(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（５ａ）の両側に側壁（５ｂ）を形成した本体（５）の外側に脱落可能の蓋体（６）を結合して内部に空洞（４）を形成し、その両端が開放された複数の筒型のセグメント（２ａ）を、前記開放端を突合わせてリング状に組立てて、トンネルの地山（１）の内面に沿ってセグメントリング（３）を構築し、当該セグメントリング（３）の前記空洞（４）内に偏平に折畳まれた袋体（９）を挿通してリングを一周させ、その袋体（９）内に裏込め材を圧入して膨脹させると共に、その裏込め材の圧力で前記セグメント（２ａ）の蓋体（６）を脱落せしめ、前記袋体（９）を地山（１）に圧接することを特徴とする、セグメントリングの裏込め方法
【請求項２】
請求項１に記載のセグメントリングの裏込め方法に使用するセグメント（２ａ）であって、基板（５ａ）の両側に側壁（５ｂ）を形成した本体（５）の外側に脱落可能の蓋体（６）を結合して、内部に前記基板（５ａ）、側壁（５ｂ）及び蓋体（６）で囲まれ且つ、周方向の両端が開放された空洞（４）を形成したことを特徴とする、セグメント
【請求項３】
本体（５）における基板（５ａ）に、前記空洞（４）内に通じる少なくとも１つの操作窓（７）が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のセグメント
【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り掘削されたトンネルにおいて、その地山とその地山の内側に構築されたライニングとの空間を、裏込めするための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来シールド工法においては、シールドマシンと呼ばれるトンネル掘削機を地中に推進させて土砂の崩壊を防ぎながら掘削し、掘削した孔の内側にコンクリート、鋼、鋳鉄又はこれらを複合したセグメントを組み立ててセグメントリングを構築し、そのセグメントリングをトンネルの長さ方向に多数並べることによりライニングを形成している。
【０００３】
このライニングはシールドマシン本体を推進させるための反力を受ける役割を有し、またトンネル施工中の支保工としての役割、それ単独で又は二次覆工材との併用により永久的な覆工構造物としての役割を有している。
【０００４】
そこでライニングを安定させると共に、地山の肌落ちを防止し且つ地山が緩んで地盤沈下を来すのを防止するために、ライニングと地山との空間に裏込め材を圧入して硬化させ、裏込めする事が行われている。
【０００５】
その裏込めを行う方法としては、ライニングと地山との間に直接裏込め材を注入して裏込めする事が行われているが、この方法では裏込め材がシールドマシンの前方に回ってカッターヘッドや土砂運搬用のコンベアに悪影響を及ぼし、掘削作業のトラブルの原因となっている。
【０００６】
そこで近年、ライニングにおける所定間隔ごとのセグメントリングにおいて、そのセグメントリングを構成する各セグメントに布製の袋体を配置し、当該袋体内に裏込め材を圧入し、裏込め材の水分を袋体の布目を通して絞り出し、袋体内の裏込め材を硬化させて前記セグメントリングの外側にリング状の緻密な裏込めを形成すると共に、そのリング状の裏込めで仕切られた部分の空間内にも裏込め材を圧入して裏込めすることが行われている。
【０００７】
而して従来この種の裏込め方法においては、前記各セグメントの外側面に予め袋体を装着しておき、そのセグメントを組立ててセグメントリングを構築し、然る後前記袋体に裏込め材を圧入していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの方法では、前記セグメントリングを構成する個々のセグメントに予め袋体を取付けておく必要があり、またライニングを構築した後、各セグメントに取付けられた袋体に対して、個別に裏込め材を圧入する操作を行わなければならないのであって、操作が極めて繁雑である。
【０００９】
また当該セグメントリングにおいて隣接するセグメントに取付けられた袋体は相互に別体であるため、裏込め材で膨らまされて互いに突き合わされた状態においても、その突き合わせ部と地山又はセグメントとの間に隙間が生じ、袋体以外の部分に裏込め材を圧入するときに前述のような隙間を通じて、シールドマシンの前方への裏込め材の流通が生じる可能性がある。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、構築されたセグメントリングと地山との間を簡単な操作で環状に裏込めし、シールドマシンの前方への裏込め材の流入を確実に阻止することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
