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トンネル覆工におけるコンクリートパネルの固定方法
説明

トンネル覆工におけるコンクリートパネルの固定方法

【課題】樹脂コンクリートパネルを用いた水路用トンネルの内面補修を、単純な工程にて効率よく行うと共に、樹脂コンクリートパネルの特性を活かし、固定材を2枚のパネルに連続使用することで経済性を高めた固定方法および固定構造を提供する。
【解決手段】弾性体材料からなる直方体に、小判型楕円形の貫通孔が上下面に対して直交方向に貫通し、貫通孔の長径は対面する側面の一方に近接して配置され、かつ該側面と平行に設けられており、そして近接した側面の上下方向の2つの辺が、直角三角柱状の空間部分を有した矩形面にて形成された形状となっている固定材を用いた樹脂コンクリートパネルの固定方法であって、樹脂コンクリートパネル端部をH鋼支保材フランジと既設置された固定材との間に押し込み、該固定材の小判型楕円形の貫通孔を凹形変形させ、側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、固定することを特徴とするトンネル覆工における樹脂コンクリートパネルの固定方法、および本方法による固定構造。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は水路用トンネル等の内面補強や補修に用いられる覆工用コンクリートパネルの固定方法および固定構造に係る。
【背景技術】
【0002】
水路用トンネルの補強や補修に際して、覆工用プレキャストコンクリートパネルを使用する工法が採用されることが多くなっている。そして、使用されるプレキャストコンクリートパネルも、パネルの強度特性に優れ、厚さも10mm程度のパネルも使用でき、さらに、表面粗度の値も小さいものが得られるため、水路用トンネルの補強補修工法おいて、樹脂コンクリートパネルがよく使用される。この工法では、樹脂コンクリートパネルでトンネル内面を覆い、パネルと既設コンクリート面の間に裏込め材を充填し、パネルにてトンネル内面を覆工する。
【0003】
樹脂コンクリートパネルにてトンネル内面を覆工するには、トンネルの周方向のアーチ形状に合致させるために曲面形状の異なる複数のパネルを連結し、さらにトンネルの軸方向にもその距離に応じて多数のパネルを連結する必要がある。このようなパネルの連結固定は、アンカーボルトやボルトとナットの組合せ等を用いて連結固定し、連結部にシール材を充填する工法などが行われている。
【0004】
このような工法は時間と手間がかかり、効率の良いものではなかった。このような問題点を解消するために、樹脂コンクリートパネルの縁部にフランジ部を設け、ビスなどの固定手段によりこのフランジ部を連結固定する工法も提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、この工法では、パネルにフランジを設ける必要があり、さらにビスなどを用いて固定する必要があり、パネルとトンネル部の固定ボルト位置は、事前に設定した場合には誤差が生じ、互いのボルト位置とは合致しないため、費用や作業効率の面で充分なものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−204554号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、樹脂コンクリートパネルを用いた水路用トンネルの内面補修を効率よく行うと共に、樹脂コンクリートパネルの特性を活かすためのパネルの固定方法および固定構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の固定方法は、弾性体材料からなる直方体に、小判型楕円形の貫通孔が上下面に対して直交方向に貫通し、貫通孔の長径は対面する側面の一方に近接して配置され、かつ該側面と平行に設けられており、そして近接した側面の上下方向の2つの辺が、直角三角柱状の空間部分を有した矩形面にて形成された形状となっている固定材を用いた樹脂コンクリートパネルの固定方法であって、該固定材の小判型楕円形の貫通孔を凹形変形させ、近接した側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、固定することを特徴とする。また本発明においては、本方法により固定された固定構造も提供する。
【0008】
