説明

既設水路トンネルの改修施工方法及び改修施工装置

【課題】地中の既設水路トンネルの改修にあたり、既設水路内に仮水路を新設することで、所要の通水量を確保しつつ、既設水路内面の改修を容易に行う。
【解決手段】地中の既設水路の途中区間において、既設水路内に仮水路を新設し、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成し、既設水路内面の改修を行うものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地中の既設水路トンネルの改修施工方法及び改修施工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
下水道、工業用水路、農業用水路などの水路トンネルは、水に含まれる各種の成分により、劣化及び腐食が生じ易く、長期の使用後においてこれを改修する必要がある。
【0003】
この場合における改修方法としては、次のようなものが知られ、あるいは考えられる。
(1)トンネルの覆工を取り壊してトンネルを拡幅した後に、鉄筋及び型枠を組み立ててコンクリートを打設する施工方法。しかし、配筋作業、型枠設置作業、コンクリート打設作業が必要で、これらの作業に多くの時間と労力が必要である。
【0004】
(2)型枠の代わりにプレキャストパネルを使用する方法。プレキャストは、通常、トンネルの地山側に配置した鋼製フレームに取り付けて設置する。しかし、パネル相互間の接合部は突き合わせているだけで構造的には一体化されていない問題点がある。
【0005】
(3)円形断面のトンネルについては、トンネル内に新しい管体を敷設するパイプ・イン・パイプ工法がある。これは効率的に施工できる利点があるものの、馬蹄形断面のトンネルの場合には、通水断面積の減少が大きいので、パイプ・イン・パイプ工法を適用することができない。また、その寸法も各トンネルごとに種々のものがあるため、一般的には、あらかじめトンネル寸法に合わせて工場で製作した分割構造の鋼板を現場溶接して対応する必要がる。しかし、トンネル寸法に合わせた鋼板を工場で製作して現場溶接するものでは、重量が大きいため施工性が悪く、さらに内面処理を別途に行わないと水理特性が悪く、腐食しやすいなどの問題がある。
【0006】
(4)トンネルの断面形状や寸法に合わせて個別に製作したFRP製品を用いると、鋼板に比べて軽量で施工しやすく、さらに内面の水理特性や耐磨耗性に優れている利点がある。しかし、トンネルごとに個別に製作する必要があり、他のトンネルには適用できないため、結果的にコスト高になるという問題点がある。最近は水路トンネルの長手方向に沿う細長いFRP板を、水密性を有する接合部材を介して、トンネルの周方向に複数配置して、トンネルの内面を覆う方法も実施されているが、高強度や高耐久性に問題がある。
【0007】
(5)通水状態を維持しながら、老朽箇所の検査及び改修工事を行うには、トンネル内あるいはトンネル外にバイパス等を設置し、トンネル内をドライな状態にする方法が考えられる。この場合、ドライ状態であるので、改修施工性に優れるものの、バイパス路の設置等の費用が嵩み、総合的なコストを考えると問題が多い。
【0008】
地中の既設水路トンネルの全周面を同時に改修する場合を考えると、施工例がほとんどなく、提案もごくわずかである(特許文献1)。
【特許文献1】特開平9―132930号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の主たる課題は、地中の既設水路トンネルの改修にあたり、既設水路内に仮水路を新設することで、所要の通水量を確保しつつ、既設水路内面の改修を容易に行うことにある。
【0010】
他の課題は、既設水路内面と仮水路との間の空間を利用しての改修を図ることにある。
【0011】
さらに別の課題は、以下の作用効果の説明などから明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
<請求項1項記載の発明>
地中の既設水路の途中区間において、既設水路内に仮水路を新設し、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成し、既設水路内面の改修を行うことを特徴とする既設水路トンネルの改修施工方法。
【0013】
<作用効果>
既設水路内面と仮水路との間に空間を確保できるので、その空間を利用して各種の改修作業を容易に行うことができる。しかも、新設した仮水路を通して所要の通水量を確保できる。
【0014】
<請求項2項記載の発明>
仮水路は、既設水路のインバート部を座として仮水路支持手段により支承し、仮水路を前記既設水路のインバート部内面から離間した状態に支承する請求項1記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【0015】
<作用効果>
既設水路内面と仮水路との間の空間の確保に際して、既設水路のインバート部を座として仮水路支持手段により支承し、仮水路を前記既設水路のインバート部内面から離間した状態に支承するのが現実的であり、仮水路支持手段としてたとえばジャッキを利用でき、簡易な手段となる。
