JP4263321B2

JP4263321B2 - Tunnel backfill method

Info

Publication number: JP4263321B2
Application number: JP28897899A
Authority: JP
Inventors: 正人本多
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001107698A

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方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用されなくなった古いトンネルが、新たにトンネルを構築しようとする場所にあるような場合、該古いトンネルを埋め戻す工事を行うことが知られている。この工事は、シールド装置等を利用して古いトンネルの周囲を環状に掘削し、掘り出されたトンネル覆工を解体撤去し、前記古いトンネルのあった空間及び環状に掘削した空間を埋め戻し材で埋め戻す、という手順で行われている。なお、この工事で使用されるシールド埋め戻し装置及び、該工事の方法は、例えば特開平５−１９５７００号公報等で開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトンネル埋め戻し工事では、できるだけ効率よく作業を進めて工期を短縮させることが望まれている。
【０００４】
そこで本発明は上記事情に鑑み、効率よく作業を進めて工期を短縮させることができるトンネル埋め戻し方法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ための本発明のうち請求項１の発明は、埋め戻すべきトンネル（３０）周囲の地盤（４０）を掘削しながら外殻（２）を移動させると共に、前記外殻の後方に埋め戻し材（５２）を打設するようにして行うトンネル埋め戻し方法において、前記地盤の掘削と共に、該掘削により生じる掘削土砂（５１）を充填材（５０）と混合して埋め戻し材を生成し、前記外殻の後方へ打設する埋め戻し材は、前記生成した埋め戻し材を使用し、前記掘削の動作と、前記埋め戻し材の打設の動作と、を同時に実行する、ことを特徴として構成し、
前記外殻の移動は、前記外殻の後方へ打設し固結した埋め戻し材（５３）に反力を求めて行う、ことを特徴とする。
【０００８】
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。
【０００９】
【発明の効果】
上記構成により請求項１の発明では、掘削土砂を埋め戻し材の生成に利用することで必要量の埋め戻し材を即座に供給でき、掘削の動作と、埋め戻し材の打設の動作とを同時に実行することが可能となった。これにより、従来のように掘削の動作と、埋め戻し材の打設の動作とを交互に行う場合と比べて、効率的に作業が進められ、工期が大幅に短縮される。また、掘削された掘削土砂は充填材と混合されて埋め戻し材とされ、外殻後方の埋め戻しに利用されるので、掘削土砂は残土として処理する必要が無い。従って、従来のように残土処理に手間をかける必要が無く、そのための大がかりな設備も不要である。また埋め戻し材は、充填材と掘削土砂とを混合して生成するので、準備すべき充填材の量は、混合する掘削土砂の分量だけ節約することができる。
【００１０】
また、打設し固結した埋め戻し材に反力を求めるので、外殻前方の空間が有効に利用でき好都合である。
【００１１】
【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はトンネル埋め戻し装置の一例を模式的に示す側断面図である。
【００１２】
トンネル埋め戻し装置１は、図１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の前端部２ａ（図１中左側）には、解体撤去中のトンネル覆工３１の端部が略同軸状に挿入している。外殻２の内部の前記前端部２ａには、複数のカッタ７ａ及び該カッタ７ａを外殻２と同軸状に回転駆動する図示しない駆動装置等からなる掘削機７が、前記トンネル覆工３１の周囲に環状に配設されている。該掘削機７の後方（図１中右側）には、前記トンネル覆工３１の周囲に環状に配置された壁部材３が、外殻２内を前後に隔てる形で設けられている。掘削機７と壁部材３との間には、前記トンネル覆工３１の外径よりも僅かに大きな内径の内筒５が、該トンネル覆工３１を内側に略同軸状に挿入した形で設けられている。また、内筒５の内周側にはブラシ等からなるシール手段２３が環状に設けられており、該シール手段２３によりトンネル覆工３１と内筒５との間がシールされている。即ち、掘削時に生じる地下水や泥水等は壁部材３を越えて後方に漏洩しないので、これら地下水や泥水等が埋め戻すべきトンネル３０の未埋め戻し部分３５にまで進入することが防止されている。
【００１３】
壁部材３の後方（図１右方）には、ラム６ａを後方に向けた複数の油圧ジャッキ６が、外殻２に沿った形で円環状に配列設置され、シリンダ側が外殻２に固定されている。また、外殻２内で前記油圧ジャッキ６の後側には隔壁９が、外殻２内部の空間を図１左右方向に遮断する形で、外殻２に対して軸方向（図１の左右方向）に移動自在に設けられている。また、壁部材３には複数の第１コンベア１０が貫通設置されており、各第１コンベア１０はスクリューコンベア等であり、いずれも外殻２の軸心方向と平行に伸延している。各第１コンベア１０の後端（図１中右側端）には混練自在なミキサ１１が接続されており、更に該ミキサ１１には、外殻２の軸心方向と平行なスクリューコンベア等である第２コンベア１２が、後方に向けて接続されている。各第２コンベア１２の後端側（図１中右側）は隔壁９を貫通し、該隔壁９の後方（図１中右方）に露出している。また坑外等から所定の充填材５０を圧送する充填材圧送管１３が埋め戻すべきトンネル３０を介して該外殻２内に導入され、該外殻２内で分岐されて前記各ミキサ１１にそれぞれ接続されている。なお、隔壁９、第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２、充填材圧送管１３は、外殻２の後方に埋め戻し材５２を打設し得る打設手段２７を構成している。
【００１４】
