JP2014227709A - トンネル構造及びトンネルの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に不織布が展着される構造において、導水が確実に行えるトンネル構造及びトンネルの施工方法を提供する。
【解決手段】トンネル構造において、トンネル１１の地山内面１３に施工した一次覆工コンクリート１５と、一次覆工コンクリート内面に配置される防水シート２１と、一次覆工コンクリート１５と防水シート２１との隙間に打設される充填材２３と、防水シート２１の内面側でトンネル長手方向に所定の長さずつ順に打設されてトンネル内壁面を構築する二次覆工コンクリート２５と、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に展着されている不織布２７と、一次覆工コンクリート内面に固定され不織布２７と一次覆工コンクリート１５との間に位置し、トンネルの周方向を長手方向として連続する筒状で内方に充填された通水性芯材３５が外被不織布３７で覆われ可撓性を有する通水路成形材３３と、を設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、トンネル構造及びトンネルの施工方法に関する。

トンネル施工時の防水シートの展張について、特許文献１に記載されるトンネルへの防水シートまたは隙間抑制材の展張方法が知られている。この防水シートの展張方法は、二次覆工コンクリート打設前に、トンネル内壁面に、防水シートまたは隙間抑制材を展張する。基台の外周面に防水シートまたは隙間抑制材を展張させ、この防水シートまたは隙間抑制材をトンネル内壁面側に近接させた後、防水シートまたは隙間抑制材とトンネル内壁面との間に、接着材等の凝固剤を充填材として注入し充填させる。これにより、トンネル内壁面に防水シートまたは隙間抑制材を固着させ、トンネル内へ防水シートまたは隙間抑制材を展張する。

この防水シートの展張方法によれば、トンネル内壁面の形状に関係なく、防水シートまたは隙間抑制材を、強度、耐久性を損ねることなく、高品質に均一に展張することができる。そして、防水シートを弛ませることなく凹凸の少ない展張面を形成でき、次の施工となる二次覆工コンクリートの打設への影響が少なく、さらには、トンネルとしての内壁面の形成に良好な結果が得られる。

特開２００２−２１４９２号公報

しかしながら、防水シートの地山側の面に、緩衝作用と互いの密着材として設けられた不織布は、打設される充填材が含浸すると、硬化してしまう。不織布は、通水性も期待される部材であるが、充填材の含浸及び硬化によって、通水性が確保できなくなる。このため、地山側からの湧水を防水シートに沿わせてトンネル側方に効率よく導くことができなくなる。すなわち、導水を行なえない。
湧水は、トンネル側方へ導かれないと、防水シートの弱い箇所、例えば隣り合う防水シート同士の接着部等を通じ二次覆工コンクリート側に浸水する。さらに湧水は、二次覆工コンクリートの弱い部分に集中し、コンクリート壁面のクラック、漏水、壁面崩落等を引き起こす虞もある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に不織布が展着される構造において、導水が確実に行えるトンネル構造及びトンネルの施工方法を提供することにある。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載のトンネル構造は、トンネル１１の地山内面１３に施工した一次覆工コンクリート１５と、
一次覆工コンクリート内面に配置される防水シート２１と、
前記一次覆工コンクリート１５と前記防水シート２１との隙間に打設される充填材２３と、
前記防水シート２１の内面側でトンネル長手方向に所定の長さずつ順に打設されてトンネル内壁面を構築する二次覆工コンクリート２５と、
前記一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に展着されている不織布２７と、
前記一次覆工コンクリート内面に固定され前記不織布２７と前記一次覆工コンクリート１５との間に位置し、前記トンネル１１の周方向を長手方向として連続する筒状で内方に充填された通水性芯材３５が外被不織布３７で覆われて可撓性を有する通水路成形材３３と、
を具備することを特徴とする。

このトンネル構造では、地山内面１３からトンネル１１の内方に向かって、一次覆工コンクリート１５、充填材２３、防水シート２１、二次覆工コンクリート２５が重ねて設けられる。ここで、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面には不織布２７が展着されている。一次覆工コンクリート１５と防水シート２１の隙間に打設された充填材２３は、不織布２７の繊維間に入り、硬化することで一次覆工コンクリート１５と防水シート２１を剥離の生じないように固定する。不織布２７は、充填材２３のしみこみ具合によって導水が行えなくなる場合がある。そこで、一次覆工コンクリート内面と防水シート面との間である充填材２７にトンネル１１の周方向を長手方向として連続する筒状の通水路成形材３３を埋設状態となるように、一次覆工コンクリート内面に設ける。通水路成形材３３は、内方に通水性芯材３５が充填されて可撓性を有する。通水性芯材３５は、複数の連通する通水空間が集合する。通水空間は、通水性芯材３５の外表面に開口する。通水性芯材３５は、外被不織布３７に覆われることによって、充填材２３が浸入し難くなっている。これにより、充填材２３の打設後には通水性芯材３５が地山側からの湧水を通す導水路４９として機能するようになる。すなわち、通水路成形材３３によって水の通過する空間を得て導水路４９が形成される。確保された導水路４９は、トンネル１１の周方向を長手方向として連続する。つまり、トンネル１１の周方向に筒状の導水路４９が形成される。これにより、地山側からの湧水は導水路４９によってトンネル側方へ集水され、排水処理が容易に可能となる。その結果、トンネル内壁面を構成する二次覆工コンクリート２５に生じるクラックや漏水等が抑制される。