【0016】
<請求項3項記載の発明>
仮水路を支持体として、既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車が施工進行方向に移動させる請求項1または2記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【0017】
<作用効果>
本発明に従って、既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置する形態を採る場合において、施工の進行に伴って台車を移動させる形態が施工作業性の向上のために望ましい。さらに、当該パネル組立台車を、既設水路を支持体とするのではなく、仮水路を支持体として施工進行方向に移動させる形態を採ると、改修の既設水路内面に支持手段を設ける必要がなく内面が露出するので、パネル組立施工を容易に行うことができる。
【0018】
<請求項4項記載の発明>
仮水路を支持体として、既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車、並びに組立て後の改修用パネルを保持するパネル支持台車が施工進行方向に移動させる請求項1または2記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【0019】
<作用効果>
請求項3の作用効果のほか、組立て後の改修用パネルを保持するパネル支持台車が施工進行方向に移動させるようにすると、作業能率が高まる。
【0020】
<請求項5項記載の発明>
既設水路内において仮水路を取り囲んで環状に切削手段を設け、トンネル内周面に沿って既設水路の内面を切削する請求項1〜4のいずれか1項に記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【0021】
<作用効果>
既設水路内面と仮水路との間に確保した空間を利用して仮水路を取り囲んで環状体を配置し、この環状体に沿って切削手段を設け、トンネル内周面に沿って既設水路の内面を切削するようにすると、切削効率が高いものとなる。
【0022】
<請求項6項記載の発明>
地中の既設水路の途中区間において新設され、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成した、前記既設水路内の当該仮水路と、
この仮水路と既設水路内面との間の空間を利用して前記既設水路内面の改修を行う改修手段とを有することを特徴とする既設水路トンネルの改修施工装置。
【0023】
<作用効果>
請求項1の作用効果の欄に記載した同様の作用効果を奏する。すなわち、既設水路内面と仮水路との間に空間を確保できるので、その空間を利用して各種の改修作業を容易に行うことができる装置構成となる。しかも、新設した仮水路を通して所要の通水量を確保できる。
【0024】
<請求項7項記載の発明>
既設水路のインバート部を座として仮水路を支承する仮水路支持手段を備え、前記仮水路は前記既設水路のインバート部内面から離間した状態に支承されるように構成した請求項6記載の既設水路トンネルの改修施工装置。
【0025】
<作用効果>
請求項2の作用効果の欄に記載した同様の作用効果を奏する。
【0026】
<請求項8項記載の発明>
既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車、並びに組立て後の改修用パネルを保持するパネル支持台車が、仮水路を支持体として、施工進行方向に移動させるようにした請求項6または7記載の既設水路トンネルの改修施工装置。
【0027】
<作用効果>
請求項4の作用効果の欄に記載した同様の作用効果を奏する。
【0028】
<請求項9項記載の発明>
施工進行方向に先頭側に、既設水路内において仮水路を取り囲んで配置された、トンネル断面方向に沿って既設水路の内面を切削する内面切削手段を有する請求項6〜8のいずれか1項に記載の既設水路トンネルの改修施工装置。
【0029】
<作用効果>
請求項5の作用効果の欄に記載した同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【0030】
本発明では、地中の既設水路の途中区間において、既設水路内に仮水路を新設し、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成したので、既設水路内面と仮水路との間に空間を確保できるので、その空間を利用して各種の改修作業を容易に行うことができる。
【0031】
しかも、新設した仮水路を通して所要の通水量を確保できるので、別途、既設水路外に土地を確保してバイパス路を新設することは不要であり、経済的なものとなる。
【0032】
他の効果は請求項に対応して記載したとおりである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、本発明を実施するための最良の形態を示しながらさらに詳説する。
本発明の骨子は、地中の既設水路(トンネル)10の途中区間において、既設水路10内に仮水路30を新設し、既設水路10の上流側からの水を仮水路30を通して既設水路10の下流側に流すように構成し、既設水路10の内面の改修を行うことにある。
