JP3760312B2

JP3760312B2 - トンネルの構築方法

Info

Publication number: JP3760312B2
Application number: JP2001113991A
Authority: JP
Inventors: 修平三枝; 誠長谷川; 利彦和田; 勉木内
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: JP2002309894A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤などの自立性を有する地盤内に形成されるとともにセグメントライニングが覆工されたトンネルの構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、セグメントライニングは、通常、シールドトンネルのような軟弱地山や湧水性地山を対象としたトンネルに対して覆工される。このような地山は、それ自体では自立できないものであり、セグメントライニングを覆工して地山の崩落を防ぐとともに、セグメントライニングと地山との間に裏込め材を充填することにより、地山の変形を最小限に抑えるようにしている。
【０００３】
また、山岳トンネルのような岩盤を対象とするトンネルにおいて、セグメントライニングを覆工する事例がある。セグメントライニングの適用により、施工中に軟弱地盤や湧水性地盤のような不良地山区間に遭遇した場合に、地山の崩落や湧水を防止するとともに、セグメントに推進反力を取りながら掘進を行うことを可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールドトンネルのような不良地山を対象としたトンネルを構築する場合、地山の緩みを最小限に抑制するために、裏込めコンクリートの注入をシールドマシンに追随して行う必要がある。この場合、シールドマシン内において注入作業が行われることとなるために、マシン内部での作業が錯綜し、著しく作業が煩雑なものとなる。また、これを避けるために、裏込め材の自動注入設備が採用されることもあるが、これには多額の設備費が必要となってしまう。
【０００５】
一方、岩盤内にトンネルを構築する場合、良好な地山区間内においては地山が安定するため、掘進作業を行う位置から離れて裏込め注入作業を行うことによって、錯綜作業を回避できると考えられる。しかしながら、このような対策を採用した場合、セグメントライニングと地山との間に、充填されていない空隙が、トンネルの軸方向に亘って連続することとなるので、圧入した裏込め材が、圧入位置からトンネルの軸方向に逸散し、完全な裏込め充填が困難となる。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、岩盤などの自立性を有する地盤内においてセメントライニングを覆工する際に、裏込め充填作業を、作業の錯綜や過大な設備費を伴うことなく、完全に行うことができるような技術を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
請求項１記載のトンネルの構築方法は、掘進手段を用いて地盤内に坑道を掘削するとともに、該坑道の内面を覆うようにセグメントを組み立ててセグメントライニングを形成し、さらに、その後方において、該セグメントライニングの外面と前記坑道の内面との間に裏込め材を注入する構成となっており、
前記セグメントライニングを形成する際には、前記セグメントに対して、前記セグメントライニングの外面と前記坑道の内面との間の空隙を前記坑道の掘進方向に複数の区画に分断するための型枠を設けておき、
前記裏込め材を注入する際には、前記各区画内に対してそれぞれ裏込め材を充填するトンネルの構築方法であって、
前記セグメントを組み立ててから、同位置に前記裏込め材の注入を行うまでの間に、少なくともトンネルのインバート部に位置する前記空隙に対して砂利を充填しておくことを特徴としている。
【００１４】
このような構成により、裏込め材の注入までに、セグメントが掘削断面に対してずれることを防止できる。
