(57)【要約】【課題】将来的には埋め戻されるシールドトンネルを合理的に築造し、埋め戻す。【解決手段】シールドトンネルを築造する際に、シールド機が埋め戻し開始予定地点を通過する際に、該地点において組み立てるセグメントの外側に筒状の支保部材３を予め設置しておく。築造したシールドトンネルを埋め戻す際には、埋め戻し開始予定地点において前記支保部材をスキンプレートとする解体機８を組み立て、該解体機により支保しつつその内側においてセグメント５を解体して撤去するとともに、該解体機を移動させていきつつその移動方向後方側に埋め戻し材１１を充填していく。シールド機のスキンプレートのテール部の内側に予め支保部材を組み付けておく。支保部材の内側に埋め戻し材の充填用型枠として機能する面板１０を設ける。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てることによって築造されるとともに、任意の位置を始点としてセグメントが解体されて埋め戻されるシールドトンネルであって、
埋め戻し開始予定地点には、解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材がセグメントの外側の位置に設置されていることを特徴とするシールドトンネル。
【請求項２】
請求項１記載のシールドトンネルを築造するに際し、
シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てていくとともに、シールド機が埋め戻し開始予定地点を通過する際には、解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材をセグメントの外側の位置に設置することを特徴とするシールドトンネルの築造工法。
【請求項３】
請求項１記載のシールドトンネルを埋め戻すに際し、
埋め戻し開始予定地点に設置されている支保部材をスキンプレートとする解体機を組み立て、該解体機により支保しつつその内側においてセグメントを解体して撤去するとともに、該解体機を移動させていきつつその移動方向後方側に埋め戻し材を充填していくことを特徴とするシールドトンネルの埋め戻し工法。
【請求項４】
シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てることによって築造されるとともに、任意の位置を始点としてセグメントが解体されて埋め戻されるシールドトンネルを築造し埋め戻すための工法であって、
シールドトンネルを築造する工程においては、シールド機が埋め戻し開始予定地点を通過する際に、解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材をセグメントの外側の位置に設置し、
築造したシールドトンネルを埋め戻す工程においては、埋め戻し開始予定地点において前記支保部材をスキンプレートとする解体機を組み立て、該解体機により支保しつつその内側においてセグメントを解体して撤去するとともに、該解体機を移動させていきつつその移動方向後方側に埋め戻し材を充填していくことを特徴とするシールドトンネルの築造・埋め戻し工法。
【請求項５】
請求項４記載のシールドトンネルの築造・埋め戻し工法であって、
シールドトンネルを築造するためのシールド機には、そのスキンプレートのテール部の内側に予め支保部材を組み付けておき、
該シールド機を埋め戻し開始予定地点を通過させる際に、前記支保部材をスキンプレートから切り離して埋め戻し開始予定地点に残置していくことを特徴とするシールドトンネルの築造・埋め戻し工法。
【請求項６】
請求項４または５記載のシールドトンネルの築造・埋め戻し工法であって、
解体機を組み立てるに際しては、該解体機のスキンプレートとなる支保部材の内側に、埋め戻し材の充填用型枠として機能する面板を設け、
前記解体機の移動方向後方側に埋め戻し材を充填する際には、前記面板の背面側に埋め戻し材を加圧充填することを特徴とするシールドトンネルの築造・埋め戻し工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルおよびその築造工法、埋め戻し工法、築造・埋め戻し工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルを仮設的に築造するような場合、たとえば大規模な大断面トンネルの築造に際してその周囲に先行トンネルとして小断面のシールドトンネルを仮設的に築造する場合、あるいは、本設トンネルを築造するための発進立坑や到達立坑を本設トンネルから離れた位置に設置してそれらの間を連絡するためのシールドトンネルを仮設的に設けるような場合等においては、仮設的に築造したシールドトンネルを用済み後に埋め戻して用地を現状に復旧しなければならない場合がある。
