JP7249886B2 - トンネルの防水シート用空気抜き装置 - Google Patents

Description

本発明は、 トンネルの一次覆工と二次覆工との間に張設される防水シートに設けられた空気抜き装置であって、特に二次覆工コンクリートの打設時に防水シートの内部又は背部の空気を放出可能な空気抜き装置に関する。

一般的な山岳トンネルの構築方法として、ＮＡＴＭ（New Austrian tunneling Method）工法が挙げられる。該工法においては、地山を掘削し、掘削面に一次覆工を設ける。一次覆工の内周面には防水シートを張り付ける。その後、防水シートの内周側に二次覆工を構築する。

防水シートは、ＥＶＡシート等の不透水シート材と、不織布等の透水シート材との積層構造になっている（特許文献１等参照）。透水シート材が背部（外周側）の一次覆工へ向けられる。不透水シート材が二次覆工へ向けられる。不透水シート材によって、地山からの湧水が二次覆工側へ流れ込むのが防止される。複数の防水シートがトンネル軸方向に継ぎたされる。

一方、防水シートの内部又は背部には空気が閉じ込められることがある。特に、防水シートの継ぎ目の内部又は背部に空気が閉じ込められ易い。その状態で、二次覆工コンクリートをトンネルの底部側から頂部へ向けて打設していくと、前記空気が漸次押し上げられる。最終的には、トンネル頂部における防水シートの内部又は背部に大きな空気溜まりが形成される。

その対策として、特許文献２においては、防水シートにおけるトンネル頂部に対応する部分に空気抜き孔を形成し、該空気抜き孔に空気抜き装置を設置しておく。空気抜き装置は、空気抜き孔の周縁部に固定された口部と、口部を塞ぐ蓋部とを備えている。当初、蓋部を取り外しておく。二次覆工コンクリートの打設に伴って、防水シートの内部又は背部の空気が前記口部から放出される。二次覆工コンクリートをトンネル頂部の近くまで打設した段階で、蓋部を取り付けて空気抜き装置を封止する。更に二次覆工コンクリートをトンネル頂部まで打設することによって、空気抜き装置を二次覆工コンクリート中に埋める。

特開平０８－０１３９９４号公報 特開２０１８－０９１０１１号公報

前記空気抜き装置においては、二次覆工コンクリートの打設途中で口部に蓋部を取り付けることで空気抜き装置を封止する必要がある。
本発明は、かかる事情に鑑み、トンネルの二次覆工コンクリートの打設時に防水シートの背部の空気を容易かつ確実に放出でき、二次覆工コンクリートの打設途中の封止作業を省略できる空気抜き装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、トンネルの一次覆工と二次覆工との間に張設される防水シートに設けられた空気抜き装置であって、
前記防水シートに形成された空気抜き孔の周縁部に固定された環状の口部と、
前記口部を塞ぐように設けられ、かつ通気孔が形成された蓋部と、
前記通気孔ひいては前記空気抜き孔に被さるようにして、前記蓋部の内側面に設けられた通気性かつ非通液性の通気フィルムと、
を備えたことを特徴とする。

当該空気抜き装置は、防水シートにおけるトンネル頂部に配置される箇所の特に防水シートどうしの継ぎ目付近に取り付けられることが好ましい。
当該空気抜き装置を含む防水シートを一次覆工に沿って張設すると、防水シートの特に継ぎ目の内部又は背部に空気が閉じ込められやすい。
その後、二次覆工コンクリートを打設する。打設に伴って、前記閉じ込められた空気がトンネル頂部側へ押し上げられる。該空気は、空気抜き装置の口部の内部ひいては空気抜き孔に入り込み、そこから通気フィルムを透過し、更に蓋部の通気孔を通り抜けて、トンネル内空間へ放出される。これによって、トンネル頂部などにおける防水シートの内部又は背部に空気溜まりが形成されるのを防止できる。
また、二次覆工コンクリート中の空気は、空気抜き装置の通気フィルムを透過して放出され得る一方で、二次覆工コンクリート中の水分は、空気抜き装置の通気フィルムを透過するのが阻止される。ひいては、前記二次覆工コンクリート中の水分が防水シートから一次覆工側へ浸透するのを防止できる。
構築後のトンネルにおいて、地山からの湧水は、防水シートによってトンネル内側への侵入を阻止される。一部の湧水は、空気抜き装置の内部に入り込む。該湧水は、非通液性の通気フィルムによって透過を阻止される。これによって、湧水が、空気抜き装置からトンネル内側へ漏れ出るのを防止できる。

