特開 2022-49445 覆工用アーチ板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022049445

(43)【公開日】2022-03-29

(54)【発明の名称】覆工用アーチ板

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/18 20060101AFI20220322BHJP

【ＦＩ】

E21D11/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020155663

(22)【出願日】2020-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】501047173

【氏名又は名称】株式会社ライテク

(71)【出願人】

【識別番号】508112852

【氏名又は名称】株式会社トーエス

(71)【出願人】

【識別番号】512077273

【氏名又は名称】株式会社Ｔ．クリエーションセンター

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】特許業務法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細川 豊

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BB02

2D155FB01

2D155GC06

2D155HA00

2D155JA00

2D155KB04

2D155LA16

(57)【要約】

【課題】薄型化が可能な覆工用アーチ板を提供する。
【解決手段】アーチ形トンネル１の周方向に複数に分割され、アーチ形トンネル１の内面１Ｎに据え付けられる覆工用アーチ板１１である。鋼製でアーチ形の内面板１２と、この内面板１２と間隔を置いて配置した鋼製でアーチ形の外面板１３と、これら内面板１２と外面板１３の間に充填したセメント系充填材１４とを備えるから、鋼製の内面板１２と外面板１３の二重板構造に、セメント系充填材１４を充填することにより、従来に比べて薄肉で強度を確保することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーチ形トンネルの周方向に複数に分割され、アーチ形トンネルの内面に据え付けられる覆工用アーチ板において、鋼製でアーチ形の内面板と、この内面板と間隔を置いて配置した鋼製でアーチ形の外面板と、これら内面板と外面板の間に充填したセメント系充填材とを備えることを特徴とする覆工用アーチ板。

【請求項2】

アーチ形トンネルの周方向に複数に分割され、アーチ形トンネルの内面に据え付けられる覆工用アーチ板において、周方向両側の周縁枠部とトンネル長さ方向両側のアーチ形縁枠部とを有する鋼製のアーチ形枠体と、このアーチ形枠体の内面側に一体に設けられたセメント系アーチ板本体とを備えることを特徴とする覆工用アーチ板。

【請求項3】

前記内面板と外面板の前記周方向両側の縁部に鋼製の縁板を設け、前記内面板と外面板のトンネル長さ方向両側の縁部に鋼製のアーチ形縁板を設けたことを特徴とする請求項１記載の覆工用アーチ板。

【請求項4】

前記アーチ形枠体にアンカー手段を設け、このアンカー手段を前記セメント系アーチ板本体に埋設固定したことを特徴とする請求項２記載の覆工用アーチ板。

【請求項5】

前記周方向に隣り合う前記アーチ板の前記周方向の縁部に、前記周方向に隣り合うアーチ板同士を連結する連結構造を設けたことを特徴とする請求項３記載の覆工用アーチ板。

【請求項6】

前記セメント系アーチ板本体が短繊維強化モルタルからなることを特徴とする請求項２又は４記載の覆工用アーチ板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーチ形トンネルの周方向に複数に分割され、アーチ形トンネルの内面に据え付けられる覆工用アーチ板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のものに関連して、覆工すべきトンネルの内側面に防水シートを取付けた上で、現場打ちコンクリートにより側壁を構築し、コンクリート製の覆工版（アーチ板に相当）を左右二枚を一組として組付枠上に載せて上端部で接合して相互間を連結部材で連結一体化し、側壁上に支持固定し、トンネルと覆工版とのとの間隙に裏込め材料を充填して一体化させるトンネル覆工工法（例えば特許文献１）や、トンネル外に設置した組立架台において複数の円弧型のＰＣ覆工板（アーチ板に相当）を前後左右に接合一体化して複数スパン分のアーチ型組立覆工板を組立て、門形フレームを備えた運搬据付機によりＰＣ覆工板を覆工部に据付けるための工法（例えば特許文献２）や、既設トンネルの老朽化した上半アーチの既設覆工を改修するために用いられるプレキャストコンクリート製のアーチ形状のライニング部材（アーチ板に相当）（例えば特許文献３）などがある。

