トンネル内面の補強構造
【課題】補修・補強用セグメントに荷重が作用した場合、その荷重を隣接リングに分散して伝達できる補強構造を簡潔な手段で実現した。
【解決手段】トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメント１をトンネル内面に沿って千鳥または芋継ぎに配置し、セグメントリング７のトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリング７とトンネル内面との間にグラウト４２などの経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補修・補強構造において、セグメントリング７の裏面に、少なくともトンネル軸方向の複数のセグメントリング７に渡って設けられている引張補強材２６を配設して充填材と一体化することで、この充填材により荷重を分散して複数のセグメントリング７に伝達する梁部材を構成する。
【解決手段】トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメント１をトンネル内面に沿って千鳥または芋継ぎに配置し、セグメントリング７のトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリング７とトンネル内面との間にグラウト４２などの経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補修・補強構造において、セグメントリング７の裏面に、少なくともトンネル軸方向の複数のセグメントリング７に渡って設けられている引張補強材２６を配設して充填材と一体化することで、この充填材により荷重を分散して複数のセグメントリング７に伝達する梁部材を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内面のコンクリート剥落やトンネルの変状に対する補修・補強構造に係り、特に、トンネル内面に沿って設置される補修・補強用セグメントリングに外部応力が作用した場合、その力を特定のセグメントに応力集中させないで、複数のセグメントリングに分散して伝達させるようにしたトンネル内面の補修・補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止し、万一コンクリートの崩落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、さらには地山の緩みあるいは塑性圧等の荷重による変状に対して補強することを目的としたトンネル覆工内面補修・補強構造とその構築方法とこれに使用するセグメントに関しては、本出願人が先に特開２００４−１５００７２号（特許文献１）として提案している。
【０００３】
特開２００４−１５００７２号の内容を図１３〜図２０によって説明すると、略矩形板状の補修・補強用セグメント（以下セグメントという）１におけるトンネル周方向をなす各辺４、５の複数箇所に、トンネル軸方向に隣合うセグメントリング１相互を接続するための継手材として、周方向に間隔をおいてシアキー３をトンネル軸方向に張り出すように設けられて前記トンネル覆工内面補修・補強用のセグメント１をトンネル覆工内面に沿って配置し、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルのコンクリート床版上に固定されている。
【０００４】
トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー３は、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の位置と、新設側（後部側）のシアキー３（３ｂ）の位置とは、トンネル周方向（補修・補強用セグメント本体２の円弧状周面方向）に位置をずらして設けられている。
【０００５】
前記のシアキー３（３ａ）とシアキー３（３ｂ）がトンネル周方向に直接または間接的に係合していると、トンネル半径方向のせん断力伝達部材としてのシアキー３をトンネル周方向のせん断力または押圧力を伝達させるシアキー（せん断力伝達部材または押圧力伝達部材）として機能させることができる。
【０００６】
補修・補強用のセグメント本体２には、突っ張り部材８が設けられ、この部材８はトンネル半径方向に貫通する雌ねじ孔９と、この雌ねじ孔９に螺合された突っ張りねじ軸１０とにより構成されている。この突っ張り部材８は、その先端部をトンネル半径方向に補修・補強用セグメント本体２の裏面側に突出させ、既設トンネル覆工内壁面４１に押し付けることにより、周方向に直列に連続されたセグメント１によるセグメントリング７をトンネル半径方向に縮径させるように作用することにより、補修・補強用セグメントリング７にトンネル周方向に軸力を導入させて、セグメントリングによるアーチの形状が変形するのを拘束し、アーチを安定させるものである。前記突っ張りねじ軸１０のトンネル内空側の基端部には、回動工具係合用凹部１３が設けられている。
【０００７】
また、補修・補強用セグメント本体２の裏面におけるトンネル軸方向（前後方向）両端部のトンネル周方向をなす前部側（既設側）の円弧状辺４および後部側（新設側）の円弧状辺５の近傍には、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１相互（すなわち、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング７相互）を固定するためのリング間固定治具１４用の治具１６、１７と、同じセグメントリング７におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント１相互を連結固定するための周方向のセグメント固定治具１５用の治具１９、２０が設けられている。
【０００８】
トンネル軸方向に順次構築されるセグメントリング７（７ａ、７ｂ）の両端側（図１９）の下端部（図１９の左端、右端側）に位置する各セグメント１を支持するための端部部材としての固定金具３５が、コンクリート床版３４上に設置されている。
【０００９】
固定金具３５としては、例えば、図１９ｂに示すように、一対の腕片３６、３７により形成されたトンネル軸方向に延長する上向き開口の受け溝３８を有する固定金具３５でその金具３５の受け溝３８に、端部の補修・補強用のセグメント１が既設覆工４０の内面に間隔をおいて配置され、その下端部を前記受け溝３８を有する固定金具３５に必要に応じてスペーサ等を介在させて嵌合させ、適宜受け溝３８を有する固定金具３５におけるトンネル内空側の一方の腕片３６に螺合した押し付けボルト３９を調整して、下端部のセグメント１の下部が固定されている。なお、下端部のセグメント１におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー３は、セグメント１の裏面（トンネル覆工内壁面４１に対向するセグメントの面）に当接して係合されている。
【００１０】
周方向に隣り合うセグメント１相互は、セグメント間固定治具１５により固定さえている。すなわち、図１６〜図１８によって説明すると、セグメントリング７を構築するべく新設のセグメント１の周方向一端側（既設側）は、端部部材としての固定金具３５に配置固定されるか、または、周方向の既に組み込まれたセグメント１の新設側に配置されている。
【００１１】
そして、周方向に直列に隣り合う一方（新設）のセグメント１における既設側に位置するボルト挿通孔を有する鋼製ブラケット３０からなる治具１９と、周方向他方（既設）のセグメント１における新設側に位置するナット３３を有する雌型治具２０とに渡ってボルト２１を挿通螺合され、周方向に隣り合う、新設および既設のセグメント１相互の治具１９、２０を連結固定され、周方向に隣り合うセグメント１相互の連結固定が図られている。
【００１２】
前記のようにトンネル内面の補修・補強用セグメント１を図１６〜図１８に示す工程でトンネル軸方向に隣接するセグメントリング７間に千鳥に組み立て、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されているトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキー３によってトンネル軸方向に隣接するセグメント１の裏面に係合して、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、また、トンネル周方向に張り出すように突出するシアキー３により、トンネル周方向に隣接するセグメント裏面に係合してせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面補修・補強構造とすることができるので、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持でき、安定した補修・補強構造とすることができる。
【００１３】
また、トンネル軸方向に適宜のセグメントリング７が構築された時点で、予めセグメント本体２にグラウト注入孔を設けられたセグメント１から、セグメントリング７の裏面にグラウト４２を充填すると、セグメントリング７と既設覆工内面４１を密着させて、セグメント１の既設覆工面４１側への変形を拘束し、セグメントリング７を安定させることができる。
【特許文献１】特開２００４−１５００７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示の従来技術は、セグメントを用いたトンネル覆工内面の補修・補強構造に用いられる薄肉でトンネル内面への張り出しが少なく、迅速施工が可能な優れた補修・補強構造であるが、この従来技術にもさらに解決すべき点が残されていた。すなわち、トンネル内面側は、既設覆工のコンクリートの亀裂などにより部分的な剥落が生じやすい状況にあり、その剥落片の荷重が補修・補強用セグメントの裏面に部分的な荷重とし作用することがある。この場合、補修・補強用セグメントは、セグメントリングに部分的な応力が集中しやすい。
【００１５】
特に、既設のトンネル覆工内面には一時的にでも移設できない既設のトンネル内設備、例えば電化トンネルなどの、き電線や吊架線を壁に固定する治具などが設置されていることが多く、その場合、該トンネル内設備がある部位は補修・補強用セグメントが設置できず、このトンネル内設備がある部位には開口部を設けて、内面補修を回避することになるが、開口部に臨む部位のセグメントリングは不安定になり易かった。
【００１６】
すなわち、トンネル内設備を避けて補修しようとすれば、略半円のアーチ状の補修・補強セグメントリングの一部をトンネル内設備のある範囲は開口部が形成されるようにセグメントを組み立てることになる。しかし、アーチ形状等をなすセグメントリングは、その両端が既設の床版コンクリートに固定されたトンネル周方向に閉合断面をなす構造であるがゆえに、外側からの応力に耐えてリング（アーチ）形状を保持できるのであるが、前記のようにセグメントリングの途中に開口部が形成されると、この開口部のある部位のセグメントリングはトンネル周方向の途中（多くの場合、天井部位）が途切れて左右側に分離した状態になり、この左右側のリングは、各々下端部のみが固定された片持ち状態でセグメントが組まれたことになる。
【００１７】
この場合、開口部側のリング端は該開口部によって自由端となり、少なくともこの開口側のリング端部がトンネル周方向にスライド可能（つまり、リングが閉じていない）なため、この開口を有する部位のセグメントリングの補強効果が小さく、セグメントリングに外側から荷重が加わった場合、該片持ち状態のセグメントリングが崩壊するおそれがある。
【００１８】
本発明は、前記の諸問題を解決したもので、トンネル内設備を避けるために形成された開口部のある部位のセグメントリングを補強できるだけでなく、開口部が存在しない部位のセグメントリングの補強にも適用できるトンネル内面の補強構造を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、セグメントリングにトンネルの地山側からトンネル内空側に荷重が加わったとき、その荷重を特定のセグメントリングに集中応力として伝達させないで、隣接する複数のセグメントリングに分散して伝達させるようにしたもので、簡潔な補修・補強構造によって前記の目的を実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００２０】
第１の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って引張補強材を設置して前記充填材に埋設一体化することで、硬化した前記充填材により引張補強材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って繊維補強充填材を充填することで、硬化した該繊維補強充填材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２２】
