(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】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】支保体の設置方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/10 20060101AFI20240312BHJP
E21D 11/00 20060101ALI20240312BHJP
【ＦＩ】
E21D11/10 C
E21D11/00 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021046672
(22)【出願日】2021-03-19
(65)【公開番号】P2022145316
(43)【公開日】2022-10-04
【審査請求日】2023-06-26
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ・土木施工 第６１巻第７号・通巻７６３号 （令和２年６月２２日 株式会社オフィス・スペース発行） ・令和２年度土木学会全国大会第７５回年次学術講演会［講演概要集］ＤＶＤ－ＲＯＭ版（令和２年８月１日 公益社団法人土木学会発行）
(73)【特許権者】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小出 昌克
(72)【発明者】
【氏名】福田 勝也
(72)【発明者】
【氏名】森 淳
(72)【発明者】
【氏名】楢崎 雄一
(72)【発明者】
【氏名】大野 誠
【審査官】彦田 克文
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－９２０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２５９９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２７１５９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－５５８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２５２３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－３０６６９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３２９６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ １１／１０
Ｅ２１Ｄ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体を補強する補強構造を形成するリング状の支保体の設置方法であって、前記補強構造は、トンネルの延長方向に所定の間隔をおいて取り付けられ、内側にパネル取付け面部を備えると共に外側に当接面部を備える複数の前記支保体と、各隣接する前記支保体の前記パネル取付け面部に跨るようにして、前記支保体に支持されて周方向に連設して取り付けられた複数の被覆パネル部材と、前記被覆パネル部材と前記トンネル覆工体との間の空間に充填されて、前記支保体と前記被覆パネル部材と前記トンネル覆工体とを一体化させる硬化性材料とを含んで構成され、
前記支保体は、複数の支保体ピースを周方向に連結することによって形成されていると共に、少なくとも一カ所の連結箇所における周方向に隣接する前記支保体ピース間に、前記支保体の周方向の長さを調整可能な伸縮ジャッキが取り付けられており、
前記複数の支保体ピースを仮組みした状態で、前記支保体を前記トンネル覆工体の内周面に沿って配置した後に、前記連結箇所の接合状態を開放し、前記伸縮ジャッキを伸長させることにより前記連結箇所を離間させて、前記当接面部を前記トンネル覆工体の内周面部分に当接させ、さらに前記連結箇所の離間部分に補助ピースを介設して接合し直すことによって、前記トンネル覆工体に前記支保体を圧着させた状態とする支保体の設置方法。
【請求項2】
前記支保体の前記当接面部を当接させる前記トンネル覆工体の内周面部分が、前記既設のトンネル覆工体の内周面の少なくとも一部である請求項１記載の支保体の設置方法。
【請求項3】
前記支保体の前記当接面部を当接させる前記トンネル覆工体の内周面部分が、前記トンネル覆工体の内周面に取り付けられた台座プレート部材によるものとなっている請求項１記載の支保体の設置方法。
【請求項4】
前記連結箇所の離間部分に介設される補助ピースは、周方向の長さ又は厚さの異なるピースを含む複数の単位補助ピースから選択されるものとなっており、前記連結箇所の離間部分の離間幅に応じて、選択された１又は複数の単位補助ピースを適宜重ね合わせて用いられるようになっている請求項１～３のいずれか１項記載の支保体の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、支保体の設置方法に関し、特に、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体を補強する補強構造を形成するリング状の支保体の設置方法に関する。
