JP2002147198A

JP2002147198A - トンネルの漏水防止工法

Info

Publication number: JP2002147198A
Application number: JP2000348599A
Authority: JP
Inventors: Jitsuki Nishimura; 実喜西村; Masanori Sato; 正徳佐藤; Masataka Okuyama; 正尊奥山
Original assignee: SEMENTETSUKUSU CORP KK
Current assignee: SEMENTETSUKUSU CORP KK
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル漏水防止材が剥落することなく、且
つ、長期に及んで安定的にトンネルの漏水防止が維持で
きるようにする。【解決手段】この発明は、トンネル覆工２の劣化に基
因する漏水を防止するトンネルの漏水防止工法に於て、
該トンネル覆工２に注入孔８を穿孔し、該注入孔８内を
通して、注入機１０により前記トンネル覆工２の表面側
２ａから背面側２ｂにゴムアスファルトエマルジョン等
の水性防水剤１１を圧送し、該ゴムアスファルトエマル
ジョン等の水性防水剤１１を該トンネル覆工２の背面上
に散布又は吐出させることにより、該ゴムアスファルト
エマルジョン等の水性防水剤１１が該トンネル覆工２に
存在するひび割れに侵入し、更に、該水性防水剤１１が
該ひび割れ内を該トンネル覆工２の背面側２ｂから表面
側２ａに向けて浸透し乍ら拡散して凝固することによ
り、該トンネル覆工に存在するひび割れを閉塞せしめる
トンネルの漏水防止工法を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンガ、石材、コ
ンクリートブロック及び場所打ちコンクリート等で構築
されたトンネル覆工に存在するひび割れを通して、地山
からの湧出水がトンネル内に滲出し、或いは滴下するト
ンネル漏水を防止するトンネルの漏水防止工法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル漏水は、特にトンネル覆工のア
ーチ部に発生するため、該アーチ部からの漏水がトンネ
ル内に付設されているレール及びその付属品や電気設備
に降り懸かり、これら諸施設の耐用年数を短くしたり、
機能を低下せしめる原因になる。又、寒冷地において
は、漏水の凍結によって、つらら、側氷が生じ、運転保
安、保守管理にとって大きな障害となる。又、漏水が有
害水の場合や、凍結が発生する場合には、覆工材料の劣
化を促進させる等、トンネルに対して種々の悪影響をも
たらすため、トンネル漏水の防止対策が重要な課題とな
る。

【０００３】而して、漏水が打ち継ぎ目やひび割れに沿
って直線状に発生している場合には、覆工表面に平型の
樋を取り付けて該漏水を所定方向へ導水する方法や漏水
箇所をＶ又はＵ型に溝を切り込み、パイプや合成ゴム等
の整形材料を取り付けてその中を導水したり、溝切り後
に止水材で充填する方法がある。しかし、漏水がある範
囲にわたって、面状に発生している場合には、前述の方
法は不適当であるため、吹付け工法或いは、塗布工法又
は防水板や防水シートを取り付けて前記面状に発生して
いる漏水を防止する工法が用いられている。

【０００４】而して、前記工法のうち、塗布工法は、作
業効率及び経済性上の制約から、漏水の程度が軽微で、
覆工面の凹凸が少ない場合など比較的小範囲の対策に限
られる。又、前記防水板による工法は、漏水が多量に発
生している場合に有効であるが、トンネル空間に余裕が
ないところでは適用できないし、適用できるとしても列
車風圧による脱落の恐れがある。また、アンカーによる
取り付け部が劣化して、剥落する恐れもある。

【０００５】更に、前記防水シートによる工法は、トン
ネル空間の制約は少ないが、覆工への定着が難しく、定
着不良の箇所から剥落の恐れがある。又、前記吹付け工
法は、作業効率及び経済性に優れるため、広範囲の施工
に適しており、使用頻度の多い工法であるが、覆工吹付
け面の下地処理不足、施工当初からの定着不足や、施工
後に表面と吹付けモルタルの隙間に漏水が浸水し、これ
により、吹付け材の接着を阻害したり、場合によっては
凍結融解を繰返すことにより剥落する恐れがある。