第３の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、トンネル内面に沿って、且つトンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って補強部材を設置し、アンカーボルト等の固定手段を介してトンネル内面に固定することで、前記補強部材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明の引張補強材および／または請求項３に記載の補強部材を第２の発明の該繊維補強充填材に配置したことを特徴とする。
【００２４】
第５の発明は、第１または第４の発明において、引張補強材は異形鉄筋や金網等、表面平坦の鉄筋よりも充填材との付着効果が高いもので構成されていることを特徴とする。
【００２５】
第６の発明は、第１または第４、第５の発明において、引張補強材は、セグメントの裏面に設けた支持用の治具によってトンネル軸方向に渡って所定位置に支持されていることを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、第１または第４または第５の発明において、引張補強材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなることを特徴とする。
【００２７】
第８の発明は、第２の発明において、繊維補強充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維などの引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートで構成されていることを特徴とする。
【００２８】
第９の発明は、第３の発明において、補強部材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなり、その断面形状は、四角形、丸、H等の曲げ剛性が高められた断面形状であることを特徴とする。
【００２９】
第１０の発明は、第１〜第９の何れかに記載の発明において、引張補強材や繊維補強充填材または補強部材は、トンネル内面の既設設備を回避するために形成される開口部によってトンネル周方向が開口断面となったセグメントリングにおける、少なくとも開口部のトンネル周方向に直近のセグメントの裏面に設置され、且つ少なくとも開口部のトンネル軸方向両側の直近に位置するセグメントリングに渡って設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
第１〜第３の発明によると、補修・補強用セグメントの裏面側に、引張補強材と一体化することで梁部材として機能する充填材や、梁部材として機能する繊維補強充填材や、また梁部材として機能する補強部材を少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設けたことにより、（１）開口部がないセグメントリングに前記梁部材を設置するときは、その梁機能により、荷重が作用するセグメントリングの断面の荷重を隣接するセグメントリングに伝達できるので、セグメントの千鳥配置のみよりも、隣接リングの荷重負担が大きくできるので、一部のセグメントリングのみに荷重を集中させることがなく、結果、セグメントリングに対する変形抑制効果と大荷重対応が可能になる。
【００３１】
（２）また、開口部が存在する部位のセグメントリングに前記梁部材を設置するときは、その梁機能により、開口部のあるセグメントリングの断面に作用する荷重を閉合断面（一般部）のセグメントリングに伝達させることで、少なくとも隣接リングで荷重を負担させることができ、構造的に弱いセグメントリングの開口部側の端部に荷重が集中する不具合を解消できる。
【００３２】
また、梁部材を構成する繊維補強充填材は引張補強材と併用できると共に、該繊維補強充填材に繊維補強モルタルを用いた場合、この繊維補強モルタル自体が引張りに抵抗できるので、該繊維補強モルタルのみで梁機能を奏するから、前記の引張補強材を省略しまたは使用する数を低減できる。また、梁機能は、トンネル軸方向のみで十分なので引張補強材は、トンネル軸方向に平行に設置するのが望ましい。
【００３３】
また、第１の発明において、引張補強材を介して充填材によりトンネル軸方向に形成される梁は、荷重が作用した場合、トンネル内空側が引張となるので引張補強材は、セグメントリングの裏面に近いのが望ましい。引張補強材の配置ピッチ、段数、断面積は設計事項であり、必要に応じて決めるとよい。また、開口部の補強として用いる場合は、引張補強材は開口を有さないリングの、圧縮場となる領域やセグメントに定着することが望ましい。
【００３４】
また、前記の場合は、作用する荷重によるが、梁部材による補強範囲は、隣接１リング以上が望ましい。補強部材の設置のピッチや段数、断面積は設計事項であると共に、この発明の場合は、充填材（グラウト）を直接打設しないで、充填材を充填した袋体を使用してもよい。
【００３５】
第６発明における引張補強材の支持用の治具は、引張補強材が、単に下方にずれ落ちないように乗せるだけの形状でよく、設置しやすい構造が望ましい。または、引張補強材をセグメントリングに仮固定できるように、該引張補強材をセグメントに溶接やボルトと治具などで固定してもよい。
【００３６】
第３、第４および第９の発明において、補強部材は、それ自体が曲げ剛性が高いのでコンクリートの剥落などの荷重はこの補強部材に作用してトンネル軸方向に伝達できる。また、補強部材は既設覆工などのトンネル内面側に固定されるので、既設覆工などトンネル側に一部反力を取るが、残りの荷重は、補強部材の高い曲げ剛性によりグラウト等の曲げに抵抗できない充填材を介してセグメントリングの裏面を押すので、トンネル軸方向に伸びる補強部材の周辺の充填材を介して、荷重が作用した直近のセグメントリングだけでなく、これに隣接するセグメントリングにも分散して伝達できる。
【００３７】
第１０の発明によると、開口部があるセグメントリングの補強範囲は、開口部のあるセグメントリングに作用する荷重を閉合している断面（一般部）のセグメントリングに確実に伝達できれば、後は千鳥配置の場合はその千鳥の効果で、芋継ぎの場合は、全単一リングで荷重を受持つことでトンネル周方向と軸方向のセグメントに伝達でき、梁として機能する部材は、開口部がある断面のセグメントリングの両隣の最低１リングずつに渡って設置すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、従来例と共通部分には共通の符号を付して説明する。
【００３９】
図１〜図５を参照して本発明の実施形態１に係るトンネル覆工内面補修・補強用のセグメントの施工態様を説明する。図４は、トンネルの内面に設置した補修・補強用セグメントリングの裏面側の展開図とトンネルの縦断面を関連付けて示す説明図ある。図示のトンネル４３は地山１１の内面に既設覆工（覆工コンクリート）４０を施工した鉄道トンネルの例を示し、この内面覆工トンネル４３において、該覆工内壁面材の崩落の危険がある箇所の内面が補修・補強用セグメント１で補強されている。
【００４０】
本発明が対象とする補修・補強用セグメントの構成は特に限定されず、例えば、図１３〜図２０に示す補修・補強用セグメントと同一構造のセグメントであってもよく、または、図１２で後に説明する構造の補修・補強用セグメントであっても構わない。
【００４１】
実施形態１の補修・補強用セグメント１では、前記した図１３〜図２０に示すものと同じ構成のセグメントを示している。すなわち、各セグメントは、トンネル周方向とトンネル軸方向に千鳥または芋継ぎに配置されて（図には千鳥の例を示す）、トンネル軸方向にセグメントリングの列が並設され、各セグメント間は、トンネル周方向とトンネル軸方向の各辺から突出する複数のシアキーにより着脱自在に組み立てられていると共に、セグメント間固定治具やリング間固定治具でセグメント間やリング間が結合されており、このような構成により既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持できることができ、安定した補修・補強構造とすることができる（詳細構造は、図１３〜図２０を援用し、重複説明を省略する）。
【００４２】
図１３〜図２０に示した補修・補強用セグメントによるトンネル覆工内面の補修構造は、迅速施工が可能な優れた補修・補強構造であるが、この従来技術でもさらに解決すべき問題が残されていた。すなわち、電化トンネル等では、既設のトンネル覆工内面の天井部に、き電線や吊架線を壁に固定する治具などが存在する。例えば図４に示す例では、電車１２に通電するための、電線支持用のブラケット２２を支持する吊下げ治具２３などが既設覆工４０にアンカーボルトで固定されている。この吊下げ治具２３等は、一時的にでも移設できない既設のトンネル内設備であり、この吊下げ治具２３を回避するため、千鳥配置の補修・補強用セグメント構造には、この吊下げ治具２３を取り囲んでトンネル周方向とトンネル軸方向の所定の範囲に渡りセグメントリング７を設置しないことにより矩形の開口部２４が形成されていて、この開口部２４内に吊下げ治具２３が位置している。
【００４３】
図４において、矢印Ａがトンネル軸方向であり、矢印Ｂがトンネル周方向である。図４の場合、複数のセグメント１がトンネル周方向に連結して構成されるセグメントリング７の列がトンネル軸方向に１１列並設された状態が示されており、この１１列のセグメントリング７のうち、５列分のセグメントリング列７ｃのトンネル周方向の一部をトンネル軸方向に所定数分のセグメントを欠く（設置しない）ことにより開口部２４のトンネル軸方向の２辺とトンネル周方向の２辺からなる矩形の開口部２４が形成される。図４では、５列分のセグメントリング列７ｃにおいて、トンネル周方向に３個半のセグメント７を切り欠くことにより矩形の開口部７が形成されている。
【００４４】
開口部２４が形成される部位以外の各セグメントリング７では、各セグメント１が、一方のセグメント下端部２５から他方のセグメント下端部２５ａまでアーチ状に連続して設置された閉合断面となっている。この閉合断面によりセグメントリング７は両端が固定された剛構造をなし既設覆工側からのコンクリート剥落等による荷重に対して、アーチ形状を保持できる。これに対して、開口部２４の形成された５列分のセグメントリング７ｃでは、開口部２４のトンネル円周側の２辺によって左右に分断されることで、片持ちリング状態になっており、左右それぞれの片持ちリングにおける開口部２４の側は自由端であって固定されていない。このためセグメントリング７ｃでは、開口部２４側の端部がトンネル周方向にスライド可能（つまり、リングが閉じていない）なためセグメントリング７ｃの断面の補強効果が小さく、このセグメントリング７ｃに外側から力（荷重）が加わった場合、開口部２４に位置する側のセグメントリング７ｃの端部に応力が集中し該セグメントリング７ｃが崩壊するおそれがある。
【００４５】
本発明の実施形態１では、セグメントリング７ｃの開口部２４のある側に地山側から荷重が加わった場合、トンネル軸方向に位置している隣接の閉合断面をなすセグメントリング７に応力が分散して伝達され、セグメントリング７ｃの開口部２４側に応力が集中しないようにしたもので、簡潔な補修・補強構造で前記の構成を実現したものである。
【００４６】
前記のための具体的構成を、実施形態１として示す図１を参照して説明する。図１（ａ）は、補修・補強用セグメント１が設置された開口部２４周辺のトンネル周方向の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のセグメントリング列の裏面の展開図である（なお、図１では説明の便宜のため、トンネル軸方向に２列のセグメントリング７ｃによってトンネル軸方向に沿う開口部２辺が形成された開口部２４の例を示す）。この開口部２４周辺には、補修・補強用セグメント１の裏面側にトンネル軸方向に延びる引張補強材２６が設置され、かつセグメント１と既設覆工４０との間に充填されるグラウト４２に埋設されている。グラウト４２は、セグメント１の裏面（背面）に充填することにより、セグメントリング７と既設覆工４０の内面を密着させて、セグメント１の既設覆工面への変形を拘束し、セグメントリングを安定させるものである。引張補強材２６は鋼棒（材料の具体例は後述する）などからなり、グラウト４２と一体化させることでグラウト４２が梁機能を奏する。
【００４７】
すなわち、引張補強材２６が一体化することでグラウト４２の強度が向上して引張補強材２６が存在するトンネル軸方向に渡ってグラウト４２自体が梁として機能し、覆工コンクリートの剥落等により荷重が掛かったとき、グラウト４２を介してその荷重をトンネル軸方向に分散して伝え、開口部２４の周辺に集中させない。したがって、開口部２４によって左右に分断されていて、他と比べて強度が低下しているセグメントリング７ｃの開口部側の端部に応力集中させないようにできる。
【００４８】
