JP6245604B2 - 排水シート及びトンネル排水構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの地山からの湧水等を導水して排出する排水シート、及びこの排水シートを用いるトンネル排水構造に関する。

従来、トンネルを掘削する際に、地山からの湧水を導水して排出する排水シートが用いられている。排水シートは、例えばトンネルの掘削面に一次覆工の吹付けコンクリートを打設した後、吹付けコンクリートの内側に取り付けられ、地山から湧き出る湧水をトンネルの底部に設けられる排水路に導くように導水し、排出する。

このような排水シートとして特許文献１の排水シートがある。この排水シートは、基板に多数本の導水リブが起立形成された導水部と、導水部の幅方向両側に設けられる固定部とが合成樹脂で一体形成されたものであり、被取付面に固定される固定部が、基板と同一平面上に形成され、固定部の一部が長手方向に肉厚、残部が薄肉になっている。更に、特許文献１には、固定部に補強用の繊維ベルトを取り付ける例も開示されている。

特許第４９７０３４２号公報

ところで、特許文献１の排水シートは、固定部の一部を肉厚にしたり、固定部に補強用の繊維ベルトを取り付けることにより、固定部を被取付面に固定する釘を打ち込む際に、排水シートが破損することや、釘頭が貫通することを防止している。

しかしながら、特許文献１の排水シートの固定部は、両面が平滑面で形成されており、釘を打ち込む時に釘打ち機のヘッドが固定部上で滑りやすくなっていると共に、被取付面に対して固定部が滑りやすくなっている。そのため、固定部の固定作業中に、排水シートの予定部分以外の箇所にズレて釘を打ち込んで排水シートを破損させたり、被取付面の予定箇所以外の箇所にズレて釘を打ち込んで固定部を誤った位置に固定する可能性が高くなり、正確な釘打ち作業に要する労力が増大する。特に、トンネルの側壁部より上側の施工箇所、上向きの施工箇所で、作業の効率低下が顕著となる。

更に、特許文献１における固定部は、一部のみ肉厚で他の領域が薄肉になっているため、誤って薄肉の領域に釘打ちこんでしまい、排水シートを破損させたり、釘の頭を貫通させてしまう可能性が高い。更には、導水リブのない単純な薄肉の領域が存在することで、排水シートの強度が低下してしまうという問題もある。

また、図７に示すように、特許文献１の排水シートの導水リブ２２ｐは、基板２１ｐから細長平板状に起立し、高さ方向全体で同一幅を有するものであるが、例えば排水シートを吹付けコンクリート５の被取付面５１に固定した後、その内側に二次覆工の覆工コンクリート８を打設する場合、排水シートにコンクリート打設圧が生じ、導水リブ２２ｐが倒れるように圧縮され、導水路２３ｐが部分的に狭まるなど導水機能が損なわれる可能性がある。更に、この状態で湧水が流れると、その水圧で排水シートに面方向に局所的な引張力が発生するため、排水シートの破損が懸念される。

また、特許文献１の排水シートのように、同一高さの導水リブで全体が形成されている場合、排水シートの両端の固定部を被取付面に固定すると、排水シートの幅方向中央付近の導水リブが被取付面から離れてしまい、特にトンネルの天端部周辺において離間する距離が大きくなる。そのため、アーチ部で生じた湧水が、導水路でスムーズに導水されずに、導水リブを乗り越えて排水シートの幅方向中央付近に溜まり易くなり、導水機能が損なわれる可能性がある。更に、湧水が排水シートの幅方向中央付近に集中すると、排水シートや釘打ち箇所が引っ張られて、排水シートが破損しやすくなる。この問題は、施工性を高めるために、排水シートの幅を大きくする場合に、より顕著となる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、高い作業効率で、固定部を被取付面の予定箇所により正確に固定することができると共に、固定部の固定作業時に生ずる破損を防止でき、更には高強度を有する排水シート、及びこの排水シートを用いるトンネル排水構造を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、導水リブの圧縮による倒れ込みを防ぎ、導水路の狭窄を防止して優れた導水機能を確保することができると共に、スムーズな導水で排水シートの破損を防止することができる排水シート、及びこの排水シートを用いるトンネル排水構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、排水シートの幅方向中央付近における水の滞留を防止して、優れた導水機能の確保、排水シートの破損の防止を図ることができると共に、排水シートの幅を大きくすることを可能にし、施工性の向上に寄与する排水シート、及びこの排水シートを用いるトンネル排水構造を提供することにある。

