JP6489677B2

JP6489677B2 - トンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置

Info

Publication number: JP6489677B2
Application number: JP2014059311A
Authority: JP
Inventors: 敏彦小松; 森田　篤; 篤森田
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2034-03-21
Also published as: JP2015183399A

Description

本発明は、トンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置に関するものであり、例えば、山岳トンネルにおいて二次覆工コンクリートを施工した際に、天端付近に生じる防水シートと覆工コンクリートの隙間に充填材を充填するための隙間充填方法及び隙間充填装置に関するものである。

ＮＡＴＭ工法等を利用して掘削した山岳トンネルでは、ジャンボ等の掘削装置により掘削を行った後に、トンネル側面にロックボルトを装入するとともに支保工を施工し、その内空側にコンクリートを吹付けて一次覆工を形成する。その後、トンネル形状をした移動式型枠（セントル）を用いて、覆工コンクリート（二次覆工）を打設する工法が一般的に採用されている。

従来、トンネル覆工を施工するための方法として、型枠（セントル）に設けた材料注入口（検査窓等）から充填パイプを挿入して、この充填パイプから材料を充填する方法が知られている。また、二次覆工コンクリートを打設する前に、トンネル掘削面に吹き付けた一次覆工コンクリート表面に、岩盤側からの漏水を止水するための防水シートを展張する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術は、一次覆工コンクリート（吹き付けコンクリート）を打設した後に、型枠（セントル）の外周面に防水シートを展張し、防水シートを一次覆工コンクリート表面側に近接させた後、防水シートと一次覆工コンクリート表面との間に、接着剤等の凝固剤を注入し、一次覆工コンクリート表面に凝固剤を介して防水シートを固着させる方法に関するものである。

特開２００２−２１４９２号公報

トンネル覆工では、コンクリートのブリージングや収縮により、防水シートと覆工背面との間に数ミリ（約５ｍｍ程度）の隙間が発生することが知られているが、この程度の隙間に対しては何ら対策が行われていないのが現状である。特に、従来から汎用されている防水工法では、覆工背面に防水シートが追従し、隙間は防水シートと吹き付けコンクリートとの間に発生するため、隙間の存在が認識されることはなかった。

しかし、上述した特許文献１に記載された技術は、一次覆工コンクリート（吹き付けコンクリート）の表面に対して、密実になおかつ平滑に防水シートを展張りすることができるので、高い防水性能を発揮するとともに、均質でクラックの少ない覆工を実現することができる。このため、当該技術を用いて施工した覆工では、上述した隙間が覆工背面と防水シートとの間に顕著に現れる。

すなわち、従来方法では防水シートが二次覆工に追従するため、二次覆工と防水シートの隙間はシートの背面側に隠れてしまい可視することができなかったが、特許文献１に記載された技術により防水シートが一次覆工に固定されるため、二次覆工と防水シートの間に顕在化されるようになる。

防水シートと覆工背面との間に隙間が発生する原因としては、若材齢時における型枠の脱型による覆工自重による変形、覆工背面側の収縮、ブリージング等が考えられる。この隙間は、天端付近において発生しやすく、トンネルの形状によってその範囲は、トンネル横断方向ではトンネルセンターを中心に数メートル程度、トンネル縦断方向では打設スパン全長に及ぶものになる。本来、トンネル覆工は、背面側で地山に密着することで構造的安定を保つものであり、隙間がある程度の広範囲に及ぶと、構造的な欠陥が生じる。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネル天端付近に生じる防水シートと二次覆工コンクリートの隙間に対して、容易かつ確実に充填材を充填可能として、トンネル覆工の構造的安定を保つためのトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置を提供することを目的とする。

本発明のトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置（以下、隙間充填方法及び隙間充填装置と略記することがある）は、上述した目的を達成するための技術である。すなわち、本発明の隙間充填方法は、トンネル天端付近に生じた防水シートと覆工コンクリートとの隙間に充填材を充填するための隙間充填方法に関するものである。

