覆工コンクリート構造物及びその施工方法
【目的】新規の覆工コンクリート構造物として、覆工コンクリート層の内面側表面のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制することでコンクリート片の剥落・脱落を未然に防止すると共に、覆工コンクリート構造物に必須の諸設備の設置に障害ないし弊害となることを抑制した上で前記覆工コンクリート層の補強効果を最大限にすることができる構成の覆工コンクリート構造物及びその施工方法を提供する。
【構成】施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成である。
【構成】施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は覆工コンクリート構造物及びその施工方法に関し、詳しくは施工中のトンネル内でセントルを用いて１スパン分毎に打設されて構築される覆工コンクリート構造物及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
施工中のトンネル内でセントルを用いて１スパン分毎に打設されて構築される覆工コンクリート構造物は、強固且つ安定した物質特性を有し、比較的安価で普遍的な構造材料であるコンクリートを主材料として構築されている。
【０００３】
しかしながら強固且つ安定した物質特性を有しているとは云え、様々な外的刺激、例えば、地震やトンネル内通行物（自動車や鉄道車両等）からの振動・衝撃、地下水・雨水・海水等の浸透、温度変化、乾湿の繰り返し、等からの影響による劣化の進行を抑えることは極めて困難である。
【０００４】
この劣化は、覆工コンクリート構造物の内部よりも露出面である内面側の表面に顕著であり、内面側の表面で生じた場合、単に強度が低下するだけで済まず、ひび割れ・亀裂・欠損等の発生によるコンクリート片の剥落・脱落の危険性を有している。覆工コンクリート構造物が、自動車用トンネル・鉄道車両用トンネル・通行者用トンネル等である場合、重大な事故につながる惧れがある。事実、新幹線トンネルにおいてトンネル内壁コンクリート剥落事故・コンクリート塊落下事故が近年複数発生し、問題となっている。
【０００５】
そこでかかる問題に対処するため、覆工コンクリート構造物を補強する技術が種々提案されている（特許文献１〜５等参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２３６６６４号
【特許文献２】特開２００２−３４８７４９号
【特許文献３】特許第３８８０７３８号
【特許文献４】特開２００２−０３８６５５号
【特許文献５】特許第３８６３６２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、既設の覆工コンクリートの内側表面に樹脂接着剤を用いて強化繊維シートを貼付することで既設の覆工コンクリート構造物の内側面の表面を補強する構成である。
【０００８】
特許文献２の技術は、既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面に樹脂含浸強化繊維織物を固着することで補強する構成である。
【０００９】
特許文献３の技術は、炭素繊維シートを内蔵したセメントモルタル板体を既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面にボルトを用いて取り付けることで前記既設のトンネルを補強する構成である。
【００１０】
特許文献４の技術は、既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面に繊維強化樹脂格子材をアンカーを用いて取り付けることで補強する構成である。
【００１１】
特許文献５の技術は、既設のトンネル覆工表面にセメントモルタルを塗付し、次に炭素繊維シートを固定し、次にエポキシ樹脂を含浸させ、更にセメントモルタルを塗付することで既設のトンネルを補強する構成である。
【００１２】
上記特許文献１及び２の技術では、後付けの補強構造を単に固着や貼付しただけであるので、既設の覆工コンクリート構造物と新たに付加した補強構造との一体化が不充分であることから強度向上は不充分となってしまうという問題点を有している。
【００１３】
そこで、上記特許文献３及び４のように、ボルトやアンカーの如き固定具を既設の覆工コンクリート構造物に打設して行う構成とすることで一体化を図ることはできる。しかし、作業工数が多く手間がかかるため高コストになるだけでなく、場合によっては、打設したボルトやアンカーの如き固定具によって新たなひび割れ・亀裂・欠損等を生じてしまうため元の覆工コンクリート構造物の強度低下を招いてしまう危険性をも有している。
【００１４】
また、上記特許文献５では、既設の覆工コンクリート構造物の内側面の強度向上を図ることはできるが、補強のために付加した最表面側となるセメントモルタルの劣化による新たなひび割れ・亀裂・欠損等の発生の惧れがあるため、モルタル片の剥落・脱落の問題を解決することは困難である。
【００１５】
上記した特許文献１〜５の技術はいずれも既設の覆工コンクリート構造物の内側面の表面全体に補強構造を付加することで補強する技術であるため、覆工コンクリート層の状態把握等の検査・診断・解析作業が必要であったり、全く問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄が生じたり等の施工作業に関するに問題の他、既に利用中の施設・設備等に対する補強作業であるため、工事に際しては利用休止・停止等の措置が必要であったり、新たな予算確保等の実際の施工作業以外の問題を有するものである。
【００１６】
本発明者らはかかる覆工コンクリート構造物の補強技術について鋭意検討を進めたところ、橋梁の補強技術として橋梁型枠内面に繊維補強シートを設置した状態でコンクリート打設を行うことで橋梁下面を補強構造とする構成について知見を得、かかる技術の転用を試みることを想到した。
【００１７】
ところが橋梁下面とは異なり、覆工コンクリート構造物の場合では、覆工コンクリート層構築後に照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の諸設備の設置が必須であり、橋梁下面のように覆工コンクリート層の内側面の表面全体を補強構造とすると前記諸設備の設置に際して障害ないし弊害となることが判った。以上のことから、橋梁下面の補強技術の単に転用しただけでは前記諸設備の設置に障害ないし弊害が生じるので、かかる障害ないし弊害を抑制した上で覆工コンクリート層の補強効果を最大限とすることが重要であることを突き止めた。
【００１８】
そこで本発明の課題は、新規の覆工コンクリート構造物として、覆工コンクリート層の内面側表面のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制することでコンクリート片の剥落・脱落を未然に防止すると共に、覆工コンクリート構造物に必須の諸設備の設置に障害ないし弊害となることを抑制した上で前記覆工コンクリート層の補強効果を最大限にすることができる構成の覆工コンクリート構造物及びその施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
【００２０】
１．施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする覆工コンクリート構造物。
【００２１】
２．前記セントル１スパン分の両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする上記１に記載の覆工コンクリート構造物。
【００２２】
３．前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部内の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする上記１又は２に記載の覆工コンクリート構造物。
【００２３】
４．前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物。
【００２４】
５．施工中のトンネル内にセントルを配置し、該セントル内にコンクリートを打設して覆工コンクリート層を形成する覆工コンクリート構造物の施工方法において、
前記コンクリート打設前に、前記セントル１スパンの両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の前記セントル内面に、格子状又は網目状の繊維補強シートを設置し、コンクリート打設により覆工コンクリート層の内面側部分の表面ないし表面付近内部に埋設状態で該覆工コンクリート層と前記繊維補強シートとを一体化させることを特徴とする覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２５】
６．前記セントル１スパンの両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする上記５に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２６】
７．前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部となる部分の前記セントル内面に及ぶように施工されることを特徴とする上記５又は６に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２７】