本発明の排水シートは、合成樹脂で形成され、基板と、前記基板上で起立して長手方向に延設され且つ間隔を開けて複数並置されている導水リブとから構成される導水部と、前記導水部の幅方向両側に前記導水部に沿って設けられ、且つ前記導水部に隣接して設けられる固定部とを有し、前記固定部が、隣接する前記導水部の前記基板よりも全幅に亘って全体が肉厚で形成され、表面と裏面がそれぞれ滑りにくくする凹凸面で形成されていることを特徴とする。
これによれば、固定部の表面と裏面を凹凸面とすることにより、固定部が被取付面に対して滑りにくくなり、固定前の被取付面に対する固定部の配置状態の安定性を高めることができると同時に、釘打ち機のヘッド等が固定部上で滑りにくくなり、釘打ち機のヘッド等の配置状態の安定性を高めることができる。従って、高い作業効率で、排水シートの固定部を被取付面の予定箇所により正確に固定することができ、更に、予定箇所以外への釘の打ち込み等を極力無くし、固定部の固定作業時に排水シートが破損することを防止することができる。また、固定に用いられる固定部は全体が基板よりも肉厚で形成され、固定部全体が釘の打ち込み等に使用可能になっていることから、固定部の薄肉の領域に誤って釘を打ち込んで、排水シートを破損させたり、釘の頭を貫通させてしまう事態が生ずることがない。また、導水リブが並置されている基板と全体が肉厚の固定部とで排水シートが構成され、単純な薄肉の領域がないことから、面方向の引張力と排水シートの面と直交方向の圧縮力の双方に対する強度を格段に高めることができる。

本発明の排水シートは、前記固定部の表面の凹凸面と裏面の凹凸面が、長手方向に凹部と凸部が延びる波形状に形成されていることを特徴とする。
これによれば、固定部の凹凸面を波形状とすることにより、例えば合成樹脂を押出成形して導水部と固定部を一体的に形成する場合に、導水リブと波形状の凹凸面を同じ工程で効率的に形成することができる。

本発明の排水シートは、前記導水リブが断面視略山形に形成されていることを特徴とする。
これによれば、導水リブを断面視略山形とすることにより、導水リブの圧縮による倒れ込み、導水路の狭窄を防止してより広い導水路を形成し、優れた導水機能を確保することができる。更に、導水路が部分的に狭窄した状態で水が流れ、排水シートに部分的な引張力が発生する事態を無くし、水をスムーズに流して排水シートの破損を防止することができる。

本発明の排水シートは、少なくとも、被取付面に前記導水リブの先端が略当接するように、前記導水部の幅方向中央付近の前記導水リブの高さが、前記導水部の幅方向端部付近の前記導水リブの高さよりも高くなっていることを特徴とする。
これによれば、排水シートの幅方向中央付近において、導水リブの被取付面からの離間を抑制し、導水リブの先端が被取付面に略当接した導水路を確保して水の滞留を防止することができ、優れた導水機能の確保、水の滞留による排水シートの破損の防止を図ることができる。更に、水の滞留を防止することで、排水シートの幅を大きくすることが可能となり、施工性を向上することができる。

