特許 7261409 トンネルの覆工方法

(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】2023-04-12

(45)【発行日】2023-04-20

(54)【発明の名称】トンネルの覆工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20230413BHJP

   E21D 11/08 20060101ALI20230413BHJP

   E21D 11/38 20060101ALI20230413BHJP

   E21D 11/40 20060101ALI20230413BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 Z

E21D11/08

E21D11/38 A

E21D11/40 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019077875

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020176399

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000198307

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ建材工業

(73)【特許権者】

【識別番号】000230010

【氏名又は名称】ジオスター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000228660

【氏名又は名称】日本コンクリート工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000228785

【氏名又は名称】日本サミコン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000158725

【氏名又は名称】岐阜工業株式会社

(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】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(72)【発明者】

【氏名】夏目 岳洋

(72)【発明者】

【氏名】藤原 慎八

(72)【発明者】

【氏名】山岸 健治

(72)【発明者】

【氏名】八木 恒司

(72)【発明者】

【氏名】鷲見 大介

(72)【発明者】

【氏名】川村 親平

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－３４０１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１７３４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６９３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－０１１４９０４（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－１０３９３１６（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／００

Ｅ２１Ｄ １１／０８

Ｅ２１Ｄ １１／３８

Ｅ２１Ｄ １１／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの内壁の両側の下半部分に、排水材およびこの排水材に水分を導く側部防水シートを配置し、前記内壁に対し空間を空けて型枠を設置してコンクリートを打つことで、前記排水材と上部が上方に延出する前記側部防水シートとを備える側壁を形成する側壁形成工程と、
前記トンネルの外部で少なくとも一の覆工版に防水シートを仮固定し、この防水シートとともに前記覆工版を前記トンネルの内部に搬送して前記防水シート側を前記内壁に対向させるとともに、両端部が前記内壁と前記側壁との間に延びる前記防水シートを既設の防水シートに対して溶着した後、前記覆工版を既設の覆工版と連結して前記側壁および前記内壁に対し隙間を開けて配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記隙間に妻型枠を設置するとともに前記覆工版の妻側からセメント系材料を充填して固結する固結工程と
を備えることを特徴とするトンネルの覆工方法。

【請求項2】

配置工程において、防水シートの両端部を各側壁から上方に延出する側部防水シートと液密に溶着する
ことを特徴とする請求項１記載のトンネルの覆工方法。

【請求項3】

配置工程において複数の覆工版を配置する毎に固結工程を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載のトンネルの覆工方法。

【請求項4】

妻型枠を、エアチューブとする
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のトンネルの覆工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの内壁を覆工版で覆うトンネルの覆工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルの内装、仕上げ、補修または補強を目的とし、覆工版であるプレキャストコンクリート版を用いたライニング工法として、ＰＣＬ（Precast Concrete Lining）工法が実施されている。この工法は、掘削したトンネルや既設トンネルからの漏水を防ぎ、照明の効率を向上させ、吹付コンクリートや既設覆工の剥離、剥落事故を防止する目的で開発された工法である。また、コンクリート版に作用する荷重条件が与えられれば補強を目的とした構造部材としても使用可能であり、主に道路トンネルに使用されているが、水路トンネルの補修・補強としても用いられている。

【0003】

この工法では、従来、既設トンネルの内面側に防水シートを設置し、コンクリート版を架設した後にこのコンクリート版と防水シートとの間に、コンクリート版に設けられた注入孔から裏込め材を注入していた。そこで、施工時の防水シートの垂れ下がりや損傷を防止するとともに、作業性を向上するために、トンネルの外部においてコンクリート版の外周面に防水シートを予め仮固定してからトンネル内に順次搬送し、隣り合う覆工版同士の防水シートを溶着するとともに、覆工版同士を接合した後、コンクリート版と防水シートとに亘り形成された注入孔から裏込め材を注入する工法が知られている（例えば、特許文献１ないし４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－３４０１９３号公報

