JP2006274629A - Tunnel lining concrete inner surface reinforcing method and its structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物に関するものである。 The present invention relates to an inner surface reinforcing method for tunnel lining concrete and a structure thereof.
トンネル覆工コンクリートは、周辺地山に支持されるため、その剛性は大きいが、さらに大きな地圧が作用しても、複数のひび割れを分散して生じさせるなど、変形を許容するように、靭性に富んだ構造体であることが望ましい。
しかしながら、周辺地山の支持条件、また地圧の大きさや分布によっては、トンネル覆工コンクリートに、局所的に大きな曲げ応力が発生する場合がある。この場合の対策の1つとして、トンネル覆工コンクリートの曲げ耐力を、鋼板や繊維シートなどの引張部材により向上させる、曲げ補強があげられる。 However, depending on the support conditions of the surrounding ground and the magnitude and distribution of the earth pressure, a large bending stress may be locally generated in the tunnel lining concrete. One countermeasure in this case is bending reinforcement that improves the bending strength of the tunnel lining concrete with a tensile member such as a steel plate or a fiber sheet.
図9はかかるトンネル覆工コンクリートの一般的な補強工法の断面模式図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a general reinforcing method for such tunnel lining concrete.
この図に示すように、従来、周辺地山Aに支持されるトンネル覆工コンクリート101には鋼板や繊維シートなどの引張部材よりなる内面補強部材102を取り付けて、補強を行うようにしていた。
As shown in this figure, conventionally, the
しかし、このような曲げ補強設計にあたって、引張部材をより多く配置することが覆工耐力の向上につながるとは限らないという点に留意する必要がある。すなわち、過度な曲げ引張補強は、トンネル覆工コンクリートの終局の破壊モードを曲げ圧縮破壊とさせる。さらに、土圧の分布によっては、せん断破壊となる場合も想定される。これらは、非常に脆性的な破壊となる。 However, in such a bending reinforcement design, it is necessary to pay attention to the fact that arranging more tension members does not necessarily lead to an improvement in the lining strength. That is, excessive bending tensile reinforcement causes the ultimate failure mode of tunnel lining concrete to be bending compression failure. Furthermore, depending on the distribution of earth pressure, a shear failure may be assumed. These are very brittle fractures.
また、トンネル覆工コンクリートの背面の地下水が覆工の亀裂や目地に沿って生じると、従来の内面補強工法では、図9に示すように覆工全面を覆ってしまうため、地山からの漏水が覆工101と内面補強部材102の界面で滞水し、内面補強部材102の腐食や覆工の劣化などの変状を生じさせる恐れがあった。
In addition, if groundwater on the back of tunnel lining concrete is generated along the cracks and joints of the lining, the conventional inner surface reinforcement method covers the entire lining as shown in FIG. However, there is a risk that the water stagnates at the interface between the
本発明は、上記状況に鑑みて、トンネル覆工コンクリートが地圧を受ける場合にも、脆性的な破壊を生じることがなく、強度と靭性の向上効果が顕著で、かつ補強後の点検性能にも優れたトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention does not cause brittle fracture even when the tunnel lining concrete is subjected to earth pressure, has a remarkable effect of improving strength and toughness, and has improved inspection performance after reinforcement. Another object of the present invention is to provide a tunnel lining concrete inner surface reinforcing method and its structure.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕トンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、内面補強部材に欠損部を形成し、トンネル覆工コンクリートの脆性的な破壊を防止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] An inner surface reinforcing method for tunnel lining concrete is characterized in that a defect portion is formed in the inner surface reinforcing member to prevent brittle fracture of the tunnel lining concrete.
〔2〕上記〔1〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、この開口を露出させることにより、設置後のトンネル覆工コンクリートの状態を直接目視にて点検可能にすることを特徴とする。 [2] In the tunnel lining concrete inner surface reinforcing method described in [1] above, the defect portion is formed as an opening, and the opening is exposed to directly inspect the condition of the tunnel lining concrete after installation. It is characterized by enabling.
〔3〕上記〔1〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、この開口に低強度・低弾性補強材を配置し、前記トンネル覆工コンクリートの破片の落下を防止することを特徴とする。 [3] In the tunnel lining concrete inner surface reinforcing method according to [1], the defect portion is formed as an opening, and a low-strength and low-elasticity reinforcing material is disposed in the opening, and the falling of the fragments of the tunnel lining concrete It is characterized by preventing.
