JP3682760B2 - トンネル内壁の形成方法およびその形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水路トンネルの繊維強化プラスティックシ−トによる二次覆工に好適で、前記プラスティックライニングによる流体摩擦と剥離作用を低下して、流量損失の低下を抑制し、耐久性を向上するとともに、従来の接着用樹脂の吹き付け法を廃し、作業環境と作業性を改善し、平滑で一様な厚さの二次覆工面を容易かつ速やかに得られるとともに、工期の短縮化と工費の低減ないし合理化を図れ、しかも簡単な構造で簡便に使用でき、設備の小規模化と低廉化を図れ、内空面積の小さなトンネルや急曲線施工にも対応できるようにした、トンネル内壁の形成方法およびその形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールドトンネルは、シールド掘進後に一次覆工としてセグメントを組み立て、該セグメントの内面に一次覆工の補強や防水、内装を目的として、二次覆工に場所打ちコンクリートを巻き立てていた。
【０００３】
しかし、この従来のシールドトンネルは施工および機能上、二次覆工のコンクリートを所定厚以上に施工しなければならず、そのため所定のトンネル内空を確保する必要上、上記厚さ分掘削断面が拡大して、シールド掘進が大掛かりになり、シールド掘進機の大形化や掘削土量の増大、セグメントの大口径化等を招いて、工期の長期化と工費の増大を助長するという問題があった。
【０００４】
特に、上記問題は下水用トンネルの場合、汚水に含まれる硫化水素等に起因して、二次覆工コンクリートが腐食し、耐久性が低下するという問題があり、予ねてよりその改善が望まれていた。
【０００５】
従来、このような問題を解決するものとして、例えば特開平８−２１１９４号公報では、一次覆工用のセグメントの内面に接着剤を介して、二次覆工用のＦＲＰ板を接着しており、また特開平１０−３７６９０号公報では、一次覆工用のセグメントの内面に、ＦＲＰを形成する合成樹脂とその硬化剤を吹き付けて、薄厚のＦＲＰ層を形成していた。
【０００６】
しかし、この従来の二次覆工法は、前者の場合、ＦＲＰ板の製作とその接着作業を要して、型製作や成形機等に多大の設備費を要する上に、ＦＲＰ板の貼り付けが煩雑で工期の長期化と工費の上昇を助長する問題があった。
【０００７】
また、後者の場合、合成樹脂とその硬化剤を吹き付けているため、液剤の飛散によって作業環境が劣化するとともに、平滑な仕上り面が得難く、しかもＦＲＰ層をトンネルの円周方向に形成しているため、ＦＲＰ層の接合部が流体摩擦を形成する上に、ＦＲＰ層の剥離を助長して該層の耐久性が低下し、更に二次覆工設備として、ビームを有するクローラーと、ビームを移動可能な覆工装置とを要して大規模かつ高価になり、内空面積が小さいトンネルや曲率半径の小さなトンネルに対応できない等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、水路トンネルの繊維強化プラスティックシ−トによる二次覆工に好適で、前記プラスティックライニングによる流体摩擦と剥離作用を低下して、流量損失の低下を抑制し、耐久性を向上するとともに、従来の接着用樹脂の吹き付け法を廃し、作業環境と作業性を改善し、平滑で一様な厚さの二次覆工面を容易かつ速やかに得られるとともに、工期の短縮化と工費の低減ないし合理化を図れ、しかも簡単な構造で簡便に使用でき、設備の小規模化と低廉化を図れ、内空面積の小さなトンネルや急曲線施工にも対応できるようにした、トンネル内壁の形成方法およびその形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、トンネルの一次覆工壁内面に所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを押し当てて押圧し、薄厚の繊維強化プラスティック壁をトンネルの軸方向に沿って形成するトンネル内壁の形成方法において、複数の前記繊維強化プラスティックシ−トを前記一次覆工壁内面の円周方向に隣接して配置し、施工が容易で設備費を低減でき、工期の短縮化と工費の低減を図るとともに、例えば水路トンネルの場合、流体摩擦や剥離作用が低下し、前記繊維強化プラスティック壁の耐久性ないし寿命を向上するようにしている。
【００１０】
請求項２の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トは、表裏両面に粘着面を有し、該粘着面に剥離シ−トを接着した紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トであって、前記裏面の剥離シ−トを剥離し、かつ表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁内面に押し当てて接着するようにして、繊維強化プラスティックシ−トの取り扱いの容易化と、接着時の繊維強化プラスティックシ−トの表面側粘着面の保護を図れ、繊維強化プラスティックシ−トを容易かつ安全に一次覆工壁内面に接着するとともに、表面側の剥離シ−ト上に押圧ロ−ラを転動可能にして、一次覆工壁と繊維強化プラスティックシ−トとの間に混入した気泡を排除し、平滑な繊維強化プラスティック壁を形成するようにしている。
請求項３の発明は、前記剥離シ−トは透明で、表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トに紫外線または太陽光を照射して硬化させ、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止し得るようにしている。
【００１１】
請求項４の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トの硬化後、前記表面の剥離シ−トを剥離するようにして、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止し得るようにしている。
請求項５の発明は、前記複数の繊維強化プラスティックシ−トを、一次覆工壁内面の円周方向の全域に亘って隣接して配置するようにして、円形断面のトンネル内壁の形成に好適にしている。
【００１２】
請求項６の発明は、所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを捲回したシ−トロ−ルと、前記シ−トロ−ルから繰り出した前記繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの一次覆工壁内面の軸方向に押し当てて押圧する押圧ロ−ラ−とを備え、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを水平軸周りに旋回可能にし、前記一次覆工壁内面の円周方向の定位置に配置可能に設け、前記一次覆工壁内面に薄厚の繊維強化プラスティック壁を形成可能にしたトンネル内壁の形成装置において、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−の各回転軸心をトンネルの軸方向と直交方向に設け、該シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−をトンネルの軸方向に沿って移動可能にするとともに、前記押圧ロ−ラ−を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って所定角度旋回可能にして、複数の繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの軸方向に沿って確実に接着するとともに、これを円周方向に沿って隣接して配置し得るようにしている。
請求項７の発明は、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを垂直軸周りに旋回可能にし、一次覆工壁の状況および作業条件に容易に応じられるようにしている。
【００１３】
請求項８の発明は、前記押圧ロ−ラ−を、その回転軸方向と直交方向へ揺動可能で原位置に復帰回動可能に付勢した揺動ア−ムに設け、前記押圧ロ−ラ−によって繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁に密着させ、前記繊維強化プラスティックシ−トの接着を円滑かつ確実に行なえるようにしている。
請求項９の発明は、前記押圧ロ−ラ−を複数設け、該ロ−ラ−の各回転軸を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って直列に設置し、各押圧ロ−ラ−を前記繊維強化プラスティックシ−トの幅方向に配置して押し当て可能にし、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁の内面に円滑かつ確実に定着可能にしている。
請求項１０の発明は、接着用樹脂とその硬化剤を吐出し、前記一次覆工壁内面に配置した繊維強化プラスティックシ−トの表面を転動可能な塗布ロ−ラ−を前記押圧ロ−ラ−の後方に設け、接着用樹脂とその硬化剤を別々に供給して吹き付ける従来の装置に比べ、構成が簡単で、液剤の飛散による作業環境の劣化を防止し得るようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を下水用の水路トンネルに適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図７において１は円形断面のシールドトンネルで、掘削穴２の内面にセグメント３〜７が一次覆工され、該セグメント３〜７の内面に繊維強化プラスティックからなる極薄の二次覆工壁、実施形態では２〜３ｍｍ厚の極薄のＦＲＰ（繊維強化プラスティック）層８が覆工されている。
【００１９】
前記繊維強化プラスティック層８は、ガラス繊維製の不織布からなる繊維強化プラスティックシート９をセグメント３〜７の内面に接着して形成され、この状況は図２のようである。
すなわち、セグメント３〜７の内面を清掃し下地を処理後、当該表面に後述する不織布の定着を促すプライマ剤を塗布し、この後二次覆工資材供給装置１０と塗布装置１１とを前後してトンネル１内に搬入する。
【００２０】
このうち、二次覆工資材供給装置１０は図２，３のように、トンネル１内を移動可能な機台１２と各一対の走行車輪１３，１４とを有し、その駆動側走行車輪１３の車軸１５にスプロケット１６が固定されている。
一方、機台１２上の一端部に軸受１７を介して回動軸１８が回転自在に支持され、該軸１８の一端部に手漕ハンドル１９の基端部が回動可能に連結されている
【００２１】
前記回動軸１８にスプロケット２０が固定され、該スプロケット２０と前記スプロケット１６との間にチェーン２１が巻き掛けられ、前記ハンドル１９の動力をスプロケット２０，１６およびチェーン２１を介して、 車軸１５に伝達可能にしている。図中、２２はブレーキレバーで、その起倒操作を介して前記動力の断続を可能にしている。
【００２２】
機台１２上の中央に支柱２３が立設され、該支柱２３の上端部にラックピニオン機構を駆使したロータリーブラケット２４が設置されている。
前記ブラケット２４は、操作ハンドル２５を介して支柱２３の円周上を所望角度回動可能に設けられ、該ブラケット２４上にラックピニオン機構を駆使した軸継手２６が設けられている。
【００２３】
軸継手２６は、旋回ハンドル２７に連係する出力軸２８を備え、該出力軸２８は旋回ハンドル２７の回動軸と直交配置されていて、該軸２８に基枠２９の中央部を固定している。
基枠２９の両端部に一対のブラケット３０が設けられ、該ブラケット３０の先端部にシートロール３１の管状の芯軸３２が回転自在に支持されている。
【００２４】
前記シートロール３１は長尺の繊維強化プラスティックシート９を捲回してロール状に形成され、その表面から上記シート９を繰り出し可能にしている。
前記基枠２９の両端部に主枠３３，３３の一端が固定され、該枠３３の他端部に張出枠３４が突設されている。
【００２５】
張出枠３４，３４の先端部に、軸受３５を介して支軸３６が回動自在に支持され、該軸３６に揺動アーム３７が固定されている。
揺動アーム３７の一側にスライドガイド３８が設けられ、該ガイド３８にスクリュシャフト３９が摺動可能に嵌合している。
【００２６】
スクリュシャフト３９の先端部の螺軸部は、主枠３３に固定したナット４０にねじ込まれ、そのねじ込み量を調整ハンドル４１で調整可能にしている。
調整ハンドル４１は、その回動操作を介して揺動アーム３７の起立角度を調整可能にされ、トンネル断面の大小および内面の曲率の変化に対応可能にしている
【００２７】
図中、４２は揺動アーム３７の一側と主枠３３との間に掛け渡したリターンスプリングで、その弾性によって揺動アーム３７を上向きに回動可能に付勢している。４３，４４は主枠３３および揺動アーム３７の先端部間に掛け渡した補強枠である。
【００２８】
前記揺動アーム３７の他側端部間にローラー取付枠４５が掛け渡され、該枠４５に複数組の支持脚４６〜４８が取付けられている。
