JPH06221087A - 圧気注入工法及び注入用圧気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】覆工に余分な外圧を与えることなく地盤に高圧
注入する。 【構成】その妻部１０ａにおいてエアシール１１を内周
面３ｂに接続する形で、スチールフォーム１０と覆工３
の間に加圧空間１２を遮蔽形成し、該加圧空間１２をエ
ア圧Ｐ２で加圧する。覆工３の外側に注入圧Ｐ３で注入
材６を注入すると、覆工３にその外側から作用する注入
圧Ｐ３はエア圧Ｐ２分だけ相殺されることによって該覆
工３が破壊することなく、該注入材６は外水圧Ｐ１に抗
する形で水みち７を塞ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にシールドトンネル
において圧力水を止水するために用いるに好適な圧気注
入工法及び注入用圧気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のシールドトンネルを示す
図、図６は図５に示すシールドトンネルにおけるセグメ
ント継手部間のシール状態を示す図である。従来、シー
ルドトンネルにおいて、例えば図５に示すように、プレ
キャストコンクリート版によるセグメント３１を複数接
続して、トンネル４１の覆工３を構築する場合には、該
セグメント３１の背面３１ａ側からトンネル空間４０内
への漏水を防止するために、隣接するセグメント３１、
３１間の即ち覆工３の継手部３ａには、シール部材とし
て、図６に示すように帯状に形成された水膨張性ゴム等
からなる止水バンド５を、当該セグメント３１の継手面
３１ｂに予め形成された溝３１ｃに嵌め込む形で装着し
ておき、さらに、覆工３の外周囲には裏込材４２を、該
覆工３を構成しているセグメント３１と地盤２間の間隙
を塞ぐ形で充填注入する。ところが、トンネルは、その
構築中或いは供用後に、覆工３周囲の地盤２が緩んで、
該地盤２及び既に硬化した裏込材４２等にクラックが生
じる形で所謂水みち７が形成されて、該水みち７を介し
て隣接するセグメント３１、３１間の継手部３ａに該外
水圧が作用する形で、止水バンド５が圧力水に直撃され
て、これによってそのシール機能が衰え、ここに漏水が
生じる場合がある。そこで、このような事態が予想され
る場合には、裏込材４２を水みち７に想定される外水圧
より高い圧力で注入する形で二次注入を行い、これによ
って既に形成されてしまった水みち７を塞がなければな
らない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような二
次注入時の注入圧力を高くし過ぎると、覆工３を構成し
ているセグメント３１にその背面３１ａ側から注入圧力
が作用する形で、外力が局所的に集中し、これによって
該セグメント３１には、これにクラックが形成される危
険性が生じる。特に当該高圧二次注入に起因する外力
は、覆工３の継手部３ａにもかかかるために、該継手部
３ａにおいて、先に述べたように水みち７の形成によっ
て圧力水の外水圧を受けて、そのシール機能が衰えてい
たことが予想される止水バンド５は、このような高圧二
次注入に起因する外力を受けて尚一層そのシール機能が
衰えることになる。従って、このような高圧二次注入に
よって水みち７を塞ごうとする場合には、その注入圧力
を覆工３の耐力を超えない範囲に留めておかないと、セ
グメント３１及び継手部３ａ自体が本来保有している止
水機能をかえって低減させることになって、トンネル構
造の最終的な止水性を損なわせる結果になってしまう。
即ち、こうした二次注入時の注入圧力は覆工３の耐力に
対応して限定されているために、圧力水の外水圧が大き
い場合には二次注入による十分なる止水効果が得られな
い、という不都合があった。そこで本発明は、上記事情
に鑑み、覆工部材にその止水機能を損なうような余分な
外力をかけることなく高圧二次注入を行って、水みちを
有効に閉塞止水することが出来るようにした、圧気注入
工法及び注入用圧気装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、トンネル
断面方向外側から水圧（Ｐ１）が作用し得る形の覆工体
（３）において、前記覆工体（３）のトンネル断面方向
外側に注入材（６）を注入する際に、前記覆工体（３）
の内側（３０）に該覆工体（３）の内周面（３ｂ）に沿
った形で圧力保持空間（１２）を遮蔽形成し、前記圧力
保持空間（１２）を前記覆工体（３）に作用する外圧
（Ｐ３）に対応した圧力（Ｐ２）で加圧することによっ
て、該外圧（Ｐ３）による該覆工体（３）の破壊を防止
するようにして、構成される。また、覆工体（３）の内
側（３０）に設置自在な圧力支持部材（１０）を有し、
前記圧力支持部材（１０）のトンネル軸方向に所定の間
隔をおいて圧力支持隔壁（１０ａ、１１）を、該圧力支
持部材（１０）と前記覆工体（３）の間に圧力保持空間
（１２）を遮蔽形成し得る形で設け、前記圧力支持部材
（１０）に圧気供給手段（１６）を、前記圧力保持空間
（１２）に圧気（３５）を供給し得る形で接続して、注
入用圧気装置（９）が構成される。さらに、前記注入用
圧気装置（９）において、前記圧力支持部材（１０）
に、前記覆工体（３）のトンネル断面方向外側に注入材
（６）を注入し得る注入手段（１７、１９）を接続し
て、構成される。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。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、覆工体（３）
に作用する外圧（Ｐ３）は、圧力保持空間圧力（Ｐ２）
に加圧された圧力（Ｐ２）分だけ相殺されるように作用
する。また、圧気供給手段（１５ａ、１６）を介して圧
力保持空間（１２）に供給される圧気（３５）は、圧力
支持部材（１０）と圧力支持隔壁（１０ａ、１１）に支
持される形で該圧力保持空間（１２）を加圧するように
作用する。さらに、注入手段（１７、１９）は、覆工体
（３）のトンネル断面方向外側に配置している地盤
（２）の間隙中に注入材（６）を注入浸透させるように
作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明による注入用圧気装置の一実施
例である圧気装置を用いてトンネルに圧気注入を行う例
を示す断側面図、図２は図１に示す圧気装置の横断面
図、図３は図１のIII、III断面図、図４は図１に示す圧
気注入時における覆工部分の圧力負荷状態を示す図であ
る。シールドトンネルであるトンネル１は、図１に示す
ように、地盤２中に掘削形成された掘削坑道中に既に建
て込み構築された、該トンネル１の覆工体である覆工３
を有しており、覆工３は、その全体形状が図１及び図２
に示すように円環形をなす形で組立て接続された、その
各々がブロック状に形成されたプレキャストコンクリー
ト版からなる複数のセグメント３１により構成されてい
る。覆工３には、トンネル軸方向である図１矢印Ａ、Ｂ
方向及びトンネル周方向である図２矢印Ｃ、Ｄ方向に隣
接するセグメント３１、３１間に継手部３ａが、該継手
部３ａに対応したそれぞれのセグメント３１、３１の継
手面３１ｂ、３１ｂをそれぞれ対面させた形で設けられ
ており、各継手部３ａにはそれぞれが帯状に形成された
水膨張ゴム等からなる止水バンド５、５が、その各々が
該継手面３１ｂと交差する方向に沿って、トンネル断面
方向である矢印Ｅ、Ｆ方向に２列に並ぶ形で配設されて
いる。止水バンド５は、該止水バンド５の矢印Ａ、Ｂ方
向又は矢印Ｃ、Ｄ方向両側端を、隣接するセグメント３
１、３１の各々の継手面３１ｂ、３１ｂに接着された形
で、該継手面３１ｂ、３１ｂにそれぞれ形成された溝３
１ｃ、３１ｃに嵌合されており、覆工３は、該止水バン
ド５を介して隣接するセグメント３１、３１間の間隙が
シールされることによって複数のセグメント３１が一体
をなす形になっている。

