特許 7369629 トンネル内巻工

(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】2023-10-18

(45)【発行日】2023-10-26

(54)【発明の名称】トンネル内巻工

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20231019BHJP

   E21D 11/04 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 Z

E21D11/04 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020011542

(22)【出願日】2020-01-28

(65)【公開番号】P2021116621

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2023-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】593171673

【氏名又は名称】広成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000161356

【氏名又は名称】宮地エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113712

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】近藤 政弘

(72)【発明者】

【氏名】濱田 吉貞

(72)【発明者】

【氏名】松本 敬司

(72)【発明者】

【氏名】藤井 哲也

(72)【発明者】

【氏名】久保 圭吾

(72)【発明者】

【氏名】永見 研二

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２２７２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０７４３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／００－１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００－２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの内壁を覆うためのトンネル内巻工であって、
前記内壁に延設されるトンネル軸方向に長尺状の敷桁と、
前記内壁の周方向に沿って設けられ、下端部が前記敷桁によって支持され、トンネル軸方向に所定の間隔で複数配置される支保工と、
前記周方向に沿って曲がる可撓性を有するパネルと、
複数の前記支保工をトンネル軸方向につなぐ長尺状の一対の横つなぎ材とを備え、
前記一対の横つなぎ材の各々は、トンネル軸方向から見てそれぞれ左と右に配置され、
前記パネルは、トンネル軸方向の端部が隣り合う前記支保工に支持され、下端部が前記敷桁に支持され、上端部が前記横つなぎ材に支持され、前記敷桁より上側かつ前記横つなぎ材より下側の前記内壁を覆い、
前記横つなぎ材は、前記パネルの前記上端部と前記内壁との間隙を塞ぐことを特徴とするトンネル内巻工。

【請求項2】

前記横つなぎ材は、隣り合う２つのアーチ状の前記支保工をトンネル軸方向につなぐことを特徴とする請求項１に記載のトンネル内巻工。

【請求項3】

トンネルの内壁を覆うためのトンネル内巻工であって、
前記内壁に延設されるトンネル軸方向に長尺状の敷桁と、
前記内壁の周方向に沿って設けられ、下端部が前記敷桁によって支持され、トンネル軸方向に所定の間隔で複数配置される支保工と、
前記周方向に沿って曲がる可撓性を有するパネルと、
複数の前記支保工をトンネル軸方向につなぐ長尺状の一対の横つなぎ材とを備え、
前記一対の横つなぎ材の各々は、トンネル軸方向から見てそれぞれ左と右に配置され、
前記横つなぎ材は、隣り合わない２つのアーチ状の前記支保工をトンネル軸方向につなぎ、
２つのアーチ状の前記支保工の間に配置される支保工は、上端部が前記横つなぎ材に取り付けられ、
前記パネルは、トンネル軸方向の端部が隣り合う前記支保工に支持され、下端部が前記敷桁に支持され、上端部が前記横つなぎ材に支持され、前記敷桁より上側かつ前記横つなぎ材より下側の前記内壁を覆うことを特徴とするトンネル内巻工。

【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うためのトンネル内巻工に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルの経年劣化に伴う覆工コンクリートの剥落を防止するため、従来から、トンネルの内壁に対する補強を含む劣化対策工としてトンネル内巻工がある。ＦＲＰを用いたトンネル内巻工として、ＦＲＰ製アーチ支持構造体（アーチ支保工）と、内壁を覆うＦＲＰ製連続帯状構造体とを有するトンネル覆工構造体が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなトンネル覆工構造体では、先ず、複数のＦＲＰ製支持構造体がトンネル内に配置される。そして、隣り合うＦＲＰ製支持構造体間に、ＦＲＰ製連続帯状構造体が、トンネルの一方の側壁側から、トンネルの頂部を経由して、反対の側壁側まで連続して設置される（特許文献１の図１８、特許文献２の明細書［００３７］参照）。

