JPH1077783A - シールドトンネル再生工法および装置並に同工法用セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の老朽化の惧れのあるシールドトンネル
の再生を図り、同トンネルの耐用年限の大幅な増大を図
る。 【解決手段】 既存のシールドトンネルのある一区間に
再生用シールド機３の発進立坑１を開削、構築し、既存
のシールドトンネルを包み込む形で再生用シールド機３
を設置し、同再生用シールド機を掘進しながら後方に再
生用セグメント４によって新たな再生用一次覆工を構築
して既存のシールドトンネルの再生を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールドトンネルの
再生方法および装置並びにこれらに使用されるセグメン
トに係るものである。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルは、日本国内では昭和
３０年代より下水道・上水道・電力用・通信用および地
下鉄用などの目的で、漸増的に建設されてきた。これら
シールドトンネルの防水材は、当初よりブチルゴムを主
体として使用されてきた。しかし、同防水材による防水
は完全ではなく、それを補う手段として、二次覆工がな
されてきた。

【０００３】その後、防水材は漸時改良されてきて、近
年では水膨潤性ゴムが主流として使用されており、ほぼ
完全な防水工が行われている工事区間も無しとはしない
状況にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
防水材の長期安定性については、必ずしも十分明確にな
っているとはいい難く、今後漏水が発生する可能性も否
定はできない。また、過去に築造されたシールドトンネ
ルが、その後の地下水の汲み上げ規制により、地下水位
の回復、それに伴う地下水圧の上昇によって、漏水が新
たに生じ、その防止対策に多大の費用、および期間を要
している事態も見受けられる。

【０００５】一方、鉄筋コンクリート構造物の耐久性は
明確ではないが一般に１００年前後といわれているな
か、過去に築造された下水道トンネルや鉄道用トンネル
の中には、既に築造後長期間経過しているものもあり、
一次覆工である鉄筋コンクリート製セグメントの老朽化
が、今後大きな問題となってくる。コンクリートセグメ
ントの耐用年数は一般のコンクリート構造物と同様に不
明であるが、多くのコンクリート構造物が既に耐用年数
を過ぎ、取り壊されている現状では、地中の悪条件下に
あるコンクリートセグメントがいずれこのような状況に
陥るのは、明白であるといえる。

【０００６】そのため、老朽化したトンネルの替わり
に、新たに他のルートにトンネルを新設することは、地
下構造物が既に極度に輻輳して埋設されている中では土
地利用の効率化の上から考えても、あまりにも多額の建
設費が掛かると想定されるし、トンネル建設のための用
地確保が困難であると想定される。このような現実を考
えると、現存するトンネルの果たしている使命や機能を
より長く維持するために、そのトンネルを活用しながら
再生する技術が、今後必要となってくると想定される。

【０００７】本発明は、前述した既存のシールドトンネ
ルの問題点を解決するものであり、既存のシールドトン
ネルの現在果たしている機能を損なうことなく、既存の
トンネルの外周に、新たな再生用一次覆工材を設置する
ことによって、既存のシールドトンネルの大幅な耐用年
数の増大を図ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るシールドトンネル再生工法によれば、
既存のシールドトンネルにおけるある一部区間に再生用
シールド機の発進立坑を構築し、同発進立坑より既存の
シールドトンネルの外周を包み込む形で、新たな再生用
シールド機を設置し、同再生用シールド機の後部におい
て新たに再生用一次覆工を組み立て、同再生用一次覆工
を推進して、既存のシールドトンネルの外周部を前記再
生用シールド機で掘削しながら、順次新たな再生用一次
覆工を組み立てて、既存のシールドトンネルの外周に新
たな再生用一次覆工を構築して前記既存のシールドトン
ネルを再生を図るものである。

【０００９】また本発明に係るシールド工法再生装置
は、前記シールドトンネル再生工法において、既存のシ
ールドトンネルの外周を包み込むリング状のスキンプレ
ートを備えているシールド機において、同シールド機前
面に円周方向に回転して、土砂を掘削する回転式掘削機
が備えられているとともに、掘削した土砂を流体輸送装
置によって坑外まで搬出する送・排泥管、アジテーター
よりなる排土機構が備えられている。

【００１０】更に本発明に係る前記工法用セグメント
は、前記シールドトンネル再生用シールド機において再
生一次覆工用セグメントの内部に、トンネル軸方向に沿
って掘削土砂搬出用流体輸送用送泥管、排泥管、滑材注
入管、裏込注入管、およびモルタル注入管が予め埋設さ
れ、且つ前記再生一次覆工用セグメントの内面に既設セ
グメントとの摩擦力を低減させるとともに、既設セグメ
ントの変形防止用の突起が備えられ、さらに、リング間
継手、およびセグメント間継手がセグメントの外周面に
設置されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示す本発明の
最も好適な実施の形態について説明する。図１は、既存
のシールドトンネルに再生用一次覆工を構築するため
に、既存のシールドトンネル２のある一部区間に再生用
シールド機の発進用立坑１を開削、構築し、再生用シー
ルド機３を地山に貫入したトンネル縦断状況を示すもの
である。

