JPH0243880B2

JPH0243880B2 -

Info

Publication number: JPH0243880B2
Application number: JP58078687A
Authority: JP
Inventors: Takashi Minato; Kanko Ishizaki
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1983-05-04
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1990-10-01
Also published as: JPS59203200A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、山腹や地下等を貫いて設けられた鉄
道、水路及び道路等に供せられる隧道の補強工法
に関し、特に、老朽化したコンクリート覆工の補
強に適用して好適な工法に関する。

従来、隧道のコンクリート覆工が経年により中
性化、脆弱化した場合の補強工法として、セメン
ト、水及び必要により骨材を含有するセメント組
成物やエポキシ樹脂を覆工表面に塗布したり、覆
工内部の亀裂発生部分に注入したり或いは裏工背
面と地山との空隙に充填したりすることが行われ
ている。

しかし、セメント組成物は一般に長期に亘る乾
燥収縮等の物理的作用や酸類、塩類等の化学的作
用による亀裂の発生が免れないという欠点があ
り、又エポキシ樹脂は樹脂自身の硬化強度、耐久
性は充分あるものの、コンクリート内部に注入し
たりコンクリート表面のＶカツト部分に充填する
と経年の変化によつて周囲のコンクリートに順次
亀裂を発生せしめる傾向があり、更に高価である
為背面への裏込め等大量に使用する工法には使用
できないという欠点があつた。

本発明は上記従来の補強工法に鑑み、耐久性に
すぐれた補強効果の高い隧道の補強工法を提供す
ることを目的とするもので、その要旨は覆工の補
強すべき個所に金属製の網を緊結金具によつても
直接もしくは間接的に固定した後、金属製の網及
び上記個所をポリマーセメント組成物で被覆し、
しかる後、覆工内部又は覆工背面と地山との空隙
にグラウト材を注入することを特徴とする隧道の
補強工法に存する。

本発明は、現場で打設されたコンクリート覆工
は勿論レンガやコンクリートブロツク製覆工から
なる隧道が老朽化、脆弱化した場合にも適用さ
れ、更にこれら覆工の完成直後に補強の目的で適
用することも可能である。

本発明における金属製の網としては、鉄製のも
のが好適に用いられ、所謂メタルラス（平ラス、
リブラス、こぶラス及び波形ラスの内では平ラス
が多用される）、ワイヤラス及び網目の交叉点が
溶接された溶液金網等が広しく用いられる。又、
網目粗さや材料の厚さ等は必要に応じて用いられ
る帯網の寸法、更には緊張金具の種類等により適
宜選択されるが、一般に厚さは0.4〜２ｍ／ｍ、
巾は１〜３ｍ／ｍ程度とされ、メタルラスの場合
0.8〜1.5ｍ／ｍ×1.2〜2.0ｍ／ｍ程度のものが好
適に用いられ、又網日粗さは通常20〜100ｍ／ｍ
程度、好ましくは20〜40ｍ／ｍ程度とされる。本
発明においては、これらの金属製網を直接緊結金
具によつて覆工に固定してもよいが、作業性の点
で、厚さ0.5〜６ｍ／ｍ、好ましくは１〜３ｍ／
ｍ、巾５〜40ｍ／ｍ、好ましくは10〜30ｍ／ｍの
平帯鋼板を介して固定するのが好ましい。即ち金
属製の網の外側に上記帯鋼板を張設し該帯鋼板を
緊結金具によつて覆工に固定することにより、挟
持した金属製の網を間接的に固定するのである。
打ち込む緊結金具の使用間隔は特に限定されない
が通常10〜50cmとされる。又緊結金具としては、
外枠と該外枠の内部に埋込みボルトの一部が螺着
可能にされた後述するドライブセツトアンカー、
自穿式アンカー、ウエジツト、建設用鋲打銃等を
用いるドライブイツトピンアンカー等のアンカー
ボルトが好ましい。

本発明において金属製網等を被覆する際に用い
られるポリマーセメント組成物とは、水、セメン
ト、セメント用ポリマー及び必要に応じて骨材を
含有するもので従来公知のものが広く用いられ、
骨材の有無、種類等によりポリマーセメントペー
スト、ポリマーセメントモルタル、ポリマーセメ
ントコンクリート等と称される。セメントの具体
例としては普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、コロイドセメント等のポルト
ランドセメントやフライアツシユセメント、膨張
性セメント等の混合セメント及びアルミナセメン
ト等が挙げられる。

