JP2000096995A - トンネル用コンクリートセグメントの断熱質部材による耐火構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実な接合機構を持った厚みが薄くて断熱
性に優れた断熱質部材とコンクリートを一体施工するこ
とで、接合特性、防火性が良好で、更に経済性に優れ、
大幅な工期短縮が図れるトンネル用コンクリートセグメ
ントの断熱質部材による耐火構造。 【解決手段】引っ掛かりによる落下防止機構を有した突
起体３を取り付けた断熱質部材１の面に未硬化のコンク
リート６を打設硬化させて一体化したセグメントであ
り、また、コンクリート１との接合界面になる裏面に凹
凸を形成させた断熱質部材に未硬化のコンクリートを打
設硬化させて一体化したトンネル用コンクリートセグメ
ントの断熱質部材による耐火構造である。さらに、これ
らのセグメントのリング内周方向と同じ曲面を持った断
熱質部材を用いたセグメントの耐火構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルのセグメ
ントを耐火保護できるトンネル用コンクリートセグメン
トの断熱質部材による耐火構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、セグメントで構成されるトン
ネルの自動車火災に対する防災設計は、その内空側を厚
み約２０〜３０ｃｍのコンクリートで覆う二次覆工方式
が採られている。そのため二次覆工の厚み相当分だけト
ンネル径が大きくなるため建設費の高騰を招いている。
建設費のコストアップを抑制するには、二次覆工を薄く
することが有効であるが、これを実現するには同時に断
熱性を強化する必要がある。即ち、厚みが薄い断熱質部
材を適用することが考えられる。断熱質部材をセグメン
トに接合する方法としては、在来工法として現場で取り
付ける各種工法が考えられるが、単に現場で取り付ける
だけでは経済性、工期などの点で不十分である。また、
接合面では、セグメント製作、貯蔵、運搬、組立、供用
時において、十分な接合強度を有し剥離しないことが要
求されることは勿論である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、確実な接合
機構を持った厚みが薄くて断熱性に優れた断熱質部材と
コンクリートを一体施工することで、接合特性、防火性
が良好で、更に経済性に優れ、大幅な工期短縮が図れる
トンネル用コンクリートセグメントの断熱質部材による
耐火構造を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の課題の解決は、
引っ掛かりによる落下防止機構を有した突起体を取り付
けた断熱質部材の面に未硬化のコンクリートを打設硬化
させて一体化したセグメントであり、また、コンクリー
トとの接合界面になる裏面に凹凸を形成させた断熱質部
材に未硬化のコンクリートを打設硬化させて一体化した
トンネル用コンクリートセグメントの断熱質部材による
耐火構造である。さらに、これらのセグメントのリング
内周方向と同じ曲面を持った断熱質部材によるセグメン
トの耐火構造によって達成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】突起体の形状を利用した引っ掛か
りによる落下防止機構としては、軸部に対する引っかか
りの形状がボルトの様なＴ字型、Ｙ型、Ｌ型、逆テーパ
ー型、螺旋或いは波状等のアンカー部材を用いる方法が
考えられるが、落下防止機構を満足する構造であればよ
く、本発明を何ら限定するものではない。また、落下防
止機構を設けた突起体を取り付けるための断熱質部材に
対する構造としては、断熱質部材の裏面にコンクリート
を打設し、一体になったトンネル用セグメントの断熱質
部材が、施工後も脱落しない構造であればよく、例え
ば、突起体で断熱質部材に直接埋設される部分の軸に溝
や鍔を設けたり、軸の先端に向けて外側に広がるテーパ
ー等の形状にするか、間接的に取り付ける構造の一つと
して、断熱質部材側に袋状アンカー部材を埋設し、突起
体を螺合或いは固着する。袋状アンカー部材の脱落を防
止するための形状として、袋状アンカー部材の側周部を
先の方に向けて外側に広がるテーパー形状とする、凹凸
を設ける、或いは袋状アンカー部材の底部をつば形状と
する等であればよい。その他、断熱質部材成形時に突起
体とアンカーが一体形状のものをセットしてもよい。

【０００６】突起体用材質は、使用目的を満足するもの
であれば、金属、セラミックス等を使用することができ
る。また、金属を使用する場合は、トンネル内環境を考
慮し、必要に応じてメッキ等による防食を施すことも耐
用の面で効果的である。

【０００７】断熱質部材の裏面で、コンクリートとの接
合界面へ設ける凹凸形状として、例えば、突起状、格子
状、波形形状、或いはこれらの複合形状等で行うことが
好ましく、さらに、突起状等において引っ掛かりによる
断熱質部材の剥落防止効果を得ようとするならば、側面
形状が逆テーパー型、Ｙ型、波形等の形状で設けるとよ
り有効である。これらの形状を採ることで、コンクリー
トと断熱質部材は接触面積の増大によって、接合強度が
向上し、剥離を防止できる。なお、これらの形状は、こ
こに記載された例に限定されるものではない。

