JP5271725B2

JP5271725B2 - 裏込め注入用孔の耐火構造および裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法

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Publication number: JP5271725B2
Application number: JP2009010752A
Authority: JP
Inventors: 義信鈴木
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010168771A

Description

本発明は、裏込め注入用孔の耐火構造および裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法に関するものである。

従来、道路トンネルなどでは、車両火災時の覆工構造の健全性を確保するために、セグメント表面に耐火パネルを設置したり耐火材を吹付けたりしている（例えば、特許文献１参照）。また、近年では、耐火パネルの設置や耐火材の吹付けを行わず、有機繊維を混入させた耐火コンクリートを用いたセグメントが適用されている。一方で、シールド工事においては、掘削径とセグメント外径との隙間を充填するために、セグメントに裏込め注入孔を設けている。一般的に、セグメントの裏込め注入孔は、鋼製の注入パイプ内に樹脂性の逆止弁を設置し、注入パイプのトンネル内空側の端部に止水パッキンを取り付けた樹脂性の注入孔栓を設置して、止水する構造となっている。

特開２００１−３１１３９５号公報

しかしながら、耐火コンクリートによる覆工構造の場合、裏込め注入孔部が露出するため、トンネル内での火災発生時には樹脂製の逆止弁および注入孔栓が熱により溶けてしまい、止水機能を満足できなくなる問題があった。また、鋼製の注入パイプの熱伝導により、セグメント内部が高温になり、覆工に損傷を与える可能性があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル内での火災発生時に、熱によるセグメント本体構造の損傷や裏込め注入孔からの多量の出水を防止でき、火災後に、簡単な補修により止水機能を回復できる裏込め注入用孔の耐火構造および裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、セグメントに形成された裏込め注入用孔において、前記セグメントの内面側の端部に、所定の厚さの耐火材が充填され、前記裏込め注入用孔に対する係止部と、前記裏込め注入用孔を閉塞可能な蓋部と、前記蓋部に設けられた耐火材係止部とを有する鋼製の栓が、前記耐火材の地山側に設置され、前記栓から前記地山の方向に所定の間隔をおいて逆止弁が設置され、前記逆止弁と地山との間に裏込め材が充填され、前記耐火材および前記栓と前記逆止弁との間の空間が断熱層として機能することを特徴とする裏込め注入用孔の耐火構造である。

第１の発明では、耐火材に鋼線が埋設され、耐火材係止部が、鋼線を係止する鋼線係止部を兼ねるものとするのが望ましい。耐火材の厚さは、火災時にセグメントの内面側からの熱が栓を介してセグメントに伝導しないように設定される。また、逆止弁の設置位置は、セグメントの内面側からの熱によって逆止弁の構成材が融点に達しないように設定される。

第１の発明では、セグメントの裏込め注入用孔の内面側の端部に所定の厚さの耐火材が設けられ、逆止弁と鋼製の栓の間に空間が設けられるため、火災時に熱が伝わることによるセグメント本体構造の損傷や、栓および逆止弁の融解を防止できる。また、栓および逆止弁が溶けないので、裏込め注入孔から多量の出水が生じることがない。さらに、火災後、簡単な補修により止水機能を回復できる。

第２の発明は、セグメントに形成された裏込め注入用孔において、前記セグメントの内面側からの熱によって構成材が融点に達しない位置に逆止弁を設置し、前記逆止弁と地山との間に裏込め材を充填する工程（ａ）と、前記裏込め注入用孔に対する係止部と、前記裏込め注入用孔を閉塞可能な蓋部と、前記蓋部に設けられた耐火材係止部とを有する鋼製の栓を、前記逆止弁から前記セグメントの内面の方向に所定の間隔をおいて設置する工程（ｂ）と、前記セグメントの内面側の端部に、前記セグメントの内面側からの熱が前記栓を介して前記セグメントに伝導しないように厚さが設定された耐火材を充填する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法である。

第２の発明では、耐火材に鋼線が埋設され、耐火材係止部が、鋼線を係止する鋼線係止部を兼ねるものとするのが望ましい。

第２の発明では、セグメントの裏込め注入用孔の内面側の端部に所定の厚さの耐火材を設け、逆止弁から所定の間隔をおいて鋼製の栓を設置するため、火災時に熱が伝わってセグメント本体構造が損傷したり、栓および逆止弁が融解したりすることがない。また、栓および逆止弁が溶けないので、裏込め注入孔から多量の出水が生じることがない。さらに、火災後、簡単な補修により止水機能を回復できる。