更に図１及び図２に示すように、外殻２には適宜な支持部材８を介してグリッパ架台１５が設けられている。なお図１では簡単のため、グリッパ架台１５の接続部付近以外を省略しており、図２では、グリッパ架台１５のうち外殻２より前方外側（トンネル３０内）だけを図示し、これ以外を省略している。グリッパ架台１５は、外殻接続器１６、セグメント接続器１７等を有している。外殻接続器１６は、外殻２内より埋め戻すべきトンネル３０の内部に伸延した円筒状に形成されており、その後端側（図１中右側）が上記支持部材８に固定されている（固定・分離自在でもよい）。外殻接続器１６の前端側には、図２に示すようにセグメント接続器１７が設けられており、セグメント接続器１７は外殻接続器１６に対して軸心方向（図１及び図２の左右方向）に移動駆動自在で、かつ外殻接続器１６の周囲に環状に配置されている。外殻接続器１６とセグメント接続器１７との間は複数の油圧ジャッキ１９により軸心方向（図１及び図２の左右方向）に接続されている。セグメント接続器１７は、埋め戻すべきトンネル３０の内周に対応する形で円弧状断面に形成された当接板２０を複数有しており、これら当接板２０は、トンネル３０の放射方向に配置された複数の油圧ジャッキ１７を介して該放射方向に突出後退自在に設けられている。
【００１５】
またトンネル埋め戻し装置１には、図３に示すような制御装置６０が設けられている。制御装置６０は主制御部６１を有し、主制御部６１にはバス線を介して、圧力検知装置６２、圧力判定部６３、第１ジャッキ制御部６５、第２ジャッキ制御部６６が接続されている。圧力検知装置６２は隔壁９の後側に設けられており、隔壁９の後方の圧力を検知自在となっている。また第１ジャッキ制御部６５は油圧ジャッキ１９を、第２ジャッキ制御部６６は油圧ジャッキ６をそれぞれ制御自在となっている。
【００１６】
トンネル埋め戻し装置１及び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、該トンネル埋め戻し装置１により既設のトンネル３０を埋め戻すには、まず、立坑等からトンネル覆工３１の外側の地山４０を手堀り又は機械堀りによって掘削し、トンネル埋め戻し装置１を、図１に示すように外殻２の前端部２ａにトンネル覆工３１を挿入する形で設置する。グリッパ架台１５は隔壁９の前方、即ち図１中左方に延びるトンネル３０内部に設置する。なお、図に示すトンネル覆工３１はセグメント（一次覆工）だけを有しているようになっているが、勿論、実際には二次覆工等を有していても構わない。
【００１７】
トンネル埋め戻し装置１がトンネル３０に設置されると、以下のようにしてトンネル３０を埋め戻してゆく。即ち図２に示すように、グリッパ架台１５において油圧ジャッキ２１を駆動して複数の当接板２０をトンネル覆工３１の内周面に圧着することにより、セグメント接続器１７をトンネル覆工３１に対して固定する。次に、グリッパ架台１５の油圧ジャッキ１９を駆動して外殻接続器１６をセグメント接続器１７に対して前方（図１及び図２の左方）に移動駆動する。これにより外殻接続器１６に固定された外殻２が前方に移動駆動される。
【００１８】
外殻２が前方に移動駆動される状態では、該外殻２と共に前方に移動駆動される掘削機７がカッタ７ａを駆動しており、これにより掘削機７は前方の地山４０を掘削する。このように前方の地山４０を掘削しながら外殻２が前方に移動する。掘削及び外殻２の前進が行われると、周囲を掘削されたトンネル覆工３１が外殻２内に露出する。この露出したトンネル覆工３１は公知の手法で適宜解体し撤去する。解体撤去されたトンネル覆工３１は、トンネル３０内等を利用して適宜トンネル３０の外部に搬出される。勿論、この際、グリッパ架台１５を一時的に外殻２より分離して搬送の邪魔にならない位置に待避させるようにしてもよい。
【００１９】
一方、掘削機７で掘削された掘削土砂５１は、各第１コンベア１０により各ミキサ１１に搬送される。また各ミキサ１１には、充填材圧送管１３を介して充填材５０が供給されている。従って各ミキサ１１では、充填材５０と掘削土砂５１が混練され、埋め戻し材５２が生成されている（本例では上記充填材５０には、掘削土砂５１を加える分だけ添加剤を多目に含ませておくことが好ましい）。生成された埋め戻し材５２は、第２コンベア１２を介して隔壁９の後側に搬送される。ところで、上記外殻２の移動により、該外殻２と油圧ジャッキ６で接続された隔壁９も前方に移動するので、隔壁９の後方には空間が形成される。そこで、隔壁９の後側に搬送された前記埋め戻し材５２は、該隔壁９の後方にできた空間（外殻２が移動した後にできる空間と表現してもよい）に打設される。以上のように、前方の地山４０を掘削しながらの外殻２及び隔壁９の移動動作と、隔壁９の後方への埋め戻し材５２の打設動作とが同時進行的に行われる。
【００２０】
こうしてグリッパ架台１５の油圧ジャッキ１９が１ストローク分の駆動を完了すると、油圧ジャッキ２１を駆動して複数の当接板２０をトンネル覆工３１の内周面から離反させて、セグメント接続器１７をトンネル覆工３１より固定解除する。次に、油圧ジャッキ１９を駆動（ラムを戻す）し、外殻接続器１６に対してセグメント接続器１７を前方に移動駆動する。外殻接続器１６はトンネル３０に対して停止しているので、セグメント接続器１７はトンネル３０内を前方に移動した。その後は上述した手順と同様に、油圧ジャッキ２１を駆動して複数の当接板２０をトンネル覆工３１の内周面に圧着することにより、セグメント接続器１７をトンネル覆工３１に対して固定し、油圧ジャッキ１９を駆動して外殻接続器１６をセグメント接続器１７に対して前方に移動駆動する。これにより上述した手順と同様にして、前方の地山４０を掘削しながらの外殻２及び隔壁９の移動、隔壁９の後方への埋め戻し材５２の打設が同時進行的に行われ、トンネル覆工３１の解体撤去及び埋め戻し材５２による埋め戻しが進行する。
【００２１】
以上のように、グリッパ架台１５のセグメント接続器１７をトンネル３０内で順次前方に移動させながら、前方の地山４０を掘削しながらの外殻２及び隔壁９の移動、隔壁９の後方への埋め戻し材５２の打設等を同時進行的に行い、トンネル３０の埋め戻しを完了させる。なお、隔壁９の後方に打設された埋め戻し材５２が固結し固結部材５３になると所定の強度をもつ地盤となる。
【００２２】