この隙間充填方法では、トンネル横断方向において、防水シートと覆工コンクリートとの間に位置するように、中空状で柔軟性を有するとともに、通常状態では扁平となった複数の充填材リーク防止部材を、一対の充填材リーク防止部材で挟まれる隙間に、覆工コンクリートに設けられた充填材注入部及び打ち継ぎ目のいずれか一方のみが連通するように設置する。そして、トンネル天端付近で、防水シートと覆工コンクリートとに隙間が生じた場合に、当該隙間を挟んで設置した一対の充填材リーク防止部材の中空部内に流体を圧入することにより、充填材リーク防止部材を膨張させて覆工コンクリート及び防水シートに密着させ、打ち継ぎ目からの充填材のリークを防止し、確実に前記隙間内に充填材を注入することを特徴とするものである。

また、上述した隙間充填方法において、充填材注入部は、覆工コンクリートの内空面側から防水シート側へ貫通するとともに、通常状態では閉塞された構成とすることが可能である。このような構成とした場合には、防水シートと覆工コンクリートとの間に隙間が生じた場合に、充填材注入部の閉塞を開放して、隙間に充填材を注入する。

本発明の隙間充填装置は、トンネル天端付近に生じた防水シートと覆工コンクリートとの隙間に充填材を充填するための隙間充填装置であって、トンネル横断方向において、防水シートと覆工コンクリートとの間に位置するように複数設置されるとともに、中空状で柔軟性を有して通常状態では扁平となっており、膨張させて覆工コンクリート及び防水シートに密着させた状態とすることにより、防水シートと覆工コンクリートとの間に生じた隙間を閉塞するための部材であって、一対の当該部材で挟まれる隙間に、覆工コンクリートに設けられた充填材注入部及び打ち継ぎ目のいずれか一方のみが連通する状態で配設された充填材リーク防止部材と、充填材リーク防止部材の中空部内に流体を圧入する圧入装置とを備えたことを特徴とするものである。

また、上述した隙間充填装置において、充填材注入部は、覆工コンクリートの内空面側から防水シート側へ貫通するとともに、通常状態では閉塞状態となっており、充填材を注入する際に開放状態とすることが可能な構成とすることができる。

本発明のトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置では、予め、トンネル延長方向の適宜位置において、防水シートと覆工コンクリートとの間に位置するように、複数の充填材リーク防止部材を設置しておく。この充填材リーク防止部材は、中空状で柔軟性を有するため、内部に流体を圧入することにより膨張し、覆工コンクリート及び防水シートに密着させることができる。

したがって、トンネル天端付近で、防水シートと覆工コンクリートとの間に隙間が生じた場合に、当該隙間を挟んで両側に位置する一対の充填材リーク防止部材の中空部内に流体を圧入することにより、隙間が発生した区間を閉鎖することができ、この閉鎖区間に充填材を注入することにより、容易かつ確実に隙間をなくすことができる。これにより、トンネルアーチの背面の外周が地山と密接して反力を受けることができ、構造的安定を保つことが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置の説明図（トンネル縦断面方向）。本発明の実施形態に係るトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置の説明図（トンネル横断面方向）。本発明の実施形態に係るトンネル天端付近の背面の隙間充填装置の概略構成図。

以下、図面を参照して、本発明のトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置の実施形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係るトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置を説明するものであり、図１はトンネル縦断面方向における隙間充填方法及び隙間充填装置の説明図、図２はトンネル横断面方向における隙間充填方法及び隙間充填装置の説明図、図３は隙間充填装置の概略構成図である。

＜トンネル構造＞
本発明のトンネル天端付近の背面の隙間充填方法及び隙間充填装置は、例えば、ＮＡＴＭ工法を用いて構築した山岳トンネルに対して、好適に適用する事ができる。図示しないが、このトンネルは、ジャンボ等の掘削装置により掘削を行った後に、トンネル側面にロックボルトを装入するとともに支保工を施工する。