８．前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする上記５〜７のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２８】
９．前記繊維補強シートが、前記セントル内面に固定状態で設置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２９】
１０．前記繊維補強シートが、前記セントル内面から外面に貫通状態で形成されたスリットに前記繊維補強シートの両端部を挿通することで固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３０】
１１．前記繊維補強シートが、前記セントル内面に結束線やアンカーの如き固定具により固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３１】
１２．前記セントル内面の円弧方向における前記繊維補強シートの両端又は両端近傍若しくは中間の位置に複数の透孔が任意の間隔で且つ前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で形成されており、前記繊維補強シートを前記セントル内面に設置した後に、該繊維補強シートの上面に複数の紐状体を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体の各々の両端を前記複数の透孔に挿通し、前記セントル外面に突出した前記複数の紐状体の各々の端部を固定することで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３２】
１３．前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔の各々に、セントル外面から櫛状の固定具の各櫛歯の各々を挿通し、前記透孔からセントル内面に突出した各櫛歯の先端部分に前記繊維補強シートの格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１又は５に示す発明によれば、新規の覆工コンクリート構造物として、覆工コンクリート層の内面側表面のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制することでコンクリート片の剥落・脱落を未然に防止すると共に、覆工コンクリート構造物に必須の諸設備の設置に障害ないし弊害となることを抑制した上で前記覆工コンクリート層の補強効果を最大限にすることができる構成の覆工コンクリート構造物及びその施工方法を提供することができる。
【００３４】
特に、覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分、即ち、ひび割れ・亀裂・欠損が生じ易い所謂つま部分の表面ないし表面付近内部に繊維補強シートを一体化した状態で埋設した構成により、ひび割れ・亀裂・欠損の発生を抑制することができる。また、例え、ひび割れ・亀裂・欠損が生じた場合であっても一体化した繊維補強シートによってコンクリート片の剥落・脱落を防止することができる。
【００３５】
本発明は、新規の覆工コンクリート構造物のつま部分の表面を補強した構成とするため、既設の覆工コンクリート構造物の内面側の表面全体を後から補強する技術のような問題、即ち、覆工コンクリート層の状態把握等の検査・診断・解析作業、全く問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄となる施工作業、既に利用中の施設・設備等を工事に際して利用休止・停止等の措置をとること、新たな予算確保、等の問題がない。
【００３６】
更に本発明は、覆工コンクリート層の補強効果が最大限に得られるつま部分の表面を補強した構成とするため、覆工コンクリート層構築後の照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の必須の諸設備の設置に障害ないし弊害が生じてしまうことを抑制することができる。
【００３７】
請求項２又は６に示す発明によれば、ひび割れ・亀裂・欠損が最も生じ易い箇所である覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々５０ｃｍ以内の部分に繊維補強シートを配設することで無駄な補強を施すことがなくなる。
【００３８】
請求項３又は７に示す発明によれば、隣接する覆工コンクリート構造物との打継目部となる目地部のひび割れ・亀裂・欠損の発生を抑制することができる。
【００３９】
請求項４又は８に示す発明によれば、ひび割れ・亀裂・欠損の発生の抑制がより効果的となり、例え、ひび割れ・亀裂・欠損が生じた場合であってもコンクリート片の剥落・脱落をより確実に防止することができる。
【００４０】
請求項９に示す発明によれば、セントル内面に設置した繊維補強シートがコンクリート打設時に充填コンクリートによって位置ズレ・捲れ・蛇行・歪みの発生を防止することができる。
【００４１】
請求項１０に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４２】
請求項１１に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４３】
請求項１２に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４４】
請求項１３に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る覆工コンクリート構造物及びその施工方法を詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明に係る覆工コンクリート構造物の一実施例を示す概略断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）、図２は図１の概略左側面図、図３は図２の地山部分を省略した概略斜視図、図４は施工中のトンネル内にセントルを配置した状態の一例を示す概略説明図、図５はセントル内面に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す概略平面図、図６はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の一例を示す要部拡大断面図、図７はセントル内面に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す概略平面図、図８はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図９はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の更に他の例を示す要部拡大断面図、図１０はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す要部概略斜視図、図１１は図１０の要部概略断面図、図１２はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す要部概略断面図、図１３はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の更に他の例を示す要部拡大断面図、図１４はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部概略斜視図、図１５は図１４に示す固定手段の要部拡大断面図、図１６は図１４に示す固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図１７はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図１８は図１７に示す固定手段に用いられる櫛状の固定具の一例を示す概略正面図である。
【００４７】
図１〜図３に示すように、本発明に係る覆工コンクリート構造物１は、施工中のトンネル（図４に符号Ｔとして示す。）内に配置したセントル（図４に符号３として示す。）の１スパン分毎にコンクリート打設されて構築されるものであり、該覆工コンクリート構造物１のセントル３の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインＳＬより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シート２が、覆工コンクリート層１０の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成を有する。尚、図３の概略斜視図では、覆工コンクリート構造物１の全体構成を明瞭化するため、図１及び図２で図示された地山４の図示を省略した。
【００４８】
セントル３としては、この種の覆工コンクリート構造物の施工に用いられる公知公用のセントルを特別の制限なく用いることができ、好ましいセントルとしては標準的な構成を有するもの、即ち、１スパンが９ｍ、１０．５ｍ、１２ｍ、１２．５ｍ等（１回の打設長さが夫々９ｍ、１０．５ｍ、１２ｍ、１２．５ｍ等）であって、施工中のトンネル内での移動が可能なスライドセントルが挙げられる。
【００４９】
