JP2003148091A

JP2003148091A - 既設トンネル覆工の補強構造とその施工方法

Info

Publication number: JP2003148091A
Application number: JP2001342799A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Matsumoto; 嘉司松本; Kazuaki Kiriyama; 和晃桐山; Hiroaki Hagamida; 裕章羽上田; Minoru Kakizaki; 稔柿崎; Kenichiro Imafuku; 健一郎今福; Noriyuki Hirozawa; 規行広沢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】既設の老朽化したトンネルの補修・補強に際
し、建築限界に対し、余裕を持って設置することがで
き、さらに、迅速施工、アーチ材の形状調整、安定性の
向上等を図った既設トンネル覆工補強構造体を提供する
ことを目的とする【解決手段】既設トンネルの覆工内面１ａに狭い隙間
４を設けて配置されるアーチセグメント３同士が、トン
ネル軸方向に嵌合継手１２で接合されてアーチ材２が構
成され、アーチセグメント３の下端が覆工下端コーナー
６において固定手段７を用いて固定され、各アーチセグ
メント３が覆工内面１ａにネジ棒５やグラウト材などの
密着手段により保持されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、老朽化した、また
は健全な鉄道トンネル、道路トンネル、水路トンネル等
の既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥
落を未然に防止したり、覆工の剥落があった場合でもト
ンネル内に剥落片が落下しないように保護すること、さ
らには、土圧等の外力による変状に対して補強すること
を目的とした既設覆工内面の補強構造とその施工方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の老朽化したトンネルの補修・補強
対策については、「トンネル補強・補修マニュアル」：
平成２年１０月（鉄道技術研究所）や、「変状トンネル
対策工設計マニュアル」：平成１０年２月（鉄道技術研
究所）がある。

【０００３】これらのマニュアルでは、トンネルの変状
原因に応じて十数種の対策工法が示され、適切なものを
選定するようにされている。この対策工法のうち、覆工
コンクリートの剥落対策として適用できるものは、
「当て板工法」、「鋼板接着工法」と「セントル補
強工」がある。

【０００４】また、前記「鋼板接着工法」に類似する他
の従来技術として、特開平１０−１７６４８８号「既設
トンネルの内張構造」で開示されている「鋼板内張工
法」がある。

【０００５】前記の「鋼板内張工法」は、既設トンネ
ル断面に対して僅かに小さい相似形のアーチ部材（鋼
板、強化プラスチックの内張り材）を、トンネルの下部
周壁に設置された受け部材の上部で支持させ、かつトン
ネル上部周壁の内面に隙間を設けて設置した後、受け部
材に固定し、上部周壁とアーチ部材の隙間には透水性グ
ラウト材を充填し、上部周壁からの漏水は透水性グラウ
ト材内を通過させてアーチ部材の下端から排出するもの
である。

【０００６】しかし、隣接するアーチ部材同士は溶接接
合され、短時間内での施工が困難であること、ケーブル
が配線されたトンネルでは、溶接スパッタがトンネル内
の既設配線に損傷を与える心配がある。また、隙間に充
填するグラウト材に対しては、アーチ部材の端部からの
漏れ防止処理を施す必要があり、施工に多大な時間と手
間がかかることなり、鉄道・道路トンネルのように車両
通行規制等による短時間の制約を受ける際、施工が不可
能となる場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の前記の問題を解決することにあり、既設の老朽化
したトンネルの補修・補強に際し、建築限界に対し、他
工法に比べて余裕を持って設置することができ、さら
に、アーチ材の迅速施工、アーチ材の形状調整、安定性
の向上等を図った既設トンネル覆工補強構造体を提供す
ることを目的とする。なお、本発明において、アーチ材
とは、覆工内面の保護範囲にわたって配設したものをい
い、周方向に１枚もので形成されたアーチセグメントを
トンネル軸方向に嵌合継手を接合して設置されるものを
いう。