本発明のトンネル排水構造は、本発明の排水シートが、トンネルのアーチ部全体に沿って前記導水リブが延びるように配置され、前記アーチ部全体の被取付面に、前記固定部が接触し、且つ前記導水リブの先端が略当接するように設けられ、前記固定部が前記被取付面に釘止めで固定されていることを特徴とする。
これによれば、本発明の排水シートの効果を有するトンネル排水構造が得られると共に、トンネルのアーチ部全体で地山からの湧水を確実に導水、排出することができる。また、釘打ち機で釘を打ち込む効率的な固定作業で固定部を被取付面に固定することができる。

本発明によれば、高い作業効率で、排水シートの固定部を被取付面の予定箇所により正確に固定することができると共に、固定部の固定作業時に生ずる排水シートの破損を防止することができる。更に、面方向の引張力と排水シートの面と直交方向の圧縮力の双方に対する強度に非常に優れる排水シートを得ることができる。

また、排水シートの導水リブの圧縮による倒れ込みを防ぎ、導水路の狭窄を防止して優れた導水機能を確保することができると共に、スムーズな導水で排水シートの破損を防止することができる。

また、排水シートの幅方向中央付近における水の滞留を防止して、優れた導水機能の確保、排水シートの破損の防止を図ることができると共に、排水シートの幅を大きくすることを可能にし、施工性を向上することができる。

本発明による実施形態の排水シートの一部を示す斜視図。 本発明による実施形態の排水シートの断面図。 本発明による実施形態の排水シートの隅部周辺を示す拡大斜視図。 実施形態の排水シートを吹付けコンクリートに取り付けた状態を示す断面図。 実施形態の排水シートを取り付けて形成されるトンネル排水構造を示す斜視説明図。 （ａ）は実施形態の排水シートの導水部を示す部分断面図、（ｂ）はその導水部の導水リブが圧縮されている状態を示す部分断面説明図。 （ａ）は従来の排水シートの導水部を示す部分断面図、（ｂ）はその導水部の導水リブが圧縮されている状態を示す部分断面説明図。

〔実施形態の排水シート及びトンネル排水構造〕
本発明による実施形態の排水シート１は、図１〜図５に示すように、所定幅で被取付箇所の長さ（例えばトンネルアーチ部の周長分の長さ）に応じた長方形状の導水部２と、導水部２の幅方向両側に導水部２に沿って帯状に設けられている固定部３・３とから構成され、導水部２と固定部３・３は、合成樹脂で一体的に形成されている。図示例の導水部２、固定部３・３は、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなど、透明或いは半透明で可撓性を有する合成樹脂で形成されている。

導水部２は、基板２１の片面上に複数の導水リブ２２が起立形成されているものであり、多数の導水リブ２２が長手方向に延設され、且つ導水リブ２２・２２の間に間隔を開けて並置されている。導水リブ２２・２２の間の空間は、地山６からの湧水等を導水する導水路２３を構成する。

本実施形態における導水リブ２２は、少なくとも、導水部２の幅方向中央付近の導水リブ２２の高さが、導水部２の幅方向端部付近の導水部２２の高さよりも高くなっており、図示例では、幅方向中央付近に複数条形成されている導水リブ２２ａの高さが最も高く、導水リブ２２ａの両側にそれぞれ複数条形成されている導水リブ２２ｂの高さが次に高く、導水部２の幅方向端部付近の導水リブ２２ｃ、即ち導水リブ２２ｂ・２２ｂの各固定部３・３側にそれぞれ複数条形成されている導水リブ２２ｃ・２２ｃの高さが最も低く形成されており、導水リブ２２の高さが段階的に変化するように形成されている（図２〜図４参照）。導水リブ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの高さとしては、それぞれ６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ等とする数値例が挙げられる。

導水リブ２２・２２間の間隔、即ち導水路２３の幅は、基板２１上の全体で同一幅としてもよいが、異ならせることも可能であり、例えば導水リブ２２ｃ・２２ｃ間の間隔を、導水リブ２２ａ・２２ａ間、導水リブ２２ａ・２２ｂ間、導水リブ２２ｂ・２２ｂ間、導水リブ２２ｂ・２２ｃ間の間隔よりも広くし、それぞれの導水路２３の容積が略同じとなるようにしてもよい。

