トンネル内面補修材
【課題】コンクリート構造物であるトンネルにおいて、ＦＲＰ格子筋を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能としたトンネル内面補修材を提供する。
【解決手段】アンカーボルト４を用いてトンネル２００のコンクリート面７に固定するトンネル内面補修材１である。繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋１００と、ＦＲＰ格子筋１００と略同形状とされる不燃フレキシブル板１１と、ＦＲＰ格子筋１００と不燃フレキシブル板１１との間に配置される防水シート１２と、を備え、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されており、保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネルのコンクリート面に固定する。
【解決手段】アンカーボルト４を用いてトンネル２００のコンクリート面７に固定するトンネル内面補修材１である。繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋１００と、ＦＲＰ格子筋１００と略同形状とされる不燃フレキシブル板１１と、ＦＲＰ格子筋１００と不燃フレキシブル板１１との間に配置される防水シート１２と、を備え、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されており、保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネルのコンクリート面に固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物であるトンネルの内面におけるコンクリート剥落防止及び防水対策に使用するためのトンネル内面補修材に関し、特に、格子状の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）部材を用いたトンネル内面補修材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの剥落防止方法としては、例えば特許文献１、２に記載されるような、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維を用いた強化繊維シートを、エポキシ樹脂等の室温硬化樹脂を用いて、コンクリート表面に含浸接着させるＦＲＰライニング工法がある。また、Ｌアングルやフラットバーをアンカーボルトで固定する方法、エキスパンドメタルや魚網をアンカーボルトで固定する方法等も用いられている。
【０００３】
ＦＲＰライニング工法は、下地ケレン、プライマー処理、不陸修正、強化繊維シートの含浸接着と多くの工程がかかり、工事費用がかさむ。また、コンクリート表面全面を覆って貼り付けるために、施工後のひび割れ状況の確認が難しく、また、コンクリート隙間等の水分が外部に抜けずに溜まってしまい、コンクリートの耐久性の点で問題があった。
【０００４】
一方、Ｌアングルやフラットバーを、ひび割れに直角方向にアンカーボルトを用いて固定する方法は、ひび割れに対しての拘束効果はあるものの、小さな塊の剥落防止には効果がなく、また面としての剥落防止には効果が少ない。
【０００５】
エキスパンドメタルをアンカーで固定する場合は、エキスパンドメタルの自重が大きく、施工時の安全性に注意が必要である。また、エキスパンドメタル自体が錆びて腐食し、落下して事故を起こす可能性がある。また、魚網では小さな塊の落下には有効であるが、大きな塊には耐荷重力が不足している。
【０００６】
そこで、ＦＲＰライニング工法より安価で、エキスパンドメタルをアンカーで固定する方法より施工が安全で確実な補強ができ、しかも、Ｌアングルやフラットバーや魚網をアンカーにて固定する方法より広範囲なコンクリート剥落防止が可能な方法として、図１１で示すようなＦＲＰ格子筋１００をアンカーボルト、接着樹脂等でコンクリート構造物に取り付ける方法が開発された。
【０００７】
このＦＲＰ格子筋１００は、図１２をも参照するとよりよく理解されるように、通常、垂直に交差して、格子状に配置された複数の補強筋、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とから構成され、各補強筋１０１、１０２は、主にガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維の強化繊維を一方向に並べて、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて積層して形成されたものである。また、各補強筋１０１、１０２は補強筋幅（ｗ）が３〜１０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜５ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）３０〜１５０ｍｍの格子板状に形成硬化されて格子状強化繊維シートに形成される。このＦＲＰ格子筋１００は、図１２に示すように補強筋の交差部分の厚さが他の部分の厚さとほぼ等しくなるように成形硬化されている。
【０００８】
このＦＲＰ格子筋１００は、図１３、図１４に示すように、コンクリート７の表面に、アンカーボルト４及び座金５で固定することによって、コンクリート構造物に取りつけられる。
【０００９】
このＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法は、ＦＲＰ格子筋１００が鉄筋と同様の補強効果があり、ＦＲＰ格子筋１００が鉄筋よりも軽くて、腐食も少なく、施工もアンカーで留めることができるため、簡便である。
【特許文献１】特開平３−２２２７３４号公報
【特許文献２】特開平３−２２４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法は、上述のように、このＦＲＰ格子筋１００をアンカーボルト４及び座金５でコンクリート７表面に取り付けるものであり、ＦＲＰ格子筋１００が露出したままであった。そのため、美観上問題があった。そこで、モルタルを吹き付け、ＦＲＰ格子筋１００を被覆することで、ＦＲＰ格子筋１００の定着強度を上げ、補強、補修効果を向上させると共に、外観上の問題をも改善されている。
【００１１】
しかし、モルタルを吹き付けるために、トンネル内面の下地処理、モルタル吹き付け作業等が必要となり、多くの作業時間と、コストの増大を余儀なくした。
【００１２】
また、例えモルタル吹き付けを行ったとしても、従来のＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法では、防水対策の点では不十分であった。
【００１３】
以上のことから、ＦＲＰ格子筋１００の本来の補強性を維持したまま、防水性の改良、更には、トンネル内面への取付作業性の更なる向上が望まれていた。
【００１４】
本発明の目的は、コンクリート構造物であるトンネルにおいて、ＦＲＰ格子筋を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能としたトンネル内面補修材を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＦＲＰ格子筋の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れ、また、トンネル内面への取り付け作業性に優れたトンネル内面補修材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係るトンネル内面補修材にて達成される。要約すれば、本発明は、アンカーボルトを用いてトンネルのコンクリート面に固定するトンネル内面補修材であって、
繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋と、前記ＦＲＰ格子筋と略同形状とされる不燃フレキシブル板と、前記ＦＲＰ格子筋と前記不燃フレキシブル板との間に配置される防水シートと、を備え、
前記ＦＲＰ格子筋、前記防水シート、及び、前記不燃フレキシブル板は、複数個所において保持手段にて一体的に保持されており、
前記保持手段を利用してアンカーボルトによりトンネルのコンクリート面に固定することができる、ことを特徴とするトンネル内面補修材が提供される。
【００１７】
本発明の一実施態様によれば、前記防水シートは、その外周縁部が、前記ＦＲＰ格子筋及び前記不燃フレキシブル板の外周より外方へと突出して延在している。
【００１８】
本発明の他の実施態様によれば、前記保持手段は、
前記ＦＲＰ格子筋の両面を挟持する態様で配置された対をなす第１及び第２ワッシャーから成り、第１及び第２ワッシャーの中央部に貫通穴が形成された平板座金部材と、
一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされ、前記開口部にフランジが形成され、前記閉鎖端部に貫通穴が形成されたカップ形状の座金部材と、
を備え、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材の厚さ方向において整列して配置され、