【００１５】
請求項２記載のトンネルの構築方法は、請求項１記載のトンネルの構築方法であって、
前記坑道を形成するには、前記掘進手段を保護するためのスキンプレートを備えた掘進機を用いるとともに、該スキンプレートのインバート部に、該スキンプレートの内外を連通するスリットを設けておき、
トンネルのインバート部に位置する前記空隙に対して砂利を充填する際には、前記スキンプレート内から前記スリットを通じて砂利を吹き込むことを特徴としている。
【００１６】
このような構成により、砂利の充填作業をスキンプレート内において行うことができる。
【００１７】
請求項３記載のトンネルの構築方法は、請求項１または２記載のトンネルの構築方法であって、
前記区画内に裏込め材を充填するには、該区画と前記セグメントライニングの内方とを連通する注入孔を、少なくとも前記掘進方向に複数設けておき、前記掘進方向と最も反対側に位置する注入孔から前記区画内に対して前記裏込め材の注入を開始し、前記裏込め材の注入を開始した注入孔に対して前記掘進方向に隣接する別の注入孔から前記裏込め材のリターンが確認された際には、前記裏込め材の注入対象の注入孔をリターンが確認された注入孔に対して盛り替えることを特徴としている。
【００１８】
このような構成により、同一区画内において、裏込め材を、掘進方向に順次充填していくことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す図であって、図中、符号１はトンネルを示す。このトンネル１は、岩盤Ｇ内を図５に示すようなトンネルボーリングマシン２（以下、ＴＢＭという。）により掘削して、坑道３を形成するとともに、この坑道３の内面３ａを覆うようにセグメントライニング４を設けた構成となっている。
【００２０】
ここで、図５に示すＴＢＭ２は、メインビーム６の先端部に岩盤を掘削可能なカッター装置７とその駆動機構８を装備するとともに、メインビーム６の基部に、地山をグリップするメイングリッパ９を前後方向に移動可能に装備したものであり、メイングリッパ９にメインビーム６を前方に押し出すためのスラストジャッキ１０を設け、カッター装置７により岩盤を掘削してはメイングリッパ８を介して地山から反力をとり、スラストジャッキ１０によりメインビーム６を前進させることで掘進を行う構成のものである。
【００２１】
そして、このＴＢＭ２は、上記のような機能に加え、実質的にシールド掘削機としての機能をも併せ持つものとされ、上記のようなＴＢＭ２としての構成に加えて以下の構成が付加されている。
【００２２】
すなわち、カッター装置７の後方にはメインフレームＦおよびメインビーム６の先端部を覆うシールドシェル（スキンプレート）１１が設けられ、そのシールドシェル１１はバルクヘッド１２により前後に区画されてその前部、つまりカッター装置７の後方に泥水チャンバ１３が形成可能とされ、その泥水チャンバ１３内において泥水を攪拌するアジテータ１４が設けられている。また、泥水チャンバ１３には泥水管１５と排泥管１６および図示していない泥水ポンプからなる送排泥機構１７が設けられていて、泥水管１５により泥水チャンバ１３に泥水を加圧供給してその加圧泥水により切羽を安定に保持可能であり、かつ、排泥管１６により泥水チャンバ１３から泥水とともに掘削土を排出し得るものとされている。そして、シールドシェル１１の後部には、セグメント１８を組み立てるためのエレクタ１９と、組み立てたセグメント１８から反力をとって掘進を行うためのシールドジャッキ２０が搭載されている。なお、シールドシェル１１の後方にはセグメント１８の組立作業を行うに必要なスペース（２．５ｍ程度で良い）を確保しておく。
【００２３】
以上の構成からなるＴＢＭ２は、硬質岩盤を掘削する際には通常のオープン工法により掘削を行い、軟弱地盤や湧水性地盤に遭遇したような場合には直ちに泥水加圧シールド工法によるシールドモードに切り替えてそのまま掘削を行い得るものとなっている。
【００２４】
