JP3701073B2 - トンネル等の二次覆工における中詰材充填工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの一次覆工面と、トンネル内に配設されている敷設管の外面との間に、二次覆工としての中詰材を充填する工法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新たに掘削されたトンネルの一次覆工面と、トンネルの内部に配置された敷設管の外面との間に、中詰材を充填する従来の工法においては、トンネルの内部へ、大重量の堰止め資材や支保工資材を搬入し、堰止め壁や支保工の構築等を行う必要があり、作業性が悪く安全面でも問題があるのみでなく、堰止め壁や支保工を構成している煉瓦、土のうその他の資材の取り除き作業が必要となり、工数の増加、工期の長期化を招く問題もあり、これらを残置して中詰材を充填すると、中詰材との耐圧強度の不均衡を生ずる等の問題も存している。
【０００３】
これらの問題を解決する一手段として、特開平４ー１３１４９５号公報に示される手段も提案されているが、チューブ内に圧縮空気とか圧力水等を圧入して堰止め壁とするため、所定スパンの中詰材の注入完了ごとに、該チューブを取り除く工程が必要となり、しかも所定スパン内に充填された中詰材によるトンネル軸方向の押圧力に対抗する必要があるため、大径トンネルには適用し難い等の問題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトンネルの二次覆工に付随する前記諸問題に鑑み、本発明は、嵩張らず、施工現場への搬入、堰止め壁構築等の準備作業を著しく省力化でき、作業性も良く、構築された堰止め壁の強度が大で、取り外しの必要がなく、しかも構築される二次覆工部分と堰止め壁との耐圧強度を均衡させることができ、総作業時間を短縮させうる二次覆工における中詰材の充填工法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のトンネルの二次覆工における中詰材充填工法は、
透水性、通気性を有するもののセメント粒子は透過させない組織密度の柔軟性のある布帛により形成してある袋体であって、
トンネルの地山の一次覆工面と、トンネルの内部に配設されている敷設管の外面との間の空間部の、トンネルの長さ方向と直交する縦断面形状に合致した断面形状と、トンネルの長さ方向における所定の奥行き長さ、とを有する袋体を用い、
二次覆工施工区間の前記空間部に、前記袋体を所定間隔で複数個配設し、
該袋体内へ流動性のある中詰材を圧入し、袋体の膨隆により前記一次覆工施工面と、前記敷設管の外表面とに密着させて堰止め壁を形成したのち、
該堰止め壁間の前記空間部へ、前記中詰材を充填するトンネルの二次覆工における中詰材充填工法において、
トンネルの掘削到達側に配設した１番目の袋体と、１番目の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する２番目の袋体との内部に、略下半部まで中詰材を充填して硬化させたのち、
１番目の袋体の略上半部と、１番目の袋体と２番目の袋体との間の第１の空間部の略下半部と、２番目の袋体の略上半部と、２番目の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する第３の袋体の略下半部とに、中詰材を充填して硬化させ、
次いで前記第１の空間部の略上半部と、第２の袋体と第３の袋体との間の第２の空間部の略下半部と、第３の袋体の略上半部と、第３の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する第４の袋体の略下半部とに中詰材を充填し硬化させることを、
順次繰り返すことを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る二次覆工における中詰材の充填工法は、図１１に示されるごとく、新たに掘削されたトンネルＡを例にとると、地山Ｂに、アーチ形の支保工Ｃを介して鉄筋コンクリート等の一次覆工Ｄが形成され、トンネルＡ内に敷設管Ｅが配設されている場合に、前記一次覆工Ｄの内面Ｆと敷設管Ｅの外面Ｇとの間の空間部にコンクリート層たる二次覆工Ｈを、中詰材で形成する充填工法に関するものである。
【００１３】
図１１では敷設管Ｅが配設されているが、一次覆工Ｄの内面Ｆの剥落補修またはこれに類する作業の場合には、敷設管Ｅに代えて、前記内面Ｆと所要の間隔を存して、外面Ｇに相当する受支面を二次覆工用の支保工で形成し、内面Ｆと二次覆工用の支保工外面との間に中詰材を充填する場合も存する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は、丸形断面のトンネルの二次覆工における中詰材の充填に本発明を適用した実施の一例を示している。