【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、本発明は次のように構成する。

【０００９】第１の発明は、既設トンネルの覆工内面に
狭い隙間を設けて、覆工内面と相似形状でトンネル軸方
向に嵌合継手を備えた縮径可能な鋼板製のアーチセグメ
ントが前記嵌合継手を接合して設置されており、該アー
チセグメントの下端が覆工側壁または覆工下端コーナー
に固定され、さらに、該アーチセグメントが密着手段に
より覆工内面に密着保持されている既設トンネル覆工の
補強構造を特徴とする。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
嵌合継手を凹凸差込み形式とし、凹継手の外側突片を内
側突片よりもトンネル軸方向に長くしたことを特徴とす
る。

【００１１】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記アーチセグメントを覆工内面に密着する手段
を、アーチセグメントの複数箇所に設けたネジ孔に螺着
して前記覆工内面に押圧させるように設けたネジ棒と、
アーチセグメント背面の覆工との隙間に配設したグラウ
ト材充填の袋体の何れか一方、または両部材の組み合わ
せで構成したことを特徴とする。

【００１２】第４の発明は、覆工内面に対向した伸縮機
構を備え既設トンネル内を走行する搬送台車に、覆工内
面と相似形状で、トンネル軸方向に凹継手の外側突片を
内側突片より長くした凹凸差込形式の嵌合継手を備えた
縮径可能な鋼板製のアーチセグメントを搭載し、該伸縮
機構によってアーチセグメントをトンネルの中心側に縮
径した状態で搬送し、所定位置に到達した後、アーチセ
グメントの覆工内面側に拡径して凸継手を先に設置済み
のアーチセグメントの凹継手の外側突片に当接し、トン
ネル軸方向にスライドさせて嵌合継手を接合させて設置
し、次にアーチセグメントの下端を覆工側壁または覆工
下端コーナーに固定し、密着手段により覆工内面に密着
させるようにした既設トンネル覆工の補強構造の施工方
法を特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明において、アーチセグメント（アーチ
材）は鋼板製の薄肉構造であり、トンネル内空側への張
り出しが小さく、建築限界を侵すことなく設置できるも
のである。

【００１４】アーチセグメントのトンネル軸方向継手
は、嵌合継手構造であり、形成されたアーチ下端部はト
ンネル覆工側壁または覆工下部コーナーに固定して設置
されている。この構成によりアーチセグメントの迅速施
工が行えると共に、アーチセグメントを設置直後に車両
を通過させる状態であってもアーチセグメントを覆工内
面にネジ棒による密着手段を介して押圧・密着させ、ア
ーチ形状を調整したり、アーチの安定性を高めることが
できる。さらに、グラウト充填の密着手段を併用すれば
安定性をさらに高めることができる。

【００１５】また、前記のアーチセグメント（アーチ
材）の継手部は凹凸部の嵌合継手となっており、嵌合凹
部の既設覆工側の溝壁（外側突片）は内空側の溝壁（突
片）よりトンネル軸方向に張り出ているため、新設アー
チ材の嵌合凸部を、覆工側の溝壁（嵌合凹部の外側突
片）をガイドに迅速に嵌合することができる。

【００１６】またさらに、前記のように、アーチセグメ
ントのトンネル軸方向継手が嵌合継手接合により、鋼板
内張り工法に比べ、短時間施工が可能である。また、溶
接の場合、スパッタなどの飛散によるトンネル内配線へ
の損傷が懸念されるが、本発明は、嵌合継手による無溶
接構造であるため、配線に対する安全性が確保される。

【００１７】既設覆工の内面と保護構造であるアーチ背
面との隙間を介しての密着手段として、アーチ周方向に
断続的にネジ棒（スペーサー）が配置され、アーチセグ
メントの設置と同時に既設覆工と密着させることがで
き、これに併せてアーチ材の形状調整が容易かつ短時間
で行える。このため、アーチセグメントの設置直後に車
両通行に支障がない。前記の密着手段として、ネジ棒
（スペーサー）に代えてグラウト袋を設置してもよく、
この場合も前記と同様にアーチ材の安定性を高めること
ができる。なお、グラウト袋を用いているため、アーチ
材端部の漏れ防止処置が必要なく、容易かつ短時間に施
工できる。