【背景技術】
【0002】
円形状の内周断面形状を備えるトンネル覆工体を有する既設のトンネルとして、例えばシールドトンネルでは、老朽化すると、トンネルの内壁面を覆うセグメントやコンクリート等による既設のトンネル覆工体に、例えば周囲の地盤の圧密沈下や、海に近い地域では塩害等の影響によって、ひび割れや腐食等による損傷個所が生じる場合がある。
【0003】
このような円形状の内周断面形状を備える既設のトンネルの覆工体に、ひび割れや腐食等による損傷個所が生じた場合の補修方法として、損傷個所が生じたトンネルの覆工体の内側に、支保工材やコンクリート等を用いて、新たに補強用の覆工体を形成することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００１－２７１５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体の内側に、支保工材やコンクリート等を用いて新たに補強用の覆工体を形成する場合には、例えば既設のトンネル覆工体が、地下鉄等の鉄道トンネル用のものや、道路トンネル用のものであると、例えば電車や車両の走行に支障を生じないようにしながら施工することが必要である。このようなことから、好ましくはコンクリートを打設して補強用の覆工体を形成する際に、型枠を支持するための仮設の支保構造をトンネルの内部空間に設けるのではなく、コンクリートと一体となって補強用の覆工体を形成する本設用の構造部材である支保体を、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体の内周面に沿って延設させて固定し、この支保体に支持させることで型枠となる被覆パネル部材を取り付けて、支保体と被覆パネル部材とコンクリートとが一体となった補強構造を形成するようにする技術が、本願出願人の出願に係る特願２０１９－２２１５０５号において提案されている。
【0006】
特願２０１９－２２１５０５号に開示された既設トンネルの補強構造では、既設のトンネル覆工体の内周面に沿って延設させて固定される、好ましくは鋼製支保部材による支保体は、支保体ピースである単位鋼製支保部材を周方向に複数連結して形成されるものであり、設置現場において複数の支保体ピースを周方向に連結して支保体を設置する際に、トンネル覆工体の内周面部分に支保体を圧着させた状態で固定することが難しく、精度良く支保体を当接させて効率良く荷重を支持できるようにするには、多くの手間を要することになる。このため、複数の支保体ピースを連結して形成される支保体を、既設のトンネル覆工体の内周面部分に精度良く当接させて容易に設置することができるように、施工方法の改善が望まれている。
【0007】
本発明は、既設のトンネル覆工体を補強する補強構造を形成する際に、複数の支保体ピースを周方向に連結して形成される支保体を、既設のトンネル覆工体の内周面部分に精度良く当接させて容易に設置することのできる支保体の設置方法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】
【0008】
本発明は、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体を補強する補強構造を形成するリング状の支保体の設置方法であって、前記補強構造は、トンネルの延長方向に所定の間隔をおいて取り付けられ、内側にパネル取付け面部を備えると共に外側に当接面部を備える複数の前記支保体と、各隣接する前記支保体の前記パネル取付け面部に跨るようにして、前記支保体に支持されて周方向に連設して取り付けられた複数の被覆パネル部材と、前記被覆パネル部材と前記トンネル覆工体との間の空間に充填されて、前記支保体と前記被覆パネル部材と前記トンネル覆工体とを一体化させる硬化性材料とを含んで構成され、前記支保体は、複数の支保体ピースを周方向に連結することによって形成されていると共に、少なくとも一カ所の連結箇所における周方向に隣接する前記支保体ピース間に、前記支保体の周方向の長さを調整可能な伸縮ジャッキが取り付けられており、前記複数の支保体ピースを仮組みした状態で、前記支保体を前記トンネル覆工体の内周面に沿って配置した後に、前記連結箇所の接合状態を開放し、前記伸縮ジャッキを伸長させることにより前記連結箇所を離間させて、前記当接面部を前記トンネル覆工体の内周面部分に当接させ、さらに前記連結箇所の離間部分に補助ピースを介設して接合し直すことによって、前記トンネル覆工体に前記支保体を圧着させた状態とする支保体の設置方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【0009】
そして、本発明の支保体の設置方法は、前記支保体の前記当接面部を当接させる前記トンネル覆工体の内周面部分が、前記既設のトンネル覆工体の内周面の少なくとも一部であっても良い。
【0010】
