JP7398594B1

JP7398594B1 - トンネル防水工法

Info

Publication number: JP7398594B1
Application number: JP2023160155A
Authority: JP
Inventors: 雅彦小林
Original assignee: 大栄工機株式会社
Priority date: 2023-09-25
Filing date: 2023-09-25
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2043-09-25

Abstract

【課題】作業員を苦渋作業から解放しつつ高品質の覆工コンクリートを設置可能なトンネル防水工法を提供すること。
【解決手段】本発明のトンネル防水工法は、略半筒状の型枠体２０の外周面を吹付コンクリート面Ｂに近接して配置する、配置工程Ｓ１と、型枠体２０の外周面に防水シートＡを展張する、展張工程Ｓ２と、型枠体２０の前後端と両下端において、吹付コンクリート面Ｂと型枠体２０の隙間を遮蔽して、型枠体２０の表面と吹付コンクリート面Ｂの間に打設空間Ｄを画設する、遮蔽工程Ｓ３と、吹付コンクリート面Ｃと防水シートＡの背面の間の空気を吸引して、防水シートＡを吹付コンクリート面Ｂに吸着させる、吸引工程Ｓ４と、打設空間Ｄ内にコンクリートを打設する、打設工程Ｓ５と、を備え、吸引工程Ｓ４において、打設空間Ｄの天端側から両側に向けて防水シートＡを順次吸着させることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、トンネル防水工法に関し、特に作業員を苦渋作業から解放しつつ高品質の覆工コンクリートを設置可能なトンネル防水工法に関する。

山岳トンネル工事において、トンネルの防水性を確保するため、トンネルの吹付コンクリート面に防水シートを張付けるシート防水工法が採用されている。
近年、シート防水工法では、施工性の向上を目的として、幅１０ｍ程度の長尺防水シートが開発され活用されている。この長尺防水シートは、展開したまま取り扱うことができないため、幅方向に複数回折り返して長手方向に長い帯状に折り畳み、トンネル周方向に沿ってシート台車上に配置する。
張付け時には、防水シート背面の固定片（「ヒレ」等と呼ばれる）を、吹付コンクリート面へ釘留めし、続いて、シート台車を切羽側に移動して折り畳んだ防水シートを繰り出し、これらの工程を繰り返して、防水シートを全長にわたって吹付コンクリート面に張付ける。
特許文献１には、幅方向に内外に折り畳んだのち長さ方向に内外に折り畳んだ防水シートをシート台車側方の路盤上に配置し、これを反対側へウィンチで牽引してシート台車の外周面に掛け渡し、続いてシート台車の前端部から後方へ展開する技術が開示されている。

特開２０１６－６９８６２号公報

従来技術には以下の問題点がある。
＜１＞施工品質の問題
吹付コンクリート面には掘削による多数の凹凸やロックボルトキャップの突起が存在するところ、釘留めでは防水シートを吹付コンクリート面の凹凸に追従させることができず、覆工コンクリートの打設後、吹付コンクリート面と防水シートの背面の間に隙間が生じるおそれがあった。
＜２＞苦渋作業の問題
防水シートの固定作業では、複数人の作業員が折り畳んだ防水シート背面の固定片（ヒレ）を掴み上げて防水シートを持ち上げ、吹付コンクリート面に押し付けて釘打ちしていた。これは上方を見上げ両手を使う作業となるため、作業員の肉体的負担が大きい苦渋作業となっていた。

本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決するためのトンネル防水工法を提供することにある。

本発明のトンネル防水工法は、略半筒状の型枠体の外周面を吹付コンクリート面に近接して配置する、配置工程と、型枠体の外周面に防水シートを展張する、展張工程と、型枠体の前後端と両下端において、吹付コンクリート面と型枠体の隙間を遮蔽して、型枠体の表面と吹付コンクリート面の間に打設空間を画設する、遮蔽工程と、吹付コンクリート面と防水シートの背面の間の空気を吸引して、防水シートを吹付コンクリート面に吸着させる、吸引工程と、打設空間内にコンクリートを打設する、打設工程と、を備え、吸引工程において、打設空間の天端側から両側に向けて防水シートを順次吸着させることを特徴とする。

