(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面においてその周方向およびトンネル軸方向にそれぞれ間隔を置いて取り付ける第１の工程、
リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して周方向に組み付け、これを前記既設トンネルのトンネル軸方向に亘っておこなって複数の周方向に組み付けられた緊張材を形成する第２の工程、
それぞれの前記周方向に組み付けられた緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、
前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第４の工程、からなる既設トンネルの補強方法。
【請求項２】
所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面においてその周方向に間隔を置いて取り付ける第１の工程、
リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して周方向に組み付け、周方向に組み付けられた緊張材を形成する第２の工程、
前記周方向に組み付けられた緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、
前記第１の工程から第３の工程を、前記既設トンネルのトンネル軸方向に亘って間隔を置いた複数箇所で順次おこなう第４の工程、
前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第５の工程、からなる既設トンネルの補強方法。
【請求項３】
所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面において連続する螺旋を描く位置に間隔を置いて取り付ける第１の工程、
リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して既設トンネルのトンネル軸方向に螺旋状に延びる緊張材を形成する第２の工程、
前記螺旋状に延びる緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、
前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第４の工程、からなる既設トンネルの補強方法。
【請求項４】
前記緊張材はＰＣ鋼線もしくはＰＣ鋼より線のいずれか一種からなる請求項１〜３のいずれかに記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項５】
前記孔空きスペーサは、前記内壁面にアンカー留めされる固定部と、この固定部に固着されて前記かぶり高さの孔を有する張り出し部からなる請求項１〜４のいずれかに記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項６】
前記固定部は前記内壁面に当接するプレート材からなり、
前記張り出し部は折り曲げられてなる折り曲げ先端を有する棒材からなり、
折り曲げられた前記棒材から形成される前記孔に前記緊張材が挿通され、これが緊張された際に該緊張材が折り曲げ先端で位置決めされてかぶり高さが保証される、請求項５に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項７】
前記プレート材に対して、前記棒材とは折り曲げ先端までの高さが異なる別途の棒材が折り曲げ加工された姿勢で固着され、
前記棒材から形成される前記孔に１段目の緊張材が挿通され、前記別途の棒材から形成される別途の前記孔に２段目の緊張材が挿通され、それぞれの緊張材が緊張された際にそれぞれの緊張材が対応する孔の折り曲げ先端で位置決めされてそれぞれのかぶり高さが保証される、請求項６に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項８】
前記プレート材に対して該プレート材から張り出す別途のプレート材が固着され、
前記別途のプレート材が前記孔を有し、かつ、前記棒材が該別途のプレート材に固着され、
前記別途のプレート材の有する前記孔に１段目の緊張材が挿通され、前記棒材から形成される前記孔に２段目の緊張材が挿通され、それぞれの緊張材が緊張された際にそれぞれの緊張材が対応する孔で位置決めされてそれぞれのかぶり高さが保証される、請求項６に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項９】