すなわち、山岳トンネル等の硬質岩盤を掘削する際には、図５（ａ）に示すように、従来のＴＢＭと同様に通常のオープン工法による掘削を行う。つまりカッター装置７により岩盤を掘削して掘削土をベルトコンベアＢ（図５（ａ）参照）により排出するとともに、メイングリッパ９を地山に押圧してそのメイングリッパ９を介して地山から反力をとりつつ、スラストジャッキ１０によりメインビーム６を前進させることで掘削を行う。
【００２５】
そして、施工途中において切羽が自立し得ないような軟弱地盤や多量の湧水が想定される湧水性地盤に遭遇したような場合には、シールドモードに切り替えて泥水加圧シールド工法による掘削を行う。つまり、図５（ｂ）に示すように、ベルトコンベアＢを引き込んでバルクヘッド１２を閉鎖したうえで、泥水チャンバ１３に泥水を加圧供給してその加圧泥水により切羽を安定に保持するとともに、送排泥機構１７による泥水循環により掘削土の排出を行う。
【００２６】
また、このＴＢＭ２は、エレクタ１９によりセグメント１８を組み立てて、カッタ装置７により形成した坑道３（図１参照）の内部に、セグメントライニング４（図１参照）を施工することができるようになっている。そして、軟弱な地山においては、施工したセグメントライニング４から反力をとってシールドジャッキ２０により掘進を行う。
【００２７】
また、ここでは、地山が岩盤Ｇのように硬質なものである場合にも、セグメントライニング４を施すこととしている。すなわち、図１に示したものは、岩盤Ｇ内を掘削して形成した坑道３にセグメントライニング４を施した際の状況である。なお、岩盤Ｇ内においては、セグメント１８の組み立て直後にセグメントライニング４の外面に裏込め充填材としてのセメントミルクＣを充填するのでなく、セメントミルクＣを注入する作業を、ＴＢＭ２から後方に離間した位置で行うようにし、これにより裏込め材充填に伴う錯綜作業を避けるようにしている。このように、裏込め材の充填作業を行うことができるのは、硬質岩盤を掘削する際には、硬質岩盤は自立すると考えられるので、セグメント１８の組み立て直後に裏込め材の注入を行ってセグメント１８の位置を安定させる必要がないからである。
【００２８】
また、図１に示すように、このトンネル１においては、ＴＢＭ２の後方で裏込め充填作業を行う際に、裏込め材（セメントミルクＣ）が逸散しないように、トンネル１の延在方向に一定間隔をおいて妻型枠（型枠）２１を設けるようにしている。この妻型枠２１は、セグメントライニング１４を構成する一部のセグメントリング２２の外周に対して同心円状に設けられて、セグメントライニング１４と坑道３の内面３ａとの間の空隙２３を、坑道３の延在方向（図中ｘ１方向）に複数の区画２４，２４，…に分断するために用いられている。そして、このように形成された各区画２４内にセメントミルク（裏込め材）Ｃが充填されるようになっている。
【００２９】
なお、妻型枠２１は、後述するように、パッカー２５内にモルタル等の硬化性充填材（充填材）を充填することにより形成されるものである。
【００３０】
次に、ＴＢＭ２で岩盤Ｇ内に坑道３を形成した後、セグメントライニング４の外面と坑道３の内面３ａとの間にセメントミルクＣを注入するまでのトンネル１の構築手順を説明する。
【００３１】
図６は、ＴＢＭ２のシールドシェル１１内においてセグメント１８を組み立ててセグメントライニング４を形成する際の状況を示している。
セグメントライニング４を形成するには、ＴＢＭ２のシールドシェル１１内において、セグメント１８を用いてセグメントリング２２を組み立てるとともに、セグメントリング２２に対して、数基ごとに、その外面２２ａにパッカー２５を設けておく。ここで、パッカー２５が設けられたセグメントリング２２は、その外面２２ａのうち、パッカー２５が配置される部分が所定寸法の深さで凹状に切り欠かれた切欠部２６として形成されたものとされ、その切欠部２６にパッカー２５が配置されるようになっている。
【００３２】
