トンネル補強構造、トンネル補強構造の構築方法およびトンネル補強構造の補修方法
【課題】簡易迅速に組み立てることが可能なトンネル補強構造を提供することを課題とする。
【解決手段】既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って配置される複数の補強パネル１０，１０，…と、少なくともトンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する複数の連結手段２０，２０，…と、を具備するトンネル補強構造１であって、各連結手段２０は、補強パネル１０の表面側に配置される表側接続プレート２１と、補強パネル１０の裏面側に配置される裏側接続プレート２２とを有し、表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２は、トンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっている。
【解決手段】既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って配置される複数の補強パネル１０，１０，…と、少なくともトンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する複数の連結手段２０，２０，…と、を具備するトンネル補強構造１であって、各連結手段２０は、補強パネル１０の表面側に配置される表側接続プレート２１と、補強パネル１０の裏面側に配置される裏側接続プレート２２とを有し、表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２は、トンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル補強構造、トンネル補強構造の構築方法およびトンネル補強構造の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設トンネルの補強構造として、既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のトンネル補強構造においては、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、円弧状の凹部および凸部を介して連結している。すなわち、特許文献１のトンネル補強構造は、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士をピン接合したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
補強パネル同士をピン接合する構成では、接合時の角度調節（位置決め）が困難になるとともに、角度調節後においては、両者の取付角度を保持するための治具を利用する必要があるので、簡易迅速な作業を阻害する要因となる。
【０００５】
このような観点から、本発明は、簡易迅速に組み立てることが可能なトンネル補強構造およびその構築方法を提供すること、並びに、前記トンネル補強構造の補修を簡易かつ迅速に行うことが可能なトンネル補強構造の補修方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決する本発明の第一のトンネル補強構造は、既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するものであって、前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側に配置される表側接続プレートと、前記補強パネルの裏面側に配置される裏側接続プレートとを有し、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴としている。
【０００７】
かかるトンネル補強構造によれば、簡易かつ迅速に組み立てることが可能である。そのため、工期短縮による工事費の削減が可能となる。また、限られた時間しか確保することができない供用中のトンネルの補強に対しても好適に採用することができる。
なお、補強パネル同士は、トンネル周方向に隣り合う補強パネルをトンネル軸方向にずらすいわゆる「千鳥組み」にて組み立ててもよいし、トンネル軸方向にずらさないいわゆる「イモ継ぎ」にて組み立ててもよい。
【０００８】
また、前記トンネル補強構造は、前記各補強パネルが、平板状を呈しており、前記トンネル周方向に連設された複数の前記補強パネルにより、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工が形成されていてもよい。
かかるトンネル補強構造によれば、補強パネルの製作が容易なため、トンネル補強構造の材料費の低減化が可能となる。
【０００９】
また、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、前記補強パネルを挟んで対向していれば、補強パネルを組み立てる際に連結手段をガイドとして使用することが可能となる。これにより、より組立作業が容易になる。
【００１０】
また、前記トンネル補強構造において、前記各連結手段は、前記補強パネルに設けた貫通孔に挿通されるボルトを有し、前記表側接続プレートには、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が形成されており、前記裏側接続プレートには、前記ボルトの軸部を螺合可能な雌ネジが形成されており、前記表側接続プレート側から前記挿通孔および前記貫通孔に挿通した前記ボルトの軸部を前記雌ネジに螺合させることで、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートを前記補強パネルに固定してもよい。
これにより、トンネル補強構造の組み立てをさらに簡易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記トンネル補強構造において、前記複数の連結手段のうちの少なくとも一部の表側接続プレートが、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材で形成されていてもよい。
これにより、トンネル補強構造の閉合部（例えば頂部等）の補強パネルの設置をより簡易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００１２】
また、前記補強パネルは、前記連結手段が配置される継手部と、当該継手部に隣接する一般部とを有し、前記継手部の肉厚が前記一般部の肉厚よりも大きく形成されていてもよい。
これにより、補強パネルの軽量化が可能となり、取り扱いが容易となることで、施工性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、前記補強パネルのトンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していれば、組み立て時の作業性がより向上する。
【００１４】
また、前記補強パネルの平面形状が、六角形を呈していれば、組み立て時の補強パネルの挿入をより容易に行うことが可能となり、施工性の向上を図ることができる。
【００１５】
また、複数の前記連結手段のうちの少なくとも一部により、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル同士が連結されていてもよいし、複数の前記補強パネルが千鳥組みされており、複数の前記連結手段の少なくとも一部が、三つの前記補強パネルに跨って配置されていてもよい。
これにより、簡易にトンネル周方向およびトンネル軸方向で一体化されたトンネル補強構造を構築することができる。
【００１６】
また、本発明の第二のトンネル補強構造は、既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するものであって、前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側または前記補強パネルの裏面側に配置される接続プレートを有し、前記接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴としている。
かかるトンネルの補強構造によれば、第一のトンネル補強構造と同様の作用効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置し、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、屈折した形状の表側接続プレートおよび裏側接続プレートを介して連結するものであって、前記表側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、先行して設置する第一の補強パネルの上縁部の表面に取り付けるとともに、前記裏側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、前記第一の補強パネルの上縁部の裏面に取り付けることで、前記表側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部と前記裏側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部とを対向させておき、前記表側接続プレートの上取付部および前記裏側接続プレートの上取付部をガイドにして、前記第一の補強パネルの上側に配置する第二の補強パネルをトンネル軸方向にスライドさせることで、前記第一の補強パネルに対する前記第二の補強パネルの位置決めを行うことを特徴としている。
【００１８】
かかるトンネル補強構造の構築方法によれば、簡易かつ迅速にトンネル補強構造を構築することが可能となるため、施工に要する費用の削減や、供用中のトンネルの使用停止時間を短くすることができる。