【０００７】覆工３の外側には、図１又は図２に示すよ
うに、該覆工３の外周面３ｄを形成している各セグメン
ト３１の各背面３１ａと地盤２が形成している掘削坑壁
２ｓとの間に、トンネル１を掘削構築するためのシール
ド機が余掘りを残した形で、若干の間隙２ｓが、該覆工
３の外周面３ｄに沿って円環状をなす形で形成配置され
ており、間隙２ｓには、地盤２の性状に対応した裏込材
であり、浸透性、接着性、閉塞充填性及び止水機能に優
れた、逸水防止用セメントである所謂地熱井用セメンチ
ングセメント等のセメント系の注入材６が、該覆工３を
構成しているうちのいくつかのセグメント３１に設けら
れた注入孔３ｃを介して裏込充填されている。なお、覆
工３のトンネル断面方向外側である矢印Ｆ方向側には水
みち７が、該覆工３の外側に配置している地盤２及び既
に裏込充填されて硬化した注入材６にひび割れが生じた
形で、若干数量形成されており、覆工３には、該水みち
７を浸透する圧力水である浸透水３５の水圧である外水
圧Ｐ１が、該覆工３のトンネル断面方向外側から内側に
向けて作用した形になっている。一方、覆工３の内側に
は、図１又は図２に示すように、トンネル１の供用空間
であるトンネル空間３０が、所定の径Ｄ１をなす円柱状
に形成されており、トンネル空間３０の一部には圧気装
置９が、覆工３の内周面３ｂに接続支持された形で設け
られている。

