JP3241344B2 - トンネル防水構造およびその施工方法 - Google Patents

トンネル防水構造およびその施工方法

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Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明が属する技術分野】本発明はトンネル防水構造お
よびその施工方法に関する。更に詳しくは、例えば山岳
トンネルのウォータータイト(水密)型シート防水工な
どに適用するトンネル防水構造およびその施工方法に関
する。

【0002】

【従来の技術】従来たとえば山岳トンネルのウォーター
タイト型シート防水工では、図11〜図13に示すよう
に地中の水がトンネル内に入ることを一切阻止し得るよ
うにトンネルの地山1の内面もしくは地山内面に施工し
た一次覆工コンクリート2の内面全周に防水シート3を
敷設する。その防水シート3は、一般に所定の幅に形成
したものを順次継ぎ足して敷設するもので、隣接するシ
ート同士は溶着等によって接合し、その接合部(継ぎ
目)は水密性をテストしながら、シートに漏水個所が生
じないように万全の施工を施す。

【0003】なお上記防水シート3の外周面、すなわち
トンネルの地山1の内面もしくは一次覆工コンクリート
2と防水シート3との間には、必要に応じて不織布等の
緩衝材4を介在させる。また上記防水シート3の内面側
には、二次覆工コンクリート5をトンネル長手方向に所
定の長さ(スパン)ずつ順に打設して行くものである。

【0004】しかし上記のようなウォータータイト型シ
ート防水工では、二次覆工コンクリート打設後、防水シ
ート3と二次覆工コンクリート5には常に地下水圧が作
用することになる。この点が通常の排水型トンネルと最
も異なる点であり、以下のような問題がある。

【0005】即ち、常に防水シート3と二次覆工コンク
リート5に地下水圧が作用しているということは、仮に
延長3000mのトンネルの防水シートにたった1箇所
の穴が開いていたとしても、そこからの漏水がトンネル
全域に廻る可能性があるということである。

【0006】その対策として、万一防水シートに穴が開
いたときに水みち(水道)となり得る防水シート3と二
次覆工コンクリート5との間の二次覆工コンクリートの
打継目Jに、図12および図13に示すようなウォータ
ーバリア(防波堤)6を設け、漏水が広範囲に広がるの
を防ぐと共に、上記ウォーターバリア6で仕切られた範
囲内で漏水補修が確実にできるようにする方法が提案さ
れている(例えば、本出願人が先に提案した特公平6−
63436号、特許2545338号公報参照)。

【0007】上記のようなウォーターバリア6は、例え
ば図13に示すように前記防水シート3と同材質の帯状
の基材6a上に、その長手方向に延びる複数本のリブ6
bを一体的に設けた構成であり、そのリブ6bを二次覆
工コンクリート側に向けた状態でウォーターバリア6を
二次覆工コンクリートの打継目Jに対応する位置で防水
シート3の内面側に溶着等で取付け、その後、ウォータ
ーバリア6および防水シート3の内面側に二次覆工コン
クリート5を打設するものである。

【0008】ところが、せっかく上記のように防水シー
ト3とウォーターバリア6を設置しても、二次覆工コン
クリート5の充填が不充分であると、防水シート3の上
部がトンネル内面Wもしくは一次覆工コンクリート2の
内面に密着せず、その部分に大きな水圧が作用して防水
シートが破損し、漏水の原因となる。また図12に示す
ように二次覆工コンクリート5と防水シート3との間に
は、水みちとなる隙間Sができてしまう。

【0009】また、ウォーターバリアの構造上、トンネ
ル断面の天端(最上位置)付近においては、二次覆工コ
ンクリート打設時にリブ6b・6b間のエアが抜けない
ために二次覆工コンクリート5が充填されずに図13に
示すように空隙Gが生じ、この空隙Gが水みちとなっ
て、せっかく設置されたウォーターバリア6が確実な効
果を発揮することができなくなる等の問題もある。

【0010】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みて提案されたもので、二次覆工コンクリート5の
背面側、特に二次覆工コンクリート5と防水シート3と
の間の上部に水みちとなる隙間Sや空隙G等が形成され
るのを防止すると共に、前記ウォーターバリア6の機能
を良好かつ確実に発揮することのできるトンネル防水構
造およびその施工方法を提供することを目的とする。