また、本発明の支保体の設置方法は、前記支保体の前記当接面部を当接させる前記トンネル覆工体の内周面部分が、前記トンネル覆工体の内周面に取り付けられた台座プレート部材によるものとなっていることが好ましい。
【0011】
さらに、本発明の支保体の設置方法は、前記連結箇所の離間部分に介設される補助ピースは、周方向の長さ又は厚さの異なるピースを含む複数の単位補助ピースから選択されるものとなっており、前記連結箇所の離間部分の離間幅に応じて、選択された１又は複数の単位補助ピースを適宜重ね合わせて用いられるようになっていることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明の支保体の設置方法によれば、既設のトンネル覆工体を補強する補強構造を形成する際に、複数の支保体ピースを周方向に連結して形成される支保体を、既設のトンネル覆工体の内周面部分に精度良く当接させて容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の好ましい一実施形態に係る支保体の設置方法を用いた補強構造によって補強される、既設のトンネル覆工体を例示するシールドトンネルの略示横断面図である。
【図4】挟み込みプレート片を説明する、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図5】複数の支体保ピースを連結して仮組みした状態の支保体の略示側面図である。
【図6】（ａ）は、伸縮ジャッキを伸長させて仮組みした支保体の支保体ピースによる連結箇所を離間させた状態の略示側面図、（ｂ）は、離間させた連結箇所に補助ピースを介設した状態の略示側面図である。
【図7】支保体のパネル取付け面に固着されたナット部材を説明する、（ａ）は支保体の断面図、（ｂ）は支保体の部分内面図である。
【図8】（ａ）は被覆パネル部材の正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ－Ｄに沿った断面図、（ｄ）は（ｃ）のＥ部拡大図である。
【図9】複数の被覆パネル部材を既設のトンネル覆工体の内周面に沿って周方向に連設して取り付けた状態を説明する、被覆パネル部材の展開配置図である。
【図10】一対の支保体のパネル取付け面に跨るようにして、複数の被覆パネル部材を取り付ける状況を説明する、（ａ）は部分略示内面図、（ｂ）は（ａ）のＦ－Ｆに沿った略示縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ－Ｇに沿った部分略示横断面図である。
【図12】本発明の設置方法によって設置される支保体の他の形態を例示する略示側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の好ましい一実施形態に係る支保体の設置方法は、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体として、例えば図１に示すように、円形状の断面形状を備えるシールドトンネルの内周面５５ａを覆う、好ましくは鉄筋コンクリート製セグメントや合成セグメントによる既設のトンネル覆工体５５を補強する補強構造１０を形成する際に、当該補強構造１０を構成する好ましくは鋼製部材からまるリング状の支保体１１を、既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａに沿って延設させて、トンネル覆工体５５の内周面部分５１に当接させた状態で設置させるための方法として採用されたものである。本実施形態の支保体の設置方法は、既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａの少なくとも一部である、例えばインバート部５７を除いた部分を内周面部分５１として、複数の支保体ピース１１’を周方向に連結することで、インバート部５７を介在させた状態でリング状に形成される支保体１１を、既設のトンネル覆工体５５の内周面部分５１に精度良く当接させて容易に設置できるようにするものである。
【0015】
そして、本実施形態の支保体の設置方法は、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体５５を補強する補強構造１０を形成する、リング状の支保体１１の設置方法であって、補強構造１０は、トンネルの延長方向Ｘ（図１１参照）に所定の間隔をおいて取り付けられ、内側にパネル取付け面１１ａを備えると共に外側に当接面部１１ｂを備える複数の支保体１１と、各隣接する支保体１１のパネル取付け面１１ａに跨るようにして、支保体１１に支持されて周方向に連設して取り付けられた複数の被覆パネル部材１３と、被覆パネル部材１３とトンネル覆工体５５との間の空間に充填されて、支保体１１と被覆パネル部材１３とトンネル覆工体５５とを一体化させる硬化性材料１４（図１１参照）とを含んで構成されている。支保体１１は、複数の支保体ピース１１’を周方向に連結することによって形成されていると共に、少なくとも一カ所の連結箇所１８における周方向に隣接する支保体ピース１１’間に、支保体１１の周方向の長さを調整可能な伸縮ジャッキ１７が取り付けられている（図５参照）。複数の支保体ピース１１’を仮組みした状態で、支保体１１をトンネル覆工体５５の内周面に沿って配置した後に、連結箇所１８の接合状態を開放し、伸縮ジャッキ１７を伸長させることにより連結箇所１８を離間させて（図６（ａ）参照）、当接面部１１ｂをトンネル覆工体５５の内周面部分５５ｂに当接させ、さらに連結箇所１８の離間部分に補助ピース１９を介設して接合し直すことによって（図６（ｂ）参照）、トンネル覆工体５５に支保体１１を圧着させた状態とする。