前記プレート材が前記トンネル軸方向に延び、該トンネル軸方向に間隔を置いて２以上の前記棒材および／または前記別途の棒材が該プレート材に固着されている請求項６または７に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項１０】
前記プレート材および前記別途のプレート材が前記トンネル軸方向に延び、該トンネル軸方向に間隔を置いて２以上の前記棒材が該プレート材に固着され、および／または前記別途のプレート材に２以上の前記孔が設けられている請求項８に記載の既設トンネルの補強方法。
【請求項１１】
前記既設トンネルの内壁面の断面輪郭が円形、楕円形、矩形、正方形、もしくはこれら以外の多角形のいずれか一種からなる請求項１〜１０のいずれかに記載の既設トンネルの補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルの補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
首都圏をはじめとする都市部においては、密集した建物の間に幹線道路や鉄道路線が設けられ、場所によっては高速道等が立体交差するなどしてその地上空間が利用されており、したがって、新たな幹線道路やインフラ設備用の空きスペースを地上に求めることがほぼ不可能な状況となっている。
【０００３】
そこで、上記する空きスペースの確保を地下に求め、地下空間を有効に利用しながら、地下道や共同溝、送水・排水管路や電力ケーブル、ガス配管などが収容された洞道などの地下トンネルが施工されている。
【０００４】
この地下トンネルは、地上交通を占有し、土留め支保工にて確保された開削空間内に筐体を施工する開削工法や、シールド掘進機を利用して当該掘進機で比較的軟弱な地盤を支保しながらセグメントをリング状に組み付け、これに反力を取って掘進機の掘進を図りながらシールドトンネルを施工するシールド工法、さらには、たとえば立坑にある推進機から地盤内に推進管を押出してこれを繋げていく推進工法など、その施工方法は多岐に亘る。
【０００５】
ところで、地下空間の利用の歴史は比較的古く、都市部においては既に数十年の供用期間を経たトンネルも存在している。このような供用期間の長い地下トンネルでは、セグメント等の構成部材そのものの経年劣化のほか、周辺地盤における新たなトンネルの構築や地下水位の変動などによって作用荷重が変化し、これに伴って構造耐力が不足したり過度の変形が生じてクラックが誘発され、漏水に至るといった問題などがある。
【０００６】
本出願人等によるおよそ２５年前に施工されたある地下トンネルを観測した結果、許容値を超える大きな変形が観測されている既設トンネルも存在している。このような大きな変形の主たる原因は定かではないものの、周辺地盤における再開発工事による作用土圧の変動や長期的な地下水位の変動が主たる要因の一つであろうとの推察がなされている。
【０００７】
このように、補強を要する地下トンネルが少なからず存在する一方で、その補強は既設トンネル内に既設の設備が存在すること、これらを供用させたままでの補強の要請が高いこと、さらにはトンネル内に十分な施工空間がない狭隘なスペースでの補強施工が余儀なくされることなどから、如何にして効率的に、しかも既存設備等を供用させた状態で既設トンネル内を補強施工するかが電力各社、あるいは建設各社等で解決されるべき重要な課題の一つとなっている。
【０００８】
ここで、設備を備えた既設トンネルを図１１に模擬している。同図で示すように、既設トンネルには、その縦断面形状が円形断面のトンネルＴ１や矩形断面のトンネルＴ２などがあり、それらの内部にはラックＲが固定され、トンネルの軸方向に間隔を置いて配設されたラックＲで各種の管路やケーブルＣ等が載置もしくは係合、さらには垂下されているのが一般的である。
【０００９】
そして、既設トンネルの補強としては、その内壁面にＲＣ構造（鉄筋コンクリート構造）の増厚部を施工するのが一般的であるが、このＲＣ構造の増厚部を補強施工するに際しては以下の課題が存在している。
【００１０】
すなわち、その一つは、シールド工法にて施工された既設トンネルは一般にその断面が円形であり、したがって増厚部の施工に際しては周方向に鉄筋を配筋する必要があるものの、狭隘な空間ではその配筋、組み立てが極めて困難であるということである。なお、縦断面が矩形のボックスカルバートに関しても同様のことが言える。
