JP2814438B2 - トンネル埋め戻し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）．産業上の利用分野 本発明は、不要になったトンネルを埋め戻す方法に関
する。

（ｂ）．従来の技術 従来、下地の開発はそれほど進んでいなかったため、
新たなトンネルの掘削に際して別の既設のトンネル（ト
ンネルのセグメント等）が障害となることは殆どなかっ
た。

（ｃ）．発明が解決しようとする問題点 しかし、最近、地下の開発が進むにつれ、新たにトン
ネルを構築すべき領域に使用されなくなった古いトンネ
ルが存在する場合が生じる。このような不要なトンネル
が存在する領域において新たなトンネルをシールド掘削
機等によって掘削する場合に、当該新たなトンネルを前
記不要なトンネルと交差等させるときには、新たなトン
ネルの掘削に先立って、古い不要なトンネルを埋め戻し
ておく必要がある。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、不要になった
トンネルを好適に埋め戻すことが出来るトンネル埋め戻
し方法を提供することを目的とする。

（ｄ）．問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、外殻（２）により埋め戻すべきトン
ネル（30）の外側を包囲し、前記外殻（２）の内側にお
いて、遮断手段（９）により前記トンネル（30）の未埋
め戻し部分（35）と埋め戻し部分（37）とを遮断し、前
記外殻（２）の前方の前記トンネル（30）の外側の他山
（40）を環状に掘削して、前記外殻（２）を前進させ、
前記トンネル（30）の未埋め戻し部分（35）に構築され
たセグメント（31）及び二次覆工（32）を穿孔手段（1
9）により穿孔して、前記外殻（２）により包囲された
部分のセグメント（31）の継手部材（31d）を切断し、
前記継手部材（31d）の切断されたセグメント（31）及
び当該セグメント（31）の内側の二次覆工（32）を撤去
し、前記遮断手段（９）を未埋め戻し部分（35）に前進
させると共に、当該遮断手段（９）の後方の埋め戻し部
分（37）に埋め戻し材（36）を充填してゆくようにして
構成される。

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。以下の「（ｅ）．
作用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用 上記した構成により、外殻（２）の内側でトンネル
（30）のセグメント（31）及び二次覆工（32）が撤去さ
れ、トンネル（30）の外側の他山（40）が掘削されて、
外殻（２）、遮断手段（９）が前進すると、トンネル
（30）が埋め戻し材（36）により埋め戻されて行くよう
に作用する。

（ｆ）．実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第４図は、本発明によるトンネル埋め戻し
方法の一実施例を示す工程図、 第５図は、第１図に示すシールド埋め戻し装置のＶ矢
視図、 第６図は、第２図に示すシールド埋め戻し装置のVI−
VI線による断面図、 第７図は、セグメントの継手部を示す図、 第８図は、第７図に示すセグメントの継手部のVIII矢
視拡大図である。

本発明によるトンネル埋め戻し方法に使用されるシー
ルド埋め戻し装置１は、第１図に示すように、円筒状に
形成された外殻２を有しており、外殻２の図中左方の前
端部2aには、カッタ7a、駆動装置7b等から成る掘削機７
が設けられている。即ち、外殻２の内側には、円環状に
形成された隔壁３が設けられており、該隔壁３の内側に
は、埋め戻すべきべきトンネル30の外径よりも僅かに大
きな内径の内筒５が設けられている。そして、隔壁３の
図中左方には、外径が外殻２の外径と略同一の大きさ
で、内径が埋め戻すべきべきトンネル30の外径と略同一
の大きさの円環状に形成されたカッタ7aが、外殻２の前
方、即ち図中左方に向けて設けられている。そして、該
カッタ7aには、油圧モータ等から成る駆動装置7bが当該
カッタ7aを第５図矢印Ｅ、Ｆ方向に回転駆動する形で接
続されている。また、隔壁３の図中右方には、第１図に
示すように、油圧ジャッキ６が、複数個、外殻２に沿っ
た形で円環状に配列設置されており、油圧ジャッキ６に
はラム6aが、矢印C_S、D_S方向に突出後退自在に設けられ
ている。

