JP2020176400A - トンネルの覆工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を確保しつつ、施工効率を向上したトンネルの覆工方法を提供する。【解決手段】自走式組立架台10に少なくとも一の覆工版５をアーチ状に支持する。覆工版５の天端部5bから両脚部5c，5cに亘り防水シート４を両脚部5c，5cに対し余剰部分4a，4aを持たせた状態で仮固定する。自走式組立架台10により覆工版５を、防水シート４側をトンネル１の内壁２に対向させて内壁２に対し隙間G2を開けて配置する。覆工版５の両脚部5c，5cの下方に防水シート４の余剰部分4a，4aを延ばす。トンネル１の内壁２の両側部に対し防水シート４の余剰部分4a，4aを含む空間G3を開けてそれぞれ型枠11を設置する。自走式組立架台10により覆工版５および防水シート４を支持した状態で空間G3および隙間G2にコンクリート12および裏込め材15を充填して固結する。防水性を確保しつつ、施工効率を向上できる。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの内壁を覆工版で覆うトンネルの覆工方法に関する。

トンネルの内装、仕上げ、補修または補強を目的とし、覆工版であるプレキャストコンクリート版を用いたライニング工法として、ＰＣＬ（Precast Concrete Lining）工法が実施されている。この工法は、掘削したトンネルや既設トンネルからの漏水を防ぎ、照明の効率を向上させ、吹付コンクリートや既設覆工の剥離、剥落事故を防止する目的で開発された工法である。また、コンクリート版に作用する荷重条件が与えられれば補強を目的とした構造部材としても使用可能であり、主に道路トンネルに使用されているが、水路トンネルの補修・補強としても用いられている。

この工法では、従来、既設トンネルの内面側に防水シートを設置し、コンクリート版を架設した後にこのコンクリート版と防水シートとの間に、コンクリート版に設けられた注入孔から裏込め材を注入していた。そこで、施工時の防水シートの垂れ下がりや損傷を防止するとともに、作業性を向上するために、トンネルの外部においてコンクリート版の外周面に防水シートを予め仮固定してからトンネル内に順次搬送し、隣り合う覆工版同士の防水シートを溶着するとともに、覆工版同士を接合した後、コンクリート版と防水シートとに亘り形成された注入孔から裏込め材を注入する工法が知られている（例えば、特許文献１ないし４参照）。

特開平５−３４０１９３号公報 特開平７−２４７７９４号公報 特開２００７−３２１４５０号公報 特開２０１７−２６３０号公報

上述の特許文献１などに記載された工法では、先行してトンネルの両側部に現場打ちによる側壁を構築するとともに、この側壁にコンクリート版の両側部を金具などにより支持し、かつ、コンクリート版の両側部と側壁との間に現場打ちによる根固めモルタルを構築し硬化した後に、コンクリート版とトンネルの内壁との間に裏込め材を注入し一体化する。

