JP6399695B2 - トンネルの剥落防止工法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば既設トンネルの補修において、覆工壁内面を補強し剥落を防止すると共に、漏水に対する導水機能をも有したトンネルの剥落防止工法に関するものである。

例えば、トンネルは、経年的に劣化し、覆工壁がひび割れして剥落すると共に、漏水する虞があり、そのために定期的に補修し剥落や漏水を防止する必要がある。

従来、山部及び谷部が交互に且つ平行に配列されるように成形された波形状のプラスチック製薄板部材である、所謂、プラスチック波板を、トンネルの覆工壁の表面に設置し、単純にアンカーボルトで固定し、トンネル内の漏水を防止する導水工法が採用されており、その施工実績は多いが、剥落防止性能に限界があり、覆工壁の大規模剥落対策には不向きである。

特許文献１、２には、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で作製されたＦＲＰ格子筋をアンカーボルトでコンクリート面に固定し、コンクリートの剥落防止を行う剥落防止方法が開示されているが、この工法は、コンクリートの剥落防止には大きな効果を有するが、導水機能は有していない。

特許文献３は、トンネルの覆工壁の内面に繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の補強シートを設置し、この補強シートをトンネルの円周方向に設置した湾曲弾性を有する繊維強化プラスチック製の支持枠により覆工壁側に圧接して保持するトンネルの剥落、防水を行う補修工法を開示している。しかしながら、補強シート、支持枠などは、その成形が現場の形状に合わせて行う必要があり、また、支持枠を取付けるための取付溝の形成が必要であり、手間やコストが大となるといった問題を有している。

特許文献４には、波板状繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）板をアンカーボルトで発泡体部材と共に押え板を介してトンネル壁面に圧着、固定して導水樋を形成する工法が開示されている。しかし、この工法は、大規模な剥落防止機能は有していない。

また、特許文献５には、両面に合成樹脂製のライナープレートが配置された合成樹脂製中空構造の複数の補強板を、トンネル天端部分より重ね部分を設けてトンネルの周方向に設置し、該重ね部分をアンカーボルトでトンネル壁面に固定して、トンネル覆工壁内面の剥落防止と導水を行うトンネル補修工法を記載している。しかし、この工法は、大規模な剥落防止機能は有していない。

特開２００６−９２６６号公報 特開２００２−３８６５５号公報 特開２０１４−８４６６５号公報 特開２００７−２４７１６２号公報 特開２０１４−７７３３８号公報

上述のように、従来のトンネル補修工法は、覆工壁の剥落防止と、導水機能とを備えたものではなかった。

そこで、本発明の目的は、大規模な剥落に対しても十分な耐荷重性能を有し、且つ、導水機能を有した、安価にしかも良好な施工性を有するトンネルの剥落防止工法を提供することである。

上記目的は本発明に係るトンネルの剥落防止工法にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、プラスチック製板部材を山部及び谷部が交互に且つ平行に配列されるようにして成形された波形状のプラスチック波板を複数枚準備し、
前記各プラスチック波板を、トンネルの覆工壁の表面に山部及び谷部がトンネルの周方向に延在するようにして配置し、且つ、トンネルの周方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、山部及び谷部が整列するように重ね合わせて接合し、トンネルの延長方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、一方のプラスチック波板の少なくとも１つの山部が他方のプラスチックの谷部に嵌り合うように重ね合わせて接合して設置し、
強化繊維を一方向に引き揃え、樹脂を含浸して硬化した繊維強化プラスチック材で形成された繊維軸線方向に延在した細長形状の押え部材であって、繊維軸線に直交する方向の断面形状にて、前記プラスチック波板の谷部に適合される表面外形状が前記プラスチック波板の谷部の横断面形状に沿った湾曲形状とされる押え部材を、前記プラスチック波板の谷部に適合してトンネルの周方向に設置し、
前記プラスチック波板を、アンカーボルトにより前記押え部材を介して前記覆工壁に固定する、
ことを特徴とするトンネルの剥落防止工法が提供される。

本発明の他の態様によれば、プラスチック製板部材を山部及び谷部が交互に且つ平行に配列されるようにして成形された波形状のプラスチック波板を複数枚準備し、
前記各プラスチック波板を、トンネルの覆工壁の表面に山部及び谷部がトンネルの周方向に延在するようにして配置し、且つ、トンネルの周方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、山部及び谷部が整列するように重ね合わせて接合し、トンネルの延長方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、一方のプラスチック波板の少なくとも１つの山部が他方のプラスチックの谷部に嵌り合うように重ね合わせて接合して設置し、
強化繊維を一方向に引き揃え、樹脂を含浸して硬化した繊維強化プラスチック材で形成され、繊維軸線に直交する方向の断面形状が矩形状とされる繊維軸線方向に延在した細長形状の押え板部材と、繊維軸線に直交する方向の断面形状にて、前記プラスチック波板の谷部に適合される表面外形状が前記プラスチック波板の谷部の横断面形状に沿った湾曲形状とされる当て座部材とを備えた押え部材を、前記当て座部材の湾曲形状面を前記プラスチック波板の谷部に適合するようにしてトンネルの周方向に設置し、
前記プラスチック波板を、アンカーボルトにより前記押え部材を介して前記覆工壁に固定する、
ことを特徴とするトンネルの剥落防止工法が提供される。

本発明の一実施態様によれば、前記押え部材又は前記押え板部材は、その外周部を包囲してマット材にて形成された被覆層が形成される。一実施態様によれば、前記マット材は、ガラス繊維マットである。

本発明の他の実施態様によれば、前記当て座部材は、塩化ビニル樹脂又は発泡塩化ビニル樹脂で作製される。

本発明の他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチック材は、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、又は、アラミド繊維、ビニロン繊維などの有機繊維を使用し、含浸樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂を使用して作製される。

