JP2003056287A

JP2003056287A - 既設トンネルの補強方法

Info

Publication number: JP2003056287A
Application number: JP2001245381A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kaneko; 金子研一; Masanori Hirachi; 平地正憲
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】既設トンネルを供用したままで実施可能な既
設トンネルの補強方法を提供すること。【解決手段】既設トンネル１の外周地盤に螺旋状の注
入孔２を形成し、前記注入孔から補強材を注入すること
によって既設トンネルの外周地盤を強化する方法であ
る。この結果、既設トンネルの外周に筒状の強化部３が
形成される。螺旋状の注入孔は、パイプ４を螺旋状に挿
入することによって形成する。そして、所定の位置まで
パイプを挿入した後にパイプを引き抜きながらそのパイ
プから補強材を注入することによって既設トンネルの外
周地盤を強化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、老朽化するなどし
て補強が必要となった既設トンネルの補強方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】老朽化して所定の性能を満たさなくなっ
た場合や、新たな設計基準で設計し直すと構造耐力が不
足する場合に、既設のトンネルを補強又は改築する必要
がある。既設のトンネルを新たなトンネルに改築する場
合は、例えば既設トンネルａを包囲する環状シールドｃ
によって既設トンネル（撤去部ｄ）を撤去しながら既設
トンネルａより一回り大きなトンネルを掘削し、新設ト
ンネルｂを構築する方法がある（図５参照）。また、既
設トンネルａの内側から薬液などの固化材を注入して、
既設トンネルａの外周地盤を強化することによって既設
トンネルａを補強する方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の既設ト
ンネルの補強方法にあっては、次のような問題点があ
る。＜イ＞既設トンネルを撤去しながら新設トンネルを構築
する方法は、下水道用トンネルのように既設トンネルを
破壊した影響が少ない場合には適用できる。しかし、電
力ケーブルを敷設したトンネルや鉄道用トンネルのよう
に、破壊による影響がある場合は防護が必要となり、供
用を中断しなければならない場合もある。特に、鉄道用
トンネルでは、供用中は補強工事が行えないことが多い
ため、電車が運行していないわずかな時間の作業とな
り、施工が不可能となるか又は施工期間が長期化する。＜ロ＞既設トンネルの内側から固化材を注入する方法
は、既設トンネルの径が小さい場合は実施しにくい。特
に、電力用トンネルのように径が小さい上に、ケーブル
棚などによって施工スペースが確保できない場合は、実
施が不可能となるか、ケーブル棚などの盛り替えのため
に効率の悪い作業とならざるをえない。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記したような従来の問題を解
決するためになされたもので、既設トンネルを供用した
ままで実施可能な既設トンネルの補強方法を提供するこ
とを目的とする。また、効率的で効果の高い補強がおこ
なえる既設トンネルの補強方法を提供することを目的と
する。本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の既設トンネルの補強方法は、既設
トンネルの外周地盤に螺旋状の注入孔を形成し、前記注
入孔から補強材を注入することによって既設トンネルの
外周地盤を強化する方法である。この結果、既設トンネ
ルの外周に筒状の強化部が形成される。ここで、補強材
の注入方法としては、自然注入、加圧注入、撹拌噴射に
よる注入などの方法が採用できる。

【０００６】また、既設トンネルの外周地盤にパイプを
螺旋状に挿入し、所定の位置まで前記パイプを挿入した
後に前記パイプを引き抜きながら該パイプから補強材を
注入することによって既設トンネルの外周地盤を強化す
る方法である。補強材の注入を掘削に使用したパイプで
おこなうことで、必要な場所に確実に注入することがで
きる。

【０００７】ここで、上記した既設トンネルの補強方法
において、前記パイプを挿入しながら該パイプの外周に
流動性の充填材を充填するのが好ましい。充填材には充
填後も硬化しないシリコーンなどを使用する。この充填
材は、パイプの挿入又は引き抜き時の潤滑材、削孔した
注入孔の孔壁崩壊を防止するための保護材としての役割
を果たす。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態について説明する。

【０００９】＜イ＞注入孔注入孔２は、既設トンネル１の外周地盤に螺旋状に形成
する補強材を注入するための孔である。外周地盤におけ
る注入孔２の密度は、螺旋のピッチを変えることによっ
て調整できる。また、外周地盤へ挿入する位置（図３の
挿入口４２）や螺旋の径を変えて複数の注入孔２を構築
することで、注入孔２の密度を高めることができる。注
入孔２は、先端にビット４１を取り付けたパイプ４を外
周地盤に挿入することによって構築する。ここで、ビッ
ト４１はパイプ４の径よりも大きな径のものを使用する
のが好ましい。そして、注入孔２の孔壁とパイプ４の間
には、パイプ４の挿入又は引き抜き時の潤滑材とするた
めに、硬化しないシリコーンや泥水などの流動性の充填
材５を充填するのが好ましい。この充填材５は、孔壁の
崩壊を防止するための保護材としての役割も果たす。

【００１０】＜ロ＞強化部強化部３は、注入孔２から補強材を注入することによっ
て強化される部分をいう。補強材には、公知の薬液注入
工法で使用される注入材が使用できる。例えば、セメン
ト系固化材、ベントナイト、水ガラス系薬液、高分子系
薬液などの各種注入材が使用できる。補強材として地盤
に浸透しやすいものを使用した場合は、注入孔２を中心
に広い範囲の外周地盤を強化部３とすることができる。
本発明においては、注入孔２のそれぞれの位置から地盤
に注入した補強材が地盤内部で重なって、既設トンネル
１の外周に筒状又は環状の強化部３が形成されるように
注入をおこなうのが好ましい（図１参照）。また、パイプ４の先端から補強材を高圧噴射しながら地
盤を撹拌することによって、強度が高く、均一な強化部
３を形成することができる。強化部３は、一定のピッチ
で螺旋状に構築するため、トンネル軸方向に均質な補強
層を既設トンネル１の外周に形成できる。

