JP7304141B2 - Manufacturing method of compressible member - Google Patents

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Description

本発明は、可縮部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a compressible member.

山岳工法のトンネル施工では、トンネル側面に吹き付けられた吹付けコンクリート、地山面に沿って建て込まれた鋼製支保工および地山に打設されたロックボルト等のトンネル支保工によりトンネルの安定性を確保している。
大土被りトンネルの地質不良地山では、地山の変形量が増大し、トンネル支保工に対して大きな地圧が作用する場合がある。大きな応力が発生することが予想されるトンネルでは、トンネルの安全性を確保するために、トンネル支保工の剛性や強度を増加させる場合がある。ところが、鋼製支保工の断面性能の向上や高剛性化、吹付けコンクリートの高強度化や吹付け厚の増加等によりトンネル支保工の剛性や強度を増加させると、材料費および施工の手間が増加するとともに、トンネルの断面寸法にも影響が及ぶ。
そのため、トンネル支保工を横断するように可縮部材を介設し、地山の変形を可縮部材により吸収することで、トンネル支保工に作用する応力を低減するトンネルの安定化方法が検討されている。
このようなトンネルの安定化方法に使用する可縮部材として、本出願人は、特許文献1や特許文献2において、トンネル支保工の圧縮強度よりも低い圧縮強度の本体部と、この本体部に周設されたポリプロピレン繊維からなる補強体とを備える可縮部材を開示している。この可縮部材によれば、補強体によって、本体部への適切な拘束力を与えることで、脆性的な破壊を抑制し、じん性を確保できる。
In tunnel construction using the mountain tunneling method, the tunnel is stabilized by shotcrete sprayed on the side of the tunnel, steel support erected along the ground surface, and tunnel support such as rock bolts driven into the ground. ensure the sex.
In the ground of a large earth-covered tunnel with poor ground, the amount of deformation of the ground increases, and a large ground pressure may act on the tunnel support. In tunnels where large stresses are expected to occur, the rigidity and strength of the tunnel support may be increased in order to ensure the safety of the tunnel. However, if the rigidity and strength of tunnel shoring are increased by improving the cross-sectional performance and rigidity of steel shoring, and by increasing the strength and thickness of shotcrete, material costs and construction work will increase. As it increases, it also affects the cross-sectional dimensions of the tunnel.
Therefore, a method of stabilizing the tunnel has been studied that reduces the stress acting on the tunnel shoring by inserting a compressible member across the tunnel shoring and absorbing the deformation of the ground with the compressible member. ing.
As a compressible member used in such a tunnel stabilization method, the present applicant has disclosed in Patent Documents 1 and 2 that a main body portion having a compressive strength lower than that of the tunnel support and a A compressible member is disclosed that includes a reinforcing body of polypropylene fibers disposed therearound. According to this compressible member, brittle fracture can be suppressed and toughness can be ensured by applying an appropriate restraining force to the main body by the reinforcing body.

特開2018-003361号公報JP 2018-003361 A 特開2018-040147号公報JP 2018-040147 A

本発明は、特許文献1および特許文献2に記載の可縮部材について、研究開発を進めて更に改良した可縮部材の製造方法を提案することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to propose a method for manufacturing a compressible member which is further improved through research and development of the compressible member described in Patent Documents 1 and 2.

前記課題を解決するための本発明は、軸方向の大きな変形量を吸収する可縮部材の製造方法であって、セメント、多孔質軽量骨材および水を含むセメント系材料を生成する工程と、スパイラル管からなる円筒体の内部に前記セメント系材料を打設して当該円筒体内に円柱状の本体部を形成する工程と、前記円筒体の外周面にシート材を巻き付ける工程とを備えている。 The present invention for solving the above-mentioned problems is a method for manufacturing a compressible member capable of absorbing a large amount of axial deformation , comprising the steps of producing a cementitious material comprising cement, a porous lightweight aggregate and water; The method includes a step of placing the cementitious material inside a cylindrical body made of a spiral tube to form a columnar main body in the cylindrical body, and a step of winding a sheet material around the outer peripheral surface of the cylindrical body. .