パッカー２５をセグメントリング２２の外面２２ａに配置するには、例えば図７に示すように、セグメント１８に対して設けられた裏込め材注入用の注入孔２８であって、トンネル１の断面中心に関して対称に位置する２８Ａ，２８Ｂを利用する。すなわち、図７（ａ）の状態から、図７（ｂ）のように、一方の注入孔２８Ａに対して、セグメントリング２２の内方から外方に向けて紐２９を挿通し、この紐２９を、セグメントリング２２の外面２２ａを経由させて、注入孔２８Ａと対称に位置する注入孔２８Ｂから再びセグメントリング２２の内方に引き込む。そして、図７（ｃ）に示すように、紐２９の一方の端部２９ａに対して折り畳んだパッカー２５の一端２５ａを取り付け、紐２９の他方の端部２９ｂを引っ張ることにより、図７（ｄ）に示すように、セグメントリング２２の外面２２ａのうち、半周分にパッカー２５を設置する。
【００３３】
次に、図７（ｅ）のように、パッカー２５の他端２５ｂにも新たに紐３０の一端３０ａを取り付け、この紐３０を注入孔２８Ａに対して挿通するとともに、セグメントリング２２の外面２２ａを経由させて、注入孔２８Ｂからセグメントリング２２の内部に引き込むことにより、図７（ｆ）のように、セグメントリング２２の外面２２ａのうち残りの半周側にもパッカー２５が巻回されるようにする。また、ここでは図示しないが、切欠部２６をセグメントリング２２の妻部（端面）外周側にＬ型に設ければ、セグメントライニング４を組み終えた後、妻部からパッカー２５を配置することができる。
【００３４】
次に、図８のように、このようにして形成したセグメントリング２２を、ＴＢＭ２のシールドジャッキ２０を用いて既設のセグメントライニング４に対して取り付け、ボルト固定して接続する。そして、図９のように、ＴＢＭ２を前進させるとともに、空隙２３のうちインバート部に位置する部分に対して豆砂利３１を充填する。この豆砂利３１は、シールドシェル１１のインバート部に対して、シールドシェル１１の周方向に延在するように形成されたスリット３２を通じて、シールドシェル１１の内部側から供給される。
また、豆砂利３１が充填される範囲は、トンネルの断面中心Ｏから見て一定角度θ（例えば９０°）の範囲内とされる。
【００３５】
さらに、図１０のように、パッカー２５内に硬化性充填材を充填することによりパッカー２５を膨張させて妻型枠２１を形成し、これによってセグメントリング２２の外面２２ａと坑道３の内面３ａとの間の空隙２３が、トンネル１の延在方向（ｘ１方向）に所定間隔（例えば、１０ｍごと）をおいて分断されるようにする。そして、このような坑道３の掘進、ＴＢＭ２の盛り替え、セグメント１８の組み立ておよび建て込み、およびセグメントライニング４と坑道３との間の空隙２３のインバート部に対する豆砂利３１の充填作業をＴＢＭ２において行うとともに、ＴＢＭ２から後方に離間した位置において、図示しない後続台車を利用して、セグメントリング２２と坑道内面３ａとの間の空隙２３における側壁部および天端部に対しても豆砂利３１を充填する。この場合、図１１に示すように、セグメント１８に設けられた裏込め材グラウト用の注入孔２８に対して、豆砂利３１の吹付用ホース３４を挿入し、さらに、この吹付用ホース３４を介して、豆砂利３１をエアー圧送することによって、坑道内面３ａとセグメントリング２２との間を豆砂利３１により充填していく。そして、そのさらに後方において、妻型枠２１によって空隙２３が分断されることにより形成された各区画２４ごとに、豆砂利３１の充填完了後、セメントミルクＣを充填していく。
【００３６】
これには、まず、図１に示すように、セメントミルクＣの注入に先立ち、それぞれのセグメントリング２２ごとに、注入孔２８のうち天端に設けられた注入孔２８Ｃに対して、パイプ３５を挿通しておく。このパイプ３５は、セメントミルクＣの注入およびそのリターンの確認のために用いるものであり、空隙２３の天端まで十分な充填ができるように、坑道３の天端面にまで立ち上げておくようにする。また、この場合、充填能力を考慮して、パイプ３５の先端部を斜めに切断しておくようにし、さらに、このパイプ３５の切断面３５ａをすべてトンネル１の掘進方向（図１中ｘ２方向）と逆向きになるように配置しておく。これによって、各パイプ３５の切断面３５ａは、そのパイプ３５が挿通された注入孔２８Ｃとｘ２方向に隣接する注入孔２８Ｃに対して、反対側を向くように位置することとなる。
