JP6403502B2 - トンネル止水構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル内への地山からの漏水を止水するトンネル止水構造及びその施工方法に関する。

従来、トンネル内への地山からの漏水を止水するために防水シートを敷設する止水構造において、トンネル坑内面やトンネル坑内面に設けられる一次覆工の吹付けコンクリートの内面に対して、架台の上に載せた状態で防水シートを離間して配置し、トンネル坑内面や吹付けコンクリート内面と防水シートとの間の空隙に裏込め充填材等を充填し、防水シートの背面の空隙を無くすと共に、トンネル坑内面や吹付けコンクリート内面の凹凸形状に関係なく、防水シートの表面を凹凸のない平滑な状態で展張する工法が知られている（特許文献１、２参照）。

この工法を用いる際には、トンネル軸方向で隣接する防水シートを現場で溶着する必要があるが、この溶着は図８或いは図９の方法で行われるのが通常である。図８の方法の場合、シート架台１０４の上に第１の防水シート１０１ｐを前端部１０１ｂが折り返された状態で載置して、その状態で支保工１０２が埋設された吹付けコンクリート１０３に近づけて所定位置で定置し、エアバルク１０５を膨らませて充填材１０６の充填空間を閉塞して第１の防水シート１０１ｐの背面側に注入管１０７で充填材１０６を充填する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。その後、第２の防水シート１０１ｑをシート架台１０４の上に後端部１０１ａが折り返された状態で載置して、その状態で第１の防水シート１０１ｐと隣接する所定位置で定置し、同様に第２の防水シート１０１ｑの背面側に充填材１０６を充填する（図８（ｃ）、（ｄ）参照）。

そして、折り返されていた第１の防水シート１０１ｐの前端部１０１ｂと第２の防水シート１０１ｑの後端部１０１ａを自動溶着機１０８で拝み合わせ溶着し（図８（ｅ）参照）、拝み合わせ溶着した溶着部１１０を折り返して、熱風式溶着機１０９で溶着部１１０の先端を第２の防水シート１０１ｑ等に溶着する（図８（ｆ）参照）。

図９の方法の場合、図８（ａ）〜（ｄ）と同様の工程を行った後、折り返されていた第１の防水シート１０１ｐの前端部１０１ｂと第２の防水シート１０１ｑの後端部１０１ａをトンネル周長に沿って内外に重なるようにして重ね合わせ、自動式の自動溶着機１１１で重ね合わせ溶着する。また、自走式の自動溶着機を用いるものではないが、折り返されていた第１の防水シートの端部と第２の防水シートの端部をトンネル周長に沿って重なるようにして重ね合わせ、溶着した後に、第２の防水シートの背面側に充填材を充填する方法もある（特許文献２参照）。

特開２００２−２１４９２号公報 特開２００４−１８３３３８号公報

ところで、上記工法では、トンネル内に展張する防水シートの殆どの部分を平滑にすることが可能であるが、トンネル軸方向で隣接する防水シート同士の溶着箇所では、上述のいずれの溶着方法によっても平滑にならずに弛んで残ってしまうという問題がある。防水シートの背面側の地山に別途に湧水防止処理を施していない場合、或いは別途に湧水防止処理を施しても万一湧水が生じた場合には、この弛みが生じた箇所に地山からの湧水が溜まって防水シートに水圧がかかってしまうため、防水シートが破損して止水効果が損なわれる危険性がある。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、トンネル軸方向で隣接する防水シート同士の固着箇所の弛みを無くして平滑にすることができ、耐久性の高い止水効果を得ることができるトンネル止水構造及びその施工方法を提供することを目的とする。

本発明のトンネル止水構造は、トンネル坑内面の内側に繋ぎ合わされて設けられる略面状の防水シートが、前記トンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面から離間して設けられていると共に、前記トンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面と前記防水シートとの間に充填材が充填され、前記充填材で前記防水シートの各々が固定されており、各々が前記防水シートからなる第１の防水シート、第２の防水シート及び第３の防水シートがトンネル掘進方向に順次繋ぎ合わされて設けられ、前記第２の防水シートにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、前記第２の防水シートのトンネル掘進方向の後端部及び前端部が後側の前記第１の防水シートの前端部と前側の前記第３の防水シートの後端部にそれぞれ重ね合わされて固着されていることを特徴とする。
これによれば、防水シートにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、防水シートの前後が固着され、且つ防水シートが固定されるので、トンネル軸方向で隣接する防水シート同士の固着箇所の弛みを無くして平滑にすることができると共に、この平滑状態を高い安定性で維持することができる。従って、長期に亘って耐久性の高い止水効果を得ることができる。また、固着箇所でも連設される防水シートの弛みがなくなることから、防水シートのロスを確実に無くすことができる。また、トンネル坑内面若しくは一次覆工材の内面の凹凸やロックボルト等の突起物を充填材で埋めることができることから、事前に一次覆工材の内面等の凹凸を平滑に修正したり、ロックボルトにロックボルトキャップを設けるなど突起物に保護処理をする作業が不要となり、作業効率を向上することができると共に、凹凸や突起物で防水シートが破損することを防止することができる。また、充填材のシート接触面を平滑に仕上げることが可能となり、シート接触面の平滑化により引張応力が生じている状態の防水シートの平滑性をより高い安定性で維持することができる。これによって、より高いアイソレーション（縁切り）効果を得ることができ、二次覆工コンクリートのひび割れをより確実に防止することができる。