支持脚４６〜４８の長さは、前記取付枠４５の中央に向かって漸増し、その各一対の先端部間に同様な押圧ローラー４９〜５１が回転自在に支持されている。
【００２９】
押圧ローラー４９〜５１は、各一対の支持脚４６〜４８間に斜状または直角に配置され、それらの転動面をセグメント３〜７の円周方向の内面に接触可能にしている。
【００３０】
前記主枠３３，３３の中間部に架枠５２が突設され、これらの先端部に一対のテンションローラー５３が近接して配置され、該ローラ５３の間に前記繊維強化プラスティックシート９を導き入れている。
図中、５４はブラケット３０の先端部に着脱可能に設けた支軸で、前記芯軸３２に係合可能にされ、５５は略コ字形状に枠組したウェイトで、その両端部を前記基枠２９に固定している。
【００３１】
一方、塗布装置１１は走行車輪５６を備えた架台５７に、二次覆工用資材である液状の接着用樹脂、実施形態ではエポキシアクリレート樹脂収納タンク５８と、上記樹脂の硬化を促す液状の硬化剤収納タンク（図示略）と、これらの圧送ポンプ（図示略）と、ミキサー５９とが設けられ、これらの混合液を単一の圧送ホース６０を介して、塗布ローラ６１へ圧送可能にしている。
【００３２】
上記圧送ホース６０は少なくとも施工距離分、実施形態では１０ｍ以上の長さを有し、また塗布ローラ６１は、上記ホース６０に連通する芯軸周面に多数の噴口を備え、該噴口から前記混合液を吐出可能にしている。
【００３３】
このように構成した本発明のトンネル内壁の形成装置は、二次覆工資材供給装置１０と塗布装置１１とを別々に構成したから、これらの装置を一体に構成した従来の装置に比べ構成が簡単で小形軽量であり、特別な駆動源を要せず手押し移動可能であり、その持ち運びや使用を容易に行なえ、水路用トンネルのような小形のトンネルや、急曲線トンネルの施工に対応できる。
【００３４】
しかも、塗布装置１１は、後述のように装置本体側で接着用樹脂とその硬化剤の二液を混合し、これを単一の圧送ホース６０で塗布ローラー６１へ圧送しているから、それぞれのホースで二液をローラーへ圧送し、これらを吹き付ける従来の装置に比べて、ホースや圧送ポンプを節減でき、構成の簡潔化と製作の低廉化を促せるとともに、接着用樹脂およびその硬化剤の飛散を防止し、良好な作業環境と平滑な二次覆工壁８を得られる。
【００３５】
次に上記装置を用いてトンネル１を築造する場合、シールド掘削機を介して掘削穴２を掘削し、該穴２の内壁にセグメント３〜７を組み立て、該セグメント３〜７の表面を清掃し、凹凸部を補修する等して平滑に下地処理する。
この後、セグメント３〜７の内面の一施工区間に亘ってプライマ剤を塗布し、その乾燥後に塗布装置１１を搬入し、これを手押し操作で所定位置へ移動する。
【００３６】
この場合、本発明は二次覆工をトンネル１の縦断方向、つまり軸方向に施工するから、一定の施工距離分セグメント３〜７を軸方向へ巻き立てたところで、前記塗布装置１１を搬入し、これをセグメント施工側の定位置に移動する。
【００３７】
次に二次覆工資材供給装置１０をトンネル１内に搬入する。
その際、上記装置１０は、前述のように小形軽量であるから手押し移動でき、また他の移動手段として、例えば前記装置１０に作業者が乗り込み、手漕ハンドル１９を操作して、該ハンドル１９を基端部を支点に上下方向へ往復角運動する
【００３８】
このようにすると、回動軸１８が駆動回動し、これにスプロケット２０が同動して、その回動力がチェーン２１を介しスプロケット１６に伝達され、スプロケット１６と一体の車軸１５が駆動し、車輪１３が駆動して、二次覆工資材供給装置１０が走行する。
【００３９】
そして、二次覆工資材供給装置１０を所定位置へ移動後、そのマット貼付け姿勢を調整する。
すなわち、操作ハンドル２５を回動操作し、基枠２９およびローラー取付枠４５等を支柱２３を中心に水平に旋回し、例えばブラケット３０をトンネル１の軸方向と平行で、かつ機台１２の端面と平行に正対させる。
【００４０】
次に旋回ハンドル２７を回動操作し、基枠２９およびローラー取付枠４５等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、その第１施工時はローラー取付枠４５を略水平に設定し、押圧ローラー４９〜５１をトンネル１の天端部に位置付ける。
この状況は図３，４のようで、押圧ローラー４９〜５１がトンネル１の天端部の円周方向に沿って位置する。
【００４１】
このような状況の下で支軸５４，５４間にシートロール３１を取付け、該ロール３１から繊維強化プラスティックシート９を繰り出し、その一端をテンションローラー５３，５３の間に導き、これを押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡すとともに、その所定長さを前記ローラー４９〜５１の後方、つまり施工方向と反対方向へ引き出して置く。
【００４２】
その際、揺動アーム３７の上端部を支軸３６を支点に、スプリング４２の弾性に抗してシートロール３１側へ押し倒し、押圧ローラー４９〜５１と天端部との間に隙間を形成し、この隙間に前記補強繊維シート９を導き入れる。
【００４３】
この場合、調整ハンドル４１を回動操作し、ナット４０に対しスクリューシャフト３９のねじ込み量を加減すると、揺動アーム３７の起立角度が変化し、押圧ローラー４９〜５１の高さを調整できるから、繊維強化プラスティックシート９に対する押圧力や、トンネル１の断面形状の変化に多少の融通性を得られる。
【００４４】
そして、この後揺動アーム３７をスプリング４２の弾性によって原状に復帰させ、繊維強化プラスティックシート９を押圧ローラー４９〜５１を介して天端部に押し付ける。
この状況は図５のようで、前記繊維強化プラスティックシート９がその幅方向に亘って複数の押圧ローラー４９〜５１で押し付けられ、かつ該ローラー４９〜５１の外端面が、トンネル１の内面と略同形状に配置されているから、前記シート９を精密かつ均一に押圧し、その皺の発生を防止して平滑かつ良好な仕上がりを得られることになる。
【００４５】
この後、押圧ローラー４９〜５１から引き出した繊維強化プラスティックシート９を保持して天端部に沿わせ、その先端部を天端部の施工開始位置に押し当てる。
一方、前記搬入した塗布装置１１の圧送ホース６０を施工開始側へ引き伸ばし、塗布ローラ６１を施工開始部の補強繊維シート９へ軽く押し付ける。
【００４６】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂とその硬化剤を混合して圧送ホース６０へ圧送する。
このようにすると、接着用樹脂と硬化剤の混合液が塗布ローラー６１から吐出し、これが前記繊維強化プラスティックシ−ト９を浸透してセグメント３，４の内面に到達し、その後急速に硬化して乾燥し上記シート９を接着する。
【００４７】
こうして、繊維強化プラスティックシート９の一端部を接着後、該シート９から手を放し、塗布ローラー６１を前記接着位置から図２の矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を同方向へ手押しで移動して、上記シート９をセグメント３，４の内面に連続的に接着する。
【００４８】
この場合、塗布ローラー６１を可及的に二次覆工資材供給装置１０と近接移動し、それらの間に位置する前記繊維強化プラスティックシート９の天端部からの撓みを防止することが望ましい。
また、本発明は混合液を塗布ローラー６１から低速で吐出し、従来のように勢い良く吹き出していないから、それらの飛散による作業環境の劣化を防止し、作業環境を改善して二次覆工壁８を平滑に形成する。
【００４９】
一方、上記のように二次覆工資材供給装置１０を移動すると、押圧ローラー４９〜５１が前記繊維強化プラスティックシート９の上端部を天端側に押し付けて転動し、これにより前記シート９が緊張してシートロール３１が引き回され、該ロール３１から前記移動分のシート９が繰り出される。
【００５０】
そして、二次覆工資材供給装置１０が施工距離移動したところで、前記繊維強化プラスティックシート９を切断し、その切断端部を塗布ローラ６１を介して天端部の施工終端部に接着する。
こうして、天端部の施工区間の全域に前記繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻し、二次覆工資材供給装置１０を施工開始位置へ移動する。
【００５１】
その際、調整ハンドル４１を回動操作し、スクリューシャフト３９のねじ込み量を減退し、揺動アーム３７を前傾させ、押圧ローラー４９〜５１を天端部から離間させて、前記ローラー４９〜５１と二次覆工壁８との擦過を阻止する。
【００５２】
そして、二次覆工資材供給装置１０の移動後、前述と同じ要領で前記装置１０のマット貼付け姿勢を調整する。
すなわち、操作ハンドル２５を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を支柱２３を中心に旋回し、二次覆工資材供給装置１０を正対させる。
【００５３】
また、旋回ハンドル２７を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、ローラー取付枠４５を略垂直に位置付け、各押圧ローラー４９〜５１を天端部に形成した二次覆工壁８の一端に隣接するセグメント４〜６に位置付ける。この状況は図６のようである。
【００５４】
このような状況の下で前述と同様に、シートロール３１から繊維強化プラスティックシート９を繰り出し、その一端をテンションローラ５３，５３の間に導き、これを押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡すとともに、その所定長さを前記ローラー４９〜５１の後方、つまり施工方向と反対方向へ引き出し、これを側壁部に沿わせて、その先端部を側壁部の施工開始位置に押し当てる。
【００５５】
次に塗布装置１１の圧送ホース６０を施工開始側へ引き伸ばし、塗布ローラー６１を前記繊維強化プラスティックシート９の端部に軽く押し付ける。
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂と硬化剤を混合して圧送ホース６０へ圧送し、これらを塗布ローラー６１から吐出し、前記シート９をセグメント４〜６の内面に接着する。
【００５６】
こうして、繊維強化プラスティックシート９の一端部を接着後、該シート９から手を放し、塗布ローラー６１を前記接着位置から図２の矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を塗布ローラー６１と同方向へ略同速度で手押し移動し、前記シート９をセグメント４〜６の内面に連続的に接着する。
【００５７】
一方、上記のように二次覆工資材供給装置１０を移動すると、押圧ローラー４９〜５１が前記繊維強化プラスティックシート９の先端部を側壁側に押し付けて転動し、これにより前記シート９が緊張してシートロール３１が引き回され、該ロール３１から前記移動分の前記シート９が繰り出される。
【００５８】
そして、二次覆工資材供給装置１０が施工距離移動したところで、前記繊維強化プラスティックシート９を切断し、その切断端部を塗布ローラ６１を介して側壁部の施工終端部に接着する。
こうして、側壁部の施工区間の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻し、二次覆工資材供給装置１０を施工開始位置へ移動する。
【００５９】
前記装置１０の移動後、前述と同じ要領で操作ハンドル２５と旋回ハンドル２７を回動操作し、上記装置１０のマット貼付け姿勢を調整する。
【００６０】
このうち、旋回ハンドル２７を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、ローラー取付枠４５を略垂直に位置付け、各ローラー４９〜５１を天端部に形成した二次覆工壁８の他端に隣接するセグメント４〜６に位置付ける。この状況は図７のようである。
【００６１】
このような状況の下で前述と同様に、シートロール３１から繰り出した前記シート９をテンションローラ５３を介して押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡し、その所定長さを前記ローラー４９〜５１から引き出して側壁部に沿わせ、その先端部を側壁部の施工開始位置に押し当て、当該部に塗布ローラ６１を軽く押し付ける。
【００６２】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、搭載した接着用樹脂と硬化剤を介し、前記シート９の先端部をセグメント４〜６の内面に接着する。
この後、塗布ローラ６１を矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を塗布ローラー６１と同方向へ略同速度で手押し移動して、前記シート９をセグメント４〜６の内面に連続的に接着する。
【００６３】
