トンネルの施工方法およびセグメントピース
【課題】止水性に優れ、かつ、高品質なトンネルを簡易に構築することを可能としたトンネルの施工方法と、このトンネルの施工方法に使用するセグメントピースを提案する。
【解決手段】トンネル坑内においてセグメントピース１０を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともに、この新規のセグメントリング１を通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結するセグメント組立工程と、通しボルト１４に引張力を導入することで新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に押し付ける押圧工程と、新規のセグメントリング１の背面に裏込め注入材３を注入する裏込め工程とを含むトンネルの施工方法とこの施工方法に使用されるセグメントピース１０。
【解決手段】トンネル坑内においてセグメントピース１０を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともに、この新規のセグメントリング１を通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結するセグメント組立工程と、通しボルト１４に引張力を導入することで新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に押し付ける押圧工程と、新規のセグメントリング１の背面に裏込め注入材３を注入する裏込め工程とを含むトンネルの施工方法とこの施工方法に使用されるセグメントピース１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの施工方法およびこのトンネルの施工方法に使用するセグメントピースに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事においては、地山の崩落を防止することや、地下水のトンネル内への流入を防止することを目的として、セグメントピースを利用して早期に地山を閉塞する場合がある。
【０００３】
例えば、シールドトンネルは、比較的都心部における施工が多いため、地下水の低下や地山の崩落は、周辺地域に大きな影響を与えてしまう。そのため、トンネルの掘進とともに、シールドマシン内においてセグメントピースを組立て、順次シールドマシンの背後にセグメントリングを配置することで、開口することなく施工している。
【０００４】
このようなセグメントリングは、トンネル縦断方向に隣接するセグメントリング同士の間にシール材を介在させた状態で、組み立てられるが、シールドジャッキを介してシールドマシンに掘進力を付与し、トンネル軸方向の圧力を新設のセグメントリングに負荷することで、シール材を押し潰して、所望の止水性を確保している。
【０００５】
一方、山岳トンネルにおいてセグメントリングを採用する場合は、セグメントリング同士の組立てをボルトナットやクリップジョイント等により行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１４４４８６号公報（［００１５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ボルトナットやクリップジョイント等を利用したセグメントリング同士の組立ては、止水性を確保する程度（シール材を押し潰す程度）の十分な圧力を加えることができずに、所望の止水性を確保できない場合があるという問題点を有していた。
【０００７】
また、シールドトンネルでは、シールドマシンの内部において、既存のセグメントリングに押し当てた状態でジャッキ等を介して所望の位置にセグメントリングを組み立てる。一方、山岳トンネルにおいてセグメントリングを採用した場合は、ボルトとナットを介して既存のセグメントリングに連結しつつ形成するものの、精度の高い組立てを行うことは困難であった。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、止水性に優れ、かつ、高品質なトンネルを簡易に構築することを可能としたトンネルの施工方法と、このトンネルの施工方法に使用するセグメントピースを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル坑内においてセグメントピースを組み立てることにより新規のセグメントリングを形成するとともに、該新規のセグメントリングをトンネル軸方向に貫通する通しボルトを介して既存のセグメントリングに連結するセグメント組立工程と、前記通しボルトに引張力を導入することで前記新規のセグメントリングを前記既存のセグメントリングに押し付ける押圧工程と、前記新規のセグメントリングの背面に裏込め注入材を注入する裏込め工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
かかるトンネルの施工方法は、新設のセグメントリングを既設のセグメントリングに所定の引張力が導入された通しボルトを介して連結するため、セグメントリング同士が互いに密着して、止水性に優れたトンネルを構築することが可能となる。また、既存のセグメントリングに新設のセグメントリングを密着させることで新設のセグメントリングの位置決めを容易に行うことが可能となる。また、セグメントの組み立てについて、シールドジャッキ等を使用する必要がないため、山岳トンネルにおいてもセグメントリングを組み立てることが可能となり、施工を早期に行うことが可能となる。
【００１１】
前記トンネルの施工方法において、前記新規のセグメントリングと前記既存のセグメントリングとの間に、シール材が介在されており、前記押圧工程において導入される押圧力により、前記シール材が押し潰されるように構成されていれば、トンネルの止水性が向上し、好適である。
【００１２】
また、前記新規のセグメントリングの外周面に、袋体が設置されており、前記裏込め工程の前に、前記袋体を膨張させることにより、前記新規のセグメントリングの背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程を備えていてもよい。
【００１３】
かかるトンネルの施工方法によれば、袋体を膨張させるのみで、この袋体が切羽側の妻型枠として空隙を遮蔽するため、別途妻型枠を配置する手間を要することなく、簡易に裏込め注入が流出することを防止し、高品質な施工を行うことが可能となる。さらに、袋体の膨張を、裏込め注入材を注入することにより行えば、セグメントリングの背面の裏込注入において使用する機器設備を使用することが可能となる。そのため、別途、他の注入材料や機器設備を必要としないため好適である。なお、袋体は、セグメントリング毎に配置される必要はなく、２リング以上に１箇所袋体を配置する構成としてもよい。
【００１４】
また、前記袋体が、前記セグメントピース毎に設置されていれば、前記遮蔽工程において、各袋体の膨張量を調節することにより、前記新規のセグメントリングの位置決めを行うことも可能である。これにより、高品質なトンネル施工を行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明のセグメントピースは、複数組み合わされることにより所望の断面形状からなる新設のセグメントリングを構成するものであって、トンネル内外方向に貫通する裏込め注入孔と、トンネル軸方向に貫通し、既設のセグメントリングに連結するための通しボルトを挿通するボルト挿通孔と、後設のセグメントリングに挿通された通しボルトを連結するために埋設されたアンカーと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
かかるセグメントピースによれば、セグメントリングを組み立てるとともに、既存のセグメントリングに埋設されたアンカーに、新設されたセグメントリングを貫通した通しボルトを接続することで、セグメントリング同士を連結することが可能なため、施工が簡易であるとともに、特殊な技術や設備を要することなく、高品質に施工を行うことができる。
【００１７】
また、前記セグメントピースは、外周面に、袋体が設置されており、前記袋体に対応する個所に、トンネル内外方向に貫通する袋注入孔が形成されていてもよい。
