガイドレール７は、鋼製セグメント補強体３（図１参照）を構築する範囲における壁部１１にトンネル周方向Ｂのほぼ全長にわたって設けられている。
ガイドレール７は、扛上装置６の一対の枠部６１，６１間に設けられる下側ガイドレール７１と、下側ガイドレール７１上方に設けられる上側ガイドレール７２とを備えている。
【００４０】
下側ガイドレール７１は、トンネル周方向Ｂに延びてトンネル軸方向Ａに間隔をあけてトンネル１の壁部１１に固定された一対の下側アングル材７３，７３と、一対の下側アングル材７３，７３間に設置されて一対の下側アングル材７３，７３に回転可能に保持された複数の下側ローラ７４，７４…と、を備えている。
【００４１】
複数の下側ローラ７４，７４…は、中心軸がトンネル軸方向Ａに延在していて、この中心軸周りに回転可能に構成されている。
複数の下側ローラ７４，７４は、トンネル周方向Ｂに所定の間隔をあけて配列されている。
【００４２】
このような下側ガイドレール７１は、トンネル１の壁部１１の両下端部近傍にそれぞれ固定されている。そして、下側ローラ７４，７４…には、鋼製セグメントピース２，２…のトンネル径方向Ｃ外側の面（トンネル１の壁部１１と対向する面）が接触し、鋼製セグメントピース２，２…が扛上することによって下側ローラ７４，７４…が回転するように構成されている。
そして、下側ガイドレール７１は、これらの鋼製セグメントピース２，２…を下側アングル材７３，７３の湾曲に沿って扛上させるようにガイドしている。
【００４３】
また、上側ガイドレール７２は、トンネル周方向Ｂに延びてトンネル軸方向Ａに間隔をあけてトンネル１の壁部１１に固定部材７５を介して固定された一対の上側アングル材７６，７６と、一対の上側アングル材７６，７６間に設置されて一対の上側アングル材７６，７６に回転可能に保持された複数の上側ローラ７７，７７…とを備えている。
【００４４】
複数の上側ローラ７７，７７…は、中心軸がトンネル軸方向Ａに延在していて、この中心軸周りに回転可能に構成されている。
複数の上側ローラ７７，７７は、トンネル周方向Ｂに所定の間隔をあけて配列されている。
固定部材７５は、トンネル１の壁部１１と上側ローラ７７，７７…との間を、扛上する鋼製セグメントピース２，２…が通過可能なように、上側アングル材７６，７６をトンネル１の壁部１１と離間させた状態に保持している。
【００４５】
このような上側ガイドレール７２は、下側ガイドレール７１の上部に設置されている。そして、上側ローラ７７，７７…には、鋼製セグメントピース２，２…のトンネル径方向Ｃ内側の面が接触し、鋼製セグメントピース２，２…が扛上することによって上側ローラ７７，７７…が回転するするように構成されている。
そして、上側ガイドレール７２は、これらの鋼製セグメントピース２，２…を上側アングル材７６，７６の湾曲に沿って扛上させるようにガイドしている。
【００４６】
また、上側ガイドレール７２は、扛上する鋼製セグメントピース２，２…が、下方へ移動することを防止している。
なお、これらの上側ガイドレール７２および下側ガイドレール７１は、トンネル１の壁部１１に着脱可能に構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態によるトンネルの補強方法について説明する。
本実施形態によるトンネルの補強方法は、トンネル１内に扛上装置６およびガイドレール７を設置する扛上装置・ガイドレール設置工程Ｓ１０と、鋼製セグメントピース２，２…を配列して連結し鋼製セグメント補強体３を構築する鋼製セグメント補強体構築工程Ｓ２０と、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との間にグラウト材５を充填するグラウト材充填工程Ｓ３０とを備えている。
【００４８】
（扛上装置・ガイドレール設置工程Ｓ１０）
まず、鋼製セグメント補強体３を構築する位置に、扛上装置６およびガイドレール７を設置する。扛上装置６は、トンネル１の壁部１１および路面１２に固定しガイドレール７は、トンネル１の壁部１１に固定する。
【００４９】
（鋼製セグメント補強体構築工程Ｓ２０）
続いて、鋼製セグメントピース２，２…を組み立てて、鋼製セグメント補強体３を構築する。