【００３７】
次に、図１に示すように、区画２４に対して、セグメントライニング４の側面部に設けられた注入孔２８からセメントミルクＣを注入していく。なお、図１から図４においては、説明のため、セグメントライニング４の外面と坑道内面３ａとの間に充填された豆砂利３１については、その記載を省略している。
【００３８】
このようにセグメントライニング４の側面の注入孔２８からセメントミルクＣの注入を開始することにより、図１のように、空隙２３のうち、坑道３の中央部より下方の部分が順次セメントミルクＣにより充填される。
【００３９】
そして、側面からの注入が終了したら、次に、天端部に設けられたパイプ３５を通じて、セメントミルクＣの空隙２３に対する充填を行う。これには、図２に示すように、トンネルの掘進方向（ｘ２方向）と最も反対側に位置する注入孔２８ＣからセメントミルクＣの注入を開始する。注入孔２８ＣからセメントミルクＣが注入されると、そのリターンは、まず、掘進方向（ｘ２方向）に隣接する注入孔２８Ｃから確認されることが予想されるので、ここでは、セメントミルクＣの注入対象の注入孔２８Ｃに掘進方向（ｘ２方向）隣接する注入孔２８Ｃからリターンが確認された場合に、セメントミルクＣの注入対象の注入孔２８Ｃをリターンが確認された注入孔２８Ｃに対して順次盛り替えるようにする。なお、通常の泥水圧の裏込め注入圧力が泥水圧＋0.2〜0.5kg/cm²であるのに対し、ここでは、岩盤Ｇ内を掘削しており、泥水圧が作用しないために、注入圧力を0.5kg/cm²とする。
【００４０】
このように、セメントミルクＣの注入および注入孔２８Ｃのｘ２方向への盛り替えを順次行っていくことにより、図３に示すように、坑道３の中央部より上方の空隙２３においては、セメントミルクＣが矢印Ａで示すように順次充填されていく。同一区画２４内において、最も掘進方向（ｘ２方向）に位置する注入孔２８Ｃからリターンが確認されたら、そこでも注入を実施する。これにより、図４に示すように区画２４内の全ての位置においてセメントミルクＣが充填されることとなる。なお、ここでの注入圧力は2.0kg/cm²とし、これを約３０分程度保持するようにする。
【００４１】
このようにセメントミルクＣの充填作業を行う場合、パイプ３５が、その切断面３５ａがリターンを確認すべき注入孔２８Ｃに対して常に逆側を向くように設置されることから、注入孔２８ＣからセメントミルクＣを充填する際に、セメントミルクＣが、パイプ３５の先端部から、すでにセメントミルクＣが充填されている部分に向けて吐出されることとなる。したがって、注入されたセメントミルクＣが隣接する注入孔２８Ｃから直接排出されるようなことがなく、区画２４内のうち、掘進方向（ｘ２方向）と反対側の奥側から、セメントミルクＣが順次詰まっていくことが期待される。
【００４２】
そして、一つの区画２４においてセメントミルクＣの注入が完了したら、掘進方向（ｘ２方向）に隣接する他の区画２４においても、同様の手順によりセメントミルクＣを充填していく。これにより、セグメントライニング４の裏込め充填作業を完了させ、トンネル１の構築を完了させることができる。
【００４３】
以上述べたトンネル１およびその構築方法においては、セグメントライニング４の外面と坑道内面３ａとの間の空隙２３が、妻型枠２１により、坑道３の延在方向に複数の区画２４，２４，…に分断され、各区画２４にそれぞれセメントミルクＣが充填されているために、掘進作業位置から離れた位置で、各区画ごとにセメントミルクＣの充填作業を行うことができるとともに、空隙２３が坑道３の延在方向（ｘ１方向）に連続しないので、圧入したセメントミルクＣが逸散することがなく、各区画２４内において裏込め充填を完全に行うことができる。これにより、ＴＢＭ２内での作業が錯綜することなく裏込め注入作業を行うことができ、作業性の低下や設備費の高騰を抑制することができる。さらに、完全な裏込充填を行うことができるため、施工品質の向上を図ることができる。