前記前記平板座金部材と前記カップ形状座金部材との間に位置する前記防水シートにも前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材厚さ方向において整列して貫通穴を形成し、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴と前記防水シートの貫通穴とをトンネル内面補修材の厚さ方向に貫通してハト目部材を挿通して、前記ハト目部材の両端部を押圧して外方へと拡開することにより、前記ＦＲＰ格子筋、前記不燃フレキシブル板、及び、前記防水シートを重ね合わせた状態にて一体的に保持する。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、前記不燃フレキシブル板と前記防水シートとの間に弾性スペーサを所定の間隔にて配置する。
【００２０】
本発明の他の実施態様によれば、前記平板座金部材を構成する前記第１及び第２ワッシャーの少なくともいずれかのワッシャーの中央部には、前記ＦＲＰ格子筋の厚さ方向に窪んだ凹部が形成される。
【００２１】
本発明の他の実施態様によれば、前記第１ワッシャー、前記第２ワッシャー及び前記カップ形状座金部材の材料は、ステンレススチール、チタン、真鍮、アルミニウム、セラミックス、又はプラスチックである。
【００２２】
本発明の他の実施態様によれば、前記補強筋は、互いに３０〜１５０ｍｍ離間して格子状に配置される。また、他の実施態様によれば、前記補強筋は、幅が３〜１０ｍｍ、厚さが１〜５ｍｍとされる。
【００２３】
本発明の他の実施態様によれば、前記繊維強化樹脂は強化繊維にマトリクス樹脂を含浸して形成され、前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、また、前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のトンネル内面補修材は、
（１）コンクリート構造物であるトンネルにおいて、ＦＲＰ格子筋を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能とする。
（２）ＦＲＰ格子筋の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れ、また、トンネル内面への取り付け作業性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るトンネル内面補修材を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１〜図３を用いて、本発明のトンネル内面補修材１について説明する。
【００２７】
本実施例にて、トンネル内面補修材１は、図１に示すように、全体形状が矩形状とされ、通常、可搬性及び作業性の点から、縦（Ｌ、Ｌ’）が１ｍ〜２ｍ程度、横（Ｗ、Ｗ’）が０．５〜１ｍ程度とされる。ただ、この寸法に限定されるものではない。トンネル内面補修材１は、図２に示すように、施工時にはトンネル２００のコンクリート７の表面、即ち、トンネル内面にアンカーボルト４にて取り付けられる。
【００２８】
トンネル内面補修材１の概略構成について説明する。
【００２９】
図１〜図３を参照すると、本実施例にて、トンネル内面補修材１は、トンネル内面側に配置される正方形或いは長方形とされる矩形状に切り取られたＦＲＰ格子筋１００と、施工後においてはトンネルの内面を構成する、ＦＲＰ格子筋１００と略同形状の不燃フレキシブル板１１と、ＦＲＰ格子筋１００と不燃フレキシブル板１１との間に配置される防水シート１２と、を備えている。また、不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間には、スペーサとして、例えば、円柱或いは円盤状のゴム材のような弾性部材１３を適所に設置するのが好ましい。
【００３０】
図３に示すように、ＦＲＰ格子筋１００、不燃フレキシブル板１１、及び、防水シート１２は、積層された状態で、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されている。施工時には、トンネル内面補修材１は、図２、図９に示すように、この保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネル２００のコンクリート構造物７に固定される。
【００３１】
本実施例では、トンネル内面補修材１は、実質的に厚さ（Ｔ）が１．０〜４．０ｃｍの板状とされ、トンネル内面補修材１の上面及び下面から突起したものはなく、運搬時の取り扱い、及び、搬送時の積み重ねが容易であり、取り扱い性及び可搬性を著しく良好なものとしている。
【００３２】
また、上述のように、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００の本来の補強性を維持することができ、ＦＲＰ格子筋１００によって大きなコンクリート片の落下を防止することができる。
【００３３】
更に、防水シート１２を有することにより、トンネルコンクリート構造物７の亀裂などからトンネル内へと滲出する水があったとしても、この浸出した水がトンネル内へと直接落下するのを防止することができる。また、施工後のトンネル内面は、不燃フレキシブル板１１にて被覆されることにより、トンネル内での火災を防止することができる。また、美観の点でも優れており、補修後のモルタルの吹き付けなどを必要としない。
【００３４】
次に、トンネル内面補修材１を構成する各部材について説明する。
【００３５】
（ＦＲＰ格子筋）
図４に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成するＦＲＰ格子筋１００を示す。
【００３６】
本実施例のトンネル内面補修材１では、図１１、図１２で説明したものと同様のＦＲＰ格子筋１００を使用する。即ち、本実施例にて、ＦＲＰ格子筋１００は、通常、直交して格子状に配置された複数の補強筋即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とを備えている。各補強筋１０１、１０２は、主にガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を一方向に並べて、ビニルエステル系樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させたものを複数積層し、硬化して形成される。ＦＲＰ格子筋１００は、通常、補強筋幅（ｗ）が３〜１０ｍｍ、厚さ（ｔ）が１〜５ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）が３０〜１５０ｍｍとされる。上述のように、各補強筋１０１、１０２は互いに直交して配置されるが、所望に応じて互いに９０°以外の所定の角度にて交差し、格子状となるように構成することも可能である。
【００３７】
通常、強化繊維としてガラス繊維を使用した場合には、ＦＲＰ格子筋１００は５００Ｎ／ｍｍ2以上の引張強度、３００００Ｎ／ｍｍ2以上の引張弾性率を有している。
【００３８】
また、このような構成のＦＲＰ格子筋１００は、軽重で、耐食性であり、また曲げやすく、施工性に優れている。また、図１２に示すように、補強筋１０１、１０２の交差部分が他の補強筋部分と同一平面上にあり、全体として薄いシート状とされ、重ねてもかさばらない。
【００３９】
本発明におけるＦＲＰ格子筋１００に使用する強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとし得る。また、マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含むことができる。また、樹脂含浸量は、３０〜７０ｗｔ％とすることができる。
【００４０】
本実施例では、ガラス繊維にビニルエステル樹脂を６０ｗｔ％含浸してＦＲＰ格子筋１００を作製した。また、本実施例で作製したＦＲＰ格子筋１００は、補強筋幅（ｗ）が５ｍｍ、厚さ（ｔ）が２ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）が５０ｍｍとされ、各補強筋１０１、１０２は互いに直交して配置された。ＦＲＰ格子筋１００の全体形状は、図４にて、縦（Ｌ）が２ｍ、横（Ｗ）が１ｍとした。
【００４１】
本実施例のトンネル内面補修材１は、こうした軽量かつ高強度の連続繊維ＦＲＰ格子筋１００を用いているため、作業がし易く安全で、また大きなコンクリートの剥落防止効果が期待できる。
【００４２】
（防水シート）
図５に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成する防水シート１２を示す。
【００４３】
防水シート１２は、本実施例では、熱可塑性樹脂シートとされ、柔軟性があり、且つ、引き裂き強度が強く、作業現場での熱融着できるものとされる。
【００４４】
従って、厚さ（ｔ２）０．１〜１．５ｍｍの範囲のポリエチレンシートやエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）シートが適している。厚さ（ｔ２）が０．１ｍｍ未満であると、シート自体の強度が弱く、簡単に破けてしまう。また、後述するように、隣り合って配置されたトンネル内面補修材１、１のシート１２、１２を互いに熱融着により繋ぎ合わせる際に簡単に溶けて穴が開いてしまい、熱融着作業ができないか、極めて困難となる。また、１．５ｍｍを超えると、柔軟性に問題が生じ、作業性が悪くなる。
