JP6074446B2 - 排気排水・注入ホース及びそれを用いたトンネル天端部施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気排水・注入ホース及びそれを用いたトンネル天端部（クラウン部）施工方法に関し、より詳しくは、トンネルの内壁面に施工する覆工コンクリートを打設するときにトンネル天端部付近のエアやブリージング水を排気排水するとともにトンネル空洞部にセメント系充填材を注入し、トンネル天端部付近の背面空洞をなくす技術に関するものである。

従来、山岳トンネルを施工する場合には、掘削機で地山を所定単位長さ掘削した後、地山の内面に吹付けコンクリート等の一次覆工を施工した後、その内面に防水シートを敷設し、さらにその内面に二次覆工コンクリートを打設する。この工程を所定長さ繰り返して所定延長のトンネルを施工する。また、シールドトンネルを施工する場合には、掘進機で地山を所定単位長さ掘削した後、地山の内面に工場製作された鋼や鉄筋コンクリート等のセグメント（一次覆工）を組立て、この工程を繰り返して所定延長のトンネルを施工する。この後、その内面に二次覆工コンクリートを所定単位長さ打設し、この工程を繰り返して所定延長のトンネルを二次覆工コンクリートで覆う。

上記のような二次覆工コンクリートを打設するに当たっては、側壁下部から上部へ順に打設し、トンネル天端部付近は、型枠の上部に設けたコンクリート打設口からコンクリートを吹き上げて打設する。このとき、コンクリートは型枠内の下側から上側に向って順に打ち上がっていくため、トンネル天端部（クラウン部）付近にはトンネル延長方向や周方向に、逃げ場のなくなったエアによる未充填空洞やブリージング水による不具合箇所が発生する。

そこで、その問題を解決するため、特許文献１においては、トンネルの二次覆工コンクリートの天端部付近にホース全面がメッシュであるエア抜きホース（排気ホース）を設置し、そのエア抜きホースを介して排気に設置した真空ポンプでエアやブリージング水を強制吸引することで上記未充填空洞やブリージング水によるコンクリートの低強度の不具合箇所をなくす施工方法が提案されている。これによりトンネル天端部（クラウン部）付近のトンネル延長方向や周方向に、逃げ場のなくなったエアによる未充填空洞やブリージング水による不具合箇所は解決される。しかしながら、最終的には、エア抜きホース内は空隙となり、コンクリートの不充填箇所が存在することとなり不具合が残る。

非特許文献１においては、覆工コンクリート硬化後、ひび割れや空洞等により覆工コンクリートから漏水が発生した場合には、このエア抜きホース［ＣＢＳ−８］を予め設置しておき、エア抜きホース内に樹脂系（有機系）の充填材（例えばエポキシ樹脂）を注入し、エア抜きホースから止水材を滲出させて、ひび割れや空洞を充填できることが示されている。

しかしながら、次の課題が残る。この方法に用いる樹脂系（有機系）充填材は、セメント系（無機系）充填材と比較して材料費が高価である。一般的にひび割れや空洞は湿潤状態であることが多いため、有機系充填材では覆工コンクリートと十分な付着強度が得られない可能性がある。また、このエア抜きホースにセメント系充填材を使用した場合、エア抜きホースと覆工コンクリートとの付着力に問題のないセメント系（無機系）充填材は、ホース全面のメッシュに目詰まりが生じるため、使用することはできない。

さらに、非特許文献１において、空洞にセメント系充填材を注入できるコンタクトグラウトホース［ＣＢＳ−１２］が提案されている。このホースは、セメント系充填材が滲み出せるように小さな穴が配列されているが、この穴からコンクリートのノロが侵入しないように被覆紙でホース全面を覆う構造となっている。このホース内部にセメント系充填材を注入すると被覆紙を破り充填材が漏れ出し、空洞を充填することができる。しかしながら、ホース全体を被覆紙で覆っているため、このホースを使用してエアやブリージング水を排気排水することができない。

特開２００５−１７９８９１号公報

コンタクトグラウト技術資料（株式会社ケー・エフ・シー技術資料Ｎｏ．Ｓ４６−７０２）

本発明は、トンネルの内壁面に施工する覆工コンクリートを打設するときに、覆工コンクリートのトンネル天端部（クラウン部）付近に発生するエアやブリージング水を吸引し、かつ空洞をなくすことができる排気排水・注入ホース及びそれを用いたトンネル天端部施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、管壁に複数の開口窓を配列した管の外周に、空気と水が通過しセメント粒子が通過しない伸縮性を有する一定幅のフィルターシートを、幅方向の端部が一部重なるように螺旋状に巻回して構成され、排気排水機能とセメント系充填材注入機能を備えていることを特徴とする排気排水・注入ホースが提供される。