直方体は、平行に対面する上面と下面、および平行に対面する2組の側面の面からなる六面体である。上記固定方法に用いる固定材では、この上下面に対して直交して設けられた小判型楕円形の貫通孔が、上記の内の1組の側面の一方に近接して設けられている。そして、近接した側面の上下方向の2つの辺に形成された矩形面を、パネル表面に密着することができ、パネルを固定できる。これは、固定材が弾性材料から構成されているために、パネルの固定に際して、固定材の貫通孔が近接した側面をパネルで押し込んだときに、小判型楕円形の貫通孔が内側方向に陥没して凹形に変形し、2つの矩形面がパネル表面に弾性体の反発力にて押し付けられ密着できるものである。尚、この矩形面の形成は、直方体から、これらの2つの辺を直角三角柱状に切り取ることでもよいし、弾性材料をこのような形状に予め成形することでもよい。小判型楕円形の貫通孔も同様に、直方体から切り貫くことでもよいし、予め成形することでもよい。
【0009】
上記の固定方法において用いる固定材は、側面の上下方向の4つの辺すべてが、直角三角柱状に切り取られ、矩形面を形成した形状となっている固定材を用いて、パネルを固定する方法も好ましい。この固定材では、直方体の上下面の形状は、各頂点が三角形状に切り取られた形状となっており、八角形となっているものである。この三角柱状の空間部分の存在は、パネルの挿入の介助と共に、貫通孔が凹形変形後、形成した矩形面がパネルの固定面となる。
【0010】
また、片側に2面有することで2枚のパネルを連結固定できるが、更に両側に矩形面を4面有することで、側面を反転させて、貫通孔が近接していない側の側面を使用して、凹形に変形する部分の厚さを変えて、弾性反発力を調整して固定することが可能となる。
【0011】
さらに本発明では、H鋼製支保工のフランジ内側に固定材を設置し、樹脂コンクリートパネル端部を、H鋼製支保工の内側フランジと既設置された固定材との間に押し込み、該固定材の小判型楕円形の貫通孔を凹形変形させ、側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、内側フランジに樹脂コンクリートパネルを固定する方法も好ましい。
【0012】
また、上記の樹脂コンクリートパネルをH鋼製支保工の内側フランジに固定する方法により、トンネル側壁とアーチ部に沿って設けられたH鋼製支保工に樹脂コンクリートパネルを固定し、該パネルとトンネルの既設コンクリート部との間に、裏込め材を充填注入し、固結することを特徴とするトンネル覆工方法も提案する。
【0013】
そして以上の固定方法において、直角三角柱が二等辺直角三角柱であり、弾性材料がゴムであり、そしてゴムの硬度がショアAで62±5度である固定材が好ましく用いられる。さらには、小判型楕円形の貫通孔が近接した側面は、上下面の長辺側の側面である固定材が好ましく用いられる。
【発明の効果】
【0014】
本発明に用いる固定材では、小判型楕円形の貫通孔が近接した側面側にパネルが押し付けられると、貫通孔は凹形変形し、この側面の両脇に形成された矩形面がパネル表面に密着し、パネルを固定することができる。この固定材では小判型楕円形の貫通孔がひとつの側面に近接しており、かつ固定材の構成材料も弾性材料からなっているために、パネルの押し込みに際して、この貫通孔を内側に容易に変形させることができ、過大な力を要することなく固定作業ができる。そして固定後は、矩形面がパネル表面に密着し、パネルを弾性反発力にて固定することができる。そして、2枚のパネルを連結固定する際には、それぞれのパネル端部において、この固定材をブリッジ状にして、2つの矩形面をそれぞれのパネル表面に振り分けて密着することもでき、連結固定により固定材の数量を減じることにて、コストダウンも図れる。
【0015】
また本発明においては、固定材をパネルの端部と共にH鋼製支保工のフランジ間に挟み込むという単純な作業で、パネルを支保工に確実に固定することができる。そして、トンネル内面の覆工に際して、複数のパネルの連結固定も上記したように、フランジ間で固定材をブリッジ状にして、パネルと共に挟み込むという単純な作業で連結固定ができる。このように、H鋼製支保工と固定材とを組み合わせた本発明の固定方法は、トンネル内面の修復覆工も工程が少ないため合理化され、短工期にて施工可能な工法とすることができる。
【0016】
さらに、本発明の固定方法に好ましく適用される樹脂コンクリートパネルは表面粗度係数がn=0.010であって、通常の平滑なコンクリート面の粗度計数がn=0.013であるのに対して小さい特性を持っている。本発明の固定方法による場合には、樹脂コンクリートパネルには固定金具などの装着や加工の必要がなく、良好な表面粗度係数を損なうことがない。そして、H鋼製支保工と固定材とを組み合わせた本発明の固定方法では、トンネル内面覆工のパネル連結部は、H鋼製支保工のフランジとなっているため、覆工面の表面粗度係数も良好に維持され、樹脂コンクリートパネルの特性を活かすことができる。
【0017】
