(57)【要約】【課題】優れた引張補強効果および確実な止水効果を早期に得られる既設トンネルの補強方法およびトンネル補強装置を提案する。【解決手段】既設トンネル１の周囲を掘削するとともに、既設トンネル１の周囲をシールド機２で覆う掘進工程と、既設トンネル１の外面を覆う新設セグメントリング３３をシールド機２内において形成する組立工程と、既設トンネル１の外面と、新設セグメントリング３３との隙間に充填材を充填するとともに新設セグメントリング３３の外面と地山との隙間に裏込め材を注入する充填工程とを備える既設トンネルの補強方法およびこれにしようするトンネル補強装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの周囲を掘削するとともに、前記既設トンネルの周囲をシールド機で覆う掘進工程と、
前記既設トンネルの外面を覆う新設セグメントリングを前記シールド機内において形成する組立工程と、
前記既設トンネルの外面と、前記新設セグメントリングとの隙間に充填材を充填するとともに、前記新設セグメントリングの外面と地山との隙間に裏込め材を注入する充填工程と、を備えることを特徴とする、既設トンネルの補強方法。
【請求項２】
前記掘進工程では、前記既設トンネルに沿って補助トンネルを形成し、
前記組立工程では、前記補助トンネル内を輸送した複数の補強セグメントを組み立てることにより新設セグメントリングを形成することを特徴とする、請求項１に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項３】
前記組立工程では、前記補強セグメントを前記既設トンネルの外周に沿って移動させながら組み立てることを特徴とする、請求項２に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項４】
既設トンネルを挿通可能な中空部を有する筒状の本体部と、
前記本体部の先端に設置された掘削手段と、
前記本体部の内側空間の先端側および後端側に設けられた止水手段と、
前記本体部の内側空間に設けられた推進手段と、
前記本体部の外部に取り付けられた補助シールド機と、を備えるトンネル補強装置であって、
前記既設トンネルの外周囲に組み立てる補強セグメントを前記補助シールド機から前記本体部内へ搬入することが可能となるように、前記本体部および前記補助シールド機にそれぞれ挿通孔が形成されていることを特徴とする、トンネル補強装置。
【請求項５】
前記既設トンネルの外周に沿って回転可能なリング状の組立ガイドを備えていることを特徴とする、請求項４に記載のトンネル補強装置。
【請求項６】
前記本体部は、筒状の前胴と、切羽側端部が前記前胴の後部に内挿された筒状の後胴と、を備えており、
前記後胴は、引きジャッキを介して前記前胴に対して進退可能に設けられていて、
前記後胴には、前記挿通孔が形成されていることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のトンネル補強装置。
【請求項７】
前記掘削手段が、前記既設トンネルの外周に沿って回転可能なカッター部を有しており、
前記補助シールド機には、前記カッター部に回転力を付与する回転機構が配設されていることを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のトンネル補強装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルの補強方法およびトンネル補強装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化した既設トンネルを補強する場合には、トンネルの内空側から補強するのが一般的である。例えば、トンネルの内壁面に沿って内巻きコンクリートを打設する補強方法や、繊維シートや鋼板等を貼着する補強方法等がある。また、トンネル内または地上から地盤改良を行うことで、トンネルの周辺地盤を補強する場合もある。
ところが、トンネル内からトンネル覆工を補強すると、トンネルの内空が狭くなるので、トンネルの機能が低下するおそれがある。また、トンネル内において補強作業を実施する際にはトンネルの使用を停止する必要がある。また、地上からの地盤改良は、トンネルの深度によっては、作業に手間がかかるとともに建設コストが嵩む。さらに、地上からの地盤改良は、地上部に作業スペースが確保できる場合に限られる。
【０００３】