その場合、防水性を得るために、トンネルの側壁に配置した防水シートと、コンクリート版の外周面に仮固定した防水シートとを溶着する必要がある。

また、コンクリート版を側壁に対して位置決めする金具や、側壁に対して支持するための根固めモルタルが別途必要になる。

さらに、裏込め材は、コンクリート版の自立を維持するために、注入高さを通常１．５ｍ以内で順次段階的に注入する必要がある。

そして、側壁の形成、根固めモルタルの形成、および、裏込め材の施工を別々に行うため、施工のより一層の効率化が求められる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、防水性を確保しつつ、施工効率を向上したトンネルの覆工方法を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、架台に少なくとも一の覆工版をアーチ状に支持するとともに、前記覆工版の天端部から両脚部に亘り防水シートを前記両脚部に対し余剰部分を持たせた状態で仮固定する支持工程と、前記支持工程の後、前記架台により前記覆工版を、前記防水シート側をトンネルの内壁に対向させて前記内壁に対し隙間を開けて配置するとともに、前記覆工版の両脚部の下方に前記防水シートの余剰部分を延ばし、かつ、前記トンネルの前記内壁の両側部に対し前記防水シートの余剰部分を含む空間を開けてそれぞれ型枠を設置する配置工程と、前記配置工程の後、前記架台により前記覆工版および前記防水シートを支持した状態で前記空間および前記隙間にセメント系材料を充填して固結する固結工程とを備えるトンネルの覆工方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のトンネルの覆工方法の固結工程において、架台により覆工版および防水シートを支持した状態で、トンネルの内壁の両側部と型枠との間の空間にセメント系材料を充填して固結した後、前記トンネルの内壁と前記覆工版との隙間に前記セメント系材料と異なるセメント系材料を充填して固結するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のトンネルの覆工方法の固結工程において、架台により覆工版および防水シートを支持した状態でトンネルの内壁と前記覆工版との隙間から、この隙間と連通する前記トンネルの前記内壁の両側部と型枠との間の空間に亘り同一のセメント系材料を充填して固結するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載のトンネルの覆工方法において、トンネルの外部で支持工程を行い、架台とともに覆工版および防水シートを前記トンネルの内部に搬送して配置工程を行うものである。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４いずれか一記載のトンネルの覆工方法の支持工程において、架台に複数の覆工版を軸方向に隣り合わせてそれぞれ接合した状態でアーチ状に支持するとともに、前記複数の覆工版の天端部から両脚部に亘り防水シートを仮固定するものである。

本発明によれば、防水シートに軸方向以外の継ぎ目が生じないため、防水性を確保できるとともに、架台により覆工版および防水シートを支持した状態でセメント系材料をトンネルの内壁の両側部と型枠との間の空間およびトンネルの内壁と覆工版との隙間に充填して固結するため、施工効率を向上できる。

本発明に係るトンネルの覆工方法の第１の実施の形態を（ａ）ないし（ｈ）に模式的に示す説明図である。 同上トンネルの覆工方法により覆工済みのトンネルを示す断面図である。 本発明に係るトンネルの覆工方法の第２の実施の形態の一部を（ａ）および（ｂ）に模式的に示す説明図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２において、１は覆工済みのトンネルを示す。トンネル１は、本実施の形態において、道路トンネルを例に挙げて説明するが、水路トンネルでもよい。また、本実施の形態の覆工方法は、既設トンネルを補修または補強する方法に限られず、トンネルを新設する方法としても適用可能である。

トンネル１は、アーチ状の内壁２を備え、内壁２の内方には、トンネル１の横断方向両側部に側壁３が形成されている。また、内壁２の内方には、防水シート４と覆工版５とが配置され、覆工版５と内壁２との間に裏込め部６が形成されて、内壁２、側壁３、防水シート４、および、覆工版５が一体化されている。

内壁２は、既設トンネルの補修または補強の場合、既設トンネルの壁面であり、トンネルの新設の場合、現場打ちのコンクリートなどにより形成された壁面である。

側壁３は、トンネル１の下半部分を構成している。側壁３は、裏込め部６と同一の材料または異なる材料により形成されている。本実施の形態において、側壁３は、裏込め部６と異なる材料により形成されている。

防水シート４は、トンネル１内への漏水を防止するものである、防水シート４は、覆工版５の外面5a側、つまり覆工版５と内壁２との間に配置されている。防水シート４は、覆工版５の外面5a側全体を天端部5bから両脚部5c，5cに亘り液密に覆っているとともに、内壁２と側壁３との間を液密に覆っている。防水シート４は、側壁３の内部などに形成された排水材８へと水分を導くように配置されている。

覆工版５は、プレキャストコンクリート版（ＰＣＬ版）が好適に用いられる。覆工版５は、トンネル１の内壁２の側壁３よりも上方の部分、つまりトンネル１の上半部分に沿うアーチ状に形成されている。覆工版５の両脚部5c，5cは、側壁３，３の上部に支持されている。覆工版５は、トンネル軸方向に所定の長さに形成されている。本実施の形態において、覆工版５は、複数、例えば左右に円弧状に２分割され、それらがアーチ状となるように互いに組み合わせられて接合されて一体化されている。また、覆工版５は、トンネル軸方向に順次接合されて、トンネル１の内壁２全体をトンネル軸方向に亘り覆工するように配置される。覆工版５とトンネル１の内壁２との隙間を充填して裏込め部６が形成されている。

次に、本発明に係るトンネル１の覆工方法について説明する。

本実施の形態の覆工方法としては、概略として、架台である自走式組立架台10に覆工版５と防水シート４とを仮固定する支持工程と、防水シート４を配置した覆工版５を自走式組立架台10とともにトンネル１内に配置する配置工程と、自走式組立架台10により覆工版５および防水シート４を支持しつつトンネル１の内壁２と覆工版５および防水シート４とを一体化する固結工程とを備える。好ましくは、支持工程をトンネル１の外部で行い、自走式組立架台10とともに覆工版５および防水シート４をトンネル１の内部に搬送して配置工程を行う。