【0003】

しかしながら、図１５に示すように、電気鉄道のトンネル２にはアーチの頂部に電車線路の下束２３があり、下束２３がある箇所には、内壁２１を覆うＦＲＰ製連続帯状構造体を設けることができない。また、トンネル２のアーチに電車線路の自動張力調整装置（非特許文献１参照）がある箇所にも、ＦＲＰ製連続帯状構造体を設けることができない。なお、同様の問題は、電気鉄道以外のトンネルでも、トンネルのアーチに移設困難な支障物がある箇所で生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２０７４３１号公報

【文献】特開２０１６－１３２８６７号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】ＪＩＳ Ｅ ２００１：２００２「電車線路用語」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記問題を解決するものであり、トンネルのアーチに移設困難な支障物がある箇所に設けることができるトンネル内巻工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】

【0007】

本発明のトンネル内巻工は、トンネルの内壁を覆うためのものであって、前記内壁に延設されるトンネル軸方向に長尺状の敷桁と、前記内壁の周方向に沿って設けられ、下端部が前記敷桁によって支持され、トンネル軸方向に所定の間隔で複数配置される支保工と、前記周方向に沿って曲がる可撓性を有するパネルと、複数の前記支保工をトンネル軸方向につなぐ長尺状の一対の横つなぎ材とを備え、前記一対の横つなぎ材の各々は、トンネル軸方向から見てそれぞれ左と右に配置され、前記パネルは、トンネル軸方向の端部が隣り合う前記支保工に支持され、下端部が前記敷桁に支持され、上端部が前記横つなぎ材に支持され、前記敷桁より上側かつ前記横つなぎ材より下側の前記内壁を覆うことを特徴とする。

【0008】

このトンネル内巻工において、前記横つなぎ材は、隣り合う２つのアーチ状の前記支保工をトンネル軸方向につなぐことが好ましい。

【0009】

このトンネル内巻工において、前記横つなぎ材は、隣り合わない２つのアーチ状の前記支保工をトンネル軸方向につなぎ、２つのアーチ状の前記支保工の間に配置される支保工は、上端部が前記横つなぎ材に取り付けられてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明のトンネル内巻工によれば、長尺状の一対の横つなぎ材が複数の支保工をトンネル軸方向につなぎ、パネルが敷桁より上側かつ横つなぎ材より下側の内壁を覆うので、支保工と一対の横つなぎ材で囲まれた開口部が形成され、トンネルのアーチに移設困難な支障物がある箇所にトンネル内巻工を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るトンネル内巻工の斜視図。

【図2】同トンネル内巻工の断面図。

【図3】同トンネル内巻工の敷桁の正面図。

【図4】同トンネル内巻工の支保工の下端部の側面図。

【図5】同トンネル内巻工のパネルの下端部の側面図。

【図6】同トンネル内巻工の支保工の断面図。

【図7】（ａ）は同トンネル内巻工の横つなぎ材の正面図、（ｂ）は同横つなぎ材のＡ－Ａ線断面図。

【図8】同トンネル内巻工における支保工につないだ状態の横つなぎ材の正面図。

【図9】（ａ）は同トンネル内巻工の支保工の斜視図、（ｂ）は同支保工に横つなぎ材を取り付けた斜視図。

【図10】同トンネル内巻工のパネルの斜視図。

【図11】同トンネル内巻工の支保工及びパネルの断面図。

【図12】同トンネル内巻工の挿入口近傍の正面図。

【図13】本発明の第２の実施形態に係るトンネル内巻工の斜視図。

【図14】同トンネル内巻工における支保工につないだ状態の横つなぎ材の正面図。

【図15】下束がある箇所におけるトンネルの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るトンネル内巻工を図１乃至図１２を参照して説明する。図１に示すように、トンネル内巻工１は、トンネル２の内壁２１（覆工面）を覆う物であり、トンネル２の覆工を内空側から巻くように覆う工作物であるので、トンネル内巻工と呼ばれる。

【0013】

図２は、電車線路の下束がある箇所におけるトンネル内巻工１の断面を示す。電気鉄道のトンネル区間おける下束２３の間隔（径間）は、数十ｍであるので、電気鉄道のトンネル２には、このような箇所が数十ｍ間隔にある。なお、下束２３は、トンネルのアーチにある移設困難な支障物の代表例である。