本発明の他の実施態様によれば、前記プラスチック波板を作製する前記プラスチック製板部材は、樹脂、又は、強化繊維を含む繊維強化樹脂とされる。

本発明の他の実施態様によれば、前記押え部材は防水シール部材を介して前記プラスチック波板の谷部に密着され、前記アンカーボルトに螺合されたナットが防水ワッシャを介して前記押え部材を前記プラスチック波板の方へと押圧する。

本発明によれば、高靭性のプラスチック波板を、波板の谷部凹形状に沿った断面形状を有する、少なくとも一部が繊維強化プラスチック製とされる押え部材を介してアンカーボルトにて固定することで、波板を面圧力で固定することが可能となると共に、波板にかかる剥落荷重を、強靱な繊維強化プラスチックを通して、アンカーボルトに伝達し、剥落荷重を受け持つことができる。また複数枚のプラスチック波板を、トンネル天端からオーバーラップ（重ね部分）を作ってトンネル周方向に固定することで、漏水個所からの水を波板の谷部による溝部分を通して導水することが可能となる。

図１（ａ）はプラスチック波板の斜視図であり、図１（ｂ）はトンネルの覆工壁を示す概略斜視図である。 図１（ｂ）にて矢印Ａ方向からトンネル覆工壁を見た際の、覆工壁に固定されたプラスチック波板の展開図である。 プラスチック波板のトンネル延長方向（Ｙ）におけるオーバーラップによる接合部及びアンカーボルトによるプラスチック波板の覆工壁に対する固定態様を説明する図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、異なる構成の押え部材を介してアンカーボルトによりプラスチック波板を覆工壁に固定する態様を説明する図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、異なる構成の押え部材の斜視図であり、図５（ｃ）、（ｄ）は、異なる構成の押え部材の横断面図である。 図６（ａ）は、押え部材を製造するための引抜き成型法の一例を説明するための概略構成図であり、図６（ｂ）、（ｃ）は、引抜き成型法に使用する金型の横断面図である。 図７（ａ）は、押え部材の他の実施例の斜視図であり、図７（ｂ）、（ｃ）は、押え部材の他の実施例の横断面図である。 図８（ａ）は、押し抜き載荷試験装置の概略斜視図であり、図８（ｂ）は、正面図であり、図８（ｃ）は、図８（ｂ）の線Ａ−Ａに取った中央部分断面図である。 載荷試験結果を示すグラフである。 試験施工の際のトンネルの周方向におけるプラスチック波板の設置態様を説明するための図である。 図１１（ａ）は、試験施工に使用した天端用のプラスチック波板における押え部材の設置態様を説明する図であり、図１１（ｂ）は、試験施工に使用した側面用のプラスチック波板における押え部材の設置態様を説明する図である。 図１２（ａ）は、押え部材を介してアンカーボルトによりプラスチック波板を覆工壁に固定する態様を説明する図であり、図１２（ｂ）は、防水ワッシャの一例を示す斜視図である。 押え部材の他の実施例を示す斜視図である。 図１４（ａ）は、本発明のトンネルの剥落防止工法の他の施工方法を説明する図であり、図１４（ｂ）、（ｃ）は、異なる構成の押え部材を介してアンカーボルトによりプラスチック波板を覆工壁に固定する態様を説明する図である。

以下、本発明に係るトンネルの剥落防止工法を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１（ａ）、（ｂ）〜図４を参照して本発明のトンネルの剥落防止工法の一実施例について説明する。

本発明のトンネルの剥落防止工法は、トンネル覆工壁の剥落を防止するとともに、トンネル覆工壁からの漏水の導水路を形成する導水機能を備えた点が特徴であり、本発明のトンネルの剥落防止工法を施工するに際して、波形状のプラスチック波板１０が準備される。本発明にて使用されるプラスチック波板１０は、図１（ａ）に示すように、厚さ（Ｔ１０）が０．５〜３．０ｍｍ、通常、０．７〜１．５ｍｍの薄板とされるプラスチック製板部材を山部（凸形状部）１１及び谷部（凹形状部）１２が交互に且つ平行に配列されるようにして成形された波形状のプラスチック波板であって、プラスチック製板部材としては高靭性のものが好ましく、樹脂、又は、強化繊維を含む繊維強化樹脂とされる。樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等の樹脂製の波板が好適に使用される。例えばポリカーボネートの靭性は、衝撃試験（例えばシャルピー試験）で５〜１００とされる。このようなプラスチック波板としては、例えば、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社にて商品名「ユーピロン・サンガード波板」として市販されているものを使用することができる。繊維強化樹脂としては、塩化ビニル樹脂にメッシュ状のガラス繊維を埋め込むか、更には、ガラス繊維を含む不飽和ポリエステル樹脂或いはビニルエステル樹脂とされる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などが使用されるが、これらに限定されるものではない。

図１（ｂ）に、鉄道又は道路トンネル１００の一例が、トンネル１００の延長方向（Ｙ）に直交する周方向（Ｘ）の横断面を示す斜視図にて示される。通常トンネル１００は、図示するように、コンクリート、煉瓦などで形成された防護壁である覆工壁１０１が構築されている。

本発明によれば、覆工壁１０１の天端部１０１Ａから両側壁１０１Ｂの上部に亘って、覆工壁１０１の剥落と漏水を防止するために、導水機能を有したコンクリート剥落防止工法が施工される。