【0011】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によるトンネル防水構造およびその施工方法
は以下の構成としたものである。

【0012】即ち、本発明によるトンネルの防水構造
は、トンネルの地山内面もしくは該地山内面に施工した
一次覆工コンクリートの内面に防水シートを敷設すると
共に、その防水シートの内面側に二次覆工コンクリート
をトンネル長手方向に所定の長さずつ順に打設し、上記
防水シートの内面に、二次覆工コンクリート側に突出す
る複数本のリブを有するウォーターバリアを防水シート
と一体的に設けたトンネル防水構造において、トンネル
長手方向に隣り合うウォーターバリア材間に、上記二次
覆工コンクリートと防水シートとの間に注入材を充填す
るための注入材充填孔を設けると共に、上記ウォーター
バリアの隣り合うリブ間に、周面に多数の孔を有する排
気注入ホースを設置したことを特徴とする。なお上記ウ
ォーターバリアは二次覆工コンクリートの打継目に対応
する防水シートの内面に設けるのが望ましいが、打継目
以外の位置に設けてもよい。

【0013】また本発明による施工方法は、上記のよう
なトンネル防水構造を施工するに当たり、防水シートを
敷設した後、前記排気注入ホースによりウォーターバリ
アの隣り合うリブ間のエアを抜きつつ防水シートおよび
ウォーターバリアの内面に二次覆工コンクリートを打設
し、その後、前記注入材充填孔から二次覆工コンクリー
トと防水シートとの間に注入材を充填することを特徴と
する。

【0014】

【作用】上記のようにウォーターバリアの隣り合うリブ
間に、周面に多数の孔を有する排気注入ホースを設置し
たことにより二次覆工コンクリート打設時にリブ間のエ
アが抜けて上記リブ間にコンクリートを良好に充填する
ことが可能となると共に、二次覆工コンクリートと防水
シートとの間に隙間が生じてしまった場合には、前記注
入材充填孔から上記隙間内に注入材を充填することによ
って、地山内面または一次コンクリートと二次覆工コン
クリートとを、上記注入材により押圧された防水シート
を介して隙間なく良好に密着させることが可能となる。

【0015】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるトンネル防水
構造およびその施工方法を、図に示す実施形態に基づい
て具体的に説明する。

【0016】図1は本発明によるトンネル防水構造の一
実施形態を示す縦断面図、図2は図1におけるA−A線
断面図、図3は図1における鎖線B部分の拡大図であ
る。構築中のトンネルには、掘削された地山1の内面に
一次覆工コンクリート2として吹き付けコンクリートが
施され、その内面に不織布等の緩衝材4を介して防水シ
ート3が敷設されている。上記の一次覆工コンクリート
2および緩衝材4は必要に応じて設けるもので、場合に
よっては省略することもある。

【0017】上記緩衝材4は、本実施形態においては図
5に示すようにアンカー釘やボルト7等により一次覆工
コンクリート2に取付けるようにしたもので、、そのア
ンカー釘やボルト7等の頭部には、防水シート3と同材
質の中高状のディスクワッシャ8が填められている。

【0018】防水シート3は、所定厚さで所定の大きさ
の防水性材料を適宜接合してトンネル全周に敷設するも
ので、本実施形態においては隣り合うシート同士を溶着
等で順次接合すると共に、上記ディスクワッシャ8に溶
着等することによって防水シートに貫通孔を開けること
なく取付けられている。

【0019】防水シート3の内面側には、前記従来例と
同様にトンネル長手方向に所定の長さ(スパン)毎に二
次覆工コンクリート5が打設されており、その二次覆工
コンクリート5の天端部分には、トンネル長手方向に所
定間隔をおいて注入材充填孔10が形成されている。そ
の注入材充填孔10の形成方法等は適宜であるが、本実
施形態においては図3に示すようにコンタクトグラウト
管11内に棒状の心材12を挿入した状態で、その管1
1と心材12とを二次覆工コンクリート5内に埋設した
のち心材12のみを引き抜くことによって注入材充填孔
10を形成したものである。