鋼製セグメント補強体構築工程Ｓ２０では、鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１と鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２とを交互に繰り返し行い、鋼製セグメントピース２，２…がトンネル１内の頂部まで達したら、トンネル１内の頂部における鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２３を行う。
【００５０】
（鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１−１）
まず、図７および図８に示すように、扛上装置６の一対の枠部６１，６１間に、鋼製セグメントピース２，２…をトンネル軸方向Ａに配列し、隣り合う鋼製セグメントピース２，２…どうしを連結する。本実施形態では、隣り合う鋼製セグメントピース２，２…どうしをボルト接合する。
【００５１】
（鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２−１）
続いて、トンネル軸方向Ａに配列された鋼製セグメントピース２，２…の各孔部２６，２６…（図２参照）に扛上装置６の扛上部６２の支持部６３を挿通させ、支持部６３の両端部６３ａ，６３ａをそれぞれ吊り金具６６，６６の係止部６７，６７に係止させる。
そして、図９および図１０に示すように、センターホールジャッキ６５，６５を駆動させて支持部６３に支持された鋼製セグメントピース２，２…を扛上させる。なお、鋼製セグメントピース２，２…は、その下方に他の鋼製セグメントピースを配列可能な高さに扛上させる。
【００５２】
このとき、ラムチェア６４，６４が回動可能に構成されていることにより、ラムチェア６４，６４とともにセンターホールジャッキ６５，６５および吊り金具６６，６６がトンネル１の内側に向かって回動し、鋼製セグメントピース２，２…が下側ガイドレール７１（図１０参照）に沿ってトンネル径方向Ｃ外側に湾曲する軌道を描きながら扛上する。
【００５３】
（鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１−２）
続いて、図１１に示すように、既に扛上させた鋼製セグメントピース２，２…の下方に他の鋼製セグメントピース２，２…配列する。このとき、図３に示すように、上側の鋼製セグメントピース２の第２空部２５に下側の鋼製セグメントピース２の第１突出部２２を嵌合させるとともに、下側の鋼製セグメントピースの第１空部２４に上側の鋼製セグメントピース２の第２突出部２３を嵌合させる。
ここで、第１突出部２２および第２突出部２３は、基部２１から離れるにしたがって漸次トンネル軸方向Ａの寸法が小さくなるようなテーパが形成されているため、第１空部２４および第２空部２５に容易に嵌合させることができる。
【００５４】
このとき、鋼製セグメントピース２，２…の基部２１の凸部２７ａと第１突出部２２の凹部２８ｂとを嵌合させ、第２突出部２３の凸部２７ｂと基部２１の凹部２８ａとを嵌合させて、トンネル周方向Ｂに隣り合う鋼製セグメントピース２，２どうしを確実に連結させる。
そして、新たに配列された鋼製セグメントピース２，２…どうしを連結させるとともに、新たに配列された鋼製セグメントピース２，２…とその上方の鋼製セグメントピース２，２…とを連結させる。
【００５５】
（鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２−２）
続いて、既に扛上させた鋼製セグメントピース２，２…から支持部６３をはずし、鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１−２において新たに配列された鋼製セグメントピース２，２…の各孔部２６（図２参照）に扛上装置６の扛上部６２の支持部６３を挿通させ、支持部６３の両端部６３ａ，６３ａをそれぞれ吊り金具６６，６６の係止部６７，６７に係止させる。
そして、上記の鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２−１のように、センターホールジャッキ６５，６５を駆動させて支持部６３に支持された鋼製セグメントピース２，２…を扛上させる。
【００５６】
そして、鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１と鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２とを繰り返す。
