(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形以外の断面形状をもつ既設トンネルと、該既設トンネルの埋め戻しのために該トンネルの端部を粉砕しつつ掘削を行う掘削手段を外周側に支持すると共に該掘削に伴って該トンネルの軸方向に移動されてなる円筒状の内筒と、の間に配置されて、該既設トンネルと該内筒との間をシールするシール装置において、
前記既設トンネルの軸方向への前記内筒の移動を許容すべく、該内筒の端部が摺動可能な状態で挿入される貫通孔を設け、
前記既設トンネルの軸方向に移動自在な状態でその内面に当接される環状のシール部材を、該軸方向に沿って複数設け、
前記既設トンネル内を走行するための走行装置を設けた、
ことを特徴とするトンネル埋め戻し用シール装置。
【請求項２】
既設トンネルの端部を粉砕しつつ掘削を行う掘削手段と、該掘削手段を外周側に支持すると共に該掘削に伴って該トンネルの軸方向に移動されてなる円筒状の内筒と、を備えてトンネルの埋め戻しを行うトンネル埋め戻し装置において、
前記内筒の端部が摺動可能な状態で挿入される貫通孔と、前記既設トンネルの軸方向に移動自在な状態でその内面に当接される環状の複数のシール部材と、前記既設トンネル内を走行するための走行装置とを備えて、前記既設トンネルと前記内筒との間のシールを行うシール装置、
を備えたことを特徴とするトンネル埋め戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、馬蹄形、幌形、矩形といった円形以外の異形断面形状をもつ古いトンネルを埋め戻す際に使用する、トンネル埋め戻し用シール装置及び、トンネル埋め戻し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用されなくなった古いトンネルが、新たにトンネルを構築しようとする場所にあるような場合、該古いトンネルを埋め戻す工事を行うことが知られている。この工事は、シールド装置等を利用して古いトンネルの周囲を環状に掘削し、掘り出されたトンネル覆工を解体撤去し、前記古いトンネルのあった空間及び環状に掘削した空間を埋め戻し材で埋め戻す、という手順で行われている。なお、この工事で使用されるシールド埋め戻し装置及び、該工事の方法は、例えば特開平５−１９５７００号公報等で開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトンネル埋め戻し工事で使用しているシールド装置では、円形の断面形状をもつトンネルを解体撤去することができるが、馬蹄形、幌形、矩形といった円形以外の異形断面形状をもつトンネルに対しては、シール等がうまくできず採用することができなかった。
【０００４】
そこで本発明は上記事情に鑑み、馬蹄形、幌形、矩形といった円形以外の異形断面形状をもつトンネルに対して採用することができる、トンネル埋め戻し用シール装置及びトンネル埋め戻し装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のうち請求項１の発明は、円形以外の断面形状をもつ既設トンネル（６０）と、該既設トンネル（６０）の埋め戻しのために該トンネル（６０）の端部を粉砕しつつ掘削を行う掘削手段（７）を外周側に支持すると共に該掘削に伴って該トンネルの軸方向に移動されてなる円筒状の内筒（５）と、の間に配置されて、該既設トンネル（６０）と該内筒（５）との間をシールするシール装置（３０）において、
前記既設トンネル（６０）の軸方向への前記内筒（５）の移動を許容すべく、該内筒（５）の端部が摺動可能な状態で挿入される貫通孔（３２ｂ）を設け、
前記既設トンネル（６０）の軸方向に移動自在な状態でその内面に当接される環状のシール部材（３５）を、該軸方向に沿って複数設け、
前記既設トンネル内を走行するための走行装置（６５）を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、既設トンネル（６０）の端部を粉砕しつつ掘削を行う掘削手段（７）と、該掘削手段（７）を外周側に支持すると共に該掘削に伴って該トンネルの軸方向に移動されてなる円筒状の内筒（５）と、を備えてトンネルの埋め戻しを行うトンネル埋め戻し装置（１）において、