【００１９】
また、本発明のトンネル補強構造の補修方法は、補強パネルを交換する方法であって、補修対象の前記補強パネルを固定する前記表側接続プレートまたは前記プレート部材を、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該表側接続プレートまたは前記プレート部材を補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、前記表側接続プレートまたは前記プレート部材を回転させてもとの位置に戻し、当該表側接続プレートまたはプレート部材を介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴としている。
【００２０】
かかるトンネル補強構造の補修方法によれば、簡易かつ迅速に、トンネル補強構造を部分的に補修することが可能となるため、補修に要する費用の削減や、供用中のトンネルの使用停止時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トンネル補強構造を簡易迅速に組み立てることが可能になる。また、本発明によれば、当該トンネル補強構造の補修を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な実施の形態にかかるトンネル補強構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すトンネル補強構造の補強パネルを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同補強パネルの連結状況を示す断面図である。
【図４】図１に示すトンネル補強構造の表側接続プレートを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１に示すトンネル補強構造の裏側接続プレートを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】（ａ）は裏側接続プレートの雌ネジを示す断面図であって、（ｂ）（ａ）の雌ネジの変形例を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は図１に示すトンネル補強構造の施工手順を示す断面図である。
【図８】補強パネルの組み立て状況を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はトンネル補強構造の閉合方法を示す平面図である。
【図１０】プレート部材を示す平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はトンネル補強構造の補修方法を示す平面図である。
【図１２】補強パネルの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の一例を詳細に説明する。
本実施形態に係るトンネル補強構造１は、図１に示すように、既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って配置される複数の補強パネル１０と、少なくともトンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する複数の連結手段２０と、を具備している。
【００２４】
トンネル補強構造１は、補強パネル１０，１０，…を、連結手段２０，２０，…を介してトンネルＴの周方向に連設することで、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工（トンネル補強構造１）を形成している。
【００２５】
補強パネル１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、平板状を呈している。
本実施形態では、補強パネル１０として、繊維補強コンクリートにより形成されたプレキャスト部材を使用するものとする。
【００２６】
補強パネル１０は、連結手段２０が配置される継手部１１，１１，１１と、継手部１１，１１，１１に隣接する一般部１２，１２とを有している。
継手部１１，１１，１１は、トンネル軸方向に間隔をあけて配置されており、一般部１２，１２は隣り合う継手部１１，１１の間に配置されている。
【００２７】
継手部１１は、一般部１２よりも大きな肉厚に形成されており、連結手段２０を介して伝達される応力に対して十分な耐力を有している。
補強パネル１０は、背面側が平面を呈し、表面側に継手部１１と一般部１２の肉厚による凹凸が形成されている。
【００２８】
継手部１１には、連結手段１０のボルト２３を挿通するための貫通孔１３が形成されている。本実施形態では、両端の継手部１１にそれぞれ１列２段、中央の継手部１１に２列２段の貫通孔１３を形成することで、１枚の補強パネル１０に対して貫通孔１３を８箇所形成している。なお、貫通孔１３の配置や数量は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、補強パネル１０の長手方向（トンネル軸方向）に対する両端部と中央部との計３箇所に継手部１１を形成するものとするが、継手部１１と一般部１２の配置は限定されるものではなく、補強パネル１０の組み立て方法や補強パネル１０の形状等に応じて適宜設定すればよい。
また、本実施形態では、トンネル周方向に対する補強パネル１０の肉厚を同一としているが、トンネル周方向で継手部１１と一般部１２とに分割して肉厚を変化させてもよい。また、補強パネル１０は、全体的に肉厚が一定であってもよい。
【００３０】
補強パネル１０は、人力による取り扱いが可能な重量および大きさとなる形状を有している。本実施形態では板厚を継手部１１で２０ｍｍ、一般部１２で１５ｍｍ、長さを１２００ｍｍ、幅を３００ｍｍとし、重量が１５ｋｇｆに形成されたものを使用する。
なお、補強パネル１０の形状や補強パネル１０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００３１】
連結手段２０は、図３に示すように、補強パネル１０の表面側（トンネル内空側）に配置される表側接続プレート２１と、補強パネル１０の裏面側（地山側）に配置される裏側接続プレート２２と、補強パネル１０に設けられた貫通孔１３に挿通されるボルト２３を有している。
【００３２】
本実施形態では、連結手段２０をステンレスにより構成することで、地下水等による腐食を防止している。なお、連結手段２０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して採用することが可能である。また、連結手段２０は防錆塗料を塗布することで防食を図ってもよい。
【００３３】
表側接続プレート２１は、図３および図４（ｂ）に示すように、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっており、その折れ点（折り目）よりも上側に位置する上取付部２１ａと下側に位置する下取付部２１ｂとを備えている。
表側接続プレート２１には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ボルト２３の軸部を挿通可能な挿通孔２４が形成されている。
【００３４】
挿通孔２４は、上取付部２１ａと下取付部２１ｂにそれぞれ２ヶ所ずつ形成されている。挿通孔２４は、ボルト２３の軸部の直径よりも大きな内径からなるトンネル軸方向に長い長孔であって、補強パネル１０同士の連結時のズレを吸収可能な形状を有している。なお、挿通孔２４は、ボルト２３の軸部の直径よりも大きな内径からなる丸孔であってもよく、挿通孔２４の形状は限定されるものではない。
【００３５】
裏側接続プレート２２は、図３および図５（ｂ）に示すように、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっており、その折れ点（折り目）よりも上側に位置する上取付部２２ａと下側に位置する下取付部２２ｂとを備えている。
裏側接続プレート２２には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ボルト２３の軸部を螺合可能な雌ネジ２５が形成されている。
【００３６】
雌ネジ２５は、上取付部２２ａと下取付部２２ｂにそれぞれ２ヶ所ずつ形成されている。雌ネジ２５は、図６（ａ）に示すように、裏側接続プレート２２の角部に形成された貫通孔の内壁面にネジ加工を施すことにより形成されている。
なお、雌ネジ２５の形成方法は前記の方法に限定されるものではなく、例えば、図６（ｂ）に示すように、裏側接続プレート２２の背面（地山側面）の裏側接続プレート２２に形成された貫通孔２５ａに対応する位置にナット２５ｂを固定するなど、適宜、形成すればよい。
【００３７】
表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２は、図３に示すように、補強パネル１０を挟んで対向しており、表側接続プレート２１側から挿通孔２４および貫通孔１３に挿通したボルト２３の軸部を、雌ネジ２５に螺合させることで、表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２が補強パネル１０に固定されている。
【００３８】
表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２の折り曲げ角度は同じ角度に形成されている。また、表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａおよび同下取付部２１ｂと同下取付部２２ｂは、それぞれ平行に配設されている。
【００３９】
次に、本実施形態に係るトンネル補強構造の構築方法について説明する。
