JP6905698B2 - トンネルの防水断熱用複合シート及び防水シート、並びに複合シートの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの防水断熱用複合シート及びその防水シート、並びに複合シートの設置方法に関し、特に、寒冷地のトンネルに適したシート及びその設置方法に関する。

例えばＮＡＴＭ工法にて施工されるトンネルの吹付コンクリートと覆工コンクリートの間には、ＥＶＡシート（防水層）が介在されている。ＥＶＡシートによって、地山からの湧水がトンネルの内部へ漏れるのが防止されている。ＥＶＡシートにおける吹付コンクリート側ひいては地山側の面には、排水用不織布が積層されている。これによって、少なくとも２層の積層シートが構成されている。湧水は、排水用不織布を伝って排水される。
トンネルの施工時においては、前記少なくとも２層の積層シートは、例えばロール状に巻かれた状態で、トンネル内に搬入される。そして、トンネル壁に沿って展開されて設置される。

更に、寒冷地においては、つららや側氷の成長、地山凍結による覆工の変形等を防止する必要がある。そのため、特にトンネルの出入り口においては、ＥＶＡシートにおけるトンネル内側を向く面に、断熱層が積層されている。従来の断熱層は、発泡ウレタンの現場吹付によって形成されていた（特許文献１等参照）。ＥＶＡシートのウレタン吹付面（トンネル内側を向く面）には、断熱層接合用の薄肉（例えば０．３ｍｍ程度）の不織布が設けられることによって、吹付ウレタンとの接合性を確保していた。

特開平０６−２８８１９８号公報

前記ウレタンの現場吹付の場合、ウレタンの表面が凸凹になりやすい。このため、覆工コンクリートにおける断熱層との接合面も凸凹になりやすい。

断熱層として、吹付ウレタンに代えて、板状のウレタンシート（板状断熱層）が用いられる場合もある。板状ウレタンシートは、工場等で作製できるから、表面を容易に平坦化できる。板状ウレタンシートにはＥＶＡシート及び排水用不織布が熱融着や接着等によって接合される。これによって、３層シートが構成される。

一方、前記３層シートにおける板状ウレタンシートは、断熱性の確保のために、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の厚みが必要である。前記３層シートは、これにＥＶＡシート（例えば約１ｍｍ厚）と排水用不織布（例えば約３ｍｍ厚）が加わることで、かなりな厚さになる。このため、ロール状に巻きにくく、トンネルの施工現場への搬入、設置が容易でない。
本発明は、かかる事情に鑑み、トンネル施工現場への搬入、設置作業等を容易化できる防水及び断熱シートを提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明は、トンネル壁の防水及び断熱のための複合シートであって、
地山内壁に沿う防水シートと、前記防水シートのトンネル内側に重ねられる断熱シートを備え、前記防水シートが、
防水層と、
前記防水層の地山側を向く面に設けられた不織布からなる排水層と、
前記防水層のトンネル内側を向く面に設けられた不織布からなる被着層と、を含み、
前記断熱シートが、
発泡樹脂からなる板状の断熱層と、
前記断熱層の前記防水シートを向く面に設けられ、前記被着層に係止される係止突起を有する面状ファスナーと、を含み、
前記被着層の厚みが、前記係止突起の突出高さ以上であることを特徴とする。

これによって、防水シートと断熱シートの設置作業を別々に、順追って行うことができる。すなわち、防水シートと断熱シートを分離させておき、防水シートだけを例えばロール状に巻く等、コンパクトな状態にして、トンネル内に搬入し、展開、設置できる。その後、断熱シートの面状ファスナーを被着層の不織布に係止させることによって、断熱シートを防水シートに簡単に積層できる。被着層の厚みを面状ファスナーの係止突起の突出高さ以上とすることによって、断熱シートを防水シートに確実に接合させることができる。このようにして、トンネル施工現場への複合シートの搬入、設置等の施工作業を容易化することができる。
断熱材として現場吹付ではなく工場で作製可能な板状の断熱層を用いることによって、覆工コンクリートとの接合面を平坦化できる。