【文献】特開平７－２４７７９４号公報

【文献】特開２００７－３２１４５０号公報

【文献】特開２０１７－２６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１などに記載された工法の場合、防水シートにも注入孔が形成されるので、防水性を維持するための複雑な防水処理が必要となる。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、施工効率を向上しつつ、防水性を確保できるトンネルの覆工方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の発明は、トンネルの内壁の両側の下半部分に、排水材およびこの排水材に水分を導く側部防水シートを配置し、前記内壁に対し空間を空けて型枠を設置してコンクリートを打つことで、前記排水材と上部が上方に延出する前記側部防水シートとを備える側壁を形成する側壁形成工程と、前記トンネルの外部で少なくとも一の覆工版に防水シートを仮固定し、この防水シートとともに前記覆工版を前記トンネルの内部に搬送して前記防水シート側を前記内壁に対向させるとともに、両端部が前記内壁と前記側壁との間に延びる前記防水シートを既設の防水シートに対して溶着した後、前記覆工版を既設の覆工版と連結して前記側壁および前記内壁に対し隙間を開けて配置する配置工程と、前記配置工程の後、前記隙間に妻型枠を設置するとともに前記覆工版の妻側からセメント系材料を充填して固結する固結工程とを備えるトンネルの覆工方法である。

【0008】

請求項２記載の発明は、請求項１記載のトンネルの覆工方法の配置工程において、防水シートの両端部を各側壁から上方に延出する側部防水シートと液密に溶着するものである。

【0009】

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のトンネルの覆工方法の配置工程において複数の覆工版を配置する毎に固結工程を行うものである。

【0010】

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載のトンネルの覆工方法における妻型枠を、エアチューブとするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、覆工版に防水シートを配置して施工できるので、施工効率を向上できるとともに、覆工版の妻側から覆工版とトンネルの内壁との隙間にセメント系材料を充填するため、防水シートにセメント系材料の注入孔を形成する必要がなく、防水性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係るトンネルの覆工方法の一実施の形態を（ａ）ないし（ｇ）に模式的に示す説明図である。

【図2】同上トンネルの覆工方法により覆工済みのトンネルを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0014】

図２において、１は覆工済みのトンネルを示す。トンネル１は、本実施の形態において、道路トンネルを例に挙げて説明するが、水路トンネルでもよい。また、本実施の形態の覆工方法は、既設トンネルを補修または補強する方法に限られず、トンネルを新設する方法としても適用可能である。

【0015】

トンネル１は、アーチ状の内壁２を備え、内壁２の内方には、トンネル１の横断方向両側部に側壁３が形成されている。また、内壁２の内方には、防水シート４と覆工版５とが配置され、覆工版５と内壁２との間に裏込め部６が形成されて、内壁２、側壁３、防水シート４、および、覆工版５が一体化されている。

【0016】

内壁２は、既設トンネルの補修または補強の場合、既設トンネルの壁面であり、トンネルの新設の場合、現場打ちのコンクリートなどにより形成された壁面である。

【0017】

側壁３は、トンネル１の下半部分を構成している。側壁３は、本実施の形態において、現場打ちのコンクリートなどにより予め裏込め部６とは別個に形成されているものとするが、裏込め部６と一体に形成されるものでもよい。

【0018】

防水シート４は、トンネル１内への漏水を防止するものである、防水シート４は、覆工版５の外面5a側、つまり覆工版５と内壁２との間に配置されている。防水シート４は、覆工版５の外面5a側全体を天端部5bから両脚部5c，5cに亘り液密に覆っている。本実施の形態において、防水シート４は、内壁２と側壁３との間の部分に配置された側部防水シート７と液密に溶着されているものとするが、内壁２と側壁３との間の部分に亘り両端部が延びていてもよい。防水シート４は、側壁３の内部などに形成された排水材８へと水分を導くように配置されている。

【0019】

覆工版５は、プレキャストコンクリート版（ＰＣＬ版）が好適に用いられる。覆工版５は、トンネル１の内壁２の側壁３よりも上方の部分、つまりトンネル１の上半部分に沿うアーチ状に形成されている。覆工版５は、両脚部5c，5cが側壁３，３の上方にＬ字金具などの図示されない支持部材により支持されているとともに、側壁３，３の上部と両脚部5c，5cとの間に、根固め部９，９が形成されている。根固め部９は、本実施の形態において、裏込め部６と同一の材料により一体に形成されている。覆工版５は、トンネル軸方向に所定の長さに形成されている。本実施の形態において、覆工版５は、複数、例えば左右に円弧状に２分割され、それらがアーチ状となるように互いに組み合わせられて接合されて一体化されている。また、覆工版５は、トンネル軸方向に順次接合されて、トンネル１の内壁２全体をトンネル軸方向に亘り覆工するように配置される。覆工版５とトンネル１の内壁２との隙間を充填して裏込め部６が形成されている。

