JP3549504B2 - トンネル覆工補修構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル覆工の補修構造に関する。更に詳しくは、トンネル内面に施工されたコンクリート等よりなる既設の覆工を補修する場合の補修構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトンネル内面には、コンクリート等よりなる覆工（覆工コンクリート）が施され、その覆工は経年による土圧や湧水状況の変化あるいは長年の使用によってコンクリート自体が老朽化し、補修が必要となってくる。また、施工方法等に起因する覆工背面の空洞等もトンネル覆工の経年劣化の要因となっている。
【０００３】
このように経年変化等による覆工の機能低下を回復させる対策として従来は、接着材をひび割れ箇所に注入し、覆工背面への裏込め注入等を行うと共に、覆工劣化箇所をはつり取ってからコンクリートを打設し直したり、繊維補強コンクリートを吹き付け補強したり、或いは覆工内面にＰＣ板や鋼鈑を内巻設置する等の工法が施されている。
【０００４】
ところが上記従来工法は、いずれも補修箇所の覆工内面全面が補修材で覆われてしまうため、施工後に更に経年劣化があった場合や万一充分な補修効果が得られなかった場合には、覆工変状の初期的兆候であるひび割れ等の経過観察が全く出来なくなるという問題があった。そのため、これらのトンネルに対し上記のように経過観察が全く行えない従来工法を採用することは維持管理や経済性の面で、大きな問題を残すものであった。
【０００５】
また上記のような従来工法を行うには補修箇所の大小に拘らず大型の施工機械等が必要なため、例えば使用中のトンネルなどでは、その間通行止めや車線規制等を余儀なくされる等の問題があった。
【０００６】
【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、補修後に発生する新たな変状に対し、経過観察や維持管理を良好に行うことができ、しかも施工性よく且つ短い工期で確実な覆工補修を行うことのできるトンネル覆工補修構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【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覆工補修構造は、以下の構成としたものである。すなわち、既設のトンネル覆工内面に沿って、トンネル周方向に延びる帯状補修材を、トンネル軸線方向に所定の間隔をおいて設置固定したことを特徴とする。上記帯状補修材としては、例えばトンネル周方向に複数本直列に設置した所定長さの帯板と、その隣り合う帯板の端部を連結固定する添接板とで構成する。また上記帯状補修材の固定手段としては、例えばアンカーを用い、帯状補修材とトンネル覆工内面との間には、必要に応じて接着材を介在させる。さらに必要に応じて、トンネル周囲の地山内にロックボルトを打設し、そのロックボルトと前記帯状補修材とを互いに連結固定するようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるトンネル覆工補修構造を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【０００９】
図１は本発明によるトンネル覆工補修構造の一実施形態を示す斜視図、図２はその平面図、図３は縦断面図、図４はその一部の拡大図、図５（ａ）は更にその一部の拡大図、同図（ｂ）および（ｃ）は（ａ）におけるｂ−ｂ，ｃ−ｃ断面図である。
【００１０】
本実施形態は、既設のトンネルＴにおけるコンクリート製の覆工Ｆの上部内面に沿って、トンネル周方向に延びる帯状補修材１を、トンネル軸線方向に所定の間隔を置いて設置したものである。その間隔（ピッチ）は補修すべき覆工Ｆの状況等に応じて適宜設定すればよく、例えば劣化が少ない箇所ではやや広めのピッチＰ１で、それよりも劣化している箇所では狭いピッチＰ２で設置すればよい。
【００１１】
上記各帯状補修材１は、本実施形態においてはトンネル周方向に直列に設置した複数本（図の場合は４本）の帯板２と、その隣り合う帯板２の端部を連結固定する添接板３とで構成されている。その帯板２および添接板３の材質や厚さ等は適宜であるが、本実施形態においてはそれぞれ厚さ約４．５ｍｍの溶融亜鉛メッキ鋼板が用いられている。また上記帯板２および添接板３は、本実施形態においては予めトンネル覆工内面の曲面形状に合わせて略円弧状に湾曲形成されている。