また、本発明によれば、トンネルの内壁面に施工する覆工コンクリートを打設するときに、トンネル天端部付近において、上記排気排水・注入ホースを設置し、管内からの真空吸引により管の外側にあるエアやブリージング水を管内に吸引することにより、排気排水を行った後、管内からセメント系充填材を注入し、管壁に配列した複数の開口窓を通じて、フィルターシートの重ね部分の隙間からセメント系充填材を吐出させ、トンネル天端部付近の空洞部に充填することを特徴とするトンネル天端部施工方法が提供される。

本発明によれば、トンネルの内壁面に覆工コンクリートを打設するときに、覆工コンクリートのトンネル天端部（クラウン部）付近に発生するエアやブリージング水を排気排水し、かつ空洞部にセメント系充填材を注入できるホース及びそれを用いたトンネル天端部施工方法を提供することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態に係る排気排水・注入ホースの径方向概略断面図及び軸方向概略側面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれホース本体の径方向概略断面図及び軸方向概略側面図である。 本発明の実施形態に係る排気排水・注入ホースをトンネル延長方向に配置したトンネルの縦断面図である。 本発明の実施形態に係る排気排水・注入ホースをトンネル延長方向に配置したトンネルの横断面図である。 本発明の実施形態に係る排気排水・注入ホースをトンネル周方向に配置したトンネルの縦断面図である。 本発明の実施形態に係る排気排水・注入ホースをトンネル周方向に配置したトンネルの横断面図である。 図４における一部の拡大図である。

以下、本発明に係る一実施形態の排気排水機能とセメント系充填材注入機能を備えている排気排水・注入ホースを図面に基づいて説明する。
図１の（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０の構成を模式的に示す径方向の概略断面図及び軸方向の概略側面図である。

この排気排水・注入ホース１０は、図２（ａ）、（ｂ）に径方向の概略断面図及び軸方向の概略側面図を示すホース本体１１の周囲前面に、図１（ｂ）に示すように一定幅のフィルターシート１２を幅方向の端部が一部重なった重ね部分１３が形成されるように螺旋状に巻回して構成される。ホース本体１１は、例えば螺旋状に巻いた硬質のポリエステル繊維モノフィラメント糸１４を横糸とし、これにそれよりも細い軟質のポリエステル繊維スパン糸１５を縦糸として織り込んで内側部円管１６が形成される。そして、ホース本体１１の内側部円管１６の管壁の側面部には管内空洞部１７からセメント系充填材が滲み出せるように複数の開口窓（小さな穴）１８が配列されている。ホース本体１１の外径は１５〜２０ｍｍ程度であり、フィルターシート１２の螺旋状の巻回し角は、その端部と軸方向とが５０〜７０度程度の角度となるように行う。

フィルターシート１２としては、エアやブリージング水を排気排水するときにセメントの粒子を通さず、効率良くエアやブリージング水を排気排水できるとともに、伸縮性を有しエアやブリージング水の排気排水時には、負圧により重ね部分１３の隙間が閉じセメント粒子を通さず、セメント系充填材の注入時には、注入圧により重ね部分１３の隙間が開き、セメント系充填材を注入できる材質が求められる。具体的には、軟弱地盤の圧密促進対策で使用するプラステックボードドレーンのフィルターシートが例示できる。
ホース本体１１全面にフィルターシート１２を螺旋状に巻回す方法としては、ホース本体１１に幅３０〜５０ｍｍ程度のフィルターシートが５~１５ｍｍ程度重なるようにして巻回す。

また、内側部円管１６は、特に限定はされないが、エアやブリージング水を排気排水するときに潰れない（閉塞しない）程度の強度が必要である。具体的には、例えば被覆紙のないコンタクトグラウトホース［ＣＢＳ−１２］（株式会社ケー・エフ・シー製）が例示できる。

次に、本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０の使用の態様について説明する。
図３は本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０をトンネル延長方向に配置したトンネルの縦断面図であり、図４は本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０をトンネル延長方向に配置したトンネルの横断面図である。また、図５は本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０をトンネル周方向に配置したトンネルの縦断面図であり、図６は本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０をトンネル周方向に配置したトンネルの断面図である。