【０００８】断熱質部材全体の形状は、必要に応じて平
面形状、或いは曲面形状の何れかを選択することができ
るが、リング内周方向と同じ曲面を持った面形状とする
ものの方が、コンクリート打設用型枠にセットする時の
作業性、寸法精度、仕上がり状態等の点から好ましい。

【０００９】断熱質部材の材質は、本来の使用目的を満
足するものであればよく、断熱耐火板、珪酸カルシウム
板、ＡＬＣ版等から１種或いはそれ以上から選択するこ
とができるが、本発明者の特願平９−１１４１０１号に
示す「断熱性耐火物」による断熱耐火板が断熱性、容積
安定性、耐熱スポール性、強度等の点から最も好まし
い。前記断熱性耐火物は、セピオライト、ウォラストナ
イト及び補強繊維を含む耐火物中に、アルミナセメント
をＣａＯとして１１〜１５重量部、超微粉非晶質シリカ
を５〜１０重量部、成分中のＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの合量が
９重量％以下である軽量骨材を４〜１２重量部含有する
断熱性耐火物で、補強繊維は、平均繊維長が１００μｍ
〜３ｍｍであるセピオライトを１０〜３０重量部、平均
繊維長が５０〜５００μｍであるウォラストナイトを２
〜３０重量部、及び平均繊維長が０．５〜１０ｍｍであ
る補強繊維を０．５〜２重量部含有することが好まし
く、また、補強繊維はビニロン繊維が好ましい。

【００１０】断熱質部材の厚みは、断熱効果、強度、ト
ンネル内空断面確保、軽量性、材料費の点から１０〜５
０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍがよい。

【００１１】本発明でトンネル用コンクリートセグメン
トの耐火構造に使用される断熱質部材は、機能上常用及
び供用時は勿論のこと自動車火災時における耐火保護の
点から、また、セグメントの製作、貯蔵、運搬、組立時
においても、一体化させた断熱質部材がコンクリートセ
グメントから剥離しないことが要求される。この様に、
断熱質部材をセグメントに確実に一体化させることが肝
要であるが、一体化の方法として、経済的観点からも考
慮するとコンリート打設時に実施することが最も得策と
考えられる。

【００１２】即ち、接合機構を持たせた断熱質部材を予
め製作し、セグメント製作時において未硬化のコンクリ
ートをその上に打設して一体化した構造とすることが最
適である。接合機構としては、断熱質部材に引っ掛かり
による落下防止機構を有した突起体を設けた構造、或い
は断熱質部材に凹凸を設けた構造がある。

【００１３】本発明の耐火構造を得る方法の例として、
先ず、落下防止機構を有した突起体を取り付けた断熱質
部材に、コンリートを打設硬化させ一体化したセグメン
トの製作方法について以下に詳述する。

【００１４】断熱質部材の成形時に脱落防止機構を有し
た袋状アンカー部材を所定の位置に必要個数セットして
同時成形し、次いでその袋状アンカー部材に落下防止機
構を有した突起体を螺合若しくは固着し、取り付ける方
法、或いは落下防止機構を有したボルト状アンカー部材
を成形時に直接埋設する方法、又は成形した断熱質部材
に落下防止機構を有したネジ状アンカー部材をネジ込む
方法の何れかの方法により、落下防止機構を有した突起
体を取り付けた断熱質部材を得る。

【００１５】次いで、この断熱質部材をセグメントの内
空側に相当する型枠に断熱質部材の突起体がコンクリー
ト側になる様に敷き並べ、その上にコンリート打設時に
生じる断熱質部材の浮上防止策として鉄筋のかぶり厚み
に相当するスペーサーを適宜設置し、更にスペーサーの
上に加工済み鉄筋を配設する。なお、スペーサーを設け
ない場合は、鉄筋のかぶり厚み分だけ浮かせて突起体に
固定させるか、或いは併用させてもよい。

【００１６】最後に、断熱質部材の上から所定の品質が
得られる様配合された未硬化のコンクリートを流し込
み、その後所定の養生を行う。斯くして、セグメント制
作時に、落下防止機構を有した突起体を介させること
で、断熱質部材がセグメントに確実に一体化した耐火構
造を有するトンネル用コンクリートセグメントを得るこ
とができる。

【００１７】他の接合方法として、凹凸面を持った断熱
質部材をコンクリートに接合させるセグメントの製作方
法について説明する。

【００１８】断熱質部材を成形する際、先ず所定の凹凸
面の形状を持った上型或いは下型を使用して成形し、こ
の時の面形状がコンクリートとの接合面側に転写された
断熱質部材を得る。