かかる可縮部材の製造方法によれば、円筒体の拘束力よりじん性が確保されているため、支保工の脆性的な破壊が抑制される。したがって、トンネル支保工を横断するように当該可縮部材を配設した場合には、トンネル支保工に対して大きな地圧が作用した場合であっても、トンネルの支保構造の耐力が急激に低下することが防止される。また、円筒体を採用しているので、可縮部材の製造時の手間を省略することができる。すなわち、円筒体を残存型枠とするため、型枠の脱型を要する従来の製造方法に比べて、手間を低減することができる。
円筒体を、スパイラル管により形成すれば、円筒体が座屈し難く、可縮部材の応力が急激に低下することを抑制することができる。
また、可縮部材の本体部は、多孔質軽量骨材を使用することによりトンネル支保工よりも低強度に形成される。一般的にコンクリートは強度と剛性に正の相関があり、本体部の強度が周辺のトンネル支保工の強度よりも低ければ、本体部の剛性も同様に周辺のトンネル支保工の剛性よりも小さくなる。したがって、地山に変形が生じた場合であっても、変形が可縮部材に集中するので、トンネルの支保構造を維持することを可能としている。
さらに、本体部は、セメント系固化材と多孔質軽量骨材とにより構成されているため、練り混ぜやすく、製造しやすい。
According to the manufacturing method of such a compressible member, toughness is ensured by the restraining force of the cylindrical body, so brittle fracture of the shoring is suppressed. Therefore, when the compressible member is arranged so as to cross the tunnel support, even if a large ground pressure acts on the tunnel support, the strength of the tunnel support structure is rapidly reduced. is prevented. In addition, since a cylindrical body is used, it is possible to save time and effort in manufacturing the compressible member. That is, since the cylindrical body is used as the remaining formwork, it is possible to reduce labor compared to the conventional manufacturing method that requires stripping of the formwork.
If the cylindrical body is formed of a spiral tube, the cylindrical body is less likely to buckle, and a rapid decrease in the stress of the compressible member can be suppressed.
Also, the main body portion of the compressible member is formed with lower strength than the tunnel shoring by using a porous lightweight aggregate. In general, concrete has a positive correlation between strength and rigidity. If the strength of the main body is lower than the strength of the surrounding tunnel shoring, the rigidity of the main body will also be lower than the surrounding tunnel shoring. . Therefore, even if the natural ground is deformed, the deformation is concentrated on the compressible member, so that the supporting structure of the tunnel can be maintained.
Furthermore, since the main body is composed of the cement-based solidifying material and the porous lightweight aggregate, it is easy to knead and manufacture.

円筒体としてスパイラル管を利用した場合は、スパイラル管を任意の長さに切断することで、トンネル支保工の形状に応じた長さに成形することができる。この可縮部材によれば、トンネル内空の安定を確保することが可能となる。また、当該可縮部材を利用すれば、大土被りトンネル等で大きな地圧が作用する地山条件でのトンネル掘削において、トンネル内空の安定を確保することが可能となる。 When a spiral tube is used as the cylindrical body, the spiral tube can be cut to an arbitrary length to form a length corresponding to the shape of the tunnel support. This compressible member makes it possible to ensure the stability of the tunnel interior. In addition, if the compressible member is used, it is possible to secure the stability of the tunnel inner space in tunnel excavation under natural ground conditions where large ground pressure acts, such as in tunnels covered with large earth.

(a)は本実施形態に係るトンネルを示す断面図、(b)はトンネルの支保構造を示す縦断図である。(a) is a sectional view showing a tunnel according to the present embodiment, and (b) is a vertical sectional view showing a support structure of the tunnel. (a)は可縮部材の設置状況を示す斜視図、(b)は他の形態に係る可縮部材の設置状況を示す斜視図である。(a) is a perspective view showing an installation state of a contractible member, and (b) is a perspective view showing an installation state of a contractible member according to another embodiment. 可縮部材を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a contractible member; 他の形態に係る可縮部材を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a compressible member according to another embodiment; 可縮部材の実験に使用した供試体の斜視図であって、(a)は実施例、(b)は比較例である。Fig. 2 is a perspective view of a specimen used in the experiment of the compressible member, where (a) is an example and (b) is a comparative example. 可縮部材の実験結果を示すグラフである。4 is a graph showing experimental results of compressible members.