また、外殻２の内側には、油圧ジャッキ６の後方、即
ち第１図右方に、面板９が、外殻２内部の空間を図中左
右方向に遮断する形で、外殻２に対して矢印Ｃ、Ｄ方向
に移動自在に設けられている。そして、面板９には、埋
め戻し材注入管10が、吐出口10aを面板10の後方、即ち
図中右方に連通させる形で、装着されており、該埋め戻
し材注入管10には、所定の埋め戻し材36を圧送する図示
しないポンプ等が接続されている。

更に、面板９の図中左方には、グリッパ架台11が設け
られている。即ち、グリッパ架台11は、面板接続器12、
セグメント接続器13等を有しており、面板接続器12は、
埋め戻すべきトンネル30の内部を矢印Ｃ、Ｄ方向へ移動
自在な形で円筒状に形成されており、面板接続器12に
は、後端部12aが、ピン9bを介して、面板９に固着され
た接続部9aと係脱自在な形で設けられている。そして、
面板接続器12の外側には、セグメント接続器13が、ラム
15aを面板接続器12の前端部12bに固定された油圧ジャッ
キ15を介して、面板接続器12に対して矢印C_P、D_P方向に
移動駆動自在に設けられている。そして、セグメント接
続器13には、埋め戻すべきトンネル10の内径に対応する
形で円弧状に形成された当接板16が、複数個、油圧シャ
ッキ17を介して、軸心CTに対して放射方向である第５図
矢印Ｇ、Ｈ方向に突出後退自在に設けられている。

また、面板接続器12の外側には、セグメント接続器13
の第２図右方に、複数のコアカッタ19が、面板接続器12
に対して第６図矢印Ｅ、Ｆ方向に旋回可能かつ第２図矢
印Ｃ、Ｄ方向に移動可能な形で、油圧シリンダ等を介し
て矢印Ｇ、Ｈ方向に突出後退自在に設けられている
（尚、図中には１つのコアカッタ19のみが示されてい
る）。更に、面板接続器12の外側には、コアカッタ19の
第２図右方に、図中左方に向けて開口したコ字型に形成
されたセグメント把持破砕装置20が、コアカッタ19と同
様に、面板接続器12に対して第６図矢印Ｅ、Ｆ方向に旋
回可能かつ第２図矢印Ｃ、Ｄ方向に移動可能な形で、油
圧シリンダ等を介して矢印Ａ、Ｂ方向に揺動駆動自在に
設けられている。

また、埋め戻すべきトンネル30には、第１図及び第５
図に示すように、複数のセグメントピース31aが軸心CT
方向及び軸心CTを中心にした円周方向にボルト継手によ
り円筒状に組み立てられた形で、１リングの長さがＬの
セグメント31が、地山40の土圧、水圧に対抗する形で構
築されている。即ち、第７図又は第８図に示すように、
セグメント31を構成する各セグメントピース31aの継手
部にはボルトボックス31bが設けられており、隣接した
セグメントピース31a、31bは、ボルトボックス31b、31b
部分において継手ボルト31dによって継手ブレード31c、
31cを連結されている。更に、トンネル30には、第１図
及び第５図に示すように、円筒状に組み立てられたセグ
メント31の内側に、二次覆工32が形成されている。

シールド埋め戻し装置１、埋め戻すべきトンネル30
は、以上のような構成を有するので、該シールド埋め戻
し装置１により既設のトンネル30を埋め戻すに際して
は、まず、立坑等からトンネル30のセグメント31の外側
の地山40を、手堀り又は機械堀りによって、シールド埋
め戻し装置１の外殻２の外径に対応し得るように掘削す
る。そして、シールド埋め戻し装置１を、第１図に示す
ように、掘削されたセグメント31の外側に外殻２の前端
部2a及び掘削機７のカッタ7aを挿入する形で、トンネル
30の図中右端、即ち矢印Ｄ方向の端に設置する。

