JP4549191B2

JP4549191B2 - 既設トンネルの補修工法

Info

Publication number: JP4549191B2
Application number: JP2005000688A
Authority: JP
Inventors: 康生関口; 高志石川
Original assignee: Nippon Concrete Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Concrete Industries Co Ltd
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: JP2006188856A

Description

本発明は、地山の崩落防止や地山の安定確保等の目的で既設トンネルの内側面（内壁）をきめて効率的に補修できる既設トンネルの補修工法に関するものである。

地山の崩落防止や地山の安定確保、湧水や漏水の処理、さらにはトンネル内空の美観向上等の目的で、老朽化が進んだ既設トンネルの内側面を補修する方法として、例えばプレキャストコンクリート板や鋼板からなる覆工板を既設トンネルの内側面に面添え付け、当該覆工板と既設トンネルの内側面との間に裏込めを行う方法、スライドフォームを用い、現場打ちコンクリートによって既設トンネルの内側面を覆工(コンクリートライニング)する方法などが知られている。

いずれの補修工法においても、工事期間中はトンネルを使用できないため、工期短縮による工費の縮減に努めている。
特開２００３−２２７２９６号公報特開２００１−２２７２８７号公報特許第２９０８５７７号

しかし、覆工板を用いた補修工法の場合、クレーンやフォークリフト等の重機によって覆工板を一枚一枚トンネル内に搬入し、一枚一枚地山に添え付け、かつロックボルト等によって固定するか、若しくは、いわゆる枕壁などを別途施工し、これらを取り付ける必要があり、工期の長期化、工事費の割高感が免れないものであった。

また特に、小断面トンネルの補修の場合にあっては、施工機械をトンネル内に搬入できないために手作業による取り付けを強いられ、そのため部材を小さくする必要があり、工期の長期化が免れない等の課題があった。

さらに、既存の内部空間を確保するためには、覆工材の厚さを可能な限り薄くすることを求められるが、そのため覆工板として鋼板を使用すると塗装などの防錆処理が必要となり、結果的に維持費が嵩む等の課題があった。

一方、厚さ５ｃｍ程度の薄肉プレキャストコンクリート板を覆工板として使用すると、覆工板どうしを繋ぐ金具やボルトが露出するだけでなく、継手部の防錆や防水工に多くの手間がかかる等の課題があった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、地山の崩落防止や地山の安定確保等の目的で既設トンネルの内側面をきわめて効率的に、しかも短期間でかつ低コストで補修できる既設トンネルの補修工法を提供することを目的とする。

請求項１記載の既設トンネルの補修工法は、既設トンネルの天井部分、側壁部分および床部分を補修する既設トンネルの補修工法において、前記既設トンネルの両側壁部に受け部材を取り付ける工程、当該受け部材に山形鋼からなるガイド部材を取り付ける工程、前記既設トンネルの天井部分から左右両側の側壁部分にかけて覆工用型枠を設置する工程、前記既設トンネルの床部分に覆工用床型枠を設置する工程、当該覆工用床型枠の両端部を前記覆工用型枠の両端部と接合する工程、当該覆工用床型枠および前記覆工用型枠と前記既設トンネルの内側面との間に裏込め材を充填する工程とからなり、前記覆工用型枠および覆工用床型枠を超高強度繊維補強コンクリートから形成し、前記覆工用型枠を前記既設トンネルの内側面に対応して天井部分から左右側壁部分にかけて連続するアーチ状に形成するとともに、天井部分および／または側壁部分に設けた少なくとも一個の蝶番を回転軸にトンネルの径方向に開閉可能に形成し、前記覆工用型枠および覆工用床型枠の両端部に補強リブをそれぞれ設け、前記ガイド部材によって前記覆工用型枠の下端部を前記受け部材の上に前記受け部材から外れないにように保持し、かつ前記補強リブどうしを前記受け部材の上で接合することを特徴とするものである。