繊維補強シート２の配設範囲としては、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲、好ましくは両端から各々５０ｃｍ以内の範囲、より好ましくは両端から各々５０ｃｍ程度の範囲であって、且つスプリングラインＳＬより上の範囲である。かかる範囲部分は、所謂つま部分に相当する部分であり、覆工コンクリート層１０のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制し、コンクリート片の剥落・脱落を未然に防止する補強効果が最大限に得られる部分である。また、覆工コンクリート層１０の内面側表面の全域を繊維補強シート２により補強するのではなく、このつま部分の表面を補強した構成とするため、問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄な補強を施すことがなくなるだけでなく、覆工コンクリート層１０構築後の照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の必須の諸設備の設置に障害ないし弊害が生じてしまうことを抑制することができる。尚、スプリングラインＳＬより下の範囲は、該覆工コンクリート層１０の側面部分であるため下方に向いていないことから、覆工コンクリート層１０のひび割れ・亀裂・欠損等が例え発生したとしても、コンクリート片の剥落・脱落の可能性は低く、剥落・脱落が生じたとしても側面に沿って落下するだけなので安全上の問題が生じる可能性は極めて低い。
【００５０】
繊維補強シート２としては、覆工コンクリート構造物、建築物（主としてスラブ、柱、梁、壁等）、橋脚、橋梁、その他のコンクリート構造物の補強に用いられる繊維補強シートとして公知公用のものを用いることができ、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有するものが好ましい。格子目又は網目を有するものである場合、該格子目又は網目の感覚としては３ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましく、５ｍｍ〜４０ｍｍ程度がより好ましい。網目である場合、網目の形状は特に限定されず、三角形、四角形（正方形、長方形、菱形）、五角形以上の多角形のいずれの形状を有する網目であってよい。また、引っ張り強度としては、少なくとも１０ｋＮ／ｍ程度以上であることが好ましく、２５ｋＮ／ｍ程度以上であることがより好ましい。
【００５１】
覆工コンクリート層１０に対する繊維補強シート２の埋設状態としては、該覆工コンクリート層１０の内側面（一般トンネルにおいては地山４側ではなく坑道側に面した面）の表面ないし表面付近内部に配設された状態である。即ち、覆工コンクリート層１０の表面のひび割れ・亀裂・欠損等を抑制し、コンクリート片の剥落・脱落を防止するために、表面に配設された場合であっても単に表面を被覆しているだけでなく、少なくとも繊維補強シート２の厚み分ないし該厚み分に近似した分は埋設した状態である。また、表面付近近傍に配設された場合であっても、ひび割れ・亀裂・欠損等が生じた際のコンクリート片の剥落・脱落を防止するために表面に極めて近い位置（具体的には１ｍｍ〜５ｍｍ程度の深さ）に埋設した状態である。
【００５２】
次に、上記構成を有する覆工コンクリート構造物１の施工方法について実施例に基き説明する。
【００５３】
既存の公知公用の工法によってトンネルＴを掘削し、図４に示すように掘削したトンネルＴ内にセントル３を配置する。配置したセントル３内にコンクリートを打設することで１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築することができる。１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築した後、セントル３を脱型し、構築済みの覆工コンクリート構造物１に隣接する次の１スパン分の位置に前記セントル３を移動する。セントル３の移動後、該セントル３ないにコンクリートを打設することで次の１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築することができる。順次、この作業を繰り返し、掘削したトンネルＴの全長に亘ってコンクリート構造物１・１・１・・・を図１に示すように目地部１１を接続部として連接状態で構築する。
【００５４】
以上のように構築される覆工コンクリート構造物１は、コンクリート打設前に、セントル３の内面３０に該セントル３の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲、好ましくは両端から各々〜５０ｃｍ以内の範囲、より好ましくは両端から各々５０ｃｍ程度の範囲であって、且つスプリングラインＳＬより上の範囲に、格子状又は網目状の繊維補強シート２を設置する。
【００５５】
繊維補強シート２をセントル内面３０に設置する際は、コンクリート打設時に充填コンクリートによって繊維補強シート２の設置位置のズレや捲れ・蛇行・歪みが発生するのを防止するために、該繊維補強シート２はセントル内面３０に固定状態で設置されることが好ましい。
【００５６】
繊維補強シート２のセントル内面３０への固定手段としては、コンクリート打設時に位置ズレを起こすことがなく、且つセントル３の脱型時のセントル内面３０への固着が無い方法であればよく、例えば、図５〜図９に示す態様を採ることができる。
【００５７】
図５及び図６は、繊維補強シート２をセントル内面３０から外面３１に貫通状態で形成されたスリット３２に繊維補強シート２の両端部を挿通することで固定する構成である。スリット３２に挿通した繊維補強シート２の両部はセントル外面３１にアンカーの如き固定具３３等の固定手段によって固定する。かかる構成によりセントル内面３０に固定した繊維補強シート２は、コンクリート打設、コンクリート硬化、セントル３の脱型後に、覆工コンクリート層１０の内面側の表面に露出した両端部部分を切除する。尚、スリット３２のスリット間隔は充填コンクリートの漏出を抑制するために１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ程度であることがとりわけ好ましい。
【００５８】
図７及び図８は、繊維補強シート２をセントル内面３０から外面３１に穿設された透孔３４に通した結束線３５で結束することで固定する構成である。結束線３５による固定は、繊維補強シート２の格子目又は網目に通した結束線３５をセントル内面３０に穿設された透孔３４を通し、該結束線３５の端部をセントル外面３１側に配設した固定具３６に結束することで固定する。
【００５９】
図９は、繊維補強シート２をセントル内面３０の任意の位置に立設したアンカー３７に掛止することで固定する構成である。
【００６０】
図７及び図８、並びに図９に示す固定手段の場合、結束線３５又はアンカー３７による固定の場合、固定箇所ピッチは５０ｃｍ以下の間隔であることが好ましい。
【００６１】
また、図５及び図６に示すスリット３２を用いた固定と、図７及び図８に示す結束線３５を用いた固定と、図９に示すアンカー３７による固定は、夫々単独で用いてもよいが、２つの固定手段又は３つの固定手段を併用してもよい。
【００６２】
更に、繊維補強シート２をセントル内面３０に設置する際、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端の目地部１１に段差が設けられる構成の場合には該段差部分にも繊維補強シート２が及ぶように施工することが好ましい。
【００６３】
目地部１１の段差を形成するためのセントル内面３０への繊維補強シート２の設置は、図１０に示すように、セントル３０の目地部内斜面部３０Ｂ及び目地部内平面部３０Ｃについて平面部３０Ａと同様に繊維補強シート２を設置するように施工すればよい。即ち、図１０及び図１１に示すように、セントル内面３０の平面部３０Ａ部分に繊維補強シート２の平面部２Ａを設置し、セントル内面３０の目地部内斜面部３０Ｂの部分に繊維補強シート２の目地部内斜面部２Ｂを設置し、セントル内面３０の目地部内平面部３０Ｃの部分に繊維補強シート２の目地部内平面部２Ｃを設置する、というように３分割構成の繊維補強シート２を設置することで可能となる。
【００６４】
以上、本発明に係る覆工コンクリート構造物及びその施工方法について実施例に基き説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の範囲内において種々の態様を採ることができる。
【００６５】
例えば、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端の目地部１１に段差が設けられる構成の場合における繊維補強シート２の設置について、前記した図１０及び図１１に示す実施例ではセントル内面３０の平面部３０Ａ・目地部内斜面部３０Ｂ・目地部内平面部３０Ｃの夫々に平面部２Ａ・目地部内斜面部３０Ｂ・目地部内平面部３０Ｃの３分割構成の繊維補強シート２を設置しているが、図１２に示すように、３分割によって生じる２箇所の継目部を被覆する継目被覆部２Ｄ・２Ｅを加えて設置する３分割＋２継目部被覆の構成を有する繊維補強シート２を設置する態様であってもよいし、図１３に示すように、平面部２Ａ・目地部内斜面部２Ｂ・目地部内平面部２Ｃでの分割の無い１枚構成の繊維補強シート２を設置する態様であってもよい。尚、分割の無い１枚構成の繊維補強シート２を設置する態様の場合、柔軟性を有する繊維補強シート２を用いることで湾曲構造のセントル内面３０に沿った湾曲状態の設置が可能となる。
【００６６】
繊維補強シート２のセントル内面３０への固定手段としては、前記図５〜図９に示す実施例に限定されず、図１４〜図１８に示す構成を採ることもできる。
【００６７】