【0014】

トンネル内巻工１は、敷桁３と、支保工４と、複数のパネル５と、横つなぎ材７とを備える（図１参照）。敷桁３は、トンネル軸方向Ｘに長尺状であり、トンネル２の内壁２１に延設される。支保工４は、トンネル２の内壁２１の周方向Ｃに沿って設けられ、下端部４３が敷桁３によって支持される。支保工４は、トンネル軸方向Ｘに所定の間隔で複数配置される。パネル５は、トンネル２の周方向Ｃに沿って曲がる可撓性を有する。横つなぎ材７は、長尺状であり、複数の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐ。なお、図１において、後述するパネル５のリブは図示を省略している。

【0015】

一対の横つなぎ材７の各々は、トンネル軸方向Ｘから見てそれぞれ左と右に配置される。なお、トンネルにおける左と右とは、通常、起点側から見た左と右である。

【0016】

本実施形態では、横つなぎ材７は、隣り合う２つのアーチ状の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐ。

【0017】

パネル５は、トンネル軸方向Ｘの端部が隣り合う支保工４に支持され、下端部が敷桁３に支持され、上端部が横つなぎ材７に支持され、敷桁３より上側かつ横つなぎ材７より下側の内壁２１を覆う。

【0018】

トンネル内巻工１の各構成をさらに詳述する。図３に示すように、敷桁３は、トンネル軸方向Ｘに長尺状である。図４に示すように、支保工４の下端部４３は、敷桁３によって支持される。図５に示すように、敷桁３は、パネル５の下端部を支持する。パネル５が敷桁３と横つなぎ材７との間に複数に分割されている場合、敷桁３は、最も下にあるパネル５の下端部を支持する。敷桁３は、パネル５の下端部（最も下にあるパネル５の下端部）と内壁２１との間隙を塞ぐ。

【0019】

本実施形態では、敷桁３は、ＦＲＰ製であり、下半分が横向きの溝形鋼と同様の断面形状、上半分が横向きのハット形鋼と同様の断面形状を有する。すなわち、敷桁３は、下フランジ３１、上フランジ３２、ウェブ３３、アーム部３４を有する。アーム部３４は、上フランジ３２の端部から上に延出する部分である。支保工４及びパネル５は、上フランジ３２上に設けられ、アーム部３４と内壁２１によって挟まれる（図４、図５参照）。

【0020】

トンネル内巻工１は、複数の受台９を有する（図３参照）。敷桁３は、これら複数の受台９によって支持される（両端支持）。本実施形態では、受台９は、Ｈ形鋼である。トンネル内巻工１の施工時、トンネル２の覆工コンクリート２５を水平方向に削孔して受台用削孔が形成される。受台用削孔は、左右の内面が目荒らしされる。そして、受台用削孔に受台９が入れられ、穴受台用削孔に充填材２６が充填される（図４参照）。その充填材２６が硬化し、受台９は、トンネル２の覆工コンクリート２５に埋め込み固定される。

【0021】

支保工４は、ＦＲＰ製であり、Ｈ形鋼と同様の断面形状を有する。すなわち、図６に示すように、支保工４は、周方向に直交する断面がＨ形であり、外フランジ４４と、内フランジ４５と、ウェブ４６とを有する。外フランジ４４は、トンネル２の内壁２１に当接する。内フランジ４５は、トンネル２の内空を臨む。ウェブ４６は、外フランジ４４と内フランジ４５を接続する。支保工４は、トンネル２の覆工コンクリート２５にボルト４８で固定されたクランプ部材４９を介して、覆工コンクリート２５に固定される。

【0022】

図７（ａ）（ｂ）に示すように、横つなぎ材７は、長尺状である。図８に示すように、本実施形態では、横つなぎ材７は、隣り合う２つのアーチ状の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐ。