【００４４】
また、妻型枠２１が、パッカー２５内に硬化性充填材を注入することにより形成されているために、セグメントリング２２の建て込み時には、パッカー２５を収縮させておき、セグメントリング２２の建て込み終了後にパッカー２５を膨張させて妻型枠２１を形成することができる。したがって、セグメントリング２２の建て込み時にパッカー２５がシールドシェル１１に接触しにくく、妻型枠２１が設けられたセグメントリング２２のＴＢＭ２内における建て込み作業を容易なものとすることができる。また、セグメントリング２２の建て込み時における妻型枠２１の破損の可能性を減少させることができる。
【００４５】
また、セグメントリング２２の外面のうちパッカー２５の取付対象位置に対して切欠部２６を設けておいたために、セグメントリング２２を建て込む際に、パッカー２５を切欠部２６に収容しておくことができる。これにより、セグメントリング２２の建て込み時に、パッカー２５がシールドシェル１１に接触する可能性をさらに低減することができ、パッカー２５が離脱するなどの理由による施工不良の発生を防ぐことができる。
【００４６】
また、このトンネル１の構築方法においては、セグメント１８を組み立ててから、その位置にセメントミルクＣを裏込め充填するまでの間に、インバート部の空隙２３に対して豆砂利３１を充填しておいたために、セメントミルクＣの注入までに、セグメントライニング４が豆砂利３１を介して坑道３の下面から支持されることとなり、セグメントライニング４が掘削断面に対してずれることを防止できる。したがって、セグメントライニング４を掘削断面に対して同心円状に設置することができ、セグメントライニング４の蛇行等を避けることができる。
【００４７】
また、豆砂利３１をインバート部の空隙２３に充填するには、シールドシェル１１のインバート部に、シールドシェル１１を内外に連通するスリット３２を設けておき、このスリット３２を通じてＴＢＭ２の内部側から豆砂利３１を吹き込むようにしたので、豆砂利３１の充填に係る作業をシールドシェル１１内において行うことができる。これにより、セグメントリング２２を豆砂利３１とともに設置する際に、地山直下で作業を行う必要が無く、安全性の高い施工を実現することができる。
【００４８】
また、各区画２４内にセメントミルクＣを充填するには、セグメントライニング４の天端部に、各区画２４とセグメントライニング４の内方とを連通する注入孔２８Ｃを、掘進方向（ｘ２方向）に複数設けておき、掘進方向（ｘ２方向）と最も反対側に位置する注入孔２８Ｃから区画２４内に対するセメントミルクＣの注入を開始し、掘進方向（ｘ２方向）に隣接する別の注入孔２８ＣからセメントミルクＣのリターンが確認された際には、注入対象の注入孔２８Ｃをリターンが確認された注入孔２８Ｃに対して盛り替えるようにしたため、セメントミルクＣを、掘進方向（ｘ２方向）に順次充填していくことができ、同一区画２４内において完全なセメントミルクＣの充填が可能となる。また、掘進方向（ｘ２方向）に順次充填作業を行うことができることとなるために、掘進作業の進行に追従して裏込め充填作業を行うことができ、作業効率がよい。
【００４９】
また、セメントミルクＣを注入するには、先端部をあらかじめ斜めに切断しておいたパイプ３５を注入孔２８Ｃに対して挿通しておき、このパイプ３５を通じてセメントミルクＣの注入を行うようにしたので、パイプ３５の先端部が閉塞されることがなく、充填能力を確保することができる。
【００５０】
そして、注入孔２８Ｃに対してパイプ３５を設置する際に、パイプ３５の先端部の切断面３５ａが、注入孔２８Ｃに対して掘進方向（ｘ２方向）に隣接する注入孔２８Ｃと反対側を向くように、パイプ３５を配置したために、パイプ３５の先端部から、すでに、セメントミルクＣが充填されている部分に向けてセメントミルクＣを吐出させることができ、注入されたセメントミルクＣが隣接する注入孔２８Ｃから直接排出されるようなことが無く、セメントミルクＣが掘進方向（ｘ２方向）と反対側から順次、区画２４内に充填されることが期待できる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用することが可能である。
