JPH10266794A - モルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法 - Google Patents
モルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法Info
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- JPH10266794A JPH10266794A JP9072052A JP7205297A JPH10266794A JP H10266794 A JPH10266794 A JP H10266794A JP 9072052 A JP9072052 A JP 9072052A JP 7205297 A JP7205297 A JP 7205297A JP H10266794 A JPH10266794 A JP H10266794A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トンネル内の内空断面の減少が小さく、活線
施工が可能で短期で施工することを可能とする。 【解決手段】 トンネルの覆工２の表面に早強性セメン
トモルタルを塗布し、その上に炭素繊維シート６を貼付
けたのち早強性セメントモルタルを塗布することにより
このモルタルと炭素繊維シートとを複合一体化させ、そ
のシート上からボルト７を覆工コンクリート２層に打設
して該シートを覆工に固定する工程を含むことを特徴と
する。
施工が可能で短期で施工することを可能とする。 【解決手段】 トンネルの覆工２の表面に早強性セメン
トモルタルを塗布し、その上に炭素繊維シート６を貼付
けたのち早強性セメントモルタルを塗布することにより
このモルタルと炭素繊維シートとを複合一体化させ、そ
のシート上からボルト７を覆工コンクリート２層に打設
して該シートを覆工に固定する工程を含むことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、山岳トンネル、地
下鉄シールドトンネル、地下駅、地下通路等のトンネル
の補強工法に関する。
下鉄シールドトンネル、地下駅、地下通路等のトンネル
の補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のようなトンネルにおいては、経年
により覆工コンクリートが劣化し、覆工剥離やひび割れ
等の損傷を起こすなどにより耐力が減少し、思わぬ災害
を招くおそれが生じる。
により覆工コンクリートが劣化し、覆工剥離やひび割れ
等の損傷を起こすなどにより耐力が減少し、思わぬ災害
を招くおそれが生じる。
【０００３】そこで従来から覆工コンクリートが劣化し
た場合、これを補強する手段が採られている。従来の補
強手段としては、 覆工コンクリートの表面にコンクリートを打ち足し
て増厚させる方法。 覆工コンクリートの表面に二次製品コンクリート
（プレキャストＲＣ）を設置する方法。 が知られている。
た場合、これを補強する手段が採られている。従来の補
強手段としては、 覆工コンクリートの表面にコンクリートを打ち足し
て増厚させる方法。 覆工コンクリートの表面に二次製品コンクリート
（プレキャストＲＣ）を設置する方法。 が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに上記いずれの
方法によるものであっても、トンネルの内側に２０〜３
０ｃｍ厚のコンクリートの打設、あるいは二次製品コン
クリートの設置がなされるため、トンネルの内空断面積
が大幅に減少し、トンネルとしての有効断面が狭くなっ
てしまうという問題点があるとともに、施工時に全面交
通止めあるいは片側交通止めが必要となり、活線施工が
著しく困難であるという問題点がある。
方法によるものであっても、トンネルの内側に２０〜３
０ｃｍ厚のコンクリートの打設、あるいは二次製品コン
クリートの設置がなされるため、トンネルの内空断面積
が大幅に減少し、トンネルとしての有効断面が狭くなっ
てしまうという問題点があるとともに、施工時に全面交
通止めあるいは片側交通止めが必要となり、活線施工が
著しく困難であるという問題点がある。
【０００５】さらに施工のための支保工などの設備が大
掛りとなり、施工に要する工期も長くかかるという問題
がある。
掛りとなり、施工に要する工期も長くかかるという問題
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の点に鑑
み、トンネルの内空断面の減少が極めて小さくてすみ、
かつ活線施工が可能であるとともに短い工期での施工を
可能とすることを課題としてなされたもので、その解決
手段としては、トンネルの覆工表面に早強性セメントモ
ルタルを塗布し、その上に炭素繊維シートを貼付けたの
ち、早強性セメントモルタルを塗布することにより早強
性セメントモルタルと炭素繊維シートとを複合一体化さ
せ、そのシート上からボルトを覆工コンクリート層に打
設して該シートを覆工に固定するようにしたものであ
る。