請求項１記載の既設トンネルの補修工法は、いずれも、天井部分および／または側壁部分に設けられた１個ないし複数個の蝶番を回転軸に開閉可能（開脚可能）に形成された覆工用型枠を用いることにより、地山の崩落防止や地山の安定確保、湧水や漏水の処理、さらにはトンネル内空の美観向上等の目的で、老朽化が進んだ既設トンネルの内側面をきわめて効率的に行えるようにしたものである。

この場合の覆工用型枠および床版型枠は、例えばセメントを基材とする珪砂、反応性微粉末を使用した無機系混合複合材と繊維補強材と減水剤とからなる繊維補強コンクリートから成形することで、極低水セメント比であるにもかかわらず、高い流動性を有し、したがって、上記した繊維補強コンクリートを加圧成形用型枠に投入し、加圧することにより容易に成形することができる。

また、反応性微粒末の使用により、その緻密性ゆえに超高強度であるとともに従来のコンクリートに比較して粗度係数が低く、さらに凍結融解抵抗性、中性化、耐塩害性、耐衝撃性に対しても高い性能を有しており、超長期の高耐久性を有する。

また、超高強度に加え、スチールファイバーや有機系繊維などの繊維補強材が混練することにより靭性を高めることができ、さらに最終的には破砕してコンクリート用の高強度の粗骨材として再利用も可能なため、環境汚染の心配もない。

本発明は特に、天井部分および／または側壁部分に設けられた１個ないし複数の蝶番を回転軸に開閉可能（開脚可能）に形成された覆工用型枠を用いることにより、地山の崩落防止や地山の安定確保、湧水や漏水の処理、さらにはトンネル内空の美観向上等の目的で、老朽化が進んだ既設トンネルの内側面をきわめて効率的に、かつ低コストで補修することができる等の効果を有する。

また、覆工用型枠は、天井部分および／側壁部分に設けられた１個ないし複数の蝶番を回転軸に開閉可能に形成されていることから、コンパクトに閉じて（畳んで）トンネル内に搬入することができるため、小断面トンネルの補修も容易に行うことができる等の効果も有する。

図１と図２は、本発明の一例を示し、図において既設トンネル１の内側面（内壁面）に覆工用型枠２が添え付けられている。また、既設トンネル１の内側両側の下端部に根固め基礎３がそれぞれ形成され、さらに既設トンネル１の内側面と覆工用型枠２との間に裏込め材４としてモルタルまたはコンクリートが充填されている。

覆工用型枠２は、既設トンネル１の天井部分から左右両側の側壁部分の下端部にかけてそれぞれ既設トンネル１の内側面の曲率に対応して曲板状をなす２枚の覆工板５，５からトンネルの軸方向に見てアーチ状に形成されている。

覆工板５は、例えばセメントを基材とする珪砂、反応性微粉末を使用した無機系混合複合材と繊維補強材と減水剤とからなる繊維補強コンクリートから成形され、極低水セメント比であるにもかかわらず、高い流動性を有し、したがって、上記した繊維補強コンクリートを加圧成形用型枠に投入し、加圧することにより成形されている。

また、こうして成形された覆工板５は、反応性微粒末の使用により、その緻密性ゆえに超高強度であるとともに従来のコンクリートに比較して粗度係数が低く、さらに凍結融解抵抗性、中性化、耐塩害性、耐衝撃性に対しても高い性能を有しており、超長期の高耐久性を有する。

また、超高強度に加え、スチールファイバーや有機系繊維などの繊維補強材が混練されていることで靭性も非常に高い。さらに最終的には破砕してコンクリート用の高強度の粗骨材として再利用も可能なため、環境汚染の心配もない。

こうして成形された左右２枚の覆工板５，５の上端部は天井部分の中央において蝶番６によって回転自在に連結され、これにより左右２枚の覆工板５，５は蝶番６を回転軸にトンネルの径方向に自由に開閉（開脚）するようになっている。