前記通気フィルムが、連続気孔を有する撥水性樹脂によって構成されていることが好ましい。具体的にはフッ素系樹脂によって構成されていることがより好ましい。

本発明によれば、二次覆工コンクリートの打設時に防水シートの内部又は背部の空気を容易かつ確実に放出できる。かつ二次覆工コンクリートの打設途中で空気抜き装置の封止作業を行う必要が無い。さらに、二次覆工コンクリート中の空気を、前記空気抜き装置を通して放出できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気抜き装置を備えたトンネルを、二次覆工の打設前の状態で示す正面断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う側面断面図である。 図３は、前記空気抜き装置が取り付けられた複数の防水シートの不透水シート材を、前記トンネルに張設された状態で示す斜視図である。 図４は、前記空気抜き装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、例えばＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法によって地山２が掘削されてトンネル１が形成されている。トンネル１は、一次覆工３と、裏込め材４と、防水シート５と、二次覆工６を含む。地山内壁２ａに一次覆工３の吹付コンクリートが吹き付けられている。一次覆工３に沿って防水シート５が張設され、かつ一次覆工３と防水シート５との間にモルタル等の裏込め材４が充填されている。更に二次覆工６が構築されることで、防水シート５が、裏込め材４と二次覆工６との間に挟まれる。

図２に示すように、防水シート５は、不透水シート材５ａと透水シート材５ｂの積層シート構造になっている。不透水シート材５ａは、二次覆工６側（同図において下側）へ向けられ、透水シート材５ｂは、裏込め材４側ひいては一次覆工３側（同図において上側）へ向けられている。

不透水シート材５ａは、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）など不透水性樹脂によって構成されている。
不透水シート材５ａの背面（一次覆工３側を向く面、図２において上面）に透水シート材５ｂが積層されている。透水シート材５ｂは、不織布等にて構成されている。透水シート材５ｂに裏込め材４の一部が含浸されている。
不透水シート材５ａと透水シート材５ｂは、複数箇所において熱融着によって接合されている。

図３に示すように、防水シート５は、長手方向をトンネル１の周方向に沿わせて円弧状に張り渡されている。防水シート５の幅方向は、トンネル１の軸方向へ向けられている。複数の防水シート５が、トンネル１の軸方向に継ぎ足されている。隣接する防水シート５どうしの間に継ぎ目５ｊが形成されている。
なお、図３においては、透水シート材５ｂの図示は省略されている。

図２に示すように、前記継ぎ目５ｊにおいて、隣接する防水シート５の不透水シート材５ａどうしが合掌貼りにて接合されている。かつ合掌貼り部分が、片方の防水シート５へ向けて折り曲げられ、該片方の防水シート５に溶着にて接合されている。

防水シート５の内部又は背部には、空気層９が形成されることがある。特に、不透水シート材５ａの前記継ぎ目５ｊと透水シート材５ｂとの間には、空気層９が形成され易い。

図３に示すように、各防水シート５の長手方向の中央部は、トンネル１の天井部に位置されている。かつ、各防水シート５の長手方向の中央部（トンネル１の天井部）における、継ぎ目５ｊ又はその近くの不透水シート材５ａには、空気抜き孔５ｃが形成されている。