【００１２】発進立坑１は、既存のシールドトンネル２
の機能を損なわないよう、予めその周囲を薬液注入工法
等で地盤改良を行い、開削工法等で構築する。その際、
立坑部分の既存のトンネルは露出されるため、露出して
もトンネルが破損しないよう、補強を実施する。再生用
シールド機３の発進は、前記発進立坑１内で既存のシー
ルドトンネル２を囲繞するように再生用シールド機３を
組み立てた後、既知のシールド機の発進と同様に、坑口
部に地盤改良薬液注入法等による発進防護用の地盤改
良、およびエントランスパッキン５等を設置して行う。
この際、坑口と反対側の土留壁には、再生用シールド機
３の推進反力を受けるための反力壁６を設置し、同反力
壁６で、既知の推進工法と同様に、発進立坑１部分に設
けたシールド機推進装置の推進時に生ずる反力を受け
る。

【００１３】この推進装置を伸長することによって再生
用シールド機３を前進させ、その後、推進装置を退縮す
ることによって生じる空間に順次新たな再生用セグメン
トを組み立てながら、以後この作業を繰り返し行うこと
によって、再生用シールド機を推進させていくものであ
る。図１に示す実施例では、発進立坑１から左側にシー
ルド機は推進しているが、既知のシールド工法や推進工
法と同様に、前記立坑から左右両方向に発進せしめても
よい。

【００１４】図２は、再生用シールド機がある程度推進
し、一部再生用セグメントが構築された状況を示してお
り、図３は図２のＡ−Ａ矢視図を示している。図４は、
再生用シールド機３の縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢
視図である。再生用シールド機３の前面には、円周方向
に回転するリング状の面盤９もしくはスポークが装備さ
れており、同面盤９に設置されているカッタービット１
０によって通常のシールド機と同様に地山を切削する。
この面盤９もしくはスポークを、左右両方向何れにも回
転させるために、複数個のカッター駆動モーター１２を
円周上に設置している。図中１１はスキンプレートであ
る。

【００１５】また、このカッター駆動モーター１２間に
は、掘削土砂を流体輸送で搬出するための送泥管１３、
排泥管１４およびアジテーターがそれぞれ複数設置され
ており、既知の泥水式シールド工法と同様の機構で切羽
の安定保持、および掘削土砂の搬出を行うことができ
る。さらに、本再生用シールド機３内側における既存の
シールドトンネル２との接触面には、既知のシールド機
のテールシールと同じテールシール１５を複数段設置し
ており、これでチャンバー内泥水がシールド機後方に漏
出するのを防止している。一方、本再生用シールド機３
は発進立坑１部分に設けた元押し装置で推進するため
に、通常のシールド機に装備されているシールド推進ジ
ャッキは装備していない。

【００１６】図６は、本工法に用いる再生用セグメント
４で、同セグメント４は公知のＲＣセグメントと同様
に、１リングが数ピースに分割されており、各々のピー
スはリング間およびセグメント間とも、セグメントの外
周面に設置したボルトボックス部で、ボルトにより結合
されている。このセグメントには、予め中空の円管が埋
設されており、セグメントを組み立てたときには、この
円管がトンネル軸方向に繋がり、シールド発進立坑１
と、再生シールド機のチャンバー室が、この円管を通し
て貫通する。（図７参照） この円管は使用目的に応じて必要な内径のものを多数設
置しておき、掘削土砂の流体輸送に必要な送泥管１３お
よび排泥管１４、裏込注入管、セグメント推進時に地山
と再生セグメントの摩擦力を低減するための潤材注入
管、再生一次覆工と既存一次覆工との空隙をモルタル充
填するためのモルタル注入管１９、およびシールド機の
動力線の設置スペース等として使用する。このうち、裏
込モルタル注入管および潤材注入管１８は、管の先端を
シールド機チャンバー室ではなく、再生セグメント外側
地山面に貫通させる。（図８参照） また、モルタル注入管１９は管の先端を再生用セグメン
ト４内側の既設トンネル面に貫通させている。（図９参
照） さらに、これらの管は再生用セグメント４の構築が終了
した時点で、必要に応じて鉄筋等で補強し、モルタルを
充填して、再生用セグメント４本体の強度の増加を図る
ものとする。