かかるセグメントピースによれば、袋注入孔を利用して、裏込め注入材等を袋体に注入することで、袋体を膨張させれば、袋体が妻型枠としての役目を果たすため、裏込め注入材が切羽側に流出することが無く、好適である。また、袋体を利用してセグメントリングの位置の微調整を行うことが可能なため、高精度に所望の位置にセグメントリングを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースによれば、止水性に優れ、かつ、高品質なトンネルを簡易に構築することを可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２０】
本実施形態に係るトンネルの施工方法は、図１および図２に示すように、地山Ｇを掘削する掘削工程と、地山Ｇを掘削することにより形成されたトンネル壁面（以下、単に「孔壁」という場合がある）に吹付けコンクリート２を吹き付ける一次覆工工程と、掘削されたトンネル坑内においてセグメントピース１０を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともにこの新規のセグメントリング１を通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結するセグメント組立工程と、この通しボルト１４に引張力を導入することで新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に押し付ける押圧工程と、新規のセグメントリング１の背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程と、セグメントリング１，１’の背面に裏込め注入材３を注入する裏込め工程と、により行う。
なお、説明において、新規のセグメントリング１と既存のセグメントリング１’とを区別しない場合は、単にセグメントリング１という場合がある。
【００２１】
掘削工程は、計画されたトンネル線形に応じて、地山Ｇを掘削する工程である。トンネルの掘削工法は限定されるものではないが、本実施形態では、掘削後、すぐに吹付けコンクリート２による一次覆工を行うことで地山Ｇを閉塞するＮＡＴＭ工法を採用する。なお、本実施形態に採用可能な掘削方式は限定されるものではなく、発破方式や機械掘削方式等、地山の状況や周辺環境等に応じて、適宜公知の掘削方式から選定して採用すればよい。
【００２２】
一次覆工工程は、掘削工程において掘削された孔壁に対して、早期にコンクリートを吹き付けることにより、地山Ｇを閉塞し、地山Ｇの崩落や地下水のトンネル内への流入を防止する工程である。なお、地山Ｇの安定の確保を目的として、ロックボルトやフォアパイリングの施工を並行して行っていてもよい。
ここで、一次覆工工程において吹き付けられる吹付けコンクリート２の厚さや、コンクリート強度等は、土被り、地山Ｇの状況（強度、地質や地下水位等を含む）、トンネルの断面形状等に応じて適宜設定すればよく、限定されるものではない。
【００２３】
セグメント組立工程は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、一次覆工工程において一次覆工がなされた孔壁に、掘削工程において掘削されたトンネル掘進長に応じた範囲について、セグメントピース１０，１０，…を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともに、既存のセグメントリング１’にこの新規のセグメントリング１を連結する工程である。なお、本実施形態にかかるトンネルにおいて、最初のセグメントリング（最も坑口Ｅ側に配置されるセグメントリング）は、当該トンネルの坑口付けの際に、所定の位置に形成されている。
セグメント組立工程において、既存のセグメントリング１’に新規のセグメントリング１を連結することにより、図３に示すように円筒状の覆工体を地中に構築する。
【００２４】
セグメントリング１は、複数のセグメントピース１０同士を互いに連結することにより、所望の内径を有した円筒状に形成される。なお、本実施形態では、セグメントリング１の断面形状が円形の場合について説明するが、セグメントリング１の断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形や楕円形等、施工されるトンネルの使用目的や地山状況などに応じて適宜設定することが可能である。
【００２５】
本実施形態では、図３に示すように、４個の一般セグメントピース１０ａ，１０ａ，…と、１個の挿入セグメントピース１０ｂにより円筒状のセグメントリング１を形成するものとする。
【００２６】
一般セグメントピース１０ａは、図４（ａ）に示すように平面視が長方形を呈した円弧状の部材である。なお、一般セグメントピース１０を４個組み合わせると、図３に示すように、欠円部分の断面視が、内側の円弧が外側の円弧よりも大きくなるように、両端の一般セグメントピース１０ａの端部に加工が施されている。
挿入セグメントピース１０ｂも、図４（ｂ）に示すように、平面視が矩形を呈する円弧上部材であって、その長辺が一般セグメントピース１０ａの長辺よりも短く形成されている。そして、挿入セグメントピース１０ｂは、断面視で、内側の円弧が外側の円弧よりも大きくなるように形成されている。
【００２７】
セグメントリング１の組立ては、４個の一般セグメントピース１０ａを互いに連結した後、欠円部分に挿入セグメントピース１０ｂを挿入することにより行う。なお、セグメントピース１０の数や、セグメントピース１０の種類等は、限定されるものではなく、適宜設定すればよい（図３参照）。なお、本実施形態では、挿入セグメントピース１０ｂをトンネル半径方向に挿入する構成としたが、挿入セグメントピース１０ｂは、トンネル軸方向に挿入する構成としてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
セグメントピース１０には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、トンネル内外方向に貫通する２つの貫通孔１１，１１と、トンネル軸方向に貫通し既設のセグメントリング１’に連結するための通しボルト１４を挿通するボルト挿通孔１２と、後設のセグメントリングを貫通した通しボルト１４を連結するために埋設されたアンカー１３と、を備えて構成されている。また、セグメントピース１０の外周面には、袋体１５がトンネル周方向に沿って配置されている。
本実施形態では、セグメントピース１０を鉄筋コンクリートにより構成するものとするが、セグメントピース１０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料により構成してもよい。
【００２９】
以下、セグメントピース１０の細部について、図４（ａ）に示す一般セグメントピース１０ａを参照して説明する。なお、挿入セグメントピース１０ｂの構成は、外形形状以外は、一般セグメントピース１０ａと同様なため、細部に関する詳細な説明は省略する。
【００３０】
セグメントピース１０に形成された２つの貫通孔１１，１１は、図１（ａ）および図４（ａ）に示すように、一方の貫通孔１１が、袋体１５に対応する個所に形成された袋注入孔１１ａであり、他方の貫通孔１１が、袋体１５よりも坑口Ｅ側に形成されて、孔壁とセグメントピース１０との間の隙間Ｓに裏込め注入を行うための裏込め注入孔１１ｂである。なお、本実施形態では、袋注入孔１１ａと裏込め注入孔１１ｂとを、１つのセグメントピース１０に対してそれぞれ一つずつ形成するものとしたが、セグメントピース１０の形状等に応じて、袋注入孔１１ａと裏込め注入孔１１ｂを増加させてもよい。
本実施形態では、図４(ａ)に示すように、袋注入孔１１ａを、セグメントピース１０の略中央に形成するものとするが、袋体１５の内部に通じるように形成されていれば、袋注入孔１１ａの形成位置は、限定されるものではなく、好適には、セグメントピース１０の切羽Ｋ側端部から略中央付近の範囲内に形成するものとする。
【００３１】
ボルト挿通孔１２は、図３および図４（ａ）に示すように、通しボルト１４を挿通可能な内径からなり、本実施形態では、各セグメントピース１０に２箇所、形成するものとする。なお、ボルト挿通孔１２の数や配置は、限定されるものではなく、トンネル軸方向に対して千鳥状に配置される各セグメントピース１０の配置関係や形状等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００３２】
セグメントピース１０に埋設されたアンカー１３は、図５に示すように、ＰＣ鋼棒１３ａと、ＰＣ鋼棒１３ａの先端（坑口Ｅ側端部）に固定された定着部材１３ｂと、ＰＣ鋼棒１３ａの後端（切羽Ｋ側端部）に固定された雌ネジ部材１３ｃとにより構成されている。アンカー１３は、千鳥状に配置された各セグメントピース１０の配置関係に応じて、後設のセグメントリングを貫通した通しボルト１４のねじ込みが可能な位置に複数配置されている。