さらに説明すると、既設覆工４０のコンクリートに亀裂が生じて部分的に崩落するようなとき、その剥落コンクリートの荷重はグラウト４２を介して引張補強材２６に掛る。このとき引張補強材２６は荷重が掛かった部位で曲がろうとするが、引張補強材２６はその両端部を含めてグラウト４２に埋設されて固定されているので、引張補強材２６は剛性の高い材料の場合は勿論、剛性の低い部材であっても前記荷重によって曲がることがなく共同して梁となり、それに対応してグラウト４２も引張補強材２６で剛性が向上した梁機能を発揮する。結果、このグラウト４２を介して引張補強材２６の両端部が位置する全長に荷重を分散して伝達できる。
【００４９】
すなわち、既設覆工４０からの剥離したコンクリートによる荷重は、グラウト４２と引張補強材２６で構成される梁→開口部２４のあるセグメントリング７ｃの裏面のグラウト４２→引張補強材２６が延長するトンネル軸方向のグラウト４２→開口部２４を外れた位置にあり閉合断面をなす隣接のセグメントリング７へ力が分散されて伝達される。
【００５０】
したがって、前記のように引張補強材２６の両端部を、開口部２４からトンネル軸方向に外れた位置にあって閉合断面をなしており、構造的に強いセグメントリング７に渡って設置しておくことにより、前記の荷重を開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、閉合断面をなした隣接のセグメントリング７まで応力を分散させて伝達させることができる。それにより、開口部２４の形成により構造的に弱くなった、セグメントリング７ｃの開口部側の端部に応力が集中しない構造にできる。
【００５１】
図１において引張補強材２６は、セグメント１の裏面に設けた取り付け用治具２７によって位置ずれが生じないように支持されているが、取り付け用治具２７はグラウト４２を充填するまでの間に引張補強材２６が所定の設置位置からずれ落ちないようにするためのものであって、引張補強材２６とセグメント１を固着する必要はない。また、取り付け用治具２７の構造は任意であって、図１（ａ）のように湾曲断面の治具でもよいし、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように逆L字形断面の治具２７ａ、溝形断面の治具２７ｂでもよく、さらに、図３に示すように、L字形断面で長尺の治具２７ｃであってもよく、引張補強材２６の位置を仮止めできれば断面構造は任意でよい。また、引張補強材２６を溶接その他の固定手段でセグメントリング７の裏面に固定しても構わない。
【００５２】
また、引張補強材２６は、鉄筋、フラットバー、金網などが使用できる。特に、表面が平坦な鉄筋に比べてグラウト４２との付着効果が高い、異形鉄筋や金網等で構成されていれば補強効果が大きく好ましい。また、断面形状も図２に示すように、丸断面形状または角断面形状であってもよく、また曲げ剛性は特に必要条件としない。また、引張補強材２６の設置本数は開口部２４のあるセグメントリング７ｃにおける開口部２４のトンネル周方向側の直近位置のセグメント１の裏面に少なくとも１本が掛るように設けることが必要であるが、さらに開口部２４からトンネル周方向に離れる方向に複数本（必要段数）配設してもよく、その間隔も任意である。引張補強材２６の材質は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維など何れでもよく、また断面形状は、四角形、丸、H等の何れの形状でもよい。
【００５３】
さらに、この引張補強材２６のトンネル軸方向に伸びる長さも任意でよいが、少なくとも両端部が開口部２４のトンネル軸方向に外れた位置で、かつ開口部２４の直近のセグメントリング７の裏面にまで渡っていることが必要であり、これよりも長くトンネル軸方向に伸びていることは構わない。
【００５４】
図５は、図４に示したトンネル内補修・補強構造において、図１に示す引張補強材２６を設置した施工例を示すセグメントリング７列の裏面側の展開図である。図５に示すように、開口部２４のトンネル周方向の両側の直近のセグメントリング１にする引張補強材２６ａを第１番目の補強材として、左右側それぞれトンネル周方向に１８本の引張補強材２６を等間隔で設置した例を示している。トンネル軸方向には、引張補強材２６の長さ方向の両端部が、開口部２４のトンネル軸方向の両側の直近の２列のセグメントリング７ｄに渡って配設されている。引張補強材２６の長さや設置本数は増減して構わない。
【００５５】
図６（ａ）（ｂ）は、図５の変形例として開口部２４が長方形の２例を示す。図６（ａ）では、開口部２４のトンネル周方向側の２辺の（トンネル軸方向の）長さがセグメントリング７ｃ２列分ある開口部の長さであり、トンネル軸方向側の２辺の（トンネル周方向の）長さが４枚のセグメント１分ある開口部の長さの矩形の開口部２４が形成された例を示している。この開口部２４のトンネル周方向両側に、間隔をあけて複数本の引張補強材２６が設置されており、引張補強材２６のトンネル軸方向の両端部は、開口部２４のトンネル軸方向の直近の閉合断面のセグメントリング７ｄの１列にまで伸びる長さに設けられた例を示している。
【００５６】
図６（ｂ）では、開口部２４のトンネル周方向側の２辺の（トンネル軸方向の）長さがセグメントリング７ｃ３列分ある開口部の長さであり、トンネル軸方向側の２辺の（トンネル周方向の）長さがセグメント４枚分の開口部の長さの矩形の開口部２４が形成された例を示している。
【００５７】
図７は、セグメントリング７を構築していく施工手順を図示している。また、図７は、図５、図６と異なる形状の開口部２４を形成したセグメントリング７を例として示している。セグメント１の千鳥配置による組立て自体は従来と同じであり、セグメント組み立ての途中に引張補強材２６の配設工程が組み込まれるものである。概要を説明すると、図７の矢印Ａ方向がトンネル軸方向であり、矢印Ｂ方向がトンネル周方向で、その中間部が天井部である。まず、トンネル軸方向先端側（図では上側）の４列のセグメントリング７ｅを構築し、次に開口部２４のある部位の３列のリング７ｃとその両側の各１列のリング７ｆ、合計５列のセグメントリング７を先端側から順に組み立てる。次に、前記合計３列のセグメントリング７ｃ、７ｆの裏側に向けて、手前側（図では下側）から引張補強材２６を差込んで図のように配設する。その後、一番手前側の５列のセグメントリング７ｇを順次組み立てて、最後に既設覆工４０とセグメントリング７との間にグラウトを充填材してトンネル内補修・補強構造を構築する。
【００５８】
本発明に係る引張補強材２６を用いるトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル内設備を回避するために開口部２４が形成された部位のセグメントリング７ｃの補強だけでなく、開口部が存在しない閉合断面のセグメントリング（以下、一般部セグメントリングという）の補強にも適用でき、その適用例を図８に実施形態２として示す。図８は、トンネル覆工内面に配設された開口部が存在しないセグメントリング７の裏面の展開図で、矢印Ａがトンネル軸方向、矢印Ｂがトンネル周方向であり、図のようにトンネル軸方向に伸びる所定長の引張補強材２６がトンネル軸方向に３本連続して設置してあり、かつトンネル周方向にも所定の間隔をあけて多数本設置されている。図８では、結果的にセグメントリング７列の裏面の全体に渡り引張補強材２６が設置された例が図示されている。引張補強材２６の構造とその支持手段は図１に示す例と同じである。
【００５９】
図８の実施形態２によると、閉合断面のセグメントリング７の裏面の広範囲にわたりグラウトと一体化されて引張補強材２６が存在し、これによりグラウトの梁機能が発揮されることで、広範囲にわたる閉合断面のセグメントリング７の補強効果が一層大きくなる。
尚、実施形態２では、引張補強材２６と一体化したグラウトを梁として機能させるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに渡って設置する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設置する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。上限は特に規定しないが、引張補強材２６として使用する部材の種類により、その製造上、長さの制約を受けることがある。
【００６０】
図９は、実施形態３として、梁部材を図１の引張補強材２６と一体化したグラウト４２に代えて繊維補強充填材２８で構成した例を示す。繊維補強充填材２８は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維などの引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートからなり、この繊維補強充填材２８をＲＣ梁部材として機能させる。
【００６１】
実施形態３によると、繊維補強充填材２８を、開口部２４のあるセグメントリング７ｃの裏面および開口部２４のトンネル軸方向に隣接する閉合断面のセグメントリング７の裏面に所定の範囲に渡り充填することで、該繊維補強充填材２８を分散して隣接のリングに伝達させるＲＣ梁部材として機能させることができる。したがって、既設覆工４０のコンクリートが部分的に崩落しその荷重が繊維補強充填材２８に掛ったとき、その荷重を繊維補強充填材２８を介して開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、開口部２４周辺の閉合断面のセグメントリング７にも分散して伝達でき、構造的に弱い開口部２４の形成されたセグメントリング７ｃに応力が集中する不具合を解消できる。なお、繊維補強充填材２８は普通のモルタルによる裏込材を兼用しており、既設覆工４０と補修・補強用セグメント１を一体化させる機能及びトンネル半径方向外側への変形を拘束する機能を奏しているので、繊維補強充填材２８を全てのセグメントリング７の裏面を埋めるように充填するときは、普通のグラウトの充填は不要である。また、充填範囲を開口部２４の周辺などＲＣ梁部材として機能させる一部の範囲に限るときは、それ以外の場所では普通のグラウトを充填してもよい。
尚、実施形態３では、繊維補強充填材２８をＲＣ梁部材として機能させるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに渡って充填する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って充填する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。
【００６２】
図１０は、実施形態４を示し、開口部２４の形成されたセグメントリング７ｃの裏面において、既設覆工４０の内面にアンカーボルト３１などの固定手段によってトンネル軸方向に渡って補強部材３２を固定設置して梁部材を構成した例を示す。補強部材３２の断面形状は、四角形、丸、H等の何れの形状でもよく、図１０の補強部材３２は４角断面の例を示す。また、補強部材３２の材質は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維など何れでもよい。また、既設覆工４０とセグメントリング７の間にはモルタル、グラウト４２等の充填材が充填されている。
【００６３】
実施形態４によると、例えば、図１０（ｂ）に示す既設覆工４０に部分的崩落４４が生じたとき、その荷重は補強部材３２に曲げ変形を生じさせるが、この曲げ変形によりグラウト材４２を押圧し、荷重を分散してセグメント７に伝達する。また、荷重の一部は安定した既設覆工４０に支持される。すなわち、補強部材３２のトンネル軸方向に延長している両端までモルタル、グラウト４２を介して荷重を分散して伝達でき、実施形態１、３と同様に、荷重を開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、開口部２４の周辺の閉合断面のセグメントリング７にも分散して伝達でき、構造的に弱い開口部２４が形成されたセグメントリング７ｃに応力が集中する不具合を解消できる。
【００６４】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、補強部材３２の断面形状の変形例を示す。図（ａ）の補強部材３２ａは、Ｈ形断面の例を示し、アンカーボルト３１がそのフランジを挿通して既設覆工４０に固定されている。図（ｂ）の補強部材３２ｂは、溝形断面の例を示し、アンカーボルト３１がそのウエブを挿通して既設覆工４０に固定されている。図（ｃ）の補強部材３２ｃは、中空角断面の例を示し、アンカーボルト３１がその両側面を挿通して既設覆工４０に固定されている。
尚、実施形態４では、補強部材３２によりグラウト４２を介して荷重を分散して伝達する機能を持たせるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに対面する既設覆工４０に渡って設置する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設置する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。
【００６５】
