JPH0571298A - トンネル埋戻工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】トンネル５０の外側を、外殻２によって包囲す
る。外殻２の内側のテール隔壁９によって、トンネル５
０の未埋戻部分５５と埋戻部分５７とを遮断する。掘削
機７によって、トンネル５０の外側の地山６０を掘削し
て、外殻２を前進させる。外殻２の内部で、セグメント
５１等を解体撤去する。泥水５８を埋戻部分５７に充填
しつつ、テール隔壁９を未埋戻部分５５に前進させる。
埋戻部分５７に充填された泥水５８を、埋戻材５６と置
換する。 【効果】不要になったトンネル５０を、安全に埋め戻す
ことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不要になった既設のト
ンネルを好適に埋め戻す、トンネル埋戻工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下開発が余り進んでいない頃には、新
たなトンネルの掘削に際して、別の既設のトンネルが障
害となることは殆どなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、地下開発が進
むにつれ、古いトンネルの存在が新たなトンネルの掘削
の障害となることがあり、このような古い不要なトンネ
ルを埋め戻す必要が生じてくる。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、不要な既設の
トンネルを好適に埋め戻すことが出来るトンネル埋戻工
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】本発明は、外殻（２）に
よって埋め戻すべきトンネル（５０）の外側を包囲し、
前記外殻（２）の内側において、遮断手段（９）によっ
て、前記トンネル（５０）の未埋戻部分（５５）と埋戻
部分（５７）とを遮断し、前記トンネル（５０）の外側
の地山（６０）を掘削して、前記外殻（２）を前進さ
せ、前記遮断手段（９）を未埋戻部分（５５）に前進さ
せると共に、当該遮断手段（９）の後方の埋戻部分（５
７）に泥水（５８）を充填し、前記埋戻部分（５７）に
充填された泥水（５８）を、埋戻材（５６）と置換する
ようにして構成される。

【０００６】なお、（ ）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「作用」の欄についても同様である。

【０００７】

【作用】上記した構成により、トンネル（５０）の外側
の地山（６０）を掘削する形で、外殻（２）および遮断
手段（９）が前進すると、トンネル（５０）が、埋戻材
（５６）によって埋め戻されて行くように作用する。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明
する。図１乃至図５は、本発明によるトンネル埋戻工法
の一実施例を示す工程図、図６は、図５に示す工程にお
いて、泥水と埋戻材を置換する過程を示す模式図、図７
は、図１に示すリプレースシールドのＶII矢視図、図８
は、図１に示すリプレースシールドのＶIII矢視図であ
る。

【０００９】埋め戻すべき既設のトンネル５０は、図１
又は図７に示すように、１リングの長さがＬの円筒状の
セグメント５１と、その内側に形成された二次覆工５２
によって、矢印Ｃ、Ｄ方向（軸心ＣＴ方向）に伸延した
形で構築されている。前記セグメント５１は、複数のセ
グメントピース５１ａを、継手ボルトを介して軸心ＣＴ
方向および軸心ＣＴを中心にした円周方向に組み立てた
形で、地山６０の土圧・水圧に対抗した形で円筒状に構
築されている。

【００１０】前記トンネル５０の埋戻に使用されるリプ
レースシールド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（図中
左部）には、カッタ（面板）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が設けられている。隔壁
３の内側には、内径が前記トンネル５０の外径と略同一
の大きさの内筒５が設けられており、内筒５の内周面に
は、シール装置（図示省略）が設けられている。そし
て、隔壁３の前方（図中左方）には、外径が外殻２の外
径と略同一の大きさで、内径が前記トンネル５０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（図中左方）に向けて設けられている。そ
して、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を図７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の後方（図１
右方）には、推進ジャッキ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、推進ジャッキ６に
は、ラム６ａが、矢印Ｃ′、Ｄ′方向に突出後退自在に
設けられている。