また、本発明は、トンネルの地山内壁に沿って設けられ、かつ板状断熱層が面状ファスナーを介してトンネル内側から接合される防水シートであって、
防水層と、
前記防水層の地山側を向く面に設けられた不織布からなる排水層と、
前記防水層のトンネル内側を向く面に設けられた不織布からなる被着層と、
を備え、前記被着層の厚みが、前記面状ファスナーの係止突起の突出高さ以上であることを特徴とする。
これによって、断熱シートを防水シートに確実に接合させることができる。

前記被着層の厚みが、２ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
これによって、被着層の厚みを確実に係止突起の突出高さ以上にでき、断熱シートを防水シートに確実に接合させることができる。被着層の厚みが、２ｍｍより小さいと面状ファスナーの係止突起の食い込みが弱くなる。被着層の厚みが、５ｍｍより大きいと材料コストが高くなる。

本発明方法は、防水断熱用複合シートをトンネル壁に設置する方法であって、
前記防水シートを前記トンネル壁に沿って設置し、
その後、前記面状ファスナーを前記被着層と対面させて、前記断熱シートを前記防水シートに押し当てることを特徴とする
これによって、面状ファスナーの係止突起が被着層に食い込んで係止されることで、断熱シートを防水シートに簡単に接合できる。

本発明によれば、防水断熱用の複合シートないしは防水シートのトンネル施工現場への搬入、設置等の施工作業を容易化することができる。特に、被着層の厚みを面状ファスナーの係止突起の突出高さ以上とすることによって、断熱シートを防水シートに確実かつ容易に接合させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る複合シートを備えたトンネルの出入り口近くの部分の断面図である。 図２は、図１の円部ＩＩの拡大断面図である。 図３は、前記複合シートの分解断面図である。 図４は、前記複合シートの防水シートを設置する様子を示す前記トンネルの断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、ＮＡＴＭ工法にて施工されたトンネル１の出入り口近くの部分を示す。トンネル１の壁１ａは、吹付コンクリート４と、覆工コンクリート５を含む。吹付コンクリート４が地山内壁２ａに面し、覆工コンクリート５がトンネル内部１ｅに面している。吹付コンクリート４と覆工コンクリート５との間に複合シート３が介在されている。

図２に示すように、複合シート３は、防水シート１０と、断熱シート２０を備えている。防水シート１０は、吹付コンクリート４ひいては地山内壁２ａに沿うように設置されている。防水シート１０は、長い帯状になっている。防水シート１０の長手方向は、トンネル１の周方向に沿っている。防水シート１０の長さは、好ましくはトンネル１の周長に合わせてあり、例えば２０ｍ〜３０ｍ程度である。防水シート１０の幅方向は、トンネル１の軸長方向（図１の紙面と直交する方向）へ向けられている。防水シート１０の幅は、好ましくは１．５ｍ〜２.５ｍ程度であり、より好ましくは１．６ｍ〜２.２ｍ程度である。
詳細な図示は省略するが、複数の防水シート１０が、トンネル１の軸長方向（図１の紙面直交方向）に継ぎ足されている。好ましくは、トンネル１の全長にわたって防水シート１０が設けられている。

図３に示すように、防水シート１０は、防水層１１と、排水層１２と、被着層１３を含み、３層構造になっている。防水層１１は、例えばＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）シート等の防水性の高い樹脂シートによって構成されている。なお、防水層１１の材質は、ＥＶＡに限られず、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）樹脂やポリ塩化ビニル樹脂等によって構成されていてもよい。防水層１１の厚みは、好ましくは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度、より好ましくは０．８ｍｍ程度である。防水層１１は、地山２からの湧水の透過を阻止する。これによって、湧水がトンネル内部１ｅへ漏れるのを防止することができる。

図３に示すように、防水層１１の地山２側（図３において右側）を向く面に排水層１２が設けられている。排水層１２は、不織布にて構成されている。不織布の材質及び製造方法は、後記被着層１４を構成する不織布と同様とすることができる。排水層１２の厚みは、好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍ程度、より好ましくは３ｍｍ程度である。排水層１２の目付は、好ましくは２００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２程度である。排水層１２の密度は、好ましくは９０ｋｇ／ｍ^３〜１２０ｋｇ／ｍ^３程度である。