本実施形態では、図1(a)に示すように、山岳工法により施工されるトンネル1において、トンネル支保工2の一部に可縮部材3が介設された支保構造について説明する。
本実施形態のトンネル支保工2は、図1(b)に示すように、吹付けコンクリート21、鋼製支保工22およびロックボルト23を備えている。吹付けコンクリート21および鋼製支保工22は、アーチ状(馬蹄形状)に形成されている。なお、吹付けコンクリート21および鋼製支保工22の形状は限定されるものではなく、例えばリング状であってもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 1(a), in a tunnel 1 constructed by the mountain construction method, a support structure in which a compressible member 3 is interposed in a part of a tunnel support 2 will be described.
The tunnel shoring 2 of this embodiment includes shotcrete 21, steel shoring 22 and rock bolts 23, as shown in FIG. 1(b). The shotcrete 21 and the steel shoring 22 are formed in an arch shape (horseshoe shape). The shape of the shotcrete 21 and the steel shoring 22 is not limited, and may be ring-shaped, for example.

トンネル支保工2は、地山Gの掘削により露出した地山G(トンネル側面)に対して一次吹付け21a(吹付けコンクリート21の一部)を行った後、鋼製支保工22を建て込み、さら二次吹付け21b(吹付けコンクリート21の残り部分)およびロックボルト23の打設を行うことにより形成する。鋼製支保工22は、前回の施工サイクルで建て込まれた鋼製支保工22から所定の間隔をあけて建て込む。ロックボルト23の打設は、トンネル1の周囲の地山Gに対してロックボルト孔を穿孔し、このロックボルト孔にロックボルト23を挿入することにより行う。
なお、トンネル支保工2の構成は、地山状況に応じて適宜変更することが可能である。例えば、吹付けコンクリート21の吹付け厚さや、鋼製支保工22やロックボルト23の設置の有無、配設ピッチ、寸法等を適宜変更してもよい。また、上半のロックボルト23に代えてフォアポーリング工法やAGF工法等を採用してもよい。さらに、必要に応じて補助工法を組み合わせてもよい。また、吹付けコンクリート21は、必ずしも複数の層(一次吹付け21aおよび二次吹付け21b)に分ける必要はない。また、ロックボルト23は、一次吹付け21aの施工後に、鋼製支保工22の建て込みとともに打設してもよい。
The tunnel shoring 2 is constructed by first spraying 21a (part of the shotcrete 21) on the natural ground G (tunnel side) exposed by excavating the natural ground G, and then erecting the steel shoring 22. , secondary shot 21b (remaining portion of shotcrete 21) and rock bolt 23 are placed. The steel shoring 22 is erected at a predetermined interval from the steel shoring 22 erected in the previous construction cycle. The rock bolts 23 are driven by drilling rock bolt holes in the ground G around the tunnel 1 and inserting the lock bolts 23 into the rock bolt holes.
The structure of the tunnel support 2 can be changed as appropriate according to the natural ground conditions. For example, the thickness of the shotcrete 21, the presence or absence of installation of the steel shoring 22 and the rock bolts 23, the installation pitch, the dimensions, etc. may be changed as appropriate. Further, instead of the lock bolts 23 in the upper half, a fore-polling construction method, an AGF construction method, or the like may be adopted. Furthermore, you may combine an auxiliary construction method as needed. Also, the shotcrete 21 does not necessarily need to be divided into a plurality of layers (the primary shot 21a and the secondary shot 21b). Further, the rock bolts 23 may be cast together with the erection of the steel shoring 22 after the primary spraying 21a.