上述の複数枚準備された各プラスチック波板１０は、トンネルの斜視図である図１（ｂ）にて矢印Ａで示すトンネルの内部空間部からトンネル覆工壁１０１を見た際の展開図である図２に示すように、トンネルの覆工壁１０１の表面に山部１１及び谷部１２がトンネルの周方向（Ｘ）に沿って連続して延在するようにして配置する。つまり、各プラスチック波板１０は、その山部１１及び谷部１２がトンネルの湾曲した覆工壁１０１の表面、即ち、天端部１０１Ａ及びその両側部１０１Ｂの内面に沿って位置するように湾曲形状に弾性変形させながら、密着して設置する。

このとき、図２に示すように、トンネル周方向（Ｘ）にて互いに隣接する各プラスチック波板１０は、隣接する各プラスチック波板の山部１１及び谷部１２が周方向（Ｘ）に整列するようにして、所定長さ（Ｌ１３ｘ）だけオーバーラップ、即ち、重ね合わせて接合され、接合部１３ｘが形成される。この接合部１３ｘの重ね合わせ長さ（Ｌ１３ｘ）は、４５〜３１０ｍｍとされる。一方、トンネルの延長方向（Ｙ）にて互いに隣接する各プラスチック波板１０の端縁部は、図３をも参照すると理解されるように、一方のプラスチック波板の少なくとも１つの凸形状部が他方のプラスチック波板の谷部凹形状部に嵌り合うように、即ち、本例では図３にて、一方のプラスチック波板１０ａの少なくとも１つの凸形状部（山部）１１ａが他方のプラスチック波板１０ｂの凹形状部（谷部）１２ａに嵌り合うように重ね合わせられて設置され、接合部１３ｙが形成される。

図２、図３に示すように、上述のようにして覆工壁１０１の内面に設置されたプラスチック波板１０は、その谷部（凹形状部）１２を利用してアンカーボルト２００により覆工壁１０１に固定される。勿論、二枚のプラスチック波板１０、１０が接合された接合部１３ｘ、１３ｙにおいても谷部１２がアンカーボルト２００により覆工壁１０１に固定される。

本発明の工法の重要な特徴によれば、アンカーボルト２００は、図３、図４（ａ）に示すように、各プラスチック波板１０の谷部１２に配置された押え部材３０を介してアンカーボルト２００により覆工壁１０１に取付けられる。次に、押え部材３０について説明する。

（押え部材）
図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）に押え部材３０の一例を示す。本実施例によると、押え部材３０は、上述のように、プラスチック波板１０の凹状溝とされる谷部１２に適合して周方向に連続して設置される。即ち、押え部材３０は、プラスチック波板１０の谷部１２に沿って設置される細長形状体とされる。押え部材３０は、本実施例では、図５（ａ）にて上端面３０ａは平面形状とされるが、下端面３０ｂは、プラスチック波板１０の谷部１２に適合するようにその表面外形状が凸状の湾曲形状Ｒａとされる。つまり、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、押え部材３０は、横断面にて一方の面が平面で、他面が凸状の湾曲面とされる、所謂、「かまぼこ形」３０Ａとされ、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示す押え部材３０は、上述した図４（ａ）、図５（ａ）に示す押え部材３０の「かまぼこ形」湾曲形状部３０Ａの上面に更に矩形状部３０Ｂを備えた、「かまぼこ形」とされる。

押え部材３０寸法形状は、使用されるプラスチック波板１０の寸法形状に応じて異なるが、通常、プラスチック波板１０としては山高さ（Ｈ１０）が９〜３６ｍｍ、ピッチ（Ｐ１０）が３２〜１３０ｍｍのプラスチック波板１０が使用されるので、図５（ａ）に示す「かまぼこ形」押え部材３０は、湾曲部３０Ａの高さ（Ｈ３０）が３〜２０ｍｍ、上面幅（Ｗ３０）が１５〜５０ｍｍとされ、図５（ｂ）に示す「かまぼこ形」押え部材３０は、湾曲部３０Ａの高さ（Ｈ３０Ａ）が３〜２０ｍｍ、矩形状部３０Ｂの高さ（Ｈ３０Ｂ）が０〜１０ｍｍ、上面幅（Ｗ３０）は１５〜５０ｍｍとされる。

本実施例にて押え部材３０は、強化繊維ｆを一方向に引き揃え、樹脂Ｒを含浸、硬化して作製された繊維軸線方向に延在する細長形状の繊維強化プラスチック材とされる。

強化繊維ｆとしては、引張強度とコストという点からガラス繊維を好適に使用し得るが、種々の強化繊維を使用することができ、その他に、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の有機繊維、なども好適に使用し得る。含浸樹脂Ｒは、限定されるものではなく、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれでも良い。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などが使用され、また、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂などが使用される。押え部材３０の繊維含有率は、３０〜７０％（体積）、通常、５０〜６０％とされる。

なお、不燃性を要求される箇所においては、樹脂に不燃性を付与するために、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモンなどの不燃性付与材を添加することは有効である。

より詳しくは後述するが、プラスチック波板１０を覆工壁１０１にアンカーボルト２００にて固定するために、プラスチック波板１０の谷部１１に押え部材３０を適合した後、アンカーボルト２００の挿通を可能とするために、押え部材３０とプラスチック波板１０とはドリルで削孔される。この削孔作業の際に、押え部材３０が割れるのを防止するために、押え部材３０の外周囲を、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、例えば強化繊維としてガラスマット材を使用し、押え部材３０の樹脂と同じ樹脂が含浸、硬化された繊維強化プラスチック被覆層ｆｍにて囲包するのが好ましい。被覆層ｆｍの厚さ（ｔｆｍ）は、０．１〜２．０ｍｍ程度とされる。

上記構成の押え部材３０は、従来の引抜き成形法にて効率よく製造することができる。図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の押え部材３０を製造する引抜き成型法の一例について簡単に説明する。