【0020】また防水シート3の内面には、従来例と同
様に二次覆工コンクリート5の打継目に対応する位置に
ウォーターバリア6が溶着等で一体的に設けられてお
り、そのウォーターバリア6には、図3および図4に示
すようにトンネル周方向に延びる複数本のリブ6bが一
体的に設けられている。

【0021】そのウォーターバリア6の隣り合うリブ6
b・6b間には、図3および図4に示すように排気注入
ホース20が配置されており、その排気注入ホース20
は図6に示すように、周面に多数の貫通小孔21aを有
する有孔管21の外周面にメッシュや布等よりなる編組
管を被覆したもので、図の場合は編み方や編組密度等の
異なる2種類の編組管22・23が被覆され、二次覆工
コンクリート5を打設する際のコンクリートのノロが入
り込まないような構造となっている。

【0022】排気注入ホース20の配置構成は適宜であ
るが、その一例を図7に示す。なお煩雑を避けるために
ウォーターバリア6は省略して示す。ホース長さは5〜
14mが好ましい。図7(a)は排気注入ホース20を
トンネル上半部の左右両側に配置した例、同図(b)は
上記と同様に左右両側に設けた排気注入ホース20の天
端部分に所定長さのラップ部を設けて配置した例、同図
(c)はトンネル上半部の左右両側を跨ぐようにして配
置した排気注入ホース20の天端部分に小ホース20c
を連通接続した例である。

【0023】上記各排気注入ホース20は、図2に示す
ように両端部20a・20bおよび上記小ホース20c
の下端部を除いて二次覆工コンクリート5に埋設され、
上記両端部20a・20bおよび小ホース20cの下端
部は二次覆工コンクリート5より内側のトンネル空間内
に開口させる。

【0024】上記のようなトンネル防水構造を施工する
に当たっては、例えば以下の要領で施工すればよい。ま
ず、トンネルの地山1の内面あるいは一次覆工コンクリ
ート2の内面に防水シート3を敷設する。その際、必要
に応じて上記地山1の内面または一次覆工コンクリート
2の内面と防水シート3との間に不織布等の緩衝材4を
介在させる。

【0025】その緩衝材4および上記防水シート3の固
定方法等は適宜であるが、前記図5のようにアンカー釘
やボルト7およびディスクワッシャ8で固定する場合に
は、緩衝材4を地山内面もしくは一次覆工コンクリート
内面に押さえつけ、ディスクワッシャ8を所定位置に当
てて、その上からアンカー釘やボルト7等を打ち込み、
その後、上記ディスクワッシャ8に防水シート3を溶着
等で固定すればよい。

【0026】次に、二次覆工コンクリート5の打継目J
に対応する防水シート3の内面に、ウォーターバリア6
を溶着等で固定し、そのウォーターバリア6の隣り合う
リブ6b・6b間に排気注入ホース20をセットする。
その際、排気注入ホース20の開口端部は、二次覆工コ
ンクリート5を打設する際の成形用型枠(不図示)より
もトンネル空間側に突出させておく。なお図示の実施形
態においてはウォーターバリア6を二次覆工コンクリー
ト5の打継目Jに対応する位置に配したが、バリアの効
果としては打継目Jを挟むようにしてその両側近傍、も
しくは打継目Jとは無関係に任意の位置にウォーターバ
リア6を配置してもよい。

【0027】その状態で二次覆工コンクリート5を打設
するもので、そのときウォーターバリア6の隣り合うリ
ブ6b・6b間にあったエアは、コンクリートの進入に
伴って排気注入ホース20を介してトンネル空間側に順
次排気され、そのエアと入れ替わるようにして上記リブ
6b・6b間にコンクリートが充填される。それによっ
て上記リブ6b・6b間にエアが残留するのが防止され
ると共に、上記リブ6b・6b間に二次覆工コンクリー
ト5を密に充填することができるものである。

【0028】また上記ウォーターバリア6および防水シ
ート3の内面側への二次覆工コンクリート5の充填作業
に伴ってウォーターバリア6および防水シート3は、ト
ンネル放射方向外側すなわち地山側に押されて、地山1
の内面もしくは内面に直接もしくは緩衝材4を介して密
着する。