本実施形態では、既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って複数の補強パネル１０，１０，…を配置し、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士を、屈折した形状の表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２を介して連結することで、トンネル補強構造１を構築する。
【００４０】
トンネル補強構造１の構築は、図７に示すように、既設トンネルＴの脚部にベースコンクリート３０を打設し、このベースコンクリート３０を利用して補強パネル１０同士を周方向で連結する。
【００４１】
ベースコンクリート３０は、トンネル補強構造１の基礎部材として機能する。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、既設トンネルＴの脚部Ｔ２の前面を掘削し、脚部Ｔ２を露出させた後、脚部Ｔ２の前面にコンクリートを打設することにより形成する。
このとき、ベースコンクリート３０は、後施工アンカー３１により脚部Ｔ２に固定されている。
【００４２】
また、ベースコンクリート３０の上部に表側接続プレート２１の下取付部２１ｂと裏側接続プレート２２の下取付部２２ｂとを埋設することで、図７（ｂ）に示すように、ベースコンクリート３０の上面に表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａを突設させておく。
【００４３】
補強パネル１０の組み立ては、図７（ｃ）に示すように、まず、最下段の補強パネル１０をベースコンクリート３０から突設された上取付部２１ａ、２２ａを介してベースコンクリート３０に固定する。
そして、補強パネル１０を下方から積み上げ、トンネルＴの頂部において閉合することによりトンネル補強構造１を構築する。
【００４４】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、複数の補強パネル１０，１０，…を千鳥組みすることにより補強構造１を構築するものとする。連結手段２０は、三枚の補強パネル１０，１０，１０に跨って配置されているため、トンネル周方向で隣り合う補強パネル１０同士を連結するとともに、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する。
【００４５】
補強パネル１０の組み立ては、図８（ａ）に示すように、まず、表側接続プレート２１の下取付部２１ｂを、先行して設置された第一の補強パネル１０ａの上縁部の表面に取り付けるとともに、裏側接続プレート２２の下取付部２２ｂを、第一の補強パネル１０ａの上縁部の裏面に取り付けることで、表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａとを対向させておく。
次に、表側接続プレート２１の上取付部２１ａおよび裏側接続プレート２２の上取付部２２ａをガイドにして、第一の補強パネル１０ａの上側に配置する第二の補強パネル１０ｂをトンネル軸方向にスライドさせることで、第一の補強パネル１０ａに対する第二の補強パネル１０ｂの位置決めを行う。
【００４６】
ここで、補強パネル１０は、図８（ｂ）に示すように、トンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していることで、第二の補強パネル１０ｂをトンネル軸方向にスライドさせて表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２の間に挿入しやすい形状を有している。
【００４７】
トンネルＴの頂部における閉合は、図９（ａ）に示すように、先行して配置されたトンネル周方向に隣接する左右（図面では上下）の補強パネル１０，１０の間に、頂部用補強パネル１００を嵌め込むことにより行う。
【００４８】
本実施形態では、頂部用補強パネル１００を固定する連結手段２０として、図１０に示すように、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材２１１，２１２で形成された表側接続プレート２１’を有したものを使用する。
プレート部材２１１，２１２は、トンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０に跨って配設されるとともに、プレート部材２１１，２１２同士の突合せ面（隙間）が、トンネル軸方向に隣接する補強パネル１０同士の突合せ面と重なるように配設される（図９（ｄ）参照）。
【００４９】
図９（ａ）に示すように、設置される頂部用補強パネル１００とトンネル軸方向に隣接する補強パネル１０は、トンネル周方向で隣接する補強パネル１０，１０と、プレート部材２１１，２１１を介して固定されている。
【００５０】
一方、設置される頂部用補強パネル１００側にはプレート部材２１２は設置されておらず、裏側接続プレート２２が露出している。そのため、頂部用補強パネル１００の設置は、トンネルＴの半径方向から嵌め込むことが可能となっている。
なお、プレート部材２１２は、隣接する補強パネル１０，１０側のみがボルトにより固定された状態で配置されていてもよい。このとき、プレート部材２１２は、回転した状態で配置されていることで、裏側接続プレート２２が露出しており、頂部用補強パネル１００のトンネルＴの半径方向からの嵌め込みを妨げることがないように配置しておく。
【００５１】
頂部用補強パネル１００は、図９（ｂ）に示すように、所定の箇所に嵌め込まれた後、プレート部材２１２，２１２により端部を固定することで、トンネル軸方向およびトンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０，１０に連結される。また、頂部用補強パネル１００は、その中間部においてトンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０と連結手段２０を介して連結される。このとき、頂部用補強パネル１００の中間部の固定に使用する連結手段２０は、図９（ｃ）に示すように、後行して設置されるトンネル周方向で隣り合う補強パネル１０，１０の設置の簡素化を目的として、プレート部材２１１，２１１により行い、プレート部材２１２，２１２は当該補強パネル１０，１０の配置後に固定する。
【００５２】
後行して設置される補強パネル１０，１０を所定の位置に配置したら、図９（ｄ）に示すように、当該補強パネル１０，１０と頂部用補強パネル１００との連結を行う。
同様の作業を繰り返すことにより、トンネル軸方向に連続したトンネル補強構造を構築する。
【００５３】
なお、補強パネル１０の自重によりトンネル補強構造１が撓むことを防止するために、所定箇所に配設されたアンカーボルト等により、一部の補強パネル１０を覆工Ｔ１に固定してもよい。
【００５４】
補強パネル１０同士を連結手段２０を介して連結して新設覆工２が形成されたら、補強パネル１０と覆工Ｔ１との間に形成された隙間に裏込め材３を充填し、トンネル補強構造１と覆工Ｔ１とを一体構造とする（図１参照）。裏込め材３の充填は、トンネルＴの脚部から頂部に向かって行う。
なお、裏込め材を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料の中から選定して採用すればよい。また、裏込め材３の充填は、新設覆工２が形成される前に、補強パネル１０の組み立てに伴って行ってもよく、その施工順序は限定されるものではない。
【００５５】
次に、本実施形態に係るトンネル補強構造の補修方法について説明する。
本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、プレート部材２１１，２１２からなる表側接続プレート２１’により固定された補修対象パネル１０１を交換する場合について説明する。
【００５６】
トンネル補強構造の補修は、まず、破損が生じることなどにより交換する必要がある補修対象パネル１０１を固定するプレート部材２１１，２１２を、図１１（ｂ）に示すように、補修対象パネル１０１に隣接する補修対象外の補強パネル１０を貫通する１本のボルト２３を支点として回転させることで、プレート部材２１１，２１２を補修対象パネル１０１と当接しない位置にずらす。
なお、プレート部材２１１とプレート部材２１２との間には、予め隙間が形成されていてもよい。プレート部材２１１，２１２同士の間に隙間が形成されていることにより、プレート部材２１１，２１２の回転を容易に行うことが可能となる。
【００５７】
そして、補修対象パネル１０１を新たな補強パネル１０２と交換したら、図１１（ｃ）に示すように、プレート部材２１１，２１２を回転させてもとの位置に戻し、プレート部材２１１，２１２を介して新たな補強パネル１０２を固定する。
【００５８】
本実施形態では補修対象パネル１０１がプレート部材２１１，２１２（図１０参照）により固定されている場合について説明したが、１枚のプレートからなる表側接続プレート２１（図４（ａ）参照）により固定された補修対象パネル１０１を交換する場合についても同様に行うことが可能である。
【００５９】
以上、本実施形態に係るトンネル補強構造１およびトンネル補強構造の構築方法によれば、既設トンネルＴの断面形状に対して、接続プレート（表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２）を利用することにより柔軟に対応することができる。つまり、平板状の補強プレート１０を既設トンネルＴの断面形状に応じた角度を有した連結手段２０により連結することで、既設トンネルＴの覆工Ｔ１に沿ったトンネル補強構造１を構築することができる。
【００６０】
また、補強プレート１０として、平板状の部材を使用することが可能なため、トンネルの断面形状に限定されることなく、補強プレート１０を使用することができ、標準寸法として量産することが可能となる。これにより、安価にトンネル補強構造を構築することができる。
【００６１】