本実施例では、押え部材３０の強化繊維ｆとしては、ガラス繊維Ｇｆを使用した。ボビン２０１に巻回された、一般に、ガラス繊維ロービングと呼ばれるガラス繊維束Ｇｆを必要本数ボビン２０１より引き出し、引き揃えて樹脂槽２０２に送給する。樹脂槽２０２には含浸樹脂Ｒが収容されており、樹脂槽２０２に送給されたガラス繊維Ｇｆは、樹脂槽２０２にディッピングして樹脂Ｒが含浸され、金型２０３に送給される。この時、本実施例では、樹脂含浸されたガラス繊維Ｇｆは、割れ防止用の被覆層ｆｍ（図５（ｃ）、（ｄ）参照）としてガラスマットＧｍに包まれる形で金型２０３の中に引き込まれる。ガラスマットＧｍは、金型内にて樹脂含浸されたガラス繊維Ｇｆの樹脂Ｒが含浸される。樹脂含浸されたガラス繊維及びガラスマットは、金型２０３の中で所定形状に引抜き成型されながらヒータにより加熱され、樹脂が硬化される。硬化したガラス繊維強化樹脂材（ＦＲＰ材）（即ち、押え部材３０）は、引抜き装置（図示せず）にて金型２０３から引き抜かれる。

図６（ｂ）、（ｃ）に、本実施例にて使用した金型の断面を示す。図６（ｂ）の金型２０３は、上述した図５（ａ）、（ｃ）に示す「かまぼこ形」の押え部材３０を成形するためのものでり、上型２０３ａ及び下型２０３ｂを備え、両型２０３ａ、２０３ｂにて、幅（Ｗ２０３）が２８ｍｍ、高さ（Ｈ２０３）が７ｍｍの「かまぼこ形」引き抜き空洞部Ｖ２０３を備え、引抜き方向の長さ（Ｌ２０３）が１ｍとされる加熱金型であり、図５（ａ）、（ｃ）に示す押え部材３０を成形した。この引抜き成型にて作製した押え部材３０を「ＦＲＰ−７」と呼ぶ。

本実施例では、ガラス繊維Ｇｆは、日東紡績株式会社製のガラス繊維ロービング（商品名：ＲＳ４４０ＲＲ-５２０）を４０本使用し、含浸用の樹脂Ｒとしては昭和電工株式会社製の不飽和ポリエステル樹脂（商品名：リゴラックＰＬ−１００）に対して、硬化剤のパーオキサイド（株式会社日油製の商品名：ナイパーＮＳ）を２．５ｐｈｒ添加したものを使用した。割れ防止のガラスマットＧｍとしては、日東紡績株式会社製のチョップドストランドマット（商品名：ＭＣ４５０）を所定の幅にスリットしたものを上下から１層づつサンドイッチするように、１５０℃にセットされた金型２０３内に導入し、引抜き速度０．３ｍ／分の速度で成形を行った。

また、図６（ｃ）の金型２０３は、上述した図５（ｂ）、（ｄ）に示す「かまぼこ形」の押え部材３０を成形するためのものでり、図６（ｂ）に示す金型２０３の上型２０３ａ及び下型２０３ｂの間にスペーサ２０３ｃが設置されたものである。スペーサ２０３ｃの厚さ（Ｈ２０３Ｂ）は２ｍｍとした。この場合も、上記と同様の工程にて、トータル厚み（Ｈ３０Ａ＋Ｈ３０Ｂ）が９ｍｍの押え部材３０を成形した。ただ、ガラス繊維ロービング本数は、４０本から６０本に増加した。それ以外は、先の「かまぼこ形」押え部材（「ＦＲＰ−７」）の引抜き成形と同一条件で成形した。この引抜き成型にて作製した押え部材３０を「ＦＲＰ−９」と呼ぶ。

なお、上述したように、プラスチック波板１０を覆工壁１０１にアンカーボルト２００にて固定するために、プラスチック波板１０の谷部１１に押え部材３０を適合した後、アンカーボルト２００の挿通を可能とするために、押え部材３０とプラスチック波板１０とはドリルで削孔される。この削孔作業時に削孔ドリルをガイドする目的で、図７（ａ）に示すように、押え部材３０の上面３０ａの中央部に、押え部材３０の長手方向に沿って溝３１を形成するのが好ましい。溝３１は、その横断面形状は任意のものとすることができ、図７（ａ）に示すように各々数ミリ程度の幅Ｗ３１、深さＨ３１を有した三角形状とすることもできるし、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、矩形状、或いは、湾曲形状の溝とすることもできる。

このように、押え部材３０に溝加工を施すことは、本発明の施工をより効率的に行うために有効である。溝加工は、図６を参照して説明したように、押え部材３０を引抜き成形する際には、型２０３ｂに突起を形成することにより引抜き成形時に同時に成形することが可能である。勿論、引抜き成形後にカッターなどで後加工することも可能である。

（押し抜き載荷試験）
次に、本発明に係るトンネル剥落防止工法の剥落防止性能を確認するために，試験装置を製作して押し抜き試験を実施した。

図８（ａ）、（ｂ）を参照すると、試験装置３００は，フレーム材にて矩形箱状に枠組みされた基台枠体３０１を有し、基台枠体３０１の上面にプラスチック波板１０を保持するために、保持枠体３０２が複数個、本例では中央部に一つの中央保持枠体３０２Ａと、この中央保持枠体３０２Ａを中心として該中央保持枠体３０２Ａの両側に対称配置にて外方へと順次所定の距離だけ離隔配置して、本例ではそれぞれ２個づつの外側保持枠体３０２Ｂ、３０２Ｃが一体に取付けられる。外側保持枠体３０２Ｂ、３０２Ｃは、中央保持枠体３０２Ａより高くされ、且つ、各外側保持枠体３０２Ｂ、３０２Ｃは、中央保持枠体３０２Ａより外側へと行くに従って高くされ、つまり、本例では、外側保持枠体３０２Ｃが外側保持枠体３０２Ｂより高くされる。