【００１２】
図７（ａ）および（ｂ）は本実施形態における帯板２および添接板３の展開状態の平面図であり、それらの幅や長さ寸法等は適宜であるが、本実施形態においては帯板２および添接板３の幅Ｗはそれぞれ約４００ｍｍに形成され、帯板２の長さＬは約２７１０ｍｍ、添接板３の長さＬ１は約３３０ｍｍに形成されている。
【００１３】
上記各帯板２の幅方向両側部近傍には、図７（ａ）に示すように覆工Ｆに対する取付孔２ａが、また幅方向中央部には後述する接着材充填用の注入孔２ｂが、それぞれ長手方向に複数個ずつ所定の間隔をおいて設けられている。また添接板３の四隅には取付孔３ａが、また中央部には接着材充填用の注入孔３ｂがそれぞれ形成されている。
【００１４】
前記のトンネル周方向に隣り合う帯板２は、図７（ｃ）および図５（ａ）に示すように所定の間隔ｄをおいて設置するもので、本実施形態においては約１０ｍｍに設定され、その状態で添接板３を重ね合わせたとき添接板３の取付孔３ａと帯板２の取付孔２ａとが合致し、添接板３の注入孔３ｂが隣り合う帯板２・２間に位置するように構成されている。
【００１５】
上記帯状補修材１の覆工Ｆに対する取付手段は適宜であるが、本実施形態においては公知の拡開式のアンカー４を用いたものである。即ち、図６（ａ）に示すように帯板２の各取付孔２ａに対応する覆工Ｆの内面にドリル等で小孔ｈを穿孔し、その小孔ｈ内に、円錐台形の楔４１ａ付きボルト４１を嵌合した筒状のスリーブ４２を打ち込んで上記楔４１ａによりスリーブ４２の先端部を拡開させて固定し、スリーブ４２から突出したボルト４１にナット５をねじ込んで図６（ｂ）のように締め付け固定する構成である。
なお添接板３は、その取付孔３ａを帯板２の取付孔２ａと合致させて両取付孔２ａ，３ａに上記と同様の要領で打ち込んだアンカー４のボルト４１を挿通し、そのボルト４１にナット５をねじ込んで共締め固定すればよい。また上記各ナット５およびボルト４１の突出部には、必要に応じてキャップ６等を設けるとよく、その固定手段は適宜であるが、例えば上記キャップ６内に接着材封入した状態でナット５およびボルト４１の突出部に被せて接着固定すればよい。
【００１６】
上記帯板２と覆工Ｆとの間には、必要に応じて接着材７等を介在させるとよく、その接着材７の材質や施工方法等は適宜であるが、本実施形態においてはエポキシ樹脂系接着材を座付き注入パイプ８を介して帯板２および添接板３に形成した前記注入孔２ｂ，３ｂから帯板２と覆工Ｆとの間に注入して固化させるようにしたものである。
【００１７】
又この場合、帯板２と覆工Ｆとの間に注入した接着材が帯板２の縁部から漏洩しないように必要に応じて該縁部をシール材９等で閉塞してから接着材を注入するとよく、本実施形態においては図５（ｂ）および（ｃ）に示すように隣接する帯板２の端部を除く全ての帯板２の縁部全周および添接板３の幅方向両側部をも含めてパテ状のシール材９で閉塞するようにしたものである。
【００１８】
なお上記のように帯板２と覆工Ｆとの間に接着材を充填する代わりに、例えば帯板２の覆工Ｆとの当接面側に予め接着材層を塗布等で形成して接着する、あるいは帯板２と覆工Ｆとの間に両面接着材を介在させて接着することもできる。
【００１９】
また上記実施形態のように帯状補修材１の帯板２としてメッキ鋼板を用い、それを接着材７で覆工Ｆの内面に固着する場合には、その接着部分のメッキを予め落してから接着すると、その接着材と帯板２との接合強度を向上させることができる。
【００２０】
さらに例えば図８に示すように、トンネル周囲の地盤自体を補強するためにトンネル周囲の地山内にロックボルト１０等を打設する場合に、そのロックボルト１０と前記の帯状補修材１とを互いに連結すれば、補修補強効果をさらに増大させることができる。この場合、帯状補修材１はトンネル覆工Ｆの内周面に沿って設置されているため、例えば図９に示すように帯状補修材１にロックボルト１０の端部を貫通させ、その端部に角ワッシャ１１等を挿通すると共に、上記端部に形成した雄ねじにナット１２をねじ込で締め付けるだけで上記ロックボルト１０と帯状補修材１とを容易に連結することができる。