【０００８】圧気装置９は、図１に示すように、トンネ
ル空間３０の径Ｄ１より若干小さな外径Ｄ２をなす形で
全体形状横転円筒状に形成組立てされて、該トンネル空
間３０の任意の位置に設置自在な圧力支持部材である鋼
製のスチールフォーム１０を有しており、スチールフォ
ーム１０の図１左右両端部には、妻部１０ａが、トンネ
ル断面方向外側である矢印Ｆ方向に向けて該スチールフ
ォーム１０から突出する形でそれぞれ形成されている。
スチールフォーム１０の各妻部１０ａにはエアシール１
１が、該スチールフォーム１０を覆工３の内周面３ｂに
接続分離自在な形で設けられており、エアシール１１
は、図３に示すように、覆工３の周長即ち内周面３ｂの
矢印Ｃ、Ｄ方向長さに対応した形の耐圧ゴムチューブ１
１ａの内部に、そのエア供給口１１ｂを介してエア３５
を所定の圧力で供給充填することにより、該耐圧ゴムチ
ューブ１１ａが膨張する形で、スチールフォーム１０の
各妻部１０ａと覆工３の内周面３ｂとの間の空隙をシー
ルして、これによって該スチールフォーム１０と覆工３
を接続し得るように構成されている。

【０００９】エアシール１１を介してスチールフォーム
１０が覆工３に接続された状態の圧気装置９は、図１に
示すように、トンネル空間３０に覆工３の内周面３ｂに
沿った形の加圧空間１２を、該スチールフォーム１０の
妻部１０ａ、１０ａ間の外周面１０ｂと、覆工３の内周
面３ｂとの間に略円筒状に形成する形になっており、即
ち、スチールフォーム１０の両端の妻部１０ａ、１０ａ
と、該妻部１０ａ、１０ａに設けられたエアシール１
１、１１は、加圧空間１２を遮蔽形成し得る形で、トン
ネル軸方向に所定の間隔をなす圧力支持隔壁を形成する
形になっている。なお、加圧空間１２のトンネル断面方
向内方側にはスチールフォーム１０を挟む形で、該スチ
ールフォーム１０の内側空間である作業空間１３が円柱
状に形成された形になっている。スチールフォーム１０
には、加圧空間１２に圧気であるエア３５を加圧状態で
供給するための供給口１０ｃが、加圧空間１２と作業空
間１３を連通させるように貫通形成された形で設けられ
ており、スチールフォーム１０には供給口１０ｃに、圧
気供給手段であるコンプレッサ１６が、バルブ１５ａを
介して加圧空間１２にエア３５を任意の圧力で供給自在
な形で接続されている。

【００１０】また、スチールフォーム１０には、図１に
示すように、該スチールフォーム１０をトンネル断面方
向である矢印Ｅ、Ｆ方向に貫通する形で形成された注入
孔１０ｄが、前記覆工３を構成しているセグメント３１
に設けられた注入孔３ｃと連通し得る形で、トンネル軸
方向及びトンネル周方向に沿って、即ち矢印Ａ、Ｂ方向
及び矢印Ｃ、Ｄ方向に沿って所定の複数設けられてお
り、スチールフォーム１０には圧気装置９による注入材
６の裏込作業時に用いるための注入ノズル１７が、注入
孔１０ｄと覆工３側の注入孔３ｃとを接続する形で、該
注入孔１０ｄの数量に対応した分だけ複数差し込み自在
な形になっている。各注入ノズル１７には、地盤２の性
状に対応した注入材６を圧送供給自在な形の、フィーダ
ー、ポンプ等からなる圧送供給装置１９が、バルブ１５
ｂを介して、該注入材６を任意の圧力で供給吐出させ得
る形で、それぞれ接続されており、即ちノズル１７と圧
送供給装置１９は、注入材６を覆工３の背面側であるト
ンネル断面方向外側に向けて注入する注入手段を構成す
る形で、スチールフォーム１０に接続されている。

【００１１】トンネル１及び圧気装置９は以上のような
構成を有しているので、該トンネル１は、掘削坑道中に
複数のセグメント３１を、その継手面３１ｂに形成され
た各溝３１ｃに止水バンド５を嵌合装着しながら接続す
る形で覆工体である覆工３を建て込み構築すると共に、
該覆工３の外周面３ｄの外側に地盤２の性状に合わせた
注入材６を、各セグメント３１に設けられた注入孔３ｃ
を介してその背面側３１ａから間隙２ｓに向けて圧入す
る形で裏込注入する。こうして、注入材６は一次注入材
として、シールド機が形成した余掘りである間隙２ｓを
充填し、これによって各セグメント３１が地盤２に定着
されて、該セグメント３１が構成している覆工３が地盤
２を支持すると、該覆工３の内側にはトンネル空間３０
が、該地盤２に対して隔離された空間として形成され
る。