そして、側面の上下方向の4つの辺すべてが、矩形面を形成した形状となっているパネル固定材を用いる場合では、四隅が尖っておらず、パネル挿入時の介助効果となり作業がし易く、直角三角柱が二等辺直角三角柱である場合では、種々の曲率のすべてのパネルへの適用がし易い。また、弾性材料としてゴムを使用した場合には、パネル固定材の装着作業が容易であり、かつ優れた弾性反発力によるパネル固定力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の方法に用いる固定材の実施例の斜視図である。
【図2】図1の固定材の平面図、正面図および側面図である。
【図3】固定材とH鋼製支保工とを組み合わせてパネルを固定し、内面を覆工したトンネルの軸方向に直交の断面説明図である。
【図4】図3における固定材によるパネルの固定部分の拡大図である。
【図5】固定材によりパネルを固定した構造の断面および背面説明図である。
【図6】固定材とH鋼製支保工とを組み合わせて、トンネル上部のパネルを固定した構造の説明図であり、5Aはトンネル軸方向に平行の鉛直断面図、5Bはトンネル軸方向に直交の鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を図に基づいて詳細に説明する。図1および2に示す形態の本発明に用いる固定材1では、小判型楕円形の貫通孔2が直方体の対面する側面5、6のうち、側面5に近接して設けられ、かつ小判型楕円形の長径は側面5、6に平行となっている。側面5、6は上下面(上面3、下面4)の長辺側となっており、他の1組の側面7、8より横が長くなっている。この形態では、2組の側面の上下方向の4つの辺すべてが直角三角柱状に切り取られて、矩形面9、10を形成している。このように4つの辺すべてが切り取られて、角が取れていると、パネル挿入作業が容易となり、かつ上下反転することで弾性力の変換でき、固定作業がし易い。しかし、必ずしもこのような形態とする必要はなく、少なくとも貫通孔2が近接している側の側面の2つの辺が切り取られておればよい。以下に述べるように、固定材1を用いたパネルの固定は、矩形面9をパネル表面に密着させることで行うことができるためである。
【0020】
固定材1はゴム等の弾性材料からなっているために、固定材1を用いてパネルを固定するには、側面5にパネル端部を押し込み、さらに強く押し込むことで、変形部分11を貫通孔2の内側方向に凹形で陥没するように変形させ、矩形面9をパネル表面に密着させ固定できる。H鋼製支保工と固定材1との組合せでパネルを固定するには、H鋼製支保工のフランジの内側に固定材1を設置し、パネル端部を固定材1とフランジとの間に押込むか、または、パネル端部と固定材1を組み合わせてフランジ内部に挿入することで、貫通孔2を凹形変形させ、矩形面9をパネル端部の表面に密着させ固定できる。
【0021】
図3は固定材1とH鋼製支保工30との組み合わせでパネルを固定し、内面を覆工したトンネルの軸方向に直交の断面説明図である。2本のH鋼製支保工30はトンネル側壁と天井のアーチに沿って設けられており、支保工末端フランジ31によりトンネル天頂部にて連結されており、トンネル底盤部はインバートパネル24で覆工されている。トンネル側壁とアーチ部を覆工するパネルは、側壁とアーチ部に沿った曲率の異なる3枚の樹脂コンクリートパネル21、22、23で構成されている。固定材1は、支保工外側フランジ32と支保工内側フランジ33の間にパネル端部とともに挟みこまれ、貫通孔が凹形変形し、矩形面9がパネル表面に密着し、パネルを固定している状態を示している。そして、固定材1は1枚のパネルに密着し固定している固定材1aと2枚のパネルをブリッジ状に連結している固定材1bとして用いられている。樹脂コンクリートパネルはH鋼製支保工30の内側フランジ33に沿って、底盤部から順次曲率の小さい樹脂コンクリートパネル21から、曲率の大きくなる樹脂コンクリートパネル22、23と覆工されている。樹脂コンクリートパネル21は、このパネルと外側フランジ32との間に挟みこまれた固定材1aと1bとにより、内側フランジ33に固定されている。樹脂コンクリートパネル22は固定材1bにより両端を固定されており、樹脂コンクリートパネル23は固定材1bと1aとにより固定されている。これらの固定材1aと1bはいずれも貫通孔が内側に陥没して凹形変形し、矩形面9が樹脂コンクリートパネルの表面に密着し、弾性反発力でパネルを固定している。
【0022】
図4に固定材1bが樹脂コンクリートパネル21と22とを固定している状態を示す。ここでは、H鋼製支保工30のフランジ32と33の内側にパネル固定材1bがセットされ、樹脂コンクリートパネル21と22との端部が、H鋼製支保工の内側フランジ33とパネル固定材との間に挿入されることで、内側フランジ33に樹脂コンクリートパネル21と22とが固定されている。固定材1bは樹脂コンクリートパネル21と22との端部で押し込まれ、変形部分11が貫通孔2の内側方向に凹形で陥没するように変形させられ、二つの矩形面9がパネル21と22との表面に密着させられている。このように、貫通孔2が内側方向に凹型で陥没するように変形することで、矩形面9をパネル表面に完全に密着することができ、固定材でパネルをしっかりと固定できる。