【０００３】
その場合、埋め戻すべきシールドトンネルの内周面には覆工体としてのセグメントが全面的に組み付けられているので、埋め戻しに先だってまずそれらのセグメントを解体撤去する必要があり、そのようなセグメントの解体撤去とその後の埋め戻しを一連の作業として効率的に行うための工法としては、たとえば特許文献１〜３に示されているような既設トンネルや既設管渠を解体撤去するための工法が採用可能であると考えられる。
それらの工法は、解体用のシールド機やそれに類する解体機を前進させつつその内側でセグメントや既設管渠を解体撤去するとともに、解体機の後方に埋め戻し材を充填していくことを基本とするものであり、通常のシールド工法によるシールドトンネルの築造工程とは逆の工程によってシールドトンネルを効率的に埋め戻していくことが可能であるとされている。
【特許文献１】特許第３０８７２２９号公報
【特許文献２】特許第３５８１６１９号公報
【特許文献３】特許第３７２１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の工法は埋め戻しの範囲やその目的によっては必ずしも好適に採用できない場合がある。
すなわち、シールドトンネルを単に全長にわたって埋め戻す場合には、埋め戻すべきシールドトンネルのいずれか一方の坑口（あるいは発進立坑）から解体機を進入させ、他方の坑口（あるいは到達立坑）に向けて前進させていきつつセグメントの解体撤去と埋め戻しを行えば良く、それによりシールドトンネルの全長を支障なく効率的に埋め戻すことが可能である。
【０００５】
ところが、全長にわたる埋め戻しが不要な場合、あるいは不可能な場合等においては、シールドトンネルの途中から埋め戻しを開始したい場合もあり、そのような場合には上記従来の工法はそのまま採用できるものではない。
つまり、シールドトンネルの途中から埋め戻しを開始する場合には、まず埋め戻し開始地点に解体機を配置しなければならないが、そのためには解体機を埋め戻し開始地点に搬入するために地表から開削を行うか、少なくとも立坑を設ける必要がある。
あるいは、解体機を搬入可能な大きさのパーツに分解しておいて、各パーツを個別に搬入して埋め戻し開始地点において解体機を組み立てることも考えられなくはないが、その場合には埋め戻し開始地点におけるセグメントを解体してそこを一時的であるにせよ無覆工状態としなければならないから、それに先だって周囲地盤を凍結工法や薬液注入工法により改良する必要が生じる。
【０００６】
このように、特許文献１〜３に示されるような解体機を使用してシールドトンネルを途中から埋め戻すようなことは、解体機を埋め戻し開始地点に配置するためだけに大がかりな準備工程が必要であって不合理であり、現実的ではないと考えられる。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、築造後にはその途中から埋め戻すことを前提とするシールドトンネルと、その築造および埋め戻しを効率的に行い得る有効適切な工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】
【０００８】
請求項１記載の発明のシールドトンネルは、シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てることによって築造されるとともに、将来的には任意の位置を始点としてセグメントが解体されて埋め戻されるものであって、埋め戻し開始予定地点には解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材がセグメントの外側の位置に設置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明のシールドトンネルを築造するに際し、シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てていくとともに、シールド機が埋め戻し開始予定地点を通過する際には解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材をセグメントの外側の位置に設置することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明のシールドトンネルを埋め戻すに際し、埋め戻し開始予定地点に設置されている支保部材をスキンプレートとする解体機を組み立て、該解体機により支保しつつその内側においてセグメントを解体して撤去するとともに、該解体機を移動させていきつつその移動方向後方側に埋め戻し材を充填していくことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、シールド機を掘進しつつその後方でセグメントを組み立てることによって築造されるとともに、任意の位置を始点としてセグメントが解体されて埋め戻されるシールドトンネルを築造し埋め戻すための工法であって、シールドトンネルを築造する工程においては、シールド機が埋め戻し開始予定地点を通過する際に、解体機のスキンプレートとなる筒状の支保部材をセグメントの外側の位置に設置し、築造したシールドトンネルを埋め戻す工程においては、埋め戻し開始予定地点において前記支保部材をスキンプレートとする解体機を組み立て、該解体機により支保しつつその内側においてセグメントを解体して撤去するとともに、該解体機を移動させていきつつその移動方向後方側に埋め戻し材を充填していくことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明のシールドトンネルの築造・埋め戻し工法であって、シールドトンネルを築造するためのシールド機には、そのスキンプレートのテール部の内側に予め支保部材を組み付けておき、該シールド機を埋め戻し開始予定地点を通過させる際に、前記支保部材をスキンプレートから切り離して埋め戻し開始予定地点に残置していくことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明のシールドトンネルの築造・埋め戻し工法であって、解体機を組み立てるに際しては、該解体機のスキンプレートとなる支保部材の内側に、埋め戻し材の充填用型枠として機能する面板を設け、前記解体機の移動方向後方側に埋め戻し材を充填する際には、前記面板の背面側に埋め戻し材を加圧充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシールドトンネルによれば、将来的に解体埋め戻しがなされることを想定してその埋め戻し開始予定地点に予め支保部材が設置されているので、埋め戻しが開始されるまではセグメントに代わって支保部材により支保効果と止水効果が支障なく確保し得ることはもとより、埋め戻しを開始する際には支保部材をスキンプレートとする簡易な解体機を容易に組み立てることが可能であり、その解体機によりセグメントの解体撤去と埋め戻しを安全かつ効率的に実施することが可能である。
【００１５】
本発明の工法によれば、上記のシールドトンネルを築造する際には予め埋め戻し開始予定位置に支保部材を設置しておき、埋め戻しを開始する際にはその支保部材をスキンプレートとする簡易な解体機を組み立てるので、その解体機を使用することによってセグメントの解体撤去と埋め戻しとを一連の作業として効率的にかつ安全確実に実施できることはもとより、従来のように解体機をシールドトンネル内に搬入するための開削や立坑の設置あるいは地盤改良工事を不要とでき、したがって埋め戻し工程を実施するための準備作業を大幅に軽減し格段に合理化することができ、従来工法に比べて工期短縮と工費削減を充分に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のシールドトンネルと、それを築造し埋め戻すための工法の一実施形態を図１〜図１４に示す。
本実施形態は、用済み後にはその途中から埋め戻すことを前提とするシールドトンネルを仮設的に築造する場合に適用されるものであり、図１〜図９はその築造工程を示し、図１０〜図１４は埋め戻し工程を示すものである。
なお、以下の説明においては、築造工程におけるシールド機の掘進方向を基準として図示左方を前方、図示右方を後方といい、したがってシールド機の図示左方への移動を前進、解体機の図示右方への移動を後退ということとする。
【００１７】
図１〜図９に示す築造工程は基本的には通常のシールド工法と同様にシールド機による掘進により行うのであるが、そのシールド機には、後段での埋め戻し工程において使用する解体機の主要構成要素である支保部材を予め組み込んでおき、築造工程の際にその支保部材を埋め戻し開始予定地点に残置していくことを主眼とする。
【００１８】
具体的には、図１に示すようにシールド機１のスキンプレート２のテール部の内側にそれ自体がスキンプレートとして機能する筒状の支保部材３を予め組み付けておき、その内側およびスキンプレート２との間にはそれぞれシール部材４を取り付けておく。
そして、図１〜図３に示すように、シールド機１の後方にセグメント５を組み立て、セグメント５から反力をとって推進ジャッキ６によりシールド機１を前進させてはその後方に新たなセグメント５を継ぎ足してさらに前進させていくという通常のシールド工法により、シールドトンネルを築造していく。
【００１９】
図３に示すようにシールド機１が埋め戻し開始予定地点に到達したら、図４に示すようにスキンプレート２から支保部材３を切り離し、フランジ部３ａを有する筒状の延長部材３ｂをその前部に継ぎ足して支保部材３を前方に延長する。
