トンネル安定化及び漏水し難い施行方法
【課題】 ＮＡＴＭ工法における２次覆工コンクリート施工時の防水工として、裏面排水における効果的な排水構造と併せて覆工面の亀裂発生の防止工法を提供する。
【解決手段】 インバートに設置されるスパンシールと呼称される止水板５と防水シート１の下端部を一体化した構造とする。また、インバート工のない場合は、不等沈下をを抑制するために２次覆工コンクリート基礎部に流用ズリに代えてコンクリートを打設する。その置換コンクリート８上部に止水板を設け、上記と同様に防水シート下端部と止水板を一体化する。さらに１次覆工コンクリートと防水シートで挟まれた最下部に導水パイプ４を設置する。
【解決手段】 インバートに設置されるスパンシールと呼称される止水板５と防水シート１の下端部を一体化した構造とする。また、インバート工のない場合は、不等沈下をを抑制するために２次覆工コンクリート基礎部に流用ズリに代えてコンクリートを打設する。その置換コンクリート８上部に止水板を設け、上記と同様に防水シート下端部と止水板を一体化する。さらに１次覆工コンクリートと防水シートで挟まれた最下部に導水パイプ４を設置する。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネル覆工コンクリート防水工のうち、裏面排水に係わる漏水対策施行方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル覆工面からの漏水はその維持管理において、トンネル内部設備の機能低下や覆工の劣化を早める要因になる事や、寒冷地においてはツララの発生原因、路面凍結によるスリップ事故、氷柱の生成による交通障害の要因ともなり、解決すべき重要な問題となっている。
トンネル覆工面の漏水対策は、表面の症状に対応した処理として、漏水が発生している亀裂に沿って充鎮材を塗布又は注入して止水する方法や、漏水が比較的集中している場合はコンクリート面に導水設備を設置してトンネルの排水設備に導く工法が一般的である。
この様な修復工法では、充鎮材の劣化や凍結融解等による破損等から再び漏水が発生してその補修を繰り返す事になり、トンネルの維持補修の大きな負担となっていた。
従来のトンネル施工時の漏水対策は、トンネル防水工として二次覆工コンクリート施工時の防水シートの設置と裏面排水を実施するものとなっている。防水シートはこれまで一次コンクリートの吹付けコンクリートに鋲打ちにより固定設置されてきた。
これまでのトンネル設計段階においては、トンネル防水工の内容について従来の施工方法をそのまま準拠することが普通に行なわれ、特段のケースを除くとその防水構造の繊細図に言及する事は稀であり、その結果トンネル防水工や裏面排水工についての積極的な提案や改善策が少ない分野となっている。そのためにトンネル防水工を含む工事全体は、施工現場の裁量に委ねられた部分が多い事から、漏水問題を含むトンネルの出来映えに大きな差異を生じる結果を招く要因となっていた。
これまでのトンネル漏水対応におけるトンネル構造と施工方法の問題は以下に示すように多岐にわたっている。
１．二次覆工コンクリートの基礎地盤は、セントル型枠の安定の為、基礎部を掘削ズリ等の埋め戻し材による転圧処理で対応するのが一般的であるが、転圧不足や基礎地盤部の緩み、及び劣化が進行した場合には二次覆工コンクリートの充鎮による加重によって、二次覆工コンクリート全体の不等沈下・ズレが発生しやすい問題があった。
この様な施工の場合二次覆工コンクリートは不等沈下し易くなり、その場合二次覆工コンクリートに亀裂が発生する原因となって、その亀裂より漏水が発生する事となる。
以上の二次覆工コンクリートの不等沈下の発生は、先に既に設置されているモルタル吹付け一次コンクリート下端部にコンクリート釘等で固定済みのドレーン材・防水シートを含む裏面排水材は、二次覆工コンクリートの不等沈下・ズレ等によって変形・脱落・押し潰し等の現象に繋がっている事を確認した。
このために裏面排水からの排水が不十分となり、湧水の貯留を招く原因に繋がる事から、これらの排水構造では漏水の原因を根本的に排除できない問題があった。
２．従来の防水工のうち縦断排水となるドレーン材は、ドレーン材までの高さが少なくとも数十センチ在る事から、この高さの水頭部が二次覆工コンクリートの背面に貯留を許す構造となっているため、この貯留した水頭部が漏水の原因となっていた。
