JP3217262U - トンネル用防水シート - Google Patents

Abstract

【課題】裏込め材との固着性を確保しながら排水性能を発現でき、更にコストダウンしたトンネル用防水シートを提供する。【解決手段】トンネルの一次覆工に沿って防水シート５を張設する。一次覆工と防水シート５との間に裏込め材４ｂを充填する。さらに、二次覆工６を打設して、裏込め材４ｂと二次覆工６との間に防水シート５を挟む。防水シート５は、二次覆工６に面する不透水性シート部１０と、その一次覆工側に積層された透水性シート部２０を備える。透水性シート部２０は、裏込め材４ｂが浸透して固着可能な不織布からなる固着層２１と、固着層２１に積層された網状体２２ｘからなる導水層２２を含む。導水層２２が、不透水性シート部１０と直接又は接合手段を介して接合されている。【選択図】図２

Description

本考案は、トンネルにおける防水シートに関し、特に、トンネルの一次覆工に沿って張設され、かつ前記一次覆工との間に充填される裏込め材と二次覆工との間に挟まれる防水シートに関する。

従来の一般的な山岳トンネルの構築は、次の手順で行われている。先ず、地山を掘削する。次に、地山に吹付コンクリートを吹き付けて一次覆工を構築する。さらに、吹付けコンクリートと地山の一体化及び縫地効果等を発揮するためロックボルトを打設する。一次覆工の表面には釘等を用いて防水シートを張り付ける。その後、移動式の型枠を使用して、二次覆工を打設する。このトンネルによれば、一次覆工と二次覆工との間に防水シートが介在されることによって、地山からの湧水が二次覆工へ流れ込むのが防止される。

特許文献１には、前記従来の一般的トンネル工法に適用される防水シートが開示されている。この防水シートは、樹脂製の不透水性シート部と、透水性シート部を積層したものである。不透水性シート部は二次覆工に面し、透水性シート部は一次覆工に面する。透水性シート部は、２つの不織布層の間にシート状網状体層（導水層）を挟んだ３層構造になっている。特許文献１の防水シートによれば、透水性シート部が湧水の通り道になることで円滑に排水できる。特に、湧水中に多量の土砂が含まれていても、一次覆工と面する表層の不織布層は、土砂を容易に通すことができ、かつ中央のシート状網状体層は、導水通路となって土砂を湧水と共に外部へ排出でき、長期にわたって目詰りし難い。従って、不透水性シート部と面する裏側の不織布層についても導水機能を長期的に発揮することができる。

特許文献２には、改良型のトンネル工法として、いわゆる「背面平滑型トンネルライニング工法」が開示されている。この工法では、吹付コンクリートによる一次覆工の後、トンネル形状の型枠に防水シートを被せる。そして、一次覆工と防水シートとの間の隙間にモルタル等の裏込め材を充填する。その後、二次覆工を打設する。
この工法用の防水シートは、例えば、表面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を化学的に結合（グラフト重合等）させた不透水層と、不織布製の裏面緩衝層との二層構造になっている。不透水層が二次覆工に向けられ、裏面緩衝層が一次覆工に向けられる。裏面緩衝層が裏込め材に固着される。

特開平０１−１１１９９９号公報 特許第４１０８４６０号公報

前記従来の一般的トンネル工法においては、二次覆工の打設時に、防水シートが一次覆工表面の凹凸面に押し付けられて破れるおそれがあった。そうなると、地山からの湧水を止めることができなくなる。

これに対して、背面平滑型トンネルライニング工法においては、裏込め材の防水シートとの接合面が平滑になるために、防水シートが、二次覆工の打設時の圧力によって裏込め材に押し付けられても破れることは殆どない。一方、防水シートにおける不織布製の裏面
緩衝層にモルタル等の裏込め材が入り込むために、裏込め材との固着性は確保されるが、排水性能はほとんど無くなる。そこで、トンネル施工中に湧水が確認された場合、一次覆工後に湧水箇所から下方の覆工背面集水工に向けて湧水処理シートを張付けることで、排水を確保している。そのうえで、防水シートの張設、裏込め材の充填、二次覆工の打設を行なう。しかしながら、トンネル構築に伴う地下の「水みち」の変動及び地下水位の変動等により、湧水が、施工スパンごとの打継目や裏込め材の凝固後のひび割れ部等を通って、防水シートへ達する可能性がある。その場合、防水シートが排水性能をほとんど有しないため、二次覆工が水圧上昇に伴う過負荷を受ける等の悪影響が生じ、トンネルの長期耐久性が低下する懸念がある。また、一次覆工と裏込め材は固着されている必要があるため、湧水処理シートを一次覆工と裏込め材の間の全域に張付けることはできない。実際は、６００ｍｍ幅程度の湧水処理シートをトンネル延長方向に１ｍピッチで張付ける程度が限界である。さらに、水みちが変動した場合、湧水処理シートの背面以外の場所から出水する可能性がある。その場合は排水機能が殆ど確保されない。