【００１２】ところで、こうして一次注入材として裏込
充填された注入材６は、間隙２ｓ及び地盤２中に形成保
有されていた空隙部分を埋め尽くす形で、図中一点鎖線
で示す部分より断面方向内方側（矢印Ｅ方向側）に配置
している形の裏込領域２ｐ中に浸透し、当該裏込領域２
ｐ部分を固化する形で一旦は安定化させる。しかし、ト
ンネル１の構築中或いは構築完了後には、掘削坑道の形
成によって或いは覆工３を構築するために、さらにはト
ンネル空間３０の供用によって、覆工３乃至地盤２に振
動が生じ、これによって、裏込領域２ｐ部分における、
地盤２及び間隙２ｓに充填されて硬化した注入材６に緩
みが生じて、ここに、水みち７となり得るクラックが形
成される場合がある。すると、トンネル１には、地盤２
中の間隙水、或いはトンネル１を構築中の場合において
は、地盤２を掘削する際に用いられる泥水等が逸水して
こうしたクラックに回り込む形で、水みち７が形成され
て、該水みち７を介して覆工３の背面側である外周面３
ｄに、図４に図示する水圧である外水圧Ｐ１が集中的に
作用して、当該外水圧Ｐ１によって覆工３に破断箇所が
形成されて、ここに漏水が生じる懸念がある。そこで、
トンネル１における、こういった漏水を防止すべき箇所
に対応したトンネル空間３０中に圧気装置９を、そのス
チールフォーム１０に形成された注入孔１０ｄと覆工３
の注入孔３ｃを注入ノズル１７を介して整合させた形で
配置させて、該圧気装置９を用いて覆工３の外側に注入
材６の二次注入作業を行う形で、水みち７を閉塞する作
業をおこなっていく。

【００１３】例えば、いま、トンネル１の覆工３が構築
された周囲の地盤２において、図４に示すように、外水
圧Ｐ１が覆工３の外周面３ｄに作用しているとき、水み
ち７を介して覆工３の内方側に漏水せんとする浸透水３
６は、覆工３を構成しているセグメント３１に対して、
トンネル断面方向内方側である略矢印Ｅ方向側に該外水
圧Ｐ１で押圧される形になっている。これによって覆工
３には、そのトンネル断面方向外側から外水圧Ｐ１分の
水圧が作用している。そこで、トンネル空間３０中に配
置させた圧気装置９のスチールフォーム１０を、覆工３
の内周面３ｂに対応させた形で円筒状に組立ててから、
まず、図３に示すように、各妻部１０ａにおいてエアシ
ール１１のエア供給口１１ｂにエア３５を所定の圧力で
供給充填して、耐圧ゴムチューブ１１ａを膨張させる。
これによって、スチールフォーム１０を、各妻部１０ａ
において覆工３の内周面３ｂとの間の空隙を図４に示す
ようにシールする形で、該スチールフォーム１０と覆工
３を接続する。

【００１４】こうしてスチールフォーム１０を覆工３に
接続すると、該覆工３とスチールフォーム１０の間に
は、妻部１０ａ、１０ａとエアシール１１、１１が圧力
支持隔壁となる形で、該スチールフォーム１０において
妻部１０ａ、１０ａ間に配置している外周面１０ｂと、
覆工３の内周面３ｂとの間に加圧空間１２が、トンネル
空間３０においてエアシール１１によってシールされた
空間部分として、覆工３の内周面３ｂに沿った形で円環
状に遮蔽形成される。そこで次に、図１に示すコンプレ
ッサ１６からバルブ１５ａを介して供給口１０ａに供給
する形でエア３５を、覆工３の外周面３ｄに作用してい
る外水圧Ｐ１に対応したエア圧Ｐ２で、即ち該外水圧Ｐ
１に対応した形で採用される後述する注入圧Ｐ３に対応
したエア圧Ｐ２で、加圧空間１２に供給し、該加圧空間
１２をエア圧Ｐ２で保持する。すると、この状態で覆工
３は、図４に示すように、加圧空間１２に供給注入され
たエア３５のエア圧Ｐ２によって、その内周面３ｂ側か
らトンネル断面方向外側である矢印Ｆ方向側に向けて押
圧された形に保持される。なおこの際、覆工３を構成し
ているセグメント３１或いは継手部３ａ等に既に破断箇
所が生じている場合には、供給口３５ａから加圧空間１
２に供給注入されたエア３５は、該破断箇所を介して覆
工３の外部に漏気する形になるが、該覆工３には、その
外周面３ｄ側から外水圧Ｐ１がトンネル断面方向内方側
である図４矢印Ｅ方向に向けて作用していることによっ
て、当該漏気量は極僅かにしかならない。