み、トンネルの内空断面の減少が極めて小さくてすみ、
かつ活線施工が可能であるとともに短い工期での施工を
可能とすることを課題としてなされたもので、その解決
手段としては、トンネルの覆工表面に早強性セメントモ
ルタルを塗布し、その上に炭素繊維シートを貼付けたの
ち、早強性セメントモルタルを塗布することにより早強
性セメントモルタルと炭素繊維シートとを複合一体化さ
せ、そのシート上からボルトを覆工コンクリート層に打
設して該シートを覆工に固定するようにしたものであ
る。
【０００７】このほかトンネルの覆工の表面に、早強性
セメントモルタルと炭素繊維シートとの一体化による複
合板を固定し、前記覆工表面との隙間にグラウトセメン
トモルタルを注入してその上からボルトを覆工コンクリ
ート層に打設して該複合板を覆工に固定するようにする
補強工法、またはトンネルの覆工の表面に、エポキシ系
樹脂を塗布し、その上に炭素繊維シートを貼り付け、そ
の上から早強性セメントモルタルを塗布することにより
早強性セメントモルタルとエポキシ系樹脂および炭素繊
維シートとを複合一体化させてその上からボルトを覆工
コンクリート層に打設して該シートを覆工に固定するよ
うにする補強工法、さらには上記各工法に加え、前記炭
素繊維シートの施工後、トンネルの断面形状を有する所
要幅の鋼材をそわせて固定するようにすることができ
る。この場合、前記シート固定用のボルトを上記鋼材を
貫通させ、鋼材と共にボルトで覆工コンクリートに固定
するようにしてもよい。
セメントモルタルと炭素繊維シートとの一体化による複
合板を固定し、前記覆工表面との隙間にグラウトセメン
トモルタルを注入してその上からボルトを覆工コンクリ
ート層に打設して該複合板を覆工に固定するようにする
補強工法、またはトンネルの覆工の表面に、エポキシ系
樹脂を塗布し、その上に炭素繊維シートを貼り付け、そ
の上から早強性セメントモルタルを塗布することにより
早強性セメントモルタルとエポキシ系樹脂および炭素繊
維シートとを複合一体化させてその上からボルトを覆工
コンクリート層に打設して該シートを覆工に固定するよ
うにする補強工法、さらには上記各工法に加え、前記炭
素繊維シートの施工後、トンネルの断面形状を有する所
要幅の鋼材をそわせて固定するようにすることができ
る。この場合、前記シート固定用のボルトを上記鋼材を
貫通させ、鋼材と共にボルトで覆工コンクリートに固定
するようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態を参照して説明する。図１は地山１に構築されたト
ンネルの覆工コンクリート２の表面に本発明による覆工
補強３を施す対象例を示し、図２は請求項１に記載の発
明の一実施形態を示すもので、図１の覆工補強を施した
状態を図１のＡ−Ａ断面として一部を拡大して示してい
る。
形態を参照して説明する。図１は地山１に構築されたト
ンネルの覆工コンクリート２の表面に本発明による覆工
補強３を施す対象例を示し、図２は請求項１に記載の発
明の一実施形態を示すもので、図１の覆工補強を施した
状態を図１のＡ−Ａ断面として一部を拡大して示してい
る。
【０００９】上記覆工補強のための施工手順としては、
まず覆工コンクリート２の表面の汚れを落とす下地処理
を行ったのちプライマ（接着剤）４を塗布し、その上に
早強性のセメントモルタル５の塗布を行い、このセメン
トモルタル５が固まる前にその上に炭素繊維シート６を
貼布する。
まず覆工コンクリート２の表面の汚れを落とす下地処理
を行ったのちプライマ（接着剤）４を塗布し、その上に
早強性のセメントモルタル５の塗布を行い、このセメン
トモルタル５が固まる前にその上に炭素繊維シート６を
貼布する。
【００１０】この炭素繊維シート６の貼布後、ボルト
７，７を建込み、その頭部７ａにより当該シート６を固
定する。このボルト７は直径６ｍｍ，長さ４０ｍｍ程度
のものを使用することが望ましく、また発錆を防ぐ意味
でステンレススチール製とするのがよい。さらにこのボ
ルト７の設置数は、１ｍ2 当り１本程度とされる。
７，７を建込み、その頭部７ａにより当該シート６を固
定する。このボルト７は直径６ｍｍ，長さ４０ｍｍ程度
のものを使用することが望ましく、また発錆を防ぐ意味
でステンレススチール製とするのがよい。さらにこのボ
ルト７の設置数は、１ｍ2 当り１本程度とされる。
【００１１】上記のようにしてボルト７により固定され
た炭素繊維シート６の上にエポキシ樹脂等の樹脂８を含
浸させて炭素繊維シート６を固化させ、さらにその上か
らモルタル９を塗着させて仕上げられる。
た炭素繊維シート６の上にエポキシ樹脂等の樹脂８を含
浸させて炭素繊維シート６を固化させ、さらにその上か
らモルタル９を塗着させて仕上げられる。
【００１２】上記施工による最終厚は８ｍｍ未満で施工
することができる。
することができる。
【００１３】このほか請求項２においては、離型処理を
施した図示しない板の上に早強性セメントモルタルを均
一に流し、早強性セメントモルタルが固まる前に炭素繊
維シートを当接させて貼付け、この炭素繊維シートにエ