而してセグメントリングの裏込め方法の発明は、基板の両側に側壁を形成した本体の外側に脱落可能の蓋体を結合して内部に空洞を形成し、その両端が開放された複数の筒型のセグメントを、前記開放端を突合わせてリング状に組立てて、トンネルの地山の内面に沿ってセグメントリングを構築し、当該セグメントリングの前記空洞内に偏平に折畳まれた袋体を挿通してリングを一周させ、その袋体内に裏込め材を圧入して膨脹させると共に、その裏込め材の圧力で前記セグメントの蓋体を脱落せしめ、前記袋体を地山に圧接することを特徴とするものである。
またセグメントの発明は、前記セグメントリングの裏込め方法の発明に使用するセグメントであって、基板の両側に側壁を形成した本体の外側に脱落可能の蓋体を結合して、内部に前記基板、側壁及び蓋体で囲まれ且つ、周方向の両端が開放された空洞を形成したことを特徴とするものである。この発明においては、本体における基板に、前記空洞内に通じる少なくとも１つの操作窓が形成されていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面は本発明の実施の一形態を示すものである。図１及び図２はライニング１１が構築されたトンネルを示すものであって、シールド掘削機（図示せず）で掘削された地山１の内側に、複数のセグメント２を組み合わせてセグメントリング３が形成され、当該セグメントリング３をトンネルの長さ方向に多数並設してライニング１１が構築されている。
【００１３】
図２において２ｂは通常のセグメントであって、これを環状に組み合わせたセグメントリング３ｂをトンネルの長さ方向に並べて組み合わせ、ライニング１１を形成している。そしてその通常セグメント２ｂによるセグメントリング３ｂの所定数ごとに、本発明において使用される筒型セグメント２ａにより構成されるセグメントリング３ａが配置されている。
【００１４】
図１はライニング１１における筒型セグメントリング３ａの部分における、トンネルの横断面図であって、６個の筒型セグメント２a1〜２a6を組み合わせてセグメントリング３ａが形成されている。
【００１５】
各筒型セグメント２ａは、トンネルの内周に沿った形状に湾曲した、基板５ａとその両側に形成された側壁５ｂとよりなる断面略Ｈ型の本体５と、当該本体５における湾曲の外側面に脱落可能に結合された蓋体６とよりなり、その本体５と蓋体６とで両端が開いた空洞４が形成され、筒型をなしている。そしてその筒型セグメント２ａのうちの相対向する二つ２a1，２a4には、それぞれ本体５の基板５ａに空洞４に通じる操作窓７ａ，７ｂが形成されている。
【００１６】
そしてこの６個のセグメント２a1〜２a6は、その開放端を互いに突き合わせて環状に接続してセグメントリング３ａが形成されており、そのセグメントリング３ａ内において前記空洞４は、環状に連続している。
【００１７】
筒型セグメント２ａと共に並設される通常セグメント２ｂは、その形状は通常この種のシールド工法に使用されるものをそのまま使用することができ、例えば図２に示されるような断面「コ」字状のものを使用することができる。また筒型セグメント２ａと同一の構造のものを使用することも可能であるが、蓋６が本体５に対して脱落可能である必要はなく、また各通常セグメント２ｂの両端は閉塞されていても差し支えない。
【００１８】
図３及び図４は上記筒型セグメント２ａを使用して、地山１とセグメントリング３ａとの間に裏込めを形成する方法を示すものであって、図４における（ａ）は地山１の内側に沿ってセグメント２ａを組み合わせてセグメントリング３ａを形成した状態を示す。
【００１９】
而して先ず図４（ｂ）に示すように、一方の操作窓７ａから誘導索８を挿入し、当該誘導索８を筒型セグメント２ａの空洞４内を進行させてセグメントリング３ａを半周させて他方の操作窓７ｂから引き出す。
【００２０】
そして図４（ｃ）に示すように操作窓７ｂから突出した誘導索８の端末に袋体９の端末を接続し、誘導索８の他端から牽引して袋体９を空洞４内に引き込み、図４（ｄ）に示すようにセグメントリング３ａを半周させて、前記一方の操作窓７ａから引き出す。
【００２１】