本発明の請求項２記載のトンネル構造は、請求項１記載のトンネル構造であって、
前記外被不織布３７が、繊維間にコンクリート硬化遅延材を保持していることを特徴とする。

このトンネル構造では、外被不織布３７の繊維間に、コンクリート硬化遅延材が設けられている。コンクリート硬化遅延材は、充填材２３の硬化を阻害する。外被不織布３７ではコンクリート硬化遅延材によって充填材２３が硬化しない。これにより、外被不織布３７に包囲された通水性芯材３５は、湧水の通過が確実に可能となる。

本発明の請求項３記載のトンネル構造は、請求項１または２記載のトンネル構造であって、
前記通水性芯材３５を包囲した前記外被不織布３７の周方向両端を延出させて取付片５１を形成し、前記取付片５１が前記一次覆工コンクリート内面に固定されることを特徴とする。

このトンネル構造では、釘や接着剤等によって、簡素な構造で通水路成形材３３を一次覆工コンクリート内面に取り付けできる。

本発明の請求項４記載のトンネル１１の施工方法は、地山１７に吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリート１５を形成する工程と、
前記一次覆工コンクリート１５の内面に、通水性芯材３５を外被不織布３７で覆った通水路成形材３３をトンネル１１の周方向を長手方向として連続配置し固定する工程と、
前記一次覆工コンクリート１５の内側にアーチ状の型枠５７を配置する工程と、
前記型枠５７の湾曲外面５９に防水シート２１を前記一次覆工コンクリート１５に対向させて配置する工程と、
前記防水シート２１と前記一次覆工コンクリート１５との隙間に充填材２３を注入する工程と、
前記充填材２３が硬化した後に前記型枠５７を外す工程と、
を含むことを特徴とする。

このトンネル１１の施工方法では、一次覆工コンクリート１５の施工後で、型枠５７を配置する以前の段階で通水路成形材３３が取り付けられる。通水路成形材３３は、例えば、一次覆工コンクリート１５内面に、予め不織布よりなるヒレ状突片５５をコンクリート釘５３などで取り付け、このヒレ状突片５５に対して面ファスナーなどの被着面を備えた通水路成形材３３が取り付けられる。その後、型枠５７を配置し、湾曲外面５９に展張された防水シート２１と一次覆工コンクリート１５との間に充填材２３が充填される。充填材２３が硬化されることで、通水路成形材３３が埋設状態となり、通水路成形材３３はトンネル１１の周方向に導水路４９として形成される。これにより、トンネル側方へ湧水を導き出す導水路４９を備えたトンネル１１が容易且つ確実に構築される。

本発明の請求項５記載のトンネル１１の施工方法は、地山１７に吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリート１５を形成する工程と、
前記一次覆工コンクリート１５の内側にアーチ状の型枠５７を配置する工程と、
前記型枠５７の湾曲外面５９に防水シート２１を前記一次覆工コンクリート１５に対向させて配置する工程と、
前記防水シート２１と一次覆工コンクリート１５との隙間に充填材２３を注入する工程と、
前記充填材２３が硬化した後に前記型枠５７を外す工程と、
を有するとともに、
前記型枠５７を配置する工程の前段で、先に硬化した充填材２３との接続部３１近傍における前記一次覆工コンクリート１５の内面に、通水性芯材３３を外被不織布３７で覆った通水路成形材３３をトンネル１１の周方向を長手方向として連続配置し固定する工程を含むことを特徴とする。

