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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-02
(45)【発行日】2022-11-11
(54)【発明の名称】トンネル用防水シート
(51)【国際特許分類】
E21D 11/38 20060101AFI20221104BHJP
【ＦＩ】
E21D11/38 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2018209031
(22)【出願日】2018-11-06
(65)【公開番号】P2020076227
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2021-09-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000224101
【氏名又は名称】藤森工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】591029921
【氏名又は名称】フジモリ産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085556
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 昇
(74)【代理人】
【識別番号】100115211
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 三十義
(72)【発明者】
【氏名】高橋 俊昭
(72)【発明者】
【氏名】高村 聡
(72)【発明者】
【氏名】四谷 敦
(72)【発明者】
【氏名】坂根 一聡
【審査官】亀谷 英樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０６１０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０８２７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０３２９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０２５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１０７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３１６１１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１６０７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２９４８３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１９２１０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８１５０２０２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ １１／００－１９／０６
Ｅ２１Ｄ ２３／００－２３／２６
Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００
Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネルの周壁に張設される防水性樹脂を主成分とする防水シートであって、少なくも内周側面を構成する内周側層が、前記防水性樹脂９４重量％～９８重量％、白色マスターバッチ２重量％～６重量％を含有し、白色マスターバッチが、酸化チタンを前記白色マスターバッチ全体に対して６０重量％～８０重量％含有しており、前記内周側面とは反対側の外周側面は、前記内周側面よりくすんだケシ面となっており、前記内周側面は、前記外周側面より光沢のあるツヤ面となっていることを特徴とするトンネル用防水シート。
【請求項2】
前記内周側面における可視光の反射率が、８０％～９５％であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用防水シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネルの周壁に張設される防水シートに関し、特にＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法などによって構築されるトンネル用の防水シートに関する。
【背景技術】
【0002】
例えばＮＡＴＭ工法においては、掘削した地山の内面に沿って直接又は一次覆工を介して防水シートが張設される。防水シートの内周側に二次覆工が構築される。
【0003】