【0023】
図5は、固定材1aと1bとで樹脂コンクリートパネル21、22、23を、H鋼製支保工30の外側フランジ32と内側フランジ33との間で固定している構造の説明図である。図5の4A、4B、4Cはそれぞれ樹脂コンクリートパネル21、22、23が固定されている構造の断面図と裏面図である。4Aには樹脂コンクリートパネル21が2つの固定材1aと2つの固定材1bとでパネルの四隅が固定されている構造を示している。固定材1aでは2つの矩形面が共に樹脂コンクリートパネル21に密着し、固定材1bでは矩形面の一方だけが密着し、他方の矩形面は他のパネルに密着していることを示している。4Bでは、樹脂コンクリートパネル22が4つの固定材1bで固定され、4Cでは樹脂コンクリートパネル23が2つの固定材1aと2つの固定材1bとで固定されている構造を示している。
【0024】
図6には、固定材とH鋼製支保工とを組み合わせて、トンネル上部のパネルを固定した構造であって、樹脂コンクリートパネルで覆工されたトンネルの側壁とアーチ部の、トンネル軸方向に平行の鉛直断面図5Aとトンネル軸方向に直交の鉛直断面図5Bが示されている。これらの図では、樹脂コンクリートパネル22と23とが、固定材1a、1bとH鋼製支保工30とで固定されている構造を示している。
【0025】
樹脂コンクリートパネル22は、4つの固定材1bにより、H鋼製支保工30の内側フランジ33に沿って固定されている。この場合図6の5Aに示されるように、樹脂コンクリートパネル22はトンネルの軸方向に覆工する距離に応じて、H鋼製支保工30を介して複数のパネルが覆工されている。そして、複数パネルを連結固定するには、樹脂コンクリートパネル22の縦方向の端部をH鋼製支保工30の一方の側の内側フランジ33に沿って挿入し、他方の側の内側フランジ33には連結する他の樹脂コンクリートパネル22の縦方向の端部を挿入し、挿入したパネルの端部を、図6の5Bで示すように、このパネルの上下に配置する樹脂コンクリートパネル21、23と共に、挿入された固定材1bにより固定することで行うことができる。この固定方法は樹脂コンクリートパネル21、23についても、固定材1aが併用される点以外は同様である。この場合に5Bに示されるように、固定材1a、1bにおいて、変形部11が貫通孔2の内部に陥没し、矩形面9がパネル表面に密着して各樹脂コンクリートパネルを固定しているのは前述のとおりである。
【0026】
この覆工においては、トンネルの既設コンクリート部と覆工したパネルの間隙は、微粒子グラウトなどが充填注入され、覆工モルタル40で充填固結されている。また、樹脂コンクリートパネル21、22、23の上下の縦方向のつなぎ目はH鋼製支保工30の内側フランジで覆われ、パネルの形状に沿って目地コーキングを行うが、水平方向のつなぎ目には目地コーキング25またはシールテープ養生が施されている。
【0027】
以上のように、本発明の固定方法により、樹脂コンクリートパネルをトンネルの内壁への覆工は単純な作業で行うことができる。さらに、覆工したパネルの表面には固定金具など突起物がなく、樹脂コンクリートパネルの粗度係数が小さいという特性を損なうことがない。そのため、水路用トンネルの覆工には特に好ましく適用できる。
【0028】
本発明に用いる固定材を構成する弾性体材料としては、軟質ポリ塩化ビニルなどの軟質プラスチック材料も使用できるが、モルタル硬化熱の影響を考慮すると、ゴムであることが好ましく、天然ゴムや各種の合成ゴムが使用される。固定材に使用するゴムの硬度はショアAで62±5度の範囲にあることが好ましく、この範囲の硬度のゴムを使用することにより、パネルの固定作業が容易となり、またパネルをしっかりと固定することのできる反発力が得られる。固定材を成形するには、各種のゴム材料に充填材、加硫材、その他の添加剤などが配合し、加硫成形することで製造できる。この場合、前記したように貫通孔や矩形面を付与された金型により、予め成形してもよいし、ゴムの直方体を成型した後、該当する辺を直角三角形状に切り取り、貫通孔を切り貫くことでもよい。
【0029】
本発明の固定方法が好ましく適用される樹脂コンクリートパネルは、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に珪砂、炭酸カルシウムなどの細骨材やガラス繊維などを混合し、加熱しながらプレス成形したパネルが最適であり、非常に緊密で硬く、安定した化学的性質を持ったものである。そのため、強度的にも優れ、厚さ10mm程度でも十分に覆工用プレキャストパネルとして使用されているものである。また、前述したように樹脂コンクリートパネルは粗度係数も低く、水路用トンネルの覆工材として好ましいものである。