また、補強プレート１０として、人力により取り扱える形状のものを使用することで、大掛かりな建設機械を採用することなく、人力にて老朽トンネルの覆工保護を行うことができる。
そのため、小断面トンネルについても補強することができるとともに、トンネル補強構造１の構築時にも完全にトンネルを封鎖せずに、施工を行うことも可能である。
【００６２】
補強プレート１０として、高強度の繊維補強コンクリートを採用しているため、補強プレート１０の薄肉化、軽量化が可能となるとともに、耐久性に優れたトンネル補強構造１を構築することができる。
【００６３】
連結手段２０として、表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２とを備えたものを使用するため、トンネル補強構造を構築する際に、連結手段２０をガイドとして補強プレート１０を配置することができるため、作業をより簡易かつ迅速に行うことができる。
【００６４】
各補強プレート１０は、トンネル周方向とトンネル軸方向とで連結されているため、作用応力を効果的に分散させて、優れた補強効果を得ることができる。
【００６５】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、本発明に係るトンネル補強構造１およびその構築方法が適用可能なトンネル形式は限定されるものではなく、例えば、山岳トンネルやシールドトンネル等、あらゆるトンネルに採用することができる。また、トンネルの用途も限定されるものではなく、例えば鉄道トンネル、道路トンネル、下水道トンネル、用水トンネル等にも採用可能である。
【００６６】
また、本発明のトンネル補強構造１およびその構築方法が採用可能なトンネルの断面形状も限定されるものではなく、円形断面、矩形断面、馬蹄形断面等、あらゆる断面形状に採用可能である。
【００６７】
また、前記実施形態では、表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２とを備えた連結手段２０により、補強パネル１０を表面側と裏面側とから挟んだ状態で隣り合う補強パネル１０同士を連結するものとしたが、補強パネル１０の表面側または裏面側のいずれか一方に配置される接続プレート（表側接続プレート２１または裏側接続プレート２２）を有した連結手段により、隣り合う補強パネル１０同士を連結してもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、平面形状が矩形状の補強パネル１０を使用する場合について説明したが、例えば、図１２に示すように平面形状が六角形を呈した補強パネル１０’を使用することで、組み立て作業の簡素化を図ってもよく、補強パネル１０の形状は限定されるものではない。
【００６９】
また、前記実施形態では、トンネルＴの頂部の補強パネル１０の連結手段２０として、２枚のプレート部材２１１，２１２からなる表側接続プレート２１’を有したものを使用したが、表側接続プレート２１’の使用箇所はトンネルＴの頂部に限定されるものではない。例えば、既設トンネルの覆工の劣化状況により、劣化の進行が早いことが予想される補強パネル１０を予め表側接続プレート２１’により固定しておくことで、交換作業を容易に行うものとしてもよい。
【００７０】
また、トンネル補強構造の閉合箇所は、トンネルＴの頂部に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
また、トンネル補強構造の閉合時に使用する連結手段２０には、必ずしも２枚のプレート部材２１１，２１２を備えたものを使用する必要はない。
【符号の説明】
【００７１】
１ トンネル補強構造
１０ 補強パネル
１１ 継手部
１２ 一般部
１３ 貫通孔
２０ 連結手段
２１ 表側接続プレート
２１ａ 上取付部
２１ｂ 下取付部
２２ 裏側接続プレート
２２ａ 上取付部
２２ｂ 下取付部
２３ ボルト
２４ 挿通孔
２５ 雌ネジ
Ｔ 既設トンネル
Ｔ１ 覆工
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル補強構造、トンネル補強構造の構築方法およびトンネル補強構造の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設トンネルの補強構造として、既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のトンネル補強構造においては、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、円弧状の凹部および凸部を介して連結している。すなわち、特許文献１のトンネル補強構造は、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士をピン接合したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
補強パネル同士をピン接合する構成では、接合時の角度調節（位置決め）が困難になるとともに、角度調節後においては、両者の取付角度を保持するための治具を利用する必要があるので、簡易迅速な作業を阻害する要因となる。
【０００５】
このような観点から、本発明は、簡易迅速に組み立てることが可能なトンネル補強構造およびその構築方法を提供すること、並びに、前記トンネル補強構造の補修を簡易かつ迅速に行うことが可能なトンネル補強構造の補修方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決する本発明の第一のトンネル補強構造は、既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するものであって、前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側に配置される表側接続プレートと、前記補強パネルの裏面側に配置される裏側接続プレートとを有し、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴としている。
【０００７】
かかるトンネル補強構造によれば、簡易かつ迅速に組み立てることが可能である。そのため、工期短縮による工事費の削減が可能となる。また、限られた時間しか確保することができない供用中のトンネルの補強に対しても好適に採用することができる。
なお、補強パネル同士は、トンネル周方向に隣り合う補強パネルをトンネル軸方向にずらすいわゆる「千鳥組み」にて組み立ててもよいし、トンネル軸方向にずらさないいわゆる「イモ継ぎ」にて組み立ててもよい。
【０００８】
また、前記トンネル補強構造は、前記各補強パネルが、平板状を呈しており、前記トンネル周方向に連設された複数の前記補強パネルにより、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工が形成されていてもよい。
かかるトンネル補強構造によれば、補強パネルの製作が容易なため、トンネル補強構造の材料費の低減化が可能となる。
【０００９】
また、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、前記補強パネルを挟んで対向していれば、補強パネルを組み立てる際に連結手段をガイドとして使用することが可能となる。これにより、より組立作業が容易になる。
【００１０】
また、前記トンネル補強構造において、前記各連結手段は、前記補強パネルに設けた貫通孔に挿通されるボルトを有し、前記表側接続プレートには、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が形成されており、前記裏側接続プレートには、前記ボルトの軸部を螺合可能な雌ネジが形成されており、前記表側接続プレート側から前記挿通孔および前記貫通孔に挿通した前記ボルトの軸部を前記雌ネジに螺合させることで、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートを前記補強パネルに固定してもよい。
これにより、トンネル補強構造の組み立てをさらに簡易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記トンネル補強構造において、前記複数の連結手段のうちの少なくとも一部の表側接続プレートが、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材で形成されていてもよい。
これにより、トンネル補強構造の閉合部（例えば頂部等）の補強パネルの設置をより簡易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００１２】
また、前記補強パネルは、前記連結手段が配置される継手部と、当該継手部に隣接する一般部とを有し、前記継手部の肉厚が前記一般部の肉厚よりも大きく形成されていてもよい。
これにより、補強パネルの軽量化が可能となり、取り扱いが容易となることで、施工性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、前記補強パネルのトンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していれば、組み立て時の作業性がより向上する。
【００１４】
また、前記補強パネルの平面形状が、六角形を呈していれば、組み立て時の補強パネルの挿入をより容易に行うことが可能となり、施工性の向上を図ることができる。
【００１５】
また、複数の前記連結手段のうちの少なくとも一部により、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル同士が連結されていてもよいし、複数の前記補強パネルが千鳥組みされており、複数の前記連結手段の少なくとも一部が、三つの前記補強パネルに跨って配置されていてもよい。
これにより、簡易にトンネル周方向およびトンネル軸方向で一体化されたトンネル補強構造を構築することができる。