図１４及び図１５は、セントル内面３０の円弧方向における繊維補強シート２の両端の位置に複数の透孔３４を任意の間隔で且つ前記セントル内面３０からセントル外面３１を貫通状態で形成し、繊維補強シート２を前記セントル内面３０に設置した後に、該繊維補強シート２の上面に複数（図１４では３本）の紐状体３８を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体３８の各々の両端を前記複数の透孔３４に挿通し、前記セントル外面３１に突出した前記複数の紐状体３８の各々の端部を固定（図１５に示す固定具３６に固定）することで前記繊維補強シート２を固定する構成である。
【００６８】
紐状体３８の両端を挿通する透孔３４の形成位置としては、図１４及び図１５に示す位置、即ち、セントル内面３０の円弧方向における繊維補強シート２の両端の位置に限らず、コンクリート打設時に充填コンクリートによって繊維補強シート２の設置位置のズレや捲れ・蛇行・歪みが発生するのを防止できるように該繊維補強シート２をセントル内面３０に固定できる構成であればよく、両端以外に両端近傍の位置でもよいし、図１６に示すように円弧方向における中間の位置であってもよい。
【００６９】
図１４〜図１６に示す固定手段に用いられる紐状体３８としては、この種の覆工コンクリート構造物の施工現場等で一般的に用いられる合成樹脂製ロープ等の結束具として公知公用のものを特別の制限なく用いることができる。
【００７０】
次に、図１７及び図１８は、セントル内面３０からセントル外面３１を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔３４の各々に、セントル外面３１から櫛状の固定具３９の各櫛歯３９Ａの各々を挿通し、前記透孔３４からセントル内面３０に突出した各櫛歯３９Ａの先端部分に繊維補強シート２の格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シート２を固定する構成である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る覆工コンクリート構造物の一実施例を示す概略断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）
【図２】図１の概略左側面図
【図３】図２の地山部分を省略した概略斜視図
【図４】施工中のトンネル内にセントルを配置した状態の一例を示す概略説明図
【図５】セントル内面に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す概略平面図
【図６】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の一例を示す要部拡大断面図
【図７】セントル内面に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す概略平面図
【図８】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図９】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の更に他の例を示す要部拡大断面図
【図１０】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す要部概略斜視図
【図１１】図１０の要部概略断面図
【図１２】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す要部概略断面図
【図１３】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の更に他の例を示す要部拡大断面図
【図１４】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部概略斜視図
【図１５】図１４に示す固定手段の要部拡大断面図
【図１６】図１４に示す固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図１７】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図１８】図１７に示す固定手段に用いられる櫛状の固定具の一例を示す概略正面図
【符号の説明】
【００７２】
１ 覆工コンクリート構造物
１０ 覆工コンクリート層
１１ 目地部
２ 繊維補強シート
２Ａ 平面部
２Ｂ 目地部内斜面部
２Ｃ 目地部内平面部
２Ｄ 継目被覆部
２Ｅ 継目被覆部
３ セントル
３０ セントル内面
３０Ａ 平面部
３０Ｂ 目地部内斜面部
３０Ｃ 目地部内平面部
３１ セントル外面
３２ スリット
３３ 固定具
３４ 透孔
３５ 結束線
３６ 固定具
３７ アンカー
３８ 紐状体
３９ 櫛状の固定具
３９Ａ 櫛歯
４ 地山
ＳＬ スプリングライン
Ｔ トンネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は覆工コンクリート構造物及びその施工方法に関し、詳しくは施工中のトンネル内でセントルを用いて１スパン分毎に打設されて構築される覆工コンクリート構造物及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
施工中のトンネル内でセントルを用いて１スパン分毎に打設されて構築される覆工コンクリート構造物は、強固且つ安定した物質特性を有し、比較的安価で普遍的な構造材料であるコンクリートを主材料として構築されている。
【０００３】
しかしながら強固且つ安定した物質特性を有しているとは云え、様々な外的刺激、例えば、地震やトンネル内通行物（自動車や鉄道車両等）からの振動・衝撃、地下水・雨水・海水等の浸透、温度変化、乾湿の繰り返し、等からの影響による劣化の進行を抑えることは極めて困難である。
【０００４】
この劣化は、覆工コンクリート構造物の内部よりも露出面である内面側の表面に顕著であり、内面側の表面で生じた場合、単に強度が低下するだけで済まず、ひび割れ・亀裂・欠損等の発生によるコンクリート片の剥落・脱落の危険性を有している。覆工コンクリート構造物が、自動車用トンネル・鉄道車両用トンネル・通行者用トンネル等である場合、重大な事故につながる惧れがある。事実、新幹線トンネルにおいてトンネル内壁コンクリート剥落事故・コンクリート塊落下事故が近年複数発生し、問題となっている。
【０００５】
そこでかかる問題に対処するため、覆工コンクリート構造物を補強する技術が種々提案されている（特許文献１〜５等参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２３６６６４号
【特許文献２】特開２００２−３４８７４９号
【特許文献３】特許第３８８０７３８号
【特許文献４】特開２００２−０３８６５５号
【特許文献５】特許第３８６３６２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、既設の覆工コンクリートの内側表面に樹脂接着剤を用いて強化繊維シートを貼付することで既設の覆工コンクリート構造物の内側面の表面を補強する構成である。
【０００８】
特許文献２の技術は、既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面に樹脂含浸強化繊維織物を固着することで補強する構成である。
【０００９】
特許文献３の技術は、炭素繊維シートを内蔵したセメントモルタル板体を既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面にボルトを用いて取り付けることで前記既設のトンネルを補強する構成である。
【００１０】
特許文献４の技術は、既設のコンクリート構造物であるトンネル内側面の表面に繊維強化樹脂格子材をアンカーを用いて取り付けることで補強する構成である。
【００１１】
特許文献５の技術は、既設のトンネル覆工表面にセメントモルタルを塗付し、次に炭素繊維シートを固定し、次にエポキシ樹脂を含浸させ、更にセメントモルタルを塗付することで既設のトンネルを補強する構成である。
【００１２】
上記特許文献１及び２の技術では、後付けの補強構造を単に固着や貼付しただけであるので、既設の覆工コンクリート構造物と新たに付加した補強構造との一体化が不充分であることから強度向上は不充分となってしまうという問題点を有している。
【００１３】
そこで、上記特許文献３及び４のように、ボルトやアンカーの如き固定具を既設の覆工コンクリート構造物に打設して行う構成とすることで一体化を図ることはできる。しかし、作業工数が多く手間がかかるため高コストになるだけでなく、場合によっては、打設したボルトやアンカーの如き固定具によって新たなひび割れ・亀裂・欠損等を生じてしまうため元の覆工コンクリート構造物の強度低下を招いてしまう危険性をも有している。
【００１４】
また、上記特許文献５では、既設の覆工コンクリート構造物の内側面の強度向上を図ることはできるが、補強のために付加した最表面側となるセメントモルタルの劣化による新たなひび割れ・亀裂・欠損等の発生の惧れがあるため、モルタル片の剥落・脱落の問題を解決することは困難である。
【００１５】
上記した特許文献１〜５の技術はいずれも既設の覆工コンクリート構造物の内側面の表面全体に補強構造を付加することで補強する技術であるため、覆工コンクリート層の状態把握等の検査・診断・解析作業が必要であったり、全く問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄が生じたり等の施工作業に関するに問題の他、既に利用中の施設・設備等に対する補強作業であるため、工事に際しては利用休止・停止等の措置が必要であったり、新たな予算確保等の実際の施工作業以外の問題を有するものである。