【００３３】
アンカー１３は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、後端の雌ネジ部材１３ｃが、セグメントリング１の切羽Ｋ側端面に面するように配置されている。雌ネジ部材１３ｃは、後設のセグメントリング１を貫通して配置された通しボルト１４の先端をねじ込めるように、後方（切羽側のリング継手面）に開口している。
【００３４】
定着部材１３ｂの構成等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、本実施形態では、図５に示すように、ＰＣ鋼棒用ナット１３ｂ’と、ＰＣ鋼棒用ナット１３ｂ’に一体に形成されたプレート１３ｂ”により構成するものとする。
【００３５】
雌ネジ部材１３ｃは、ＰＣ鋼棒１３ａの後端に螺合されたジョイントカプラーであって、前後からＰＣ鋼棒１３ａ（１４）の挿入が可能となるように構成されている。なお、雌ネジ部材１３ｃの構成等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００３６】
本実施形態にかかるアンカー１３は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、先端の定着部材１３ｂがセグメントピース１０のトンネル軸方向の中央部に達するように配置される。なお、アンカー１３の長さはこれに限定されるものではない。また、ＰＣ鋼棒１３ａの直径なども限定されるものではなく、新規のセグメントリング１の押し圧時に作用する緊張力等に応じて、適宜設定すればよい。また、アンカー１３の数や配置は、限定されるものではなく、トンネル軸方向に対して千鳥状に配置される各セグメントピース１０の配置関係や形状等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００３７】
セグメントピース１０同士の組立ては、クイックジョイント、コーンコネクタ等の結合部材１７，１７，…により行うものとし、図４（ａ）に示すように、各セグメントピース１０の他のセグメントピース１０との当接面（セグメント継手面）には、予め結合部材１７が互いに対応する個所に配置されている。
これにより、セグメントピース１０を、それぞれ図示せぬエレクタ等を利用して、所定の位置に配置すれば、結合部材１７，１７によりセグメントピース１０同士が互いに結合されて、セグメントリング１が形成される。
【００３８】
また、図４（ａ）に示すように、既存のセグメントリング１’の切羽Ｋ側のリング継手面と、新規のセグメントリング１（セグメントピース１０）の坑口Ｅ側のリング継手面には、それぞれ互いに対応する個所に、互いに結合するための結合部材１７が配置されている。
なお、セグメントピース１０同士の組立ておよびセグメントリング１同士の結合に使用される結合部材１７は、限定されるものではなく、適宜公知のものから選定して使用すればよい。また、ボルトナットを結合部材として使用してもよいことはいうまでもない。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、各セグメントピース１０は、新規のセグメントリング１を形成するとともに、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結される。セグメントリング１同士の連結は、新規のセグメントリング１を構成するセグメントピース１０に形成されたボルト挿通孔１２に挿通した通しボルト１４の先端を、既存のセグメントリング１’に埋設されたアンカー１３の雌ネジ部材１３ｃにねじ込むことにより行う。
【００４０】
通しボルト１４は、ＰＣ鋼棒により構成されており、先端には、雌ネジ部材１３ｃへの螺合が可能となるように加工が施されている。なお、通しボルト１４と、アンカー１３との結合方法は限定されるものではなく、押圧工程において負荷される緊張力に対して、抜け出すことがないような公知の手段の中から適宜選定して行えばよい。
【００４１】
セグメントリング１同士の間に介在される止水シール１６は、後記する押圧工程において押し潰されることで、セグメントリング１同士の連結部を密閉するものであればよく、適宜公知の止水シールの中から選定して使用することが可能である。また、トンネルの止水性が確保されるのであれば、止水シール１６は省略することも可能であり、また、止水シール１６の代わりに他の材料を配設してもよい。なお、止水シール１６は、予めセグメントピース１０に固着されていてもよく、また、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に連結する際に連結部に配置してもよい。
【００４２】
押圧工程は、図１（ａ）に示すように、セグメント組立工程において組み立てられた新規のセグメントリング１を、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に押し付ける工程である。
【００４３】
通しボルト１４による、セグメントリング１の押圧は、既存のセグメントリング１’に埋設されたアンカー１３に連結された通しボルト１４に、切羽Ｋ側から引張力を加えることにより行う。通しボルト１４への引張力の負荷は、先端をアンカー１３に螺合した状態で、切羽Ｋ側のリング継手面から突出した通しボルト１４の後端に、センタホールジャッキＪを取り付け、これに油圧を供給して通しボルトに引抜力を作用させることにより行う。このように、通しボルト１４を介して新規のセグメントリング１を押し付けることで、シールドジャッキにより新規のセグメントリング１を押し付ける場合と同様に、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に密着させることができる。
【００４４】
新規のセグメントリング１は、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に密着されることで、既存のセグメントリング１’に対応する所望の位置に配置される。
また、通しボルト１４を介してセグメントリング１を押し付けることにより、新規のセグメントリング１と既存のセグメントリング１’との間に介在された止水シール１６が押しつぶされて、セグメントリング１同士の連結部の止水性が確保される。
【００４５】
なお、既存のセグメントリング１’と新規のセグメントリング１との連結部には、クイックジョイントやコーンコネクタ等からなる結合部材１７が配設されているため、既存のセグメントリング１’と新規のセグメントリング１は、この結合部材１７により強固に結合されて、センタホールジャッキＪを取り外した後も、押圧力が保持される。
【００４６】
遮蔽工程は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、新規のセグメントリング１の外周面に設置された袋体１５を膨張させることにより、新規のセグメントリング１の背面の隙間Ｓ（空隙）の切羽Ｋ側を遮蔽する工程である。
【００４７】
袋体１５の膨張は、セグメントリング１の内空側から、袋注入孔１１ａを利用して、トンネルの坑口Ｅ側から圧送されたグラウト等からなる裏込め注入材３を注入することにより行う。
【００４８】
袋体１５は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントピース１０の外周面に、トンネル周方向に沿って設置されている。本実施形態では、セグメントピース１０のトンネル軸方向に対して中央部分に袋体１５が配置されている。
【００４９】
本実施形態に係る袋体１５は、不織布性のシート状の材料からなり、袋体注入孔１１ａを覆った状態で、全周囲がセグメントピース１０の外周面に固定されている。袋体１５のトンネル周方向に対する長さ寸法は、図２（ｂ）に示すように、裏込注入材３が充填されて袋体１５が膨張した状態で、セグメントピース１０のトンネル周方向の長さ寸法と同等以上となるように構成されている。また、袋体１５のトンネル軸方向の幅寸法は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントピース１０のトンネル軸方向に対する幅寸法よりも短く構成されている。さらに、袋体１５は、裏込め注入材３を充填した状態で、孔壁に密着することが可能な程度に十分な高さを有している。なお、袋体１５を構成する材料は、裏込め注入材の注入時の圧力に対して十分な耐力を有し、充填された裏込め注入材が滲出することのない材料であれば限定されるものではなく、例えば、ゴム材、不織布、塩化ビニール材等を使用するなど、適宜公知の材料の中から選定して使用することが可能である。また、袋体１５の形状寸法も限定されるものではなく、トンネルの掘削方式やトンネルの断面形状等に応じて、適宜設定するものとする。