特許文献１に開示された防水シートには、地山側を向く裏面層に光反射シートが設けられている。光反射シートは、織布又は不織布にガラスビーズや金属箔などの光反射体を分散させて接着剤で接着したものである。防水シートの張設後、サーチライトで防水シートを照らす。万一防水シートが破損していた場合には、該破損部から露出した光反射体に光が当たって反射される。これによって、暗いトンネル内でも破損箇所を容易に発見できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平０６－２８０４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この種のトンネル施工においては、防水シートの張設施工場所の後方で二次覆工の構築施工が行われる。防水シートの施工場所と二次覆工の施工場所との間には、防水シート張設済みかつ二次覆工の施工待ちの区間が出来る。該二次覆工施工待ち区間の長さは、例えば１０メートル～２００メートル程度であるが、一般に照明が少なく、暗い。一方、照明光源を増やすのは、コストがかかる。
本発明は、前記事情に鑑み、施工中のトンネル坑内の例えば二次覆工施工待ち区間を、照明光量が少なくても、ないしは照明光を増やすことなく、明るくすることを目的とする。
本発明は、前記事情に鑑み、施工中のトンネル坑内の例えば二次覆工施工待ち区間を、照明光量が少なくても、ないしは照明光を増やすことなく、明るくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記問題点を解決するために、発明者は、施工中のトンネルの二次覆工施工待ち区間においては、防水シートがトンネル坑内の内周面に露出されていることに着目し、該防水シートにおいて照明光を反射させることによって、トンネル坑内の照度を高めることを着想した。
本発明に係るトンネル用防水シートは、
トンネルの周壁に張設される防水性樹脂を主成分とする防水シートであって、
少なくも内周側面を構成する内周側層が、前記防水性樹脂９４重量％～９８重量％、白色マスターバッチ２重量％～６重量％を含有し、白色マスターバッチが、酸化チタン６０重量％～８０％を含有することを特徴とする。
本発明に係るトンネル用防水シートは、
トンネルの周壁に張設される防水性樹脂を主成分とする防水シートであって、
少なくも内周側面を構成する内周側層が、前記防水性樹脂９４重量％～９８重量％、白色マスターバッチ２重量％～６重量％を含有し、白色マスターバッチが、酸化チタン６０重量％～８０％を含有することを特徴とする。
【0007】
当該防水シートによれば、内周側面における反射率が高まる。該防水シートをトンネル周壁に張設することによって、トンネル坑内の照明光を防水シートの内周側面において十分に反射させることができる。したがって、照明光量が少なくても、ないしは照明光を増やすことなく、トンネル坑内をある程度、明るくすることができる。特に、防水シートの張設後、二次覆工を構築するまでの二次覆工施工待ち区間における作業照度の確保に貢献できる。
【0008】
前記内周側面における可視光の反射率が、８０％～９５％であることが好ましい。
可視光とは、波長域３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光を言う。
前記防水性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン共重合体ビチューメン（ＥＣＢ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられ、好ましくはＥＶＡである。
前記防水性シートにおける防水性樹脂の含有量は、好ましくは９４重量％以上である。
前記防水性シートの内周側層における防水性樹脂の含有量は、好ましくは９４重量％～９８重量％程度、より好ましくは９６重量％程度である。
これによって、防水シートの本来の役目である防水機能を確保できる。
可視光とは、波長域３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光を言う。
前記防水性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン共重合体ビチューメン（ＥＣＢ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられ、好ましくはＥＶＡである。
前記防水性シートにおける防水性樹脂の含有量は、好ましくは９４重量％以上である。
前記防水性シートの内周側層における防水性樹脂の含有量は、好ましくは９４重量％～９８重量％程度、より好ましくは９６重量％程度である。
これによって、防水シートの本来の役目である防水機能を確保できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、施工中のトンネル坑内を、照明光量が少なくても、ないしは照明光を増やすことなく、明るくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、ＮＡＴＭ工法によって施工中の山岳トンネル１を示したものである。トンネル１の周壁２は、支保工（図示省略）及び吹付コンクリート３ａを含む一次覆工３と、鉄筋コンクリートからなる二次覆工４とを含む。
なお、図示は省略するが、トンネル１の周りの地山にはロックボルトが打ち込まれている。