ところで上述したように、前方の地山４０を掘削しながらの外殻２及び隔壁９の移動、を行う際には、以下のような制御が行われる。まず図３に示すように第１ジャッキ制御部６５は、所定の掘削速度で掘削が行えるように油圧ジャッキ１９を所定のラム駆動速度で駆動制御しており、第２ジャッキ制御部６６は初期状態では油圧ジャッキ６を停止（ラム駆動速度はゼロ）させている。また圧力検知装置６２は隔壁９の後方の圧力を検知しており、その検知結果を圧力判定部６３に逐次伝送している。圧力判定部６３では、伝送されてきた検知結果に対して所定の判定を逐次行っている。即ち、検知結果が示す圧力が、隔壁９後方における埋め戻し材５２の打設を適切に行える圧力範囲にあるかどうかを判定している。そして例えば、伝送されてきた検知結果が前記圧力範囲内のものである場合には、第２ジャッキ制御部６６に「圧力適正」の判定結果を伝送し、該第２ジャッキ制御部６６はこれに基づいて油圧ジャッキ６のラム駆動速度を変更しない。また例えば、伝送されてきた検知結果が前記圧力範囲未満のものである場合には、第２ジャッキ制御部６６に「圧力小」の判定結果を伝送し、該第２ジャッキ制御部６６はこれに基づいて油圧ジャッキ６のラム駆動速度を一定量だけ大きくする（隔壁９の移動が遅くなる）。また例えば、伝送されてきた検知結果が前記圧力範囲より大のものである場合には、第２ジャッキ制御部６６に「圧力大」の判定結果を伝送し、該第６ジャッキ制御部６６はこれに基づいて油圧ジャッキ６のラム駆動速度を一定量だけ小さくする（隔壁９の移動が速くなる）。なお、油圧ジャッキ６のラム駆動速度を小さくし該速度がマイナスになる状態では、油圧ジャッキ６のラムが後退方向（図１の紙面左方向）に移動している。
【００２３】
これにより隔壁９は、該隔壁９の後方の埋め戻し材５２による圧力が略々一定値を保つように前進させられるので埋め戻し材５２の打設は適正に行われる。このように隔壁９の移動（埋め戻し材５２の打設）と掘削機７側の移動（掘削前進）とは同時に行われ、そのため隔壁９の後方圧力が掘削速度によって影響を受けることになるが、上述した制御が行われているので、該影響は即座に打ち消されることになり好都合である。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態のトンネル埋め戻し装置１では、掘削により発生する掘削土砂５１を残土として処理することなく、そのままミキサ１１により充填材５０と混練し、生成された埋め戻し材５２を外殻２の後方の空間に打設して使用している。従って、従来のように残土処理に手間をかける必要が無く、そのための大がかりな設備も不要である。また埋め戻し材は充填材に掘削土砂を混合して生成できるので、準備すべき充填材５０の量は埋め戻すべきトンネル３０の体積相当分だけでよく、充填材５０をできるだけ節約することができる。更に、掘削機７により掘削した空間の充填は、発生した掘削土砂５１の体積分を充当すればよいので、例えば外殻２の径を大きくしたことにより準備すべき充填材が多くなるといった不都合は生じない。つまり、外殻２の径を小さくして掘削機７による掘削径を小さくする努力が不要になるので、トンネル埋め戻し装置１の設計及び製作は容易になる。
【００２５】
また、本実施形態のトンネル埋め戻し装置１では、掘削土砂５１を埋め戻し材５２の生成に利用することで必要量の埋め戻し材５２を即座に供給でき、掘削前進動作と、埋め戻し材の打設動作とを同時進行的に行うことが可能となった。これにより、従来のように掘削前進と、埋め戻し材の打設とを交互に行う場合と比べて、工期が大幅に短縮される。
【００２６】
上述した実施形態のトンネル埋め戻し装置１では、第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２を外殻２の軸心方向（図１の左右方向）に略一直線状となるように接続したが、これら第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２等の配置は上述のもの以外にも可能である。例えば、各第１コンベア１０の後端側、即ちミキサ側を、図４（図４では簡単のため油圧ジャッキ６やグリッパ架台１５等は省略した）に示すように外殻２の中心軸寄りに屈曲させ、該中心軸上の位置に配置されたミキサ１１に接続する。この場合のミキサ１１には複数の第１コンベア１０が接続されており、上述した実施形態に比べてミキサの数を減らせる利点がある。該ミキサ１１には、充填材５０を供給する充填材圧送管１３と、該ミキサ１１で混練した埋め戻し材５２を搬送する第２コンベア１２が接続されている。第２コンベア１２はミキサ１１の数だけあればよいので、図４の場合にはミキサ１１は１つ第２コンベア１２は１つでよい。第２コンベア１２は隔壁９を貫通して該隔壁９の後方に埋め戻し材５２を供給自在となっている。
【００２７】
また例えば図５（図５では簡単のため油圧ジャッキ６やグリッパ架台１５等は省略した）に示すように、掘削土砂と充填材とを混練するミキサ１１を未解体のトンネル覆工３１内に配置する構成としてもよい。図５ではミキサ１１は外殻２の外側であるが、該ミキサ１１の位置を外殻２の内側にずらしてもよいことは勿論である。図５に示すように、掘削機７で掘削された掘削土砂５１を壁部材３外に圧送自在な土砂圧送管２５が複数設けられている。この土砂圧送管２５には図示しないポンプ等が設けられ、該ポンプ等により土砂圧送管２５を介した掘削土砂５１の圧送が可能となっている（この場合の掘削土砂は泥質）。各土砂圧送管２５はトンネル覆工３１内のミキサ１１に接続されている。この場合も１つのミキサ１１に複数の土砂圧送管２５が接続されており、ミキサの数を極力減らせる利点がある。該ミキサ１１には、充填材５０を供給する充填材圧送管１３と、該ミキサ１１で混練した埋め戻し材５２を搬送する第２コンベア１２が接続されている。第２コンベア１２はミキサ１１の数だけあればよいので、図５の場合には第２コンベア１２は１つでよい。第２コンベア１２は隔壁９を貫通して該隔壁９の後方に埋め戻し材５２を供給自在となっている。
【００２８】
上述した各実施形態において、掘削土砂５１や埋め戻し材５２等を搬送する手段として、第１コンベア１０及び第２コンベア１２等のスクリューコンベア、或いは土砂圧送管２５等の圧送管が例示されているが、スクリューコンベアの代わりに圧送管を採用したり、圧送管の代わりにスクリューコンベアを採用することも可能である。更に、これ以外の搬送手段を採用することも可能である。
【００２９】
また上述した実施形態においては、外殻２の移動駆動を、グリッパ架台１５を介してトンネル覆工３１に反力をとる方法で行っているが、上記移動駆動をこれ以外の方法で行ってもよい。例えば図６（図６では簡単のためミキサ１１や第２コンベア１２等は省略した）に示すように、外殻２には適宜な支持部材８を介して複数の油圧ジャッキ４５がシリンダ側で支持されており、各油圧ジャッキ４５はラム４５ａを後方に向けて前記外殻２の軸方向に平行に配置されている。各油圧ジャッキ４５のラム４５ａ側は隔壁９を貫通しており、ラム４５ａの先端は該隔壁９の後方に位置している。また、外殻２には前記支持部材８を介して複数の油圧ジャッキ４６がシリンダ側で支持されており、各油圧ジャッキ４６のラム側は隔壁９に接続されている。
