(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のシールドトンネルの既設セグメントの内面に補強材を吹き付けてセグメント補強部を形成する既設セグメントの補強方法であって、
既設セグメントの内面より立ち上がるように設けられた板で囲まれた一端開口の有底箱部内に補強材を吹き付ける場合に、有底箱部内に吹き付けられる補強材の脱落を防止するための補強材脱落防止具を、有底箱部の互いに対向する一対の壁に突っ張るように設置したことを特徴とする既設セグメントの補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルを構成する既設セグメントの補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化した既設トンネルの内壁面を形成する既設セグメントの内面にライニング体を設けて既設セグメントを補強する方法が知られている（例えば特許文献１等参照）。
ライニング体は、既設セグメントの内面に沿って対向するように設置される内装パネルと、既設セグメントの内面と内装パネルとの間に配筋される鉄筋と、既設セグメントの内面と内装パネルとの間に充填されるコンクリートと、により構成される。
内装パネルとしては、プレキャストコンクリート版、ＦＲＰ板、繊維強化材料からなる軽量パネル等が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、上述したように、内装パネルの設置作業、配筋作業、コンクリート充填作業が必要となるので、施工性、施工時間、施工コスト等の面で課題があった。
本発明は、既設セグメントを容易かつ安価に補強できる既設セグメントの補強方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る既設セグメントの補強方法は、既設のシールドトンネルの既設セグメントの内面に補強材を吹き付けてセグメント補強部を形成する既設セグメントの補強方法であって、既設セグメントの内面より立ち上がるように設けられた板で囲まれた一端開口の有底箱部内に補強材を吹き付ける場合に、有底箱部内に吹き付けられる補強材の脱落を防止するための補強材脱落防止具を、有底箱部の互いに対向する一対の壁に突っ張るように設置したので、既設セグメントを容易かつ安価に補強できるとともに、補強材が補強材脱落防止具に付着し、有底箱部内に吹き付けられた補強材の脱落を防止できるので、良好なセグメント補強部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】補強された既設セグメントの断面図（実施形態１）。
【図２】補強された既設セグメントの断面図（実施形態２）。
【図３】補強材脱落防止具を示す斜視図（実施形態２）。
【図４】補強材の吹付け工程を示す断面図（実施形態３）。
【図５】補強材の吹付け工程を示す斜視図（実施形態３）。
【図６】シールドトンネルの施工方法を示す断面図（実施形態１乃至３）。
【図７】セグメントピースを示す斜視図（実施形態１乃至３）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
シールドトンネルは、図６に示すように、シールド掘進機５０のカッターヘッド５１によって地山５２を掘進して形成された筒状空洞部（トンネル空洞部）の内側に当該筒状空洞と同心状に一次覆工としての筒状のセグメント５３を構築してなる。
即ち、シールド掘進機の５０後方に形成される筒状空洞内において複数の弧状のセグメントピース５４を筒状空洞の周方向に延長するように設置して環状のセグメントリング５５を組立て、シールド掘進機５０の推進ジャッキ６０のピストンロッド６１を環状のセグメントリング５５の前面５６に接触させ、推進ジャッキ６０のピストンロッド６１を伸ばすことで環状のセグメントリング５５を反力受けとして使用してシールド掘進機５０を前方に推進させる。そして、推進ジャッキ６０のピストンロッド６１を縮めて環状のセグメントリング５５の前方に当該環状のセグメントリング５５と接続される新しい環状のセグメントリング５５を組み立てる。このように、シールド掘進機５０を前方に推進させるとともにシールド掘進機５０の後方に環状のセグメントリング５５が順番に組み立てられて前後に隣り合う環状のセグメントリング５５；５５同士が連結されることで複数の環状のセグメントリング５５；５５・・・により筒状のセグメント５３が構築される。