図１は、ＮＡＴＭ工法によって施工中の山岳トンネル１を示したものである。トンネル１の周壁２は、支保工（図示省略）及び吹付コンクリート３ａを含む一次覆工３と、鉄筋コンクリートからなる二次覆工４とを含む。
なお、図示は省略するが、トンネル１の周りの地山にはロックボルトが打ち込まれている。
【0012】
一次覆工３と二次覆工４との間には、防水シート１０が設けられている。
防水シート１０は、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）からなる防水性樹脂を主成分として含み、防水性（不透水性）を有している。主成分のＥＶＡの含有量は、好ましくは９４重量％以上である。
なお、図示は省略するが、防水シート１０における外周側面１１ａには、不織布等の透水性シートが積層されていることが好ましい。
防水シート１０は、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）からなる防水性樹脂を主成分として含み、防水性（不透水性）を有している。主成分のＥＶＡの含有量は、好ましくは９４重量％以上である。
なお、図示は省略するが、防水シート１０における外周側面１１ａには、不織布等の透水性シートが積層されていることが好ましい。
【0013】
図２に示すように、防水シート１０は、外周側層１１と、内周側層１２との積層構造になっている。外周側層１１の外周側面１１ａが一次覆工３に面し、内周側層１２の内周側面１２ａが二次覆工４に面している。外周側層１１と内周側層１２とが、互いの界面において一体に接合ないしは連続している。各層１１，１２の厚さは、好ましくは０．３ｍｍ～０．５ｍｍ程度、より好ましくは０．４ｍｍ程度である。防水シート１０の総厚みは、０．６ｍｍ～１．０ｍｍ程度、より好ましくは０．８ｍｍ程度である。
なお、ウォータータイト（非排水型）などの全周防水用の防水シートの場合、好ましくは各層１１，１２の厚さが１ｍｍ程度、総厚が２．０ｍｍ程度である。
なお、ウォータータイト（非排水型）などの全周防水用の防水シートの場合、好ましくは各層１１，１２の厚さが１ｍｍ程度、総厚が２．０ｍｍ程度である。
【0014】
外周側層１１は、主成分のＥＶＡに加えて、黒色マスターバッチを含み、黒色になっている。外周側面１１ａは、くすんだケシ面となっている。外周側層１１の各成分の含有量は、外周側層１１全体に対して、好ましくはＥＶＡ９４重量％～９８重量％、黒色マスターバッチ２重量％～６重量％である。より好ましくは、ＥＶＡ９６重量％程度、黒色マスターバッチ４重量％程度である。外周側層１１が微量の不可避的不純物を含んでいてもよい。
【0015】
内周側層１２は、主成分のＥＶＡに加えて、白色マスターバッチを含み、白色になっている。内周側面１２ａは、光沢のある白色のツヤ面となっている。内周側層１２の各成分の含有量は、内周側層１２全体に対して、好ましくはＥＶＡ９４重量％～９８重量％、白色マスターバッチ２重量％～６重量％である。より好ましくは、ＥＶＡ９６重量％程度、白色マスターバッチ４重量％程度である。
内周側層１２が微量の不可避的不純物を含んでいてもよい。
内周側層１２が微量の不可避的不純物を含んでいてもよい。
【0016】
前記白色マスターバッチは、酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む。白色マスターバッチの酸化チタン含有量は、白色マスターバッチ全体に対して、好ましくは６０重量％～８０重量％であり、より好ましくは７０％程度である。かかる内周側層１２の組成及び配合によって、内周側面１２ａにおける可視光（波長域３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）の反射率を８０％～９５％とすることができ、少なくとも８０％～９２％とすることができる。
【0017】
図３に示すように、防水シート１０は、シート製造装置２０によって作製される。シート製造装置２０は、第１押出部２１と、第２押出部２２を備えている。第１押出部２１は、混合部２１ａと、混錬溶融部２１ｂと、Ｔダイ２１ｃを含む。
混合部２１ａに外周側層１１の材料（ＥＶＡ＋黒色マスターバッチ）が所定の配合比で投入されて混合される。
混錬溶融部２１ｂにおいて、前記外周側層１１の材料が更に混錬されるとともに、加熱溶融される。
溶融された外周側層１１の材料（黒色）が、Ｔダイ２１ｃから膜状（シート状）に押し出され、第１調整ロール２３によって所定の厚さ（より好ましくは０．４ｍｍ）に調整されるとともに外周側面１１ａとなる面にはケシが形成される。これによって、外周側層１１が形成される。
混合部２１ａに外周側層１１の材料（ＥＶＡ＋黒色マスターバッチ）が所定の配合比で投入されて混合される。
混錬溶融部２１ｂにおいて、前記外周側層１１の材料が更に混錬されるとともに、加熱溶融される。
溶融された外周側層１１の材料（黒色）が、Ｔダイ２１ｃから膜状（シート状）に押し出され、第１調整ロール２３によって所定の厚さ（より好ましくは０．４ｍｍ）に調整されるとともに外周側面１１ａとなる面にはケシが形成される。これによって、外周側層１１が形成される。
【0018】
第２押出部２２は、混合部２２ａと、混錬溶融部２２ｂと、Ｔダイ２２ｃを含む。
混合部２２ａに内周側層１２の材料（ＥＶＡ＋酸化チタン入り白色マスターバッチ）が所定の配合比で投入されて混合される。
