JPH0485496A - 既設トンネルの拡大方法および地中壁造成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は既設トンネルの所望部分に避難場所その他の拡
大空間部を築造する方法と、その方法の実施に使用する
地中壁造成装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、地下空間利用の活発化に伴い、都市トンネルの多
様化が要求されつつあり、このため、既設トンネルの所
望長さ部分に拡大トンネル部を設けて地下鉄における避
難場所や分岐部の構築、或いは換気設備の設置場所や駐
車場等に利用することが行われている。

このような拡大トンネル部は、通常、シールド工法によ
ってトンネルを掘削したのち、地上からトンネル拡大予
定位置に立坑を掘削し、この立坑を利用して所望のトン
ネル拡大部に築造することが行われているが、このよう
な方法ではトンネル拡大部が大深度に位置する場合には
その築造が困難であると共に市街地などにおいては道路
事情の悪化や環境保全等に鑑みて地上から立坑を掘削す
ることができない場合がある。

このため、例えば特公昭６２−１６３０９号公報に記載
されているように、シールド工法によって施工した既設
トンネルにおける拡大予定区域において、その一端部の
←ン名ル覆工を切り広げて拡大掘削部を形成し、この拡
大掘削部に既設トンネルの外周部を掘削する拡大用シー
ルド掘削機を配設してその前方の既設トンネル覆工を順
次取り外しながら拡大用シールド掘削機を推進させて拡
大計画予定区域に拡大部を築造する方法が開発されてい
る。

（発明が解決しようとする課Ｍ） この工法によれば、立坑を掘削することなくトンネル拡
大部を築造できるが、複雑な構造を有する掘削機を必要
とする上に該掘削機の断面形状に等しい大きさ、形状の
拡大トンネル部しか築造することができず、又、拡大用
ノールド掘削機による拡大部の掘削に先行して既設トン
ネル覆工を順次取り外していくものであるから、軟弱地
盤や滞水地盤中に施工された既設トンネル覆工を取り外
すと、地盤が崩壊したり地下水がトンネル内に浸入して
作業性を著しく低下させるという問題点がある。

本発明はこのような問題点を解消することを目的とする
もので、既設トンネルの所望長さ部分に拡大用シールド
掘削機などを使用することなく所望広さの拡大空間部を
築造し得る既設トンネルの拡大方法とその方法に使用す
る地中壁造成装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の既設トンネルの拡
大方法は、シールド工法によって築造した既設トンネル
覆工の拡大予定区域において、ジェット噴射通路と土砂
排出通路とモルタル等の硬化材料供給通路とを設けたロ
ッド体を既設トンネル覆工内から地盤中に貫入してこの
既設トンネルから所望距離を存した地盤を該ロッド体の
先端から噴射するジェットによって掘削すると共に掘削
土砂を土砂排出通路を通じて既設トンネル内に排除した
のち、その掘削排除部分に前記硬化材料供給通路を通し
て硬化材料を充填し、この作業を既設トンネル覆工の拡
大予定区域の全長に亘って既設トンネルの周方向並びに
長さ方向に適宜間隔毎ムこｊテうことムこより既設トン
ネルの拡大予定区域の外周方に硬化材料による連続固化
壁を形成し、しかるのち、既設トンネルの覆工を撤去す
ると共にこの既設トンネルと固化壁間の土砂を掘削、排
除して固化壁を露出させることを特徴とするものである
。

又、この方法の実施に使用する地中壁造成装置は、中心
部にジェット通路を形成していると共に頭部を大径の掘
削ビットに形成し且つ該頭部外周面にシェツト噴射口を
開口させてなるロッド体の外周面に、内周側を土砂排出
通路に形成していると共に外周側をモルタル等の硬化材
料供給通路に形成してなる中空二重管を摺動自在に被嵌
し、さらに、前記ジェット通路と土砂排出通路および硬
化材料供給通路との基端に夫々ジェット圧送パイプと土
砂排出管および硬化材料供給パイプを接続し、この中空
二重管付設ロッド体を既設トンネル内に移動自在に配設
された架台に地盤に対して貫入自在に取付けた構造を有
するものである。

