JP2019178520A - トンネル施工方法及び滑面シート - Google Patents

Abstract

【課題】防水シートの張設作業を容易化し、過大な張力で防水シートが破れるのを防止して、防水機能の安定性を高める。【解決手段】トンネル１の一次覆工３の内面に沿うアーチ状の型枠７の外周面に滑面シート１０を設けておく。滑面シート１０は、好ましくはシリコーン又はフッ素系樹脂を含む。防水シート５を滑面シート１０と摺擦させながら型枠７に張り渡す。一次覆工３と防水シート５との間に裏込め材４を充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、一次覆工と二次覆工との間に防水シートが設けられたトンネルの施工方法及び該方法に用いる滑面シートに関し、特に一次覆工と防水シートとの間に更に裏込め材が充填されたトンネルの施工方法及び滑面シートに関する。

たとえば特許文献１、２等に記載されたトンネルは、地山側から一次覆工、裏込め材、防水シート、二次覆工の順に積層されている。該トンネルは次のようにして施工される。
地山を掘削して一次覆工を構築した後、該一次覆工の内面に沿ってアーチ状（馬蹄状）の型枠（セントル）を設置する。該型枠の外周面に防水シートを張設する。続いて、一次覆工と防水シートとの間に裏込め材を充填する。裏込め材が硬化したら型枠を撤去し、二次覆工を構築する。当該トンネル施工方法によれば、防水シートが一次覆工の凸凹な内面に影響されないために破れにくく、防水機能の安定性を確保できる。

特許第４１０８４６０号公報 特許第６０４５７３９号公報

前掲特許文献１，２等の工法においては、防水シートをアーチ状の型枠に張設するとき、防水シートと型枠との間に大きな摩擦抵抗が生じる。特に、防水シートをアーチ状の型枠の周方向の一端側（繰出側）の底部から繰り出し、アーチ頂部を経て、周方向の他端側（到達側）の底部へ張り巡らす場合、アーチ頂部を越えたあたりから型枠からの垂直抗力が増大するために摩擦抵抗も増大し、張設が容易でない。過大な張力が加わることで防水シートが破れるおそれもある。
本発明は、かかる事情に鑑み、防水シートの張設作業を容易化し、過大な張力で防水シートが破れるのを防止して、防水機能の安定性を高めることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明方法は、トンネルの一次覆工の内面に沿うアーチ状の型枠の外周面に防水シートを設け、前記一次覆工と前記防水シートとの間に裏込め材を充填する工程を含むトンネル施工方法であって、
前記型枠の外周面に前記外周面より前記防水シートとの摩擦係数が小さい滑面シートを設けておき、
前記防水シートを前記滑面シートと摺擦させながら前記型枠の外周面に張り渡すことを特徴とする。
前記滑面シートは、シリコーン又はフッ素系樹脂を含むことが好ましい。

本発明物は、前記滑面シートにおいて、型枠に面する基層と、前記基層の型枠側とは反対側の面に積層された滑面層とを含み、前記基層が前記滑面層より強度が高く、前記滑面層が前記型枠の外周面より防水シートとの摩擦係数が小さいことを特徴とする。
当該滑面シートは、滑面層を一次覆工側へ向け、かつ基層を型枠側へ向けて型枠の外周面に設置される。
低摩擦の滑面層と防水シートとが摺擦されることによって、防水シートに働く摩擦抵抗を確実に軽減できる。
一方、滑面シートには防水シートとの摩擦によって引張力や剪断力が働く。これらの力に対する強度を基層が担うことによって、滑面シートの破れを防止できる。