即ち、シールド埋め戻し装置１は、外殻２が、掘削機
７のカッタ7aをセグメント31の外側に配置する形で、埋
め戻すべきトンネル30のセグメント31の外側を包囲する
形で設置される。この際、面板９によってトンネル30が
図中左右方向に遮断される形となる。また、グリッパ架
台11を面板９の前方、即ち図中左方のトンネル30内部に
設置する。

シールド埋め戻し装置１がトンネル30に設置される
と、以下のようにして、カッタ7aによりセグメント31の
外側の地山30を掘削すると共に外殻２を前進させ、シー
ルド埋め戻し装置１の外殻２及び面板９によって地山40
及み埋め戻し部分37の圧力に対抗した形で、外殻２内部
において、ボルト継手により円筒状に組立られたセグメ
ント31及びその内側の二次覆工32を解体撤去し、更に、
面板９をセグメント31及び二次覆工32が撤去されたトン
ネル30の未埋め戻し部分35に前進させつつ、面板９の後
方の埋め戻し部分37に埋め戻し材36を圧入して、トンネ
ル30を埋め戻してゆく。

まず、第１図に示すように、グリッパ架台11をトンネ
ル30内部を矢印Ｄ方向へ移動させ、面板接続器12の後端
部12aをピン9bを介して面板９の接続部9aと連結する。
そして、油圧シャッキ17のラム17aを矢印Ｇ方向に突出
させ、当接板16を二次覆工32の内周面32aに圧着するこ
とによりセグメント接続器13をセグメント31及び二次覆
工32に対して固定する。すると、セグメント接続器13及
び油圧ジャッキ15を介して面板接続器12がセグメント31
及び二次覆工32に対して固定され、面板接続器12を介し
て面板９がセグメント31及び二次覆工32に対して固定さ
れる。次に、隔壁３の第１図左方に加圧泥水を供給して
切羽40aを加圧しつつ、掘削機７のカッタ7aを第５図矢
印Ｅ（又はＦ）方向に回転駆動すると共に、各油圧ジャ
ッキ６のラム6aを、第１図に示す油圧ジャッキ6_Bのよう
に、矢印D_S方向に突出させて面板９を押圧し、セグメン
ト31及び二次覆工32に対して固定された面板９から反力
を得る形で、隔壁３を介してカッタ7aを切刃40a方向、
即ち矢印Ｃ方向に押圧する。すると、その押圧力によ
り、カッタ7aと切羽40aは所定の接触圧力で接し、切羽4
0aはカッタ7aにより掘削され、外殻２の形状に対応した
形で、穴40bがセグメント11の外側に円環状に形成され
る。それと同時に、外殻２は穴40bに挿入される形で矢
印Ｃ方向に前進する。

そして、トンネル30のセグメント31の１リング分の長
さＬだけ外殻２が前進すると、油圧ジャッキ６のラム6a
は、第２図に示すように、矢印D_S方向に突出した状態と
なり、また、セグメント31及び二次覆工32に対して固定
された面板９が外殻２の後端部2bに位置する状態とな
り、更に、トンネル30の最後方、即ち図中最右方の各セ
グメントピース31a_Aが内筒５から面板９側へ突出した状
態となる。この状態で、油圧ジャッキ６による外殻２の
前進を停止すると共に、カッタ7aによる地山40の掘削を
停止する。

