JP2014084665A - トンネルの剥落防護構造およびトンネルの補修方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トンネルの覆工壁4の内面に繊維強化プラスティック製の補強シート7を円周方向に設置したトンネルの剥落防護構造であり、補強シート7の内面に複数の支持枠12を覆工壁4内面の円周方向に沿って係合可能に配置し、支持枠12を覆工壁4内面の上部周面よりも小径に湾曲形成可能に設け、湾曲形成した支持枠12の湾曲弾性を補強シート7および覆工壁4側に付勢可能に設置すると共に、補強シート7を覆工壁4側に圧接可能に設置する。
【選択図】図3
Description
このようなトンネルの補修に応ずるものとして、トンネル内面に巻き立てたコンクリ−ト製または金属製のセグメントの内面に、繊維強化プラスティックシ−トであるFRP板を接着する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
請求項2の発明は、支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも大径のア−チ状に成形し、施工時の湾曲形成の容易化を図るとともに、湾曲弾性を形成可能にし、補強シートを圧接し固定可能にしている。
請求項4の発明は、支持枠を管状に形成し、該支持枠に充填材を中詰め可能にし、支持枠自体の剛性を強化するとともに、充填材を中詰めして剛性を更に強化し、覆工壁ないしトンネルの強度を強化するようにしている。
請求項5の発明は、支持枠を人力によって、覆工壁内面の上部周面よりも小径のア−チ状に湾曲形成可能にし、支持枠のトンネル坑内への搬入と覆工壁内面への設置を容易に行なえるようにしている。
請求項6の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置し、支持枠を安定かつ堅固に支持するとともに、覆工壁内面からの支持枠の突出を抑制し、建築限界に余裕の無いトンネルの補修に対応し得るようにしている。
請求項8の発明は、補強シートを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成し、接着剤を要することなく仮止めでき、また紫外線照射によって所定の強度と止水性を容易に得られるようにしている。
請求項9の発明は、支持枠を繊維強化プラスティック製とし、軽量で所定の強度を備え、取扱いに至便で人力による湾曲形成を実現するとともに、覆工壁に対する所定の支持強度を得られるようにしている。
請求項10の発明は、トンネルが既設トンネルまたは新設トンネルであり、老朽化したトンネルの補強や補修を容易かつ低廉に施工し得るとともに、構築当初から堅牢なトンネルを得られるようにしている。
請求項12の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置し、道路や鉄道への建築限界に余裕の無いトンネルの補修に好適にしている。
請求項13の発明は、取付溝に補強シートと同質のパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トの端部を補強シートに固定し、取付溝からの漏水を防止するとともに、パッキングシ−トに補強シートを容易に固定し、支持枠とパッキングシ−トを介して補強シートを強固に固定し得るようにしている。
請求項15の発明は、補強シートとパッキングシ−トを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成し、これらに紫外線を所定時期に照射して硬化し、補強シートとパッキングシ−トに所定の強度と止水性を得られるようにしている。
請求項16の発明は、覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置し、該補強シートを硬化後、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置し、補強シ−トの硬化後、取付溝にパッキングシ−トを設置して硬化し、補強シ−トとパッキングシ−トを硬化後に支持枠を設置し、一連の作業を確実かつ安全に施工し得るようにしている。
請求項18の発明は、覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置するとともに、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該補強シートとパッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置し、補強シ−トとパッキングシ−トの取付けを連続して行い、更に補強シ−トとパッキングシ−トの紫外線照射と硬化作業を一時に施工し、パッキングシ−トと補強シ−トの取付けと紫外線照射と硬化作業を別々に行なう施工の不合理を解消し、これらの作業を合理的かつ速やかに行なえるようにしている。
請求項2の発明は、支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも大径のア−チ状に成形したから、施工時の湾曲形成の容易化を図れるとともに、湾曲弾性を形成可能にして、接着を要することなく補強シートを圧接し固定することができる。
請求項4の発明は、支持枠を管状に形成し、該支持枠に充填材を中詰め可能にしたから、支持枠自体の剛性を強化するとともに、充填材を中詰めして剛性を更に強化し、覆工壁ないしトンネルの強度を強化することができる。
請求項5の発明は、支持枠を人力によって、覆工壁内面の上部周面よりも小径のア−チ状に湾曲形成可能にしたから、支持枠のトンネル坑内への搬入と覆工壁内面への設置を容易に行なうことができる。