図７に示すように、セグメントピース５４は、弧状の内面７１及び弧状の外面７２を有した基板７０と、リング継手板７３と、セグメント継手板７４と、補強リブ７５とを備える。リング継手板７３、セグメント継手板７４、補強リブ７５は、基板７０の内面７１側に設けられる。リング継手板７３は、基板７０の相対向する両端の直線縁７６；７６より立ち上がるように形成される。セグメント継手板７４は、基板７０の相対向する両端の弧状縁７７；７７より立ち上がるように形成される。補強リブ７５は、相対向する一方のセグメント継手板７４と他方のセグメント継手板７４とに跨がって延長するように設けられる。
従って、基板７０の内面７１側には、一端開口の複数の有底箱部（以下、中子７６と言う）が形成される。
中子７６は、相対向する一対のセグメント継手板７４；７４とリング継手板７３と補強リブ７５と基板７０とで囲まれた一端開口の有底箱部、又は、相対向する一対のセグメント継手板７４と相対向する一対の補強リブ７５と基板７０とで囲まれた一端開口の有底箱部により形成される。即ち、中子７６は、既設セグメント５３の内面７１より立ち上がるように設けられた板で囲まれた一端開口の有底箱部により形成される。
尚、リング継手板７３には、筒状空洞の周方向に隣り合うセグメントピース５４；５４を接続するためのボルトを通す孔７８が設けられる。セグメント継手板７４には、シールド掘削機の推進方向に隣り合うセグメントピース５４；５４を接続するためのボルトを通す孔７９が設けられる。
【０００８】
実施形態１においては、図１に示すように、トンネル１を形成する既設セグメント５３において、セグメントピース５４の中子５６内、即ち、既設セグメント５３の内面７１に補強材の一例としてのモルタル２を吹き付けてセグメント補強部３を形成した。
【０００９】
モルタル２を吹付けるための吹付装置３は、材料を混練してモルタル２を作るミキサー４と、モルタル投入ホッパー５と、ポンプ６と、噴射装置７と、ポンプ６の吐出口と噴射装置７のモルタル受口とを連通可能に接続するホース（接続管）８とを備える。
ミキサー４で作成され、モルタル投入ホッパー５に投入されたモルタル２がポンプ６によりホース８を介して噴射装置７に圧送され、噴射装置７の噴射ノズル９から噴射される。
【００１０】
実施形態１によれば、トンネル１を形成する既設セグメント５３の各セグメントピース５４の中子５６内にモルタル２を吹き付けて補強層３を形成することにより、従来のように内装パネルの設置作業、配筋作業、コンクリート充填作業が必要となる補強方法と比べて、既設セグメント５３を簡単かつ安価に補強できる。
【００１１】
実施形態２
既設セグメント５３の座屈を防止するために、シールドトンネル１を形成する既設セグメント５３の左右壁部分に位置するセグメントピース５４の中子５６内にモルタル２を吹き付けてセグメント補強層３を形成する。
例えば、図２に示すように、電力線、電話線、通信線などの各種ケーブル１０等を地中にまとめて収容するための電線共同溝（ＣＣＢＯＸ）を形成するシールドトンネル１の既設セグメント５３、電力線、電話線、通信ケーブル、ガス管、上下水道管等をまとめて収容する図外の共同溝を形成するシールドトンネルの既設セグメントなどにおいて、既設セグメント５３の左右壁部分５３Ａ；５３Ｂに位置する各セグメントピース５４の中子５６内にモルタル２を吹き付けてセグメント補強層３を形成することにより、既設セグメント５３の座屈を防止できるようになる。
尚、例えば、図２に示すように、電線共同溝の既設セグメント５３の左右壁部分５３Ａ；５３Ｂ側には各種ケーブル１０などの設置板１１が固定されたラック１２が設置されており、ラック１２と壁部分５３Ａとの間、及び、ラック１２と壁部分５３Ｂとの間が狭小空間２０になっていることが多い。このような狭小空間２０内に作業者が入って従来技術のように内装パネルの設置作業、配筋作業、コンクリート充填作業を行うことは困難であるが、実施形態２によれば、既設セグメント５３の左右壁部分５３Ａ；５３Ｂに位置する各セグメントピース５４の中子５６内に補強材としてのモルタル２を吹き付ける作業を行うだけでよいので、既設セグメント５３を簡単かつ安価に補強でき、既設セグメント５３の座屈を防止できる。
【００１２】
実施形態３