まず、支持工程において、トンネル１の外部にて、図１（ａ）に示されるように、自走式組立架台10に覆工版５を仮組みするとともに、この仮組みした覆工版５に防水シート４を仮固定する（仮組み工程）。自走式組立架台10は、工事区域を覆うプロテクタの機能を備え、下方を自動車が通過可能となっていて、活線工事（車両通行を可能にした状態で並行して行う工事）を可能とするものである。自走式組立架台10には、少なくとも１つの覆工版５を仮組みすればよいが、本実施の形態では、複数、例えば３つの覆工版５をユニットとして自走式組立架台10に仮組みするとともに、これら覆工版５を互いに連結部材などにより連結する、または、予め連結した複数の覆工版５を自走式組立架台10に仮組みする。この作業は、好ましくは覆工前にトンネル１の外部の仮組ヤードに設置された防音ハウスなどの建屋の内部で行うとともに、建屋の天井に設置された天井クレーンなどにて作業することで、天候の影響を受けにくくする。また、自走式組立架台10は、反転機能を有するものを用いることで、覆工版５の仮組み時に行う反転作業をこの自走式組立架台10により行い、揚程が低い屋内でも施工が可能になる。また、防水シート４の自走式組立架台10への仮固定方法としては、例えば防水シート４の両端部を、ワイヤ等の固定体により自走式組立架台10に固定する。さらに、自走式組立架台10の中央天端部において，防水シート４を広げる際の中心ラインを図示されない仮固定装置により仮固定する。防水シート４は、例えば予め両端部から中央部に向かいロール状に巻いたものを、覆工版５の天端部5bの位置から両端部を覆工版５の外面5a側に沿って両側に垂らすことで容易に配置可能である。また、防水シート４は、両端部を覆工版５の両脚部5c，5cに対して余剰部分4a，4aを持たせた状態で配置する。防水シート４の余剰部分4a，4aは、覆工版５の両脚部5c，5cの位置などに仮固定しておく。このとき、余剰部分4a，4aは、例えばロール状に巻いた状態などとしておくことが好ましい。

次いで、配置工程において、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示されるように、トンネル１内に自走式組立架台10を覆工版５および防水シート４とともに搬送し、既設の覆工版51の端部から所定距離、例えば５０ｃｍ程度の隙間G1を空けた位置まで移動し、自走式組立架台10を固定する（搬送工程）。この状態で、覆工版５は、防水シート４を配置した外面5aが内壁２に対向するとともに、この外面5aと内壁２との間に、アーチ状の隙間G2が形成される。

さらに、配置工程において、覆工版５の両脚部5c，5cの位置に仮固定した防水シート４の余剰部分4a，4aを覆工版５の両脚部5c，5cの下方に延ばし、図１（ｃ）の二点鎖線に示されるように、防水シート４の端部を、既設の防水シート41の端部に溶着する（溶着工程）。このとき、防水シート４は、既設の覆工版51と架設する覆工版５との間の隙間G1の位置で溶着する。

続いて、配置工程において、図１（ｄ）に示されるように、溶着した防水シート４の端部をトンネル１の入口つまり坑口側に巻き込んで覆工版５と内壁２との隙間G2に押し込め、自走式組立架台10のスライド機能を用いて覆工版５を既設の覆工版51に向かって隙間G1をなくすようにスライドさせる（スライド工程）。覆工版５のスライドに際して、防水シート４が損傷しないように、防水シート４には養生をしておくことが好ましい。この養生としては、例えば防水シート４において、覆工版５の外面5aに対向する面に布製ネットやエアシートなどの養生部材を配置することなどが考えられる。養生部材は、防水シート４の覆工版５に対向する面だけでなく、トンネル１の内壁２に対向する面に配置してもよい。スライドさせた覆工版５は、自走式組立架台10に備えられるジャッキなどを用い、延長方向、鉛直方向、および、水平方向にそれぞれ調整した後、既設の覆工版51に対してボルトなどの連結部材を用いて連結する（連結工程）。