【００１５】
図１および図２に示される丸形断面のトンネル１は、掘削開始点２から掘削到達点３までの区間Ｌに、敷設管４が配設され、地山または一次覆工面５と敷設管４の全周との間に中詰材が充填される。
【００１６】
本発明に係る二次覆工における中詰材の充填には、図示例では、図３、図４および図５に一例として示される堰止め壁形成用の袋体６が使用される。
【００１７】
袋体６は、ポリエステル，ナイロン，ビニロン，ポリエチレン，ポリプロピレン等の、引張り強さ，曲げ強さが強大な合成繊維糸条で織成，編成された布帛か、前記合成樹脂のスプリットヤーン製のシート体か、あるいは前記合成繊維のノンウーブン布帛等よりなり、透水性と通気性を有するもののセメント粒子は透過させない組織密度とされた布帛を縫製して形成されている。
【００１８】
前記各種の布帛シート体等は、通常引張り強さが１００〜３００Ｋｇｆ／３ｃｍ程度、伸度が１０〜３０％程度の強力のものに形成されている。
【００１９】
図示例の袋体６は、図３，図４および図５に示されるごとく、上部のセパレート部７で、左右に開きうる円環状に縫製されており、セパレート部７の両側近傍に、袋内へモルタル等の中詰材を圧入，充填する注入ホース８，９が取り付けられている。
【００２０】
袋体６は、セパレート部７を設けられていない円環状でもよく、その際は、注入ホースはいずれか１本のみ設ければ足りる。
【００２１】
袋体６を形成している内側布帛１０には、中詰材の充填前に、袋体６を敷設管４の外周面に密着させるための絞りロープ１２が設けられ、また内側布帛１０と、間隔Ｗを存して内側布帛１０と対向する外側布帛１１との適所には、地山または一次覆工面５に打ち込んだフックとか、敷設管４の外表面のフックボルトへ固定するための適数の止めロープ、引掛け金具、鳩目その他の止め具１３が設けられている。
【００２２】
袋体６の内外側布帛１０，１１間の間隔Ｗは中詰材の充填厚さ、すなわち図示例では地山または一次覆工面５と敷設管４の外表面との、図２に示される間隔Ｈより１０％以上、好ましくは１５％程度長く設定され、中詰材の充填時に一次覆工面５または敷設管４の外表面の凹凸に順応して凹凸を埋めうるように意図されている。
【００２３】
袋体６の軸方向長さＬＯは、トンネルの縦断面の広さに応じて選定されるが、通常は５０ｃｍから１５０ｃｍ程度に設定される。
【００２４】
前記袋体６を用いるトンネル１の二次覆工における中詰材の充填に際しては、トンネル１の上壁部にその全長にわたり予め中詰材の圧送パイプ１５を配管し、地上に設置した中詰材プラント１４に、中間ポンプ１６、圧力計１７を介して連通させる。
【００２５】
次に、袋体６、図１においては袋体６−１，６−２，６−３，６−４……の各注入ホース８，９の一方に、圧送パイプ１５のバルブ付き分岐管１５−１，１５−２，１５−３，１５−４……を接続する。
【００２６】
またエア抜きパイプ１８を、袋体６の前後面にわたる区間に配設する。
【００２７】
図２および図６に示される実施例では、該エア抜きパイプ１８は、袋体６−２，６−３の前後面にわたる区間に水平に配置されているが、図２中の袋体６ー０の部位のエア抜きパイプ１８ー０のごとく、先に中詰材が充填される空間部２０側の開口端１８ー１を高い位置に配置し、空間部２０の上部に滞留するエアの排出を十分に行いうるようにしてもよい。
【００２８】
また掘削開始側から掘削到達側へ向かって昇り勾配の場合とか、袋体間の空間部の長さが著しく長い場合には、長尺のエア抜きパイプを一連に配管し、中詰材充填部分の最高位部分ごとに、該エア抜きパイプを切断して開口させ、滞留空気のエア抜きを行うようにしてもよい。
【００２９】
図１ないし図６に示される袋体６は、円環状とされているが、トンネル形状と内部の敷設管の配設構造によっては、図７，図８に示すごとく馬蹄形状とし、上部にセパレート部２１を有する袋体２２としてもよく、また図９，図１０に示すごとく、並列する２本の敷設管を穴部２３，２４で囲む一体形の馬蹄形状の袋体２５とし、各穴部２３，２４の下側にセパレート部２６，２７を形成した構造体であってもよい。
【００３０】
前記袋体６を用いるトンネル１の二次覆工における中詰材の充填工法は、図１および図２に示されるごとく実施される。
【００３１】
すなわち、トンネル１の掘削到達点３に、１番目の袋体６ー１を配置し、掘削開始点２側で、袋体６ー１に所定の距離Ｌ−１を置いて２番目の袋体６ー２を配置し、それぞれを敷設管４の外周面と、地山等の一次覆工面５とに、前記止め具１３で結合，固定する。
【００３２】
次に、地上に配設した中詰材プラント１４から、調製された流動性のある中詰材を圧送する圧送パイプ１５を、必要に応じて中間ポンプ１６，圧力計１７等を介してトンネル１内に配管し、袋体６ー１と袋体６ー２との各注入ホース８，９の双方またはいずれか一方に、バルブ付き分岐管１５−１，１５ー２を連結し、また図２に示されるように、エア抜きパイプ１８を、各袋体６−１，６−２の前後両側間を連通するように配設する。