前記滑面層が、シリコーン又はフッ素系樹脂を含むことが好ましく、シリコーンを含むことがより好ましい。これによって、防水シートに働く摩擦抵抗を一層確実に軽減できる。

前記基層が、ポリエチレンテレフタレートを含むことが好ましい。これによって、滑面シートの強度を高めて破れを確実に防止できる。

本発明によれば、防水シートを張り渡す際の摩擦抵抗を小さくでき、張設作業の負担を軽減できる。かつ防水シートに過大な張力が加わるのを防止して、防水シートの破れを防止することで、防水機能の安定性を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る施工方法により構築されるトンネルの防水シートの張設工程を示す断面図である。 図２は、図１の円部ＩＩの拡大断面図である。 図３（ａ）は、前記張設工程で用いる型枠の外周面の滑面シートの貼り付け範囲の一態様を示す斜視図である。図３（ｂ）は、前記滑面シートの貼り付け範囲の他の態様を示す斜視図である。 図４は、前記トンネルの裏込め工程を示す断面図である。 図５は、施工済みの前記トンネルの断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図５に示すように、トンネル１は、地山２側から一次覆工３、裏込め材４、防水シート５、二次覆工６の順に積層されている。
図２に示すように、防水シート５は、不透水層５ａと、透水層５ｂとの複層構造になっている。不透水層５ａは、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）などの不透水性の樹脂シートによって構成されている。透水層５ｂは不織布などの透水性のシートによって構成されている。不透水層５ａが二次覆工６側へ向けられ、透水層５ｂが裏込め材４ひいては一次覆工３側へ向けられている。

トンネル１は、次のようにして施工される。
図１に示すように、地山２を掘削して一次覆工３を構築する。一次覆工の構築が所定スパン（例えば１００ｍ）進むごとに、該一次覆工３の内面に沿ってアーチ状の型枠７を設置して、以下の防水シート設置工程及び裏込め材充填工程を行なう。型枠７のトンネル軸方向長さ（図１の紙面直交方向の長さ）は工程管理上、例えば６ｍ程度である。

図１に示すように、型枠７の外周面には滑面シート１０を設けておく。
図２に示すように、滑面シート１０は、基層１１と、該基層１１に積層された滑面層１２とを含む。基層１１が型枠７と面するように向けられ、滑面層１２が外側（一次覆工３側）へ向けられている。
基層１１は、滑面層１２より強度が高い。滑面層１２は、型枠７の外周面より防水シート５の不透水層５ａとの摩擦係数が小さい。ひいては、滑面シート１０は、型枠７の外周面より防水シート５との摩擦係数が小さい。

基層１１の材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。
滑面層１２の材質としては、シリコーン又はフッ素系樹脂が挙げられる。好ましくは、滑面層１２はシリコーンによって構成されている。

図３（ａ）に示すように、好ましくは、滑面シート１０は、型枠７の外周面のほぼ全域に設けられている。
なお、図３（ｂ）に示すように、滑面シート１０が、型枠７の外周面に部分的に設けられていてもよい。例えば、図３（ｂ）においては、複数（図では３つ）の帯状の滑面シート１０が、トンネル軸方向へ間隔を置いて型枠７の外周面上に配置されている。
滑面シート１０は、好ましくは周方向にテンションが掛けられた状態で、型枠７の両底部７ａ，７ｂに止着されている。詳細な図示は省略するが、例えば滑面シート１０の周方向の両端部が、それぞれ型枠７の底部７ａ，７ｂの下端面から型枠７の内周側へ回り込まされるとともに角材に巻き付けられ、角材ごとシャコ万力等で型枠７に固定されている。なお、滑面シート１０と型枠７とは、前記に限られず、種々の方法で固定できる。

図１に示すように、防水シート５を滑面シート１０と摺擦させながら型枠７の外周面に張り渡す。
詳しくは、まず防水シート５をアーチ状の型枠７の周方向の一端側（繰出側、図１において右側）の底部７ａにロール状に巻いた状態で配置する。該ロール５Ｒから防水シート５を、型枠７のアーチ頂部７ｃへ向けて繰り出す。さらにアーチ頂部７ｃを越えて、周方向の他端側（到達側、図１において左側）の底部７ｂへ向けて張り巡らす。
このとき、防水シート５の不透水層５ａが、滑面シート１０の滑面層１２と摺擦される。一方、滑面層１２との不透水層５ａとの間の摩擦係数が小さいために、摩擦抵抗が軽減され、比較的小さな力で防水シート５を張設できる。
特に、防水シート５がアーチ頂部７ｃを越えた張設工程の後半は、型枠７からの垂直抗力が増大するものの前記摩擦係数が小さいために、摩擦抵抗の増大を抑えることができる。したがって、防水シート５の張設作業を容易化できる。
さらには、摩擦抵抗の低減によって防水シート５に働く張力を小さくできるから、防水シート５が破れるのを防止できる。したがって、防水機能の安定性を高めることができる。
また、滑面シート１０に防水シート５との摩擦によって引張力や剪断力が働いたときは、これらの力に対する強度を基層１１が担うことで、滑面シート１０の破れを防止できる。