【００５０】
袋体１５に裏込め注入材３を充填することにより、図３に示すように、セグメントリングの外周囲に円環状の壁体Ｗが形成される。この円環状の壁体Ｗにより、セグメントリング１が、孔壁に固定されるとともに、図２（ａ）に示すように、セグメントリング１と孔壁との隙間Ｓの切羽Ｋ側が遮蔽される。
【００５１】
なお、袋体１５への裏込注入材３の充填は、下側の袋体１５から充填を行うことにより、自重によるセグメントリング１の垂れ下がりを抑制することが可能となる。また、新規のセグメントリング１の配置について、上下左右にぶれが生じているような場合には、ぶれの方向に対応するセグメントピース１０の袋体１５の膨らみを調整することにより、ブレを調整することが可能である。つまり、新規のセグメントリング１が右方向に曲がっているような場合には、左側の袋体１５よりも右側の袋体１５に充填する裏込め注入材３の量を多くすることで、右側の袋体１５を左側の袋体１５よりも大きく膨らませて、ブレを調整する。
【００５２】
袋体１５は、それぞれ、孔壁に密着する程度に膨らまされるとともに、隣接する他の袋体１５とも互いに密着していることで、袋体１５の坑口Ｅ側に充填される裏込注入材３が、切羽Ｋ側に流出することが防止されている。
【００５３】
本実施形態では、袋体１５に注入される裏込め注入材３として、裏込め工程において隙間Ｓに充填される裏込め注入材３と同様のものを使用するものとするが、袋体１５に注入される裏込め注入材３として、異なるものを使用してもよい。
【００５４】
裏込め工程は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントリング１の背面の隙間Ｓに裏込め注入を行う工程である。
遮蔽工程による袋体１５への裏込め注入材３の充填が完了したら、セグメントリング１の内空側から、裏込め注入孔１１ｂを利用して、トンネルの坑口Ｅ側から圧送された裏込め注入材３を、袋体１５よりも坑口Ｅ側のセグメントリング１と孔壁との間に形成された隙間Ｓ（セグメントリング１の背面）に充填する。
【００５５】
このとき、セグメントリング１の背面の隙間Ｓの切羽Ｋ側には、袋体１５により形成された円環状の壁体Ｗにより遮蔽されているため、この壁体Ｗが妻型枠の役目を果たし、裏込め注入材３の切羽Ｋ側への流出が防止される。
このように、裏込め注入材３の流出が防止されることで、注入量を最小限に抑えることが可能となり、経済性に優れているとともに、施工性にも優れている。
【００５６】
また、裏込め注入材として使用する材料は、グラウト材に限定されるものではなく、適宜公知の裏込め注入材の中から選定して使用すればよい。
【００５７】
本実施形態に係るトンネルの施工方法によれば、セグメントピース１０を利用して早期にトンネルの覆工を行うため、孔壁の崩落や地下水の流入などにより、周辺環境への悪影響を抑制することが可能である。
【００５８】
また、通しボルト１４を利用して、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に圧着することで、一次覆工（吹付けコンクリート２）が完了している山岳トンネルに対して、シールド工事におけるセグメントの組立てと同様に、容易かつ高精度にセグメントを組み立てることができる。
【００５９】
二次覆工としてセグメントリング１を利用することで、従来の覆工コンクリートのように、スライドセントル等の型枠の設置、コンクリート打設およびコンクリートの養生等の工程を要することなく施工を行うことが可能なため、工期を大幅に短縮することが可能である。
また、吹付けコンクリート２がなされた区間について、切羽でのトンネルの掘削と並行してセグメントリング１の組立てを行うことが可能なため、吹付けコンクリート２による一次覆工からセグメントリング１により形成される二次覆工までの時間差をなくし、早期にトンネル施工を完了させることが可能となる。そのため、早期に地山を安定させることが可能となり、周辺環境に悪影響を及ぼすことを防止する。
【００６０】
また、袋体１５を利用して、セグメントリング１を孔壁に固定することで、セグメントリング１の配置を高品質に行うことができる。また、袋体１５が、妻型枠の役目を果たすことで、裏込め注入材３を密に充填することができる。さらに、袋体１５を膨張力により、セグメントリング１の配置の微調整を行うことが可能なため、設計されたトンネル線形に応じた施工を行うことが可能となる。
【００６１】
また、通しボルト１４を利用した圧着により止水シール１６が十分に機能して、高品質の止水構造が構成されて、耐久性に優れた覆工が完成される。
【００６２】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではＮＡＴＭ工法に本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースを採用する場合について説明したが、本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースが適用可能の掘削工法は、ＮＡＴＭ工法に限定されるものではなく、山岳工法やＴＢＭ工法等、その他の施工方法にも適用可能である。
【００６３】
また、山岳工法によるトンネル施工以外にも、本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースを採用してもよく、例えば、シールド工法における二次覆工として採用可能である。
また、本発明にかかるトンネルの施工方法およびセグメントピースは、地山が自立したトンネル坑内であれば採用可能であり、吹付けコンクリート等による一次覆工がなされていない、孔壁に直接施工を行ってもよい。
【００６４】
また、前記実施形態では、袋体をセグメントリング毎に配置するものとしたが、２以上のセグメントリング毎に袋体を配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るトンネルの施工方法を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るトンネルの施工方法を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態に係るトンネル施工方法により構築されるセグメントリングを示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の好適な実施形態に係るセグメントピースの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に係るアンカーの詳細を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 新規のセグメントリング（セグメントリング）
１’ 既存のセグメントリング
１０ セグメントピース
１１ 貫通孔
１１ａ 裏込め注入孔
１１ｂ 袋注入孔
１２ ボルト挿通孔
１３ アンカー
１４ 通しボルト
１５ 袋体
１６ 止水シール
２ 吹付けコンクリート
３ 裏込め注入材
Ｇ 地山
Ｓ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの施工方法およびこのトンネルの施工方法に使用するセグメントピースに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事においては、地山の崩落を防止することや、地下水のトンネル内への流入を防止することを目的として、セグメントピースを利用して早期に地山を閉塞する場合がある。
【０００３】
例えば、シールドトンネルは、比較的都心部における施工が多いため、地下水の低下や地山の崩落は、周辺地域に大きな影響を与えてしまう。そのため、トンネルの掘進とともに、シールドマシン内においてセグメントピースを組立て、順次シールドマシンの背後にセグメントリングを配置することで、開口することなく施工している。
【０００４】
このようなセグメントリングは、トンネル縦断方向に隣接するセグメントリング同士の間にシール材を介在させた状態で、組み立てられるが、シールドジャッキを介してシールドマシンに掘進力を付与し、トンネル軸方向の圧力を新設のセグメントリングに負荷することで、シール材を押し潰して、所望の止水性を確保している。
【０００５】