可縮部材3は、図1(a)に示すように、アーチ状に形成された吹付けコンクリート21(トンネル支保工2)を横断(分断)するように配設されている。本実施形態では、予め所定の位置に可縮部材3を配置した状態で地山Gに対して吹付けコンクリート21を吹き付けることで、可縮部材3を配置する。なお、可縮部材3の設置方法は限定されるものではなく、例えば、吹付けコンクリート21の施工後に可縮部材3を設置するための凹部を形成してもよい。または、吹付けコンクリート21の施工時に、箱抜き等により予め吹付けコンクリート21にトンネル軸方向に沿った間隙を形成しておき、この間隙に可縮部材3を配設してもよい。また、一次吹付け21aの施工後に、二次吹付け21bを横断(分断)するように可縮部材3を配置し、二次吹付け21bの施工を行ってもよい。可縮部材3は、トンネル1の1つの横断面に対して4カ所に配設されている。また、可縮部材3は、図2(a)に示すように、トンネル1の軸方向に対して連続的に配設されている。隣り合う可縮部材3同士の間および可縮部材3の背面(地山Gの面)には、隙間が形成されているのが望ましい。なお、可縮部材3の数および配置は限定されるものではない。また、可縮部材3は、図2(b)に示すように、鋼製支保工22を構成する鋼材22a同士の間に介設してもよい。
可縮部材3は、図3に示すように、対向する二面を被加圧面とする円柱状の本体部4と、本体部4の対向する二面(被加圧面)以外の面を覆う円筒体5と、円筒体5の外面に周設(被覆)された帯状の繊維シート(シート材6)とからなる。
As shown in FIG. 1(a), the compressible member 3 is arranged so as to traverse (divide) an arch-shaped shotcrete 21 (tunnel shoring 2). In this embodiment, the compressible member 3 is arranged by spraying the shotcrete 21 against the natural ground G in a state where the compressible member 3 is arranged in advance at a predetermined position. The installation method of the compressible member 3 is not limited, and for example, a recess for installing the compressible member 3 may be formed after the shotcrete 21 is applied. Alternatively, when the shotcrete 21 is constructed, a gap along the tunnel axis direction may be formed in advance in the shotcrete 21 by box extraction or the like, and the compressible member 3 may be arranged in this gap. Further, after the primary spraying 21a is applied, the compressible member 3 may be arranged so as to traverse (divide) the secondary spraying 21b, and the secondary spraying 21b may be applied. The collapsible members 3 are arranged at four locations with respect to one cross section of the tunnel 1 . Moreover, the compressible member 3 is continuously arranged with respect to the axial direction of the tunnel 1, as shown in FIG. 2(a). It is desirable that gaps are formed between the adjacent compressible members 3 and on the rear surface of the compressible member 3 (the surface of the natural ground G). In addition, the number and arrangement of the compressible members 3 are not limited. Moreover, the compressible member 3 may be interposed between the steel materials 22a constituting the steel support 22, as shown in FIG. 2(b).
As shown in FIG. 3, the collapsible member 3 includes a cylindrical body portion 4 having two opposing surfaces to be pressed, and a cylindrical body portion 4 covering surfaces other than the two opposing surfaces (pressurized surfaces) of the body portion 4. It consists of a body 5 and a belt-like fiber sheet (sheet material 6 ) surrounding (covering) the outer surface of the cylindrical body 5 .

本体部4は、セメントと、多孔質軽量骨材と、水とを含むセメント系材料の硬化体により形成されている。本実施形態では、多孔質軽量骨材として、パーライトを使用する。ここで、本明細書における「パーライト」とは、岩石材料(例えば黒曜石等の火山岩)を高温で急速に加熱発泡させてできる多孔質軽量骨材である。なお、多孔質軽量骨材は、空隙を多く含む粒状体であればパーライトに限定されるものではなく、例えば、いわゆる人工軽量骨材、発泡煉石、ガラス発泡体または発泡スチロール粒を使用してもよい。また、多孔質軽量骨材には、市販されている材料を使用してもよいし、可縮部材3用に製造した材料を使用してもよい。また、本体部4を構成するセメント系材料は、モルタルであってもよいし、コンクリートであってもよい。本体部4の配合は限定されるものではないが、本体部4の圧縮強度が吹付けコンクリート21の圧縮強度よりも低くなる配合とする。なお、本体部4の圧縮強度は、多孔質軽量骨材の強度に依存することが予想されるため、所望の圧縮強度が確保できる多孔質軽量骨材を選定あるいは製造するのが望ましい。 The main body 4 is made of a hardened cementitious material containing cement, porous lightweight aggregate, and water. In this embodiment, perlite is used as the porous lightweight aggregate. Here, "perlite" in this specification is a porous lightweight aggregate that is produced by rapidly heating and foaming a rock material (for example, volcanic rock such as obsidian) at a high temperature. The porous lightweight aggregate is not limited to perlite as long as it is a granular material containing many voids. good. Moreover, as the porous lightweight aggregate, a commercially available material may be used, or a material manufactured for the compressible member 3 may be used. Moreover, the cement-based material forming the main body 4 may be mortar or concrete. Although the composition of the main body 4 is not limited, the composition should be such that the compressive strength of the main body 4 is lower than the compressive strength of the shotcrete 21 . Since the compressive strength of the main body 4 is expected to depend on the strength of the porous lightweight aggregate, it is desirable to select or manufacture a porous lightweight aggregate that can ensure a desired compressive strength.