また、このように形成され覆工用型枠２は既設トンネル１の内側面にアーチ状に開いた状態で添え付けられ、各覆工板５，５の下端部は既設トンネルの側壁部に突設された受け部材７の上に載置され、かつ受け部材７に取付けボルト８によってボルト止めされたガイド部材９によって根固め基礎３のコンクリートが打設されるまでの間、受け部材７から外れないように保持されている。そして、根固め基礎３のコンクリートが打設されることにより当該コンクリート内に埋め込まれ一体的に固定されている。

さらに既設トンネル１の内側面と覆工用型枠２との間に裏込め材４としてモルタルまたはコンクリートが充填されている。こうして既設トンネル１の内側面が補修されている。

なお、この場合の受け部材７とガイド部材９は共に山形鋼などの形鋼から形成され、また、受け部材７は既設トンネル１の側壁部に既設トンネル１の軸方向に沿って梁状に添え付けられ、かつ複数のアンカーボルト１０によって側壁部に固定され、ガイド部材９は受け部材７に取付けボルト８によってボルト止めされている。

根固め基礎３は、覆工板５の下端部、受け部材７およびガイド部材９を完全に埋め込むように打設されたコンクリートによって形成され、またインバート部に立設された複数のアンカー部材１１によって既設トンネル１のインバート部および側壁部（覆工体）と完全に一体化されている。

図３（ａ），（ｂ）は、覆工用型枠の変形例を示し、覆工用形枠は既設トンネル１の天井部分を覆う覆工板５Ａと左右両側の側壁部分を覆う２枚の覆工板５Ｂ，５Ｂとから形成され、これらの覆工板５Ａと２枚の覆工板５Ｂ，５Ｂはそれぞれ覆工板５Ａの両端部において蝶番６によって回転自在に連結されている。

この覆工用形枠２を用いれば、トンネル周方向の２ヶ所に回転軸があるため、よりコンパクトに畳んで既設トンネル１の中に搬入することが可能となり、また既設トンネル１の内側面の曲率の変化に容易に追従させることができるため、小断面トンネルの補修や内側面の曲率にばらつきのあるトンネルの補修も難なく行うことができる。

図４（ａ），（ｂ）は、本発明の変形例を示し、既設トンネル１の床部分（インバート部）に、天井部分および側壁部分の覆工用型枠に相当する型枠材として覆工用床型枠１３が設置され、かつ当該覆工用床型枠１３とトンネル床面との間に裏込め材４が充填されている。

この場合、覆工用床型枠１３のトンネル周方向の両端部に補強リブ１３ａ，１３ａがそれぞれ設けられ、当該補強リブ１３ａ，１３ａは受け部材７の上において覆工板５の下端部に設けられた補強リブ５ａと接合ボルト１４によって一体的に接合されている。

図５（ａ），（ｂ）は、上記した覆工用型枠既２を既設トンネル１内に搬入し、かつ既設トンネル１の内側面に添え付けるための補修用台車を示したものである。

補修用台車１５は既設トンネル１の軸方向に走行する台車本体１６と当該台車本体１６の上に組み上げられた軸組１７と当該軸組１７と台車本体１６との間に設置され、軸組１７を昇降させる昇降用シリンダー１８と軸組１７に取り付けられ、覆工用型枠２を真上に押し上げつつ両側に押し広げて既設トンネル１の内側面に添え付ける複数の据え付け用シリンダー１９を備えて構成されている。

台車本体１６は電動モータ等による自走式であり、また台車本体１６、昇降用シリンダー１８および据え付け用シリンダー１９はいずれも、自由に遠隔操作を行えるようになっている。なお、昇降用シリンダー１８と据え付け用シリンダー１９には、エアシリンダーや油圧シリンダー等が用いられている。

次に、本発明の既設トンネルの補修方法を図１，２の例に基いて説明すると、最初に、既設トンネル１の両側の側壁部に受け部材７をそれぞれ取り付け、この受け部材７にガイド部材９をそれぞれ取り付ける。