このトンネル１１の施工方法では、一次覆工コンクリート１５の施工後で、型枠５７を配置する工程の前段で通水路成形材３３が取り付けられる。通水路成形材３３は、先行して充填硬化された充填材２３との接続部３１の近傍における一次覆工コンクリート１５内面に、例えば、予め不織布よりなるヒレ状突片５５をコンクリート釘５３などで取り付け、このヒレ状突片５５に対して面ファスナーなどの被着面を備えた通水路成形材３３が取り付けられる。その後、型枠５７を配置して、湾曲外面５９に展張された防水シート２１と一次覆工コンクリート１５との間に充填材２３が充填される。充填材２３が硬化されることで、通水路成形材３３が埋設状態となり、通水路成形材３３はトンネル１１の周方向に連続する導水路４９として形成される。これにより、トンネル側方へ湧水を導き出す導水路４９を備えたトンネル１１が容易且つ確実に構築される。

本発明の請求項６記載のトンネル１１の施工方法は、請求項４または５記載のトンネル１１の施工方法であって、
前記外被不織布３７が、前記充填材２３の注入前に、繊維間にコンクリート硬化遅延材を保持していることを特徴とする。

このトンネル１１の施工方法では、筒状に形成された通水路成形材３３を覆う外被不織布３７がコンクリート硬化遅延材によって、充填材２３の硬化を阻害することとなり、通水性芯材３５への湧水の通過が確実に可能となる。また、通水路成形材３３同士を接続して設けることで、縦横及び傾斜した導水路４９の形成が容易に可能となる。

本発明に係る請求項１記載のトンネル構造によれば、一次覆工コンクリート内面に沿って通水路成形材が配置され通水性芯材によって通水空間を形成し、地山側からの湧水の導水を確実に行うことができる。

本発明に係る請求項２記載のトンネル構造によれば、予め工場内でコンクリート硬化遅延材を設けることができるので、施工性を高めることができる。

本発明に係る請求項３記載のトンネル構造によれば、通水路成形材を一次覆工コンクリート内面に容易且つ確実に取り付けできる。

本発明に係る請求項４記載のトンネルの施工方法によれば、一次覆工コンクリート内面に通水路成形材を固定した後に、この通水路成形材が充填材に埋設状態となり、トンネルの周方向に一次覆工コンクリートの内面に沿う導水路を備えたトンネルが容易且つ確実に構築できる。

本発明に係る請求項５記載のトンネルの施工方法によれば、充填材の充填工程毎に、その接続部に近接して通水路成形材が配置固定され、一次覆工コンクリートの内面に沿う導水路を備えたトンネルが容易且つ確実に構築できる。

本発明に係る請求項６記載のトンネルの施工方法によれば、現場でコンクリート硬化遅延材を設ける作業を省いて、導水路を容易に形成できる。

本発明の実施形態に係るトンネル構造の断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１に示したトンネル構造のトンネル延在方向に沿う面による断面図である。 防水シートの斜視図である。 端部の外被不織布を剥がした通水路成形材の斜視図である。 （ａ）は通水性芯材が不定形体である場合の通水路成形材の正面図、（ｂ）は通水性芯材がスリット入柱体である場合の通水路成形材の正面図、（ｃ）は通水性芯材がフィン体である場合の通水路成形材の正面図、（ｄ）は通水性芯材がスリット入筒体である場合の通水路成形材の正面図、（ｅ）は通水性芯材の断面形状が四角形である場合の通水路成形材の正面図、（ｆ）は通水性芯材の断面形状が六角形である場合の通水路成形材の正面図である。 防水シートの展張工程を表す工程図である。 充填材の充填工程を表す工程図である。 充填材注入時における型枠終端部分の断面図である。 （ａ）は充填工程を終えた後の型枠の一次退避位置を手前側とした場合の断面図、（ｂ）は充填工程を終えた後の型枠の一次退避位置を奥側とした場合の断面図である。 （ａ）は通水路成形材を固定する工程におけるヒレ状突片の固定時を示す断面図、（ｂ）は通水路成形材を固定する工程を示す断面図である。 充填材注入時における型枠始端部分の断面図である。 （ａ）は充填材充填後における前後シートの溶着状況を表す断面図、（ｂ）は防水シート溶着後の溶着代の貼り付け工程を表す断面図である。 トンネル構造の変形例を示すトンネル延在方向に沿う面による断面図である。 通水路成形材を複数配置した状態の例を示すトンネル構造のトンネル延在方向に沿う面による断面図である。 通水路成形材の変形例を示すトンネル構造のトンネル延在方向に沿う面による断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係るトンネル構造の断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図１に示したトンネル構造のトンネル延在方向に沿う面による断面図、図４は防水シートの斜視図、図５は端部の外被不織布を剥がした通水路成形材の斜視図、図６（ａ）は通水性芯材が不定形体である場合の通水路成形材の正面図、（ｂ）は通水性芯材がスリット入柱体である場合の通水路成形材の正面図、（ｃ）は通水性芯材がフィン体である場合の通水路成形材の正面図、（ｄ）は通水性芯材がスリット入筒体である場合の通水路成形材の正面図、（ｅ）は通水性芯材の断面形状が四角形である場合の通水路成形材の正面図、（ｆ）は通水性芯材の断面形状が六角形である場合の通水路成形材の正面図である。
本実施形態に係るトンネル構造は、トンネル１１の地山内面１３に、必要に応じてＨ型鋼からなるアーチ状支保工を建て込んだ後、一次覆工コンクリート１５が施工される。一次覆工コンクリート１５は、例えば吹き付けコンクリートによって形成される。このようにして、地山１７の坑道内壁面は、吹き付けコンクリートにて覆われる。この一次覆工コンクリート１５には、トンネル内から地山１７に向けて、放射状にロックボルト１９が複数打ち込まれている。