前記内筒（５）の端部が摺動可能な状態で挿入される貫通孔（３２ｂ）と、前記既設トンネル（６０）の軸方向に移動自在な状態でその内面に当接される環状の複数のシール部材（３５）と、前記既設トンネル（６０）内を走行するための走行装置（６５）とを備えて、前記既設トンネル（６０）と前記内筒（５）との間のシールを行うシール装置（３０）を備えたことを特徴とする。
【００１２】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１３】
【発明の効果】
上記構成により請求項１及び２の発明では、既設トンネルと内筒との間をシール装置によりシールすることができる。つまり、既設トンネルの断面形状が、馬蹄形、幌形、矩形といった円形以外の異形断面形状をなす場合には、内筒と既設トンネルとが対応せずシール等の問題が生じていたが、本発明によれば、既設トンネルと断面形状が対応しているシール装置を介在させることにより上記シール等の問題を克服し、上述した異形断面形状をなす既設トンネルへの採用が可能となった。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図１はトンネル埋め戻し装置の一例を模式的に示す側断面図、図２はシール装置の斜視図、図３は図１のＩ矢視図である。
【００１７】
地盤７０中に位置しているトンネル埋め戻し装置１は、図１に示すような外殻２を有しており、外殻２は略円筒形で、軸方向に直角な断面外周形状が円形である。本実施形態では、外殻２は前側（図１左側）の前殻体２ａと後側（図１右側）の後殻体２ｂとに２分割された中折れ式のものとなっており、前殻体２ａと後殻体２ｂとは、軸方向に沿ってそれぞれ配置された複数の中折れジャッキ３により接続されている。即ち、各中折れジャッキ３を駆動させてラムの突出量を適宜制御することにより、前殻体２ａに対して任意の角度をなすように後殻体２ｂの姿勢を制御することができる。なお本発明においては、外殻２が中折れ式であることは必須条件ではなく、外殻２を中折れしない一体的な円筒体で形成しても構わない。
【００１８】
前殻体２ａの前端部（図１左端部）には、複数のカッタ７ａ及び該カッタ７ａを外殻２と同軸状に回転駆動する図示しない駆動装置等からなる掘削機７が環状に配設されている。環状に配設された掘削機７の内側、従って前殻体２ａの内部には、該前殻体２ａより小径に形成された円筒状の内筒５が、適宜な支持部材を介して該前殻体２ａと同軸状に挿入支持されており、内筒５の前端側（図１左側）は外殻２及びカッタ７ａよりも前方に突出している。なお、該突出した内筒５の外周側にはブラシ等からなるシール手段２３が環状に設けられている。
【００１９】
前記掘削機７の後方（図１中右側）では、内筒５の外周と前殻体２ａの内周との間を基本的に閉鎖する形で壁部材６が環状に設けられている。また、坑外等から掘削用の泥水を圧送する送泥管１１Ａ及び、掘削時に発生する泥水を坑外等に搬送する排泥管１１Ｂが、内筒５の内部を貫通して前殻体２ａ内に導入されており、該送泥管１１Ａ及び排泥管１１Ｂの先端側は前記壁部材６を貫通して掘削機７の近傍に配置されている。
【００２０】
外殻２の後殻体２ｂの内部には、ラム９ａを後方に向けた複数の油圧ジャッキ９が、該後殻体２ｂの内周に沿った形で円環状に配列設置され、シリンダ側が適宜な支持部材を介して後殻体２ｂに固定されている。また、後殻体２ｂの内部で前記油圧ジャッキ９の後側には隔壁１０が、該後殻体２ｂの内部を軸方向（図１の左右方向）に遮断する形で、しかも該後殻体２ｂに対して軸方向に移動自在に設けられている。また、坑外等から所定の埋め戻し材５０を外殻２内に圧送し、前記隔壁１０の後方（図１右側）に打設自在な図示しない公知の埋め戻し材打設手段が設けられている。
【００２１】
一方、上記トンネル埋め戻し装置１のカッタ７ａの直ぐ前側には、図１に示すように地盤７０に埋設された状態のトンネル覆工６０が存在している。このトンネル覆工６０は旧式のものであり、無筋で形成され、軸方向に直角な断面内周形状が図３に示すように上半分が円く下半分が角形となった幌形である。つまり断面が円形以外の異形形状となっている。なお図に示すトンネル覆工６０は一層の覆工だけで構成されているようになっているが、勿論、二次覆工等を有していても構わない。
【００２２】