【００３３】
次に準備工程として、１番目と２番目の袋体６−１，６−２の略下半部まで中詰材を充填して硬化させ、その間に掘削開始点側で第２の袋体６ー２に所定の間隔Ｌ−１と等しい間隔Ｌ−２を置いて、３番目の袋体６ー３を配置し、敷設管４と一次覆工面５とに結合，固定しておく。
【００３４】
前記１番目と２番目との袋体６−１，６−２内の中詰材の硬化後に、本来の中詰材充填工程として、３番目の袋体６ー３の注入ホース８，９にバルブ付き分岐管１５ー３を連結すると共に、圧送パイプ１５の先端部を１番目の袋体６ー１と２番目の袋体６ー２との間の第１の空間部１９内に開口させ、１番目と２番目との袋体６−１，６−２の上半部と第１の空間部１９の略下半部１９ー１と、３番目の袋体６ー３の略下半部とに中詰材を充填する。
【００３５】
１番目と２番目との袋体６−１，６−２の上半部への中詰材の充填に伴い、袋体内の空気は袋体を形成している布帛の組織間隙から排気され、また袋体内に中詰材が満杯に充填されたか否かは、袋体の十分な膨隆によって確認できる。
【００３６】
なお、圧送パイプの先端は、各空間部ごとに先位の袋体から数メートル離れた位置で切断して開口させると共に、各分岐管１５−１，１５−２……の取付位置と、各袋体の注入ホース８，９の長さとは、前記圧送パイプ先端の切断後においても、中詰材プラント１４側で圧送パイプ１５に連通しているように選定されている。
【００３７】
前記中詰材の充填，硬化を待つ間に、掘削開始点側で３番目の袋体６ー３に所定の間隔Ｌ−３を置いて４番目の袋体６ー４を配置し、敷設管４と一次覆工面５とに結合，固定すると共に、分岐管１５ー４に接続しておく。
【００３８】
前記１番目と２番目との袋体６−１，６−２の上半部と、第１の空間部１９の略下半部１９ー１と、３番目の袋体６ー３の略下半部とに充填した中詰材の硬化後に、第１の空間部１９の上半部１９ー２と、２番目の袋体６ー２と３番目の袋体６ー３との間の第２の空間部２０の略下半部２０ー１と、３番目の袋体６ー３の上半部と、４番目の袋体６ー４の略下半部とに中詰材を充填する。
【００３９】
第１の空間部１９の上半部１９ー２への中詰材の満杯充填は、エア抜きパイプ１８からの中詰材の流出で確認できる。
【００４０】
その後、掘削開始点に到達するまで前記本来の中詰材充填工程を繰り返す。
【００４１】
なお、中詰材の圧送，充填の１工程の完了ごとに圧送パイプ内へ圧力水または圧力空気を圧送し、パイプ内に残留する中詰材を袋体間の空間部へ排出させて除去する。
【００４２】
また袋体間の配設距離は、図示例では均等に設定されているが、トンネル等の実情に応じ、適宜変更しうることは勿論である。
【００４３】
トンネル断面が狭小な場合には、隣接する２個の袋体と、その間の空間部とに、同時に中詰材を満杯となるまで、圧入，充填して硬化させることにより、急結剤の使用とあいまち、工期の短縮を図りうる。
【００４４】
なお、袋体を施工トンネルの広さより、若干大型形状に縫製しておくことにより、トンネル断面に僅かな大小の差あるいは凹凸が存する場合にも対応できる。
【００４５】
また馬蹄形トンネルのごとく、寸法差が大きい場合とか、部分的に機械掘削が行われることにより、トンネル断面に相当大きな寸法差が存する場合等には、補助用の細長形状の袋体を別個に作成しておき、本来の袋体とトンネルの二次覆工施工面との間の隙間部に、前記補助用の袋体を挟装し、中詰材を充填することにより隙間部を密閉することが可能となる。
【００４６】
使用する中詰材としては、エアモルタル，セメントミルクその他の流動性のある材料であれば、いずれでも使用可能である。
【００４７】
本発明で使用する袋体は柔軟性に富む布帛を縫製するものであるから、施工現場の縦断面形状に合致する円環，多角形，馬蹄形，台形等の所望の形状に成形できるし、ロープ，留め具，鳩目等の留め具の取り付けも容易であり、施工現場への搬入，組み付け等の作業性が良好となる。
【００４８】
また透水性のある布帛を用いるので、エアモルタル等の中詰材の余剰水の流出が早く、短時間でモルタル等の硬化が行われ、工期が短縮される。
【００４９】
袋体内には、地山または一次覆工面と敷設管との間に充填される中詰材と同一の中詰材が充填されるので、中詰材充填部分全体としての強度が均衡化され、堰止め壁の除去が不要となり工期の短縮を図ることが可能となる。
【００５０】
