JP3587756B2 - トンネル埋め戻し装置及びトンネル埋め戻し方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不要になったトンネルを好適に埋め戻すことのできる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】
下水管などの使用されなくなった古いトンネルを撤去し埋め戻す工事が行われている。従来このようなトンネル埋め戻し工事においては、シールド機により既設トンネルの外周地山を掘削し、地山から掘り出されたトンネル覆工をシールド機内で解体し、トンネル覆工が解体撤去された空間に埋め戻し材を打設していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、既設トンネルを推進工法により構築した場合には、トンネル覆工が推進管により形成されている。従来より推進管には小口径のものも多く採用されており、この場合、上述したトンネル埋め戻し工事で使用するシールド機も小口径のものが使用される。しかし小口径のシールド機では機内の作業スペースが非常に狭く、例えば該機内で推進管を解体することは容易な作業ではなかった。
【０００４】
そこで本発明は上記事情に鑑み、推進管等により形成された小口径トンネルの埋め戻しを容易に行うことのできる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本発明のうち請求項１は、推進工法により地盤（８０）中に推進管（６１）を敷設して構築したトンネル（６０）を埋め戻す際に使用するトンネル埋め戻し装置（１）において、前記トンネル埋め戻し装置は、接続部材（１１）を牽引自在な牽引機（３０）と、該牽引機の牽引方向後方に前記接続部材を介して接続されたシールド機（２）と、を備え、前記シールド機は、前記接続部材により牽引自在に接続され、牽引方向前側より前記推進管を挿入自在な殻体（３）と、前記殻体内に、該殻体の内部において前後方向に摺動移動自在に設けられた、該殻体の内部を前後方向に閉塞する隔壁と、前記隔壁に設けられ、前記隔壁の後側で該殻体の内部に埋め戻し材を打設充填した後に、該隔壁を後方に移動させることにより、該前記殻体の牽引方向後方に埋め戻し材（２１）を打設自在な埋め戻し材打設手段（２０）と、前記殻体の牽引時に、前記殻体内に挿入された推進管に対して当接して牽引方向に押圧力を伝達する形で配設された押圧部材（９、１０）と、を有し、前記接続部材（１１）は、前記殻体（３）の外周側に接続されていて、前記牽引機により前記接続部材を牽引することにより、前記シールド機と該シールド機に当接した前記推進管とを牽引方向に牽引するように構成したことを特徴とする。
【０００６】
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。
【０００７】
【発明の効果】
上記構成により、請求項１によるトンネルを埋め戻し装置によりトンネル埋め戻しを行うには、シールド機を撤去すべき推進管列の一方の端部である推進管に設置しておき、牽引機により接続部材を牽引することによりシールド機と該シールド機に当接した推進管とを牽引方向に牽引する。これにより推進管列全体が推進されるので、これら推進管列が推進した後の地中空間に埋め戻し材打設手段により埋め戻し材を設置する。このように本発明では推進管を地盤中から推進させて撤去するので、従来のようにシールド機内に作業員が入って推進管を解体するといった作業は必要ない。従って、たとえ推進管が小口径であったとしても作業員が該推進管内に入る必要が殆どないので、工事の妨げとなる要因にはならずに済む。つまり本発明により、小口径トンネルの埋め戻しを容易に行うことができる。また、接続部材を殻体の外周側に接続することにより、殻体の内部空間及びこれに連なる推進管の内部空間に接続部材を配置する必要がなくなる。これにより殻体や推進管の内部空間を作業用スペースとして有効利用できる。また、殻体の外周側に接続した接続部材により牽引が行われるので殻体には外周側に牽引力が作用する。つまり、殻体の内部位置で牽引力が作用する場合に比べて牽引中に回転しにくく、安定した姿勢で殻体を牽引できる。