そして、二次覆工資材供給装置１０を施工距離移動し、側壁部の施工区間の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止する。
【００６４】
こうして、トンネル１の天端部と両側壁に二次覆工壁８を形成後、未覆工の底部を二次覆工する場合は、二次覆工資材供給装置１０を施工区間外に搬出し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻す。
【００６５】
この場合、前述の覆工法では二次覆工壁８の形成毎に二次覆工資材供給装置１０を施工開始側へ移動しているが、施工終端部で次期覆工を準備し、当該部を起点に前記装置１０を施工開始側へ折り返し移動すれば、前記移動の煩雑や手間がなくなり、その分この種の覆工を迅速に行なえる。
【００６６】
この後、シートロール３１を用意し、これをトンネル１の底部の施工開始位置に位置付け、かつ施工方向へ転がして、上記ロール３１から繊維強化プラスティックシート９を施工長分繰り出し、このシート９を切断後、その一端部を施工開始位置に押し当て、当該部に塗布ローラ６１を軽く押し付ける。
【００６７】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂と硬化剤を塗布ローラ６１へ供給し、繊維強化プラスティックシート９の先端部をセグメント６，７の内面に接着する。この後、塗布ローラ６１を施工方向へ転動し、前記シート９をセグメント６，７の内面に連続的に接着する。
【００６８】
こうして、トンネル１の底部の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着し、トンネル１の施工区間全域の内面に二次覆工壁８を形成後、該覆工壁８の表面を平滑に仕上げれば、一連の二次覆工作業が終了する。
【００６９】
この場合、例えば二次覆工資材供給装置１０の出力軸２８を長尺に形成し、押圧ローラー４９〜５１の旋回域を機台１２の外側に配置し、前記ローラー４９〜５１を出力軸２８を中心に３６０゜回動可能にすれば、前述のようにトンネル１の底部を二次覆工する場合の特別な工程を要せず、作業が単純化し合理化を図れる。
【００７０】
こうして築造したトンネル１は、繊維強化プラスティックからなる極薄の二次覆工壁８を形成したから、所要のトンネル内空を得るに当たって、掘削穴２の小径化と掘削作業の簡易化、掘削設備の小能力化とセグメントの小径化、更に工期の短縮と工費の低減を図れる。
【００７１】
また、本発明は二次覆工壁８を形成する繊維強化プラスティック層をトンネル１の縦断方向、つまり軸方向に形成しているから、これを円周方向に形成したものに比べて、流体摩擦係数ないし流体摩擦が小さく、流体の流量損失を低減できるとともに、二次覆工壁８における流体の剥離作用を防止し、トンネル１の耐久性を向上することができる。
しかも、本発明は液剤を塗布し、従来のように吹き付けていないから、平滑な二次覆工壁８が得られ、前記流体摩擦係数ないし流体摩擦の低下を促す。
【００７２】
図８乃至図１４は本発明の他の実施形態を示し、前述の実施形態と対応する構成部分に同一の符号を用いている。
これらの実施形態は前記繊維強化プラスティックシ−ト９として、ガラス繊維に紫外線硬化型の樹脂、例えば不飽和ポリエステル樹脂若しくはエポキシアクリレート樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂等を含浸した粘着性を有する、いわゆる紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシート（以下、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシートと呼ぶ）６２を用い、これを施工条件に応じて巻き立て後または巻き立て前のセグメント３〜７の内面に接着し、該繊維強化プラスティックシート６２に紫外線を照射して硬化させている。
【００７３】
前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は施工条件に応じて適宜寸法のものを用い、その内外面に透明なフィルム状の剥離シ−ト６３,６４を接着して粘着面を密封し、常時はこれを暗室等に保管している。
【００７４】
このうち、図８乃至図１４は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では掘削穴２の内面にセグメント３〜７を巻きたて、このセグメント３〜７の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付け、かつこれを硬化させている。
【００７５】
図中、６５はセグメント３〜７の内面に塗布したプライマー等の下地処理剤、６６は紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の接着時に使用する押圧ローラ、６７，６８はセグメント３〜７の内面に形成した凹部であるボルトボックスと注入孔で、これらにモルタル等の充填部材６９を填充している。
【００７６】
７０はセグメント３〜７の内面の周囲に形成した凹部である継手溝で、該溝７０にコーキング材（図示略）が充填される。７１はエアーガン、７２はトンネル１内に搬入した紫外線照射装置で、キャスタ７３を備えた架台７４に略半円形断面のロータリー枠７５を回転自在に支持し、該枠７５に複数の直管状の紫外線ランプ７６をトンネル１の軸方向に配置している。
【００７７】
すなわち、この実施形態は図８のように掘削穴２内の一定区間にセグメント３〜７を巻き立て、セグメント３〜７の表面、ボルトボックス６７、注入孔６８、継手溝７０にエアーガン７１を吹き付け、それらを清浄する。この状況は図９のようである。
この後、図１０のようにボルトボックス６７、注入孔６８にモルタル６９を充填し、継手溝７０にコーキング部材（図示略）を装着して、それらを穴埋め後、セグメント３〜７の表面に下地処理剤６５を塗布し、密着性の良い平滑な下地を形成する。
【００７８】
次に所定長さの紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を用意し、これをトンネル１の天端部に軸方向に沿って保持し、その一方の剥離シート６４を引き剥がし、露出した前記シート６２の粘着面をセグメント３〜７の表面に押し当てて貼り付ける。
その際、押圧ローラ６６を別の剥離シート６３上に押し当てて移動し、前記シート６２と下地処理剤６５との間に混入した気泡を押し出し、前記シート６２を密着させるとともに、隣接の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２と平行かつ近接して貼り付ける。この状況は図１１および図１２のようである。
【００７９】
このように紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の貼付けは、剥離シート６４を引き剥がし、下地処理剤６５へ貼り付ける簡単な作業で、特別な設備や工具を要せず、前述のように補強繊維シートをセグメントに押し当て、その表面を塗布ローラで接着剤等を塗布する煩雑な作業から解消され、これを迅速に行なえる。
【００８０】
また、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は、保有する粘着力で略瞬時にセグメントに接着されるから、硬化剤に促進剤を添加して接着剤を作成し、かつ接着剤の接着効果に一定の時間を要する従来の施工法に比べて、合理的で作業能率が良く、従来のように一定の接着強度を得る間、前記シートを支え持つ不合理やその労力の負担を解消し、しかもその際の不自然な作業姿勢を強いられることが無い。
【００８１】
こうして、トンネル１の略上半部周面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼付けたところで、当該施工現場に紫外線照射装置７２を搬入し、そのロータリー枠７５を上向きに設定して、紫外線ランプ７６をＯＮする。
【００８２】
このようにすると、各ランプ７６から紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２に向けて紫外線が照射され、これが透明な剥離シート６３を透過して前記シート６２に進入し、その内部に添加した光硬化開始剤の反応を促して、前記シート６２が表面から急速に硬化し始め、トンネル１の略上半部周面に前記繊維強化プラスティック層８と同質の極薄（２．５ｍｍ）の二次覆工壁が形成される。剥離シート６３は紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の硬化後、引き剥がされる。
【００８３】
その際、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２が非常に速く硬化し、またその表面を剥離シート６３が被覆しているため、前記硬化時にスチレンが殆ど放出されず、樹脂の飛散もないから、作業環境が良好に保たれる。
【００８４】
また、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は温度の高低に関係なく硬化するため、施工場所の温度管理が容易で作業条件を容易に設定でき、前記シート６２の保管も容易になる。
更に、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は、前述の紫外線硬化型繊維強化プラスティック単体で組成され、いわゆる一液性であるから、余った樹脂を再び使用でき、材料の無駄がなく経済的である。
【００８５】
こうして形成した二次覆工壁は、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２によって一様な厚さを得られるから、繊維強化プラスティックシートに接着剤を塗布して形成する前述の二次覆工壁に比べて、壁厚の管理が容易で合理的に行なえるとともに、平滑な仕上り面を得られ、流水抵抗の低減を図れる。
【００８６】
そして、前記二次覆工壁形成後、紫外線照射装置７２を施工現場から移動し、トンネル１の下部周面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を前述と同じ要領で貼り付ける。
この後、当該施工現場に紫外線照射装置７２を移動し、そのロータリー枠７５を下向きに設定し、紫外線ランプ７６をＯＮして、紫外線を前記シート６２に照射する。この結果、前記シート６２が硬化し、トンネル１の略下半部周面に前記繊維強化プラスティック層８と同質の極薄の二次覆工壁が形成される。この状況は図１２のようである。
【００８７】
この後、隣接する紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の間に帯状の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を重合して貼り付け、これに紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化して一様な二次覆工壁面を形成する。
【００８８】
このように、この実施形態はセグメント３〜７を組み立て後、該セグメント３〜７の凹部を充填して平坦面に形成し、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を施工現場で一括して貼り付けるようにしたから、前記貼付け作業を合理的かつ速やかに行なえ、前記シート６２を無駄なく使用できるとともに、平滑な二次覆工壁面を得られる。
【００８９】
図１５乃至図１９は本発明を応用した別の形態を示し、この応用形態ではセグメント３〜７の組み立て前に予め紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を接着し、これを施工現場に搬入して巻き立てている。
すなわち、工場等でセグメント３〜７の内面を図１６のようにエアーガン７１を介して掃除し、その表面に下地処理剤６５を塗布し、この処理剤６５上に前述の要領で紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付ける。この状況は図１７のようである。
【００９０】
その際、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を剥離シート６３，６４と一緒に各セグメント３〜７の形状寸法に裁断し、かつボルトボックス６７、注入孔６８の対応位置を剥離シート６３，６４と一緒に刳り貫いて置くことが望ましい。
この後、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２に紫外線ランプ（図示略）または太陽光を介して紫外線を照射し、該シート６２を硬化させる。
前記硬化後、剥離シート６３を接着して置き、セグメント３〜７の運搬や組み立て時に前記シート６２の硬化面が損傷する事態を未然に防止することが望ましい。
【００９１】
