JP6164550B2 - トンネルの剥落防護構造およびトンネルの補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば既設トンネルの補修に好適で、建築限界に応じて容易かつ速やかに施工でき、覆工壁内面を補強し剥落を防止するとともに、漏水を防止できるようにした、トンネルの剥落防護構造およびトンネルの補修方法に関する。

トンネルは経年的に劣化し、覆工壁がひび割れし漏水したり剥落する惧れがあるため、定期的な補修が必要になる。
このようなトンネルの補修に応ずるものとして、トンネル内面に巻き立てたコンクリ−ト製または金属製のセグメントの内面に、繊維強化プラスティックシ−トであるＦＲＰ板を接着する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記補修法は大形のＦＲＰ板をトンネル内面の円周方向に複数枚隣接して接着する煩雑な作業を要し、接着剤が固化するまでＦＲＰ板を保持しなければならず、作業性が悪い上に時間が掛かって工期が長期化し、工費が嵩むという問題があった。

また、トンネルの補修に応ずる他の方法として、既設トンネルの内面に接着剤を塗布してセメントモルタルを被着し、該セメントモルタルに炭素繊維シ−トを貼り付け後、これらを覆工コンクリ−トに打ち込んだボルトによって固定し、或いは炭素繊維シ−トの外側にアーチ状の鋼材を配置して前記ボルトを打ち込み、前記炭素繊維シ−トの表面にエポキシ樹脂を含浸し、その表面にモルタルを塗着する方法がある（例えば、特許文献２参照）

しかし、前記補修法は、接着剤と二層のモルタルと炭素繊維シ−ト、および鋼材とエポキシ樹脂層等を多層に配置するとともに、ボルトの打ち込みを要して手間が掛かり、工期が長期化し工費が嵩む上にボルトの打ち込みによって、覆工コンクリ−トからの漏水や滲み出しを助長する問題があった。

更に、トンネルの補修に応ずる別の方法として、トンネルの覆工壁の内面上部に金属線材を格子状に配置した網状物を配置し、また前記覆工壁の内面にアンカ−のヘッド部を埋設し、該アンカ−の中間部にスリ−ブを装着し、該スリ−ブの端部に前記網状物と支持金具を配置し、これらをアンカ−のテ−パボルトにねじ込んだナットによって固定し、かつ前記網状物と覆工壁内面との間に防護シ−トを配置する方法がある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、前記補修法は大形の網状物を要し、これに多数のアンカ−と支持金具を配置し、該アンカ−にスリ−ブと支持金具を取付け、これらをテ−パボルトにねじ込んだナットによって固定しているため、部品点数が多く作業が煩雑で手間が掛かり、工期の長期化と工費の高騰を助長するとともに、アンカ−の打ち込みによって覆工コンクリ−トからの漏水や滲み出しを助長する上に、アンカ−の先端部が覆工壁の内面に突出させているため、トンネルの建築限界が損なわれる等の問題があった。

一方、トンネルの特定箇所の覆工コンクリ−トの補修に応ずる方法として、覆工コンクリ−トの内面に接着剤を塗布して炭素繊維やアラミド繊維からなる補強材を貼付け、該補強材の表面に感光性樹脂保持シ−トを貼付け、該感光性樹脂保持シ−トは紫外線等の光線を照射して硬化させ、前記保持シ−トの表面に不燃材料を覆工した耐火層を配置し、これらを覆工コンクリ−トに打ち込んだアンカ−によって固定する方法がある（例えば、特許文献４参照）。

しかし、前記補修法は、補強材と感光性樹脂保持シ−トと耐火層とを接着剤を塗布して積層状に貼付ける煩雑な作業を要し、これらに時間が掛かるとともに、覆工コンクリ−トに打ち込んだアンカ−からの漏水の惧れがあり、またアンカ−を覆工コンクリ−トに打ち込まない場合は、アンカ−の重量によって補強材や感光性樹脂保持シ−ト等が撓んで体裁が悪くなる等の問題がある。

特開平８−２１１９４号公報 特許第３８６３６２５号公報 特許第４８３４５６１号公報 特許第３８３７６６１号公報

本発明はこのような問題を解決し、例えば既設トンネルの補修に好適で、建築限界に応じて容易かつ速やかに施工でき、覆工壁内面を補強し剥落を防止するとともに、漏水を防止できるようにした、トンネルの剥落防護構造およびトンネルの補修方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置し、該補強シートの内面に円周方向に沿ってアーチ状に湾曲形成した支持枠を配置し、該支持枠の湾曲弾性を介し補強シートを覆工壁側へ圧接可能に設置したトンネルの剥落防護構造において、前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って紫外線を照射して硬化した補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に紫外線を照射して硬化した繊維強化プラスティック製のパッキングシートを被覆し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該取付溝内のパッキングシートの被覆面に前記支持枠を係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置するとともに、前記硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、前記取付溝の内面にパッキングシートを硬化して被覆し、該取付溝の内面を補強し、支持枠の安定した施工を図るとともに、トンネルの覆工壁内面の相当域を硬化した補強シートで被覆して補強する一方、硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、支持枠の湾曲弾性によってパッキングシートと補強シートとを同時かつ合理的に固定するとともに、支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置して、支持枠の突出に伴う坑内の建築限界の侵食を防止し、坑内の体裁を改善するようにしている

請求項２の発明は、補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成し、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図るようにしている。
請求項３の発明は、補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成し、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図るようにしている。