そのため、本出願人は、既設トンネルの外周と同程度の中空部を有した中空掘削機を、この中空掘削機の外部に取り付けた補助シールド掘削機によって牽引することで、既設トンネルの周囲を掘削する既設トンネルの補強方法を開発した（特許文献１参照）。掘削により既設トンネルの周囲に形成された空間には、グラウト、モルタルまたはコンクリート等、硬化後に所定の強度を発現する充填材を充填する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の既設トンネルの補強方法は、地山と既設トンネルとの間に充填する充填材の強度発現までに時間を要し、さらには、引張補強効果の少ない補強方法であった。また、地山と既設トンネルとの間に打設された充填材により補強する構造のため、地山状況によっては十分な止水性を確保できないおそれがあった。そのため、より早く引張補強効果が見込め、かつ、より優れた止水性を有する補強方法が求められていた。
このような観点から、本発明は、より優れた引張補強効果および確実な止水効果を早期に得られる既設トンネルの補強方法およびトンネル補強装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の既設トンネルの補強方法は、既設トンネルの周囲を掘削するとともに前記既設トンネルの周囲をシールド機で覆う掘進工程と、前記既設トンネルの外面を覆う新設セグメントリングを前記シールド機内において形成する組立工程と、前記既設トンネルの外面と前記新設セグメントリングとの隙間に充填材を充填するとともに前記新設セグメントリングの外面と地山との隙間に裏込め材を注入する充填工程とを備えることを特徴としている。
かかる既設トンネルの補強方法によれば、既設トンネルの外周囲に新設セグメントリングを組み立てることにより既設トンネルを補強するため、早期に補強効果（優れた引張効果および止水効果）を得ることができる。また、トンネルの外側から補強を行うため、既設トンネルの供用を停止する必要もない。
前記掘進工程において前記既設トンネルに沿って補助トンネルを形成することで、前記組立工程で組み立てる新設セグメントリングの補強セグメントを輸送することができる。
前記組立工程において前記補強セグメントを前記既設トンネルの外周に沿って移動させながら組み立てることで、限られた空間内における新設セグメントリングを形成が可能となる。
【０００７】
また、本発明のトンネル補強装置は、既設トンネルを挿通可能な中空部を有する筒状の本体部と、前記本体部の先端に設けられた掘削手段と、前記本体部の内側空間に設けられた推進手段と、前記本体部の内側空間の先端側および後端側に設けられた止水手段と、前記本体部の外部に取り付けられた補助シールド機とを備えるものであって、前記既設トンネルの外周囲に組み立てる補強セグメントを前記補助シールド機から前記本体部内へ搬入することが可能となるように、前記補助シールド機の切羽側端部において前記本体部および前記補助シールド機にそれぞれ挿通孔が形成されていることを特徴としている。
かかるトンネル補強装置を利用することで、既設トンネルを外側から補強することが可能となる。そのため、供用中の既設トンネルの使用を停止する必要がない。
前記既設トンネルの外周に沿って回転可能なリング状の組立ガイドを備えていることで、補強セグメントを回転させながら新設セグメントリングを形成することが可能となる。
前記本体部が、筒状の前胴と、切羽側端部が前記前胴の後部に内挿された筒状の後胴とを備えており、前記後胴が引きジャッキを介して前記前胴に対して進退可能に設けられていて、前記後胴に前記挿通孔が形成されている場合には、より安全に、新設セグメントリングの組み立ておよび既設トンネルの外周囲の掘進を行うことができる。
前記掘削手段が前記既設トンネルの外周に沿って回転可能に設けられたカッター部を有しており、前記補助シールド機に配設された回転機構によって前記カッター部に回転力を付与する場合には、本体部の構成が簡易となり、ひいては、既設トンネル外周囲の掘削断面積を小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の既設トンネルの補強方法およびトンネル補強装置によれば、より優れた引張効果および確実な止水効果を早期に得られる既設トンネルの補強構造を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネル補強装置を示す縦断図である。
【図２】図１のトンネル補強装置を示す正面図である。
【図３】補強構造を示す縦断図である。
【図４】トンネル補強装置を示す拡大縦断図であって、（ａ）は掘進時、（ｂ）はセグメント組立準備時、（ｃ）はセグメント組立時である。
【図５】図１のトンネル補強装置の一部を示す拡大断面図である。