なおこの場合、上記ロックボルト１０は必ずしも帯状補修材１と連結する必要はなく、トンネル軸線方向に隣り合う帯状補修材１・１間の既設覆工部分に帯状補修材１とは独立に打設してもよい。
【００２１】
上記実施形態は、帯状補修材１として帯板２をトンネルＴの周方向に４本直列に設置するようにしたが、その本数は適宜であり、場合によってはトンネル周方向に１本の帯板で構成してもよく、その場合には上記の添接板３を省略することができる。
【００２２】
また帯状補修材１を構成する帯板２および添接板３の材質は、溶融亜鉛メッキ鋼板に限らず、例えばカーボンファイバ（炭素繊維）、ＦＲＰ（繊維補強プラスチック）等を用いることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるトンネル覆工補修構造は、既設のトンネル覆工の内面に沿って帯状補修材１を、トンネル軸線方向に所定の間隔をおいて設置するようにしたから、上記帯状補修材１の剛性によって、トンネル覆工Ｆを簡単・確実に補修補強することができる。また既設覆工厚さが薄い場合に裏込注入時の覆工支保材としても最適である。
また上記帯状補修材１は、トンネル覆工の内面全面を覆うものではないから、補修後も覆工の状態を容易に目視観察することができる。従って、施工後の補修効果の確認や、その後の経年変化、特にクラックや湧水の発生状況等を容易に確認することができ、又それに対する応急処置や維持管理等を簡単・確実に行うことができる。
【００２４】
さらに帯状補修材１のトンネル軸線方向の設置ピッチを調節するだけで、必要とする補修補強効果が得られるので、汎用性が高く、しかもトンネルがカーブしている場合でも容易に設置することができる。また材料費、施工費とも他の在来工法に比べて安価であり、また例えば覆工内面にＨ型鋼等よりなる支保工を設置する場合のようにトンネル空間が狭められることもない。
【００２５】
また施工に際しては、予め所定の長さに裁断した帯状補修材を現場に持ち込んで設置するだけでよいので、大型の施工機械等が不要で施工が容易であり、しかも使用中のトンネルにあっては、必ずしも通行止めや大がかりな交通規制等を行わなくても施工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覆工補修構造の一実施形態を示す斜視図。
【図２】上記トンネル覆工補修構造の平面図。
【図３】上記トンネル覆工補修構造の縦断面図。
【図４】上記トンネル覆工補修構造の一部の拡大図。
【図５】（ａ）は上記トンネル覆工補修構造の更にその一部の拡大図。
（ｂ）および（ｃ）は（ａ）におけるｂ−ｂ，ｃ−ｃ断面図。
【図６】（ａ）はアンカーを打設する状態の説明図。
（ｂ）はアンカーにより帯状補修材を取付けた状態の断面図。
【図７】（ａ）は帯板の平面図。
（ｂ）は添接板の平面図。
（ｃ）は帯板連結部の平面図。
【図８】地盤補強用のロックボルトを設置した例の縦断面。
【図９】ロックボルトと帯状補修材との連結部の拡大図。
【符号の説明】
１ 帯状補修材
２ 帯板
３ 添接板
２ａ、３ａ 取付孔
２ｂ、３ｂ 注入孔
４ アンカー
５ ナット
６ キャップ
７ 接着材
８ 注入パイプ
９ シール材
１０ ロックボルト
Ｔ トンネル
Ｆ 覆工

Claims (5)

1. 既設のトンネル覆工内面に沿って、トンネル周方向に延びる帯状補修材を、トンネル軸線方向に所定の間隔をおいて設置固定したことを特徴とするトンネル覆工補修構造。
2. 前記帯状補修材は、トンネル周方向に複数本直列に設置した帯板と、その隣り合う帯板の端部を連結固定する添接板とで構成されている請求項１記載のトンネル覆工補修構造。
3. 前記帯状補修材をトンネル覆工内面にアンカーで固定するようにした請求項１または２記載のトンネル覆工補修構造。
4. 前記帯状補修材とトンネル覆工内面との間に接着材を介在させてなる請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル覆工補修構造。
5. トンネル周囲の地山内にロックボルトを打設し、そのロックボルトと前記帯状補修材とを互いに連結固定してなる請求項１〜４のいずれかに記載のトンネル覆工補修構造。

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