【００１５】こうしておいて、次に、図１に示す圧送供
給装置１９からバルブ１５ｂを介して各注入ノズル１７
に、未だ硬化していないスラリー状の注入材６を、先に
一旦形成されていた裏込領域２ｐから覆工３の外周面３
ｄに作用している外水圧Ｐ１より大きな注入圧Ｐ３で圧
送供給する。各注入ノズル１７に圧送供給された注入材
６は、図４に示すように、スチールフォーム１０の注入
孔１０ｄを介して覆工３の注入孔３ｃから、該覆工３の
外側に配置していて先に一度は一次注入された裏込領域
２ｐ中に向けて、注入圧Ｐ３をもって吐出される。する
と、裏込領域２ｐに吐出された注入材６は、該裏込領域
２ｐにおいて覆工３の外周面３ｄに向けてトンネル断面
方向内側である矢印Ｅ方向側に作用している外水圧Ｐ１
に打ち勝つ形で、注入圧Ｐ３に対応した分だけ裏込領域
２ｐの間隙圧を上昇させる。これによって、裏込領域２
ｐに形成された水みち７中に配置している浸透水３６
は、該裏込領域２ｐよりトンネル断面方向外側である矢
印Ｆ方向側の地盤２中に押し戻される形で、覆工３と離
隔する。そして、裏込領域２ｐの水みち７には注入材６
が、該水みち７にそれまで配置していた浸透水３６と置
換される形で、注入圧Ｐ３に対応した所定の圧力で覆工
３の外側地盤２に向けて浸透充填されていき、やがて、
水みち７は注入圧Ｐ３で注入された注入材６によって充
填閉塞された形になる。この際、注入圧Ｐ３は浸透水３
６の外水圧Ｐ１より大きいために、注入材６は、覆工３
周囲のトンネル断面方向外側広範囲に亙る深い領域中ま
で円滑に浸透することが出来、これによって裏込領域２
ｐよりさらにトンネル断面方向外側の地盤２中の微細な
地層上の亀裂、割れ目等にまで浸透して、新たな二次裏
込領域２ｑを形成していく。そして、水みち７において
浸透水３６は裏込領域２ｐよりトンネル断面方向外側で
ある矢印Ｆ方向側の地盤２中に押し戻される形になると
ころから、該浸透水３６が余剰水として注入材６に混入
してこれに悪影響を及ぼす懸念なく、注入材６はむしろ
浸透水３６が排斥されてドライな状態になった地盤２を
構成している土質を細骨材として利用する形で、これが
注入されてから早期のうちに硬化して、高強度を発現す
ることが出来る。こうして、覆工３の周囲には、新たな
二次裏込領域２ｑが、先に一次注入によって形成されて
いた裏込領域２ｐが図４において二点鎖線位置まで拡大
される形で、該覆工３の外周面３ｄを包囲するように形
成される。そして新たに形成された二次裏込領域２ｑに
は、ここに配置していた水みち７等の間隙が注入材６で
充填閉塞された形で固化し、これによって覆工３周囲の
地盤２は、該地盤２を構成している土質中の間隙が注入
材６によって充填されることによって該覆工３周囲を包
囲する形の環状に一体化された形で、これに緩みが生じ
ることがない状態に補強安定化される。即ちトンネル１
は、トンネル空間３０が漏水防止されることに加えて、
覆工３の高い安定性が確保される。