図１２は、実施形態５を示し、補修・補強用セグメント１ａの継手部の構造が図１に示す継手（すなわち、図１３〜図２０に示す継手構造）と異なる例を示す。実施形態７のセグメント１ａは、平面が長方形のセグメント本体２を所定の厚みのある鋼板で構成し、トンネル周軸方向とトンネル周方向に隣り合う各１辺には、セグメント本体２の厚み方向の中間部を先細り状に突出させてなる嵌合鍔４５を形成し、残るトンネル周方向およびトンネル軸方向の各１辺にはセグメント本体２の厚み方向の中間部を他のセグメント１ａにおける嵌合鍔４５が嵌合できる嵌合溝４６を形成した例を示す。
【００６６】
実施形態５の補修・補強用セグメント１ａによっても嵌合鍔４５と嵌合溝４６を嵌め合わせることで、複数のセグメント１ａを千鳥に組み合わせてセグメントリングを構築し、セグメントリングに作用する曲げ応力やせん断力を分散して隣り合う他のセグメントリングに伝達するように組み立てることができる。また、実施形態５のセグメントでトンネル覆工内面にリングを組み立てるときも、トンネル内設備を避けるために開口部が形成されたセグメントリングにあっては、該セグメントリングの開口部に臨むリング端部に荷重が集中しないで周辺に分散させるように先の各実施形態で説明した梁部材を使用することは、先の各実施形態と同じである。
【００６７】
なお、図示省略するが、請求項１記載の前期引張補強材、請求項２記載の前記繊維補強充填材、請求項３記載の前記補強部材は、各々、単独で使用してもよく、さらに補強効果を高める目的で、何れの２つの手法を併用してもよく、全てを同時に用いてもよい。
【００６８】
次に、［１］開口部がある場合の補修・補強用セグメントリングの施工手順と、［２］開口部がない場合（一般部）の補修・補強用セグメントリングの施工手順とに分け、それぞれの場合において、（Ａ）グラウトと引張補強材とで梁部材として機能させる例、（Ｂ）繊維補強充填材を梁部材として機能させる例、（Ｃ）補強部材を梁部材として機能させる例において、これらの施工手順をまとめて説明する。
【００６９】
［１］開口部があるセグメントリングを補強する施工手順
（Ａ）グラウトと引張補強材を一体化することでグラウトに梁機能を持たせる場合
１．一般部のセグメントを組み立てる。
２．開口部のセグメントを組み立てる
３．引張補強材の端になる端部まで開口部の隣の１リング（または１リング以上）を組み立てる。
４．引張補強材を設置する。
５．残りのリングを組み立てる。
６．グラウトを充填する。（なお、開口部が多い場合は、グラウト充填を最後にして、セグメント組み立てと梁部材の設置を先に繰り返す手順を実行してもよい）
【００７０】
（Ｂ）繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートなどの繊維補強充填材に梁機能を持たせる場合
１．一般部のセグメントを組み立てる。
２．開口部のセグメントを組み立てる
３．残りのリングを組み立てる。
４．繊維補強充填材を充填する。
【００７１】
（Ｃ）補強部材（梁機能部材）を設置する場合
１．開口断面のセグメントリングを設置する予定の位置において、既設覆工に補強部材を配置して固定する。
２．一般部のセグメントを組み立てる（１と平行して設置することもある）。
３．開口部のセグメントリングを組み立てる
４．残りのリングを組み立てる。
５．グラウトを充填する。
【００７２】
［２］開口部がない通常のセグメントリングを補強する施工手順
（Ａ）グラウトと引張補強材を一体化することでグラウトに梁機能を持たせる場合
１．トンネル軸方向方な梁を形成して補強したいセグメントリング部分を、複数リング（例えばＮリング）組んだ後、Nリングに渡るセグメントリングの裏面に受け治具を介して引張補強材を設置する。また、複数リング組んでその裏面に引張補強材を設置する。前記の手順を繰り返す。この場合、リング数は、引張補強材の長さとほぼ同じなので施工しやすい引張補強材の長さを施工性を考慮して決めるとよい。通常は３リングから１０リングの範囲に施工するとよい。
２．前記のセグメントリングの組み立てと引張補強材の設置が終わった後にグラウトを充填する。
【００７３】
（Ｂ）繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートなどの繊維補強充填材に梁機能を持たせる場合
１．セグメントリングを順次組み立てる。
２．補強したいセグメントリングの設置予定の範囲に繊維補強充填材を充填する。
３．繊維補強充填材を充填する工程と並行して、補強が必要ない箇所には普通グラウトを充填する。
【００７４】
（Ｃ）補強部材（梁機能部材）を設置する場合
１．補強したいセグメントリングの設置予定の範囲において、あらかじめ既設覆工に補強部材を配置して固定する。
２．セグメントリングを順次組み立てる。
３．最後にグラウトを充填する。
【００７５】
本発明のトンネル内面補修・補強構造は、覆工コンクリートを有するトンネルだけでなく、素掘りトンネル、吹付けコンクリートのみのトンネルにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】（ａ）は、実施形態１を示し、補修・補強用セグメントが設置された開口部周辺の断面図、（ｂ）は、図（ａ）のセグメントリングの裏面の展開図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１の引張補強材の取り付け治具の断面形状の３つの変形例を示す断面図である。
【図３】図１の引張補強材の取り付け治具の４つ目の変形例を示す平面説明図である。
【図４】トンネル内面に設置した開口部のある補修・補強用セグメントリングの裏面側の展開図とトンネルの縦断面を関連付けて示す説明図である。
【図５】図４において、開口部のある周辺の補修・補強用セグメントリングの裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、図５の変形例として開口部が長方形の２例を示し、各開口部のある周辺の補修・補強用セグメントリングの裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図７】セグメントリングを構築していく施工手順を示す、セグメントリングの裏面の展開図である。
【図８】実施形態２を示し、トンネル覆工内面に配設された開口部が存在しないセグメントリングの裏面裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図９】実施形態３を示し、（ａ）は、梁部材を繊維補強充填材で構成した例を示す断面図、（ｂ）は、図（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】実施形態４を示し、（ａ）は、梁部材を補強部材で構成した例を示す断面図、（ｂ）は、図（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、図１０の補強部材の断面形状の３つの変形例を示す断面図である。
【図１２】実施形態５として、補修・補強用セグメントの継手部の構造が図１に示す継手部構造と異なる例を示し、（ａ）は、セグメントの平面図、（ｂ）（ｃ）は、図（ａ）のＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図、（ｄ）は、図（ａ）のセグメントを連結した態様を示す縦断面図である。
【図１３】従来例にかかるトンネル覆工内面補修・補強のセグメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面である。
【図１５】（ａ）は、図１４（ａ）を拡大して示す図、（ｂ）は、雌型固定治具付近の縦断側面図、（ｃ）は、図１４（ｃ）を拡大して示す縦断正面図である。
【図１６】従来の補修・補強のセグメントの使用態様および、セグメントリングの構成を示す説明図である。
【図１７】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させるべく配置している状態を示す説明図である。
【図１８】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させた状態を示す説明図である。
【図１９】（ａ）及び（ｃ）は、補修・補強のセグメントによりセグメントリング構造を構築している状態を示す概略縦断正面図、（ｂ）は、下端部セグメントの下部の固定構造構造を示す正面図である。
【図２０】補修・補強のセグメントリングの裏面にグラウトを充填する形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
１ａトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
２ トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体
３ シアキー
４ 既設側の円弧状辺
５ 新設側の円弧状辺
６ 鋼製板体
７ セグメントリング
７ａ 既設側のセグメントリング
７ｂ 新設側のセグメントリング
７ｃ 開口部が形成されているセグメントリング
７ｄ セグメントリング
７ｅ セグメントリング
７ｆ セグメントリング
７ｇ セグメントリング
８ 突っ張りねじ軸
９ 雌ねじ孔
１０ 突っ張り螺杆
１１ 地山
１２ 電車
１３ 回動工具係合用凹部
１４ リング間固定治具
１５ 周方向のセグメント間固定治具
１６ 治具
１７ 治具
１８ ボルト
１９ 治具
２０ 治具
２１ ボルト
２２ ブラケット
２３ 吊下げ治具
２４ 開口部
２５ 一方のセグメント下端部
２５ａ 他方のセグメント下端部
２６ 引張補強材
２６ａ 引張補強材
２７ 取り付け用治具
２７ａ 取り付け用治具
２７ｂ 取り付け用治具
２７ｃ 取り付け用治具
２８ 繊維補強充填材
２９ ボルト挿通孔
３０ ブラケット
３１ アンカーボルト
３２ 補強部材
３２ａ 補強部材
３２ｂ 補強部材
３２ｃ 補強部材
３３ ナット
３４ コンクリート製床版
３５ 固定金具
３６ 腕辺
３７ 腕辺
３８ 溝
３９ 押し付けボルト
４０ 既設覆工
４１ 内壁面材
４２ グラウト
４３ トンネル
４４ 部分的剥落
４５ 嵌合鍔
４６ 嵌合溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内面のコンクリート剥落やトンネルの変状に対する補修・補強構造に係り、特に、トンネル内面に沿って設置される補修・補強用セグメントリングに外部応力が作用した場合、その力を特定のセグメントに応力集中させないで、複数のセグメントリングに分散して伝達させるようにしたトンネル内面の補修・補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止し、万一コンクリートの崩落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、さらには地山の緩みあるいは塑性圧等の荷重による変状に対して補強することを目的としたトンネル覆工内面補修・補強構造とその構築方法とこれに使用するセグメントに関しては、本出願人が先に特開２００４−１５００７２号（特許文献１）として提案している。
【０００３】
特開２００４−１５００７２号の内容を図１３〜図２０によって説明すると、略矩形板状の補修・補強用セグメント（以下セグメントという）１におけるトンネル周方向をなす各辺４、５の複数箇所に、トンネル軸方向に隣合うセグメントリング１相互を接続するための継手材として、周方向に間隔をおいてシアキー３をトンネル軸方向に張り出すように設けられて前記トンネル覆工内面補修・補強用のセグメント１をトンネル覆工内面に沿って配置し、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルのコンクリート床版上に固定されている。
【０００４】
トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー３は、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の位置と、新設側（後部側）のシアキー３（３ｂ）の位置とは、トンネル周方向（補修・補強用セグメント本体２の円弧状周面方向）に位置をずらして設けられている。
【０００５】
前記のシアキー３（３ａ）とシアキー３（３ｂ）がトンネル周方向に直接または間接的に係合していると、トンネル半径方向のせん断力伝達部材としてのシアキー３をトンネル周方向のせん断力または押圧力を伝達させるシアキー（せん断力伝達部材または押圧力伝達部材）として機能させることができる。
【０００６】
補修・補強用のセグメント本体２には、突っ張り部材８が設けられ、この部材８はトンネル半径方向に貫通する雌ねじ孔９と、この雌ねじ孔９に螺合された突っ張りねじ軸１０とにより構成されている。この突っ張り部材８は、その先端部をトンネル半径方向に補修・補強用セグメント本体２の裏面側に突出させ、既設トンネル覆工内壁面４１に押し付けることにより、周方向に直列に連続されたセグメント１によるセグメントリング７をトンネル半径方向に縮径させるように作用することにより、補修・補強用セグメントリング７にトンネル周方向に軸力を導入させて、セグメントリングによるアーチの形状が変形するのを拘束し、アーチを安定させるものである。前記突っ張りねじ軸１０のトンネル内空側の基端部には、回動工具係合用凹部１３が設けられている。