さらに、配置工程において、図１（ｅ）に示されるように、覆工版５の両脚部5c，5cの下端部にて側壁３用の型枠11，11を、トンネル１の内壁２の両側部に対し隙間G2と連通する空間G3を開けてそれぞれ設置する（型枠設置工程）。つまり、空間G3には、覆工版５の両脚部5c，5cから下方に延ばした防水シート４の余剰部分4a，4a、および、トンネル１内に配置された排水材８が含まれる。

そして、固結工程において、自走式組立架台10をそのまま支保工として利用し、まず、空間G3にセメント系材料であるコンクリート12を打って固結させ、図１（ｆ）に示されるように、側壁３を形成する（側壁形成工程）。型枠11，11は、側壁３に強度が発現した後、適宜脱型する（型枠脱型工程）。また、固結工程において、図１（ｇ）および図１（ｈ）に示されるように、例えば坑口側の覆工版５の妻部にて隙間G2に妻型枠13を設置する（妻型枠設置工程）。妻型枠13は、覆工版５と内壁２との隙間G2の妻側を閉塞する。妻型枠13としては、エアチューブが好適に用いられる。そして、側壁３に強度が発現した後、妻型枠13に形成された注入孔13aを介し、坑口側の覆工版５の妻側からモルタルなどのセメント系材料である裏込め材15を隙間G2に充填して固結させることで、裏込め部６を形成し、トンネル１の内壁２と覆工版５および防水シート４とを一体化する（充填工程）。裏込め材15としては、従来の裏込め材より急結性のある材料を用いることが好ましい。

裏込め材15が固結した後、妻型枠13を脱型するとともに、自走式組立架台10を覆工版５に対して下げて覆工版５から自走式組立架台10を解放し、トンネル１の外部へと搬出する（脱型工程）。

上記の図１（ａ）ないし図１（ｈ）に示される作業を順次繰り返し、トンネル１の内壁２全体を覆工版５によって覆う。

このように、本実施の形態によれば、防水シート４が裏込め部６から側壁３に亘り連続するため、防水シート４に軸方向以外の継ぎ目が生じず、防水性を確保できるとともに、側壁３の内部に配置した防水シートとの溶着作業が不要になり、かつ、自走式組立架台10により覆工版５および防水シート４を支持した状態でコンクリート12および裏込め材15をトンネル１の内壁２の両側部と型枠11との間の空間G3およびトンネル１の内壁２と覆工版５との隙間G2に充填して固結するため、施工効率を向上できる。

トンネル１の内部と比較して作業環境が良好なトンネル１の外部において支持工程を行い、自走式組立架台10とともに覆工版５および防水シート４をトンネル１の内部に搬送して配置工程を行うため、施工性が良好である。

側壁３と裏込め部６とを別個のセメント系材料により形成することで、覆工版５を支持する側壁３に適したセメント系材料と、裏込め部６に適したセメント系材料とを選択して使用できる。

支持工程において、自走式組立架台10に複数の覆工版５を軸方向に隣り合わせてそれぞれ接合した状態でアーチ状に支持するとともに、複数の覆工版５の天端部5bから両脚部5c，5cに亘り防水シート４を仮固定して、自走式組立架台10とともに覆工版５および防水シート４をトンネル１の内部に搬送するため、１つの覆工版５毎に固結工程を行うよりも施工効率が良好である。特に、本実施の形態では、トンネル１の外部で複数の覆工版５を予め連結してトンネル１の内部に搬送するため、トンネル１の内部で覆工版５を順次連結する場合と比較して、施工性が良好である。

覆工版５に防水シート４を配置して施工できるので、例えば内壁２に防水シート４を固定して覆工版５を架設する場合と比較して、施工中に防水シート４の垂れ下がりや破れなどが生じにくく、施工効率を向上できるとともに、覆工版５の妻側から覆工版５とトンネル１の内壁２との隙間G2に裏込め材15を充填するため、防水シート４に裏込め材15の注入孔を形成する必要がなく、防水性を確保できる。

覆工版５を自走式組立架台10により支保して裏込め材15を注入するため、裏込め材15を段階的に注入する必要がなく、施工性が良好である。

また、防水シート４の施工、覆工版５の架設、コンクリート12の注入、および、裏込め材15の注入を、自走式組立架台10を支保工として同時（一体）施工するため、一連作業を覆工版５のユニット毎に完了させることができるとともに、作業中の区間以外のプロテクタが不要となり、工期短縮、施工コスト低減が可能となる。