【０００６】上記従来工法の欠点を改良する技術とし
て、特開平０６−２２１０８８（発明の名称：トンネル
防水工法）が開示されている。この工法は、トンネルの
覆工背面側の空洞部に、水分を所定量含有した高吸水性
樹脂と発泡骨材を混合させた混合材を送液機により充填
するものである。高吸水性樹脂は、６０〜７０％程度の
吸水に止め、そして、能力一杯まで吸水させないように
しているため、充填後に、上部や側部からの水はこの高
吸水性樹脂に吸収されて覆工には水が到達しないように
構成されている。而して、この工法は、覆工背面側に材
料を充填するので、材料剥落の恐れがない点では優れて
いる。然し乍ら、上記混合材に固化性がないために、流
水下では、混合材が一部流失してしまう恐れがあるなど
空洞の充填安定性に弱点がある。また、流水下では、す
ぐに高吸水性樹脂の吸水率が飽和に達してしまい、以後
の覆工への水の到達を阻止できなくなるという欠点があ
る。

【０００７】これに対して、特開平１０−２３８２８９
（発明の名称：空洞の充填方法）、特開平１０−２３８
２９０（発明の名称：トンネルの施工方法）、特開平１
１−２７０２８６（発明の名称：空洞充填材および空洞
の充填方法）、特開２０００−０５４７９４（発明の名
称：空洞部の充填工法およびこれに用いる注入材料）な
どは、セメント系の固化性充填材を用いるので、流水下
でも空洞の充填を安定維持することができる点では優れ
ている。然し乍ら、前記充填材は、空洞部に圧送する時
点で、フロー値が１４０〜２１０に調整された可塑性材
料であるために、覆工に存在する微細なひび割れに侵入
又は侵入後浸透・拡散することができない。従って、上
記ひび割れを閉塞することができず、漏水の防止対策と
しては効果的でない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記従来例の
欠点であるトンネル漏水防止材の剥落の危惧をなくし、
且つ、長期に及んで安定的にトンネルの漏水防止を維持
できるようにするために解決せられるべき技術的課題が
生じるのであり、本発明は該課題を解決することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案せられたものであり、トンネル覆工の劣
化に基因する漏水を防止するトンネルの漏水防止工法に
於て、該トンネル覆工に注入孔を穿孔し、該注入孔内を
通して、注入機により前記トンネル覆工の表面側から背
面側にゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水剤を
圧送し、該ゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水
剤を該トンネル覆工の背面上に散布又は吐出させること
により、該ゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水
剤が該トンネル覆工に存在するひび割れに侵入し、更
に、該水性防水剤が該ひび割れ内を該トンネル覆工の背
面側から表面側に向けて浸透し乍ら拡散して凝固するこ
とにより、該トンネル覆工に存在するひび割れを閉塞せ
しめるトンネルの漏水防止工法、及び、トンネル覆工の
劣化に基因する漏水を防止するトンネルの漏水防止工法
に於て、該トンネル覆工に注入孔を穿孔し、該注入孔内
を通して、注入機により前記トンネル覆工の表面側から
背面側にゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水剤
を圧送し、該ゴムアスファルトエマルジョン等の水性防
水剤を該トンネル覆工の背面上に散布又は吐出させるこ
とにより、該ゴムアスファルトエマルジョン等の水性防
水剤が該トンネル覆工に存在するひび割れに侵入し、更
に、該水性防水剤が該ひび割れ内を該トンネル覆工の背
面側から表面側に向けて浸透し乍ら拡散して凝固するこ
とにより、該トンネル覆工に存在するひび割れを閉塞せ
しめ、次いで、前記水性防水剤の注入孔又は該注入孔以
外に穿孔した補助孔を通して、セメントと水とベントナ
イト、吸水性ポリマー、軽量骨材及び増粘剤の中から選
ばれる少なくとも一種とを含有する水性空洞充填材を充
填機により該トンネル覆工背面側空洞内に圧送して該空
洞内を充填せしめるトンネルの漏水防止工法、並びに、
上記注入機は注入管が設けられており、且つ、該注入管
の周壁に一又は二以上の吐出口が設けられると共に、該
注入管は回転機構を有し、該注入管を回転させて上記水
性防水剤を上記注入孔を介してトンネル覆工の表面側か
ら背面側に圧送するトンネルの漏水防止工法を提供する
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図８に従って詳述する。図１に於て１はトンネル
であり、２はトンネル覆工を示す。而して、該トンネル
１内には該トンネル１の底部に設けられているインバー
ト３の略中央部であって、該トンネル１の軸方向へレー
ル４が敷設されている。