本発明のトンネル止水構造は、前記防水シートと緩衝材が固着され、前記防水シートのトンネル掘進方向の後端部及び前端部が前記緩衝材と固着されていない未固着部である積層シートが、前記緩衝材を前記トンネル坑内面側にして前記防水シートを繋ぎ合わされて設けられ、前記充填材が前記緩衝材に入り込むようにして前記防水シートが前記充填材で固定されていると共に、各々が前記積層シートからなる、前記第１の防水シートから構成される第１の積層シート、前記第２の防水シートから構成される第２の積層シート、及び前記第３の防水シートから構成される第３の積層シートがトンネル掘進方向に順次設けられ、前記第２の積層シートを構成する前記第２の防水シートの後端部及び前端部が、前記第１の積層シートを構成する前記第１の防水シートの前端部と前記第３の積層シートを構成する前記第３の防水シートの後端部にそれぞれ重ね合わされて固着されていることを特徴とする。
これによれば、充填材を緩衝材に入り込ませ、より高い安定性で積層シート、防水シートを固定することができると同時に、防水シートの端部に緩衝材との未固着部を設けて固着に利用することにより、緩衝材が積層される場合でも防水シートの前後の固着の容易性を確保することができる。

本発明のトンネル止水構造は、前記積層シートの後端部で、前記防水シートの後端部が前記緩衝材の後端部よりもトンネル軸方向に突出して形成され、前記積層シートの前端部で、前記緩衝材の前端部が前記防水シートの前端部よりもトンネル軸方向に突出して形成されていることを特徴とする。
これによれば、トンネル掘進方向における積層シートの前端部で緩衝材の前端部を防水シートの前端部よりも突出させることにより、前方の充填材が充填、固化されておらずとも、例えば防水シートの前端部の背面側を充填材が充填、固化した硬い状態にして自走式の自動溶着機を自走させることで内外に積層して重ね合わせ溶着することが可能となり、防水シートの端部同士の固着を一層容易に且つ平滑な仕上がりで行うことができる。また、積層シートの後端部で防水シートの後端部が緩衝材の後端部よりも突出することより、防水シート端部同士が重ね合わせし易くなり、かかる点からも防水シートの端部同士の固着をより一層容易にすることができる。また、緩衝材と防水シートの端部の突出を交互にすることにより、連設する防水シートの背面側をより確実に全体に亘って緩衝材で覆うことができる。

本発明のトンネル止水構造は、前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部、及び前記第２の防水シートの前端部と前記第３の防水シートの後端部が、それぞれ内外に積層して溶着することで重ね合わせ固着されていることを特徴とする。
これによれば、固着箇所の突出を無くし、より高い平滑性で防水シートを設置することが可能となる。従って、より一層高いアイソレーション（縁切り）効果を得ることができ、二次覆工コンクリートのひび割れをより確実に防止することができる。

本発明のトンネル止水構造は、前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部、及び前記第２の防水シートの前端部と前記第３の防水シートの後端部が、それぞれ拝み合わせ溶着することで重ね合わせ固着されていることを特徴とする。
これによれば、拝み合わせ溶着で固着することで、防水シート同士の固着箇所において重ね合わせ代を切り揃える作業が全く不要となる。また、拝み合わせ溶着の溶着機は取扱いが簡単で熟練作業員がおらずとも作業を行うことが可能となると共に、拝み合わせ溶着の溶着機は入手が容易で、低コストで且つ多様な場所で作業を行うことが可能となる。

本発明のトンネル止水構造の施工方法は、略面状の第１の防水シートがトンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面から離間して設けられ、前記第１の防水シートが前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第１の防水シートとの間に充填された充填材で固定された状態で、略面状の第２の防水シートを近づけるように移動し、トンネル掘進方向の前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部とを重ね合わせて固着する第１工程と、前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面から離間した状態で、且つ前記第２の防水シートをトンネル軸方向に引っ張った状態で、前記第１の防水シートと略面一となるように前記第２の防水シートの位置を位置決めする第２工程と、前記第２の防水シートを前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面から離間して設け、前記第２の防水シートを前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第２の防水シートとの間に充填して固化する充填材で固定する第３工程とを備えることを特徴とする。
これによれば、防水シートにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、防水シートの前後が固着され、且つ防水シートが固定されるので、トンネル軸方向で隣接する防水シート同士の固着箇所の弛みを無くして平滑にすることができると共に、この平滑状態を高い安定性で維持することができる。従って、長期に亘って耐久性の高い止水効果を得ることができる。また、固着箇所でも連設される防水シートの弛みがなくなることから、防水シートのロスを確実に無くすことができる。また、トンネル坑内面若しくは一次覆工材の内面の凹凸やロックボルト等の突起物を充填材で埋めることができることから、事前に一次覆工材の内面等の凹凸を平滑に修正したり、ロックボルトにロックボルトキャップを設けるなど突起物に保護処理をする作業が不要となり、作業効率を向上することができると共に、凹凸や突起物で防水シートが破損することを防止することができる。また、充填材のシート接触面を平滑に仕上げることが可能となり、シート接触面の平滑化により引張応力が生じている状態の防水シートの平滑性をより高い安定性で維持することができる。これによって、より高いアイソレーション（縁切り）効果を得ることができ、二次覆工コンクリートのひび割れをより確実に防止することができる。