【0023】

横つなぎ材７は、ＦＲＰ製であり、溝形鋼と同様の断面形状を有する（図７（ｂ）参照）。すなわち、横つなぎ材７は、一対の平行なフランジ７１と、それらフランジ７１の一端を相互に接続するウェブ７２とを有する。この横つなぎ材７は、トンネル軸方向Ｘの端部７３においてフランジ７１の間隔が狭く形成される（図７（ａ）参照）。図９（ａ）（ｂ）に示すように、横つなぎ材７の端部７３が支保工４に嵌められる。パネル５は、周方向Ｃにおいて、横つなぎ材７と敷桁３との間に設けられる（図２参照）。

【0024】

図１０に示すように、各パネル５は、ＦＲＰ製であり、面状のスキンプレート５１と、スキンプレート５１上の複数のリブ５２とを有する。本実施形態では、パネル５は、ガラスクロスを有するポリエステル樹脂のＦＲＰ製である。スキンプレート５１は、可撓性を有し、矩形である。リブ５２は、トンネル軸方向Ｘに延在し、周方向Ｃに複数配置される。各リブ５２は、スキンプレート５１から内壁２１の方向に突出ている。リブ５２は、貫通孔５２１が形成されている。貫通孔５２１は、周方向Ｃにリブ５２を貫通し、トンネル軸方向Ｘにおいて複数形成される。

【0025】

パネル５は、トンネル軸方向Ｘの端部に、リブ５２を有しないスキンプレート５１のみの部分がある。支保工４は、ウェブ４６から内フランジ４５と平行にパネルガイド４６１が突出している（図６参照）。パネル５を支保工４に取り付ける際、パネル５の端部のスキンプレート５１が、パネルガイド４６１と内フランジ４５に挟まれて周方向Ｃに案内される。

【0026】

図１１に示すように、パネル５は、支保工４のウェブ４６によってトンネル軸方向Ｘに対して保持され、内フランジ４５によってトンネル径方向Ｒ（内壁２１の法線方向）に対して支持される。

【0027】

図１２に示すように、支保工４は、内フランジ４５と外フランジ４４との間にパネル５を挿入するため挿入口８が内フランジ４５に形成される。本実施形態では、支保工４は、内フランジ４５を設けないことにより、挿入口８が形成される。白抜き矢印で図示するように、パネル５は、一対の支保工４間に挿入され、周方向Ｃにスライドされて配置される。挿入口８は、支保工４に少なくとも左右各１つ形成される。

【0028】

パネル５は、敷桁３より上側かつ横つなぎ材７より下側の内壁２１を覆う（図２参照）。このようなパネル５の設置によって、トンネル内巻工１は、トンネル２の頂部にパネル５で覆われない開口部６が形成される。この開口部６は、支保工４の１スパンに形成され、支保工４及び横つなぎ材７によって囲まれる。

【0029】

トンネル２の左右それぞれに複数のパネル５が設けられる場合、左右の各パネル５は、グラウト（裏込め材）をパネル５と内壁２１との間に注入する際にグラウトがパネル５間から漏れないように、パネル５が互いに接合される。パネル５同士を突き合わせる接合は、嵌合接合であり、パネル５の接合部分に互いに嵌合する凹凸が形成される。パネル５同士を突き合わせる接合は、接着であってもよい。

【0030】

上述のように構成されたトンネル内巻工１は、専用足場を有する台車を用いて施工される。施工時にパネル５とトンネル２の内壁２１との間にグラウト（裏込め材）が注入される。グラウトには、充填性が良い、液圧がパネル５の耐荷力以内、短時間で硬化、漏出時の対処が容易、早期強度が発現する等の条件を満たすセメントミルクが用いられる。グラウトを注入するため、注入口がパネル５のスキンプレート５１に設けられる。パネル５には、注入口以外に、トンネル２の頂部付近に空気抜き孔が設けられる。パネル５とトンネル２の内壁２１との間にグラウトが充填・硬化されることにより、支保工４、パネル５及びグラウトが一体構造の自立構造となり、トンネル内巻工１は、耐荷力に優れた冗長性の高い構造となる。