【００１８】また、アーチ下端部固定した状態でネジ棒
（スペーサー）またはグラウト袋、又は両部材の併用に
より、覆工内面に密着させているので、アーチ材に軸力
を付加することができ、安定性を一層向上させることが
できる。

【００１９】前述のアーチセグメント（アーチ材）は、
覆工内面全周に連続した１枚のセグメント面板からなる
アーチセグメント（トンネル周方向に分割製作された面
板をトンネル坑外で溶接接合して１枚としたものを含
む）は、トンネル軸方向に凹凸嵌合構造の嵌合継手を有
し、縮径してトンネル内に搬入した後、設置箇所にて拡
幅し、嵌合継手を介して接合しながら設置することがで
き、施工が迅速・容易にできる。

【００２０】なお、本発明を既設鉄道トンネルに適用す
る場合は、アーチセグメントを縮径状態で既設トンネル
内を搬送するため、天井にトロリー線のないディーゼル
車が運行する非電化鉄道トンネルまたは、電化トンネル
においては、トロリー線を一時撤去可能な運行休止トン
ネルに適用できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参
照して説明する。

【００２２】図１は、既設鉄道トンネルにおいて、トン
ネル上部の覆工コンクリート（既設覆工という）１の剥
落を防護する金属製アーチ補強構造（アーチ材２とい
う）を設置した横断面図である。

【００２３】アーチ材２は、図２に示されるようにトン
ネル全周方向を覆う面板をトンネル軸方向に分割したア
ーチセグメント３を主要素として構成される。図１、図
２によって本発明の概要を説明する。各図には、トンネ
ル全周方向を覆う鋼板製のアーチセグメント３をトンネ
ル軸方向に接合してなるアーチ材２が、既設覆工１の内
面１ａに狭い隙間４を形成した態様で配置されており、
さらに、アーチ材２の下端が、覆工下端コーナー６にお
いて固定手段７で固定されている。

【００２４】また、前記の隙間４が形成されるようアー
チ材２（セグメント）の背面にスペーサーとして複数の
ネジ棒５を所定長突出させ、このネジ棒５の先端を既設
覆工１の内面１ａに押圧させてある。アーチ材２の背面
の隙間４には、ネジ棒５に代えてグラウト材を充填し
て、覆工内面１ａに密着させることがある（詳細構造は
図９で説明する）。

【００２５】アーチセグメント３は、トンネル軸方向の
間をそれぞれ嵌合凹凸部で接合して構成され、トンネル
内全周を覆うように設けられており、かつ下端部は、固
定手段７により覆工下端コーナー６に固定されている
（詳細構造は図７、図８で説明する）。

【００２６】実施形態に係るアーチ材２は、前述したと
おり、トンネル軸方向には分割されているが、トンネル
周方向には連続した１枚の板状のアーチセグメント３か
らなっており、図１に２点鎖線で示すように、このアー
チセグメント３をトンネル外で縮径したうえ、エレクタ
ー８を用いてトンネル内に搬入し、トンネル内の設置箇
所で拡径し、覆工内面１ａに僅かの隙間４をあけて近接
させ、かつ、トンネル軸方向に凹凸の嵌合継手で接合し
て組立てて構成される（図１０、図１１で後述する）。
実施形態のアーチ材２は、主として給電線などの障害物
がなく、アーチセグメントを縮径してトンネル内に搬入
移動して設置可能なケースに適用される。

【００２７】アーチセグメント３は、前述のとおり覆工
内面とほぼ相似形に湾曲させた比較的薄肉の鋼板からな
る面部材１０で構成されるが、その材料は、鋼製、ダク
タイル鋳鉄製、ステンレス製等の金属製および、ＦＲＰ
などの材料のアーチセグメントを使用することができ
る。