【0020】

次に、本発明に係るトンネル１の覆工方法について説明する。

【0021】

本実施の形態の覆工方法としては、概略として、側壁３を予め形成する側壁形成工程と、防水シート４を配置した覆工版５をトンネル１内に配置する配置工程と、トンネル１の内壁２と覆工版５および防水シート４とを一体化する固結工程とを備える。

【0022】

まず、側壁形成工程として、図１（ａ）に示されるように、トンネル１には、排水材８を設置するとともに両側部に側部防水シート７を配置した後、内壁２に対し空間を空けて型枠を設置してコンクリートを打ち、側壁３を形成しておく。

【0023】

次いで、配置工程は、好ましくはトンネル１の外部で行う。つまり、配置工程において、トンネル１の外部にて、図１（ｂ）に示されるように、架台である自走式組立架台10に覆工版５を仮組みするとともに、この仮組みした覆工版５に防水シート４を仮固定する（仮組み工程）。自走式組立架台10は、工事区域を覆うプロテクタの機能を備え、下方を自動車が通過可能となっていて、活線工事（車両通行を可能にした状態で並行して行う工事）を可能とするものである。自走式組立架台10には、少なくとも１つの覆工版５を仮組みすればよいが、本実施の形態では、複数、例えば３つの覆工版５をユニットとして自走式組立架台10に仮組みするとともに、これら覆工版５を互いに連結部材などにより連結する、または、予め連結した複数の覆工版５を自走式組立架台10に仮組みする。この作業は、好ましくは覆工前にトンネル１の外部の仮組ヤードに設置された防音ハウスなどの建屋の内部で行うとともに、建屋の天井に設置された天井クレーンなどにて作業することで、天候の影響を受けにくくする。また、自走式組立架台10は、反転機能を有するものを用いることで、覆工版５の仮組時に行う反転作業をこの自走式組立架台10により行い、揚程が低い屋内でも施工が可能になる。また、防水シート４の自走式組立架台10への仮固定方法としては、例えば防水シート４の両端部を、ワイヤ等の固定体により自走式組立架台10に固定する。さらに、自走式組立架台10の中央天端部において，防水シート４を広げる際の中心ラインを図示されない仮固定装置により仮固定する。

【0024】

次いで、配置工程において、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示されるように、側壁３を形成したトンネル１内に自走式組立架台10を覆工版５および防水シート４とともに搬送し、既設の覆工版51の端部から所定距離、例えば５０ｃｍ程度の隙間G1を空けた位置まで移動し、自走式組立架台10を固定する（搬送工程）。この状態で、覆工版５は、防水シート４を配置した外面5aが内壁２に対向するとともに、この外面5aと内壁２との間に、アーチ状の隙間G2が形成される。

【0025】

さらに、配置工程において、図１（ｄ）の二点鎖線に示されるように、防水シート４の端部を、既設の防水シート41の端部に溶着する（溶着工程）。このとき、防水シート４は、既設の覆工版51と架設する覆工版５との間の隙間G1の位置で溶着する。また、配置工程において、図１（ｃ）に示されるように、防水シート４は、両端部を、側壁３から延出する側部防水シート７と液密に溶着する（側部溶着工程）。

【0026】

この後、配置工程において、図１（ｅ）に示されるように、溶着した防水シート４の端部をトンネル１の入口つまり坑口側に巻き込んで覆工版５と内壁２との隙間G2に押し込め、自走式組立架台10のスライド機能を用いて覆工版５を既設の覆工版51に向かって隙間G1をなくすようにスライドさせる（スライド工程）。覆工版５のスライドに際して、防水シート４が損傷しないように、防水シート４には養生をしておくことが好ましい。この養生としては、例えば防水シート４において、覆工版５の外面5aに対向する面に布製ネットやエアシートなどの養生部材を配置することなどが考えられる。養生部材は、防水シート４の覆工版５の外面5aに対向する面だけでなく、トンネル１の内壁２に対向する面に配置してもよい。スライドさせた覆工版５は、自走式組立架台10に備えられるジャッキなどを用い、延長方向、鉛直方向、および、水平方向にそれぞれ調整した後、既設の覆工版51に対してボルトなどの連結部材を用いて連結する（連結工程）。また、覆工版５は、両脚部5c，5cを、側壁３の上部に、図示されない支持部材により支持する（支持工程）。この状態で、自走式組立架台10を覆工版５に対して下げて覆工版５から自走式組立架台10を解放し、トンネル１の外部へと搬出する（搬出工程）。