本発明のトンネル防水工法は、吸引工程において、吹付コンクリート面と防水シートの背面の間に、トンネル軸方向に吸引管を挿入し、吸引管を介して空気を吸引してもよい。

本発明のトンネル防水工法は、防水シートが、不織布層と、防水層と、を貼り合わせてなり、吹付コンクリート面に不織布層を固定する、固定工程と、略半筒状の型枠体の外周面を不織布層に近接して配置する、配置工程と、型枠体の外周面に防水層を展張する、展張工程と、型枠体の前後端と両下端において、吹付コンクリート面と型枠体の隙間を遮蔽して、型枠体の表面と吹付コンクリート面の間に打設空間を画設する、遮蔽工程と、不織布層と防水層の背面の間の空気を吸引して、防水層を不織布層に吸着させる、吸引工程と、打設空間内にコンクリートを打設する、打設工程と、を備え、吸引工程において、打設空間の天端側から両側に向けて防水層を順次吸着させることを特徴とする。

本発明のトンネル防水工法は、吸引工程において、不織布層と防水層の背面の間に、トンネル軸方向に吸引管を挿入し、吸引管を介して空気を吸引してもよい。

本発明のトンネル防水工法は、以下の効果の内少なくとも１つを備える。
＜１＞施工品質の向上
吹付コンクリート面と防水シートの背面の間の空気を吸引することで、防水シートを吹付コンクリート面の凹凸に追従して密着させた状態で、覆工コンクリートを打設することができる。これによって、防水シート背面への空隙の発生を防ぎ、高品質の覆工コンクリートを設置することができる。
また、防水シートの背面全体を同時に吸引するのではなく、天端から両下端へ順次吸引してゆくことで、複数の方向から防水シートを引っ張り合うことによる背面の空隙や、防水シートが寄り集まることによる皺の発生を抑止することができる。
＜２＞苦渋作業からの解放
作業員の肉体労働によらず、吸引手段によって防水シートを吹付コンクリート面に吸着させることができるため、作業員を防水シートの押し付けや釘打ち等の苦渋作業から解放することができる。

本発明に係るトンネル防水工法のフロー図展張工程の説明図（１）展張工程の説明図（２）遮蔽工程の説明図吸引工程の説明図（１）吸引工程の説明図（２）

以下、図面を参照しながら本発明のトンネル防水工法について詳細に説明する。なお、本発明において、「前」とは、トンネル内における切羽側を、「後」とは、坑口側を意味する。また、防水シートの「長さ」とは、防水シートを展開した状態においてトンネル周方向に対応する寸法を意味し、「幅」とはトンネル軸方向に対応する寸法を意味する。更に、防水シート、防水層、及び不織布層の「背面」とは、型枠体上において、吹付コンクリート面に対面する側の面を意味し、「表面」とは、背面の反対面を意味する。

[トンネル防水工法]
＜１＞全体の構成（図１）
トンネル防水工法１は、山岳トンネル工事において、吹付コンクリート面Ｂに防水シートＡを備える覆工コンクリートＣを設置する工法である。
トンネル防水工法１は、配置工程Ｓ１と、展張工程Ｓ２と、遮蔽工程Ｓ３と、吸引工程Ｓ４と、打設工程Ｓ５と、を少なくとも備える。
トンネル防水工法１は、防水シートＡを、打設空間Ｄの天端側から両側に向けて順次吸着して吹付コンクリート面Ｂに固定する点に１つの特徴を有する。
なお、以下では、前施工サイクルによって吹付コンクリート面Ｂ上に設けた覆工コンクリートＣの切羽側に、新たに覆工コンクリートＣを設ける１施工サイクルについて説明する。

＜１．１＞防水シート
本例では、防水シートＡとして、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）製の防水層Ａ１の一面に、長繊維不織布製の不織布層Ａ２を張り合わせたシート材を採用する。ただし、防水シートＡの構成はこれに限らず、所定の遮水性能と強度を備えれば、他の公知の各種シート材を採用してもよい。
防水シートＡの全体幅は施工スパンに応じて任意に選択する。防水シートＡの長さは吹付コンクリート面Ｂの内周長に対応させる。
本例では、防水シートＡを、幅方向に内外相互に折り返して複数層に折り畳み、これをロール状に巻いておく。この他、防水シートＡを幅方向に相互に折り畳んだ後、長さ方向に折り畳んだものを使用してもよい。