請求項４の発明は、パッキングシートの両端部を補強シート上に重合して接合し、またはパッキングシートの両端部上に補強シートを重合して接合し、パッキングシ−トの両端部と補強シートとの接合を、補強シートの取付け時期に応じて合理的に行なうとともに、それらの重合と接合によって、支持枠の屈曲弾性をパッキングシ−トを介して補強シートに及ぼし、これらを覆工壁側に引き寄せて緊張させ合理的に固定するようにしている。
請求項５の発明は、パッキングシートの両端部にＦＲＰシートまたは合成樹脂製のカバーを取付け、該カバーを介し前記取付溝を閉塞し、取付溝内への塵埃、異物等の侵入を防止するとともに、坑内の体裁を改善し得るようにしている。

請求項６の発明は、トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置し、該補強シートの内面に円周方向に沿ってアーチ状に湾曲形成した支持枠を配置し、該支持枠の湾曲弾性を介し補強シートを覆工壁側へ圧接可能に設置するトンネルの補修方法において、前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って前記補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に繊維強化プラスティック製のパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該パッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、前記補強シートとパッキングシートに紫外線を所定時期に照射して硬化し、前記取付溝内にパッキングシートを被覆後、前記支持枠をトンネルの坑内に搬入し人力でアーチ状に湾曲形成し、該湾曲形成した支持枠を取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置し、前記取付溝の内面にパッキングシートを硬化して被覆し、該取付溝の内面を補強して支持枠の安定した施工を図るとともに、トンネルの覆工壁内面の相当域を硬化した補強シートを被覆して補強する一方、硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、支持枠の湾曲弾性によってパッキングシートと補強シートとを同時かつ合理的に固定し、これらの固定作業を合理的に行なうとともに、支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置して、支持枠の突出に伴う坑内の建築限界の侵食を防止し、坑内の体裁を改善するようにしている。

請求項７の発明は、補強シートに紫外線を照射して硬化後、前記取付溝に配置したパッキングシートに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置し、これら一連の作業を確実かつ安全に施工し得るようにしている。
請求項８の発明は、取付溝に配置したパッキングシートに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置後、相隣接する取付溝のパッキングシートの両端部に補強シートを重合して配置し、該補強シートに紫外線を照射して硬化し、支持枠を早めに設置し、覆工壁の暫定的な補強を早めに得られるとともに、パッキングシートと支持枠、補強シートの取り付けを合理的かつ円滑に行なえるようにしている。

請求項９の発明は、相隣接する取付溝の間に補強シートを配置し、該取付溝にパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該両端部を補強シート上に重合して配置後、補強シートとパッキングシートに紫外線を照射し、これらを一時に硬化させるようにして、これらを合理的かつ速やかに施工するようにしている。
請求項１０の発明は、補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成し、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図るようにしている。
請求項１１の発明は、補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成し、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図るようにしている。

請求項１の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って紫外線を照射して硬化した補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に紫外線を照射して硬化した繊維強化プラスティック製のパッキングシートを被覆し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該取付溝内のパッキングシートの被覆面に前記支持枠を係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置するとともに、前記硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合したから、前記取付溝の内面にパッキングシートを硬化して被覆し、該取付溝の内面を補強し、支持枠の安定した施工を図るとともに、トンネルの覆工壁内面の相当域を硬化した補強シートで被覆して補強する一方、硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、支持枠の湾曲弾性によってパッキングシートと補強シートとを同時かつ合理的に固定するとともに、支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置して、支持枠の突出に伴う坑内の建築限界の侵食を防止し、坑内の体裁を改善することができる。

請求項２の発明は、補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成したから、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図ることができる。
請求項３の発明は、補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成したから、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図ることができる。

請求項４の発明は、パッキングシートの両端部を補強シート上に重合して接合し、またはパッキングシ−トの両端部上に補強シートを重合して接合したから、パッキングシートの両端部と補強シートの接合を、補強シートの取付け時期に応じて合理的に行なえるとともに、それらの重合と接合によって、支持枠の屈曲弾性をパッキングシートを介して補強シートに及ぼし、これらを覆工壁側に引き寄せて緊張させ合理的に固定することができる
請求項５の発明は、パッキングシートの両端部にＦＲＰシートまたは合成樹脂製のカバーを取付け、該カバーを介し前記取付溝を閉塞したから、取付溝への塵埃、異物等の侵入を防止するとともに、坑内の体裁を改善し得る効果がある。

請求項６の発明は、覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って前記補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に繊維強化プラスティック製のパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該パッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、前記補強シートとパッキングシートに紫外線を所定時期に照射して硬化し、前記取付溝内にパッキングシートを被覆後、前記支持枠をトンネルの坑内に搬入し人力でアーチ状に湾曲形成し、該湾曲形成した支持枠を取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置するから、前記取付溝の内面にパッキングシートを硬化して被覆し、該取付溝の内面を補強して支持枠の安定した施工を図るとともに、トンネルの覆工壁内面の相当域に硬化した補強シートを被覆して補強する一方、硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、支持枠の湾曲弾性によってパッキングシートと補強シートとを同時かつ合理的に固定し、これらの固定作業を合理的に行なうとともに、支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置して、支持枠の突出に伴う坑内の建築限界の侵食を防止し、坑内の体裁を改善することができる。