そこで、特許文献１の防水シートを背面平滑型トンネルライニング工法に適用することが考えられる。しかし、特許文献１の防水シートにおける表層の不織布層は、土砂を容易に通す目付量と推測されるから、裏込め材をも簡単に通し得る。この裏込め材が、シート状網状体層の内部に流れ込んで凝固すると、シート状網状体層による湧水の通り道を塞ぐことで、排水機能が失われてしまう。
また、材料コストを抑えるべき要請もある。

本考案は、かかる事情に鑑み、いわゆる背面平滑型トンネルライニング工法等に用いられる防水シート（すなわちトンネルの一次覆工に沿って張設され、かつ前記一次覆工との間に充填される裏込め材と二次覆工との間に挟まれる防水シート）において、裏込め材との固着性能を確保しながら排水性能を確実に発現させ、更に材料コストが嵩むのを防止することを目的とする。

前記目的を達成するために、本考案は、トンネルの一次覆工に沿って張設され、かつ前記一次覆工との間に充填される裏込め材と二次覆工との間に挟まれる防水シートであって、
前記二次覆工に面する不透水性シート部と、前記不透水性シート部の一次覆工側に積層された透水性シート部とを備え、前記透水性シート部が、
前記裏込め材が浸透して固着可能な不織布からなる固着層と、
前記固着層に積層された網状体からなる導水層と、
を含み、前記導水層が、前記不透水性シート部と直接又は接合手段を介して接合されていることを特徴とする。

この防水シートによれば、固着層（表層の不織布層）の厚み及び目付を前記数値範囲内に設定することによって、裏込め材の充填時に、裏込め材が固着層に入り込むのを許容でき、しかも、その裏込め材を固着層の厚み方向の途中辺りで止めて、導水層にまで入り込むのを阻止又は抑制できる。更に材料コストが嵩むのを防止できる。やがて裏込め材が凝固することによって、固着層が裏込め材に固着される。一方、導水層の内部通路が裏込め材で詰まるのを防止できる。これによって、裏込め材との固着性を確保しながら排水性能を確実に発現させることができる。更には、一次覆工と裏込め材との間に前述した湧水処理シートを設ける必要が無く、一次覆工と裏込め材とを全域にわたって確実に固着できる。したがって、裏込め材ひいては防水シートが剥落するのを確実に防止でき、安全性を高めることができる。また、本考案の防水シートを使用することにより、裏込め材と二次覆工の間の全域に導水層を設けることができるため、水みちが変動したとしても、排水機能を確保することができる。
更には、特許文献２における裏面緩衝材を省略することによって、コストダウンできる。

前記導水層と前記不透水性シート部とが溶着によって接合されていることが好ましい。
前記接合手段が接着剤であってもよい。つまり、前記導水層と前記不透水性シート部とが接着剤を介して接合されていてもよい。接着剤の成分としては、導水層と不透水性シート部とを接着可能であれば特に限定が無く、例えばホットメルト接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤その他種々の接着剤を適用できる。
前記導水層と前記不透水性シート部とは、全面にわたって接合されている必要は無く、部分的に接合されていてもよい。防水シートの側端部（トンネル軸方向の両端部）においては、隣接する他の防水シートとの継ぎシロを確保するために、前記導水層と前記不透水性シート部とが非接合状態であることが好ましい。

