JP6356441B2 - 吊アンカー構造およびトンネル施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル内設備を設置するための吊アンカー構造およびトンネル施工方法に関する。

自動車用トンネル等では、ジェットファン等の換気設備や看板等の吊下設備がトンネルの天井部や肩部から吊り下げられている場合がある。
このような吊下設備は、トンネルの覆工に後施工により設置されたアンカー（以下、「後施工アンカー」という）を利用して固定するのが一般的である。

後施工アンカーには、覆工コンクリートに削孔されたアンカー孔内に接着材を介して固定する接着系アンカーや、アンカー孔内において先端を拡径させて抜け止め固定する拡径型アンカー等がある。

このような後施工アンカーは、施工（削孔）時に覆工コンクリートに損傷（ひびわれ等）が生じるおそれや接着剤等の経年劣化が懸念される。

そのため、特許文献１には、安定性に優れた吊アンカーとして、覆工コンクリートを打設する際に埋設された吊アンカーが開示されている。特許文献１の吊アンカーは、アンカー本体とアンカー本体の一端に形成されたフランジとを有している。

特開２００１−２６３０００号公報

トンネル内に設置された吊下設備には、車両等の通行に伴う振動や、トンネル内の気流による風圧が作用している。そのため、吊り下げ型の設備を支持する吊アンカーやその周囲のコンクリートには、吊下設備の吊り下げ荷重以外に、吊下設備を介して振動や風圧等の応力が作用している。

また、ジェットファン等の換気設備を吊持している場合には、ジェットファンの駆動に伴う振動も吊アンカーおよびその周囲のコンクリートに作用する。そのため、吊アンカーの周囲では、コンクリートの劣化の進行が早まるおそれがある。

このような観点から、本発明は、より安全性に優れたトンネルを構築するための吊アンカー構造およびトンネル施工方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の吊アンカー構造は、トンネル覆工に埋め込まれたインサートと、前記インサートの端部に形成された定着部と、前記トンネル覆工内に配筋された補強筋とを備えるものであって、前記補強筋は前記定着部とトンネル覆工の表面との間において所定の間隔で格子状に配筋されていて、前記定着部は、少なくとも２本の前記補強筋と平面視で重なるように配置されていることを特徴としている。
なお、前記定着部は前記補強筋の間隔と同等以上の幅寸法を有しているのが望ましい。

また、本発明のトンネル施工方法は、吹付けコンクリートに沿って補強筋を配筋する配筋工程と、前記吹付けコンクリートから所定の間隔をあけて型枠を設置する型枠工程と、吊アンカーを前記型枠の背面に取り付けるアンカー取付工程と、前記吹付けコンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設するコンクリート打設工程とを備えており、前記吊アンカーはインサートと前記インサートの端部に形成された定着部とを備えていて、前記配筋工程では、前記定着部の幅寸法以下の配筋ピッチで前記補強筋を格子状に配筋し、前記アンカー取付工程では、前記定着部が前記補強筋の背面側に位置するように前記吊アンカーを設置することを特徴としている。
なお、吊アンカーは、前記型枠を貫通するボルトを介して前記型枠に取り付けておけばよい。

かかる吊アンカー構造およびトンネル施工方法によれば、定着部が格子状の補強筋の背面側に配置されているため、何らかの原因により覆工コンクリートに肌落ち等の破損が生じた場合であっても、定着部が補強筋に係止され、吊アンカー構造が抜け落ちることが防止される。
また、覆工コンクリートに補強筋が配筋されているため、吊アンカー構造の周囲のコンクリートの肌落ちを防ぐことができる。

本発明の吊アンカー構造およびトンネル施工方法によれば、より安全性に優れたトンネルを構築することが可能となる。

本実施形態のトンネルを示す断面図である。 本実施形態の吊アンカー構造を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態のトンネル施工方法の各施工状況を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は図３の（ｃ）に続くトンネル施工方法の各施工状況を示す断面図である。 （ａ）は図３の（ｃ）の一部を示す拡大断面図、（ｂ）は図１の一部を示す拡大断面図である。