請求項７の発明は、補強シートに紫外線を照射して硬化後、前記取付溝に配置したパッキングシ−トに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置するから、これら一連の作業を確実かつ安全に施工することができる。
請求項８の発明は、取付溝に配置したパッキングシートに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置後、相隣接する取付溝のパッキングシートの両端部に補強シートを重合して配置し、該補強シートに紫外線を照射して硬化するから、支持枠を早めに設置し、覆工壁の暫定的な補強を早めに得られるとともに、パッキングシートと支持枠、補強シートの取付けを合理的かつ円滑に行なうことができる。

請求項９の発明は、相隣接する取付溝の間に補強シートを配置し、該取付溝にパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該両端部を補強シート上に重合して配置後、補強シートとパッキングシートに紫外線を照射し、これらを一時に硬化させるから、これらを合理的かつ速やかに施工することができる。
請求項１０の発明は、補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成するから、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図ることができる。
請求項１１の発明は、補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成するから、補強シートの取付けを合理的かつ容易に行なえ、その継ぎ目のない施工と体裁の向上を図ることができる。

本発明を建築限界の余裕の無い内空断面を有する既設トンネルに適用した施工状態を示す正面図である。 補強シ−トに支持枠を配置した固定状況を示す斜視図である。 本発明による施工状態を示す説明図で、（ａ）は支持枠の施工前における湾曲形成前の状況を示し、（ｂ）は支持枠を湾曲形成した搬入時または設置直前の状況を示し、（ｃ）は支持枠を覆工壁の取付溝に設置し、その湾曲弾性を覆工壁側に作用している状況を示している。 （ａ）は本発明に適用した支持枠の断面図、（ｂ）〜（ｆ）は支持枠の他の形態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｉ）は本発明を建築限界の余裕の無い既設トンネルに補強シ−トを施工する手順を示す断面図である。

本発明を建築限界の余裕のある既設トンネルに適用した第２の実施形態の正面図である。 前記第２の実施形態における施工状態を示す説明図で、（ａ）は支持枠の施工前における湾曲形成前の状況を示し、（ｂ）は支持枠を湾曲形成した搬入時または設置直前の状況を示し、（ｃ）は支持枠を覆工壁の内面に設置し、その湾曲弾性を覆工壁側に作用している状況を示している。 本発明の応用形態における補強シートの施工手順を示す断面図である。 本発明を建築限界の余裕の無い既設トンネルに適用した第３の実施形態において、補強シートの施工順序を示す断面図である。 本発明を建築限界の余裕の無い既設トンネルに適用した第４の実施形態において、補強シートの施工順序を示す断面図である。

以下、本発明を図示の実施形態について説明すると、図１乃至図５において１は鉄道または道路トンネルで、地山２を掘削した掘削穴３にコンクリ−ト、煉瓦等の覆工壁４が構築され、その内空断面５は前記鉄道または道路の建築限界に余り余裕無く構成されている 図中、６はトンネル１内のインバ−ト部に敷設したインバ−トコンクリ−ト部で、該コンクリ−ト部６上に鉄道または道路を施工可能にしている。

前記覆工壁４の天端部と両側壁上部に亘って、当該部を補強し漏水を阻止可能な薄厚、実施形態では２〜３ｍｍの補強シ−ト７が被覆されている。この場合、前記補強シ−ト７を覆工壁４内面全域に施工することも可能であり、そのようにすることでトンネルの補強と漏水阻止が増進する。
前記補強シ−ト７として、覆工壁４の剥落荷重に耐えられる強度と止水性を備えたＦＲＰシ−トが用いられ、このＦＲＰシ−トとして実施形態では、紫外線硬化型繊維強化プラスティックシ−ト（以下、紫外線硬化型ＦＲＰシ−トと呼ぶ）を使用している。

前記紫外線硬化型ＦＲＰシ−トは、ガラス繊維に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−ト樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂等の紫外線硬化型樹脂を含浸して粘着性を備え、この紫外線硬化型ＦＲＰシ−トの両面に透明な剥離シ−ト（図示略）を貼り付け、施工前は適宜な暗室に保管し、施工時に剥離シ−トを剥がして覆工壁等４の内面に貼付け仮止めした後、紫外線を照射して硬化可能にし、前記所定の強度と止水性を持たせている。

この場合、前記補強シ−ト７は、前記紫外線硬化型ＦＲＰシ−トの他に、例えばガラス繊維により熱硬化型プラスティックを強化したＧＦＲＰ、熱可塑性プラスティックを強化したＧＦＲＴＰ、更に強化繊維として炭素繊維を使用したＣＦＲＰおよびＣＦＲＴＰ、ボロン繊維を使用したＢＦＲＰおよびＢＦＲＴＰ、アラミド繊維を使用したＫＦＲＰおよびＫＦＲＴＰを使用することも可能である。

前記補強シ−ト７は、トンネル１の坑内方向に沿う所定幅に形成され、その長さはトンネル１の円周方向に沿って、前記天端部と両側壁上部に亘る所定長さに形成され、隣接する坑内方向の補強シ−ト７に対しては、補強シ−ト７の端部を重合し、若しくは接合してトンネル１の坑内方向に施工している。
この場合、作業性を考慮して、補強シ−ト７の長さをトンネル１の円周方向に沿って複数に分割し、それらの端部を重合し若しくは接合して、トンネル１の円周方向に施工することも可能である。