そして、最後方のセグメントピース31a_Aを、当該セグ
メントピース31a_Aの内側の二次覆工32と一体的に、軸心
CTに対して円周方向に解体撤去する。即ち、面板接続器
12上に設置されたコアカッタ19を、第２図矢印Ｃ、Ｄ方
向、第６図矢印Ｅ、Ｆ方向に適宜移動して、最後方の各
セグメントピース31a_Aの円周方向の継手部、又は、最後
方のセグメントピース31a_Aとその前方のセグメントピー
ス31a_Aとの継手部に位置決めする。セグメントピース31
a、31aの継手部にコアカッタ19が位置決めされたところ
で、当該コアカッタ19を矢印Ｇ方向に突出して、二次覆
工32を貫通する形でセグメントピース31aのボルトボッ
クス31bまで穿孔して、コアカッタ19によりボルトボッ
クス31b内の継手ボルト31dの尻部または頭部を切断し、
当該継手ボルト31dにより連結されていたセグメントピ
ース31a、31aを切り離す。この際、第８図に示す継手中
央位置P0をコアカッタ19により穿孔するようにすると、
当該位置P0には継手ブレード31cがあり、穿孔に時間が
掛かるので、中央からずれたボルトボックス31b内の位
置P1をコアカッタ19により穿孔するようにして、作業性
を向上させる。そして、セグメントピース31a、31a間の
各継手ボルト31dがコアカッタ19により切断されたとこ
ろで、第２図に示すセグメント把持破砕装置20を軸心CT
方向、軸心CTに対して円周方向に適宜移動させて、当該
セグメント把持破砕装置20によって、最後方のセグメン
トピース31a_Aと二次覆工32とを一体的に把持して、セグ
メント把持破砕装置20を矢印Ａ又はＢ方向に揺動させ
る。すると、セグメント把持破砕装置20に把持されたセ
グメントピース31a_A及び二次覆工32は、隣接するセグメ
ントピース31a及び二次覆工32に対して折り曲げられ、
セグメントピース31aの継手部近傍において二次覆工32
にクラックが発生して破断し、セグメントピース31a_Aと
その内側部分の二次覆工32とが一体的に解体撤去され
る。即ち、セグメント31がトンネル30内部に露出してい
なくても、コアカッタ19により二次覆工32の内側からセ
グメントピース31a_Aの継手ボルト31dを切断して、当該
セグメントピース31a_Aを隣接したセグメントピース31a
から切り離すことが出来ので、セグメントピース31a_Aと
その内側部分の二次覆工32とを一体的に撤去することが
出来、作業性が向上する。尚、セグメントピース31a_Aと
二次覆工32の撤去作業は、第６図に示すｋセグメント31
a_K部分から開始することによって、施工を容易にするこ
とが出来る。また、セグメントピース31a_Aと二次覆工32
の撤去については、最後方の全てのセグメントピース31
a_Aに関してコアカッタ19による継手ボルト31dの切断作
業をまとめて行った後にセグメント把持破砕装置20によ
る撤去作業をまとめて行う方法と、セグメントピース31
a_A毎にコアカッタ19による継手ボルト31dの切断作業と
セグメント把持破砕装置20による撤去作業を行ってゆく
方法があるが、いずれの方法を採用してもよい。尚、上
述のセグメントピース31aと二次覆工32を一体的に撤去
する方法以外に、セグメントピース31aの撤去に先行し
て二次覆工32を破砕撤去しておく方法も考えられるが、
この方法では、二次覆工32を破砕撤去する際に、切羽40
aの前方のセグメント31に損傷を与え、地山40の土圧・
水圧や外殻２の掘進による圧力にセグメント31が耐えら
れなくなる危険性があり、また、騒音、振動、粉塵の発
生等の問題もある。上述の方法では、切羽40aの前方の
セグメント31、二次覆工32は撤去されていないので、セ
グメント31が構造上安定して安全に施工を行うことが出
来ると共に、二次覆工32がセグメントピース31aと一体
的なブロックとして撤去されるので、解体、搬出等に際
して、二次覆工32を細かく破砕する場合に比して作業効
率がよい。そして、撤去されたセグメントピース31a_A及
び二次覆工32は、セグメント把持破砕装置20により把持
した状態で面板接続器12の外側を円周方向に移動させ、
面板接続器12の第２図下方の外殻２の底部に載置する。