ポキシ系樹脂を含浸させて得られた炭素繊維強化プラス
チックシート１０と早強性セメントモルタルとを一体化
することにより複合板を形成し、この複合板を図３のよ
うに覆工コンクリート２の表面にボルト７で固定するよ
うにし、覆工コンクリート２の表面と複合板１０との間
にグラウトセメントモルタル注入材１１を注入し、表面
をモルタル９で仕上げることで補強施工する。
施した図示しない板の上に早強性セメントモルタルを均
一に流し、早強性セメントモルタルが固まる前に炭素繊
維シートを当接させて貼付け、この炭素繊維シートにエ
ポキシ系樹脂を含浸させて得られた炭素繊維強化プラス
チックシート１０と早強性セメントモルタルとを一体化
することにより複合板を形成し、この複合板を図３のよ
うに覆工コンクリート２の表面にボルト７で固定するよ
うにし、覆工コンクリート２の表面と複合板１０との間
にグラウトセメントモルタル注入材１１を注入し、表面
をモルタル９で仕上げることで補強施工する。
【００１４】請求項３においては、図４のように覆工コ
ンクリート２の表面にエポキシ系樹脂４を塗布し、エポ
キシ系樹脂４が固まる前に炭素繊維シート６を当接させ
て貼り付け、この炭素繊維シート６にエポキシ系樹脂８
を含浸させることにより炭素繊維強化プラスチックシー
ト（１層目）とし、請求項２の場合と同様の作業を繰り
返すことにより１層目の炭素繊維強化プラスチックシー
トの上に塗布されたエポキシ系樹脂を介して２層目の炭
素繊維強化プラスチックシートを重ね、２層目の炭素繊
維シート６のエポキシ系樹脂８が固まる前に表面に早強
性セメントモルタル９を塗布して表面を仕上げすること
により補強施工する。
ンクリート２の表面にエポキシ系樹脂４を塗布し、エポ
キシ系樹脂４が固まる前に炭素繊維シート６を当接させ
て貼り付け、この炭素繊維シート６にエポキシ系樹脂８
を含浸させることにより炭素繊維強化プラスチックシー
ト（１層目）とし、請求項２の場合と同様の作業を繰り
返すことにより１層目の炭素繊維強化プラスチックシー
トの上に塗布されたエポキシ系樹脂を介して２層目の炭
素繊維強化プラスチックシートを重ね、２層目の炭素繊
維シート６のエポキシ系樹脂８が固まる前に表面に早強
性セメントモルタル９を塗布して表面を仕上げすること
により補強施工する。
【００１５】図５、図６は本発明の他の実施形態を示す
もので、幅Ｌが１００〜１５０ｍｍ程度、板厚２〜３ｍ
ｍ程度の鋼材によりトンネルの覆工コンクリート２の内
周形状に整合するようアーチ状に形成された鋼材１２が
用いられ、図２の例の場合を示すと、前述のように貼布
された炭素繊維シート６の表面にこの鋼材１２を当接し
てこの鋼材１２の幅Ｌの範囲内にボルト７を建込み、次
いで前記の実施形態と同様にエポキシ樹脂８，モルタル
９を施工する。上記鋼材１２の設置間隔は２ｍを標準と
する。しかしこの鋼材１２の寸法や設置間隔はトンネル
の覆工コンクリート２の劣化状況等に応じて適宜選択さ
れる。なお上記鋼材１２は、ボルト７を打設したあとそ
の上にそわせるようにしてもよい。
もので、幅Ｌが１００〜１５０ｍｍ程度、板厚２〜３ｍ
ｍ程度の鋼材によりトンネルの覆工コンクリート２の内
周形状に整合するようアーチ状に形成された鋼材１２が
用いられ、図２の例の場合を示すと、前述のように貼布
された炭素繊維シート６の表面にこの鋼材１２を当接し
てこの鋼材１２の幅Ｌの範囲内にボルト７を建込み、次
いで前記の実施形態と同様にエポキシ樹脂８，モルタル
９を施工する。上記鋼材１２の設置間隔は２ｍを標準と
する。しかしこの鋼材１２の寸法や設置間隔はトンネル
の覆工コンクリート２の劣化状況等に応じて適宜選択さ
れる。なお上記鋼材１２は、ボルト７を打設したあとそ
の上にそわせるようにしてもよい。
【００１６】上記施工は、移動可能な簡易なリフトに乗
っての作業ができ、支保工や型枠組み等の大掛りな設備
は全く不要である。
っての作業ができ、支保工や型枠組み等の大掛りな設備
は全く不要である。
【００１７】上記の覆工補強工法による強度試験を図７
に示すテストピース１３によって行ったところ、図８に
示すような結果が得られた。すなわちコンクリート１４
の下面に炭素繊維シート片１５を各態様により固定した
テストピース１３の両端を支点１６，１６により支持
し、上面中央に荷重Ｐを載荷した結果、図８に示すよう
に無補強無筋コンクリートでは５ｔ未満の荷重によりス
パン中央部の変位量が４ｍｍ程度で破壊に至り、無補強
鉄筋コンクリートでは約５ｔ、炭素繊維シート片１５を
接着したのみのものでは８ｔ未満、炭素繊維シート片１
５をボルトで止めたものでは８ｔを超え、炭素繊維シー
ト片１５とボルトと鋼材とを合わせたものでは１０ｔに
至った。その結果、本発明による覆工補強工法を実施す
ることにより、コンクリートの曲げ強度，せん断強度，
じん性が著しく増大することが判明した。
に示すテストピース１３によって行ったところ、図８に
示すような結果が得られた。すなわちコンクリート１４
の下面に炭素繊維シート片１５を各態様により固定した
テストピース１３の両端を支点１６，１６により支持
し、上面中央に荷重Ｐを載荷した結果、図８に示すよう