【００１１】
その他の課題として、狭隘な空間での配筋作業ゆえに可及的に短い鉄筋を差し込み、機械継手で鉄筋同士を繋いで周方向鉄筋を形成することが一般的であるが故に、往々にして継手の数が多くなって継手部材コストが上昇し、これに継手数の増加による施工性の低下が相俟って全体工費が嵩むことが挙げられる。
【００１２】
さらにその他の課題として、上記する継手数の増大を抑止するべく、可及的に長い円弧状に加工された鉄筋を配設しようとすると、今度は既設トンネル内での運搬と設置に当たって電力ケーブル等の既存設備の移動や盛り換えが必要となり、このような移動作業、盛り換え作業のために工期が長期化され、結果として工費が嵩むことが挙げられる。
【００１３】
ここで、ＲＣ構造の増厚部の施工においては、既設トンネルの内壁面に配された鉄筋にスペーサを結束線等で固定し、このスペーサで１０ｃｍ、５ｃｍといった所定のかぶりを確保している。このように既設トンネルの内壁面から所定のかぶりを確保して緊張材を配設する主たる理由は、補強対象の既設トンネルがそのクラック箇所等から漏水している場合に、この漏水による緊張材の腐食を防ぐためである。
【００１４】
しかし、実際に既設トンネル内でこのようにスペーサで鉄筋かぶりを確保しようとすると、上記する既存設備が存在したりトンネル内が狭隘であるためにそのようなスペーサの設置が困難であり、予めスペーサが取り付けられた鉄筋を配筋する方法は一層困難を極めることとなる。したがって、通常一般の方法でスペーサを鉄筋に取り付けてかぶりを確保することは施工性の観点から現実的な方法とは言い難い。
【００１５】
なお、このようにスペーサを使用して所定のかぶりを確保する技術は多岐に亘っており、公開された技術として特許文献１，２に開示されるスペーサを挙げることができる。しかし、これらをはじめとする従来公開されているスペーサのいずれを適用しても、上記する課題、すなわち、既設トンネルの狭隘な空間において効率的に配筋ができ、しかもこの既設トンネルの内壁面から精緻に所望のかぶりを確保しながら鉄筋を配筋してコンクリート製の増厚部を施工することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−１２０２６６号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、既設トンネルの狭隘な空間において効率的に配筋ができ、しかもこの既設トンネルの内壁面から精緻に所望のかぶりを確保しながら緊張材を配筋してコンクリート製の増厚部を施工することのできる、既設トンネルの補強方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成すべく、本発明による既設トンネルの補強方法は、所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面においてその周方向およびトンネル軸方向にそれぞれ間隔を置いて取り付ける第１の工程、リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して周方向に組み付け、これを前記既設トンネルのトンネル軸方向に亘っておこなって複数の周方向に組み付けられた緊張材を形成する第２の工程、それぞれの前記周方向に組み付けられた緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第４の工程、からなるものである。
【００１９】
本発明の既設トンネルの補強方法は、従来の補強方法のようにスペーサでかぶりを確保しながら異径棒鋼等の鉄筋をトンネル内壁面の内側に配筋してＲＣ構造の増厚部を施工することに変わり、トンネル内壁面にかぶり高さを有する孔空きスペーサを設置し、これに可撓性能もしくは変形性能の高い緊張材を挿通してたとえばリング状とし、次いでこの緊張材を緊張することで孔空きスペーサの先端に自動的に緊張材が移動してトンネル内壁面から所定のかぶりが確保された緊張材の配設を実現できるものである。
【００２０】
ここで、補強対象の既設トンネルは、セグメントリングをトンネル軸方向に組み付けてなるシールドトンネルや推進管をトンネル軸方向に組み付けてなる推進トンネルなどのトンネル全般が対象であり、地下道や共同溝、送水・排水管路や電力ケーブル、ガス配管などが収容された洞道等に供されている既設トンネルの全般を含むものである。
【００２１】