ここで、鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２−１において最初に扛上させた鋼製セグメントピース２，２…を第１鋼製セグメントピース２Ａ，２Ａ…とすると、鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１と鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２とを繰り返して、これらの第１鋼製セグメントピース２Ａ，２Ａ…をトンネル１の頂部まで扛上させる。
【００５７】
このとき、鋼製セグメントピース２，２…は、下側ガイドレール７１にガイドされたのちに、上側ガイドレール７２にガイドされて上方へ扛上される。このとき、下側ガイドレール７１および上側ガイドレール７２は、扛上する鋼製セグメントピース２，２…とトンネル１の壁部１１との間に隙間４が形成されて鋼製セグメントピース２，２…とトンネル１の壁部１１とが接触しないように鋼製セグメントピース２，２…をガイドしている。
【００５８】
（頂部鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２３）
続いて、図１２に示すように、第１鋼製セグメントピース２Ａ，２Ａ…がトンネル１の頂部まで達したら、これらの第１鋼製セグメントピース２Ａ，２Ａ…どうしを連結し、トンネル軸方向Ａから見て略円弧状の鋼製セグメント補強体３を構築する。なお、トンネル１１の頂部において第１鋼製セグメントピース２Ａ，２Ａ…どうしが連結されることで、鋼製セグメントピース２，２…が下方に落下することが防止される。
なお、本実施形態では、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４の寸法は、トンネル１の壁部１１の下方側では、約１００〜１５０ｍｍとなり、トンネル１の壁部１１の頂部近傍では約５０ｍｍとなっている。
そして、鋼製セグメント補強体３が構築されたら扛上装置６およびガイドレール７（図５および図６参照）を撤去する。
【００５９】
（グラウト充填工程Ｓ３０）
続いて、図１３に示すように、構築された鋼製セグメント補強体３とトンネル１の壁部１１との間にグラウト材５を充填する。本実施形態によるグラウト充填工程Ｓ３０では、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との間に袋体９を挿入する袋体挿入工程Ｓ３１と、この袋体９の内部にグラウト材５を注入する袋体グラウト充填工程Ｓ３２とを行う。
袋体９は、例えばポリエステルなどを材料として形成されていて、少量の水分を透過可能に構成されている。袋体９は、幅寸法が鋼製セグメント補強体３の幅寸法と略同じで、トンネル周方向Ｂの寸法が約２〜３ｍに形成され、トンネル周方向Ｂに複数配列されている。なお、袋体９は、鋼製セグメント補強体３に合わせて形成してもよいし、いくつかの異なる寸法に形成しておいて、それらの中から選択するようにしてもよい。
グラウト材５は、チクソトロピー性を有する材料とすることが好ましい。
【００６０】
（袋体挿入工程Ｓ３１−１）
まず、袋体９のうち路面１２の直上に配置される第１袋体９Ａと、その直上に配置される第２袋体９Ｂとを、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４に挿入する。このとき、第１袋体９Ａの上端部９ａと第２袋体９Ｂの下端部９ｂとを重ね合わせる。
また、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４は、約５０ｍｍ〜１５０ｍｍであるため、袋体９を挿入する側と反対側から袋体９を引っ張るようにして袋体９を隙間４に設置することが好ましい。
【００６１】
（袋体グラウト注入工程Ｓ３２−１）
続いて、下側の第１袋体９Ａの内部にグラウト材５を注入し、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４を充填する。このとき、第２袋体９Ｂの下端部９ｂは、グラウト材５が充填された第１袋体９Ａと、鋼製セグメント補強体３またはトンネル１の壁部１１との間に挟まれた状態となる。