に無補強無筋コンクリートでは５ｔ未満の荷重によりス
パン中央部の変位量が４ｍｍ程度で破壊に至り、無補強
鉄筋コンクリートでは約５ｔ、炭素繊維シート片１５を
接着したのみのものでは８ｔ未満、炭素繊維シート片１
５をボルトで止めたものでは８ｔを超え、炭素繊維シー
ト片１５とボルトと鋼材とを合わせたものでは１０ｔに
至った。その結果、本発明による覆工補強工法を実施す
ることにより、コンクリートの曲げ強度，せん断強度，
じん性が著しく増大することが判明した。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
の効果を得ることができる。 （１）炭素繊維シートによる補強により、既設コンクリ
ートと一体となり、曲げおよびせん断を同時に補強する
ことができる。 （２）表面がセメントモルタル層で覆われるので、耐火
性，耐酸性、および耐火性に優れた構造となる。 （３）ボルトあるいはボルトと鋼材とにより高い安全性
が確保される。 （４）施工後の厚さが８ｍｍ程度の増加ですむので、ト
ンネルの内空断面の減少をきわめて小さくすることがで
きる。 （５）活線中での施工が可能であり、交通の妨げを少な
くすることができる。 （６）施工のための設備が簡単であり、工期も著しく短
くてすむ。 （７）施工後の仕上り面は既設コンクリートと同じ色調
にすることができる。
の効果を得ることができる。 （１）炭素繊維シートによる補強により、既設コンクリ
ートと一体となり、曲げおよびせん断を同時に補強する
ことができる。 （２）表面がセメントモルタル層で覆われるので、耐火
性，耐酸性、および耐火性に優れた構造となる。 （３）ボルトあるいはボルトと鋼材とにより高い安全性
が確保される。 （４）施工後の厚さが８ｍｍ程度の増加ですむので、ト
ンネルの内空断面の減少をきわめて小さくすることがで
きる。 （５）活線中での施工が可能であり、交通の妨げを少な
くすることができる。 （６）施工のための設備が簡単であり、工期も著しく短
くてすむ。 （７）施工後の仕上り面は既設コンクリートと同じ色調
にすることができる。
【図１】本発明の施工例としてのトンネルを示す正面
図。
図。
【図２】本発明の請求項１にかかる補強方法の実施形態
を示す図１のＡ−Ａ拡大断面による説明図。
を示す図１のＡ−Ａ拡大断面による説明図。
【図３】本発明の請求項２にかかる補強方法の実施形態
を示す図２相当図。
を示す図２相当図。
【図４】本発明の請求項３にかかる補強方法の実施形態
を示す図２相当図。
を示す図２相当図。
【図５】鋼材を併用する場合（請求項４、５）の鋼材の
斜視図。
斜視図。
【図６】鋼材を併用して補強した状態を示す図２相当
図。
図。
【図７】本発明による補強強度を試験するテストピース
の説明図。
の説明図。
【図８】同、試験結果を示すグラフ。
１ 地山 ２ 覆工コンクリート ３ 覆工補強 ４ プライマ ５，９ セメントモルタル ６ 炭素繊維シート ７ ボルト ８ エポキシ樹脂 １０ 複合板 １２ 鋼材 １３ テストピース １４ コンクリート片 １５ 炭素繊維シート片 １６ 支点
Claims (5)
- 【請求項１】トンネルの覆工表面に早強性セメントモル
タルを塗布し、その上に炭素繊維シートを貼付けたの
ち、早強性セメントモルタルを塗布することにより早強
性セメントモルタルと炭素繊維シートとを複合一体化さ
せ、そのシート上からボルトを覆工コンクリート層に打
設して該シートを覆工に固定する工程を含むことを特徴
とするモルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆
工補強工法。 - 【請求項２】トンネルの覆工表面に、早強性セメントモ
ルタルと炭素繊維シートとの一体化による複合板を固定
し、前記覆工表面との隙間にグラウトセメントモルタル
を注入してその上からボルトを覆工コンクリート層に打
設して該複合板を覆工に固定する工程を含むことを特徴
とするモルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆
工補強工法。 - 【請求項３】トンネルの覆工表面に、エポキシ系樹脂を
塗布し、その上に炭素繊維シートを貼り付け、その上か
ら早強性セメントモルタルを塗布することにより早強性
セメントモルタルとエポキシ系樹脂および炭素繊維シー
トとを複合一体化させてその上からボルトを覆工コンク
リート層に打設して該シートを覆工に固定する工程を含
むことを特徴とするモルタル複合型炭素繊維シートによ
るトンネル覆工補強工法。 - 【請求項４】前記炭素繊維シートの施工後、トンネルの
断面形状を有する所要幅の鋼材をそわせて固定する工程
を含む請求項１〜３のいずれか１項記載のモルタル複合
型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法。 - 【請求項５】前記ボルトを前記鋼材を貫通して覆工コン
クリート層に打設する請求項４記載のモルタル複合型炭