【００２８】アーチセグメント３の嵌合継手１２につい
て説明すると、該嵌合継手１２は凹凸嵌合継手としてい
ることでボルトを使用せず、ボルト等の長期間径過での
緩み、錆び切れなどによる落下の危険をなくして、トン
ネル内の安全性を図っている。そして、各アーチセグメ
ント３は図に示すように、隣接する嵌合継手１２を嵌合
しながらトンネル軸方向にスライドさせ、先行して配設
されたアーチセグメント３の嵌合継手１２に差し込んで
嵌合させながら接合する。

【００２９】図３〜図５は、各種の嵌合継手の形態と嵌
合状態を示す。図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すようにアーチ
セグメント３のトンネル軸方向の両辺において、面部材
１０の両端縁に凹凸嵌合の嵌合継手１２が設けられ、こ
の嵌合継手１２を介して複数のアーチセグメント３を既
設の覆工内面１ａに沿ってトンネル軸方向に接合してア
ーチ材２が構成される。

【００３０】アーチセグメント３の面部材１０に設ける
嵌合継手１２は、例えば、面部材１０の両端面を凸状ま
たは凹状に切削加工することで一体的に製作したり、面
部材１０の両側面または一側面に継手用鋼板を溶接した
り、あるいは厚みのある鋼板等に嵌合用の凸部または凹
部を形成した金属製縁金物１７を別途製作し、この金属
製縁金物１７を面部材１０の端部に溶接、かしめ、また
はその両者を併用して固着して製作することができる。

【００３１】なお、嵌合継手の嵌合凹部（雌嵌合継手）
１４は、アーチ外面側の溝壁（突片）１４ａがトンネル
内空側の溝壁（突片）１４ｂよりトンネル軸方向側に張
り出した構造とする。

【００３２】図３（Ａ）は、嵌合凹部１４はアーチセグ
メントの面部材１０を板材１５で挟み溶接１６で接合す
ることによって形成している。図３（Ｂ）は、トンネル
軸方向継手部の肉厚部を切削加工して凹部を形成してい
る。図３（Ｃ）は、凹凸形状の金属製縁金物１７をアー
チセグメント辺に溶接１６で接合している。また、図３
（Ｄ）は、嵌合凹部１４は、L字型に曲げ加工した板材
を面部材１０の外面に溶接１６で接合することによって
形成し、差し込み側の嵌合凸部１４ｃは、板材を面部材
１０の外面に溶接１６で接合することによって形成して
いる。

【００３３】前記の各嵌合継手１２によると、新設のア
ーチ材２を先行するアーチ材２に接合するに際し、トン
ネル軸方向側に張り出したアーチ外面側の溝壁（突片）
１４ａをガイドとして、新設側の嵌合凸部１４ｃを嵌合
凹部１４に迅速に嵌合できる。

【００３４】また、各嵌合継手は図４（Ａ）、（Ｂ）に
示すように、嵌合継手１２の嵌合凹凸部間には、止水ゴ
ム、中空止水ゴム、水膨潤性止水材等の止水材１８を入
れ込み、漏水に対する止水を施す。

【００３５】さらに、図５に示すように、止水材１８と
して止水ゴム等を設置した場合に、トンネル軸方向継手
の反力に抵抗するため、継手部には、数ヶ所に止金具２
０を仮設設置する。止金具２０は、ボルト孔２１を有す
る連結板２０ａと、スペーサー２３とボルト２２から構
成される。図示のように、この連結板２０ａをトンネル
軸方向継手の両側に延長してスペーサー２３を介して配
置し、連結板２０ａに開設のボルト孔２１とスペーサー
２３のボルト孔２４を挿通してボルト２２をアーチセグ
メントに開設のネジ孔２５に螺着する。これにより、ト
ンネル軸方向継手の止水ゴム等の止水材１８の圧縮状態
を保持して完全に止水できる。止金具２０は、アーチセ
グメント３と既設覆工との隙間確保のために設けるネジ
棒５を設置後、またはアーチ材背面のグラウト材充填完
了後に取り外してもよい。