中央部保持枠体３０２Ａは、基台枠体３０１の中心に対して対称配置にて基台枠体３０１に立設された４個の支柱３０３Ａ（３０３Ａａ、３０３Ａｂ、３０３Ａｃ、３０３Ａｄ）と、この支柱３０３Ａａ、３０３Ａｂ、３０３Ａｃ、３０３Ａｄの頂部に取り付けられた支持台３０４Ａとを有する。支持台３０４Ａは、少なくともその上面が曲面とされ、また、支持台３０４Ａの中央部には、本例では直径４５０ｍｍとされる穴３０６が形成されている。

外側の保持枠体３０２Ｂは、基台枠体３０１に立設された対をなす支柱３０３Ｂ（３０３Ｂａ、３０３Ｂｂ）と、両支柱３０３Ｂａ、３０３Ｂｂの頂部を接続して設置された支持板３０４Ｂとを有する。同様に、外側の保持枠体３０２Ｃは、基台枠体３０１に立設された対をなす支柱３０３Ｃ（３０３Ｃａ、３０３Ｃｂ）と、両支柱３０３Ｃａ、３０３Ｃｂの頂部を接続して設置された支持板３０４Ｃとを有する。

上記構成とされる試験装置３００の中央保持枠体３０２Ａ及び両外側保持枠体３０２Ｂ、３０２Ｃは、各保持枠体３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃの上面に設置されたプラスチック波板１０が所定の湾曲形状をなすように構成されている。つまり、本例の試験装置３００は、プラスチック波板１０の載荷フレームを構成する複数の保持枠体３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃは、その上面にて画成される湾曲形状Ｒ３００が鉄道の単線トンネルのアーチクラウン部の曲率に合わせた半径２２８０ｍｍの曲面とされる。

上記構成の試験装置３００を使用しての押し抜き載荷試験を行うに際し、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、先ず、本発明の工法に用いるプラスチック波板１０の谷部１２に押え部材３０を適合し、プラスチック波板１０と押え部材３０とを、Ｍ８のボルト３２０で中央保持枠体３０２Ａの支持台３０４Ａ、及び、各外側保持枠体３０２Ｂ、３０２Ｃの各支持板３０４Ｂ、３０４Ｃに固定する。特に、中央部保持枠体３０２Ａにおいては、図８（ａ）に示すように、プラスチック波板１０は、支持台３０４Ａに対してボルト３２０により４か所にてしっかりと固定される。

本試験では、プラスチック波板１０は、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の商品名「ユーピロン・サンガード波板５５２Ａ−６３／１８２０ｍｍ長さ」のポリカーボネート樹脂製の製品であり、図１をも参照して、長さ（Ｌ１０）が約１８２０ｍｍ、幅（Ｗ１０）が７３０ｍｍｍ、山ピッチ（Ｐ１０）が６３ｍｍ、山高さ（Ｈ１０）が１８ｍｍのものを使用した。

そこで、押え部材３０は、幅（Ｗ１０）７３０ｍｍのプラスチック波板１０の両サイドと中央部の３か所を固定することを想定して、図８（ａ）、（ｃ）にて、プラスチック波板１０の谷部１２に、本例では、波板の山５個分（間隔ＰＷ＝約３２０ｍｍ）隔てて中央支持台３０４Ａ及び各支持板３０４Ｂ、３０４Ｃに固定した。また、プラスチック波板１０の長手方向については、図８（ｂ）に示すように、特に、中央支持台３０４Ａにて波板１０の谷部１２の溝に沿った固定ボルト３２０の間隔ＰＬは、実際の使用時に設定される約１８２０ｍｍ長さの波板の長手方向両端領域におけるオーバーラップ長さ（Ｌ１３ｘ＝約１３０ｍｍ）を除いて両端と中央部の２か所、即ち、波板１０の長さを３分割する位置に相当する間隔（ＰＬ）である約５６４ｍｍとした。即ち、プラスチック波板１０は、中央支持台３０４Ａでは、幅方向に長さ（Ｗ１０）約７３０ｍｍ、長手方向に長さ（ＰＬ）約５６４ｍｍのトータル４点で固定した。なお、本例では、中央支持台３０４Ａと支持板３０４Ｂの間の間隔（ＰＬａｂ）、及び、支持板３０４Ｂと支持板３０４Ｃの間隔（ＰＬｂｃ）は、約２５０ｍｍとした。

本試験装置３００は、試験装置に取付けられた波板１０に負荷をかけるための油圧ジャッキ３１０が付設されている。油圧ジャッキ３１０は、基台枠体３０１の中央に設けた支持台３０４Ａに形成した直径４５０ｍｍの穴３０６の下から直径３６０ｍｍの圧子３１１を押し上げて載荷を行うことができる。本試験では、図示してはいないが、油圧ジャッキ３１０の下にセットしたロードセルによる荷重と、上面に設置した変位計により荷重と変位の関係を求めた。

本試験に使用したプラスチック波板１０は、上述のように、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の「ユーピロン・サンガード波板５５２Ａ−６３／１８２０ｍｍ長さ」の製品であり、押え部材３０は、本実施例で作製した上記「ＦＲＰ−７」及び「ＦＲＰ−９」とした。また、比較例として押え部材を使用しないケースでも試験を実施した。試験結果は、図９に示した通りである。試験結果より、本発明に従って、押え部材３０を配置した場合、即ち、ＦＲＰ−７及びＦＲＰ−９を使用した場合が良好であることが確認された。