本実施形態では、図１に示すように、吊下設備を固定するための吊アンカー構造１およびこの吊アンカー構造１を備えたトンネルＴの施工方法について説明する。

本実施形態のトンネルＴは、地山面に吹付けられた吹付けコンクリート２と、吹付けコンクリート２の内側に形成された覆工コンクリート（トンネル覆工）３と、吹付けコンクリート２と覆工コンクリート３との間に介設された防水シート４と、トンネルＴの頂部から吊り下げられたジェットファン（吊下設備）５，５とを備えている。

なお、トンネルＴの支保パターンは限定されるものではなく、地山の状況に応じて適宜設定すればよい。

ジェットファン５，５は、吊アンカー構造１を介して吊持されている。本実施形態では、２台のジェットファン５，５が並設されている場合について説明するが、ジェットファン５の数や配置は限定されない。

ジェットファン５は、治具５１，５１を介して吊アンカー構造１により支持されている。治具５１は、吊アンカー構造１にボルトを介して固定されている。治具５１とジェットファン５とは、ワイヤーＷを介して連結されている。

吊アンカー構造１は、覆工コンクリート（トンネル覆工）３に埋め込まれた吊アンカー１０と、覆工コンクリート３内に配筋された補強筋１３とを備えて構成されている。
吊アンカー１０は、インサート１１と、インサート１１の端部に形成された定着部１２とからなる。

本実施形態では、一つの治具５１に対して、二つの吊アンカー１０，１０が配設されているが、治具５１に対する吊アンカー１０の数は限定されない。

インサート１１は、図２に示すように、内面に雌ネジ加工が施された筒状の部材により構成されている。
インサート１１の地山側（吹付けコンクリート側）の端部には、定着部１２が一体に固定されている。

定着部１２は、インサート１１の端部に溶接された鋼板により構成されている。
本実施形態の定着部１２は、正方形を呈していて、定着部１２の中心にインサート１１の端部が固定されている。

なお、定着部１２の形状は限定されるものではなく、例えば、円形や長方形等であってもよい。また、定着部１２は、インサート１１と一体成形されていてもよい。
また、インサート１１と定着部１２との固定方法は限定されるものではなく、例えば摩擦圧接接合、ガス圧接接合、アーク溶接接合等により行ってもよい。

補強筋１３は、図１に示すように、定着部１２と覆工コンクリート３の表面との間に配筋されている。
補強筋１３は、図２に示すように、縦横に複数本ずつ配筋することにより、格子状に配筋されている。

なお、本実施形態の補強筋１３は、支保パターン等により、設計上、覆工コンクリート内に配筋される鉄筋（以下「覆工用鉄筋」という）とは別に配筋するものとする。
また、補強筋１３は、吊アンカー１０の位置に対応して配筋する。

本実施形態では、鉄筋１３同士の間隔が、定着部１２の幅寸法よりも小さくになるように配筋している。つまり、鉄筋１３同士により囲まれた空間は、定着部１２の面積よりも小さい。

なお、本実施形態では、覆工用鉄筋とは別に補強筋１３を配筋するものとしたが、覆工用鉄筋を補強筋１３として使用してもよい。この場合において、覆工用鉄筋の設計上の鉄筋間隔が定着部１２の幅寸法よりも大きい場合には、必要箇所において覆工用鉄筋の鉄筋間隔を定着部１２の幅寸法よりも小さくなるように変更してもよい。

なお、定着部１２の面積は、必ずしも鉄筋１３に囲まれた空間よりも大きい必要はない。例えば、矩形状の手着部１２の長辺のみが隣り合う鉄筋１３，１３の間隔よりも大きくてもよいし、定着部１２の対角線が隣り合う鉄筋１３，１３の間隔よりも大きくてもよい。つまり、少なくとも対向する２本の鉄筋１３，１３が定着部１２と重なっていればよい。