【0016】
また、本実施形態では、図２及び図３に示すように、支保体１１の当接面部１１ｂを当接させるトンネル覆工体５５の内周面部分５５ｂが、トンネル覆工体の内周面５５ａに取り付けられた台座プレート部材１２によるものとなっている。
【0017】
本実施形態では、シールドトンネル５０の内壁面を覆う、既設のトンネル覆工体５５は、好ましくは鉄筋コンクリート製セグメントや合成セグメントによる覆工体となっており、シールドトンネル５０が例えば円形状の断面形状の内壁面を有していることで、円形状の内周断面形状を備えている。例えば鉄筋コンクリート製セグメントや合成セグメントによる既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａにおける、コンクリートの露出した部分に、所定の深さでアンカー孔を削孔し、削孔したアンカー孔に好ましくはアンカーボルトの基部を埋設固定することにより、面板部１２ｄを所定の高さ位置に支持固定するための雄ネジボルト部材１２ａ（図３（ａ）、（ｂ）参照）を、これらのアンカーボルトの突出部分によって、所定の位置に精度良く容易に取り付けることができるようになっている。
【0018】
また、本実施形態では、支保体１１は、好ましくは亜鉛メッキされたＩ形鋼又はＨ形鋼（本実施形態では、Ｈ１５０×７５のＩ形鋼）からなり、内側フランジ部によってパネル取付け面１１ａが形成されている。例えばＩ形鋼による支保体１１は、図５にも示すように、好ましくは予め工場等において、底部のインバートコンクリート部５７（図１参照）よりも上方の、トンネル５０の側壁部から上部に至るまでの既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａに沿った形状を、適宜分割した形状に加工された、複数の支保体ピース１１’として搬入される。支保体１１は、ボルト部材等を用いた公知の方法により、端面同士を互いに連結することで一体化される複数の支保体ピース１１’によって形成されることで、トンネル５０の側壁部から上部に至るまでの内周面５５ａに沿って、周方向に延設させて容易に設置することができる。例えばＩ形鋼による支保体１１は、トンネル５０の延長方向Ｘに例えば９００ｍｍ程度の所定の中心間ピッチで、複数体設置される。
【0019】
さらに、本実施形態では、支保体１１のパネル取付け面１１ａとなる内側フランジ部の内側面には、周方向に好ましくは後述する被覆パネル部材１３の連設方向Ｙ（図１０（ａ）参照）の幅と同様の間隔をおいて、図５及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように、後述する押付け固定部材２０を支保体１１に締着させるためのナット部材２１が、好ましくは横幅方向の中央部分に溶接等によって固着されている。
【0020】
そして、本実施形態では、Ｉ形鋼による支保体１１は、上述のように、既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａにおいて、トンネルの延長方向Ｘおよび周方向に所定の間隔をおいて配置・固定された、面板部１２ｄを有する複数の台座プレート部材１２（図３（ａ）～（ｃ）参照）を介することによって、これらの台座プレート部材１２を既設のトンネル覆工体５５の内周面部分５１として、トンネル５０の延長方向Ｘに所定の間隔をおいて、周方向に延設して精度良く安定した状態で取り付けられることになる。
【0021】
台座プレート部材１２を構成する面板部１２ｄは、好ましくは亜鉛メッキされた９ｍｍ程度の厚さの鋼製プレートからなり、例えば一辺が２５０～２８０ｍｍ程度の大きさの、矩形又は正方形の平面形状を備えるように形成されている。面板部１２ｄには、上述のアンカーボルトの突出部分による雄ネジボルト部材１２ａの位置に対応させて、４箇所の角部分の内側に、外側締着孔１２ｃが４箇所に配置されて各々開口形成されている。４箇所の外側締着孔１２ｃの内側には、例えば縦６０ｍｍ程度、横１０５ｍｍ程度の大きさの仮想の矩形の角部に配置されて、内側締着孔１２ｅが４箇所に配置されて各々開口形成されている。
【0022】