【0034】
まず具体例を示した上で、後に他の構成について説明することとする。
既設水路10内に、施工に進行に伴って位置替えて設置する上流堰20及び下流堰21を設置し、既設水路10との間を水漏れ防止パッキン22及び23により止水しながら、上流堰20及び下流堰21に接合してたとえば組立式鋼製の仮水路30を設置し、通水流路を確保する。仮水路30の支持は、仮水路支持手段としてのたとえば支持ジャッキ31により行うことができる。この支持ジャッキ31は、仮水路30の長手方向に沿って複数、幅方向に関しては適宜数、通常は両側に2つ設置する。支持ジャッキ31の設置数及び区間長は、既設トンネルインバート部15の改修施工長等で決定できる。たとえば25mピッチで設置する。
【0035】
これにより、既設水路10の内周領域を上流堰20から下流堰21の間でドライな状態を確保できる。既設水路10が部分的に堰き止められたことにより、上流側水面11及び下流側水面12が発生する。
【0036】
実施例での仮水路30は、必要な流水量を確保する断面を有し組立式の鋼製の箱型構造になっている。また、仮水路30は、この上に搭載され、それぞれ電動駆動される移動式パネル組立台車40や移動式パネルサポート台車50、支持すべきパネル60等の重量により形状、強度等が設計され、製作される。また、仮水路30の長さは、一日当たりの改修進行目標及び月当たりの改修進行目標等により決定される。
【0037】
仮水路30の上面にはレール32が2条配置され、レール32上を移動式パネル組立台車40や移動式パネルサポート台車50等が走行する構成となっている。
【0038】
移動式パネル組立台車40は、パネル組立用鋼製支保材41、その鋼製支保材上下調整用のジャッキ42(詳細は直接図示していないが移動式パネルサポート台車50の鋼製支保材上下調整ジャッキ52と同様の構造である)、パネルの取り付け用の折りたたみ式作業足場43、移動のためのギャードモーター44、駆動伝達チェーン45及び走行駆動車輪46等により構成されている。移動式パネル組立台車40の機長は、改修用パネル(アーチ部パネル60、側壁部・インバート部パネル61)長やパネル枚数及び組立時の作業能率等により決定される。
【0039】
移動式パネルサポート台車50は、パネルサポート用鋼製支保材51、鋼製支保材上下調整ジャッキ52、鋼製支保材アーチ部調整タンパックル53、鋼製支保材側壁部調整タンパックル54、鋼製支保材インバート部調整タンパックル56、移動のためのギャードモーター56、駆動伝達チェーン57及び走行駆動車輪58等により構成されている。移動式パネルサポート台車50の機長は、パネル長やパネル枚数及び組立時の作業能率等により決定される。
【0040】
仮水路30の下流側上面には、移動式パネルサポート台車50上の組立てられた改修用パネル60、61の裏面に、裏込材を注入するモルタルポンプ70及びパネル搬送台車72が配置されている。また、下流堰21の下流側には、モルタルポンプ60に裏込材を供給する中継用のモルタルポンプ71及びコンクリート切削片や改修用パネルや裏込材等を運搬するキヤリアダンプ80等が配置されている。
【0041】
キヤリアダンプ80により搬入された改修用パネルは、パネル搬送台車72に移載され、移動式パネル組立台車40へと搬送される。中継用のモルタルポンプ71からのモルタルは、モルタルポンプ70から 移動式パネルサポート台車50領域位置に設置する裏込材ノズルへと供給される。
【0042】
仮水路30の下流位置においては、先行して既設水路10の改修が行われる。
【0043】
このために、劣化したトンネルコンクリート面を切削する移動式切削台車90は、走行用ユニークタイヤ91等により既設水路10のトンネルインバート部15で重量を支持されている。図示の移動式切削台車90は、既設水路10を全断面での切削及びハツリ状況が可能である。すなわち、移動式切削台車90は、既設トンネルアーチ部13及び既設水路トンネル側壁部14を切削するリングカッター92、リングカッター92の切削深さを調整する起倒シリンダー93、リングカッター92と起倒シリンダー93を支持しながら旋廻する旋廻リング94、旋廻リング94の動力としての旋廻用ギャードモーター95、旋廻リング94用支持ローラー96、リングカッター92用油圧ユニット97、既設水路トンネルインバート部15を切削するインバートカッター98(ジブカッター)、インバートカッター98用油圧ユニット99及び切削時の移動式切削台車機90を設置、固定するアウトリガー100等で構成されている。
【0044】
仮水路30は、図5に示すように、適宜の前後位置において、架台34にて支持し、施工の1サイクルごと移動タイヤ33、33にてインバート部15に沿って移動可能としてある。
【0045】
ここで、コンクリート壁全周面表層は切削や打撃などによりハツリし、必要によりその切削面に高圧水を噴射し、洗浄することができる。切削したズリは吸引式回収機でホッパー等に集め、コンベア等でキャリアダンプ等に運搬し、坑外に搬出する。切削面を高圧水等で洗浄した後の排水はポンプ圧送し、トンネル坑外で濁水処理設備により処理する。