本発明のトンネル止水構造の施工方法は、前記第１の防水シート、前記第２の防水シートに緩衝材が固着されてそれぞれ構成され、前記第１の防水シート、前記第２の防水シートのそれぞれのトンネル掘進方向の後端部及び前端部を、前記緩衝材と固着されていない未固着部にして形成されている第１の積層シート、第２の積層シートを用い、前記第１工程において、前記充填材が前記緩衝材に入り込むようにして前記第１の積層シートを構成する前記第１の防水シートが前記充填材で固定されている状態で、前記緩衝材を前記トンネル坑内面側にして前記第２の積層シートを近づけるように移動し、前記第２の積層シートを構成する前記第２の防水シートの未固着部の後端部と前記第１の防水シートの未固着部の前端部とを重ね合わせて固着し、前記第３工程において、前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第２の積層シートとの間に充填材を充填して固化することを特徴とする。
これによれば、充填材を緩衝材に入り込ませ、より高い安定性で積層シート、防水シートを固定することができると同時に、防水シートの端部に緩衝材との未固着部を設けて固着に利用することにより、緩衝材が積層される場合でも防水シートの前後の固着の容易性を確保することができる。

本発明のトンネル止水構造の施工方法は、前記第２工程において、前記第２の防水シートが載置されたシート架台を移動することにより、前記第２の防水シートをトンネル軸方向に引っ張った状態で、前記第１の防水シートと略面一となるように前記第２の防水シートの位置を位置決めすることを特徴とする。

本発明によれば、トンネル軸方向で隣接する防水シート同士の固着箇所の弛みを無くして平滑にすることができ、耐久性の高い止水効果を得ることができる。また、固着箇所でも連設される防水シートの弛みがなくなることから、防水シートのロスを確実に無くすことができる。

本発明の第１実施形態のトンネル止水構造の横断面図。 本発明の第１実施形態のトンネル止水構造におけるアーチ部の拡大縦断面図。 図２のＡ部の拡大縦断面図。 （ａ）は第１実施形態のトンネル止水構造における積層シートを示す断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ部の拡大断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＣ部の拡大断面図。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態のトンネル止水構造の施工手順を示す断面説明図。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施形態のトンネル止水構造の施工手順を示す断面説明図。 （ａ）〜（ｄ）は変形例の拝み合わせ溶着を行うトンネル止水構造の施工手順を示す断面説明図。 （ａ）〜（ｆ）は従来例のトンネル止水構造の施工手順を示す断面説明図。 （ａ）〜（ｃ）は従来の別例のトンネル止水構造の施工手順を示す断面説明図。

〔第１実施形態のトンネル止水構造及びその施工方法〕
本発明による第１実施形態のトンネル止水構造は、図１〜図３に示すように、地山１に形成されるトンネル２に設けられているものであり、トンネル２はアーチ部２１、側壁部２２、インバート部２３を有する。図１中の２４は仮排水路である。

トンネル２には、トンネル坑内面２５の内側にトンネル坑内面２５に沿って一次覆工材である吹付けコンクリート３が設けられており、吹付けコンクリート３には建て込まれた支保工４が埋設されている。吹付けコンクリート３の内側には防水工である略面状の積層シート５が設けられ、積層シート５は繋ぎ合わされてトンネル周方向及びトンネル軸方向の全体に亘って設けられている。アーチ部２１と側壁部２２においては、積層シート５と吹付けコンクリート３の内面との間に充填材６が充填されて固化しており、積層シート５は吹付けコンクリート３の内面から離間して配置され充填材６で固定されている。

積層シート５は、側壁部２２とアーチ部２１と側壁部２２を連続して覆う長さでトンネル軸方向に所定幅をなす略矩形であり、図４に示すように、防水シート５１と緩衝材５２とが接着部５３で接着されているものであって、トンネル掘進方向の後端部において、防水シート５１の後端部５１ａが緩衝材５２の後端部５２ａよりもトンネル軸方向に突出して形成され、トンネル掘進方向の前端部において、緩衝材５２の前端部５２ｂが防水シート５１の前端部５１ｂよりもトンネル軸方向に突出して形成されている。防水シート５１の後端部５１ａ、前端部５１ｂはそれぞれ緩衝材５２と固着されていない未固着部になっている。

防水シート５１は、略面状で側壁部２２とアーチ部２１と側壁部２２を連続して覆う長さでトンネル軸方向に所定幅をなす略矩形のシートであり、例えば柔軟性に優れるＥＶＡ樹脂等の合成樹脂や合成ゴムなど、防水性と柔軟性を有する適宜の素材で形成することが可能である。緩衝材５２は、略面状で防水シート５１と略同じ大きさの略矩形であり、緩衝性を有する適宜の素材で形成することが可能であるが、透水性で充填材６を入り込ませることが可能なものとすると好適であり、例えば不織布、立体網状体或いはその積層材等とすることが可能である。また、防水シート５１と緩衝材５２とを接着する接着部５３は、防水シート５１と緩衝材５２のそれぞれの伸縮性を活かし、追従性を高めるために、図示例の所定間隔で設けられた線状の線接着、或いは点接着など部分的に接着するものであることが好ましい。

そして、吹付けコンクリート３の内側に、緩衝材５２をトンネル坑内面２５側にするようにして、防水シート５１が繋ぎ合わされて配置されることにより、積層シート５が繋ぎ合わされて配置される。この防水シート５１の繋ぎ合わせでは、図２及び図３に示すように、第２の積層シート５ｑを構成する第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａが、トンネル掘進方向の後側に位置する第１の積層シート５ｐを構成する第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂに内外に積層するように重ね合わされて固着され、第２の防水シート５１ｑの前端部５１ｂが、トンネル掘進方向の前側に位置する第３の積層シート５ｒを構成する第３の防水シート５１ｒの後端部５１ａに内外に積層するように重ね合わされて固着されており、この固着が繰り返されて防水シート５１が繋ぎ合わされている。