開口形成された４箇所の外側締着孔１２ｃに、上述のアンカーボルトによる雄ネジボルト部材１２ａを挿通し、各々の雄ネジボルト部材１２ａに螺着した一対のナット部材１２ｂにより当該面板部１２ｄを挟み込んだ状態で、これらのナット部材１２ｂを外側締着孔１２ｃの周囲に締着することによって、台座プレート部材１２を構成する面板部１２ｄを、既設のトンネル覆工体５５の内周面５５ａからの高さを適宜調整可能にすると共に、傾きを適宜調整可能にした状態で、既設のトンネル覆工体５５から離間させた所定の位置に、精度良く固定することが可能になる。なお、面板部１２ｄが固定される所定の位置は、雄ネジボルト部材１２ａが埋設される位置よりも優先されることから、雄ネジボルト部材１２ａが所定の位置からずれて固定されている場合には、設置現場において、外側締着孔１２ｃを広げたり開け直したりすることによって、位置のずれた雄ネジボルト部材１２ａの雄ネジ部分を挿通させて、面板部１２ｄが所定の位置に精度良く取り付けられるようにすることができる。
【0023】
また、各々の面板部１２ｄに開口形成された４箇所の内側締着孔１２ｅには、面板部１２ｄと、上述の挟み込みプレート片１５の挟み込み本体部１５ａとの間に、支保体１１の当接面部１１ｂとなる外側フランジを挟み込んだ状態で、合致した当該内側締着孔１２ｅ及び挟み込みプレート片１５の締着孔１５ｂ（図４（ａ）、（ｂ）参照）に挿通されるボルトナット部材１６が、締着されるようになっている。これによって、台座プレート部材１２の面板部１２ｄを既設のトンネル覆工体５５の内周面部分５１として機能させて、支保体１１の当接面部１１ｂが当接する位置を調整した状態で、支保体１１を、既設のトンネル覆工体５５の内周形状に沿って容易に固定して、予め所定の位置に精度良く取り付けられた台座プレート部材１２に、安定して支持させることができるようになっている。
【0024】
そして、本実施形態では、図５に示すように、支保体１１は、複数の支保体ピース１１’を周方向に連結することによって形成されていると共に、少なくとも一カ所として、両側の側部における２箇所の連結箇所１８に、周方向に隣接する一対の支保体ピース１１’に跨るようにして、これらの間に、支保体１１の周方向の長さを調整可能な伸縮ジャッキ１７を取り付けておく。すなわち、２箇所の連結箇所１８の各々を挟んだ上下―対の支保体ピース１１’には、当該連結箇所１８に近接する部分において、パネル取付け面１１ａから内側に張り出すようにして、支持ブラケット１７ａを、例えば溶接等によって仮固定しておき、これらの上下の支持ブラケット１７ａの間の部分に装着されて、伸縮ジャッキ１７が各々取り付けられている。これによって、伸縮ジャッキ１７を伸長することにより、左右両側の連結箇所１８を、安定した状態で離間させることが可能になる。
【0025】
また、本実施形態では、好ましくは仮組みされた複数の支保体ピース１１’の、各々の連結箇所１８の接合状態を緩めると共に、伸縮ジャッキ１７が取り付けられた部分の左右両側の２箇所の連結箇所１８における、接合状態を開放してから、伸縮ジャッキ１７を伸長させることにより、連結箇所１８の上下―対の支保体ピース１１’を離間させると、支保体１１は、その全体が拡径するようにして変形することになるので（図６（ａ）参照）、これによって支保体１１の当接面部１１ｂを、トンネル覆工体５５の内周面部分５１となっている台座プレート部材１２の面板部１２ｄに、容易に当接させることが可能になる。
【0026】
伸縮ジャッキ１７を伸長させて、支保体１１の当接面部１１ｂをトンネル覆工体５５の内周面部分５１に当接させたら、さらに、離間されて連結箇所１８の離間部分となっている、上下―対の支保体ピース１１’の間の部分に、補助ピース１９を介設する（図６（ｂ）参照）。また補助ピース１９を介設させた２箇所の連結箇所１８を接合し直すと共に、接合状態が緩められている、仮組みされた複数の支保体ピース１１’の他の連結箇所１８を接合し直すことにより、本組みをすることによって、支保体１１を、台座プレート部材１２を介してトンネル覆工体５５に圧着させた状態で、強固に固定することが可能になる。
【0027】
ここで、離間させた連結箇所１８の離間部分に介設される補助ピース１９として、支保体ピース１１’と同様のＩ形鋼からなるものや、相当の厚さを備える鋼製のプレート片等からなるものを用いることができる。補助ピース１９は、支保体１１の周方向の長さ又は厚さの異なるピースを含む複数の単位補助ピースから、適宜選択して用いることができ、また離間させた連結箇所１８の離間幅に応じて、選択された１又は複数の単位補助ピースを適宜重ね合わせて用いることもできる。
【0028】
複数の支保体ピース１１’の連結箇所１８を接合し直すことにより本組みをして、支保体１１を、台座プレート部材１２を介してトンネル覆工体５５に圧着させた状態で固定したら、支保体１１のパネル取付け面１１ａに仮固定されていた支持ブラケット１７ａを、伸縮ジャッキ１７と共に撤去することで、パネル取付け面１１ａに被覆パネル部材１３を取り付ける作業を行うことが可能になる。
【0029】
本実施形態では、各隣接する一対の支保体１１のパネル取付け面１１ａに、跨るようにして取り付けられる複数の被覆パネル部材１３は、各々、図８（ａ）～（ｄ）に示すように、例えば２０ｍｍ程度の厚さを有する、好ましくは繊維補強コンクリート製のパネル部材となっている。被覆パネル部材１３は、各隣接する一対の支保体１１のパネル取付け面１１ａに跨る大きさとして、支保体１１のトンネル５０の延長方向Ｘの中心間ピッチよりも若干小さい、８７０ｍｍ程度の延長方向Ｘの横幅を備えると共に、４７０ｍｍ程度の、周方向である連設方向Ｙの縦幅を備える、矩形状の平面形状を有している。
