JP4494267B2

JP4494267B2 - トンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体

Info

Publication number: JP4494267B2
Application number: JP2005093968A
Authority: JP
Inventors: 芳之小島; 一栄野城; 健一栗林; 将樹田辺; 貴司仲山; 真治小西; 和雄江口; 和之若菜
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Sho Bond Corp
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Sho Bond Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006274630A

Description

本発明は、トンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体に関するものである。

本願発明者らは、崩落に対する健全度と外力に対する力学的健全度を一括して判定し、精度の高いトンネルの健全度診断システムを既に提案している（下記特許文献１）。
従来、トンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法としては、以下に示すようなものがあった。
図６は従来のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す全体断面図である。

この図において、１０１は覆工コンクリート、１０２は大規模な崩落の可能性がある部分、１０３は剥落の塊、１０４は崩落防止材の主材、１０５は剥落防止設置範囲（例）である。
特願２００４−０１２６１６号

覆工コンクリートの剥落防止工法の選定は、以下に示す条件を考慮して決定される。
（１）想定される剥落塊の大きさ（剥落防止工法の剛性）
（２）内空断面への許容阻害量（剥落防止工法の厚さ）
（３）漏水の程度等の覆工の状態（剥落防止工法の取り付け方法）
一般に、大きな剥落塊の剥落を防止するためには、高い剛性を有した剥落防止材が必要となり、厚みを有したものとなる。その結果、高い剛性材の使用によりコストが上昇し、また内空断面への阻害量が大きくなる等のデメリットが挙げられる。

また、従来のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法では、図７に示すように、問題があった。
図７は従来工法の剥落防止メカニズムを示す図であり、図７（ａ）は部分正面図、図７（ｂ）は部分側面図である。
大規模な崩落の可能性がある部分１０２では、剥落防止材の主材（Ｌ字形状の鋼材など）１０４がアンカー１０６などで覆工コンクリート１０１に固定されている。したがって、剥落防止材の主材１０４には矢印の曲げモーメント１０７が働き、アンカー１０６には曲げ＋軸力１０８が働くことになる。

このように、アンカー１０６には曲げ＋軸力１０８が働くために、大規模な崩落があると、列車の通過に伴う振動も加わって、アンカー１０６では支えきれず、大規模な崩落が起き、列車事故につながる恐れもあった。
本発明は、上記状況に鑑みて、大きな剥落塊の剥落を防止する場合においても、剥落防止材の厚み（剛性）を大きくすることがないため内空断面の阻害量を抑えることができ、かつ異なる大きさの剥落塊に対しても１つの工法で剥落防止が可能なトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕トンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、覆工コンクリートにアンカーで固定される支持プレートと、この支持プレート上に固定されるシャックルと、このシャックルに固定され、前記覆工コンクリート表面に配置される剥落防止材とを具備することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記アンカーの四方に配置される４個のシャックルを具備することを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記剥落防止材が鋼材、高弾性プレキャスト材、又は繊維材であることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記覆工コンクリートと前記支持プレートの間にネット材を具備することを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記覆工コンクリートと前記支持プレートの間に不燃性防水シートを具備することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）使用する強力アンカーで支持された剥落防止材をピン構造とすることにより、小さな剛性でも大きな剥落塊の崩落を防止することができ、また剥落防止工法による内空断面への阻害量を抑えることができる。
（２）剥落抵抗耐力の異なる少なくとも２つ以上の剥落防止材を使用することにより、異なる大きさの剥落塊でも１つの工法でその剥落を防止することができる。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体は、覆工コンクリートにアンカーで固定される支持プレートと、この支持プレート上に固定されるシャックルと、このシャックルに固定され、前記覆工コンクリート表面に配置される剥落防止材とを具備する。よって、トンネルの覆工コンクリートの剥落による落下を的確に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す全体断面図、図２は本発明の実施例を示すトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す剥落防止メカニズムの説明図であり、図２（ａ）はその通常の剥落塊の場合、図２（ｂ）はその大規模な剥落の場合を示す図である。図２における剥落防止材の側面図は図７におけるものと同様であるので割愛する。

図１において、１は覆工コンクリート、２は大規模な崩落の可能性がある部分、３は剥落の塊、４は剥落防止材の主材、５は剥落防止設置範囲（例）である。
そこで、図２（ａ）に示すように、剥落防止材の主材４は、強力アンカー６で覆工コンクリート１に固定されるとともに、シャックル７を介して連結されている。つまり、チェーンからなる剥落防止材を構成する。

また、剥落防止材の主材４の中央部は、伸縮シャックル８で連結されている。
したがって、図２（ａ）に示すように、通常の剥落塊の落下は剥落防止材の主材４で防止される。
また、図２（ｂ）に示すように、強力アンカー６の中間部で大規模な剥落が生じた場合、剥落防止材の主材４の中間部が下がり、伸縮シャックル８が伸びるが、強力アンカー６には曲げモーメントは作用せず、軸力９のみが働くので強固な固定ができる。

図３は本発明の剥落防止工法の第１実施例を示す強力アンカーの部分平面図であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はその断面図である。
これらの図において、１０は覆工コンクリート、１１は強力アンカー、１２は強力アンカー１２で固定される支持プレート、１３〜１６は四方に配置されるシャックル、１７〜２０は四方に配置される剥落防止材の主材（鋼材）である。