一例として変位２０ｍｍでの耐荷重を示すと、下表のようになる。

ＦＲＰ製の押え部材３０を使用してプラスチック波板１０をトンネル覆工壁１０１などに固定することで剥落防止に対する耐荷重の増加効果が認められた。

（試験施工）
更に、本発明に係る剥落防止工法の施工性を確認するために廃坑になったトンネルにて試験施工を実施した。

図１０は、本試験施工により実施されたトンネル周方向（Ｘ）におけるプラスチック波板１０と押え部材３０との隣接領域における接合態様を説明する概略図である。図１１は、本試験施工に使用したプラスチック波板１０における押え部材３０の適用態様を説明する概略図である。

本試験施工では、施工性を考慮して、図１２（ａ）に示すように、押え部材３０はプラスチック波板１０に予め両面テープ４１にて仮止めを行った。両面テープ４１は、詳しくは後述するが、防水シール部材としても機能する。両面テープ４１は、好ましくはプラスチック波板１０の谷部１２に沿って、即ち、トンネルの周方向に連続して設ける。これにより、押え部材３０は、押え部材３０の長手方向に沿った両側面部がプラスチック波板１０の谷部１２に密着固定される。

また、押え部材３０を貼り付けたプラスチック波板１０は、図１０及び図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、天端用と側面用の２種類に分けて作製した。つまり、天端用のプラスチック波板１０は、図１１（ａ）に示すように、トンネル周方向（Ｘ）、即ち、波板１０の長手方向両端領域（長さＬ１３ｘ）のオーバーラップ領域１３ｘに押え部材３０を設けず、側面用のプラスチック波板１０は、図１１（ｂ）に示すように、トンネル周方向（Ｘ）、即ち、波板の長手方向全領域に亘って押え部材３０を設けた。

本試験施工においては、図１０に示すように、先ず、トンネル天端部分１０１Ａを最初に施工後、次いで、トンネル側壁部分１０１Ｂに、Ｌ１３ｘ＝約１２０ｍｍのオーバーラップ１３ｘを設けて側面用の波板１０を施工した。なお、本施工では、オーバーラップ（重ね部）には、図示するように、２か所にてアンカー止めを行った。また、各波板１０は、周方向に略５６４ｍｍの等間隔にてトータルで４箇所にてアンカーボルト２００により固定した。

これにより、天端部１０１Ａからの漏水を側壁１０１Ｂ下方へと逃がすことができた。また、トンネル延長方向（Ｙ）においては、隣接するプラスチック波板１０を波板の１山半（図２、図３にて領域１３ｙ）をオーバーラップすることで漏水を防止することができた。

施工は高所作業車の作業台上で作業員２名にて押え部材付きのプラスチック波板１０を押え付け、別の作業員により所定箇所に直径８．５ｍｍのドリルで押え部材３０とプラスチック波板１０にアンカー孔２０１ａ、２０１ｂを削孔し、その後に、覆工壁１０１に対してコンクリート用のハンマードリルにて直径８．５ｍｍで１７０ｍｍの深さまで削孔してアンカー孔２０１ｃを形成する。

その後、図１２（ａ）に示すように、上記アンカー孔２０１ａ〜２０１ｃに対してＭ８／１８０ｍｍの拡張式アンカー２００を差し込み、打撃によって拡張固定し、ワッシャ４２を当てた後に緩み止めナット４３にて締めて固定した。ワッシャ４２は、図１２（ｂ）に示すように、座金４２ａにゴム部４２ｂが一体に形成されたゴム付き座金とされる防水機能を備えた防水ワッシャ４２Ａを使用するのが好ましい。例えば、株式会社オー・ピー・ジ製の防水ワッシャ（商品名「ボンデッドワッシャ」）などを好適に使用し得る。ナット４３がアンカーボルト２００に螺合されると、ナット４３が防水ワッシャ４２Ａを介して押え部材３０をプラスチック波板１０の方へと押圧することにより、防水ワッシャ４２Ａは、押え部材３０の座面と、アンカーボルト２００のねじ部をゴムで密封する。

なお、比較例として、押え部材３０として矩形断面の繊維強化プラスチック材（ＦＲＰ）を用いて同様の施工を試みたが、矩形断面の押え部材とプラスチック波板を仮固定することが難しく、削孔作業時にドリル刃が躍るなどの危険性があることが判明した。また、拡張式アンカーを打撃固定する際に誤って押え部材を打撃した際などには、ＦＲＰ押え部材が割れたりするトラブルが発生した。

これに対して、本発明に従って作製された、プラスチック波板１０の谷部湾曲に沿った湾曲形状面を有した、所謂、「かまぼこ形」の押え部材３０を使用した場合は、プラスチック波板１０と押え部材３０の間にほとんど隙間が無く、アンカーボルト用の削孔時のブレなども少ない。また、誤って押え部材面を打撃した場合でも割れることはなかった。

上記構成の本発明のトンネル剥落防止工法によれば、高靭性のプラスチック波板を、波板の凹形状に沿った断面形状を有する繊維強化プラスチック製の押え部材３０を介してアンカーボルト２００にて固定することで、プラスチック波板を面圧力で固定することが可能となる。また、プラスチック波板にかかる剥落荷重を、強靱な繊維強化プラスチック製の押え部材３０を通して、アンカーボルトに伝達し、剥落荷重を受け持つことができる。

更に、トンネル覆工壁からの漏水は、プラスチック波板の谷部にて形成される導水路にてトンネル覆工壁の側面へと案内され排出される。つまり、トンネル天端部から複数枚のプラスチック波板１０をオーバーラップして固定することによりトンネル周方向（Ｘ）に連続して形成されたプラスチック波板１０の谷部溝部分（導水路）５００により、漏水個所からの水をトンネル側壁の排水路へと導水することが可能である。