円筒体5は、スパイラル管からなる。スパイラル管は、帯状の鋼板を螺旋状に巻きながら、鋼板の側縁同士を接合することにより円管状に形成されている。本実施形態では、市販のスパイラル管を所定の長さに切断して使用する。なお、円筒体5は、必ずしもスパイラル管である必要はなく、例えば、鋼管であってもよいし、鋼板を筒状に加工することにより形成されたものであってもよい。また、円筒体5は、必ずしも金属製である必要はない。 The cylindrical body 5 consists of a spiral tube. A spiral tube is formed in a circular tube shape by joining side edges of a strip-shaped steel plate to each other while spirally winding the steel plate. In this embodiment, a commercially available spiral tube is cut into a predetermined length and used. The cylindrical body 5 does not necessarily have to be a spiral pipe, and may be, for example, a steel pipe, or may be formed by working a steel plate into a cylindrical shape. Moreover, the cylindrical body 5 does not necessarily have to be made of metal.

シート材6は、図3に示すように、その縁同士が重ねられた状態で、円筒体5にらせん状に巻き付けられている。本実施形態では、シート材6として、ポリプロピレン繊維を縦横に織ることにより形成された織布を使用する。この織布は、いわゆる土木シートとして一般的に使用されている。シート材6は、上記織布を5cm巾の帯状に裁断して形成する。なお、シート材6の幅は5cmに限定されるものではない。また、シート材6を構成する繊維はポリプロピレンに限定されるものではなく、例えば、アラミド繊維やポリエチレン繊維等であってもよい。 As shown in FIG. 3, the sheet material 6 is spirally wound around the cylindrical body 5 with the edges thereof overlapping each other. In this embodiment, as the sheet material 6, a woven fabric formed by weaving polypropylene fibers vertically and horizontally is used. This woven fabric is commonly used as a so-called civil engineering sheet. The sheet material 6 is formed by cutting the woven fabric into strips having a width of 5 cm. Note that the width of the sheet material 6 is not limited to 5 cm. Also, the fibers forming the sheet material 6 are not limited to polypropylene, and may be, for example, aramid fibers, polyethylene fibers, or the like.

可縮部材3の製造方法は、次のとおりである。まず、セメント、多孔質軽量骨材、水等を混練してセメント系材料を生成する。なお、スパイラル管を所定の高さで切断することにより円筒体5を形成しておく。次に、当該セメント系材料を円筒体5の内部に打設し、養生することで本体部4を形成する。本体部4のトンネル周方向の端面(被加圧面)は、露出させておく。本体部4に所定の強度が発現したら、円筒体5の外周面にシート材6を巻き付ける。すなわち、シート材6は、トンネル周方向に対して交差する方向で円筒体5に巻き付ける。このとき、シート材6を巻き付ける際の重ね合わせ代を1cmとする。なお、シート材6は、セメント系材料の打設前に、予め円筒体5に巻き付けておいてもよい。また、シート材6の幅および重ね合わせ代は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、シート材6は、円筒体5に対して、多重に巻き付けてもよい。本実施形態では、円筒体5に接着剤としてエポキシ樹脂を適量塗布した後、シート材6を巻き付け、さらに可縮部材3(シート材6)の外周囲にエポキシ樹脂を塗布してシート材6に浸み込ませる。なお、接着剤はエポキシ樹脂に限定されるものではない。また、接着剤を塗布するタイミングおよび回数は限定されるものではない。 A method of manufacturing the compressible member 3 is as follows. First, cement, porous lightweight aggregate, water, etc. are kneaded to produce a cementitious material. The cylindrical body 5 is formed by cutting the spiral tube at a predetermined height. Next, the cement-based material is placed inside the cylindrical body 5 and cured to form the main body 4 . The end surface (pressurized surface) of the main body 4 in the tunnel circumferential direction is exposed. When the body portion 4 develops a predetermined strength, the sheet material 6 is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical body 5 . That is, the sheet material 6 is wound around the cylindrical body 5 in a direction intersecting the circumferential direction of the tunnel. At this time, the overlapping allowance when winding the sheet material 6 is set to 1 cm. The sheet material 6 may be wrapped around the cylindrical body 5 in advance before placing the cement-based material. Also, the width and overlapping margin of the sheet material 6 are not limited and may be determined as appropriate. Also, the sheet material 6 may be wound around the cylindrical body 5 in multiple layers. In the present embodiment, after applying an appropriate amount of epoxy resin as an adhesive to the cylindrical body 5, the sheet material 6 is wound thereon, and further the epoxy resin is applied to the outer circumference of the compressible member 3 (the sheet material 6). Let it soak in. Note that the adhesive is not limited to epoxy resin. Moreover, the timing and the number of times to apply the adhesive are not limited.