〔4〕トンネル覆工コンクリートの内面補強構造物であって、トンネル覆工コンクリート上に欠損部を有する内面補強部材を配設したことを特徴とする。 [4] A tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure, characterized in that an inner surface reinforcing member having a defect portion is disposed on the tunnel lining concrete.
〔5〕上記〔4〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が鋼板、高弾性プレキャストパネル又は繊維シートであることを特徴とする。 [5] The tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure according to [4], wherein the inner surface reinforcing member is a steel plate, a highly elastic precast panel, or a fiber sheet.
〔6〕上記〔4〕又は〔5〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、この開口が露出されていることを特徴とする。 [6] The tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure according to the above [4] or [5], wherein the defect portion has an opening, and the opening is exposed.
〔7〕上記〔4〕又は〔5〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、この開口に配置される低強度・低弾性補強材を有することを特徴とする。 [7] In the inner surface reinforcing structure of tunnel lining concrete according to [4] or [5], the defect portion has an opening, and has a low-strength and low-elasticity reinforcing material disposed in the opening. Features.
〔8〕上記〔4〕から〔7〕の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が複数枚タイル状に配置されていることを特徴とする。 [8] The inner surface reinforcing structure for tunnel lining concrete according to any one of [4] to [7], wherein the inner surface reinforcing members are arranged in a tile shape.
〔9〕上記〔4〕から〔7〕の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に欠損部を設けることを特徴とする。 [9] The tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure according to any one of [4] to [7], wherein a defect portion is provided in the tile-shaped inner surface reinforcing member.
〔10〕上記〔9〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に複数の欠損部を設けることを特徴とする。 [10] The tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure according to [9], wherein a plurality of missing portions are provided in the tile-shaped inner surface reinforcing member.
〔11〕上記〔9〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材の側面に欠損部を設けることを特徴とする。 [11] The tunnel lining concrete inner surface reinforcing structure according to the above [9], wherein a defect portion is provided on a side surface of the tile-shaped inner surface reinforcing member.
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the present invention, the following effects can be achieved.
(1)トンネル覆工コンクリートが地圧を受ける場合にも、脆性的な破壊を生じることがなく、強度と靭性の向上効果が顕著で、かつ補強後の点検性能にも優れている。 (1) Even when tunnel lining concrete is subjected to earth pressure, brittle fracture does not occur, the effect of improving strength and toughness is remarkable, and the inspection performance after reinforcement is also excellent.
(2)補強部材の欠損部のコンクリート断面で複数のひび割れが生じることで、覆工コンクリート全体を靭性に富んだ構造物とし、脆性的な破壊を生じさせない。 (2) Since a plurality of cracks are generated in the concrete cross section of the defective portion of the reinforcing member, the entire lining concrete is made a tough structure and does not cause brittle fracture.
(3)構造体として変位(ひび割れ)を許容することは、大きな地圧を吸収することである。すなわち、剛性を大きくすることで大きな地圧に対抗してきた従来の内面補強工法に比べ、補強材の剛性を小さくすることができる。 (3) To allow displacement (cracking) as a structure is to absorb a large earth pressure. That is, by increasing the rigidity, the rigidity of the reinforcing material can be reduced as compared with the conventional inner surface reinforcing method that has been against a large earth pressure.
(4)従来の内面補強工法に比べ経済性に優れる。すなわち、同じ種類の補強材を用いて、同程度の地圧を吸収することを期待する場合、本発明で使用する補強部材の量は、従来の内面補強工法に比べ少なく、経済性に優れている。 (4) It is more economical than conventional internal reinforcement methods. That is, when it is expected to absorb the same level of ground pressure using the same type of reinforcing material, the amount of the reinforcing member used in the present invention is less than the conventional inner surface reinforcing method, and is excellent in economic efficiency. Yes.
(5)従来の内面補強工法と変わらない現場作業量である。つまり、施工方法は変わらないため、従来工法と変わらない現場作業量ですむ。 (5) The amount of work on site is the same as the conventional inner surface reinforcement method. In other words, since the construction method does not change, the amount of work on site is the same as the conventional method.