次に前記セグメント３〜７を施工現場へ運搬し、これらを巻き立てる。
この場合、前述のように紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２や剥離シート６３のボルトボックス６７および注入孔６８の対応位置が刳り貫かれているから、セグメント３〜７の組み立て作業が可能になる。
【００９２】
この後、図１８のようにボルトボックス６７、注入孔６８にモルタル６９を充填し、継手溝７０にコーキング部材（図示略）を装着し、それらを穴埋めしたところで、モルタル６９の表面に下地処理剤６５を塗布し、当該部に例えば前記刳り貫いた各紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付ける。
そして、これらのシート６２に前記紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化させて二次覆工壁面を形成する。
【００９３】
この後、隣接する紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２間に、適宜形状の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を重合して貼り付け、これに紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化して一様な二次覆工壁面を形成する。
【００９４】
このように、応用形態はセグメント３〜７の組み立て前に、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付け、二次覆工壁を形成するようにしたから、前記シート６２の取り付けの生産性の向上と、二次覆工壁作製の合理化を図れ、ボルトボックス６７削減タイプのセグメント３〜７に適用すれば、前述の効果が一層増進し好適である。
また、この応用形態は施工現場での紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の貼り付け作業を大幅に割愛できるから、十分な作業スペースを得られない狭小なトンネル１の施工条件に好適である。
【００９５】
なお、以上の実施形態および応用形態は新設のトンネルの施工に適用しているが、これに限らず例えば既設トンネルの補修ないしトンネル内コンクリ−ト壁の剥落防止、トンネルの耐震補強、スチールセグメントの防食、防錆に適用することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、複数の繊維強化プラスティックシ−トを前記一次覆工壁内面の円周方向に隣接して配置するから、施工が容易で設備費を低減でき、工期の短縮化と工費の低減を図れるとともに、例えば水路トンネルの場合、流体摩擦や剥離作用が低下し、前記繊維強化プラスティック壁の耐久性ないし寿命を向上することができる。
【００９７】
請求項２の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トは、表裏両面に粘着面を有し、該粘着面に剥離シ−トを接着した紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トであって、前記裏面の剥離シ−トを剥離し、かつ表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁内面に押し当てて接着するから、繊維強化プラスティックシ−トの取り扱いの容易化と、接着時の繊維強化プラスティックシ−トの表面側粘着面の保護を図れ、繊維強化プラスティックシ−トを容易かつ安全に一次覆工壁内面に接着できるとともに、表面側の剥離シ−ト上に押圧ロ−ラを転動可能にして、一次覆工壁と繊維強化プラスティックシ−トとの間に混入した気泡を排除し、平滑な繊維強化プラスティック壁を形成することができる。
請求項３の発明は、前記剥離シ−トは透明で、表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トに紫外線または太陽光を照射して硬化させるから、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着できるとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止することができる。
【００９８】
請求項４の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トの硬化後、前記表面の剥離シ−トを剥離するようにしたから、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止することができる。
請求項５の発明は、前記複数の繊維強化プラスティックシ−トを、一次覆工壁内面の円周方向の全域に亘って隣接して配置するようにしたから、円形断面のトンネル内壁の形成に好適な効果がある。
【００９９】
請求項６の発明は、シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−の各回転軸心をトンネルの軸方向と直交方向に設け、該シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−をトンネルの軸方向に沿って移動可能にするとともに、前記押圧ロ−ラ−を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って所定角度旋回可能にしたから、複数の繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの軸方向に沿って確実に接着できるとともに、これを円周方向に隣接して配置することができる。
請求項７の発明は、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを垂直軸周りに旋回可能にしたから、一次覆工壁の状況および作業条件に容易に応じられる効果がある。
【０１００】
請求項８の発明は、前記押圧ロ−ラ−を、その回転軸方向と直交方向へ揺動可能で原位置に復帰回動可能に付勢した揺動ア−ムに設けたから、前記押圧ロ−ラ−によって繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁に密着させ、前記繊維強化プラスティックシ−トの接着を円滑かつ確実に行なうことができる。
請求項９の発明は、前記押圧ロ−ラ−を複数設け、該ロ−ラ−の各回転軸を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って直列に設置し、各押圧ロ−ラ−を前記繊維強化プラスティックシ−トの幅方向に配置して押し当て可能にしたから、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁の内面に円滑かつ確実に定着することができる。
請求項１０の発明は、接着用樹脂とその硬化剤を吐出し、前記一次覆工壁内面に配置した繊維強化プラスティックシ−トの表面を転動可能な塗布ロ−ラ−を前記押圧ロ−ラ−の後方に設けたから、接着用樹脂とその硬化剤を別々に供給して吹き付ける従来の装置に比べ、構成が簡単で、液剤の飛散による作業環境の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により築造したトンネルの実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す正面図である。
【図３】 本発明に適用した二次覆工資材供給装置の一例を示す正面図である。
【図４】 図３の側面図である。
【図５】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、その初期の施工状態を示している
【図６】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、図５の後の施工状態を示している
【図７】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、図６の後の施工状態を示している
【図８】 本発明の第２の実施形態を示す断面図で、一次覆工壁の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシートによる二次覆工壁を施工した状況を示している。
【図９】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面をエアーガンで掃除している。
【図１０】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面の各凹部に充填部材を填充している。
【図１１】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、セグメントの内面に塗布した下地処理剤に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１２】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面に塗布した下地処理剤に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１３】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面上半部周面に貼り付けた紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートに、紫外線照射装置を介して紫外線を照射している。
【図１４】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面下半部周面に貼り付けた紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートに、紫外線照射装置を介して紫外線を照射している。
【図１５】 本発明の応用形態を示す断面図で、一次覆工壁の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートによる二次覆工壁を施工した状況を示している。
【図１６】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立て前のセグメントの内面をエアーガンで掃除している。
【図１７】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立て前のセグメントの内面に各凹部の対応位置を刳り貫いて、紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１８】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面の各凹部に充填部材を填充している。
【図１９】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、前記充填部材の填充後、当該部に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【符号の説明】
１ トンネル
３〜７ 一次覆工壁（セグメント）
８ 二次覆工壁
９ 繊維強化プラスティックシ−ト
３１ シートロール
４９〜５１,６６ 押圧ローラー
６１ 塗布ローラー
６２ 紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート（二次覆工壁）
【発明の属する技術分野】
本発明は水路トンネルの繊維強化プラスティックシ−トによる二次覆工に好適で、前記プラスティックライニングによる流体摩擦と剥離作用を低下して、流量損失の低下を抑制し、耐久性を向上するとともに、従来の接着用樹脂の吹き付け法を廃し、作業環境と作業性を改善し、平滑で一様な厚さの二次覆工面を容易かつ速やかに得られるとともに、工期の短縮化と工費の低減ないし合理化を図れ、しかも簡単な構造で簡便に使用でき、設備の小規模化と低廉化を図れ、内空面積の小さなトンネルや急曲線施工にも対応できるようにした、トンネル内壁の形成方法およびその形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールドトンネルは、シールド掘進後に一次覆工としてセグメントを組み立て、該セグメントの内面に一次覆工の補強や防水、内装を目的として、二次覆工に場所打ちコンクリートを巻き立てていた。
【０００３】
しかし、この従来のシールドトンネルは施工および機能上、二次覆工のコンクリートを所定厚以上に施工しなければならず、そのため所定のトンネル内空を確保する必要上、上記厚さ分掘削断面が拡大して、シールド掘進が大掛かりになり、シールド掘進機の大形化や掘削土量の増大、セグメントの大口径化等を招いて、工期の長期化と工費の増大を助長するという問題があった。
【０００４】