防水層１１と排水層１２は、例えば熱風による熱融着にて接合されている。なお、防水層１１と排水層１２とが接着剤にて接合されていてもよい。
地山２からの湧水は、排水層１２を伝って排水される。
排水層１２は、地山２と覆工コンクリート５を縁切りする緩衝層としても機能する。

図３に示すように、防水層１１のトンネル内側（図３において左側）を向く面に被着層１３が設けられている。被着層１３は、不織布にて構成されている。不織布の材質としては、好ましくはポリエステル、ポリプロピレンなどの化学繊維が挙げられるが、これに限られず、ヤシがら、綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維、ガラス、炭素、金属、セラミックスなどの無機繊維等を用いてもよい。不織布の製造方法としては、繊維を風、水、静電気等で絡め、フェルト針を打ち込むニードルパンチ方式や、熱圧着のスパンボンド方式を適用できる。打ち込み回数や熱容量の違いによって表面の毛羽立ちの程度を制御できる。ニードルパンチ方式の場合、打ち込み回数６回／ｃｍ^２〜１６回／ｃｍ^２程度で毛羽立ちを高くできる。打ち込み回数２０回／ｃｍ^２〜３０回／ｃｍ^２程度で毛羽立ちを低くできる。スパンボンド方式は毛羽立ちを低くする場合に適している。

被着層１３の厚みｔ_１３は、好ましくはｔ_１３＝２ｍｍ〜５ｍｍ程度、より好ましくはｔ_１３＝３ｍｍ程度である。被着層１３の目付は、好ましくは２００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２程度である。被着層１３の密度は、好ましくは９０ｋｇ／ｍ^３〜１２０ｋｇ／ｍ^３程度である。

防水層１１と被着層１３は、例えば熱風による熱融着にて接合されている。なお、防水層１１と被着層１３とが接着剤にて接合されていてもよい。好ましくは、被着層１３の毛羽立ちが低い側の面が防水層１１と接合されている。被着層１３の毛羽立ちが高い側の面は、断熱シート２０の後記面状ファスナー２３と面している。
排水層１２と被着層１３の材質、厚み、目付、密度、更には製造方法等を互いに同じにすることによって、防水シート１０を裏返しても使えるようにしてもよい。

図４に示すように、防水シート１０は、クギ、ボルト等の止着部材７によって、吹付コンクリート４に止着されている。止着部材７は、例えば防水シート１０の長手方向（トンネル１の周方向）及び幅方向（トンネル１の軸方向）にそれぞれ１ｍ程度の間隔で配置されている。
なお、図１等においては、止着部材７の図示は省略する。

図２に示すように、防水シート１０よりトンネル内側（図２において左側）に断熱シート２０が配置されている。なお、断熱シート２０は、トンネル１の必ずしも全長にわたって設けられる必要はなく、トンネル１の少なくとも出入り口近くの部分に設けられていればよい。

断熱シート２０は、板状断熱層２１と、面状ファスナー２３を含む。断熱層２１は、発泡ウレタン（発泡樹脂）からなり、板状に形成されている。なお、断熱層２１の材質は、発泡ウレタンに限られず、発泡ポリオレフィン等の他の発泡樹脂であってもよい。断熱層２１の厚みは、トンネル１の断熱性を確保し得る大きさに設定され、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。

図３に示すように、断熱層２１の防水シート１０を向く面に面状ファスナー２３が設けられている。面状ファスナー２３は、断熱層２１の縁部等に沿って連続的に配置されていてもよく、途切れ途切れに配置されていてもよい。断熱層２１の全面にわたって設けられていてもよい。

面状ファスナー２３は、シート部２３ａと、係止突起２４を含む。シート部２３ａは、樹脂又は布にて構成され、帯状ないしは小片状になっている。シート部２３ａが断熱層２１に接着されている。

