JP2011219999A

JP2011219999A - トンネル構造

Info

Publication number: JP2011219999A
Application number: JP2010090576A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yoshitomi; 幸雄吉富
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】トンネル覆工背面でのトンネル軸方向および周方向の水の流れを防止し、仮に防水シートに破損が生じた場合であっても、補修範囲を比較的狭い範囲にとどめることを可能としたトンネル止水構造を提案する。
【解決手段】トンネルＴの軸方向に対して間隔をあけて形成される複数の横堰２と、トンネルＴの周方向に対して間隔をあけて形成される複数の縦堰３とを備えるトンネル構造１であって、横堰２および縦堰３はトンネルＴの二次覆工コンクリート４の外周面と防水シート５との間に圧入された硬化体７により形成されており、横堰２は防水シート５に沿って地下水がトンネルＴの軸方向に移動することを阻止し、縦堰３は防水シート５に沿って地下水がトンネルＴの周方向に移動することを阻止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル構造に関する。

山岳トンネルでは、トンネル背面の地下水をトンネル底部に設けられた排水溝に集水し、当該排水溝を介してトンネル坑外に排出させるのが一般的であった。

ところが、地下水を坑外に排水することで既存の水環境に何らかの影響が及ぶことを懸念する周辺住民の要望にこたえるため、近年は、地下水を流出することのない、止水構造（ウォータータイト）の山岳トンネルが求められる場合がある。

特許文献１には、止水性の高いトンネル止水構造として、トンネルの一次覆工と二次覆工との間に防水シートを配設するとともに、防水シートの工区境近傍の位置にトンネル軸方向での水の流れを阻止するための止水バリアを防水シートの外面と一次覆工内面との間に設けたものが開示されている。なお、止水バリアは、防水シートの内面と二次覆工の外面との間に設けられる場合もある。

特開２００５−１２０５７６号公報

防水シートは、地山側に配設された保護層と、二次覆工側に配設された止水層とを備えて構成されているのが一般的である。この保護層は、地山や一次覆工の凹凸を吸収するものであるが、ＥＶＡ樹脂等からなる止水層を保護する緩衝材として不織布等により構成されているので、保護層を通ってトンネル軸方向に水が流れてしまうおそれがあり、止水性が保持できなくなることが懸念される。

また、防水シートに破損が生じた場合には、注入工などにより破損が生じた箇所の補修を行うが、湧水はトンネルの二次覆工に沿って拡散するため、破損箇所を特定することは難しく、広範囲に補修工を実施するのが一般的であった。
そのため、その作業に手間がかかるとともに、費用が嵩む場合があった。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、トンネル覆工背面でのトンネル軸方向および周方向の水の流れを防止し、仮に防水シートに破損が生じた場合であっても、補修範囲を比較的狭い範囲にとどめることを可能としたトンネル構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、トンネルの軸方向に対して間隔をあけて形成される複数の横堰と、トンネルの周方向に対して間隔をあけて形成される複数の縦堰と、を備えるトンネル構造であって、前記横堰および前記縦堰は前記トンネルの二次覆工の外周面と防水シートとの間に圧入された硬化体により形成されており、前記横堰は前記防水シートに沿って地下水が前記トンネルの軸方向に移動することを阻止し、前記縦堰は前記防水シートに沿って地下水が前記トンネルの周方向に移動することを阻止することを特徴としている。

かかるトンネル止水構造によれば、横堰および縦堰を、トンネルの二次覆工と防水シートとの間に圧入することにより構築することで、防水シートが地山側に圧迫されて、防水シートの保護層が押しつぶされる。そのため、保護層内での水の流れを防止することが可能となる。
また、横堰および縦堰により、トンネルの外周囲が格子状に区画されることになるので、防水シートに破損が生じた場合であっても、その範囲を特定しやすい。

なお、必要に応じて、前記横堰と前記縦堰とに囲まれた範囲内であって、前記覆工外周面と防水シートとの間に注入材を注入してもよい。

つまり、防水シートに破損が生じていた場合等には、横堰と縦堰により囲まれた範囲に注入材を注入することで、止水性を維持することができる。注入材は横堰および縦堰により不要な箇所に流出することがないため、材料費を必要最低限に抑えることができる。

本発明のトンネル構造によれば、トンネルの二次覆工の背面でのトンネル軸方向および周方向の水の流れを防止し、仮に防水シートに破損が生じた場合であっても、補修範囲を比較的狭い範囲にとどめることが可能となる。

本発明の実施の形態のトンネル構造を模式的に示す斜視図である。図１のトンネル構造を示す拡大断面図である。（ａ）〜（ｃ）は同トンネル構造の構築方法の各施工段階を示す拡大断面図である。同トンネル構造を利用したトンネルの補修方法を示す図であって、（ａ）は側視図、（ｂ）は横断面図である。