（作　　　用） 既設トンネル内から該トンネル覆工を貫通させて、土砂
排出通路と硬化材料供給通路とを備えた内外二重管を摺
動自在に外嵌させているロッド体を地盤中に圧入し、そ
の先端掘削ビ・ントで地盤に穿孔しながら該先端を既設
トンネルから所望距離を存した地盤に到達させる。

次いで、その位置でロッド体の中心部に設けたジェット
通路に既設トンネル内からジェット圧送パイプを通して
水等の流体を供給し、頭部外周面の噴射口から放射状に
噴出させると、地盤はその噴出流によって既設トンネル
の長さ方向並びに周方向に沿う所定区域部分が掘削され
ると共に流動化し、この流動化した土砂は土砂排出通路
を通して既設トンネル内に排除されてロッド体の頭部周
囲には空間部が形成される。

さらに、ロッド体を長さ方向に移動させながら掘削を行
うと、その空間部の厚さが拡大され、所望厚みの空間部
が得られると、硬化材料供給通路を通して該空間部にモ
ルタル等の硬化材料を充填し、この硬化材料の固化によ
って地中壁部を形成する。

地中の一定区域部分における地中壁部の形成後、ロッド
体を既設トンネル内に没入させ、再び該既設トンネルの
別な位置から二重管付設ロッド体をその先端が前記と同
等の距離に達するまで圧入して地中の一定区域部分に上
記同様の硬化材料による地中壁部を形成する。

このような地中壁部形成作業を既設トンネルの長さ方向
並びに周方向に沿って所定間隔毎に行うことにより該地
中壁部が一連に連続した所望厚みの地中壁を築造する。

この地中壁の築造後、該壁体によって囲まれた既設トン
ネルの覆工部分を撤去し、次いで、壁体に達するまで既
設トンネル内から該壁体で囲繞されている土砂を適宜な
掘削手段により掘削除去すると、既設トンネルの所望長
さ部分に拡大空間部が形成されるものである。

（実　施　例） 次に、本発明の実施例を図面について説明すると、第１
図乃至第５図において、（１）は公知のシールド工法に
よって築造された既設トンネルであり、（２）はこの既
設トンふルの所望長さ部分の外周方に築造すべき拡大空
間部である。

（３）はこの拡大空間部（２）を築造するに際して、既
設トンネル（１）から外径方向に所望距離を存した地盤
に地中壁（４）を形成するための壁体造成装置である。

この壁体造成装置（３）は、第６．７図に示すように、
既設トンネル（１）内から地盤中に圧入される長尺の二
重管付設ロッド体（５）と、このロッド体（５）の圧入
機構（６）と、ロッド体（５）の架台（７）とから構成
されている。

ロッド体（５）は一定長さ寸法のロッドを適宜な継手に
よって順次接続することにより所望長さに形成され、第
８図に示すように、その先端頭部を円錐形状の大径掘削
ビット（８）に形成していると共にその中心部に基端面
から頭部に達するジェット水通路（９）を穿設し、該ジ
ェット水通路（９）の先端を大径掘削ビット（８）の外
周面複数個所にロッド体（５）の長さ方向と直角する方
向に向けて穿設しているジェット噴射口００）に連通さ
せてあり、さらに、二〇ロッド体（５）の頭部下面から
下端近傍部に至る外周面に外管（ｌｌａ）の外径が前記
大径掘削ビット（８）の外径に略等しく形成している二
重管（１１）を長さ方向に摺動自在に被嵌させである。