【００１１】また、外殻２の内側には、推進ジャッキ６
の後方（図１右方）に、テール隔壁９が、外殻２内部の
空間を前後方向（図中左右方向）に遮断する形で設けら
れている。テール隔壁９は、円環状に形成された非回転
部９ａを有しており、非回転部９ａは、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、
非回転部９ａの内側には、円板状に形成された回転部９
ｂが、非回転部９ａと一体的に矢印Ｃ、Ｄ方向に移動す
る形で、非回転部９ａと密接した形で設けられており、
更に、回転部９ｂは、油圧モータ等から成る駆動装置９
ｃを介して、非回転部９ａに対して図８矢印Ｋ、Ｌ方向
に回転駆動自在に設けられている。また、図１に示すよ
うに、回転部９ｂには、非回転接続部９ｄが、回転部９
ａの矢印Ｋ、Ｌ方向への回転を妨げない形で設けられて
いる。そして、テール隔壁９の回転部９ｂには、埋戻材
打設管１０が、図８に示すように、吐出口１０ａを回転
部９ｂの後面９ｂ′の外周部に配置した形で装着されて
おり、埋戻材打設管１０には、図５に示すように、フレ
キシブル管１０ｂを介して、埋戻材５６を圧送するポン
プ（図示省略）が接続されている。また、テール隔壁９
の回転部９ｂには、排泥管８が、図８に示すように、複
数の吸込口８ａを回転部９ｂの後面９ｂ′に配置した形
で装着されている。

【００１２】また、リプレースシールド１は、グリッパ
架台１１を有しており、グリッパ架台１１には、隔壁接
続器１２が設けられている。隔壁接続器１２は、前記ト
ンネル５０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、隔壁接続器１２には、後端部１
２ａが、ピン９ｅを介して、テール隔壁９の非回転接続
部９ｄと係脱自在な形で設けられている。そして、隔壁
接続器１２の外側には、セグメント接続器１３が、ラム
１５ａを隔壁接続器１２の前端部１２ｂに固定された油
圧ジャッキ１５を介して、隔壁接続器１２に対して矢印
Ｃ″、Ｄ″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、前記トンネル５０の内
径に対応した形で円弧状に形成された当接板１６が、複
数個、油圧ジャッキ１７を介して、軸心ＣＴに対して放
射方向である図７矢印Ｇ、Ｈ方向に突出後退自在に設け
られている。

【００１３】また、隔壁接続器１２の外側には、セグメ
ント接続器１３の図２右方に、複数のコアカッタ１９
が、隔壁接続器１２に対して軸心ＣＴ方向及び軸心ＣＴ
を中心にした円周方向に移動可能な形で、油圧シリンダ
等を介して、軸心ＣＴに対して放射方向である矢印Ｇ、
Ｈ方向に突出後退自在に設けられている（尚、図面に
は、１つのコアカッタ１９のみを示す）。更に、隔壁接
続器１２の外側には、コアカッタ１９の図２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、隔壁接
続器１２に対して軸心ＣＴ方向及び軸心ＣＴを中心にし
た円周方向に移動可能な形で、油圧シリンダ等を介して
矢印Ｉ、Ｊ方向に揺動駆動自在に設けられている。

【００１４】埋め戻すべき既設のトンネル５０、リプレ
ースシールド１は、以上のような構成を有するので、リ
プレースシールド１により既設のトンネル５０を埋め戻
すに際しては、まず、立坑等からトンネル５０のセグメ
ント５１の外側の地山６０を、手堀り又は機械堀りによ
って、リプレースシールド１の外殻２の外径に対応し得
るように掘削する。そして、リプレースシールド１を、
図１に示すように、掘削されたセグメント５１の外側に
外殻２の前端部２ａ、掘削機７のカッタ７ａ及び内筒５
を挿入する形で、トンネル５０の後端（図中右端）に設
置する。即ち、リプレースシールド１は、外殻２が、掘
削機７のカッタ７ａをセグメント５１の外側に配置する
形で、埋め戻すべきトンネル５０のセグメント５１の外
側を包囲する形で設置される。この際、テール隔壁９に
よってトンネル５０が前後方向（図中左右方向）に遮断
される形となる。また、リプレースシールド１のグリッ
パ架台１１を、テール隔壁９の前方（図中左方）のトン
ネル５０内部に設置する。

【００１５】リプレースシールド１等がトンネル５０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５１の外側の地山６０を掘削すると共に外殻２
を前進させ、リプレースシールド１の外殻２及びテール
隔壁９によって地山６０及び埋戻部分５７の圧力に対抗
した形で、外殻２内部において、継手ボルトにより円筒
状に組立られたセグメント５１及びその内側の二次覆工
５２を解体撤去し、更に、テール隔壁９をセグメント５
１及び二次覆工５２が撤去されたトンネル５０の未埋戻
部分５５に前進させると共に、テール隔壁９の後方の埋
戻部分５７に埋戻材５６を圧入して、トンネル５０を埋
め戻してゆく。