【００６２】
（袋体挿入工程Ｓ３１−２）
続いて、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４において、第２袋体９Ｂの上部に第３袋体９Ｃ挿入し、第２袋体９Ｂの上端部９ａと第３袋体９Ｃの下端部９ｂとを重ね合わせる。
【００６３】
（グラウト注入工程Ｓ３２−３）
続いて、袋体グラウト注入工程Ｓ３２−１と同様に下側の第２袋体の内部９Ｂにグラウト材５を充填し、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４を充填する。
【００６４】
このように、袋体挿入工程Ｓ３１と袋体グラウト注入工程Ｓ３２とをトンネル１壁部１１の両下端部近傍から頂部に向かって繰り返し行う。そして、トンネル１の頂部において隣り合う袋体９，９の上端部９ａ，９ａどうしを重ね合わせて、これらの隣り合う袋体９，９にグラウト材５を充填する。
そして、グラウト材５が硬化してトンネル１の壁部１１および鋼製セグメント補強体３に定着することで、鋼製セグメント補強体３がトンネル１の壁部１１に固定され、トンネル１が補強される。
【００６５】
次に、上述したトンネルの補強方法の作用・効果について図面を用いて説明する。
本実施形態によるトンネルの補強方法では、工場などで予め製作された複数の鋼製セグメントピース２，２…を組み立てて鋼製セグメント補強体３を構築するため、現地において部材を加工したり、コンクリートを打設したりするトンネルの補強方法と比べて、短期間において施工することができるとともに、安定した品質を確保することができる。
また、コンクリートを打設する工程がないことにより、コンクリート打設用の配管の設置作業や撤去作業がないため、コンクリートを打設して補強を行うトンネルの補強方法と比べて、工期を短縮することができるとともに労力を軽減させることができる。
【００６６】
また、グラウト材充填工程Ｓ３０では、トンネルの壁部１１と鋼製セグメント補強体３との隙間４にグラウト材５が浸透可能な袋体９を挿入し、袋体９の内部にグラウト材５を充填することにより、グラウト材５が周囲に飛散する可能性が低くなる。その結果、グラウト材５が硬化する期間にトンネルの閉鎖を解除して車両を通行させることができる。
また、鋼製セグメントピース２，２…を扛上させながら組み立てることにより、広い施工スペースを必要としないため、広い施工スペースが確保できない場合でもトンネルの補強を行うことができる。
【００６７】
また、鋼製セグメント補強体構築工程Ｓ２０の鋼製セグメントピース連結工程Ｓ２１と鋼製セグメントピース扛上工程Ｓ２２との間や、鋼製セグメント補強体構築工程Ｓ２０とグラウト材充填工程Ｓ３０との間などにおいて、施工を中断することが可能なため、施工中であっても施工を中断してトンネル１の供用を可能とすることができる。
【００６８】
また、本実施形態による扛上装置６によれば、一対のラムチェア６４，６４がそれぞれトンネルの軸方向に直交する面内において回動可能となるように一対の枠部６１，６１に支持されていることにより、センターホールジャッキ６５，６５が回動しながら鋼製セグメントピース２，２…を扛上させることができるため、鋼製セグメントピース２，２…を、トンネルの軸方向から見て略円弧状となる鋼製セグメント補強体３の形状に合わせて容易に扛上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態による鋼製セグメントピース２，２…によれば、段差部が形成されていて、トンネル周方向Ｂに配列するときに、一方側の鋼製セグメントピース２の第２空部２５に他方側の鋼製セグメントピース２の第１突出部２２を嵌合させるとともに、他方側の鋼製セグメントピースの第１空部２４に一方側の鋼製セグメントピース２の第２突出部２３を嵌合させて、基部２１の凸部２７ａと第１突出部２２の凹部２８ｂとを嵌合させ、第２突出部２３の凸部２７ｂと基部２１の凹部２８ａとを嵌合させることで、トンネル周方向Ｂに隣り合う鋼製セグメントピース２，２どうしを容易にかつ確実に連結させることができる。
【００７０】
以上、本発明によるトンネルの補強方法および扛上装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、鋼製セグメントピース２は、略矩形状の基部２１と、基部２１のトンネル周方向Ｂの両側にそれぞれ突出する略矩形状の一対の突出部２２，２３と、を備える形状であるが、これ以外の形状としてもよい。