セグメントピース31a_A及び二次覆工32が撤去される
と、第３図に示すように、シールド固定装置21を新たに
最後方となったセグメントピース31a_B及びその内側の二
次覆工32に係合させる。次に、油圧ジャッキ17のラム17
aを矢印Ｈ方向に後退させて、当接板16と二次覆工32の
内周面32aとの当接状態を解除すると共に、ピン9bを介
しての面板接続器12の後端部12aと面板９の接続部9aと
の連結状態を解除した後に、グリッパ架台11をトンネル
30内部を矢印Ｃ方向へ、面板９の反対側へ移動させる。
すると、円筒状の面板接続器12の後端部12aが開放さ
れ、面板接続器12の内部を通って、グリッパ架台11の図
中右方の面板９側とグリッパ架台11の図中左方の立坑
（図示せず）側との間を移動可能な状態となるので、前
述のように解体撤去されて外殻２の底部に載置されたセ
グメントピース31_A及び二次覆工32を、面板接続器12の
内部を通過するモノレール22等を介してグリッパ架台11
の図中左方へ移動させ、更に、台車等に積み込で立坑か
らトンネル30の外部に搬出する。

セグメントピース31_A及び二次覆工32が搬出される
と、第４図に示すように、グリッパ架台11を、トンネル
30内部を矢印Ｄ方向へ移動させ、再び、面板接続器12と
面板９とを、後端部12a、ピン9b、接続部9aを介して連
結する。この際、グリッパ架台11の面板接続器12とセグ
メント接続器13間の油圧ジャッキ15のラム15aを矢印D_P
方向へ後退させ、セグメント接続器13が面板接続器12の
前側、即ち面板９の反対側に位置する状態にしておく。

そして、第１図に示すように、油圧ジャッキ17のラム
17aを矢印Ｇ方向に突出させ、当接板16を二次覆工32の
内周面32aに圧着することによりセグメント接続器13を
セグメント31及び二次覆工32に対して固定すると共に、
油圧ジャッキ15、面板接続器12を介して、面板９をセグ
メント31及び二次覆工32に対して固定する。次に、面板
９を押圧していた各油圧ジャッキ６のラム6aを、第１図
に示す油圧ジャッキ6_Aのように、矢印C_S方向に後退させ
て面板９から離反させる。そして、面板接続器12とセグ
メント接続器13間の油圧ジャッキ15のラム15aを矢印C_P
方向に突出させて、セグメント31及び二次覆工32に固定
されたセグメント接続器13に対して面板接続器12を矢印
Ｃ方向へ移動させ、該面板接続器12と連結された面板９
を、セグメントピース31_Aが撤去されたトンネル30の未
だ埋め戻されていない未埋め戻し部分35へ前進させる。
面板９の前進と略同時に、面板９の後方、即ち図中右方
のセグメント31及び二次覆工32が既に撤去されたトンネ
ル30部分及び外殻２の前進による穴40b部分から成る埋
め戻し部分37に、埋め戻し材注入管10から埋め戻し材36
を圧入して行く。

こうして、面板９が未埋め戻し部分35へ前進し、面板
９の後方の埋め戻し部分37に埋め戻し材36が充填され
て、トンネル30のセグメント31の１リング分の長さＬだ
け埋め戻し作業が終了すると、面板９は、第１図に示す
油圧ジャッキ6_Aのラム6a_Aのように、各油圧ジャッキ６
の後退したラム6aの近傍まで前進した状態となる。

そして、再び、各油圧ジャッキ６のラム6aを、第１図
に示す油圧ジャッキ6_Bのラム6a_Bのように、矢印D_S方向
に突出させて面板９を押圧すると共に、第３図に示すシ
ールド固定装置21による外殻２とセグメント31及び二次
覆工32との係合状態を解除する。そして、前述のように
して、当接板16、セグメント接続器13、面板接続器12を
介してセグメント31及び二次覆工32に対して固定された
面板９から反力を得る形で、カッタ7aによりセグメント
31の外側の地山40を掘削しつつ、外殻２を前進させて、
更にセグメント31の１リング分の長さＬだけの埋め戻し
作業を行う。