セメント用ポリマーはポリマーセメント硬化物
中にポリマーとして存在しその耐衝撃性や既設構
造体への接着性等の品質を改善する目的で混和さ
れるもので、具体例としては天然ゴム、クロロプ
レンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メ
チルメタクリレート−ブタジエンゴム等の合成ゴ
ム、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、スチレン−アクリル系共重合体ポリアクリ
ル酸エステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリプロピオン酸ビニル等が挙げられる。
これらは天然ゴムを除いて多くは乳化重合法によ
り合成され、次いで必要により安定剤、消泡剤等
が添加され、通常はエマルジヨンもしくはラテツ
クスの形態で用いられる。

上記ポリマーのうちコンクリート、レンガ等の
覆工材料への接着性、可撓性、衝撃強度、経済性
等の面からスチレン−ブタジエンゴム、アクリロ
ニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、スチレン−アクリル系共重合体等が
好ましく、特にスチレン−ブタジエンゴム及びエ
チレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。しかし
てこれらポリマーは、セメント100重量部に対し
固形分で通常５〜50重量部好ましくは７〜30重量
部添加される。

必要に応じて用いられる骨材としては、粒径が
５ｍ／ｍ以下のものが85％以上を占める所謂細骨
材が多用され、特に粒径１ｍ／ｍ以下の無水ケイ
酸を主成分とするケイ砂が好適に用いられ、又軽
量骨材としてフライアツシユ等が使用可能であ
る。そして骨材の量は、ポリマーセメント組成物
の流動性、硬化物の収縮性、硬化後の各種強度、
経済性等の面から通常はセメント100重量部に対
して20〜300重量部、好ましくは50〜200重量部と
される。

水の量は多過ぎると硬化したポリマーセメント
組成物の強度が不充分となり更に水分の蒸発に伴
う極めて微細な空隙を残存せしめて耐久性をも低
下せしめ、少な過ぎるとセメントとの水和反応が
不述分となり又流動性が悪くなる等の傾向がある
のでセメント100重量部に対し通常35〜75重量部、
好ましくは45〜70重量部とされる。

上記ポリマーセメント組成物においては、上記
金属製の網等を被覆して得られる被覆層の強度を
高める為、耐アルカリ性のガラス繊維を混入せし
めてもよい。かかるガラス繊維としては通常、径
が２〜15μ、長さが３〜50ｍ／ｍ、好ましくは径
が７〜13μ、長さが３〜10ｍ／ｍ程度のものが用
いられる。

ポリマーセメント組成物は後述するように従来
のセメント組成物に比して大きな防水（不透水）
性能を有するが、更にすぐれた防水性を付与する
目的で各種防水性化剤をポリマーセメント組成物
に添加してもよい。防水性化剤の好適な例として
は酸化アルミニウム対二酸化ケイ素のモル比が
１：１〜１：10の非晶質ケイ酸アルミニウムもし
くはその水和物が挙げられる。非晶質ケイ酸化ア
ルミニウムとはケイ酸化アルミニウムの各原子の
周期的配列即ち結晶格子が殆んど認められないも
のを意味し、例えば、硫酸化アルミニウムとケイ
酸ナトリウムを夫々適宜量の水に溶解した後水溶
液を混合し反応溶液中でPH及び温度等を調整しな
がら両者を反応させて得られる。温度等の反応条
件を調整することにより酸化アルミニウムと二酸
化ケイ素との適宜のモル比のものが合成される。
アルカリ水溶液への溶解性が良好な点ではケイ酸
化アルミニウム中の二酸化ケイ素が多い程、即ち
上記モル比が小さい程好ましいが、製造が容易な
点も考慮すれば酸化アルミニウム対二酸化ケイ素
のモル比が１：９のものが最も好ましい。

本発明は、ポリマーセメント組成物が従来のセ
メント組成物に比して、コンクリートやレンガ等
の無機質材に対する接着性にすぐれ且つ金属特に
鉄に対する接着性にすぐれており、流動性や防水
性にすぐれている点に着目してなされたものであ
る。