前記トンネル覆工６０の内部にはトンネル埋め戻し装置１の一部であるシール装置３０が先行設置されている。シール装置３０は、図１乃至図３に示すように、基本的に、トンネル覆工６０についての軸方向に直角な断面内周形状と対応した（相似した）断面外周形状をなす筒体３１をトンネル覆工６０の内部に挿入させた形で有している。筒体３１の内部には、円筒状の内側筒体３２が同軸状に挿入設置されている（図１で示す断面部位は筒体３１と内側筒体３２とが接する箇所であり、便宜上、これら筒体３１と内側筒体３２とが同一部材として表現されている。）。筒体３１の後端部３１ａ（図２右側）には、該筒体３１の内周と前記内側筒体３２の外周との間を閉鎖する形で閉鎖壁材３３が設置されている。
【００２３】
内側筒体３２の内部は、筒体３１を貫通する形の貫通孔３２ｂとなっている。この貫通孔３２ｂには図１の右側より内筒５の先端側が挿入されており、シール手段２３が内側筒体３２の内周３２ａにぴったりと円環状に当接している。つまり貫通孔３２ｂには内筒５が着脱自在にシール接続されている。本実施形態では、内側筒体３２の内周３２ａのうち内筒５が挿入する部分は、該内筒５と接続自在な接続部３４と表現することができる。また筒体３１の外周３１ｂには、該筒体３１の幌形外周に沿った形で筋状のシール部材３５が複数筋状に設けられている。これらシール部材３５はトンネル覆工６０の内周６０ａに隙間なくぴったりと当接している。なお、シール部材３５は樹脂材やブラシ等からなるものなどが採用可能である。
【００２４】
トンネル埋め戻し装置１及び埋め戻すべきトンネルのトンネル覆工６０は、以上のような構成を有するので、該トンネル埋め戻し装置１により既設のトンネルを埋め戻すには、まず、立坑等からトンネル覆工６０の外側の地盤７０を手堀り又は機械堀りによって掘削し、トンネル埋め戻し装置１を、図１に示すように掘削機７の前端にトンネル覆工６０の端部を近接させる形で設置する。シール装置３０は図１のようにトンネル覆工６０の内部に先行設置する。シール装置３０は、トンネル覆工６０に対して着脱自在であり、また内筒５に対しても着脱自在なので設置は容易である。
【００２５】
トンネル埋め戻し装置１がトンネルに対して設置されると、以下のようにして該トンネルを埋め戻してゆく。即ち、複数の油圧ジャッキ９を駆動して隔壁１０を後方に駆動する。隔壁１０は立坑内等に設置されている図示しない反力部材を後方に押圧し、その反力で外殻２が前方に移動駆動される。外殻２が前方に移動駆動される状態では、該外殻２と共に前方に移動駆動される掘削機７がカッタ７ａを駆動しており、これにより掘削機７は前方の地盤７０及びトンネル覆工６０を掘削・粉砕（解体）する。なおこの掘削では、送泥管１１Ａにより泥水を圧送し、掘削機７の前方の切羽７０ａに噴射する。また切羽７０ａで発生した泥水は排泥管１１Ｂにより坑外に搬送する。
【００２６】
ところで、この掘削において切羽７０ａで発生した泥水はトンネル覆工６０の後端から該トンネル覆工６０の内部には進入する。しかし、シール装置３０の筒体３１とトンネル覆工６０との間はシール部材３５でシールされているので、泥水は該シール部材３５を超えて前方に進入することはない。また、シール装置３０の筒体３１の後端部３１ａには閉鎖壁材３３が設けられているため、泥水が筒体３１と内側筒体３２の間に進入することもない。内側筒体３２の接続部３４にシール接続した内筒５と該内側筒体３２との隙間には泥水が進入するが、内側筒体３２と内筒５との間のシール手段２３を超えて前方に進入することはない。つまり、泥水が内筒５の内部に進入してくることは防止されている。
【００２７】
こうして油圧ジャッキ９が１ストローク分の駆動を完了するまで上記掘削が行われる。なお、外殻２が移動駆動するのに伴い内筒５が前方に移動して来る。これに合わせてトンネル覆工６０内ではシール装置３０を適宜前方に移動させる。シール装置３０の移動には、図１に示すように、トンネル覆工６０内を走行自在な適宜な走行装置６５を用いればよい。
【００２８】
油圧ジャッキ９が１ストローク分の駆動を完了すると、これら油圧ジャッキ９を逆駆動して隔壁１０を前方に戻す。隔壁１０を戻すと共に、該隔壁１０の後方（後殻体２ｂの後端側内部）には中空の空間ができるので、該空間に図示しない埋め戻し材打設手段を介して埋め戻し材５０を打設する。こうして油圧ジャッキ９が１ストローク分の戻し駆動を完了し、後殻体２ｂの後端側内部への埋め戻し材５０の打設を完了し、該打設した埋め戻し材５０を所定の強度を発現させるまで固結させる。上述した埋め戻し材５０の打設の時点では外殻２が移動しないので、シール装置３０等の移動も行われない。
【００２９】
