(57)【要約】【課題】シールドトンネルにおいて、劣化したシール材を除去し、新たなシール材を再注入し、初期状態に修復する。【解決手段】  シールドトンネルの内壁面にシール溝に連通する作業孔をシール溝に沿って複数形成し、この作業孔を通じて高圧水を注入し、この高圧水でシール溝に装着していたシール材を粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔から吸い出すと共に、シール材が除去された溝に新しいシール材を注入し、この新しいシール材をシール溝の内部で固結させて止水状態を修復する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状のセグメントを繋ぎ合せて円筒状のトンネルを構築し、上記セグメント相互の接合部分に形成されたシール溝にあらかじめ貼付したシール材によって外部からの水の浸入を止水する構造としたシールドトンネルにおいて、
シールドトンネルの内壁面に上記シール溝に連通する作業孔を上記シール溝に沿って複数形成し、この作業孔を通じて高圧水を注入し、この高圧水で上記シール溝に装着していたシール材を粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔から吸い出すと共に、シール材が除去された上記シール溝に新しいシール材を注入し、この新しいシール材を上記シール溝の内部で固結させて止水状態を修復することを特徴とするトンネル補修方法。
【請求項２】
円弧状のセグメントを繋ぎ合せて円筒状のトンネルを構築し、上記セグメント相互の接合部分に形成されたシール溝にあらかじめ貼付したシール材によって外部からの水の浸入を止水する構造としたシールドトンネルにおいて、
シールドトンネルの内壁面に上記溝に連通する作業孔を上記溝に沿って複数形成し、この作業孔を通じて屈曲自在な弾性工具を上記シール溝に挿入し、上記弾性工具を上記シール溝の内部で回転させて上記シール材を粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔から吸い出すと共に、シール材が除去された上記シール溝に新しいシール材を注入し、このシール材を上記シール溝の内部で固結させて止水機能を修復することを特徴とするトンネル補修方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトンネル補修方法の何れかにおいて、上記新しいシール材の注入は上記作業孔へ直接注入することを特徴とするトンネル補修方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のトンネル補修方法の何れかにおいて、上記シール材の注入はシール材を注入すべきシール溝にインジェクションチューブを配置し、インジェクションチューブを通じて上記シール溝の内部にシール材を充填することを特徴とするトンネル補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は道路、鉄道等に利用されているトンネルの補修方法に関し、特にシールド工法で構築されたトンネルの止水性能の低下を修復するトンネル補修方法を提案しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法では円弧状のセグメントを繋ぎ合せて円筒状のトンネルを構築する方法が採られている。セグメント相互の接合面にシール材を格納するシール溝が形成されており、このシール溝にシール材をあらかじめ貼付し円筒部分に組み込む際にシール材を互いに接合させて止水性能を得る構造とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シールド工法により構築されたトンネルは多数のセグメントの組合せで構築されるため、セグメントの接合部分つまり継手部分からの漏水が発生し易い性質を持っている。
シールドトンネルの漏水経路は大きく分けてセグメント本体部（鉄筋コンクリート製）と継手部分とに分けることができる。セグメント本体部分のコンクリートは、場所打ちコンクリートに比べて密実なコンクリートである場合が多く、ひび割れの発生は比較的少ない。ひび割れ箇所は裏込め注入孔や継手金物周辺に多くみられ、コンクリートと金属の挙動に起因して発生する場合が多い。また、施工時のシールドジャッキ推力によるひび割れ、曲線施工時のテールシールとセグメントのセリによる過大な圧力が作用することによるひび割れもあり、このような貫通ひび割れから、水がにじむ程度の漏水は見られるが、その量は全体量と比べると多いものではない。