＜２＞移動型枠
移動型枠１は、吹付コンクリート面Ｂの内側に覆工コンクリートＣを設置するための型枠（トンネルセントル）である。
移動型枠１は、トンネルの軸方向に沿って移動可能な基台１０と、基台１０上に昇降自在に配置した型枠体２０と、閉塞体３０と、吸引手段４０と、を少なくとも備える。
基台１０は、複数の門型の構台を梁材で長手方向に連結してなり、構台の下方には移動用の車輪を備える。
型枠体２０は、概ね略半筒状の形状を呈し、外周面が吹付コンクリート面Ｂの曲率に対応する。

＜２．１＞閉塞体
閉塞体３０は、吹付コンクリート面Ｂと型枠体２０の間に打設空間Ｄを画設する部材である。
閉塞体３０は、少なくとも型枠体２０の外周面における褄部（前端縁）、及び型枠体２０の外周面における両下端縁に沿って線状に配置する。
本例では閉塞体３０として、気体の充填により膨張する長尺のエアバルクを採用する。この他、エアバルクに妻板を組み合わせてもよい。

＜２．２＞吸引手段
吸引手段４０は、打設空間Ｄ内の空気を吸引する手段である。
本例では吸引手段４０が、長尺の吸引管４１と、吸引管４１を介して空気を吸引する吸引装置と、を備える。
吸引管４１は、例えば樹脂製チューブである。吸引管４１は、狭い坑内で取り回し容易な柔軟性と、打設空間Ｄ内に抜き差し可能な剛性を兼ね備えた素材からなることが望ましい。本例では吸引管４１の先端付近において、吸引管４１の管体を内外に貫通する複数の通気孔を設ける。
吸引装置は、例えば電動吸引ポンプである。電動吸引ポンプは樹脂製チーブ（吸引管４１）と接続する。

＜３＞配置工程
配置工程Ｓ１は、移動型枠１を吹付コンクリート面Ｂに近接して配置する工程である。配置工程Ｓ１は、具体的には例えば以下のように行う。
前施工サイクルで設置した覆工コンクリートＣの切羽側端部に、移動型枠１を移動する。詳細には、型枠体２０の坑口側端部が、覆工コンクリートＣの切羽側端部の直下となる位置まで、移動型枠１を切羽側へ移動する。
移動型枠１後部側方の路上に防水シートＡ設置用の架台を配置し、ロール状に巻いた防水シートＡの中心に芯材を通して、架台上に回転引き出し可能に搭載する。

＜４＞展張工程
展張工程Ｓ２は、型枠体２０の外周面に防水シートＡを展張する工程である。展張工程Ｓ２は、具体的には例えば以下のように行う。
ロール状の防水シートＡの一端を挟持金具でワイヤに接続し、ワイヤを型枠体２０の外周面上に経由させて移動型枠１の反対側へ掛け渡し、基台１０に固定したウィンチと接続する。
ウィンチでワイヤを巻き取ると、防水シートＡが架台上で回転しつつ引き出され、型枠体２０の外周面上を牽引されて、型枠体２０上に帯状に掛け渡される（図２）。配置後、防水シートＡから挟持金具を取り外す。
続いて型枠体２０上の防水シートＡを幅方向に引き出して、型枠体２０上に展開する（図３）。
防水シートＡの前端縁は、型枠体２０の褄部から前方に延出させる。
防水シートＡの後端縁は、前施工サイクルの覆工コンクリートＣの切羽側端部から延出する前施工サイクルの防水シートＡの前端縁と溶着する。
なお、展張工程Ｓ２はこれに限らず、例えば折り畳まず広げた状態の防水シートＡを長手方向にロール状に巻いた長尺状のロールを、型枠体２０の周方向に架け渡して展張する方法等を採用してもよい。