３．これまでの設計施工要領では、防水シート工の実施はこのドレーン材の設置後に施工するものであることから、防水シートの端部はインバート工のない場合には、直接基礎地盤にコンクリート釘等で固定するか、ベースコンクリートを打設した箇所に同じくコンクリート釘等で固定するものとなっている。これらの施工方法では防水シートの端部処理が何れもコンクリート釘等の固定である事から集水した湧水の漏水に対する信頼性が不十分であったと言える。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はトンネル覆工面からの漏水対策がトンネルの維持・管理上の問題となっていることから、漏水の原因となる覆工面の亀裂や湧水は、トンネル施工時の初生的に発生する各機能の不備にあることに着目して進められ、その課題を解消する為に二次覆工コンクリート施工時や、インバート施工時に対応可能な構造と施工方法について調査研究を進めたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１は「従来の技術１．」より二次覆工コンクリート基礎地盤に問題が有ることが判り、基礎部分の掘削ズリを流用して転圧締堅めして型枠をセットするのが現状であるが、ズリの流用ではマニュアルに見えない管理上の問題や・ズリの性状等の原因が潜んでいて、マニュアル化して適性管理するには流用ズリの利用を当該置き換えコンクリートに変更する事で可能となる。そのためこれまでズリ上部に生コンを打設し止水板を設置してきたが、当該請求項ではズリ基礎部分のコンクリートでの置き換えによる事と上部の二次覆工コンクリートに接する面迄置き換えコンクリートの一体物とし、上部に止水板を設置する事で効果的な止水の目的を達成する事ができる。
請求項２はこれまで防水シートは、一次覆工コンクリート壁面へ固定されてきたが、壁面途中での固定よりも止水板へ固定する事により止水処理が容易になる。固定方法は特定しないが、接着、溶着、ピン・ビス止め、カシメ、プレートによるボルト締め等多種に及ぶものである。または止水板と防水シートとが一体ものであってもよい。
請求項３は請求項２の方法とほぼ同じであるが、基礎部分が当初よりインバートコンクリートで安定している両端に止水板の代わりにスパンシールが設置してある物で、そのスパンシールと防水シートを固定・接合すること、又はスパンシールと防水シートとが一体となったものを使用しても良い。
請求項４は防水シートと止水板・スパンシールいづれかと一体となった構造と一次覆工コンクリート基礎部に誘導水パイプを設置し排水パイプに接続する構造とする事で当該漏水対策工として十分な効果を期待できる事となる。
【発明の実施形態】
【０００５】
本発明の着眼点は、これまでのトンネル施工と維持補修工を実施してきた調査・研究結果から、トンネルの維持管理上の問題となっているトンネルの漏水の多くが、これまでのトンネル防水工の設計・施工方法そのものに起因するものが多く含まれていることを見出し、この結果漏水対策の為には覆工コンクリートの背面の止水性の向上と排水機能の維持が不可欠との結論を得、その改善策として各請求項に示す漏水が発生し難いトンネル防水工法の構造と施工方法を提供するものである。
現在標準施工法となっているＮＡＴＭ工法によるトンネル施工において、トンネル二次覆工コンクリート施工時の防水工として、防水シートからの漏水を抑止するためには防水シートの下端部がインバート工に設置されるスパンシールと呼称される止水板と一体化した構造が漏水防止に効果的であることが判明した。又インバート工のない場合には二次覆工コンクリート基礎部に置き換えコンクリートを施工して同様に一体化すると共に、不等沈下を抑制することが漏水防止に効果的であることも判明した。
更にこの様な施工方法が覆工コンクリートの亀裂発生防止にも効果的であることが明らかになり、このようなトンネルを提供する事により、覆工面からの漏水対策に大きく貢献するものと期待される。このようなトンネル防水工において漏水対策が継続する為には、二次覆工背面の湧水を安定して排水する排水構造が必要であり、その排水機能が土砂や遊離石灰等による目詰まりがし難い機能を備えたトンネル漏水対策構造が不可欠である。
以上の様な事から二次覆工コンクリート打設前の基礎造りから確実な立ち上げが必要である事が理解できる。当該請求項１は基礎部に通常流用ズリを使用してきたが、それに変えて生コンコンクリートを打設して立ち上げる工法が確実な仕上がりに繋がるものと検証したものであり、止水板を一体化することで漏水対策にも有効となり各々の機能を充分に発揮できる事となる。
また請求項２及び３は、防水シートと止水板・スパンシール何れかを特定はしないが接着、溶着、ビス、ピン止め、カシメ、プレートでのボルト止め、等多種多様であるが、どれを選択しても良く、一体とした構造とする。
請求項４は一次覆工コンクリートと防水シートで挟まれた最下部へ導水パイプを設置する事で十分な漏水対策を安定して可能となる。
【実施例】
【０００６】
以下図面を参照に説明する。