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。
本実施形態では、図１に示すように、断面円形のトンネルＴに対して本発明の実施形態に係るトンネル構造１を採用して止水トンネルを構築する場合について説明するが、トンネルの断面形状は限定されるものではない。

本実施形態のトンネル構造１は、トンネルＴの軸方向に対して間隔をあけて形成される複数の横堰２，２と、トンネルＴの周方向に対して間隔をあけて形成される複数（図１では１つのみ表示）の縦堰３とを備えている。

トンネルＴは、図２に示すように、二次覆工コンクリート（二次覆工）４と、防水シート５と、吹付けコンクリート６と、支保工（図示省略）と、を備える構造体により形成されている。

二次覆工コンクリート４は、吹付けコンクリート６の内空側に打設されたコンクリートの硬化体であって、トンネルＴの仕上げ面を形成するとともに、トンネルＴに作用する長期荷重に対して十分な耐力を備えた構造体として機能する。
二次覆工コンクリート４の部材厚や材質は、地山状況等に応じて適宜設定すればよい。

防水シート５は、二次覆工コンクリート４の外周面を覆うように配設されることで、トンネルＴ内への地下水の浸透を防止する。
本実施形態の防水シート５は、ＥＶＡ等の不透水性の材質からなる止水層５ａと、不織布等により構成された保護層５ｂと、の複層構造により構成されている。なお、防水シート５の構成は限定されるものではない。また、防水シート５（止水層５ａおよび保護層５ｂ）の材質も限定されるものではない。

吹付けコンクリート６は、掘削により露出した地山に対して吹き付けられたコンクリートであって、トンネルを早期に閉合して地山の安定化を図る一次覆工である。

横堰２は、二次覆工コンクリート４の外周面と、防水シート５の内周面との間に注入された注入材の硬化体７により形成されている。
横堰２は、図１に示すように、トンネルＴの周方向に対して、二次覆工コンクリート４の外周囲を覆うように環状に形成されている。

本実施形態では、特定のスパンの全周囲に対して横堰２を形成するものとする。横堰２は、所定のスパン毎（例えば、３スパンに１つ）に形成する。なお、横堰２の配設ピッチや区間長等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

横堰２の形成が予定されている範囲の前後には、予めバリア材８が周設されていて、二次覆工コンクリート４と防水シート５との間にウォーターバリアを形成しておく。横堰２を形成する際に注入された注入材は、バリア材８により範囲が規制されるため、指定の範囲に横堰２を形成することができる。

バリア材８の設置箇所は限定されるものではないが、本実施形態では、横堰２の構築が予定される領域の前後に配置する。つまり、二次覆工コンクリート４を打設する際に配置される型枠（セントル等）の前端部および後端部における、防水シート５同士の接続部に、トンネルＴの周方向に沿ってバリア材８を配設している。
なお、バリア材８は、必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。

図２に示すように、硬化体７は、防水シート５の内空側に形成されることで、防水シート５を吹付けコンクリート６側に押しつける（押しつぶす）ように形成されている。これにより、保護層５ｂが押し潰されて、保護層５ｂ内における水の流れが規制され、トンネルＴの軸方向に沿った水の流れが堰き止められる。

縦堰３は、横堰２と同様に、二次覆工コンクリート４の外周面と、防水シート５の内周面との間に注入された注入材の硬化体７により形成されている。
縦堰２は、図１に示すように、トンネルＴの軸方向に沿って、前後の横堰２同士を繋ぐように形成されている。

本実施形態では、トンネルＴの上半と下半（インバート）との突合せ部分（打ち継ぎ部分）に対して、上半の外周面と下半の外周面に跨って縦堰３を形成する。なお、縦堰３の配置は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

本実施形態では、縦堰３の形成が予定されている範囲の上下に、予めバリア材８を配設しておくことで、二次覆工コンクリート４と防水シート５との間にウォーターバリアを形成しておく。横堰３を形成する際に注入された注入材は、バリア材８によりその範囲が規制されるため、指定の範囲に縦堰３を形成することができる。
なお、バリア材８は、必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。

図２に示すように、硬化体７は、防水シート５の内空側に形成されることで、防水シート５を吹付けコンクリート６側に押しつける（押しつぶす）ように形成されている。これにより、保護層５ｂが押し潰されて、保護層５ｂ内における水の流れが規制され、トンネル周方向の水の流れが堰き止められる。

本実施形態では、横堰２および縦堰３を形成する注入材として、無収縮セメントを主体としたグラウトを採用するが、注入材を構成する材料はこれに限定されるものではない。

次に、本実施形態のトンネル構造１の施工方法について説明する。
トンネル構造１の構築は、まず、図３（ａ）に示すように、吹付けコンクリート６の内壁面に、防水シート５を設置する。防水シート５の設置方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。