更に、この固着状態において、第２の防水シート５１ｑにはトンネル軸方向に引張応力が生じており、繋ぎ合わされている各防水シート５１は、トンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、前側と後側の防水シート５１に固着されている。また、繋ぎ合わされた積層シート５では、第２の積層シート５ｑを構成する第２の緩衝材５２ｑの後端部５２ａの上に、第１の積層シート５ｐを構成する第１の緩衝材５２ｐの前端部５２ｂが覆い被さるように内外に積層され重ねられて配置され、第３の積層シート５ｒを構成する第３の緩衝材５２ｒの後端部５２ａの上に、第２の緩衝材５２ｑの前端部５２ｂが覆い被さるように内外に積層され重ねられて配置され、この配置が繰り返されている。

積層シート５と吹付けコンクリート３の内面との間に充填されているモルタル等の充填材６は、緩衝材５２に入り込むようにして固化しており、各防水シート５１は背面側の充填材６で固定されている。即ち、各防水シート５１は、トンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、吹付けコンクリート３の内面から離間した位置に充填材６で固定されている。

積層シート５の内側には二次覆工コンクリート７がトンネル周方向及びトンネル軸方向の全体に亘って打設され、防水シート５２と固着している。

次に、図５に示す第１実施形態のトンネル止水構造の施工方法について説明する。第１実施形態のトンネル止水構造を施工する際には、緩衝材５２が吹付けコンクリート３側になるようにしてシート架台１１の上に第１の積層シート５ｐを載置し、第１の積層シート５ｐのトンネル掘進方向の前端部の上にエアバルク１２を載置した状態で、シート架台１１を移動して第１の積層シート５ｐを吹付けコンクリート３の内面から離間した所定位置に配置する（図５（ａ）参照）。この第１の積層シート５ｐの第１の防水シート５１ｐの後端部５１ａは、トンネル掘進方向の後側に位置する別の防水シート５１の前端部５１ｂと内外に積層して重ね合わされて固着されており、第１の防水シート５１ｐをトンネル軸方向に引っ張って緩みを延ばし、第１の防水シート５１ｐが別の防水シート５１と略面一となるようにして所定位置に位置決めして配置する。

そして、エアバルク１２を膨らませて第１の積層シート５ｐの前端部を閉塞し、後側の既に充填して固化されている充填材６の前端部による閉塞と相俟って充填材６の充填空間を形成し、一次覆工材の吹付けコンクリート３の内面と第１の積層シート５ｐ或いはその第１の防水シート５１ｐとの間の充填空間に図示省略する注入管で充填材６を充填して固化する（図５（ｂ）参照）。この充填空間は、第１の積層シート５ｐを構成する第１の緩衝材５２ｐの前端部５２ｂの前縁近くまで形成され、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂの背面側まで充填材６が充填、固化される。第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂは充填材６で固定されないが、それ以外の第１の防水シート５１ｐの部分では、充填材６が第１の緩衝材５２ｐに入り込んで、吹付けコンクリート３の内面から離間した位置において、トンネル軸方向に引っ張られた状態で固定される。

その後、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、第２の緩衝材５２ｑがトンネル坑内面２５側になるようにシート架台１１の上に第２の積層シート５ｑを載置して、第１の積層シート５ｐに近づけるように第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑを所定位置に移動し、第１の防水シート５１ｐの第１の緩衝材５２ｐと固着されていない未固着部である前端部５１ｂと、第２の積層シート５ｑを構成する第２の防水シート５１ｑの第２の緩衝材５２ｑと固着されていない未固着部である後端部５１ａとを、内外に積層して重ね合わせ溶着を行い、重ね合わせて固着する。

この際、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂの背面側が空洞でなく充填材６の充填、固化で硬い状態になっていることから、自走式の自動溶着機１３を自走させて押し付けるように重ね合わせ溶着をすることが可能であり、この溶着で略平滑な溶着部を形成することが可能である。また、固定されていない第２の緩衝材５２ｑの後端部５２ａよりも、第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａがトンネル軸方向に突出していることから、溶着時に第２の緩衝材５２ｑが絡みつくことも防止することができる。

その後、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂに後端部５１ａが固着された第２の防水シート５１ｑをトンネル掘進方向の前側に引っ張って緩みを延ばし、第２の防水シート５１ｑを、第１の防水シート５１ｐと略面一になるように配置する。即ち、第２の防水シート５１ｑをトンネル軸方向に引っ張った状態にし、第１の防水シート５１ｐと略面一となるように、第２の防水シート５１ｑを所定位置に位置決めする。

そして、第２の積層シート５ｑを、シート架台１１の上でトンネル掘進方向の前端部の上にエアバルク１２を載置された状態とし、その後は、エアバルクの膨らましによる充填空間の形成や、吹付けコンクリート３の内面と第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑとの間の充填空間への充填材６の充填、固化、第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑの吹付けコンクリート３の内面から離間した位置での充填材６による固定など、上記と同様の工程を繰り返し行う。

第１実施形態によれば、防水シート５１にトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、防水シート５１の前後が固着され、且つ防水シート５１が充填材６で固定されるので、トンネル軸方向で隣接する防水シート５１・５１同士の溶着箇所の弛みを無くして平滑にすることができると共に、この平滑状態を高い安定性で維持することができる。従って、長期に亘って耐久性の高い止水効果を得ることができる。また、固着箇所でも連設される防水シート５１の弛みがなくなることから、防水シート５１のロスを確実に無くすことができる。

また、トンネル坑内面２５若しくは吹付けコンクリート３の内面の凹凸やロックボルト等の突起物を充填材６で埋めることができることから、事前に凹凸を平滑に修正したり、突起物に保護処理をする作業が不要となり、作業効率を向上することができると共に、凹凸や突起物で防水シート５１が破損することを防止することができる。また、充填材６のシート接触面を平滑に仕上げることが可能となり、シート接触面の平滑化により引張応力が生じている状態の防水シート５１の平滑性をより高い安定性で維持することができる。これによって、より高いアイソレーション（縁切り）効果を得ることができ、二次覆工コンクリート７のひび割れをより確実に防止することができる。