【００４５】
なお、防水シート１２は、図５に示すように、好ましくは、その外周縁部が、トンネル内面補修材１、即ち、他の構成部材であるＦＲＰ格子筋１００や不燃フレキシブル板１１の外周より外方へと突出して延在している。本実施例では、防水シート１２の外周縁部は、適当な長さ（△Ｌ、△Ｗ）、例えば、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝５〜２０ｃｍだけ広く作製しておく。そして、トンネル内面補修材１をトンネル内面に施工するに際して、図１０に示すように、防水シート１２の外周縁部を利用して、隣接して設置されるトンネル内面補修材１の防水シート１２を突き合わせて、熱融着する。これにより、トンネル内面に取り付けられた各トンネル内面補修材の防水シートは、完全に一体に繋ぎ合わせられ、トンネルの亀裂からの漏水がトンネル内面補修材からトンネル内へと落下するのを防止することができる。
【００４６】
図１０に示す防水シート１２の熱融着工程については、後で詳述する。
【００４７】
（不燃フレキシブル板）
図６に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成する不燃フレキシブル板１１を示す。
【００４８】
一般に、トンネル内面を補修するに際してトンネル内面補修材１には、最小限で、半径５ｍの曲面に沿って曲がる柔軟性が必要とされる。従って、不燃フレキシブル板１１に対しても、最小限で、半径５ｍの曲面に沿って曲がる柔軟性が要求される。
【００４９】
また、トンネル内面補修施工時には、詳しくは後述するが、トンネル内面補修材をアンカーボルトにより確実にトンネルコンクリート面に固定することが必要とされるので、そのために必要とされるだけの強度を有することが必要である。
【００５０】
この条件を満たすため、本実施例では、不燃フレキシブル板は、厚み（ｔ１）が３〜８ｍｍの範囲とされ、曲げ強度が２０ＭＰａ以上、１８０ｍｍスパンの曲げ変位が２０ｍｍ以上あるフレキシブルボードとされる。更に、このようなフレキシブルボードには、不燃性が要求される。
【００５１】
本発明にて、「不燃性」とは、ＪＩＳ Ａ１３２１「建築物の内装材料及び公報の難燃性試験方法」に基づく「難燃２級以上」を意味するものとする。
【００５２】
上記特性を満足するものとして、本実施例では、株式会社クラレ製のパワロン（商品名）が好適に使用可能であり、本実施例では、パワロンＲＦＳ４００×１８（商品名）を使用した。この不燃フレキシブル板、即ち、不燃性のフレキシブルボードは、厚み（ｔ１）が４ｍｍ、曲げ強度が３３ＭＰａ、１８０ｍｍスパンの曲げ変位が２２ｍｍ、不燃性は、上記「難燃２級以上」のものであった。
【００５３】
上述したように、トンネル内面補修材１を構成する矩形状とされる上記各部材、即ち、ＦＲＰ格子筋１００、不燃フレキシブル板１１、及び、防水シート１２は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されている。施工時には、トンネル内面補修材１は、図２及び図９に示すように、保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネル２００のコンクリート構造物７に固定される。
【００５４】
（保持手段及びトンネル内面補修材組み立て）
次に、図３、図４、図７、図８を参照して保持手段２０について説明する。
【００５５】
本実施例にて、保持手段２０は、ＦＲＰ格子筋１００の両面を挟持する態様で配置された対をなす、本実施例では、矩形状の第１、第２ワッシャーから成る平板座金部材２１（２１ａ、２１ｂ）を備えている。座金部材２１の中央部には、即ち、第１、第２ワッシャー２１ａ、２１ｂの中央部には、貫通穴２２（２２ａ、２２ｂ）が形成されている。
【００５６】
更に、説明すると、本実施例では、施工時においてトンネルコンクリート面側に配置される第１ワッシャー２１ａは、図４、図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の補強筋１０１、１０２の補強筋幅ｗを含む格子１升と略同じ形状（一辺の長さ＝ｗ１＋２×ｗ）の略正方形の例えばＳＵＳ製ワッシャーとされる。
【００５７】
第１ワッシャー２１ａと対向して、ＦＲＰ格子筋１００の他面側に配置される第２ワッシャー２１ｂは、第１ワッシャー２１ａと異なる外形状とすることもできるが、本実施例では、第１ワッシャー２１ａと同様の外形状とされる。つまり、第２ワッシャー２１ｂも又、図４、図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の補強筋１０１、１０２の補強筋幅ｗを含む格子１升と略同じ形状（一辺の長さ＝ｗ１＋２×ｗ）の略正方形の例えばＳＵＳ製ワッシャーとされる。
【００５８】
ただ、好ましくは、平板座金部材２１を構成する第１及び第２ワッシャー２１ａ、２１ｂの少なくともいずれかのワッシャーは、本実施例では、第２ワッシャー２１ｂは、図３及び図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の開口部（格子の升目）１００ａに相当する部分が、ＦＲＰ格子筋１００の厚さ方向に僅かに窪んだ凹部２１ｂ’とされ、この凹部２１ｂ’がＦＲＰ格子筋１００の開口部１００ａに嵌り合う形状とされている。
【００５９】
勿論、第１ワッシャー２１ａも又、第２ワッシャー２１ｂと同様に、ＦＲＰ格子筋１００の開口部（格子の升目）１００ａに相当する部分を、ＦＲＰ格子筋１００の厚さ方向に僅かに窪ませ、即ち、図３、図７にて上方へと突出した凹部を形成し、この凹部がＦＲＰ格子筋１００の開口部１００ａに嵌り合う形状とすることもできる。
【００６０】
更に、保持手段２０は、一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされる胴部２３ａを備えた、所謂、カップ形状の座金部材２３を有している。胴部開口部にはフランジ２３ｂが形成されている。また、閉鎖端部である胴部底部の中央部には貫通穴２４が形成されている。
【００６１】
このカップ形状座金部材２３は、図３及び図６に示すように、保持手段２０によるトンネル内面補修材１の組み立てに際しては、不燃フレキシブル板１１に形成された穴１１ａ、即ち、カップ形状座金部材２３の胴部２３ａの直径と同じか、僅かに大きくされた開口１１ａに挿入され、取り付けられる。
【００６２】
第１、第２ワッシャー２１及びカップ形状座金部材２３の材料は、錆が発生しない材料とされ、例えば、ステンレススチール、チタン、真鍮、又はアルミニウムなどの金属材料、更には、セラミックス又はプラスチックで作製することができる。
【００６３】
トンネル内面補修材１を組み立てる際には、先ず、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１を重ね合わせ、これらＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持される。
【００６４】
通常、保持手段２０は、図４に示すように、トンネル内面補修材１の縦手方向及び横方向に、Ｐ＝３０〜６０ｃｍ程度の間隔で配置される。本実施例では、略５０ｃｍの間隔にて配置した。
【００６５】
保持手段２０が配置される箇所において、第１、第２ワッシャーから成る平板座金部材２１（２１ａ、２１ｂ）がＦＲＰ格子筋１００の升目１００ａに適合して設置される。トンネル内面補修材１の厚さ方向において、この設置された平板座金部材２１と同じ位置において、不燃フレキシブル板１１に開口１１ａが形成され、この開口１１ａにカップ形状座金部材２３が設置される。
【００６６】
また、防水シート１２には、図３及び図５に示すように、トンネル内面補修材１の厚さ方向において、この設置された平板座金部材２１の貫通穴２２と整列して開口１２ａが形成される。
【００６７】
ここで、トンネル内面補修材１の厚さ方向に整列した、カップ形状座金部材２３、防水シート１２及び平板座金部材２１の貫通穴２４、１２ａ及び２２を貫通して、ハト目部材２５が挿通される。ハト目部材２５の両端部を押圧して外方へと拡開し、フランジ２５ａ、２５ｂを形成することにより、カップ形状座金部材２３と平板座金部材２１とを一体的に保持する。即ち、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、重ね合わせられた状態にて、これらＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持される。これにより、トンネル内面補修材１が作製される。
【００６８】
なお、不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間には、直径３０〜５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度の円柱或いは円盤状のゴム材のような弾性スペーサ１３を適所に所定間隔にて、例えば、６〜９個／ｍ2にて設置するのが好ましい。斯かるゴム材１３は、予め不燃フレキシブル板１１又は防水シート１２に接着剤にて接着しておき、その後、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１を重ね合わせるようにするのが好適である。