【０００８】
【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はトンネルの埋め戻しを行っている様子を示す模式側断面図、図２は埋め戻しを行う前のトンネルを示す模式側断面図、図３はトンネル埋め戻し装置付近の拡大図、図４は図３のＡ−Ａ’断面図である。
【０００９】
埋め戻すべきトンネル６０は図２に示すように、地盤８０に形成された既設の人孔６５、６５と、これら人孔６５、６５を接続する形で推進工法により構築された推進管列６２と、を有している（人孔６５の一部は撤去部分であるため破線で表示した）。推進管列６２は、円筒状のヒューム管からなる複数の推進管６１を略水平直列に接続して構成されており、推進管６１は小口径のものである（本実施形態では直径８００ｍｍ程度のものを想定したが、本発明はこの数値に限定されるものではない。）。
【００１０】
なお図２に示すように各人孔６５は、トンネル６０の埋め戻しに先立って作業用立坑５０に改築されている。即ち各人孔６５の周囲には、該人孔６５を環状に囲む形で土留め用の矢板６６が打設されており、この矢板６６で囲んだ領域のうち地上から所定深さまでの領域６７が開削されている。該開削に伴い人孔６５の一部（破線表示部）は撤去されている。このように作業用立坑５０を形成することにより、作業に必要な開口を確保している。
【００１１】
上記トンネル６０を埋め戻す際に使用するトンネル埋め戻し装置１は、図１及び図３及び図４に示すようにシールド機２を有している。シールド機２は円筒状鋼管により形成された殻体３を有しており、殻体３の内部のうち先端側（図１及び図３の紙面右側）には上述した推進管６１の端部が挿入自在になっている。即ち殻体３の内径は推進管６１の外径よりも若干大きくなっている。
【００１２】
殻体３内には、図３に示すように該殻体３の内部を前後方向（図３の紙面左右方向）に閉塞する隔壁５が設けられており、該隔壁５は殻体３の内部において前後方向に摺動移動自在となっている。また殻体３には、該殻体３に固定された適宜な支持部材６を介して、油圧ジャッキ等である隔壁ジャッキ７がラム７ａを後方に向けて設置されており、該隔壁ジャッキ７のシリンダ側は支持部材６に、ラム７ａは隔壁５にそれぞれ固定されている。本実施形態では図４に示すように隔壁ジャッキ７は２個設けられており、これら隔壁ジャッキ７、７は殻体３の中心軸ＣＴを中心に対称的に配置されている（なお隔壁ジャッキ７の個数及び配置態様は本実施形態に限定されない。）。
【００１３】
また殻体３内には、図３及び図４に示すように、該殻体３と略同心状に形成された環状の押輪９が設けられており、該押輪９は殻体３の内部において前後方向に摺動移動自在となっている。また殻体３には、上記支持部材６を介して油圧ジャッキ等である方向修正ジャッキ１０がラム１０ａを前方に向けて設置されており、該方向修正ジャッキ１０のシリンダ側は支持部材６に固定され、ラム１０ａは前記押輪９を前方に押圧自在に配置されている。本実施形態では図４に示すように方向修正ジャッキ１０は４個並列に設けられており、これら方向修正ジャッキ１０は殻体３の中心軸ＣＴを中心に等角度ピッチ（９０度）で配置されている（なお方向修正ジャッキ１０の個数及び配置態様は本実施形態に限定されない。）。
【００１４】
更に上記支持部材６には、図３及び図４に示すようにＰＣ鋼線又はＰＣ鋼棒等の２本のＰＣ鋼材１１、１１が、それらの鋼線後端部付近において固定されている。そしてこれらＰＣ鋼材１１の他端側は、殻体３内部を通って前方に伸びている。殻体３の内部に推進管６１の端部が挿入されている状態では、図１及び図３に示すように各ＰＣ鋼材１１は該推進管６１及び該推進管６１の前方に接続された複数の推進管６１の内部を通って前方に伸びている。本実施形態では図４に示すようにＰＣ鋼材１１は２本設けられており、これらＰＣ鋼材１１は殻体３の中心軸ＣＴを中心に対称的に配置されている（なおＰＣ鋼材１１の本数及び配置態様は本実施形態に限定されない。）。