また、本実施形態における導水リブ２２は、それぞれが断面視略山形に形成され、図示例では断面視台形に形成されており、２０％圧縮時の耐圧強度が７５ｋＮ／ｍ^２を上回るようになっている（図２〜図４、図６参照）。後述するように、排水シート１を吹付けコンクリート５の被取付面５１に固定し、その内側に二次覆工の覆工コンクリート８を打設する場合に、排水シート２１にコンクリート打設圧が生ずるが、このような導水リブ２２の高さ方向への圧縮力に対して、断面視略山形の導水リブ２２は若干潰れて太るように変形する。

固定部３は、導水部２の基板２１よりも固定板３１の全体が肉厚で形成されており、基板２１の導水リブ２２が起立している側に向いている固定板３１の表面と、その逆側の裏面は、それぞれ凹凸面３２、３３で形成されている。本実施形態における表面の凹凸面３２、裏面の凹凸面３３は、図３に示すように、それぞれ長手方向に凹部と凸部が延びる波形状に形成されている。

排水シート１を用いて新設のトンネル排水構造を形成する際には、例えば図４及び図５に示すように、地山６に形成したトンネル坑内面に一次覆工の吹付けコンクリート５を打設し、吹付けコンクリート５に地山６に向かってロックボルト７を多数本打ち込んだ後、吹付けコンクリート５の被取付面５１に排水シート１を固定して取り付ける。

より詳細には、排水シート１を、トンネルのアーチ部全体（側壁部−天端部−側壁部の全体）に沿って導水リブ２１が延びるようにして、トンネル内周を構成している被取付面５１に倣うように配置すると共に、トンネル掘進方向の前後に展張して各導水リブ２２の先端が被取付面５１に略当接するようにし、トンネル掘進方向の前後に位置する固定部３・３を被取付面５１に接触して配置する。そして、固定部３・３の所定箇所において釘打ち機で釘４を打ち込むことにより、固定部３を貫通させて釘４を吹付けコンクリート５に打ち込んで固定する。

排水シート１の展張で導水リブ２２を被取付面５１に略当接する際には、導水リブ２２ｃ、２２ｂ、２２ａの順に高さが高くなっていることから、排水シート１の中央周辺に若干生ずる弛みに拘わらず、導水リブ２２ｃよりも排水シート１の中央寄りに位置する導水リブ２２ｂ、２２ａも良好に被取付面５１に略当接する。また、固定部３に釘打ち機で釘４を打ち込む際には、凹凸面３２により固定部３が被取付面５１に対して滑りにくく、逆側の凹凸面３３により釘打ち機のヘッドの移動方向が規制されて滑りにくくなっていることから、より安定した状態で釘４を打ち込んで固定することが可能である。

排水シート１は、トンネル掘進方向に順次隣接して配置され、それぞれ固定部３・３において釘４の打ち込みで固定されることにより、トンネル掘進方向に並設される。

その後、図５、図６（ａ）に示すように、並設した排水シート１の内側に二次覆工の覆工コンクリート８を形成することにより、本実施形態のトンネル排水構造が形成される。覆工コンクリート８の打設でコンクリート打設圧が加わった排水シート１の断面視略山形の導水リブ２２は、吹付けコンクリート５と覆工コンクリート８の押圧で若干潰れて太るように圧縮変形されるので、導水リブ２２・２２間にスムーズな流路の導水路２３が確保される。

このように形成されたトンネル排水構造は、トンネルのアーチ部全体（側壁部−天端部−側壁部の全体）で地山６からの湧水を確実に導水、排出することができる。尚、図５中、太線矢印Ｆは地山６からの湧水の導水方向を示している。