前記補強シ−ト７の施工手順は図５のようで、先ず覆工壁４の天端部と両側壁上部に亘る所定位置に図５（ａ）のように、カッター（図示略）を介してトンネル１の円周方向に複数の取付溝８を形成する。
前記取付溝８，８の間隔は、例えば補強シ−ト７の前記幅に形成され、各取付溝８の内部に後述するパッキングシ−トと支持枠を収容可能にしている。実施形態の場合、取付溝８の断面形状を矩形に形成し、その内部に後述する矩形断面の支持枠を収容している。

前記取付溝８の切削後、その内部と覆工壁４内面を清掃し、必要に応じて覆工壁４の内面に図５（ｂ）のように合成樹脂製の薄厚の排水シ−ト９を釘や接着剤を介して取付ける
前記排水シ−ト９は一側面に微小な排水溝（図示略）が形成され、該排水溝を覆工壁４側に配置し、覆工壁４に沿って排水可能にしている。

前記排水シ−ト９を取付け後、排水シ−ト９の表面に図５（ｃ）のように補強シ−ト７を貼付けて仮止めする。この場合は、補強シ−ト７の片側の剥離シ−ト（図示略）を剥がし、粘着面を表出させて排水シ−ト９の表面に押圧し仮止めする。
この後、トンネル１の坑内に紫外線ランプを備えた紫外線照射装置（共に図示略）を搬入し、前記紫外線ランプをＯＮして、紫外線を補強シ−ト７へ向けて照射する。

前記紫外線は透明な剥離シ−トを透過して補強シ−ト７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、補強シ−ト７を表面から急速に硬化させて、トンネル１の覆工壁４の略上半部周面にＦＲＰシートと同様の強度を備えた硬度の覆工層を形成する。

その際、紫外線硬化型ＦＲＰシ−トが速やかに硬化し、その表面を他側面の剥離シ−ト（図示略）が被覆しているから、前記硬化時にスチレンが殆ど放出されず樹脂の飛散も無く、作業環境が良好に保たれる。そして、紫外線硬化型ＦＲＰシ−トの硬化後、前記剥離シ−トを引き剥がす。

前記補強シ−ト７を硬化後、パッキングシ−ト１０を取付溝８に挿入し、取付溝８の内面を被覆する。前記パッキングシ−ト１０は前記補強シ−ト７と同質の紫外線硬化型ＦＲＰシ−トからなり、このＦＲＰシ−トを帯状に裁断し、これを図示のように断面逆Ｕ字形状に折り曲げて、取付溝８に挿入可能に形成している。

そして、パッキングシ−ト１０の片側の剥離シ−ト（図示略）を剥がして図５（ｅ）のように取付溝８に挿入し、表出した粘着面を取付溝８の底面と内面に押圧して貼付け、その両端部を取付溝８の開口縁部に押し当てて貼付ける。
その際、取付溝８の開口縁部に位置する補強シ−ト７に接着剤１１を塗布し、パッキングシ−ト１０の両側縁部を補強シ−ト７に確実に取付ける。

この後、前記紫外線照射装置（図示略）を移動し、図５（ｆ）のように紫外線ランプをＯＮして紫外線をパッキングシ−ト１０へ向けて照射し、前述と同様にパッキングシ−ト１０にＦＲＰシートと同質の硬質の覆工層を形成する。
したがって、覆工壁４と取付溝８を被覆した補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０は、共にＦＲＰシートと同様の強度を備えた硬度に形成される

この後、支持枠１２を図３（ｂ）のようにアーチ状に湾曲させてトンネル１の坑内に搬入し、これを図５（ｇ）のように取付溝８に挿入する。
前記支持枠１２は、例えば前記ＧＦＲＰまたはＦＲＴＰ等の繊維強化プラスティック（以下、ＦＲＰと呼ぶ）によって、図３（ａ）のようにトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形され、その長さは取付溝８と同長に形成され、その断面形状は実施形態の場合、図４（ａ）のような方形管状に形成されている。

そして、前記支持枠１２を図３（ｂ）のようにトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干小径のア−チ状に折り曲げ、これをパッキングシ−ト１０を設置した取付溝８に緊密に挿入している。
この場合、支持枠１２の断面形状は方形管の他に、例えば図４（ｂ）の円管、同図（ｃ）のＩ型、同図（ｄ）のＴ字形、同図（ｅ）の三角管状、同図（ｆ）の平板状のものを適宜選択して使用する。

なお、支持枠１２を前述のようにトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形する代わりに、若干強度を低下して直杆状または平板状に成形し、大きな湾曲弾性を形成し得るようにするとともに、容易かつ安価な成形を実現し、保管や取扱を至便にすることも可能である。

前記取付溝８に挿入後の支持枠１２は、成形時よりも小径のア−チ状に形成され、かつトンネル１の坑内に搬入時よりも大径のア−チ状に形成され、その湾曲弾性を図３（ｃ）のように覆工壁４ないし地山２側に作用させ、パッキングシ−ト１０を取付溝８の底部側に圧接するとともに、パッキングシ−ト１０の両側縁部に接着した補強シ−ト７と排水シ−ト９とを覆工壁４側に引き寄せ、これらを緊張させて固定するようにしている。

この場合、前述のように補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０を硬化後、支持枠１２を取付溝８に設置しているから、支持枠１２の弾性が補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０に確実かつ一様に作用し、それらが覆工壁４を防護して剥落ないし漏水を防止する。
したがって、例えば補強シ−ト７および／またはパッキングシ−ト１０を硬化前に、支持枠１２を取付溝８に設置する場合に比べ、支持枠１２の弾性を補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０に確実かつ一様に作用させられる。