【0003】

上記従来技術の覆工では、コンクリート製のアーチ板を用いるため、強度を得るために所定の厚さが必要となる。そして、厚いアーチ板を用いると、重量が重くなる上に、既設のトンネル断面が狭められるため、車両建築限界ギリギリの既設の狭いトンネルでは使用できないという問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－２９２７９０号公報

【特許文献2】特開平８－２１００９９号公報

【特許文献3】特開２００４－４４３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本発明は上記した問題点に鑑み、薄型化が可能な覆工用アーチ板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、アーチ形トンネルの周方向に複数に分割され、アーチ形トンネルの内面に据え付けられる覆工用アーチ板において、鋼製でアーチ形の内面板と、この内面板と間隔を置いて配置した鋼製でアーチ形の外面板と、これら内面板と外面板の間に充填したセメント系充填材とを備えることを特徴とする。

【0007】

請求項２に係る発明は、アーチ形トンネルの周方向に複数に分割され、アーチ形トンネルの内面に据え付けられる覆工用アーチ板において、周方向両側の周縁枠部とトンネル長さ方向両側のアーチ形縁枠部とを有する鋼製のアーチ形枠体と、このアーチ形枠体の内面側に一体に設けられたセメント系アーチ板本体とを備えることを特徴とする。

【0008】

請求項３に係る発明は、前記内面板と外面板の前記周方向両側の縁部に鋼製の縁板を設け、前記内面板と外面板のトンネル長さ方向両側の縁部に鋼製のアーチ形縁板を設けたことを特徴とする。

【0009】

請求項４に係る発明は、前記アーチ形枠体にアンカー手段を設け、このアンカー手段を前記セメント系アーチ板本体に埋設固定したことを特徴とする。

【0010】

請求項５に係る発明は、前記周方向に隣り合う前記アーチ板の前記周方向の縁部に、前記周方向に隣り合うアーチ板同士を連結する連結構造を設けたことを特徴とする。

【0011】

請求項６に係る発明は、前記セメント系アーチ板本体が短繊維強化モルタルからなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の構成によれば、鋼製の内面板と外面板の二重板構造に、セメント系充填材を充填することにより、従来に比べて薄肉で強度的に優れたアーチ板が得られる。

【0013】

請求項２の構成によれば、セメント系アーチ板本体を鋼製の枠体により補強することにより、従来に比べて薄肉で強度的に優れたアーチ板が得られる。

【0014】

請求項３の構成によれば、外表面が鋼製からなるため、硬化したセメント系充填材が露出せず、セメント系充填材が剥離することもない。

【0015】

請求項４の構成によれば、アンカー手段により枠体とセメント系アーチ板本体とが一体化されたアーチ板が得られる。

【0016】

請求項５の構成によれば、連結構造により周方向に隣り合うアーチ板を連結することができる。

【0017】

請求項６の構成によれば、強度的に優れたアーチ板本体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施例１を示すトンネルの補修構造の断面図である。

【図2】同上、一部を切り欠いたアーチ板の斜視図である。

【図3】同上、アーチ板を示し、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】同上、アーチ板の断面図である。

【図5】同上、周方向の補強連結構造を示し、図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は正面図である。

【図6】同上、周方向の補強連結構造の要部の平面図である。

【図7】本発明の実施例２を示すアーチ形形状の側面図である。

【図8】本発明の実施例３を示すトンネルの補修構造の断面図である。

【図9】同上、アーチ板の平面図である。

【図10】同上、アーチ板の要部の斜視図である。

【図11】同上、周方向両側の縁部の拡大断面図である。

【図12】同上、トンネル長さ方向両側の縁部の拡大断面図である。

【図13】同上、連結状態を示すトンネル長さ方向両側の縁部の拡大断面図である。

【図14】同上、アーチ形形状の側面図である。

【0019】

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

【実施例0020】

図１～図７は本発明の実施例１を示す。図１は補修後の既設のアーチ形トンネル１を示し、このトンネル１の下部には路面２が設けられ、そのトンネル１の左右内側面下端には、高さの低い既設側壁３，３が現場打ちコンクリートなどにより形成されている。