また、充填材６を緩衝材５２に入り込ませ、より高い安定性で積層シート５、防水シート５１を固定することができると同時に、防水シート５１の後端部５１ａ、前端部５１ｂに緩衝材５２との未固着部を設けて固着に利用することにより、緩衝材５２が積層される場合でも防水シート５１の前後の固着の容易性を確保することができる。

また、緩衝材５２の前端部５２ｂを防水シート５１の前端部５１ｂよりも突出させることにより、トンネル掘進方向の前方の充填材６が充填、固化されておらずとも、防水シート５１の前端部５１ｂの背面側を充填材が充填、固化した硬い状態にして自走式の自動溶着機１３を自走させて押し付けるように重ね合わせ溶着することが可能となり、防水シート５１・５１の端部同士の溶着を一層容易に且つ平滑な仕上がりで行うことができる。また、積層シート５の後端部で防水シート５１の後端部５１ａが緩衝材５２の後端部５２ａよりも突出することより、防水シート５１・５１の端部同士が重ね合わせし易くなり、かかる点からも防水シート５１・５１の端部同士の溶着をより一層容易にすることができる。また、緩衝材５２と防水シート５１の端部の突出を交互にすることにより、連設する防水シート５１の背面側をより確実に全体に亘って緩衝材５２で覆うことができる。

〔第２実施形態のトンネル止水構造及びその施工方法〕
本発明による第２実施形態のトンネル止水構造は、図６（ｄ）に示すように、積層シート５と吹付けコンクリート３の内面との間に充填材６が充填されず、吹付けコンクリート３の内面から離間した位置に設けられる略面状の積層シート５が、充填材６ではなく、吹付けコンクリート３の内面に固定されているシート固定具８で支持されるように固定される。即ち、各防水シート５１は、トンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、吹付けコンクリート３の内面から離間した位置にシート固定具８で固定されている。

シート固定具８は、金属製或いは金属膜が表面に貼り付けられたプラスチック製であり、略ディスク状の基体８１と、基体８１の一方の面の略中央から突出する釘部８２を有し、釘部８２を吹付けコンクリート３に打ち込んで吹付けコンクリート３に固定されている。シート固定具８の基体８１の他方の面には、熱によって溶解するポリエチレン等の溶着材が貼り付け又は塗布されて設けられており、基体８１の他方の面に緩衝材５２が接触するようにして積層シート５を配置し、積層シート５の防水シート５１側から電磁誘導、高周波或いは赤外線を用いて溶着材を加熱して溶解させて不織布等の緩衝材５２に浸透させ、この溶着材が冷却によって再硬化することにより、積層シート５或いは防水シート５１が基体８１の高さに略対応する距離だけ吹付けコンクリート３から離間した位置に固定される。

シート固定具８は、トンネルの周方向に沿って間隔を開けて吹付けコンクリート３の複数箇所に固定されていると共に、トンネル掘進方向に間隔を開けて吹付けコンクリート３の複数箇所に固定され、１個の積層シート５或いは防水シート５１は、トンネル周方向に沿って複数箇所に固定されているシート固定具８と、トンネル掘進方向に沿って複数箇所に固定されているシート固定具８とで固定されている。

シート固定具８をトンネル周方向に沿ってほぼ同一線上に間隔を開けて固定する場合、同一間隔で配置して設置することも可能であるが、トンネルの上の方を例えば８０ｃｍ等の比較的せまい間隔、側面の方を例えば１００ｃｍ等の比較的広い間隔を開けて配置すると、積層シート５或いは防水シート５１が弛みやすい上側の弛みを防止できると共に、シート固定具８を効率的に使用することができて好ましい。また、シート固定具８をトンネル掘進方向に間隔を開けて固定する場合、１個の積層シート５或いは防水シート５１に対して少なくとも２箇所に固定するが、シート幅が大きい場合には弛みをより確実に防止すべく３箇所以上で固定するとよく、例えば平均１ｍ間隔程度を開けてシート固定具８を固定すると良好である。

尚、シート固定具としては、図示のシート固定具８の他、例えば面ファスナーをコンクリート釘で吹付けコンクリート３に固定するもの等を用いることも可能である。面ファスナーをコンクリート釘で留めるシート固定具を用いる場合、トンネル周方向には隙間無くトンネルの内周面に沿って設けるか、或いは短いものはトンネル周方向に沿って間隔を開けて線状に設け、又、トンネル掘進方向にはシート固定具８と同様に間隔を開けて設ける。この面ファスナーのシート固定具には、積層シート５の不織布等の緩衝材５２に面ファスナーを絡みつかせることで、積層シート５が固定される。

そして、シート固定具８で固定されて設置された積層シート５或いは防水シート５１において、第１実施形態と同様に、積層シート５を構成する防水シート５１の後端部５１ａが、トンネル掘進方向の後側に位置する積層シート５を構成する防水シート５１の前端部５１ｂに内外に積層するように重ね合わされて固着されると共に、その前端部５１ａがトンネル掘進方向の前側に位置する積層シート５を構成する防水シート５１の後端部５１ａに内外に積層するように重ね合わされて固着され、この固着が繰り返されて防水シート５１がトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で繋ぎ合わされている。

更に、繋ぎ合わされた積層シート５では、積層シート５を構成する緩衝材５２の後端部５２ａの上に、トンネル掘進方向の後側に位置する積層シート５を構成する緩衝材５２の前端部５２ｂが覆い被さるように内外に積層され重ねられて配置されると共に、その前端部５２ｂが、トンネル掘進方向の前側に位置する積層シート５を構成する緩衝材５２の後端部５２ａの上に覆い被さるように内外に積層され重ねられて配置され、この配置が繰り返されている。その他の構成は第１実施形態のトンネル止水構造と同様である。

次に、第２実施形態のトンネル止水構造の施工方法について説明する。第２実施形態のトンネル止水構造を施工する際には、図６（ａ）に示すように、第１の積層シート５ｐの第１の防水シート５１ｐをトンネル軸方向に引っ張って緩みを延ばし、第１の防水シート５１ｐがトンネル掘進方向の後側に位置する別の防水シート５１と略面一となるようにして所定位置に位置決めして配置すると共に、第１の防水シート５１ｐ側からの電磁誘導加熱等で溶着材を溶かしてシート固定具８の他方の面に第１の積層シート５ｐを溶着し、第１の防水シート５１ｐにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態の位置決めした位置で第１の防水シートｐを固定する。また、第１の積層シート５ｐのトンネル掘進方向の前側においてトンネル掘進方向に繋げていく第２の積層シート５ｑの固定に用いられるシート固定具８を、吹付けコンクリート３の離間した所定箇所に釘部８２を打ち込むことで固定する。

その後、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２の緩衝材５２ｑが吹付けコンクリート３側になるようにしてシート架台１１の上に第２の積層シート５ｑを載置し、第１の積層シート５ｐに近づけるように第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑを所定位置に移動し、第１の防水シート５１ｐの第１の緩衝材５２ｐと固着されていない未固着部である前端部５１ｂと、第２の積層シート５ｑを構成する第２の防水シート５１ｑの第２の緩衝材５２ｑと固着されていない未固着部である後端部５１ａとを内外に積層し、自走式の自動溶着機１３を自走させて重ね合わせ溶着を行うことにより、重ね合わせて固着する。この際、固定されていない第２の緩衝材５２ｑの後端部５２ａよりも、第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａがトンネル軸方向に突出していることから、溶着時に第２の緩衝材５２ｑが絡みつくことも防止することができる。

その後、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂに後端部５１ａが固着された第２の防水シート５１ｑをトンネル掘進方向の前側に引っ張って緩みを延ばし、第２の防水シート５１ｑを第１の防水シート５１ｐと略面一になるように配置する。即ち、第２の防水シート５１ｑをトンネル軸方向に引っ張った状態にし、第１の防水シート５１ｐと略面一となるように第２の防水シート５１ｑを所定位置に位置決めする。そして、第２の防水シート５１ｑ側からの電磁誘導加熱等で溶着材を溶かしてシート固定具８の他方の面に第２の積層シート５ｑを溶着し、第２の防水シート５１ｑにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態の位置決めした位置で第２の防水シート５１ｑを固定する。

その後、上記と同様の工程を繰り返し行い、積層シート５或いは防水シート５１をトンネル軸方向に引張応力が生じている状態でトンネル掘進方向に繋ぎ合わせて連設することにより、第２実施形態のトンネル止水構造が形成される。

第２実施形態のトンネル止水構造によれば、引張応力が生じている状態の積層シート５或いは防水シート５１をシート固定具８で段階的に固定し、簡易、小規模なシート架台１１を用いて防水シートの設置作業を行うことができる。また、充填材を充填せずに積層シート５或いは防水シート５１を固定できることから、充填材の充填、硬化工程が不要となり、工期の短縮化を図ることができる。また、積層シート５或いは防水シート５１を固定した後、次の積層シート５或いは防水シート５１を固定するシート固定具８の固定、次の積層シート５或いは防水シート５１のシート固定具８への固定の工程順により、シート固定具８と積層シート５或いは防水シート５１との位置ズレを防止することが可能である。その他、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を得ることができる。

〔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。

例えば本発明における防水シートの端部同士の固着には、防水シートの端部同士が重ね合わされて固着される適宜の構成が含まれ、例えば上記実施形態の溶着以外に接着で固着する構成、或いは内外に積層して重ね合わせ溶着で固着する構成以外に拝み合わせ溶着で固着する構成とすることが可能である。

図７に拝み合わせ溶着によって防水シートの端部同士を重ね合わせるように固着する例を示す。本例では、第１実施形態と同様に、第１の防水シート５１ｐ及び第１の緩衝材５２ｐで構成される第１の積層シート５ｐを、充填材６を充填、固化してトンネル軸方向に引っ張られた状態で固定すると共に（図５（ｂ）参照）、後述と同様に第１の防水シート５１ｐの後端部５１ａについて拝み合わせ溶着部分を面接着した後、図７（ａ）に示すように、第２の緩衝材５２ｑがトンネル坑内面２５側になるようにシート架台１１の上に第２の積層シート５ｑを載置して、第１の積層シート５ｐに近づけるように第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑを所定位置に移動する。

そして、下方に垂れた状態になっている、第１の防水シート５１ｐの第１の緩衝材５２ｐと固着されていない未固着部である前端部５１ｂと、第２の積層シート５ｑを構成する第２の防水シート５１ｑの第２の緩衝材５２ｑと固着されていない未固着部である後端部５１ａとを、拝み合わせ溶着を行う自動溶着機１４を用いて拝み合わせ溶着することにより、重ね合わせて固着する。この際、固定されていない第２の緩衝材５２ｑの後端部５２ａよりも、第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａがトンネル軸方向に突出していることから、拝み合わせ溶着時に第２の緩衝材５２ｑが絡みつくことなく容易に拝み合わせ溶着を行うことができる。

