(57)【要約】【課題】セグメントピースに予め組付けて使用できる構成とするとともに、使用後の撤去作業を省略できて作業の合理化が図れる覆工リングの固定保持装置を提供する。【解決手段】全長がセグメント１に設けられたグラウト注入口２形成部内に収まる寸法にされて前記注入口２形成部に装着する装着部片１２とその装着部片１２に基端を連結される袋保持部片１７とを一軸上に組合された本体１１と、この本体１１に外嵌する保持筒２１と、前記袋保持部片１７の先端部に開口部を固着される膨張袋２２とで構成され、その膨張袋２２は細番手糸を用いた編地で形成されて、前記本体１１の先端部に同軸上で取付けられた注入管２０と前記保持筒２１との間に形成される空間部２５に、飛び出し可能に折畳まれて収容される。【選択図】          図１
2004293095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全長がセグメントピースに設けられたグラウト注入口形成部内に収まる寸法にされて前記注入口形成部に装着する装着部片とその装着部片に基端を連結される袋保持部片とを一軸上に組合された本体と、この本体に外嵌する保持筒と、前記袋保持部片の先端部に開口部を固着される膨張袋とで構成され、その膨張袋は細番手糸を用いた編地で形成されて、前記本体の先端部に同軸上で取付けられた注入管と前記保持筒との間に形成される空間に、飛び出し可能に折畳まれて収容されることを特徴とする覆工リングの固定保持装置。
【請求項２】
前記膨張袋は、合成繊維糸でタック編された編地を用い、筒状に縫製もしくは編成されて先端を閉じられた所要長さの袋でなり、その袋の底部を保持筒の先端側に向けて捻るようにして保持筒内空間部に収納されるようにする請求項１に記載の覆工リングの固定保持装置。
【請求項３】
前記本体の先端部に設けられる注入管は、前記保持筒の先端よりやや短い状態に取付けられ、その注入管と保持筒との間に形成される空間部に収容される膨張袋の底部が、前記注入管の先端に対応するようにして収容されている請求項１に記載の覆工リングの固定保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法によるトンネルの掘削作業における覆工リング（覆工セグメント）と地山との間に生じる空隙部に介在させて、そのセグメントを固定させるのに用いられる覆工リングの固定保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法によるトンネルの掘削現場では、シールド掘進機のテール部分で順次組立てられる覆工用のセグメントを安定して固定させるために、そのセグメントと掘削地山壁との間に生じる空間部へ裏込め材を注入して固定されている。ところで、シールド工法において急カーブを描いて掘削するような工事に際しては、その掘進機において中折れシールド掘進機を用いるなどして対処しているが、急曲線で曲がる際には余掘りしてシールド掘進機の方向変換をする必要がある。当然、この余掘り箇所では既に掘削されて覆工リングのセグメントピースを組立てられた部分に対して空間部が大きくシールド機の周辺に過度の空間が偏在することになるので、そのシールド掘進機の推進時安定性の確保が求められることになる。また、シールド掘進機が曲進する際もその推進反力は既設の覆工リングにとって推進するので、その際覆工リングの安定性が確保されないと、シールド掘進機が蛇行したりピッチングを起す恐れがある。また、空間部が大きくなって、シールド掘進機が移動を終えるまで長い時間空間部が形成されることにより、地山の肌落ちや地盤沈下が発生することの予防や、掘削の蛇行やピッチングを回避する手段が必要になる。
【０００３】
このような問題点を解決する手段として、覆工用のセグメントピースの外側面に反力を取ることができるようにする膨張袋を仕込んでおき、リングに組立てられたセグメントの内側から前記膨張袋内に充填材を注入して坑内壁に押し付けて反力をとるようにするものが、特許文献１によって知られている。また、覆工用のセグメントピースの適所に設けられる裏込め材注入口に装着できるようにされる外装管に、二重管構造のガイド筒を同軸心で組合せて、その二重管構造のガイド筒内に膨張袋を収容し、外装管をセグメントピースの前記注入口に装着して、内部から膨張袋に充填材を注入して外部に膨出させて地山に突っ張らせる構成の局部填充反力保持装置が特許文献２によって知られている。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭６１−３１１１４号公報
【特許文献２】
実公昭６２−１３５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１によって知られるようなセグメントピースの外周面に膨張袋を組込んだものを使用するには、その構成上鋼板製のセグメントを使用することが条件となり、ＰＣ製のセグメントピースを覆工リングとして使用される現場では採用できないという問題がある。また、価格的にも高価になり、しかもセグメントと掘削された地山壁との間隙が大きいと、膨張代がとれないという問題点がある。