【0030】
また、被覆パネル部材１３は、既設のトンネル覆工体５５の内周面と対向して配置される背面側が、凹凸面１３ａとなっており、この凹凸面１３ａは、例えば均等に分散して配置された多数の陥没穴１３ｂによって形成されている。本実施形態では、陥没穴１３ｂは、六角形や円形の陥没穴となっている。被覆パネル部材１３の背面側が凹凸面１３ａとなっていることにより、後に注入充填される無収縮モルタル１４との付着面積を広くして、被覆パネル部材１３の背面に無収縮モルタル１４をより強固に付着させることが可能になる。また、凹凸面１３ａが均等に分散して配置された多数の六角形や円形の陥没穴１３ｂによって形成されていることにより、鋭角部をなくすことで、陥没穴１３ｂ内での無収縮モルタル１４の未充填箇所が生じないようにして、無収縮モルタル１４を被覆パネル部材１３の背面により強固に一体化させることが可能になる。
【0031】
さらに、本実施形態では、好ましくは既設のトンネル覆工体５５の内周面と対向して配置される背面側には、アンカー筋１３ｅ（図１０（ｂ）、図１１参照）を取り付けるための、ナット部材１３ｃが埋設固定されている。ナット部材１３ｃは、Ｍ１０程度の大きさの、フランジ付きナットとなっている。ナット部材１３ｃは、フランジ部を繊維補強コンクリート中に埋設すると共に、雌ネジ孔を背面側に開口させて状態で、分散配置されて４箇所に固定されている。各々のナット部材１３ｃには、Ｌ字状に折れ曲がった形状の例えばＤ１０程度の太さのアンカー筋１３ｅを、被覆パネル部材１３と、既設のトンネル覆工体５５の内周面との間の空間５６に突出させて、着脱可能に取り付けることができる。
【0032】
複数の被覆パネル部材１３は、例えば後述する押付け固定部材２０を用いて、支保体１１に支持させて、図１及び図９に示すように、トンネル５０のインバートコンクリート部５７よりも上方の側壁部から上部に至るまでのトンネル５０の内周面に沿って、周方向に連設して配置されることになる。連設して配置される複数の被覆パネル部材１３の中央部のパネルである、トンネル５０の天端部に配置される被覆パネル部材１３’には、硬化性材料として好ましくは無収縮モルタルを空間５６に供給して充填するための、φ６０程度の大きさのモルタル供給孔１３ｄが開口形成されている。モルタル供給孔１３ｄは、例えばソケット部材を用いて、開閉可能に閉塞しておくことができる。
【0033】
本実施形態では、被覆パネル部材１３は、好ましくは繊維補強コンクリートを用いて、平坦な矩形状の平面形状を備えるように形成されている。被覆パネル部材１３は、トンネル５０の湾曲断面形状部分の湾曲形状に沿った、湾曲形状を備えるように形成することもできる。被覆パネル部材１３を、トンネル５０の湾曲断面形状部分の湾曲形状に沿った湾曲形状を備えるように形成することにより、地山側からの外力に対して、より強固なアーチアクション効果を発揮させることが可能になる。
【0034】
そして、本実施形態では、図１０（ａ）～（ｃ）に示すように、トンネル５０の延長方向Ｘに所定の中心間ピッチで、湾曲断面形状部分を有するトンネル５０の内壁面５１に沿って複数設置されたＩ形鋼による支保体１１の、各隣接する一対の支保体１１のパネル取付け面１１ａに跨るようにして、上述の被覆パネル部材１３を、複数、周方向に連設して取り付けると共に、図１１に示すように、取り付けられた被覆パネル部材１３と既存のトンネル覆工体５５との間の空間５６に、硬化性材料として、好ましくは無収縮モルタル１４を充填して硬化させることにより、補強用の覆工体５８を形成する。
【0035】
本実施形態では、被覆パネル部材１３は、図１０（ａ）～（ｃ）に示すように、当該被覆パネル部材１３を支保体１１のパネル取付け面１１ａに押付けた状態で固定するための、押付け固定部材２０を用いて、周方向に連設して支保体１１に支持させた状態で各々取り付けられる。押付け固定部材２０は、例えば１辺が６０ｍｍ程度の大きさの矩形断面を有する角パイプからなり、各隣接する一対の支保体１１のパネル取付け面１１ａの外側辺部の間の間隔よりも僅か長い、１１００ｍｍ程度の長さを備えている。押付け固定部材２０は、周方向に連設して配置された各々の被覆パネル部材１３における、連設方向Ｙの縦幅の中央部分において、トンネルの延長方向Ｘに延設させると共に、隣接する一対の支保体１１の各々と垂直に交差させるようにして取り付けられる。
【0036】