一次覆工コンクリート内面には、防水シート２１が配置されている。一次覆工コンクリート１５と防水シート２１との隙間には、コンクリート、モルタル等の充填材２３が打設されている。防水シート２１の坑道側には、二次覆工コンクリート２５が構築されている。二次覆工コンクリート２５は、防水シート２１の内面側で、トンネル長手方向に所定の長さずつ順に打設されて、トンネル内壁面を構築している。

防水シート２１には、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に、不織布２７が展着されている。つまり、防水シート２１は、シート基材２９の一方の全面に、不織布２７が固定されている。防水シート２１は、この不織布２７が、繊維間にしみこんだ充填材２３によって、硬化した充填材２３に固定されている。防水シート２１は、トンネル延在方向の両端で相互に接続される。防水シート２１の両端部は、シート基材２９と不織布２７とが接続されていない。これにより、防水シート２１は、成形時の境である充填材接続部３１において、図３に示すように、シート基材２９と不織布２７とを相互に挟んで接続される。また、この防水シート２１は、図４に示すように、所定幅Ｗ、例えば２ｍ程度のものが複数枚、例えば３枚が接続されて一定スパンＳの６ｍ程度に形成され、施工現場に搬入される。

一次覆工コンクリート内面には、通水路成形材３３が設けられている。通水路成形材３３は、トンネル１１の周方向を長手方向として連続する筒状で、一次覆工コンクリート１５と防水シート２１の不織布２７との間に位置し、充填材２３に埋設状態となって設けられている。本実施形態において、通水路成形材３３は、図５に示すように、内方に充填された通水性芯材３５が外被不織布３７で覆われて可撓性を有する。

本実施形態において、通水路成形材３３は、通水性芯材３５が、図５に示す線材集合体３９からなる。通水性芯材３５は、いわゆる麺塊構造と称することができる。但し、可撓性を有することが好ましい。線材の材質は、植物繊維、ガラス繊維、合成繊維、金属等を用いることができる。

通水性芯材３５は、図６（ａ）に示すように、シート材や連続気泡のスポンジ、目の粗い連続気泡の発泡ゴム、発泡ウレタン等をまるめた不定形体４１、或いは断面円形や多角形の連続柱状に形成した芯材であってもよい。また、図６（ｂ）に示すように、通水性芯材３５は、スポーク状支持体を長手方向に連続して有する柱状体４３であってもよい。また、図６（ｃ）に示すように、通水性芯材３５は、フィン状部材を放射状に有する柱状体４５であってもよく、図６（ｄ）に示すように、通水性芯材３５は、スリット入筒体４７であってもよい。さらに、図６（ｅ）に示すように、断面四角形や、図６（ｆ）に示すように、断面六角形であってもよい。また、上記の素材を組み合わせて形成されたものでもよい。但し、上記何れの場合であっても、通水性芯材３５は、充填材２３（モルタル等）の充填時の圧力によって通水路成形材３３が潰れない程度の強度を有し、且つトンネル内面の湾曲面に沿って容易に撓む可撓性を有する。

外被不織布３７は、繊維間にコンクリート硬化遅延材を保持している。コンクリート硬化遅延材は、コンクリート遅延性を持った添加剤を添加することで得られる。コンクリート遅延性を持った添加剤（コンクリート遅延剤）としては、特に限定はしないが、例えば、グルコン酸，グルコヘプトン酸，クエン酸等のオキシカルボン酸やジカルボン酸類、サッカロース，マルトース等の糖類、カルボン酸塩等の有機酸塩、珪フッ化マグネシウム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

