JP2001193397A - トンネル構造物の保護装置及び保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル構造物から剥離片が落下することを
容易にかつ効果的に防止可能なトンネル構造物の保護装
置及び保護方法を提供する。 【解決手段】 保護装置１では、保護板２がトンネル内
壁面の上半面を覆うようにトンネル円周方向に沿って配
置される。また、アーチ型の支持フレーム３が保護板２
の下側面に隣接するようにトンネル円周方向に沿って配
置される。この支持フレーム３は、保護板２を上方向に
押し付けた状態で、固定部材４によって両端部を内壁面
に固定される。トンネル内壁面に剥離が生じた場合、剥
離片の荷重は、支持フレーム３の端部と内壁面とによっ
て分散支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路用又は鉄道用
のトンネル構造物等に好適に用いられるトンネル構造物
の保護装置及び保護方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路用又は鉄道用のコンクリート製トン
ネル構造物は、気温、湿度、圧力といった環境条件の経
年変化によって、コンクリート部分が劣化（腐食、風化
等）してしまう場合があり、内壁面のコンクリートの一
部が剥離してしまうおそれがあった。また、剥離片が落
下してしまうと、車両等の進路が妨害されると共に、剥
離部分の強度が低下して更なる剥離の原因となってしま
うことがあった。そのため、従来から、トンネル内壁面
の剥離のおそれがある部分を発見し、当該部分を補強す
ることによって剥離片の落下を防止する方法が用いられ
ている。

【０００３】図１１は、従来のコンクリート製トンネル
構造物を示す断面図である。このトンネル構造物Ｔの内
壁面に、コンクリートの剥離が予想される部分（以下、
剥離予想部という）１０１が発見された場合には、この
剥離予想部１０１が補強板１０２によって補強される。

【０００４】図１２に示されるように、補強板１０２は
剥離予想部１０１より面積が大きく、剥離予想部１０１
を覆うようにして配置される。補強板１０２の端部に
は、Ｌ型鋼等からなる支持部材１０３が装着され、補強
板１０２はこの支持部材１０３上から固着具１０４等に
よってトンネル構造物Ｔの内壁面に固着される。

【０００５】また、図１３（ａ）に示されるように、ト
ンネル構造物Ｔの内壁面にコンクリートが既に剥離して
いる部分（以下、剥離部という）１０５が発見された場
合には、補強板によって補強する前に、剥離部１０５の
表面に下地処理が施され（図１３（ｂ）参照）、補修材
１０６によって剥離部１０５が補修される（図１３
（ｃ）参照）。なお、コンクリートが完全に剥離してい
ない状態であっても、剥離の可能性が極めて高い場合に
は、意図的に剥離させた後にその部分を補修することも
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
補強方法では、予め剥離予想部を発見しなければならな
いため、定期的にトンネル構造物の内壁面を検査する必
要があった。この検査では、微細な亀裂を発見するため
の特殊な装置を必要とし、かつトンネル全体にわたって
細かく検査する必要があった。従って、このような検査
は、多大な労力と費用がかかるものであった。

【０００７】また、このような定期的な検査をしても、
必ずしも剥離予想部を発見できるとは限らないため、剥
離の前兆がない場合や環境条件の急激な変化による突発
的な剥離等には完全に対処することが不可能であった。

【０００８】そこで本発明は、上記課題を解決するため
に、トンネル構造物から剥離片が落下することを容易に
かつ効果的に防止可能なトンネル構造物の保護装置及び
保護方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るトンネル構
造物の保護装置は、トンネル構造物の内壁面から剥離片
が落下することを防止するトンネル構造物の保護装置に
おいて、内壁面の少なくとも上半面を覆うようにトンネ
ル円周方向に沿って配置された保護板と、保護板の下側
面に隣接するようにトンネル円周方向に沿って配置され
たアーチ型の支持フレームと、支持フレームの両端部を
内壁面に固定する固定部材とを備え、保護板は、支持フ
レームによって内壁面に押し付けられていることを特徴
とする。