【図６】回転機構を示す模式図である。
【図７】（ａ）組立ガイドを示す部分斜視図、（ｂ）は他の形態に係る組立ガイドを示す部分斜視図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、セグメント組立時のトンネル補強装置の一部を示す拡大断面図である。
【図９】セグメント組立状況を模式的に示す斜視図である。
【図１０】充填工程を示す拡大縦断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態では、図１および図２に示すように、セグメント１１を組み合わせることにより形成された既設のシールドトンネル（以下、「既設トンネル」という。）１を、トンネル補強装置２を利用してセグメント１１の外面から補強する場合について説明する。
既設トンネル１は、円筒状に形成されている。なお、既設トンネル１は、必ずしもシールドトンネルである必要はなく、例えば山岳トンネルであってもよい。
既設トンネル１の補強構造３は、図３に示すように、既設トンネル１の外面を覆う補強覆工３０と、補強覆工３０と既設トンネル１との隙間に充填された充填材３１とにより構成されている。補強覆工３０は、複数の補強セグメント３２を組み合わせることにより形成された新設セグメントリング３３を、地中に連設することにより円筒状に形成される。
【００１１】
トンネル補強装置２は、図１に示すように、既設トンネル１の周囲を掘進するとともに、既設トンネル１の外面を覆う補強構造３（補強覆工３０）を形成する装置である。
本実施形態のトンネル補強装置２は、既設トンネル１の外面を覆うように円筒状を呈した、いわゆるシールド機である。トンネル補強装置２は、本体部４、補助シールド機５、組立ガイド６、掘削手段７、止水手段８および推進手段９を備えている。
【００１２】
本体部４は、既設トンネル１を挿通可能な中空部を有する筒状部材である。
本実施形態の本体部４は、図４に示すように、筒状の前胴４１および後胴４２を備えている。
前胴４１は、円筒状の鋼管からなり、後胴４２の外径以上の内径を有している。
後胴４２は、円筒状の鋼管からなり、後胴４２の切羽側端部は前胴４１の後部に内挿されている。また、後胴４２は、引きジャッキ４３を介して前胴４１に対して進退可能に設けられている。
後胴４２には、図５に示すように、挿通孔４４が形成されている。挿通孔４４は、本体部４の外面に取り付けられた補助シールド機５の挿通孔５４に対応する位置に形成されている。挿通孔４４は、補強セグメント３２を挿通することが可能な形状を有している。
本体部４（後胴４２）の中空部は、既設トンネル１の外形状よりも大きな形状を有している。すなわち、既設トンネル１の外面と本体部４の内面との間には隙間（空間）が形成される。
【００１３】
本体部４の外面には、図２に示すように、補助シールド機５が取り付けられている。
本実施形態では、４つの補助シールド機５が本体部４の外周に対して等間隔で配設されている。なお、補助シールド機５の数や配置は限定されるものではない。
図１に示すように、補助シールド機５の先端には、カッターヘッド５１が設けられている。カッターヘッド５１は複数のカッタービット（図示せず）を備えており、回転することにより地山を切削する。カッターヘッド５１は、補助シールド機５に内装されたモータ（図示せず）の動力により回転する。本実施形態のカッターヘッド５１は、いわゆるスポーク型である。なお、カッターヘッド５１の構成は限定されるものではなく、例えば面板形であってもよい。また、補助シールド機５には、カッターヘッド５１に代えて、他の切削手段が設けられていてもよい。
カッターヘッド５１の後方には、駆動ギア５２が設けられている。駆動ギア５２は、カッターヘッド５１とともに回転する。駆動ギア５２は、本体部４の先端に設けられた掘削手段７（ギア７３）に回転力を付与する回転機構である（図６参照）。
【００１４】
補助シールド機５の後方（坑口側）には、複数の鋼管５３が既設トンネル１の軸方向に沿って連設されている。鋼管５３は、補助シールド機５から坑口まで連設されていて、補助トンネル５０を形成している。すなわち、補助シールド機５は、既設トンネル１に沿った補助トンネル５０を形成するための掘削機である。なお、補助トンネル５０の覆工は、鋼管５３に限定されるものではなく、例えばコンクリート製のセグメントにより形成してもよい。
鋼管５３は、補助シールド機５によって削孔された掘削孔内に連設されている。鋼管５３の内部には、図示しない排土管や、トンネル補強装置２および補助シールド機５の駆動に必要な電線および油圧管等が配設されている。また、鋼管５３は、補強セグメント３２を輸送するために必要な内径を有している。本実施形態では、鋼管５３（補助トンネル５０）内を走行するバッテリーカー５５（図５参照）によって、補強セグメント３２を輸送する。