一方、山岳トンネルにおいてセグメントリングを採用する場合は、セグメントリング同士の組立てをボルトナットやクリップジョイント等により行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１４４４８６号公報（［００１５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ボルトナットやクリップジョイント等を利用したセグメントリング同士の組立ては、止水性を確保する程度（シール材を押し潰す程度）の十分な圧力を加えることができずに、所望の止水性を確保できない場合があるという問題点を有していた。
【０００７】
また、シールドトンネルでは、シールドマシンの内部において、既存のセグメントリングに押し当てた状態でジャッキ等を介して所望の位置にセグメントリングを組み立てる。一方、山岳トンネルにおいてセグメントリングを採用した場合は、ボルトとナットを介して既存のセグメントリングに連結しつつ形成するものの、精度の高い組立てを行うことは困難であった。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、止水性に優れ、かつ、高品質なトンネルを簡易に構築することを可能としたトンネルの施工方法と、このトンネルの施工方法に使用するセグメントピースを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル坑内においてセグメントピースを組み立てることにより新規のセグメントリングを形成するとともに、該新規のセグメントリングをトンネル軸方向に貫通する通しボルトを介して既存のセグメントリングに連結するセグメント組立工程と、前記通しボルトに引張力を導入することで前記新規のセグメントリングを前記既存のセグメントリングに押し付ける押圧工程と、前記新規のセグメントリングの背面に裏込め注入材を注入する裏込め工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
かかるトンネルの施工方法は、新設のセグメントリングを既設のセグメントリングに所定の引張力が導入された通しボルトを介して連結するため、セグメントリング同士が互いに密着して、止水性に優れたトンネルを構築することが可能となる。また、既存のセグメントリングに新設のセグメントリングを密着させることで新設のセグメントリングの位置決めを容易に行うことが可能となる。また、セグメントの組み立てについて、シールドジャッキ等を使用する必要がないため、山岳トンネルにおいてもセグメントリングを組み立てることが可能となり、施工を早期に行うことが可能となる。
【００１１】
前記トンネルの施工方法において、前記新規のセグメントリングと前記既存のセグメントリングとの間に、シール材が介在されており、前記押圧工程において導入される押圧力により、前記シール材が押し潰されるように構成されていれば、トンネルの止水性が向上し、好適である。
【００１２】
また、前記新規のセグメントリングの外周面に、袋体が設置されており、前記裏込め工程の前に、前記袋体を膨張させることにより、前記新規のセグメントリングの背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程を備えていてもよい。
【００１３】
かかるトンネルの施工方法によれば、袋体を膨張させるのみで、この袋体が切羽側の妻型枠として空隙を遮蔽するため、別途妻型枠を配置する手間を要することなく、簡易に裏込め注入が流出することを防止し、高品質な施工を行うことが可能となる。さらに、袋体の膨張を、裏込め注入材を注入することにより行えば、セグメントリングの背面の裏込注入において使用する機器設備を使用することが可能となる。そのため、別途、他の注入材料や機器設備を必要としないため好適である。なお、袋体は、セグメントリング毎に配置される必要はなく、２リング以上に１箇所袋体を配置する構成としてもよい。
【００１４】
また、前記袋体が、前記セグメントピース毎に設置されていれば、前記遮蔽工程において、各袋体の膨張量を調節することにより、前記新規のセグメントリングの位置決めを行うことも可能である。これにより、高品質なトンネル施工を行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明のセグメントピースは、複数組み合わされることにより所望の断面形状からなる新設のセグメントリングを構成するものであって、トンネル内外方向に貫通する裏込め注入孔と、トンネル軸方向に貫通し、既設のセグメントリングに連結するための通しボルトを挿通するボルト挿通孔と、後設のセグメントリングに挿通された通しボルトを連結するために埋設されたアンカーと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
かかるセグメントピースによれば、セグメントリングを組み立てるとともに、既存のセグメントリングに埋設されたアンカーに、新設されたセグメントリングを貫通した通しボルトを接続することで、セグメントリング同士を連結することが可能なため、施工が簡易であるとともに、特殊な技術や設備を要することなく、高品質に施工を行うことができる。
【００１７】
また、前記セグメントピースは、外周面に、袋体が設置されており、前記袋体に対応する個所に、トンネル内外方向に貫通する袋注入孔が形成されていてもよい。
かかるセグメントピースによれば、袋注入孔を利用して、裏込め注入材等を袋体に注入することで、袋体を膨張させれば、袋体が妻型枠としての役目を果たすため、裏込め注入材が切羽側に流出することが無く、好適である。また、袋体を利用してセグメントリングの位置の微調整を行うことが可能なため、高精度に所望の位置にセグメントリングを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースによれば、止水性に優れ、かつ、高品質なトンネルを簡易に構築することを可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２０】
本実施形態に係るトンネルの施工方法は、図１および図２に示すように、地山Ｇを掘削する掘削工程と、地山Ｇを掘削することにより形成されたトンネル壁面（以下、単に「孔壁」という場合がある）に吹付けコンクリート２を吹き付ける一次覆工工程と、掘削されたトンネル坑内においてセグメントピース１０を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともにこの新規のセグメントリング１を通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結するセグメント組立工程と、この通しボルト１４に引張力を導入することで新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に押し付ける押圧工程と、新規のセグメントリング１の背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程と、セグメントリング１，１’の背面に裏込め注入材３を注入する裏込め工程と、により行う。
なお、説明において、新規のセグメントリング１と既存のセグメントリング１’とを区別しない場合は、単にセグメントリング１という場合がある。
【００２１】
掘削工程は、計画されたトンネル線形に応じて、地山Ｇを掘削する工程である。トンネルの掘削工法は限定されるものではないが、本実施形態では、掘削後、すぐに吹付けコンクリート２による一次覆工を行うことで地山Ｇを閉塞するＮＡＴＭ工法を採用する。なお、本実施形態に採用可能な掘削方式は限定されるものではなく、発破方式や機械掘削方式等、地山の状況や周辺環境等に応じて、適宜公知の掘削方式から選定して採用すればよい。
【００２２】
一次覆工工程は、掘削工程において掘削された孔壁に対して、早期にコンクリートを吹き付けることにより、地山Ｇを閉塞し、地山Ｇの崩落や地下水のトンネル内への流入を防止する工程である。なお、地山Ｇの安定の確保を目的として、ロックボルトやフォアパイリングの施工を並行して行っていてもよい。
ここで、一次覆工工程において吹き付けられる吹付けコンクリート２の厚さや、コンクリート強度等は、土被り、地山Ｇの状況（強度、地質や地下水位等を含む）、トンネルの断面形状等に応じて適宜設定すればよく、限定されるものではない。
【００２３】
セグメント組立工程は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、一次覆工工程において一次覆工がなされた孔壁に、掘削工程において掘削されたトンネル掘進長に応じた範囲について、セグメントピース１０，１０，…を組み立てることにより新規のセグメントリング１を形成するとともに、既存のセグメントリング１’にこの新規のセグメントリング１を連結する工程である。なお、本実施形態にかかるトンネルにおいて、最初のセグメントリング（最も坑口Ｅ側に配置されるセグメントリング）は、当該トンネルの坑口付けの際に、所定の位置に形成されている。