【００１６】
また、本発明の第二のトンネル補強構造は、既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するものであって、前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側または前記補強パネルの裏面側に配置される接続プレートを有し、前記接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴としている。
かかるトンネルの補強構造によれば、第一のトンネル補強構造と同様の作用効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置し、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、屈折した形状の表側接続プレートおよび裏側接続プレートを介して連結するものであって、前記表側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、先行して設置する第一の補強パネルの上縁部の表面に取り付けるとともに、前記裏側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、前記第一の補強パネルの上縁部の裏面に取り付けることで、前記表側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部と前記裏側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部とを対向させておき、前記表側接続プレートの上取付部および前記裏側接続プレートの上取付部をガイドにして、前記第一の補強パネルの上側に配置する第二の補強パネルをトンネル軸方向にスライドさせることで、前記第一の補強パネルに対する前記第二の補強パネルの位置決めを行うことを特徴としている。
【００１８】
かかるトンネル補強構造の構築方法によれば、簡易かつ迅速にトンネル補強構造を構築することが可能となるため、施工に要する費用の削減や、供用中のトンネルの使用停止時間を短くすることができる。
【００１９】
また、本発明のトンネル補強構造の補修方法は、補強パネルを交換する方法であって、補修対象の前記補強パネルを固定する前記表側接続プレートまたは前記プレート部材を、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該表側接続プレートまたは前記プレート部材を補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、前記表側接続プレートまたは前記プレート部材を回転させてもとの位置に戻し、当該表側接続プレートまたはプレート部材を介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴としている。
【００２０】
かかるトンネル補強構造の補修方法によれば、簡易かつ迅速に、トンネル補強構造を部分的に補修することが可能となるため、補修に要する費用の削減や、供用中のトンネルの使用停止時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トンネル補強構造を簡易迅速に組み立てることが可能になる。また、本発明によれば、当該トンネル補強構造の補修を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な実施の形態にかかるトンネル補強構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すトンネル補強構造の補強パネルを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同補強パネルの連結状況を示す断面図である。
【図４】図１に示すトンネル補強構造の表側接続プレートを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１に示すトンネル補強構造の裏側接続プレートを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】（ａ）は裏側接続プレートの雌ネジを示す断面図であって、（ｂ）（ａ）の雌ネジの変形例を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は図１に示すトンネル補強構造の施工手順を示す断面図である。
【図８】補強パネルの組み立て状況を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はトンネル補強構造の閉合方法を示す平面図である。
【図１０】プレート部材を示す平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）はトンネル補強構造の補修方法を示す平面図である。
【図１２】補強パネルの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の一例を詳細に説明する。
本実施形態に係るトンネル補強構造１は、図１に示すように、既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って配置される複数の補強パネル１０と、少なくともトンネル周方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する複数の連結手段２０と、を具備している。
【００２４】
トンネル補強構造１は、補強パネル１０，１０，…を、連結手段２０，２０，…を介してトンネルＴの周方向に連設することで、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工（トンネル補強構造１）を形成している。
【００２５】
補強パネル１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、平板状を呈している。
本実施形態では、補強パネル１０として、繊維補強コンクリートにより形成されたプレキャスト部材を使用するものとする。
【００２６】
補強パネル１０は、連結手段２０が配置される継手部１１，１１，１１と、継手部１１，１１，１１に隣接する一般部１２，１２とを有している。
継手部１１，１１，１１は、トンネル軸方向に間隔をあけて配置されており、一般部１２，１２は隣り合う継手部１１，１１の間に配置されている。
【００２７】
継手部１１は、一般部１２よりも大きな肉厚に形成されており、連結手段２０を介して伝達される応力に対して十分な耐力を有している。
補強パネル１０は、背面側が平面を呈し、表面側に継手部１１と一般部１２の肉厚による凹凸が形成されている。
【００２８】
継手部１１には、連結手段１０のボルト２３を挿通するための貫通孔１３が形成されている。本実施形態では、両端の継手部１１にそれぞれ１列２段、中央の継手部１１に２列２段の貫通孔１３を形成することで、１枚の補強パネル１０に対して貫通孔１３を８箇所形成している。なお、貫通孔１３の配置や数量は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、補強パネル１０の長手方向（トンネル軸方向）に対する両端部と中央部との計３箇所に継手部１１を形成するものとするが、継手部１１と一般部１２の配置は限定されるものではなく、補強パネル１０の組み立て方法や補強パネル１０の形状等に応じて適宜設定すればよい。
また、本実施形態では、トンネル周方向に対する補強パネル１０の肉厚を同一としているが、トンネル周方向で継手部１１と一般部１２とに分割して肉厚を変化させてもよい。また、補強パネル１０は、全体的に肉厚が一定であってもよい。
【００３０】
補強パネル１０は、人力による取り扱いが可能な重量および大きさとなる形状を有している。本実施形態では板厚を継手部１１で２０ｍｍ、一般部１２で１５ｍｍ、長さを１２００ｍｍ、幅を３００ｍｍとし、重量が１５ｋｇｆに形成されたものを使用する。
なお、補強パネル１０の形状や補強パネル１０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００３１】
連結手段２０は、図３に示すように、補強パネル１０の表面側（トンネル内空側）に配置される表側接続プレート２１と、補強パネル１０の裏面側（地山側）に配置される裏側接続プレート２２と、補強パネル１０に設けられた貫通孔１３に挿通されるボルト２３を有している。
【００３２】
本実施形態では、連結手段２０をステンレスにより構成することで、地下水等による腐食を防止している。なお、連結手段２０を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して採用することが可能である。また、連結手段２０は防錆塗料を塗布することで防食を図ってもよい。
【００３３】
表側接続プレート２１は、図３および図４（ｂ）に示すように、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっており、その折れ点（折り目）よりも上側に位置する上取付部２１ａと下側に位置する下取付部２１ｂとを備えている。
表側接続プレート２１には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ボルト２３の軸部を挿通可能な挿通孔２４が形成されている。
【００３４】
挿通孔２４は、上取付部２１ａと下取付部２１ｂにそれぞれ２ヶ所ずつ形成されている。挿通孔２４は、ボルト２３の軸部の直径よりも大きな内径からなるトンネル軸方向に長い長孔であって、補強パネル１０同士の連結時のズレを吸収可能な形状を有している。なお、挿通孔２４は、ボルト２３の軸部の直径よりも大きな内径からなる丸孔であってもよく、挿通孔２４の形状は限定されるものではない。
【００３５】