【００１５】
補助シールド機５には、図５に示すように、本体部４（後胴４２）の挿通孔４４の位置に対応して挿通孔５４が形成されている。挿通孔５４は、補強セグメント３２を挿通することが可能な形状を有している。すなわち、補強セグメント３２は、補助トンネル５０を利用して切羽近傍に輸送された後、補助シールド機５の挿通孔５４および後胴４２の挿通孔４４を介して本体部４（後胴４２）の内側空間に搬入される。
【００１６】
本体部４（後胴４２）の内側空間には、組立ガイド６が設けられている。
組立ガイド６は、補助シールド機５を介して輸送された補強セグメント３２を組み立てるための装置であって、図７（ａ）に示すように、ガイド本体６１、軸方向ガイド６２、周方向ガイド６３、セグメント保持手段６４および駆動手段６５を備えている。なお、組立ガイド６の構成は限定されるものではない。
【００１７】
ガイド本体６１は、後胴４２の内面に沿って設けられたリング状の部材である。ガイド本体６１は、固定部６６と、既設トンネル１の外周に沿って回転可能（すなわち、既設トンネル１の周方向に移動可能）に設けられた回転部６７とを備えている。
固定部６６は、図７（ａ）に示すように、後胴４２の内側に配設された筒状部材である。固定部６６の表面には、回転部６７を収容可能な凹溝が形成されている。固定部６６の内径は、既設トンネル１の外径よりも大きく、固定部６６の外径は、新設セグメントリング３３の内径よりも小さい。固定部６６の外周面と、後胴４２の内周面との間には、セグメントリング３３（セグメント３２）の厚さよりも大きい隙間が形成されている。固定部６６は、ガイド固定部材６８を介して後胴４２に固定されている。ガイド固定部材６８は、一端が後胴４２に固定されていて、他端が固定部６６に固定されている（図４（ａ）参照）。本実施形態のガイド固定部材６８は、円柱状部材からなり、固定部６６の切羽側端部に立設されている。なお、ガイド固定部材６８の形状や設置間隔等は限定されるものではない。
【００１８】
回転部６７は、固定部６６表面（地山側面）に設けられている。回転部６７の外径は、新設セグメントリング３３の内径よりも小さい。また、回転部６７の外周面と、後胴４２の内周面との間には、セグメントリング３３（セグメント３２）の厚さよりも大きい隙間が形成されている。回転部６７は、図７（ａ）に示すように、固定部６５に設けられた駆動手段６５の動力によって回転する。本実施形態では、駆動手段６５として、モーターを使用する。回転部６７には、駆動手段６５のギア６５ａと歯合するギア６７ａが形成されているため、駆動手段６５の動力が、ギア６５ａ，６７ａを介して伝達されることで回転する。なお、固定部６６と回転部６７との間には滑材が介設されているため、固定部６６と回転部６７との間の摩擦抵抗によって回転部６７の回転が妨げられることがない。
【００１９】
なお、駆動手段６５は、モーターに限定されるものではない。例えば、図７（ｂ）に示すように、駆動手段６５としてウィンチを使用してもよい。駆動手段６５としてウィンチを使用する場合には、ギア６７ａに代えてワイヤー６７ｂを使用する。固定部６６と回転部６７とのそれぞれに駆動手段６５（ウィンチ）を固定しておき、１本のワイヤー６７ｂを両駆動手段６５に巻き付けておく。一方の駆動手段６５によってワイヤー６７ｂの巻き戻すとともに、他方の駆動手段６５からワイヤー６７ｂを巻き出すことで、回転部６７を回転させる。
【００２０】
回転部６７には、軸方向ガイド６２および周方向ガイド６３が設けられている。
軸方向ガイド６２は、ガイド本体６１に載置された補強セグメント３２のずれを防止するための部材であって、回転部６７の切羽側端部に固定されている。本実施形態の軸方向ガイド６２は、補強セグメント３２のリング間ジョイント（雌継手）に挿入可能な差込部材（図示せず）が形成されている。軸方向ガイド６２の差込部材を補強セグメント３２のリング間ジョイントに挿入することにより、補強セグメント３２を固定する。
【００２１】
周方向ガイド６３は、ガイド本体６１に載置された補強セグメント３２の周方向端部を保持するための部材である。周方向ガイド６３は、新設セグメントリング３３を形成する際に搬入される補強セグメント３２のうちの最初の補強セグメント３２を保持することで、補強セグメント３２がガイド本体６１に沿って滑り落ちることを防止する。本実施形態の周方向ガイド６３は、図５に示すように、補強セグメント３２のセグメント間ジョイント（雌継手）に挿入可能な差込部材６３ａが形成されている。図５に示すように、周方向ガイド６３の差込部材６３ａを補強セグメント３２のセグメント間ジョイントに挿入することにより、補強セグメント３２を固定する。