本実施形態の可縮部材3によれば円筒体5の拘束力によりじん性が確保されているため、トンネル支保工2の脆性的な破壊が抑制される。本体部4は、円柱状で、かつ、円筒体5によって覆われているため、圧縮力が作用すると同時に円筒体5によって拘束される。なお、可縮部材3は、本体部4が圧縮力によって径方向に膨張することによって外部拘束部材(円筒体5およびシート材6)の拘束効果が発揮される。また、本体部4の断面形状を円形にすることで、小ひずみ(数%程度)レベルにおいても円筒体5による拘束効果が発揮される。なお、本体部4が矩形断面の場合は、外部拘束部材に引張力が加わるまで時間を要する。そのため、降伏後に応力(耐力)が急激に大きく低下することがない。また、円筒体5およびシート材6の拘束力によって、脆性的に破壊しない可縮部材3が形成される。したがって、可縮部材3が、例えば、ひずみ50%まで圧縮された場合であっても、トンネル支保工2としての機能が維持される。その結果、トンネル1の内空が安定するまで可縮部材3がひずみ続けることで、支保構造の安定性が保持される。 According to the compressible member 3 of the present embodiment, since toughness is ensured by the binding force of the cylindrical body 5, brittle fracture of the tunnel support 2 is suppressed. Since the body portion 4 has a columnar shape and is covered with the cylindrical body 5, it is constrained by the cylindrical body 5 at the same time when a compressive force acts on it. The compressible member 3 exerts the effect of restraining the external restraining member (cylindrical body 5 and sheet member 6) when the body portion 4 expands in the radial direction due to the compressive force. Further, by making the cross-sectional shape of the body portion 4 circular, the restraint effect by the cylindrical body 5 is exhibited even at a small strain (about several percent) level. If the main body 4 has a rectangular cross section, it takes time until the tensile force is applied to the external restraint member. Therefore, the stress (yield strength) does not drastically decrease after yielding. Also, the compressible member 3 that does not break due to brittleness is formed by the binding force of the cylindrical body 5 and the sheet material 6 . Therefore, even if the compressible member 3 is compressed to a strain of 50%, for example, the function as the tunnel support 2 is maintained. As a result, the collapsible member 3 continues to strain until the inner space of the tunnel 1 stabilizes, thereby maintaining the stability of the support structure.

また、可縮部材3の本体部4は、多孔質軽量骨材を使用することによりトンネル支保工2よりも低強度に形成されている。コンクリートは、一般的に強度と剛性に正の相関がある。したがって、本体部4の強度が周辺のトンネル支保工2の強度よりも低ければ、本体部4の剛性も同様に周辺のトンネル支保工2の剛性よりも小さくなる。そのため、本実施形態のトンネル1では、地山Gに変形が生じた場合であっても、変形が可縮部材3に集中するので、トンネル1の支保構造を維持することが可能である。また、本体部4は、セメント系固化材と多孔質軽量骨材との混合体により構成されているため、鋼繊維を多量に含むコンクリートと比較して容易に練り混ぜることができ、製造時の手間の低減を可能としている。 Also, the body portion 4 of the compressible member 3 is formed to have lower strength than the tunnel shoring 2 by using a porous lightweight aggregate. Concrete generally has a positive correlation between strength and stiffness. Therefore, if the strength of the body portion 4 is lower than the strength of the surrounding tunnel shorings 2, the rigidity of the body portion 4 is likewise smaller than the rigidity of the surrounding tunnel shorings 2. Therefore, in the tunnel 1 of the present embodiment, even if the natural ground G is deformed, the deformation is concentrated on the compressible member 3, so the support structure of the tunnel 1 can be maintained. In addition, since the main body 4 is composed of a mixture of a cement-based solidifying material and a porous lightweight aggregate, it can be easily kneaded and mixed compared to concrete containing a large amount of steel fibers. It makes it possible to reduce labor.