【００３６】アーチセグメント同士を嵌合した後に設置
するネジ棒５は、図６に示すように、アーチセグメント
内外面へ貫通するネジ孔２６に螺合させ、ネジ棒先端を
既設覆工に接触するまで張り出す。さらに、ネジ棒５を
覆工内面１ａに押圧することで、アーチ材２のアーチ形
状を調整したり、アーチ材２の安定性を高める。

【００３７】図１と図７を参照して、アーチ材２の下端
部の固定手段７の第１例を説明する。

【００３８】図７に示すように、覆工下端コーナーに設
けた基盤２７にアンカーボルト２８がアンカーされてお
り、Ｃ形鋼製の支持体２９の下フランジ２９ａに開設の
ボルト孔に前記アンカーボルト２８を挿通し、下フラン
ジ２９ａの上下面を挟んでダブルナット３１をアンカー
ボルト２８のネジ部に螺着すると共に、下フランジ２９
ａとコーナー基盤２７の上面との間にモルタル３６を充
填することで、支持体２９を所定高さに固定する（な
お、支持体２９の下フランジ２９ａをコーナー基盤２７
の上面に直接に当接し、普通のボルトで締結してもよ
い）。

【００３９】アーチセグメント３の下端部には、内向き
支承フランジ３２が溶接され、補強リブ３７で補強して
接合されている。そして、内向き支承フランジ３２を支
持体２９の上フランジ２９ｂの上面に当てがい支持させ
ると共に、その接合部を挿通する複数のボルト３３とナ
ット３５を締結することで、固定手段７が構成される。
このように固定手段７でアーチセグメント下端を覆工下
端コーナー基盤２７に固着することで、前述の密着手段
との相互作用でアーチ材２を覆工内面１ａに安定して保
持される。

【００４０】次に、図８を参照して、アーチ材２を覆工
側端部の支持体に固定する固定手段７の例を説明する。

【００４１】同図に示すように、固定手段７は、まず、
所定板厚の金属板の内面に所定の切削加工を施してなる
支持体３８の外面を、ゴム等の反発材（バネ性材料）か
らなる間隙材３９を介して覆工側壁１ｂに当てがい、支
持体３８と間隙材３９を貫通してトンネル覆工に設けた
ホイールアンカーを用いてアンカーボルト４０で該支持
体３８を覆工側壁１ｂに固着する。

【００４２】支持体３８の上部において、段差部４１か
ら上が薄板部３８ａ、下が厚板部３８ｂとされている。
そして、支持体３８の段差部４１の上側にアーチセグメ
ント３の下端部を当てがい、止め板４５をかぶせて支持
体３８に設けたネジ穴４３で固定する。なお、アーチセ
グメント３の下端部には、ボルト４６が貫通する長孔を
設けておく。

【００４３】隙間４を有して覆工内面１ａに密着させる
手段として、ネジ棒５をアーチセグメント外面に突出し
て設ける他、アーチセグメント背面にグラウト材を充填
して密着させてもよい。以下グラウト材充填による密着
手段を図９によって説明する。

【００４４】グラウト材の充填によるアーチセグメント
背面の密着性確保は、アーチ形状に組立てたアーチセグ
メント３、すなわち、アーチ材２の変形を拘束し、アー
チセグメントの薄肉化を図るうえで重要である。このグ
ラウト材による密着手段にあっては、図９に示すよう
に、アーチセグメントの背面と既設トンネルの覆工内面
１ａとの間に設けた隙間４に、グラウト袋にグラウト材
を充填してアーチセグメント背面のトンネル周方向ほぼ
全長を覆工内面１ａに密着させている。