【００３０】
図６の構成により、外殻２を前進させるには、油圧ジャッキ４５を駆動し、そのラム４５ａの先端を後方に押圧する。該ラム４５ａの先端は、既に打設され固結した固結部材５３に当たり支持されるので、油圧ジャッキ４５のシリンダ側はこの固結部材５３で反力を得る形で前方に押圧され、結果として外殻２が前進する。外殻２の前進に伴って掘削機７が前方の地山４０を掘削する。また外殻２の前進と共に隔壁９の後方には空間ができるので、この空間に埋め戻し材５２の注入が行われる。これにより既に説明した上記実施形態と同様に、外殻２の掘削前進と、隔壁９の後方における埋め戻し材５２の打設とが同時進行的に行える。なお、油圧ジャッキ４５のラム４５ａは、シリンダからの露出部全長に亘って略々一定の径（図６参照）に形成されるか、或いは先端に向かって細くなるように形成（不図示）されるほうが良い。これにより、打設した埋め戻し材５２からのラム４５ａの引き抜きがスムーズになる。
【００３１】
なお図６の構成を採用する場合には、制御装置６０では第１ジャッキ制御部６５が油圧ジャッキ４５を制御し、第２ジャッキ制御部６６が油圧ジャッキ４６を制御する。制御方法は上述した実施形態と同様である。これにより隔壁９は、該隔壁９の後方の埋め戻し材５２による圧力が略々一定値を保つように前進させられるので埋め戻し材５２の打設は適正に行われる。
【００３２】
なお上述した各実施形態において、掘削手段である掘削機７はカッタ７ａにより掘削を行うものであったが、加圧水（泥水）を切羽に噴射して掘削を行うウォータージェットタイプ等を掘削手段に採用することも可能である。或いはウォータージェットとカッタとを併用するものも採用可能である。
【００３３】
また、外殻２が中折可能な構造（公知）である場合には以下のようになる。即ち、中折可能な外殻２の場合は、図７に示すように外殻２が、ともに円筒形状である前殻２Ａと後殻２Ｂとの基本的に２つの部分から構成されており、これら前殻２Ａと後殻２Ｂとは水平方向等に屈曲自在に接続されている。第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２の配置等は図１に示すものと同様である。この場合、図７に示すように、第１コンベア１０の円筒状のケーシング１０ａの後端とミキサ１１の接続部１１ａとが互いに水平方向等に屈曲自在な形でヒンジ接続されており、第２コンベア１２の円筒状のケーシング１２ａの前端とミキサ１１の他方の接続部１１ｂとが互いに水平方向等に屈曲自在な形でヒンジ接続されてている。これにより外殻２の屈曲に合わせて、第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２の間が自在に屈曲できるので好都合である。
【００３４】
また、第１コンベア１０、ミキサ１１、第２コンベア１２の配置等が図４に示すものと同様である場合も、図７と同様に、第１コンベア１０とミキサ１１、第２コンベア１２とミキサ１１、をそれぞれヒンジ接続することができ、上述した効果と同様の効果が期待できる。このようにスクリューコンベアの途中にミキサが介在することにより、コンベアとミキサとの接続箇所にヒンジ構造を設けやすく、中折可能な外殻を採用する場合には都合がよい。その他、第１コンベア１０とミキサ１１、或いは第２コンベア１２とミキサ１１、のどちらか一方だけをヒンジ接続しても同様の効果が期待できる。また、中折しない外殻に対して図７のような接続構成を採用することも可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル埋め戻し装置の一実施形態を示した模式側断面図。
【図２】グリッパ架台側を示した模式側断面図。
【図３】制御装置を示したブロック図。
【図４】トンネル埋め戻し装置の別の一例を示した模式側断面図。
【図５】トンネル埋め戻し装置の別の一例を示した模式側断面図。
【図６】トンネル埋め戻し装置の別の一例を示した模式側断面図。
【図７】コンベアとミキサの接続構造に関する別の一例を示した図。
【符号の説明】
２外殻
３０トンネル
４０地盤（地山）
５０充填材
５１掘削土砂
５２埋め戻し材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel backfilling method that can suitably backfill a tunnel that is no longer needed.
[0002]
[Prior art]
It is known that when an old tunnel that is no longer used is in a place where a new tunnel is to be constructed, a construction for refilling the old tunnel is performed. This construction involves excavating around the old tunnel using a shield device, etc., dismantling and removing the excavated tunnel lining, and filling the space where the old tunnel was located and the annular excavated space It is done by the procedure of backfilling with. The shield backfilling device used in this construction and the construction method are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-195700.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described tunnel backfilling work, it is desired to work as efficiently as possible to shorten the construction period.
