JP5775327B2 - 裏込め注入孔の耐火構造および裏込め注入孔の耐火構造の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、裏込め注入孔の耐火構造および裏込め注入孔の耐火構造の形成方法に関するものである。

従来、シールド工事においては、掘削径とセグメント外径との隙間に裏込め材を充填するために、セグメントに裏込め注入孔を設けている。一般的に、セグメントの裏込め注入孔は、鋼製の注入パイプ内に裏込め材の逆流を防ぐためにプラスチック性の逆止弁を設置し、注入パイプのトンネル内空側の端部に止水パッキンを取り付けた栓を設置して、止水する構造となっている。

このような覆工構造において、トンネル内での火災発生時にプラスチック製の逆止弁が熱により溶融した場合、裏込め注入孔からの出水の恐れがある。そのため、逆止弁の溶融防止措置が必要となる。逆止弁の溶融を防止する手法として、熱伝導率が大きい鋼製の栓を用いる場合には、栓の表面を耐火性能を有する材料で被覆して栓に耐火性を付与するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、セラミックス製の栓を用いることで栓自体の耐火性能を高くする手法もある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１６８７７１号公報 特開２０１０−２２９７８６号公報

しかしながら、鋼製の栓の表面を耐火性能のある被覆材料で被覆する方法は、施工作業が煩雑である。また、被覆材料はセグメントと一体化しておらず、剥離や剥落の可能性がある。加えて、火災後の裏込め注入孔内部の確認作業において、はつり作業を伴うなどの煩雑な作業が要求される。

セラミックス製の栓を用いる方法は、栓の表面を被覆する必要がないため、施工性を格段に向上させることができる。しかしながら、鋼製の栓と比較して材料強度が低いため、万一逆止弁から漏水が発生した場合、その水圧によって破壊するおそれがある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、施工が簡便で、点検や補修などの作業が容易であり、止水性および耐火性を確実に確保できる裏込め注入孔の耐火構造および裏込め注入孔の耐火構造の形成方法を提供することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、トンネルに設置されるセグメントに形成された裏込め注入孔において、地山から所定の間隔をおいて逆止弁が設置され、前記逆止弁と前記地山との間に裏込め材が充填され、前記逆止弁からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて、前記裏込め注入孔に対する係止部と、前記裏込め注入孔を閉塞可能であって、外周部に止水用シール部材が設けられる蓋部と、前記蓋部に設けられた栓保護材係止部とを有する鋼製の栓が設置され、前記栓のトンネル内空側に、前記栓に対する係止部を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した栓保護材が設置され、前記栓保護材が、前記裏込め注入孔のトンネル内空側の開口を閉塞し、前記栓保護材のテーパを有する外周面と、前記裏込め注入孔の拡径部における壁面との間に、緩み防止部材が設置されることを特徴とする裏込め注入孔の耐火構造である。

第１の発明では、高水圧下で供用可能な鋼製の栓を用いるため、確実な止水が可能となる。また、耐熱・耐火性能を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した保護材で栓を保護するため、栓の表面を耐火材料で被覆する必要がなく、施工が簡便になり、工費・工期の縮減が可能となる。さらに、被覆材料の剥離や剥落の危険がなくなる。

第１の発明では、例えば、前記栓保護材係止部の外周に雄ねじ部が形成され、前記栓に対する係止部が、前記栓保護材に設けられた凹部であり、前記凹部の内周に雌ねじ部が形成され、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを係合することにより前記栓と前記栓保護材とが一体化される。
栓保護材係止部に雄ねじ部を、栓に対する係止部に雌ねじ部を形成することにより、雄ねじ部に雌ねじ部をねじ込むだけの簡単な現場作業で、栓と栓保護材とを一体化できる。また、維持管理における点検や、火災後の補修などの作業が容易となる。

また、緩み防止部材は、ゴム製のリングや接着剤等とする。
緩み防止部材を設けることにより、栓と栓保護部材とを一体化するねじの、トンネル内の車両通行時の動風圧による緩みを防止できる。