図１２（ａ）、（ｂ）に示す上記構成の削孔部防水機構によれば、導水路５００からの水Ｅがプラスチック波板１０に形成したアンカー孔２０１ｂ、更には、押え部材３０に形成したアンカー孔２０１ａから外方漏水するのが有効に防止される。つまり、上述したように、導水路５００からの水Ｅがプラスチック波板１０のアンカー孔２０１ｂからアンカーボルト２００を伝って押え部材３０側へと漏出した水は、防水シールとしての両面テープ４１によりプラスチック波板３０外方へと漏出することが防止される。更に、押え部材３０に形成したアンカー孔２０１ａからアンカーボルト２００を伝って押え部材外方へと漏出した水は、防水ワッシャ４２Ａにより外方への漏水は完全に阻止される。

実施例２
上述の実施例１では、本発明の工法に使用する押え部材は、繊維強化プラスチックにて一体に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。

図１３を参照して、押え部材３０の他の実施例について説明する。

本実施例にて、細長形状とされる押え部材３０は、長手軸線に直交する方向の断面形状が、一面３０Ａｂが湾曲面とされ、他面３０Ｂａが平面とされる点では、実施例１と同様の形状とされるが、当て座部材３０Ａと押え板部材３０Ｂとの二つの部材にて構成される点で実施例１の構成とは異なる。

つまり、当て座部材３０Ａは、一面３０Ａｂはその表面外形状がプラスチック波板１０の湾曲形状とされる谷部（凹形状部）１２に合致して嵌り合うように湾曲形状Ｒａとされ、他面３０Ａａは、押え板部材３０Ｂと当接するべく、本実施例では平面形状とされる。

また、当て座部材３０Ａは、樹脂にて作製され、不燃という点で、塩化ビニル、発泡塩化ビニルなどが好適に使用される。斯かる構成の当て座部材３０Ａは、押し出し成形により作業性良く作製することができる。

一方、押え板部材３０Ｂは、強化繊維ｆに樹脂Ｒを含浸、硬化させて作製される繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）材とされる。本実施例にて押え板部材３０Ｂは、強化繊維ｆを一方向に引き揃えて作製され、繊維軸線に直交する方向の断面形状にて上下両面３０Ｂａが平行な矩形状とされる。

押え板部材３０Ｂは、実施例１と同様に、強化繊維ｆとしては、引張強度とコストという点からガラス繊維を好適に使用し得るが、種々の強化繊維を使用することができ、その他に、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の有機繊維、なども好適に使用し得る。含浸樹脂Ｒは、限定されるものではなく、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれでも良い。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などが使用され、また、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂などが使用される。押え部材３０の繊維含有率は、３０〜７０％（体積）、通常、５０〜６０％とされる。

なお、不燃性を要求される箇所においては、樹脂に不燃性を付与するために、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモンなどの不燃性付与材を添加することは有効である。

また、本実施例の押え部材３０を使用した場合においても、実施例１で説明したと同様に、アンカーボルトのためにドリルで削孔される。この削孔作業の際に、押え部材３０が割れるのを防止するために、押え板部材３０Ｂの外周囲を、実施例１にて図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したと同様に、例えば強化繊維としてガラスマット材を使用した繊維強化プラスチック被覆層ｆｍにて囲包するのが好ましい。被覆層ｆｍの厚さ（ｔｆｍ）は、０．１〜２．０ｍｍ程度とされる。

斯かる構成の押え板部材３０Ｂは、従来の引抜き成形法にて効率よく製造することができる。

上記当て座部材３０Ａと押え板部材３０Ｂとの二つの部材は、使用時においては、接着剤などにより一体に接合した後、一体の押え部材３０として使用するのが好適である。

本実施例の当て座部材３０Ａと押え板部材３０Ｂとの二つの部材が一体とされたときの押え部材３０の寸法形状の一例を挙げれば、図１３にて、幅（Ｗ３０Ａ、Ｗ３０Ｂ）は、１５〜５０ｍｍ、当て座部材３０Ａの高さ（Ｈ３０Ａ）は、３〜２０ｍｍ、押え板部材３０Ｂの厚さ（Ｈ３０Ｂ）は、２〜１０ｍｍとすることができる。

本実施例の押え部材３０を使用した場合も、実施例１の場合と同様に、複数枚のプラスチック波板１０が山部及び谷部がトンネルの湾曲した覆工壁１０１の表面（即ち、凹形状外壁面）に沿って湾曲形状に弾性変形して設置され、且つ、当て座部材３０Ａ及び押え板部材３０Ｂにて構成される押え部材３０を介してアンカーボルト２００によりトンネル覆工壁１０１に固定される。このとき、本実施例においても、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して説明した実施例１と同様に、削孔部の防水機構を採用することができる。

本実施例の押え部材３０を使用した場合も、本発明の工法によれば、実施例１と同様の作用効果を達成し得る。

（変形実施例）
上記実施例１、２においては、押え部材３０は、プラスチック波板１０の谷部１２に適合して周方向に設置し、プラスチック波板１０をアンカーボルト２００により押え部材３０を介して覆工壁１０１に固定するものとして説明した。また、上記実施例では、限定されるものではないが、図４（ａ）、（ｂ）からも理解されるように、アンカーボルト２００の頭部は、プラスチック波板１０の山高さＨ１０内に収まるように構成することができ、トンネル内空のクリアランスに余裕があまりない場合にも対応することができる。

しかし、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、トンネル内空のクリアランスに余裕が有る場合は、プラスチック波板１０の谷部１２の溝に受け込む形で配置される押え板部材３０と重ね合わせて、この押え部材３０と直交する形で、第二の押え部材６０を配置することができる。この場合は、押圧部材３０、即ち、第一の押え部材３０は、実施例１、２の場合と同様に、プラスチック波板１０の谷部（凹形状部）１２に適合して周方向に設置し、更に、第二の押え部材６０を第一の押え部材３０と直交する形で、且つ、プラスチック波板１０の山部（凸形状部）１１の頂部に当接するようにして設置する。次いで、プラスチック波板１０をアンカーボルト２００により第二の押え部材６０及び第一の押え部材３０を介して覆工壁１０１に固定する。