【０００６】
また、前記特許文献２によって知られる反力保持装置では、機能的に有効であるが、裏込め材注入口を活用して装着するために、口径を大きくすることができないのと、充填材の注入圧に耐えられる布地（比較的厚手の織布）を使用する必要があったために、膨張袋の膨張時有効に機能させるため膨らみを大きくしようとすると、装填する二重管構造部が長い寸法にならざるを得ない。そのために、この装置をセグメントピースの注入口に装着するとセグメントの内側に大きく突き出すことになる。この反力保持装置は、外部に飛び出させて膨張した袋内の充填材（速硬性の充填材が使用される）が硬化して反力を維持している間は撤去できないので、覆工されたトンネル内に多くの突出物があると狭い作業空間がさらに狭くなって作業性が低下する。また、目的作業が終わって、この反力保持装置を撤去する作業が必要になったとき、その膨張袋が充填材の注入時うまく膨らまなかった場合などで、地山の地下水や土砂が流れ込む危険性があった。その一因として袋の生地が厚いものを使用しなければならなかったこともある。
【０００７】
このほかに、前記特許文献２により知られる装置では、セグメントピースを搬送する際には積み重ねて搬送するために、この装置を事前に組立ててセグメントを作業現場に供給することができない。したがって、坑内での組立作業になり他の作業と輻輳すると、作業性が一段と低下する、など多くの問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、セグメントピースに予め組付けて使用できる構成とするとともに、使用後の撤去作業を省略できて作業の合理化が図れる覆工リングの固定保持装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するためになされた、本発明による覆工リングの固定保持装置は、
全長がセグメントピースに設けられたグラウト注入口形成部内に収まる寸法にされて前記注入口形成部に装着する装着部片とその装着部片に基端を連結される袋保持部片とを一軸上に組合された本体と、この本体に外嵌する保持筒と、前記袋保持部片の先端部に開口部を固着される膨張袋とで構成され、その膨張袋は細番手糸を用いた編地で形成されて、前記本体の先端部に同軸上で取付けられた注入管と前記保持筒との間に形成される空間に、飛び出し可能に折畳まれて収容されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、膨張袋が細番手の糸を用いて編成された編地で形成されているので、保持筒内に嵩低く収納することができるので、装置全体の寸法を短い構造にでき、覆工用のセグメントピースにおけるグラウト注入口に予め組み付けられても、その全長が短くてセグメントの厚み相当寸法内に収めることができる。したがって、セグメントピースを準備する作業箇所でこの固定保持装置を組付けてシールド掘進機のテール部まで供給することが可能になる。しかも、使用状態でセグメント内側で坑内に突き出すことがないので、狭い作業現場での作業性を低下させることなく使用できる。その上、その膨張袋は保持筒内から充填材を注入した際に飛び出し可能に折畳まれて収容されているので、使用時に確実に膨れ出して地山との突っ張り機能を発揮でき、作業後撤去しなくともそのまま放置して支障を来たすこともない、という多くの作用効果を奏するものである。
【００１１】
前記発明において、前記膨張袋は、合成繊維糸でタック編された編地を用い、筒状に縫製もしくは編成されて先端を閉じられた所要長さの袋でなり、その袋の底部を保持筒の先端側に向けて捻るようにして保持筒内空間部に収納されるようにするのがよい。こうすると、膨張袋は、合成繊維糸を用いて伸びを容易にしてかつ張力が作用しても強靭な袋となるように編成されており、急激に拡張されても問題なく対応できる。しかも袋の底が保持筒内でその先端側に向けて配されているので、捻りを加えて空間部に収容されていても充填材を注入されたとき、その注入速度によって速やかに保持筒内から外部に飛び出し、地山に突き当てられて簡単に拡張され充填材の瞬結によって速やかに突っ張ることができる。
【００１２】
前記本体の先端部に設けられる注入管は、前記保持筒の先端よりやや短い状態に取付けられ、その注入管と保持筒との間に形成される空間部に収容される膨張袋の底部が、前記注入管の先端に対応するようにして収容されているのがよい。このようにすることで、充填材の注入時に膨張袋が迅速かつ確実に外部に飛び出して拡張されることができるという効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による覆工リングの固定保持装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には、本発明にかかる覆工リングの固定保持装置の縦断面図が示されている。図２は本実施形態の固定保持装置をセグメントに装着した態様を表わす図であり、図３は使用時の態様を模式的に表わす図（ａ）と覆工リングを保持している一態様を表わす図（ｂ）である。