図５に示すように、延長した支保部材３のフランジ３ａと組み立て済みのセグメント５の最前部との間に反力受け部材７を介装し、図６に示すように推進ジャッキ６により支保部材３のフランジ部３ａ、反力受け部材７を介してセグメント５から反力をとってシールド機１を前進させるとともに、支保部材３はそこに残置する。そして、図７〜図９に示すように、フランジ部３ａの前部に新たなセグメント５を組み立てていきつつシールド機１をさらに前進させていく。
そのようにしてシールドトンネルを築造していくことにより、埋め戻し開始地点においてはセグメント５が省略されてそれに代わる反力受け部材７が配置されるとともにその外側には支保部材３が残置され、その支保部材３がセグメントに代わってそこでの支保性能と止水性を支障なく確保するものとなる。
なお、反力受け部材７としては埋め戻し工程において容易に取り外すことができるものである限りにおいて適宜の部材が採用可能であるが、埋め戻すまでは実質的にセグメントと同様に機能するものであることが好ましく、したがって可能であればセグメント５を反力受け部材７として使用して取り外し可能に組み付けておくことも考えられる。
【００２０】
以上の工程により築造したシールドトンネルを所望用途に使用した後、用済み後には上記の埋め戻し開始予定地点よりも後方（図示右方）を埋め戻すのであるが、そのためには図１０〜図１４に示すように開始予定地点において解体機８を組み立てて、そこから解体機８を後方に後退させていきつつセグメント５の解体撤去と埋め戻しを行う。
【００２１】
すなわち、図１０に示すように、埋め戻し開始予定地点に組み込んでおいた反力受け部材７を取り外し、そこに仕切り板９を設置してシールドトンネル内を残存部と埋め戻し部とに区画したうえで、埋め戻し部側に面板１０を配置して支保部材３の内側に固定することにより、それら支保部材３と面板１０とによって通常のシールド機の外殻と同様の形態の簡易な解体機８を形成し、面板１０には埋め戻し材１１の充填口１２を取り付けておく。
【００２２】
そこで、その解体機８を埋め戻し開始予定位置から後退させていくことによってセグメント５の解体撤去と埋め戻しとを行う。勿論、その際の解体物の搬出や資機材の搬出入は後方側（図示右側）から行うことになる。
これにより、解体機８を構成している支保部材３は解体時の支保性能や止水性能を確保するためのスキンプレートとして機能し、面板１０はその背面側（解体機８の移動方向に対して後方側）に埋め戻し材１１を充填するとともに充填圧を維持するための型枠として機能するものとなる。
なお、埋め戻し材１１としてはたとえば発泡モルタルが好適に採用可能である。また、埋め戻し部と残存部を区画するための仕切り板９が不要であればそれを省略してそこに簡易な型枠を設けるだけでも良い。
【００２３】
上記の埋め戻し工程において解体機８を後退させるためには、図１０に示すようにセグメント５にブラケット１３を取り付けてそのブラケット１３と面板１０との間に押圧ジャッキ１４を介装し、反力受け部材７を取り外して押圧ジャッキ１４により面板１０を支持しつつ面板１０の背面側に埋め戻し材１１を密に加圧充填し、それに伴い押圧ジャッキ１４を縮退させていくことによて、充填圧とバランスをとりつつ充填圧を利用して解体機８を押し出せば良い。
【００２４】
図１１に示すように解体機８が後退して面板１０がセグメント５の位置に達したら、図１２に示すように最前部のセグメント５を解体撤去するとともに、ブラケット１３を後方に盛り替えた後、埋め戻し材１１をさらに充填して解体機８をさらに後退させる。
【００２５】
以上の手順を繰り返して、図１３〜図１４に示すようにセグメント５を順次解体撤去していきつつ、それに後追いして埋め戻し材１１を充填していき、それを埋め戻し部の終点まで繰り返し、最後に解体機８を解体して搬出すれば良い。
【００２６】
以上の工法によれば、シールドトンネルを築造する際に予め埋め戻し開始予定位置に支保部材３を残置しておいて、埋め戻しを行う際にはそれをスキンプレートとする簡易な解体機８を組み立てるので、その解体機８を使用することによってセグメント５の解体撤去と埋め戻しとを一連の作業として効率的にかつ安全確実に実施できることはもとより、従来のように解体機８をシールドトンネル内に搬入するための開削や立坑の設置あるいは地盤改良工事を不要とできる。
したがって本工法の採用により、埋め戻し工程を実施するための準備作業を大幅に軽減して格段に合理化することができ、充分な工期短縮と工費削減を実現することができる。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されることなくたとえば以下に列挙するような様々な設計的変更や応用が可能である。