【０００４】
一方、継手からの漏水は施工時にシール材が破損した場合及び、シール材が経年劣化した場合に漏水が多くみられ、セグメント本体部分の漏水の量より圧倒的に多い。
従来、継手からの漏水には例えばセグメント内側に止水材を貼付けたり、継手面にエポキシ樹脂等の目地を注入したり、或は、セグメント背面に無機系材料、ウレタン系材料を注入する等の手法が採られている。
然し乍ら上記の工法は、経済的な課題や効果の確認が充分でないなどの理由で、決定的な工法ではなかった。本来ならば、セグメントの継手部にはシール溝が存在するから、そのシール溝に液性系の樹脂材を注入すれば、設計時本来の止水性能を得ることが可能であるが、次のような理由から実施されることがなかった。
【０００５】
つまり、シール溝には劣化したシール材が存在するために新たな注入材を十分に行き渡らせることができない。また、シール溝にはセグメント外側から侵入した土粒子が存在していることもある。更に漏水量が極端に多い場合は、注入材が流れ、固まらないことがある等であるが、特に劣化したシール材の存在が再注入を困難にしている最大の理由である。
この発明の目的はシールドトンネルの止水性能を劣化したシール材に邪魔されることなく修復することができるトンネル修復方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の請求項１では円弧状のセグメントを繋ぎ合せて円筒状のトンネルを構築し、セグメント相互の接合部分に形成されたシール溝にシール材を貼付し、シール材によって外部からの水の浸入を止水する構造としたシールドトンネルにおいて、シールドトンネルの内壁面にシール溝に連通する作業孔をシール溝に沿って複数形成し、この作業孔を通じて高圧水を注入し、この高圧水でシール溝に装着していたシール材を粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔から吸い出すと共に、シール材が除去されたシール溝に新しいシール材を注入し、この新しいシール材をシール溝の内部で固結させて止水状態を修復するトンネル補修方法を提案する。
【０００７】
この発明の請求項２では円弧状のセグメントを繋ぎ合せて円筒状のトンネルを構築し、セグメント相互の接合部分に形成されたシール溝にシール材を貼付し、シール材によって外部からの水の浸入を止水する構造としたシールドトンネルにおいて、シールドトンネルの内壁面に溝に連通する作業孔を溝に沿って複数形成し、この作業孔を通じて屈曲自在な弾性工具をシール溝に挿入し、弾性工具を上記シール溝の内部で回転させてシール材を粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔から吸い出すと共に、シール材が除去されたシール溝に新しいシール材を注入し、このシール材をシール溝の内部で固結させて止水機能を修復するトンネル補修方法を提案する。
【０００８】
この発明の請求項３では請求項１又は２記載のトンネル補修方法の何れかにおいて、新しいシール材の注入は作業孔へ直接注入するトンネル補修方法を提案する。
この発明の請求項４では請求項１又は２記載のトンネル補修方法の何れかにおいて、シール材の注入はシール材を注入すべきシール溝に予めインジェクションチューブを配置し、インジェクションチューブを通じてシール溝の内部にシール材を充填するトンネル補修方法を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、この発明によれば、旧シール材をほぼ完全に除去することができるから、新たなシール材を円滑に注入することができる。この結果、劣化が激しいシールドトンネルを設計時本来の止水性能まで修復させることができる。また、確実な止水効果が期待できるため、無駄な注入材が不要であり、工費を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明によればセグメント相互の継手に沿って複数の作業孔を形成し、この作業孔を通じて、シール溝の内部に格納されている旧来のシール材を高圧水又は屈曲可能な弾性工具で粉砕させ、粉砕したシール材を他の作業孔を通じて吸い出すことによりシール溝の内から旧来のシール材を除去し、シール材を除去したシール溝に新たにシール材を注入し、シール溝の内でシール材を固結させるから、シール溝の全体に新しいシール材を行き渡らせることができ、セグメント相互の継目で発生している漏水をほぼ完全に停止させることができ、止水性能を修復することができる。
【実施例１】
【００１１】