セグメント組立工程において、既存のセグメントリング１’に新規のセグメントリング１を連結することにより、図３に示すように円筒状の覆工体を地中に構築する。
【００２４】
セグメントリング１は、複数のセグメントピース１０同士を互いに連結することにより、所望の内径を有した円筒状に形成される。なお、本実施形態では、セグメントリング１の断面形状が円形の場合について説明するが、セグメントリング１の断面形状は円形に限定されるものではなく、矩形や楕円形等、施工されるトンネルの使用目的や地山状況などに応じて適宜設定することが可能である。
【００２５】
本実施形態では、図３に示すように、４個の一般セグメントピース１０ａ，１０ａ，…と、１個の挿入セグメントピース１０ｂにより円筒状のセグメントリング１を形成するものとする。
【００２６】
一般セグメントピース１０ａは、図４（ａ）に示すように平面視が長方形を呈した円弧状の部材である。なお、一般セグメントピース１０を４個組み合わせると、図３に示すように、欠円部分の断面視が、内側の円弧が外側の円弧よりも大きくなるように、両端の一般セグメントピース１０ａの端部に加工が施されている。
挿入セグメントピース１０ｂも、図４（ｂ）に示すように、平面視が矩形を呈する円弧上部材であって、その長辺が一般セグメントピース１０ａの長辺よりも短く形成されている。そして、挿入セグメントピース１０ｂは、断面視で、内側の円弧が外側の円弧よりも大きくなるように形成されている。
【００２７】
セグメントリング１の組立ては、４個の一般セグメントピース１０ａを互いに連結した後、欠円部分に挿入セグメントピース１０ｂを挿入することにより行う。なお、セグメントピース１０の数や、セグメントピース１０の種類等は、限定されるものではなく、適宜設定すればよい（図３参照）。なお、本実施形態では、挿入セグメントピース１０ｂをトンネル半径方向に挿入する構成としたが、挿入セグメントピース１０ｂは、トンネル軸方向に挿入する構成としてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
セグメントピース１０には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、トンネル内外方向に貫通する２つの貫通孔１１，１１と、トンネル軸方向に貫通し既設のセグメントリング１’に連結するための通しボルト１４を挿通するボルト挿通孔１２と、後設のセグメントリングを貫通した通しボルト１４を連結するために埋設されたアンカー１３と、を備えて構成されている。また、セグメントピース１０の外周面には、袋体１５がトンネル周方向に沿って配置されている。
本実施形態では、セグメントピース１０を鉄筋コンクリートにより構成するものとするが、セグメントピース１０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料により構成してもよい。
【００２９】
以下、セグメントピース１０の細部について、図４（ａ）に示す一般セグメントピース１０ａを参照して説明する。なお、挿入セグメントピース１０ｂの構成は、外形形状以外は、一般セグメントピース１０ａと同様なため、細部に関する詳細な説明は省略する。
【００３０】
セグメントピース１０に形成された２つの貫通孔１１，１１は、図１（ａ）および図４（ａ）に示すように、一方の貫通孔１１が、袋体１５に対応する個所に形成された袋注入孔１１ａであり、他方の貫通孔１１が、袋体１５よりも坑口Ｅ側に形成されて、孔壁とセグメントピース１０との間の隙間Ｓに裏込め注入を行うための裏込め注入孔１１ｂである。なお、本実施形態では、袋注入孔１１ａと裏込め注入孔１１ｂとを、１つのセグメントピース１０に対してそれぞれ一つずつ形成するものとしたが、セグメントピース１０の形状等に応じて、袋注入孔１１ａと裏込め注入孔１１ｂを増加させてもよい。
本実施形態では、図４(ａ)に示すように、袋注入孔１１ａを、セグメントピース１０の略中央に形成するものとするが、袋体１５の内部に通じるように形成されていれば、袋注入孔１１ａの形成位置は、限定されるものではなく、好適には、セグメントピース１０の切羽Ｋ側端部から略中央付近の範囲内に形成するものとする。
【００３１】
ボルト挿通孔１２は、図３および図４（ａ）に示すように、通しボルト１４を挿通可能な内径からなり、本実施形態では、各セグメントピース１０に２箇所、形成するものとする。なお、ボルト挿通孔１２の数や配置は、限定されるものではなく、トンネル軸方向に対して千鳥状に配置される各セグメントピース１０の配置関係や形状等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００３２】
セグメントピース１０に埋設されたアンカー１３は、図５に示すように、ＰＣ鋼棒１３ａと、ＰＣ鋼棒１３ａの先端（坑口Ｅ側端部）に固定された定着部材１３ｂと、ＰＣ鋼棒１３ａの後端（切羽Ｋ側端部）に固定された雌ネジ部材１３ｃとにより構成されている。アンカー１３は、千鳥状に配置された各セグメントピース１０の配置関係に応じて、後設のセグメントリングを貫通した通しボルト１４のねじ込みが可能な位置に複数配置されている。
【００３３】
アンカー１３は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、後端の雌ネジ部材１３ｃが、セグメントリング１の切羽Ｋ側端面に面するように配置されている。雌ネジ部材１３ｃは、後設のセグメントリング１を貫通して配置された通しボルト１４の先端をねじ込めるように、後方（切羽側のリング継手面）に開口している。
【００３４】
定着部材１３ｂの構成等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、本実施形態では、図５に示すように、ＰＣ鋼棒用ナット１３ｂ’と、ＰＣ鋼棒用ナット１３ｂ’に一体に形成されたプレート１３ｂ”により構成するものとする。
【００３５】
雌ネジ部材１３ｃは、ＰＣ鋼棒１３ａの後端に螺合されたジョイントカプラーであって、前後からＰＣ鋼棒１３ａ（１４）の挿入が可能となるように構成されている。なお、雌ネジ部材１３ｃの構成等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００３６】
本実施形態にかかるアンカー１３は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、先端の定着部材１３ｂがセグメントピース１０のトンネル軸方向の中央部に達するように配置される。なお、アンカー１３の長さはこれに限定されるものではない。また、ＰＣ鋼棒１３ａの直径なども限定されるものではなく、新規のセグメントリング１の押し圧時に作用する緊張力等に応じて、適宜設定すればよい。また、アンカー１３の数や配置は、限定されるものではなく、トンネル軸方向に対して千鳥状に配置される各セグメントピース１０の配置関係や形状等に応じて、適宜設定することが可能である。
【００３７】
セグメントピース１０同士の組立ては、クイックジョイント、コーンコネクタ等の結合部材１７，１７，…により行うものとし、図４（ａ）に示すように、各セグメントピース１０の他のセグメントピース１０との当接面（セグメント継手面）には、予め結合部材１７が互いに対応する個所に配置されている。
これにより、セグメントピース１０を、それぞれ図示せぬエレクタ等を利用して、所定の位置に配置すれば、結合部材１７，１７によりセグメントピース１０同士が互いに結合されて、セグメントリング１が形成される。
【００３８】
また、図４（ａ）に示すように、既存のセグメントリング１’の切羽Ｋ側のリング継手面と、新規のセグメントリング１（セグメントピース１０）の坑口Ｅ側のリング継手面には、それぞれ互いに対応する個所に、互いに結合するための結合部材１７が配置されている。
なお、セグメントピース１０同士の組立ておよびセグメントリング１同士の結合に使用される結合部材１７は、限定されるものではなく、適宜公知のものから選定して使用すればよい。また、ボルトナットを結合部材として使用してもよいことはいうまでもない。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、各セグメントピース１０は、新規のセグメントリング１を形成するとともに、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に連結される。セグメントリング１同士の連結は、新規のセグメントリング１を構成するセグメントピース１０に形成されたボルト挿通孔１２に挿通した通しボルト１４の先端を、既存のセグメントリング１’に埋設されたアンカー１３の雌ネジ部材１３ｃにねじ込むことにより行う。