トンネル内壁面から所定のかぶりをもって緊張された緊張材に対し、これを挟むように既設トンネルの内壁面に対向する位置に型枠を配し、次いでトンネルの内壁面と型枠の間にコンクリートを充填することで増厚部が施工される。なお、緊張材と型枠の間にも所定のかぶりが確保されることは勿論のことである。
【００２２】
このように既設トンネルの内壁面から所定のかぶりを確保して緊張材を配設する主たる理由は、既述するように補強対象の既設トンネルがそのクラック箇所等から漏水している場合に、この漏水による緊張材の腐食を防ぐことと、構造断面上の有効高さを確保するためである。
【００２３】
ここで、「リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材」とは、リング状にまで変形できないもののある程度の変形性能を有した異径棒鋼やＰＣ鋼棒をその対象とせず、たとえば断面円形の内壁面に沿ってリング状もしくは螺旋状に変形できる、このような変形性能をもったＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線等のことである。
【００２４】
これらＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線は、このように変形性能に優れながらも、高強度鋼材から形成されていることで剛性も高いことから、これをトンネル内壁面に沿ってたとえば周方向に押し込んだ際に、これが垂れたり折れ曲がったりすることなく、孔空きスペーサに挿通されながらたとえばリング状に変形することができる。
【００２５】
また、「略リング状」とは、楕円形やトンネル軸方向に延びる螺旋形のほか、矩形や正方形、その他の多角形（角のとれた略矩形、略正方形など）等の形状を意味している。
【００２６】
また、「孔空きスペーサ」の形態は特に限定されるものでないが、たとえば、前記内壁面にアンカー留めされる固定部と、この固定部に固着されて前記かぶり高さの孔を有する張り出し部からなる形態を挙げることができ、より具体的には、固定部は内壁面に当接してアンカーボルトが挿通されるプレート材からなり、張り出し部は棒材が折り曲げられて折り曲げ先端を有するものからなり、この棒材がプレート材に溶接等で固定された形態を挙げることができる。なお、この棒材の折り曲げ形態としては、半円形、半楕円形、Ｖの字状などを挙げることができる。
【００２７】
たとえば８つ程度の孔空きスペーサを既設トンネルの内壁面に固定し、各スペーサの孔に緊張材を挿通し、緊張することによって緊張材が棒材の折り曲げ先端で位置決めされることになり、内壁面からのかぶりが周方向に亘って確保された姿勢で緊張材を配設することができる。
【００２８】
また、前記プレート材に対して、前記棒材とは折り曲げ先端までの高さが異なる別途の棒材が折り曲げ加工された姿勢で固着され、前記棒材から形成される前記孔に１段目の緊張材が挿通され、前記別途の棒材から形成される別途の前記孔に２段目の緊張材が挿通され、それぞれの緊張材が緊張された際にそれぞれの緊張材が対応する孔の折り曲げ先端で位置決めされてそれぞれのかぶり高さが保証される実施の形態であってもよい。
【００２９】
これは、増厚部の断面において緊張材が２段で配設される形態を施工する際の補強方法であり、トンネル内壁面にアンカー固定されるプレート材に対して、折り曲げ加工されてできる折り曲げ先端までの高さが相違する２種類の棒材が溶接等された孔空きスペーサを既設トンネルの内壁面において周方向にたとえば８箇所固定し、双方の棒材によって形成された孔（それぞれ８箇所）に２段の緊張材をそれぞれ挿通し、緊張することによって２段の緊張材を所望のかぶり高さ位置に配設することができるものである。なお、同様にかぶり高さの異なるさらに別途の棒材を折り曲げ加工してプレート材に固着し、３段の緊張材を配設する実施の形態であってもよい。
【００３０】
ここで、前記プレート材が前記トンネル軸方向に延び、該トンネル軸方向に間隔を置いて２以上の前記棒材および／または前記別途の棒材が該プレート材に固着されている孔空きスペーサを使用する補強方法であってもよい。
【００３１】
たとえば周方向に孔空きスペーサを８箇所設置して周方向の緊張材の配設をおこない（周方向の緊張材は１段であっても複数段であってもよい）、これをトンネル軸方向に間隔を置いて１００箇所設置して総計１００箇所の周方向の緊張材の配設をおこなう場合に、トンネル軸方向に長尺なプレート材を適用し、一つのプレート材にたとえば離間する５つの周方向の緊張材に対応する棒材（１段配筋の場合には各箇所で１つの棒材が設けられて計５個の棒材、２段配筋の場合には各箇所で２つの棒材が設けられて計１０個の棒材）を溶接等しておくことにより、孔空きスペーサの設置作業性を向上させることができる。