裏側接続プレート２２は、図３および図５（ｂ）に示すように、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっており、その折れ点（折り目）よりも上側に位置する上取付部２２ａと下側に位置する下取付部２２ｂとを備えている。
裏側接続プレート２２には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ボルト２３の軸部を螺合可能な雌ネジ２５が形成されている。
【００３６】
雌ネジ２５は、上取付部２２ａと下取付部２２ｂにそれぞれ２ヶ所ずつ形成されている。雌ネジ２５は、図６（ａ）に示すように、裏側接続プレート２２の角部に形成された貫通孔の内壁面にネジ加工を施すことにより形成されている。
なお、雌ネジ２５の形成方法は前記の方法に限定されるものではなく、例えば、図６（ｂ）に示すように、裏側接続プレート２２の背面（地山側面）の裏側接続プレート２２に形成された貫通孔２５ａに対応する位置にナット２５ｂを固定するなど、適宜、形成すればよい。
【００３７】
表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２は、図３に示すように、補強パネル１０を挟んで対向しており、表側接続プレート２１側から挿通孔２４および貫通孔１３に挿通したボルト２３の軸部を、雌ネジ２５に螺合させることで、表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２が補強パネル１０に固定されている。
【００３８】
表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２の折り曲げ角度は同じ角度に形成されている。また、表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａおよび同下取付部２１ｂと同下取付部２２ｂは、それぞれ平行に配設されている。
【００３９】
次に、本実施形態に係るトンネル補強構造の構築方法について説明する。
本実施形態では、既設トンネルＴの覆工Ｔ１内面に沿って複数の補強パネル１０，１０，…を配置し、トンネルＴの周方向に隣り合う補強パネル１０同士を、屈折した形状の表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２を介して連結することで、トンネル補強構造１を構築する。
【００４０】
トンネル補強構造１の構築は、図７に示すように、既設トンネルＴの脚部にベースコンクリート３０を打設し、このベースコンクリート３０を利用して補強パネル１０同士を周方向で連結する。
【００４１】
ベースコンクリート３０は、トンネル補強構造１の基礎部材として機能する。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、既設トンネルＴの脚部Ｔ２の前面を掘削し、脚部Ｔ２を露出させた後、脚部Ｔ２の前面にコンクリートを打設することにより形成する。
このとき、ベースコンクリート３０は、後施工アンカー３１により脚部Ｔ２に固定されている。
【００４２】
また、ベースコンクリート３０の上部に表側接続プレート２１の下取付部２１ｂと裏側接続プレート２２の下取付部２２ｂとを埋設することで、図７（ｂ）に示すように、ベースコンクリート３０の上面に表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａを突設させておく。
【００４３】
補強パネル１０の組み立ては、図７（ｃ）に示すように、まず、最下段の補強パネル１０をベースコンクリート３０から突設された上取付部２１ａ、２２ａを介してベースコンクリート３０に固定する。
そして、補強パネル１０を下方から積み上げ、トンネルＴの頂部において閉合することによりトンネル補強構造１を構築する。
【００４４】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、複数の補強パネル１０，１０，…を千鳥組みすることにより補強構造１を構築するものとする。連結手段２０は、三枚の補強パネル１０，１０，１０に跨って配置されているため、トンネル周方向で隣り合う補強パネル１０同士を連結するとともに、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル１０同士を連結する。
【００４５】
補強パネル１０の組み立ては、図８（ａ）に示すように、まず、表側接続プレート２１の下取付部２１ｂを、先行して設置された第一の補強パネル１０ａの上縁部の表面に取り付けるとともに、裏側接続プレート２２の下取付部２２ｂを、第一の補強パネル１０ａの上縁部の裏面に取り付けることで、表側接続プレート２１の上取付部２１ａと裏側接続プレート２２の上取付部２２ａとを対向させておく。
次に、表側接続プレート２１の上取付部２１ａおよび裏側接続プレート２２の上取付部２２ａをガイドにして、第一の補強パネル１０ａの上側に配置する第二の補強パネル１０ｂをトンネル軸方向にスライドさせることで、第一の補強パネル１０ａに対する第二の補強パネル１０ｂの位置決めを行う。
【００４６】
ここで、補強パネル１０は、図８（ｂ）に示すように、トンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していることで、第二の補強パネル１０ｂをトンネル軸方向にスライドさせて表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２の間に挿入しやすい形状を有している。
【００４７】
トンネルＴの頂部における閉合は、図９（ａ）に示すように、先行して配置されたトンネル周方向に隣接する左右（図面では上下）の補強パネル１０，１０の間に、頂部用補強パネル１００を嵌め込むことにより行う。
【００４８】
本実施形態では、頂部用補強パネル１００を固定する連結手段２０として、図１０に示すように、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材２１１，２１２で形成された表側接続プレート２１’を有したものを使用する。
プレート部材２１１，２１２は、トンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０に跨って配設されるとともに、プレート部材２１１，２１２同士の突合せ面（隙間）が、トンネル軸方向に隣接する補強パネル１０同士の突合せ面と重なるように配設される（図９（ｄ）参照）。
【００４９】
図９（ａ）に示すように、設置される頂部用補強パネル１００とトンネル軸方向に隣接する補強パネル１０は、トンネル周方向で隣接する補強パネル１０，１０と、プレート部材２１１，２１１を介して固定されている。
【００５０】
一方、設置される頂部用補強パネル１００側にはプレート部材２１２は設置されておらず、裏側接続プレート２２が露出している。そのため、頂部用補強パネル１００の設置は、トンネルＴの半径方向から嵌め込むことが可能となっている。
なお、プレート部材２１２は、隣接する補強パネル１０，１０側のみがボルトにより固定された状態で配置されていてもよい。このとき、プレート部材２１２は、回転した状態で配置されていることで、裏側接続プレート２２が露出しており、頂部用補強パネル１００のトンネルＴの半径方向からの嵌め込みを妨げることがないように配置しておく。
【００５１】
頂部用補強パネル１００は、図９（ｂ）に示すように、所定の箇所に嵌め込まれた後、プレート部材２１２，２１２により端部を固定することで、トンネル軸方向およびトンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０，１０に連結される。また、頂部用補強パネル１００は、その中間部においてトンネル周方向に隣接する補強パネル１０，１０と連結手段２０を介して連結される。このとき、頂部用補強パネル１００の中間部の固定に使用する連結手段２０は、図９（ｃ）に示すように、後行して設置されるトンネル周方向で隣り合う補強パネル１０，１０の設置の簡素化を目的として、プレート部材２１１，２１１により行い、プレート部材２１２，２１２は当該補強パネル１０，１０の配置後に固定する。
【００５２】
後行して設置される補強パネル１０，１０を所定の位置に配置したら、図９（ｄ）に示すように、当該補強パネル１０，１０と頂部用補強パネル１００との連結を行う。
同様の作業を繰り返すことにより、トンネル軸方向に連続したトンネル補強構造を構築する。
【００５３】
なお、補強パネル１０の自重によりトンネル補強構造１が撓むことを防止するために、所定箇所に配設されたアンカーボルト等により、一部の補強パネル１０を覆工Ｔ１に固定してもよい。
【００５４】
補強パネル１０同士を連結手段２０を介して連結して新設覆工２が形成されたら、補強パネル１０と覆工Ｔ１との間に形成された隙間に裏込め材３を充填し、トンネル補強構造１と覆工Ｔ１とを一体構造とする（図１参照）。裏込め材３の充填は、トンネルＴの脚部から頂部に向かって行う。
なお、裏込め材を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の材料の中から選定して採用すればよい。また、裏込め材３の充填は、新設覆工２が形成される前に、補強パネル１０の組み立てに伴って行ってもよく、その施工順序は限定されるものではない。
【００５５】
次に、本実施形態に係るトンネル補強構造の補修方法について説明する。
本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、プレート部材２１１，２１２からなる表側接続プレート２１’により固定された補修対象パネル１０１を交換する場合について説明する。
【００５６】