本発明は、図１，図２に示すごとき新たに掘削されたトンネルの二次覆工のみでなく、既存のトンネルの一次覆工の補修，廃坑の土留め，陥没地盤の中詰め等の際には、中詰めすべき空間の断面形状に合致した袋体を用いることにより支保工との組み合わせで各種の土木工事に適用できる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によると、堰止め壁の成形素材が布帛であり、小型、軽量で柔軟であると共に、縫製や他部材への結合手段の取り付けが容易であり、施工現場への搬入、組み付けが省力化され、安全度が高く、作業性を著しく向上させうる。
【００５２】
柔軟性に富む袋体内に流動性に富む中詰材を圧入，充填するので、袋体の膨隆の際に、施工面の凹凸に順応し、未充填空間の発生，漏水隙間の発生等を防止できる。
【００５３】
堰止め壁自体の耐圧力が大きく、大空間の二次覆工にも適用できるし、また堰止め壁を残置しても耐圧力の不均衡が生ぜず、強力な二次覆工を比較的短い工期で容易に、かつ安全に完成させうる。
【００５４】
隣接する袋体内に充填した中詰材が硬化したのちに、該袋体間の空間部の略下半部，上半部に中詰材が充填されるので、空間部に充填される中詰材の大重量による側圧を、袋体によって形成された堰止め壁で十分に支承し、堰止め壁の不測の破損を防止できる。
【００５５】
長さ方向と直交する断面が狭小な二次覆工の場合に、袋体内への中詰材の充填と、袋体間の空間部への中詰材の充填ならびにその硬化を同時に実施でき、工期を著しく短縮することができる。
【００５６】
また、袋体を施工部分の断面形状より僅かに大形に成形しておくことや、補助用の単純形状の小袋体を準備しておくことにより、トンネルの二次覆工部位に寸法差が存しても即時に簡単に対応して完全に施工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネルの二次覆工施工状態を示す略示縦断面図である。
【図２】図１に示すものの要部の略示縦断面図である。
【図３】袋体の一例の略示斜視図である。
【図４】図３に示すものの一部を断面として示した正面図である。
【図５】図４中Ｘ−Ｘ線断面図である。
【図６】図４に示す袋体とトンネルの一次覆工面に配管される圧送パイプ，排気パイプとの配置関係を示す正面図である。
【図７】袋体の別の実施例の一部を断面として示した正面図である
【図８】図７に示すもののＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】袋体の更に異なる実施例の正面図である。
【図１０】図９に示すものの側面図である。
【図１１】二次覆工の施されたトンネルの模型的縦断面図である。
【符号の説明】
１ トンネル
２ 掘削開始点
３ 掘削到達点
４ 敷設管
５ 地山または一次覆工面
６ 袋体
６−１ １番目の袋体
６−２ ２番目の袋体
６−３ ３番目の袋体
８、９ 注入ホース
１５ 圧送パイプ
１５−１〜１５−４ バルブ付き分岐管
１８ エア抜きパイプ
１９ 第１の空間部
１９−１ 第１の空間部の下半部
１９−２ 第１の空間部の上半部
２０ 第２の空間部
２０−１ 第２の空間部の下半部
２０−２ 第２の空間部の上半部

Claims (1)

1. 透水性、通気性を有するもののセメント粒子は透過させない組織密度の柔軟性のある布帛により形成してある袋体であって、
   トンネルの地山の一次覆工面と、トンネルの内部に配設されている敷設管の外面との間の空間部の、トンネルの長さ方向と直交する縦断面形状に合致した断面形状と、トンネルの長さ方向における所定の奥行き長さ、とを有する袋体を用い、
   二次覆工施工区間の前記空間部に、前記袋体を所定間隔で複数個配設し、
   該袋体内へ流動性のある中詰材を圧入し、袋体の膨隆により前記一次覆工施工面と、前記敷設管の外表面とに密着させて堰止め壁を形成したのち、
   該堰止め壁間の前記空間部へ、前記中詰材を充填するトンネルの二次覆工における中詰材充填工法において、
   トンネルの掘削到達側に配設した１番目の袋体と、１番目の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する２番目の袋体との内部に、略下半部まで中詰材を充填して硬化させたのち、
   １番目の袋体の略上半部と、１番目の袋体と２番目の袋体との間の第１の空間部の略下半部と、２番目の袋体の略上半部と、２番目の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する第３の袋体の略下半部とに、中詰材を充填して硬化させ、
   次いで前記第１の空間部の略上半部と、第２の袋体と第３の袋体との間の第２の空間部の略下半部と、第３の袋体の略上半部と、第３の袋体に掘削開始側で所定間隔を存して隣接する第４の袋体の略下半部とに中詰材を充填し硬化させることを、
   順次繰り返すことを特徴とするトンネルの二次覆工における中詰材充填工法。

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