【００１１】そこで、本発明の施工に当っては、少なく
とも該レール４の部位には漏水が降り懸かることがない
ようにするために列車風圧による漏水の飛散をも考慮し
て、トンネル覆工２のアーチ天端からアーチ両側肩部に
亘る、例えば周長３ｍ位の範囲を漏水施工の対象とする
を可とする。前記トンネル覆工２の厚みは、コンクリー
トの場合３０〜６０cm、レンガの場合、４段積で４５c
m、５段積で５７cm、６段積で６７cmである。尚、図１
に於て５は低圧ケーブル、６は高圧ケーブル、７はＬＣ
Ｘを示す。

【００１２】図２に施工工程を示す。準備工としては、
主としてトンネル覆工２の表面に設けられる注入孔８の
穿孔位置の選定と位置マーキングの作業である。前記穿
孔位置は図６に示すように注入孔８，８…間の間隔を２
ｍを標準とし、千鳥状に配置する。

【００１３】次いで、トンネル覆工２表面から背面へ向
って該トンネル覆工２を貫通する注入孔８，８の穿孔作
業を行う。又、該注入孔８，８…とは別に、注入材拡散
を確認するための補助孔９，９…も設ける。穿孔はハン
マードリルにより行う。孔径は注入孔８，８がφ３８m
m、補助孔９，９…がφ２２mmを標準とする。

【００１４】次いで、トンネル覆工２の表面側２ａから
背面側２ｂに向けて注入機１０を使用して清水を注入し
洗浄を行う。渇水期のため、現に漏水が認められない場
合には、この洗浄作業により覆工面の漏水箇所を確認で
きる。

【００１５】次いで、上記注入孔８，８…を通して注入
機１０によりゴムアスファルトエマルジョン等の水性防
水剤１１をトンネル覆工２の背面側２ｂへ圧送して注入
する。渇水期のため現に漏水が認められない場合には、
ゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水剤１１又は
その希釈液を注入できるが、凝固を促すために流動性を
損なわない範囲で、前記水性防水剤１１又はその希釈液
にセメント等の水硬性材料を混合して注入することが好
ましい。雨水期等で、現に漏水がある場合には、ゴムア
スファルトエマルジョン等の水性防水剤１１に硬化材を
混合して注入する。硬化材としては、カルシウムアルミ
ネート系の速硬性セメントが好適である。

【００１６】前記水性防水剤１１等の注入材は、注入機
１０により注入圧力を４kgf/cm²を基準としてトンネル
覆工２の表面側２ａより背面側２ｂへ圧送される。前述
したように注入材を圧送後、該注入材を前記注入機１０
に設けられている注入管１２より吐出させる場合、トン
ネル覆工２背面とトンネル地山１３との間隙が注入管１
２の先端の吐出口１２ｂが突出できる程度に広い場合に
は、図３又は図４に示すように注入管１２の周壁に設け
た一又は二以上の前記吐出口１２ｂより吐出させる。こ
のとき、該注入管１２を回転させることにより、図５及
び図６のように該注入孔１８の周辺に及んで満遍なく前
記注入材が均一に散布され、且つ、部分的にオーバーラ
ップさせることにより注入材が覆工背面を満遍なく覆う
ことができる。尚、図３に示す如く、前記注入孔８内に
挿入される注入管１２と該注入孔８の内側壁間の空隙８
ａの下面にエアブローノズルＮを臨ませ、該エアブロー
ノズルＮからエアーを吐出して前記注入材の漏洩を防止
することができる。

【００１７】又、図６に示すように、注入材は１注入孔
８当たり２ｍ×１．５ｍ＝３．０m²の範囲に散布させれ
ば、トンネル覆工２背面に沿って自然流下する時の注入
材の層厚を３mmとすると、単位面積当たりの注入材の容
積は、３ｌ／m²となるので、１注入孔８当たりの注入材
の容積は、３m²×３ｌ＝９ｌ／m²となる。又、該注入材
の比重を１．３として重量に換算すると、９ｌ／m²×
１．３＝１１．７kg／m²。ロス率を２０％として、結局
注入材使用量は１４kg／m²となる。

【００１８】尚、図５及び図６に於いて二点鎖線内は水
性防水剤１１の浸透領域を示す。

【００１９】一方、トンネル覆工２の背面側２ｂとトン
ネル地山１３との間隙が狭く、注入管１２の吐出口１２
ｂを突出させることができない場合には、注入材を圧送
後、注入管１２の先端部からオーバーフローさせるよう
に吐出させる。この際、上記散布の場合と同様に、注入
材をトンネル覆工２の背面上を満遍なく被覆させること
が必要である。注入材の使用量は、上記散布の場合と大
略同様である。