即ち、例えばポリマーセメント組成物中のポリ
マーとしてスチレン−ブタジエンゴム又はエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を用いた場合、ポリマー
セメント組成物のレンガに対する引張接着強度は
従来のセメント組成物の強度の約３〜10倍、同じ
くコンクリートに対する接着強度は約４〜７倍、
鋼板に対する接着強度は約４〜６倍であり又JIS
Ａ 1404に準拠して測定した該組成物の防水性能
は約40〜60倍である（接着強度、防水性能共にセ
メントとして普通ポルトランドセメントを用い、
骨材として粒径１ｍ／ｍ以下のケイ砂を用いポリ
マーセメント比や水セメント比及びポリマーの仕
様等が通常の使用範囲内における組成物を比較し
た値）。

更に同様の条件下で縦軸を水セメント比（約
0.35〜約0.65）横軸をポリマーセメント比（０〜
約0.4）として等フロー値（ASTMC124に準拠し
て測定）曲線を描けば、同じフロー値を得る為の
水セメント比はポリマーセメントモルタルの場合
セメントモルタルよりも約10〜40℃少なくて済
み、換言すると同じ水セメント比であればセメン
トモルタルよりもポリマーセメントモルタルの方
が流動性がよいこうが理解される。

本発明において、金属製の網等をポリマーセメ
ント組成物で被覆した後覆工内部又は覆工背面と
地山との空隙に注入するグラウト材としては、前
記ポリマーセメント組成物は勿論、セメントペー
スト、セメントモルタル、セメントコンクリー
ト、フライアツシユ等からなるポリマーを含有し
ない従来公知のグラウト材が使用可能である。

グラウト材としてポリマーセメント組成物を用
いる場合は、粒径の小さいコロイドセメントやセ
メント硬化時に膨張するかもしくは無収縮の膨張
性セメントが特に好ましくは用いられる。膨張性
セメントに混和される膨張材もしくは収縮低減材
は何等限定されることなく、例えばカルシウムス
ルホアルミネート系、石こう系、石灰系等のもの
が用いられる。

しかして覆工内部又は覆工背面と地山との空隙
にこれらグラウト材を注入するには、一般に覆工
表面を上記ポリマーセメント組成物で被覆した
後、（該被覆層を含む）覆工に注入用の孔を穿設
しパイプを挿入しグラウトポンプやプランジヤー
ポンプ等でグラウト材を圧送、注入（注入圧力、
通常２〜10Kg／cm²、好ましくは３〜５Kg／cm²）
し、最後に注入孔を閉塞して終了するのである。
ポリマーセメント組成物の被覆層を設ける前の覆
工表面から内部に亘つて発生しているひび割れや
覆工内部の空隙にグラウト材を注入する場合は上
記注入用孔を覆工の適宜深さ迄設ければよく、覆
工背面と地山との空隙にグラウト材を注入（所謂
裏込め注入）する場合はポリマーセメント被覆層
表面から覆工背面に亘る貫通孔を設ける必要があ
る。但しこれら注入孔の穿設及びパイプの挿入は
ポリマーセメント組成物による被覆以前に行つて
おいてもよい。

次に本発明工法を、その一実施例を示す図面を
参照しながら説明する。

第１図〜第５図において、１は地山２を掘削し
た後コンクリートを打設して得た覆工であり、そ
の背面３の天頂部付近と地山との間には広い空隙
４が生じている。５は厚さ１ｍ／ｍ、巾1.5ｍ／
ｍ、網目粗さ30ｍ／ｍ×30ｍ／ｍの軟鋼板製エキ
スパンドメタルラス、Ａ及びＢは夫々厚さ２ｍ／
ｍ、巾20ｍ／ｍの帯鋼であり互に垂直に交叉する
ように配設されている。又、ドライブセツト式ア
ンカーボルト６は、内部側壁の第２図における下
端から中央部迄ネジが設けられた外筒７と、外筒
７のネジ部に一部が螺着され先端部が末広がりに
されたボルト８とワツシヤー９及びナツト１０か
ら構成されている。