【００１６】まず、図１に示すように、グリッパ架台１
１をトンネル５０内部を矢印Ｄ方向へ移動させ、隔壁接
続器１２の後端部１２ａをピン９ｅを介してテール隔壁
９の非回転接続部９ｄと連結する。そして、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１
６を二次覆工５２の内周面５２ａ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５１及び二次覆
工５２に対して固定する。すると、セグメント接続器１
３及び油圧ジャッキ１５を介して隔壁接続器１２がセグ
メント５１及び二次覆工５２に対して固定され、隔壁接
続器１２を介してテール隔壁９がセグメント５１及び二
次覆工５２に対して固定される。

【００１７】次に、隔壁３の図１左方に送泥管（図示省
略）から加圧泥水を供給して切羽６０ａを加圧しつつ、
掘削機７のカッタ７ａを図７矢印Ｅ（又はＦ）方向に回
転駆動する。同時に、各推進ジャッキ６のラム６ａを、
矢印Ｄ′方向に突出させてテール隔壁９を押圧し、セグ
メント５１及び二次覆工５２に対して固定されたテール
隔壁９から反力を得る形で、隔壁３を介してカッタ７ａ
を切刃６０ａ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６０ａは所定
の接触圧力で接し、切羽６０ａ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６０ｂがセグメ
ント５１の外側に円環状に形成される。それと同時に、
外殻２（及び隔壁３、内筒５等）は、掘削された穴６０
ｂに挿入される形で矢印Ｃ方向に前進する。この際、内
筒５とセグメント５１間は、内筒５の内周面に設けられ
たシール装置（図示省略）によって止水される。

【００１８】そして、トンネル５０のセグメント５１の
１リング分の長さＬだけ外殻２が前進すると、推進ジャ
ッキ６のラム６ａは、図２に示すように、矢印Ｄ′方向
に突出した状態となり、また、セグメント５１及び二次
覆工５２に対して固定されたテール隔壁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５０の
最後方（図中最右方）の各セグメントピース５１ａＡ
（複数のセグメントピース５１ａの内、特定のセグメン
トピース５１ａをいう。）が内筒５からテール隔壁９側
へ突出した状態となる。この状態で、推進ジャッキ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６０の掘削を停止する。

【００１９】そして、最後方のセグメントピース５１ａ
Ａを、当該セグメントピース５１ａＡの内側の二次覆工
５２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、最後方のセグメントピース５１ａＡと隣接
したセグメントピース５１ａ間の継手ボルトを、隔壁接
続器１２上に設置されたコアカッタ１９等を介して切断
する。そして、継手ボルトが切断されたセグメントピー
ス５１ａＡと二次覆工５２とを、セグメント把持破砕装
置２０によって一体的に把持した状態で、セグメント把
持破砕装置２０を矢印Ｉ、Ｊ方向に揺動する。すると、
当該セグメントピース５１ａＡ及び二次覆工５２は、折
り曲げられる形で破断し、解体撤去される。

【００２０】セグメントピース５１ａＡ及び二次覆工５
２が撤去されると、図３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５１ａ
Ｂ（複数のセグメントピース５１ａの内、特定のセグメ
ントピース５１ａをいう。）及びその内側の二次覆工５
２に係合させる。次に、油圧ジャッキ１７のラム１７ａ
を矢印Ｈ方向に後退させて、当接板１６と二次覆工５２
の内周面５２ａとの当接状態を解除すると共に、ピン９
ｅを介しての隔壁接続器１２の後端部１２ａとテール隔
壁９の非回転接続部９ｄとの連結状態を解除する。そし
て、グリッパ架台１１をトンネル５０内部を矢印Ｃ方向
へ、テール隔壁９の反対側へ移動させる。すると、円筒
状の隔壁接続器１２の後端部１２ａが開放され、隔壁接
続器１２の内部を通って、グリッパ架台１１の後方（図
中右方）のテール隔壁９側と、グリッパ架台１１の図中
左方に存在する立坑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たセグメントピース５１
ａＡ及び二次覆工５２を、隔壁接続器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、台車等に積み込んで、更に、図中左
方に存在する立坑まで搬出する。

【００２１】セグメントピース５１ａＡ及び二次覆工５
２が搬出されると、図４に示すように、グリッパ架台１
１を、トンネル５０内部を矢印Ｄ方向へ移動させ、再
び、隔壁接続器１２とテール隔壁９とを、後端部１２
ａ、ピン９ｅ、非回転接続部９ｄを介して連結する。こ
の際、グリッパ架台１１の隔壁接続器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″方向へ後退させ、セグメント接続器１３が隔壁接続
器１２の前側、即ちテール隔壁９の反対側に位置する状
態にしておく。そして、図５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１
６を二次覆工５２の内周面５２ａ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５１及び二次覆
工５２に対して固定すると共に、油圧ジャッキ１５、隔
壁接続器１２を介して、テール隔壁９をセグメント５１
及び二次覆工５２に対して固定する。