具体的には、特公平２−１５５１９号に開示されるもの、すなわち、ホスホン酸誘導体、特に、カルシウムキレート剤として作用することができ、ヒドロキシ及びアミノ基を含むホスホン酸誘導体が挙げられる。より具体的には、次のような化合物が挙げられる。
アミノトリ（メチレンホスホン酸）、アミノトリ（メチレンホスホン酸）五ナトリウム塩、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸四ナトリウム塩、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）カルシウムナトリウム塩、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）カリウム酸、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）ナトリウム塩。
他の適当な遅延剤としては、ヒドロキシカルボン酸及びそれらの塩；クエン酸，グルコン酸，酒石酸，フマル酸，イタコン酸，マロン酸，グルコヘプタノン酸等を含むポリカルボン酸及びそれらの塩；例えば、ポリマレイン酸，ポリフマル酸，ポリアクリル酸，ポリメタクリル酸，好ましくは低分子量ポリカルボン酸、酸化防止剤；例えば、アスコルビン酸，イソアスコルビン酸、ポリマー；例えば、スルホン酸−アクリル酸コポリマー，ポリヒドロキシシラン，ポリアクリルアミド，好ましくは低分子量ポリマー等が挙げられる。これらのうちでは、ヒドロキシカルボン酸，ポリカルボン酸，イソアスコルビン酸，ポリヒドロキシシランが好適である。

トンネル１１の周方向を長手方向として設けられた通水路成形材３３は、トンネル延在方向（トンネル奥行き方向）に所定間隔で複数が配置される。本実施形態では、充填材２３が打設構築される毎に配置されるようになっており、すなわち充填材２３の打設時に、先の工程で硬化した充填材２３との接続部３１（図３参照）近傍に位置している。通水路成形材３３における外被不織布３７に設けられたコンクリート硬化遅延材は、充填材２３であるコンクリート等の硬化を阻害する。従って、充填材２３に埋設状態となる通水路成形材３３が設けられた一次覆工コンクリート１５側に、充填材２３が固化せず通水路成形材３３の外被不織布３７に覆われた通水性芯材３３には充填材２３が浸入しない部分となる。この部分が導水路４９となっている。

通水路成形材３３は、図３に示すように、通水性芯材３５を包囲した外被不織布３７の周方向両端を延出させて取付片５１を形成する。この取付片５１が、重合されて接合される。接合は、溶着の他、接着剤や縫合糸等によって行われる。この取付片５１には、外表面に面ファスナーの一方であるフック状起毛のオス側面ファスナーが展着されている。

また、本実施形態では、通水路成形材３３を一次覆工コンクリート１５の内面に固定するためにヒレ状突片５５を具備する。このヒレ状突片５５は、不織布を素材とする短冊状の部材で、通水路成形材３３を一次覆工コンクリート１５に固定する際に、予め一次覆工コンクリート内面にコンクリート釘５３などの固定部材を用いて取り付けられる。取付状態は、一側縁を一次覆工コンクリート内面に固定し、他側縁を自由端として延出させる。このヒレ状突片５５は、面ファスナーの他方であるループ状起毛のメス側面ファスナーを構成し、すなわち、通水路成形材３３の取付片５１と面接合するようになっている。なお、このヒレ状突片５５は、一次覆工コンクリート内面に対して、その周方向に連続する帯状に形成されるものでもよく、或いは、断続的に複数設けられるものであってもよい。

次に、トンネル１１の施工方法を説明する。
図７は防水シートの展張工程を表す工程図、図８は充填材の充填工程を表す工程図、図９は充填材注入時における型枠終端部分の断面図、図１０（ａ）は充填工程を終えた後の型枠の一次退避位置を手前側とした場合の断面図、（ｂ）は充填工程を終えた後の型枠の一次退避位置を奥側とした場合の断面図、図１１（ａ）は通水路成形材を固定する工程におけるヒレ状突片の固定時を示す断面図、（ｂ）は通水路成形材を固定する工程を示す断面図、図１２は充填材注入時における型枠始端部分の断面図、図１３（ａ）は充填材充填後における前後シートの溶着状況を表す断面図、（ｂ）は防水シート溶着後の溶着代の貼り付け工程を表す断面図である。
トンネル１１の施工方法では、予め、通水路成形材３３の外被不織布３７に、コンクリート硬化遅延材を含浸させておく。

地山１７には、吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリート１５を形成する。
坑道には専用台車を移動する軌道が設けられる。図７に示すように、専用台車にはアーチ状の型枠５７が設置される。型枠５７は、一次覆工コンクリート１５の内側に配置する。型枠５７の湾曲外面５９には、防水シート２１が防水シート巻取装置６１によって保持されている。防水シート巻取装置６１は、型枠５７の湾曲外面５９の一端側に巻回ロール６３が設けられ、他端側に巻取ロール６５が設けられる。巻回ロール６３に巻回された防水シート２１の繰り出し端には牽引ロープ６７が接続される。牽引ロープ６７は、巻取ロール６５によって巻き取られる。これにより、防水シート２１は、図８に示すように、型枠５７の湾曲外面５９に展張される。