【００１６】ところで、こうして注入材６の注入によっ
て二次裏込領域２ｑを形成する際に、各注入ノズル１７
から裏込領域２ｐ中に吐出された注入材６は、外水圧Ｐ
１に打ち勝つ形のこれより大きな注入圧Ｐ３に対応した
分だけ裏込領域２ｐの間隙圧を上昇させることによっ
て、浸透水３６をトンネル断面方向外側である矢印Ｆ方
向側の地盤２に押し戻す形で覆工３から離隔させると同
時に、覆工３をその外周面３ｄ側からトンネル断面方向
内側である矢印Ｅ方向側に向けて、該裏込領域２ｐの間
隙圧に対応した分だけ押圧することになる。即ち、二次
注入作業によって覆工３は、その外周面６ｄ側から、外
水圧Ｐ１より大きな注入圧Ｐ３に対応した形の外圧をト
ンネル断面方向内側である矢印Ｅ方向側に向けて受ける
ことになる。この際、覆工３は、先に述べたように圧気
注入装置１０のエアシール１１によって遮蔽形成された
加圧空間１２が外水圧Ｐ１に対応したエア圧Ｐ２で加圧
保持されていることによって、該エア圧Ｐ２に対応した
分だけその内周面３ｂ側からトンネル断面方向外側であ
る矢印Ｆ方向側に向けて押圧された形の内圧を予荷重と
して受けているために、上述した注入圧Ｐ３に対応する
外圧は、該エア圧Ｐ２による内圧分だけ相殺される形
で、覆工３に作用する。故に、二次注入時に注入材６の
注入圧Ｐ３に起因して覆工３の外側に配置している裏込
領域２ｐの間隙圧が過大になって、該間隙圧によって覆
工３に過大な外力が負荷されることがない。即ち、覆工
３を構成しているセグメント３１、３１の接続箇所であ
る継手部３ａに水みち７等の間隙部分を介して注入圧Ｐ
３をなす注入材６が回り込む形で応力集中して、止水バ
ンド５の保有しているシール機能が損なわれたり、或い
は外水圧Ｐ１を上回る注入圧Ｐ３によって該セグメント
３１自体にクラックが生じたりする危険性は回避される
ので、覆工３にその止水機能を損なうような余分な外力
がかかることはなく、覆工３の破壊が好適に防止された
状態で、二次注入を行うことが出来る。なお、こういっ
た圧気及び注入作業の一切は、圧気装置９におけるスチ
ールフォーム１０の内側空間部分である作業空間１３を
介して行うことが出来るので、シールドトンネルである
トンネル１のように、その覆工３の径Ｄ１が極限られた
空間において効率的に注入作業を行うことが出来る。

【００１７】従って、本発明においては、水みち７中の
浸透水３６の水圧である外水圧Ｐ１が大きい場合には、
これに対応した形でエア圧Ｐ２を大きくすれば、二次覆
工作業時の注入圧Ｐ３を該外水圧Ｐ１に対応した形でこ
れより大きくすることが出来るので、該外水圧Ｐ１が覆
工３の止水機能上の耐力を上回る程過大になって、既に
覆工３に破壊が生じて、トンネル空間３０内に漏水して
いる場合においても、覆工３にさらなる破壊を生じさせ
る懸念なく、該覆工３の周囲の地盤２中に注入材６を注
入して水みち７を閉塞し、二次裏込領域２ｑを広範囲に
亙って形成する形でトンネル１の止水性を復元、向上さ
せることが出来る。即ち本発明においては、覆工３が如
何なる状態に貧していても、該覆工３にその止水機能を
損なうような無用な外力を負荷させる懸念なく、常に外
水圧Ｐ１より大きな注入圧Ｐ３で高圧二次注入を行っ
て、水みち７を有効に閉塞し、これによって地盤２の挙
動変形を防止した形で、覆工３の外側周囲に新たな二次
裏込領域２ｑを高強度で形成することが出来るので、当
該形成された二次裏込領域２ｑをトンネル構造の強度メ
ンバーの一部とみなす形で、トンネル１を堅牢な永久構
造物にすることが出来る。