図を用いてこの発明によるトンネル補修方法の実施例を説明する。図１はシールドトンネルの一部の内壁面とリングの断面を示す。つまり、Ａはシールドトンネルの内壁面、Ｂはリング断面を示す。内壁面Ａは多数のセグメント１の円弧面で構成される。図１に示す内壁面Ａはトンネルの天井部分の内壁面を表わしている。
セグメント１はそれぞれが円弧面を持つコンクリートブロックで構成され、このコンクリートブロックを円周方向に繋ぎ合せてリングを構成し、このリングをリングの軸線方向に連結して延長することにより、トンネルが構築される。図中２はセグメント１のリング方向の継手面（以下リング継手面と称す）、３はセグメント１をリング方向に繋ぐ継手面（以下セグメント継手面と称す）を示す。リング継手面２及びセグメント継手面３には一般に２条のシール溝４が周方向及びトンネルの延長方向に形成され、このシール溝４にシール材が装着されている。
【００１２】
この発明ではトンネル内壁面Ａ側からこのシール溝４に連通する作業孔５を適当な間隔で穿設する。一例としては直径２０ｍｍ程度のドリルで周方向に５００〜１５００ｍｍ間隔に穿設する。作業孔５の穿設作業を第１工程とすると、第２工程としてシール溝４に装着されている旧シール材を除去する作業を行なう。
【実施例２】
【００１３】
旧シール材を除去する方法としてこの発明では水圧方式と機械的な粉砕方式とを提案する。図２を用いて水圧方式を説明する。
図２に示す６は高圧水を発生する高圧ポンプを示す。この高圧ポンプ６で高圧水を発生させ、この高圧ポンプ６で発生した高圧水をパイプ７を通じて作業孔５に注入する。パイプ７には先端に軸線と直交する向にノズル８が形成され、このノズル８から高圧水をシール溝４に注入し、シール溝４に装着されている旧シール材を水圧で粉砕する。
高圧水を注入している作業孔５と隣接している作業孔５に吸引装置９を接続し、この吸引装置９で注入された水を吸引し回収する。この水の回収吸引により粉砕された旧シール材がシール溝４の外部に取り出されシール溝４から除去することができる。この作業を外側のシール溝及び内側のシール溝のそれぞれと、トンネルの軸線方向の作業孔５の相互の間について実行し、更に各作業孔５の間隔で周方向に移動して繰返すことにより、リング方向に形成されたシール溝４の全体から旧シール材を除去することができる。
【実施例３】
【００１４】
図３及び図４を用いて機械式の除去方向を説明する。この場合には挿入管１１を用意し、この挿入管１１の先端から挿入管１１の軸線と直交する向に弾性工具１２を繰出す。弾性工具１２としては例えば鋼線で形成したコイルスプリング或は複数本の鋼線を束ねたワイヤで構成することができる。弾性工具１２は例えばドラム（特に図示しない）等に巻き取られ、ドラムから繰出すことにより、弾性工具１２が伸縮される。更にドラムをドラムの径方向を軸として回転させて弾性工具１２を長手方向を軸として回転させる。回転と共にドラムから弾性工具１２を繰り出し、弾性工具１２をシール溝４に侵入させ、弾性工具１２の先端をシール溝４に沿って移動させる。
【００１５】
弾性工具１２を挿入管１１の先端から繰出す部分の構造の一例を図４に示す。挿入管１１の先端の内壁に彎曲面１１Ａを設け、挿入管１１の周面に孔１１Ｂを形成する。挿入管１１の軸線に沿って繰出された弾性工具１２は弯曲面１１Ａで方向変換され、孔１１Ｂから挿入管１１の外部に繰出される。この繰出しの向は挿入管１１の軸線とほぼ直交する向とされ、シール溝４と、作業孔５との直交角度に一致する。弾性工具１２を回転させながらシール溝４に沿って繰出すことにより、シール溝４内に装着されている旧シール材は粉砕される。これと共に、隣接した作業孔５から吸引装置９でこの場合は空気を吸引することにより粉砕された旧シール材を吸引装置９に吸引し回収する。
【実施例４】
【００１６】
旧シール材の排除方法としてはその他にシール材を溶解する溶液を作業孔から噴射することにより異物を溶かし、隣接する作業孔５から溶液を回収する方法と、その他の例としてシール材を好むバクテリア溶液を作業孔５から噴射し、バクテリア溶液によって旧シール材を劣化させ、充分劣化させた状態で上述した水圧方式で異物を除去する方法とが考えられる。
【実施例５】
【００１７】
シール溝４から旧シール材を除去した後、第３工程として新しいシール材を注入する。この注入に用いるシール材に求められ性質は、
１．固結した後、セグメント１と密着性が高いこと、
２．固結した後、セグメント１の目開き（継目の変形）に対して追従すること、
３．塑性流動化が良好で低圧注入が可能であること、（高圧注入だと、注入材の逃げ量が多くなる）