その後、図７（ｂ）に示すように、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂに後端部５１ａが拝み合わせ溶着で固着された第２の防水シート５１ｑをトンネル掘進方向の前側に引っ張って緩みを延ばし、第２の防水シート５１ｑを、第１の防水シート５１ｐと略面一になるように配置して所定位置に位置決めする。

次いで、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１実施形態と同様に、吹付けコンクリート３の内面と第２の積層シート５ｑ或いは第２の防水シート５１ｑとの間の充填空間への充填材６の充填、固化を行って、第２の防水シート５１ｑ及び第１の緩衝材５２ｑで構成される第２の積層シート５ｑをトンネル軸方向に引っ張られた状態で固定する。更に、第２の防水シート５１ｑを載置していたシート架台１１を移動し、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂと第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａとの拝み合わせ溶着部分を、下方に垂れた状態からトンネル掘進方向に向かって折り曲げ、折り曲げ部の最奥に熱風式溶着機１５を差し込み、折り曲げ部を押し潰しながら第２の防水シート５１ｑに面接着を行う。この折り曲げ部の面接着は、折り曲げ部の全体に亘って行ってもよいが、第２の防水シート５１ｑに折り曲げ部が重なった状態を維持できれば、効率的に間隔を置いて行うことが可能である。その後、これらの工程を繰り返し行う。

拝み合わせ溶着で固着する場合には、防水シート５１同士の固着箇所において重ね合わせ代を切り揃える作業が全く不要となる。また、拝み合わせ溶着の自動溶着機１４は、取扱いが簡単で熟練作業員がおらずとも作業を行うことが可能であると共に、拝み合わせ溶着の自動溶着機１４は入手が容易であることから、低コストで且つ多様な場所で作業を行うことが可能となる。

尚、第１の防水シート５１ｐの前端部５１ｂと第２の防水シート５１ｑの後端部５１ａとの拝み合わせ溶着部分を、トンネル掘進方向と逆側に向かって折り曲げ、折り曲げ部を第１の防水シート５１ｐに面接着するようにすることも可能である。また、折り曲げ部の面接着は、面溶着に限定されず、接着剤等を用いた面接着とすることも可能である。また、上記例では、第２の防水シート５１ｑ或いは第２の積層シート５ｑを充填材６で固定した後に、拝み合わせ溶着部分を折り曲げて面接着する構成としたが、シート架台１１上で第２の防水シート５１ｑをトンネル掘進方向の前側に引っ張って緩みを延ばした状態で拝み合わせ溶着部分を折り曲げて面接着を行い、その後に、第２の防水シート５１ｑ或いは第２の積層シート５ｑを充填材６によりトンネル軸方向に引っ張られた状態で固定する構成とすることも可能である。また、拝み合わせ溶着の構成は、シート固定具８で積層シート５、防水シート５１の固定を行う第２実施形態等にも変形例として用いることが可能である。

また、第１、第２実施形態や変形例では、トンネル坑内面２５の内側に一次覆工材が設けられる場合について説明したが、本発明のトンネル止水構造には、一次覆工材が設けられないトンネル坑内面２５から離間した位置に、積層シート５、防水シート５１をトンネル坑内面２５と積層シート５との間に充填される充填材６で固定、又はトンネル坑内面２５に固定されるシート固定具８で固定する構造も含まれる。

また、第１、第２実施形態や変形例では、積層シート５を構成する防水シート５１が繋ぎ合わされて設けられる場合について説明したが、本発明のトンネル止水構造には、例えば不織布等の緩衝材をトンネル坑内面２５の内側に展張し且つその内側に積層シートでない防水シートを展張する構成など、積層シートでない防水シートが繋ぎ合わされて設けられ、この防水シートのトンネル坑内面２５側に緩衝材が設けられる場合と設けられない場合の双方が含まれる。この防水シートも、トンネル坑内面２５若しくはトンネル坑内面２５に設けられる一次覆工材との間に充填される充填材６で固定、又はトンネル坑内面２５に固定されるシート固定具８等で固定することが可能である。尚、不織布等の緩衝材がない防水シートをシート固定具８等のシート固定具に固定する場合、接着材による接着等の適宜の固定方法を用いることが可能である。

また、防水シート５１と緩衝材５２で構成される積層シート５を用いる場合、隣り合う緩衝材５２・５２の後端部５２ａ、前端部５２ｂの配置は、繋ぎ合わされて設けられる防水シート５１の背面側を覆うことができるものであれば、後端部５２ａと前端部５２ｂを内外に積層して重ね合わせて配置するもの以外にも適宜である。また、防水シート５１の後端部５１ａ、後端部５２ｂや、緩衝材５２・５２の後端部５２ａ、前端部５２ｂを内外に積層して重ね合わせる場合、いずれの端部を内外に配置する場合も本発明に含まれる。

また、防水シート５１と緩衝材５２で構成される積層シート５を用いる場合、防水シート５１の後端部５２ａがトンネル軸方向に突出し、緩衝材５２の前端部５２ｂがトンネル軸方向に突出するもの以外にも、防水シート５１を繋ぎ合わせて設け、緩衝材５２がその背面側を覆うことができるものであれば、防水シートと緩衝材が積層して設けられる適宜の積層シートが本発明に含まれる。