次に、横堰２および縦堰３の構築が予定される範囲の両端部に対応して、バリア材８を配設する。バリア材８は、防水シート５の内面に接着することにより配設する。なお、バリ材８と固定方法は限定されるものではない。

次に、図示しない型枠を配設したのち、コンクリートを打設することにより二次覆工コンクリート４（インバートコンクリートも含む）を形成する。このとき、二次覆工コンクリート４は、バリア材８を巻き込んだ状態で打設されている。

また、横堰２または縦堰３の施工が予定されている箇所には、予め管材を配設することなどにより、注入孔９が形成されている。

二次覆工コンクリート４に十分な強度が発現し、養生が終了したら、型枠を撤去する。そして、図３（ｃ）に示すように、注入孔９を利用して、注入材（硬化体７）を注入する。
注入材が硬化し、横堰２および縦堰３が形成されることで、トンネル構造１が完成する。

トンネル構造１において、防水シート５に破損が生じるなどして湧水が生じた場合には、図４（ａ）に示すように、湧水箇所Ｓを含む範囲に対して補修用の注入材９を注入する。注入材９は、覆工コンクリート４と防水シート５との間、または、防水シート５と吹付けコンクリート６との間に注入する。このとき、注入材９は、横堰２，２と縦堰３とにより注入範囲が規制されるため、周囲に拡散して必要以上に注入する必要がない。

注入材９の注入は、図４（ｂ）に示すように、トンネル内に配設された注入装置９ａを利用して、トンネル内空側から行う。
注入材９を構成する材料は限定されないが、本実施形態では、横堰２および縦堰３を構築する際に使用する注入材と同じものを使用する。

以上、本実施形態のトンネル構造１によれば、硬化体７により、横堰２または縦堰３が形成されているため、トンネルＴの軸方向に沿った水の流れおよび周方向に沿った水の流れを堰き止めることが可能となる。

つまり、硬化体７は、止水層５ａを地山側に押し付けているため、保護層５ｂは押しつぶされて、保護層５ｂ内の水の流れが堰き止められる。
また、防水シート５を地山側に押し付けることで、防水シート５と吹付けコンクリート６（地山Ｇ）との間の水の流れも堰き止めることが可能となる。

また、横堰２および縦堰３は、予め設定された区間にグラウトを注入するのみで構築できるため、施工性に優れている。
そのため、高品質なウォータータイトトンネルを簡易に構築することが可能となる。

また、何らかの原因により湧水が発生した場合であっても、トンネルＴの外周面に沿って拡散する水の流れｗが横堰２および縦堰３により防止されるため、簡易に湧水箇所Ｓの特定を行うことができる。
そのため、効果的な補修を必要最低限の手間と費用で行うことが可能である。

硬化体７を形成する注入材として、無収縮セメントを採用しているため、横堰２または縦堰３が収縮することで隙間（水みち）が形成されることもない。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、縦堰３をトンネルＴの左右に１本ずつ形成するものとしたが、縦堰３の配設ピッチや箇所数は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

トンネルＴは、必要に応じて所定の間隔により支保工が配設されていてもよいし、周辺地山に対して先受け工法等の補助工法が施されていてもよい。

また、前記実施形態では、バリア材８を配設することにより、横堰２および縦堰３の範囲（注入材９の注入範囲）を規制したが、横堰２および縦堰３の形成方法はこれに限定されるものではなく、例えば不織布等を横堰２または縦堰３の形成予定箇所の端部に沿って配設することによりその範囲を規制してもよい。また、チューブ材を横堰２または縦堰３の形成予定箇所の端部に沿って配設し、膨張させることにより、横堰２または縦堰３の範囲を規制してもよい。

１トンネル構造
２横堰
３縦堰
４二次覆工コンクリート
５防水シート
５ａ止水層
５ｂ保護層
７硬化体
９注入材
Ｔトンネル

Claims

トンネルの軸方向に対して間隔をあけて形成される複数の横堰と、
トンネルの周方向に対して間隔をあけて形成される複数の縦堰と、を備えるトンネル構造であって、
前記横堰および前記縦堰は、前記トンネルの二次覆工コンクリートの外周面と防水シートとの間に圧入された硬化体により形成されており、
前記横堰は、前記防水シートに沿って地下水が前記トンネルの軸方向に移動することを阻止し、
前記縦堰は、前記防水シートに沿って地下水が前記トンネルの周方向に移動することを阻止することを特徴する、トンネル構造。
前記横堰と前記縦堰とに囲まれた範囲内にであって、前記二次覆工コンクリートの外周面と前記防水シートとの間に注入材が注入されていることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル構造。