実施形態１；２のように、セグメントピース５４の中子５６内にモルタル２を吹き付けて補強層３を形成する方法において、コンクリート製のセグメントピース５４が用いられた既設セグメント５３の場合には、セグメントピースの中子５６内にモルタル２が付着するが、ダクタイル（鋳鉄）製やスチール（鋼）製等の金属製のセグメントピース５４が用いられた既設セグメント５３の場合には、セグメントピース５４にモルタル２が付着しにくく、セグメントピース５４の中子５６内からモルタル２が脱落しやすくなる。
そこで、実施形態３では、ダクタイル製やスチール製等の金属製のセグメントピース５４が用いられた既設セグメント５３の場合においては、中子５６内にモルタル脱落防止具（補強材脱落防止具）２５を設置して、モルタル２の脱落を防止するようにした。
【００１３】
モルタル脱落防止具２５としては、例えば、図３に示すように、一端部に右ねじ部２６を備えるとともに他端部に左ねじ部２７を備えた胴部２８と、胴部２８の右ねじ部２６に挿入されたねじ部２９を有した一方の棒体３０と、胴部２８の左ねじ部２７に挿入されたねじ部３１を有した他方の棒体３２とを備えた所謂ターンバックルを用いる。
ターンバックルにより構成されたモルタル脱落防止具２５は、一方の棒体３０と他方の棒体３２とが互いに離れる方向に移動するよう胴部２８を操作することにより、図５（ｂ）に示すように、一方の棒体３０の一端面３０ａと一方のセグメント継手板７４の内面とを接触させるとともに他方の棒体３２の一端面３２ａと他方のセグメント継手板７４の内面とを接触させ、一方の棒体３０及び他方の棒体３２が互いに対向する一対のセグメント継手板７４；７４間で突っ張るように設置される。
【００１４】
実施形態３のモルタル脱落防止具２５を用いる場合の吹付け方法を図４；図５に基づいて説明する。尚、図５は既設セグメント５３のうちの１つのセグメントピース５４のみを抜粋して吹き付け方法を示した。
まず、既設セグメント５３のセグメントピース５４の中子５６内の基板７０の内面７１にモルタル２を吹付けて内面７１から厚さ１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の第１補強層３５を形成する（図４（ａ）；図５（ａ）参照）。第１補強層３５の硬化を確認した後（例えば４８０分養生した後）、中子５６内でかつ第１補強層３５の外側にモルタル脱落防止具２５を上述のように一対のセグメント継手板７４；７４間で突っ張らせて設置する（図４（ｂ）；図５（ｂ）参照）。モルタル脱落防止具２５を埋めるように第１補強層３５の上に厚さ５０ｍｍ程度の第２補強層３６を形成する（図４（ｃ）；図５（ｃ）参照）。第２補強層３６の硬化を確認した後（例えば１２０分養生した後）、第２補強層３６の上に厚さ５０ｍｍ程度の第３補強層３７を形成する（図４（ｄ）；図５（ｄ）参照）。即ち、前層のモルタル２の硬化を待って前層の上に次層を形成するモルタル２を吹き付けて３層のモルタル層からなる３層の補強層３５；３６；３７を形成した。
尚、モルタル２の充填性を向上させるため、吹付け順序は、中子５６の隅部から吹付けを行い、最後に中子５６の中央部の吹付けを行うようにした。
【００１５】
実施形態３によれば、中子５６内にモルタル脱落防止具２５を設置して補強層３５；３６；３７を形成したので、モルタル２がモルタル脱落防止具２５に付着し、中子５６内に吹き付けられたモルタル２の脱落を防止できるので、良好なセグメント補強部３を形成できる。
また、３層の補強層３５；３６；３７によりセグメント補強部３を形成したので、中子５６内のモルタル２の充填性が向上し、空洞の少ないセグメント補強部３を形成できる。
【００１６】
尚、モルタル脱落防止具２５としては、中子５６の互いに対向する一対の壁に突っ張るように設置されるものを用いればよい。
本発明は、上述した電線共同溝、共同溝以外の、地下鉄、道路などのシールドトンネルを形成する既設セグメントの補強にも適用できる。
【符号の説明】
【００１７】
１  シールドトンネル、２  モルタル（補強材）、３  セグメント補強部、
２５  モルタル脱落防止具（補強材脱落防止具）、５３  既設セグメント、
５６  中子（有底箱部）、７１  既設セグメントの内面、
７４；７４  一対のセグメント継手板（一対の壁）。
【図１】
0005826564.tif 000002
【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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