＜５＞遮蔽工程
遮蔽工程Ｓ３は、型枠体２０の外周面と吹付コンクリート面Ｂの間に打設空間Ｄを画設する工程である。遮蔽工程Ｓ３は、具体的には例えば以下のように行う。
型枠体２０の外周面前端縁の閉塞体３０に空気を充填し、型枠体２０の褄部を閉塞する。エアバルクと型枠体２０の隙間はウエス等で適宜養生する。
この際、予め閉塞体３０（及び閉塞体３０上に載った防水シートＡ）と吹付コンクリート面Ｂの間に、トンネル周方向に任意の間隔で、複数の吸引管４１をトンネル軸方向に差し込んでおく。吸引管４１は、少なくとも先端を吹付コンクリート面Ｂに近接させる。
型枠体２０の外周面両下端縁の閉塞体３０内に空気を充填し、型枠体２０の両下端を閉塞する。なお、型枠体２０の外周面後端縁は前施工サイクルの覆工コンクリートＣの前端縁によって閉塞されている。
これによって、型枠体２０の外周面、型枠体２０褄部の閉塞体３０、型枠体２０両下端縁の閉塞体３０、前施工サイクルの覆工コンクリートＣ、及び吹付コンクリート面Ｂによって、略半筒状の打設空間Ｄが画設される（図４）。

＜５．１＞吸引管の配置
本例では、閉塞体３０上に５本の吸引管４１を、トンネル周方向に沿って並列配置する。
詳細には型枠体２０の天端部に第１吸引管４１ａ、型枠体２０の左右の肩部にそれぞれ第２吸引管４１ｂ、型枠体２０の左右の肩部における第２吸引管４１ｂの下方にそれぞれ第３吸引管４１ｃ、の計５本を配置する。
ただし吸引管４１の配置はこれに限らず、トンネル周方向に沿って、任意の間隔で任意の本数の吸引管４１を配置することができる。
各吸引管４１の基端は、吸引装置（不図示）に接続する。

＜６＞吸引工程
吸引工程Ｓ４は、吹付コンクリート面Ｂと防水シートＡの背面の間の空気を吸引する工程である。吸引工程Ｓ４は、具体的には例えば以下のように行う。
吸引装置を稼働して、まず型枠体２０の天端部に配置した第１吸引管４１ａから打設空間Ｄの空気を吸引する。これによって、吹付コンクリート面Ｂと防水シートＡの背面との間の空気が吸い出され、気密性の防水シートＡが第１吸引管４１ａ付近の吹付コンクリート面Ｂに吸着する（図５）。この際、防水シートＡ背面の不織布層Ａ２内に負圧が作用することで、防水シートＡが吹付コンクリート面Ｂの凹凸に追従して密着する。
続いて、第１吸引管４１ａの吸引を継続しつつ、型枠体２０肩部に配置した２本の第２吸引管４１ｂから打設空間Ｄの空気を吸引する。これによって、型枠体２０肩部の防水シートＡが第２吸引管４１ｂ付近の吹付コンクリート面Ｂに吸着する。
同様に、第１吸引管４１ａ及び第２吸引管４１ｂの吸引を継続しつつ、型枠体２０肩部に配置した２本の第３吸引管４１ｃから打設空間Ｄの空気を吸引する（図６）。これによって、型枠体２０肩部の防水シートＡが第３吸引管４１ｃ付近の吹付コンクリート面Ｂに吸着する。

＜６．１＞段階的吸引
本発明のトンネル防水工法は、打設空間Ｄの天端側から両下端側に向けて、防水シートＡを順次吸着させる構成に１つの特徴を有する。
最初に天端部を吸引して防水シートＡの周方向中央の位置決めを行い、その後上方から下方へ順次防水シートＡを吸着することによって、防水シートＡを、トンネル周方向に沿って精度よく円滑に展張することができる。
これによって、複数の方向から防水シートＡを引っ張り合うことで防水シートＡの背面に空隙が発生したり、防水シートＡが部分的に集まって皺が発生することを抑止することができる。