【００１５】
この実施形態の覆工リングの固定保持装置１０は、覆工用リングのセグメントピース１（以下、単にセグメント１という）に設けられる裏込め材注入口２を利用してその内部に挿入できる寸法にされて、その裏込め材注入口２に設けられる雌ネジ部３に螺合装着するための装着部片１２およびその装着部片１２の前端部に同軸心で基端を固着される袋保持部片１７とでなる本体１１と、前記裏込め材注入口２内に収まって前記本体１１の袋保持部片１７に外嵌する寸法の保持筒２１と、前記袋保持部片１７に基端を固着されて保持筒２１内部に収納される膨張袋２２とで構成されている。そして、この固定保持装置１０は、その全長Ｌがセグメント１の厚さ寸法Ｔ以内となるように形成されている。
【００１６】
前記装着部片１２は、裏込め材注入口２の雌ネジ部３に螺合して装着できるように外周に雄ネジ１３が設けられ、内部に注入孔１４が形成されて前端部に袋保持部片１７の基端部が螺合定着できる雌ネジ部１５が形成され、かつ逆止弁１６が組み込まれている。なお、逆止弁１６は、蝶番状に開閉する構造のものが使用されており、注入した充填材が逆流するのを防止するためのものである。
【００１７】
前記袋保持部片１７は、基端部外周に設けられたネジ部１７ａを前記装着部片１２の前端部内の雌ネジ部１５に螺合して同軸心で固着されるようにされ、前半部には端部に鍔１８が設けられてその後部に小径にされた膨張袋取付部１９が形成されている。そして、内部には軸心を貫通して充填材注入孔１７ｂが形成されており、その充填材注入孔１７ｂは前部が細径にされた段付き孔に形成されて、その充填材注入孔１７ｂの先端部に注入管２０が前記保持筒２１の装着後においてその先端部よりやや短くなる寸法で嵌合定着されている。
【００１８】
前記保持筒２１は、基端部２１ａを前記袋保持部片１７に外嵌して固定されて、その袋保持部片１７の先端よりも長く突き出す寸法に形成され、その袋保持部片１７の先端部から先の内部に後述する膨張袋２２が収容できる空間部２５が形成されるようにされている。
【００１９】
前記膨張袋２２は、ナイロン繊維糸，ポリエステル繊維糸など合成繊維により厚手に編成された編地を筒状に縫製された所要長さのものであり、この膨張袋２２の開口端部を前記袋保持部片１７の袋取付部１９に番線２３などによって固縛して装着される。ちなみに、前記膨張袋２２は、使用時に、直径が３００〜５００ミリで１００〜１５０ミリの長さに膨出できるような寸法のものであるのが好ましい。なお、前記編地としては合成繊維糸を用いて、例えばタック編みされたような破断し難くて伸縮容易な編地であるのが好ましい。ただし、これに限定されるものではない。
【００２０】
このような膨張袋２２は、装着部片１２に袋保持部片１７を接合して本体１１が組立てられた後に、前述のようにして袋取付部１９に開口部を固縛定着させ、しかる後、保持筒２１をその袋保持部片１７に被嵌し定着して形成されるその保持筒２１の前内部の空間部２５に対し、袋２２の底部２２ａからねじりを加えて袋全体を収縮させて収容させる。こうすると、膨張袋２２は、編地で伸縮性にとみ、かつ一般の織布とは異なり嵩低くなるので、小スペースの空間部２５に収容することができる。このようにして収容した袋２２の前側には柔軟性を有して保形できる材料、例えばスポンジ体にてなる押え蓋片２６を保持筒２１の前端内部に嵌め込んで、前記収容の膨張袋２２の飛び出しを防止するようにされる。
【００２１】
このように構成される覆工リングの固定保持装置１０は、図２に示されるように、セグメント１に設けられている裏込め注入材の注入口２に保持筒２１を先頭にして挿入され、装着部片１２のネジ部１３をその注入口２の雌ネジ部３に螺合されて保持筒２１の先端がセグメント１の外周面４から突き出さないように装着させる。こうしてセグメント１に本実施形態の覆工リングの固定保持装置１０が装着されると、その全長Ｌがセグメント１の厚さ寸法Ｔよりも短い寸法にて構成されているので、装着後外部に食み出さないので、セグメント１を積み重ねて搬送するのに支障を来たさない。したがって、その装着をセグメント１の坑内搬送前の作業現場において組み付けることができる。また、こうしておくと図示されないシールド掘進機のテール部でのセグメント組立作業時にも通常のセグメントと同様に取り扱うことができる。
【００２２】
使用時においては、セグメント１がリング状に組立てられて、シールド掘進機が地山を掘削して推進する過程で、曲線部を掘進するために余掘りが行われる区間において、順次組立てられるセグメントのリングを固定する必要が生じたならば、本実施形態の固定保持装置１０が組込まれている裏込め注入口２のキャップ５を取り外して、別途準備されている充填材の注入管（図示せず）をその裏込め注入口２のネジ部３に螺合接続して充填材を注入する。なお、ここで使用される充填材としては、公知の早期硬化性（速硬性）モルタルが用いられる。
【００２３】