【００１８】なお、上述した実施例においては、本発明
による圧気注入工法を、シールドトンネルであるトンネ
ル１の二次注入に適用した例を述べたが、本発明は、既
に述べたように、覆工３が如何なる状態になっている場
合においても該覆工３の崩壊を防止した状態で高圧注入
を行うことが出来ることにより、例えば、その老朽化に
よって漏水が生じているような破壊箇所が形成された既
存の覆工を補修するための注入工法として、或いは全く
新設のトンネルを構築する際において、その裏込注入の
確実化の為に本発明を適用しても良いことは、勿論であ
り、これが適用されるトンネルの覆工体は、覆工３等の
セグメント３１により構成されるものに限定されるもの
ではなく、また該覆工体の断面形状は、図２に図示され
たような真円形でなくとも良いことは勿論である。ま
た、本実施例においては、スチールフォーム１０に注入
材６の注入孔１０ｄを貫通形成しておき、該注入孔１０
ｄと覆工３側の注入孔３ｃを接続する形で注入ノズル１
７を装着して、これに圧送供給装置１９を接続すること
によって、覆工３の外側に注入材６を注入する例を述べ
たが、こうした注入作業は、スチールフォーム１０が配
置された箇所に隣接する位置において、圧気装置９にお
ける注入手段である注入ノズル１７、圧送供給装置１９
とは異なる別の注入手段でもって行われても構わない。
また、本発明に用いられる注入材６の種類は任意であ
る。さらに、スチールフォーム１０の形状は、トンネル
空間３０に設置自在で、且つ該スチールフォーム１０と
覆工３との間に加圧空間１２が形成されるのを阻害する
ものでなければ、必ずしも実施例において述べたような
円筒状に形成されていなくとも構わず、また、加圧空間
１２等の圧力保持空間の形状及びその構成、数量はいず
れも任意である。また、圧気装置９においてスチールフ
ォーム１０と覆工３との間に加圧空間１２を遮蔽形成す
るための圧力支持隔壁である妻部１０ａ、エアシール１
１等の構成は、実施例において述べられた以外の構成で
あって何等差し支えない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ンネル断面方向外側から外水圧Ｐ１等の水圧が作用し得
る形の覆工３等の覆工体において、前記覆工体のトンネ
ル断面方向外側に注入材６を注入する際に、前記覆工体
のトンネル空間３０等の内側に該覆工体の内周面３ｂ等
の内周面に沿った形で加圧空間１２等の圧力保持空間を
遮蔽形成し、前記圧力保持空間を前記覆工体に作用する
注入圧Ｐ３等の外圧に対応したエア圧Ｐ２等の圧力で加
圧することによって、該外圧による該覆工体の破壊を防
止するようにして構成したので、覆工体に作用する外圧
は圧力保持空間に加圧された圧力分だけ相殺されること
が出来る。即ち、覆工体のトンネル断面方向外側に注入
を行うに際しては、注入材６の注入圧Ｐ３に対応した分
だけ覆工３に外圧が作用することになるが、当該覆工体
に作用する外圧は、圧力保持空間を介して該外圧に対応
した圧力分だけ相殺されることによって、実質上殆ど覆
工に作用することがない状態で注入を行うことが出来
る。従って、注入によって覆工体に、該覆工体自体が保
有している止水機能を損なうような余分な外圧を何等与
えることなく、覆工体のトンネル断面方向外側の地盤２
に対しては高圧となるような理想的な注入を行うことが
出来るので、注入材６を、覆工体の止水機能上の耐力に
限定されることなく、これよりさらに高圧で注入するこ
とが出来る。故に、注入材６を覆工体の外側に作用して
いる圧力水の水圧に十分に抗することができるような高
圧状態で、該覆工体の周囲の広範囲に亙って注入充填し
て、地盤中にある水みち７等の間隙部分を有効に閉塞止
水することが出来る。この際、注入材６は、その注入圧
が圧力水の水圧に抗する形で、該圧力水をトンネル断面
方向外側に向けて地盤中に押し戻す形になるところか
ら、注入時において未だ硬化していないスラリー状の注
入材６に圧力水が混入して、その機能が損なわれること
はなく、故に注入材６は、常に良質な状態で水みち７等
の地盤中の間隙を閉塞して、地盤２を締結一体化するこ
とが出来る。また、特にセグメント３１等をトンネル周
方向に沿って接続して構成されるようなシールドトンネ
ルにおいては、その継手部３ａ等のセグメント接続箇所
における止水バンド５等のシール部材が外圧によって破
壊せんとする形で、該外圧に対する止水機能上の耐力が
限定されているが、本発明においては、セグメント３１
が構成している覆工体に作用する外圧を実質上殆ど無く
すことが出来るために、こういったシールドトンネルに
おいても、有効な高圧注入を適用することが出来、非常
に都合が良い。同様に、覆工体に作用する圧力水による
外圧が過大で、既に該覆工体に破壊箇所が現れた形でト
ンネル空間に漏水が生じているような場合においても、
本発明によれば、該覆工体にその破壊漏水状態を進行さ
せるような余分な外力を生じさせる危険性なく、十分な
る高圧注入を行うことが出来るので、老朽化したトンネ
ルを止水性の高い安定的な構造に補修することも可能で
ある。