【００１６】
本発明者らはかかる覆工コンクリート構造物の補強技術について鋭意検討を進めたところ、橋梁の補強技術として橋梁型枠内面に繊維補強シートを設置した状態でコンクリート打設を行うことで橋梁下面を補強構造とする構成について知見を得、かかる技術の転用を試みることを想到した。
【００１７】
ところが橋梁下面とは異なり、覆工コンクリート構造物の場合では、覆工コンクリート層構築後に照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の諸設備の設置が必須であり、橋梁下面のように覆工コンクリート層の内側面の表面全体を補強構造とすると前記諸設備の設置に際して障害ないし弊害となることが判った。以上のことから、橋梁下面の補強技術の単に転用しただけでは前記諸設備の設置に障害ないし弊害が生じるので、かかる障害ないし弊害を抑制した上で覆工コンクリート層の補強効果を最大限とすることが重要であることを突き止めた。
【００１８】
そこで本発明の課題は、新規の覆工コンクリート構造物として、覆工コンクリート層の内面側表面のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制することでコンクリート片の剥落・脱落を未然に防止すると共に、覆工コンクリート構造物に必須の諸設備の設置に障害ないし弊害となることを抑制した上で前記覆工コンクリート層の補強効果を最大限にすることができる構成の覆工コンクリート構造物及びその施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
【００２０】
１．施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする覆工コンクリート構造物。
【００２１】
２．前記セントル１スパン分の両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする上記１に記載の覆工コンクリート構造物。
【００２２】
３．前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部内の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする上記１又は２に記載の覆工コンクリート構造物。
【００２３】
４．前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物。
【００２４】
５．施工中のトンネル内にセントルを配置し、該セントル内にコンクリートを打設して覆工コンクリート層を形成する覆工コンクリート構造物の施工方法において、
前記コンクリート打設前に、前記セントル１スパンの両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の前記セントル内面に、格子状又は網目状の繊維補強シートを設置し、コンクリート打設により覆工コンクリート層の内面側部分の表面ないし表面付近内部に埋設状態で該覆工コンクリート層と前記繊維補強シートとを一体化させることを特徴とする覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２５】
６．前記セントル１スパンの両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする上記５に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２６】
７．前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部となる部分の前記セントル内面に及ぶように施工されることを特徴とする上記５又は６に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２７】
８．前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする上記５〜７のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２８】
９．前記繊維補強シートが、前記セントル内面に固定状態で設置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００２９】
１０．前記繊維補強シートが、前記セントル内面から外面に貫通状態で形成されたスリットに前記繊維補強シートの両端部を挿通することで固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３０】
１１．前記繊維補強シートが、前記セントル内面に結束線やアンカーの如き固定具により固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３１】
１２．前記セントル内面の円弧方向における前記繊維補強シートの両端又は両端近傍若しくは中間の位置に複数の透孔が任意の間隔で且つ前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で形成されており、前記繊維補強シートを前記セントル内面に設置した後に、該繊維補強シートの上面に複数の紐状体を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体の各々の両端を前記複数の透孔に挿通し、前記セントル外面に突出した前記複数の紐状体の各々の端部を固定することで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【００３２】
１３．前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔の各々に、セントル外面から櫛状の固定具の各櫛歯の各々を挿通し、前記透孔からセントル内面に突出した各櫛歯の先端部分に前記繊維補強シートの格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする上記９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１又は５に示す発明によれば、新規の覆工コンクリート構造物として、覆工コンクリート層の内面側表面のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制することでコンクリート片の剥落・脱落を未然に防止すると共に、覆工コンクリート構造物に必須の諸設備の設置に障害ないし弊害となることを抑制した上で前記覆工コンクリート層の補強効果を最大限にすることができる構成の覆工コンクリート構造物及びその施工方法を提供することができる。
【００３４】
特に、覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分、即ち、ひび割れ・亀裂・欠損が生じ易い所謂つま部分の表面ないし表面付近内部に繊維補強シートを一体化した状態で埋設した構成により、ひび割れ・亀裂・欠損の発生を抑制することができる。また、例え、ひび割れ・亀裂・欠損が生じた場合であっても一体化した繊維補強シートによってコンクリート片の剥落・脱落を防止することができる。
【００３５】
本発明は、新規の覆工コンクリート構造物のつま部分の表面を補強した構成とするため、既設の覆工コンクリート構造物の内面側の表面全体を後から補強する技術のような問題、即ち、覆工コンクリート層の状態把握等の検査・診断・解析作業、全く問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄となる施工作業、既に利用中の施設・設備等を工事に際して利用休止・停止等の措置をとること、新たな予算確保、等の問題がない。
【００３６】
更に本発明は、覆工コンクリート層の補強効果が最大限に得られるつま部分の表面を補強した構成とするため、覆工コンクリート層構築後の照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の必須の諸設備の設置に障害ないし弊害が生じてしまうことを抑制することができる。
【００３７】
請求項２又は６に示す発明によれば、ひび割れ・亀裂・欠損が最も生じ易い箇所である覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々５０ｃｍ以内の部分に繊維補強シートを配設することで無駄な補強を施すことがなくなる。
【００３８】
請求項３又は７に示す発明によれば、隣接する覆工コンクリート構造物との打継目部となる目地部のひび割れ・亀裂・欠損の発生を抑制することができる。
【００３９】
請求項４又は８に示す発明によれば、ひび割れ・亀裂・欠損の発生の抑制がより効果的となり、例え、ひび割れ・亀裂・欠損が生じた場合であってもコンクリート片の剥落・脱落をより確実に防止することができる。
【００４０】
請求項９に示す発明によれば、セントル内面に設置した繊維補強シートがコンクリート打設時に充填コンクリートによって位置ズレ・捲れ・蛇行・歪みの発生を防止することができる。
【００４１】
請求項１０に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４２】
請求項１１に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４３】