トンネル補強構造の補修は、まず、破損が生じることなどにより交換する必要がある補修対象パネル１０１を固定するプレート部材２１１，２１２を、図１１（ｂ）に示すように、補修対象パネル１０１に隣接する補修対象外の補強パネル１０を貫通する１本のボルト２３を支点として回転させることで、プレート部材２１１，２１２を補修対象パネル１０１と当接しない位置にずらす。
なお、プレート部材２１１とプレート部材２１２との間には、予め隙間が形成されていてもよい。プレート部材２１１，２１２同士の間に隙間が形成されていることにより、プレート部材２１１，２１２の回転を容易に行うことが可能となる。
【００５７】
そして、補修対象パネル１０１を新たな補強パネル１０２と交換したら、図１１（ｃ）に示すように、プレート部材２１１，２１２を回転させてもとの位置に戻し、プレート部材２１１，２１２を介して新たな補強パネル１０２を固定する。
【００５８】
本実施形態では補修対象パネル１０１がプレート部材２１１，２１２（図１０参照）により固定されている場合について説明したが、１枚のプレートからなる表側接続プレート２１（図４（ａ）参照）により固定された補修対象パネル１０１を交換する場合についても同様に行うことが可能である。
【００５９】
以上、本実施形態に係るトンネル補強構造１およびトンネル補強構造の構築方法によれば、既設トンネルＴの断面形状に対して、接続プレート（表側接続プレート２１および裏側接続プレート２２）を利用することにより柔軟に対応することができる。つまり、平板状の補強プレート１０を既設トンネルＴの断面形状に応じた角度を有した連結手段２０により連結することで、既設トンネルＴの覆工Ｔ１に沿ったトンネル補強構造１を構築することができる。
【００６０】
また、補強プレート１０として、平板状の部材を使用することが可能なため、トンネルの断面形状に限定されることなく、補強プレート１０を使用することができ、標準寸法として量産することが可能となる。これにより、安価にトンネル補強構造を構築することができる。
【００６１】
また、補強プレート１０として、人力により取り扱える形状のものを使用することで、大掛かりな建設機械を採用することなく、人力にて老朽トンネルの覆工保護を行うことができる。
そのため、小断面トンネルについても補強することができるとともに、トンネル補強構造１の構築時にも完全にトンネルを封鎖せずに、施工を行うことも可能である。
【００６２】
補強プレート１０として、高強度の繊維補強コンクリートを採用しているため、補強プレート１０の薄肉化、軽量化が可能となるとともに、耐久性に優れたトンネル補強構造１を構築することができる。
【００６３】
連結手段２０として、表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２とを備えたものを使用するため、トンネル補強構造を構築する際に、連結手段２０をガイドとして補強プレート１０を配置することができるため、作業をより簡易かつ迅速に行うことができる。
【００６４】
各補強プレート１０は、トンネル周方向とトンネル軸方向とで連結されているため、作用応力を効果的に分散させて、優れた補強効果を得ることができる。
【００６５】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、本発明に係るトンネル補強構造１およびその構築方法が適用可能なトンネル形式は限定されるものではなく、例えば、山岳トンネルやシールドトンネル等、あらゆるトンネルに採用することができる。また、トンネルの用途も限定されるものではなく、例えば鉄道トンネル、道路トンネル、下水道トンネル、用水トンネル等にも採用可能である。
【００６６】
また、本発明のトンネル補強構造１およびその構築方法が採用可能なトンネルの断面形状も限定されるものではなく、円形断面、矩形断面、馬蹄形断面等、あらゆる断面形状に採用可能である。
【００６７】
また、前記実施形態では、表側接続プレート２１と裏側接続プレート２２とを備えた連結手段２０により、補強パネル１０を表面側と裏面側とから挟んだ状態で隣り合う補強パネル１０同士を連結するものとしたが、補強パネル１０の表面側または裏面側のいずれか一方に配置される接続プレート（表側接続プレート２１または裏側接続プレート２２）を有した連結手段により、隣り合う補強パネル１０同士を連結してもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、平面形状が矩形状の補強パネル１０を使用する場合について説明したが、例えば、図１２に示すように平面形状が六角形を呈した補強パネル１０’を使用することで、組み立て作業の簡素化を図ってもよく、補強パネル１０の形状は限定されるものではない。
【００６９】
また、前記実施形態では、トンネルＴの頂部の補強パネル１０の連結手段２０として、２枚のプレート部材２１１，２１２からなる表側接続プレート２１’を有したものを使用したが、表側接続プレート２１’の使用箇所はトンネルＴの頂部に限定されるものではない。例えば、既設トンネルの覆工の劣化状況により、劣化の進行が早いことが予想される補強パネル１０を予め表側接続プレート２１’により固定しておくことで、交換作業を容易に行うものとしてもよい。
【００７０】
また、トンネル補強構造の閉合箇所は、トンネルＴの頂部に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
また、トンネル補強構造の閉合時に使用する連結手段２０には、必ずしも２枚のプレート部材２１１，２１２を備えたものを使用する必要はない。
【符号の説明】
【００７１】
１ トンネル補強構造
１０ 補強パネル
１１ 継手部
１２ 一般部
１３ 貫通孔
２０ 連結手段
２１ 表側接続プレート
２１ａ 上取付部
２１ｂ 下取付部
２２ 裏側接続プレート
２２ａ 上取付部
２２ｂ 下取付部
２３ ボルト
２４ 挿通孔
２５ 雌ネジ
Ｔ 既設トンネル
Ｔ１ 覆工
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、
少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するトンネル補強構造であって、
前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側に配置される表側接続プレートと、前記補強パネルの裏面側に配置される裏側接続プレートとを有し、
前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴とするトンネル補強構造。
【請求項２】
前記各補強パネルが、平板状を呈しており、
前記トンネル周方向に連設された複数の前記補強パネルにより、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル補強構造。
【請求項３】
前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、前記補強パネルを挟んで対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル補強構造。
【請求項４】
前記各連結手段は、前記補強パネルに設けた貫通孔に挿通されるボルトを有し、
前記表側接続プレートには、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が形成されており、
前記裏側接続プレートには、前記ボルトの軸部を螺合可能な雌ネジが形成されており、
前記表側接続プレート側から前記挿通孔および前記貫通孔に挿通した前記ボルトの軸部を前記雌ネジに螺合させることで、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートを前記補強パネルに固定したことを特徴とする請求項３に記載のトンネル補強構造。
【請求項５】
前記複数の連結手段のうちの少なくとも一部の表側接続プレートが、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のトンネル補強構造。
【請求項６】
前記補強パネルは、前記連結手段が配置される継手部と、当該継手部に隣接する一般部とを有し、
前記継手部の肉厚が前記一般部の肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項７】
前記補強パネルのトンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項８】
前記補強パネルの平面形状が、六角形を呈していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項９】
複数の前記連結手段のうちの少なくとも一部により、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル同士が連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項１０】
複数の前記補強パネルが千鳥組みされており、
複数の前記連結手段の少なくとも一部が、三つの前記補強パネルに跨って配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項１１】
既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、
少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するトンネル補強構造であって、
前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側または前記補強パネルの裏面側に配置される接続プレートを有し、
前記接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴とするトンネル補強構造。
【請求項１２】