【0029】上記のようにして二次覆工コンクリート5
を所定のスパン毎に順次打設することによって、その打
継目の外周にウォーターバリア6が位置して、そのバリ
ア6のリブ6bが二次覆工コンクリート中に突出した状
態で埋設されると共に、上記ウォーターバリア6を含め
て二次覆工コンクリート5の外周面全面が防水シート3
で覆われた状態となる。

【0030】なお、上記防水工の施工は、一般にトンネ
ル横断面におけるインバート部(下半部)から行い、イ
ンバート部の二次覆工コンクリートを打設して後に、上
半部の防水工、二次覆工コンクリート打設を行う。

【0031】ところで、上記二次覆工コンクリート5を
打設する際、特に上半部の二次覆工コンクリートを打設
する際には、往々にして図8に示すようにトンネルの天
端部で未充填部、すなわち隙間Sが生じるおそれがあ
り、そのような場合には、図8のように防水シート3と
地山1の内面または一次覆工コンクリート内面とが密着
していないため、防水シート3に過大な圧力がかかって
破損したり、上記の密着していない箇所が水みちとなる
おそれがある。

【0032】そこで本発明においては、天端部に前記の
ような注入材充填孔10を形成するようにしたもので、
その形成方法等は適宜であるが、例えば前記図3に示す
ようなコンタクトグラウト管11と棒状の心材12とを
用いる場合には、コンタクトグラウト管11内に心材1
2を挿入した状態で、二次覆工コンクリート5の成形用
型枠(不図示)等にセットし、二次覆工コンクリート5
がほぼ固まったところで心材12のみを引き抜けばよ
い。

【0033】そして、二次覆工コンクリートの天端部に
前記図8に示すような隙間Sが生じた場合には、上記の
注入材充填孔10を利用して図9に示すように上記隙間
S内に注入材15を充填すればよく、その注入材15と
しては、例えばセメントミルクや低流動性のモルタル等
を用いることができる。

【0034】その注入材15を、上記のように注入材充
填孔10を介して上記の隙間S、すなわち二次覆工コン
クリート5と防水シート3との間に充填すれば、上記の
隙間Sが閉塞されると共に、防水シート3が地山1の内
面または一次覆工コンクリート内面に直接もしくは緩衝
材4を介して押圧されて、防水シート3の外側(背面
側)の隙間もなくなる。これによって防水シート3の内
外両面に隙間や空隙が形成されるのが防止され、水みち
の形成が回避される。

【0035】上記のようにしてウォーターバリア付きの
防水工を施工すると、トンネルには所定のスパン毎に打
設した二次覆工コンクリート5は、その打継目Jに設け
たウォーターバリア6によって上記スパン毎に確実に仕
切られた状態となると共に、防水シート3の内外両側に
は水みちとなるような隙間や空隙等が生じるおそれが殆
どないため、万一漏水があった場合にも、水みちによっ
て他のスパンに広がるおそれはなく、よって、漏水個所
の発見及びその補修を速やかに施すことが可能となる。

【0036】そして、万一、二次覆工コンクリートの打
継部からトンネル内面に漏水が発見された場合には、前
記の排気注入ホース20を利用して、ウォーターバリア
部分、即ちコンクリート打ち継ぎ部における二次覆工コ
ンクリート背面部分への注入材の注入を行うこともでき
る。そのウォーターバリア部分への注入材としては、例
えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系等の樹脂を用
いることができる。

【0037】上記のような注入材を排気注入ホース20
を介して注入すると、その注入材は上記ホース20内を
通って有孔管21の周面の貫通小孔21および編組管2
2・23の編目等から順次吐出して、ホース内およびそ
の周囲の微細な空隙にも入りこみ、ウォーターバリア6
および漏水個所の補修ができる。従って、簡単かつ確実
に漏水の防止処理を行うことができるものである。

【0038】なお、この漏水補修注入の都合上、排気注
入ホース20には樹脂の注入時にもエアが抜ける構造と
なっていることが好ましく、また、長さがあまり長くな
い方が好ましい。よって、トンネル上半部全体に懸架す
る形で長いホースを用いるよりも、図7(a)〜(c)
のような配置様態が好ましく、特に図7(b)のよう
に、天端部にラップ部を設けて配置するのが望ましい。