隧道を補強するには先ず、メタルラス５を第２
図に示す如く覆工１に当接し帯鋼Ａ（間隔約１ｍ）
及び帯鋼Ｂ（間隔約80cm）を下から当てが、アン
カーボルト６によつて帯鋼Ａ及びＢを覆工１に緊
結することによりメタルラス５を張設する。アン
カーボルト６により帯鋼Ａ，Ｂを固定するには、
ドリルで覆工１に孔をあけ、ボルト８が外筒７に
螺着した状態のアンカーボルト６を適宜治具等を
用いて孔の中に叩き込んでからボルトを回転、前
進させ、予め小孔が穿設された帯鋼Ａ，Ｂ及びワ
ツシヤー９を取り付けた後ナツト１０を締めつけ
る。

次いで普通ポルトランドセメント100重量部、
スチレン／ブタジエン共重合体エマルジヨン（固
型分45％）30重量部、粒径１ｍ／ｍ以下のケイ砂
300重量部、合成非晶質ケイ酸アルミニウム（酸
化アルミニウム対二酸化ケイ素のモル比１：９）
３重量部、現場混合水30重量部及び適宜量のグラ
スフアイバーからなるポリマーセメント組成物を
撹拌混合してモルタル状となし、エアーモルタル
ガンを用いて吹き付けて、上記覆工１の表面及び
メタルラス５、帯鋼Ａ，Ｂを完全に被覆し、左官
ゴテにより押えならして表面平滑な厚さ約11ｍ／
ｍのポリマーセメント層１１を形成する。

ポリマーセメント層の厚さは５〜15ｍ／ｍ程度
とすることが多い。

尚、建造後３年を経過したコンクリート床に上
記配合のポリマーセメント組成物を５Kg／m²の割
合で２m²を塗布し常温気乾養生にて硬化させ、３
日後から撤水装置を使用して該塗布層全面を含む
約５m²の面積に亘つて昼間60分間及び夜間60分間
毎日100／m²、時間の割合で撤水しこの撤水を
１年間継続したが床表面とポリマーセメントモル
タル層とは別離せず、該ポリマーセメント組成物
の防水性がすぐれていることが確認された。

その後、上記ポリマーセメント層１１表面から
覆工背面３に亘る貫通孔１２を２〜５ｍ程度の間
隔で空隙４に接する背面の全域に亘つて穿設し、
内径35〜50ｍ／ｍ程度のパイプ１３を挿入し、グ
ラウトポンプ、輸送管（図示せず）及びパイプ１
３を介してグラウト材を空隙４に注入する。注入
は下部のパイプより行つて上部のパイプからグラ
ウト材が出てくるのを確認しつつ順次上部のパイ
プに移り、最後に注入孔を閉塞するのである。

本発明工法は上述の通りの構成になされ、コン
クリート、レンガ等の無機質材料及び金属に対す
る接着性にすぐれかつ防水性能にすぐれたポリマ
ーセメント組成物で、緊結金具によつて直接もし
くは間接的に覆工の補強すべき個所に固定された
金属製の網を上記個所と共に確実に被覆し、その
後に覆工内部又は覆工背面と地山との空隙にグラ
ウト材を注入するので、注入圧を高くしてグラウ
ト材を注入しても覆工が破壊されることはなく、
従つて本発明によれば上記ポリマーセメント被覆
層と充分に充填されたグラウト材とが相俟つて、
すぐれた防水性及び充分な耐久性を有する隧道が
得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明にかかる補強工法の説
明図であり、第１図は隧道の従断面図、第２図は
第１図の覆工表面の天頂部にメタルラスを固定し
た状態の断面図、第３図は第２図の底面図（但し
縮少倍率は異なる）、第４図は第２図においてポ
リマーセメント組成物を被覆した状態の断面図、
第５図は第４図において注入孔を穿設しパイプを
挿入した状態の断面図である。１……覆工、２……地山、３……覆工背面、４
……空〓、５……メタルラス、６……アンカーボ
ルト。

Claims

【特許請求の範囲】１覆工の補強すべき個所に金属製の網を緊結金
具によつて直接もしくは間接的に固定した後、金
属製の網及び上記個所をポリマーセメント組成物
で被覆し、しかる後、覆工内部又は覆工背面と地
山との空隙にグラウト材を注入することを特徴と
する隧道の補強工法。２グラウト材がポリマーセメント組成物である
第１項記載の補強工法。３ポリマーセメント組成物中のポリマーがスチ
レン−ブタジエンゴムである第１項又は第２項記
載の補強工法。４ポリマーセメント組成物中のポリマーがエチ
レン−酢酸ビニル共重合体である第１項記載の補
強工法。