【００１５】
また、隔壁５には該隔壁５の後方に埋め戻し材を打設自在な埋め戻し材打設手段２０が設置されている。この埋め戻し材打設手段２０は公知のものであり、埋め戻し材注入装置と、これに接続されたＡ液注入管、Ｂ液注入管、洗浄管等より構成されている。これら注入管２０ａ等は、上述したＰＣ鋼材１１と同様に殻体３の内部及び複数の推進管６１の内部を通って前方に伸びている。
【００１６】
またトンネル埋め戻し装置１は、図１に示すように牽引装置３０を有しており、牽引装置３０は上記複数の推進管６１の前方にある作業用立坑５０内に配置されている。牽引装置３０はグリッパ本体３１を有しており、列最前に配置され作業用立坑５０内に位置した推進管６１の端部から出ているＰＣ鋼材１１及び注入管２０ａ（これらは上記シールド機２側からのもの）が該グリッパ本体３１を貫通している。グリッパ本体３１の中央部には適宜なグリッパ手段３２が設けられており、該グリッパ本体３１を貫通しているＰＣ鋼材１１はこのグリッパ手段３２により着脱自在に把持されている。
【００１７】
また牽引装置３０は油圧ジャッキ等からなる複数の牽引ジャッキ３３を有している。作業用立坑５０の内壁５１ａには、上記推進管６１が貫通している部位の周囲を囲む形で適宜な反力受け材３５が設置されており、上述した複数の牽引ジャッキ３３は該反力受け材３５にシリンダ側を当てるように設置され、前記推進管６１の周囲を囲んで環状に配置されている。これら牽引ジャッキ３３のラム３３ａは前方に向いており、これらラム３３ａの先端は上記グリッパ本体３１に接続されている。つまり、牽引ジャッキ３３によりグリッパ本体３１が前後に移動駆動自在となっている。
【００１８】
なお、図１の符号４０は地上に設置された埋め戻し材プラントであり、前記注入管２０ａに所定の埋め戻し材を供給するためのものである。また符号４１は操作盤であり、上記シールド機２の隔壁ジャッキ７や方向修正ジャッキ１０、或いは上記牽引装置３０の牽引ジャッキ３３を制御するためのものである。また符号４２はラフタークレーンであり、作業用立坑５０内で解体された推進管６１を揚重して地上に搬出するためのものである。
【００１９】
既設のトンネル６０及びトンネル埋め戻し装置１は以上のように構成されているので、該トンネル埋め戻し装置１を用いてトンネル６０を埋め戻すには以下のような手順で行う。
【００２０】
まず図２に示すように、既設の人孔６５を作業用立坑５０に改築しておく。即ち各人孔６５の周囲に、該人孔６５を環状に囲む形で矢板６６を打設し、この矢板６６で囲んだ領域のうち地上から所定深さまでの領域６７を開削する。これにより以降の作業に必要な開口及び作業スペースを確保する。次いで図１に示すように、各作業用立坑５０の覆工体５１の外周のうち、該作業用立坑５０に接続されている推進管６１の周囲に防護注入材５３を注入して土質を改良しておく。これにより前記推進管６１が移動する際に地山が崩れないようにする。
【００２１】
続いて、一方（図１では左側）の作業用立坑５０内にシールド機２を搬入し、該作業用立坑５０に接続された推進管６１の端部にシールド機２を装着する。即ち、該作業用立坑５０の覆工体５１と、該覆工体５１に接合されていた推進管６１とを適宜な方法で縁切り切断する。そして図３に示すように、シールド機２の殻体３の内部に推進管６１の端部を挿入するようにしてシールド機２の装着を行う。装着により、押輪９が推進管６１の端部と軸方向（前後方向）に当接して配置された。また、該シールド機２からのＰＣ鋼材１１及び注入管２０ａは複数の推進管６１内を通して別の（図１では右側）の作業用立坑５０内まで届かせる。
【００２２】
また、上記別の作業用立坑５０内に牽引装置３０を設置する。即ち、既に説明したように該作業用立坑５０の内壁５１ａに設置した反力受け材３５に複数の牽引ジャッキ３３を設置すると共に、該牽引ジャッキ３３に接続されたグリッパ本体３１に上記シールド機２からのＰＣ鋼材１１及び注入管２０ａを貫通させる。貫通したＰＣ鋼材１１はグリッパ手段３２により把持させる。また貫通した注入管２０ａは地上の埋め戻し材プラント４０まで接続する。