【００６９】
このように、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れている。
【００７０】
（トンネル内面補修材の施工）
図９及び図１０を参照して、トンネル内面補修材１の施工方法について説明する。
【００７１】
本実施例にて、トンネル内面補修材１として、図１にて、縦（Ｌ）が２ｍ、横（Ｗ）が１ｍ、厚さ（Ｔ）が２．５ｃｍのものを作製した。なお、後述するように、縦（Ｌ’）は２．２ｍ、横（Ｗ’）は１．２ｍであった。
【００７２】
このトンネル内面補修材１は、極めて可搬性良く、施工現場へと搬送することができた。
【００７３】
施工時には、トンネル内面補修材１は、図９に示すように、保持手段２０を構成するハト目２５の中心穴２５ｃを利用して拡張式アンカーボルト４を挿入し、コンクリート面に打ち込み、それによって、トンネル２００のコンクリート構造物に固定することができた。また、この取り付け作業は、極めて容易に実施することができた。
【００７４】
図１０（ａ）は、一つのトンネル内面補修材１Ａが、コンクリート７の内面にアンカーボルト４により取り付けられ、他のトンネル内面補修材１Ｂが、トンネル内面補修材１Ａに隣り合って取り付けられる状態を示している。
【００７５】
上述したように、トンネル内面補修材１Ａ、１Ｂの防水シート１２は、トンネル内面補修材１Ａ、１Ｂの外周より適当な長さ（△Ｌ、△Ｗ）、例えば、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝５〜２０ｃｍだけ広く作製されている。本実施例では、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝１０ｃｍとした。
【００７６】
トンネル内面補修材１Ｂをトンネル内面補修材１Ａの側に密着して固定するために、先ず、トンネル内面補修材１Ｂは、図１０（ｂ）に示すように、先にコンクリート構造物に固定されているトンネル内面補修材１Ａに対して隣接して、且つ、所定の距離離れて配置される。次いで、図示するように、隣り合ったトンネル内面補修材１Ａ、１Ｂのそれぞれの外周より外方へと突出した防水シート１２、１２の延長部分１２ｂ、１２ｂを突き合わせ、付き合わせられた部分を熱融着して接合する。従って、隣り合ったトンネル内面補修材１１Ａ、１１Ｂの防水シート１２は、完全に一体に繋ぎ合わせられる。
【００７７】
その後、図１０（ｃ）に示すように、熱融着された部分１２ｂ、１２ｂを、隣接するいずれかのトンネル内面補修材の不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間の空隙部に押し込む。本実施例では、熱融着部分１２ｂ、１２ｂは、トンネル内面補修材１Ｂの不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間の空隙部に押し込まれている。
【００７８】
引き続いて、トンネル内面補修材１Ｂをトンネル内面補修材１Ａに密着させ、トンネル内面補修材１Ｂをアンカーボルト４にてコンクリート構造物に固定する。
【００７９】
上記作業を一つのトンネル内面補修材１の四辺において同様に行いながら、図２に示すように、トンネル内面全面にわたってトンネル内面補修材１を取付ける。
【００８０】
上記作業により、トンネル内面補修材１は、互いに密着して設置することができ、また、トンネル内面に取り付けられた各トンネル内面補修材の防水シート１２は、完全に一体に繋ぎ合わせられる。
【００８１】
従って、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、しかも、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係るトンネル内面補修材の一実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るトンネル内面補修材をトンネル内面に取り付けた状態を説明する一部破断された斜視図である。
【図３】本発明に係るトンネル内面補修材の部分断面図である。
【図４】ＦＲＰ格子筋に平板座金部材が取り付けられた状態を説明する斜視図である。
【図５】ＦＲＰ格子筋及び防水シートが重ね合わせられた状態を説明する斜視図である。
【図６】ＦＲＰ格子筋、防水シート、及び、不燃フレキシブル板が重ね合わせられた状態を説明する斜視図である。
【図７】保持手段を構成する平板座金部材の斜視図である。
【図８】保持手段を構成するカップ状座金部材の斜視図である。
【図９】トンネル内面補修材をコンクリート構造物へ取付けた状態を説明する断面図である。
【図１０】トンネル内面補修材のコンクリート構造物への取付け工程を説明する図である。
【図１１】本発明に用いるＦＲＰ格子筋の斜視図である。
【図１２】本発明に用いるＦＲＰ格子筋の交差部分の拡大斜視図である。
【図１３】従来のコンクリート剥落防止方法の施工図である。
【図１４】従来のコンクリート剥落防止方法によるアンカー止め部分を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ トンネル内面補修材
４ アンカーボルト
７ コンクリート面
１１ 不燃フレキシブル板
１２ 防水シート
１３ 弾性スペーサ
２０ 保持手段
２１（２１ａ、２１ｂ） 平板座金部材
２３ カップ状座金部材
２５ ハト目部材
１００ ＦＲＰ格子筋
１０１ 縦補強筋
１０２ 横補強筋
２００ トンネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物であるトンネルの内面におけるコンクリート剥落防止及び防水対策に使用するためのトンネル内面補修材に関し、特に、格子状の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）部材を用いたトンネル内面補修材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの剥落防止方法としては、例えば特許文献１、２に記載されるような、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維を用いた強化繊維シートを、エポキシ樹脂等の室温硬化樹脂を用いて、コンクリート表面に含浸接着させるＦＲＰライニング工法がある。また、Ｌアングルやフラットバーをアンカーボルトで固定する方法、エキスパンドメタルや魚網をアンカーボルトで固定する方法等も用いられている。
【０００３】
ＦＲＰライニング工法は、下地ケレン、プライマー処理、不陸修正、強化繊維シートの含浸接着と多くの工程がかかり、工事費用がかさむ。また、コンクリート表面全面を覆って貼り付けるために、施工後のひび割れ状況の確認が難しく、また、コンクリート隙間等の水分が外部に抜けずに溜まってしまい、コンクリートの耐久性の点で問題があった。
【０００４】
一方、Ｌアングルやフラットバーを、ひび割れに直角方向にアンカーボルトを用いて固定する方法は、ひび割れに対しての拘束効果はあるものの、小さな塊の剥落防止には効果がなく、また面としての剥落防止には効果が少ない。
【０００５】
エキスパンドメタルをアンカーで固定する場合は、エキスパンドメタルの自重が大きく、施工時の安全性に注意が必要である。また、エキスパンドメタル自体が錆びて腐食し、落下して事故を起こす可能性がある。また、魚網では小さな塊の落下には有効であるが、大きな塊には耐荷重力が不足している。
【０００６】
そこで、ＦＲＰライニング工法より安価で、エキスパンドメタルをアンカーで固定する方法より施工が安全で確実な補強ができ、しかも、Ｌアングルやフラットバーや魚網をアンカーにて固定する方法より広範囲なコンクリート剥落防止が可能な方法として、図１１で示すようなＦＲＰ格子筋１００をアンカーボルト、接着樹脂等でコンクリート構造物に取り付ける方法が開発された。
【０００７】
このＦＲＰ格子筋１００は、図１２をも参照するとよりよく理解されるように、通常、垂直に交差して、格子状に配置された複数の補強筋、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とから構成され、各補強筋１０１、１０２は、主にガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維の強化繊維を一方向に並べて、ビニルエステル樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて積層して形成されたものである。また、各補強筋１０１、１０２は補強筋幅（ｗ）が３〜１０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜５ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）３０〜１５０ｍｍの格子板状に形成硬化されて格子状強化繊維シートに形成される。このＦＲＰ格子筋１００は、図１２に示すように補強筋の交差部分の厚さが他の部分の厚さとほぼ等しくなるように成形硬化されている。
【０００８】
このＦＲＰ格子筋１００は、図１３、図１４に示すように、コンクリート７の表面に、アンカーボルト４及び座金５で固定することによって、コンクリート構造物に取りつけられる。