特に、上記問題は下水用トンネルの場合、汚水に含まれる硫化水素等に起因して、二次覆工コンクリートが腐食し、耐久性が低下するという問題があり、予ねてよりその改善が望まれていた。
【０００５】
従来、このような問題を解決するものとして、例えば特開平８−２１１９４号公報では、一次覆工用のセグメントの内面に接着剤を介して、二次覆工用のＦＲＰ板を接着しており、また特開平１０−３７６９０号公報では、一次覆工用のセグメントの内面に、ＦＲＰを形成する合成樹脂とその硬化剤を吹き付けて、薄厚のＦＲＰ層を形成していた。
【０００６】
しかし、この従来の二次覆工法は、前者の場合、ＦＲＰ板の製作とその接着作業を要して、型製作や成形機等に多大の設備費を要する上に、ＦＲＰ板の貼り付けが煩雑で工期の長期化と工費の上昇を助長する問題があった。
【０００７】
また、後者の場合、合成樹脂とその硬化剤を吹き付けているため、液剤の飛散によって作業環境が劣化するとともに、平滑な仕上り面が得難く、しかもＦＲＰ層をトンネルの円周方向に形成しているため、ＦＲＰ層の接合部が流体摩擦を形成する上に、ＦＲＰ層の剥離を助長して該層の耐久性が低下し、更に二次覆工設備として、ビームを有するクローラーと、ビームを移動可能な覆工装置とを要して大規模かつ高価になり、内空面積が小さいトンネルや曲率半径の小さなトンネルに対応できない等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決し、水路トンネルの繊維強化プラスティックシ−トによる二次覆工に好適で、前記プラスティックライニングによる流体摩擦と剥離作用を低下して、流量損失の低下を抑制し、耐久性を向上するとともに、従来の接着用樹脂の吹き付け法を廃し、作業環境と作業性を改善し、平滑で一様な厚さの二次覆工面を容易かつ速やかに得られるとともに、工期の短縮化と工費の低減ないし合理化を図れ、しかも簡単な構造で簡便に使用でき、設備の小規模化と低廉化を図れ、内空面積の小さなトンネルや急曲線施工にも対応できるようにした、トンネル内壁の形成方法およびその形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明は、トンネルの一次覆工壁内面に所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを押し当てて押圧し、薄厚の繊維強化プラスティック壁をトンネルの軸方向に沿って形成するトンネル内壁の形成方法において、複数の前記繊維強化プラスティックシ−トを前記一次覆工壁内面の円周方向に隣接して配置し、施工が容易で設備費を低減でき、工期の短縮化と工費の低減を図るとともに、例えば水路トンネルの場合、流体摩擦や剥離作用が低下し、前記繊維強化プラスティック壁の耐久性ないし寿命を向上するようにしている。
【００１０】
請求項２の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トは、表裏両面に粘着面を有し、該粘着面に剥離シ−トを接着した紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トであって、前記裏面の剥離シ−トを剥離し、かつ表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁内面に押し当てて接着するようにして、繊維強化プラスティックシ−トの取り扱いの容易化と、接着時の繊維強化プラスティックシ−トの表面側粘着面の保護を図れ、繊維強化プラスティックシ−トを容易かつ安全に一次覆工壁内面に接着するとともに、表面側の剥離シ−ト上に押圧ロ−ラを転動可能にして、一次覆工壁と繊維強化プラスティックシ−トとの間に混入した気泡を排除し、平滑な繊維強化プラスティック壁を形成するようにしている。
請求項３の発明は、前記剥離シ−トは透明で、表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トに紫外線または太陽光を照射して硬化させ、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止し得るようにしている。
【００１１】
請求項４の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トの硬化後、前記表面の剥離シ−トを剥離するようにして、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止し得るようにしている。
請求項５の発明は、前記複数の繊維強化プラスティックシ−トを、一次覆工壁内面の円周方向の全域に亘って隣接して配置するようにして、円形断面のトンネル内壁の形成に好適にしている。
【００１２】
請求項６の発明は、所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを捲回したシ−トロ−ルと、前記シ−トロ−ルから繰り出した前記繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの一次覆工壁内面の軸方向に押し当てて押圧する押圧ロ−ラ−とを備え、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを水平軸周りに旋回可能にし、前記一次覆工壁内面の円周方向の定位置に配置可能に設け、前記一次覆工壁内面に薄厚の繊維強化プラスティック壁を形成可能にしたトンネル内壁の形成装置において、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−の各回転軸心をトンネルの軸方向と直交方向に設け、該シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−をトンネルの軸方向に沿って移動可能にするとともに、前記押圧ロ−ラ−を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って所定角度旋回可能にして、複数の繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの軸方向に沿って確実に接着するとともに、これを円周方向に沿って隣接して配置し得るようにしている。
請求項７の発明は、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを垂直軸周りに旋回可能にし、一次覆工壁の状況および作業条件に容易に応じられるようにしている。
【００１３】
請求項８の発明は、前記押圧ロ−ラ−を、その回転軸方向と直交方向へ揺動可能で原位置に復帰回動可能に付勢した揺動ア−ムに設け、前記押圧ロ−ラ−によって繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁に密着させ、前記繊維強化プラスティックシ−トの接着を円滑かつ確実に行なえるようにしている。
請求項９の発明は、前記押圧ロ−ラ−を複数設け、該ロ−ラ−の各回転軸を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って直列に設置し、各押圧ロ−ラ−を前記繊維強化プラスティックシ−トの幅方向に配置して押し当て可能にし、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁の内面に円滑かつ確実に定着可能にしている。
請求項１０の発明は、接着用樹脂とその硬化剤を吐出し、前記一次覆工壁内面に配置した繊維強化プラスティックシ−トの表面を転動可能な塗布ロ−ラ−を前記押圧ロ−ラ−の後方に設け、接着用樹脂とその硬化剤を別々に供給して吹き付ける従来の装置に比べ、構成が簡単で、液剤の飛散による作業環境の劣化を防止し得るようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を下水用の水路トンネルに適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図７において１は円形断面のシールドトンネルで、掘削穴２の内面にセグメント３〜７が一次覆工され、該セグメント３〜７の内面に繊維強化プラスティックからなる極薄の二次覆工壁、実施形態では２〜３ｍｍ厚の極薄のＦＲＰ（繊維強化プラスティック）層８が覆工されている。
【００１９】
前記繊維強化プラスティック層８は、ガラス繊維製の不織布からなる繊維強化プラスティックシート９をセグメント３〜７の内面に接着して形成され、この状況は図２のようである。
すなわち、セグメント３〜７の内面を清掃し下地を処理後、当該表面に後述する不織布の定着を促すプライマ剤を塗布し、この後二次覆工資材供給装置１０と塗布装置１１とを前後してトンネル１内に搬入する。
【００２０】
このうち、二次覆工資材供給装置１０は図２，３のように、トンネル１内を移動可能な機台１２と各一対の走行車輪１３，１４とを有し、その駆動側走行車輪１３の車軸１５にスプロケット１６が固定されている。
一方、機台１２上の一端部に軸受１７を介して回動軸１８が回転自在に支持され、該軸１８の一端部に手漕ハンドル１９の基端部が回動可能に連結されている
【００２１】
前記回動軸１８にスプロケット２０が固定され、該スプロケット２０と前記スプロケット１６との間にチェーン２１が巻き掛けられ、前記ハンドル１９の動力をスプロケット２０，１６およびチェーン２１を介して、 車軸１５に伝達可能にしている。図中、２２はブレーキレバーで、その起倒操作を介して前記動力の断続を可能にしている。
【００２２】
機台１２上の中央に支柱２３が立設され、該支柱２３の上端部にラックピニオン機構を駆使したロータリーブラケット２４が設置されている。
前記ブラケット２４は、操作ハンドル２５を介して支柱２３の円周上を所望角度回動可能に設けられ、該ブラケット２４上にラックピニオン機構を駆使した軸継手２６が設けられている。
【００２３】
軸継手２６は、旋回ハンドル２７に連係する出力軸２８を備え、該出力軸２８は旋回ハンドル２７の回動軸と直交配置されていて、該軸２８に基枠２９の中央部を固定している。
基枠２９の両端部に一対のブラケット３０が設けられ、該ブラケット３０の先端部にシートロール３１の管状の芯軸３２が回転自在に支持されている。
【００２４】
前記シートロール３１は長尺の繊維強化プラスティックシート９を捲回してロール状に形成され、その表面から上記シート９を繰り出し可能にしている。
前記基枠２９の両端部に主枠３３，３３の一端が固定され、該枠３３の他端部に張出枠３４が突設されている。
【００２５】
張出枠３４，３４の先端部に、軸受３５を介して支軸３６が回動自在に支持され、該軸３６に揺動アーム３７が固定されている。
揺動アーム３７の一側にスライドガイド３８が設けられ、該ガイド３８にスクリュシャフト３９が摺動可能に嵌合している。
【００２６】
スクリュシャフト３９の先端部の螺軸部は、主枠３３に固定したナット４０にねじ込まれ、そのねじ込み量を調整ハンドル４１で調整可能にしている。
調整ハンドル４１は、その回動操作を介して揺動アーム３７の起立角度を調整可能にされ、トンネル断面の大小および内面の曲率の変化に対応可能にしている
【００２７】
図中、４２は揺動アーム３７の一側と主枠３３との間に掛け渡したリターンスプリングで、その弾性によって揺動アーム３７を上向きに回動可能に付勢している。４３，４４は主枠３３および揺動アーム３７の先端部間に掛け渡した補強枠である。
【００２８】
前記揺動アーム３７の他側端部間にローラー取付枠４５が掛け渡され、該枠４５に複数組の支持脚４６〜４８が取付けられている。
支持脚４６〜４８の長さは、前記取付枠４５の中央に向かって漸増し、その各一対の先端部間に同様な押圧ローラー４９〜５１が回転自在に支持されている。
【００２９】
押圧ローラー４９〜５１は、各一対の支持脚４６〜４８間に斜状または直角に配置され、それらの転動面をセグメント３〜７の円周方向の内面に接触可能にしている。
【００３０】
前記主枠３３，３３の中間部に架枠５２が突設され、これらの先端部に一対のテンションローラー５３が近接して配置され、該ローラ５３の間に前記繊維強化プラスティックシート９を導き入れている。
図中、５４はブラケット３０の先端部に着脱可能に設けた支軸で、前記芯軸３２に係合可能にされ、５５は略コ字形状に枠組したウェイトで、その両端部を前記基枠２９に固定している。
【００３１】
一方、塗布装置１１は走行車輪５６を備えた架台５７に、二次覆工用資材である液状の接着用樹脂、実施形態ではエポキシアクリレート樹脂収納タンク５８と、上記樹脂の硬化を促す液状の硬化剤収納タンク（図示略）と、これらの圧送ポンプ（図示略）と、ミキサー５９とが設けられ、これらの混合液を単一の圧送ホース６０を介して、塗布ローラ６１へ圧送可能にしている。
【００３２】
上記圧送ホース６０は少なくとも施工距離分、実施形態では１０ｍ以上の長さを有し、また塗布ローラ６１は、上記ホース６０に連通する芯軸周面に多数の噴口を備え、該噴口から前記混合液を吐出可能にしている。
【００３３】