【００３２】
また、孔空きスペーサのさらに他の実施の形態として、前記プレート材に対して該プレート材から張り出す別途のプレート材が固着され、前記別途のプレート材が前記孔を有し、かつ、前記棒材が該別途のプレート材に固着され、前記別途のプレート材の有する前記孔に１段目の緊張材が挿通され、前記棒材から形成される前記孔に２段目の緊張材が挿通され、それぞれの緊張材が緊張された際にそれぞれの緊張材が対応する孔で位置決めされてそれぞれのかぶり高さが保証される実施の形態であってもよい。
【００３３】
このプレート材とこれに固着された別途のプレート材はＬ型鋼材（もしくはアングル材）から形成することができる。この場合、Ｌ型鋼材の一方のプレート材は既設トンネルの内壁面にアンカー固定され、他方のプレート材（における一方の側面からかぶり高さの位置）には１断面の緊張材が挿通される孔が開設されている。そして、この他方のプレート材にはさらに２段面の緊張材が挿通される曲げ加工された棒材が溶接等されている。なお、この他方のプレート材に３断面の緊張材が挿通される曲げ加工された別途の棒材が溶接等されていてもよい。
【００３４】
また、この形態の孔空きスペーサにおいても、前記プレート材および前記別途のプレート材が前記トンネル軸方向に延び、該トンネル軸方向に間隔を置いて２以上の前記棒材が該プレート材に固着され、および／または前記別途のプレート材に２以上の前記孔が設けられている孔空きスペーサを使用する補強方法であってもよい。既述するように、このような孔空きスペーサを使用することにより、孔空きスペーサの設置作業性を向上させることができる。
【００３５】
なお、既設トンネルの内壁面においてその周方向に緊張材を配設する場合には、上記する孔空きスペーサとは異なる緊張材を緊張固定するための固定具を既設トンネルの内壁面にアンカー留め等しておくのがよい。たとえば、周方向の緊張材を８箇所でそのかぶりを保証しながら配設する場合においては、７箇所の孔空きスペーサと１箇所の固定具にて１つの周方向の緊張材の配設をおこなうのが好ましい。そして、この緊張材の配設に際しては、該緊張材の一端に固定治具を取り付けてこれを固定具（のたとえば孔）に係合させ、緊張材を７箇所の孔空きスペーサに挿通させてその他端を固定具に開設された挿通孔に挿通させて緊張し、これを固定具に固定することにより、既設トンネルの内壁面から所望のかぶりが確保された緊張材の緊張姿勢の保持をおこなうことができる。
【００３６】
上記する本発明の既設トンネルの補強方法では、既設トンネルの内壁面に取り付けられた孔空きスペーサに変形性能に優れた緊張材を挿通し、これを緊張することで多様な縦断面形状の既設トンネルの内壁に対応した増厚部を施工することができ、たとえば、既設トンネルの内壁面の断面輪郭が円形、楕円形、矩形、正方形、もしくはこれら以外の多角形のいずれに対しても相補的輪郭形状の増厚部の施工が可能となる。
【００３７】
そして、孔空きスペーサは比較的小さなものであることから、トンネル内に電力ケーブルやこれを支持するケーブルラック等の既存設備がある場合であっても、これらと干渉しない位置に容易に設置することができる。そして、周方向に等間隔で、あるいは異なる間隔で孔空きスペーサをアンカー等で留めた後に、変形性能に優れ、しかも剛性も高いＰＣ鋼線等をトンネル内壁面に沿わせて押し込むことにより、このＰＣ鋼線等を各孔空きスペーサに容易に挿通させながら周方向に組み付けることができる。
【００３８】
また、本発明による既設トンネルの補強方法の他の実施の形態は、所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面においてその周方向に間隔を置いて取り付ける第１の工程、リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して周方向に組み付け、周方向に組み付けられた緊張材を形成する第２の工程、前記周方向に組み付けられた緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、前記第１の工程から第３の工程を、前記既設トンネルのトンネル軸方向に亘って間隔を置いて複数箇所で順次おこなう第４の工程、前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第５の工程、からなるものである。
【００３９】