【０００９】
このＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法は、ＦＲＰ格子筋１００が鉄筋と同様の補強効果があり、ＦＲＰ格子筋１００が鉄筋よりも軽くて、腐食も少なく、施工もアンカーで留めることができるため、簡便である。
【特許文献１】特開平３−２２２７３４号公報
【特許文献２】特開平３−２２４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法は、上述のように、このＦＲＰ格子筋１００をアンカーボルト４及び座金５でコンクリート７表面に取り付けるものであり、ＦＲＰ格子筋１００が露出したままであった。そのため、美観上問題があった。そこで、モルタルを吹き付け、ＦＲＰ格子筋１００を被覆することで、ＦＲＰ格子筋１００の定着強度を上げ、補強、補修効果を向上させると共に、外観上の問題をも改善されている。
【００１１】
しかし、モルタルを吹き付けるために、トンネル内面の下地処理、モルタル吹き付け作業等が必要となり、多くの作業時間と、コストの増大を余儀なくした。
【００１２】
また、例えモルタル吹き付けを行ったとしても、従来のＦＲＰ格子筋１００を使用したコンクリート剥落防止方法では、防水対策の点では不十分であった。
【００１３】
以上のことから、ＦＲＰ格子筋１００の本来の補強性を維持したまま、防水性の改良、更には、トンネル内面への取付作業性の更なる向上が望まれていた。
【００１４】
本発明の目的は、コンクリート構造物であるトンネルにおいて、ＦＲＰ格子筋を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能としたトンネル内面補修材を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＦＲＰ格子筋の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れ、また、トンネル内面への取り付け作業性に優れたトンネル内面補修材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係るトンネル内面補修材にて達成される。要約すれば、本発明は、アンカーボルトを用いてトンネルのコンクリート面に固定するトンネル内面補修材であって、
繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋と、前記ＦＲＰ格子筋と略同形状とされる不燃フレキシブル板と、前記ＦＲＰ格子筋と前記不燃フレキシブル板との間に配置される防水シートと、を備え、
前記ＦＲＰ格子筋、前記防水シート、及び、前記不燃フレキシブル板は、複数個所において保持手段にて一体的に保持されており、
前記保持手段を利用してアンカーボルトによりトンネルのコンクリート面に固定することができる、ことを特徴とするトンネル内面補修材が提供される。
【００１７】
本発明の一実施態様によれば、前記防水シートは、その外周縁部が、前記ＦＲＰ格子筋及び前記不燃フレキシブル板の外周より外方へと突出して延在している。
【００１８】
本発明の他の実施態様によれば、前記保持手段は、
前記ＦＲＰ格子筋の両面を挟持する態様で配置された対をなす第１及び第２ワッシャーから成り、第１及び第２ワッシャーの中央部に貫通穴が形成された平板座金部材と、
一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされ、前記開口部にフランジが形成され、前記閉鎖端部に貫通穴が形成されたカップ形状の座金部材と、
を備え、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材の厚さ方向において整列して配置され、
前記前記平板座金部材と前記カップ形状座金部材との間に位置する前記防水シートにも前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材厚さ方向において整列して貫通穴を形成し、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴と前記防水シートの貫通穴とをトンネル内面補修材の厚さ方向に貫通してハト目部材を挿通して、前記ハト目部材の両端部を押圧して外方へと拡開することにより、前記ＦＲＰ格子筋、前記不燃フレキシブル板、及び、前記防水シートを重ね合わせた状態にて一体的に保持する。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、前記不燃フレキシブル板と前記防水シートとの間に弾性スペーサを所定の間隔にて配置する。
【００２０】
本発明の他の実施態様によれば、前記平板座金部材を構成する前記第１及び第２ワッシャーの少なくともいずれかのワッシャーの中央部には、前記ＦＲＰ格子筋の厚さ方向に窪んだ凹部が形成される。
【００２１】
本発明の他の実施態様によれば、前記第１ワッシャー、前記第２ワッシャー及び前記カップ形状座金部材の材料は、ステンレススチール、チタン、真鍮、アルミニウム、セラミックス、又はプラスチックである。
【００２２】
本発明の他の実施態様によれば、前記補強筋は、互いに３０〜１５０ｍｍ離間して格子状に配置される。また、他の実施態様によれば、前記補強筋は、幅が３〜１０ｍｍ、厚さが１〜５ｍｍとされる。
【００２３】
本発明の他の実施態様によれば、前記繊維強化樹脂は強化繊維にマトリクス樹脂を含浸して形成され、前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、また、前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のトンネル内面補修材は、
（１）コンクリート構造物であるトンネルにおいて、ＦＲＰ格子筋を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能とする。
（２）ＦＲＰ格子筋の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れ、また、トンネル内面への取り付け作業性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るトンネル内面補修材を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１〜図３を用いて、本発明のトンネル内面補修材１について説明する。
【００２７】
本実施例にて、トンネル内面補修材１は、図１に示すように、全体形状が矩形状とされ、通常、可搬性及び作業性の点から、縦（Ｌ、Ｌ’）が１ｍ〜２ｍ程度、横（Ｗ、Ｗ’）が０．５〜１ｍ程度とされる。ただ、この寸法に限定されるものではない。トンネル内面補修材１は、図２に示すように、施工時にはトンネル２００のコンクリート７の表面、即ち、トンネル内面にアンカーボルト４にて取り付けられる。
【００２８】
トンネル内面補修材１の概略構成について説明する。
【００２９】
図１〜図３を参照すると、本実施例にて、トンネル内面補修材１は、トンネル内面側に配置される正方形或いは長方形とされる矩形状に切り取られたＦＲＰ格子筋１００と、施工後においてはトンネルの内面を構成する、ＦＲＰ格子筋１００と略同形状の不燃フレキシブル板１１と、ＦＲＰ格子筋１００と不燃フレキシブル板１１との間に配置される防水シート１２と、を備えている。また、不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間には、スペーサとして、例えば、円柱或いは円盤状のゴム材のような弾性部材１３を適所に設置するのが好ましい。
【００３０】
図３に示すように、ＦＲＰ格子筋１００、不燃フレキシブル板１１、及び、防水シート１２は、積層された状態で、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されている。施工時には、トンネル内面補修材１は、図２、図９に示すように、この保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネル２００のコンクリート構造物７に固定される。
【００３１】
本実施例では、トンネル内面補修材１は、実質的に厚さ（Ｔ）が１．０〜４．０ｃｍの板状とされ、トンネル内面補修材１の上面及び下面から突起したものはなく、運搬時の取り扱い、及び、搬送時の積み重ねが容易であり、取り扱い性及び可搬性を著しく良好なものとしている。
【００３２】
また、上述のように、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００の本来の補強性を維持することができ、ＦＲＰ格子筋１００によって大きなコンクリート片の落下を防止することができる。
【００３３】
更に、防水シート１２を有することにより、トンネルコンクリート構造物７の亀裂などからトンネル内へと滲出する水があったとしても、この浸出した水がトンネル内へと直接落下するのを防止することができる。また、施工後のトンネル内面は、不燃フレキシブル板１１にて被覆されることにより、トンネル内での火災を防止することができる。また、美観の点でも優れており、補修後のモルタルの吹き付けなどを必要としない。
【００３４】