【００４０】
通しボルト１４は、ＰＣ鋼棒により構成されており、先端には、雌ネジ部材１３ｃへの螺合が可能となるように加工が施されている。なお、通しボルト１４と、アンカー１３との結合方法は限定されるものではなく、押圧工程において負荷される緊張力に対して、抜け出すことがないような公知の手段の中から適宜選定して行えばよい。
【００４１】
セグメントリング１同士の間に介在される止水シール１６は、後記する押圧工程において押し潰されることで、セグメントリング１同士の連結部を密閉するものであればよく、適宜公知の止水シールの中から選定して使用することが可能である。また、トンネルの止水性が確保されるのであれば、止水シール１６は省略することも可能であり、また、止水シール１６の代わりに他の材料を配設してもよい。なお、止水シール１６は、予めセグメントピース１０に固着されていてもよく、また、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に連結する際に連結部に配置してもよい。
【００４２】
押圧工程は、図１（ａ）に示すように、セグメント組立工程において組み立てられた新規のセグメントリング１を、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に押し付ける工程である。
【００４３】
通しボルト１４による、セグメントリング１の押圧は、既存のセグメントリング１’に埋設されたアンカー１３に連結された通しボルト１４に、切羽Ｋ側から引張力を加えることにより行う。通しボルト１４への引張力の負荷は、先端をアンカー１３に螺合した状態で、切羽Ｋ側のリング継手面から突出した通しボルト１４の後端に、センタホールジャッキＪを取り付け、これに油圧を供給して通しボルトに引抜力を作用させることにより行う。このように、通しボルト１４を介して新規のセグメントリング１を押し付けることで、シールドジャッキにより新規のセグメントリング１を押し付ける場合と同様に、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に密着させることができる。
【００４４】
新規のセグメントリング１は、通しボルト１４を介して既存のセグメントリング１’に密着されることで、既存のセグメントリング１’に対応する所望の位置に配置される。
また、通しボルト１４を介してセグメントリング１を押し付けることにより、新規のセグメントリング１と既存のセグメントリング１’との間に介在された止水シール１６が押しつぶされて、セグメントリング１同士の連結部の止水性が確保される。
【００４５】
なお、既存のセグメントリング１’と新規のセグメントリング１との連結部には、クイックジョイントやコーンコネクタ等からなる結合部材１７が配設されているため、既存のセグメントリング１’と新規のセグメントリング１は、この結合部材１７により強固に結合されて、センタホールジャッキＪを取り外した後も、押圧力が保持される。
【００４６】
遮蔽工程は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、新規のセグメントリング１の外周面に設置された袋体１５を膨張させることにより、新規のセグメントリング１の背面の隙間Ｓ（空隙）の切羽Ｋ側を遮蔽する工程である。
【００４７】
袋体１５の膨張は、セグメントリング１の内空側から、袋注入孔１１ａを利用して、トンネルの坑口Ｅ側から圧送されたグラウト等からなる裏込め注入材３を注入することにより行う。
【００４８】
袋体１５は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントピース１０の外周面に、トンネル周方向に沿って設置されている。本実施形態では、セグメントピース１０のトンネル軸方向に対して中央部分に袋体１５が配置されている。
【００４９】
本実施形態に係る袋体１５は、不織布性のシート状の材料からなり、袋体注入孔１１ａを覆った状態で、全周囲がセグメントピース１０の外周面に固定されている。袋体１５のトンネル周方向に対する長さ寸法は、図２（ｂ）に示すように、裏込注入材３が充填されて袋体１５が膨張した状態で、セグメントピース１０のトンネル周方向の長さ寸法と同等以上となるように構成されている。また、袋体１５のトンネル軸方向の幅寸法は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントピース１０のトンネル軸方向に対する幅寸法よりも短く構成されている。さらに、袋体１５は、裏込め注入材３を充填した状態で、孔壁に密着することが可能な程度に十分な高さを有している。なお、袋体１５を構成する材料は、裏込め注入材の注入時の圧力に対して十分な耐力を有し、充填された裏込め注入材が滲出することのない材料であれば限定されるものではなく、例えば、ゴム材、不織布、塩化ビニール材等を使用するなど、適宜公知の材料の中から選定して使用することが可能である。また、袋体１５の形状寸法も限定されるものではなく、トンネルの掘削方式やトンネルの断面形状等に応じて、適宜設定するものとする。
【００５０】
袋体１５に裏込め注入材３を充填することにより、図３に示すように、セグメントリングの外周囲に円環状の壁体Ｗが形成される。この円環状の壁体Ｗにより、セグメントリング１が、孔壁に固定されるとともに、図２（ａ）に示すように、セグメントリング１と孔壁との隙間Ｓの切羽Ｋ側が遮蔽される。
【００５１】
なお、袋体１５への裏込注入材３の充填は、下側の袋体１５から充填を行うことにより、自重によるセグメントリング１の垂れ下がりを抑制することが可能となる。また、新規のセグメントリング１の配置について、上下左右にぶれが生じているような場合には、ぶれの方向に対応するセグメントピース１０の袋体１５の膨らみを調整することにより、ブレを調整することが可能である。つまり、新規のセグメントリング１が右方向に曲がっているような場合には、左側の袋体１５よりも右側の袋体１５に充填する裏込め注入材３の量を多くすることで、右側の袋体１５を左側の袋体１５よりも大きく膨らませて、ブレを調整する。
【００５２】
袋体１５は、それぞれ、孔壁に密着する程度に膨らまされるとともに、隣接する他の袋体１５とも互いに密着していることで、袋体１５の坑口Ｅ側に充填される裏込注入材３が、切羽Ｋ側に流出することが防止されている。
【００５３】
本実施形態では、袋体１５に注入される裏込め注入材３として、裏込め工程において隙間Ｓに充填される裏込め注入材３と同様のものを使用するものとするが、袋体１５に注入される裏込め注入材３として、異なるものを使用してもよい。
【００５４】
裏込め工程は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、セグメントリング１の背面の隙間Ｓに裏込め注入を行う工程である。
遮蔽工程による袋体１５への裏込め注入材３の充填が完了したら、セグメントリング１の内空側から、裏込め注入孔１１ｂを利用して、トンネルの坑口Ｅ側から圧送された裏込め注入材３を、袋体１５よりも坑口Ｅ側のセグメントリング１と孔壁との間に形成された隙間Ｓ（セグメントリング１の背面）に充填する。
【００５５】
このとき、セグメントリング１の背面の隙間Ｓの切羽Ｋ側には、袋体１５により形成された円環状の壁体Ｗにより遮蔽されているため、この壁体Ｗが妻型枠の役目を果たし、裏込め注入材３の切羽Ｋ側への流出が防止される。
このように、裏込め注入材３の流出が防止されることで、注入量を最小限に抑えることが可能となり、経済性に優れているとともに、施工性にも優れている。
【００５６】
また、裏込め注入材として使用する材料は、グラウト材に限定されるものではなく、適宜公知の裏込め注入材の中から選定して使用すればよい。
【００５７】
本実施形態に係るトンネルの施工方法によれば、セグメントピース１０を利用して早期にトンネルの覆工を行うため、孔壁の崩落や地下水の流入などにより、周辺環境への悪影響を抑制することが可能である。
【００５８】
また、通しボルト１４を利用して、新規のセグメントリング１を既存のセグメントリング１’に圧着することで、一次覆工（吹付けコンクリート２）が完了している山岳トンネルに対して、シールド工事におけるセグメントの組立てと同様に、容易かつ高精度にセグメントを組み立てることができる。