図３に示すように、シート部２３ａに多数の係止突起２４（弾性フック）が設けられている。係止突起２４は、弾性を有するとともに、頭部２４ａと脚部２４ｂからなるマッシュルーム形（キノコ形）になっている。脚部２４ｂが、シート部２３ａから防水シート１０側へ向けて突出されている。脚部２４ｂの先端部に例えば球形の頭部２４ａが設けられている。係止突起２４の突出高さＨ_２４は、例えばＨ_２４＝０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。
したがって、被着層１３の厚みｔ_１３は、係止突起２４の突出高さＨ_２４以上である（ｔ_１３≧Ｈ_２４）。

図２に示すように、係止突起２４が被着層１３に入り込んでいる。被着層１３の各繊維が係止突起２４に絡みついている。これによって、面状ファスナー２３が被着層１３に係止されている。ひいては、断熱層２１が、面状ファスナー２３を介して防水シート１０に接合されている。

図２に示すように、断熱シート２０よりもトンネル内側（図２において左側）には、覆工コンクリート５が設置されている。覆工コンクリート５ひいてはトンネル内部１ｅと、地山２との間を断熱シート２０により断熱することによって、つららや側氷の成長、地山凍結等を防止できる。更には、地山凍結に因る覆工コンクリート５の変形等を防止できる。

図示は省略するが、断熱シート２０と覆工コンクリート５との間には、防火コートを設けてもよい。これによって、防火性を高めることができる。防火コートは、吹付モルタル等によって構成できる。

複合シート３は、次のようにしてトンネル１に設置される。
防水シート１０と断熱シート２０は、それぞれ工場にて作製される。トンネル１への設置前の防水シート１０及び断熱シート２０は、互いに分離されている。
トンネル施工現場において、防水シート１０と断熱シート２０の設置作業を別々に、順次行う。
詳しくは、先ず、防水シート１０をトンネル１内に搬入する。搬入時の防水シート１０は、好ましくはロール状に丸めた状態にしておく。言い換えると、防水シート１０は、それ単独であれば十分にロール状に巻回でき、コンパクトにできる。
より好ましくは、図４に示すように、防水シート１０を長手方向の両端から巻いて、メガネ巻きにしておく。これによって、一対の巻き部１０ａが形成される。防水シート１０の中央部１０ｃにおいて、これら巻き部１０ａが連なる。メガネ巻きにすることで、防水シート１０全体をひと巻きにするよりも、１つの巻き部１０ａの太さを小さくできる。
そして、防水シート１０の中央部１０ｃをトンネル１の頂部に合わせ、各巻き部１０ａを吹付コンクリート４に沿って展開する。好ましくは、先ず片側の巻き部１０ａを展開し、続いて反対側の巻き部１０ａを展開する。一対の巻き部１０ａを同時併行して展開してもよい。展開しながら、止着部材７を打ち付ける。これによって、防水シート１０を吹付コンクリート４ひいては地山内壁２ａに沿って張設する。

その後、断熱シート２０をトンネル１内に搬入する。そして、図３に示すように、面状ファスナー２３が被着層１３と対面するように向けて、断熱シート２０を防水シート１０に沿って張り渡しながら、断熱シート２０を防水シート１０に押し付ける。これによって、図４に示すように、係止突起２４が被着層１３内に食い込み、かつ被着層１３の繊維が係止突起２４に絡みつく。この結果、断熱シート２０を防水シート１０に簡単に接合させることができ、ひいては、断熱シート２０を簡単に設置することができる。
被着層１３の厚みｔ_１３をｔ_１３＝２ｍｍ〜５ｍｍとすることによって確実に係止突起２４の突出高さＨ_２４以上（ｔ_１３≧Ｈ_２４）にできる。ひいては、断熱シート２０と防水シート１０とを確実に接合させることができる。
被着層１３の毛羽立ちが高い側の面が面状ファスナー２３を向くようにすることによって、被着層１３と面状ファスナー２３との接合性を高めることができ、ひいては、断熱シート２０と防水シート１０の接合性を一層高めることができる。
このようにして、トンネル１の施工現場への複合シート３の搬入、設置等の施工作業を容易化することができる。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、本発明は、ＮＡＴＭ工法に限られず、背面平滑型トンネルライニング工法（特許第４１０８４６０号公報等参照）等、他のトンネル工法に適用してもよい。背面平滑型トンネルライニング工法による場合、吹付コンクリート４の施工後、トンネル１内にアーチ形の型枠を設置して、型枠の外面に沿って防水シート１０を張設し、防水シート１０と吹付コンクリート４との間に裏込めモルタルを充填する。裏込めモルタルを介して、防水シート１０が吹付コンクリート４と接合される。この場合、一度に張設する防水シート１０の幅を前記実施形態よりも大きくし、例えば幅３２００ｍｍ〜１１０００ｍｍ程度にしてもよい。例えば、予め、幅２ｍ程度の防水シート１０を３つ（複数）連接することで、幅６ｍ程度の防水シートを作製し、これを前記型枠に張設してもよい。