【００２３】
以上のようにトンネル埋め戻し装置１の設置が完了した後、以下のように埋め戻し作業を行う。即ちまず牽引装置３０側において、牽引ジャッキ３３を駆動してラム３３ａを突出させる。これにより反力受け材３５を介して反力を求める形でグリッパ本体３１を前方（図１の右方向）に所定ストローク押圧移動させる。グリッパ本体３１にはグリッパ手段３２を介してＰＣ鋼材１１が把持接続されているので、該ＰＣ鋼材１１が前方に引かれ、従って該ＰＣ鋼材１１の後端側に支持部材６を介して接続された殻体３が牽引方向前方に牽引される。
【００２４】
殻体３と、支持部材６、方向修正ジャッキ１０、押輪９を介して牽引方向（軸方向）に当接している最後端（図１の最も左側）の推進管６１には、該殻体３の牽引に伴い、上記方向修正ジャッキ１０及び押輪９を介して押圧力が伝達され前方に押圧移動される。つまり、地中にある推進管列６２全体は、その後端側から押圧されることにより前方に推進移動される。推進移動により最前の推進管６１は牽引装置３０が設置されている側の作業用立坑５０内に導入される。
【００２５】
牽引ジャッキ３３を所定ストローク駆動することにより、上述したように複数の推進管６１を所定距離押圧移動させた状態では、シールド機２の殻体３全体が作業用立坑５０（図１の左側）より地中へ完全に移動したものとする。またこの状態で、シールド機２の隔壁５は最も後ろ側の位置（図３の破線で図示）に配置されているものとする。この状態で前記作業用立坑５０（図１の左側）の覆工体５１のうち推進管６１が接合されていた部位（穴）を適宜な仮壁５２で塞ぐ。
【００２６】
次いでシールド機２においては、隔壁ジャッキ７を駆動して隔壁５を殻体３に対して前方に移動させる。同時に、埋め戻し材打設手段２０により該隔壁５の後側（殻体３の内部）に埋め戻し材２１を打設し充填する。なお、隔壁５に圧力センサ５ａを設けておき、該圧力センサ５ａにより隔壁５後方の打設済みの埋め戻し材の圧力を計測しながら、該圧力を適切な値に維持するように上記埋め戻し材２１の打設を行うことが好ましい。
【００２７】
こうして隔壁ジャッキ７を所定のストローク引き戻して、所定量の埋め戻し材２１の打設が完了すると、以降は下記の手順Ａ、Ｂ、Ｃを繰り返す形で作業を進める。
【００２８】
＊手順Ａ：牽引装置３０においてグリッパ手段３２によるＰＣ鋼材１１の把持を解放し、牽引ジャッキ３３を駆動してグリッパ本体３１を所定のストローク後方に戻す。戻した後、グリッパ手段３２によりＰＣ鋼材１１を把持する。即ちこの手順Ａは、グリッパ手段３２によるＰＣ鋼材１１の把持位置を後方に移動させる作業である。
【００２９】
＊手順Ｂ：牽引装置３０において牽引ジャッキ３３を駆動してグリッパ本体３１を所定のストローク前方に押圧移動させる。これによりＰＣ鋼材１１で接続されたシールド機２を介して複数の推進管６１を前方に押圧し推進移動させる。この推進移動に伴って、シールド機２では隔壁ジャッキ７を駆動して隔壁５を後方に移動させ、殻体３内に打設されていた埋め戻し材２１を殻体３の後方の地中に設置する。即ちこの手順Ｂは、複数の推進管６１を前方に推進移動させると共に、推進管６１が進んだ後の地中空間に埋め戻し材２１を設置する作業である。
【００３０】
なお、上記手順Ｂでは、作業用立坑５０に導入された推進管６１を適宜解体し、ラフタークレーン４２等を介して順次地上に搬出する。また、シールド機２の殻体３と地山との摩擦力等が一定せず、ＰＣ鋼材１１を介して殻体３を牽引する最中に該殻体３の姿勢が崩れることもある（例えば殻体３の中心軸と推進管６１の中心軸がずれる。）。このような場合、シールド機２の複数の方向修正ジャッキ１０を選択的に駆動して殻体３の姿勢を修正する。例えば、図３において殻体３の前側が紙面斜め下に傾いたとすると、図３に示されている方向修正ジャッキ１０のラム１０ａを突出させることにより、殻体３を図３の紙面反時計周りに回転させて修正する。これによりシールド機２の姿勢の崩れを即座に修正して作業を継続できる。
【００３１】