【００７１】
また、上記の実施形態では、トンネル軸方向Ａに配列された鋼製セグメントピース２，２…の各孔部２６，２６…に扛上装置６の支持部６３が挿通し、この状態で鋼製セグメントピース２，２…が扛上されるように構成されているが、支持部６３がどのような形態で鋼製セグメントピース２，２…を支持するかは適宜設定されてよい。
また、上記の実施形態では、トンネル１の壁部１１にガイドレール７を設けて鋼製セグメントピース２，２…を扛上させているが、鋼製セグメントピース２，２…の剛性や強度、重量などに応じて、ガイドレール７に加えて、上方へ移動する鋼製セグメントピース２，２…や上側ガイドレール７２が万が一落下することを防止するための落下防止部材を設けてもよい。
【００７２】
また、上記の実施形態では、グラウト充填工程Ｓ３０の前に、扛上装置６を撤去しているが、構築した鋼製セグメント補強体３の側方に、新たに鋼製セグメント補強体３を構築する場合は、扛上装置６の新たに鋼製セグメント補強体３を構築する側の枠部６１および扛上部６２は撤去せずに、そのまま使用してもよい。
また、上記の実施形態では、扛上装置６は、一対の枠部６１，６１がトンネル１の壁部１１に溶接した複数の鋼板１３に、ボルト・ナット１４などで固定されることでトンネル１の壁部１１に固定されているが、この他の方法でトンネル１１の壁部や路面１２に固定されてもよい。
【００７３】
また、上記の実施形態では、扛上装置は、ラムチェア６４に同軸に連結されたセンターホールジャッキ６５を備え、吊り金具６６がセンターホールジャッキ６５に同軸に連結されているが、センターホールジャッキ６５以外のジャッキを備えていてもよいし、ジャッキとラムチェア６４とが同軸に連結されていなくてもよい。また、吊り金具６６とジャッキとが同軸に連結されていなくてもよい。
【００７４】
また、上記の実施形態では、鋼製セグメントピース２，２…には、トンネル周方向Ｂに配列されたときに、互いに嵌合可能な凸部２７ａ，２７ｂおよび凹部２８ａ，２８ｂが形成されているが、凸部２７ａ，２７ｂおよび凹部２８ａ，２８ｂが形成されていなくてもよい。また、鋼製セグメントピース２，２…には、凸部２７ａ，２７ｂのうちの一方と、この一方の凸部と対応する凹部とが形成されていてもよい。
【００７５】
また、上記の実施形態では、グラウト材充填工程Ｓ３０では、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との間に袋体９を挿入する袋体挿入工程Ｓ３１と、この袋体９の内部にグラウト材５を注入する袋体グラウト充填工程Ｓ３２とを行っているが、トンネル１の壁部１１と鋼製セグメント補強体３との間に袋体９を挿入せずに、直接グラウト材５を注入してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  トンネル
２  鋼製セグメントピース
３  鋼製セグメント補強体
４  隙間
５  グラウト材
６  扛上装置（鋼製セグメントピース扛上装置）
７  ガイドレール
９  袋体
１１  壁部
１２  路面
２１ｃ，２２ｃ  面（他方の第１接合面）
２１ｄ，２３ｄ  面（一方の第１接合面）
２２ｂ，２３ａ  面（第２接合面）
２７ａ，２７ｂ  凸部
２８ａ，２８ｂ  凹部
６１  枠部
６２  扛上部
６３  支持部
６４  ラムチェア
６５  センターホールジャッキ（ジャッキ）
６６  吊り金具
【図１】
2015067946.tif 000003
【図２】
2015067946.tif 000004
【図３】
2015067946.tif 000005
【図４】
2015067946.tif 000006
【図５】
2015067946.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015067946.tif 000009
【図８】
2015067946.tif 000010
【図９】
2015067946.tif 000011
【図１０】
2015067946.tif 000012
【図１１】
2015067946.tif 000013
【図１２】
2015067946.tif 000014
【図１３】
2015067946.tif 000015