【0021】

アーチ形トンネル１の補修構造において、前記既設側壁３，３の内側には現場打ちコンクリートなどにより側壁４，４が形成され、これら左右の側壁４，４間に複数の覆工用アーチ板１１，１１，１１，１１が配置され、これら覆工用アーチ板１１，１１，１１，１１は左右の側壁４，４により支持されている。

【0022】

この例ではアーチ板１１は、トンネル１のアーチ部を四分割した同一形状を有し、トンネル１の内面１Ｎと間隔を置いて配置されている。また、既設のトンネル１の内面１Ｎには、必要に応じて防水加工たる防水シート５が設けられている。尚、トンネル１のアーチ形の内面１Ｎは半円状をなす。

【0023】

前記覆工用アーチ板１１は、アーチ形トンネル１の周方向に複数に分割され、アーチ形トンネル１の内面１Ｎに据え付けられる。また、前記アーチ板１１は、鋼製でアーチ形の内面板１２と、この内面板１２と間隔を置いて配置された鋼製でアーチ形の外面板１３と、これら内面板１２と外面板１３の間に充填して固化したセメント系充填材１４とを備える。尚、アーチ板１１，１１，１１，１１を組み立てた半円アーチ形構造６の内径は３ｍ以上であり、これに対して、アーチ板１１の厚さは８０ｍｍ以下、この例では６０ｍｍ以下であり、内面板１２と外面板１３の厚さは６ｍｍ以下、この例では４ｍｍ以下の３．２ｍｍである。

【0024】

前記アーチ板１１の内面板１２と外面板１３は鋼板からなり、それら内面板１２と外面板１３の間には、これらの間隔を保持する保持材たる直線状のコ字形鋼１５，１５，１５が複数設けられている。この鋼製のコ字形鋼（チャンネル鋼）１５は、トンネル１の長さ方向に配置されており、アーチ板１１の厚さ方向の中央板部１６と、この中央板部１６の両端で該中央板部１６と交差方向に設けた外板部１７，１７とを一体に有し、前記中央板部１６には、複数の透孔１６Ｔが穿設されている。

【0025】

また、図２～図４に示すように、前記コ字形鋼１５は、アーチ板１１における周方向両側の縁部１１Ｓ，１１Ｓと、これら縁部１１Ｓ，１１Ｓの中央位置とに配置され、それぞれ前記両端の外板部１７，１７の外面を前記内面板１２の内面と外面板１３の内面に溶接などにより固定している。尚、前記縁部１１Ｓ，１１Ｓにおいては、前記中央板部１６の外面が外側に位置するように配置されており、縁部１１Ｓ，１１Ｓにおいて、内面板１２と外面板１３の端部の開口を、前記コ字形鋼１５の中央板部１６により塞いでいる。そして、前記縁部１１Ｓ，１１Ｓの前記中央板部１６が、縁板である。また、中央の前記コ字形鋼１５の中央板部１６は、両側の前記縁部１１Ｓ，１１Ｓの中央に位置する。

【0026】

また、前記内面板１２と外面板１３のトンネル長さ方向両側の縁部１１Ｎ，１１Ｎに、鋼製のアーチ形縁板２１を設け、これらアーチ形縁板２１は、前記内面板１２と外面板１３の端部に溶着などにより固定されており、縁部１１Ｎ，１１Ｎにおいて、内面板１２と外面板１３の端部の開口を、前記アーチ形縁板２１により塞いでいる。さらに、前記両側のアーチ形縁板２１，２１の間の位置で、前記内面板１２と外面板１３との間には、これらの間隔とアーチ形を保持するアーチ形保持材２２が間隔を置いて複数（２つ）設けられている。

【0027】

前記アーチ形保持材２２は鋼製であって、一対のアーチ形保持板２３，２３Ａからなり、このアーチ形保持板２３，２３Ａの端部には、前記コ字形鋼１５内に嵌る幅狭部２４が形成されている。この場合、一方のアーチ形保持板２３は、その両端に幅狭部２４，２４が形成され、他方のアーチ形保持板２３Ａには、その一端に幅狭部２４が形成されている。また、アーチ形保持板２３，２３Ａには空気抜き孔２５が設けられている。