この後、支持枠１２の剛性を強化する場合は、図５（ｈ）のように支持枠１２の内部にモルタル等の充填部材１３を中詰めし、これを固化させて剛性を強化するようにしている
なお、取付溝８の開口部側に、補強シ−ト７または紫外線硬化型ＦＲＰシ−トと同質のＦＲＰシ−トまたは合成樹脂製の帯状のカバ−１４を貼り付け、取付溝８の開口部を閉塞して、水や異物の侵入を防止することが望ましい。

こうして補修を終了したトンネル１は、覆工壁４内面の上部周面にＦＲＰシートと同様の強度を有する補強シ−ト７が覆工され、その補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０がＦＲＰ製の支持枠１２の湾曲弾性を受けて支持され、当該部の覆工壁４の強度を補強し剥離を防止するようにされている。
しかも、支持枠１２の湾曲弾性は覆工壁４ないし地山２に作用し、その弾性を覆工壁４の内部応力や上載荷重に対抗するから、覆工壁４の強度を補強し、剥離防止と漏水防止を増進するようにされている。

また、支持枠１２の内部にモルタル等の充填剤１３を中詰めすることによって、支持枠１２の強度が増強され、覆工壁４の剛性ないし強度を強化するとともに、支持枠１２をＦＲＰ製とすることによって、軽量で金属製のような錆を発生することがなく、その寿命を向上し得る。
しかも、支持枠１２は取付溝８の内部に設置され、覆工壁４内面からの突出を抑制しているから、トンネル１の内空断面５を損なわず建築限界の毀損を回避し得る。

このように構成した本発明の補修方法によって、トンネル１を補修する場合は、薄厚のＦＲＰ製の補強シ−ト７と、ＦＲＰ製の支持枠１２と、薄厚の合成樹脂製の排水シ−ト９と、薄厚のＦＲＰ製のパッキングシ−ト１０と、薄厚のＦＲＰまたは合成樹脂製のカバ−１４と、取付溝８の切削用のカッタ−と、紫外線ランプを備えた紫外線照射装置（共に図示略）と、モルタル充填装置（図示略）を要する。

このうち、補強シ−ト７は施工現場またはＦＲＰ成形工場で所定の幅と長さの矩形に裁断する。例えば、取付溝８，８の間隔幅で、トンネル１の円周方向に沿って天端部と両側壁上部に亘る長尺の帯状に形成し、またはこれを複数に分割して裁断する。
実施形態では、補強シ−ト７として紫外線硬化型ＦＲＰシ−トを使用し、これを前記のように所定の形状寸法に裁断し、この裁断した補強シ−ト７の両面に透明な剥離シ−ト（図示略）を貼り付けて置く。

前記支持枠１２は図３（ａ）のように、ＦＲＰによってトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形し、その断面を図４（ａ）の方形管状に成形し、その長さをトンネル１の円周方向に沿って、天端部と両側壁上部に亘る長さに成形する。
したがって、支持枠１２は、鉄鋼製のものと比較して軽量かつ柔軟で、施工時の取扱や湾曲に至便であり、例えば作業者が支持枠１２の両端部を保持して内側に押し曲げることによって、図３（ｂ）のように支持枠１２をトンネル１の上部周面よりも小径のア−チ状に湾曲形成可能になり、トンネル１の坑内への搬入や取付溝８に対する設置が可能になる

前記排水シ−ト９は一側面に微小な排水溝（図示略）が形成された板体に成形され、これを例えば補強シ−ト７と同形に裁断する。
前記パッキングシ−ト１０は補強シ−ト７と同一のＦＲＰシートで構成され、実施形態では紫外線硬化型ＦＲＰシ−トで構成され、これを取付溝８よりも幅広で、補強シ−ト７と同長の帯状に裁断し、使用時に逆Ｕ字形状に屈曲形成される。
前記カバ−１４は紫外線硬化型ＦＲＰシ−トと同一または合成樹脂シ−トを、取付溝８よりも若干幅広で補強シ−ト７と同長の帯状に裁断する。

次に、前記各構成部材および装置を施工現場に搬送し、実際にトンネル１を補修する場合は、先ずトンネル１の坑内にカッタ−（図示略）を搬入し、該カッターを介し施工域の覆工壁４の天端部と両側壁上部に亘る所定位置に、トンネル１の円周方向に沿って複数の取付溝８を切削する。

この場合、取付溝８の切削断面は、図４（ａ）〜（ｅ）に示す支持枠１２の断面形状に応じて、該支持枠１２を挿入可能な適宜形状に形成する。
実施形態では取付溝８の断面形状を矩形に形成し、その内部にパッキングシ−ト１０と支持枠１２を収容可能にし、隣接する取付溝８，８の間隔を、例えば補強シ−ト７の幅に形成している。この状況は図５（ａ）のようである。

前記取付溝８の切削後、その内部と覆工壁４の内面を清掃し、該覆工壁４の内面に必要に応じて排水シ−ト９を釘や接着剤を介して取付ける。
前記排水シ−ト９は微小な排水溝（図示略）を覆工壁４側に向けて配置し、かつ前記排水溝をトンネル１の円周方向に沿って配置し、覆工壁４に沿って排水可能にする。この状況は図５（ｂ）のようである。