こうして、シールド埋め戻し装置１によるトンネル30
の埋め戻し作業は、山地40及び埋め戻し部分37の圧力に
対抗した形で進行されるので、セグメント31、二次覆工
32の撤去作業等を安全に行ってゆくことが出来ると共
に、埋め戻し部分37に埋め戻し材36を好適に充填してゆ
くことが出来る。

（ｇ）．発明の効果 以上、説明したように本発明は、外殻２により埋め戻
すべきトンネル30の外側を包囲し、前記外殻２の内側に
おいて、面板９等の遮断手段により前記トンネル30の未
埋め戻し部分35と埋め戻し部分37とを遮断し、前記外殻
２の前方の前記トンネル30の外側の地山40を環状に掘削
して、前記外殻２を前進させ、前記トンネル30の未埋め
戻し部分35に構築されたセグメント31及び二次覆工32の
コアカッタ19等の穿孔手段により穿孔して、前記外殻２
により包囲された部分のセグメント31の継手ボルト31d
等の継手部材を切断し、前記継手部材の切断されたセグ
メント31及び当該セグメント31の内側の二次覆工32を撤
去し、前記遮断手段を未埋め戻し部分35に前進させると
共に、当該遮断手段の後方の埋め戻し部分37に埋め戻し
材36を充填してゆくようにして構成したので、外殻２及
び遮断手段によりトンネル30の未埋め戻し部分35におけ
るセグメント31及び二次覆工32等の撤去作業現場が包囲
され、地山40及び埋め戻し部分37の圧力に対抗した形
で、安全にセグメント31及び二次覆工32等の撤去作業を
行うことが出来る。そして、二次覆工32の内側からセグ
メント31の継手部材を切断することが出来るので、セグ
メント31と二次覆工32を一体的に撤去することが出来、
作業性が向上する。また、トンネル30の外側の地山40を
掘削することにより、外殻２及び遮断手段をセグメント
31及び二次覆工32等が撤去された未埋め戻し部分35に前
進させることが出来、前進した遮断手段の後方の埋め戻
し部分37に埋め戻し材36を充填することにより、不要な
トンネル30を好適に埋め戻すことが出来る。更に、外殻
２の内側においてセグメント31及び二次覆工32が撤去さ
れ、地山40から土圧・水圧または外殻２の掘進による影
響を受ける部分のセグメント31及び二次覆工32は撤去さ
れていないので、トンネル30の埋め戻しを安全に行うこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明によるトンネル埋め戻し方
法の一実施例を示す工程図、 第５図は、第１図に示すシールド埋め戻し装置のＶ矢視
図、 第６図は、第２図に示すシールド埋め戻し装置のVI−VI
線による断面図、 第７図は、セグメントの継手部を示す図、 第８図は、第７図に示すセグメントの継手部のVIII矢視
拡大図である。 ２……外殻 ９……遮断手段（面板） 19……穿孔手段（コアカッタ） 30……トンネル 31……セグメント 31d……継手部材（継手ボルト） 32……二次覆工 35……未埋め戻し部分 36……埋め戻し材 37……埋め戻し部分 40……地山

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−157400（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−42093（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻により埋め戻すべきトンネルの外側を
   包囲し、 前記外殻の内側において、遮断手段により前記トンネル
   の未埋め戻し部分と埋め戻し部分とを遮断し、 前記外殻の前方の前記トンネルの外側の他山を環状に掘
   削して、前記外殻を前進させ、 前記トンネルの未埋め戻し部分に構築されたセグメント
   及び二次覆工を穿孔手段により穿孔して、前記外殻によ
   り包囲された部分のセグメントの継手部材を切断し、 前記継手部材の切断されたセグメント及び当該セグメン
   トの内側の二次覆工を撤去し、 前記遮断手段を未埋め戻し部分に前進させると共に、当
   該遮断手段の後方の埋め戻し部分に埋め戻し材を充填し
   てゆくようにして構成したトンネル埋め戻し方法。