【0028】

そして、一方のアーチ形保持板２３は、両端の幅狭部２４，２４をコ字形鋼１５，１５に挿入した状態で固定され、他方のアーチ形保持板２３Ａは、一端の幅狭部２４をコ字形鋼１５内に挿入すると共に、他端を中央板部１６に当接した状態で固定され、コ字形鋼１５，１５間において、アーチ形保持板２３，２３Ａにより内面板１２と外面板１３の間隔を保持することができる。

【0029】

周方向に隣り合う前記アーチ板１１，１１の前記周方向の縁部１１Ｓ，１１Ｓに、前記周方向に隣り合うアーチ板１１，１１同士を連結する連結構造３１を備える。この連結構造３１は、図２などに示すように、前記縁部１１Ｓ側で前記アーチ板１１の外面板１３に平面略Ｕ字形の開口部３２を設け、この開口部３２は前記中央板部１６の透孔１６Ｔに対応して形成されており、その開口部３２と前記内面板１２との間には、アーチ板１１の厚さに対応した帯板を、開口部３２と同一形状に略Ｕ字状に屈曲したＵ字状枠部３３を設け、このＵ字状枠部３３により開口部３２側への前記セメント系充填材１４の侵入を防止している。

【0030】

そして、周方向に隣り合うアーチ板１１の縁部１１Ｓ，１１Ｓの中央板部１６，１６同士を突き合せ、それらの透孔１６Ｔ，１６Ｔに、連結部材たるボルト３４を挿通し、このボルト３４にナット３４Ｎを螺合することにより前記連結構造３１を構成している。

【0031】

また、前記連結構造３１には、周方向に隣り合う前記アーチ板１１，１１の連結強度を高める補強連結構造３５を設けることができる。この補強連結構造３５としては、アーチ板１１の縁部１１Ｓ側で外面板１３に、トンネル長さ方向に間隔を置いて一対の連結部材３６，３６を設け、周方向に隣り合うアーチ板１１，１１は、対をなす連結部材３６，３６をトンネル１の長さ方向にずらして配置している。即ち、図５の平面図において、上から１番目と３番目の連結部材３６，３６が左側のアーチ板１１に固定され、上から２番目と４番目の連結部材３６，３６が右側のアーチ板１１に固定されている。

【0032】

前記連結部材３６は、山形鋼などからなり、前記外面板１３にボルトなどの固定手段３８や溶着などにより固定した固定部３６Ａと、外面板１３から外側に立ち上がる立上り部３６Ｂとを一体に備え、この立上り部３６Ｂには、連結杆３７を挿通する挿通部３６Ｔが穿設されている。尚、連結杆３７としては、鋼製の螺子棒などが例示される。尚、挿通部３６Ｔは、前記周方向に長い長孔でもよい。

【0033】

そして、周方向に隣り合うアーチ板１１，１１を突き合わせると、各挿通部３６Ｔ，３６Ｔ，３６Ｔ，３６Ｔがトンネル長さ方向に並び、それら挿通部３６Ｔ，３６Ｔ，３６Ｔ，３６Ｔに連結杆３７を挿通し、この連結杆３７の両端部にナット３７Ｎ，３７Ｎを螺合することにより補強連結構造３５を構成している。

【0034】

前記アーチ板１１は内部を含んで内外面に防錆処理が施され、この防錆処理としては、塗装処理やメッキ処理などが例示される。

【0035】

前記アーチ板１１を防錆処理した後、前記内面板１２，外面板１３，周方向両端の縁部１１Ｓ，１１Ｓ及び長さ方向の縁部１１Ｎ，１１Ｎの間に、モルタルなどの前記セメント系充填材１４が充填される。この場合、アーチ板１１の内部は、中央のコ字形鋼１５とアーチ形保持材２２により仕切られているが、コ字形鋼１５には透孔１６Ｔが穿設されていると共に、アーチ形保持材２２には空気抜き孔２５が穿設されているため、アーチ板１１の内部全体に充填材１４を充填することができる。尚、上述したように前記開口部３２側には、前記Ｕ字状枠部３３により充填材１４は充填されない。