図３〜図６に示すように、本実施形態に係る排気排水・注入ホース１０は、地山２０を掘削して形成された略蒲鉾状の掘削坑であるトンネルの内面に、コンクリートを吹き付けることにより形成された一次覆工２１の内側に二次覆工コンクリート２２を打設するときに打設空間内の天端部（クラウン部）２３（図４）付近に設置するものである。

具体的には、一次覆工２１を施工した後、一次覆工２１の内面に防水シート（図示せず）を設置し、この防水シートの天端部（クラウン部）２３付近にトンネル延長方向や周方向に排気排水・注入ホース１０をテープ等により設置する。

次に、二次覆工コンクリート２２をコンクリート打設口２４から打設し、型枠２５で閉塞された空間内を充填する。そしてバキュームポンプ等の真空吸引手段（図示せず）を排気排水・注入ホース１０に接続し、エアやブリージング水を排気排水する。このとき、負圧により重ね部分１３の隙間が閉じセメント粒子を通さず、エアやブリージング水のみが内側部円管１６の管内空洞部１７に取り込まれ、排気排水が行われる。排気排水・注入ホース１０でエアやブリージング水を排気排水するタイミングとしては、コンクリートを締め固めるために、コンクリート充填後にバイブレータをかけながら引き抜くが、このときに実施すると、より排気排水効果がある。

次に、排気排水・注入ホース１０に接続されたバキュームポンプ等の真空吸引手段を取り外し、注入ポンプ（図示せず）を取り付け、ホース内や空洞にセメント系充填材を注入する。このとき、注入ポンプが加える注入圧により、セメント系充填材は、内側部円管１６の管内空洞部１７から開口窓１８を通り、重ね部分１３に形成される隙間から排気排水・注入ホース１０外側のトンネル天端付近の背面空洞２６を充填することとなる。

本実施形態の排気排水・注入ホースによれば、次の（ａ）〜（ｅ）の効果が得られる。
（ａ）エアやブリージング水を打設空間の外へ排気排水できることにより、二次覆工コンクリートの品質の向上が図れる。
（ｂ）セメント粒子を通さないフィルターシートでホース全面を覆うことにより、エアやブリージング水のみを効率よく排気排水できる。
（ｃ）ホースに幅３０〜５０ｍｍ程度のセメント粒子を通さないフィルターシートを螺旋状に５〜１５ｍｍ程度重ねて巻回すことにより、フィルターシートの重ね部分の隙間を通ってセメント系充填材を注入できる。フィルターシートは伸縮性のある材質であるため、エアやブリージング水の排気排水時には負圧作用により、重ね部分の隙間はなくなり、注入時には注入圧により重ね部分の隙間が開きセメント系充填材を注入できる。
（ｄ）セメント系（無機系）充填材を注入することができるため、エア抜きホースを使用した樹脂系（有機系）の充填材による空洞充填に比べ、安価に空洞を充填することができる。
（ｅ）二次覆工コンクリート背面に生じる空洞に、セメント系充填材を注入することにより、空洞がなくなり、二次覆工コンクリートの品質の向上が図れる。

１０ 排気排水・注入ホース
１１ ホース本体
１２ フィルターシート
１３ 重ね部分
１４ モノフィラメント糸（横糸）
１５ スパン糸（縦糸）
１６ 内側部円管
１７ 管内空洞部
１８ 開口窓
２０ 地山
２１ 一次覆工
２２ 二次覆工コンクリート
２３ 天端部（クラウン部）
２４ コンクリート打設口
２５ 型枠
２６ 背面空洞

Claims (2)

1. 管壁に複数の開口窓を配列した管の外周に、空気と水が通過しセメント粒子が通過しない伸縮性を有する一定幅のフィルターシートを、幅方向の端部が一部重なるように螺旋状に巻回して構成され、排気排水機能とセメント系充填材注入機能を備えていることを特徴とする排気排水・注入ホース。
2. トンネルの内壁面に施工する覆工コンクリートを打設するときに、トンネル天端部付近において、請求項１に記載の排気排水・注入ホースを設置し、
   管内からの真空吸引により管の外側にあるエアやブリージング水を管内に吸引することにより、排気排水を行った後、管内からセメント系充填材を注入し、管壁に配列した複数の開口窓を通じて、フィルターシートの重ね部分の隙間からセメント系充填材を吐出させ、トンネル天端部付近の空洞部に充填することを特徴とするトンネル天端部施工方法。

Images