【００４５】グラウト材の充填手段として、通常は、シ
ール材で仕切りを設けて注入する方法が行われている
が、この方法では、シール材のセットが困難で漏れが生
じやすい。そこで、本発明におけるアーチセグメント背
面側のグラウト材の充填には、グラウト袋４７を用いて
施工の迅速化と確実化を図っている。図９はトンネル周
方向全長に延びる１枚の鋼板製のアーチ材２（アーチセ
グメント３）の背面にグラウト袋４７を所定間隔をあけ
て多数設置し、このグラウト袋４７へグラウト材を充填
する態様を示している。

【００４６】すなわち、図９はグラウト袋４７の片面を
アーチセグメント背面の円弧状のほぼ全面に貼り付けた
例である。図示の全面グラウトの場合は、複数の各グラ
ウト袋４７の間に隙間を設けて漏水流路４８としてい
る。この漏水流路４８は、アーチセグメント３に既設覆
工１のクラックなどからの漏水が被圧水として作用しな
いように設けるものである。各グラウト袋４７は、グラ
ウト注入ホース４７ａとエアー抜きホース４７ｂを有し
ており、各ホース４７ａ、４７ｂはアーチセグメントを
内外に貫通する孔４９を通してアーチセグメント内空側
に引き出している。また、グラウト袋４７はトンネルに
搬入前にアーチセグメント背面に張付け設置しておく。

【００４７】前述のように、アーチセグメント背面にグ
ラウト袋４７を設置したアーチセグメント３を、トンネ
ルに搬入し拡径した後、アーチセグメント内空側からグ
ラウト注入ホース４７ａを通してグラウト袋４７にグラ
ウト充填を行う。そして、グラウト袋４７に取付けられ
たエアー抜きホース４７ｂからグラウト溢流を確認する
ことで、袋体にグラウト材が充填されたことを確認す
る。

【００４８】グラウト袋４７の材料は、柔軟性があっ
て、注入したグラウト材が内部に円滑に充填され、周り
の隙間を埋めるものがよく、例えば、合繊シート、テン
ト生地を縫製して袋状としたものなどがある。ゴム製袋
体を使用する場合は、過剰に膨張しないように変形を制
限するため２重にした方がよい。

【００４９】先に述べたように、グラウト材の充填によ
るアーチセグメントン背面の覆工内面１ａとの密着性確
保は、アーチ形状に組立てたアーチセグメントの変形を
拘束し、アーチセグメントの薄肉化を図るうえで重要で
ある。この点で、図示のようにグラウト材は、アーチセ
グメント背面に全面的に配設したのが望ましいが、少な
くとも、トンネル軸方向に隣り合うアーチセグメント相
互を連結する嵌合継手１２に沿ってトンネル周方向全域
に施せばよい。

【００５０】図１０、図１１は、本発明の既設トンネル
覆工補強構造の施工方法に関するもので、エレクター８
によってアーチセグメント３を縮径してトンネル内の所
定場所に搬入し、所定の設置場所にて拡径し、覆工内面
１ａに設置する態様示す。

【００５１】エレクター８はシールドトンネルのセグメ
ント設置や、従来技術で示した「鋼板内張工法」で用い
られている公知のものが使用できる。エレクター８は、
トンネル９の底盤に敷設したレール５０に沿ってエレク
ター本体８ａに設けた走行車輪５１により走行する。エ
レクター本体８ａには、運転操作部５２に設けられたハ
ンドル５３、トンネル半径方向に伸縮自在に設けられた
複数のアーチセグメント拡径用ジャッキ５４などが設け
られている。

【００５２】そして、トンネル入口部において、エレク
ター８のアーチセグメント拡径用ジャッキ５４を縮めた
状態で先端支持部５４ａにアーチセグメント３を搭載
し、下端部をチエンブロック４２を用いてエレクター本
体８ａに引寄せ係止させることでアーチセグメント３を
トンネル中心側に収縮状態に支持した上、図１０に示す
ように、トンネル内の所定の設置場所に搬入する。