この二重管（１１）もロッド体（５）と同様に、一定長
さ寸法の管体を適宜な継手によって順次接続することに
より所望長さに形成され、その内外管（ｌｌａ）　（ｌ
ｌｂ）間の空間部はベントナイトに適量のセメントを混
合してなるゲル化状物質、或いはモルタル等よりなる硬
化材料供給通路Ｑ２）に形成されている一方、内管（ｌ
ｌｂ）とロッド体（５）の外周面間の空間部を土砂排出
通路（＋３１に形成してあり、二重管ＯＤの基端開口部
を閉止してこれらの通路θりαつの基端に硬化材料供給
パイプＱ４１と土砂排出管０５）を夫々連結、連通させ
ていると共に二重管の先端を前記大径掘削ビット（８）
の傾斜下面に平行する傾斜端板で閉止してこれらの傾斜
下面と端板間に土砂排出通路０３）に連通ずる土砂取入
口（１３ａ）に形成し、さらに、外管（ｌｌａ）の先端
周面の複数個所に前記ジェット噴出口０１と同一方向に
向けて硬化材料注出口０６）を穿設しである。

このように構成した二重管付設ロット体（５）は、第７
図に示すように、圧入機構（６）を内装したケーシング
Ｇ′７）にその下部を長さ方向に移動自在に挿着されで
ある。

即ち、同図において、ケーシング０′７）の上端部対向
面間に支持部材０８）を揺動可能に枢着してこの支持部
材側の中央に第１のチャック機構０９）を一体に挿着し
、該チャック機構０９）に二重音付設ロッド体（５）を
掴持可能に挿通させているものである。

ケーシング０７）内に配設された圧入機構（６）は、前
記支持部材（Ｉ８）の下面両側部に第１のジヤツキ（至
）ＱＯを連結し、これらのジヤツキ（至）（至）のロッ
ド端ニ前記二重管付設ロッド体（５）の下端部を掴持自
在に挿通させた第２のチャック機構（２１）を連結、支
持させてなるものであり、さらに、この第２のチャック
機構（２１）の下面両側部に第２のジヤツキ（２２）　
（２２）を連結し、これらのジヤツキ（２２）　（２２
）のロッド端にロッド体回転駆動機構（２３）を支持さ
せである。

ロア）体回転駆動機構（２３）は二重管（１１）の下端
から突出したコツト体（５）を囲繞する枠体（２４Ｂこ
モータ（２５）を設置し、このモータ（２５）の回転軸
に固着した小歯車（２６）をロッド体（５）の周面長さ
方向に刻設した直状溝（２７）にその中心部を摺動自在
に係合している歯車（２８）に噛合させてなるものであ
る。

（２９）はロッド体（５）の下端にスイヘルジョイント
（３０）を介して接続したジェット水圧送パイプである
。

（３１）　（３１）はケーシング０７）の両側面に回転
自在に軸支されたローラで、前記架台（７）の上端部に
一体に取付けられている円形状のリングガイド（３２）
に沿って二重音付設ロッド体（５）を円周方向に移動さ
せるセのである。

詳しくは、拡大空間部（２）の築造予定区域における既
設トンネル（１）の内底面のセグメント覆工（１ａ）上
にレール（３３）　（３３）をトンネル長さ方向に敷設
すると共に該レール（３３）　（３３）上に前記架台（
７）を移動自在に設置し、この架台（７）の上端部に断
面コ字状の前記円形リングガイド（３２）　（３２）を
既設トンネル（すの覆工（１ａ）と同心にして且つ前後
に一定の小間隔を存して固着支持させ、対向するリング
ガイド（３２）　（３２）の円周溝にローラ（３１）　
（３１）を転勤自在に係合させているものである。

なお、ローラ（３１）は適宜なモータ駆動によって回転
させてリングガイド（３２）上の所望の位置まで移動自
在にしているが、ケーシングａ′７）を適宜なアーム部
材の先端部に一体的に装着し、該アーム部材を架台（７
）に駆動機構を介して回転自在に配設してもよい。

このように構成した壁体造成装置を使用して既設トンネ
ル（１）に拡大空間部を築造する方法を述べると、まず
、既設トンネル（１）の拡大予定区域における既設トン
ネル（１）内に架台（７）を配置させ、該架台（７）の
リングガイド（３２）　（３２）に配設している壁体造
成装置のケーシング０７）内にロッド体（５）と該ロッ
ド体（５）に被嵌している二重管（１１）との先端部を
挿入して該二重管θ０の外周面を第１及び第２のチャッ
ク機構側（２１）に挿通状態で掴持させると共に、コツ
ト体（５）の大径掘削ビット（８）を既設トンネル（１
）の覆工セグメント（１ａ）の適所に開放可能に穿設し
ている挿通用孔（３４）に対向させる。