防水シート５の張設後、一次覆工３と防水シート５との間に裏込め材４を充填する。
これによって、裏込め材４を介して一次覆工３と防水シート５が接合される。
裏込め材４が硬化したら、型枠７を下降させて脱型する。これに伴って、滑面シート１０が防水シート５から離れる。型枠７の外周面には滑面シート１０が貼られた状態で残る。防水シート５は裏込め材４ひいては一次覆工３との接合状態を維持する。
次に、図５に示すように、防水シート５の内周側に二次覆工６を構築する。
好ましくは、型枠７は、外周面に滑面シート１０が貼られた状態で次の施工スパンへ移設する。これによって、滑面シート１０を複数回、使い回すことができる。
当該トンネル施工方法によれば、防水シート５が一次覆工３の凸凹な内面に影響されないために破れにくく、防水機能の安定性を確保できる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、滑面シート１０が滑面層１２だけで構成されていてもよい。滑面層１２が、型枠７の外周面に直接設けられていてもよい。

実施例を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
型枠７（図１）を模したアーチ状の疑似型枠をべニア板で作製した。
疑似型枠の周長は１８００ｍｍ、軸長（トンネル軸に沿う方向の長さ）は９００ｍｍ、高さは７００ｍｍ程度、端部７ａ，７ｂ間の幅は８００ｍｍ程度であった。
疑似型枠の外周面に滑面シート１０を貼り付けた。
滑面シートとして、基層と滑面層の二層構造をなす軽剥離（８ｇ／５０ｍｍ）のフィルムバイナー（藤森工業株式会社製）を用いた。
該滑面シートの基層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、その厚さは７５μｍであった。滑面層は、シリコーンであった。
防水シートとしては、前記不透水層５ａに相当するＥＶＡシート（以下「ＥＶＡ防水シート」と称す）を用いた。
ＥＶＡ防水シートの幅（トンネル軸に沿う方向の寸法）は５００ｍｍであった。
ＥＶＡ防水シートの片面は滑らかなツヤ面であり、反対側面はツヤ面より表面粗さが大きいケシ面であった。ツヤ面を滑面シート１０ひいては疑似型枠へ向け、ケシ面を外側へ向けた。
該ＥＶＡ防水シートを疑似型枠の周方向の一端側（繰出側）の底部からアーチ頂部を経て他端側（到達側）の周面に少し掛かるまで被せた。
ＥＶＡ防水シートの到達側の端部に荷重計を取り付けた。
荷重計としてバネ計りを用いた、
そして、該荷重計を疑似型枠の到達側の底部へ向けて引っ張ることで、ＥＶＡ防水シートが到達側の底部へ向けて張設されていくときの荷重を測定した。
該張設荷重は、極めて小さく１ｋｇｆであった。

実施例２では、ＥＶＡ防水シートに負荷を掛けた。具体的には、ＥＶＡ防水シートにおける、アーチ頂部よりも繰出側の周面上の部分に重さ１．２ｋｇの木製の角材を設けた。該角材の長手方向をＥＶＡ防水シートの幅方向へ向けた。ＥＶＡ防水シートにおける前記繰出側の周面上の部分には、断面Ω状の袋部分を形成し、該袋部分の内部に前記角材を差し入れた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、３ｋｇｆであった。