【００２０】図７に示すように、前記注入孔８の下方部
に逆止弁体１５を密嵌し、該逆止弁体１５の弁座１５ａ
にボール１５ｂが閉塞開放自在に配設され、そして、該
ボール１５ｂを内部に配した上下動自在の注入管１２ａ
を前記逆止弁体１５に設けた貫通孔に挿通すると共に、
該注入管１２ａの下面解放部に注入ノズル１４を臨ま
せ、該注入ノズル１４を介して圧送される注入材は前記
ボール１５ｂを該注入管１２ａ上面まで押圧して、該注
入管１２ａ上面に設けられている吐出口１２ｂより前記
注入材を該注入孔８を介してトンネル覆工２の背面側２
ｂに圧送する。図７（ｂ）は、該注入材圧送完了時を示
し、前記注入管１２ａは注入材によって下方へ押し進め
られ、そして、前記ボール１５ｂを前記弁座１５ａに圧
接させて逆止弁体１５を閉塞させるように構成されてい
る。

【００２１】而して、注入材が前記補助孔９から流出す
れば、注入始めの水と混った希釈液は容器で受けて廃棄
する。その後、原液に近い状態になったとき、該補助孔
９をゴム栓で塞ぎ、又、注入管１２も取り外して孔をゴ
ム栓で塞ぐ。注入材注入終了後に注入材が漏洩している
ところは、急結セメントでシールする。

【００２２】尚、ゴムアスファルトエマルジョン等の水
性防水剤１１としては、カチオン性のスチレンブタジエ
ンラバー（ＳＢＲ）を用いるサンデックスＰ−１２０Ｊ
（株式会社尾花屋産業製造、株式会社セメンテックスコ
ーポレーション販売）が好適であるが、浸透性、接着
性、耐水性及びひび割れ追従性に優れていれば、ＳＢＲ
に限らず、クロロプレンラバーやイソプレンラバー等の
ゴムを用いたゴムアスファルトエマルジョンをも適用で
き、又、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はエチレン酢酸
ビニル樹脂等のポリマーを配合したアスファルトエマル
ジョンをも使用することができる。更には、アスファル
トエマルジョンに限定されることなくポリウレタン系、
エポキシ系、アクリル系、ポリエステル系、塩化ビニル
系又は、合成ゴム系等の水性防水剤をも用いることがで
きる。

【００２３】図８は、アーチ天端上部に存在する空洞１
６にセメントと水とベントナイトとからなるセメント系
のスラリーＳを充填した本発明の実施の形態を示す。同
図に於て該空洞１６内に、トンネル覆工２の表面から背
面に向って貫設された前記注入孔８を介して充填管１７
を挿入し、そして、該充填管１７から前記スラリーＳを
該空洞１６に充填する。斯くして、該空洞１６内に流水
があった場合には、スラリー充填によって流水の経路が
アーチ天端上部系外へ排除されるので、流水がトンネル
覆工２のアーチ部に直接到達することがなくなり、なお
一層の漏水防止を確実なものにできる。この場合のスラ
リーは、圧送後に自立することが望ましいので可塑性を
付与する。このため、日本道路公団規格試験法であるシ
リンダー法で求められるフロー値を１４０〜２００程度
に制御することが必要である。尚、ベントナイトの代わ
りに吸水性ポリマー、軽量骨材又は増粘剤を用いること
ができる。スラリー製造の材料配合比は、水１００重量
部に対してセメントを１０〜６０重量部、ベントナイ
ト、吸水性ポリマー、軽量骨材及び増粘剤の中から選ば
れる少なくとも一種の材料を１〜８０重量部の範囲から
選ぶことができる。

【００２４】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、トンネル覆工の背面側から覆
工に存在するひび割れにゴムアスファルトエマルジョン
等の水性防水剤を注入したり、覆工の背面側空洞にセメ
ント系の空洞充填材を充填するので、施工後に使用材料
が剥落するという危惧は全くない。

【００２６】又、本発明で用いるゴムアスファルトエマ
ルジョン等の水性防水剤は、浸透性、接着性、耐水性及
びひび割れ追従性に優れており、回転機構を有する注入
機の使用と相俟って全面的に覆工に存在するひび割れ中
に侵入し、浸透、拡散して凝固し、ひび割れを的確に閉
塞せしめることができる。