【００２０】また、覆工３等の覆工体のトンネル空間３
０等の内側に設置自在なスチールフォーム１０等の圧力
支持部材を有し、前記圧力支持部材のトンネル軸方向に
所定の間隔をおいて、妻部１０ａ、エアシール１１等の
圧力支持隔壁を、該圧力支持部材と前記覆工体の間に加
圧空間１２等の圧力保持空間を遮蔽形成し得る形で設
け、前記圧力支持部材にバルブ１５ａ、コンプレッサ１
６等の圧気供給手段を、前記圧力保持空間にエア３５等
の圧気を供給し得る形で接続して、圧気装置９等の注入
用圧気装置を構成すると、圧気供給手段を介して圧力保
持空間に供給される圧気は、圧力支持部材と圧力支持隔
壁に支持される形で該圧力保持空間を加圧することが出
来る。従って、注入用圧気装置を覆工体の内側に設置し
た状態にして、圧気供給手段を介して圧力保持空間に、
覆工体に作用する注入圧Ｐ３等の外圧に対応した所定の
エア圧Ｐ２等の圧力で圧気を供給することによって、圧
力支持隔壁を介して遮蔽形成された該圧力保持空間を、
覆工体に作用する外圧に対応した圧力で加圧することが
出来る。すると、こうして圧力保持空間を加圧しておけ
ば、圧力保持空間に供給された圧気が覆工体の内側から
内圧として作用する形で、注入時に覆工体に作用する外
圧を、これに対応した加圧圧力分だけ相殺することが出
来、これによって該覆工の外圧による破壊を効果的に回
避することが出来る。この際、覆工体の内側に圧力保持
空間を遮蔽形成するためには、煩わしい作業が何等必要
とされることなく、トンネル軸方向に所定の間隔をなす
圧力支持隔壁間に形成する形で、簡単にこれを遮蔽形成
することが出来る。従って注入を行うに先立って、覆工
体における圧力保持空間のトンネル軸方向長さ分だけに
対応した全域に亙って圧気供給手段を介して圧力保持空
間を加圧することによって、これが外圧によって破壊す
るのを回避した形の内圧を、予荷重として、覆工体に簡
単に一括して載荷しておくことが出来、これによって注
入作業全般を効率的に進めることが出来る。

【００２１】さらに、圧気装置９等の前記注入用圧気装
置において、スチールフォーム１０等の圧力支持部材
に、覆工３等の覆工体のトンネル断面方向外側に注入材
６を注入し得る注入ノズル１７、圧送供給装置１９等の
注入手段を接続して、該注入用圧気装置を構成すると、
注入手段は、覆工体のトンネル断面方向外側に配置して
いる地盤２の間隙中に注入材６を注入浸透させることが
出来る。即ち、注入用圧気装置を用いて、注入孔３ｃ等
の覆工体側の注入孔と注入手段を連結させる形で、圧気
及び注入作業の一切を、一連の作業として連続的に行う
ことが出来るので、注入作業を、覆工体の破壊を回避し
て且つ地盤２に対しては高圧注入を行いつつ、極めて効
率的に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による注入用圧気装置の一実施例である
圧気装置を用いてトンネルに圧気注入を行う例を示す断
側面図である。

【図２】図１に示す圧気装置の横断面図である。

【図３】図１のIII、III断面図である。

【図４】図１に示す圧気注入時における覆工部分の圧力
負荷状態を示す図である。

【図５】従来のシールドトンネルを示す図である。

【図６】図５に示すシールドトンネルにおけるセグメン
ト継手部間のシール状態を示す図である。

【符号の説明】

３……覆工体（覆工） ３０……覆工体の内側（トンネル空間） ６……注入材 ９……注入用圧気装置（圧気装置） １０……圧力支持部材（スチールフォーム） １０ａ……圧力支持隔壁（妻部） １１……圧力支持隔壁（エアシール） １２……圧力保持空間（加圧空間） １６……圧気供給手段（コンプレッサ） １７……注入手段（注入ノズル） １９……注入手段（圧送供給装置） ３５……圧気（エア）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル断面方向外側から水圧が作用し得
   る形の覆工体において、 前記覆工体のトンネル断面方向外側に注入材を注入する
   際に、 前記覆工体の内側に該覆工体の内周面に沿った形で圧力
   保持空間を遮蔽形成し、 前記圧力保持空間を前記覆工体に作用する外圧に対応し
   た圧力で加圧することによって、該外圧による該覆工体
   の破壊を防止するようにして構成した、圧気注入工法。
2. 【請求項２】覆工体の内側に設置自在な圧力支持部材を
   有し、 前記圧力支持部材のトンネル軸方向に所定の間隔をおい
   て圧力支持隔壁を、該圧力支持部材と前記覆工体の間に
   圧力保持空間を遮蔽形成し得る形で設け、 前記圧力支持部材に圧気供給手段を、前記圧力保持空間
   に圧気を供給し得る形で接続して構成した、注入用圧気
   装置。
3. 【請求項３】請求項２項記載の注入用圧気装置におい
   て、前記圧力支持部材に、前記覆工体のトンネル断面方
   向外側に注入材を注入し得る注入手段を接続して構成し
   た、注入用圧気装置。