また、防水シート５１には、二次覆工コンクリート７などコンクリートとの接着性を有するもの、或いはコンクリートとの接着性を有しないものを用いることが可能である。

本発明は、トンネル内への地山からの漏水を止水するトンネル止水構造に利用することができる。

１…地山 ２…トンネル ２１…アーチ部 ２２…側壁部 ２３…インバート部 ２４…仮排水路 ２５…トンネル坑内面 ３…吹付けコンクリート ４…支保工 ５…積層シート ５ｐ…第１の積層シート ５ｑ…第２の積層シート ５ｒ…第３の積層シート ５１…防水シート ５１ｐ…第１の防水シート ５１ｑ…第２の防水シート ５１ｒ…第３の防水シート ５１ａ…後端部 ５１ｂ…前端部 ５２…緩衝材 ５２ｐ…第１の緩衝材 ５２ｑ…第２の緩衝材 ５２ｒ…第３の緩衝材 ５２ａ…後端部 ５２ｂ…前端部 ５３…接着部 ６…充填材 ７…二次覆工コンクリート ８…シート固定具 ８１…基体 ８２…釘部 １１…シート架台 １２…エアバルク １３、１４…自動溶着機 １５…熱風式溶着機 １０１ｐ…第１の防水シート １０１ｑ…第２の防水シート １０１ａ…後端部 １０１ｂ…前端部 １０２…支保工 １０３…吹付けコンクリート １０４…シート架台 １０５…エアバルク １０６…充填材 １０７…注入管 １０８…自動溶着機 １０９…熱風式溶着機 １１０…溶着部 １１１…自動溶着機

Claims (8)

1. トンネル坑内面の内側に繋ぎ合わされて設けられる略面状の防水シートが、前記トンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面から離間して設けられていると共に、前記トンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面と前記防水シートとの間に充填材が充填され、前記充填材で前記防水シートの各々が固定されており、
   各々が前記防水シートからなる第１の防水シート、第２の防水シート及び第３の防水シートがトンネル掘進方向に順次繋ぎ合わされて設けられ、
   前記第２の防水シートにトンネル軸方向に引張応力が生じている状態で、前記第２の防水シートのトンネル掘進方向の後端部及び前端部が後側の前記第１の防水シートの前端部と前側の前記第３の防水シートの後端部にそれぞれ重ね合わされて固着されている
   ことを特徴とするトンネル止水構造。
2. 前記防水シートと緩衝材が固着され、前記防水シートのトンネル掘進方向の後端部及び前端部が前記緩衝材と固着されていない未固着部である積層シートが、前記緩衝材を前記トンネル坑内面側にして前記防水シートを繋ぎ合わされて設けられ、
   前記充填材が前記緩衝材に入り込むようにして前記防水シートが前記充填材で固定されていると共に、
   各々が前記積層シートからなる、前記第１の防水シートから構成される第１の積層シート、前記第２の防水シートから構成される第２の積層シート、及び前記第３の防水シートから構成される第３の積層シートがトンネル掘進方向に順次設けられ、
   前記第２の積層シートを構成する前記第２の防水シートの後端部及び前端部が、前記第１の積層シートを構成する前記第１の防水シートの前端部と前記第３の積層シートを構成する前記第３の防水シートの後端部にそれぞれ重ね合わされて固着されている
   ことを特徴とする請求項１記載のトンネル止水構造。
3. 前記積層シートの後端部で、前記防水シートの後端部が前記緩衝材の後端部よりもトンネル軸方向に突出して形成され、
   前記積層シートの前端部で、前記緩衝材の前端部が前記防水シートの前端部よりもトンネル軸方向に突出して形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載のトンネル止水構造。
4. 前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部、及び前記第２の防水シートの前端部と前記第３の防水シートの後端部が、それぞれ内外に積層して溶着することで重ね合わせ固着されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のトンネル止水構造。
5. 前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部、及び前記第２の防水シートの前端部と前記第３の防水シートの後端部が、それぞれ拝み合わせ溶着することで重ね合わせ固着されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のトンネル止水構造。
6. 略面状の第１の防水シートがトンネル坑内面若しくは前記トンネル坑内面の内側に設けられる一次覆工材の内面から離間して設けられ、前記第１の防水シートが前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第１の防水シートとの間に充填された充填材で固定された状態で、略面状の第２の防水シートを近づけるように移動し、トンネル掘進方向の前記第２の防水シートの後端部と前記第１の防水シートの前端部とを重ね合わせて固着する第１工程と、
   前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面から離間した状態で、且つ前記第２の防水シートをトンネル軸方向に引っ張った状態で、前記第１の防水シートと略面一となるように前記第２の防水シートの位置を位置決めする第２工程と、
   前記第２の防水シートを前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面から離間して設け、前記第２の防水シートを前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第２の防水シートとの間に充填して固化する充填材で固定する第３工程と
   を備えることを特徴とするトンネル止水構造の施工方法。
7. 前記第１の防水シート、前記第２の防水シートに緩衝材が固着されてそれぞれ構成され、前記第１の防水シート、前記第２の防水シートのそれぞれのトンネル掘進方向の後端部及び前端部を、前記緩衝材と固着されていない未固着部にして形成されている第１の積層シート、第２の積層シートを用い、
   前記第１工程において、前記充填材が前記緩衝材に入り込むようにして前記第１の積層シートを構成する前記第１の防水シートが前記充填材で固定されている状態で、前記緩衝材を前記トンネル坑内面側にして前記第２の積層シートを近づけるように移動し、前記第２の積層シートを構成する前記第２の防水シートの未固着部の後端部と前記第１の防水シートの未固着部の前端部とを重ね合わせて固着し、
   前記第３工程において、前記トンネル坑内面若しくは前記一次覆工材の内面と前記第２の積層シートとの間に充填材を充填して固化する
   ことを特徴とする請求項６記載のトンネル止水構造の施工方法。
8. 前記第２工程において、前記第２の防水シートが載置されたシート架台を移動することにより、前記第２の防水シートをトンネル軸方向に引っ張った状態で、前記第１の防水シートと略面一となるように前記第２の防水シートの位置を位置決めすることを特徴とする請求項６又は７記載のトンネル止水構造の施工方法。

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