【０００７】
また、補修・補強用セグメント本体２の裏面におけるトンネル軸方向（前後方向）両端部のトンネル周方向をなす前部側（既設側）の円弧状辺４および後部側（新設側）の円弧状辺５の近傍には、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１相互（すなわち、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング７相互）を固定するためのリング間固定治具１４用の治具１６、１７と、同じセグメントリング７におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント１相互を連結固定するための周方向のセグメント固定治具１５用の治具１９、２０が設けられている。
【０００８】
トンネル軸方向に順次構築されるセグメントリング７（７ａ、７ｂ）の両端側（図１９）の下端部（図１９の左端、右端側）に位置する各セグメント１を支持するための端部部材としての固定金具３５が、コンクリート床版３４上に設置されている。
【０００９】
固定金具３５としては、例えば、図１９ｂに示すように、一対の腕片３６、３７により形成されたトンネル軸方向に延長する上向き開口の受け溝３８を有する固定金具３５でその金具３５の受け溝３８に、端部の補修・補強用のセグメント１が既設覆工４０の内面に間隔をおいて配置され、その下端部を前記受け溝３８を有する固定金具３５に必要に応じてスペーサ等を介在させて嵌合させ、適宜受け溝３８を有する固定金具３５におけるトンネル内空側の一方の腕片３６に螺合した押し付けボルト３９を調整して、下端部のセグメント１の下部が固定されている。なお、下端部のセグメント１におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー３は、セグメント１の裏面（トンネル覆工内壁面４１に対向するセグメントの面）に当接して係合されている。
【００１０】
周方向に隣り合うセグメント１相互は、セグメント間固定治具１５により固定さえている。すなわち、図１６〜図１８によって説明すると、セグメントリング７を構築するべく新設のセグメント１の周方向一端側（既設側）は、端部部材としての固定金具３５に配置固定されるか、または、周方向の既に組み込まれたセグメント１の新設側に配置されている。
【００１１】
そして、周方向に直列に隣り合う一方（新設）のセグメント１における既設側に位置するボルト挿通孔を有する鋼製ブラケット３０からなる治具１９と、周方向他方（既設）のセグメント１における新設側に位置するナット３３を有する雌型治具２０とに渡ってボルト２１を挿通螺合され、周方向に隣り合う、新設および既設のセグメント１相互の治具１９、２０を連結固定され、周方向に隣り合うセグメント１相互の連結固定が図られている。
【００１２】
前記のようにトンネル内面の補修・補強用セグメント１を図１６〜図１８に示す工程でトンネル軸方向に隣接するセグメントリング７間に千鳥に組み立て、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されているトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキー３によってトンネル軸方向に隣接するセグメント１の裏面に係合して、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、また、トンネル周方向に張り出すように突出するシアキー３により、トンネル周方向に隣接するセグメント裏面に係合してせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面補修・補強構造とすることができるので、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持でき、安定した補修・補強構造とすることができる。
【００１３】
また、トンネル軸方向に適宜のセグメントリング７が構築された時点で、予めセグメント本体２にグラウト注入孔を設けられたセグメント１から、セグメントリング７の裏面にグラウト４２を充填すると、セグメントリング７と既設覆工内面４１を密着させて、セグメント１の既設覆工面４１側への変形を拘束し、セグメントリング７を安定させることができる。
【特許文献１】特開２００４−１５００７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示の従来技術は、セグメントを用いたトンネル覆工内面の補修・補強構造に用いられる薄肉でトンネル内面への張り出しが少なく、迅速施工が可能な優れた補修・補強構造であるが、この従来技術にもさらに解決すべき点が残されていた。すなわち、トンネル内面側は、既設覆工のコンクリートの亀裂などにより部分的な剥落が生じやすい状況にあり、その剥落片の荷重が補修・補強用セグメントの裏面に部分的な荷重とし作用することがある。この場合、補修・補強用セグメントは、セグメントリングに部分的な応力が集中しやすい。
【００１５】
特に、既設のトンネル覆工内面には一時的にでも移設できない既設のトンネル内設備、例えば電化トンネルなどの、き電線や吊架線を壁に固定する治具などが設置されていることが多く、その場合、該トンネル内設備がある部位は補修・補強用セグメントが設置できず、このトンネル内設備がある部位には開口部を設けて、内面補修を回避することになるが、開口部に臨む部位のセグメントリングは不安定になり易かった。
【００１６】
すなわち、トンネル内設備を避けて補修しようとすれば、略半円のアーチ状の補修・補強セグメントリングの一部をトンネル内設備のある範囲は開口部が形成されるようにセグメントを組み立てることになる。しかし、アーチ形状等をなすセグメントリングは、その両端が既設の床版コンクリートに固定されたトンネル周方向に閉合断面をなす構造であるがゆえに、外側からの応力に耐えてリング（アーチ）形状を保持できるのであるが、前記のようにセグメントリングの途中に開口部が形成されると、この開口部のある部位のセグメントリングはトンネル周方向の途中（多くの場合、天井部位）が途切れて左右側に分離した状態になり、この左右側のリングは、各々下端部のみが固定された片持ち状態でセグメントが組まれたことになる。
【００１７】
この場合、開口部側のリング端は該開口部によって自由端となり、少なくともこの開口側のリング端部がトンネル周方向にスライド可能（つまり、リングが閉じていない）なため、この開口を有する部位のセグメントリングの補強効果が小さく、セグメントリングに外側から荷重が加わった場合、該片持ち状態のセグメントリングが崩壊するおそれがある。
【００１８】
本発明は、前記の諸問題を解決したもので、トンネル内設備を避けるために形成された開口部のある部位のセグメントリングを補強できるだけでなく、開口部が存在しない部位のセグメントリングの補強にも適用できるトンネル内面の補強構造を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、セグメントリングにトンネルの地山側からトンネル内空側に荷重が加わったとき、その荷重を特定のセグメントリングに集中応力として伝達させないで、隣接する複数のセグメントリングに分散して伝達させるようにしたもので、簡潔な補修・補強構造によって前記の目的を実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００２０】
第１の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って引張補強材を設置して前記充填材に埋設一体化することで、硬化した前記充填材により引張補強材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って繊維補強充填材を充填することで、硬化した該繊維補強充填材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２２】
第３の発明は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、トンネル内面に沿って、且つトンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って補強部材を設置し、アンカーボルト等の固定手段を介してトンネル内面に固定することで、前記補強部材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とする。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明の引張補強材および／または請求項３に記載の補強部材を第２の発明の該繊維補強充填材に配置したことを特徴とする。
【００２４】
第５の発明は、第１または第４の発明において、引張補強材は異形鉄筋や金網等、表面平坦の鉄筋よりも充填材との付着効果が高いもので構成されていることを特徴とする。
【００２５】
第６の発明は、第１または第４、第５の発明において、引張補強材は、セグメントの裏面に設けた支持用の治具によってトンネル軸方向に渡って所定位置に支持されていることを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、第１または第４または第５の発明において、引張補強材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなることを特徴とする。
【００２７】
第８の発明は、第２の発明において、繊維補強充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維などの引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートで構成されていることを特徴とする。
【００２８】
第９の発明は、第３の発明において、補強部材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなり、その断面形状は、四角形、丸、H等の曲げ剛性が高められた断面形状であることを特徴とする。
【００２９】
第１０の発明は、第１〜第９の何れかに記載の発明において、引張補強材や繊維補強充填材または補強部材は、トンネル内面の既設設備を回避するために形成される開口部によってトンネル周方向が開口断面となったセグメントリングにおける、少なくとも開口部のトンネル周方向に直近のセグメントの裏面に設置され、且つ少なくとも開口部のトンネル軸方向両側の直近に位置するセグメントリングに渡って設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
第１〜第３の発明によると、補修・補強用セグメントの裏面側に、引張補強材と一体化することで梁部材として機能する充填材や、梁部材として機能する繊維補強充填材や、また梁部材として機能する補強部材を少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設けたことにより、（１）開口部がないセグメントリングに前記梁部材を設置するときは、その梁機能により、荷重が作用するセグメントリングの断面の荷重を隣接するセグメントリングに伝達できるので、セグメントの千鳥配置のみよりも、隣接リングの荷重負担が大きくできるので、一部のセグメントリングのみに荷重を集中させることがなく、結果、セグメントリングに対する変形抑制効果と大荷重対応が可能になる。
【００３１】
（２）また、開口部が存在する部位のセグメントリングに前記梁部材を設置するときは、その梁機能により、開口部のあるセグメントリングの断面に作用する荷重を閉合断面（一般部）のセグメントリングに伝達させることで、少なくとも隣接リングで荷重を負担させることができ、構造的に弱いセグメントリングの開口部側の端部に荷重が集中する不具合を解消できる。
【００３２】
また、梁部材を構成する繊維補強充填材は引張補強材と併用できると共に、該繊維補強充填材に繊維補強モルタルを用いた場合、この繊維補強モルタル自体が引張りに抵抗できるので、該繊維補強モルタルのみで梁機能を奏するから、前記の引張補強材を省略しまたは使用する数を低減できる。また、梁機能は、トンネル軸方向のみで十分なので引張補強材は、トンネル軸方向に平行に設置するのが望ましい。
【００３３】
また、第１の発明において、引張補強材を介して充填材によりトンネル軸方向に形成される梁は、荷重が作用した場合、トンネル内空側が引張となるので引張補強材は、セグメントリングの裏面に近いのが望ましい。引張補強材の配置ピッチ、段数、断面積は設計事項であり、必要に応じて決めるとよい。また、開口部の補強として用いる場合は、引張補強材は開口を有さないリングの、圧縮場となる領域やセグメントに定着することが望ましい。
【００３４】