【００２７】更に本発明では、覆工背面側空洞中に、セ
メント系の空洞充填材を充填することにより、空洞内の
湧出水が直接覆工に到達するのを阻止できるので、なお
一層確実に漏水を防止することができる。しかも、本発
明は作業工程が比較的単純で、且つ、注入機等による施
工が容易であり、経済性にも優れている。

【００２８】以上の本発明による覆工の漏水防止工法を
施工することにより、トンネルを通過する列車の安全運
行を長期に亘り確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、トンネルの正面
解説図。

【図２】本発明の施工工程の解説図。

【図３】本発明の一実施の形態を示し、トンネル覆工の
背面側へ注入材を注入管を介して圧送している状態の断
面解説図。

【図４】図３の注入管に複数の吐出口を設けて該注入管
を介して注入材をトンネル覆工の背面側へ圧送している
状態の断面解説図。

【図５】本発明の注入孔から注入材を注入して漏水防止
有効範囲を示す断面解説図。

【図６】本発明の注入孔の穿孔位置を示すトンネル覆工
の表面図。

【図７】（ａ）本発明のトンネル覆工と地山との間隙が
小さい場合における注入材の注入状況を示す断面図。（ｂ）上記（ａ）にて注入材の注入完了時における逆止
弁の閉塞状態を示す断面図。

【図８】本発明のトンネル覆工と地山との間の空洞に充
填材を注入した状況を示す断面解説図。

【符号の説明】

１トンネル２トンネル覆工２ａ表面側２ｂ背面側８注入孔１０注入機１１水性防水剤１２，１２ａ注入管１２ｂ吐出口１３トンネル地山１４注入ノズル１５逆止弁１６空洞１７充填管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥山正尊愛知県名古屋市石田町１丁目48番地株式会社セメンテックスコーポレーション内Ｆターム(参考） 2D055 JA01 KB09 KB10 LA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル覆工の劣化に基因する漏水を防
止するトンネルの漏水防止工法に於て、該トンネル覆工
に注入孔を穿孔し、該注入孔内を通して、注入機により
前記トンネル覆工の表面側から背面側にゴムアスファル
トエマルジョン等の水性防水剤を圧送し、該ゴムアスフ
ァルトエマルジョン等の水性防水剤を該トンネル覆工の
背面上に散布又は吐出させることにより、該ゴムアスフ
ァルトエマルジョン等の水性防水剤が該トンネル覆工に
存在するひび割れに侵入し、更に、該水性防水剤が該ひ
び割れ内を該トンネル覆工の背面側から表面側に向けて
浸透し乍ら拡散して凝固することにより、該トンネル覆
工に存在するひび割れを閉塞せしめることを特徴とする
トンネルの漏水防止工法。
【請求項２】トンネル覆工の劣化に基因する漏水を防
止するトンネルの漏水防止工法に於て、該トンネル覆工
に注入孔を穿孔し、該注入孔内を通して、注入機により
前記トンネル覆工の表面側から背面側にゴムアスファル
トエマルジョン等の水性防水剤を圧送し、該ゴムアスフ
ァルトエマルジョン等の水性防水剤を該トンネル覆工の
背面上に散布又は吐出させることにより、該ゴムアスフ
ァルトエマルジョン等の水性防水剤が該トンネル覆工に
存在するひび割れに侵入し、更に、該水性防水剤が該ひ
び割れ内を該トンネル覆工の背面側から表面側に向けて
浸透し乍ら拡散して凝固することにより、該トンネル覆
工に存在するひび割れを閉塞せしめ、次いで、前記水性
防水剤の注入孔又は該注入孔以外に穿孔した補助孔を通
して、セメントと水とベントナイト、吸水性ポリマー、
軽量骨材及び増粘剤の中から選ばれる少なくとも一種と
を含有する水性空洞充填材を充填機により該トンネル覆
工背面側空洞内に圧送して該空洞内を充填せしめること
を特徴とするトンネルの漏水防止工法。
【請求項３】上記注入機は注入管が設けられており、
且つ、該注入管の周壁に一又は二以上の吐出口が設けら
れると共に、該注入管は回転機構を有し、該注入管を回
転させて上記水性防水剤を上記注入孔を介してトンネル
覆工の表面側から背面側に圧送することを特徴とする請
求項１又は請求項２記載のトンネルの漏水防止工法。