この状態で、第１のチャック機構ｒ１９）による掴持を
解いたのち、第１のジヤツキＣΦのロッドを収縮させる
と、第２のチャック機構（２１）に掴持されている二重
管（１１）は前進すると共にロッド体（５）も一体に前
進して前記挿通孔（３４）から地盤（Ａ）中に圧入する
。

先端部分のロッド体（５）及び二重管（１０が地盤（Ａ
）中に圧入されると、次の一定長さ寸法を有するロッド
体部分と二重管部分とを継ぎ足して上記同様な操作によ
り地盤（Ａ）中に圧入してゆき、この作業を必要回数繰
り返して所望長さのロッド体（５）と二重管００との先
端が既設トンネル（１）から所望距離を存した地盤（Ａ
）中にまで圧入させる（第９図）。

この際、モータ（２５）を駆動してロッド体（５）を回
転させてやれば、その先端掘削ビット（８）の回転によ
って円滑に地盤（Ａ）を穿孔しながら二重音付設ロッド
体（５）を圧入することができる。

ロッド体（５）の先端掘削ビット（８）が所望位置の地
盤（八）中に達すると、ロット′体（５）の基端にスイ
ヘルジョイント（３０）を介してジェット水圧送パ・イ
ブ（２９）を接続すると共に二重管（１１）の基端側に
硬化材料供給パイプ圓と土砂排出管θ９とを接続する。

なお、これらのパイプ０４）（２９）や管０５）は予め
、接続しておいてもよい。

この状態で、まず、ロッド体（５）に接続したジェット
水圧送パイプ（２９）に既設トンネル（１）内から空気
を混入した圧力水を供給すると、該圧力水はロッド体（
５）の大径掘削ビット（８）の外周面に開口している複
数の噴射口０ωから地盤（Ａ）に向かって噴射し、地盤
（Ａ）はその噴出流によって既設トンネル（１）の長さ
方向並びに周方向に沿う所定区域部分が掘削されると共
に流動化する。

この時、第１並びに第２のジヤツキＱΦ（２２）を作動
させてロッド体（５）と二重管（１１）とを相対的に移
動させ、ロッド体（５）の大径掘削ビット（８）と二重
管（ＩＩ）の先端間に土砂取入口（１３ａ）を開口させ
ておけば、流動化した土砂は土砂取入口（１３ａ）から
排出通路０３）、既設トンネル（１）内の土砂排出管０
５）を通して既設トンネル（１）内に排除され、地盤（
Ａ）中にはその土砂の排出による空間部（Ｂ）が形成さ
れる。

次いで、第１ジヤツキ（至）をさらに作動させてロッド
体（５）を二重管（１１）と一体に次の掘削区域まで前
進させて同様に地盤の掘削、排除を行うことにより空間
部（Ｂ）の厚みを拡大する一方、上記空間部（Ｂ）に既
設トンネル（１）内から供給パイプ圓、二重管（１１）
内の通路θ２）を通して注出口０６）からモルタル等の
硬化材料を充填する。

この作業を繰り返して既設トンネル（１）から所望距離
を存した地盤（Ａ）の一定区域部分に所望厚みの空間部
（Ｂ）を形成すると共に該空間部（Ｂ）に硬化材料を充
填したのち、二重管付設ロッド体（５）を既設トンネル
（１）内に引き抜いて撤去し、再び既設トンネル（１）
の別な覆工セグメント（１ａ）に設けている挿通用孔（
３４）を通じて二重管付設ロッド体（５）をその先端が
前記と同等の距離に達するまで圧入して地中の一定区域
部分の土砂を排除すると共にその排除によって形成さる
空間部（Ｂ）に硬化材料を充填する。