請求項6の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置したから、支持枠を安定かつ堅固に支持できるとともに、覆工壁内面からの支持枠の突出を抑制し、建築限界に余裕の無いトンネルの補修に対応することができる。
請求項8の発明は、補強シートを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成したから、接着剤を要することなく仮止めでき、また紫外線照射によって所定の強度と止水性を容易に得ることができる。
請求項9の発明は、支持枠を繊維強化プラスティック製としたから、軽量で所定の強度を備え、取扱いに至便で人力による湾曲形成を実現できるとともに、覆工壁に対する所定の支持強度を得ることができる。
請求項10の発明は、トンネルが既設トンネルまたは新設トンネルであり、老朽化したトンネルの補強や補修を容易かつ低廉に施工し得るとともに、構築当初から堅牢なトンネルを得られる効果がる。
請求項12の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置するから、道路や鉄道への建築限界に余裕の無いトンネルに対する補修の施工に好適な効果がある。
請求項13の発明は、取付溝に補強シートと同質のパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トの端部を補強シートに固定するから、取付溝からの漏水を防止するとともに、パッキングシ−トに補強シートを容易に固定し、支持枠とパッキングシ−トを介して補強シートを強固に固定することができる。
請求項15の発明は、補強シートとパッキングシ−トを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成し、これらに紫外線を所定時期に照射して硬化するから、補強シートとパッキングシ−トに所定の強度と止水性を得られる効果がある。
請求項16の発明は、覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置し、該補強シートを硬化後、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置するから、補強シ−トの硬化後、取付溝にパッキングシ−トを設置して硬化し、補強シ−トとパッキングシ−トを硬化後に支持枠を設置し、一連の作業を確実かつ安全に施工することができる。
請求項18の発明は、覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置するとともに、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該補強シートとパッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置するから、補強シ−トとパッキングシ−トの取付けを連続して行なえ、更に補強シ−トとパッキングシ−トの紫外線照射と硬化作業を一時に施工し、パッキングシ−トと補強シ−トの取付けと紫外線照射と硬化作業を別々に行なう施工の不合理を解消し、これらの作業を合理的かつ速やかに施工することができる。
前記補強シ−ト7として、覆工壁4の剥落荷重に耐えられる強度と止水性を備えたFRPシ−トが用いられ、このFRPシ−トとして実施形態では、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−ト(以下、紫外線硬化型FRPシ−トと呼ぶ)を使用している。
この場合、作業性を考慮して、補強シ−ト7の長さをトンネル1の円周方向に沿って複数に分割し、それらの端部を重合し若しくは接合して、トンネル1の円周方向に施工することも可能である。
前記取付溝8,8の間隔は、例えば補強シ−ト7の前記幅に形成され、各取付溝8の内部に後述するパッキングシ−トと支持枠を収容可能にしている。実施形態の場合、取付溝8の断面形状を矩形に形成し、その内部に後述する矩形断面の支持枠を収容している。
前記排水シ−ト9は一側面に微小な排水溝(図示略)が形成され、該排水溝を覆工壁4側に配置し、覆工壁4に沿って排水可能にしている。
この後、トンネル1の坑内に紫外線ランプを備えた紫外線照射装置(共に図示略)を搬入し、前記紫外線ランプをONして、紫外線を補強シ−ト7へ向けて照射する。
その際、取付溝8の開口縁部に位置する補強シ−ト7に接着剤11を塗布し、パッキングシ−ト10の両側縁部を補強シ−ト7に確実に取付ける。
したがって、覆工壁4と取付溝8を被覆した補強シ−ト7とパッキングシ−ト10は、共にFRPシートと同様の強度を備えた硬度に形成される
前記支持枠12は、例えば前記GFRPまたはFRTP等の繊維強化プラスティック(以下、FRPと呼ぶ)によって、図3(a)のようにトンネル1の内空断面5の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形され、その長さは取付溝8と同長に形成され、その断面形状は実施形態の場合、図4(a)のような方形管状に形成されている。
この場合、支持枠12の断面形状は方形管の他に、例えば図4(b)の円管、同図(c)のI型、同図(d)のT字形、同図(e)の三角管状、同図(f)の平板状のものを適宜選択して使用する。
したがって、例えば補強シ−ト7および/またはパッキングシ−ト10を硬化前に、支持枠12を取付溝8に設置する場合に比べ、支持枠12の弾性を補強シ−ト7とパッキングシ−ト10に確実かつ一様に作用させられる。
なお、取付溝8の開口部側に、補強シ−ト7または紫外線硬化型FRPシ−トと同質のFRPシ−トまたは合成樹脂製の帯状のカバ−14を貼り付け、取付溝8の開口部を閉塞して、水や異物の侵入を防止することが望ましい。