前記排水シ−ト９を取付け後、補強シ−ト７の片側の剥離シ−ト（図示略）を剥がし、表出した粘着面を排水シ−ト９の表面に押圧して、補強シ−ト７を貼付け仮止めする。この状況は図５（ｃ）のようである。
この場合、補強シ−ト７の長さが、覆工壁４の天端部と両側壁上部に亘る長尺の場合は、継ぎ目なく一時に平滑に貼付けられ、またこれを複数に分割する場合は、合理的かつ作業性良く施工でき、その場合は補強シ−ト７の端部を接合し、若しくは端部を重合して貼り合わせる。

実施形態の補強シ−ト７は粘着面を備え、該粘着面によって補強シ−ト７を貼付けているから、従来のような接着剤や煩雑な塗布作業を要せず、容易かつ速やかに行なえる。また、補強シ−ト７は薄厚で柔軟かつ軽量であるから、排水シ−ト９の表面に沿って容易かつ体裁良く取付けられる。
なお、補強シ−ト７として紫外線硬化型ＦＲＰシ−ト以外の薄厚のＦＲＰシ−トを使用し、これを排水シ−ト９の表面に仮止めする場合は、例えば釘または両面接着テ−プを用いる。

こうして補強シ−ト７を貼付け仮止めした後、トンネル１の坑内に紫外線ランプを備えた紫外線照射装置（共に図示略）を搬入し、前記紫外線ランプをＯＮして紫外線を補強シ−ト７へ向けて照射する。この状況は図５（ｄ）のようである。
前記紫外線は透明な剥離シ−トを透過して補強シ−ト７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、補強シ−ト７を表面から急速に硬化させて、トンネル１の覆工壁４の略上半部周面にＦＲＰシートと同様の強度を備えた硬度の覆工層を形成する。

その際、紫外線硬化型ＦＲＰシ−トが速やかに硬化し、その表面を他側面の剥離シ−ト（図示略）が被覆しているから、前記硬化時にスチレンが殆ど放出されず樹脂の飛散も無く、作業環境が良好に保たれる。そして、紫外線硬化型ＦＲＰシ−トの硬化後、前記剥離シ−トを引き剥がす。

前記補強シ−ト７を硬化後、パッキングシ−ト１０を取付溝８に挿入し、取付溝８の内面を被覆する。前記パッキングシ−ト１０は前記補強シ−ト７と同質の紫外線硬化型ＦＲＰシ−トからなり、このＦＲＰシ−トを帯状に裁断し、これを図示のように断面逆Ｕ字形状に折り曲げて取付溝８に挿入する。この状況は図５（ｅ）のようである。

その際、パッキングシ−ト１０の片側の剥離シ−ト（図示略）を剥がして図５（ｅ）のように取付溝８に挿入し、表出した粘着面を取付溝８の底面と内面に押圧して貼付け、その両端部を取付溝８の開口縁部に押し当てて貼付ける。
この場合、取付溝８の開口縁部に位置する補強シ−ト７に接着剤１１を塗布し、パッキングシ−ト１０の両側縁部を補強シ−ト７に確実に取付けることが望ましい。

この後、前記紫外線照射装置（図示略）を移動し、紫外線ランプをＯＮして紫外線をパッキングシ−ト１０へ向けて照射し、前述と同様にパッキングシ−ト１０にＦＲＰシートと同質の硬質の覆工層を形成する。この状況は図５（ｆ）のようである。
こうして、覆工壁４と取付溝８を被覆した補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０は、共にＦＲＰシートと同様の強度を備えた硬度に形成される

この後、支持枠１２を図３（ｂ）のようにアーチ状に湾曲させてトンネル１の坑内に搬入し、これを図５（ｇ）のように取付溝８に挿入する。
前記支持枠１２は、例えば前記ＧＦＲＰまたはＦＲＴＰ等の繊維強化プラスティックによって、図３（ａ）のようにトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干大径のア−チ状に成形され、その長さは取付溝８と同長に形成され、その断面形状は実施形態の場合、図４（ａ）のような方形管状に形成されている。

そして、前記支持枠１２を図３（ｂ）のようにトンネル１の内空断面５の上部周面よりも若干小径のア−チ状に折り曲げ、これをパッキングシ−ト１０を設置した取付溝８に緊密に挿入する。
この場合、支持枠１２の断面形状は方形管の他に、例えば図４（ｂ）の円管、同図（ｃ）のＩ型、同図（ｄ）のＴ字形、同図（ｅ）の三角管状、同図（ｆ）の平板状のものを適宜選択して使用する。

前記取付溝８に挿入後の支持枠１２は、成形時よりも小径のア−チ状に形成され、かつトンネル１の坑内に搬入時よりも大径のア−チ状に形成され、その湾曲弾性を図３（ｃ）のように覆工壁４ないし地山２側に作用させ、パッキングシ−ト１０を取付溝８の底部側に圧接し、パッキングシ−ト１０の両側縁部に接着した補強シ−ト７と排水シ−ト９とを覆工壁４側に引き寄せ、これらを緊張させて固定する。

こうして補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０を硬化後、支持枠１２を取付溝８に設置しているから、支持枠１２の弾性を補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０に確実かつ一様に作用させられ、それらが覆工壁４を防護して剥落ないし漏水を防止する。
したがって、例えば補強シ−ト７および／またはパッキングシ−ト１０を硬化前に、支持枠１２を取付溝８に設置する場合に比べ、支持枠１２の弾性を補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０に確実かつ一様に作用させられる。