＜７＞打設工程
打設工程Ｓ５は、打設空間Ｄ内にコンクリートを打設する工程である。打設工程Ｓ５は、具体的には例えば以下のように行う。
吸引装置による吸引を維持したまま、打設空間Ｄ内に覆工コンクリートＣ用のコンクリートを打設する。コンクリートの打設は、例えば、移動型枠１の検査窓から打設空間Ｄ内にコンクリートポンプを差し入れて行う。
コンクリートを天端部まで打設し終えたら、吸引装置による吸引を停止し、複数の吸引管４１を打設空間Ｄ内から引き抜く。
その後の工程は公知なのでここでは詳述しない。

[防水シートを別貼りにする実施例]
実施例１では、一枚ものの防水シートＡを吸着したが、本例では、防水層Ａ１と不織布層Ａ２を別貼りとする。
本例では、配置工程Ｓ１より前に、不織布層Ａ２を吹付コンクリート面Ｂに固定する、固定工程Ｓ０を備える。
固定工程Ｓ０では、シート台車等を用いて、不織布層Ａ２をトンネルの天端まで搬送し、吹付コンクリート面Ｂに固定する。
詳細には、シート台車上において、不織布層Ａ２の長手方向中央を吹付コンクリート面Ｂの周方向の中央に合わせ、コンクリート釘で固定する。続いて、中央から両側へ向けて、所定の間隔で不織布層Ａ２の全長を吹付コンクリート面Ｂに釘留めする。
展張工程Ｓ２では、防水層Ａ１のみを型枠体２０上に展張する。
吸引工程Ｓ４では、吸引管４１を、防水層Ａ１と不織布層Ａ２の間に差し入れて吸引する。吸引によって、防水層Ａ１は不織布層Ａ２の表面に吸着する。
なお、不織布層Ａ２は１枚に限らず、１枚の防水層Ａ１に複数の不織布層Ａ２を組合せ、不織布層Ａ２を吹付けコンクリート面Ｂに複数敷き並べ、複数の不織布層Ａ２に１枚ものの防水層Ａ１を吸着する構成としてもよい。

[吸引手段のその他の実施例]
実施例１では、吸引手段４０として複数の吸引管４１と吸引装置の組合せを採用したが、これに限られない。
例えば、防水シートＡに両面を連通する吸引用のバルブを設け、バルブと吸引装置を吸引ホースで接続して吸引する構成であってもよい。又は、吸引管４１を型枠体２０の下方から、型枠体２０の周方向に沿って配置する構成であってもよい。
要は、防水シートＡを、打設空間Ｄの天端側から両下端側に向かって順次吸着可能な構成であればよい。

１移動型枠
１０基台
２０型枠体
３０閉塞体
４０吸引手段
４１吸引管
４１ａ第１吸引管
４１ｂ第２吸引管
４１ｃ第３吸引管
Ａ防水シート
Ａ１防水層
Ａ２不織布層
Ｂ吹付コンクリート面
Ｃ覆工コンクリート
Ｄ打設空間
Ｓ０固定工程
Ｓ１配置工程
Ｓ２展張工程
Ｓ３遮蔽工程
Ｓ４吸引工程
Ｓ５打設工程

Claims

山岳トンネル工事において、吹付コンクリート面に防水シートを敷設し、防水シートの内面に覆工コンクリートを設置する、トンネル防水工法であって、
略半筒状の型枠体の外周面を前記吹付コンクリート面に近接して配置する、配置工程と、
前記型枠体の外周面に前記防水シートを展張する、展張工程と、
前記型枠体の前後端と両下端において、前記吹付コンクリート面と前記型枠体の隙間を遮蔽して、前記型枠体の表面と前記吹付コンクリート面の間に打設空間を画設し、前記打設空間内における前記吹付コンクリート面と前記防水シートの背面の間に、トンネル周方向に並列するようにトンネル軸方向に沿って複数本の吸引管を挿入する、遮蔽工程と、
前記吸引管を介して前記吹付コンクリート面と前記防水シートの背面の間の空気を吸引して、前記型枠体の外周面に展張した前記防水シートを前記吹付コンクリート面に吸着させる、吸引工程と、
前記防水シートを前記吹付コンクリート面に吸着させつつ、前記打設空間内にコンクリートを打設する、打設工程と、を備え、
前記吸引工程において、前記打設空間の天端側の前記吸引管から両側の前記吸引管に向けて前記防水シートを順次吸着させることを特徴とする、
トンネル防水工法。