そして、図１及び図２に示すように、トンネルの内空面にコンクリートを吹付けて一次覆工１０を形成する。続いて、一次覆工１０の内空面に防水シート４０を展張し、一次覆工１０と防水シート４０との間隙内に凝固剤（充填材）２０を充填して止水を行う。続いて、一次覆工１０の内空面側に型枠（図示せず）を設置し、覆工コンクリート３０を打設して二次覆工を形成する。

＜隙間充填装置＞
本発明の実施形態に係る隙間充填装置は、トンネル天端付近の背面に生じた隙間に充填材を充填するための装置であり、複数の充填材リーク防止部材５０と、流体の圧入装置とを主要な構成部材としている。なお、充填材リーク防止部材５０を設置する位置は、トンネル縦断方向において任意であるが、一般的なトンネル覆工では、型枠（セントル）のトンネル延長方向の長さは約１０ｍ程度であり、一度に施工できる覆工の長さも同程度である。このため、覆工コンクリートの打設単位を１ブロックとした場合に、各ブロック間に生じる打ち継ぎ目が生じることになる。したがって、覆工コンクリート３０の打設単位を１ブロックとして、各ブロックの両端部に充填材リーク防止部材５０を設置することが好ましい。

＜充填材リーク防止部材＞
本実施形態の充填材リーク防止部材５０は、各ブロックのトンネル延長方向の両端部において、防水シート４０と覆工コンクリート３０との間に位置するよう、トンネル横断方向に設置した、中空状で柔軟性を有する部材である。この充填材リーク防止部材５０は、専用の部材を用いることもできるが、中空状で柔軟性を有すればよく、例えば、ゴム製あるいは合成樹脂製のチューブやホースを転用することができる。なお、充填材リーク防止部材５０は、一端部が閉塞されており、他端部が圧入装置８０に連通接続可能となっている。

＜圧入装置＞
圧入装置８０は、充填材リーク防止部材５０の中空部内に流体を圧入する装置である。この圧入装置８０は、例えば、充填材リーク防止部材５０の端部に接続して、中空部内に流体を送出するポンプからなる。充填材リーク防止部材５０の中空内に圧入する流体は、充填材リーク防止部材５０を膨張させることができればどのような材料であってもよく、例えば、空気、水、粘性流体等を用いることができる。また、充填材リーク防止部材５０を膨張させた後に、膨張状態を維持させるためには、例えば、圧入時には流動性を有し、所定時間経過後に硬化する硬化材を用いればよい。

＜充填材注入部＞
本実施形態では、覆工コンクリート３０の内空面側から防水シート４０側へ貫通するとともに、通常状態では閉塞され、充填材７０を注入する際に開放可能な充填材注入部６０を備えている。この充填材注入部６０は、例えば、覆工コンクリート３０を、その厚み方向に貫通するパイプからなり、覆工コンクリート３０の内空面側にボルト等の栓部材６１を取り付ける。そして、通常状態では、栓部材６１により充填材注入部６０を閉塞状態としておく。そして、防水シート４０と覆工との隙間に充填材を注入する際に、栓部材６１を取り外して充填材注入部６０の一端部（トンネル内空面側）に充填材圧入装置８０（図２及び図３参照）を取り付け、充填材注入部６０を介して、防水シート４０と覆工コンクリート３０との隙間に充填材７０を充填する。

なお、予め、充填材注入部６０を設けておくのではなく、防水シート４０と覆工との隙間に充填材を注入する必要が生じた場合に、覆工コンクリート３０に対して穿孔を行い、充填材７０の注入孔を設けてもよい。

＜充填材＞
充填材は、モルタル系、ガラス系、合成樹脂等、どのようなものを用いてもよいが、特に隙間の厚みが小さい（防水シート４０と覆工コンクリート３０との間隔が狭い）場合には、隙間の隅々まで充填材を行き渡らせるために、低粘性の充填材を用いることが好ましい。