【0036】

施工においては、４枚のアーチ板１１，１１，１１，１１の隣り合う縁部１１Ｓ，１１Ｓ同士を突き合わせ、連結構造３１と補強連結構造３５により連結して前記アーチ形構造６を形成し、トンネル１の内面１Ｎと所定の間隔を置いて、両側の側壁４，４により連結したアーチ板１１，１１，１１，１１を支持する。また、同様にして、トンネル１の長さ方向に隣り合うアーチ形構造６を形成し、トンネル１の長さ方向に隣り合うアーチ形構造６，６を長さ方向連結構造（図示せず）により連結し、トンネル１の全長にアーチ板１１を据え付ける。

【0037】

この後、アーチ板１１に設けた充填孔（図示せず）からアーチ板１１の内面１Ｎとの間に裏込め材４１（固結剤）を充填し、この裏込め材４１によりアーチ形構造６とトンネル１とを一体化する。

【0038】

このようにして構築した補修構造においては、内面板１２と外面板１３との間にセメント系充填材１４を充填した合成構造により、内面板１２と外面板１３が薄くても、従来のＰＣ板に比べてアーチ板１１の薄型化が可能となり、補修後もトンネル１の内部空間を確保することができる。

【0039】

また、アーチ板１１は、内面板１２，外面板１３及び縁部１１Ｓ，１１Ｓ，１１Ｎ，１１Ｎが防錆処理を施した鋼製で表面全体が覆われているため、コンクリートのように剥離や白華が発生することが無い。

【0040】

このように本実施例では、請求項１に対応して、アーチ形トンネル１の周方向に複数に分割され、アーチ形トンネル１の内面１Ｎに据え付けられる覆工用アーチ板１１において、鋼製でアーチ形の内面板１２と、この内面板１２と間隔を置いて配置した鋼製でアーチ形の外面板１３と、これら内面板１２と外面板１３の間に充填したセメント系充填材１４とを備えるから、鋼製の内面板１２と外面板１３の二重板構造に、セメント系充填材１４を充填することにより、従来に比べて薄肉で強度を確保することができる。

【0041】

また、このように本実施例では、請求項３に対応して、内面板１２と外面板１３の周方向両側の縁部１１Ｓ，１１Ｓに鋼製の縁板たる中央板部１６，１６を設け、内面板１２と外面板１３のトンネル１の長さ方向両側の縁部１１Ｎ，１１Ｎに鋼製のアーチ形縁板２１，２１を設けたから、外表面が鋼製からなるため、硬化したセメント系充填材１４が露出せず、セメント系充填材１４が剥離することもない。

【0042】

また、このように本実施例では、請求項５に対応して、前記周方向に隣り合うアーチ板１１，１１の周方向の縁部１１Ｓ，１１Ｓに、周方向に隣り合うアーチ板１１，１１同士を連結する連結構造３１を設けたから、連結構造３１により周方向に隣り合うアーチ板１１，１１を連結することができる。

【0043】

また、実施例上の効果として、周方向両側の縁部１１Ｓの縁板が、コ字形鋼１５の中央板部１６であるから、コ字形鋼１５により縁部１１Ｓの強度を確保することができる。さらに、アーチ形保持板２３，２３Ａの端部には、コ字形鋼１５内に嵌る幅狭部２４が形成されているから、コ字形鋼１５内に幅狭部２４を挿入した状態でアーチ形保持板２３，２３Ａを固定し、これらアーチ形保持板２３，２３Ａにより内面板１２と外面板１３のアーチ間隔を保持することができる。また、連結構造３１には、開口部３２への充填材１４の侵入を防止する侵入防止部材たるＵ字状枠部３３を設けたから、充填材１４の充填後に、ボルト３４・ナット３４Ｎによる連結が可能となる。さらに、連結構造３１には、周方向に隣り合うアーチ板１１，１１の連結強度を高める補強連結構造３５を設けたから、連結強度が向上する。

【実施例0044】

図７は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。この例は、トンネル１の頂部において連結するアーチ板１１，１１を、連結構造３１及び補強連結構造３５により連結し、他は補強連結構造３５を用いずに、連結構造３１により連結している。

【0045】

このように本実施例では、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。また、この例では、応力が集中するアーチ形構造６の頂部のみに補強連結構造３５を設けることにより、他の箇所での連結作業を比較的簡易に行うことができる。