しかも、支持枠12の湾曲弾性は覆工壁4ないし地山2に作用し、その弾性を覆工壁4の内部応力や上載荷重に対抗するから、覆工壁4の強度を補強し、剥離防止と漏水防止を増進するようにされている。
しかも、支持枠12は取付溝8の内部に設置され、覆工壁4内面からの突出を抑制しているから、トンネル1の内空断面5を損なわず建築限界の毀損を回避し得る。
実施形態では、補強シ−ト7として紫外線硬化型FRPシ−トを使用し、これを前記のように所定の形状寸法に裁断し、この裁断した補強シ−ト7の両面に透明な剥離シ−ト(図示略)を貼り付けて置く。
したがって、支持枠12は、鉄鋼製のものと比較して軽量かつ柔軟で、施工時の取扱や湾曲に至便であり、例えば作業者が支持枠12の両端部を保持して内側に押し曲げることによって、図3(b)のように支持枠12をトンネル1の上部周面よりも小径のア−チ状に湾曲形成可能になり、トンネル1の坑内への搬入や取付溝8に対する設置が可能になる
前記パッキングシ−ト10は補強シ−ト7と同一のFRPシートで構成され、実施形態では紫外線硬化型FRPシ−トで構成され、これを取付溝8よりも幅広で、補強シ−ト7と同長の帯状に裁断し、使用時に逆U字形状に屈曲形成される。
前記カバ−14は紫外線硬化型FRPシ−トと同一または合成樹脂シ−トを、取付溝8よりも若干幅広で補強シ−ト7と同長の帯状に裁断する。
実施形態では取付溝8の断面形状を矩形に形成し、その内部にパッキングシ−ト10と支持枠12を収容可能にし、隣接する取付溝8,8の間隔を、例えば補強シ−ト7の幅に形成している。この状況は図5(a)のようである。
前記排水シ−ト9は微小な排水溝(図示略)を覆工壁4側に向けて配置し、かつ前記排水溝をトンネル1の円周方向に沿って配置し、覆工壁4に沿って排水可能にする。この状況は図5(b)のようである。
この場合、補強シ−ト7の長さが、覆工壁4の天端部と両側壁上部に亘る長尺の場合は、継ぎ目なく一時に平滑に貼付けられ、またこれを複数に分割する場合は、合理的かつ作業性良く施工でき、その場合は補強シ−ト7の端部を接合し、若しくは端部を重合して貼り合わせる。
なお、補強シ−ト7として紫外線硬化型FRPシ−ト以外の薄厚のFRPシ−トを使用し、これを排水シ−ト9の表面に仮止めする場合は、例えば釘または両面接着テ−プを用いる。
前記紫外線は透明な剥離シ−トを透過して補強シ−ト7に進入し、その内部に添加した光硬化開始剤の反応を促し、補強シ−ト7を表面から急速に硬化させて、トンネル1の覆工壁4の略上半部周面にFRPシートと同様の強度を備えた硬度の覆工層を形成する。
この場合、取付溝8の開口縁部に位置する補強シ−ト7に接着剤11を塗布し、パッキングシ−ト10の両側縁部を補強シ−ト7に確実に取付けることが望ましい。
こうして、覆工壁4と取付溝8を被覆した補強シ−ト7とパッキングシ−ト10は、共にFRPシートと同様の強度を備えた硬度に形成される
前記支持枠12は、例えば前記GFRPまたはFRTP等の繊維強化プラスティックによって、図3(a)のようにトンネル1の内空断面5の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形され、その長さは取付溝8と同長に形成され、その断面形状は実施形態の場合、図4(a)のような方形管状に形成されている。
この場合、支持枠12の断面形状は方形管の他に、例えば図4(b)の円管、同図(c)のI型、同図(d)のT字形、同図(e)の三角管状、同図(f)の平板状のものを適宜選択して使用する。
したがって、例えば補強シ−ト7および/またはパッキングシ−ト10を硬化前に、支持枠12を取付溝8に設置する場合に比べ、支持枠12の弾性を補強シ−ト7とパッキングシ−ト10に確実かつ一様に作用させられる。
また、取付溝8の開口部側に、補強シ−ト7または紫外線硬化型FRPシ−トと同質のFRPシ−トまたは合成樹脂製の帯状のカバ−14を貼り付け、取付溝8の開口部を閉塞して、水や異物の侵入を防止する。この状況は図5(i)のようである。
このように実施形態は、覆工壁4の内面に補強シ−ト7を仮止めして硬化し、次に取付溝8にパッキングシ−ト10を設置して硬化し、補強シ−ト7とパッキングシ−ト10を硬化後に支持枠12を設置しているから、一連の作業を確実かつ安全に施工できる。
しかも、支持枠12の湾曲弾性は覆工壁4ないし地山2に作用し、その弾性を覆工壁4の内部応力や上載荷重に対抗するから、覆工壁4の強度を補強し、剥離防止と漏水防止を増進する。
しかも、支持枠12をFRP製とすることによって、軽量で金属製のような錆を発生することがなく、その寿命を向上する。
更に、支持枠12は取付溝8の内部に設置され、覆工壁4内面からの突出を抑制しているから、トンネル1の内空断面5を損なわず建築限界の毀損を回避する。
このうち、図6乃至図8は本発明の第2の実施形態を示し、この実施形態は、内空断面5が鉄道または道路の建築限界に余裕がある既設トンネル1に適用した場合を示している
この実施形態は、図8(a)〜(c)のように覆工壁4の内面に排水シ−ト9や補強シ−ト7を直接取付け、前述の実施形態のような覆工壁4の内面を切削する取付溝8、パッキングシ−ト10やカバ−14を要しない分、部品点数を低減し、またそれらの取付けの手間を軽減して容易かつ速やかに取付けられ、工期が短縮し工費が低減する。
この後、硬化した補強シ−ト7に湾曲した支持枠12を圧接して固定し、該支持枠12内にモルタル13を充填する。
なお、支持枠12のトンネル1内への搬入や、補強シ−ト7に対する支持枠12の弾性による圧接ないし固定、支持枠12内へのモルタル13の充填や、補強シ−ト7に対する紫外線照射は、前述の実施形態と同様である。
したがって、パッキングシ−ト10と補強シ−ト7の硬化後に支持枠12を設置する前述の実施形態に比べ、支持枠12を早めに設置し、覆工壁4の暫定的な補強を早めに得られるとともに、パッキングシ−ト10、支持枠12、補強シ−ト7の取付け順序を合理的に設定し、これを円滑に行なうようにしている。