例えば、パッカー２５をセグメントリング２２の外周に配置する手順は、図７に示したような手順に限らず、図１２（ａ）に示すように、あらかじめセグメントリング２２を構成するセグメント１８の各ピースの外面にパッカー２５を取り付けておいてもよい。妻型枠２１を形成するには、このように取り付けたパッカー２５を、（ｂ），（ｃ）に示すように順次膨張させ、（ｄ）のような妻型枠２１を形成するようにする。
【００５２】
また、上記実施の形態のような裏込め充填作業の手順は、岩盤Ｇのように自立可能な良好な地山においては好適であるが、ＴＢＭ２がグリッパ推進をすることができないような軟弱地盤等の不良地山では、組み立てたセグメントライニング４に推進反力を取りながら、掘進が行われることとなる。この場合、セグメントライニング４に偏心推力が作用すると、セグメントライニング４が破損したり、シールドジャッキ２０を破壊する可能性もある。また、偏心によりシールドシェル１１のテール部とセグメントライニング４とのクリアランスが無くなり、セグメント１８が組み立て不能となる事態も想定される。したがって、この場合は、裏込め充填作業に関しては、シールド工法で用いられている即時注入方式を採用することとする。すなわち、妻型枠付きのセグメントリング２２を毎基建て込み、さらに裏込め充填作業も各セグメントリング２２ごとにＴＢＭ２の直後で行うことにより、セグメントライニング４の偏心などの問題を予防する。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るトンネルの構築方法においては、セグメントライニングの外面と坑道内面との間の空隙が、型枠により、坑道の延在方向に複数の区画に分断され、各区画にそれぞれ裏込め材が充填されているために、掘進作業位置から離れた位置で、各区画ごとに裏込め材の充填作業を行うことができる。また、空隙が坑道の延在方向に連続しないので、圧入した裏込め材が逸散することなく、その区画内において裏込め充填を完全に行うことができる。これにより、ＴＢＭ内での作業が錯綜することなく、注入作業を行うことができ、作業性の低下や設備費の高騰を抑制することができる。また、完全な裏込充填を行うことができるため、施工品質の向上を図ることができる。
【００５６】
また、請求項１に係るトンネルの構築方法においては、セグメントを組み立ててから、その位置に裏込め材を裏込め充填するまでの間に、インバート部の空隙に対して砂利を充填しておいたために、裏込め材の注入までに、セグメントが砂利を介して坑道の下面から支持されることとなり、セグメントが掘削断面に対してずれることを防止できる。したがって、セグメントを掘削断面に対して同心円上に設置することができ、セグメントの蛇行等を避けることができる。
【００５７】
請求項２に係るトンネルの構築方法においては、砂利をインバート部の空隙に充填するために、スキンプレートのインバート部に、スキンプレートを内外に連通するスリットを設けておき、このスリットを通じて砂利を吹き込むようにしたので、砂利の充填作業をスキンプレート内において行うことができる。これにより、セグメントを砂利とともに設置する際に地山直下で作業を行う必要が無く、安全性の高い施工を実現することができる。
【００５８】
請求項３に係るトンネルの構築方法においては、各区画内に裏込め材を充填するには、各区画とセグメントライニングの内方とを連通する注入孔を、掘進方向に複数設けておき、掘進方向と最も反対側に位置する注入孔から前記区画内に対する前記裏込め材の注入を開始し、掘進方向に隣接する別の注入孔から前記裏込め材のリターンが確認された際には、注入対象の注入孔をリターンが確認された注入孔に対して盛り替えるようにしたため、裏込め材を、掘進方向に順次充填していくことができ、一区画内において完全な裏込め材の充填が可能となる。また、掘進方向に順次充填作業を行うことができることとなるために、掘進作業の進行に追従して裏込め充填作業を行うことができ、作業効率がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるトンネルを構築する際の一工程を示すトンネルの側断面図である。