また、定着部１２が矩形や三角形の場合は、定着部１２の少なくとも１つの辺の長さよりも、隣り合う鉄筋１３，１３同士の間隔が小さくなるように配筋すればよく、定着部１２が円形の場合は、定着部１２の直径よりも隣り合う鉄筋１３，１３の間隔が小さくなるように配筋すればよい。
また、定着部がその他の多角形の場合は、定着部１２の重心または中心を通る線分の長さよりも隣り合う鉄筋１３，１３の間隔が小さくなるように配筋すればよい。

なお、補強筋１３，１３に対するインサート１１の配置は、定着部１２が、補強筋１３と重なるように配置されていれば限定されるものではない。例えば、補強筋１３同士の中間となる位置に配設してもよいし、縦筋と横筋との角部や、縦筋または横筋のいずれか一方に近接するようにインサート１１を配置してもよい。

本実施形態のトンネル施工方法は、掘削工程、配筋工程、型枠工程、アンカー取付工程、コンクリート打設工程および吊下設備取付工程を備えている。

掘削工程は、地山を掘削してトンネルＴを形成する工程である。
トンネルＴの掘削に伴い露出した地山面には、吹付けコンクリート２を吹き付けて、早期に閉合する。

吹付けコンクリート２の施工に伴い、必要な支保工を設置する。また、必要に応じて、先受け工の補助工法の施工を行ってもよい。
吹付けコンクリート２の施工が完了したら、吹付けコンクリート２の表面に防水シート４を設置する。

配筋工程は、図３の（ａ）に示すように、吹付けコンクリート２に沿って複数の補強筋１３，１３，…を配筋する工程である。
複数の補強筋１３，１３，…は、縦横に組み合わせることで、格子状に配筋する。このとき、補強筋１３は、アンカー等を介して、吹付けコンクリート２から吊持する。なお、補強筋１３の保持方法は限定されない。

補強筋１３の配筋に伴い、定着部１２が補強筋１３の背面側（吹付けコンクリート２側）となるように、吊アンカー１０を補強筋１３に係止させておく。なお、吊アンカー１０の配置は、型枠６の設置後であってもよい。

補強筋１３は、定着部１２の幅寸法以下の配筋ピッチで格子状に配筋する。
また、本実施形態では覆工コンクリート３の厚さ方向の中間付近に補強筋１３を配筋する。

型枠工程は、図３の（ｂ）に示すように、吹付けコンクリート２から所定の間隔をあけて型枠６を設置する工程である。
型枠６の構成は限定されるものではないが、本実施形態では、いわゆるスライドセントルを使用する。

アンカー取付工程は、図３の（ｃ）に示すように、型枠６の背面に吊アンカー１０を取り付ける工程である。
吊アンカー１０の取付作業は、型枠６に形成された打設窓６１を利用して行う。

吊アンカー１０は、図５の（ａ）に示すように、型枠６を貫通するボルトＢを、インサート１１に螺合することで、型枠６の背面に固定する。本実施形態では、打設窓６１から挿入した作業員の手で吊アンカー１０を保持した状態でボルトＢを螺合する。

なお、吊アンカー１０を型枠６の設置後に配設する場合には、補強筋１３の格子を押し広げて、定着部１２を補強筋の背面側に配設した後、補強筋１３を元の位置に戻すことにより行えばよい。また、定着部１２を傾斜させて、補強筋１３同士の間に挿入することにより吊アンカー１０を型枠６の設置後に配設してもよい。

コンクリート打設工程は、図４の（ａ）に示すように、吹付けコンクリート２（防水シート４）と型枠６との間にコンクリート（覆工コンクリート３）を打設する工程である。
覆工コンクリート３の養生が完了したら、図４の（ｂ）に示すように、型枠６を撤去する。