４．水に対して膨張性があること、
５．劣化し難い材料であること、
一般に注入材料又は目地シーリング材としてはポリウレタン系（水膨張性有）、エポキシ、ポリサルファイド、シリコーン、アクアプレン系（水膨張性有）等が挙げられる。この中でポリウレタン系（２液性）、アクアプレン系（１液性）の両者が適しているものと考えられる。しかし、１液性のアクアプレン系は、水の反応のみにより固結する注入材料であり、固まるのに時間が相当かかる。一方２液性ポリウレタンではゲルタイムが５０〜７０秒と早く固まらせることが可能である。従って、現時点においては注入材料として、２液性ポリウレタンが最も妥当であるものと考えられている。
シール材の注入方法としては作業孔５に直接シール材を注入する方法と、インジェクションチューブを通じて注入する方法とが考えられる。
【実施例６】
【００１８】
図５に作業孔５を通じてシール材を直接注入する方法を示す。この場合にはタンク１４Ａと１４ＢからＡ液とＢ液をそれぞれポンプ１３に与え、ポンプ１３で２液を混合して押し出し、注入管１５を通じてシール溝４に新たなシール材１６を注入する様子を示す。注入の始まりは外側のシール溝に対して注入を行ない、外側のシール溝４にシール材が行き渡った時点で内側のシール溝に注入を実行する。注入中は注入中の作業孔５と隣接する作業孔５を監視し、この作業孔５の所定レベルまでシール材１６が満たされた時点で注入を終了する。
【実施例７】
【００１９】
図６にインジェクションチューブ１７を用いてシール材１６を注入する様子を示す。インジェクションチューブ１７の構造は周知ではあるが、その構造は例えば図３及び図４で説明したような弾性工具１２に目の粗い布等の袋を被せた構造とされる。弾性工具１２の弾性を利用して布等の袋を作業孔５からシール溝４に弯曲させ、弾性工具１２によって袋をシール溝４の全体に差し渡す。袋の目の粗い部分はシール溝４に差し渡された部分のみとし、袋の端部から新たなシール材１６を注入すると、新たなシール材１６は袋の目からシール溝４の内で均等に袋の外にしみ出し、シール溝４の全体に注入される。このようにインジェクションチューブ１７を用いることにより、インジェクションチューブ１７が存在した位置に必ずシール材１６がしみ出すから、シール材１６が存在しない空洞部分が発生する率を下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明によるトンネル補修方法は鉄道用トンネル或いは道路用トンネルを問わず、あらゆるトンネルの補修に適用することができ、トンネルの劣化防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明のトンネル補修方法の第１工程となる作業孔の穿設状態を説明するための一部を断面とした斜視図。
【図２】この発明のトンネル補修方法の第２工程となる旧シール材の除去方法の一例を説明するための断面図。
【図３】この発明のトンネル補修方法の第２工程となる旧シール材の除去方法の他の例を説明するための断面図。
【図４】図３の一部を拡大して示す断面図。
【図５】この発明によるトンネル補修方法の第３工程となるシール材の注入方法を説明するための断面図。
【図６】この発明によるトンネル補修方法の第３工程となるシール材の注入方法の他の例を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１      セグメント            ８              ノズル
２      リング継手面          ９              吸引装置
３      セグメント継手面      １１            挿入管
４      シール溝              １１Ａ          弯曲面
５      作業孔                １１Ｂ          孔
Ａ      内壁面                １４Ａ，１４Ｂ  タンク
Ｂ      リング断面            １５            注入管
６      ポンプ                １６            新たなシール材
７      パイプ                １７            インジェクションチューブ
【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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