【００１０】このトンネル構造物の保護装置によれば、
内壁面に剥離が生じても、保護板によって道路又は鉄道
上への剥離片の落下を防止することができ、アーチ型の
支持フレームを用いることによって剥離片の荷重が内壁
面に分散されるため、荷重の集中を抑制することができ
る。

【００１１】また、この保護装置は、トンネルの少なく
とも上半面に沿って配置されるのみであるため、トンネ
ル断面における占有面積を最小限に抑え、トンネルの機
能に悪影響を与えることがない。さらに、トンネル内壁
面を保護板で被覆することによって、トンネル構造物表
面の劣化（腐食、風化等）が防止されるため、剥離の発
生自体を減少させることが可能になる。

【００１２】このトンネル構造物の保護装置において、
上記保護板は、トンネル円周方向に分割された複数の単
位保護板から構成されることが好ましい。

【００１３】このように保護板を分割することによっ
て、保護板の取り付け作業や取り換え作業等が容易にな
る。なお、この場合には、各単位保護板同士の端部を重
ね合わせると共に、両者を止具等によって接続し、単位
保護板間に間隙が生じないようにするとよい。

【００１４】また、このトンネル構造物の保護装置にお
いて、上記支持フレームは、トンネル円周方向に分割さ
れた複数の単位支持フレームと、単位支持フレーム同士
を接続すると共に、支持フレームの全長を調整可能な接
続部材とから構成されることが好ましい。

【００１５】このように支持フレームを分割することに
よって、支持フレームの取り付け作業等が容易になる。
また、接続スリーブ等の接続部材で単位支持フレーム間
を接続し、支持フレームの全長を調整可能とすることに
よって、支持フレームの組み立て作業を容易にすると共
に、保護板を支持するための押し付け力を調節すること
が可能になる。

【００１６】さらに、このトンネル構造物の保護装置に
おいて、支持フレームの両端部と固定部材との間に配置
された押し付け力付与手段をさらに備えることが好まし
い。

【００１７】このように押し付け力付与手段（好ましく
は、コイルバネ等の弾性部材）を設置することによっ
て、保護板を支持するための押し付け力を付与すること
ができる。また、剥離片の落下等による衝撃を緩和する
ことも可能になる。

【００１８】一方、本発明に係るトンネル構造物の保護
方法は、トンネル構造物の内壁面から剥離片が落下する
ことを防止するトンネル構造物の保護方法において、内
壁面の少なくとも上半面を覆うようにトンネル円周方向
に沿って保護板を配置し、アーチ型の支持フレームを保
護板の下側面に隣接するようにトンネル円周方向に沿っ
て配置し、アーチ型の支持フレームによって保護板を内
壁面に押し付けることを特徴とする。

【００１９】このトンネル構造物の保護方法において、
上記保護板を、円周方向に分割された複数の単位保護板
によって構成することが好ましい。

【００２０】また、このトンネル構造物の保護方法にお
いて、上記支持フレームとしてトンネル円周方向に分割
された複数の単位支持フレームを用い、各単位支持フレ
ーム同士を、両者間の接続間隔を調整可能な接続部材に
よって接続することが好ましい。

【００２１】さらに、このトンネル構造物の保護方法に
おいて、支持フレームの両端部と固定部材との間に押し
付け力付与手段を配置することが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るトンネル構造物の保護装置及び保護方法の好適
な実施形態について詳細に説明する。なお、同一又は相
当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略
する。

【００２３】まず、本発明に係るトンネル構造物の保護
装置及び保護方法の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るトンネル構造物の保護装置の
断面図であり、図２は、図１のII−II断面における断面
図である。この保護装置１は、複数の保護板２と、複数
の支持フレーム３と、各支持フレーム３の両端部を内壁
面に固定する固定部材４とを備える。

【００２４】保護板２は、板厚数ｍｍ程度の矩形状の薄
鋼板であり、例えばトンネル構造物Ｔ内部の腐食環境等
に応じてステンレス鋼板やメッキ鋼板等が用いられる。
図１及び図２に示されるように、各保護板２はＵ字型に
屈曲させられ、トンネル構造物Ｔの内壁面の上半面にト
ンネル円周方向に沿うようにして、トンネルの長手方向
に複数枚配置されている。このとき、図２に示されるよ
うに、隣り合う保護板２の端部を互いに重ね合わせ、内
壁面を間隙なく覆うように配置するとよい。