次に、トンネル内面補修材１を構成する各部材について説明する。
【００３５】
（ＦＲＰ格子筋）
図４に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成するＦＲＰ格子筋１００を示す。
【００３６】
本実施例のトンネル内面補修材１では、図１１、図１２で説明したものと同様のＦＲＰ格子筋１００を使用する。即ち、本実施例にて、ＦＲＰ格子筋１００は、通常、直交して格子状に配置された複数の補強筋即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とを備えている。各補強筋１０１、１０２は、主にガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維を一方向に並べて、ビニルエステル系樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させたものを複数積層し、硬化して形成される。ＦＲＰ格子筋１００は、通常、補強筋幅（ｗ）が３〜１０ｍｍ、厚さ（ｔ）が１〜５ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）が３０〜１５０ｍｍとされる。上述のように、各補強筋１０１、１０２は互いに直交して配置されるが、所望に応じて互いに９０°以外の所定の角度にて交差し、格子状となるように構成することも可能である。
【００３７】
通常、強化繊維としてガラス繊維を使用した場合には、ＦＲＰ格子筋１００は５００Ｎ／ｍｍ2以上の引張強度、３００００Ｎ／ｍｍ2以上の引張弾性率を有している。
【００３８】
また、このような構成のＦＲＰ格子筋１００は、軽重で、耐食性であり、また曲げやすく、施工性に優れている。また、図１２に示すように、補強筋１０１、１０２の交差部分が他の補強筋部分と同一平面上にあり、全体として薄いシート状とされ、重ねてもかさばらない。
【００３９】
本発明におけるＦＲＰ格子筋１００に使用する強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとし得る。また、マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含むことができる。また、樹脂含浸量は、３０〜７０ｗｔ％とすることができる。
【００４０】
本実施例では、ガラス繊維にビニルエステル樹脂を６０ｗｔ％含浸してＦＲＰ格子筋１００を作製した。また、本実施例で作製したＦＲＰ格子筋１００は、補強筋幅（ｗ）が５ｍｍ、厚さ（ｔ）が２ｍｍ、であり、格子間距離（ｗ１）が５０ｍｍとされ、各補強筋１０１、１０２は互いに直交して配置された。ＦＲＰ格子筋１００の全体形状は、図４にて、縦（Ｌ）が２ｍ、横（Ｗ）が１ｍとした。
【００４１】
本実施例のトンネル内面補修材１は、こうした軽量かつ高強度の連続繊維ＦＲＰ格子筋１００を用いているため、作業がし易く安全で、また大きなコンクリートの剥落防止効果が期待できる。
【００４２】
（防水シート）
図５に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成する防水シート１２を示す。
【００４３】
防水シート１２は、本実施例では、熱可塑性樹脂シートとされ、柔軟性があり、且つ、引き裂き強度が強く、作業現場での熱融着できるものとされる。
【００４４】
従って、厚さ（ｔ２）０．１〜１．５ｍｍの範囲のポリエチレンシートやエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）シートが適している。厚さ（ｔ２）が０．１ｍｍ未満であると、シート自体の強度が弱く、簡単に破けてしまう。また、後述するように、隣り合って配置されたトンネル内面補修材１、１のシート１２、１２を互いに熱融着により繋ぎ合わせる際に簡単に溶けて穴が開いてしまい、熱融着作業ができないか、極めて困難となる。また、１．５ｍｍを超えると、柔軟性に問題が生じ、作業性が悪くなる。
【００４５】
なお、防水シート１２は、図５に示すように、好ましくは、その外周縁部が、トンネル内面補修材１、即ち、他の構成部材であるＦＲＰ格子筋１００や不燃フレキシブル板１１の外周より外方へと突出して延在している。本実施例では、防水シート１２の外周縁部は、適当な長さ（△Ｌ、△Ｗ）、例えば、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝５〜２０ｃｍだけ広く作製しておく。そして、トンネル内面補修材１をトンネル内面に施工するに際して、図１０に示すように、防水シート１２の外周縁部を利用して、隣接して設置されるトンネル内面補修材１の防水シート１２を突き合わせて、熱融着する。これにより、トンネル内面に取り付けられた各トンネル内面補修材の防水シートは、完全に一体に繋ぎ合わせられ、トンネルの亀裂からの漏水がトンネル内面補修材からトンネル内へと落下するのを防止することができる。
【００４６】
図１０に示す防水シート１２の熱融着工程については、後で詳述する。
【００４７】
（不燃フレキシブル板）
図６に、本実施例のトンネル内面補修材１を構成する不燃フレキシブル板１１を示す。
【００４８】
一般に、トンネル内面を補修するに際してトンネル内面補修材１には、最小限で、半径５ｍの曲面に沿って曲がる柔軟性が必要とされる。従って、不燃フレキシブル板１１に対しても、最小限で、半径５ｍの曲面に沿って曲がる柔軟性が要求される。
【００４９】
また、トンネル内面補修施工時には、詳しくは後述するが、トンネル内面補修材をアンカーボルトにより確実にトンネルコンクリート面に固定することが必要とされるので、そのために必要とされるだけの強度を有することが必要である。
【００５０】
この条件を満たすため、本実施例では、不燃フレキシブル板は、厚み（ｔ１）が３〜８ｍｍの範囲とされ、曲げ強度が２０ＭＰａ以上、１８０ｍｍスパンの曲げ変位が２０ｍｍ以上あるフレキシブルボードとされる。更に、このようなフレキシブルボードには、不燃性が要求される。
【００５１】
本発明にて、「不燃性」とは、ＪＩＳ Ａ１３２１「建築物の内装材料及び公報の難燃性試験方法」に基づく「難燃２級以上」を意味するものとする。
【００５２】
上記特性を満足するものとして、本実施例では、株式会社クラレ製のパワロン（商品名）が好適に使用可能であり、本実施例では、パワロンＲＦＳ４００×１８（商品名）を使用した。この不燃フレキシブル板、即ち、不燃性のフレキシブルボードは、厚み（ｔ１）が４ｍｍ、曲げ強度が３３ＭＰａ、１８０ｍｍスパンの曲げ変位が２２ｍｍ、不燃性は、上記「難燃２級以上」のものであった。
【００５３】
上述したように、トンネル内面補修材１を構成する矩形状とされる上記各部材、即ち、ＦＲＰ格子筋１００、不燃フレキシブル板１１、及び、防水シート１２は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持されている。施工時には、トンネル内面補修材１は、図２及び図９に示すように、保持手段２０を利用してアンカーボルト４によりトンネル２００のコンクリート構造物７に固定される。
【００５４】
（保持手段及びトンネル内面補修材組み立て）
次に、図３、図４、図７、図８を参照して保持手段２０について説明する。
【００５５】
本実施例にて、保持手段２０は、ＦＲＰ格子筋１００の両面を挟持する態様で配置された対をなす、本実施例では、矩形状の第１、第２ワッシャーから成る平板座金部材２１（２１ａ、２１ｂ）を備えている。座金部材２１の中央部には、即ち、第１、第２ワッシャー２１ａ、２１ｂの中央部には、貫通穴２２（２２ａ、２２ｂ）が形成されている。
【００５６】
更に、説明すると、本実施例では、施工時においてトンネルコンクリート面側に配置される第１ワッシャー２１ａは、図４、図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の補強筋１０１、１０２の補強筋幅ｗを含む格子１升と略同じ形状（一辺の長さ＝ｗ１＋２×ｗ）の略正方形の例えばＳＵＳ製ワッシャーとされる。
【００５７】
第１ワッシャー２１ａと対向して、ＦＲＰ格子筋１００の他面側に配置される第２ワッシャー２１ｂは、第１ワッシャー２１ａと異なる外形状とすることもできるが、本実施例では、第１ワッシャー２１ａと同様の外形状とされる。つまり、第２ワッシャー２１ｂも又、図４、図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の補強筋１０１、１０２の補強筋幅ｗを含む格子１升と略同じ形状（一辺の長さ＝ｗ１＋２×ｗ）の略正方形の例えばＳＵＳ製ワッシャーとされる。
【００５８】
ただ、好ましくは、平板座金部材２１を構成する第１及び第２ワッシャー２１ａ、２１ｂの少なくともいずれかのワッシャーは、本実施例では、第２ワッシャー２１ｂは、図３及び図７に示すように、ＦＲＰ格子筋１００の開口部（格子の升目）１００ａに相当する部分が、ＦＲＰ格子筋１００の厚さ方向に僅かに窪んだ凹部２１ｂ’とされ、この凹部２１ｂ’がＦＲＰ格子筋１００の開口部１００ａに嵌り合う形状とされている。
【００５９】
勿論、第１ワッシャー２１ａも又、第２ワッシャー２１ｂと同様に、ＦＲＰ格子筋１００の開口部（格子の升目）１００ａに相当する部分を、ＦＲＰ格子筋１００の厚さ方向に僅かに窪ませ、即ち、図３、図７にて上方へと突出した凹部を形成し、この凹部がＦＲＰ格子筋１００の開口部１００ａに嵌り合う形状とすることもできる。