前記固着層における厚み方向の途中より前記一次覆工側の部分は、前記裏込め材が浸透されて凝固され、前記固着層における前記途中から前記導水層側の部分は、前記一次覆工側の部分よりも裏込め材の浸透度が低いか裏込め材が浸透していないことが好ましい。
これによって、固着層における厚み方向の途中より一次覆工側の部分においては、全面にわたって裏込め材と固着できる。固着層における前記途中から導水層側の部分及び導水層においては、全面にわたって導水性を確保できる。

本考案の防水シートによれば、裏込め材との固着性能を確保しながら防水シート全域で排水性能を確実に発現させることができる。更に材料コストが嵩むのを防止できる。

図１は、本考案の一実施形態に係る防水シートを含むトンネルの正面断面図である。 図２は、図１の円部ＩＩの拡大断面図である。 図３は、前記防水シートの網状体の数ｍｍ〜数ｃｍの部分を模式的に示す斜視図である。 図４は、前記防水シートの数ｍｍ〜数ｃｍの部分を模式的に示す断面図である。

以下、本考案の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、地山２が掘削されてトンネル１が形成されている。トンネル１は、地山２側から一次覆工３と、ライニング層４と、防水シート５と、二次覆工６を含む。地山掘削面２ａに沿って一次覆工３が構築されている。一次覆工３は、鋼製支保工（図示省略）と、吹付コンクリート３ｂを含む。一次覆工３に沿って防水シート５が張設され、この一次覆工３と防水シート５との間にライニング層４が形成されている。ライニング層４は、例えばモルタル４ｂからなる凝固性の裏込め材によって構成されている。ライニング層４に防水シート５が固着されている。更に二次覆工６が構築されることで、防水シート５がライニング層４と二次覆工６との間に挟まれている。二次覆工６は、鉄筋コンクリート又は無筋コンクリートにて構成されている。

図２に示すように、防水シート５は、不透水性シート部１０と透水性シート部２０との積層構造になっている。不透水性シート部１０は、二次覆工６側へ向けられ、透水性シート部２０は、ライニング層４側ひいては一次覆工３側へ向けられている。

不透水性シート部１０は、高い不透水性を有している。これによって、地山２からの湧水をトンネル１内に流入させない防水機能を担っている。
不透水性シート部１０の材質は、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等の完全非極性のポリオレフィン樹脂が挙げられる。さらに、ＰＥやＰＰにアクリル酸や無水マレイン酸などの極性基（カルボキシル基）をグラフト重合させて極性を持たせることで接着性を付与させた変性ポリオレフィン樹脂を用いてもよい。好ましくは、不透水性シート部１０の材質は、ＥＶＡである。不透水性シート部１０の厚みは、好ましくは、０．４ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。

不透水性シート部１０におけるライニング層４側を向く面（図２において上面）に透水
性シート部２０が積層されている。透水性シート部２０は、ライニング層４との固着機能と、排水機能と、ライニング層４ひいては吹付けコンクリート３ｂ（又は地山２）と二次覆工６との間の緩衝機能とを有している。

透水性シート部２０は、固着層２１と、導水層２２とを含む。表層の固着層２１は、ライニング層４と面している。固着層２１の不透水性シート部１０側（図２において下側）に導水層２２が積層されている。
なお、図２において、防水シート５の各層１０，２１，２２の厚みは誇張されている。

固着層２１は、不織布にて構成されている。固着層２１の不織布の材質は、好ましくはポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等の化学繊維である。
固着層２１の厚みは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。固着層２１の目付は、２００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２程度が好ましい。固着層２１の密度は、８０ｋｇ／ｍ^３〜１２０ｋｇ／ｍ^３程度が好ましい。
固着層２１の厚みが２ｍｍ未満、目付が２００ｇ／ｍ^２未満であると、モルタルが過度に浸透する可能性が高くなる。固着層２１の厚みが５ｍｍ超、目付が５００ｇ／ｍ^２超であると、材料コストが嵩む。

固着層２１にライニング層４のモルタル４ｂの一部４ｂ’が入り込んで凝固されている。これによって、固着層２１ひいては防水シート５とライニング層４とが固着されている。固着層２１は、防水シート５におけるライニング層４との固着性能を担っている。モルタル４ｂ’は、固着層２１の厚み方向の途中で殆ど止まっており、導水層２２までは殆ど達していない。