[0004]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a tunnel backfilling method capable of efficiently performing work and shortening the work period.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is characterized in that the outer shell (2) is moved while excavating the ground (40) around the tunnel (30) to be backfilled, and the rear of the outer shell. In the tunnel backfilling method in which the backfilling material (52) is placed in the ground, the excavation earth and sand (51) generated by the excavation is mixed with the filling material (50) together with the excavation of the ground. The backfill material that is generated and placed behind the outer shell uses the generated backfill material, and simultaneously performs the excavation operation and the backfill material placement operation. As a feature ,
The movement of the outer shell is performed by obtaining a reaction force from the backfilling material (53) cast and consolidated behind the outer shell.
[0008]
Note that the numbers in parentheses are for the sake of convenience indicating the corresponding elements in the drawings, and therefore the present description is not limited to the descriptions on the drawings.
[0009]
【The invention's effect】
With the above configuration, in the invention of claim 1, by using the excavated earth and sand for the generation of the backfill material, the necessary amount of backfill material can be supplied immediately, and the excavation operation and the backfill material placement operation are performed. It became possible to execute at the same time. Thereby, compared with the case where the operation | movement of excavation and the operation | movement of placement of a backfill material are performed alternately like before, work is advanced efficiently and a construction period is shortened significantly. Further, since the excavated excavated soil is mixed with a filler to be used as a backfill material and used for backfilling behind the outer shell, it is not necessary to treat the excavated soil as residual soil. Therefore, it is not necessary to spend time on the remaining soil processing as in the prior art, and a large-scale facility for that purpose is also unnecessary. Further, since the backfill material is generated by mixing the filler and the excavated soil, the amount of the filler to be prepared can be saved by the amount of the excavated soil to be mixed.
[0010]
In addition, since the reaction force is obtained from the backfill material that has been cast and consolidated, the space in front of the outer shell can be used effectively, which is convenient.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing an example of a tunnel backfilling apparatus.
[0012]
As shown in FIG. 1, the tunnel backfilling apparatus 1 has an outer shell 2 formed in a cylindrical shape, and the front end 2a (left side in FIG. 1) of the outer shell 2 has a tunnel being dismantled and removed. The end of the lining 31 is inserted substantially coaxially. An excavator 7 including a plurality of cutters 7 a and a driving device (not shown) that rotates the cutters 7 a coaxially with the outer shell 2 is provided on the front end portion 2 a inside the outer shell 2. It is arranged in a ring around the periphery. A wall member 3 arranged annularly around the tunnel lining 31 is provided behind the excavator 7 (on the right side in FIG. 1) so as to separate the inside of the outer shell 2 back and forth. An inner cylinder 5 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the tunnel lining 31 is provided between the excavator 7 and the wall member 3 in such a manner that the tunnel lining 31 is inserted substantially coaxially inside. It has been. Further, a sealing means 23 made of a brush or the like is provided in an annular shape on the inner peripheral side of the inner cylinder 5, and the tunnel covering 31 and the inner cylinder 5 are sealed by the sealing means 23. That is, since groundwater, mud, and the like generated during excavation do not leak backward beyond the wall member 3, the groundwater, mud, etc. are prevented from entering the unfilled portion 35 of the tunnel 30 to be backfilled.
[0013]
Behind the wall member 3 (right side in FIG. 1), a plurality of hydraulic jacks 6 with the ram 6a facing rearward are arranged in an annular shape along the outer shell 2, and the cylinder side is fixed to the outer shell 2. Has been. Further, a partition wall 9 on the rear side of the hydraulic jack 6 in the outer shell 2 blocks the space inside the outer shell 2 in the left-right direction in FIG. Direction). In addition, a plurality of first conveyors 10 are installed through the wall member 3, and each first conveyor 10 is a screw conveyor or the like, and all extend in parallel with the axial direction of the outer shell 2. A kneadable mixer 11 is connected to the rear end of each first conveyor 10 (the right end in FIG. 1). Further, the mixer 11 is a screw conveyor or the like parallel to the axial direction of the outer shell 2. The 2nd conveyor 12 is connected toward back. The rear end side (right side in FIG. 1) of each second conveyor 12 penetrates the partition wall 9 and is exposed behind the partition wall 9 (right side in FIG. 1). Further, a filler pumping pipe 13 for pumping a predetermined filler 50 from the outside of the mine is introduced into the outer shell 2 through a tunnel 30 to be backfilled, branched in the outer shell 2 and branched to each mixer 11. Each is connected. The partition wall 9, the first conveyor 10, the mixer 11, the second conveyor 12, and the filler pressure feeding pipe 13 constitute a placing means 27 that can place the backfill material 52 behind the outer shell 2.
[0014]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a gripper mount 15 is provided on the outer shell 2 via an appropriate support member 8. For the sake of simplicity, FIG. 1 omits the portions other than the vicinity of the connection portion of the gripper mount 15. In FIG. 2, only the front outer side (inside the tunnel 30) of the gripper mount 15 is illustrated. Omitted. The gripper mount 15 includes an outer shell connector 16, a segment connector 17, and the like. The outer shell connector 16 is formed in a cylindrical shape extending into the tunnel 30 to be backfilled from within the outer shell 2, and the rear end side (the right side in FIG. 1) is fixed to the support member 8 ( It may be fixed or separable). As shown in FIG. 2, a segment connector 17 is provided on the front end side of the outer shell connector 16, and the segment connector 17 is axially oriented with respect to the outer shell connector 16 (see FIGS. 1 and 2). The outer shell connector 16 is annularly arranged around the outer shell connector 16. The outer shell connector 16 and the segment connector 17 are connected in the axial direction (left and right direction in FIGS. 1 and 2) by a plurality of hydraulic jacks 19. The segment connector 17 has a plurality of contact plates 20 formed in an arcuate cross section corresponding to the inner periphery of the tunnel 30 to be backfilled. These contact plates 20 are arranged in the radial direction of the tunnel 30. The plurality of hydraulic jacks 17 are provided so as to protrude and retract in the radial direction.