なお、軸方向ガイド６２および周方向ガイド６３の構成は限定されるものではない。
【００２２】
回転部６７には、図７（ａ）に示すように、さらにセグメント保持手段６４が設けられている。
セグメント保持手段６４は、ガイド本体６１に載置された補強セグメント３２を保持する。本実施形態のセグメント保持手段６４は、電磁石を備えており、電磁石に通電することで、磁力によって補強セグメント３２を保持する。セグメント保持手段６４は、回転部６７の周方向に対して各補強セグメント３２の周方向の幅と同等の間隔をあけて複数設けられている。なお、セグメント保持手段６４の構成は限定されるものではなく、例えば、補強セグメント３２が鋼製セグメント以外のセグメントの場合には、エアーバキューム式とし、吸引力によって補強セグメント３２を保持する。また、セグメント保持手段６４の配置（配設ピッチ等）も限定されるものではない。
【００２３】
掘削手段７は、図１および図２に示すように、本体部４の先端に設置されている。掘削手段７は、既設トンネル１の周囲に沿って回転可能に設けられカッター部（カッターヘッド）７１と、カッター部７１の前面に配設された複数のカッタービット７２，７２，…を備えている。なお、掘削手段７の構成は限定されるものではない。
図１および図６に示すように、カッター部７１の後部には、駆動ギア５２と歯合するギア７３が形成されている。すなわち、カッター部７１は、補助シールド機５のカッターヘッド５１が回転することで、駆動ギア５２を介して伝達された動力によって回転する。カッター部７１が回転すると、既設トンネル１の周囲の地山が切削される。
掘削手段７は、さらに洗浄手段７４を備えている。洗浄手段７４は、図４（ａ）に示すように、複数の噴射ノズルからなり、地山の掘削により露出した既設トンネル１の外面に高圧水ＷＪを噴射する。こうすることで、既設トンネル１の外面に付着した土砂や裏込め材を除去する。なお、洗浄手段７４は、ワイヤーブラシであってもよい。
【００２４】
図１に示すように、止水手段８は、本体部４の内側空間の先端側および後端側にそれぞれ設けられている。
本実施形態の止水手段８は、本体部４の先端部に設けられたヘッドシール８１，８２と、本体部４の後端部に設けられた第一テールシール８３と、組立ガイド６の後端部に設けられた第二テールシール８４とを備えている。なお、止水手段８（パッキン）の数や配置は、水圧に応じて適宜決定すればよい。
本体部４の先端部に設けられたヘッドシール８１，８２は、既設トンネル１と本体部４との間に形成された空間を閉塞する。本実施形態では、前胴４１の先端部と後胴４２の先端部にそれぞれ第一ヘッドシール８１と第二ヘッドシール８２が設けられている。
【００２５】
第一ヘッドシール８１は、前胴４１の内面に周設されている。第一ヘッドシール８１は、前胴４１の中心方向に進退可能に設けられた環状のゴム板からなる。図４（ｂ）に示すように、第一ヘッドシール８１が前胴４１の中心方向に進出すると、第一ヘッドシール８１が既設トンネル１の外面に密着し、前胴４１と既設トンネル１との隙間が閉塞される。一方、図４（ａ）に示すように、第一ヘッドシール８１が前胴４１方向に退避すると、前胴４１と既設トンネル１の外面との隙間が解放される。なお、第一ヘッドシール８１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、環状のチューブやリップシールであってもよい。第一ヘッドシール８１としてチューブを使用する場合には、チューブ内への流体の圧入することにより第一ヘッドシール８１を膨張させて既設トンネル１に外面に密着させる。
第二ヘッドシール８２は、後胴４２の内面に周設されている。この他の第二ヘッドシール８２の詳細は、第一ヘッドシール８１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００２６】
第一テールシール８３は、本体部４の後端部において本体部４と補強覆工３０との間に形成された空間を閉塞する。第一テールシール８３は、グリスが浸漬されたワイヤーブラシを、後胴４２の内面に固定するとともに、ワイヤーブラシの先端部を新設セグメントリング３３の外面に密着させることにより構成されている。第一テールシール８３は、ワイヤーブラシの基端側（後胴４２に固定された部分）が、先端側（新設セグメントリング３３に接している部分）よりも前側（立坑と反対側）に位置するように、傾斜した状態で配設されている。本実施形態では、トンネル軸方向に沿ってワイヤーブラシが２段配置されているが、ワイヤーブラシの設置数は限定されるものではない。また、第一テールシール８３は、必ずしもワイヤーブラシである必要はなく、例えば環状のウレタンゴム等により構成されていてもよい。