押付け固定部材２０は、支保体１１のパネル取付け面１１ａに固着されたナット部材２１に螺着される、例えばリブ座金や締着ナットを備える固定ボルト部材２２を当該ナット部材２１に締め着けることにより、リブ座金との間に挟み込むようにして両側の端部を支保体１１に締着することで、連設する被覆パネル部材１３を、支保体１１に押付けた状態で各々強固に固定しておくことができる。本実施形態では、隣接する一対の支保体１１に跨るようにして設置される、周方向に連設する各々の段の被覆パネル部材１３について、トンネルの延長方向Ｘに隣接する各一対の被覆パネル部材１３を各々押え付ける押付け固定部材２０を、被覆パネル部材１３の縦幅方向の中央部分において上下にずらして配置することにより、これらの隣接する被覆パネル部材１３の中央部に配置される支保体１１に、これらの隣接する被覆パネル部材１３を各々押え付ける一対の押付け固定部材２０の端部を、一本の固定ボルト部材２２によって、リブ座金を介して同時に締着できるようになっている。これらの押付け固定部材２０、ナット部材２１、固定ボルト部材２２によって被覆パネル部材１３を支保することができるので、１日の作業終了後に、これらの部材の内側に被覆パネル部材１３を取付けるための部材が存在しなくなって、例えば車両限界を侵すことになるのを、確実に回避することが可能になる。
【0037】
押付け固定部材２０及び固定ボルト部材２２を用いて、支保体１１のパネル取付け面１１ａに被覆パネル部材１３を、複数、周方向に連設して取り付けることによって、各隣接する一対の支保体１１により挟まれる部分には、取り付けられた被覆パネル部材１３と、既存のトンネル覆工体５５の内周面との間に、硬化性材料として好ましくは無収縮モルタル１４が充填される空間５６が形成される。被覆パネル部材１３の背面側に、アンカー筋１３ｅを取り付けておくことで、これらのアンカー筋１３ｅを硬化性材料１４が充填される空間５６に突出させておくことができる。アンカー筋１３ｅによって、被覆パネル部材１３と、空間５６に充填される無収縮モルタル１４との一体性を高めることができる。被覆パネル部材１３と無収縮モルタル１４との一体性を効果的に高める観点、及び上下の被覆パネル部材１３、１３間で干渉しないようする観点から、Ｌ字状に折れ曲がった形状のアンカー筋１３ｅは、折れ曲がり方向が、トンネルの延長方向Ｘに沿うように配置することが好ましい（図１０（ｂ）参照）。
【0038】
また、硬化性材料１４が充填される空間５６には、好ましくは被覆パネル部材１３を支保体１１のパネル取付け面１１ａに取り付けるのに先立って、内部に鉄筋（図示せず）を配設しておくこともできる。硬化性材料１４が充填される空間５６の内部に鉄筋が配設されていることにより、形成される補強用の覆工体５８の強度を効果的に高めることができる。
【0039】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、湾曲断面形状部分を有する既存のトンネル覆工体５５の下部から硬化性材料１４が充填される空間５６に突出して、硬化性材料１４に埋設される下部アンカー部材２９が取り付けられていることが好ましい。下部アンカー部材９は、例えばＤ１９程度の太さの鉄筋棒からなり、硬化性材料１４とトンネル覆工体５５との界面のせん断耐力向上と両者の付着力向上による一体化を目的として、アンカー筋１３ｅと同様に、Ｌ字状に折れ曲がった形状を備えている。下部アンカー部材９は、上記にように、好ましくは鉄筋コンクリート製セグメント又は合成セグメントによる既設のトンネル覆工体５５のコンクリート部分に基部を埋設して固定された、アンカーボルトによるものとなっており、好ましくは折れ曲がり方向をトンネル５０の周方向に沿わせた状態で、両側の側壁部の各々３箇所に固定される。既存のトンネル覆工体５５の下部から硬化性材料１４が充填される空間５６に突出して、下部アンカー部材９が設けられていることにより、補強用の覆工体５８の自重を含めた大きな荷重が作用する、補強用の覆工体５８の下部と既存のトンネル覆工体５５との界面を、効果的に補強し、且つ両者の連成構造を形成して強固な覆工体とすることが可能になる。
【0040】
本実施形態によれば、上述のようにして形成された、各隣接する一対の支保体１１によって挟まれる部分における、周方向に連設して配置された被覆パネル部材１３と既存のトンネル覆工体５５との間の、１又は２以上の各空間５６に、硬化性材料として好ましくは無収縮モルタル１４を各々充填することにより、円形状の内周断面形状を備える既存のトンネル覆工体５５の内周面を覆う、補強用の覆工体５８による補強構造１０を形成することができる。
【0041】
すなわち、周方向に連設して配置された複数の被覆パネル部材１３のうちの、トンネル５０の上部の天端部に配置される被覆パネル部材１３’には、硬化性材料１４を空間５６に供給するためのモルタル供給孔１３ｄが形成されているので（図１参照）、例えばこれらのモルタル供給孔１３ｄにモルタルの供給配管（図示せず）を接続して、無収縮モルタル１４を供給することにより、被覆パネル部材１３と既存のトンネル覆工体５５との間の空間５６に、無収縮モルタル１４を各々充填することができる。充填した無収縮モルタル１４が硬化して被覆パネル部材１３と一体化した時点で、被覆パネル部材１３を支保体１１に締着固定していた、固定ボルト部材２２や押付け固定部材２０を取り外すことにより、支保体１１、複数の被覆パネル部材１３、及び硬化した無収縮モルタル１４が一体となった、既存のトンネル覆工体５５の内周面を覆う補強用の覆工体５８による補強構造１０が、容易に形成されることになる。
【0042】