また、前記の場合は、作用する荷重によるが、梁部材による補強範囲は、隣接１リング以上が望ましい。補強部材の設置のピッチや段数、断面積は設計事項であると共に、この発明の場合は、充填材（グラウト）を直接打設しないで、充填材を充填した袋体を使用してもよい。
【００３５】
第６発明における引張補強材の支持用の治具は、引張補強材が、単に下方にずれ落ちないように乗せるだけの形状でよく、設置しやすい構造が望ましい。または、引張補強材をセグメントリングに仮固定できるように、該引張補強材をセグメントに溶接やボルトと治具などで固定してもよい。
【００３６】
第３、第４および第９の発明において、補強部材は、それ自体が曲げ剛性が高いのでコンクリートの剥落などの荷重はこの補強部材に作用してトンネル軸方向に伝達できる。また、補強部材は既設覆工などのトンネル内面側に固定されるので、既設覆工などトンネル側に一部反力を取るが、残りの荷重は、補強部材の高い曲げ剛性によりグラウト等の曲げに抵抗できない充填材を介してセグメントリングの裏面を押すので、トンネル軸方向に伸びる補強部材の周辺の充填材を介して、荷重が作用した直近のセグメントリングだけでなく、これに隣接するセグメントリングにも分散して伝達できる。
【００３７】
第１０の発明によると、開口部があるセグメントリングの補強範囲は、開口部のあるセグメントリングに作用する荷重を閉合している断面（一般部）のセグメントリングに確実に伝達できれば、後は千鳥配置の場合はその千鳥の効果で、芋継ぎの場合は、全単一リングで荷重を受持つことでトンネル周方向と軸方向のセグメントに伝達でき、梁として機能する部材は、開口部がある断面のセグメントリングの両隣の最低１リングずつに渡って設置すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、従来例と共通部分には共通の符号を付して説明する。
【００３９】
図１〜図５を参照して本発明の実施形態１に係るトンネル覆工内面補修・補強用のセグメントの施工態様を説明する。図４は、トンネルの内面に設置した補修・補強用セグメントリングの裏面側の展開図とトンネルの縦断面を関連付けて示す説明図ある。図示のトンネル４３は地山１１の内面に既設覆工（覆工コンクリート）４０を施工した鉄道トンネルの例を示し、この内面覆工トンネル４３において、該覆工内壁面材の崩落の危険がある箇所の内面が補修・補強用セグメント１で補強されている。
【００４０】
本発明が対象とする補修・補強用セグメントの構成は特に限定されず、例えば、図１３〜図２０に示す補修・補強用セグメントと同一構造のセグメントであってもよく、または、図１２で後に説明する構造の補修・補強用セグメントであっても構わない。
【００４１】
実施形態１の補修・補強用セグメント１では、前記した図１３〜図２０に示すものと同じ構成のセグメントを示している。すなわち、各セグメントは、トンネル周方向とトンネル軸方向に千鳥または芋継ぎに配置されて（図には千鳥の例を示す）、トンネル軸方向にセグメントリングの列が並設され、各セグメント間は、トンネル周方向とトンネル軸方向の各辺から突出する複数のシアキーにより着脱自在に組み立てられていると共に、セグメント間固定治具やリング間固定治具でセグメント間やリング間が結合されており、このような構成により既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持できることができ、安定した補修・補強構造とすることができる（詳細構造は、図１３〜図２０を援用し、重複説明を省略する）。
【００４２】
図１３〜図２０に示した補修・補強用セグメントによるトンネル覆工内面の補修構造は、迅速施工が可能な優れた補修・補強構造であるが、この従来技術でもさらに解決すべき問題が残されていた。すなわち、電化トンネル等では、既設のトンネル覆工内面の天井部に、き電線や吊架線を壁に固定する治具などが存在する。例えば図４に示す例では、電車１２に通電するための、電線支持用のブラケット２２を支持する吊下げ治具２３などが既設覆工４０にアンカーボルトで固定されている。この吊下げ治具２３等は、一時的にでも移設できない既設のトンネル内設備であり、この吊下げ治具２３を回避するため、千鳥配置の補修・補強用セグメント構造には、この吊下げ治具２３を取り囲んでトンネル周方向とトンネル軸方向の所定の範囲に渡りセグメントリング７を設置しないことにより矩形の開口部２４が形成されていて、この開口部２４内に吊下げ治具２３が位置している。
【００４３】
図４において、矢印Ａがトンネル軸方向であり、矢印Ｂがトンネル周方向である。図４の場合、複数のセグメント１がトンネル周方向に連結して構成されるセグメントリング７の列がトンネル軸方向に１１列並設された状態が示されており、この１１列のセグメントリング７のうち、５列分のセグメントリング列７ｃのトンネル周方向の一部をトンネル軸方向に所定数分のセグメントを欠く（設置しない）ことにより開口部２４のトンネル軸方向の２辺とトンネル周方向の２辺からなる矩形の開口部２４が形成される。図４では、５列分のセグメントリング列７ｃにおいて、トンネル周方向に３個半のセグメント７を切り欠くことにより矩形の開口部７が形成されている。
【００４４】
開口部２４が形成される部位以外の各セグメントリング７では、各セグメント１が、一方のセグメント下端部２５から他方のセグメント下端部２５ａまでアーチ状に連続して設置された閉合断面となっている。この閉合断面によりセグメントリング７は両端が固定された剛構造をなし既設覆工側からのコンクリート剥落等による荷重に対して、アーチ形状を保持できる。これに対して、開口部２４の形成された５列分のセグメントリング７ｃでは、開口部２４のトンネル円周側の２辺によって左右に分断されることで、片持ちリング状態になっており、左右それぞれの片持ちリングにおける開口部２４の側は自由端であって固定されていない。このためセグメントリング７ｃでは、開口部２４側の端部がトンネル周方向にスライド可能（つまり、リングが閉じていない）なためセグメントリング７ｃの断面の補強効果が小さく、このセグメントリング７ｃに外側から力（荷重）が加わった場合、開口部２４に位置する側のセグメントリング７ｃの端部に応力が集中し該セグメントリング７ｃが崩壊するおそれがある。
【００４５】
本発明の実施形態１では、セグメントリング７ｃの開口部２４のある側に地山側から荷重が加わった場合、トンネル軸方向に位置している隣接の閉合断面をなすセグメントリング７に応力が分散して伝達され、セグメントリング７ｃの開口部２４側に応力が集中しないようにしたもので、簡潔な補修・補強構造で前記の構成を実現したものである。
【００４６】
前記のための具体的構成を、実施形態１として示す図１を参照して説明する。図１（ａ）は、補修・補強用セグメント１が設置された開口部２４周辺のトンネル周方向の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のセグメントリング列の裏面の展開図である（なお、図１では説明の便宜のため、トンネル軸方向に２列のセグメントリング７ｃによってトンネル軸方向に沿う開口部２辺が形成された開口部２４の例を示す）。この開口部２４周辺には、補修・補強用セグメント１の裏面側にトンネル軸方向に延びる引張補強材２６が設置され、かつセグメント１と既設覆工４０との間に充填されるグラウト４２に埋設されている。グラウト４２は、セグメント１の裏面（背面）に充填することにより、セグメントリング７と既設覆工４０の内面を密着させて、セグメント１の既設覆工面への変形を拘束し、セグメントリングを安定させるものである。引張補強材２６は鋼棒（材料の具体例は後述する）などからなり、グラウト４２と一体化させることでグラウト４２が梁機能を奏する。
【００４７】
すなわち、引張補強材２６が一体化することでグラウト４２の強度が向上して引張補強材２６が存在するトンネル軸方向に渡ってグラウト４２自体が梁として機能し、覆工コンクリートの剥落等により荷重が掛かったとき、グラウト４２を介してその荷重をトンネル軸方向に分散して伝え、開口部２４の周辺に集中させない。したがって、開口部２４によって左右に分断されていて、他と比べて強度が低下しているセグメントリング７ｃの開口部側の端部に応力集中させないようにできる。
【００４８】
さらに説明すると、既設覆工４０のコンクリートに亀裂が生じて部分的に崩落するようなとき、その剥落コンクリートの荷重はグラウト４２を介して引張補強材２６に掛る。このとき引張補強材２６は荷重が掛かった部位で曲がろうとするが、引張補強材２６はその両端部を含めてグラウト４２に埋設されて固定されているので、引張補強材２６は剛性の高い材料の場合は勿論、剛性の低い部材であっても前記荷重によって曲がることがなく共同して梁となり、それに対応してグラウト４２も引張補強材２６で剛性が向上した梁機能を発揮する。結果、このグラウト４２を介して引張補強材２６の両端部が位置する全長に荷重を分散して伝達できる。
【００４９】
すなわち、既設覆工４０からの剥離したコンクリートによる荷重は、グラウト４２と引張補強材２６で構成される梁→開口部２４のあるセグメントリング７ｃの裏面のグラウト４２→引張補強材２６が延長するトンネル軸方向のグラウト４２→開口部２４を外れた位置にあり閉合断面をなす隣接のセグメントリング７へ力が分散されて伝達される。
【００５０】
したがって、前記のように引張補強材２６の両端部を、開口部２４からトンネル軸方向に外れた位置にあって閉合断面をなしており、構造的に強いセグメントリング７に渡って設置しておくことにより、前記の荷重を開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、閉合断面をなした隣接のセグメントリング７まで応力を分散させて伝達させることができる。それにより、開口部２４の形成により構造的に弱くなった、セグメントリング７ｃの開口部側の端部に応力が集中しない構造にできる。
【００５１】
図１において引張補強材２６は、セグメント１の裏面に設けた取り付け用治具２７によって位置ずれが生じないように支持されているが、取り付け用治具２７はグラウト４２を充填するまでの間に引張補強材２６が所定の設置位置からずれ落ちないようにするためのものであって、引張補強材２６とセグメント１を固着する必要はない。また、取り付け用治具２７の構造は任意であって、図１（ａ）のように湾曲断面の治具でもよいし、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように逆L字形断面の治具２７ａ、溝形断面の治具２７ｂでもよく、さらに、図３に示すように、L字形断面で長尺の治具２７ｃであってもよく、引張補強材２６の位置を仮止めできれば断面構造は任意でよい。また、引張補強材２６を溶接その他の固定手段でセグメントリング７の裏面に固定しても構わない。
【００５２】
また、引張補強材２６は、鉄筋、フラットバー、金網などが使用できる。特に、表面が平坦な鉄筋に比べてグラウト４２との付着効果が高い、異形鉄筋や金網等で構成されていれば補強効果が大きく好ましい。また、断面形状も図２に示すように、丸断面形状または角断面形状であってもよく、また曲げ剛性は特に必要条件としない。また、引張補強材２６の設置本数は開口部２４のあるセグメントリング７ｃにおける開口部２４のトンネル周方向側の直近位置のセグメント１の裏面に少なくとも１本が掛るように設けることが必要であるが、さらに開口部２４からトンネル周方向に離れる方向に複数本（必要段数）配設してもよく、その間隔も任意である。引張補強材２６の材質は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維など何れでもよく、また断面形状は、四角形、丸、H等の何れの形状でもよい。
【００５３】
さらに、この引張補強材２６のトンネル軸方向に伸びる長さも任意でよいが、少なくとも両端部が開口部２４のトンネル軸方向に外れた位置で、かつ開口部２４の直近のセグメントリング７の裏面にまで渡っていることが必要であり、これよりも長くトンネル軸方向に伸びていることは構わない。
【００５４】
図５は、図４に示したトンネル内補修・補強構造において、図１に示す引張補強材２６を設置した施工例を示すセグメントリング７列の裏面側の展開図である。図５に示すように、開口部２４のトンネル周方向の両側の直近のセグメントリング１にする引張補強材２６ａを第１番目の補強材として、左右側それぞれトンネル周方向に１８本の引張補強材２６を等間隔で設置した例を示している。トンネル軸方向には、引張補強材２６の長さ方向の両端部が、開口部２４のトンネル軸方向の両側の直近の２列のセグメントリング７ｄに渡って配設されている。引張補強材２６の長さや設置本数は増減して構わない。
【００５５】
図６（ａ）（ｂ）は、図５の変形例として開口部２４が長方形の２例を示す。図６（ａ）では、開口部２４のトンネル周方向側の２辺の（トンネル軸方向の）長さがセグメントリング７ｃ２列分ある開口部の長さであり、トンネル軸方向側の２辺の（トンネル周方向の）長さが４枚のセグメント１分ある開口部の長さの矩形の開口部２４が形成された例を示している。この開口部２４のトンネル周方向両側に、間隔をあけて複数本の引張補強材２６が設置されており、引張補強材２６のトンネル軸方向の両端部は、開口部２４のトンネル軸方向の直近の閉合断面のセグメントリング７ｄの１列にまで伸びる長さに設けられた例を示している。