防水シート２１が所定位置に配置された後、型枠５７が地山方向に拡径移動される。すなわち、予め通水路成形材３３の設けられている面である一次覆工コンクリート１５内面に対向させて、防水シート２１が展張された型枠５７の湾曲外面５９を配置し、この防水シート２１と一次覆工コンクリート内面とが所定間隔に設定される。次いで、防水シート２１と一次覆工コンクリート１５との隙間に充填材２３を注入する。

充填作業は、図９に示すように、防水シート２１を専用台車の型枠５７に拡げた後、褄側の防水シート端部を２０〜３０ｃｍ折り返し、褄側不織布に穴を開け注入口６９を設置する。褄側は、エアバルク７１によって塞いだ後、注入口６９から充填材２３を注入する。

充填材２３の注入が完了し、充填材２３の硬化後、型枠５７を縮径操作して外し、エアバルク７１を除去する。エアバルク７１を取り除いた充填材２３の端部は、エアバルク７１の形状に沿って湾曲凹面形状となり、この面が次工程での充填材２３との接続部分３１となる。そして、この湾曲凹面形状の接続部３１の近傍には、通水路成形材３３が配設される。

通水路成形材３３の取り付けを行なう前段では、充填材２３の充填のための型枠５７が、その取り付けのための作業に干渉しないように、図１０（ａ）に示すように、充填材２３の充填工程を終えた後、型枠５７の一次退避位置として型枠５７の移動方向における手前側に移動させたり、図１０（ｂ）に示すように、充填材２３の充填工程を終えた後、型枠５７の一次退避位置として型枠５７の移動方向における奥側に移動させる。

先に硬化した充填材２３との接続部３１近傍における一次覆工コンクリート１５内面に、図１１（ａ）に示すように、ヒレ状突片５５がコンクリート釘５３などの固定部材によって取り付けられる。ヒレ状突片５５は、例えば、一側縁を一次覆工コンクリート１５の内面に固定し、他側縁を自由端として延出させる。

次に、図１１（ｂ）に示すように、ヒレ状突片５５に通水路成形材３３が取り付けられる。ヒレ状突片５５と通水路成形材３３とは、面ファスナーのオスメスの係合によって面接合され、ヒレ状突片５５に対して通水路成形材３３を押し付けるのみでよい。

次に、図１２に示すように、型枠５７を次の充填材充填位置まで専用台車にて移動させて上記同様に配置し、湾曲外面５９に次の防水シート２１を新たに展張した後、ラップ側の防水シート端部を２０〜３０ｃｍ折り返し、ラップ側不織布に穴を開け注入口６９を設置する。次いで、注入口６９から一次覆工コンクリート１５との間に充填材２３を注入、充填される。

充填材２３の硬化後、通水路成形材３３は埋設状態となり、型枠５７を外し、図１３（ａ）に示すように、前工程の防水シート２１と後工程の防水シート２１とを拝み合わせ溶着機７３で溶着する。
最後に、図１３（ｂ）に示すように、熱風溶着機７５で拝み合わせ溶着部７７を倒し、点溶着を行い固定する。

以上の工程が、型枠５７を、長手方向の長さ分ごと移動することで繰り返され、最後の充填材２３が硬化した後に、型枠５７を外す。
防水シート２１の展着が完了した後、防水シート２１の坑道側の面に二次覆工コンクリート２５が設けられることで、トンネル１１の構築が完了する。

次に、上記構成を有するトンネル構造の作用を説明する。
トンネル構造では、地山内面１３からトンネル１１の内方に向かって、一次覆工コンクリート１５、充填材２３、防水シート２１、二次覆工コンクリート２５が重ねて設けられる。ここで、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面には不織布２７が展着されている。一次覆工コンクリート１５と防水シート２１の隙間に打設された充填材２３は、不織布２７の繊維間に入り、硬化することで一次覆工コンクリート１５と防水シート２１を剥離の生じないように固定する。

不織布２７は、充填材２３のしみこみ具合によって地山からの湧水の導水が行ない難くなる場合がある。そこで、不織布２７よりも地山側となる一次覆工コンクリート１５の内面に沿って、トンネル１１の周方向を長手方向として連続する筒状の通水路成形材３３が設けられている。通水路成形材３３は、内方に通水性芯材３５が充填されて可撓性を有する。通水性芯材３５は、複数の連通する通水空間が集合する。通水空間は、通水性芯材３５の外表面に開口する。通水性芯材３５は、外被不織布３７に覆われることによって、充填材２３が浸入し難くなっている。これにより、充填材２３の打設後には通水性芯材３５が湧水を通す導水路４９として機能するようになる。すなわち、通水路成形材３３によって導水路４９（図３参照）が形成される。