上記実施形態の排水シート１、或いは排水シート１を用いるトンネル排水構造では、凹凸面３２と逆側の凹凸面３３により、被取付面５１に対する固定部３、固定部３に対する釘打ち機のヘッドの配置状態の安定性を高めることができる。従って、高い作業効率で、排水シート１の固定部３を被取付面５１の予定箇所により正確に固定することができ、更に、予定箇所以外への釘４の打ち込みを無くし、固定部３の固定作業時に排水シート１が破損することを防止することができる。また、釘打ち機による釘打ちを固定作業に用いること自体でも、作業効率を向上することができる。

また、固定部３は全体が導水部２の基板２１よりも肉厚で形成され、固定部３全体が釘４の打ち込みに使用可能になっていることから、固定部の薄肉の領域に誤って釘４の打ち込みを行い、排水シートを破損させたり、釘４の頭を貫通させてしまう事態が生ずることがない。また、導水リブ２２が並置されている基板２１と全体が肉厚の固定部３とで排水シート１が構成され、単純な薄肉の領域がないことから、面方向の引張力と排水シート１の面と直交方向の圧縮力の双方に対する強度を格段に高めることができる。

また、固定部３の凹凸面３２、３３の形状を波形状とすることにより、例えば合成樹脂を押出成形して導水部２と固定部３を一体的に形成する場合に、導水リブ２２と波形状の凹凸面３２、３３を同じ工程で効率的に形成することができる。

また、導水リブ２２を断面視略山形とすることにより、導水リブ２２の圧縮による倒れ込み、導水路２３の狭窄を防止してより広い導水路２３を形成し、優れた導水機能を確保することができる。更に、導水路２３が部分的に狭窄した状態で湧水が流れ、排水シート１に部分的な引張力が発生する事態を無くし、湧水をスムーズに流して排水シート１の破損を防止することができる。

また、排水シート１の中央に向かって導水リブ２２ｃ、２２ｂ、２２ａの順で高さを高くすることにより、排水シート１の幅方向中央付近においても、導水リブ２２の被取付面５１からの離間を抑制し、導水リブ２２の先端が被取付面に略当接した導水路２３を確保して水の滞留を防止することができる。従って、優れた導水機能の確保、湧水の滞留による排水シート１の破損の防止を図ることができる。更に、湧水の滞留を防止することで、排水シート１の幅を大きくすることが可能となり、施工性を向上することができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、実施形態、各例の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものであり、下記変形例も包含する。

例えば上記実施形態では、基板２１上に起立形成される複数の導水リブ２２の高さを段階的に異ならせる構成としたが、基板２１上の複数の導水リブ２２の高さを導水部２の幅方向中央付近から両端に向かって漸次低くするように変化させることも可能であり、又、基板２１上の複数の導水リブ２２の高さを全体として略同一高さとする排水シートとすることも許容される。また、上記実施形態では、導水リブ２２の断面視略山形としたが、導水リブ２２を高さ方向全体で同一幅を有する形状とすることも許容される。

また、上記実施形態の固定部３の凹凸面３２、３３は、双方とも凹部と凸部が排水シート１の長手方向に延びる波形状としたが、凹凸面３２、３３の構成は、被取付面５１に対する固定部３の安定性、固定部３に対する釘打ち機のヘッド等の安定性を高められるものであれば適宜であり、例えば凹部と凸部の延びる方向が長手方向と直交する方向や斜め方向の波形状の面、突起が点在して凹凸になっている形状の面とする構成や、或いは凹凸面３２と凹凸面３３で凹凸の形状が異なる構成等とすることが可能である。