このように構成した本発明のトンネル内壁の形成装置は、二次覆工資材供給装置１０と塗布装置１１とを別々に構成したから、これらの装置を一体に構成した従来の装置に比べ構成が簡単で小形軽量であり、特別な駆動源を要せず手押し移動可能であり、その持ち運びや使用を容易に行なえ、水路用トンネルのような小形のトンネルや、急曲線トンネルの施工に対応できる。
【００３４】
しかも、塗布装置１１は、後述のように装置本体側で接着用樹脂とその硬化剤の二液を混合し、これを単一の圧送ホース６０で塗布ローラー６１へ圧送しているから、それぞれのホースで二液をローラーへ圧送し、これらを吹き付ける従来の装置に比べて、ホースや圧送ポンプを節減でき、構成の簡潔化と製作の低廉化を促せるとともに、接着用樹脂およびその硬化剤の飛散を防止し、良好な作業環境と平滑な二次覆工壁８を得られる。
【００３５】
次に上記装置を用いてトンネル１を築造する場合、シールド掘削機を介して掘削穴２を掘削し、該穴２の内壁にセグメント３〜７を組み立て、該セグメント３〜７の表面を清掃し、凹凸部を補修する等して平滑に下地処理する。
この後、セグメント３〜７の内面の一施工区間に亘ってプライマ剤を塗布し、その乾燥後に塗布装置１１を搬入し、これを手押し操作で所定位置へ移動する。
【００３６】
この場合、本発明は二次覆工をトンネル１の縦断方向、つまり軸方向に施工するから、一定の施工距離分セグメント３〜７を軸方向へ巻き立てたところで、前記塗布装置１１を搬入し、これをセグメント施工側の定位置に移動する。
【００３７】
次に二次覆工資材供給装置１０をトンネル１内に搬入する。
その際、上記装置１０は、前述のように小形軽量であるから手押し移動でき、また他の移動手段として、例えば前記装置１０に作業者が乗り込み、手漕ハンドル１９を操作して、該ハンドル１９を基端部を支点に上下方向へ往復角運動する
【００３８】
このようにすると、回動軸１８が駆動回動し、これにスプロケット２０が同動して、その回動力がチェーン２１を介しスプロケット１６に伝達され、スプロケット１６と一体の車軸１５が駆動し、車輪１３が駆動して、二次覆工資材供給装置１０が走行する。
【００３９】
そして、二次覆工資材供給装置１０を所定位置へ移動後、そのマット貼付け姿勢を調整する。
すなわち、操作ハンドル２５を回動操作し、基枠２９およびローラー取付枠４５等を支柱２３を中心に水平に旋回し、例えばブラケット３０をトンネル１の軸方向と平行で、かつ機台１２の端面と平行に正対させる。
【００４０】
次に旋回ハンドル２７を回動操作し、基枠２９およびローラー取付枠４５等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、その第１施工時はローラー取付枠４５を略水平に設定し、押圧ローラー４９〜５１をトンネル１の天端部に位置付ける。
この状況は図３，４のようで、押圧ローラー４９〜５１がトンネル１の天端部の円周方向に沿って位置する。
【００４１】
このような状況の下で支軸５４，５４間にシートロール３１を取付け、該ロール３１から繊維強化プラスティックシート９を繰り出し、その一端をテンションローラー５３，５３の間に導き、これを押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡すとともに、その所定長さを前記ローラー４９〜５１の後方、つまり施工方向と反対方向へ引き出して置く。
【００４２】
その際、揺動アーム３７の上端部を支軸３６を支点に、スプリング４２の弾性に抗してシートロール３１側へ押し倒し、押圧ローラー４９〜５１と天端部との間に隙間を形成し、この隙間に前記補強繊維シート９を導き入れる。
【００４３】
この場合、調整ハンドル４１を回動操作し、ナット４０に対しスクリューシャフト３９のねじ込み量を加減すると、揺動アーム３７の起立角度が変化し、押圧ローラー４９〜５１の高さを調整できるから、繊維強化プラスティックシート９に対する押圧力や、トンネル１の断面形状の変化に多少の融通性を得られる。
【００４４】
そして、この後揺動アーム３７をスプリング４２の弾性によって原状に復帰させ、繊維強化プラスティックシート９を押圧ローラー４９〜５１を介して天端部に押し付ける。
この状況は図５のようで、前記繊維強化プラスティックシート９がその幅方向に亘って複数の押圧ローラー４９〜５１で押し付けられ、かつ該ローラー４９〜５１の外端面が、トンネル１の内面と略同形状に配置されているから、前記シート９を精密かつ均一に押圧し、その皺の発生を防止して平滑かつ良好な仕上がりを得られることになる。
【００４５】
この後、押圧ローラー４９〜５１から引き出した繊維強化プラスティックシート９を保持して天端部に沿わせ、その先端部を天端部の施工開始位置に押し当てる。
一方、前記搬入した塗布装置１１の圧送ホース６０を施工開始側へ引き伸ばし、塗布ローラ６１を施工開始部の補強繊維シート９へ軽く押し付ける。
【００４６】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂とその硬化剤を混合して圧送ホース６０へ圧送する。
このようにすると、接着用樹脂と硬化剤の混合液が塗布ローラー６１から吐出し、これが前記繊維強化プラスティックシ−ト９を浸透してセグメント３，４の内面に到達し、その後急速に硬化して乾燥し上記シート９を接着する。
【００４７】
こうして、繊維強化プラスティックシート９の一端部を接着後、該シート９から手を放し、塗布ローラー６１を前記接着位置から図２の矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を同方向へ手押しで移動して、上記シート９をセグメント３，４の内面に連続的に接着する。
【００４８】
この場合、塗布ローラー６１を可及的に二次覆工資材供給装置１０と近接移動し、それらの間に位置する前記繊維強化プラスティックシート９の天端部からの撓みを防止することが望ましい。
また、本発明は混合液を塗布ローラー６１から低速で吐出し、従来のように勢い良く吹き出していないから、それらの飛散による作業環境の劣化を防止し、作業環境を改善して二次覆工壁８を平滑に形成する。
【００４９】
一方、上記のように二次覆工資材供給装置１０を移動すると、押圧ローラー４９〜５１が前記繊維強化プラスティックシート９の上端部を天端側に押し付けて転動し、これにより前記シート９が緊張してシートロール３１が引き回され、該ロール３１から前記移動分のシート９が繰り出される。
【００５０】
そして、二次覆工資材供給装置１０が施工距離移動したところで、前記繊維強化プラスティックシート９を切断し、その切断端部を塗布ローラ６１を介して天端部の施工終端部に接着する。
こうして、天端部の施工区間の全域に前記繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻し、二次覆工資材供給装置１０を施工開始位置へ移動する。
【００５１】
その際、調整ハンドル４１を回動操作し、スクリューシャフト３９のねじ込み量を減退し、揺動アーム３７を前傾させ、押圧ローラー４９〜５１を天端部から離間させて、前記ローラー４９〜５１と二次覆工壁８との擦過を阻止する。
【００５２】
そして、二次覆工資材供給装置１０の移動後、前述と同じ要領で前記装置１０のマット貼付け姿勢を調整する。
すなわち、操作ハンドル２５を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を支柱２３を中心に旋回し、二次覆工資材供給装置１０を正対させる。
【００５３】
また、旋回ハンドル２７を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、ローラー取付枠４５を略垂直に位置付け、各押圧ローラー４９〜５１を天端部に形成した二次覆工壁８の一端に隣接するセグメント４〜６に位置付ける。この状況は図６のようである。
【００５４】
このような状況の下で前述と同様に、シートロール３１から繊維強化プラスティックシート９を繰り出し、その一端をテンションローラ５３，５３の間に導き、これを押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡すとともに、その所定長さを前記ローラー４９〜５１の後方、つまり施工方向と反対方向へ引き出し、これを側壁部に沿わせて、その先端部を側壁部の施工開始位置に押し当てる。
【００５５】
次に塗布装置１１の圧送ホース６０を施工開始側へ引き伸ばし、塗布ローラー６１を前記繊維強化プラスティックシート９の端部に軽く押し付ける。
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂と硬化剤を混合して圧送ホース６０へ圧送し、これらを塗布ローラー６１から吐出し、前記シート９をセグメント４〜６の内面に接着する。
【００５６】
こうして、繊維強化プラスティックシート９の一端部を接着後、該シート９から手を放し、塗布ローラー６１を前記接着位置から図２の矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を塗布ローラー６１と同方向へ略同速度で手押し移動し、前記シート９をセグメント４〜６の内面に連続的に接着する。
【００５７】
一方、上記のように二次覆工資材供給装置１０を移動すると、押圧ローラー４９〜５１が前記繊維強化プラスティックシート９の先端部を側壁側に押し付けて転動し、これにより前記シート９が緊張してシートロール３１が引き回され、該ロール３１から前記移動分の前記シート９が繰り出される。
【００５８】
そして、二次覆工資材供給装置１０が施工距離移動したところで、前記繊維強化プラスティックシート９を切断し、その切断端部を塗布ローラ６１を介して側壁部の施工終端部に接着する。
こうして、側壁部の施工区間の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻し、二次覆工資材供給装置１０を施工開始位置へ移動する。
【００５９】
前記装置１０の移動後、前述と同じ要領で操作ハンドル２５と旋回ハンドル２７を回動操作し、上記装置１０のマット貼付け姿勢を調整する。
【００６０】
このうち、旋回ハンドル２７を回動操作し、ローラー取付枠４５および機枠２９等を出力軸２８を中心にトンネル１の円周方向に旋回し、ローラー取付枠４５を略垂直に位置付け、各ローラー４９〜５１を天端部に形成した二次覆工壁８の他端に隣接するセグメント４〜６に位置付ける。この状況は図７のようである。
【００６１】
このような状況の下で前述と同様に、シートロール３１から繰り出した前記シート９をテンションローラ５３を介して押圧ローラー４９〜５１上に掛け渡し、その所定長さを前記ローラー４９〜５１から引き出して側壁部に沿わせ、その先端部を側壁部の施工開始位置に押し当て、当該部に塗布ローラ６１を軽く押し付ける。
【００６２】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、搭載した接着用樹脂と硬化剤を介し、前記シート９の先端部をセグメント４〜６の内面に接着する。
この後、塗布ローラ６１を矢視方向へ転動し、また二次覆工資材供給装置１０を塗布ローラー６１と同方向へ略同速度で手押し移動して、前記シート９をセグメント４〜６の内面に連続的に接着する。
【００６３】
そして、二次覆工資材供給装置１０を施工距離移動し、側壁部の施工区間の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着後、圧送ポンプ（図示略）の駆動を停止する。
【００６４】
こうして、トンネル１の天端部と両側壁に二次覆工壁８を形成後、未覆工の底部を二次覆工する場合は、二次覆工資材供給装置１０を施工区間外に搬出し、塗布ローラ６１を塗布装置１１の原位置に戻す。
【００６５】
この場合、前述の覆工法では二次覆工壁８の形成毎に二次覆工資材供給装置１０を施工開始側へ移動しているが、施工終端部で次期覆工を準備し、当該部を起点に前記装置１０を施工開始側へ折り返し移動すれば、前記移動の煩雑や手間がなくなり、その分この種の覆工を迅速に行なえる。
【００６６】
この後、シートロール３１を用意し、これをトンネル１の底部の施工開始位置に位置付け、かつ施工方向へ転がして、上記ロール３１から繊維強化プラスティックシート９を施工長分繰り出し、このシート９を切断後、その一端部を施工開始位置に押し当て、当該部に塗布ローラ６１を軽く押し付ける。
【００６７】
このような状況の下で塗布装置１１に装備した圧送ポンプ（図示略）を駆動し、積載した接着用樹脂と硬化剤を塗布ローラ６１へ供給し、繊維強化プラスティックシート９の先端部をセグメント６，７の内面に接着する。この後、塗布ローラ６１を施工方向へ転動し、前記シート９をセグメント６，７の内面に連続的に接着する。
【００６８】
こうして、トンネル１の底部の全域に繊維強化プラスティックシート９を接着し、トンネル１の施工区間全域の内面に二次覆工壁８を形成後、該覆工壁８の表面を平滑に仕上げれば、一連の二次覆工作業が終了する。
【００６９】