＊手順Ｃ：シールド機２において、隔壁ジャッキ７を駆動して隔壁５を殻体３に対して前方に戻すと共に、埋め戻し材打設手段２０により該隔壁５の後側（殻体３の内部）に埋め戻し材２１を打設し充填する。
【００３２】
以上の手順Ａ、Ｂ、Ｃを順次繰り返すことにより、複数の推進管６１を作業用立坑５０（図１の右側）内に順次導入し、これら推進管６１が推進され撤去された後の地中空間に埋め戻し材２１を順次打設し配置する。これにより推進管６１が地中から撤去され、その代わり埋め戻し材２１が地中に充填されて、トンネル６０の埋め戻しが完了する。（その後、必要に応じて作業用立坑５０等の埋め戻しも行うが、これは公知技術を採用して行うので説明は省略する。）
【００３３】
以上のように本実施形態によると、推進管６１の解体はシールド機２内では行わず、十分な作業スペースのある作業用立坑５０内で行うので、解体作業が容易であり作業効率が向上する。その結果、経済的でもある。また、シールド機２内部に作業員が入らなくてもよいので安全性が高い。更に、既設のトンネル６０の周囲土砂を掘削する必要がないので、作業に手間がかからず、しかも経済的である。また既設の人孔６５を利用して作業用立坑５０を形成しているので、工事の手間が省ける。なお、既設の人孔が小さい形状の場合は、この人孔を完全に撤去してから施工を行うこともあり得る。
【００３４】
なお、殻体３を牽引するＰＣ鋼材１１を、図３及び図４の符号１１’（二点鎖線）で示すように、殻体３の内部ではなく該殻体３の外周に接続してもよい。外周に接続することにより、牽引中に殻体３の姿勢が崩れにくくなり好都合である。またシールド機２の内部や推進管６１の内部にＰＣ鋼線を配置する必要がなくなるので、その分、作業スペースを確保しやすく好都合である。
【００３５】
また、推進管６１を地中で押圧移動させる際には、図１に示すように、推進工法等でよく使用される滑材注入手段７０を利用し、推進管６１と地山との間に滑材を注入するようにしてもよい。これにより推進管６１と地山との摩擦が低減し、推進管６１の押圧移動はスムーズになる。殻体３の外周にＰＣ鋼材１１’を接続する場合には更に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネルの埋め戻しを行っている様子を示す模式側断面図。
【図２】埋め戻しを行う前のトンネルを示す模式側断面図。
【図３】トンネル埋め戻し装置付近の拡大図。
【図４】図３のＡ−Ａ’断面図。
【符号の説明】
１ トンネル埋め戻し装置
２ シールド機
３ 殻体
９ 押圧部材（押輪）
１０ 押圧部材（方向修正ジャッキ）
１１ 接続部材（ＰＣ鋼線）
２０ 埋め戻し材打設手段
２１ 埋め戻し材
３０ 牽引機（牽引装置）
５０ 立坑（作業用立坑）
６０ トンネル
６１ 推進管
６２ 推進管列
６５ 既設人孔（人孔）
８０ 地盤

Claims (1)

1. 推進工法により地盤中に推進管を敷設して構築したトンネルを埋め戻す際に使用するトンネル埋め戻し装置において、
   前記トンネル埋め戻し装置は、接続部材を牽引自在な牽引機と、該牽引機の牽引方向後方に前記接続部材を介して接続されたシールド機と、を備え、
   前記シールド機は、前記接続部材により牽引自在に接続され、牽引方向前側より前記推進管を挿入自在な殻体と、前記殻体内に、該殻体の内部において前後方向に摺動移動自在に設けられた、該殻体の内部を前後方向に閉塞する隔壁と、前記隔壁に設けられ、前記隔壁の後側で該殻体の内部に埋め戻し材を打設充填した後に、該隔壁を後方に移動させることにより、該殻体の牽引方向後方に埋め戻し材を打設自在な埋め戻し材打設手段と、前記殻体の牽引時に、前記殻体内に挿入された推進管に対して当接して牽引方向に押圧力を伝達する形で配設された押圧部材と、を有し、
   前記接続部材は、前記殻体の外周側に接続されていて、
   前記牽引機により前記接続部材を牽引することにより、前記シールド機と該シールド機に当接した前記推進管とを牽引方向に牽引するように構成したことを特徴とするトンネル埋め戻し装置。

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