したがって、本実施形態によれば、内側にパネル取付け面１１ａを備える複数の支保体１１を、湾曲断面形状部分を有する既設のトンネル覆工体５５の内周部分の複数箇所に配置・固定された台座プレート部材１２を介することで、トンネル５０の延長方向Ｘに所定の間隔をおいて、周方向に延設させて取り付ける支保部材設置工程と、トンネルの延長方向Ｘに隣接する各一対の支保体１１のパネル取付け面１１ａに跨るようにして、複数の被覆パネル部材１３を、支保体１１に支持させて周方向に連設して取り付けるパネル部材設置工程と、被覆パネル部材１３と既存のトンネル覆工体５５との間の空間に、支保体１１と被覆パネル部材１３と既設のトンネル覆工体５５とを一体化させる硬化性材料１４を充填する裏込め充填工程とを含んで構成される既設トンネルの補強方法によって、円形状の内周断面形状を備える既設のトンネル覆工体５５を、効率良く且つ効果的に補強してゆくことが可能になる。
【0043】
そして、上述の構成を備える本実施形態の支保体の設置方法によれば、既設のトンネル覆工体５５を補強する補強構造１０を形成する際に、複数の支保体ピース１１’を周方向に連結して形成される支保体１１を、既設のトンネル覆工体５５の内周面部分５１に精度良く当接させて容易に設置することが可能になる。
【0044】
すなわち、本実施形態によれば、支保体１１は、複数の支保体ピース１１’を周方向に連結することによって形成されていると共に、好ましくは左右両側の２箇所の連結箇所１８における周方向に隣接する支保体ピース１１’間に、支保体１１の周方向の長さを調整可能な伸縮ジャッキ１７が取り付けられており（図５参照）、複数の支保体ピース１１’を仮組みした状態で、支保体１１をトンネル覆工体５５の内周面に沿って配置した後に、連結箇所１８の接合状態を開放し、伸縮ジャッキ１７を伸長させることにより連結箇所１８を離間させて（図６（ａ）参照）、当接面部１１ｂをトンネル覆工体５５の内周面部分５５ｂに当接させ、さらに連結箇所１８の離間部分に補助ピース１９を介設して接合し直すことによって（図６（ｂ）参照）、トンネル覆工体５５に支保体１１を圧着させた状態で固定するようになっている。
【0045】
これによって、本実施形態によれば、設置現場において複数の支保体ピースを周方向に連結して支保体１１を設置する際に、仮組みした複数の支保体ピース１１’間の所定の連結箇所１８に設けた伸縮ジャッキ１７を伸長させることにより、当該連結箇所１８を離間させることで、支保体１１の全体を拡径するように変形させることが可能なので、支保体１１の当接面部１１ｂをトンネル覆工体５５の内周面部分５５ｂにスムーズに且つ確実に、精度良く当接させることが可能になると共に、この状態で離間部分に補助ピース１９を介設して接合し直すことによって、多くの手間を要することなく、支保体１１を、効率良く荷重を支持できるように、容易に設置することが可能になる。
【0046】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明の支保体の設置方法を採用して既設のトンネル覆工体が補強されるトンネルは、シールドトンネル以外の、山岳トンネルや、その他の種々のトンネルであっても良い。既設のトンネル覆工体の内周面に沿ってリング状に形成される支保体１１は、インバート部を介在させた状態でリング状に形成されるものである必要は必ずしも無く、例えば図１２に示すように、既設のトンネル覆工体が、インバート部のない下水道トンネル等の内周面を覆うものである場合に、円形に連続するリング状に形成されるものであっても良い。支保体の当接面部を圧着させるトンネル覆工体の内周面部分は、トンネル覆工体の内周面に取り付けられた台座プレート部材によるものである必要は必ずしも無く、トンネル覆工体の内周面自体を内周面部分として、支保体の当接面部を圧着させるようにすることもできる。
【符号の説明】
【0047】
１０ 補強構造
１１ 支保体（Ｉ形鋼）
１１’ 支保体ピース
１１ａ パネル取付け面
１１ｂ 当接面部
１２ 台座プレート部材
１２ｄ 面板部
１３ 被覆パネル部材
１４ 無収縮モルタル（硬化性材料）
１５ 挟み込みプレート片
１６ ボルトナット部材
１７ 伸縮ジャッキ
１７ａ 支持ブラケット
１８ 連結箇所
１９ 補助ピース
５０ トンネル
５１ 内周面部分
５５ 既設のトンネル覆工体
５５ａ 内周面
５６ 空間
５７ インバートコンクリート部
５８ 補強用の覆工体
Ｘ トンネルの延長方向
Ｙ 被覆パネル部材の連設方向
１１ 支保体（Ｉ形鋼）
１１’ 支保体ピース
１１ａ パネル取付け面
１１ｂ 当接面部
１２ 台座プレート部材
１２ｄ 面板部
１３ 被覆パネル部材
１４ 無収縮モルタル（硬化性材料）
１５ 挟み込みプレート片
１６ ボルトナット部材
１７ 伸縮ジャッキ
１７ａ 支持ブラケット
１８ 連結箇所
１９ 補助ピース
５０ トンネル
５１ 内周面部分
５５ 既設のトンネル覆工体
５５ａ 内周面
５６ 空間
５７ インバートコンクリート部
５８ 補強用の覆工体
Ｘ トンネルの延長方向
Ｙ 被覆パネル部材の連設方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】