さらに同様にして、図４（ｅ）に示すように一方の操作窓７ａから他方の操作窓７ｂまで空洞４内を先とは逆方向に半周して誘導索８を挿通し、その一端に前記袋体９の他端を接続する。そして先と同様に誘導索８を牽引して袋体９を空洞４内に先と逆方向に引き込み、結果的に図４（ｆ）に示すように、袋体９を空洞４に沿ってセグメントリング３ａ内を一周させる。
【００２２】
この工程で使用される誘導索８は、後方から押して空洞４内を進行させるのであるから、過度に柔軟なものは好ましくなく、ワイヤー等の、可撓性を有しつつ適度の剛性を有するものを使用するのが好ましい。
【００２３】
袋体９は繊維を筒状に織成したものが使用され、膨脹させたときに筒型セグメント２ａの本体５の基板５ａと地山１との間の空所を満たして、地山１に強く圧接せしめられる程度の径を有していることが必要である。
【００２４】
そしてこの袋体９を偏平に折畳み、さらに図３（ａ）に示されるように幅方向に折畳んで、筒型セグメント２ａの空洞４内に収容され得る程度の大きさとし、これを前述のように空洞４内に引き込む。
【００２５】
なお前述の方法では、セグメントリング３ａの空洞４内に半周ずつ二回に分けて袋体９を挿通しているが、施工の状況によっては、誘導索８を空洞４内を一周させ、袋体９を一挙に一周させて引き込むこともできる。また三回以上に分けて引き込むことも可能である。
【００２６】
次いでセグメントリング３ａに挿通された袋体９の一端に裏込め材注入口１０を取付け、他端を閉塞して空洞４内に収容し、操作窓７ａを閉鎖すると共に、前記裏込め材注入口１０を操作窓７から内方に突出させる。この状態が図５（ａ）に示されている。
【００２７】
このとき空洞４内に収容される袋体９の長さは、セグメントリング３の周長より若干長いものとし、袋体９を膨脹させたときにその両端が空洞４内で密に圧接されるようにするのが好ましい。
【００２８】
また裏込め材注入口１０は袋体９を空洞４に挿通した後に取り付けるように説明したが、これに限定されるものではなく、施工の状況によっては挿通前又は挿通の途中で取り付けても差し支えない。
【００２９】
この状態で裏込め材注入口１０から袋体９内に裏込め材を圧入すると、図５（ｂ）に示すように裏込め材注入口１０に近い部分の袋体９が膨脹して、筒型セグメント２ａの空洞４内を満たし、蓋体６が本体５から脱落して膨脹した袋体９により地山１に圧接される。
【００３０】
さらに袋体９内に裏込め材の圧入を続けると、袋体９は裏込め材注入口１０の取付け位置から他端に向って順に膨脹して、蓋体６を脱落させて地山１に圧接してゆき、最終的にはセグメントリング３を一周した袋体９が全体に亙って膨脹せしめられ、裏込め材の圧力によって全ての筒型セグメント２ａの蓋体６が脱落し、袋体９は蓋体６を介して地山１内面に圧接される。この状態が図５（ｃ）に示されている。
【００３１】
このとき、膨脹した袋体９は蓋体６にのみ圧接し、当該蓋体６が裏込め材の圧力で地山１に圧接された状態であっても良いが、図３（ｂ）に示すように、筒型セグメント２ａにおける蓋体６が脱落した本体５の空洞４から、袋体９が側方にはみ出して膨脹し、蓋体６の側部において袋体９の一部が直接地山１に圧接するようにするのが好ましい。
【００３２】
また袋体９が傷付くのを防止するためには、袋体９が蓋体６を介して地山１に圧接するのが好ましいが、必ずしもかかる状態となることは必要ではなく、蓋体６が本体５から脱落して空間内を移動してしまったときには、袋体９が直接地山１に圧接されても差し支えない。
【００３３】
なお袋体９への裏込め材の圧入に伴い、袋体９は裏込め材注入口１０の取付け位置の近傍から他端に向って順に膨脹してゆくが、筒型セグメント２ａの蓋体６は、袋体９が膨脹した部分から順に脱落しても良く、また空洞４内において袋体９が全長に亙って膨脹した後、袋体９内の裏込め材の圧力を高めることにより各筒型セグメント２ａの蓋体６を脱落させても良い。
【００３４】
袋体９内に裏込め材を圧入し、これを硬化させてセグメントリング３ａを裏込めした後、筒型セグメント２ａよりなるセグメントリング３ａの間の部分において、袋体９で挟まれた空間内にも裏込め材を充填し、これを硬化させてライニング１１の全体に亙って裏込めする。
【００３５】
以上の説明では、通常セグメント２ｂよりなるセグメントリング３ｂに、所定間隔ごとに筒型セグメント２ａよりなるセグメントリング３ａを配置して本発明により裏込めしているが、全てのセグメントリング３を筒型セグメント２ａよりなるものとし、ライニング１１を構成するすべてのセグメントリング３について本発明により裏込めすることもできる。またこの時には、セグメントリング３ａの間の部分における空間内の裏込めは必ずしも必要ではない。
【００３６】