図４に示すように、空気抜き孔５ｃに空気抜き装置１０が取り付けられている。空気抜き装置１０は、環状の口部１１と、蓋部２０と、封止手段３０と、通気フィルム４０を備えている。口部１１は、筒部１２と、ダブルフランジ１３，１４とを一体に有している。円筒状の筒部１２の軸線が、防水シート５の厚み方向へ向けられている。筒部１２の先端側（図４において下側）の外周面には、雄ネジ１２ｂが形成されている。筒部１２の底部側（図４において上側）にはフランジ１３，１４が形成されている。各フランジ１３，１４は、筒部１２の径方向外側へ突出されるとともに、筒部１２の全周にわたる環状になっている。フランジ１３は、筒部１２の底面（図４において上面）と面一になっている。フランジ１４は、筒部１２の底面近くの高さにおいてフランジ１４と平行に対峙するように設けられている。
口部１１の材質は、ＥＶＡ，ＰＥ，ＰＰなどの樹脂である。

筒部１２が空気抜き孔５ｃを貫通している。ダブルフランジ１３，１４の間に不透水シート材５ａにおける空気抜き孔５ｃの周縁部５ｄが挟まれている。
更に、孔周縁部５ｄとフランジ１４の間にＯリングなどの環状シール部材３１が圧縮状態で挟み付けられている。孔周縁部５ｄがフランジ１３に押し当てられて密着されている。これによって、口部１１が、孔周縁部５ｄに固定されている。

さらに、ホットメルトシール材３２が、不透水シート材５ａの孔周縁部５ｄの外側面（図４において下面）から環状シール部材３１及びフランジ１４を含む空気抜き装置１０の外周部に跨って液密に被覆している。ホットメルトシール材３２の材質は、ＥＶＡ，ＰＥ，ＰＰなどの樹脂である。
環状シール部材３１及びホットメルトシール材３２によって、封止手段３０が構成されている。

筒部１２の先端（図４において下端）の開口部に蓋部２０が着脱可能に装着されている。蓋部２０は、口部１１を塞ぐ円形の蓋板部２１と、円筒状の蓋周側部２２を一体に含む。蓋周側部２２の内周の雌ネジ２２ｂが、雄ネジ１２ｂに螺合されている。
蓋部２０の材質は、ＥＶＡ，ＰＥ，ＰＰなどの樹脂である。

蓋板部２１には、１又は複数の通気孔２３が形成されている。通気孔２３は、蓋板部２１を厚み方向に貫通している。通気孔２３を介して、口部１１の内部空間ひいては不透水シート材５ａの背部空間（図４において上側の空間）が、トンネル内空間１ｃと連通している。

蓋板部２１の内側面２１ａ（図４において上面）には、通気フィルム４０が設けられている。通気フィルム４０が、通気孔２３に被さり、ひいては空気抜き孔５ｃに被さっている。通気フィルム４０と蓋板部２１とは、融着によって接合されているが、これに限らず、接着などで接合されていてもよい。
通気フィルム４０は、連続気孔を有する多孔質撥水性樹脂によって構成され、通気性かつ非通液性を有している。すなわち、通気フィルム４０は、気体の透過を許容するとともに、液体の透過を阻止する。撥水性樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）その他のフッ素系樹脂が挙げられる。

前記の空気抜き装置１０は、次のように使用される。
空気抜き装置１０は、好ましくは防水シート５の製造工場において防水シート５に取り付けられる。
空気抜き装置１０付きの防水シート５が、図１に示すトンネル１の施工現場へ搬入されて、裏込め用型枠（図示せず）の型面上に張設される。
続いて、一次覆工３と防水シート５との間に裏込め材４が充填される。該裏込め材４の一部が不織布からなる透水シート材５ｂに含浸されて硬化されることで、防水シート５が裏込め材４を介して一次覆工３と固定される。