【産業上の利用可能性】
【0030】
以上述べたように、本発明の固定方法は樹脂コンクリートパネルを用いた水路用トンネルの内面補修において単純作業で効率よく作業性に優れた方法であり、超高強度コンクリートパネルなど、他のプレキャストコンクリートパネルの固定にも応用することができる。
【符号の説明】
【0031】
1 固定材
1a 同一パネルに適用された固定材
1b 2枚のパネルにブリッジ状に適用された固定材
2 小判型楕円形の貫通孔
3 固定材の上面
4 固定材の下面
5、6 固定材の側面(上下面の長辺側)
7、8 固定材の側面(上下面の短辺側)
9 矩形面
10 矩形面
11 変形部分
21、22、23 樹脂コンクリートパネル
24 インバートパネル
25 目地コーキング
30 H鋼製支保工
31 支保工末端フランジ
32 支保工外側フランジ
33 支保工内側フランジ
40 覆工モルタル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性体材料からなる直方体に、小判型楕円形の貫通孔が上下面に対して直交方向に貫通し、貫通孔の長径は対面する側面の一方に近接して配置され、かつ該側面と平行に設けられており、そして近接した側面の上下方向の2つの辺が、直角三角柱状の空間部分を有した矩形面にて形成された形状となっている固定材を用いた樹脂コンクリートパネルの固定方法であって、該固定材の小判型楕円形の貫通孔を凹形変形させ、貫通孔が近接した側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、固定することを特徴とするトンネル覆工における樹脂コンクリートパネルの固定方法。
【請求項2】
側面の上下方向の4つの辺すべてが、直角三角柱状の空間部分を有した矩形面にて形成された形状となっている固定材を用いることを特徴とする請求項1に記載の樹脂コンクリートパネルの固定方法。
【請求項3】
請求項2に記載の固定材を用いた樹脂コンクリートパネルの固定方法において、該固定材の貫通孔が近接していない側の側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、固定することを特徴とするトンネル覆工における樹脂コンクリートパネルの固定方法。
【請求項4】
H鋼製支保工のフランジ内側に固定材を設置し、樹脂コンクリートパネル端部を、H鋼製支保工の内側フランジと既設置された固定材との間に押し込み、該固定材の小判型楕円形の貫通孔を凹形変形させ、側面部分にて形成された矩形面が、パネルの表面上に押し当てられて密着し、内側フランジに樹脂コンクリートパネルを固定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂コンクリートパネルの固定方法。
【請求項5】
請求項4に記載の樹脂コンクリートパネルの固定方法により、トンネル側壁とアーチ部に沿って設けられたH鋼製支保工に樹脂コンクリートパネルを固定し、該パネルとトンネルの既設コンクリート部との間に、裏込め材を充填注入し、固結することを特徴とするトンネル覆工方法。
【請求項6】
弾性体材料からなる直方体に、小判型楕円形の貫通孔が上下面に対して直交方向に貫通し、貫通孔の長径は対面する側面の一方に近接して配置され、かつ該側面と平行に設けられており、そして近接した側面の上下方向の2つの辺が、直角三角柱状の空間部分を有した矩形面にて形成された形状となっている固定材を用いた固定構造であって、該固定材の小判型楕円形の貫通孔が近接した側面に形成された矩形面が、貫通孔の変形により、パネルの表面上に押し当てられ密着することで、パネルが固定されていることを特徴とするトンネル覆工用樹脂コンクリートパネルの固定構造。
【請求項7】
H鋼製支保工のフランジ内側にパネル固定材がセットされ、樹脂コンクリートパネル端部が、H鋼製支保工の内側フランジとパネル固定材との間に挿入されることで、内側フランジに樹脂コンクリートパネルが固定されていることを特徴とする請求項7に記載の固定構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−117205(P2012−117205A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−264829(P2010−264829)
【出願日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【出願人】(593132814)キザイテクト株式会社 (6)
【Fターム(参考)】