前記充填材が注入されると、装着部片１２の注入孔１４からその内部に設けられる逆止弁１６を押し開いて袋保持部片１７内の充填材注入孔１７ｂから注入管２０内に充填材が流入される。すると、その注入管２０の先端が収納されている膨張袋２２の底部２２ａに近接した状態に保たれているので、膨張袋２２の底部２２ａに真っ先に充填材を流し込むことになる。この際、注入管２０の先端が収容されている膨張袋２２の底部２２ａに近い位置に配されるようにすることで、注入される充填材をいち早く袋の底部２２ａに注入して、そのときの充填材の噴出力を利用して膨張袋２２を急速に地山に向って飛び出させることができ、袋の拡開動作をより有効に機能させることができる。こうして膨張袋２２内に注入される充填材が、その注入速度によって膨張袋２２を勢いよく保持筒２１の先端部に嵌め込まれているスポンジ体の押え蓋片２６に押し付けて外部に押し出して開口させ、膨張袋２２がセグメント１の外側面４から地山に向って押し出される。
【００２４】
したがって、この膨張袋２２は、図３に例示されるように、充填材３０の注入速度で飛び出すと同時に、捩られていた状態から開放され、フリーの状態になって地山壁面６に当接するまで移動すると同時に拡張して充填材３０が充満するまで膨出される。この注入される充填材３０は速硬性のものであるから、袋２２が地山壁面６に当接した状態で受け入れ可能な容積に膨張すると同時に硬化して固定される。なお、膨張袋２２は、編地で形成されているので、受け入れられた充填材３０の量に応じてコブ状に膨らんで硬化される。この際注入された充填材３０は編み目を通じて一部が外部に流出するが、硬化速度が速いので速やかに硬化して流れ出すことなく固定される。
【００２５】
このようにして膨張袋２２がコブ状に拡大して固化すると、これがセグメント１を地山壁面６に突っ張りとなってセグメントを固定することができる。このような要領で、組立てられた覆工リングの外周に所要の配分で複数箇所に固定保持装置１０を配置して地山に対してセグメントを保持されるようにすれば、シールド掘進機が掘進して曲線部を掘削する所要の期間、覆工リングを確実に坑内に固定保持できるので、裏込め作業を従来同様に実施して無理なく掘削推進させることができるのである。また、掘削する地山の地質によってピッチングや蛇行の恐れがある場合には、当該箇所での覆工リングにおけるセグメントに本実施形態の固定保持装置１０を配置して前記要領で地山に対し突っ張りをかけて、覆工リングを所要の状態に保持させることができる。
【００２６】
本実施形態の固定保持装置１０は、地山に対するセグメント１の保持操作を行なった後、そのまま放置してもセグメント１の内周側に食み出すことがないので、坑内作業を正常に実施することができる。また、トンネル完成に際しても、セグメントの内周面からの食み出しがないから、裏込め材注入口を埋め込んで仕上ることができる。したがって、後処理が容易になり作業性が著しく向上することになり、コストダウンを図ることができるのである。
【００２７】
上記説明では、固定保持装置１０に組込み空間部２５に収容される膨張袋２２の収納手段として、その袋の底部を前にして捻りを加えて収容させるように記載しているが、これに限定されるものではなく、このほかに筒状に形成された編地にセット加工を施して、いわゆる蛇腹状に折畳むようにしてもよい。また、上述のセグメントはコンクリート製のものについて記載しているが、鋼板製の場合でも同様にして使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる覆工リングの固定保持装置の縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態の固定保持装置をセグメントに装着した態様を表わす図でである。
【図３】図３は、使用時の態様を模式的に表わす図（ａ）と覆工リングを保持している一態様を表わす図（ｂ）使用時の態様を模式的に表わす図である。
【符号の説明】
１                      セグメント
２                      裏込め材注入口
３                      雌ネジ部
６                      地山壁面
１０                    固定保持装置
１１                    本体
１２                    装着部片
１４                    注入孔
１６                    逆止弁
１７                    袋保持部片
１７ｂ                  充填材注入孔
１８                    鍔
１９                    膨張袋取付部
２０                    注入管
２１                    保持筒
２２                    膨張袋
２２ａ                  袋の底部
２５                    空間部
３０                    充填材
【図１】
2004293095.tif 000003
【図２】
2004293095.tif 000004
【図３】
2004293095.tif 000005