この場合、例えば二次覆工資材供給装置１０の出力軸２８を長尺に形成し、押圧ローラー４９〜５１の旋回域を機台１２の外側に配置し、前記ローラー４９〜５１を出力軸２８を中心に３６０゜回動可能にすれば、前述のようにトンネル１の底部を二次覆工する場合の特別な工程を要せず、作業が単純化し合理化を図れる。
【００７０】
こうして築造したトンネル１は、繊維強化プラスティックからなる極薄の二次覆工壁８を形成したから、所要のトンネル内空を得るに当たって、掘削穴２の小径化と掘削作業の簡易化、掘削設備の小能力化とセグメントの小径化、更に工期の短縮と工費の低減を図れる。
【００７１】
また、本発明は二次覆工壁８を形成する繊維強化プラスティック層をトンネル１の縦断方向、つまり軸方向に形成しているから、これを円周方向に形成したものに比べて、流体摩擦係数ないし流体摩擦が小さく、流体の流量損失を低減できるとともに、二次覆工壁８における流体の剥離作用を防止し、トンネル１の耐久性を向上することができる。
しかも、本発明は液剤を塗布し、従来のように吹き付けていないから、平滑な二次覆工壁８が得られ、前記流体摩擦係数ないし流体摩擦の低下を促す。
【００７２】
図８乃至図１４は本発明の他の実施形態を示し、前述の実施形態と対応する構成部分に同一の符号を用いている。
これらの実施形態は前記繊維強化プラスティックシ−ト９として、ガラス繊維に紫外線硬化型の樹脂、例えば不飽和ポリエステル樹脂若しくはエポキシアクリレート樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂等を含浸した粘着性を有する、いわゆる紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシート（以下、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシートと呼ぶ）６２を用い、これを施工条件に応じて巻き立て後または巻き立て前のセグメント３〜７の内面に接着し、該繊維強化プラスティックシート６２に紫外線を照射して硬化させている。
【００７３】
前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は施工条件に応じて適宜寸法のものを用い、その内外面に透明なフィルム状の剥離シ−ト６３,６４を接着して粘着面を密封し、常時はこれを暗室等に保管している。
【００７４】
このうち、図８乃至図１４は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では掘削穴２の内面にセグメント３〜７を巻きたて、このセグメント３〜７の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付け、かつこれを硬化させている。
【００７５】
図中、６５はセグメント３〜７の内面に塗布したプライマー等の下地処理剤、６６は紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の接着時に使用する押圧ローラ、６７，６８はセグメント３〜７の内面に形成した凹部であるボルトボックスと注入孔で、これらにモルタル等の充填部材６９を填充している。
【００７６】
７０はセグメント３〜７の内面の周囲に形成した凹部である継手溝で、該溝７０にコーキング材（図示略）が充填される。７１はエアーガン、７２はトンネル１内に搬入した紫外線照射装置で、キャスタ７３を備えた架台７４に略半円形断面のロータリー枠７５を回転自在に支持し、該枠７５に複数の直管状の紫外線ランプ７６をトンネル１の軸方向に配置している。
【００７７】
すなわち、この実施形態は図８のように掘削穴２内の一定区間にセグメント３〜７を巻き立て、セグメント３〜７の表面、ボルトボックス６７、注入孔６８、継手溝７０にエアーガン７１を吹き付け、それらを清浄する。この状況は図９のようである。
この後、図１０のようにボルトボックス６７、注入孔６８にモルタル６９を充填し、継手溝７０にコーキング部材（図示略）を装着して、それらを穴埋め後、セグメント３〜７の表面に下地処理剤６５を塗布し、密着性の良い平滑な下地を形成する。
【００７８】
次に所定長さの紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を用意し、これをトンネル１の天端部に軸方向に沿って保持し、その一方の剥離シート６４を引き剥がし、露出した前記シート６２の粘着面をセグメント３〜７の表面に押し当てて貼り付ける。
その際、押圧ローラ６６を別の剥離シート６３上に押し当てて移動し、前記シート６２と下地処理剤６５との間に混入した気泡を押し出し、前記シート６２を密着させるとともに、隣接の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２と平行かつ近接して貼り付ける。この状況は図１１および図１２のようである。
【００７９】
このように紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の貼付けは、剥離シート６４を引き剥がし、下地処理剤６５へ貼り付ける簡単な作業で、特別な設備や工具を要せず、前述のように補強繊維シートをセグメントに押し当て、その表面を塗布ローラで接着剤等を塗布する煩雑な作業から解消され、これを迅速に行なえる。
【００８０】
また、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は、保有する粘着力で略瞬時にセグメントに接着されるから、硬化剤に促進剤を添加して接着剤を作成し、かつ接着剤の接着効果に一定の時間を要する従来の施工法に比べて、合理的で作業能率が良く、従来のように一定の接着強度を得る間、前記シートを支え持つ不合理やその労力の負担を解消し、しかもその際の不自然な作業姿勢を強いられることが無い。
【００８１】
こうして、トンネル１の略上半部周面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼付けたところで、当該施工現場に紫外線照射装置７２を搬入し、そのロータリー枠７５を上向きに設定して、紫外線ランプ７６をＯＮする。
【００８２】
このようにすると、各ランプ７６から紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２に向けて紫外線が照射され、これが透明な剥離シート６３を透過して前記シート６２に進入し、その内部に添加した光硬化開始剤の反応を促して、前記シート６２が表面から急速に硬化し始め、トンネル１の略上半部周面に前記繊維強化プラスティック層８と同質の極薄（２．５ｍｍ）の二次覆工壁が形成される。剥離シート６３は紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の硬化後、引き剥がされる。
【００８３】
その際、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２が非常に速く硬化し、またその表面を剥離シート６３が被覆しているため、前記硬化時にスチレンが殆ど放出されず、樹脂の飛散もないから、作業環境が良好に保たれる。
【００８４】
また、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は温度の高低に関係なく硬化するため、施工場所の温度管理が容易で作業条件を容易に設定でき、前記シート６２の保管も容易になる。
更に、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２は、前述の紫外線硬化型繊維強化プラスティック単体で組成され、いわゆる一液性であるから、余った樹脂を再び使用でき、材料の無駄がなく経済的である。
【００８５】
こうして形成した二次覆工壁は、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２によって一様な厚さを得られるから、繊維強化プラスティックシートに接着剤を塗布して形成する前述の二次覆工壁に比べて、壁厚の管理が容易で合理的に行なえるとともに、平滑な仕上り面を得られ、流水抵抗の低減を図れる。
【００８６】
そして、前記二次覆工壁形成後、紫外線照射装置７２を施工現場から移動し、トンネル１の下部周面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を前述と同じ要領で貼り付ける。
この後、当該施工現場に紫外線照射装置７２を移動し、そのロータリー枠７５を下向きに設定し、紫外線ランプ７６をＯＮして、紫外線を前記シート６２に照射する。この結果、前記シート６２が硬化し、トンネル１の略下半部周面に前記繊維強化プラスティック層８と同質の極薄の二次覆工壁が形成される。この状況は図１２のようである。
【００８７】
この後、隣接する紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の間に帯状の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を重合して貼り付け、これに紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化して一様な二次覆工壁面を形成する。
【００８８】
このように、この実施形態はセグメント３〜７を組み立て後、該セグメント３〜７の凹部を充填して平坦面に形成し、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を施工現場で一括して貼り付けるようにしたから、前記貼付け作業を合理的かつ速やかに行なえ、前記シート６２を無駄なく使用できるとともに、平滑な二次覆工壁面を得られる。
【００８９】
図１５乃至図１９は本発明を応用した別の形態を示し、この応用形態ではセグメント３〜７の組み立て前に予め紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を接着し、これを施工現場に搬入して巻き立てている。
すなわち、工場等でセグメント３〜７の内面を図１６のようにエアーガン７１を介して掃除し、その表面に下地処理剤６５を塗布し、この処理剤６５上に前述の要領で紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付ける。この状況は図１７のようである。
【００９０】
その際、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を剥離シート６３，６４と一緒に各セグメント３〜７の形状寸法に裁断し、かつボルトボックス６７、注入孔６８の対応位置を剥離シート６３，６４と一緒に刳り貫いて置くことが望ましい。
この後、前記紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２に紫外線ランプ（図示略）または太陽光を介して紫外線を照射し、該シート６２を硬化させる。
前記硬化後、剥離シート６３を接着して置き、セグメント３〜７の運搬や組み立て時に前記シート６２の硬化面が損傷する事態を未然に防止することが望ましい。
【００９１】
次に前記セグメント３〜７を施工現場へ運搬し、これらを巻き立てる。
この場合、前述のように紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２や剥離シート６３のボルトボックス６７および注入孔６８の対応位置が刳り貫かれているから、セグメント３〜７の組み立て作業が可能になる。
【００９２】
この後、図１８のようにボルトボックス６７、注入孔６８にモルタル６９を充填し、継手溝７０にコーキング部材（図示略）を装着し、それらを穴埋めしたところで、モルタル６９の表面に下地処理剤６５を塗布し、当該部に例えば前記刳り貫いた各紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付ける。
そして、これらのシート６２に前記紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化させて二次覆工壁面を形成する。
【００９３】
この後、隣接する紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２間に、適宜形状の紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を重合して貼り付け、これに紫外線照射装置７２を介して紫外線を照射し、前記シート６２を硬化して一様な二次覆工壁面を形成する。
【００９４】
このように、応用形態はセグメント３〜７の組み立て前に、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２を貼り付け、二次覆工壁を形成するようにしたから、前記シート６２の取り付けの生産性の向上と、二次覆工壁作製の合理化を図れ、ボルトボックス６７削減タイプのセグメント３〜７に適用すれば、前述の効果が一層増進し好適である。