第２の発明は、セグメントに形成された裏込め注入孔において、地山から所定の間隔をおいて逆止弁を設置し、前記逆止弁と地山との間に裏込め材を充填する工程（ａ）と、前記逆止弁からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて、前記裏込め注入孔に対する係止部と、前記裏込め注入孔を閉塞可能であって、外周部に止水用シール部材が設けられる蓋部と、前記蓋部に設けられた栓保護材係止部とを有する鋼製の栓を設置する工程（ｂ）と、前記栓のトンネル内空側に、前記栓に対する係止部を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した栓保護材を設置して、前記裏込め注入孔のトンネル内空側の開口を閉塞する工程（ｃ）と、を具備し、前記工程（ｃ）で、前記栓保護材のテーパを有する外周面と、前記裏込め注入孔の拡径部における壁面との間に、緩み防止部材を設置することを特徴とする裏込め注入孔の耐火構造の形成方法である。

第２の発明では、高水圧下で供用可能な鋼製の栓を用いるため、確実な止水が可能となる。また、耐熱・耐火性能を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した保護材で栓を保護するため、栓の表面を耐火材料で被覆する必要がなく、施工が簡便になり、工費・工期の縮減が可能となる。さらに、被覆材料の剥離や剥落の危険がなくなる。

第２の発明では、例えば、前記栓保護材係止部の外周に雄ねじ部が形成され、前記栓に対する係止部が、前記栓保護材に設けられた凹部であり、前記凹部の内周に雌ねじ部が形成され、前記工程（ｃ）で、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを係合することにより前記栓と前記栓保護材とを一体化する。
栓保護材係止部に雄ねじ部を、栓に対する係止部に雌ねじ部を形成することにより、雄ねじ部に雌ねじ部をねじ込むだけの簡単な現場作業で、栓と栓保護材とを一体化できる。また、維持管理における点検や、火災後の補修などの作業が容易となる。

また、緩み防止部材は、ゴム製のリングや接着剤等とする。
緩み防止部材を設けることにより、栓と栓保護部材とを一体化するねじの、トンネル内の車両通行時の動風圧による緩みを防止できる。

第２の発明では、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）とを、順次実施してもよいし、同時に実施してもよい。
栓と栓保護材とを予め一体化しておくことにより、工程（ｂ）と工程（ｃ）とを同時に実施し、現場での作業を簡便化することができる。

本発明によれば、施工が簡便で、点検や補修などの作業が容易であり、止水性および耐火性を確実に確保できる裏込め注入孔の耐火構造および裏込め注入孔の耐火構造の形成方法を提供できる。

トンネル周方向に切断したトンネル用セグメント１の斜視図 裏込め注入孔３の耐火構造を示す図 栓２３および栓保護材２７の概要を示す図 裏込め注入孔３の耐火構造を形成する際の各工程を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、トンネル周方向に切断したトンネル用セグメント１の斜視図を示す。トンネル用セグメント１は、適切な位置に、内面５から外面７までを貫通する裏込め注入孔３が設けられる。トンネル用セグメント１は、例えば、ポリプロピレン等の有機繊維を混入したコンクリートで形成される。

裏込め注入孔３は、トンネル用セグメント１の外面７側の端部に、外面７に近づくほど径が大きくなる拡径部１１ａを、必要に応じて有する。また、トンネル用セグメント１の内面５側の端部に、内面５に近づくほど径が大きくなる拡径部１１ｂを有する。裏込め注入孔３の拡径部１１ａと拡径部１１ｂとの間の部分には、注入孔パイプ９が設置される。注入孔パイプ９は、鋼製等とする。

図２は、裏込め注入孔３の耐火構造を示す図である。図２は、トンネル等の壁面を覆工したトンネル用セグメント１の裏込め注入孔３付近の拡大断面図を示す。図２に示すように、トンネル用セグメント１は、外面７が地山１３と対向するように設置される。注入孔パイプ９の拡径部１１ｂ側の端部付近の内周には、所定の範囲に雌ねじ部１７が設けられる。

注入孔パイプ９の外周には、地山１３側からの地下水の浸入を防止するための止水用シール材１５が設けられる。止水用シール材１５は、水膨張性Ｏリング等である。止水用シール材１５は、トンネル用セグメント１の内面５側での火災発生時に、所定の温度以上にならない位置に設置される。