混錬溶融部２２ｂにおいて、前記内周側層１２の材料が更に混錬されるとともに、加熱溶融される。
溶融された内周側層１２の材料（白色）が、Ｔダイ２２ｃから膜状（シート状）に押し出され、第２調整ロール２４によって所定の厚さ（より好ましくは０．４ｍｍ）に調整される。これによって内周側層１２が形成されるとともに、該内周側層１２が前記外周側層１１とラミネートされ、更に内周側面１２ａがツヤ出しされる。
外周側層１１と内周側層１２とのラミネートによって防水シート１０が作製される。該防水シート１０が、複数段の冷却ロール２５を経て冷却された後、巻取りリール２６に巻き取られる。
混合部２２ａに内周側層１２の材料（ＥＶＡ＋酸化チタン入り白色マスターバッチ）が所定の配合比で投入されて混合される。
混錬溶融部２２ｂにおいて、前記内周側層１２の材料が更に混錬されるとともに、加熱溶融される。
溶融された内周側層１２の材料（白色）が、Ｔダイ２２ｃから膜状（シート状）に押し出され、第２調整ロール２４によって所定の厚さ（より好ましくは０．４ｍｍ）に調整される。これによって内周側層１２が形成されるとともに、該内周側層１２が前記外周側層１１とラミネートされ、更に内周側面１２ａがツヤ出しされる。
外周側層１１と内周側層１２とのラミネートによって防水シート１０が作製される。該防水シート１０が、複数段の冷却ロール２５を経て冷却された後、巻取りリール２６に巻き取られる。
【0019】
図１に示すように、前記防水シート１０がトンネル１の施工現場に搬入される。
トンネル１の切羽１ｂの近くでは一次覆工３が施工されている。該一次覆工３の施工場所１ｃの後方（図１において右側）には、シート貼り台車５（簡略的に図示）が設置されている。該シート貼り台車５を用いて、一次覆工３の内周面に沿って防水シート１０が張設される。
トンネル１の切羽１ｂの近くでは一次覆工３が施工されている。該一次覆工３の施工場所１ｃの後方（図１において右側）には、シート貼り台車５（簡略的に図示）が設置されている。該シート貼り台車５を用いて、一次覆工３の内周面に沿って防水シート１０が張設される。
【0020】
トンネル１内における、前記防水シート１０の張設施工場所１ｄの後方（図１において右側）には、簡略的に図示するセントル６（二次覆工型枠台車）が設置されている。該セントル６を用いて、二次覆工４の構築施工が行われている。
【0021】
トンネル１における防水シート施工場所１ｄと二次覆工施工場所１ｆとの間には、防水シート１０の張設が済んで二次覆工４の施工待ちの区間１ｅが設けられている。該二次覆工施工待ち区間１ｅの長さは、例えば１０メートル～２００メートル程度である。
【0022】
図１に示すように、二次覆工施工待ち区間１ｅにおいては、防水シート１０が露出されている。したがって、二次覆工施工待ち区間１ｅのトンネル内周面は、防水シート１０の内周側面１２ａによって構成されている。内周側面１２ａは、ツヤのある白色であり、可視光に対する反射率が高い。詳しくは、内周側面１２ａは、可視域のほぼ全波長の光に対して一様に８０％～９５％程度の高反射率を有している（図４参照）。このため、トンネル坑内の照明光を防水シート１０の内周側面１２ａにおいて十分に反射させることができる。したがって、照明光量が少なくても、ないしは照明光を増やすことなく、二次覆工施工待ち区間１ｅをある程度、明るくすることができ、トンネル現場環境基準（７０ルクス以上）の作業照度の確保に貢献できる。
また、トンネル内の浮遊塵埃が防水シート１０の内周側面１２ａに付着したとしても、内周側層１２中の酸化チタンによる光分解作用によって内周側面１２ａのきれいさを保つことができ、高反射率を維持することができる。
通常のトンネル施工に用いる防水シート１０に照度向上機能を付与したものであり、照明光源その他の特別な照度向上手段を増設又は新設する必要は無く、通常通りのトンネル施工を行えばよいから、施工コストを抑えることができる。
また、トンネル内の浮遊塵埃が防水シート１０の内周側面１２ａに付着したとしても、内周側層１２中の酸化チタンによる光分解作用によって内周側面１２ａのきれいさを保つことができ、高反射率を維持することができる。
通常のトンネル施工に用いる防水シート１０に照度向上機能を付与したものであり、照明光源その他の特別な照度向上手段を増設又は新設する必要は無く、通常通りのトンネル施工を行えばよいから、施工コストを抑えることができる。
【0023】
本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、防水シート１０の主成分の防水性樹脂としては、ＥＶＡに限らず、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やエチレン共重合体ビチューメン（ＥＣＢ）であってもよく、ＰＰ、ＰＥなどのポリオレフィン系樹脂であってもよい。
防水シート１０が、白色層１２の一層だけで構成されていてもよく、黒色層１１が省略されていてもよい。
防水シート１０の外周側層が、黒色マスターバッチ入りの黒色層１１に代えて、ＥＶＡなどの防水性樹脂の含有量が実質１００％の防水性樹脂層であってもよい。