円筒体5としてスパイラル管を使用しているため、拘束効果が高く、小ひずみレベルにおける応力低下を抑制することができる。そのため、可縮部材3の急激な耐力低下が抑制される。円筒体5は、本体部4が変形した際に、帯状の板材が本体部4の軸方向(トンネル周方向)にスライドして重なり合うので、本体部4に対する拘束効果が高くなる。したがって、本体部4が変形した場合であっても、トンネル1の支保構造としての耐力が急激に低下することが防止されている。また、スパイラル管により構成された円筒体5が残存型枠として機能するため、本体部4の成形が容易である。すなわち、本体部4を個別に成形する場合に比べて、型枠の組立、脱型を要する手間を低減することができる。また、円筒体5は、スパイラル管を任意の長さに切断することで、トンネル支保工2の規模等に応じた長さに成形することができる。 Since a spiral tube is used as the cylindrical body 5, the restraint effect is high, and stress reduction at a small strain level can be suppressed. Therefore, a rapid decrease in yield strength of the compressible member 3 is suppressed. When the main body 4 is deformed, the cylindrical body 5 slides in the axial direction (tunnel circumferential direction) of the main body 4 and overlaps with each other, so that the effect of restraining the main body 4 is enhanced. Therefore, even if the main body portion 4 is deformed, a rapid decrease in the strength of the support structure of the tunnel 1 is prevented. In addition, since the cylindrical body 5 formed of the spiral tube functions as a residual mold, molding of the main body 4 is easy. That is, compared to the case where the main body portion 4 is molded individually, the labor required for assembling and removing the formwork can be reduced. Further, the cylindrical body 5 can be formed into a length corresponding to the scale of the tunnel support 2 by cutting the spiral tube to an arbitrary length.

また、円筒体5の周囲にシート材6を巻き付けることで、降伏後の応力状態の調整が可能である。また、帯状のシート材6は、円筒体5にらせん状に巻き付けられているため、本体部4がトンネル周方向に圧縮(軸圧縮)された場合であっても、シート材6はスライドして、たわむことなく円筒体5(本体部4)の拘束効果を維持することができる。また、本体部4が軸圧縮した際にシート材6がスライドすることで、シート材6が積層された状態となるため、側方の拘束効果が向上する。
可縮部材3を構成する各材料(本体部4、円筒体5およびシート材6)は、比較的入手しやすい材料により構成されているため、可縮部材3を容易に製造することができる。
Further, by winding the sheet material 6 around the cylindrical body 5, it is possible to adjust the stress state after yielding. Further, since the band-shaped sheet material 6 is spirally wound around the cylindrical body 5, even when the body portion 4 is compressed (axially compressed) in the tunnel circumferential direction, the sheet material 6 does not slide. , the effect of restraining the cylindrical body 5 (main body portion 4) can be maintained without bending. Moreover, since the sheet members 6 slide when the body portion 4 is axially compressed, the sheet members 6 are stacked, thereby improving the lateral restraint effect.
Since each material (main body portion 4, cylindrical body 5, and sheet material 6) constituting the compressible member 3 is composed of relatively easily available materials, the compressible member 3 can be manufactured easily.

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、シート材6を省略してもよい。すなわち、可縮部材3は、図4に示すように、多孔質軽量骨材を含むセメント系材料の硬化体からなる本体部4と、本体部4の被加圧面以外の面を覆う円筒体5とにより構成されたものであってもよい。
また、シート材6は、本体部4の側面を拘束することができれば、必ずしもその縁同士を重ねた状態で巻き付ける必要はない。また、シート材6は、帯状であればよく、必ずしも繊維シートである必要はない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements described above can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
For example, the sheet material 6 may be omitted. That is, as shown in FIG. 4, the compressible member 3 comprises a main body 4 made of a hardened cementitious material containing porous lightweight aggregate, and a cylindrical body 5 covering the surface of the main body 4 other than the pressurized surface. It may be configured by
Further, the sheet material 6 does not necessarily have to be wound with the edges overlapping each other as long as the side surfaces of the main body portion 4 can be restrained. Moreover, the sheet material 6 may be strip-shaped, and does not necessarily have to be a fiber sheet.