請求項１２に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【００４４】
請求項１３に示す発明によれば、セントル内面への繊維補強シートの固定状態の設置をより容易に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る覆工コンクリート構造物及びその施工方法を詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明に係る覆工コンクリート構造物の一実施例を示す概略断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）、図２は図１の概略左側面図、図３は図２の地山部分を省略した概略斜視図、図４は施工中のトンネル内にセントルを配置した状態の一例を示す概略説明図、図５はセントル内面に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す概略平面図、図６はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の一例を示す要部拡大断面図、図７はセントル内面に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す概略平面図、図８はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図９はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の更に他の例を示す要部拡大断面図、図１０はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す要部概略斜視図、図１１は図１０の要部概略断面図、図１２はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す要部概略断面図、図１３はセントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の更に他の例を示す要部拡大断面図、図１４はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部概略斜視図、図１５は図１４に示す固定手段の要部拡大断面図、図１６は図１４に示す固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図１７はセントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図、図１８は図１７に示す固定手段に用いられる櫛状の固定具の一例を示す概略正面図である。
【００４７】
図１〜図３に示すように、本発明に係る覆工コンクリート構造物１は、施工中のトンネル（図４に符号Ｔとして示す。）内に配置したセントル（図４に符号３として示す。）の１スパン分毎にコンクリート打設されて構築されるものであり、該覆工コンクリート構造物１のセントル３の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインＳＬより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シート２が、覆工コンクリート層１０の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成を有する。尚、図３の概略斜視図では、覆工コンクリート構造物１の全体構成を明瞭化するため、図１及び図２で図示された地山４の図示を省略した。
【００４８】
セントル３としては、この種の覆工コンクリート構造物の施工に用いられる公知公用のセントルを特別の制限なく用いることができ、好ましいセントルとしては標準的な構成を有するもの、即ち、１スパンが９ｍ、１０．５ｍ、１２ｍ、１２．５ｍ等（１回の打設長さが夫々９ｍ、１０．５ｍ、１２ｍ、１２．５ｍ等）であって、施工中のトンネル内での移動が可能なスライドセントルが挙げられる。
【００４９】
繊維補強シート２の配設範囲としては、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲、好ましくは両端から各々５０ｃｍ以内の範囲、より好ましくは両端から各々５０ｃｍ程度の範囲であって、且つスプリングラインＳＬより上の範囲である。かかる範囲部分は、所謂つま部分に相当する部分であり、覆工コンクリート層１０のひび割れ・亀裂・欠損等の発生を抑制し、コンクリート片の剥落・脱落を未然に防止する補強効果が最大限に得られる部分である。また、覆工コンクリート層１０の内面側表面の全域を繊維補強シート２により補強するのではなく、このつま部分の表面を補強した構成とするため、問題の発生しない箇所に補強してしまうという無駄な補強を施すことがなくなるだけでなく、覆工コンクリート層１０構築後の照明設備・換気設備・保安設備・消防設備・避難設備等の必須の諸設備の設置に障害ないし弊害が生じてしまうことを抑制することができる。尚、スプリングラインＳＬより下の範囲は、該覆工コンクリート層１０の側面部分であるため下方に向いていないことから、覆工コンクリート層１０のひび割れ・亀裂・欠損等が例え発生したとしても、コンクリート片の剥落・脱落の可能性は低く、剥落・脱落が生じたとしても側面に沿って落下するだけなので安全上の問題が生じる可能性は極めて低い。
【００５０】
繊維補強シート２としては、覆工コンクリート構造物、建築物（主としてスラブ、柱、梁、壁等）、橋脚、橋梁、その他のコンクリート構造物の補強に用いられる繊維補強シートとして公知公用のものを用いることができ、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有するものが好ましい。格子目又は網目を有するものである場合、該格子目又は網目の感覚としては３ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましく、５ｍｍ〜４０ｍｍ程度がより好ましい。網目である場合、網目の形状は特に限定されず、三角形、四角形（正方形、長方形、菱形）、五角形以上の多角形のいずれの形状を有する網目であってよい。また、引っ張り強度としては、少なくとも１０ｋＮ／ｍ程度以上であることが好ましく、２５ｋＮ／ｍ程度以上であることがより好ましい。
【００５１】
覆工コンクリート層１０に対する繊維補強シート２の埋設状態としては、該覆工コンクリート層１０の内側面（一般トンネルにおいては地山４側ではなく坑道側に面した面）の表面ないし表面付近内部に配設された状態である。即ち、覆工コンクリート層１０の表面のひび割れ・亀裂・欠損等を抑制し、コンクリート片の剥落・脱落を防止するために、表面に配設された場合であっても単に表面を被覆しているだけでなく、少なくとも繊維補強シート２の厚み分ないし該厚み分に近似した分は埋設した状態である。また、表面付近近傍に配設された場合であっても、ひび割れ・亀裂・欠損等が生じた際のコンクリート片の剥落・脱落を防止するために表面に極めて近い位置（具体的には１ｍｍ〜５ｍｍ程度の深さ）に埋設した状態である。
【００５２】
次に、上記構成を有する覆工コンクリート構造物１の施工方法について実施例に基き説明する。
【００５３】
既存の公知公用の工法によってトンネルＴを掘削し、図４に示すように掘削したトンネルＴ内にセントル３を配置する。配置したセントル３内にコンクリートを打設することで１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築することができる。１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築した後、セントル３を脱型し、構築済みの覆工コンクリート構造物１に隣接する次の１スパン分の位置に前記セントル３を移動する。セントル３の移動後、該セントル３ないにコンクリートを打設することで次の１スパン分の覆工コンクリート構造物１を構築することができる。順次、この作業を繰り返し、掘削したトンネルＴの全長に亘ってコンクリート構造物１・１・１・・・を図１に示すように目地部１１を接続部として連接状態で構築する。
【００５４】
以上のように構築される覆工コンクリート構造物１は、コンクリート打設前に、セントル３の内面３０に該セントル３の１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲、好ましくは両端から各々〜５０ｃｍ以内の範囲、より好ましくは両端から各々５０ｃｍ程度の範囲であって、且つスプリングラインＳＬより上の範囲に、格子状又は網目状の繊維補強シート２を設置する。
【００５５】
繊維補強シート２をセントル内面３０に設置する際は、コンクリート打設時に充填コンクリートによって繊維補強シート２の設置位置のズレや捲れ・蛇行・歪みが発生するのを防止するために、該繊維補強シート２はセントル内面３０に固定状態で設置されることが好ましい。
【００５６】
繊維補強シート２のセントル内面３０への固定手段としては、コンクリート打設時に位置ズレを起こすことがなく、且つセントル３の脱型時のセントル内面３０への固着が無い方法であればよく、例えば、図５〜図９に示す態様を採ることができる。
【００５７】