【００２２】次に、テール隔壁９を押圧していた各推進
ジャッキ６のラム６ａを、図５矢印Ｃ′方向に後退させ
てテール隔壁９から離反させる。そして、隔壁接続器１
２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″方向に突出させて、セグメント５１及
び二次覆工５２に固定されたセグメント接続器１３に対
して隔壁接続器１２を矢印Ｃ方向へ移動させ、隔壁接続
器１２と連結されたテール隔壁９を、セグメントピース
５１ａＡが撤去されたトンネル５０の未埋戻部分５５へ
前進させる。尚、テール隔壁９の後方（図中右方）の埋
戻部分５７に前回充填された埋戻材５６は、前回の充填
完了後早期に所定の強度を発現して自立しており、ま
た、当該埋戻材５６は、後述のように回転部９ｂを回転
しながら充填されているので、当該埋戻材５６とテール
隔壁９の後面９ｂ′は縁切されている。従って、テール
隔壁９を矢印Ｃ方向へ前進する際に、埋戻部分５７の埋
戻材５６が崩壊することはなく、また、テール隔壁９の
後面９ｂ′に埋戻材５６が付着して、油圧ジャッキ１５
によるテール隔壁９の前進の障害となることはない。そ
して、テール隔壁９の前進と同時に、テール隔壁９の後
方（図中右方）の埋戻部分５７に、テール隔壁９に設け
られた送泥管（図示省略）から泥水５８を圧入して、埋
戻部分５７の埋戻材５６及び地山６０の崩壊を防止す
る。尚、埋戻部分５７は、既設のトンネル５０部分と、
リプレースシールド１の前進に伴って形成された穴６０
ｂ部分とによって形成されている。

【００２３】テール隔壁９が、トンネル５０のセグメン
ト５１の１リング分の長さＬだけ前進すると、油圧ジャ
ッキ１５によるテール隔壁９の矢印Ｃ方向への移動を停
止する。この際、テール隔壁９は、各推進ジャッキ６の
後退したラム６ａの近傍まで前進した状態となってい
る。そして、テール隔壁９の回転部９ｂを図８矢印Ｋ
（又はＬ）方向へ適宜回転駆動して、回転部９ｂに設け
られた埋戻材打設管１０の吐出口１０ａを図中最下方の
位置へ移動させる。そして、テール隔壁９の回転部９ｂ
を矢印Ｋ方向へ回転駆動しつつ、テール隔壁９の後方
（図５右方）の埋戻部分５７に対して、埋戻材打設管１
０から埋戻材５６を圧入すると共に、排泥管８から泥水
５８を排出して、泥水５８を埋戻材５６と置換して行
く。この際、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の順序で、図中下方から泥水５８と埋戻材５６の
置換が行われ、埋戻部分５７に充填された埋戻材５６
は、図中下方から順次、硬化し強度を発現して行く。そ
して、充填された埋戻材５６は、充填完了後早期に所定
の強度を発現する。即ち、テール隔壁９の回転部９ｂの
回転に伴って、埋戻材打設管１０の吐出口１０ａがテー
ル隔壁９の底部から上部へ図中上方に移動して行くの
で、埋戻材５６を、打設完了まで長時間に渡って流動性
を保つことなく、埋戻部分５７に対して図中下部から密
実に充填して行くことが出来る。従って、埋戻材５６の
作成および管理を容易にすることが出来、埋戻材５６を
安価な材料で作成することが出来る。また、排泥管８の
吸込口８ａは、テール隔壁９の回転部９ｂに複数個設け
られているので、泥水５８を、埋戻部分５７から好適に
排出して行くことが出来る。尚、既に述べたように、埋
戻部分５７へ埋戻材５６を打設するに際して、テール隔
壁９の回転部９ｂを回転させることによって、埋戻部分
５７に打設された埋戻材５６とテール隔壁９の後面９
ｂ′が縁切される。従って、次の１リング分の埋戻に際
して、テール隔壁９を前進する際に、テール隔壁９の後
面９ｂ′に前回打設された埋戻材５６が付着して、油圧
ジャッキ１５によるテール隔壁９の前進が困難となるこ
とを防止することが出来る。