図１はインバートコンクリート有りの断面図であるが、トンネル底部基礎をコンクリートで安定化させた工法である。導水▲４▼ポリパイプを▲８▼インバートコンクリートの上部、凹みへ設置する事で安定した排水に繋がる。▲１▼防水シートは▲２▼メッシュチューブ・▲４▼ポリパイプを覆って▲５▼スパンシール（止水板）と一体化し、固定している。
図２は置換コンクリートを行なった施工図である。
既存工法では▲６▼置換コンクリート部は流用ズリを使用し、締固めが行なわれてきた。
また通常の当該施工打設の場合▲６▼置換コンクリート側部から下部にかけては地山と馴染ませ一体化させるためランダムに異形状態となる。他の点については図１と同じであるが、▲５▼止水板が▲６▼置換コンクリートの上部に設置する事で▲１▼防水シート及び導水▲４▼ポリパイプの機能が生きてくるものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の様なことから当該工法は漏水対策を考えながら調査検証を行なった結果、トンネルの施工工法全般に及ぶ検討を迫られ、実際上ほんの些細な事ではあるが、コンクリート打設前の基礎部分に原因を見出したものである。結果当該漏水対策を推進する事で、トンネル工法・施工上の改善に繋がり二次覆工コンクリートへの亀裂の防止、特にコンクリート内壁の頭部の亀裂は殆ど防止できる事となる。引いては亀裂からの湧水・漏水の心配も無くなり維持管理の補修経費の大幅な低減効果が期待でき、冬期間の漏水凍結による各種障害・事故等も防げる事となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】 本発明のインバートコンクリート有り断面図
【図２】 本発明のインバートコンクリート無しの断面図（置換コンクリート用）
【符号の説明】
▲１▼防水シート
▲２▼メッシュチューブ
▲３▼押さえ金物
▲４▼ポリパイプ
▲５▼接着型止水板
▲６▼置換コンクリート
▲７▼鉄筋
▲８▼インバートコンクリート
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネル覆工コンクリート防水工のうち、裏面排水に係わる漏水対策施行方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル覆工面からの漏水はその維持管理において、トンネル内部設備の機能低下や覆工の劣化を早める要因になる事や、寒冷地においてはツララの発生原因、路面凍結によるスリップ事故、氷柱の生成による交通障害の要因ともなり、解決すべき重要な問題となっている。
トンネル覆工面の漏水対策は、表面の症状に対応した処理として、漏水が発生している亀裂に沿って充鎮材を塗布又は注入して止水する方法や、漏水が比較的集中している場合はコンクリート面に導水設備を設置してトンネルの排水設備に導く工法が一般的である。
この様な修復工法では、充鎮材の劣化や凍結融解等による破損等から再び漏水が発生してその補修を繰り返す事になり、トンネルの維持補修の大きな負担となっていた。
従来のトンネル施工時の漏水対策は、トンネル防水工として二次覆工コンクリート施工時の防水シートの設置と裏面排水を実施するものとなっている。防水シートはこれまで一次コンクリートの吹付けコンクリートに鋲打ちにより固定設置されてきた。
これまでのトンネル設計段階においては、トンネル防水工の内容について従来の施工方法をそのまま準拠することが普通に行なわれ、特段のケースを除くとその防水構造の繊細図に言及する事は稀であり、その結果トンネル防水工や裏面排水工についての積極的な提案や改善策が少ない分野となっている。そのためにトンネル防水工を含む工事全体は、施工現場の裁量に委ねられた部分が多い事から、漏水問題を含むトンネルの出来映えに大きな差異を生じる結果を招く要因となっていた。
これまでのトンネル漏水対応におけるトンネル構造と施工方法の問題は以下に示すように多岐にわたっている。
１．二次覆工コンクリートの基礎地盤は、セントル型枠の安定の為、基礎部を掘削ズリ等の埋め戻し材による転圧処理で対応するのが一般的であるが、転圧不足や基礎地盤部の緩み、及び劣化が進行した場合には二次覆工コンクリートの充鎮による加重によって、二次覆工コンクリート全体の不等沈下・ズレが発生しやすい問題があった。
この様な施工の場合二次覆工コンクリートは不等沈下し易くなり、その場合二次覆工コンクリートに亀裂が発生する原因となって、その亀裂より漏水が発生する事となる。
以上の二次覆工コンクリートの不等沈下の発生は、先に既に設置されているモルタル吹付け一次コンクリート下端部にコンクリート釘等で固定済みのドレーン材・防水シートを含む裏面排水材は、二次覆工コンクリートの不等沈下・ズレ等によって変形・脱落・押し潰し等の現象に繋がっている事を確認した。