【００２８】
上記実施形態では埋め戻し材１１を加圧充填しつつその充填圧を利用して解体機８を移動させるようにしたが、それに代えて、あるいはそれに加えて、解体機８を他の手段により移動させることも考えられる。
たとえば、上記実施形態における押圧ジャッキ１４を牽引手段として利用してそれを縮退させることによりセグメント５から反力をとって解体機８を引き寄せて移動させることでも良いし、あるいは特許文献２〜３に開示されているような牽引手段を採用することも考えられる。
【００２９】
上記実施形態では解体機８のスキンプレートとしての支保部材３をシールド機１のスキンプレート２のテール部に予め組み付けておき、それを築造工程において埋め戻し開始予定地点において切り離してそこに残置するようにしたが、それに代えて、シールド機１が埋め戻し開始予定位置に達した時点でシールド機１内に支保部材３の構成パーツを搬入し、セグメント５を組み立てるに先立ってそこで支保部材３を組み立ててセグメント５の外側に設置することでも良い。
【００３０】
上記実施形態では解体機８を埋め戻し開始地点から後方（築造工程におけるシールド機１の掘進方向とは逆方向）に後退させつつ埋め戻しを行うようにしたが、逆に前方（シールド機１の掘進方向と同方向）に移動させながら埋め戻しを行うことも可能であり、その場合には当然に解体機８を上記実施形態とは逆向きとなるように形成し、解体物の搬出や資機材の搬出入は前方側から行うことになる。
【００３１】
解体機８はセグメント５を解体撤去する際の支保性能を有し、かつ埋め戻し材１１を充填できる機能を有するものであれば良く、その限りにおいて解体機８の構成は様々に変更可能である。
勿論、解体機８に各種の付属装置や付属機器類、たとえばセグメント５を解体撤去する際にそれを保持するためのエレクタや、切断するためのカッター、解体したセグメント５を搬出するための移送手段、埋め戻し材１１を調製したりその充填量や充填圧を調整し制御するための装置類、等を任意に付設することができるし、それらは在来のシールド機や特許文献２〜３に示される埋め戻し装置に搭載されるものを転用することが可能である。
【００３２】
なお、埋め戻さずに残す残存部はそのまま放置するか、あるいは何らかの用途に利用すれば良く、利用する場合には必要に応じて適宜の改修工事や変更工事を加えれば良い。
また、残存部も埋め戻す必要がある場合にはセグメント５を解体撤去せずにそのまま埋め戻せば良く、その場合には埋め戻し部に対する埋め戻し工程に先行して残存部を埋め戻すことでも良い（残存部についてもセグメント５を解体撤去したうえで埋め戻す必要がある場合には、上記の解体機による埋め戻し工程をそのまま残存部まで拡張して実施すれば良いことはいうまでもない）。
【００３３】
さらに、シールドトンネルを築造してから埋め戻しを開始するまでには数年程度のかなりの時間が経過することが通常であるので、上記実施形態における築造工程と埋め戻し工程とをそれぞれ独立の築造工法および埋め戻し工法として実施することでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明工法の実施形態を示すもので、シールドトンネルの築造工程を示す図である。
【図２】同、次の工程を示す図である。
【図３】同、次の工程を示す図である。
【図４】同、次の工程を示す図である。
【図５】同、次の工程を示す図である。
【図６】同、次の工程を示す図である。
【図７】同、次の工程を示す図である。
【図８】同、次の工程を示す図である。
【図９】同、シールドトンネルの築造が進展した状態を示す図である。
【図１０】同、築造したシールドトンネルに対する埋め戻し工程を開始する時点の状態を示す図である。
【図１１】同、次の工程を示す図である。
【図１２】同、次の工程を示す図である。
【図１３】同、次の工程を示す図である。
【図１４】同、埋め戻し工程が進展した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  シールド機
２  スキンプレート
３  支保部材（解体機のスキンプレート）
３ａ  フランジ部
３ｂ  延長部材
４  シール部材
５  セグメント
６  推進ジャッキ
７  反力受け部材
８  解体機
９  仕切り板
１０  面板（充填用型枠）
１１  埋め戻し材
１２  充填口
１３  ブラケット
１４  押圧ジャッキ
【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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【図１４】
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