【００２４】こうして、図１に示すように、テール隔壁
９の後方（図中右方）の埋戻部分５７の泥水５８と埋戻
材５６の置換が終了すると、トンネル５０のセグメント
５１の１リング分の長さＬだけ埋戻作業が終了する。こ
の際、テール隔壁９は、各推進ジャッキ６の後退したラ
ム６ａの近傍まで前進した状態となっている。そこで、
再び、各推進ジャッキ６のラム６ａを、矢印Ｄ′方向に
突出させてテール隔壁９を押圧すると共に、図３に示す
シールド固定装置２１による外殻２とセグメント５１及
び二次覆工５２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、隔
壁接続器１２を介してセグメント５１及び二次覆工５２
に対して固定されたテール隔壁９から反力を得る形で、
カッタ７ａによりセグメント５１の外側の地山６０を掘
削しつつ、外殻２を、セグメント５１の１リング分の長
さＬだけ、更に前進させる。

【００２５】こうして、リプレースシールド１によるト
ンネル５０の埋戻作業は、地山６０及び埋戻部分５７の
圧力に対向した形で進行されるので、セグメント５１、
二次覆工５２の撤去作業等を安全に行ってゆくことが出
来ると共に、埋戻部分５７に埋戻材５６を密実に充填し
てゆくことが出来る。

【００２６】尚、上述の実施例においては、テール隔壁
９を回転させることによって埋戻材打設管１０の吐出口
１０ａをテール隔壁９の底部から上部へ移動させつつ、
埋戻材５６を充填して行く場合について述べたが、テー
ル隔壁９の複数箇所に埋戻材打設用配管を固設して、テ
ール隔壁９の底部の配管から上部の配管に、順次配管を
切り替えながら埋戻材５６を充填して行くようにしても
よい。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、外殻２によって埋め戻すべきトンネル５０の外側を
包囲し、前記外殻２の内側において、テール隔壁９等の
遮断手段によって、前記トンネル５０の未埋戻部分５５
と埋戻部分５７とを遮断し、前記トンネル５０の外側の
地山６０を掘削して、前記外殻２を前進させ、前記遮断
手段を未埋戻部分５５に前進させると共に、当該遮断手
段の後方の埋戻部分５７に泥水５８を充填し、前記埋戻
部分５７に充填された泥水５８を、埋戻材５６と置換す
るようにして構成したので、外殻２および遮断手段によ
って、未埋戻部分５５のセグメント５１等の撤去作業現
場が包囲され、地山６０および埋戻部分５７の圧力に対
抗した形で、安全にセグメント５１等の撤去作業を行う
ことが出来る。そして、トンネル５０の外側の地山６０
を掘削することによって、外殻２を前進させることが出
来、更に、泥水５８によって埋戻部分５７および地山６
０の埋戻材５６の崩壊を防止した形で、遮断手段を前進
させることが出来、泥水５８と埋戻材５６を置換する形
で、遮断手段の後方の埋戻部分５７に埋戻材５６を充填
して、トンネル５０を埋め戻すことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル埋戻工法の一実施例を示
す工程図（１番目）である。

【図２】本発明によるトンネル埋戻工法の一実施例を示
す工程図（２番目）である。

【図３】本発明によるトンネル埋戻工法の一実施例を示
す工程図（３番目）である。

【図４】本発明によるトンネル埋戻工法の一実施例を示
す工程図（４番目）である。

【図５】本発明によるトンネル埋戻工法の一実施例を示
す工程図（５番目）である。

【図６】図５に示す工程において、泥水と埋戻材を置換
する過程を示す模式図である。

【図７】図１に示すリプレースシールドのＶII矢視図で
ある。

【図８】図１に示すリプレースシールドのＶIII矢視図
である。

【符号の説明】

２……外殻 ９……遮断手段（テール隔壁） ５０……トンネル ５５……未埋戻部分 ５６……埋戻材 ５７……埋戻部分 ５８……泥水 ６０……地山

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻によって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、遮断手段によって、前記トン
   ネルの未埋戻部分と埋戻部分とを遮断し、 前記トンネルの外側の地山を掘削して、前記外殻を前進
   させ、 前記遮断手段を未埋戻部分に前進させると共に、当該遮
   断手段の後方の埋戻部分に泥水を充填し、 前記埋戻部分に充填された泥水を、埋戻材と置換するよ
   うにして構成したトンネル埋戻工法。