このために裏面排水からの排水が不十分となり、湧水の貯留を招く原因に繋がる事から、これらの排水構造では漏水の原因を根本的に排除できない問題があった。
２．従来の防水工のうち縦断排水となるドレーン材は、ドレーン材までの高さが少なくとも数十センチ在る事から、この高さの水頭部が二次覆工コンクリートの背面に貯留を許す構造となっているため、この貯留した水頭部が漏水の原因となっていた。
３．これまでの設計施工要領では、防水シート工の実施はこのドレーン材の設置後に施工するものであることから、防水シートの端部はインバート工のない場合には、直接基礎地盤にコンクリート釘等で固定するか、ベースコンクリートを打設した箇所に同じくコンクリート釘等で固定するものとなっている。これらの施工方法では防水シートの端部処理が何れもコンクリート釘等の固定である事から集水した湧水の漏水に対する信頼性が不十分であったと言える。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はトンネル覆工面からの漏水対策がトンネルの維持・管理上の問題となっていることから、漏水の原因となる覆工面の亀裂や湧水は、トンネル施工時の初生的に発生する各機能の不備にあることに着目して進められ、その課題を解消する為に二次覆工コンクリート施工時や、インバート施工時に対応可能な構造と施工方法について調査研究を進めたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１は「従来の技術１．」より二次覆工コンクリート基礎地盤に問題が有ることが判り、基礎部分の掘削ズリを流用して転圧締堅めして型枠をセットするのが現状であるが、ズリの流用ではマニュアルに見えない管理上の問題や・ズリの性状等の原因が潜んでいて、マニュアル化して適性管理するには流用ズリの利用を当該置き換えコンクリートに変更する事で可能となる。そのためこれまでズリ上部に生コンを打設し止水板を設置してきたが、当該請求項ではズリ基礎部分のコンクリートでの置き換えによる事と上部の二次覆工コンクリートに接する面迄置き換えコンクリートの一体物とし、上部に止水板を設置する事で効果的な止水の目的を達成する事ができる。
請求項２はこれまで防水シートは、一次覆工コンクリート壁面へ固定されてきたが、壁面途中での固定よりも止水板へ固定する事により止水処理が容易になる。固定方法は特定しないが、接着、溶着、ピン・ビス止め、カシメ、プレートによるボルト締め等多種に及ぶものである。または止水板と防水シートとが一体ものであってもよい。
請求項３は請求項２の方法とほぼ同じであるが、基礎部分が当初よりインバートコンクリートで安定している両端に止水板の代わりにスパンシールが設置してある物で、そのスパンシールと防水シートを固定・接合すること、又はスパンシールと防水シートとが一体となったものを使用しても良い。
請求項４は防水シートと止水板・スパンシールいづれかと一体となった構造と一次覆工コンクリート基礎部に誘導水パイプを設置し排水パイプに接続する構造とする事で当該漏水対策工として十分な効果を期待できる事となる。
【発明の実施形態】
【０００５】
本発明の着眼点は、これまでのトンネル施工と維持補修工を実施してきた調査・研究結果から、トンネルの維持管理上の問題となっているトンネルの漏水の多くが、これまでのトンネル防水工の設計・施工方法そのものに起因するものが多く含まれていることを見出し、この結果漏水対策の為には覆工コンクリートの背面の止水性の向上と排水機能の維持が不可欠との結論を得、その改善策として各請求項に示す漏水が発生し難いトンネル防水工法の構造と施工方法を提供するものである。
現在標準施工法となっているＮＡＴＭ工法によるトンネル施工において、トンネル二次覆工コンクリート施工時の防水工として、防水シートからの漏水を抑止するためには防水シートの下端部がインバート工に設置されるスパンシールと呼称される止水板と一体化した構造が漏水防止に効果的であることが判明した。又インバート工のない場合には二次覆工コンクリート基礎部に置き換えコンクリートを施工して同様に一体化すると共に、不等沈下を抑制することが漏水防止に効果的であることも判明した。
更にこの様な施工方法が覆工コンクリートの亀裂発生防止にも効果的であることが明らかになり、このようなトンネルを提供する事により、覆工面からの漏水対策に大きく貢献するものと期待される。このようなトンネル防水工において漏水対策が継続する為には、二次覆工背面の湧水を安定して排水する排水構造が必要であり、その排水機能が土砂や遊離石灰等による目詰まりがし難い機能を備えたトンネル漏水対策構造が不可欠である。