なお以上の説明においては、袋体９は空洞４の全周に亙って単一の袋体９が挿通されるように説明したが、これは必ずしも単一の袋体９である必要はなく、小区間ずつ複数の袋体９を挿通し、その両端を互いに突き合わせて、それらの袋体９の全体により空洞４内を一周させることもできる。
【００３７】
例えば前記図４において、セグメントリング３ａの上下に形成された操作窓７ａから操作窓７ｂに至る空洞４の右半部と左半部とにそれぞれ別個の袋体９をそれぞれ半周ずつ挿通し、その両端を突き合わせる。
【００３８】
そして各袋体９について、下部の操作窓７ａに裏込め材注入口１０を設け、そこから裏込め材を注入することにより、いずれの袋体９についても裏込め材は袋体９の下部から上部に向かって充填されることとなるため、袋体９は下から上に向かって順に膨脹して無用の力がかかることがなく、全体に亙ってスムーズに裏込め材を充填することができる。
【００３９】
【発明の作用効果】
本発明によれば、筒型セグメント２ａにより形成されるセグメントリング３ａに、その全周に亙って一連の袋体９を挿通し、その袋体９に裏込め材を圧入するので、多数のセグメントに個別の袋体を取付ける必要がなく、また袋体への裏込め材の圧入操作も一回で済み、裏込め作業が簡単である。
【００４０】
またセグメントリング３ａの連続した空洞４内に袋体９を挿通するので、そのセグメントリング３ａ内に容易に袋体９を挿通することができると共に、その袋体９内に裏込め材を圧入して膨脹させ、その圧力で筒型セグメント２ａの蓋体６を脱落させて袋体９を地山１に圧接するので、袋体９の挿通時に地山１で傷付くことがなく、また蓋体６が裏込めの障害になることがない。
【００４１】
そして袋体９に圧入された裏込め材は、水分が袋体９から搾り出されて濃縮され、その状態で十分な圧力が作用しながら緻密に硬化するので、セグメントリング３と地山１との間に裏込め材を充填した袋体９が嵌合され、早期にセグメントが安定する。
【００４２】
従ってセグメントリング３ａの間の部分の、袋体９で挟まれたライニング１１と地山１との間の空間に裏込め材を圧入したときに、その裏込め材は袋体９で遮蔽されてシールドマシン前方に流入して掘削の障害となることがなく、また閉鎖された前記空間内で裏込め材が緻密に硬化し、トンネル全体としてライニングと地山１との間が強固に裏込めされる。
【００４３】
また本発明において、一体の袋体９がセグメントリング３ａの空洞４内を一周するようにすることにより、袋体９の突き合わせ部分は１箇所のみとなり、かかる突き合わせ部分を通じて裏込め材が漏出する可能性が少ない。また袋体９は全周に亙って一体となるので、そこに圧入される裏込め材の圧力は全体に亙って均一となり、セグメントリング３に不均一な力がかかることがない。また袋体９が複数に分れている場合であっても、突き合わせ部分は少数であり、各袋体９の圧力調整も容易である。
【００４４】
また一般にシールドマシンでトンネル孔を掘削する際、そのトンネル孔の内径は必ずしも厳密に一定である訳ではなく、その地山の内側にセグメントリングを構築した際には、そのセグメントリングの外側に形成される余掘りは部分的に大小に変化する。このとき本発明によれば、セグメントリングを構築した後に、その外側の余掘りの大きさに合わせて必要な大きさの袋体を使用することができ、経済的であると共に、その袋体に裏込め材を充填することにより、セグメントリングと地山とをより強固に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における筒型セグメントよりなるセグメントリングを構築したトンネルの横断面図
【図２】  図１のトンネルの一部の縦断面図
【図３】  図２において、空洞４に袋体９を挿通した状態における主要部の拡大図であって、（ａ）は折畳んだ袋体９を挿通した状態であり、（ｂ）は袋体９内に裏込め材を圧入した状態を示す。
【図４】  本発明における空洞４内に袋体９を挿通する工程を示すトンネルの横断面図
【図５】  本発明における袋体９内に裏込め材を圧入する工程を示すトンネルの横断面図
【符号の説明】
１  地山
２  セグメント
２ａ  筒型セグメント
３  セグメントリング
４  空洞
５  本体
５ａ  基板
５ｂ  側壁
６  蓋体
９  袋体
【図１】
0003905155.tif 000002
【図２】
0003905155.tif 000003
【図３】
0003905155.tif 000004
【図４】
0003905155.tif 000005
【図５】
0003905155.tif 000006