第二の押え部材６０は、好ましくは、図示するように、横断面が矩形状とされる細長部材が好ましい。一具体的寸法例を挙げれば、幅Ｗ６０が１５〜５０ｍｍ、厚さＴ６０が２〜１０ｍｍとすることができる。また、第一の押え部材３０と同様に繊維強化プラスチック材（ＦＲＰ材）にて形成するのが好ましく、第一の押え部材３０と同様の上記諸材料を使用して作製することができる。

勿論、第一の押え部材６０は、図１４（ｂ）に示すように、上述の実施例１のように、繊維強化プラスチックにて一体に形成することもできるが、図１４（ｃ）に示すように、実施例２で説明した当て座部材３０Ａと押え板部材３０Ｂとの二つの部材にて構成される押え部材とすることもできる。

本変更実施例の工法によれば、実施例１、２と同様の、或いは、それ以上の載荷性能を達成することもできる。

１０ プラスチック波板
１１ 山部
１２ 谷部
１３ｘ、１３ｙ オーバーラップ（重ね部）
３０ 押え部材（第一の押え部材）
３０Ａ 当て座部材
３０Ｂ 押え板部材
４１ 両面テープ（防水シール部材）
４２ ワッシャ
４２Ａ 防水ワッシャ
４３ ナット
６０ 第二の押え部材
１００ トンネル
１０１ 覆工壁
２００ アンカーボルト
３００ 押し抜き載荷試験装置
５００ 導水路

Claims (10)

1. プラスチック製板部材を山部及び谷部が交互に且つ平行に配列されるようにして成形された波形状のプラスチック波板を複数枚準備し、
   前記各プラスチック波板を、トンネルの覆工壁の表面に山部及び谷部がトンネルの周方向に延在するようにして配置し、且つ、トンネルの周方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、山部及び谷部が整列するように重ね合わせて接合し、トンネルの延長方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、一方のプラスチック波板の少なくとも１つの山部が他方のプラスチックの谷部に嵌り合うように重ね合わせて接合して設置し、
   強化繊維を一方向に引き揃え、樹脂を含浸して硬化した繊維強化プラスチック材で形成された繊維軸線方向に延在した細長形状の押え部材であって、繊維軸線に直交する方向の断面形状にて、前記プラスチック波板の谷部に適合される表面外形状が前記プラスチック波板の谷部の横断面形状に沿った湾曲形状とされる押え部材を、前記プラスチック波板の谷部に適合してトンネルの周方向に設置し、
   前記プラスチック波板を、アンカーボルトにより前記押え部材を介して前記覆工壁に固定する、
   ことを特徴とするトンネルの剥落防止工法。
2. 前記押え部材は、その外周部を包囲してマット材にて形成された被覆層が形成されることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの剥落防止工法。
3. 前記マット材は、ガラス繊維マットであることを特徴とする請求項２に記載のトンネルの剥落防止工法。
4. プラスチック製板部材を山部及び谷部が交互に且つ平行に配列されるようにして成形された波形状のプラスチック波板を複数枚準備し、
   前記各プラスチック波板を、トンネルの覆工壁の表面に山部及び谷部がトンネルの周方向に延在するようにして配置し、且つ、トンネルの周方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、山部及び谷部が整列するように重ね合わせて接合し、トンネルの延長方向にて互いに隣接する各プラスチック波板は、一方のプラスチック波板の少なくとも１つの山部が他方のプラスチックの谷部に嵌り合うように重ね合わせて接合して設置し、
   強化繊維を一方向に引き揃え、樹脂を含浸して硬化した繊維強化プラスチック材で形成され、繊維軸線に直交する方向の断面形状が矩形状とされる繊維軸線方向に延在した細長形状の押え板部材と、繊維軸線に直交する方向の断面形状にて、前記プラスチック波板の谷部に適合される表面外形状が前記プラスチック波板の谷部の横断面形状に沿った湾曲形状とされる当て座部材とを備えた押え部材を、前記当て座部材の湾曲形状面を前記プラスチック波板の谷部に適合するようにしてトンネルの周方向に設置し、
   前記プラスチック波板を、アンカーボルトにより前記押え部材を介して前記覆工壁に固定する、
   ことを特徴とするトンネルの剥落防止工法。
5. 前記押え板部材は、その外周部を包囲してマット材にて形成された被覆層が形成されることを特徴とする請求項４に記載のトンネルの剥落防止工法。
6. 前記マット材は、ガラス繊維マットであることを特徴とする請求項５に記載のトンネルの剥落防止工法。
7. 前記当て座部材は、塩化ビニル樹脂又は発泡塩化ビニル樹脂で作製されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかの項に記載のトンネルの剥落防止工法。
8. 前記繊維強化プラスチック材は、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、又は、アラミド繊維、ビニロン繊維などの有機繊維を使用し、含浸樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などの熱硬化性樹脂、又は、ポリアミド樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂を使用して作製されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のトンネルの剥落防止工法。
9. 前記プラスチック波板を作製する前記プラスチック製板部材は、樹脂、又は、強化繊維を含む繊維強化樹脂とされることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のトンネルの剥落防止工法。
10. 前記押え部材は防水シール部材を介して前記プラスチック波板の谷部に密着され、前記アンカーボルトに螺合されたナットが防水ワッシャを介して前記押え部材を前記プラスチック波板の方へと押圧することを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載のトンネルの剥落防止工法。

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