【００２７】
第二テールシール８４は、組立ガイド６の後端部において、組立ガイド６と既設トンネル１との間に形成された空間を閉塞する。第二テールシール８４は、グリスが浸漬されたワイヤーブラシを、組立ガイド６の内面に固定するとともに、ワイヤーブラシの先端部を既設トンネル１の外面に密着させることにより構成されている。第二テールシール８４は、ワイヤーブラシの基端側（組立ガイド６に固定された部分）が、先端側（既設トンネル１に接している部分）よりも前側（立坑と反対側）に位置するように、傾斜した状態で配設されている。本実施形態では、トンネル軸方向に沿ってワイヤーブラシが２段配置されているが、ワイヤーブラシの設置数は限定されるものではない。また、第二テールシール８４は、必ずしもワイヤーブラシである必要はなく、例えば環状のウレタンゴム等により構成されていてもよい。
【００２８】
推進手段９は、本体部４の内側空間に設けられている。
推進手段９は、前胴４１の第一ヘッドシール８１の後方（坑口側）に配設されている。推進手段９は、いわゆる推進ジャッキであって、トンネル軸方向に伸張することで、前胴４１（本体部４）に推力を付与する。推進手段９の後端（坑口側端部）は、新設セグメントリング３３の前面（切羽側端面）に当接している。推進手段９は、新設セグメントリング３３（補強覆工３０）から反力を取ることで、本体部４を前進させる。なお、推進手段９は、補助シールド機５（補助トンネル５０）から反力を取ってもよいし、新設セグメントリング３３（補強覆工３０）および補助シールド機５（補助トンネル５０）の両方から反力を取ってもよい。
【００２９】
次に、本実施形態のトンネル補強装置２を利用した既設トンネルの補強方法について説明する。
既設トンネルの補強方法は、掘削工程と、組立工程と、充填工程とを備えている。
掘削工程は、既設トンネル１の周囲を非開削で掘削する工程である。掘削工程は、トンネル補強装置２を利用して行う。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、掘削手段７により地山を切削するとともに推進手段９によって本体部４を前進させることにより、既設トンネル１の周囲を本体部４で覆う。なお、掘進時は、第二ヘッドシール８２によって既設トンネル１と本体部４との隙間を閉塞する。
また、掘進工程では、掘削手段７による地山の切削に伴って、補助トンネル５０を形成する。補助トンネル５０は、補助シールド機５により地山を削孔するとともに、鋼管５３を連設することにより形成する。掘削工程により発生した残土は、補助トンネル５０内を輸送して、坑外へ搬出する。
【００３０】
所定延長掘進したら、図４（ｂ）に示すように、引きジャッキ４３を利用して後胴４２を前進させて（前胴４１側に引き寄せて）、補強セグメント３２を設置するスペースを確保する。このとき、第二ヘッドシール８２は収納し、第一ヘッドシール８１により既設トンネル１と本体部４との隙間を閉塞する。
【００３１】
組立工程は、既設トンネル１の外面を覆う補強覆工３０を形成する工程である。
補強覆工３０は、トンネル補強装置４内において補強セグメント３２を組み立てて新設セグメントリング３３を形成した後、当該新設セグメントリング３３を補強覆工３０の既設部分に接合することにより形成する。
【００３２】
組立工程では、まず、図５に示すように、補助トンネル５０内を輸送した補強セグメント３２を、挿通孔４４，５４を挿通させて組立ガイド６に載置する。補強セグメント３２は、図７（ａ）に示すように、軸方向ガイド６２、周方向ガイド６３およびセグメント保持手段６４を介して保持する。次に、組立ガイド６（回転部６７）を回転させて、補強セグメント３２を移動させた後、新たな補強セグメント３２を搬入する。新たに搬入した補強セグメント３２は、軸方向ガイド６２、周方向ガイド６３およびセグメント保持手段６４を介して保持するとともに、既存の補強セグメント３２に周方向に連結する（図８（ａ）および（ｂ）参照）。なお、補強セグメント３２同士は、いわゆるワンタッチ継手により接合する。同様の作業を繰り返すことにより新設セグメントリング３３を形成する。
新設セグメントリング３３を形成したら、図４（ｃ）に示すように、推進手段９により新設セグメントリング３３をトンネル補強装置２の後方（坑口側）に押し込む。新設セグメントリング３３は、図９に示すように、補強覆工３０の既設部分に接合される。このとき、新設セグメントリング３３は、いわゆるワンタッチジョイントより接合する。