【００５３】アーチセグメント３の設置場所に到達した
ら、図１１に示すように、アーチセグメント３の下端部
をチエンブロック４２から外してエレクター８のアーチ
セグメント拡径用ジャッキ５４を伸長させ、アーチセグ
メント３を拡径することで覆工内面１ａに僅かの隙間４
をあけて近接させ、さらに、嵌合凹凸部からなるリング
継手１２ａを介してトンネル軸方向に隣り合うアーチセ
グメント３同士を接合したうえ、アーチセグメント３を
アンカーを介して覆工内面１ａに配置する。アーチセグ
メント３の下端部は、覆工下端コーナー６へ固定手段７
で固定され、さらに、アーチ材２の背面に配置したグラ
ウト袋（図示省略）にグラウト材を充填することで、ア
ーチ材２が覆工内面１ａに密着される。

【００５４】また、アーチセグメント３をトンネル内に
搬入する際、安全性、障害物などの関係で、アーチセグ
メント３を軌道の車両限界内に収めて搬入することが必
要な場合があるが、この場合も、本発明の鋼板製のアー
チセグメント３は可撓性を有しているから必要な径に収
縮した状態を容易に保持して搬入できる。またこの場
合、アーチセグメント３の周方向の長さを短すれば、拡
径時に比べて大きく収縮した状態を一層容易に保持し易
い。この場合、覆工側面に設けた固定手段で固定する
か、又はトンネル両側下半部分には受け部材を配置し、
この受け部材に半円状のアーチ材２の両端を接合するよ
うに構成することもできる。

【００５５】以上説明した実施形態は適宜設計変更して
構成してよく、設計的変更は本発明に含まれるものであ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明によると次の効果がある。

【００５７】鋼板製補強構造であるアーチセグメント
（アーチ材）は薄肉構造であり、トンネル内の占有空間
を最小限に抑えているので、建築限界に対し、他工法に
比べ余裕を持って設置することができる。また、嵌合継
手を用いてアーチセグメントを設置すること、密着手段
によるアーチ形状調整の容易化により迅速施工が可能で
ある。

【００５８】さらに、アーチ状の鋼板製補強構造を形成
するアーチセグメントにおける、トンネル軸方向の嵌合
継手は、接合作業が簡易な凹凸嵌合による継手によるた
め、迅速施工が行え、さらに、アーチセグメント下端を
覆工内面コーナー下端部に固定手段を用いて固着するこ
とでアーチの安定性を高めることができる。また、アー
チセグメントの設置後は、覆工内面との密着手段である
ネジ棒により、アーチの形状調整およびアーチの安定性
を一層容易に高めることができる。

【００５９】ネジ棒（スペーサー）に加えてグラウト袋
を設置した場合も、前記と同様にアーチ材の形状調整や
支持が容易かつ短時間で行える。グラウト充填時に端部
止水処理が必要なく、施工が容易かつ短時間で行える。
さらに、アーチセグメントは、縮径して既設トンネル内
を容易に搬送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る既設トンネル覆工の補
強構造の横断面図である。

【図２】鋼板製アーチ補強構造を構成する実施形態に係
るアーチセグメント（アーチ材）の斜視図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、嵌合継手
の第１例、第２例、第３例、第４例の説明図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、第１例の嵌合継手に止水ゴ
ムを介在させ例の説明図で、（Ａ）は止水ゴムの圧縮前
を、（Ｂ）は止水ゴムの圧縮後を示す図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、図４（Ｂ）に示す止水ゴム
の圧縮を保持するため、嵌合継手に止め金具を取付けた
断面図と正面図である。