【0046】
改修用パネルとしてはダクタルパネルなどを使用できる。
【0047】
移動式パネル組立台車は全長3mを基準として、改修用パネル(たとえば1.5mあるいは3m長)1列を組立て、順次パネルを組立てて、1スパン長12m分を組み立てる。
【0048】
移動式パネルサポート台車は、パネル裏込時の打設スパン長たとえば12m間のパネルを保持し、裏込時の圧力を受けたパネルの変形を防ぐ。
【0049】
移動式パネル組立台車前方に、裏込材注入ポンプを設置する。配管で移動式パネルサポート台車まで圧送する。裏込材(モルタル等)は、坑外で練って運搬するか、プレミックスで坑内に搬入するか、裏込材注入ポンプ近くで練るか適宜選択できる。
【0050】
以上のように、たとえば、約200m間をドライの状態で切削・ズリ運搬、洗浄、パネル組立、裏込材注入・固着を平行あるいは順次繰り返す。
【0051】
約200m間の改修施工が完了したら上流堰、下流堰を開放して、次の200m設定区間に組立式鋼製仮水路を設置して、上記作業を繰り返し改修施工する。本発明によれば、月進200m以上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の概要を示す正面図である。
【図2】図1のA-A線及びB-B線矢視図である。
【図3】C-C線矢視図である。
【図4】D-D線矢視図である。
【図5】図1のF部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【0053】
10…既設水路、20…上流堰、21…下流堰、30…仮水路、40…移動式パネル組立台車、50…移動式パネルサポート台車50、60、61…改修用パネル、90…移動式切削台車。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地中の既設水路の途中区間において、既設水路内に仮水路を新設し、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成し、既設水路内面の改修を行うことを特徴とする既設水路トンネルの改修施工方法。
【請求項2】
仮水路は、既設水路のインバート部を座として仮水路支持手段により支承し、仮水路を前記既設水路のインバート部内面から離間した状態に支承する請求項1記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【請求項3】
仮水路を支持体として、既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車が施工進行方向に移動させる請求項1または2記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【請求項4】
仮水路を支持体として、既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車、並びに組立て後の改修用パネルを保持するパネル支持台車が施工進行方向に移動させる請求項1または2記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【請求項5】
既設水路内において仮水路を取り囲んで環状に切削手段を設け、トンネル内周面に沿って既設水路の内面を切削する請求項1〜4のいずれか1項に記載の既設水路トンネルの改修施工方法。
【請求項6】
地中の既設水路の途中区間において新設され、既設水路の上流側からの水を仮水路を通して既設水路の下流側に流すように構成した、前記既設水路内の当該仮水路と、
この仮水路と既設水路内面との間の空間を利用して前記既設水路内面の改修を行う改修手段とを有することを特徴とする既設水路トンネルの改修施工装置。
【請求項7】
既設水路のインバート部を座として仮水路を支承する仮水路支持手段を備え、前記仮水路は前記既設水路のインバート部内面から離間した状態に支承されるように構成した請求項6記載の既設水路トンネルの改修施工装置。
【請求項8】
既設水路の改修した内面に改修用パネルを設置するためのパネル組立台車、並びに組立て後の改修用パネルを保持するパネル支持台車が、仮水路を支持体として、施工進行方向に移動させるようにした請求項6または7記載の既設水路トンネルの改修施工装置。
【請求項9】
施工進行方向に先頭側に、既設水路内において仮水路を取り囲んで配置された、トンネル断面方向に沿って既設水路の内面を切削する内面切削手段を有する請求項6〜8のいずれか1項に記載の既設水路トンネルの改修施工装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−45978(P2006−45978A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−230614(P2004−230614)
【出願日】平成16年8月6日(2004.8.6)
【出願人】(000172813)佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】(396010247)株式会社喜多建 (3)
【Fターム(参考)】