(6)補強後の点検性能を向上させることができる。すなわち、補強部材の欠損部の開口を露出させたタイプのものは、補強部材の設置後においてトンネル覆工コンクリートの状態を確認することができる。 (6) The inspection performance after reinforcement can be improved. That is, in the type in which the opening of the missing part of the reinforcing member is exposed, the state of the tunnel lining concrete can be confirmed after the reinforcing member is installed.
(7)トンネル覆工コンクリートの背面から地下水が生じても、本発明における内面補強部材の欠損部(開口)は、漏水の排出口の機能を果たすことができる。 (7) Even if groundwater is generated from the back surface of the tunnel lining concrete, the deficient portion (opening) of the inner surface reinforcing member in the present invention can function as a water discharge outlet.
本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物は、靭性に富んだトンネル覆工コンクリートの内面補強として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The inner surface reinforcement method for tunnel lining concrete and the structure thereof according to the present invention can be used as inner surface reinforcement for tunnel lining concrete having high toughness.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明にかかるトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を示す断面模式図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an inner surface reinforcing method for tunnel lining concrete according to the present invention.
この図に示すように、周辺地山Aに支持されるトンネル覆工コンクリート1の表面には欠損部3を有する鋼板・高弾性プレキャストパネル・繊維シートなどの内面補強部材2が配置される。なお、この欠損部3は内面補強部材21に設けられた開口であり、この開口を露出させるようにしてもよいし、この開口に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
As shown in this figure, an inner
図2は本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を施工した場合の破壊状況を示す断面模式図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state of failure when the inner surface reinforcement method for tunnel lining concrete of the present invention is applied.
この図において、トンネル覆工コンクリート1の表面には、欠損部3を有する内面補強部材2が配置されているので、地圧4と脚部支持力5が作用すると、欠損部3に曲げ引張破壊力6が生成する(曲げ破壊先行型)となる。
In this figure, since the inner
この欠損部3に生成される曲げ引張破壊力6により、欠損部3の断面にひび割れが生じることとなる。このように、内面補強部材の欠損部3で複数のひび割れを生じさせるということは、トンネル覆工コンクリートに作用する外力を吸収するということであり、その結果、脆性的な破壊が生じるのを防ぐことができる。
The bending tensile fracture force 6 generated in the
以下、各種の欠損部形状を有する実施例について説明する。 Hereinafter, examples having various defect shape will be described.
図3は本発明の第1実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。 FIG. 3 is a partial schematic view of the inner surface reinforcing method for tunnel lining concrete showing the first embodiment of the present invention.
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート11上に複数の内面補強部材12がタイル状に配置される。この内面補強部材12には十字状の切り欠き部(欠損部)13が形成される。なお、内面補強部材12はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の十字状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、切り欠き部(欠損部)13は露出するようにしてもよいし、その開口に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
In this embodiment, a plurality of inner
図4は本発明の第2実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。 FIG. 4 is a partial schematic view of a tunnel lining concrete inner surface reinforcing method showing a second embodiment of the present invention.
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート21上に複数の内面補強部材22がタイル状に配置される。この内面補強部材22の両側には楕円弧形状の切り欠き部(欠損部)23が形成される。この切り欠き部(欠損部)23は露出させてもよいし、この切り欠き部(欠損部)23に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
In this embodiment, a plurality of inner
図5は本発明の第3実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。 FIG. 5 is a partial schematic view of a tunnel lining concrete inner surface reinforcing method showing a third embodiment of the present invention.
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート31上に複数の内面補強部材32がタイル状に配置される。この内面補強部材32には1個の縦長楕円形状の切り欠き部(欠損部)33が形成される。なお、内面補強部材32はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の楕円形状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、この切り欠き部(欠損部)33は露出させてもよいし、この切り欠き部(欠損部)33に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
In this embodiment, a plurality of inner
図6は本発明の第4実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。 FIG. 6 is a partial schematic view of a tunnel lining concrete inner surface reinforcing method showing a fourth embodiment of the present invention.