前記裏込め用型枠の撤去後、二次覆工用の型枠（図示せず）が設置されて、二次覆工６の構築工程が行われる。
二次覆工コンクリート６ａは、二次覆工用型枠と防水シート５との間に、トンネル底部側から頂部へ向けて順次打設される。
二次覆工コンクリート６ａによって、空気層９がトンネル底部側から順次押し潰される。潰された部分の空気は、不透水シート材５ａの継ぎ目５ｊと透水シート材５ｂとの間を伝って上昇する。
さらに、前記空気は、空気抜き装置１０の口部１１の内部ひいては空気抜き孔５ｃに入り込み、そこから通気フィルム４０を透過し、更に通気孔２３を通り抜けて、トンネル内空間１ｃへ放出される。これによって、トンネル１の頂部における透水シート材５ｂと不透水シート材５ａとの間に空気が溜まるのを防止でき、トンネル１の頂部の不透水シート材５ａが膨張するのを防止できる。

二次覆工コンクリート６ａが、トンネル１の頂部まで打設されることで、空気抜き装置１０が二次覆工コンクリート６ａ内に埋まる。
二次覆工コンクリート６ａの打設工程の途中で、蓋部２０を閉める等の封止作業は不要である。したがって、施工時間を短縮できる。
その後、二次覆工用型枠を撤去する。このようにして、トンネル１が構築される。

二次覆工コンクリート６ａ中の空気は、通気孔２３から通気フィルム４０を透過して空気抜き装置１０の背部（図４において上側）へ放出され得る。一方、二次覆工コンクリート６ａ中の水分は、通気フィルム４０を透過するのが阻止される。ひいては、前記二次覆工コンクリート６ａ中の水分が防水シート５から一次覆工３側へ浸透するのを防止できる。
構築後のトンネル１において、地山２からの湧水は、主として、防水シート５の不透水シート材５ａによってトンネル内側への侵入を阻止される。
一部の湧水は、空気抜き装置１０の口部１１の内部に入り込む。該湧水は、非通液性のフィルム４０によって透過を阻止される。これによって、湧水が、空気抜き装置１０ひいては空気抜き孔５ｃからトンネル内側へ漏れ出るのを防止することができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、空気抜き装置１０の口部１１と蓋部２０が一体ないしは分離不能に連なっていてもよい。
トンネル１の施工現場で空気抜き装置１０を防水シート５に取り付けてもよい。
トンネル１の裏込め材４を省略し、防水シート５を一次覆工３の内面に直接張設してもよい。
特許文献２と同様に、口部１１が背部側（図４において上側）へ向かってテーパ状に拡開されていてもよい。

本発明は、例えばＮＡＴＭトンネルの構築施工に適用できる。

１ トンネル
１ｃ トンネル内空間
２ 地山
２ａ 地山内壁
３ 一次覆工
４ 裏込め材
５ 防水シート
５ａ 不透水シート材
５ｂ 透水シート材
５ｃ 空気抜き孔
５ｄ 孔周縁部（周縁部）
５ｊ 継ぎ目
６ 二次覆工
９ 空気層
１０ 空気抜き装置
１１ 口部
１２ 筒部
１２ｂ 雄ネジ
１３，１４ フランジ
２０ 蓋部
２１ 蓋板部
２１ａ 内側面
２２ 蓋周側部
２２ｂ 雌ネジ
２３ 通気孔
３０ 封止手段
３１ 環状シール部材
３２ ホットメルトシール材
４０ 通気フィルム

Claims (2)

1. トンネルの一次覆工と二次覆工との間に張設される防水シートに設けられた空気抜き装置であって、
   前記防水シートに形成された空気抜き孔の周縁部に固定された環状の口部と、
   前記口部の内部空間を前記二次覆工側から塞ぐ蓋板部と、前記蓋板部の周側部に設けられて前記口部に装着された蓋周側部とを有し、前記蓋板部には前記蓋板部の前記一次覆工を向く側面から前記二次覆工を向く側面へ厚み方向に貫通する１又は複数の通気孔が形成された蓋部と、
   前記通気孔ひいては前記空気抜き孔に被さるようにして、前記内部空間に収容され、前記蓋板部の前記一次覆工を向く側面に接合された通気性かつ非通液性の通気フィルムと、
   を備えたことを特徴とするトンネルの防水シート用空気抜き装置。
2. 前記通気フィルムが、連続気孔を有する撥水性樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気抜き装置。

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