【図６】アーチセグメントを覆工内面に密着させるため
のネジ棒（スペーサー）の取付け態様を示す断面図であ
る。

【図７】アーチセグメント下部の固定構造の例を示す断
面図である。

【図８】アーチセグメント下部を覆工側面に固定する固
定構造の例を示す断面図である。

【図９】（Ａ）は、アーチセグメント（アーチ材）の密
着手段として背面にグラウト袋を配置した状態の斜視
図、（Ｂ）は、グラウト袋の斜視図である。

【図１０】アーチセグメント（アーチ材）を縮径した状
態でエレクターで支持して、トンネル内設置箇所に搬入
した状態の正面図である。

【図１１】図１０のアーチセグメント（縮径したアーチ
材）をエレクターにより拡径した状態の正面図である。

【符号の説明】

１既設覆工１ａ覆工内面１ｂ覆工側壁２アーチ材３アーチセグメント４隙間５ネジ棒６覆工下端コーナー７固定手段８エレクター９トンネル１０面部材１２嵌合継手１３金属製縁金物１４嵌合凹部１４ａアーチ外面側溝壁（外側突片）１４ｂアーチ内面側溝壁（内側突片）１６溶接１７金属部材１８止水材２０止め金具２０ａ連結板２１ボルト孔２２ボルト２３ボルト孔２４ボルト孔２５ネジ孔２６ネジ孔２７覆工下端コーナー基盤２８アンカーボルト２９支持体２９ａ下フランジ２９ｂ上フランジ３１ナット３２内向き支承フランジ３３ボルト３４ナット３５ダブルナット３６モルタル３７補強リブ３８支持体３８ａ薄板部３８ｂ厚板部３９間隙材４０アンカーボルト４１段差部４２チエンブロック４５止め板４６ボルト４７グラウト袋４７ａグラウト材注入ホース４７ｂエアー抜きホース４８漏水流路４９孔５０レール５１走行車輪５２運転操作部５３ハンドル５４アーチセグメント拡径用ジャッキ５４ａ先端支持部５５ボルト孔５６ボルト孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桐山和晃東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者羽上田裕章東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者柿崎稔東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者今福健一郎富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者広沢規行東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 BB02 CA03 GA01 JA04 KB04 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設トンネルの覆工内面に狭い隙間を設
けて、覆工内面と相似形状でトンネル軸方向に嵌合継手
を備えた縮径可能な板状のアーチセグメントが前記嵌合
継手を接合して設置されており、該アーチセグメントの
下端が覆工側壁または覆工下端コーナーに固定され、さ
らに、該アーチセグメントが密着手段により覆工内面に
密着保持されていることを特徴とする既設トンネル覆工
の補強構造。
【請求項２】前記嵌合継手を凹凸差込み形式とし、凹
継手の外側突片を内側突片よりもトンネル軸方向に長く
したことを特徴とする請求項１記載の既設トンネル覆工
の補強構造。
【請求項３】前記アーチセグメントを覆工内面に密着
する手段を、アーチセグメントの複数箇所に設けたネジ
孔に螺着して前記覆工内面に押圧させるように設けたネ
ジ棒と、アーチセグメント背面の覆工との隙間に配設し
たグラウト材充填の袋体の何れか一方、または両部材の
組み合わせで構成したことを特徴とする請求項１または
２記載の既設トンネル覆工の補強構造。
【請求項４】覆工内面に対向した伸縮機構を備え既設
トンネル内を走行する搬送台車に、覆工内面と相似形状
で、トンネル軸方向に凹継手の外側突片を内側突片より
長くした凹凸差込形式の嵌合継手を備えた縮径可能な板
状のアーチセグメントを搭載し、前記伸縮機構によって
アーチセグメントをトンネルの中心側に縮径した状態で
搬送し、所定位置に到達した後、アーチセグメントの覆
工内面側に拡径して凸継手を先に設置済みのアーチセグ
メントの凹継手の外側突片に当接し、トンネル軸方向に
スライドさせて嵌合継手を接合させて設置し、次にアー
チセグメントの下端を覆工側壁または覆工下端コーナー
に固定し、密着手段により覆工内面に密着させることを
特徴とする既設トンネル覆工の補強構造の施工方法。