図５及び図６は、繊維補強シート２をセントル内面３０から外面３１に貫通状態で形成されたスリット３２に繊維補強シート２の両端部を挿通することで固定する構成である。スリット３２に挿通した繊維補強シート２の両部はセントル外面３１にアンカーの如き固定具３３等の固定手段によって固定する。かかる構成によりセントル内面３０に固定した繊維補強シート２は、コンクリート打設、コンクリート硬化、セントル３の脱型後に、覆工コンクリート層１０の内面側の表面に露出した両端部部分を切除する。尚、スリット３２のスリット間隔は充填コンクリートの漏出を抑制するために１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ程度であることがとりわけ好ましい。
【００５８】
図７及び図８は、繊維補強シート２をセントル内面３０から外面３１に穿設された透孔３４に通した結束線３５で結束することで固定する構成である。結束線３５による固定は、繊維補強シート２の格子目又は網目に通した結束線３５をセントル内面３０に穿設された透孔３４を通し、該結束線３５の端部をセントル外面３１側に配設した固定具３６に結束することで固定する。
【００５９】
図９は、繊維補強シート２をセントル内面３０の任意の位置に立設したアンカー３７に掛止することで固定する構成である。
【００６０】
図７及び図８、並びに図９に示す固定手段の場合、結束線３５又はアンカー３７による固定の場合、固定箇所ピッチは５０ｃｍ以下の間隔であることが好ましい。
【００６１】
また、図５及び図６に示すスリット３２を用いた固定と、図７及び図８に示す結束線３５を用いた固定と、図９に示すアンカー３７による固定は、夫々単独で用いてもよいが、２つの固定手段又は３つの固定手段を併用してもよい。
【００６２】
更に、繊維補強シート２をセントル内面３０に設置する際、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端の目地部１１に段差が設けられる構成の場合には該段差部分にも繊維補強シート２が及ぶように施工することが好ましい。
【００６３】
目地部１１の段差を形成するためのセントル内面３０への繊維補強シート２の設置は、図１０に示すように、セントル３０の目地部内斜面部３０Ｂ及び目地部内平面部３０Ｃについて平面部３０Ａと同様に繊維補強シート２を設置するように施工すればよい。即ち、図１０及び図１１に示すように、セントル内面３０の平面部３０Ａ部分に繊維補強シート２の平面部２Ａを設置し、セントル内面３０の目地部内斜面部３０Ｂの部分に繊維補強シート２の目地部内斜面部２Ｂを設置し、セントル内面３０の目地部内平面部３０Ｃの部分に繊維補強シート２の目地部内平面部２Ｃを設置する、というように３分割構成の繊維補強シート２を設置することで可能となる。
【００６４】
以上、本発明に係る覆工コンクリート構造物及びその施工方法について実施例に基き説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の範囲内において種々の態様を採ることができる。
【００６５】
例えば、覆工コンクリート構造物１の１スパン分の両端の目地部１１に段差が設けられる構成の場合における繊維補強シート２の設置について、前記した図１０及び図１１に示す実施例ではセントル内面３０の平面部３０Ａ・目地部内斜面部３０Ｂ・目地部内平面部３０Ｃの夫々に平面部２Ａ・目地部内斜面部３０Ｂ・目地部内平面部３０Ｃの３分割構成の繊維補強シート２を設置しているが、図１２に示すように、３分割によって生じる２箇所の継目部を被覆する継目被覆部２Ｄ・２Ｅを加えて設置する３分割＋２継目部被覆の構成を有する繊維補強シート２を設置する態様であってもよいし、図１３に示すように、平面部２Ａ・目地部内斜面部２Ｂ・目地部内平面部２Ｃでの分割の無い１枚構成の繊維補強シート２を設置する態様であってもよい。尚、分割の無い１枚構成の繊維補強シート２を設置する態様の場合、柔軟性を有する繊維補強シート２を用いることで湾曲構造のセントル内面３０に沿った湾曲状態の設置が可能となる。
【００６６】
繊維補強シート２のセントル内面３０への固定手段としては、前記図５〜図９に示す実施例に限定されず、図１４〜図１８に示す構成を採ることもできる。
【００６７】
図１４及び図１５は、セントル内面３０の円弧方向における繊維補強シート２の両端の位置に複数の透孔３４を任意の間隔で且つ前記セントル内面３０からセントル外面３１を貫通状態で形成し、繊維補強シート２を前記セントル内面３０に設置した後に、該繊維補強シート２の上面に複数（図１４では３本）の紐状体３８を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体３８の各々の両端を前記複数の透孔３４に挿通し、前記セントル外面３１に突出した前記複数の紐状体３８の各々の端部を固定（図１５に示す固定具３６に固定）することで前記繊維補強シート２を固定する構成である。
【００６８】
紐状体３８の両端を挿通する透孔３４の形成位置としては、図１４及び図１５に示す位置、即ち、セントル内面３０の円弧方向における繊維補強シート２の両端の位置に限らず、コンクリート打設時に充填コンクリートによって繊維補強シート２の設置位置のズレや捲れ・蛇行・歪みが発生するのを防止できるように該繊維補強シート２をセントル内面３０に固定できる構成であればよく、両端以外に両端近傍の位置でもよいし、図１６に示すように円弧方向における中間の位置であってもよい。
【００６９】
図１４〜図１６に示す固定手段に用いられる紐状体３８としては、この種の覆工コンクリート構造物の施工現場等で一般的に用いられる合成樹脂製ロープ等の結束具として公知公用のものを特別の制限なく用いることができる。
【００７０】
次に、図１７及び図１８は、セントル内面３０からセントル外面３１を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔３４の各々に、セントル外面３１から櫛状の固定具３９の各櫛歯３９Ａの各々を挿通し、前記透孔３４からセントル内面３０に突出した各櫛歯３９Ａの先端部分に繊維補強シート２の格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シート２を固定する構成である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る覆工コンクリート構造物の一実施例を示す概略断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）
【図２】図１の概略左側面図
【図３】図２の地山部分を省略した概略斜視図
【図４】施工中のトンネル内にセントルを配置した状態の一例を示す概略説明図
【図５】セントル内面に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す概略平面図
【図６】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の一例を示す要部拡大断面図
【図７】セントル内面に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す概略平面図
【図８】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図９】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の更に他の例を示す要部拡大断面図
【図１０】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の一例を示す要部概略斜視図
【図１１】図１０の要部概略断面図
【図１２】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の他の例を示す要部概略断面図
【図１３】セントル内面の目地部に繊維補強シートを設置した状態の更に他の例を示す要部拡大断面図
【図１４】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部概略斜視図
【図１５】図１４に示す固定手段の要部拡大断面図
【図１６】図１４に示す固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図１７】セントル内面への繊維補強シートの固定手段の他の例を示す要部拡大断面図
【図１８】図１７に示す固定手段に用いられる櫛状の固定具の一例を示す概略正面図
【符号の説明】
【００７２】
１ 覆工コンクリート構造物
１０ 覆工コンクリート層
１１ 目地部
２ 繊維補強シート
２Ａ 平面部
２Ｂ 目地部内斜面部
２Ｃ 目地部内平面部
２Ｄ 継目被覆部
２Ｅ 継目被覆部
３ セントル
３０ セントル内面
３０Ａ 平面部
３０Ｂ 目地部内斜面部
３０Ｃ 目地部内平面部
３１ セントル外面
３２ スリット
３３ 固定具
３４ 透孔
３５ 結束線
３６ 固定具
３７ アンカー
３８ 紐状体
３９ 櫛状の固定具
３９Ａ 櫛歯
４ 地山
ＳＬ スプリングライン
Ｔ トンネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする覆工コンクリート構造物。
【請求項２】
前記セントル１スパン分の両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項３】
前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部内の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項４】
前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項５】
施工中のトンネル内にセントルを配置し、該セントル内にコンクリートを打設して覆工コンクリート層を形成する覆工コンクリート構造物の施工方法において、