【００２５】支持フレーム３は、断面が円形の棒鋼材
で、トンネル構造物Ｔの内壁面とほぼ曲率が等しいアー
チ型に形成されている。支持フレーム３には、保護板２
と同様に腐食環境等に応じてステンレス棒鋼やメッキ棒
鋼等を用いることができ、断面積を小さくするために高
張力鋼を用いることもできる。図１及び図２に示される
ように、各支持フレーム３は、隣り合う保護板２が重な
り合った部分の下側面に隣接するようにトンネル円周方
向に沿って配置されている。

【００２６】また、図２に示されるように、重なり合っ
た保護板２と支持フレーム３とは、断面の一部がＵ字型
の支持具５によってトンネル内側から支持され、内壁面
の上部に固定されている。支持フレーム３は、支持具５
のＵ字型部分に嵌め合わされており、トンネル長手方向
にずれないよう固定されている。但し、支持フレーム３
とＵ字型部分との間には間隙が設けられており、トンネ
ル半径方向へのある程度の移動は許容される。

【００２７】図３（ａ）〜（ｅ）は、支持具５をトンネ
ル構造物の内壁面に固定する方法を示す断面図である。
まず、トンネル構造物Ｔの内壁面上部の所定位置に孔ｈ
（例えばφ２０〜３０ｍｍ、ｄ＝２００ｍｍ）が形成さ
れる（図３（ａ）参照）。次いで、この孔ｈに（例えば
長さ２００ｍｍの）樹脂アンカ６が挿入される（図３
（ｂ）参照）。樹脂アンカ６は、ガラス管等に封入され
た樹脂、骨材及び硬化剤等から構成される。

【００２８】樹脂アンカ６が挿入された後、この孔ｈに
ボルト８１が回転させながら打ち込まれる（図３（ｃ）
参照）。樹脂アンカ６は、ボルト８１の打撃や回転によ
り混合されて短時間に硬化し、所定時間（例えば気温２
０℃の場合には、約２０分）経過後、ボルト８１が内壁
面に固着される。この後、重なり合った保護板２と支持
具５とにボルト８１を貫通させ（図３（ｄ）参照）、ナ
ット８２をボルト８１に螺合する（図３（ｅ）参照）こ
とによって、支持具５が内壁面上部に固定される。

【００２９】図４は、図１における支持フレーム３の両
端部の拡大図であり、図５は、図４のV−V断面における
断面図である。固定部材４は、固定板４１と、受具４２
とを備える。固定板４１は、支持具５と同様の方法でボ
ルト８１及びナット８２等の固着具８によってトンネル
構造物Ｔの内壁面側部に固定されている。

【００３０】また、受具４２は、底部を有し固定板４１
の表面に接続された筒状の部材であり、支持フレーム３
の端部を収容可能な構造となっている。受具４２内に支
持フレーム３の端部を収容した後、図４及び図５に示さ
れるように、間隙に充填剤（例えばプラスチックグラウ
ト等）４３が注入される。これによって、トンネル構造
物Ｔの内壁面の上半面に保護板２を押し付けるようにし
て、支持フレーム３が固定される。

【００３１】次に、本実施形態に係るトンネル構造物の
保護装置の作用を説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本
実施形態に係るトンネル構造物の保護装置の作用を示す
模式図である。正常時（トンネル構造物Ｔの内壁面に剥
離が発生していない状態）には、支持フレーム３の押し
付け力が内壁面の上半面に対して均等に作用している
（図６（ａ）参照）。

【００３２】トンネル構造物Ｔの内壁面上部で剥離が発
生した場合には、剥離片ｐの落下による落下力Ｆが支持
フレーム３に作用する。この落下力Ｆは支持フレームの
両端部に下向きの荷重を与えるが、落下力Ｆによって支
持フレーム３に微小な弾性歪みが発生すると、支持フレ
ーム３にはその歪みを戻そうとする反力Ｒが内壁面を押
し返す方向に生じる（図６（ｂ）参照）。すなわち、剥
離片ｐの落下力Ｆは、内壁面と支持フレーム３の両端部
とによって分散支持されることになる。同様に、内壁面
側部で剥離が発生した場合にも、落下力Ｆは、内壁面と
支持フレーム３の両端部とによって分散支持される（図
６（ｃ）参照）。