本発明によれば、トンネル内での火災発生時に、熱によるセグメント本体構造の損傷や裏込め注入孔からの多量の出水を防止でき、火災後に、簡単な補修により止水機能を回復できる裏込め注入用孔の耐火構造および裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法を提供できる。

トンネル周方向に切断した耐火セグメントＡの斜視図裏込め注入用孔１に裏込め材３５を充填した状態を示す図注入孔用の栓２３の概要図裏込め注入用孔１に栓２３を設置した状態を示す図拡径部９ｂの内部に耐火材３９を充填した状態を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、トンネル周方向に切断した耐火セグメントＡの斜視図を示す。耐火セグメントＡは、内面３の中央付近にセグメント把持用穴１１が設けられる。また、適切な位置に、内面３から外面５までを貫通する裏込め注入用孔１が設けられる。耐火セグメントＡは、ポリプロピレン等の有機繊維を混入したコンクリートで形成される。

裏込め注入用孔１は、耐火セグメントＡの外面５側の端部８ａに、外面５に近づくほど径が大きくなる拡径部９ａを必要に応じて有する。また、耐火セグメントＡの内面３側の端部８ｂに、内面３に近づくほど径が大きくなる拡径部９ｂを有する。裏込め注入用孔１の拡径部９ａと拡径部９ｂとの間の部分には、注入孔パイプ７が設置される。注入孔パイプ７は、鋼製等とする。

図２は、裏込め注入用孔１に裏込め材３５を充填した状態を示す図である。図２は、トンネル等の壁面を覆工した耐火セグメントＡの裏込め注入用孔１付近の拡大断面図を示す。図２に示すように、耐火セグメントＡは、外面５が地山１３と対向するように設置される。注入孔パイプ７の拡径部９ｂ側の端部６付近の内周には、所定の範囲にねじ部１７が設けられる。

従来の裏込め注入用孔ではセグメント内面側の拡径部の長さを２０ｍｍ程度としていたが、本実施の形態の裏込め注入用孔１の拡径部９ｂの長さ４９ｂは５０ｍｍ以上とするのが望ましい。また、注入孔パイプ７のねじ部１７は、例えば端部６から１００ｍｍ程度の範囲５３に設けられる。拡径部９ｂの長さ４９ｂやねじ部１７を設ける範囲５３の決定方法については、後述する。

注入孔パイプ７の外周には、地山１３側からの地下水の浸入を防止するための止水用シール材１５ａが設けられる。止水用シール材１５ａは、水膨張性Ｏリング等である。止水用シール材１５ａは、耐火セグメントＡの内面３側での火災発生時に、所定の温度以上にならない位置に設置される。

耐火セグメントＡの内面３側での道路火災時には、一例として、内面３から２００ｍｍの位置で温度上昇が１００度程度となる。このとき、止水用シール材１５ａは、耐火セグメントＡの内面３から２００ｍｍ以上の位置に設置するのが望ましい。

耐火セグメントＡの裏込め注入用孔１の耐火構造を形成するには、まず、図２に示すように、耐火セグメントＡの内面３から所定の距離２１をおいた位置で、注入孔パイプ７のねじ部１７に逆止弁１９をねじ込む。逆止弁１９はポリプロピレン等の樹脂製であり、通常の厚さ５４は３０ｍｍ程度である。逆止弁１９の設置位置は、耐火セグメントＡの内面３側での火災発生時に生じる熱によって逆止弁１９の構成材料である樹脂が融点に達しないように設定される。ねじ部１７を設ける範囲５３は、逆止弁１９の設置位置や厚さ５４に応じて決定される。

耐火セグメントＡの内面３側での火災時に発生する熱による逆止弁１９の融解を避けるためには、逆止弁１９を設置する際、耐火セグメントＡの内面３からの距離２１を１００ｍｍ以上とするのが望ましい。

逆止弁１９を設置した後、逆止弁１９を介して、地山１３と耐火セグメントＡの外面５との間に裏込め材３５を充填する。裏込め材３５は、裏込め注入用孔１内のうち、逆止弁１９より地山１３側の部分にも充填される。