図４は本発明の剥落防止工法の第２実施例を示す強力アンカーの部分平面図であり、図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）はその断面図である。
これらの図において、３０は覆工コンクリート、３１は強力アンカー、３２は強力アンカーで固定される支持プレート、３３〜３６は四方に配置されるシャックル、３７〜４０は四方に配置される剥落防止材の主材（合成繊維）である。

この実施例では、図３における剥落防止材の主材（鋼材）１７〜２０が、剥落防止材の主材（合成繊維）３７〜４０に代わっている点を除くと同じ構造である。
図５は本発明の剥落防止工法の第３実施例を示す強力アンカーの部分断面図である。
この実施例において、４０は覆工コンクリート、４１は覆工コンクリート４０の表面に配置される剥落防止ネット、４２はその剥落防止ネット４１上に配置される不燃性防水シート、４３は不燃性防水シート４２上に設けられる支持プレート、４４は覆工コンクリート４０の表面に剥落防止ネット４１と不燃性防水シート４２を介して強力アンカー４５で固定される剥落防止材の主材（鋼材）である。

本発明の長所としては以下に述べるようなことが挙げられる。
（１）大規模な剥落塊の崩落を防止することが可能である。
図２に示すように、覆工コンクリート１の剥落防止工法において、その剥落防止材（鋼材・高弾性プレキャスト材・繊維材等）４の少なくとも一部をピン構造とすることで、剥落防止材４には曲げモーメントが生じず、また強力アンカー６にも軸力９のみ作用することになる。この構造により、小さな剛性でも大きな剥落塊の崩落を防止することが可能となる。

（２）本発明だけで小さな剥落塊から大きな剥落塊までの崩落防止が可能である。
図２に示すように、剥落抵抗耐力の異なる少なくとも２つ以上の剥落防止材を使用することで、異なる大きさの剥落塊に対しても１つの工程でその剥落を防止することが可能となる。
（３）従来の剥落防止工に比べ、内空断面への阻害量が抑制できる。

図１〜図２に示すように、本発明では小さな剛性の剥落防止材でも大きな剥落塊の崩落を防止することが可能であるため、従来の剥落防止工に比べ、内空断面を阻害する量が少ない。
（４）従来の剥落防止工に比べ、優れた経済性を有する。
図１〜図２に示すように、同じ種類の補強材を用いて同程度の剥落塊の剥落防止を期待する場合、本発明で使用する補強材量は、従来の内面補強工法に比べ少なく、経済性に優れている。

（５）従来の剥落防止工法と変わらない現場作業量
施工方法は従来の工法と変わらないため、従来工法と変わらない現場作業量である。
（６）地下水の排水機能
繊維シートやパネルを覆工前面に貼り付けるような従来工法においては、覆工の亀裂や目地に沿って漏水が生じる場合、別途、止水や導水などの処理工法が必要となる。本発明は、図５に示すように、剥落防止材の主材４４の設置にあわせて不燃性防水シート４２を敷設することが容易であるため、止水や導水などの処理工法が不要となり、経済性に優れている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体は、トンネルの覆工コンクリートの剥落による落下を的確に防止する工法として利用可能である。

本発明の実施例を示すトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す全体断面図である。本発明の実施例を示すトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す剥落防止メカニズムの説明図である。本発明の剥落防止工法の第１実施例を示す強力アンカーの部分平面図である。本発明の剥落防止工法の第２実施例を示す強力アンカーの部分平面図である。本発明の剥落防止工法の第３実施例を示す強力アンカーの部分断面図である。従来のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止工法を示す全体断面図である。従来工法の剥落防止メカニズムを示す図である。

１，１０，３０，４０覆工コンクリート
２大規模な崩落の可能性がある部分
３剥落の塊
４剥落防止材の主材
５剥落防止設置範囲
６，１１，３１，４５強力アンカー
７シャックル
８伸縮シャックル
９軸力
１２，３２，４３支持プレート
１３〜１６，３３〜３６四方に配置されるシャックル
１７〜２０四方に配置される剥落防止材（鋼材）
３７〜４０四方に配置される剥落防止材（合成繊維）
４１覆工コンクリートの表面に配置される剥落防止ネット
４２剥落防止ネット上に配置される不燃性防水シート
４４剥落防止材の主材（鋼材）

Claims

（ａ）覆工コンクリートにアンカーで固定される支持プレートと、
（ｂ）該支持プレート上に固定されるシャックルと、
（ｃ）該シャックルに固定され、前記覆工コンクリート表面に配置される剥落防止材とを具備することを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体。
請求項１記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記アンカーの四方に配置される４個のシャックルを具備することを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体。
請求項１又は２記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記剥落防止材が鋼材、高弾性プレキャスト材、又は繊維材であることを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体。
請求項１、２又は３記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記覆工コンクリートと前記支持プレートの間にネット材を具備することを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体。
請求項１、２、３又は４記載のトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体において、前記覆工コンクリートと前記支持プレートの間に不燃性防水シートを具備することを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの剥落防止構造体。