本実施の形態の補強方法は、周方向に緊張材を組み付け、次いでこれを緊張して既設トンネルの内壁面からのかぶりを確保した後に、隣接する別途の周方向の緊張材の組み付けおよび緊張をおこなうものであり、緊張材の組み付けをトンネルの全体に亘って一気におこなった後にそれらの緊張も一気におこなう既述する補強方法とは相違する補強方法である。
【００４０】
なお、この補強方法では、一定延長のトンネルの左右端部からトンネルの中央部に向かって２つの施工パーティで周方向の緊張材の緊張までをおこなってもよいし、たとえばトンネルの右端と中央から２つの施工パーティがともに左方向に施工をおこなってもよい。さらに延長の長いトンネルにおいては、３以上の施工パーティが３以上に分割された分担区間それぞれの周方向の緊張材の組み付けと緊張までをおこなうこともできる。
【００４１】
本実施の形態では、すべての周方向の緊張材の緊張が完了した後に、型枠の設置とコンクリートの充填がトンネルの延長に亘っておこなわれるものであるが、これに限らず、型枠の設置をたとえば２以上の分割区間単位で個別におこない、コンクリートの充填も別個におこなう方法であってもよい。また、使用される型枠は脱型されるものであっても意匠面を有してそのまま残置される埋め込み式のものであってもよい。
【００４２】
さらに、本発明による既設トンネルの補強方法の他の実施の形態は、所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサを、既設トンネルの内壁面において連続する螺旋を描く位置に間隔を置いて取り付ける第１の工程、リング状もしくは略リング状に変形できる変形性能を有した緊張材を前記孔空きスペーサに挿通して既設トンネルのトンネル軸方向に螺旋状に延びる緊張材を形成する第２の工程、前記螺旋状に延びる緊張材を緊張して、前記内壁面から前記かぶり高さだけ既設トンネルの内側に緊張材を配設する第３の工程、前記緊張材を挟んで前記内壁面に対向する位置に型枠を配し、該内壁面と型枠の間にコンクリートを充填して増厚部を施工する第４の工程、からなるものである。
【００４３】
本実施の形態の補強方法は、たとえば連続する１本の緊張材をトンネル内壁面にそのトンネル軸方向に螺旋状に配設し、これを緊張することで一度に全トンネル区間に亘って所望のかぶりが確保された緊張材の配設を完了させるものである。なお、全トンネル区間を複数の分割区間に分け、分割区間ごとに１本の緊張材がトンネル内壁面でトンネル軸方向に螺旋状に配設される補強方法であってもよく、この場合には、上記する補強方法が分割区間ごとに実施されることになる。
【００４４】
この補強方法によれば、既設トンネルの内壁面からのかぶりを所望に確保した姿勢での緊張材の配設をより一層効率的におこなうことができ、工期のより一層の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上の説明から理解できるように、本発明の既設トンネルの補強方法によれば、既設トンネルの内壁面に固定された所定のかぶり高さを有する孔空きスペーサに変形性能に優れたＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線からなる緊張材を挿通させ、これを緊張することで既設トンネルの内壁面から緊張材までの所定のかぶりを確保してコンクリート製の増厚部を施工することにより、狭隘で既存設備のある既設トンネル内においても、既設トンネルの内壁面から所望するかぶりを精緻かつ容易に確保しながら、既設トンネル補強用の増厚部を効率的に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】既設トンネルの補強方法の一実施の形態の第１、第２の工程を説明した縦断面図である。
【図２】使用される孔空きスペーサの一実施の形態を説明した斜視図であってＰＣ鋼より線が挿通された状態を示した図である。
【図３】周方向の緊張材を緊張固定する固定具を示した図である。
【図４】既設トンネルの補強方法の一実施の形態の第３の工程を説明した縦断面図である。
【図５】図４の斜視図であって、既設トンネルの一部を破断してその内部を見た図である。
【図６】孔空きスペーサの他の実施の形態を説明した斜視図であってＰＣ鋼より線が挿通された状態を示した図である。
【図７】孔空きスペーサのさらに他の実施の形態を説明した斜視図であってＰＣ鋼より線が挿通された状態を示した図である。
【図８】孔空きスペーサの他の実施の形態を説明した斜視図であってＰＣ鋼より線が螺旋状に配設された状態を示した図である。