図３は、注入孔用の栓２３の概要図である。図３の（ａ）図は、栓２３の立面図、図３の（ｂ）図は、図３の（ａ）図に示す矢印Ｂ−Ｂによる断面図、図３の（ｃ）図は、図３の（ａ）図に示す矢印Ｃの方向から見た図である。図３の（ａ）図および図３の（ｂ）図に示すように、栓２３は、裏込め注入用孔１に対する係止部２５と、裏込め注入用孔１を閉塞可能な蓋部２９と、蓋部２９に設けられた耐火材係止部３１とを有する。栓２３は、鋼製とする。

係止部２５は、上面に凹部２６を有する。また、外周にねじ部２７が設けられる。蓋部２９は、外周に凹部２８を、下面に凹部３０を有する。耐火材係止部３１は、蓋部２９の外周部の下面に凸部３２を設けて形成される。凸部３２は、栓２３の外周方向に延びる鍔部３１ａを有する。

図３の（ｄ）図は、鋼線３３を取り付けた状態の栓２３の立面図、図３の（ｅ）図は、図３の（ｄ）図に示す矢印Ｄの方向から見た図である。図３の（ｄ）図および図３の（ｅ）図に示すように、耐火材係止部３１の鍔部３１ａには、螺旋状の鋼線３３が引掛けられる。鋼線３３の端部３４は例えば直線状であり、栓２３の中央付近に配置される。耐火材係止部３１は、鋼線３３を係止する鋼線係止部を兼ねる。

栓２３の係止部２５および蓋部２９の径は、注入孔パイプ７の径と同等程度とする。栓２３の耐火材係止部３１の径は拡径部９ｂの径に応じて決定される。

図４は、裏込め注入用孔１に栓２３を設置した状態を示す図である。図２に示すように裏込め材３５を充填した後、図４に示すように、耐火セグメントＡの内面３から所定の距離３７をおいた位置で、注入孔パイプ７のねじ部１７に栓２３のねじ部２７をねじ込む。

注入孔パイプ７に栓２３をねじ込む際、栓２３の蓋部２９の外周に設けられた凹部２８には、止水用シール材１５ｂが設置される。

栓２３を設置することにより、裏込め注入用孔１の耐火セグメントＡの内面３側の端部８ｂに、栓２３と拡径部９ｂの孔壁とに囲まれた凹部４５が形成される。栓２３の設置位置は、耐火セグメントＡの内面３側での火災発生時に生じる熱によって栓２３の構成材料である鋼が融点に達しないように設定される。

栓２３は、融点が高い鋼製が望ましい。一方で、鋼製の栓２３は熱伝導性が良く、注入孔パイプ７に熱が伝わるため、耐火セグメントＡの内面３側での火災時に発生する熱による逆止弁１９の融解を避けるためには、栓２３を設置する際、耐火セグメントＡの内面３からの距離３７を５０ｍｍ以上とするのが望ましい。

従来は、注入パイプに設けるねじ部が短い方が経済的であるために、逆止弁と栓とが近接して設置されていた。しかし、本実施の形態では、樹脂製の逆止弁１９の設置位置および鋼製の栓２３の設置位置を、各々の構成材料の融点を考慮して決定する。そのため、栓２３は逆止弁１９から耐火セグメントＡの内面３の方向に所定の間隔をおいて設置されることとなり、逆止弁１９と栓２３との間には空間４１が設けられる。

図５は、拡径部９ｂの内部に耐火材３９を充填した状態を示す図である。図４に示すように栓２３を取り付けた後、図５に示すように、裏込め注入用孔１の耐火セグメントＡの内面３側の端部８ｂ、すなわち、栓２３と拡径部９ｂの孔壁とに囲まれた凹部４５（図４）に耐火材３９を充填して、裏込め注入用孔１の耐火構造を完成する。裏込め注入用孔１の拡径部９ｂの長さ４９ｂは、耐火材３９の厚さ４３に応じて決定される。