また、支持枠１２の弾性によって、パッキングシ−ト１０と補強シ−ト７、排水シ−ト９等を固定しているから、従来のようなアンカ−の打設や接着剤の塗布を要さず、またそれらの煩雑な作業を廃して容易かつ速やかに施工できるとともに、アンカ−の打設に伴なう覆工壁４側からの漏水を防止する。

この後、支持枠１２の内部にモルタル等の充填部材１３を中詰めし、これを固化して支持枠１２の剛性を強化する。この状況は図５（ｈ）のようである。
また、取付溝８の開口部側に、補強シ−ト７または紫外線硬化型ＦＲＰシ−トと同質のＦＲＰシ−トまたは合成樹脂製の帯状のカバ−１４を貼り付け、取付溝８の開口部を閉塞して、水や異物の侵入を防止する。この状況は図５（ｉ）のようである。
このように実施形態は、覆工壁４の内面に補強シ−ト７を仮止めして硬化し、次に取付溝８にパッキングシ−ト１０を設置して硬化し、補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０を硬化後に支持枠１２を設置しているから、一連の作業を確実かつ安全に施工できる。

こうして補修を終了したトンネル１は、覆工壁４内面の上部周面にＦＲＰシートと同様の強度を有する補強シ−ト７が覆工され、その補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０がＦＲＰ製の支持枠１２の湾曲弾性を受けて支持され、当該部の覆工壁４の強度を補強し剥離を防止している。
しかも、支持枠１２の湾曲弾性は覆工壁４ないし地山２に作用し、その弾性を覆工壁４の内部応力や上載荷重に対抗するから、覆工壁４の強度を補強し、剥離防止と漏水防止を増進する。

また、支持枠１２の内部にモルタル等の充填剤１３を中詰めすることによって、支持枠１２の強度が増強され剛性が増強されるから、覆工壁４の剛性ないし強度を強化する。
しかも、支持枠１２をＦＲＰ製とすることによって、軽量で金属製のような錆を発生することがなく、その寿命を向上する。
更に、支持枠１２は取付溝８の内部に設置され、覆工壁４内面からの突出を抑制しているから、トンネル１の内空断面５を損なわず建築限界の毀損を回避する。

図６乃至図１０は本発明の他の実施形態と応用形態を示し、前述の実施形態の構成と対応する構成には同一の符号を用いている。
このうち、図６および図７は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は、内空断面５が鉄道または道路の建築限界に余裕がある既設トンネル１に適用した場合を示している。
図８は前記第２の実施形態の応用形態を示し、この応用形態は図８（ａ）〜（ｃ）のように、覆工壁４の内面に排水シート９や補強シート７を直接取付け、前述の実施形態のような覆工壁４の内面を切削する取付溝８、パッキングシート１０やカバー１４を要しない分、部品点数を低減し、またそれらの取付けの手間を軽減して容易かつ速やかに取付けられ、工期が短縮し工費が低減する。

そして、補強シ−ト７の取付け後、トンネル１の坑内に紫外線ランプを備えた紫外線照射装置（共に図示略）を搬入し、前記紫外線ランプをＯＮして紫外線を補強シ−ト７へ向けて照射し、補強シ−ト７を硬化する。この状況は図８（ｄ）のようである。
この後、硬化した補強シ−ト７に湾曲した支持枠１２を圧接して固定し、該支持枠１２内にモルタル１３を充填する。

したがって、前述の実施形態のように補強シ−ト７の取付けに接着作業やアンカ−の打設を要せず、また前述のパッキングシ−ト１０やカバ−１４を要しない分、部品点数を低減し、またそれらの取付けの手間を軽減して、工期が短縮し工費が低減する。
なお、支持枠１２のトンネル１内への搬入や、補強シ−ト７に対する支持枠１２の弾性による圧接ないし固定、支持枠１２内へのモルタル１３の充填や、補強シ−ト７に対する紫外線照射は、前述の実施形態と同様である。

こうして補修を終了したトンネル１は、覆工壁４内面の略上半部周面にＦＲＰシートと同質の硬質の覆工層が形成され、また覆工壁４の内面にＦＲＰ製の複数の支持枠１２が湾曲弾性を保持して配置され、その弾性を補強シ−ト７に作用させ、その固定を図る一方、前記弾性が覆工壁４の内部応力や上載荷重に対抗するから、覆工壁４の強度を増強し剥離を防止するとともに、覆工壁４内部からの漏水を防止する。

前記支持枠１２は施工後、覆工壁４の内面に突出して設置されるが、支持枠１２の形状寸法は非常に小形であるから覆工壁４内面からの突出を抑制し、トンネル１の内空断面５ないし建築限界の毀損を抑制する。

図９は本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態は内空断面５が鉄道または道路の建築限界に余裕が無い既設トンネル１において、取付溝８にパッキングシ−ト１０を設置し、これに紫外線を照射して硬化させた後、湾曲形成した支持枠１２を取付溝８に設置し、パッキングシ−ト１０に支持枠１２の弾性を作用させて固定後、覆工壁４の内面に補強シ−ト７を仮止めし、該補強シ−ト７に紫外線を照射して硬化させている。
したがって、パッキングシ−ト１０と補強シ−ト７の硬化後に支持枠１２を設置する前述の実施形態に比べ、支持枠１２を早めに設置し、覆工壁４の暫定的な補強を早めに得られるとともに、パッキングシ−ト１０、支持枠１２、補強シ−ト７の取付け順序を合理的に設定し、これを円滑に行なうようにしている。