前記コンクリート打設前に、前記セントル１スパンの両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の前記セントル内面に、格子状又は網目状の繊維補強シートを設置し、コンクリート打設により覆工コンクリート層の内面側部分の表面ないし表面付近内部に埋設状態で該覆工コンクリート層と前記繊維補強シートとを一体化させることを特徴とする覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項６】
前記セントル１スパンの両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする請求項５に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項７】
前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部となる部分の前記セントル内面に及ぶように施工されることを特徴とする請求項５又は６に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項８】
前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項９】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面に固定状態で設置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１０】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面から外面に貫通状態で形成されたスリットに前記繊維補強シートの両端部を挿通することで固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１１】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面に結束線やアンカーの如き固定具により固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１２】
前記セントル内面の円弧方向における前記繊維補強シートの両端又は両端近傍若しくは中間の位置に複数の透孔が任意の間隔で且つ前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で形成されており、前記繊維補強シートを前記セントル内面に設置した後に、該繊維補強シートの上面に複数の紐状体を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体の各々の両端を前記複数の透孔に挿通し、前記セントル外面に突出した前記複数の紐状体の各々の端部を固定することで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１３】
前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔の各々に、セントル外面から櫛状の固定具の各櫛歯の各々を挿通し、前記透孔からセントル内面に突出した各櫛歯の先端部分に前記繊維補強シートの格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１】
施工中のトンネル内でセントル１スパン分毎にコンクリート打設されて構築された覆工コンクリート構造物において、
前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の内面側部分に、格子状又は網目状の繊維補強シートが、覆工コンクリート層の内面側部分と一体化した状態で該内面側の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする覆工コンクリート構造物。
【請求項２】
前記セントル１スパン分の両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項３】
前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部内の表面ないし表面付近内部に埋設状態で配設された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項４】
前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物。
【請求項５】
施工中のトンネル内にセントルを配置し、該セントル内にコンクリートを打設して覆工コンクリート層を形成する覆工コンクリート構造物の施工方法において、
前記コンクリート打設前に、前記セントル１スパンの両端から各々１００ｃｍ以内の範囲であって且つスプリングラインより上方となる部分の前記セントル内面に、格子状又は網目状の繊維補強シートを設置し、コンクリート打設により覆工コンクリート層の内面側部分の表面ないし表面付近内部に埋設状態で該覆工コンクリート層と前記繊維補強シートとを一体化させることを特徴とする覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項６】
前記セントル１スパンの両端からの範囲が各々５０ｃｍ以内であることを特徴とする請求項５に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項７】
前記繊維補強シートが、前記覆工コンクリート構造物のセントル１スパン分の両端に形成される目地部となる部分の前記セントル内面に及ぶように施工されることを特徴とする請求項５又は６に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項８】
前記繊維補強シートが、ガラス繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート、ポリエチレン繊維シート、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維シート、ポリアリレート繊維シート、炭素繊維シートの如き引っ張り抵抗力を有する格子状の格子目又は網目状の網目を有する繊維シートであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項９】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面に固定状態で設置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１０】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面から外面に貫通状態で形成されたスリットに前記繊維補強シートの両端部を挿通することで固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１１】
前記繊維補強シートが、前記セントル内面に結束線やアンカーの如き固定具により固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１２】
前記セントル内面の円弧方向における前記繊維補強シートの両端又は両端近傍若しくは中間の位置に複数の透孔が任意の間隔で且つ前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で形成されており、前記繊維補強シートを前記セントル内面に設置した後に、該繊維補強シートの上面に複数の紐状体を前記円弧方向に架け渡し、該複数の紐状体の各々の両端を前記複数の透孔に挿通し、前記セントル外面に突出した前記複数の紐状体の各々の端部を固定することで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【請求項１３】
前記セントル内面からセントル外面を貫通状態で且つ任意の間隔で複数形成された透孔の各々に、セントル外面から櫛状の固定具の各櫛歯の各々を挿通し、前記透孔からセントル内面に突出した各櫛歯の先端部分に前記繊維補強シートの格子目又は網目を引掛けることで前記繊維補強シートが固定されることを特徴とする請求項９に記載の覆工コンクリート構造物の施工方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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】
【公開番号】特開２００９−１３８５１６（Ｐ２００９−１３８５１６Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２００８−２１２３５４（Ｐ２００８−２１２３５４）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（５０５３９８９６３）西日本高速道路株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１２３５４（Ｐ２００８−２１２３５４）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【出願人】（５０５３９８９６３）西日本高速道路株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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