この作業は架台（７）のリングカイト（３２）に沿って
二重管付設ロッド体（５）の圧入位置を既設トンネル（
１）の円周方向に所定間隔毎に移動させると共に架台（
７）を既設トンネル（１）の長さ方向に所定距離毎に移
動させることにより順次行い、既設トンネル（１）から
所望距離を存した地盤（八）の拡大予定区域に一連に連
続した所望厚みの硬化材料層を形成し、該硬化材料の固
化によって地中壁（４）を築造するものである（第１図
）。

なお、拡大予定区域の始端部と終端部とにおいては、二
重管付設ロッド体（５）によって地中壁（４）の一部を
形成する際に、既設トンネル（１）のセグメント覆工（
１ａ）の外周面から計画地中壁（４）に至るまで二重管
付設ロッド体（５）による掘削と硬化材料の充填を行っ
て既設トンネル（１）の覆工（１ａ）に一体的に結合し
た前後囲繞壁（４１）　（４□）を形成するものである
。

こうして、既設トンネル（１）の所望長さ部分の外周方
に該既設トンネル（１）を囲む地中壁（４）を築造した
のち、第３図に示すように、この地中壁（４）によって
囲まれた既設トンネル（１）の覆エセグメン）（１，１
）の一部を撤去し、次いで、その撤去部から地中壁（４
）に達するまでの土砂を適宜な掘削手段によって掘削す
ると共に掘削土砂を既設トンネル（１）内を通じて排出
し、土砂の掘削によって露出した地中壁（４）の内周面
に拡大セグメント覆工（Ｃ）を施工するものであり、こ
の作業を地中壁（４）で囲まれた既設トンネル（１）の
長さ部分に順次行って拡大空間部（２）を形成するもの
である。

この場合、地中壁（４）を全面的に露出させたのち、拡
大セグメント覆工（Ｃ）を施工してもよい。

なお、以上の実施例においては、架台（７）のリングガ
イド（３２）にロッド体回転駆動機１　（２３）やチャ
ック機構０９）（２１）及びジヤツキｅ１等を内装して
いるケーシングＱ′７）を配設して継ぎ足しによる形成
布れる二重管付設ロッド体（５）を地盤中に圧入するよ
うにしたが、予め、所望長さの二重管付設ロッド体を形
成しておき、これを既設トンネル（１）の径方向に配し
た状態で架台（７）に前後移動自在に装着し、適宜な圧
入機構によって地盤に圧入させるようにしてもよいもの
であり、又、ロッド体（５）の回転駆動機構はケーシン
グ外の適所に設けておくこともできるものであり、さら
にロッド体（５）と二重管（１１）とを一体化した構造
やロッド体自体にジェット噴射通路と土砂排出通路とモ
ルタル等の硬化材料供給通路を設けておいてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明の既設トンネルの拡大方法によれば
、ジェット噴射通路と土砂排出通路とモルタル等の硬化
材料供給通路とを設けたロッド体を既設トンネル覆工内
から地盤中に貫入し、該ロッド体の先端からジェットを
噴射させて地盤を掘削すると共に掘削土砂を土砂排出通
路を通じて既設トンネル内に排出し、掘削跡の空間部に
モルタル等の硬化材料を充填することによって既設トン
ネルから所望距離を存した地盤中に地中壁を形成するも
のであるから、既設トンネルに対する該地中壁の形成区
域や厚さ、形状等を自由に設定することができ、従って
、既設トンネルが大深度に位置している場合であっても
、該地中壁により囲まれた地盤を既設トンネル側から掘
削することによって所望大きさ、所望長さの拡大空間部
を得ることができるものであり、さらに、その掘削時に
既設トンネルの覆工を撤去しても、既設トンフルは地中
壁によって囲繞されているので、軟弱地盤や滞水地盤で
あっても地盤の崩壊や地下水等の発生を確実に防止しな
がら地盤の掘削、排除が行え、既設トンネルの所望部分
に避難場所等の拡大空間部を能率よく築造することがで
きるものである。