導水層２２は、導水性を有し、防水シート５における排水性能を担っている。図３に示すように、導水層２２は、網状体２２ｘによって構成されている。網状体２２ｘは、多数の線状体２２ａ，２２ａ…を含む。線状体２２ａの材質は、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂である。各線状体２２ａは、防水シート５の厚み方向や面内方向に不規則に方向を変えて、うねるように延びている。複数の線状体２２ａ，２２ａ…が、相互に交差している。これら線状体２２ａ，２２ａ…によって多数の網目２２ｂが形成されている。線状体２２ａ，２２ａどうしの交差部２２ｃは接着又は溶着等によって接合されている。

導水層２２の目付は、３００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２程度が好ましい。導水層２２の目付を３００ｇ／ｍ^２以上とすることによって、排水性能を一層高めることができる。導水層２２の目付が５００ｇ／ｍ^２超であると、材料コストが嵩む。
図３において、線状体２２ａの太さ（直径）は、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。網目２２ｂの大きさ（隣接する２つの交差部２２ｃ，２２ｃどうし間の平均距離）は０．５ｍｍ超〜２０ｍｍ程度が好ましい。

図３及び図４に示すように、網状体２２ｘは、数ミリメートル〜センチメートルオーダーで見ると、凸凹にうねっている。なお、網状体２２ｘのうねりは、網状体２２ｘの長手方向（図４において左右方向）及び幅方向（図４において紙面と直交する方向）に形成されている。

網状体２２ｘからなる導水層２２と固着層２１とは、全面的に接合一体化されている。 固着層２１と導水層２２どうしは溶着などによって直接的に接合されていてもよく、ホットメルト接着剤その他の接合手段を介して接合されていてもよい。

網状体２２ｘからなる導水層２２と不透水性シート部１０とは、側端部を除き全面的又は部分的に接合一体化されている。ひいては、透水性シート部２０と不透水性シート部１０とは、側端部を除き全面的又は部分的に接合一体化されている。詳細な図示は省略するが、透水性シート部２０と不透水性シート部１０の側端部どうしは、隣接する他の防水シート５との継ぎ足しのために自由（非接合状態）になっている。
不透水性シート部１０と導水層２２どうしは溶着などによって直接的に接合されていてもよく、ホットメルト接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤その他の接合手段を介して接合されていてもよい。

防水シート５は、メートルオーダーでは概略平坦である。一方、図４に示すように、数ミリメートル〜数センチメートルオーダーで見ると、網状体２２ｘが凸凹にうねっているために、防水シート５全体も凸凹にうねっている。

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、地山掘削面２ａに吹付コンクリート３ｂを吹き付けることによって、一次覆工３を構築する。
次に、一次覆工３の内周壁３ａに沿うように半円筒状の型枠（図示省略）を設置する。
防水シート５は、ロール状態でトンネル施工現場へ搬入する。このロール状の防水シート５の端部をクランプして、トンネル形状（半円筒状）の型枠の周方向の一端部から繰り出し、前記型枠の外周面に張り渡す。このとき、不透水性シート部１０を前記型枠の外周面に当て、かつ透水性シート部２０を一次覆工３へ向ける。不透水性シート部１０は、コンクリートの品質に影響ない程度で凸凹にうねっているため（図４）、凸の部分だけが前記型枠の外周面と接触する。要するに、不透水性シート部１０と前記型枠の外周面との接触面積が小さくなる。したがって、前記張り渡しの際、防水シート５と前記型枠との間の摩擦抵抗を小さくできる。この結果、不透水性シート部１０の表面（前記型枠との接触面）に傷が付きにくくなる。また、前記クランプが防水シート５から外れるのを防止でき、防水シート５を型枠上にスムーズに張り渡すことができる。
このようにして、防水シート５が、一次覆工３に沿って張設される。防水シート５と一次覆工３との間には隙間４ａが形成される。固着層２１が隙間４ａを介して一次覆工３と対面される。

次に、隙間４ａにモルタル４ｂ（裏込め材）を充填する。図２に示すように、このモルタル４ｂの一部４ｂ’が、透水性シート部２０の内部に入り込む。モルタル４ｂ’は、固着層２１の表面から厚み方向の途中辺りまで浸透して、そこで殆ど止まる。導水層２２までは殆ど達しない。すなわち、固着層２１の厚み及び目付を前記数値範囲内に設定することによって、モルタル４ｂ’が固着層２１に入り込むのを許容でき、しかも、そのモルタル４ｂ’が固着層２１を厚み方向に通り抜けて導水層２２にまで入り込むのを阻止又は抑制できる。

