JP2579499B2 - 馬蹄形既設トンネル内張補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、上水道，下水道，工業用水道，農業用水
道等の水路等に用いられている馬蹄形既設トンネルが老
朽化した場合、その既設トンネルを内張りして補修する
方法に関するものである。

〔従来技術〕 従来、老朽化したトンネルを補修する場合、（１）ト
ンネル周辺地盤を薬液注入により地盤改良したのち、ト
ンネル内の劣化部コンクリートを全面的にはつり取り、
次にはつり取った部分および既設トンネル内周壁に沿っ
てコンクリートを巻立てる方法、（２）馬蹄形の既設ト
ンネル内に既設の円筒状管体を搬入して順次接合しなが
ら配管を行ない、次に既設トンネルのコンクリートと新
設配管との間にモルタルやコンクリート等をグラウトす
る方法、（３）第５図に示すように、鋼製底部内張補修
材12およびこれと別体に作られたアーチ状の鋼製上部内
張補修材９を馬蹄形の既設トンネル１内に搬入た後、組
立て溶接接合して鋼製内張補修材２を構成し、次いで既
設トンネル１のコンクリートと鋼製内張補修材２との間
にモルタルやコンクリート等の硬化性材料からなるグラ
ウト材４をグラウトする方法等が実施されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記（１）の方法の場合は、通常、トンネル底部のコ
ンクリートをはつり取るため、トンネル下部の周辺地盤
を薬液注入により強化したうえで、トンネル劣化部のコ
ンクリートをはつり取り、次に補修用のコンクリートを
打設して養生する必要があるため、施工が煩雑で工事期
間が長くかかり、またコンクリートをはつり取る際に落
盤の危険もあり、さらにトンネル内の全面補修でないの
で、再び漏水を起こす恐れがある。

前記（２）の方法の場合は、老朽化した馬蹄形の既設
トンネル内に新しい円筒状管体を搬入する際に、その管
体を既設トンネル内の所定位置までスムースに搬入する
ためには、新しい管体の外径寸法を既設トンネルの内周
寸法に帯してかなり小さくする必要があるので、補修後
のトンネル内部の断面減少率が大きくなり、そのため送
水量の余裕のない送水用トンネルの場合は、新たにトン
ネルを設置する必要があった。

前記（３）の方法の場合は、前記（１）（２）の方法
の欠点を解消することができる。しかし、（３）の方法
の場合は、内張補修材設置後に老朽化したコンクリート
壁から漏水した地下水の被圧水圧を受ける条件で設計さ
れるが、被圧水圧15による等分布荷重を受けると、鋼製
底部内張補修材12に大きな曲げモーメントが作用し、か
つ底部内張補修材は、アーチ状の内部内張補修材９に比
較して曲率半径が著しく大きいか、またはほぼ平板状で
あるので、外圧に対する曲げ剛性が小さく、そのため鋼
製底部内張補修材12の板厚を厚くする必要があるので、
既設トンネル内への鋼製底部内張補修材12の搬入を行な
いにくく、かつ搬入作業時間が長くかかり、さらに鋼製
底部内張補修材の溶接作業時間が長くかかると共に溶接
量が多くなり、したがって工事費が割高になるという問
題がある。

〔発明の目的、構成〕

この発明は、トンネル内部断面の減少を最少限にする
ことができ、かつ漏水を防止できる既設トンネルの内張
補修工法において、底部内張補修材に作用する被圧水圧
による曲げモーメントを小さくして底部内張補修材の板
厚を薄くすることができる馬蹄形既設トンネル内張補修
方法を提供することを目的とするものであって、この発
明の要旨とするところは、馬蹄形の既設トンネル１の内
周壁に添って設置される薄肉の鋼製内張補修材２の底部
に、底部コーナー間において下方に突出するスペーサを
兼用したアンカー部材３を固着し、次に前記アンカー部
材３を介して既設トンネル１と前記内張補修材２との間
に形成された間隙にグラウト材４を充填することを特徴
とする馬蹄形既設トンネル内張補修方法にある。

〔実施例〕

次にこの発明の実施例を図によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示すものであって、
まず既設トンネル１におけるアンカー設置予定部である
底部コンクリート面の中央を平坦に整正しちのち、Ｉ形
鋼からなるスペーサ兼用のアンカー部材３を既設トンネ
ル１内に搬入して、そのスペーサ兼用のアンカー部材３
を既設トンネル１における底部コンクリート面の中央に
沿って延長するように載置し、かつスペーサ兼用アンカ
ー部材３とほぼ同一高さのコンクリート製スペーサ５
を、前記アンカー部材３から適当距離だけ離された位置
において前記底部コンクリート面の左右両側に載置す
る。