素繊維シートによるトンネル覆工補強工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07205297A JP3863625B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | モルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07205297A JP3863625B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | モルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10266794A true JPH10266794A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3863625B2 JP3863625B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=13478234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07205297A Expired - Fee Related JP3863625B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | モルタル複合型炭素繊維シートによるトンネル覆工補強工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3863625B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105201530A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 北京工业大学 | 用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法 |
| CN106977876A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-25 | 海安南京大学高新技术研究院 | 碳纤维毡‑碳纤维布复合材料及其制备方法 |
| CN110566240A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-13 | 中铁四局集团第五工程有限公司 | 一种适用于近接扩挖隧道施工对既有隧道防护的施工方法 |
| CN113880514A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-04 | 辽宁工程技术大学 | 一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙 |
| CN115635706A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-01-24 | 天津爱思达新材料科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料制件的加工方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07205297A patent/JP3863625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105201530A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 北京工业大学 | 用于岩石隧道衬砌大裂缝的修补加固方法 |
| CN106977876A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-25 | 海安南京大学高新技术研究院 | 碳纤维毡‑碳纤维布复合材料及其制备方法 |
| CN110566240A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-13 | 中铁四局集团第五工程有限公司 | 一种适用于近接扩挖隧道施工对既有隧道防护的施工方法 |
| CN113880514A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-04 | 辽宁工程技术大学 | 一种应用于隧道内的泡沫混凝土防撞墙 |
| CN115635706A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-01-24 | 天津爱思达新材料科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料制件的加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3863625B2 (ja) | 2006-12-27 |
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