【００３３】
充填工程は、図１０に示すように、既設トンネル１の外面と補強覆工３０（新設セグメントリング３３）との隙間に充填材３１を充填する工程である。
充填材３１は、第二テールシール８４の後方に注入する。充填材３１には、セメント系材料（モルタルまたはセメントミルク）を使用する。なお、充填材３１を構成する材料は限定されない。
また、充填工程では、既設トンネル１と補強覆工３０との隙間への充填材３１の充填と同時に、補強覆工３０（新設セグメントリング）の外面と地山との隙間に裏込め材３４を注入する。裏込め材３４は、第一テールシール８３の後方に注入する。なお、裏込め材３４に使用する材料は限定されるものではなく、適宜選定して使用すればよい。
【００３４】
本実施形態の既設トンネルの補強方法およびトンネル補強装置２によれば、非開削で既設トンネル１を外周囲から補強するため、既設トンネル１の上方の地上部において用地を確保することができない場合であっても、既設トンネル１を補強することができる。つまり、既設トンネル１の長寿命化が可能となる。
また、既設トンネル１の外側から補強を行うため、供用中の既設トンネルの使用を停止することなく、既設トンネル１の補強を行うことができる。
また、既設トンネル１の外面に新設セグメントリング３３を形成することにより補強するため、コンクリートを巻き立てる場合に比べて、養生に要する時間を短縮することができ、早期に補強効果（優れた引張効果および止水効果）を得ることができる。
【００３５】
既設トンネル１に沿って形成した補助トンネル５０により補強セグメント３２を輸送することができる。また、補助トンネル５０を利用して、人力によるトンネル補強装置２のメンテナンスが可能である。
補強セグメント３２を組立ガイド６により既設トンネル１の外周に沿って移動（回転）させながら組み立てることで、限られた空間内における新設セグメントリング３３を形成が可能としている。
組立ガイド６（軸方向ガイド６２、周方向ガイド６３およびセグメント保持手段６４）によって補強セグメント３２を保持した状態で新設セグメントリング３３の組み立てを行うため、補強セグメント３２のずれが防止され、簡易かつ安全に行うことができる。
【００３６】
本体部４が、前胴４１および後胴４２を備えており、後胴４２が引きジャッキ４３を介して前胴４１に対して進退可能に設けられていることで、補強セグメント３２の搬入およびセグメントリング３３の形成を、本体部４内において安全に行うことができる。
掘削手段７が補助シールド機５に配設された回転機構５２によって回転する構成とすることで、本体部４の構成が簡易となり、ひいては、既設トンネル１の外周囲の掘削断面積を小さくすることができる。
【００３７】
補強覆工３０（新設セグメントリング３３）は、充填材３１を介して既設トンネル１のセグメント１１と一体化されるため、既設トンネル１を確実に補強することができる。
トンネル補強装置２の前後に止水手段８が設けられているため、既設トンネル１と本体部４との隙間に地下水や土砂が入り込むことが防止されている。そのため、地下水や土砂により補強構造３の構築が阻害されることがない。
【００３８】
以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、補助トンネル５０は、必要に応じて形成すればよい。
本体部４は必ずしも前胴４１と後胴４２とを有している必要はなく、１つの筒状部材により形成されていてもよい。また、本体部４は３つ以上の筒状部材（前胴、後胴等）が連設されたものであってもよい。
掘削手段７は、補助シールド機５とは独立した駆動手段を有していてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１    既設トンネル
２    トンネル補強装置（シールド機）
３    補強構造
３１  充填材
３２  補強セグメント
３３  新設セグメントリング
４    本体部
４１  前胴
４２  後胴
４３  引きジャッキ
４４  挿通孔
５    補助シールド機
５０  補助トンネル
５２  駆動ギア（回転機構）
５４  挿通孔
６    組立ガイド
７    掘削手段
７１  カッター部
８    止水手段
９    推進手段
【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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