(57)【要約】【課題】仕上がり面の見栄えがよく、かつ、設計等により決定された強度を備えた覆工体及びその構築方法を提供する。【解決手段】覆工体１は、トンネル２内の急曲線部３に環状に敷設される鋼製セグメント４と、鋼製セグメント４の内側に環状に設けられる第一のモルタル部５と、鋼製セグメント４同士をトンネル２の軸方向に接続した各接続部４の内側に、第一のモルタル部５の内周面に接するように目地部６と、トンネル２の軸方向に隣接する目地部６間には、第一のモルタル部５の内周面に接するように第二のモルタル部９と、第二のモルタル部９の内周面から所定の深さ位置に配置される繊維ネット１２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの曲線部に構築される覆工体の構造であって、
トンネル内の曲線部に環状に敷設される鋼製セグメントと、
前記鋼製セグメントの内側に環状に設けられる第一のモルタル部と、
前記鋼製セグメント同士をトンネルの軸方向に接続した各接続部の内側に、前記第一のモルタル部の内周面に接するように設けられる伸縮可能な目地部と、
トンネルの軸方向に隣接する前記目地部間に、かつ、前記第一のモルタル部の内側に環状に設けられる第二のモルタル部と、
前記第二のモルタル部の内周面から所定の深さに配置される繊維ネットとを備えることを特徴とする覆工体の構造。
【請求項２】
前記目地部は、
前記第一のモルタル部の内周面に接するように設けられる環状の弾性体と、
前記弾性体の内周面を覆うように設けられるコーキング部とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の覆工体の構造。
【請求項３】
トンネルの曲線部に覆工体を構築する覆工体の構築方法において、
トンネル内の曲線部に環状に鋼製セグメントを敷設するセグメント設置工程と、
前記鋼製セグメントの内側に環状の第一のモルタル部を設ける第一のモルタル部設置工程と、
前記鋼製セグメント同士をトンネルの軸方向に接続した各接続部の内側に、前記第一のモルタル部の内周面に接するように伸縮可能な目地部を取り付ける目地部設置工程と、
トンネルの軸方向に隣接する前記目地部間で、かつ、前記第一のモルタル部の内側に環状の第二のモルタル部を設ける第二のモルタル部設置工程と、
前記第二のモルタル部の内周面から所定の深さに繊維ネットを配置する繊維ネット取付工程とを備えることを特徴とする覆工体の構築方法。
【請求項４】
前記第一のモルタル部設置工程における前記第一のモルタル部の敷設作業と、前記目地部設置工程における前記目地部の取り付け作業と、前記第二のモルタル部設置工程における前記第二のモルタル部の敷設作業とを手作業で行うことを特徴とする請求項３に記載の覆工体の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの曲線部に構築される覆工体の構造及びその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シールド機で掘削されたトンネルの曲線部に覆工体を構築する際には、まず、トンネル内に鋼製セグメントを環状に敷設して、その内側に所定の間隔を隔てて型枠を設置する。次に、鋼製セグメントと型枠との間にコンクリートをポンプで圧送し、コンクリートが硬化したら型枠を撤去する。そして、最後に、硬化したコンクリート層の内周面、つまり型枠に接していた面に被覆材を塗布する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した覆工体の構築方法では、以下のような問題点があった。  
（１）コンクリート層の内周面には、コンクリートを充填する際に生じたエア溜まりによって凹凸が形成されている。この内周面に被覆材を塗布してもその凹凸を無くすことはできずにそのまま残ってしまい、仕上がり面の見栄えが悪い。  
（２）コンクリート層内にエア溜まりが多数形成されている場合は、設計等により決定されたコンクリート層の強度が確保されていない可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、仕上がり面の見栄えがよく、かつ、設計等により決定された強度を備えた覆工体及びその構築方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明の覆工体の構造は、トンネルの曲線部に構築される覆工体の構造であって、トンネル内の曲線部に環状に敷設される鋼製セグメントと、前記鋼製セグメントの内側に環状に設けられる第一のモルタル部と、前記鋼製セグメント同士をトンネルの軸方向に接続した各接続部の内側に、前記第一のモルタル部の内周面に接するように設けられる伸縮可能な目地部と、トンネルの軸方向に隣接する前記目地部間に、かつ、前記第一のモルタル部の内側に環状に設けられる第二のモルタル部と、前記第二のモルタル部の内周面から所定の深さに配置される繊維ネットとを備えることを特徴とする（第１の発明）。
【０００６】
本発明による覆工体の構造によれば、モルタルは鋼製セグメントへの付着性に優れているので、型枠を用いることなく覆工体を構築することができる。そして、型枠を用いずに第一及び第二のモルタル部を構築するので、エア溜まりの発生を防止することができる。また、第一及び第二のモルタル部内にはエア溜まりが無いので、第一及び第二のモルタル部は設計等によって決定されている所定の強度をそれぞれ確保することができる。  