【００１７】また、再生セグメント４の内側には数個の
突起２０を設けておき、同各突起２０は再生セグメント
４を組み立てたときに、再生セグメント４と既設のセグ
メントが面接触するのを防止することによって再生セグ
メント４と既設のセグメント間の摩擦力をほとんど無く
すことができる。これによりシールド機の推進力の低減
が図れるので、小規模な推進設備で長距離の推進が可能
となる。さらに、この突起２０により既設セグメントの
移動・変形を、再生用セグメント４によって拘束するこ
とができ、再生用セグメント４構築時の既設セグメント
の破損を防止することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば前記したように、既存の
シールドトンネルにおけるある一部区間に再生用シール
ド機の発進立坑を設置し、既存のシールドトンネルの外
周を包み込む形で新たな再生用シールド機を設置し、同
再生用シールド機を設置し、同再生用シールド機の後部
に新たに再生一次覆工を構築することによって、既存の
シールドトンネルの外側に新たに一次覆工を構築するこ
とにより、覆工部材の再生が図られ、トンネルの耐用年
数の増大が図られる。

【００１９】また再生一次覆工が既存の覆工部材と重合
され、全体として外圧に抵抗することから、覆工全体の
強度増加が図られ、耐震性の向上が図られる。更に本発
明によればトンネル内部に二次覆工を構築するなど、既
存トンネルの内空断面を損失させることなく、完全な漏
水防止策が図られる。請求項２の発明によれば、前記シ
ールドトンネル再生工法における既存のシールドトンネ
ルの外周を包み込むリング状のスキンプレートを備えて
いるシールド機前面に回転式掘削機が設けられ、同掘削
機が円周方向に回転することによって土砂を掘削し、同
掘削土を送排泥管、アジテータ等の流体輸送装置によっ
て坑外に搬出することによって、既存トンネル内に二次
覆工を構築するなど内部断面をせばめることなく、完全
な漏水防止策が図れる。

【００２０】また再生一次覆工を築造したのち、既存の
覆工部材を撤去すると、トンネル内空断面の拡大が図ら
れ、トンネルの機能が向上される。請求項３の発明によ
れば、再生一次覆工セグメント内にトンネル軸に沿っ
て、掘削土砂搬出用の送排泥管、滑材、裏込材注入管が
予め埋設されることによって再生用シールド機によって
掘進作業が、効率よく行なわれ、再生一次覆工セグメン
トに設けられた突起によって既設セグメントとの摩擦変
形が防止され、同既設セグメントの変形が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】再生用シールド機の発進立坑の構築状況を示す
縦断面図である。

【図２】再生用シールド機の推進状況を示す断面図であ
る。

【図３】図２の矢視Ａ−Ａ図である。

【図４】図２の要部拡大断面図である。

【図５】図４の矢視Ｂ−Ｂ図である。

【図６】再生用セグメントの斜視図である。

【図７】再生用セグメントの取付状況を示す縦断面図で
ある。

【図８】図７に示すセグメントからの滑材注入状況を示
す断面図である。

【図９】図７に示すセグメントからのモルタル注入状況
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 発進立坑 ２ 既存のシールドトンネル ３ 再生用シールド機 ４ 再生用セグメント ５ エントランスパッキン ６ 反力壁 ７ 推進装置 ８ 土留壁 ９ 面盤 １０ カッタービット １１ スキンプレート １２ カッター駆動用モーター １３ 送泥管 １４ 排泥管 １５ テールシール １６ リング間継手 １７ セグメント間継手 １８ 裏込モルタル注入管および潤材注入管 １９ モルタル注入管 ２０ 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 定雄 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存のシールドトンネルにおけるある一
   部区間に再生用シールド機の発進立坑を構築し、同発進
   立坑より既存のシールドトンネルの外周を包み込む形
   で、新たな再生用シールド機を設置し、同再生用シール
   ド機の後部において新たに再生用一次覆工を組み立て、
   同再生用一次覆工を推進して、既存のシールドトンネル
   の外周部を前記再生用シールド機で掘削しながら、順次
   新たな再生用一次覆工を組み立てて、既存のシールドト
   ンネルの外周に新たな再生用一次覆工を構築して前記既
   存のシールドトンネルを再生することを特徴とするシー
   ルドトンネル再生工法。
2. 【請求項２】 前記シールドトンネル再生工法におい
   て、既存のシールドトンネルの外周を包み込むリング状
   のスキンプレートを備えているシールド機において、同
   シールド機前面に円周方向に回転して、土砂を掘削する
   回転式掘削機が備えられているとともに、掘削した土砂
   を流体輸送装置によって坑外まで搬出する送・排泥管、
   アジテーターよりなる排土機構が備えられていることを
   特徴とするシールドトンネル再生装置。
3. 【請求項３】 前記シールドトンネル再生用シールド機
   において再生一次覆工用セグメントの内部に、トンネル
   軸方向に沿って掘削土砂搬出用流体輸送用送泥管、排泥
   管、滑材注入管、裏込注入管、およびモルタル注入管が
   予め埋設され、且つ前記再生一次覆工用セグメントの内
   面に既設セグメントとの摩擦力を低減させるとともに、
   既設セグメントの変形防止用の突起が備えられ、さら
   に、リング間継手、およびセグメント間継手がセグメン
   トの外周面に設置されてなることを特徴とするシールド
   トンネル再生工法用セグメント。