注入孔パイプ９には、地山１３から所定の間隔をおいて逆止弁１９が設置される。逆止弁１９は、外周にねじ部を有し、注入孔パイプ９の雌ねじ部１７にねじ込んで設置される。逆止弁１９は、プラスチック製等である。

逆止弁１９と地山１３との間には裏込め材５１が充填される。裏込め材５１は、地山１３とトンネル用セグメント１の外面７との間、および、裏込め注入孔３内のうち、逆止弁１９より地山１３側の部分に充填される。

注入孔パイプ９には、逆止弁１９からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて、鋼製の栓２３が設置される。高水圧下において適用可能な鋼製の栓２３を、水圧が作用する位置に設置することにより、トンネル内部への出水が防止される。逆止弁１９と栓２３との間には空間５３が設けられる。空間５３は、トンネル用セグメント１の内面５側で火災が発生した場合に断熱層として機能する。

栓２３のトンネル内空側には、セラミックス製の栓保護材２７が設置される。栓保護材２７は、裏込め注入孔３の拡径部１１ｂ内に配置され、裏込め注入孔３のトンネル内空側の開口を閉塞する。耐熱・耐火性能を有するセラミックス製の栓保護材２７で拡径部１１ｂ全体を塞ぐことにより、裏込め注入孔３に流入する熱量が抑制され、裏込め注入孔３の耐熱性が確保される。栓保護材２７としては、耐熱性を有し、熱衝撃に強ければよく、例えば窒化珪素，コージェライト，ムライト、アルミナ等が適用可能である。

栓保護材２７の外周面４９と裏込め注入孔３の拡径部１１ｂの壁面５５との間には、緩み防止部材であるゴム製リング２９が設置される。ゴム製リング２９は、栓保護材２７と栓２３とを一体化するねじの緩みを防止する。

図３は、栓２３および栓保護材２７の概要を示す図である。図３の（ａ）図は、栓２３の立面図である。図３の（ａ）図に示すように、栓２３は、裏込め注入孔３に対する係止部３１と、裏込め注入孔３を閉塞可能な蓋部３３と、蓋部３３に設けられた栓保護材係止部３５とを有する。

裏込め注入孔３に対する係止部３１は、外周に雄ねじ部３９が設けられる。蓋部３３は、外周に凹部３７を有する。栓保護材係止部３５は、外周に雄ねじ部４１が設けられる。係止部３１および蓋部３３の径は、注入孔パイプ９の径と同等程度とする。栓保護材係止部３５の径は、後述する栓保護材２７の凹部４５の径に応じて決定される。

図３の（ｂ）図は、栓保護材２７の立面図を、図３の（ｃ）図は、栓保護材２７の断面図を示す。図３の（ｃ）図は、図３の（ｂ）図に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。図３の（ｂ）図に示すように、栓保護材２７は、外周面４９にテーパを有する部材である。栓保護材２７は、上述したように、図２に示す裏込め注入孔３の拡径部１１ｂの全体を塞ぐものであり、栓保護材２７の外周面４９の傾斜角度は、裏込め注入孔３の拡径部１１ｂの壁面５５の傾斜角度に応じて決定される。図３の（ｃ）図に示すように、栓保護材２７は、端面４３に、栓２３に対する係止部である凹部４５を有する。凹部４５の内周には、雌ねじ部４７が設けられる。

図２に示すように、栓２３は、注入孔パイプ９の雌ねじ部１７に雄ねじ部３９（図３）を螺合して設置される。栓２３の蓋部３３の外周に設けられた凹部３７（図３）には、止水用シール材２５が設置される。栓保護材２７は、栓２３の雄ねじ部４１（図３）に凹部４５の雌ねじ部４７（図３）を螺合して設置される。

次に、トンネル用セグメント１の裏込め注入孔３の耐火構造の形成方法について説明する。図４は、裏込め注入孔３の耐火構造を形成する際の各工程を示す図である。図４の（ａ）図は、栓２３を設置する工程を、図４の（ｂ）図は、栓保護材２７を設置する工程を示す。

裏込め注入孔３の耐火構造を形成するには、まず、図４の（ａ）図に示すように、地山１３（図２）から所定の間隔をおいた位置で、注入孔パイプ９の雌ねじ部１７に逆止弁１９をねじ込んで設置する。逆止弁１９を設置した後、逆止弁１９を介して、逆止弁１９と地山１３（図２）との間に裏込め材５１を充填する。逆止弁１９は、裏込め材５１の逆流を防止する。