次に、既設トンネル１の外で補修用台車１５の上に覆工用型枠２を積み込む。この場合、補修用台車１５の昇降用シリンダー１８および据え付け用シリンダー１９はすべて収縮させておき、また覆工用型枠２は蝶番６を回転軸に内側に畳んだ状態（閉じた状態）で積み込む。なおこの場合、施工的に可能であれば複数の覆工用型枠２を重ねて積み込んでもよい。

次に、補修用台車１５を走行させて覆工用型枠２を既設トンネル１内に搬入し、補修場所で補修用台車１５を停止さる。

次に、昇降用シリーダー１８を操作して軸組１７を上昇させ、続いて据え付け用シリンダー１９を操作して覆工用型枠２を徐々に上方に押し広げて既設トンネル１の内側面に添わせ、その両側の下端部、すなわち覆工板５，５の下端部を受け部材７の上に載せる。こうして、複数の覆工用型枠２を既設トンネル１の内側面にトンネルの軸方向に連ねて設置する。

次に、覆工用型枠２の設置が完了したら、床部（インバート部）に鉄筋などからなるアンカー部材１１を突設し、かつ必要な補強筋（図省略）を配筋し、さらに覆工板５の下端部、受け部材７およびガイド部材９を埋めこむようにコンクリートを打設して根固め基礎３を形成する。また、各覆工用型枠２と既設トンネル１の内側面との間に裏込め材４としてコンクリートまたはモルタルを充填して補修作業は完了する。

本発明は、地山の崩落防止や地山の安定確保、湧水や漏水の処理、さらにはトンネル内空の美観向上等の目的で、老朽化が進んだ既設トンネルの内側面をきわめて効率的に補修することができる。

補修後の既設トンネルを示し、(ａ)は軸直角方向の縦断面図、(ｂ)は軸方向の縦断面図である。 (ａ)は図１(ａ)におけるイ部拡大図、(ｂ)は図１(ａ)におけるロ部拡大図、(ｃ)は図２(ｂ)におけるハ部拡大図である。補修後の既設トンネルを示し、(ａ)は軸直角方向の縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるニ部拡大図である。補修後の既設トンネルを示し、(ａ)は軸直角方向の縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるホ部拡大図である。補修用台車を示し、(ａ)は覆工用型枠を設置する前の状態を示すトンネル軸直角方向の縦断面図、(ｂ)は覆工用型枠を設置した後の状態を示すトンネル軸直角方向の縦断面図である。

符号の説明

１既設トンネル
２覆工用型枠
３根固め基礎
４裏込め材
５覆工板
６蝶番
７受け部材
８取付けボルト
９ガイド部材
１０アンカーボルト
１１アンカー部材

Claims

既設トンネルの天井部分、側壁部分および床部分を補修する既設トンネルの補修工法において、前記既設トンネルの両側壁部に受け部材を取り付ける工程、当該受け部材に山形鋼からなるガイド部材を取り付ける工程、前記既設トンネルの天井部分から左右両側の側壁部分にかけて覆工用型枠を設置する工程、前記既設トンネルの床部分に覆工用床型枠を設置する工程、当該覆工用床型枠の両端部を前記覆工用型枠の両端部と接合する工程、当該覆工用床型枠および前記覆工用型枠と前記既設トンネルの内側面との間に裏込め材を充填する工程とからなり、前記覆工用型枠および覆工用床型枠を超高強度繊維補強コンクリートから形成し、前記覆工用型枠を前記既設トンネルの内側面に対応して天井部分から左右側壁部分にかけて連続するアーチ状に形成するとともに、天井部分および／または側壁部分に設けた少なくとも一個の蝶番を回転軸にトンネルの径方向に開閉可能に形成し、前記覆工用型枠および覆工用床型枠の両端部に補強リブをそれぞれ設け、前記ガイド部材によって前記覆工用型枠の下端部を前記受け部材の上に前記受け部材から外れないにように保持し、かつ前記補強リブどうしを前記受け部材の上で接合することを特徴とする既設トンネルの補修工法。