打設した埋め戻し材５０を固結させた後、油圧ジャッキ９を駆動して隔壁１０を後方に駆動する。この場合、隔壁１０は固結した前記埋め戻し材５０を後方に押圧し、その反力で外殻２が前方に移動駆動される。外殻２の移動駆動と共に、掘削機７及び泥水による前方の地盤７０及びトンネル覆工６０の掘削・粉砕を行う。外殻２の移動駆動時には、これに合わせてトンネル覆工６０内でのシール装置３０の移動を行う。
【００３０】
油圧ジャッキ９が１ストローク分の駆動を完了すると、隔壁１０を前方に戻すと共に、該隔壁１０の後方に埋め戻し材５０を打設する。そして油圧ジャッキ９が１ストローク分の戻し駆動を完了し、埋め戻し材５０の打設を完了し、該打設した埋め戻し材５０を所定の強度を発現させるまで固結させる。
【００３１】
以降、上述したように、隔壁１０で固結した埋め戻し材５０を後方に押圧し、その反力で外殻２を前方に移動駆動させつつ、掘削機７及び泥水により前方の地盤７０及びトンネル覆工６０の掘削・粉砕を行う手順と、隔壁１０を前方に戻しつつ、その後方に埋め戻し材５０を打設する手順、打設した埋め戻し材５０を固結させる手順を順次繰り返すことによりトンネルの埋め戻しを完了する。
【００３２】
以上のように本実施形態では、断面形状が幌形である既設トンネルを、断面形状が円形の外殻２をもつトンネル埋め戻し装置１により好適に埋め戻すことができた。従来では、トンネル覆工の外周を内筒５で包囲して泥水や地下水が外殻内へ進入することを防いだが、本実施形態のように幌形断面のトンネル覆工６０は内筒５で包囲することができない。そこで本実施形態では、シール装置３０を介してトンネル覆工６０と内筒５との間をシールすることにより、泥水や地下水が外殻２内へ進入することを防止できた。
【００３３】
なお上述した実施形態では埋め戻すべきトンネルとして断面が幌形のものを例示した。しかし、本発明を適用できるトンネルの断面形状は幌形に限定されず、馬蹄形、矩形、楕円形、めがね形など様々な形状のものが可能である。但し、シール装置３０の筒体３１の断面形状は埋め戻すべきトンネルと対応させる必要があるので、トンネルの断面形状が馬蹄形、矩形、楕円形、めがね形などとなる場合には、これに合わせて馬蹄形、矩形、楕円形、めがね形などに形成する。
【００３４】
また上述した実施形態では、内側筒体３２の貫通孔３２ｂと内筒５との接続を、貫通孔３２ｂ内に内筒５を挿入する形で実現している。しかし、これ以外にも例えば、内側筒体３２の端部を閉鎖壁材３３より突出させ、該突出部分（接続部）を内筒５の内側に挿入するようにしてもよい。また例えば、内側筒体３２の端部及び内筒５の端部にフランジ等を形成し、これらフランジを介して接続してもよい。或いは、内側筒体３２と内筒５とを連続一体の材料で形成することも可能である。
【００３５】
また上述した実施形態では、埋め戻し材５０を押圧した際の反力により外殻２を推進させたが、外殻２の推進方法はこれに限定されない。例えば、トンネル覆工６０に対してグリップ・グリップ解除自在なグリップ手段と、該グリップ手段に対して外殻２を引張り自在な引張り手段と、からなる外殻推進装置により外殻２の推進を行うようにしてもよい。
【００３６】
また上述した実施形態では、掘削手段として掘削機７を例示したが、掘削手段としてカッタを用いないウォータージェット等を採用することも可能である。また、トンネル覆工６０の解体は、上述した例のように掘削機７で粉砕する形で行う以外にも、他の別途適宜な手段により解体するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】    トンネル埋め戻し装置の一実施形態を示した模式側断面図。
【図２】    シール装置を示した斜視図。
【図３】    図１のＩ矢視図。
【符号の説明】
１          トンネル埋め戻し装置
２          外殻
５          内筒
７          掘削手段（掘削機）
３０        シール装置
３１        シール本体（筒体）
３２ｂ      貫通孔
３４        接続部
３５        シール部材
５０        埋め戻し材
６０        既設トンネル（トンネル覆工）
【図１】
0004153634.tif 000002
【図２】
0004153634.tif 000003
【図３】
0004153634.tif 000004