＜トンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法＞
本実施形態の隙間充填方法では、トンネル二次覆工天端付近の背面の隙間に充填材を充填する際に、二次覆工の打ち継ぎ目から充填材がリークすることを防止する。すなわち、図１及び図２に示すように、トンネル延長方向の適宜位置に、防水シート４０と覆工コンクリート３０との間に位置するようにして、トンネル横断方向に中空状で柔軟性を有する充填材リーク防止部材５０を設置しておく。そして、防水シート４０と覆工コンクリート３０との間に隙間が生じた場合に、当該隙間を挟んだ一対の充填材リーク防止部材５０の中空部内に流体を圧入することにより、充填材リーク防止部材５０を膨張させて膨張部５１を形成し、充填材リーク防止部材５０の外周面を覆工コンクリート３０及び防水シート４０に密着させる（図１下段、図３参照）。

この状態で、隙間内に充填材７０を注入することにより、隙間を塞ぐことができる。なお、図１下段において、充填材リーク防止部材５０の膨張を明確に表現するために、防水シート４０と覆工コンクリート３０との隙間を誇張しているが、実際の施工状態で防水シート４０と覆工コンクリート３０との間に生じる隙間は、約５ｍｍ程度である。

また、隙間内へ充填材７０を注入するために、予め覆工コンクリート３０に充填材注入部６０を設けている場合には、防水シート４０と覆工コンクリート３０との間に隙間が生じると、充填材注入部６０の閉塞を開放し、隙間に充填材７０を注入すればよい。

１０一次覆工
２０凝固剤
３０覆工コンクリート
３１打ち継ぎ目
４０防水シート
５０充填材リーク防止部材
５１膨張部
６０充填材注入部
６１栓部材
７０充填材
８０圧入装置

Claims

トンネル天端付近に生じた防水シートと覆工コンクリートとの隙間に充填材を充填するための隙間充填方法であって、
トンネル横断方向において、防水シートと覆工コンクリートとの間に位置するように、中空状で柔軟性を有するとともに、通常状態では扁平となった複数の充填材リーク防止部材を、一対の充填材リーク防止部材で挟まれる隙間に、覆工コンクリートに設けられた充填材注入部及び打ち継ぎ目のいずれか一方のみが連通するように設置し、
前記トンネル天端付近で、前記防水シートと前記覆工コンクリートとに隙間が生じた場合に、当該隙間を挟んで設置した一対の前記充填材リーク防止部材の中空部内に流体を圧入することにより、前記充填材リーク防止部材を膨張させて覆工コンクリート及び防水シートに密着させ、打ち継ぎ目からの充填材のリークを防止し、確実に前記隙間内に充填材を注入する、
ことを特徴とするトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法。
前記充填材注入部は、覆工コンクリートの内空面側から防水シート側へ貫通するとともに、通常状態では閉塞されており、
前記防水シートと覆工コンクリートとの間に隙間が生じた場合に、前記充填材注入部の閉塞を開放して、前記隙間に充填材を注入する、
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填方法。
トンネル天端付近に生じた防水シートと覆工コンクリートとの隙間に充填材を充填するための隙間充填装置であって、
トンネル横断方向において、防水シートと覆工コンクリートとの間に位置するように複数設置されるとともに、中空状で柔軟性を有して通常状態では扁平となっており、膨張させて覆工コンクリート及び防水シートに密着させた状態とすることにより、防水シートと覆工コンクリートとの間に生じた隙間を閉塞するための部材であって、一対の当該部材で挟まれる隙間に、覆工コンクリートに設けられた充填材注入部及び打ち継ぎ目のいずれか一方のみが連通する状態で配設された充填材リーク防止部材と、
前記充填材リーク防止部材の中空部内に流体を圧入する圧入装置と、
を備えたことを特徴とするトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填装置。
前記充填材注入部は、覆工コンクリートの内空面側から防水シート側へ貫通するとともに、通常状態では閉塞状態となっており、充填材を注入する際に開放状態とすることが可能であることを特徴とする請求項３に記載のトンネル二次覆工天端付近の背面の隙間充填装置。