実施例３では、２本の角材を用いることで、負荷の重さを３ｋｇとした。
その他の条件及び手順は実施例１、２と同様とした。
張設荷重は、８ｋｇｆであった。

[比較例１−１]
比較例１−１では疑似型枠の外周面に滑面シートに代えて、張設対象のＥＶＡ防水シートとは別のＥＶＡシートをケシ面を表側（外周側）へ向けて貼り付けた。
したがって、張設対象のＥＶＡ防水シートのツヤ面を前記別のＥＶＡシートのケシ面と摺擦させた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、５ｋｇｆ〜６ｋｇｆであった。

[比較例１−２]
比較例１−２では、比較例１−１と同じＥＶＡシート被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例２と同様に、ＥＶＡ防水シートに１．２ｋｇの角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、８ｋｇｆ〜１６ｋｇｆであった。

[比較例１−３]
比較例１−３では、比較例１−１と同じＥＶＡシート被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例３と同様に、ＥＶＡ防水シートに合計３ｋｇの２本の角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、２０ｋｇｆ以上であった。

[比較例２−１]
比較例２−１では、疑似型枠の外周面に滑面シート１０に代えてスパンボンド不織布を設けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、５ｋｇｆ〜８ｋｇｆであった。

[比較例２−２]
比較例２−２では、比較例２−１と同じスパンボンド不織布被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例２と同様に、ＥＶＡ防水シートに１．２ｋｇの角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、８ｋｇｆ〜１８ｋｇｆであった。

[比較例２−３]
比較例２−３では、比較例２−１と同じスパンボンド不織布被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例３と同様に、ＥＶＡ防水シートに合計３ｋｇの２本の角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、２０ｋｇｆ以上であった。

[比較例３−１]
比較例３−１では、比較例１−１と同じＥＶＡシート被覆疑似型枠を用いた。かつ該ＥＶＡシート被覆疑似型枠のトンネル軸長に沿う中央部の外周に、ロープを周方向に掛け回した。ＥＶＡ防水シートを前記ロープの上から被せるようにして疑似型枠に張設した。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、４ｋｇｆ〜６ｋｇｆであった。

[比較例３−２]
比較例３−２では、比較例３−１と同じ、ロープ付きＥＶＡシート被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例２と同様に、ＥＶＡ防水シートに１．２ｋｇの角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、１０ｋｇｆ〜１３ｋｇｆであった。

[比較例３−３]
比較例３−３では、比較例３−１と同じ、ロープ付きＥＶＡシート被覆疑似型枠を用いた。かつ実施例３と同様に、ＥＶＡ防水シートに合計３ｋｇの２本の角材からなる負荷を掛けた。
その他の条件及び手順は実施例１と同様とした。
張設荷重は、２０ｋｇｆ以上であった。

表１は、実施例及び比較例の結果をまとめたものである。
本発明によれば、防水シートの張設荷重を大きく低減できることが確認された。

本発明は、例えば防水シートを含むトンネルの施工に適用できる。

１ トンネル
２ 地山
３ 一次覆工
４ 裏込め材
５ 防水シート
５ａ 不透水層
５ｂ 透水層
５Ｒ ロール
６ 二次覆工
７ アーチ状型枠
７ａ 繰出側底部
７ｂ 到達側底部
７ｃ アーチ頂部
１０ 滑面シート
１１ 基層
１２ 滑面層

Claims (4)

1. トンネルの一次覆工の内面に沿うアーチ状の型枠の外周面に防水シートを設け、前記一次覆工と前記防水シートとの間に裏込め材を充填する工程を含むトンネル施工方法であって、
   前記型枠の外周面に前記外周面より前記防水シートとの摩擦係数が小さい滑面シートを設けておき、
   前記防水シートを前記滑面シートと摺擦させながら前記型枠の外周面に張り渡すことを特徴とするトンネル施工方法。
2. 請求項１の記載の滑面シートであって、
   型枠に面する基層と、前記基層の型枠側とは反対側の面に積層された滑面層とを含み、前記基層が前記滑面層より強度が高く、前記滑面層が前記型枠の外周面より防水シートとの摩擦係数が小さいことを特徴とする滑面シート。
3. 前記滑面層が、シリコーン又はフッ素系樹脂を含むことを特徴とする請求項２に記載の滑面シート。
4. 前記基層が、ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の滑面シート。