[0015]
Further, the tunnel backfilling device 1 is provided with a control device 60 as shown in FIG. The control device 60 includes a main control unit 61, and a pressure detection device 62, a pressure determination unit 63, a first jack control unit 65, and a second jack control unit 66 are connected to the main control unit 61 via a bus line. ing. The pressure detector 62 is provided on the rear side of the partition wall 9 and can detect the pressure behind the partition wall 9. The first jack control unit 65 can control the hydraulic jack 19, and the second jack control unit 66 can control the hydraulic jack 6.
[0016]
Since the tunnel backfilling device 1 and the tunnel 30 to be backfilled have the above-described configuration, in order to backfill the existing tunnel 30 by the tunnel backfilling device 1, first, the outside of the tunnel lining 31 from the shaft or the like. The ground back 40 is excavated by hand excavation or mechanical excavation, and the tunnel backfilling apparatus 1 is installed in such a manner that the tunnel lining 31 is inserted into the front end 2a of the outer shell 2 as shown in FIG. The gripper mount 15 is installed in front of the partition wall 9, that is, inside the tunnel 30 extending to the left in FIG. In addition, although the tunnel lining 31 shown in the figure has only a segment (primary lining), of course, it may actually have a secondary lining.
[0017]
When the tunnel backfilling device 1 is installed in the tunnel 30, the tunnel 30 is backfilled as follows. That is, as shown in FIG. 2, the segment connector 17 is attached to the tunnel lining 31 by driving the hydraulic jack 21 in the gripper mount 15 and crimping the plurality of contact plates 20 to the inner peripheral surface of the tunnel lining 31. Fix against. Next, the hydraulic jack 19 of the gripper mount 15 is driven to move and drive the outer shell connector 16 forward (to the left in FIGS. 1 and 2) with respect to the segment connector 17. Thereby, the outer shell 2 fixed to the outer shell connector 16 is driven to move forward.
[0018]
In a state in which the outer shell 2 is driven to move forward, the excavator 7 that is driven to move forward together with the outer shell 2 drives the cutter 7 a, whereby the excavator 7 excavates the natural ground 40 in front. . In this way, the outer shell 2 moves forward while excavating the natural ground 40 in front. When excavation and advancement of the outer shell 2 are performed, the tunnel lining 31 excavated around is exposed in the outer shell 2. The exposed tunnel lining 31 is appropriately dismantled and removed by a known method. The tunnel lining 31 that has been dismantled and removed is appropriately carried out of the tunnel 30 using the inside of the tunnel 30 or the like. Of course, at this time, the gripper mount 15 may be temporarily separated from the outer shell 2 and retracted to a position where it does not interfere with the conveyance.
[0019]
On the other hand, the excavated earth and sand 51 excavated by the excavator 7 is conveyed to each mixer 11 by each first conveyor 10. Further, a filler 50 is supplied to each mixer 11 via a filler pressure feed pipe 13. Therefore, in each mixer 11, the filler 50 and the excavated earth 51 are kneaded, and the backfilling material 52 is generated (in this example, the filler 50 contains more additive than the excavated earth 51 is added. Preferably). The generated backfill material 52 is conveyed to the rear side of the partition wall 9 via the second conveyor 12. By the way, as the outer shell 2 moves, the partition wall 9 connected to the outer shell 2 by the hydraulic jack 6 also moves forward, so that a space is formed behind the partition wall 9. Therefore, the backfill material 52 conveyed to the rear side of the partition wall 9 is placed in a space formed behind the partition wall 9 (which may be expressed as a space formed after the outer shell 2 moves). As described above, the movement operation of the outer shell 2 and the partition wall 9 while excavating the front natural ground 40 and the operation of placing the backfill material 52 behind the partition wall 9 are performed simultaneously.
[0020]
When the hydraulic jack 19 of the gripper mount 15 completes driving for one stroke in this way, the hydraulic jack 21 is driven to separate the plurality of contact plates 20 from the inner peripheral surface of the tunnel lining 31, and the segment connector 17 is moved. Unfix from tunnel lining 31. Next, the hydraulic jack 19 is driven (the ram is returned), and the segment connector 17 is moved forward with respect to the outer shell connector 16. Since the outer shell connector 16 is stopped with respect to the tunnel 30, the segment connector 17 has moved forward in the tunnel 30. Thereafter, similarly to the above-described procedure, the segment connector 17 is fixed to the tunnel lining 31 by driving the hydraulic jack 21 and crimping the plurality of contact plates 20 to the inner peripheral surface of the tunnel lining 31. Then, the hydraulic jack 19 is driven to drive the outer shell connector 16 forward relative to the segment connector 17. Thereby, in the same manner as described above, the movement of the outer shell 2 and the partition wall 9 while excavating the front ground 40, and the placement of the backfill material 52 behind the partition wall 9 are performed simultaneously, The dismantling removal of the tunnel lining 31 and the backfilling with the backfilling material 52 proceed.
[0021]
As described above, the segment connector 17 of the gripper mount 15 is sequentially moved forward in the tunnel 30, the outer shell 2 and the partition wall 9 are moved while excavating the front ground 40, and the partition wall 9 is moved rearward. The backfilling material 52 is placed at the same time, and the backfilling of the tunnel 30 is completed. Note that when the backfilling material 52 placed behind the partition wall 9 is consolidated and becomes a consolidated member 53, the ground has a predetermined strength.