次に、図４の（ａ）図の矢印Ｂに示すように、セグメント１の内面５側から、裏込め注入孔３に鋼製の栓２３を挿入し設置する。栓２３は、上述したように、裏込め注入孔３に対する係止部３１と、裏込め注入孔３を閉塞可能な蓋部３３と、蓋部３３に設けられた栓保護材係止部３５とを有する。栓２３を設置するには、蓋部３３の外周に設けられた凹部３７（図３）に止水用シール材２５を設置した状態で、雄ねじ部３９を注入孔パイプ９の雌ねじ部１７にねじ込む。

栓２３は、図４の（ｂ）図に示すように、逆止弁１９からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて設置されることとなる。逆止弁１９と栓２３との間には空間５３が設けられる。

栓２３を取り付けた後、図４の（ｂ）図の矢印Ｃに示すように、セグメント１の内面５側から、裏込め注入孔３にセラミックス製の栓保護材２７を挿入し、設置する。栓保護材２７は、上述したように、栓２３に対する係止部である凹部４５を有し、凹部４５の内周に雌ねじ部４７が設けられる（図３）。栓保護材２７を設置するには、外周面４９にゴム製リング２９を設置した状態で、凹部４５の雌ねじ部４７を栓２３の雄ネジ部４１にねじ込む。

栓保護材２７は、図２に示すように、裏込め注入孔３の拡径部１１ｂに配置されることとなる。栓保護材２７は、裏込め注入孔３のトンネル内空側の開口を閉塞する。栓保護材２７の設置により、裏込め注入孔１の耐火構造が完成する。

このように、本実施の形態では、耐熱・耐火性能を有するセラミックス製の栓保護材２７で栓２３を保護することにより、裏込め注入孔３の対火性能を確保する。そのため、栓２３の表面を耐火材料で被覆する必要がなく、施工が簡便になり、工費・工期の縮減が可能となる。また、被覆材料の剥離や剥落の危険がなくなる。

本実施の形態では、水圧が作用する可能性がある位置に、高水圧下で供用可能な鋼製の栓２３を設置する。そのため、トンネル用セグメント１の内面５側で火災が発生して逆止弁１９から出水が生じた場合にも、栓２３が高い水圧に対応して裏込め注入孔３からの出水を防止することができる。

本実施の形態では、栓２３の栓保護材係止部３５に雄ねじ部４１を、栓保護材２７の栓２３に対する係止部である凹部４５に雌ねじ部４７を形成する。これにより、雄ねじ部４１に雌ねじ部４７をねじ込むだけの簡単な現場作業で、栓２３と栓保護材２７とを一体化できる。また、耐火構造の維持管理における点検が容易となる。さらに、火災後、被災により劣化した栓保護材２７を除去して栓２３を取り外し、止水用シール材２５を交換した後、栓２３を再度取り付けて栓保護材２７を新設することにより、容易に耐火性および止水性を回復できる。

本実施の形態では、栓保護材２７と栓２３とを一体化するねじの緩みを防止する緩み防止部材としてゴム製リング２９を設置する。これにより、トンネル内の車両通行時の動風圧によるねじの緩みを防止できる。

なお、本実施の形態では、裏込め注入孔３の耐火構造を形成する際に、注入孔パイプ９に栓２３をねじ込んだ後、栓２３に栓保護材２７をねじ込んだが、形成方法はこれに限らない。裏込め注入孔３の耐火構造を形成する際には、栓保護材２７の凹部４５の雌ねじ部４７に栓２３の雄ネジ部４１をねじ込んで、予め栓２３と栓保護材２７とを一体化しておいてもよい。この場合、栓２３の凹部３７に止水用シール材２５を設置し、栓保護材２７の外周面４９にゴム製リング２９を設置した状態で、栓保護材２７と一体化した栓２３の雄ねじ部３９を注入孔パイプ９の雌ねじ部１７にねじ込む。栓２３と栓保護材２７とを予め一体化しておくことにより、現場での作業を簡便化することができる。