また、本発明による覆工体の構造は、曲線部に設けられるので、地震等による地山の変形によって覆工体に過大な圧縮力や引張力が作用する場合がある。しかし、トンネルの軸方向に隣り合う第二のモルタル部間に目地部が設けられているため、それらを吸収することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記目地部は、前記第一のモルタル部の内周面に接するように設けられる環状の弾性体と、前記弾性体の内周面を覆うように設けられるコーキング部とから構成されることを特徴とする。  
本発明による覆工体の構造によれば、弾性体の外周を覆うコーキング部を備えているので水分が弾性体内に浸入することを防止できる。
【０００８】
第３の発明の覆工体の構築方法は、トンネルの曲線部に覆工体を構築する覆工体の構築方法において、トンネル内の曲線部に環状に鋼製セグメントを敷設するセグメント設置工程と、前記鋼製セグメントの内側に環状の第一のモルタル部を設ける第一のモルタル部設置工程と、前記鋼製セグメント同士をトンネルの軸方向に接続した各接続部の内側に、前記第一のモルタル部の内周面に接するように伸縮可能な目地部を取り付ける目地部設置工程と、トンネルの軸方向に隣接する前記目地部間で、かつ、前記第一のモルタル部の内側に環状の第二のモルタル部を設ける第二のモルタル部設置工程と、前記第二のモルタル部の内周面から所定の深さに繊維ネットを配置する繊維ネット取付工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明による覆工体の構築方法によれば、型枠を用いずに第一及び第二のモルタル部を構築するので、エア溜まりの発生を防止することができる。そして、第一及び第二のモルタル部内にはエア溜まりが無いので、第一及び第二のモルタル部は設計等によって決定されている所定の強度を確保することができる。  
また、地震等による地山の変形によって覆工体に過大な圧縮力や引張力が作用しても、それらを目地部で吸収することができる。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、前記第一のモルタル部設置工程における前記第一のモルタル部の敷設作業と、前記目地部設置工程における前記目地部の取り付け作業と、前記第二のモルタル部設置工程における前記第二のモルタル部の敷設作業とを手作業で行うことを特徴とする。  
本発明による覆工体の構築方法によれば、手作業で第一のモルタル部及び第二のモルタル部を構築するので、仕上がり面を見栄えよく形成することができる。  
また、手作業で目地部を設置するので、所定の位置に確実に設置することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の覆工体の構造及び構築方法を用いることにより、仕上がり面の見栄えがよく、かつ、設計等により決定された強度を備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る急曲線部を有するトンネルをシールド機で掘削している状態を示し、図２は、本実施形態に係る覆工体の構造を適用したトンネルの急曲線部の縦断面図である。また、図３及び図４は、それぞれ図２のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【００１３】
図１〜図４に示すように、覆工体１は、トンネル２内の曲率半径の小さい急曲線部３に環状に敷設される鋼製セグメント４と、鋼製セグメント４の内側に環状に設けられる第一のモルタル部５とを備えている。
【００１４】
第一のモルタル部５は、鋼製セグメント４の内周面に接するとともに、鋼製セグメント４のリブ４ａ、継手板４ｂ及び主桁４ｃを完全に覆うように設けられている。第一のモルタル部５の圧縮強度は、例えば、２１Ｎ／ｍｍ２である。
【００１５】
鋼製セグメント４同士をトンネル２の軸方向に接続した各接続部４の内側に、第一のモルタル部５の内周面に接するように目地部６が設けられている。
【００１６】
目地部６は、第一のモルタル部５の内周面に接し、環状で伸縮可能な弾性体７と、弾性体７の外周を覆い、水分が弾性体７内に浸入することを防止するコーキング部８とから構成される。本実施形態においては、弾性体７として、発泡ポリエチレンを用いたが、この材料に限定されるものではなく、伸縮可能で、モルタルと化学反応をしない材料であればよい。また、本実施形態においては、コーキング部８を変性シリコンを塗布することにより形成したが、この材料に限定されるものではなく、防水性を有する材料にて形成されればよい。
【００１７】
トンネル２の軸方向に隣接する目地部６間には、第一のモルタル部５の内周面に接するように第二のモルタル部９が設けられている。
【００１８】
第二のモルタル部９は、圧縮強度の異なる２つの環状のモルタル層から構成されている。具体的には、第一のモルタル部５の内周面に接するように設けられ、第一のモルタル部５と同じ圧縮強度を有する外側モルタル層１０と、この外側モルタル層１０の内側に設けられ、第一のモルタル部５よりも大きい圧縮強度を有する内側モルタル層１１とから構成されている。外側モルタル層１０、内側モルタル層１１の圧縮強度は、それぞれ、例えば、２１Ｎ／ｍｍ２、４５Ｎ／ｍｍ２である。本実施形態においては、外側モルタル層１０を第一のモルタル部５の圧縮強度と同じになるように構築したが、これに限定されるものではなく、外側モルタル層１０を第一のモルタル部５の圧縮強度以上となるように構築すればよく、外側モルタル層１０を圧縮強度が４５Ｎ／ｍｍ２の内側モルタル層１１と同じになるように構築してもよい。