又、上記地中壁を造成する装置としては、中心部にジェ
ット通路を形成していると共に頭部を大径の掘削ビット
に形成し且つ該頭部外周面にジェット噴射口を開口させ
てなるロッド体の外周面に、内周側を土砂排出通路に形
成していると共に外周側をモルタル等の硬化材料供給通
路に形成してなる中空二重管を摺動自在に被嵌し、前記
ジェット通路と土砂排出通路および硬化材料供給通路と
の基端に夫々ジェット圧送バイブと土砂排出管および硬
化材料供給パイプを接続し、この中空二重管付設ロッド
体を既設トンネル内に移動自在に配設された架台に地盤
に対して貫入自在に取付けた構造としているので、二重
前付設ロッド体を既設トンネル内から地盤中の所望位置
にまで頭部掘削ビットで穿孔しながら圧入してその先端
頭部からジェットを噴出させるこ七により、一定区域部
の地盤を掘削、排除できると共にその排除跡の空間部に
供給通路を通じて硬化材料を確実に充填することができ
、その上、中空二重管付設ロッド体をその位置で長さ方
向に移動させながら地盤の掘削、排除と硬化材料の充填
を行うことができて、所望厚さの地中壁の築造作業が円
滑且つ能率よく行えるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は既設トン
ネルの所望長さ区域の外周方に地中壁を形成した状態の
縦断側面図、第２図はその縦断正面図、第３図は拡大空
間部の築造状態を示す縦断側面図、第４図は第３図Ｘ−
Ｘ線における縦断正面図、第５図は築造した拡大空間部
の縦断側面図、第６図は地中壁を形成している状態の縦
断正面図、第７図は二重管付設ロッド体を架台のガイド
リングに装着している状態の縦断側面図、第８図は一重
管付設ロッド体の断面図、第９図乃至第１１図は地中壁
の形成工程を示す簡略縦断側面図である。 （１）・・・既設トンネル、（２）・・・拡大空間部、
（３）・・・地中壁造成装置、（４）・・・地中壁、（
５）・−・ロッド体、（６）・・・圧入機構、（７）・
・・架台、（８）・・・掘削ビット、（９）・・・ジェ
ット水通路、（１０・・・二重管、（１２）・・・硬化
材料供給通路、０３）・・・土砂排出通路、（Ａ）・・
・地盤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シールド工法によって築造した既設トンネル覆
   工の拡大予定区域において、ジェット噴射通路と土砂排
   出通路とモルタル等の硬化材料供給通路とを設けたロッ
   ド体を既設トンネル覆工内から地盤中に貫入してこの既
   設トンネルから所望距離を存した地盤を該ロッド体の先
   端から噴射するジェットによって掘削すると共に掘削土
   砂を土砂排出通路を通じて既設トンネル内に排除したの
   ち、その掘削排除部分に前記硬化材料供給通路を通じて
   硬化材料を充填し、この作業を既設トンネル覆工の拡大
   予定区域の全長に亘って既設トンネルの周方向並びに長
   さ方向に適宜間隔毎に行うことにより既設トンネルの拡
   大予定区域の外周方に硬化材料による連続固化壁を形成
   し、しかるのち、既設トンネルの覆工を撤去すると共に
   この既設トンネルと固化壁間の土砂を掘削、排除して固
   化壁を露出させることを特徴とする既設トンネルの拡大
   方法。
2. （２）、中心部にジェット通路を形成していると共に頭
   部を大径の掘削ビットに形成し且つ該頭部外周面にジェ
   ット噴射口を開口させてなるロッド体の外周面に、内周
   側を土砂排出通路に形成していると共に外周側をモルタ
   ル等の硬化材料供給通路に形成してなる中空二重管を摺
   動自在に被嵌し、さらに、前記ジェット通路と土砂排出
   通路および硬化材料供給通路との基端に夫々ジェット圧
   送パイプと土砂排出管および硬化材料供給パイプを接続
   し、この中空二重管付設ロッド体を既設トンネル内に移
   動自在に配設された架台に地盤に対して貫入自在に取付
   けられていことを特徴とする地中壁造成装置。