このように、本実施の形態によれば、耐火材３９が十分な厚さ４３を有するため、耐火セグメントＡの内面３側で火災が発生した場合に栓２３が溶けることがなく、裏込め注入用孔１からの多量の出水を防止できる。また、火災時に栓２３から注入孔パイプ７に高熱が伝わって耐火セグメントＡの本体内部が高温となることがないため、耐火セグメントＡの健全性を確保できる。栓２３には鋼線３３が取り付けてあるため、火災中に耐火材３９の落下を防ぐことができる。

本実施の形態では、耐火セグメントＡの内面３側で火災が発生した場合に、栓２３と逆止弁１９との間に設けられた空間４１が断熱層として機能する。栓２３は鋼製で熱伝導が大きいため、栓２３と逆止弁１９との間に空間４１を設けない場合、樹脂性の逆止弁１９が火災時に溶けてしまう。本実施の形態では、空間４１を設けることにより、逆止弁１９の融解による裏込め注入用孔１からの異常な出水を防止することができる。

本実施の形態の裏込め注入用孔１の耐火構造では、火災後、被災により劣化した耐火材３９を除去して栓２３を取り外し、止水用シール材１５ｂを交換した後、栓２３を再度取り付けて耐火材３９を新設することにより、容易に耐火性および止水性を回復できる。

なお、栓２３および栓２３に取り付ける鋼線３３の形状は、本実施の形態で示したものに限らない。栓２３は、裏込め注入用孔１の注入孔パイプ７の開口を確実に閉塞でき、鋼線が落下しないように取り付けられるものであればよい。鋼線の形状は、耐火材３９の落下を防止できるものであればよい。

また、裏込め注入用孔１の外面５側の端部８ａに拡径部９ａを、内面３側の端部８ｂに拡径部９ｂをそれぞれ設けたが、裏込め注入用孔１の端部８ａおよび端部８ｂの形状はこれに限らない。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる裏込め注入用孔の耐火構造および裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………裏込め注入用孔
３………内面
５………外面
７………注入孔パイプ
６、８ａ、８ｂ、３４………端部
９ａ、９ｂ………拡径部
１３………地山
１５、１５ａ、１５ｂ………止水用シール材
１７、２７………ねじ部
１９………逆止弁
２１、３７………距離
２３………栓
２５………係止部
２９………蓋部
３１………耐火材係止部
３３………鋼線
３９………耐火材
４１………空間
４３………厚さ

Claims

セグメントに形成された裏込め注入用孔において、
前記セグメントの内面側の端部に、所定の厚さの耐火材が充填され、
前記裏込め注入用孔に対する係止部と、前記裏込め注入用孔を閉塞可能な蓋部と、前記蓋部に設けられた耐火材係止部とを有する鋼製の栓が、前記耐火材の地山側に設置され、
前記栓から前記地山の方向に所定の間隔をおいて逆止弁が設置され、
前記逆止弁と地山との間に裏込め材が充填され、
前記栓と前記逆止弁との間の空間が断熱層として機能することを特徴とする裏込め注入用孔の耐火構造。
前記耐火材に鋼線が埋設され、前記耐火材係止部が、前記鋼線を係止する鋼線係止部を兼ねるものであることを特徴とする請求項１記載の裏込め注入用孔の耐火構造。
前記栓の設置位置が、前記セグメントの内面側からの熱によって前記栓の構成材が融点に達しないように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の裏込め注入用孔の耐火構造。
前記逆止弁の設置位置が、前記セグメントの内面側からの熱によって前記逆止弁の構成材が融点に達しないように設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の裏込め注入用孔の耐火構造。
セグメントに形成された裏込め注入用孔において、
前記セグメントの内面側からの熱によって構成材が融点に達しない位置に逆止弁を設置し、前記逆止弁と地山との間に裏込め材を充填する工程（ａ）と、
前記裏込め注入用孔に対する係止部と、前記裏込め注入用孔を閉塞可能な蓋部と、前記蓋部に設けられた耐火材係止部とを有する鋼製の栓を、前記逆止弁から前記セグメントの内面の方向に所定の間隔をおいて、前記セグメントの内面側からの熱によって前記栓の構成材が融点に達しない位置に設置する工程（ｂ）と、
前記セグメントの内面側の端部に耐火材を充填する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法。
前記耐火材に鋼線が埋設され、前記耐火材係止部が、前記鋼線を係止する鋼線係止部を兼ねるものであることを特徴とする請求項５記載の裏込め注入用孔の耐火構造の形成方法。