【００５６】
図６（ｂ）では、開口部２４のトンネル周方向側の２辺の（トンネル軸方向の）長さがセグメントリング７ｃ３列分ある開口部の長さであり、トンネル軸方向側の２辺の（トンネル周方向の）長さがセグメント４枚分の開口部の長さの矩形の開口部２４が形成された例を示している。
【００５７】
図７は、セグメントリング７を構築していく施工手順を図示している。また、図７は、図５、図６と異なる形状の開口部２４を形成したセグメントリング７を例として示している。セグメント１の千鳥配置による組立て自体は従来と同じであり、セグメント組み立ての途中に引張補強材２６の配設工程が組み込まれるものである。概要を説明すると、図７の矢印Ａ方向がトンネル軸方向であり、矢印Ｂ方向がトンネル周方向で、その中間部が天井部である。まず、トンネル軸方向先端側（図では上側）の４列のセグメントリング７ｅを構築し、次に開口部２４のある部位の３列のリング７ｃとその両側の各１列のリング７ｆ、合計５列のセグメントリング７を先端側から順に組み立てる。次に、前記合計３列のセグメントリング７ｃ、７ｆの裏側に向けて、手前側（図では下側）から引張補強材２６を差込んで図のように配設する。その後、一番手前側の５列のセグメントリング７ｇを順次組み立てて、最後に既設覆工４０とセグメントリング７との間にグラウトを充填材してトンネル内補修・補強構造を構築する。
【００５８】
本発明に係る引張補強材２６を用いるトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル内設備を回避するために開口部２４が形成された部位のセグメントリング７ｃの補強だけでなく、開口部が存在しない閉合断面のセグメントリング（以下、一般部セグメントリングという）の補強にも適用でき、その適用例を図８に実施形態２として示す。図８は、トンネル覆工内面に配設された開口部が存在しないセグメントリング７の裏面の展開図で、矢印Ａがトンネル軸方向、矢印Ｂがトンネル周方向であり、図のようにトンネル軸方向に伸びる所定長の引張補強材２６がトンネル軸方向に３本連続して設置してあり、かつトンネル周方向にも所定の間隔をあけて多数本設置されている。図８では、結果的にセグメントリング７列の裏面の全体に渡り引張補強材２６が設置された例が図示されている。引張補強材２６の構造とその支持手段は図１に示す例と同じである。
【００５９】
図８の実施形態２によると、閉合断面のセグメントリング７の裏面の広範囲にわたりグラウトと一体化されて引張補強材２６が存在し、これによりグラウトの梁機能が発揮されることで、広範囲にわたる閉合断面のセグメントリング７の補強効果が一層大きくなる。
尚、実施形態２では、引張補強材２６と一体化したグラウトを梁として機能させるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに渡って設置する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設置する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。上限は特に規定しないが、引張補強材２６として使用する部材の種類により、その製造上、長さの制約を受けることがある。
【００６０】
図９は、実施形態３として、梁部材を図１の引張補強材２６と一体化したグラウト４２に代えて繊維補強充填材２８で構成した例を示す。繊維補強充填材２８は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維などの引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートからなり、この繊維補強充填材２８をＲＣ梁部材として機能させる。
【００６１】
実施形態３によると、繊維補強充填材２８を、開口部２４のあるセグメントリング７ｃの裏面および開口部２４のトンネル軸方向に隣接する閉合断面のセグメントリング７の裏面に所定の範囲に渡り充填することで、該繊維補強充填材２８を分散して隣接のリングに伝達させるＲＣ梁部材として機能させることができる。したがって、既設覆工４０のコンクリートが部分的に崩落しその荷重が繊維補強充填材２８に掛ったとき、その荷重を繊維補強充填材２８を介して開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、開口部２４周辺の閉合断面のセグメントリング７にも分散して伝達でき、構造的に弱い開口部２４の形成されたセグメントリング７ｃに応力が集中する不具合を解消できる。なお、繊維補強充填材２８は普通のモルタルによる裏込材を兼用しており、既設覆工４０と補修・補強用セグメント１を一体化させる機能及びトンネル半径方向外側への変形を拘束する機能を奏しているので、繊維補強充填材２８を全てのセグメントリング７の裏面を埋めるように充填するときは、普通のグラウトの充填は不要である。また、充填範囲を開口部２４の周辺などＲＣ梁部材として機能させる一部の範囲に限るときは、それ以外の場所では普通のグラウトを充填してもよい。
尚、実施形態３では、繊維補強充填材２８をＲＣ梁部材として機能させるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに渡って充填する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って充填する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。
【００６２】
図１０は、実施形態４を示し、開口部２４の形成されたセグメントリング７ｃの裏面において、既設覆工４０の内面にアンカーボルト３１などの固定手段によってトンネル軸方向に渡って補強部材３２を固定設置して梁部材を構成した例を示す。補強部材３２の断面形状は、四角形、丸、H等の何れの形状でもよく、図１０の補強部材３２は４角断面の例を示す。また、補強部材３２の材質は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維など何れでもよい。また、既設覆工４０とセグメントリング７の間にはモルタル、グラウト４２等の充填材が充填されている。
【００６３】
実施形態４によると、例えば、図１０（ｂ）に示す既設覆工４０に部分的崩落４４が生じたとき、その荷重は補強部材３２に曲げ変形を生じさせるが、この曲げ変形によりグラウト材４２を押圧し、荷重を分散してセグメント７に伝達する。また、荷重の一部は安定した既設覆工４０に支持される。すなわち、補強部材３２のトンネル軸方向に延長している両端までモルタル、グラウト４２を介して荷重を分散して伝達でき、実施形態１、３と同様に、荷重を開口部２４のあるセグメントリング７ｃだけでなく、開口部２４の周辺の閉合断面のセグメントリング７にも分散して伝達でき、構造的に弱い開口部２４が形成されたセグメントリング７ｃに応力が集中する不具合を解消できる。
【００６４】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、補強部材３２の断面形状の変形例を示す。図（ａ）の補強部材３２ａは、Ｈ形断面の例を示し、アンカーボルト３１がそのフランジを挿通して既設覆工４０に固定されている。図（ｂ）の補強部材３２ｂは、溝形断面の例を示し、アンカーボルト３１がそのウエブを挿通して既設覆工４０に固定されている。図（ｃ）の補強部材３２ｃは、中空角断面の例を示し、アンカーボルト３１がその両側面を挿通して既設覆工４０に固定されている。
尚、実施形態４では、補強部材３２によりグラウト４２を介して荷重を分散して伝達する機能を持たせるには、トンネル軸方向の異なるセグメントリングに対面する既設覆工４０に渡って設置する必要がある。すなわち、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って設置する必要があり、崩落・剥落するコンクリート等の大きさを考えると３つ以上のセグメントリングに渡って設置することが好ましい。
【００６５】
図１２は、実施形態５を示し、補修・補強用セグメント１ａの継手部の構造が図１に示す継手（すなわち、図１３〜図２０に示す継手構造）と異なる例を示す。実施形態７のセグメント１ａは、平面が長方形のセグメント本体２を所定の厚みのある鋼板で構成し、トンネル周軸方向とトンネル周方向に隣り合う各１辺には、セグメント本体２の厚み方向の中間部を先細り状に突出させてなる嵌合鍔４５を形成し、残るトンネル周方向およびトンネル軸方向の各１辺にはセグメント本体２の厚み方向の中間部を他のセグメント１ａにおける嵌合鍔４５が嵌合できる嵌合溝４６を形成した例を示す。
【００６６】
実施形態５の補修・補強用セグメント１ａによっても嵌合鍔４５と嵌合溝４６を嵌め合わせることで、複数のセグメント１ａを千鳥に組み合わせてセグメントリングを構築し、セグメントリングに作用する曲げ応力やせん断力を分散して隣り合う他のセグメントリングに伝達するように組み立てることができる。また、実施形態５のセグメントでトンネル覆工内面にリングを組み立てるときも、トンネル内設備を避けるために開口部が形成されたセグメントリングにあっては、該セグメントリングの開口部に臨むリング端部に荷重が集中しないで周辺に分散させるように先の各実施形態で説明した梁部材を使用することは、先の各実施形態と同じである。
【００６７】
なお、図示省略するが、請求項１記載の前期引張補強材、請求項２記載の前記繊維補強充填材、請求項３記載の前記補強部材は、各々、単独で使用してもよく、さらに補強効果を高める目的で、何れの２つの手法を併用してもよく、全てを同時に用いてもよい。
【００６８】
次に、［１］開口部がある場合の補修・補強用セグメントリングの施工手順と、［２］開口部がない場合（一般部）の補修・補強用セグメントリングの施工手順とに分け、それぞれの場合において、（Ａ）グラウトと引張補強材とで梁部材として機能させる例、（Ｂ）繊維補強充填材を梁部材として機能させる例、（Ｃ）補強部材を梁部材として機能させる例において、これらの施工手順をまとめて説明する。
【００６９】
［１］開口部があるセグメントリングを補強する施工手順
（Ａ）グラウトと引張補強材を一体化することでグラウトに梁機能を持たせる場合
１．一般部のセグメントを組み立てる。
２．開口部のセグメントを組み立てる
３．引張補強材の端になる端部まで開口部の隣の１リング（または１リング以上）を組み立てる。
４．引張補強材を設置する。
５．残りのリングを組み立てる。
６．グラウトを充填する。（なお、開口部が多い場合は、グラウト充填を最後にして、セグメント組み立てと梁部材の設置を先に繰り返す手順を実行してもよい）
【００７０】
（Ｂ）繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートなどの繊維補強充填材に梁機能を持たせる場合
１．一般部のセグメントを組み立てる。
２．開口部のセグメントを組み立てる
３．残りのリングを組み立てる。
４．繊維補強充填材を充填する。
【００７１】
（Ｃ）補強部材（梁機能部材）を設置する場合
１．開口断面のセグメントリングを設置する予定の位置において、既設覆工に補強部材を配置して固定する。
２．一般部のセグメントを組み立てる（１と平行して設置することもある）。
３．開口部のセグメントリングを組み立てる
４．残りのリングを組み立てる。
５．グラウトを充填する。
【００７２】
［２］開口部がない通常のセグメントリングを補強する施工手順
（Ａ）グラウトと引張補強材を一体化することでグラウトに梁機能を持たせる場合
１．トンネル軸方向方な梁を形成して補強したいセグメントリング部分を、複数リング（例えばＮリング）組んだ後、Nリングに渡るセグメントリングの裏面に受け治具を介して引張補強材を設置する。また、複数リング組んでその裏面に引張補強材を設置する。前記の手順を繰り返す。この場合、リング数は、引張補強材の長さとほぼ同じなので施工しやすい引張補強材の長さを施工性を考慮して決めるとよい。通常は３リングから１０リングの範囲に施工するとよい。
２．前記のセグメントリングの組み立てと引張補強材の設置が終わった後にグラウトを充填する。
【００７３】
（Ｂ）繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートなどの繊維補強充填材に梁機能を持たせる場合
１．セグメントリングを順次組み立てる。
２．補強したいセグメントリングの設置予定の範囲に繊維補強充填材を充填する。
３．繊維補強充填材を充填する工程と並行して、補強が必要ない箇所には普通グラウトを充填する。
【００７４】
（Ｃ）補強部材（梁機能部材）を設置する場合
１．補強したいセグメントリングの設置予定の範囲において、あらかじめ既設覆工に補強部材を配置して固定する。
２．セグメントリングを順次組み立てる。
３．最後にグラウトを充填する。
【００７５】