次いで既設トンネル１内の底部と相似形でかつそれよ
りも若干小さい左右一対の薄肉の鋼製底部内張補修材6,
7を、既設トンネル１内に搬入してスペーサ兼用のアン
カー部材３及びスペーサ５にわたって載置し、かつ各鋼
製底部内張補修材6,7の一端部をスペーサ兼用のアンカ
ー部材３の上で間隙を介して対向させ、各鋼製底部内張
補修材6,7の一端部とスペーサ兼用のアンカー部材３と
を溶接８により一体に結合したのち、各鋼製底部内張補
修材6,7と既設トンネル１との間隙にモルタルまたはコ
ンクリート等の硬化性材料からなるグラウト材４を注入
充填し、トンネル１内周壁と鋼製底部内張補修材6,7と
を一体化する。

そのグラウト材４を硬化養生したのち、既設トンネル
１内のアーチ状部分と相似形でかつそれよりも若干小さ
い鋼製上部内張補修材９を既設トンネル１内に搬入し、
次いで鋼製上部内張補修材９の両端部を鋼製底部内張補
修材6,7の他端部に対し溶接10により結合して、既設ト
ンネル１の内部と相似形でそれよりも若干小さい薄肉の
鋼製内張補修材２を構成する。

次に予め鋼製上部内張補修材９の上部に設けられてい
るグラウト注入口11から、モルタルまたはコンクリート
等の硬化性材料からなるグラウト材４を、薄肉の鋼製内
張補修材２と既設トンネル１との間の残りの間隙に注入
充填し、トンネル１内周壁と鋼製底部内張補修材２とを
一体化する。

第１実施例の場合は、スペーサ兼用のアンカー部材３
が鋼製底部内張補修材１の下面中央に固定されているの
で、各スペーサ５とともにスペーサ兼用アンカー部材３
によって、鋼製底部内張補修材12と既設トンネル１の底
部コンクリートとの間に、グラウト材４の注入間隙が確
実に形成される。

第２図はこの発明の第２実施例を示すものであって、
既設トンネル１内の底部と相似形でかつそれよりも若干
小さい１箇の鋼製底部内張補修材12の下面の左右両側
に、Ｉ形鋼からなるスペーサを兼用したアンカー部材３
を溶接により固着しておき、そのスペーサ兼用のアンカ
ー部材３付きの鋼製底部内張補修材12を既設トンネル１
内に搬入して設置したのち、その鋼製底部内張補修材12
と既設トンネル１との間にモルタルまたはコンクリート
等の硬化性材料からなるグラウト材４を注入充填し、ト
ンネル１内周壁と鋼製底部内張補修材12とを一体化す
る。

そのグラウト材４を硬化養生したのち、既設トンネル
１内のアーチ状部分と相似形でかつそれよりも若干小さ
い鋼製上部内張補修材９を既設トンネル１内に搬入し、
次いで鋼製上部内張補修材９の両端部を鋼製底部内張補
修材12の両端部に対し溶接10により結合して、既設トン
ネル１の内部と相似形でそれよりも若干小さい薄肉の鋼
製内張補修材２を構成する。

次に予め鋼製上部内張補修材９の上部に設けられてい
るグラウト注入口11から、モルタルまたはコンクリート
等の硬化性材料からなるグラウト材４を、薄肉鋼製内張
補修材２と既設トンネル１との間の残りの間隙に注入充
填し、トンネル１内周壁と鋼製底部内張補修材２とを一
体化する。

第２実施例の場合は、鋼製底部内張補修材12の左右両
側の下面に固定されている複数のスペーサ兼用のアンカ
ー部材３が、鋼製底部内張補修材12と既設トンネル１の
底部コンクリートとの間のスペーサを兼ねている。

第２実施例の場合、鋼製底部内張補修材12の下部に３
本以上のスペーサ兼用のアンカー部材３を左右方向に間
隔をおいて固定してもよく、また薄肉鋼製底部内張補修
材12の中央下面にスペーサ兼用のアンカー部材３を溶接
により固着すると共に、そのスペーサ兼用のアンカー部
材３から左右両側に離れた位置において、鋼製底部内張
補修材12と既設トンネル１の底部コンクリートとの間に
スペーサを介在させてもよい。