【００１１】以下図面を参照しながら注入孔及び強化部
の構築方法について説明する。

【００１２】＜イ＞注入孔の構築注入孔２を構築するために、螺旋状のパイプ４を外周地
盤に挿入する。パイプ４は、所定の長さのパイプの挿入
と継ぎ足しを繰り返すことによって連続した螺旋状に形
成する。パイプ４を挿入するための装置の一例を図２、
３に示す。この装置では、立坑１１内において、既設ト
ンネル１の中心線の延長線上に設置した中心軸６２に沿
って前後に移動する回転体６１を前方に動かすことによ
ってパイプ４を挿入する。中心軸６２は、立坑１１内に
設置した支持台６４で両端を支持させる。パイプ４は、
螺旋のピッチに合わせて回転体６１の軸方向に間隔をお
いて複数取り付けたアーム６３の先端のグリッパ６５で
保持する。この状態で回転体６１を回転させると、回転
体６１は中心軸６２の表面に設けられた螺旋状の溝又は
ガイドに沿って前進し、パイプ４が前方の外周地盤に押
込まれる。所定の位置まで回転体６１を前進させた後
は、一旦、グリッパ６５を開放してパイプ４を離し、回
転体６１を後方に移動させた後に新たなパイプを継ぎ足
して引き続き挿入をおこなう。

【００１３】パイプ４の挿入時は、ビット４１の先端な
どから充填材５を充填しながらパイプ４の挿入を続け
る。通常使用する直線状のドリルパイプは、パイプを軸
回りに回転させることによって、地盤との抵抗を減らし
て挿入をおこなう。しかし、本発明の螺旋状のパイプ４
はパイプの軸回りの回転が難しいため、パイプ４の外周
に充填材５を充填して潤滑材とする。

【００１４】＜ロ＞強化部の構築強化部３は、パイプ４を引き抜きながら構築する。パイ
プ４は、挿入時と反対の方向に回転体６１を回転させる
ことによって引き抜くことができる。パイプ４を引き抜
きながら、注入孔２から補強材を地盤に注入する。補強
材が注入された既設トンネル１の外周地盤は強化部３と
なる。強化部３は、既設トンネル１外周を覆う筒状に形
成するのが好ましい。なお、本発明は既設トンネルが馬
蹄形であっても適用することができる。

【００１５】＜ハ＞施工の効率化例えば、図３に示した挿入口４２の１８０度反対側に別
の挿入口を設けて、そこからパイプ４を挿入することに
よって２本同時に注入孔２を構築することができる。２
本の螺旋状の注入孔２で既設トンネル１を覆う場合は、
１本の螺旋状の注入孔２で覆う場合に比べて螺旋のピッ
チを大きくすることができる。螺旋のピッチが大きくな
れば、短い時間で強化部３を構築できるため、施工の効
率化につながる。

【００１６】＜ニ＞その他の挿入装置鉄道用トンネルなど既設トンネル１の中心線の延長線上
に、パイプ４を挿入するための挿入装置を設置できない
場合がある。このような場合には、既設トンネル１の内
径より大きな内径を有する筒状の筒状軸６７の周りに回
転筒６６を回転させることによってパイプ４を地盤中に
挿入する（図４参照）。

【００１７】

【発明の効果】本発明の既設トンネルの補強方法は以上
説明したようになるから次のような効果を得ることがで
きる。＜イ＞既設トンネルの外周地盤を外周地盤に形成した注
入孔から強化する。このため、既設トンネルを供用した
ままで補強することができる。＜ロ＞ケーブル棚を盛り替えたり、防護をおこなったり
する必要がないため、効率的に施工できる。＜ハ＞螺旋のピッチを小さくしたり、螺旋状の注入孔の
本数を増やしたりすることで補強の効果を調整できる。
このため、効果的で経済的な補強をおこなうことができ
る。＜ニ＞補強する既設トンネルの延長が長くなった場合で
も、既設トンネルがガイドとなるため強化部を確実に既
設トンネルの外周に構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の既設トンネルの補強方法の実施例の説
明図。

【図２】螺旋状のパイプを挿入する装置の実施例の説明
図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】その他のパイプ挿入装置の実施例の断面図。

【図５】従来の環状シールドを使用した既設トンネルの
補強方法の実施例の断面図。

【符号の説明】

１・・・既設トンネル２・・・注入孔３・・・強化部４・・・パイプ５・・・充填材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設トンネルの外周地盤に螺旋状の注入孔
を形成し、前記注入孔から補強材を注入することによって既設トン
ネルの外周地盤を強化する、既設トンネルの補強方法。
【請求項２】既設トンネルの外周地盤にパイプを螺旋状
に挿入し、所定の位置まで前記パイプを挿入した後に前記パイプを
引き抜きながら該パイプから補強材を注入することによ
って既設トンネルの外周地盤を強化する、既設トンネルの補強方法。
【請求項３】請求項２に記載の既設トンネルの補強方法
において、前記パイプを挿入しながら該パイプの外周に流動性の充
填材を充填することを特徴とする、既設トンネルの補強方法。