【0027】

この後、固結工程において、図示されない支保架台を既設の覆工版51側などの所定位置から、架設した覆工版５の位置に移動し、所定の位置に固定するとともに、図１（ｆ）および図１（ｇ）に示されるように、隙間G2に妻型枠13を設置する（妻型枠設置工程）。妻型枠13は、坑口側の覆工版５の妻部に配置され、覆工版５と内壁２との隙間G2の妻側を閉塞する。妻型枠13としては、エアチューブが好適に用いられる。

【0028】

そして、固結工程において、妻型枠13に形成された注入孔13aを介し、坑口側の覆工版５の妻側からモルタルなどのセメント系材料である裏込め材15を隙間G2に充填して固結させることで、裏込め部６および根固め部９を同時に形成し、トンネル１の内壁２と覆工版５および防水シート４とを一体化する（充填工程）。裏込め材15としては、従来の裏込め材より急結性のある材料を用いることが好ましい。妻型枠13の注入孔13aは、例えば覆工版５の天端部5bを挟む両側などに形成される。

【0029】

裏込め材15が固結した後、妻型枠13を脱型するとともに、支保架台を所定位置に移動させて待機させる（脱型工程）。

【0030】

上記の図１（ｂ）ないし図１（ｇ）に示される作業を順次繰り返し、トンネル１の内壁２全体を覆工版５によって覆う。

【0031】

このように、覆工版５に防水シート４を配置して施工できるので、例えば内壁２に防水シート４を固定して覆工版５を架設する場合と比較して、施工中に防水シート４の垂れ下がりや破れなどが生じにくく、施工効率を向上できるとともに、覆工版５の妻側から覆工版５とトンネル１の内壁２との隙間G2に裏込め材15を充填するため、防水シート４に裏込め材15の注入孔を形成する必要がなく、防水性を確保できる。

【0032】

トンネル１の内部と比較して作業環境が良好なトンネル１の外部において覆工版５に防水シート４を仮固定しておき、この防水シート４とともに覆工版５をトンネル１の内部に搬送し、この防水シート４を既設の防水シート41に対して溶着した後、覆工版５を既設の覆工版51と連結してトンネル１の内壁２に対し隙間G2を開けて配置するため、施工性が良好である。

【0033】

複数の覆工版５を配置する毎に裏込め材15を隙間G2に充填して固結するため、１つの覆工版５毎に施工するよりも施工効率が良好である。特に、本実施の形態では、トンネル１の外部で複数の覆工版５を予め連結してトンネル１の内部に搬送するため、トンネル１の内部で覆工版５を順次連結する場合と比較して、施工性が良好である。

【0034】

妻型枠13を、エアチューブとすることで、トンネル１毎に異なるアーチ形状や、トンネル１の内壁２と覆工版５との隙間G2の形状に合わせて妻型枠13を容易に密着させることができ、内壁２と覆工版５との隙間からの裏込め材15の漏洩を容易に防ぐことが可能となる。

【0035】

なお、上記の一実施の形態では、複数の覆工版５をトンネル１の外部において予め連結して順次トンネル１の内部に搬送するものとしたが、覆工版５を１枚ずつトンネル１の内部に搬送してもよい。

【0036】

また、予め形成した側壁３上に覆工版５を固定してから覆工版５とトンネル１の内壁２との間の隙間G2に裏込め材15を打つようにしたが、自走式組立架台10に仮固定した覆工版５と防水シート４とを、自走式組立架台10によりトンネル１の内部で支持した状態で側壁３を形成し、さらに裏込め部６および根固め部９を形成してもよいし、側壁３を予め形成せずに、裏込め部６、根固め部９、および、側壁３を一体的に形成するようにしてもよい。これらの場合、工程数を減らすことができ、施工効率をより向上できる。

【符号の説明】

【0037】

１ トンネル
２ 内壁
３ 側壁
４ 防水シート
５ 覆工版
７ 側部防水シート
８ 排水材
13 妻型枠
15 セメント系材料である裏込め材
G2 隙間

【図1】

【図2】