側壁３が覆工版５の両脚部5c，5cを支持して既設の覆工と覆工版５との位置の調整を兼ねるため、覆工版５の両脚部5c，5cの調整用の支持部材が不要となり、施工効率をより向上できる。

次に、第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。なお、上記の第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態の覆工方法は、固結工程において、裏込め部６と側壁３とを同一のセメント系材料により同一工程で一体に形成するものである。

つまり、本実施の形態では、固結工程において、図３（ａ）に示されるように、自走式組立架台10をそのまま支保工として利用し、妻型枠13に形成された注入孔13aを介し、坑口側の覆工版５の妻側から裏込め材15を隙間G2および空間G3に亘り充填して固結させることで、図３（ｂ）に示されるように、裏込め部６と側壁３とを同時に形成し、トンネル１の内壁２と覆工版５および防水シート４とを一体化する（充填工程）。

裏込め材15が固結した後、妻型枠13および型枠11，11を脱型するとともに、自走式組立架台10を覆工版５に対して下げて覆工版５から自走式組立架台10を解放し、トンネル１の外部へと搬出する（脱型工程）。

このように、自走式組立架台10により覆工版５および防水シート４を支持した状態でトンネル１の内壁２の両側部と型枠11との間の空間G3とトンネル１の内壁２と覆工版５との隙間G2とに亘り同一の裏込め材15を充填して側壁３と裏込め部６とを一体に固結するため、これらを別個にそれぞれ施工する場合と比較して、施工効率をより向上でき、同一施工場所での作業は例えば一日で完了することができる。

なお、上記の各実施の形態において、複数の覆工版５をトンネル１の外部において予め連結して順次トンネル１の内部に搬送するものとしたが、覆工版５を１枚ずつトンネル１の内部に搬送してもよい。

また、裏込め材15は、覆工版５の妻側から注入するものに限られず、覆工版５に形成した注入孔から注入するようにしてもよい。

１ トンネル
２ 内壁
４ 防水シート
4a 余剰部分
５ 覆工版
5b 天端部
5c 脚部
10 架台である自走式組立架台
11 型枠
12 セメント系材料であるコンクリート
15 セメント系材料である裏込め材
G2 隙間
G3 空間

Claims (5)

1. 架台に少なくとも一の覆工版をアーチ状に支持するとともに、前記覆工版の天端部から両脚部に亘り防水シートを前記両脚部に対し余剰部分を持たせた状態で仮固定する支持工程と、
   前記支持工程の後、前記架台により前記覆工版を、前記防水シート側をトンネルの内壁に対向させて前記内壁に対し隙間を開けて配置するとともに、前記覆工版の両脚部の下方に前記防水シートの余剰部分を延ばし、かつ、前記トンネルの前記内壁の両側部に対し前記防水シートの余剰部分を含む空間を開けてそれぞれ型枠を設置する配置工程と、
   前記配置工程の後、前記架台により前記覆工版および前記防水シートを支持した状態で前記空間および前記隙間にセメント系材料を充填して固結する固結工程と
   を備えることを特徴とするトンネルの覆工方法。
2. 固結工程において、架台により覆工版および防水シートを支持した状態で、トンネルの内壁の両側部と型枠との間の空間にセメント系材料を充填して固結した後、前記トンネルの内壁と前記覆工版との隙間に前記セメント系材料と異なるセメント系材料を充填して固結する
   ことを特徴とする請求項１記載のトンネルの覆工方法。
3. 固結工程において、架台により覆工版および防水シートを支持した状態でトンネルの内壁と前記覆工版との隙間から、この隙間と連通する前記トンネルの前記内壁の両側部と型枠との間の空間に亘り同一のセメント系材料を充填して固結する
   ことを特徴とする請求項１記載のトンネルの覆工方法。
4. トンネルの外部で支持工程を行い、架台とともに覆工版および防水シートを前記トンネルの内部に搬送して配置工程を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のトンネルの覆工方法。
5. 支持工程において、架台に複数の覆工版を軸方向に隣り合わせてそれぞれ接合した状態でアーチ状に支持するとともに、前記複数の覆工版の天端部から両脚部に亘り防水シートを仮固定する
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載のトンネルの覆工方法。

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