【００５９】
二次覆工としてセグメントリング１を利用することで、従来の覆工コンクリートのように、スライドセントル等の型枠の設置、コンクリート打設およびコンクリートの養生等の工程を要することなく施工を行うことが可能なため、工期を大幅に短縮することが可能である。
また、吹付けコンクリート２がなされた区間について、切羽でのトンネルの掘削と並行してセグメントリング１の組立てを行うことが可能なため、吹付けコンクリート２による一次覆工からセグメントリング１により形成される二次覆工までの時間差をなくし、早期にトンネル施工を完了させることが可能となる。そのため、早期に地山を安定させることが可能となり、周辺環境に悪影響を及ぼすことを防止する。
【００６０】
また、袋体１５を利用して、セグメントリング１を孔壁に固定することで、セグメントリング１の配置を高品質に行うことができる。また、袋体１５が、妻型枠の役目を果たすことで、裏込め注入材３を密に充填することができる。さらに、袋体１５を膨張力により、セグメントリング１の配置の微調整を行うことが可能なため、設計されたトンネル線形に応じた施工を行うことが可能となる。
【００６１】
また、通しボルト１４を利用した圧着により止水シール１６が十分に機能して、高品質の止水構造が構成されて、耐久性に優れた覆工が完成される。
【００６２】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではＮＡＴＭ工法に本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースを採用する場合について説明したが、本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースが適用可能の掘削工法は、ＮＡＴＭ工法に限定されるものではなく、山岳工法やＴＢＭ工法等、その他の施工方法にも適用可能である。
【００６３】
また、山岳工法によるトンネル施工以外にも、本発明のトンネルの施工方法およびセグメントピースを採用してもよく、例えば、シールド工法における二次覆工として採用可能である。
また、本発明にかかるトンネルの施工方法およびセグメントピースは、地山が自立したトンネル坑内であれば採用可能であり、吹付けコンクリート等による一次覆工がなされていない、孔壁に直接施工を行ってもよい。
【００６４】
また、前記実施形態では、袋体をセグメントリング毎に配置するものとしたが、２以上のセグメントリング毎に袋体を配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るトンネルの施工方法を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るトンネルの施工方法を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態に係るトンネル施工方法により構築されるセグメントリングを示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の好適な実施形態に係るセグメントピースの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に係るアンカーの詳細を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 新規のセグメントリング（セグメントリング）
１’ 既存のセグメントリング
１０ セグメントピース
１１ 貫通孔
１１ａ 裏込め注入孔
１１ｂ 袋注入孔
１２ ボルト挿通孔
１３ アンカー
１４ 通しボルト
１５ 袋体
１６ 止水シール
２ 吹付けコンクリート
３ 裏込め注入材
Ｇ 地山
Ｓ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑内においてセグメントピースを組み立てることにより新規のセグメントリングを形成するとともに、該新規のセグメントリングをトンネル軸方向に貫通する通しボルトを介して既存のセグメントリングに連結するセグメント組立工程と、
前記通しボルトに引張力を導入することで前記新規のセグメントリングを前記既存のセグメントリングに押し付ける押圧工程と、
前記新規のセグメントリングの背面に裏込め注入材を注入する裏込め工程と、を含むことを特徴とする、
トンネルの施工方法。
【請求項２】
前記新規のセグメントリングと前記既存のセグメントリングとの間に、シール材が介在されており、前記押圧工程において導入される押圧力により、前記シール材が押し潰されることを特徴とする、
請求項１に記載のトンネルの施工方法。
【請求項３】
前記新規のセグメントリングの外周面に、袋体が設置されており、
前記裏込め工程の前に、前記袋体を膨張させることにより、前記新規のセグメントリングの背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程を備えることを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項４】
前記袋体は、前記セグメントピース毎に設置されており、
前記遮蔽工程において、各袋体の膨張量を調節することにより、前記新規のセグメントリングの位置決めを行うことを特徴とする、請求項３に記載のトンネル施工方法。
【請求項５】
複数組み合わされることにより所望の断面形状からなるセグメントリングを構成するセグメントピースであって、
トンネル内外方向に貫通する裏込め注入孔と、
トンネル軸方向に貫通し、既設のセグメントリングに連結するための通しボルトを挿通するボルト挿通孔と、
他のセグメントリングに挿通された通しボルトを連結するために埋設されたアンカーと、を備えることを特徴とする、
セグメントピース。
【請求項６】
外周面に、袋体が設置されており、前記袋体に対応する個所に、トンネル内外方向に貫通する袋注入孔が形成されていることを特徴とする、
請求項５に記載のセグメントピース。
【請求項１】
トンネル坑内においてセグメントピースを組み立てることにより新規のセグメントリングを形成するとともに、該新規のセグメントリングをトンネル軸方向に貫通する通しボルトを介して既存のセグメントリングに連結するセグメント組立工程と、
前記通しボルトに引張力を導入することで前記新規のセグメントリングを前記既存のセグメントリングに押し付ける押圧工程と、
前記新規のセグメントリングの背面に裏込め注入材を注入する裏込め工程と、を含むことを特徴とする、
トンネルの施工方法。
【請求項２】
前記新規のセグメントリングと前記既存のセグメントリングとの間に、シール材が介在されており、前記押圧工程において導入される押圧力により、前記シール材が押し潰されることを特徴とする、
請求項１に記載のトンネルの施工方法。
【請求項３】
前記新規のセグメントリングの外周面に、袋体が設置されており、
前記裏込め工程の前に、前記袋体を膨張させることにより、前記新規のセグメントリングの背面の空隙の切羽側を遮蔽する遮蔽工程を備えることを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項４】
前記袋体は、前記セグメントピース毎に設置されており、
前記遮蔽工程において、各袋体の膨張量を調節することにより、前記新規のセグメントリングの位置決めを行うことを特徴とする、請求項３に記載のトンネル施工方法。
【請求項５】
複数組み合わされることにより所望の断面形状からなるセグメントリングを構成するセグメントピースであって、
トンネル内外方向に貫通する裏込め注入孔と、
トンネル軸方向に貫通し、既設のセグメントリングに連結するための通しボルトを挿通するボルト挿通孔と、
他のセグメントリングに挿通された通しボルトを連結するために埋設されたアンカーと、を備えることを特徴とする、
セグメントピース。
【請求項６】
外周面に、袋体が設置されており、前記袋体に対応する個所に、トンネル内外方向に貫通する袋注入孔が形成されていることを特徴とする、
請求項５に記載のセグメントピース。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２４８５２７（Ｐ２００８−２４８５２７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８９１２９（Ｐ２００７−８９１２９）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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