本発明のトンネル内面補修・補強構造は、覆工コンクリートを有するトンネルだけでなく、素掘りトンネル、吹付けコンクリートのみのトンネルにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】（ａ）は、実施形態１を示し、補修・補強用セグメントが設置された開口部周辺の断面図、（ｂ）は、図（ａ）のセグメントリングの裏面の展開図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１の引張補強材の取り付け治具の断面形状の３つの変形例を示す断面図である。
【図３】図１の引張補強材の取り付け治具の４つ目の変形例を示す平面説明図である。
【図４】トンネル内面に設置した開口部のある補修・補強用セグメントリングの裏面側の展開図とトンネルの縦断面を関連付けて示す説明図である。
【図５】図４において、開口部のある周辺の補修・補強用セグメントリングの裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、図５の変形例として開口部が長方形の２例を示し、各開口部のある周辺の補修・補強用セグメントリングの裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図７】セグメントリングを構築していく施工手順を示す、セグメントリングの裏面の展開図である。
【図８】実施形態２を示し、トンネル覆工内面に配設された開口部が存在しないセグメントリングの裏面裏面側に引張補強材を設置した態様を示す説明図である。
【図９】実施形態３を示し、（ａ）は、梁部材を繊維補強充填材で構成した例を示す断面図、（ｂ）は、図（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】実施形態４を示し、（ａ）は、梁部材を補強部材で構成した例を示す断面図、（ｂ）は、図（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、図１０の補強部材の断面形状の３つの変形例を示す断面図である。
【図１２】実施形態５として、補修・補強用セグメントの継手部の構造が図１に示す継手部構造と異なる例を示し、（ａ）は、セグメントの平面図、（ｂ）（ｃ）は、図（ａ）のＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図、（ｄ）は、図（ａ）のセグメントを連結した態様を示す縦断面図である。
【図１３】従来例にかかるトンネル覆工内面補修・補強のセグメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図１３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面である。
【図１５】（ａ）は、図１４（ａ）を拡大して示す図、（ｂ）は、雌型固定治具付近の縦断側面図、（ｃ）は、図１４（ｃ）を拡大して示す縦断正面図である。
【図１６】従来の補修・補強のセグメントの使用態様および、セグメントリングの構成を示す説明図である。
【図１７】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させるべく配置している状態を示す説明図である。
【図１８】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させた状態を示す説明図である。
【図１９】（ａ）及び（ｃ）は、補修・補強のセグメントによりセグメントリング構造を構築している状態を示す概略縦断正面図、（ｂ）は、下端部セグメントの下部の固定構造構造を示す正面図である。
【図２０】補修・補強のセグメントリングの裏面にグラウトを充填する形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
１ａトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
２ トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体
３ シアキー
４ 既設側の円弧状辺
５ 新設側の円弧状辺
６ 鋼製板体
７ セグメントリング
７ａ 既設側のセグメントリング
７ｂ 新設側のセグメントリング
７ｃ 開口部が形成されているセグメントリング
７ｄ セグメントリング
７ｅ セグメントリング
７ｆ セグメントリング
７ｇ セグメントリング
８ 突っ張りねじ軸
９ 雌ねじ孔
１０ 突っ張り螺杆
１１ 地山
１２ 電車
１３ 回動工具係合用凹部
１４ リング間固定治具
１５ 周方向のセグメント間固定治具
１６ 治具
１７ 治具
１８ ボルト
１９ 治具
２０ 治具
２１ ボルト
２２ ブラケット
２３ 吊下げ治具
２４ 開口部
２５ 一方のセグメント下端部
２５ａ 他方のセグメント下端部
２６ 引張補強材
２６ａ 引張補強材
２７ 取り付け用治具
２７ａ 取り付け用治具
２７ｂ 取り付け用治具
２７ｃ 取り付け用治具
２８ 繊維補強充填材
２９ ボルト挿通孔
３０ ブラケット
３１ アンカーボルト
３２ 補強部材
３２ａ 補強部材
３２ｂ 補強部材
３２ｃ 補強部材
３３ ナット
３４ コンクリート製床版
３５ 固定金具
３６ 腕辺
３７ 腕辺
３８ 溝
３９ 押し付けボルト
４０ 既設覆工
４１ 内壁面材
４２ グラウト
４３ トンネル
４４ 部分的剥落
４５ 嵌合鍔
４６ 嵌合溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って引張補強材を設置して前記充填材に埋設一体化することで、硬化した前記充填材と引張補強材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項２】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って繊維補強充填材を充填することで、硬化した該繊維補強充填材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項３】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、トンネル内面に沿って、且つトンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って補強部材を設置し、アンカーボルト等の固定手段を介してトンネル内面に固定することで、前記補強部材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項４】
請求項１記載の引張補強材および／または請求項３に記載の補強部材を請求項２記載の該繊維補強充填材に配置したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項５】
請求項１または４記載の引張補強材は異形鉄筋や金網等、表面平坦の鉄筋よりも充填材との付着効果が高いもので構成されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項６】
請求項１または４、５の何れかに記載の引張補強材は、セグメントの裏面に設けた支持用の治具によってトンネル軸方向に渡って所定位置に支持されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項７】
請求項１記載の引張補強材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項８】
請求項２記載の繊維補強充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維等の引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートで構成されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項９】
請求項３記載の補強部材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなり、その断面形状は、四角形、丸、H等の曲げ剛性が高められた断面形状であることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の引張補強材や繊維補強充填材または補強部材は、トンネル内面の既設設備を回避するために形成される開口部によってトンネル周方向が開口断面となったセグメントリングにおける、少なくとも開口部のトンネル周方向に直近のセグメントの裏面に設置され、且つ少なくとも開口部のトンネル軸方向両側の直近に位置するセグメントリングに渡って設けられていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項１】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って引張補強材を設置して前記充填材に埋設一体化することで、硬化した前記充填材と引張補強材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項２】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、セグメントリングの裏面に、トンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って繊維補強充填材を充填することで、硬化した該繊維補強充填材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項３】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された、略矩形板状の補修・補強用のセグメントをトンネル内面に沿って千鳥あるいは芋継ぎに配置し、セグメントリングのトンネル周方向の下端部は、固定手段で既設トンネルの床版に固定されており、前記セグメントリングとトンネル内面との間に経時硬化性充填材を充填したトンネル内面の補強構造において、トンネル内面に沿って、且つトンネル軸方向の少なくとも２つ以上のセグメントリングに渡って補強部材を設置し、アンカーボルト等の固定手段を介してトンネル内面に固定することで、前記補強部材により荷重を分散して複数のセグメントリングに伝達する梁部材を構成したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項４】
請求項１記載の引張補強材および／または請求項３に記載の補強部材を請求項２記載の該繊維補強充填材に配置したことを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項５】
請求項１または４記載の引張補強材は異形鉄筋や金網等、表面平坦の鉄筋よりも充填材との付着効果が高いもので構成されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項６】
請求項１または４、５の何れかに記載の引張補強材は、セグメントの裏面に設けた支持用の治具によってトンネル軸方向に渡って所定位置に支持されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項７】
請求項１記載の引張補強材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項８】
請求項２記載の繊維補強充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、有機系繊維等の引張力に抵抗できる材料が混合された繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートで構成されていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項９】
請求項３記載の補強部材は、鋼、ガラス繊維・炭素繊維・アラミド繊維などを用いたFRP、および有機系繊維等の材料からなり、その断面形状は、四角形、丸、H等の曲げ剛性が高められた断面形状であることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の引張補強材や繊維補強充填材または補強部材は、トンネル内面の既設設備を回避するために形成される開口部によってトンネル周方向が開口断面となったセグメントリングにおける、少なくとも開口部のトンネル周方向に直近のセグメントの裏面に設置され、且つ少なくとも開口部のトンネル軸方向両側の直近に位置するセグメントリングに渡って設けられていることを特徴とするトンネル内面の補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−２９１６５１（Ｐ２００６−２９１６５１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１７０６２（Ｐ２００５−１１７０６２）
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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