モルタル４ｂの養生中、モルタル４ｂ中の余剰水は、透水性シート部２０を通って外部へ排出される。これによって、モルタル４ｂの水セメント比Ｗ／Ｃを低下させて品質を高めることができるため、裏込め材として十分な強度を確実に発現できる。

やがて、モルタル４ｂが凝固する。このモルタル４ｂがライニング層４となる。透水性
シート部２０に入り込んだモルタル４ｂ’も固着層２１の内部で凝固する。これによって、ライニング層４と防水シート５とを確実に固着させることができる。
一方、導水層２２の内部がモルタル４ｂ’で詰まるのを防止できる。

次に、二次覆工６のコンクリートを打設する。ここで、ライニング層４における防水シート５との接合面はほぼ平滑になっている。したがって、二次覆工コンクリートの打設時の圧力によって防水シート５がライニング層４に強く押し付けられても、不透水性シート部１０が破れることはない。これによって、防水シート５の防水性能が損なわれるのを回避できる。

トンネル１において、地山２から吹付けコンクリート３ｂを介してトンネル内に出てきた湧水が、施工スパンごとの打継目やライニング層４のひび割れ部等を通って防水シート５まで浸透して来たときは、不透水性シート部１０によって二次覆工６への透水を阻止できる。しかも、透水性シート部２０を排水路として排水できる。特に、透水性シート部２０のうち導水層２２は、モルタル４ｂ’で詰まっていないために、排水路として確実に機能させることができる。
従来この種のトンネルに一般的に用いられていた、不透水性シート部と不織布製裏面緩衝層との２層のみからなる防水シートと比べ、導水層２２を有する防水シート５は、排水性能を格段と高めることができる。
さらに、湧水中に土砂や石灰等の固形成分が混じっていたときは、固着層２１によって固形成分を捕捉できる。したがって、導水層２２の目詰まりを長期間にわたって防止又は抑制でき、排水機能を十分に維持することができる。
更には、特許文献２における裏面緩衝材を省略することによって、コストダウンできる。

本考案は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、ライニング層４を構成する裏込め材は、モルタル４ｂに限られず、合成樹脂や接着剤等であってもよい。網状体２２ｘの線状体２２ａは、金属線であってもよく、樹脂被覆の金属線であってもよい。

本考案は、例えば鉄道や道路等のトンネルの内壁の防水構造に適用できる。

１ トンネル
２ 地山
２ａ 地山掘削面
３ 一次覆工
３ｂ 吹付コンクリート
４ ライニング層
４ａ 隙間
４ｂ モルタル（裏込め材）
４ｂ’ 固着層内のモルタル（裏込め材）
５ 防水シート
６ 二次覆工
１０ 不透水性シート部
２０ 透水性シート部
２１ 固着層
２２ 導水層
２２ａ 線状体
２２ｂ 網目
２２ｃ 交差部
２２ｘ 網状体

Claims (4)

1. トンネルの一次覆工に沿って張設され、かつ前記一次覆工との間に充填される裏込め材と二次覆工との間に挟まれる防水シートであって、
   前記二次覆工に面する不透水性シート部と、前記不透水性シート部の一次覆工側に積層された透水性シート部とを備え、前記透水性シート部が、
   前記裏込め材が浸透して固着可能な不織布からなる固着層と、
   前記固着層に積層された網状体からなる導水層と、
   を含み、前記導水層が、前記不透水性シート部と直接又は接合手段を介して接合されていることを特徴とする防水シート。
2. 前記導水層と前記不透水性シート部とが溶着によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載の防水シート。
3. 前記導水層と前記不透水性シート部とが接着剤を介して接合されていることを特徴とする請求項１に記載の防水シート。
4. 前記固着層における厚み方向の途中より前記一次覆工側の部分は、前記裏込め材が浸透されて凝固され、前記固着層における前記途中から前記導水層側の部分は、前記一次覆工側の部分よりも裏込め材の浸透度が低いか裏込め材が浸透していないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の防水シート。

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