次に、本実施形態の可縮部材3について一軸圧縮試験を行い、軸ひずみが50%に到達するまで、脆性破壊しないことを確認した。
本実験では、実施例として、図5(a)に示すように、スパイラル管からなる円筒体5と、円筒体5の内部にパーライトを骨材としたモルタルを充填してなる円柱状の本体部4と、円筒体5の外面に螺旋状に撒き付けられたポリプロピレン製のシート材6とからなる可縮部材3について、一軸圧縮試験を行った。可縮部材3は、直径φ200mm、高さH400mmの本体部4に、肉厚0.6mmの円筒体5が外装されており、円筒体5の外面に50mm巾のシート材6を重ね代10mmで二重に巻き付けた。
また、比較例として、図5(b)に示すように、パーライトを骨材としたモルタルからなる幅W800×奥行きD300×高さH400の本体部4の外面に5cm巾のシート材6を重ね代1cmで二重に巻き付けた供試体30についても一軸圧縮試験を行った。
Next, a uniaxial compression test was performed on the compressible member 3 of this embodiment, and it was confirmed that brittle fracture did not occur until the axial strain reached 50%.
In this experiment, as an example, as shown in FIG. 5(a), a cylindrical body 5 made of a spiral tube and a columnar main body formed by filling the inside of the cylindrical body 5 with mortar using pearlite as an aggregate 4 and a polypropylene sheet material 6 spirally wound around the outer surface of the cylindrical body 5, the compressible member 3 was subjected to a uniaxial compression test. The compressible member 3 has a main body 4 with a diameter of φ200 mm and a height of 400 mm, and a cylindrical body 5 with a wall thickness of 0.6 mm. double wrapped.
As a comparative example, as shown in FIG. 5B, a sheet material 6 having a width of 5 cm is superimposed on the outer surface of the main body 4 made of mortar with perlite as an aggregate and having a width W800×depth D300×height H400. A uniaxial compression test was also performed on the specimen 30 that was double-wrapped with a length of 1 cm.

一軸圧縮試験結果を図6に示す。
図6に示すように、比較例(L)は、圧縮力により本体部4が降伏すると、応力が大きく(5N/mm以下まで)低下する。一方、実施例(L)の可縮部材3は、剛性が大きい円筒体5が小ひずみレベルで拘束効果を発揮し、応力がほとんど低下しない。
また、実施例(L)では、本体部4が円柱状に形成されているため、圧縮力が作用した際に周方向に膨張するため、外部拘束部材(円筒体5およびシート材6)に引張力が作用し、小ひずみレベルにおいても拘束効果が付与される。
本実施形態の可縮部材3によれば、本体部4の拘束効果が向上し、降伏後大きな応力低下がなく、かつ、軸ひずみ50%まで脆性的に破壊しないことが実証された。
The uniaxial compression test results are shown in FIG.
As shown in FIG. 6, in the comparative example (L 0 ), when the body portion 4 yields due to the compressive force, the stress drops significantly (up to 5 N/mm 2 or less). On the other hand, in the compressible member 3 of Example (L 1 ), the cylindrical body 5 with high rigidity exerts a restraining effect at a small strain level, and the stress hardly decreases.
In addition, in the embodiment (L 1 ), since the body portion 4 is formed in a columnar shape, it expands in the circumferential direction when a compressive force is applied. Tensile force acts and provides a restraining effect even at small strain levels.
According to the compressible member 3 of the present embodiment, it has been demonstrated that the effect of restraining the body portion 4 is improved, there is no significant decrease in stress after yielding, and brittle fracture does not occur up to an axial strain of 50%.

1 トンネル
2 トンネル支保工
21 吹付けコンクリート
22 鋼製支保工
3 可縮部材
4 本体部
5 円筒体
6 シート材
REFERENCE SIGNS LIST 1 Tunnel 2 Tunnel Shoring 21 Shotcrete 22 Steel Shoring 3 Collapsible Member 4 Main Body 5 Cylindrical Body 6 Sheet Material

Claims (1)

軸方向の大きな変形量を吸収する可縮部材の製造方法であって、
セメントと、多孔質軽量骨材と、水とを含むセメント系材料を生成する工程と、
スパイラル管からなる円筒体の内部に前記セメント系材料を打設して当該円筒体内に円柱状の本体部を形成する工程と、
前記円筒体の外周面にシート材を巻き付ける工程と、を備えていることを特徴とする、可縮部材の製造方法。
A method for manufacturing a compressible member that absorbs a large amount of deformation in the axial direction, comprising:
producing a cementitious material comprising cement, a porous lightweight aggregate, and water;
A step of placing the cementitious material inside a cylindrical body made of a spiral tube to form a columnar main body in the cylindrical body;
and winding a sheet material around the outer peripheral surface of the cylindrical body.
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