また、この応用形態は施工現場での紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート６２の貼り付け作業を大幅に割愛できるから、十分な作業スペースを得られない狭小なトンネル１の施工条件に好適である。
【００９５】
なお、以上の実施形態および応用形態は新設のトンネルの施工に適用しているが、これに限らず例えば既設トンネルの補修ないしトンネル内コンクリ−ト壁の剥落防止、トンネルの耐震補強、スチールセグメントの防食、防錆に適用することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明は、複数の繊維強化プラスティックシ−トを前記一次覆工壁内面の円周方向に隣接して配置するから、施工が容易で設備費を低減でき、工期の短縮化と工費の低減を図れるとともに、例えば水路トンネルの場合、流体摩擦や剥離作用が低下し、前記繊維強化プラスティック壁の耐久性ないし寿命を向上することができる。
【００９７】
請求項２の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トは、表裏両面に粘着面を有し、該粘着面に剥離シ−トを接着した紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トであって、前記裏面の剥離シ−トを剥離し、かつ表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁内面に押し当てて接着するから、繊維強化プラスティックシ−トの取り扱いの容易化と、接着時の繊維強化プラスティックシ−トの表面側粘着面の保護を図れ、繊維強化プラスティックシ−トを容易かつ安全に一次覆工壁内面に接着できるとともに、表面側の剥離シ−ト上に押圧ロ−ラを転動可能にして、一次覆工壁と繊維強化プラスティックシ−トとの間に混入した気泡を排除し、平滑な繊維強化プラスティック壁を形成することができる。
請求項３の発明は、前記剥離シ−トは透明で、表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トに紫外線または太陽光を照射して硬化させるから、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着できるとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止することができる。
【００９８】
請求項４の発明は、前記繊維強化プラスティックシ−トの硬化後、前記表面の剥離シ−トを剥離するようにしたから、繊維強化プラスティックシ−トの表面側の粘着面を保護し、一次覆工壁内面に容易かつ安全に接着するとともに、繊維強化プラスティックシ−トの粘着面の硬化時におけるスチレンガスの放出や樹脂の飛散を防止して、作業環境の劣化を未然に防止することができる。
請求項５の発明は、前記複数の繊維強化プラスティックシ−トを、一次覆工壁内面の円周方向の全域に亘って隣接して配置するようにしたから、円形断面のトンネル内壁の形成に好適な効果がある。
【００９９】
請求項６の発明は、シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−の各回転軸心をトンネルの軸方向と直交方向に設け、該シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−をトンネルの軸方向に沿って移動可能にするとともに、前記押圧ロ−ラ−を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って所定角度旋回可能にしたから、複数の繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの軸方向に沿って確実に接着できるとともに、これを円周方向に隣接して配置することができる。
請求項７の発明は、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを垂直軸周りに旋回可能にしたから、一次覆工壁の状況および作業条件に容易に応じられる効果がある。
【０１００】
請求項８の発明は、前記押圧ロ−ラ−を、その回転軸方向と直交方向へ揺動可能で原位置に復帰回動可能に付勢した揺動ア−ムに設けたから、前記押圧ロ−ラ−によって繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁に密着させ、前記繊維強化プラスティックシ−トの接着を円滑かつ確実に行なうことができる。
請求項９の発明は、前記押圧ロ−ラ−を複数設け、該ロ−ラ−の各回転軸を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って直列に設置し、各押圧ロ−ラ−を前記繊維強化プラスティックシ−トの幅方向に配置して押し当て可能にしたから、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁の内面に円滑かつ確実に定着することができる。
請求項１０の発明は、接着用樹脂とその硬化剤を吐出し、前記一次覆工壁内面に配置した繊維強化プラスティックシ−トの表面を転動可能な塗布ロ−ラ−を前記押圧ロ−ラ−の後方に設けたから、接着用樹脂とその硬化剤を別々に供給して吹き付ける従来の装置に比べ、構成が簡単で、液剤の飛散による作業環境の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により築造したトンネルの実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す正面図である。
【図３】 本発明に適用した二次覆工資材供給装置の一例を示す正面図である。
【図４】 図３の側面図である。
【図５】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、その初期の施工状態を示している
【図６】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、図５の後の施工状態を示している
【図７】 本発明による二次覆工壁の覆工状況を示す断面図で、図６の後の施工状態を示している
【図８】 本発明の第２の実施形態を示す断面図で、一次覆工壁の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックシートによる二次覆工壁を施工した状況を示している。
【図９】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面をエアーガンで掃除している。
【図１０】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面の各凹部に充填部材を填充している。
【図１１】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す斜視図で、セグメントの内面に塗布した下地処理剤に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１２】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面に塗布した下地処理剤に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１３】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面上半部周面に貼り付けた紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートに、紫外線照射装置を介して紫外線を照射している。
【図１４】 前記第２の実施形態の施工途中の状況を示す断面図で、セグメントの内面下半部周面に貼り付けた紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートに、紫外線照射装置を介して紫外線を照射している。
【図１５】 本発明の応用形態を示す断面図で、一次覆工壁の内面に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートによる二次覆工壁を施工した状況を示している。
【図１６】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立て前のセグメントの内面をエアーガンで掃除している。
【図１７】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立て前のセグメントの内面に各凹部の対応位置を刳り貫いて、紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【図１８】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、巻き立てたセグメントの内面の各凹部に充填部材を填充している。
【図１９】 前記応用形態の施工途中の状況を示す斜視図で、前記充填部材の填充後、当該部に紫外線硬化型繊維強化プラスティックプリプレグシートを貼り付けている。
【符号の説明】
１ トンネル
３〜７ 一次覆工壁（セグメント）
８ 二次覆工壁
９ 繊維強化プラスティックシ−ト
３１ シートロール
４９〜５１,６６ 押圧ローラー
６１ 塗布ローラー
６２ 紫外線硬化型繊維強化プラスティックシート（二次覆工壁）
Claims (10)
- トンネルの一次覆工壁内面に所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを押し当てて押圧し、薄厚の繊維強化プラスティック壁をトンネルの軸方向に沿って形成するトンネル内壁の形成方法において、複数の前記繊維強化プラスティックシ−トを前記一次覆工壁内面の円周方向に隣接して配置することを特徴とするトンネル内壁の形成方法
- 前記繊維強化プラスティックシ−トは、表裏両面に粘着面を有し、該粘着面に剥離シ−トを接着した紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−トであって、前記裏面の剥離シ−トを剥離し、かつ表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トを一次覆工壁内面に押し当てて接着する請求項１記載のトンネル内壁の形成方法。
- 前記剥離シ−トは透明で、表面の剥離シ−トを接着したまま、前記繊維強化プラスティックシ−トに紫外線または太陽光を照射して硬化させる請求項２記載のトンネル内壁の形成方法。
- 前記繊維強化プラスティックシ−トの硬化後、前記表面の剥離シ−トを剥離する請求項３記載のトンネル内壁の形成方法。
- 前記複数の繊維強化プラスティックシ−トを、一次覆工壁内面の円周方向の全域に亘って隣接して配置する請求項１記載のトンネル内壁の形成方法。
- 所定幅の繊維強化プラスティックシ−トを捲回したシ−トロ−ルと、前記シ−トロ−ルから繰り出した前記繊維強化プラスティックシ−トをトンネルの一次覆工壁内面の軸方向に押し当てて押圧する押圧ロ−ラ−とを備え、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを水平軸周りに旋回可能にし、前記一次覆工壁内面の円周方向の定位置に配置可能に設け、前記一次覆工壁内面に薄厚の繊維強化プラスティック壁を形成可能にしたトンネル内壁の形成装置において、前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−の各回転軸心をトンネルの軸方向と直交方向に設け、該シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−をトンネルの軸方向に沿って移動可能にするとともに、前記押圧ロ−ラ−を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って所定角度旋回可能にしたことを特徴とするトンネル内壁の形成装置。
- 前記シ−トロ−ルと押圧ロ−ラ−とを垂直軸周りに旋回可能にした請求項６記載のトンネル内壁の形成装置。
- 前記押圧ロ−ラ−を、その回転軸方向と直交方向へ揺動可能で原位置に復帰回動可能に付勢した揺動ア−ムに設けた請求項６記載のトンネル内壁の形成装置。
- 前記押圧ロ−ラ−を複数設け、該ロ−ラ−の各回転軸を前記一次覆工壁内面の円周方向に沿って直列に設置し、各押圧ロ−ラ−を前記繊維強化プラスティックシ−トの幅方向に配置して押し当て可能にした請求項６記載のトンネル内壁の形成装置。
- 接着用樹脂とその硬化剤を吐出し、前記一次覆工壁内面に配置した繊維強化プラスティックシ−トの表面を転動可能な塗布ロ−ラ−を前記押圧ロ−ラ−の後方に設けた請求項６記載のトンネル内壁の形成装置。
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