【００３３】従って、本実施形態に係る保護装置１によ
れば、道路又は鉄道等への剥離片の落下を防止すると共
に、剥離片の荷重を内壁面に分散させて支持部分等への
荷重の集中を抑制するため、剥離片が大きい場合等であ
っても保護装置自体の倒壊等のおそれは低い。

【００３４】また、この保護装置１は、トンネルの少な
くとも上半面に沿って配置されるのみであるため、トン
ネル断面における占有面積を最小限に抑え、トンネルの
機能に悪影響を与えない。さらに、トンネル構造物の内
壁面の上半面を保護板で被覆するため、構造物表面の劣
化（腐食、風化等）を防止し、剥離の発生自体を減少さ
せることが可能になる。

【００３５】次いで、本発明に係るトンネル構造物の保
護装置及び保護方法の第２の実施形態について説明す
る。図７は、本実施形態に係るトンネル構造物の保護装
置の断面図である。この保護装置１ｂは、第１の実施形
態に係る保護装置１と異なり、保護板２が複数（本実施
形態では２枚）の単位保護板２ａ、２ｂから構成されて
いる。また、支持フレーム３が複数（本実施形態では３
本）の単位支持フレーム３ａ〜３ｃと、（本実施形態で
は２つの）接続用スリーブ３１とから構成されている。
さらに、支持フレーム３の端部と固定部材４の受具４２
との間にコイルバネ７（押し付け力付与手段）が設置さ
れている。

【００３６】図８は、図７における単位保護板間の接合
部の拡大図である。図８に示されるように、保護板２
は、単位保護板２ａ及び２ｂの端部を互いに重ね合わ
せ、ボルト等の固着具（図示せず）で接合することによ
って構成されている。

【００３７】図９は、図７における単位支持フレーム間
の接合部の拡大図である。図９に示されるように、支持
フレーム３は、各単位支持フレーム３ａ〜３ｃを接続用
スリーブ３１で接続することによって構成されている。
この接続用スリーブ３１は両端にネジ穴を有しており、
このネジ穴部分に各単位支持フレーム３ａ〜３ｃの端部
が螺合される。従って、この螺合量を調節することによ
り、単位支持フレーム３ａ〜３ｃ間の接続間隔（換言す
れば、支持フレーム３の全長）の調節が可能な構造とな
っている。

【００３８】図１０は、図７における支持フレーム３の
端部と固定部材との接続部分の拡大図である。伸縮可能
なコイルバネ７は、一端が支持フレーム３の端部（すな
わち、単位支持フレーム３ａの下側端部及び単位支持フ
レーム３ｃの下側端部）と接続され、他端が受具４２の
底部に接続された状態で設置されている。

【００３９】本実施形態に係る保護装置１ｂによれば、
保護板２が複数の単位保護板２ａ、２ｂから構成されて
いるため、取り付け作業及び取り換え作業が容易にな
る。また、支持フレーム３が複数の単位支持フレーム３
ａ〜３ｃと接続用スリーブ３１とから構成されることに
よって、支持フレーム３の取り付け作業や組み立て作業
を容易にすると共に、保護板を支持するための押し付け
力の調節することが可能になる。さらに、コイルバネ７
を設置することによって、保護板２を支持するための押
し付け力を付与すると共に、剥離片の落下等による衝撃
を緩和することが可能になる。

【００４０】なお、本発明に係るトンネル構造物の保護
装置及び保護方法は、上記実施形態に限定されるもので
はなく、他の状況等に応じてさまざまな変形態様をとる
ことが可能である。例えば、コイルバネ等の弾性部材に
代え、エアジャッキやくさびの打ち込み等によって、支
持フレームに上向きの押し付け力を付与することもでき
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係るトンネル構造物の保護装置
及び保護方法によれば、トンネル構造物の内壁面の煩雑
な調査等を省くことができると共に、突発的な剥離事故
等にも対処することができる。従って、トンネル構造物
からの剥離片の落下を容易にかつ効果的に防止すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るトンネル構造物の保護装
置を示す断面図である。