【００６０】
更に、保持手段２０は、一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされる胴部２３ａを備えた、所謂、カップ形状の座金部材２３を有している。胴部開口部にはフランジ２３ｂが形成されている。また、閉鎖端部である胴部底部の中央部には貫通穴２４が形成されている。
【００６１】
このカップ形状座金部材２３は、図３及び図６に示すように、保持手段２０によるトンネル内面補修材１の組み立てに際しては、不燃フレキシブル板１１に形成された穴１１ａ、即ち、カップ形状座金部材２３の胴部２３ａの直径と同じか、僅かに大きくされた開口１１ａに挿入され、取り付けられる。
【００６２】
第１、第２ワッシャー２１及びカップ形状座金部材２３の材料は、錆が発生しない材料とされ、例えば、ステンレススチール、チタン、真鍮、又はアルミニウムなどの金属材料、更には、セラミックス又はプラスチックで作製することができる。
【００６３】
トンネル内面補修材１を組み立てる際には、先ず、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１を重ね合わせ、これらＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持される。
【００６４】
通常、保持手段２０は、図４に示すように、トンネル内面補修材１の縦手方向及び横方向に、Ｐ＝３０〜６０ｃｍ程度の間隔で配置される。本実施例では、略５０ｃｍの間隔にて配置した。
【００６５】
保持手段２０が配置される箇所において、第１、第２ワッシャーから成る平板座金部材２１（２１ａ、２１ｂ）がＦＲＰ格子筋１００の升目１００ａに適合して設置される。トンネル内面補修材１の厚さ方向において、この設置された平板座金部材２１と同じ位置において、不燃フレキシブル板１１に開口１１ａが形成され、この開口１１ａにカップ形状座金部材２３が設置される。
【００６６】
また、防水シート１２には、図３及び図５に示すように、トンネル内面補修材１の厚さ方向において、この設置された平板座金部材２１の貫通穴２２と整列して開口１２ａが形成される。
【００６７】
ここで、トンネル内面補修材１の厚さ方向に整列した、カップ形状座金部材２３、防水シート１２及び平板座金部材２１の貫通穴２４、１２ａ及び２２を貫通して、ハト目部材２５が挿通される。ハト目部材２５の両端部を押圧して外方へと拡開し、フランジ２５ａ、２５ｂを形成することにより、カップ形状座金部材２３と平板座金部材２１とを一体的に保持する。即ち、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、重ね合わせられた状態にて、これらＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１は、複数個所において保持手段２０にて一体的に保持される。これにより、トンネル内面補修材１が作製される。
【００６８】
なお、不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間には、直径３０〜５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度の円柱或いは円盤状のゴム材のような弾性スペーサ１３を適所に所定間隔にて、例えば、６〜９個／ｍ2にて設置するのが好ましい。斯かるゴム材１３は、予め不燃フレキシブル板１１又は防水シート１２に接着剤にて接着しておき、その後、ＦＲＰ格子筋１００、防水シート１２、及び、不燃フレキシブル板１１を重ね合わせるようにするのが好適である。
【００６９】
このように、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００の補強力を維持でき、現場への搬送性に優れている。
【００７０】
（トンネル内面補修材の施工）
図９及び図１０を参照して、トンネル内面補修材１の施工方法について説明する。
【００７１】
本実施例にて、トンネル内面補修材１として、図１にて、縦（Ｌ）が２ｍ、横（Ｗ）が１ｍ、厚さ（Ｔ）が２．５ｃｍのものを作製した。なお、後述するように、縦（Ｌ’）は２．２ｍ、横（Ｗ’）は１．２ｍであった。
【００７２】
このトンネル内面補修材１は、極めて可搬性良く、施工現場へと搬送することができた。
【００７３】
施工時には、トンネル内面補修材１は、図９に示すように、保持手段２０を構成するハト目２５の中心穴２５ｃを利用して拡張式アンカーボルト４を挿入し、コンクリート面に打ち込み、それによって、トンネル２００のコンクリート構造物に固定することができた。また、この取り付け作業は、極めて容易に実施することができた。
【００７４】
図１０（ａ）は、一つのトンネル内面補修材１Ａが、コンクリート７の内面にアンカーボルト４により取り付けられ、他のトンネル内面補修材１Ｂが、トンネル内面補修材１Ａに隣り合って取り付けられる状態を示している。
【００７５】
上述したように、トンネル内面補修材１Ａ、１Ｂの防水シート１２は、トンネル内面補修材１Ａ、１Ｂの外周より適当な長さ（△Ｌ、△Ｗ）、例えば、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝５〜２０ｃｍだけ広く作製されている。本実施例では、長さ（△Ｌ、△Ｗ）＝１０ｃｍとした。
【００７６】
トンネル内面補修材１Ｂをトンネル内面補修材１Ａの側に密着して固定するために、先ず、トンネル内面補修材１Ｂは、図１０（ｂ）に示すように、先にコンクリート構造物に固定されているトンネル内面補修材１Ａに対して隣接して、且つ、所定の距離離れて配置される。次いで、図示するように、隣り合ったトンネル内面補修材１Ａ、１Ｂのそれぞれの外周より外方へと突出した防水シート１２、１２の延長部分１２ｂ、１２ｂを突き合わせ、付き合わせられた部分を熱融着して接合する。従って、隣り合ったトンネル内面補修材１１Ａ、１１Ｂの防水シート１２は、完全に一体に繋ぎ合わせられる。
【００７７】
その後、図１０（ｃ）に示すように、熱融着された部分１２ｂ、１２ｂを、隣接するいずれかのトンネル内面補修材の不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間の空隙部に押し込む。本実施例では、熱融着部分１２ｂ、１２ｂは、トンネル内面補修材１Ｂの不燃フレキシブル板１１と防水シート１２との間の空隙部に押し込まれている。
【００７８】
引き続いて、トンネル内面補修材１Ｂをトンネル内面補修材１Ａに密着させ、トンネル内面補修材１Ｂをアンカーボルト４にてコンクリート構造物に固定する。
【００７９】
上記作業を一つのトンネル内面補修材１の四辺において同様に行いながら、図２に示すように、トンネル内面全面にわたってトンネル内面補修材１を取付ける。
【００８０】
上記作業により、トンネル内面補修材１は、互いに密着して設置することができ、また、トンネル内面に取り付けられた各トンネル内面補修材の防水シート１２は、完全に一体に繋ぎ合わせられる。
【００８１】
従って、本実施例のトンネル内面補修材１は、ＦＲＰ格子筋１００を簡便に且つ強力にトンネル内面に固定でき、しかも、コンクリート剥落を防止すると共に、防水対策をも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係るトンネル内面補修材の一実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るトンネル内面補修材をトンネル内面に取り付けた状態を説明する一部破断された斜視図である。
【図３】本発明に係るトンネル内面補修材の部分断面図である。
【図４】ＦＲＰ格子筋に平板座金部材が取り付けられた状態を説明する斜視図である。
【図５】ＦＲＰ格子筋及び防水シートが重ね合わせられた状態を説明する斜視図である。
【図６】ＦＲＰ格子筋、防水シート、及び、不燃フレキシブル板が重ね合わせられた状態を説明する斜視図である。
【図７】保持手段を構成する平板座金部材の斜視図である。
【図８】保持手段を構成するカップ状座金部材の斜視図である。
【図９】トンネル内面補修材をコンクリート構造物へ取付けた状態を説明する断面図である。
【図１０】トンネル内面補修材のコンクリート構造物への取付け工程を説明する図である。
【図１１】本発明に用いるＦＲＰ格子筋の斜視図である。
【図１２】本発明に用いるＦＲＰ格子筋の交差部分の拡大斜視図である。
【図１３】従来のコンクリート剥落防止方法の施工図である。
【図１４】従来のコンクリート剥落防止方法によるアンカー止め部分を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ トンネル内面補修材
４ アンカーボルト
７ コンクリート面
１１ 不燃フレキシブル板
１２ 防水シート
１３ 弾性スペーサ
２０ 保持手段
２１（２１ａ、２１ｂ） 平板座金部材
２３ カップ状座金部材
２５ ハト目部材
１００ ＦＲＰ格子筋
１０１ 縦補強筋
１０２ 横補強筋
２００ トンネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンカーボルトを用いてトンネルのコンクリート面に固定するトンネル内面補修材であって、
繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋と、前記ＦＲＰ格子筋と略同形状とされる不燃フレキシブル板と、前記ＦＲＰ格子筋と前記不燃フレキシブル板との間に配置される防水シートと、を備え、
前記ＦＲＰ格子筋、前記防水シート、及び、前記不燃フレキシブル板は、複数個所において保持手段にて一体的に保持されており、
前記保持手段を利用してアンカーボルトによりトンネルのコンクリート面に固定することができる、ことを特徴とするトンネル内面補修材。
【請求項２】
前記防水シートは、その外周縁部が、前記ＦＲＰ格子筋及び前記不燃フレキシブル板の外周より外方へと突出して延在していることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内面補修材。
【請求項３】
前記保持手段は、
前記ＦＲＰ格子筋の両面を挟持する態様で配置された対をなす第１及び第２ワッシャーから成り、第１及び第２ワッシャーの中央部に貫通穴が形成された平板座金部材と、
一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされ、前記開口部にフランジが形成され、前記閉鎖端部に貫通穴が形成されたカップ形状の座金部材と、
を備え、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材の厚さ方向において整列して配置され、
前記前記平板座金部材と前記カップ形状座金部材との間に位置する前記防水シートにも前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材厚さ方向において整列して貫通穴を形成し、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴と前記防水シートの貫通穴とをトンネル内面補修材の厚さ方向に貫通してハト目部材を挿通して、前記ハト目部材の両端部を押圧して外方へと拡開することにより、前記ＦＲＰ格子筋、前記不燃フレキシブル板、及び、前記防水シートを重ね合わせた状態にて一体的に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル内面補修材。
【請求項４】
前記不燃フレキシブル板と前記防水シートとの間に弾性スペーサを所定の間隔にて配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項５】
前記平板座金部材を構成する前記第１及び第２ワッシャーの少なくともいずれかのワッシャーの中央部には、前記ＦＲＰ格子筋の厚さ方向に窪んだ凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項６】
前記第１ワッシャー、前記第２ワッシャー及び前記カップ形状座金部材の材料は、ステンレススチール、チタン、真鍮、アルミニウム、セラミックス、又はプラスチックであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項７】
前記補強筋は、互いに３０〜１５０ｍｍ離間して格子状に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項８】
前記補強筋は、幅が３〜１０ｍｍ、厚さが１〜５ｍｍと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内面補修材。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂は強化繊維にマトリクス樹脂を含浸して形成され、前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、また、前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含む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内面補修材。
【請求項１】
アンカーボルトを用いてトンネルのコンクリート面に固定するトンネル内面補修材であって、
繊維強化樹脂である補強筋を格子状に配置して形成され、全体形状が矩形状とされるＦＲＰ格子筋と、前記ＦＲＰ格子筋と略同形状とされる不燃フレキシブル板と、前記ＦＲＰ格子筋と前記不燃フレキシブル板との間に配置される防水シートと、を備え、
前記ＦＲＰ格子筋、前記防水シート、及び、前記不燃フレキシブル板は、複数個所において保持手段にて一体的に保持されており、
前記保持手段を利用してアンカーボルトによりトンネルのコンクリート面に固定することができる、ことを特徴とするトンネル内面補修材。
【請求項２】
前記防水シートは、その外周縁部が、前記ＦＲＰ格子筋及び前記不燃フレキシブル板の外周より外方へと突出して延在していることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内面補修材。
【請求項３】
前記保持手段は、
前記ＦＲＰ格子筋の両面を挟持する態様で配置された対をなす第１及び第２ワッシャーから成り、第１及び第２ワッシャーの中央部に貫通穴が形成された平板座金部材と、
一端が開口し、他端が閉鎖している断面Ｕ字形状とされ、前記開口部にフランジが形成され、前記閉鎖端部に貫通穴が形成されたカップ形状の座金部材と、
を備え、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材の厚さ方向において整列して配置され、
前記前記平板座金部材と前記カップ形状座金部材との間に位置する前記防水シートにも前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴とはトンネル内面補修材厚さ方向において整列して貫通穴を形成し、
前記平板座金部材の貫通穴と前記カップ形状座金部材の貫通穴と前記防水シートの貫通穴とをトンネル内面補修材の厚さ方向に貫通してハト目部材を挿通して、前記ハト目部材の両端部を押圧して外方へと拡開することにより、前記ＦＲＰ格子筋、前記不燃フレキシブル板、及び、前記防水シートを重ね合わせた状態にて一体的に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル内面補修材。
【請求項４】
前記不燃フレキシブル板と前記防水シートとの間に弾性スペーサを所定の間隔にて配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項５】
前記平板座金部材を構成する前記第１及び第２ワッシャーの少なくともいずれかのワッシャーの中央部には、前記ＦＲＰ格子筋の厚さ方向に窪んだ凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項６】
前記第１ワッシャー、前記第２ワッシャー及び前記カップ形状座金部材の材料は、ステンレススチール、チタン、真鍮、アルミニウム、セラミックス、又はプラスチックであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項７】
前記補強筋は、互いに３０〜１５０ｍｍ離間して格子状に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のトンネル内面補修材。
【請求項８】
前記補強筋は、幅が３〜１０ｍｍ、厚さが１〜５ｍｍと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内面補修材。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂は強化繊維にマトリクス樹脂を含浸して形成され、前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の無機繊維；ボロン、チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、また、前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は、ＭＭＡ樹脂を少なくとも一種以上含む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内面補修材。
【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】
【公開番号】特開２００９−２２８２４３（Ｐ２００９−２２８２４３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２５７０（Ｐ２００８−７２５７０）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（５９９１０４３６９）日鉄コンポジット株式会社 (51)
【出願人】（３０４０５７４３８）Ｔ＆日本メンテ開発株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（５９９１０４３６９）日鉄コンポジット株式会社 (51)
【出願人】（３０４０５７４３８）Ｔ＆日本メンテ開発株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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