【0039】また注入材を充填するにあたっては、例え
ば図10に示すように先ず左右いずれか一方の排気注入
ホース20の下端側開口20aから注入材を注入し、上
端側開口20bからホース内およびその周囲のエアを順
次排出させながら、上端側開口20bから注入材の溢れ
出しを確認したところで注入材の充填を停止し、次いで
他方の排気注入ホースから上記と同様の要領で注入材を
充填すればよい。

【0040】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるトンネ
ル防水構造およびその施工方法は、前記のようにウォー
ターバリア6の隣り合うリブ6b・6b間に、周面に多
数の孔を有する排気注入ホース20を設置したことによ
り二次覆工コンクリート打設時に上記リブ間のエアが抜
けて該リブ間にコンクリートを良好に充填することがで
きると共に、二次覆工コンクリート5と防水シート3と
の間に隙間S等が生じてしまった場合には、注入材充填
孔10から上記隙間S内に注入材15を充填することに
よって、地山内面または一次覆工コンクリート2と二次
覆工コンクリート5とを、注入材15により押圧された
防水シート3を介して隙間なく良好に密着させることが
できる。

【0041】その結果、防水シートの内外両面に水みち
となるような隙間や空隙等が形成されるのを良好に防止
できると共に、防水シート3による防水性能の信頼性お
よび安定性を向上させることが可能となり、防水性およ
び耐久性のよいトンネル防水構造およびその施工方法を
提供することができる。

【0042】さらに、施工後に漏水した場合には、上記
の排気注入ホース20を利用してウォーターバリア部分
に注入材を充填することも可能であり、防水性能を更に
向上させることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明によるトンネルの防水構造の一実施形態
を示す縦断面図。

【図2】図1におけるA−A線断面図。

【図3】図1における鎖線B部分の拡大図。

【図4】ウォーターバリアおよび排気注入ホースの配置
構成を示す説明図。

【図5】緩衝材および防水シートの取付構造の一例を示
す説明図。

【図6】排気注入ホースの構成の一例を示す説明図。

【図7】(a)〜(c)は排気注入ホースの配置例を示
す説明図。

【図8】二次覆工コンクリートの上部にコンクリート未
充填箇所が生じた状態の説明図。

【図9】コンクリート未充填箇所にグラウト材を充填し
た状態の説明図。

【図10】ウォーターバリア部分での仕上げ注入する状
態の説明図。

【図11】ウォーターバリアの配置構成の説明図。

【図12】従来のトンネル防水構造の縦断面図。

【図13】従来のトンネル防水構造の一部の拡大縦断面
図。

【符号の説明】

1 地山 2 一次覆工コンクリート 3 防水シート 4 緩衝材 5 二次覆工コンクリート 6 ウォーターバリア 6a 基材 6b リブ 7 ボルト 8 ディスクワッシャ 10 注入材充填孔 11 コンタクトグラウト管 12 心材 15 注入材 20 排気注入ホース 21 有孔管 22 編組管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネルの地山内面もしくは該地山内面
    に施工した一次覆工コンクリートの内面に防水シートを
    敷設すると共に、その防水シートの内面側に二次覆工コ
    ンクリートをトンネル長手方向に所定の長さずつ順に打
    設し、上記防水シートの内面に、二次覆工コンクリート
    側に突出する複数本のリブを有するウォーターバリアを
    防水シートと一体的に設けたトンネル防水構造におい
    て、トンネル長手方向に隣り合うウォーターバリア間の
    二次覆工コンクリートと防水シートとの間に注入材を充
    填するための注入材充填孔を設けると共に、上記ウォー
    ターバリアの隣り合うリブ間に、周面に多数の孔を有す
    る排気注入ホースを設置したことを特徴とするトンネル
    防水構造。
  2. 【請求項2】 前記ウォータバリアは前記二次覆工コン
    クリートの打継目に対応する防水シートの内面に設けら
    れている請求項1記載のトンネル防水構造。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のトンネル防水構造を施工
    するに当たり、防水シートを敷設した後、前記排気注入
    ホースによりウォーターバリアの隣り合うリブ間のエア
    を抜きつつ防水シートおよびウォーターバリアの内面に
    二次覆工コンクリートを打設し、その後、前記注入材充
    填孔から二次覆工コンクリートと防水シートとの間に注
    入材を充填することを特徴とするトンネル防水構造の施
    工方法。
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