【図２】図１の次工程を示すトンネルの側断面図である。
【図３】図２の次工程を示すトンネルの側断面図である。
【図４】図３の次工程を示すトンネルの側断面図である。
【図５】図１から図４に示したトンネルを掘削するためのＴＢＭの概略構成図であり、（ａ）はオープン型、（ｂ）はシールド型を示す図である。
【図６】図１から図４に示したトンネルのセグメントライニングを組み立てる際の一工程を示す図であって、（ａ）は、トンネルおよびＴＢＭの側断面図（ｂ）は、同、正断面図である。
【図７】図６に示したセグメントライニングに対して取り付けるべきセグメントリングの外面にパッカーを配置する手順を示す工程図である。
【図８】図６の次工程を示す図であって、（ａ）は、トンネルおよびＴＢＭの側断面図、（ｂ）は、同、正断面図である。
【図９】図８の次工程を示す図であって、（ａ）は、トンネルおよびＴＢＭの側断面図、（ｂ）は、同、正断面図である。
【図１０】図９の次工程を示す図であって、（ａ）は、トンネルおよびＴＢＭの側断面図、（ｂ）は、同、正断面図である。
【図１１】組み立てたセグメントライニングと坑道内面との空隙の側壁部および天端部に豆砂利を充填する際の状況を示すトンネルの要部拡大正断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を示す図であって、図６に示したセグメントライニングに対して取り付けたセグメントリングの外面に、妻型枠を形成する際の手順を示す工程図である。
【符号の説明】
１トンネル
２トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）
３坑道
３ａ内面
４セグメントライニング
１１シールドシェル（スキンプレート）
１８セグメント
２１妻型枠
２２セグメントリング
２３空隙
２４区画
２５パッカー
２６切欠部
２８注入孔
３１豆砂利
３２スリット
３５パイプ
３５ａ切断面

Claims

掘進手段を用いて地盤内に坑道を掘削するとともに、該坑道の内面を覆うようにセグメントを組み立ててセグメントライニングを形成し、さらに、その後方において、該セグメントライニングの外面と前記坑道の内面との間に裏込め材を注入する構成となっており、
前記セグメントライニングを形成する際には、前記セグメントに対して、前記セグメントライニングの外面と前記坑道の内面との間の空隙を前記坑道の掘進方向に複数の区画に分断するための型枠を設けておき、
前記裏込め材を注入する際には、前記各区画内に対してそれぞれ裏込め材を充填するトンネルの構築方法であって、
前記セグメントを組み立ててから、同位置に前記裏込め材の注入を行うまでの間に、少なくともトンネルのインバート部に位置する前記空隙に対して砂利を充填しておくことを特徴とするトンネルの構築方法。
請求項１記載のトンネルの構築方法であって、
前記坑道を形成するには、前記掘進手段を保護するためのスキンプレートを備えた掘進機を用いるとともに、該スキンプレートのインバート部に、該スキンプレートの内外を連通するスリットを設けておき、
トンネルのインバート部に位置する前記空隙に対して砂利を充填する際には、前記スキンプレート内から前記スリットを通じて砂利を吹き込むことを特徴とするトンネルの構築方法。
請求項１または２記載のトンネルの構築方法であって、
前記区画内に裏込め材を充填するには、該区画と前記セグメントライニングの内方とを連通する注入孔を、少なくとも前記掘進方向に複数設けておき、前記掘進方向と最も反対側に位置する注入孔から前記区画内に対して前記裏込め材の注入を開始し、前記裏込め材の注入を開始した注入孔に対して前記掘進方向に隣接する別の注入孔から前記裏込め材のリターンが確認された際には、前記裏込め材の注入対象の注入孔をリターンが確認された注入孔に対して盛り替えることを特徴とするトンネルの構築方法。