本発明は、例えば寒冷地におけるトンネルの断熱及び防水施工に適用可能である。

１ トンネル
１ａ トンネル壁
１ｅ トンネル内部
２ 地山
２ａ 地山内壁
３ 複合シート
４ 吹付コンクリート
５ 覆工コンクリート
７ 止着部材
１０ 防水シート
１１ 防水層
１２ 排水層 透水性緩衝層
１３ 被着層
２０ 断熱シート
２１ 板状断熱層
２３ 面状ファスナー
２３ａ シート部
２４ 係止突起
ｔ_１３ 被着層の厚み
Ｈ_２４ 係止突起の高さ

Claims (4)

1. トンネル壁の防水及び断熱のための複合シートであって、
   地山内壁に沿う防水シートと、前記防水シートのトンネル内側に重ねられる断熱シートを備え、前記防水シートが、
   防水層と、
   前記防水層の地山側を向く面に設けられた不織布からなる排水層と、
   前記防水層のトンネル内側を向く面に設けられた不織布からなり、かつ毛羽立ちが低い面と毛羽立ちが高い面を有する被着層と、を含み、
   前記断熱シートが、
   発泡樹脂からなる板状の断熱層と、
   前記断熱層の前記防水シートを向く面に設けられ、前記被着層に係止される係止突起を有する面状ファスナーと、を含み、
   前記被着層の厚みが、前記係止突起の突出高さ以上であり、前記被着層の前記毛羽立ちが低い面が前記防水層と融着又は接着で接合されており、前記被着層の毛羽立ちが高い面が前記面状ファスナーと面しており、
   前記被着層における前記毛羽立ちが高い面を構成する各繊維の、前記被着層の厚み方向に沿う高さが、前記毛羽立ちが低い面を構成する各繊維の同方向に沿う高さより高いことを特徴とする防水断熱用複合シート。
2. 前記被着層の厚みが２ｍｍ〜５ｍｍであり、前記係止突起の突出高さが０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の防水断熱用複合シート。
3. トンネルの地山内壁に沿って設けられ、かつ板状断熱層が面状ファスナーを介してトンネル内側から接合される防水シートであって、
   防水層と、
   前記防水層の地山側を向く面に設けられた不織布からなる排水層と、
   前記防水層のトンネル内側を向く面に設けられた不織布からなり、かつ毛羽立ちが低い面と毛羽立ちが高い面を有する被着層と、
   を備え、前記被着層の厚みが、前記面状ファスナーの係止突起の突出高さ以上であり、前記被着層の前記毛羽立ちが低い面が前記防水層と融着又は接着で接合されており、
   前記被着層における前記毛羽立ちが高い面を構成する各繊維の、前記被着層の厚み方向に沿う高さが、前記毛羽立ちが低い面を構成する各繊維の同方向に沿う高さより高いことを特徴とする防水シート。
4. 請求項１に記載の防水断熱用複合シートをトンネル壁に設置する方法であって、 前記防水シートと前記断熱シートを分離させておき、前記防水層の前記毛羽立ちが高い面をトンネル内側へ向けて、前記防水シート及び前記断熱シートのうち前記防水シートだけを前記トンネル壁に沿って設置し、
   その後、前記面状ファスナーを前記被着層の前記毛羽立ちが高い面と対面させて、前記断熱シートを前記防水シートに押し当てることを特徴とする防水断熱用複合シートの設置方法。
   

Images