確保された導水路４９は、トンネル１１の周方向を長手方向として連続する。つまり、トンネル１１の周方向に筒状の導水路４９が形成される。これにより、地山側からの湧水は導水路４９によってトンネル側方へ集水され、排水処理が容易に可能となる。その結果、トンネル内壁面を構成する二次覆工コンクリート２５に生じるクラックや漏水等が抑制される。

また、トンネル構造では、外被不織布３７の繊維間に、コンクリート硬化遅延材が設けられている。コンクリート硬化遅延材は、充填材２３の硬化を阻害する。防水シート２１の不織布２７にしみこんだ充填材２３が硬化しても、外被不織布３７ではコンクリート硬化遅延材によって充填材２３が硬化しない。これにより、外被不織布３７に包囲された通水性芯材３５は、湧水の通過が確実に可能となる。この結果、予め工場内でコンクリート硬化遅延材を設けることができるので、施工性を高めることができる。

さらに、トンネル構造では、面ファスナーやコンクリート釘等によって、簡素な構造で通水路成形材３３を一次覆工コンクリート１５の内面に容易且つ確実に取り付けできる。

また、トンネル１１の施工方法では、従来と同様の工程である一次覆工コンクリート１５に防水シート２１を対向させて配置する前工程に、通水路成形材３３を一次覆工コンクリート１５の内面に取り付けている。そして、型枠５７の湾曲外面５９に防水シート２１を展張させる際の、型枠５７の移動中を通水路成形材３３の取り付け工程としている。つまり、型枠５７を配置し充填材２３を注入する工程と、充填材２３の硬化後に次の防水シート２１をセットするために型枠５７を移動し配置させる工程の間における一次覆工コンクリート１５の内面に対して通水路成形材３３の取り付けが行なわれる。充填材２３が硬化しても、硬化しない部分が通水路成形材３３によって空間が得られ、その部分がトンネル１１の周方向に導水路４９として形成される。これにより、トンネル側方へ湧水を導き出す導水路４９を備えたトンネル１１が容易且つ確実に構築される。

筒状に形成された通水路成形材３３を一次覆工コンクリート１５内面の所望の位置に取り付けされることで、簡単な作業で均一な複数の導水路４９が容易に確保可能となる。また、通水路成形材３３同士を接続して設けることで、縦横及び傾斜した導水路４９の形成が容易に可能となる。その結果、現場でコンクリート硬化遅延材を設ける作業を省いて、導水路４９を容易に形成できる。

なお、上述した実施形態では、一次覆工コンクリート１５に、トンネル内から地山１７に向けて、ロックボルト１９が打ち込まれた例について述べたが、地盤の質によっては、このロックボルト１９だけではなく、図１４に示すようにＨ型鋼７９を併用する施工方法もある。掘削施工にて坑道を形成した後に、Ｈ型鋼７９は坑道内に周方向にアーチ状となって組み込まれ、その内側から吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリート１５が構成されて地山１７側の崩落を防ぐ。一次覆工コンクリート１５は、地山面１３を覆うとともに、Ｈ型鋼７９も覆う。その後、ロックボルトが打ち込まれ、上記実施形態と同様に、防水シート２１の配置、充填材２３の充填、通水路成形材３３の取り付けが行なわれ、二次覆工コンクリート２５にてトンネル内壁面を構築される。
この実施形態においても、通水性成形材３３が一次覆工コンクリート１５の内面に沿って配設されることで、地山１７側からの湧水をトンネル１１側方に導き出す導水路４９を形成することが可能となる。

また、上述した実施形態では、図３に示すように、充填材接続部３１が形成される位置毎に通水路成形材３３を配置し固定する例として述べ、すなわち、防水シート２１の一定スパンＳ（図４参照）毎に１つの通水路成形材３３が設けられる例を述べたが、地山からの湧水が多いとされる箇所などには、充填材接続部３１近傍以外に、通水路成形材３３を配置することとしてもよく、すなわち一定スパンＳに複数通水路成形材３３が設けられることとしてもよい。
例えば、図１５に示すように、充填材２３の打設間隔の約半分の間隔位置に、通水路成形材３３を固定する。この固定は、充填材２３を打設する以前、好ましくは型枠５７を坑道内に配置する前にヒレ状突片５５を一次覆工コンクリート内面に取り付けておき、そして通水路成形材３３を上記同様の手順で配置固定させておく。
これにより、地山１７側からの湧水をトンネル側方に導き出す導水路４９を形成することが可能となる。