[0022]
By the way, as described above, when the outer shell 2 and the partition wall 9 are moved while excavating the front natural ground 40, the following control is performed. First, as shown in FIG. 3, the first jack control unit 65 controls the hydraulic jack 19 to drive at a predetermined ram driving speed so that excavation can be performed at a predetermined excavation speed, and the second jack control unit 66 is in an initial state. Then, the hydraulic jack 6 is stopped (ram driving speed is zero). The pressure detector 62 detects the pressure behind the partition wall 9 and sequentially transmits the detection result to the pressure determination unit 63. The pressure determination unit 63 sequentially performs predetermined determination on the transmitted detection results. That is, it is determined whether or not the pressure indicated by the detection result is within a pressure range in which the backfill material 52 can be appropriately placed behind the partition wall 9. For example, when the transmitted detection result is within the pressure range, the determination result of “appropriate pressure” is transmitted to the second jack control unit 66, and the second jack control unit 66 receives the determination result. Based on this, the ram drive speed of the hydraulic jack 6 is not changed. For example, when the transmitted detection result is less than the pressure range, the determination result of “low pressure” is transmitted to the second jack control unit 66, and the second jack control unit 66 receives the determination result. Based on this, the ram driving speed of the hydraulic jack 6 is increased by a certain amount (the movement of the partition wall 9 is delayed). For example, when the transmitted detection result is larger than the pressure range, the determination result of “high pressure” is transmitted to the second jack control unit 66, and the sixth jack control unit 66 transmits the determination result. The ram driving speed of the hydraulic jack 6 is reduced by a certain amount based on the above (the movement of the partition wall 9 is accelerated). In the state where the ram driving speed of the hydraulic jack 6 is decreased and the speed is negative, the ram of the hydraulic jack 6 is moving in the backward direction (left direction in FIG. 1).
[0023]
As a result, the partition wall 9 is advanced so that the pressure applied by the backfill material 52 behind the partition wall 9 is maintained at a substantially constant value, so that the backfill material 52 is properly placed. Thus, the movement of the partition wall 9 (placement of the backfill material 52) and the movement of the excavator 7 side (excavation advancement) are performed at the same time, so that the rear pressure of the partition wall 9 is affected by the excavation speed. Since the above-described control is performed, the influence is advantageously canceled immediately.
[0024]
As described above, in the tunnel backfilling apparatus 1 of the present embodiment, the excavated earth and sand 51 generated by excavation is not treated as residual soil, but is directly kneaded with the filler 50 by the mixer 11 and the generated backfill material 52 is produced. Is used in the space behind the outer shell 2. Therefore, it is not necessary to spend time on the remaining soil processing as in the prior art, and a large-scale facility for that purpose is also unnecessary. Further, since the backfill material can be generated by mixing the excavated earth and sand with the filler, the amount of the filler 50 to be prepared only needs to be equivalent to the volume of the tunnel 30 to be backfilled, and the filler 50 can be saved as much as possible. . Further, the filling of the space excavated by the excavator 7 only needs to use the volume of the excavated earth and sand 51 generated, and therefore there is an inconvenience that the filler to be prepared increases by increasing the diameter of the outer shell 2, for example. Does not occur. That is, the effort to reduce the diameter of the outer shell 2 and reduce the diameter of excavation by the excavator 7 is not required, so that the tunnel backfilling device 1 can be easily designed and manufactured.
[0025]
Moreover, in the tunnel backfilling apparatus 1 of the present embodiment, the necessary amount of backfilling material 52 can be immediately supplied by using the excavated earth and sand 51 for the generation of the backfilling material 52, and the excavation advance operation and the backfilling material It was possible to perform the placement operation simultaneously. Thereby, compared with the case where the excavation advance and the placement of the backfill material are alternately performed as in the prior art, the construction period is significantly shortened.
[0026]
In the tunnel backfill device 1 of the above-described embodiment, the first conveyor 10, the mixer 11, and the second conveyor 12 are connected so as to be substantially straight in the axial direction of the outer shell 2 (left and right direction in FIG. 1). The arrangement of the first conveyor 10, the mixer 11, the second conveyor 12, and the like can be other than those described above. For example, the rear end side of each first conveyor 10, that is, the mixer side is closer to the center axis of the outer shell 2 as shown in FIG. 4 (the hydraulic jack 6 and the gripper mount 15 are omitted in FIG. 4 for simplicity). It is bent and connected to the mixer 11 arranged at a position on the central axis. In this case, the plurality of first conveyors 10 are connected to the mixer 11, and there is an advantage that the number of mixers can be reduced as compared with the above-described embodiment. The mixer 11 is connected to a filler pressure feed pipe 13 that supplies the filler 50 and a second conveyor 12 that conveys the backfill material 52 kneaded by the mixer 11. Since the number of the second conveyors 12 is the same as the number of the mixers 11, one mixer 11 and one second conveyor 12 are sufficient in the case of FIG. The second conveyor 12 can pass through the partition wall 9 and supply backfill material 52 to the rear of the partition wall 9.
[0027]
Further, for example, as shown in FIG. 5 (the hydraulic jack 6 and the gripper mount 15 are omitted for simplification in FIG. 5), the mixer 11 for kneading the excavated earth and filler is disposed in the undisassembled tunnel lining 31. It is good also as composition to do. In FIG. 5, the mixer 11 is outside the outer shell 2, but it goes without saying that the position of the mixer 11 may be shifted to the inside of the outer shell 2. As shown in FIG. 5, a plurality of earth and sand pressure feeding pipes 25 that are capable of pressure-feeding excavated earth and sand 51 excavated by the excavator 7 to the outside of the wall member 3 are provided. This earth and sand pressure feeding pipe 25 is provided with a pump (not shown) and the like, and the pump and the like can pump the excavated earth and sand 51 through the earth and sand pressure feeding pipe 25 (the earth and sand in this case is mud). Each earth and sand pressure feeding pipe 25 is connected to the mixer 11 in the tunnel lining 31. In this case as well, a plurality of earth and sand pressure feeding pipes 25 are connected to one mixer 11, and there is an advantage that the number of mixers can be reduced as much as possible. The mixer 11 is connected to a filler pressure feed pipe 13 that supplies the filler 50 and a second conveyor 12 that conveys the backfill material 52 kneaded by the mixer 11. Since the number of the second conveyors 12 is the same as the number of the mixers 11, only one second conveyor 12 is required in the case of FIG. The second conveyor 12 can pass through the partition wall 9 and supply backfill material 52 to the rear of the partition wall 9.