【図２】図１のII−II断面における断面図である。

【図３】トンネル構造物の内壁面への固定方法を説明す
る断面図である。

【図４】図１における支持フレームの端部の拡大図であ
る。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面における断面図である。

【図６】第１の実施形態に係るトンネル構造物の保護装
置の作用を示す模式図である。

【図７】第２の実施形態に係るトンネル構造物の保護装
置を示す断面図である。

【図８】図７における単位保護板間の接合部の拡大図で
ある。

【図９】図７における単位支持フレーム間の接合部の拡
大図である。

【図１０】図７における支持フレームの端部と固定部材
との接続部分の拡大図である。

【図１１】従来のコンクリート製のトンネル構造物を示
す断面図である。

【図１２】図１１に示す補強板を実線矢印方向からみた
図である。

【図１３】トンネル構造物の内壁面の剥離部を補修する
作業を示す説明図である。

【符号の説明】

１、１ｂ…保護装置、２…保護板、２ａ、２ｂ…単位保
護板、３…支持フレーム、３ａ〜３ｃ…単位支持フレー
ム、４…固定部材、５…支持具、６…樹脂アンカ、７…
コイルバネ、８…固着具、３１…接続用スリーブ、４１
…固定板、４２…受具、４３…充填剤、８１…ボルト、
８２…ナット、１０１…剥離予想部、１０２…補強板、
１０３…支持部材、１０４…固着具、１０５…剥離部、
１０６…補修材、Ｔ…トンネル構造物、ｈ…孔、ｐ…剥
離片

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル構造物の内壁面から剥離片が落
   下することを防止するトンネル構造物の保護装置におい
   て、 前記内壁面の少なくとも上半面を覆うようにトンネル円
   周方向に沿って配置された保護板と、 前記保護板の下側面に隣接するように前記トンネル円周
   方向に沿って配置されたアーチ型の支持フレームと、 前記支持フレームの両端部を前記内壁面に固定する固定
   部材と、 を備え、 前記保護板は、前記支持フレームによって前記内壁面に
   押し付けられていることを特徴とするトンネル構造物の
   保護装置。
2. 【請求項２】 前記保護板は、前記トンネル円周方向に
   分割された複数の単位保護板から構成されることを特徴
   とする請求項１に記載のトンネル構造物の保護装置。
3. 【請求項３】 前記支持フレームは、 前記トンネル円周方向に分割された複数の単位支持フレ
   ームと、 前記単位支持フレーム同士を接続すると共に、前記支持
   フレームの全長を調整可能な接続部材と、 から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載
   のトンネル構造物の保護装置。
4. 【請求項４】 前記支持フレームの両端部と前記固定部
   材との間に配置された押し付け力付与手段をさらに備え
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のト
   ンネル構造物の保護装置。
5. 【請求項５】 トンネル構造物の内壁面から剥離片が落
   下することを防止するトンネル構造物の保護方法におい
   て、 前記内壁面の少なくとも上半面を覆うようにトンネル円
   周方向に沿って保護板を配置し、 アーチ型の支持フレームを前記保護板の下側面に隣接す
   るように前記トンネル円周方向に沿って配置し、 前記アーチ型の支持フレームによって前記保護板を前記
   内壁面に押し付けることを特徴とするトンネル構造物の
   保護方法。
6. 【請求項６】 前記保護板を、前記トンネル円周方向に
   分割された複数の単位保護板によって構成することを特
   徴とする請求項５に記載のトンネル構造物の保護方法。
7. 【請求項７】 前記支持フレームとして、前記トンネル
   円周方向に分割された複数の単位支持フレームを用い、 前記各単位支持フレーム同士を、両者間の接続間隔を調
   整可能な接続部材によって接続すること、 を特徴とする請求項５又は６に記載のトンネル構造物の
   保護方法。
8. 【請求項８】 前記支持フレームの両端部と前記固定部
   材との間に押し付け力付与手段を配置することを特徴と
   する請求項５〜７のいずれかに記載のトンネル構造物の
   保護方法。