さらに、上述した実施形態では、ヒレ状突片５５を一次覆工コンクリート１５の内面に固定し、このヒレ状突片５５に面ファスナーにて通水路成形材３３を取り付ける例を示したが、通水路成形材３３自体を一次覆工コンクリート１５内面に固定することとしてもよい。その場合、外被不織布３７の取付片５１を一次覆工コンクリート１５内面に沿わせてコンクリート釘５３などを用いて固定する。
また、この取付片５１は、上述のように重合されて形成される他、図１６に示すように、外被不織布３７の周方向両端を開き、開かれたそれぞれの取付片５１を翼状に使用して、一次覆工コンクリート１５内面に固定させることとしてもよい。このような構成とすれば、通水路成形材３３を構成する通水性芯材３５が、一次覆工コンクリート１５に近接若しくは密着することとなって、地山側からの湧水を短距離で導くことが可能となる。

従って、本実施形態に係るトンネル構造によれば、一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に不織布２７を展着する構造において、導水を確実に行うことができる。

また、本実施形態に係るトンネル１１の施工方法によれば、追加工事を行うことなく、使用部材の変更のみで、防水シート地山側に確実に導水路４９の設けられたトンネル１１を構築できる。

１１…トンネル
１３…地山内面
１５…一次覆工コンクリート
１７…地山
２１…防水シート
２３…充填材
２５…二次覆工コンクリート
２７…不織布
３１…充填材接続部
３３…通水路成形材
３５…通水性芯材
３７…外被不織布
５１…取付片
５７…型枠
５９…湾曲外面

Claims (6)

1. トンネルの地山内面に施工した一次覆工コンクリートと、
   一次覆工コンクリート内面に配置される防水シートと、
   前記一次覆工コンクリートと前記防水シートとの隙間に打設される充填材と、
   前記防水シートの内面側でトンネル長手方向に所定の長さずつ順に打設されてトンネル内壁面を構築する二次覆工コンクリートと、
   前記一次覆工コンクリート内面に対向する防水シート面に展着されている不織布と、
   前記一次覆工コンクリート内面に固定され前記不織布と前記一次覆工コンクリートとの間に位置し、前記トンネルの周方向を長手方向として連続する筒状で内方に充填された通水性芯材が外被不織布で覆われて可撓性を有する通水路成形材と、
   を具備することを特徴とするトンネル構造。
2. 請求項１記載のトンネル構造であって、
   前記外被不織布が、繊維間にコンクリート硬化遅延材を保持していることを特徴とするトンネル構造。
3. 請求項１または２記載のトンネル構造であって、
   前記通水性芯材を包囲した前記外被不織布の周方向両端を延出させて取付片を形成し、前記取付片が前記一次覆工コンクリート内面に固定されることを特徴とするトンネル構造。
4. 地山に吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリートを形成する工程と、
   前記一次覆工コンクリートの内面に、通水性芯材を外被不織布で覆った通水路成形材をトンネルの周方向を長手方向として連続配置し固定する工程と、
   前記一次覆工コンクリートの内側にアーチ状の型枠を配置する工程と、
   前記型枠の湾曲外面に防水シートを前記一次覆工コンクリートに対向させて配置する工程と、
   前記防水シートと前記一次覆工コンクリートとの隙間に充填材を注入する工程と、
   前記充填材が硬化した後に前記型枠を外す工程と、
   を含むことを特徴とするトンネルの施工方法。
5. 地山に吹き付けコンクリートで一次覆工コンクリートを形成する工程と、
   前記一次覆工コンクリートの内側にアーチ状の型枠を配置する工程と、
   前記型枠の湾曲外面に防水シートを前記一次覆工コンクリートに対向させて配置する工程と、
   前記防水シートと一次覆工コンクリートとの隙間に充填材を注入する工程と、
   前記充填材が硬化した後に前記型枠を外す工程と、
   を有するとともに、
   前記型枠を配置する工程の前段で、先に硬化した充填材との接続部近傍における前記一次覆工コンクリートの内面に、通水性芯材を外被不織布で覆った通水路成形材をトンネルの周方向を長手方向として連続配置し固定する工程を含むことを特徴とするトンネルの施工方法。
6. 請求項４または５記載のトンネルの施工方法であって、
   前記外被不織布が、前記充填材の注入前に、繊維間にコンクリート硬化遅延材を保持していることを特徴とするトンネルの施工方法。

Images