防水シート１０の製造方法は、前記実施形態に記載のものに限定されない。例えば、ウォータータイト（非排水型）などの全周防水用の防水シートの場合、一次加工で０．５ｍｍ程度の厚さの黒色層１１と０．５ｍｍ程度の厚さの白色層１２とをラミネートし、続いて二次加工で黒色層１１を厚さ０．５ｍｍ程度上乗せするとともに、白色層１２を厚さ０．５ｍｍ程度上乗せすることによって、総厚２ｍｍ程度としてもよい。
例えば、防水シート１０の主成分の防水性樹脂としては、ＥＶＡに限らず、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やエチレン共重合体ビチューメン（ＥＣＢ）であってもよく、ＰＰ、ＰＥなどのポリオレフィン系樹脂であってもよい。
防水シート１０が、白色層１２の一層だけで構成されていてもよく、黒色層１１が省略されていてもよい。
防水シート１０の外周側層が、黒色マスターバッチ入りの黒色層１１に代えて、ＥＶＡなどの防水性樹脂の含有量が実質１００％の防水性樹脂層であってもよい。
防水シート１０の製造方法は、前記実施形態に記載のものに限定されない。例えば、ウォータータイト（非排水型）などの全周防水用の防水シートの場合、一次加工で０．５ｍｍ程度の厚さの黒色層１１と０．５ｍｍ程度の厚さの白色層１２とをラミネートし、続いて二次加工で黒色層１１を厚さ０．５ｍｍ程度上乗せするとともに、白色層１２を厚さ０．５ｍｍ程度上乗せすることによって、総厚２ｍｍ程度としてもよい。
【実施例1】
【0024】
実施例を説明する。本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
防水シート１０の試験片を用意した。
試験片は、黒色の外周側層１１と白色の内周側層１２を積層したものであり、外周側面１１ａに不織布層が積層されていた。
試験片の寸法は、５０ｍｍ×５０ｍｍであり、厚さは外周側層１１が０．４ｍｍ、内周側層１２が０．４ｍｍ、総厚０．８ｍｍであった。
内周側層１２の組成は以下の通りであった。
ＥＶＡ ９６重量％
白色マスターバッチ ４重量％（内、７０重量％が酸化チタン）
防水シート１０の試験片を用意した。
試験片は、黒色の外周側層１１と白色の内周側層１２を積層したものであり、外周側面１１ａに不織布層が積層されていた。
試験片の寸法は、５０ｍｍ×５０ｍｍであり、厚さは外周側層１１が０．４ｍｍ、内周側層１２が０．４ｍｍ、総厚０．８ｍｍであった。
内周側層１２の組成は以下の通りであった。
ＥＶＡ ９６重量％
白色マスターバッチ ４重量％（内、７０重量％が酸化チタン）
【0025】
前記試験片に対して以下の可視光反射率試験を行った。
ＪＩＳ Ｒ３１０６の４．分光透過率及び分光反射率の測定に準じ、分光光度計を用いて、試験片の内周側面１２ａに試験光を照射して、波長範囲３８０ｎｍ～７８０ｎｍの分光反射率を測定した。
分光光度計として、株式会社島津製作所製、紫外・可視・近赤外分光光度計、型式ＵＶ－３１５０を用いた。
測定結果を図４に示す。
また、ＪＩＳ Ｒ３１０６の５．可視光透過率及び可視光反射率の算定に準じて、可視光反射率を求めたところ、８９．９％であった。
ＪＩＳ Ｒ３１０６の４．分光透過率及び分光反射率の測定に準じ、分光光度計を用いて、試験片の内周側面１２ａに試験光を照射して、波長範囲３８０ｎｍ～７８０ｎｍの分光反射率を測定した。
分光光度計として、株式会社島津製作所製、紫外・可視・近赤外分光光度計、型式ＵＶ－３１５０を用いた。
測定結果を図４に示す。
また、ＪＩＳ Ｒ３１０６の５．可視光透過率及び可視光反射率の算定に準じて、可視光反射率を求めたところ、８９．９％であった。
【0026】
［比較例１］
比較例として、マスターバッチを含まず、ＥＶＡ１００％の防水シートからなる比較試験片を用意した。
比較試験片自体は透明であり、外周側面に積層された白色の不織布層が透かして見えた。
比較試験片の寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍであった。
前記比較試験片に対して、実施例１と同じ可視光反射率試験を行った。
測定結果を図５に示す。
可視光反射率は６５．０％であった。
比較例として、マスターバッチを含まず、ＥＶＡ１００％の防水シートからなる比較試験片を用意した。
比較試験片自体は透明であり、外周側面に積層された白色の不織布層が透かして見えた。
比較試験片の寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．８ｍｍであった。
前記比較試験片に対して、実施例１と同じ可視光反射率試験を行った。
測定結果を図５に示す。
可視光反射率は６５．０％であった。
【産業上の利用可能性】
【0027】
本発明は、山岳トンネルの防水シートに適用可能である。
【符号の説明】
【0028】
１ トンネル
２ 周壁
１ｄ 防水シート張設施工場所
１ｅ 二次覆工施工待ち区間
１ｆ 二次覆工施工場所
３ 一次覆工
４ 二次覆工４
１０ 防水シート
１２ 内周側層
１２ａ 内周側面
２ 周壁
１ｄ 防水シート張設施工場所
１ｅ 二次覆工施工待ち区間
１ｆ 二次覆工施工場所
３ 一次覆工
４ 二次覆工４
１０ 防水シート
１２ 内周側層
１２ａ 内周側面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】