また、排水シート１の固定は、釘打ち機で釘４を打ち込んで行うことが好ましいが、固定ピンなど他の固定具を用いて行うことも可能である。

尚、発明として本明細書に開示されている排水シートには、合成樹脂で形成され、基板と、前記基板上で起立して長手方向に延設され且つ間隔を開けて複数並置されている導水リブとから構成される導水部と、前記導水部の幅方向両側に前記導水部に沿って設けられる固定部とを有し、前記導水リブが断面視略山形に形成されている排水シートも含まれ、更に、この排水シートに適用可能な範囲で本明細書に開示の構成を付加したものも含まれる。この排水シートによれば、導水リブの圧縮による倒れ込み、導水路の狭窄を防止してより広い導水路を形成し、優れた導水機能を確保することができ、更に、導水路が部分的に狭窄した状態で水が流れ、排水シートに部分的な引張力が発生する事態を無くし、水をスムーズに流して排水シートの破損を防止することができる。

また、発明として本明細書に開示されている排水シートには、合成樹脂で形成され、基板と、前記基板上で起立して長手方向に延設され且つ間隔を開けて複数並置されている導水リブとから構成される導水部と、前記導水部の幅方向両側に前記導水部に沿って設けられる固定部とを有し、少なくとも、前記導水部の幅方向中央付近の前記導水リブの高さが、前記導水部の幅方向端部付近の前記導水リブの高さよりも高くなっている排水シートも含まれ、更に、この排水シートに適用可能な範囲で本明細書に開示の構成を付加したものも含まれる。この排水シートによれば、排水シートの幅方向中央付近において、導水リブの被取付面からの離間を抑制し、導水リブの先端が被取付面に略当接した導水路を確保して水の滞留を防止することができ、優れた導水機能の確保、水の滞留による排水シートの破損の防止を図ることができる。更に、水の滞留を防止することで、排水シートの幅を大きくすることが可能となり、施工性を向上することができる。

また、各発明の排水シートは、新設のトンネルの吹付けコンクリートのアーチ部全体（側壁部−天端部−側壁部の全体）に敷設するのに適するが、適用可能な適宜の用途に用いることが可能であり、例えば既に構築されたトンネルの二次覆工コンクリート等の湧水面への敷設や、部分補修等に用いることが可能であり、更には、トンネル以外の他の構造物に用いることも可能である。また、排水シートが固定して取り付けられる被取付面も、吹付けコンクリート５の被取付面５１に限定されず、用途に応じて適宜である。

本発明は、例えばトンネルの地山からの湧水を導水して排出する排水構造に利用することができる。

１…排水シート ２…導水部 ２１、２１ｐ…基板 ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｐ…導水リブ ２３、２３ｐ…導水路 ３…固定部 ３１…固定板 ３２、３３…凹凸面 ４…釘 ５…吹付けコンクリート ５１…被取付面 ６…地山 ７…ロックボルト ８…覆工コンクリート Ｆ…湧水の導水方向

Claims (5)

1. 合成樹脂で形成され、
   基板と、前記基板上で起立して長手方向に延設され且つ間隔を開けて複数並置されている導水リブとから構成される導水部と、
   前記導水部の幅方向両側に前記導水部に沿って設けられ、且つ前記導水部に隣接して設けられる固定部とを有し、
   前記固定部が、隣接する前記導水部の前記基板よりも全幅に亘って全体が肉厚で形成され、表面と裏面がそれぞれ滑りにくくする凹凸面で形成されていることを特徴とする排水シート。
2. 前記固定部の表面の凹凸面と裏面の凹凸面が、長手方向に凹部と凸部が延びる波形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の排水シート。
3. 前記導水リブが断面視略山形に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の排水シート。
4. 少なくとも、被取付面に前記導水リブの先端が略当接するように、前記導水部の幅方向中央付近の前記導水リブの高さが、前記導水部の幅方向端部付近の前記導水リブの高さよりも高くなっていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の排水シート。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の排水シートが、トンネルのアーチ部全体に沿って前記導水リブが延びるように配置され、
   前記アーチ部全体の被取付面に、前記固定部が接触し、且つ前記導水リブの先端が略当接するように設けられ、
   前記固定部が前記被取付面に釘止めで固定されていることを特徴とするトンネル排水構造。

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