【００１９】次いで、断熱質部材をコンクリート打設用
型枠の内空側に位置する型枠に敷き並べる。この後の工
程は、上述した突起体付きの断熱質部材をコンクリート
に一体化させるセグメントの製作方法と全く同一の手順
で製作すればよく、この方法により、セグメント制作時
に、凹凸面を持った断熱質部材をコンクリートに一体化
した耐火構造を有するトンネル用コンクリートセグメン
トを得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明のトンネル用コンクリート
セグメントの断熱質部材による耐火構造を示すものであ
る。袋状アンカー部材として、袋状アンカーナット２が
埋設され、これに突起体となるアンカーボルト３が取り
付けられた断熱質部材１を多数枚組み合わせている。４
は断熱質部材１上に設置された鉄筋であり、５は鉄筋４
を所定のかぶり厚みに設定するためのスペーサーで、６
はコンクリートを示す。

【００２２】図２において、１は断熱質部材を、２は袋
状アンカーナットを示す。袋状アンカーナット２には側
周部に断熱質部材１が脱落しないよう奥に向かって外側
に広がるテーパーが付いているため、断熱質部材１が前
記ナット部から脱落することはない。類似方式として、
袋状アンカーナットの底部につばを付けるとより脱落を
防止できる。

【００２３】図３は、脱落防止機構としてアンカーボル
ト３を用いた例を示す。アンカーボルト３の固定は、ア
ンカーボルト３を袋状アンカーナット２の底部まで螺合
して終点部で固定すればよい。螺合時に、断熱質部材１
が袋状アンカーナット部で部分破壊する程弱い場合に
は、接着剤を袋状アンカーナット２の穴に適量注入した
後、アンカーボルト３を螺合し、所定の深さの位置で固
定するとよい。

【００２４】アンカーボルト３の支持強度の点からのか
ぶり厚みは、断熱質部材１の重量が軽くそれ程高い支持
強度を必要としないため、コンリートの最大粗骨材寸法
を考慮した長さを採れば支圧面積としては十分である。

【００２５】アンカーボルト３の形状は、断熱質部材を
確実に支持できる構造であればよいので、図示してはい
ないが、断熱質部材の形状・重量、鉄筋との位置関係を
考慮し、支持材として有効機能範囲内での改変であれ
ば、例えば寸切りボルト、或いは扁平状頭部ボルト等の
支持構造の金物を用いてもよい。

【００２６】図４は、断熱質部材１の裏面に円柱状突起
体７を設けた例である。

【００２７】図５は、断熱質部材１の裏面を本体側に狭
くなるくさび形の凹凸面８とした例である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、厚みが薄くて断熱性に
優れた断熱質部材が確実な接合構造でコンクリート打設
時に一体化されているため、断熱質部材の落下の問題が
なく、よって、トンネル内における自動車火災に対する
セグメントの保護機能を確実に発揮し、且つ、経済的で
工期を大幅に短縮できるトンネル用コンクリートセグメ
ントの耐火構造を提供することができる。

【００２９】また、本発明の接合構造は、トンネルのみ
ならず、例えば土木・建築用プレキャスト製品への内外
装材等の接合方式としても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による、トンネル用コンクリートセグ
メントのリング方向一部破断斜視図である。

【図２】 本発明で、テーパー型袋状アンカーナットを
埋設した曲面型断熱質部材の一部破断斜視図である。

【図３】 本発明で、断熱質部材のテーパー型袋状アン
カーナットにアンカーボルトを螺合固定した側断面図で
ある。

【図４】 本発明で、円柱状突起体を有した曲面形断熱
質部材の斜視図である。

【図５】 本発明で、くさび形の凹凸を有した曲面形断
熱質部材の斜視図である。

【符号の説明】

１．断熱質部材 ２．袋状アンカーナット ３．ア
ンカーボルト ４．鉄筋 ５．スペーサー ６．コンクリート ７．円柱状突起体 ８．くさび形凹凸面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 幸久 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 黒田 浩太郎 千葉県木更津市築地７番地の１ 黒崎窯業 株式会社不定形事業部木更津不定形工場内 (72)発明者 山口 一成 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 今田 徹 千葉県千葉市美浜区高浜３丁目５番２棟 507号 (72)発明者 深澤 邦男 東京都新宿区百人町三丁目一番五の1204 Ｆターム(参考） 2D055 CA01 EB10 KB08 KB10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル用コンクリートセグメントの耐
   火構造において、セグメントを製作する際、引っ掛かり
   による落下防止機構を有した突起体を取り付けた断熱質
   部材の面に未硬化のコンクリートを打設硬化させ一体化
   したトンネル用コンクリートセグメントの断熱質部材に
   よる耐火構造。
2. 【請求項２】 トンネル用コンクリートセグメントの耐
   火構造において、コンクリートとの接合界面である裏面
   に凹凸を形成する断熱質部材に未硬化のコンクリートを
   打設硬化させ一体化したトンネル用コンクリートセグメ
   ントの断熱質部材による耐火構造。
3. 【請求項３】 断熱質部材の形状がセグメントのリング
   内周方向と同じ曲面を持った断熱質部材であることを特
   徴とする請求項１又は２記載のトンネル用コンクリート
   セグメントの耐火構造。