【0031】

以上、本実施形態に係るトンネル内巻工１によれば、パネル５が敷桁３より上側かつ横つなぎ材７より下側の内壁２１を覆うので、支保工４と一対の横つなぎ材７で囲まれた開口部６が形成され、トンネル２のアーチに移設困難な支障物がある箇所にトンネル内巻工１を設けることができる。長尺状の一対の横つなぎ材７が複数の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐので、トンネル内巻工１に開口部６を設けてもトンネル内巻工１の強度が維持される。パネル５の上端部が横つなぎ材７に支持されるので、開口部６を設けてもパネル５が安定的に支持される。

【0032】

横つなぎ材７が隣り合う２つのアーチ状の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐことにより、隣り合う支保工４の間に開口部６を形成することができる。これにより、トンネル２のアーチに支保工４の１スパン内の大きさの支障物がある箇所にトンネル内巻工１０を設けることができる。

【0033】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るトンネル内巻工を図１３及び図１４を参照して説明する。本実施形態のトンネル内巻工１０は、第１の実施形態のトンネル内巻工１と同様の構成を有し、開口部１６が支保工４の複数スパンにわたって形成される点が異なる。本実施形態において、第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。以下の説明において、第１の実施形態と同等の箇所の詳細な説明は省略する。

【0034】

図１３に示すように、トンネル内巻工１０は、敷桁３と、支保工４と、複数のパネル５と、横つなぎ材１７とを備える。敷桁３は、トンネル軸方向Ｘに長尺状であり、トンネル２の内壁２１に延設される。支保工４は、トンネル２の内壁２１の周方向Ｃに沿って設けられ、下端部４３が敷桁３によって支持される。支保工４は、トンネル軸方向Ｘに所定の間隔で複数配置される。パネル５は、トンネル２の周方向Ｃに沿って曲がる可撓性を有する。横つなぎ材１７は、長尺状であり、複数の支保工４をトンネル軸方向Ｘにつなぐ。なお、図１３において、パネル５のリブは図示を省略している。

【0035】

一対の横つなぎ材１７の各々は、トンネル軸方向Ｘから見てそれぞれ左と右に配置される。

【0036】

図１４に示すように、本実施形態では、横つなぎ材１７は、隣り合わない２つのアーチ状の支保工４ａ、４ｂをトンネル軸方向Ｘにつなぐ。２つのアーチ状の支保工４ａ、４ｂの間に配置される支保工４ｃ、４ｄは、上端部が横つなぎ材１７に取り付けられる。

【0037】

パネル５は、トンネル軸方向Ｘの端部が隣り合う支保工４に支持され、下端部が敷桁３に支持され、上端部が横つなぎ材１７に支持され、敷桁３より上側かつ横つなぎ材１７より下側の内壁２１を覆う（図１３参照）。

【0038】

このようなパネル５の設置によって、トンネル内巻工１０は、トンネル２の頂部にパネル５で覆われない開口部１６が形成される。この開口部１６は、支保工４の複数スパンにわたって形成され、アーチ状の支保工４ａ、４ｂ及び横つなぎ材１７によって囲まれる。本実施形態の開口部１６は、支保工４の複数スパンにわたって形成されるので、第１の実施形態の開口部６より大きい。

【0039】

以上、本実施形態に係るトンネル内巻工１０によれば、横つなぎ材１７が隣り合わない２つのアーチ状の支保工４ａ、４ｂをトンネル軸方向Ｘにつなぎ、その支保工４ａ、４ｂの間に配置される支保工４ｃ、４ｄの上端部が横つなぎ材１７に取り付けられることにより、隣り合わない支保工４ａ、４ｂの間に開口部１６を形成することができる。これにより、トンネル２のアーチに自動張力調整装置等の下束より大きな支障物がある箇所にトンネル内巻工１０を設けることができる。

【0040】

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、トンネル内巻工１、１０は、鉄道以外のトンネルに設けてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１、１０ トンネル内巻工
３ 敷桁
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 支保工
５ パネル
６、１６ 開口部
７、１７横つなぎ材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】