このため、前述の実施形態のように覆工壁４の内面に取付溝８を形成し、覆工壁４の内面に補強シ−ト７を設置するとともに、取付溝８にパッキングシ−ト１０を設置し、これらに紫外線を照射して硬化させた後、支持枠１２を取付けて圧接する施工順序を改善し、これを円滑に施工するようにしている。
すなわち、最初に覆工壁４内の細部を施工し、次第に覆工壁４の表面側に施工場所を移行し、容易に施工し得るようにしている。この場合、取付溝８の開口部を補強シ−ト７で閉塞すれば、カバ−１４の取付けを省略し、これを合理的かつ速やかに行なえる。

図１０は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態は図１０（ｃ），（ｄ）のように補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０の取付けを連続して行い、更に補強シ−ト７とパッキングシ−ト１０の紫外線照射と硬化作業を一時に施工し、前述の実施形態のようにパッキングシ−ト１０と補強シ−ト７の取付けと紫外線照射と硬化作業を別々に行なう不合理を解消し、これらの作業を合理的かつ速やかに施工し得るようにしている。

なお、前述の実施形態は何れも本発明を既設トンネルの補修に適用しているが、トンネルの新設時に適用することも可能であり、そのようにすることで覆工壁４の強度を当初から強化し、堅牢なトンネル１を構築し得るとともに、漏水を防止し得る。

このように本発明のトンネルの剥落防護構造およびトンネルの補修方法は、建築限界に応じて容易かつ速やかに施工でき、覆工壁内面を補強し剥落を防止するとともに、漏水を防止できるから、例えば既設トンネルの補修に好適である。

１ トンネル
４ 覆工壁
７ 補強シ−ト
８ 取付溝
１０ パッキングシ−ト
１２ 支持枠
１３ 充填材

Claims (11)

1. トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置し、該補強シートの内面に円周方向に沿ってアーチ状に湾曲形成した支持枠を配置し、該支持枠の湾曲弾性を介し補強シートを覆工壁側へ圧接可能に配置したトンネルの剥落防護構造において、前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って紫外線を照射して硬化した補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に紫外線を照射して硬化した繊維強化プラスティック製のパッキングシートを被覆し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該取付溝内のパッキングシートの被覆面に前記支持枠を係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置するとともに、前記硬化したパッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合したことを特徴とするトンネルの剥落防護構造。
2. 前記補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成した請求項１記載のトンネルの剥落防護構造。
3. 前記補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成した請求項１記載のトンネルの剥落防護構造。
4. 前記パッキングシートの両端部を補強シート上に重合して接合し、またはパッキングシートの両端部上に補強シートを重合して接合した請求項１記載のトンネルの剥落防護構造
5. 前記パッキングシートの両端部にＦＲＰシートまたは合成樹脂製のカバーを取付け、該カバーを介し前記取付溝を閉塞した請求項１記載のトンネルの剥落防護構造。
6. トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスティック製の補強シートを円周方向に設置し、該補強シートの内面に円周方向に沿ってアーチ状に湾曲形成した支持枠を配置し、該支持枠の湾曲弾性を介し補強シートを覆工壁側へ圧接可能に配置するトンネルの補修方法において、前記覆工壁の内面に円周方向に沿って複数の取付溝を形成し、該取付溝をトンネルの坑内方向に離間して配置し、トンネルの少なくとも天端部と両側壁上部の相当位置に亘って前記補強シートを取付けるとともに、前記取付溝の内面に繊維強化プラスティック製のパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該パッキングシートの両端部と補強シートとを重合して接合し、前記補強シートとパッキングシートに紫外線を所定時期に照射して硬化し、前記取付溝内にパッキングシートを被覆後、前記支持枠をトンネルの坑内に搬入し人力でアーチ状に湾曲形成し、該湾曲形成した支持枠を取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置し、該支持枠を覆工壁の内側に配置し、かつ支持枠の表面を覆工壁の内面と略同一面上に配置することを特徴とするトンネルの補修方法。
7. 前記補強シートに紫外線を照射して硬化後、前記取付溝に配置したパッキングシートに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置する請求項６記載のトンネルの補修方法。
8. 前記取付溝に配置したパッキングシートに紫外線を照射して硬化し、前記支持枠を前記取付溝内のパッキングシートの被覆面に係合可能に設置後、相隣接する取付溝間のパッキングシートの両端部に補強シートを重合して配置し、該補強シートに紫外線を照射して硬化する請求項６記載のトンネルの補修方法。
9. 相隣接する取付溝の間に補強シートを配置し、該取付溝にパッキングシートを配置し、該パッキングシートの両端部を取付溝の外側に配置し、該両端部を補強シート上に重合して配置後、補強シートとパッキングシートに紫外線を照射して一時に硬化する請求項６記載のトンネルの補修方法。
10. 前記補強シートの円周方向の長さを、トンネルの円周方向に沿う天端部と両側壁上部の相当位置に亘る長さに形成する請求項６または８記載のトンネルの補修方法。
11. 前記補強シートの幅を、相隣接する取付溝の間隔と同幅に形成する請求項６または８記載のトンネルの補修方法。

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