以上の様な事から二次覆工コンクリート打設前の基礎造りから確実な立ち上げが必要である事が理解できる。当該請求項１は基礎部に通常流用ズリを使用してきたが、それに変えて生コンコンクリートを打設して立ち上げる工法が確実な仕上がりに繋がるものと検証したものであり、止水板を一体化することで漏水対策にも有効となり各々の機能を充分に発揮できる事となる。
また請求項２及び３は、防水シートと止水板・スパンシール何れかを特定はしないが接着、溶着、ビス、ピン止め、カシメ、プレートでのボルト止め、等多種多様であるが、どれを選択しても良く、一体とした構造とする。
請求項４は一次覆工コンクリートと防水シートで挟まれた最下部へ導水パイプを設置する事で十分な漏水対策を安定して可能となる。
【実施例】
【０００６】
以下図面を参照に説明する。
図１はインバートコンクリート有りの断面図であるが、トンネル底部基礎をコンクリートで安定化させた工法である。導水▲４▼ポリパイプを▲８▼インバートコンクリートの上部、凹みへ設置する事で安定した排水に繋がる。▲１▼防水シートは▲２▼メッシュチューブ・▲４▼ポリパイプを覆って▲５▼スパンシール（止水板）と一体化し、固定している。
図２は置換コンクリートを行なった施工図である。
既存工法では▲６▼置換コンクリート部は流用ズリを使用し、締固めが行なわれてきた。
また通常の当該施工打設の場合▲６▼置換コンクリート側部から下部にかけては地山と馴染ませ一体化させるためランダムに異形状態となる。他の点については図１と同じであるが、▲５▼止水板が▲６▼置換コンクリートの上部に設置する事で▲１▼防水シート及び導水▲４▼ポリパイプの機能が生きてくるものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の様なことから当該工法は漏水対策を考えながら調査検証を行なった結果、トンネルの施工工法全般に及ぶ検討を迫られ、実際上ほんの些細な事ではあるが、コンクリート打設前の基礎部分に原因を見出したものである。結果当該漏水対策を推進する事で、トンネル工法・施工上の改善に繋がり二次覆工コンクリートへの亀裂の防止、特にコンクリート内壁の頭部の亀裂は殆ど防止できる事となる。引いては亀裂からの湧水・漏水の心配も無くなり維持管理の補修経費の大幅な低減効果が期待でき、冬期間の漏水凍結による各種障害・事故等も防げる事となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】 本発明のインバートコンクリート有り断面図
【図２】 本発明のインバートコンクリート無しの断面図（置換コンクリート用）
【符号の説明】
▲１▼防水シート
▲２▼メッシュチューブ
▲３▼押さえ金物
▲４▼ポリパイプ
▲５▼接着型止水板
▲６▼置換コンクリート
▲７▼鉄筋
▲８▼インバートコンクリート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
置き換えコンクリートの上部に止水板を設けた構造のトンネル安定化及び防水工法。
【請求項２】
防水シート端部が止水板と接合した、又は一体化した構造のトンネル防水工法。
【請求項３】
インバートコンクリートのスパンシールと防水シートとを接合した、又は一体化した構造のトンネル防水工法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３で裏面排水に一本又は複数の横断方向の下端部を縦断方向の排水材に直結した構造のトンネル排水工法。
【請求項１】
置き換えコンクリートの上部に止水板を設けた構造のトンネル安定化及び防水工法。
【請求項２】
防水シート端部が止水板と接合した、又は一体化した構造のトンネル防水工法。
【請求項３】
インバートコンクリートのスパンシールと防水シートとを接合した、又は一体化した構造のトンネル防水工法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３で裏面排水に一本又は複数の横断方向の下端部を縦断方向の排水材に直結した構造のトンネル排水工法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３２８９３０（Ｐ２００６−３２８９３０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８５６６１（Ｐ２００５−１８５６６１）
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（５０５２３９８９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２４日（２００５．５．２４）
【出願人】（５０５２３９８９５）
【Ｆターム（参考）】
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