すなわち、最初に覆工壁4内の細部を施工し、次第に覆工壁4の表面側に施工場所を移行し、容易に施工し得るようにしている。この場合、取付溝8の開口部を補強シ−ト7で閉塞すれば、カバ−14の取付けを省略し、これを合理的かつ速やかに行なえる。
4 覆工壁
7 補強シ−ト
8 取付溝
10 パッキングシ−ト
12 支持枠
13 充填材
Claims (18)
- トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置したトンネルの剥落防護構造において、前記補強シートの内面に複数の支持枠を覆工壁内面の円周方向に沿って係合可能に配置し、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成可能に設け、該湾曲形成した支持枠の湾曲弾性を補強シートおよび覆工壁側に付勢可能に設置し、前記補強シートを覆工壁側に圧接可能に設置したことを特徴とするトンネルの剥落防護構造。
- 前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも大径のア−チ状に成形した請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記支持枠を直杆状または平板状に成形した請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記支持枠を管状に形成し、該支持枠に充填材を中詰め可能にした請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記支持枠を人力によって、覆工壁内面の上部周面よりも小径のア−チ状に湾曲形成可能にした請求項1乃至4のうち何れか一項記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置した請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記取付溝内に補強シートと同質のパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トの端部を補強シートに固定した請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記補強シートを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成した請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- 前記支持枠を繊維強化プラスティック製とした請求項1記載のトンネルの剥落防護構造
- 前記トンネルが既設トンネルまたは新設トンネルである請求項1記載のトンネルの剥落防護構造。
- トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置するトンネルの補修方法において、前記補強シートの内面に複数の支持枠を覆工壁内面の円周方向に沿って係合可能に配置し、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成し、該湾曲形成した支持枠の湾曲弾性を補強シートおよび覆工壁側に付勢可能に設置し、前記補強シートを覆工壁側に圧接して設置することを特徴とするトンネルの補修方法
- 前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝に前記支持枠を係合可能に設置する請求項11記載のトンネルの補修方法。
- 前記取付溝に補強シートと同質のパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トの端部を補強シートに固定する請求項12記載のトンネルの補修方法。
- 前記支持枠を繊維強化プラスティック製とし、施工時またはトンネルの坑内搬入時、前記支持枠を人力によって覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成する請求項11記載のトンネルの補修方法。
- 前記補強シートとパッキングシ−トを紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トで形成し、これらに紫外線を所定時期に照射して硬化する請求項11記載のトンネルの補修方法。
- 前記覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置し、該補強シートを硬化後、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置する請求項12乃至15のうち何れか一項記載のトンネルの補修方法。
- 前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該パッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置し、この後、覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置し、該補強シートを硬化する請求項12乃至15のうち何れか一項記載のトンネルの補修方法。
- 前記覆工壁の内面に補強シートを円周方向に設置するとともに、前記取付溝にパッキングシ−トを配置し、該補強シートとパッキングシ−トを硬化後、前記支持枠を覆工壁内面の上部周面よりも小径に湾曲形成して設置する請求項12乃至15のうち何れか一項記載のトンネルの補修方法。
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