吊下設備取付工程は、図１および図５の（ｂ）に示すように、吊アンカー構造１を利用して、必要な吊下設備（ジェットファン５）を取り付ける工程である。
ジェットファン５は、吊アンカー１０に固定された治具５１を介して固定する。

治具５１は、治具５１を挿通したボルトＢを吊アンカー１０に螺合することにより吊アンカー１０に固定する。

本実施形態の吊アンカー構造１は定着部１２が格子状の補強筋１３，１３，…の背面側に配置されているため、吊アンカー１０が受け落ちることがない。つまり、何らかの原因により覆工コンクリート３に肌落ち等の破損が生じた場合であっても、定着部１２が補強筋１３，１３，…に係止されることで、吊アンカー１０の抜け落ちが防止されている。

また、覆工コンクリート３に補強筋１３，１３，…が配筋されているため、覆工コンクリート３（被り部分）に肌落ちが生じた場合であっても、吊アンカー１０の周囲のコンクリートの肌落ちは抑制される。また、吊アンカー１０は定着部１２を有しているため、信頼性が高い。

補強筋１３は、比較的広範囲に配筋されているため、覆工コンクリート３が何らかの原因により破壊した場合であっても、補強筋１３が落下することはない。吊アンカー１０は、補強筋１３に係止されるので、ただちに落下することはない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、補強筋１３により囲まれた空間が定着部１２の面積よりも小さくなるように補強筋１３を配筋するものとしたが、補強筋１３の配筋ピッチは限定されない。例えば、インサート１１が補強筋１３に近接するように吊アンカー１０を配設することで、定着部１２が補強筋１３に係止されるように構成されている場合には、補強筋１３により囲まれた空間は定着部１２の面積以上であってもよい。

前記実施形態では、補強筋１３の配筋とともに、吊アンカー１０も配設しておくものとしたが、吊アンカー１０は、型枠６を設置する際に配設してもよい。

吊アンカー構造１により吊持される吊下設備は、ジェットファンに限定されるものではない。

１ 吊アンカー構造
１０ 吊アンカー
１１ インサート
１２ 定着部
１３ 補強筋
２ 吹付けコンクリート
３ 覆工コンクリート
４ 防水シート
５ ジェットファン（吊下設備）
６ 型枠
６１ 打設窓
Ｂ ボルト
Ｔ トンネル

Claims (4)

1. トンネル覆工に埋め込まれたインサートと、
   前記インサートの端部に形成された定着部と、
   前記トンネル覆工内に配筋された補強筋と、を備える吊アンカー構造であって、
   前記補強筋は、前記定着部とトンネル覆工の表面との間において所定の間隔で格子状に配筋されていて、
   前記定着部は、少なくとも２本の前記補強筋と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする、吊アンカー構造。
2. 前記定着部は、前記補強筋の間隔と同等以上の幅寸法を有していることを特徴とする、請求項１に記載の吊アンカー構造。
3. 吹付けコンクリートに沿って補強筋を配筋する配筋工程と、
   前記配筋工程後に前記吹付けコンクリートから所定の間隔をあけて型枠を設置する型枠工程と、
   前記型枠工程後に吊アンカーを前記型枠の背面に取り付けるアンカー取付工程と、
   前記アンカー取付工程後に前記吹付けコンクリートと前記型枠との間にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えるトンネル施工方法であって、
   前記吊アンカーは、インサートと前記インサートの端部に形成された定着部とを備えており、
   前記配筋工程では、前記定着部の幅寸法以下の配筋ピッチで前記補強筋を格子状に配筋し、
   前記アンカー取付工程では、前記定着部が前記補強筋の背面側に位置するように前記吊アンカーを設置することを特徴とする、トンネル施工方法。
4. 前記型枠を貫通するボルトを介して前記吊アンカーを前記型枠に取り付けることを特徴とする、請求項３に記載のトンネル施工方法。

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