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート41上に複数の内面補強部材42がタイル状に配置される。この内面補強部材42には2個の横長楕円形状の切り欠き部(欠損部)43が形成される。なお、内面補強部材42はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の楕円形状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、この切り欠き部(欠損部)43は露出させてもよいし、この切り欠き部(欠損部)43に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
In this embodiment, a plurality of inner
なお、欠損部の形状は上記した以外にも各種の形状にするようにしてもよい。 In addition to the above, the shape of the defect portion may be various shapes.
図7は本発明の他の実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。 FIG. 7 is a partial schematic view of a tunnel lining concrete inner surface reinforcing method showing another embodiment of the present invention.
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート51上に上下に内面補強部材52(例えば、繊維シート)がタイル状に配置される。この上下の内面補強部材52の間に長方形の欠損部53を有し、この欠損部53は露出させてもよいし、この欠損部53には低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
In this embodiment, inner surface reinforcing members 52 (for example, fiber sheets) are arranged in a tile shape on the
図8はトンネル覆工コンクリートの破壊モードの状況を示す図であり、横軸に変位μ、縦軸は荷重Pを示している。ここで、×付き線はトンネル覆工コンクリートに補強なしの場合、実線は従来の内面補強を行った場合、○付き線は本発明の内面補強を行った場合を示しており、本発明の内面補強の場合は靭性が向上していることが明らかである。 FIG. 8 is a diagram showing the state of the fracture mode of the tunnel lining concrete, in which the horizontal axis indicates the displacement μ and the vertical axis indicates the load P. Here, the line with x indicates the case where the tunnel lining concrete is not reinforced, the solid line indicates the case where the conventional inner surface reinforcement is performed, the circled line indicates the case where the inner surface reinforcement of the present invention is performed, and the inner surface of the present invention In the case of reinforcement, it is clear that the toughness is improved.
すなわち、上記した実施例によれば、内面補強部材が欠損部を有しているため、
(1)靭性の向上を図ることができる。図1及び図2に示すように、補強部材の欠損部のコンクリート断面で複数のひび割れが生じることで、トンネル覆工コンクリート全体を靭性に富んだ構造物とし、脆性的な破壊を生じさせない。つまり、トンネル覆工コンクリートに作用する大きなエネルギーを吸収できる機能を有している。
That is, according to the above-described embodiment, the inner surface reinforcing member has a missing portion.
(1) The toughness can be improved. As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of cracks are generated in the concrete cross section of the defective portion of the reinforcing member, so that the entire tunnel lining concrete is made a tough structure and does not cause brittle fracture. That is, it has a function of absorbing a large energy acting on the tunnel lining concrete.
構造体として変位(ひび割れ)を許容することで、大きな地圧を吸収することができる。これにより、剛性を大きくすることで大きな地圧に対抗してきた従来の内面補強工法に比べて、補強部材の剛性を小さくすることができる。 By allowing displacement (cracking) as a structure, a large earth pressure can be absorbed. Thereby, the rigidity of a reinforcement member can be made small compared with the conventional internal surface reinforcement construction method which countered the big earth pressure by increasing rigidity.
(2)また、欠損部を露出させる場合には、その欠損部から設置後の覆工コンクリートの状態を直接目視にて点検することができる。 (2) Moreover, when exposing a defect | deletion part, the state of the lining concrete after installation can be directly visually inspected from the defect | deletion part.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物は、補強部材の剛性を小さくし、靭性に富んだ構造を有するトンネル覆工コンクリートの内面補強に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The inner surface reinforcement method for tunnel lining concrete and the structure thereof according to the present invention can be used for inner surface reinforcement of tunnel lining concrete having a structure having high toughness by reducing the rigidity of the reinforcing member.
A 地山
1,11,21,31,41,51 トンネル覆工コンクリート
2,12,22,32,42,52 内面補強部材
3 欠損部
4 地圧
5 脚部支持力
6 曲げ引張破壊力
13 十字状の切り欠き部(欠損部)
23 楕円弧形状の切り欠き部(欠損部)
33 縦長楕円形状の切り欠き部(欠損部)
43 2個の横長楕円形状の切り欠き部(欠損部)
53 長方形の欠損部
A
23 Oval arc shaped cutout (defect)
33 Long oval cutout (defect)
43 Two oblong cutouts (defects)
53 Rectangular defect
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