【００１９】
なお、第一のモルタル部５、外側モルタル層１０及び内側モルタル層１１の圧縮強度は、各現場によって異なる値であって、設計等によってそれぞれ決定される。  
内側モルタル層１１の内周面から所定の深さ位置に、ガラスを主成分とする繊維ネット１２が配置されている。
【００２０】
そして、第二のモルタル部９の内周面を覆うように、防水及び養生のための被覆部１３が設けられている。被覆部１３の内周面は、コーキング部８の内周面と揃っており、段差無く同一面となるように形成されている。
【００２１】
上述したように構成された本実施形態の覆工体１の構造によれば、地震等による地山の変形によって覆工体１に過大な圧縮力や引張力が作用しても、トンネル２の軸方向に隣り合うモルタル部間に目地部６が設けられているため、それらの圧縮力や引張力を吸収することができる。  
また、目地部６は、弾性体７の外周を覆うコーキング部８を備えているので水分が弾性体７内に浸入することを防止できる。
【００２２】
図５〜図９は、本実施形態に係る覆工体１の構築手順を示す図である。  
最初に、図５に示すように、トンネル２内の急曲線部３に環状に鋼製セグメント４を設置する。その鋼製セグメント４の内側にモルタルを手作業で充填し、環状の第一のモルタル部５を構築する。
【００２３】
第一のモルタル部５には、鋼製セグメント４の内周面に付着して落下しないように、付着性に優れたモルタルを用いる。本実施形態においては、標準状態の付着試験で、例えば、１．５Ｎ／ｍｍ２の性質を有するモルタル（例えば、ＬＣＣモルタルＴ−１５０（商品名）：富士川建材工業株式会社製）を用いたが、この値に限定されるものではなく、現場条件に応じて適宜変更される。
【００２４】
次に、図６に示すように、第一のモルタル部５の内周面に接し、かつ、鋼製セグメント４同士の接続部４ｄの内側に環状の発泡ポリエチレンを手作業で取り付ける。発泡ポリエチレンは、第一のモルタル部５の内周面に接着剤で接着される。
【００２５】
そして、図７に示すように、トンネル２の軸方向に隣接する目地部６間で、かつ、第一のモルタル部５の内側に、モルタルを手作業で充填し、環状の外側モルタル層１０を構築する。本実施形態においては、第一のモルタル部５の圧縮強度と外側モルタル層１０の圧縮強度とが同じになるように、第一のモルタル部５を構築する際の砂、セメント、水の配合割合のままで、外側モルタル層１０を構築する。
【００２６】
次に、図８に示すように、外側モルタル層１０の内側に、外側モルタル層１０の圧縮強度よりも高くなるように砂等の配合割合を調整されたモルタルを手作業で充填し、環状の内側モルタル層１１を構築する。本実施形態においては、内側モルタル層１１には、高強度用モルタル（例えば、ＬＣＣモルタルＴ−１８０Ｐ（商品名）：富士川建材工業株式会社製）を用いた。
【００２７】
予め設計等によって決定されている繊維ネット１２を設置する位置まで内側モルタル層１１を構築したら、繊維ネット１２を取り付けやすいように内周面を平滑に仕上げる。そして、その内周面に繊維ネット１２を取り付ける。さらに、繊維ネット１２を覆うように高強度用モルタルを充填し、環状の内側モルタル層１１を構築する。
【００２８】
最後に、図９に示すように、内側モルタル層１１の内周面に被覆養生材を塗布して被覆部１３を構築するとともに、発泡ポリエチレンを覆うように変形シリコンを塗布してコーキング部８を構築する。
【００２９】
上述したように、本実施形態の覆工体１の構造の施工方法によれば、型枠を用いることなく手作業で覆工体１を構築するので、エア溜まりの発生を防止することができる。そして、エア溜まりが発生しないので、設計等によって決定されている所定の強度を備えた第一及び第二のモルタル部９を構築することができる。
【００３０】
また、手作業で第一のモルタル部５及び第二のモルタル部９を構築するので、仕上がり面を見栄えよく形成することができる。  
さらに、手作業で目地部６を設置するので、所定の位置に確実に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係る覆工体の構造を適用したトンネルの急曲線部の縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る覆工体の構造を適用したトンネルの急曲線部の縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本実施形態に係る覆工体の構築手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る覆工体の構築手順を示す図である。
【図７】本実施形態に係る覆工体の構築手順を示す図である。
【図８】本実施形態に係る覆工体の構築手順を示す図である。
【図９】本実施形態に係る覆工体の構築手順を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  覆工体
２  トンネル
３  急曲線部
４  鋼製セグメント
４ａ  リブ
４ｂ  継手板
４ｃ  主桁
４ｄ  接続部
５  第一のモルタル部
６  目地部
７  弾性体
８  コーキング部
９  第二のモルタル部
１０  外側モルタル層
１１  内側モルタル層
１２  繊維ネット
１３  被覆部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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