[0028]
In each embodiment mentioned above, screw conveyors, such as the 1st conveyor 10 and the 2nd conveyor 12, or pressure feeding pipes, such as the earth and sand pressure feeding pipe 25, are illustrated as a means to convey the excavation earth and sand 51, the backfilling material 52, etc. However, it is also possible to employ a pressure feed pipe instead of the screw conveyor or a screw conveyor instead of the pressure feed pipe. Furthermore, it is possible to employ other conveying means.
[0029]
Further, in the embodiment described above, the movement of the outer shell 2 is performed by a method in which a reaction force is applied to the tunnel lining 31 via the gripper mount 15, but the movement drive may be performed by other methods. Good. For example, as shown in FIG. 6 (the mixer 11 and the second conveyor 12 are omitted for simplicity), a plurality of hydraulic jacks 45 are supported on the outer shell 2 via appropriate support members 8 on the cylinder side. Each hydraulic jack 45 is arranged in parallel to the axial direction of the outer shell 2 with the ram 45a facing rearward. The ram 45 a side of each hydraulic jack 45 passes through the partition wall 9, and the tip of the ram 45 a is located behind the partition wall 9. A plurality of hydraulic jacks 46 are supported on the cylinder side by the support member 8 on the outer shell 2, and the ram side of each hydraulic jack 46 is connected to the partition wall 9.
[0030]
In order to advance the outer shell 2 with the configuration of FIG. 6, the hydraulic jack 45 is driven and the tip of the ram 45a is pressed backward. Since the tip of the ram 45a is supported by the already-consolidated consolidated member 53, the cylinder side of the hydraulic jack 45 is pressed forward in the form of a reaction force by the consolidated member 53. As a result The outer shell 2 moves forward. As the outer shell 2 advances, the excavator 7 excavates the natural ground 40 ahead. Further, as the outer shell 2 advances, a space is formed behind the partition wall 9, and the backfill material 52 is injected into this space. Thus, similarly to the above-described embodiment, the excavation advance of the outer shell 2 and the placement of the backfill material 52 behind the partition wall 9 can be performed simultaneously. Note that the ram 45a of the hydraulic jack 45 is formed to have a substantially constant diameter (see FIG. 6) over the entire length of the exposed portion from the cylinder, or to be narrowed toward the tip (not shown). Better. Thereby, the extraction of the ram 45a from the placed backfill material 52 becomes smooth.
[0031]
6, in the control device 60, the first jack control unit 65 controls the hydraulic jack 45 and the second jack control unit 66 controls the hydraulic jack 46 in the control device 60. The control method is the same as in the above-described embodiment. As a result, the partition wall 9 is advanced so that the pressure applied by the backfill material 52 behind the partition wall 9 is maintained at a substantially constant value, so that the backfill material 52 is properly placed.
[0032]
In each of the above-described embodiments, the excavator 7 as the excavating means excavates by the cutter 7a. However, a water jet type that excavates by injecting pressurized water (muddy water) onto the face is adopted as the excavating means. It is also possible to do. Or what uses a water jet and a cutter together is also employable.
[0033]
In addition, when the outer shell 2 has a structure that can be folded (known), it is as follows. That is, in the case of the outer shell 2 that can be folded, the outer shell 2 is basically composed of two parts, a front shell 2A and a rear shell 2B, both of which are cylindrical, as shown in FIG. The front shell 2A and the rear shell 2B are connected to bend in the horizontal direction or the like. The arrangement of the first conveyor 10, the mixer 11, and the second conveyor 12 is the same as that shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 7, the rear end of the cylindrical casing 10a of the first conveyor 10 and the connecting portion 11a of the mixer 11 are hinge-connected in such a manner that they can be bent in the horizontal direction or the like. The front end of the cylindrical casing 12a of the conveyor 12 and the other connecting portion 11b of the mixer 11 are hinge-connected to each other so as to be bent in the horizontal direction or the like. This is convenient because the space between the first conveyor 10, the mixer 11, and the second conveyor 12 can be freely bent in accordance with the bending of the outer shell 2.
[0034]
Also, when the arrangement of the first conveyor 10, the mixer 11, and the second conveyor 12 is the same as that shown in FIG. 4, the first conveyor 10 and the mixer 11, the second conveyor 12 and the mixer are the same as in FIG. 11 can be hinge-connected, and the same effect as described above can be expected. Since the mixer is interposed in the middle of the screw conveyor in this way, it is easy to provide a hinge structure at the connection point between the conveyor and the mixer, which is convenient when a shell that can be folded is used. In addition, the same effect can be expected even if only one of the first conveyor 10 and the mixer 11 or the second conveyor 12 and the mixer 11 is hinge-connected. Needless to say, it is possible to adopt a connection configuration as shown in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side sectional view showing an embodiment of a tunnel backfilling apparatus.
FIG. 2 is a schematic side sectional view showing a gripper mount side.
FIG. 3 is a block diagram showing a control device.
FIG. 4 is a schematic sectional side view showing another example of a tunnel backfilling device.
FIG. 5 is a schematic sectional side view showing another example of a tunnel backfilling device.
FIG. 6 is a schematic side sectional view showing another example of a tunnel backfilling device.
FIG. 7 is a diagram showing another example of a connection structure between a conveyor and a mixer.
[Explanation of symbols]
2 outer shell 30 tunnel 40 ground (ground)
50 Filling material 51 Drilling earth and sand 52 Backfill material

Claims

In the tunnel backfilling method in which the outer shell is moved while excavating the ground around the tunnel to be backfilled, and the backfilling material is placed behind the outer shell,
Along with the excavation of the ground, the excavated sediment generated by the excavation is mixed with a filler to produce a backfill material,
The backfill material to be placed behind the outer shell uses the generated backfill material,
The operation of the excavation and the operation of placing the backfill material are executed at the same time .
The tunnel backfilling method is characterized in that the movement of the outer shell is performed by obtaining a reaction force from a backfilling material that has been cast and consolidated behind the outer shell .