第１実施例のように左右に２分割された鋼製底部内張
補修材6,7を使用する場合、第３図に示すように、既設
トンネル１の底部コンクリートにアンカー孔13を穿設
し、そのアンカー孔13内に拡開圧着固定式アンカーボル
ト14を挿入繋止し、そのアンカーボルト14によりスペー
サ兼用アンカー部材３の下部フランジを底部コンクリー
トに固定してもよい。このようにすれば鋼製底部内張補
修材6,7のアンカー効果を増大させることができる。

第５図に示す従来の既設トンネル内張補修方法の場合
は、鋼製底部内張補修材12が被圧水圧15による等分布荷
重を受けると、鋼製底部内張補修材12に大きな曲げモー
メントが作用して、その鋼製底部内張補修材12が破線16
で示すように大きく変形するという問題がある。

これに対し、この発明の場合は、底部コーナー間にお
いて内張補修材12の底部の一箇所または複数箇所が、ス
ペーサ兼用のアンカー部材３によりアンカーされ、その
スペーサ兼用アンカー部材３が薄肉鋼製内張補修材２の
底部の支点となるので、薄肉の鋼製内張補修材２の底部
が被圧水圧による等分布荷重を受けたとき、その薄肉の
鋼製内張補修材２の底部に発生する曲げモーメントが著
しく小さくなる。例えば第１実施例における鋼製底部内
張補修材6,7の板厚を第５図に示す従来例における底部
内張補修材12の板厚と同じに設定した場合は、第４図に
示すように鋼製底部内張補修材6,7が被圧水圧15による
等分布荷重を受けたとき、鋼製底部内張補修材6,7の変
形を破線17で示すように著しく軽減することができる。

したがって、この発明の場合は、底部内張補修材の許
容応力および許容変形に対する板厚を薄くできるので経
済的である。

この発明を実施する場合、スペーサ兼用のアンカー部
材３としてはコ字状断面の形鋼を使用してもよい。また
多数のスペーサ兼用のアンカー部材３およびスペーサ５
を、トンネル長手方向に間隔をおいて設けてもよく、あ
るいはトンネル長手方向に連続して設けてもよい。さら
にまた、トンネル長手方向に連続するアンカー部材３お
よびスペーサ５を使用する場合は、それらにグラウト材
流体孔を設けておくのが好ましい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、馬蹄形の既設トンネル１の内周壁
に沿って設置される薄肉の鋼製内張補修材２の底部に、
底部コーナー間において下方に突出するスペーサを兼用
したアンカー部材３を固着し、次に前記アンカー部材３
を介して既設トンネル１と前記内張補修材２との間に形
成された間隙にグラウト材４を充填するので、前記内張
補修材２における底部内張補修材が被圧水圧による等分
布荷重を受けたとき、その底部内張補修材に作用する曲
げモーメントを著しく軽減して、底部内張補修材の変形
を著しく小さくすることができ、そのため鋼製の底部内
張補修材の板厚を薄く軽量化できるので、トンネル内で
の運搬が容易であると共に、溶接量および溶接作業時間
を短縮して工事費を安くすることができる等の効果が得
られる。

さらに、アンカー部材はスペーサを兼用する機能を有
するため、底部の内張補修材を設置するのみで、確実に
既設トンネルと内張補修材の間隙（グラウト注入空間）
を保持することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の方法によって施工され
た内張補修馬蹄形トンネルの縦断正面図、第２図はこの
発明の第２実施例の方法により施工された内張補修馬蹄
形トンネルの縦断正面図、第３図はアンカー部材を既設
トンネルの底部コンクリートに固定した状態を示す縦断
正面図、第４図は第１実施例の内張補修馬蹄形トンネル
における底部内張補修材が被圧水圧により変形されると
きの状態を示す縦断正面図、第５図は従来の方法により
施工された内張補修馬蹄形トンネルの縦断正面図であ
る。 図において、１は既設トンネル、２は薄肉鋼製内張補修
材、３はスペーサ兼用のアンカー部材、４はグラウト
材、５はスペーサ、６および７は鋼製底部内張補修材、
９は鋼製上部内張補修材、11はグラウト注入口、12は鋼
製底部内張補修材、14はアンカーボルトである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿崎 稔 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 新日本製鉄株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−130897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−63899（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】馬蹄形の既設トンネル１の内周壁に沿って
   設置される薄肉の鋼製内張補修材２の底部に、底部コー
   ナー間において下方に突出するスペーサを兼用したアン
   カー部材３を固着し、次に前記アンカー部材３を介して
   既設トンネル１と前記内張補修材２との間に形成された
   間隙にグラウト材４を充填することを特徴とする馬蹄形
   既設トンネル内張補修方法。