本実施の形態では、緩み防止部材としてゴム製リング２９を用いたが、緩み防止部材はこれに限らない。栓保護材２７の外周面４９と裏込め注入孔３の拡径部１１ｂの壁面５５とを接着剤で接着して、ねじの緩みを防止してもよい。

なお、裏込め注入孔３の内部温度を抑制するために、注入孔パイプ９の内部や栓保護材２７の内部に、吸熱・断熱性能を有する材料を配してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、栓保護材２７の内部に、吸熱材を充填してもよい。吸熱材としては、酸化アルミや、水分を多く含んだ綿(ロックウール)などが適用可能である。この場合、止水性を栓２３に対応させ、耐熱性を吸熱材および栓保護材２７にて対応させる複合構造となる。なお、この場合には、栓２３は多少の温度に耐えられるプラスチック(耐熱性プラスチック)とすることもできる。例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリエステル等を用いることができる。

１………トンネル用セグメント
３………裏込め注入孔
３………内面
７………外面
９………注入孔パイプ
１１ａ、１１ｂ………拡径部
１３………地山
１５、２５………止水用シール材
１７、４７………雌ねじ部
１９………逆止弁
２３………栓
２７………栓保護材
２９………ゴム製リング
３１………係止部
３３………蓋部
３５………栓保護材係止部
３７、４５………凹部
３９、４１………雄ねじ部
４９………外周面
５１………裏込め材
５５………壁面

Claims (5)

1. トンネルに設置されるセグメントに形成された裏込め注入孔において、
   地山から所定の間隔をおいて逆止弁が設置され、
   前記逆止弁と前記地山との間に裏込め材が充填され、
   前記逆止弁からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて、前記裏込め注入孔に対する係止部と、前記裏込め注入孔を閉塞可能であって、外周部に止水用シール部材が設けられる蓋部と、前記蓋部に設けられた栓保護材係止部とを有する鋼製の栓が設置され、
   前記栓のトンネル内空側に、前記栓に対する係止部を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した栓保護材が設置され、
   前記栓保護材が、前記裏込め注入孔のトンネル内空側の開口を閉塞し、
   前記栓保護材のテーパを有する外周面と、前記裏込め注入孔の拡径部における壁面との間に、緩み防止部材が設置されることを特徴とする裏込め注入孔の耐火構造。
2. 前記栓保護材係止部の外周に雄ねじ部が形成され、
   前記栓に対する係止部が、前記栓保護材に設けられた凹部であり、前記凹部の内周に雌ねじ部が形成され、
   前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを係合することにより前記栓と前記栓保護材とが一体化されることを特徴とする請求項１記載の裏込め注入孔の耐火構造。
3. セグメントに形成された裏込め注入孔において、
   地山から所定の間隔をおいて逆止弁を設置し、前記逆止弁と地山との間に裏込め材を充填する工程（ａ）と、
   前記逆止弁からトンネル内空方向に所定の間隔をおいて、前記裏込め注入孔に対する係止部と、前記裏込め注入孔を閉塞可能であって、外周部に止水用シール部材が設けられる蓋部と、前記蓋部に設けられた栓保護材係止部とを有する鋼製の栓を設置する工程（ｂ）と、
   前記栓のトンネル内空側に、前記栓に対する係止部を有するセラミックス製で、内部に吸熱材を充填した栓保護材を設置して、前記裏込め注入孔のトンネル内空側の開口を閉塞する工程（ｃ）と、を具備し、
   前記工程（ｃ）で、前記栓保護材のテーパを有する外周面と、前記裏込め注入孔の拡径部における壁面との間に、緩み防止部材を設置することを特徴とする裏込め注入孔の耐火構造の形成方法。
4. 前記栓保護材係止部の外周に雄ねじ部が形成され、
   前記栓に対する係止部が、前記栓保護材に設けられた凹部であり、前記凹部の内周に雌ねじ部が形成され、
   前記工程（ｃ）で、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とを係合することにより前記栓と前記栓保護材とを一体化することを特徴とする請求項３記載の裏込め注入孔の耐火構造の形成方法。
5. 前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）とを同時に実施することを特徴とする請求項３または請求項４記載の裏込め注入孔の耐火構造の形成方法。

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