既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置し、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、屈折した形状の表側接続プレートおよび裏側接続プレートを介して連結することで、トンネル補強構造を構築する方法であって、
前記表側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、先行して設置する第一の補強パネルの上縁部の表面に取り付けるとともに、前記裏側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、前記第一の補強パネルの上縁部の裏面に取り付けることで、前記表側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部と前記裏側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部とを対向させておき、
前記表側接続プレートの上取付部および前記裏側接続プレートの上取付部をガイドにして、前記第一の補強パネルの上側に配置する第二の補強パネルをトンネル軸方向にスライドさせることで、前記第一の補強パネルに対する前記第二の補強パネルの位置決めを行うことを特徴とするトンネル補強構造の構築方法。
【請求項１３】
請求項４に記載のトンネル補強構造を補修する方法であって、
補修対象の前記補強パネルを固定する前記表側接続プレートを、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該表側接続プレートを補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、
補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、
前記表側接続プレートを回転させてもとの位置に戻し、当該表側接続プレートを介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴とするトンネル補強構造の補修方法。
【請求項１４】
請求項５に記載のトンネル補強構造を補修する方法であって、
補修対象の前記補強パネルを固定する前記プレート部材を、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該プレート部材を補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、
補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、
前記プレート部材を回転させてもとの位置に戻し、当該プレート部材を介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴とするトンネル補強構造の補修方法。
【請求項１】
既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、
少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するトンネル補強構造であって、
前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側に配置される表側接続プレートと、前記補強パネルの裏面側に配置される裏側接続プレートとを有し、
前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴とするトンネル補強構造。
【請求項２】
前記各補強パネルが、平板状を呈しており、
前記トンネル周方向に連設された複数の前記補強パネルにより、折れ線状の断面形状を呈する新設覆工が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル補強構造。
【請求項３】
前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートが、前記補強パネルを挟んで対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル補強構造。
【請求項４】
前記各連結手段は、前記補強パネルに設けた貫通孔に挿通されるボルトを有し、
前記表側接続プレートには、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が形成されており、
前記裏側接続プレートには、前記ボルトの軸部を螺合可能な雌ネジが形成されており、
前記表側接続プレート側から前記挿通孔および前記貫通孔に挿通した前記ボルトの軸部を前記雌ネジに螺合させることで、前記表側接続プレートおよび前記裏側接続プレートを前記補強パネルに固定したことを特徴とする請求項３に記載のトンネル補強構造。
【請求項５】
前記複数の連結手段のうちの少なくとも一部の表側接続プレートが、トンネル軸方向に並設された２枚のプレート部材で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のトンネル補強構造。
【請求項６】
前記補強パネルは、前記連結手段が配置される継手部と、当該継手部に隣接する一般部とを有し、
前記継手部の肉厚が前記一般部の肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項７】
前記補強パネルのトンネル軸方向の端部の肉厚が、トンネル軸方向の端縁に向うに従って漸減していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項８】
前記補強パネルの平面形状が、六角形を呈していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項９】
複数の前記連結手段のうちの少なくとも一部により、トンネル軸方向に隣り合う補強パネル同士が連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項１０】
複数の前記補強パネルが千鳥組みされており、
複数の前記連結手段の少なくとも一部が、三つの前記補強パネルに跨って配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のトンネル補強構造。
【請求項１１】
既設トンネルの覆工内面に沿って配置される複数の補強パネルと、
少なくともトンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士を連結する複数の連結手段と、を具備するトンネル補強構造であって、
前記各連結手段は、前記補強パネルの表面側または前記補強パネルの裏面側に配置される接続プレートを有し、
前記接続プレートが、トンネル周方向に隣り合う前記補強パネル同士の突合部に対応する位置で折れ曲がっていることを特徴とするトンネル補強構造。
【請求項１２】
既設トンネルの覆工内面に沿って複数の補強パネルを配置し、トンネル周方向に隣り合う補強パネル同士を、屈折した形状の表側接続プレートおよび裏側接続プレートを介して連結することで、トンネル補強構造を構築する方法であって、
前記表側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、先行して設置する第一の補強パネルの上縁部の表面に取り付けるとともに、前記裏側接続プレートのうち、その折り目よりも下側に位置する下取付部を、前記第一の補強パネルの上縁部の裏面に取り付けることで、前記表側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部と前記裏側接続プレートの折り目よりも上側に位置する上取付部とを対向させておき、
前記表側接続プレートの上取付部および前記裏側接続プレートの上取付部をガイドにして、前記第一の補強パネルの上側に配置する第二の補強パネルをトンネル軸方向にスライドさせることで、前記第一の補強パネルに対する前記第二の補強パネルの位置決めを行うことを特徴とするトンネル補強構造の構築方法。
【請求項１３】
請求項４に記載のトンネル補強構造を補修する方法であって、
補修対象の前記補強パネルを固定する前記表側接続プレートを、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該表側接続プレートを補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、
補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、
前記表側接続プレートを回転させてもとの位置に戻し、当該表側接続プレートを介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴とするトンネル補強構造の補修方法。
【請求項１４】
請求項５に記載のトンネル補強構造を補修する方法であって、
補修対象の前記補強パネルを固定する前記プレート部材を、補修対象外の前記補強パネルを貫通する１本のボルトを支点として回転させることで、当該プレート部材を補修対象の前記補強パネルと当接しない位置にずらす工程と、
補修対象の前記補強パネルを新たな補強パネルと交換する工程と、
前記プレート部材を回転させてもとの位置に戻し、当該プレート部材を介して前記新たな補強パネルを固定する工程と、を備えることを特徴とするトンネル補強構造の補修方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２８５８４４（Ｐ２０１０−２８５８４４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４２１５０（Ｐ２００９−１４２１５０）
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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