【図９】既設トンネルの補強方法の一実施の形態の第４の工程を説明した縦断面図である。
【図１０】図９に続いて既設トンネルの補強方法の一実施の形態の第４の工程を説明した縦断面図である。
【図１１】既設トンネルの内部を説明した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面を参照して本発明の既設トンネルの補強方法を説明する。
【００４８】
図１は、既設トンネルの補強方法の一実施の形態の第１、第２の工程を説明した縦断面図であり、図４は、次いで第３の工程を説明した縦断面図であり、図９，１０は次いで第４の工程を説明した縦断面図である。
【００４９】
図１で示す既設トンネルＴ１は、都市部の地盤Ｇ内にシールド工法にて施工されたシールドトンネルであり、複数の円弧状で鉄筋コンクリート製のセグメントＳが不図示のシールド掘進機内のエレクタにて周方向（Ｌ１方向）に組み付けられてリング状を成し、これがトンネル軸方向に組み付けられて所定長さのトンネルを形成している。なお、既設トンネルの断面形状は図示する円形に限定されるものでなく、楕円形や矩形、正方形等の断面形状であってもよい。また、既設トンネルはシールドトンネルに限定されるものでなく、推進工法による推進トンネルや開削工法による開削トンネルなど、現存するトンネルであって補強を要するトンネル全般がその対象である。
【００５０】
また、この既設トンネルＴ１内には、トンネル軸方向に間隔を置いて配設された複数の多段ラックＲ（もしくは鋼管柵）がたとえば図示するように左右２列に配され、これらに複数の電力ケーブルＣが係合されていて、比較的狭隘な内部空間となっている。
【００５１】
この既設トンネルＴ１は、周辺地盤における別途のトンネルの新設や地下水位の変動などにより、変動した作用土圧や土水圧に対して構造耐力が不足したり、あるいはこれらの変動荷重によって過大な変形が生じたり、この過大な変形や構成部材の老朽化によるクラック等から漏水が生じる等の課題を有しており、そのためにトンネル内部からコンクリートを増厚することによる補強施工をおこなうものである。
【００５２】
この補強方法に関し、まず、図１で示すように、既設トンネルＴ１の内壁面Ｎにおいて
周方向（Ｌ１方向）に孔空きスペーサ１を間隔を置いて７箇所取り付け、さらに、既設トンネルの内壁面Ｎの下端位置に固定具２を取り付ける。また、この周方向の７個の孔空きスペーサ１および固定具２を図５の斜視図で示すように、トンネル軸方向Ｌ２に間隔を置いて複数取り付ける（第１の工程）。なお、周方向の孔空きスペーサ１の設置に際しては、図示するラックＲのように既存設備と干渉しない位置にアンカー留めすればよく、したがって、隣接する孔空きスペーサ１，１間の間隔は必ずしも一定でなくてよい。さらに、周方向に配設される孔空きスペーサ１の基数は、周方向に配設される緊張材３がその全長に亘って所望するかぶりを内壁面Ｎから確保できる基数に調整されるのがよい。
【００５３】
ここで、孔空きスペーサの一実施の形態を図２に示しており、固定具の一実施の形態を図３に示している。
【００５４】
まず、使用する孔空きスペーサ１は、トンネル軸方向Ｌ２に延びて既設トンネルの内壁面Ｎにアンカー筋１２にて留めされるプレート材１１（固定部）と、このプレート材１１に固着されて緊張材のかぶり高さｔの孔ｐを有するように曲げ加工された棒材１３（張り出し部）からなり、棒材１３がプレート材１１に溶接部Ｙを介して固着されている。
【００５５】
また、図示する孔空きスペーサ１は、一つのプレート材１１に３つの曲げ加工された棒材１３がプレート材１１の長手方向に間隔を置いて固着され、それぞれの棒材１３からなる孔ｐに緊張材３が挿通される。この孔空きスペーサ１を構成するプレート材１１、アンカー筋１２、棒材１３ともに、鋼やアルミニウム、ステンレス、ガラス繊維、炭素繊維等とマトリックス樹脂からなるＧＦＲＰ，ＣＦＲＰなどから形成することができる。なお、棒材１３の曲げ加工形状は図示するＶの字状に限定されず、半円弧状や半楕円状などであってもよいが、緊張された緊張材３を孔ｐの先端位置（かぶり位置）に位置決めされ易くするために、その先端が先細に曲げ加工された形状が好ましい。また、図示例以外にも、１つのプレート材１１に１つもしくは２つの曲げ加工された棒材１３が固着された孔空きスペーサ、４以上の曲げ加工された棒材１３が固着された孔空きスペーサであってもよい。
【００５６】
また、孔ｐに挿通される緊張材３としては、ＰＣ鋼より線もしくはＰＣ鋼線が使用されるのが望ましい。これらの部材は、図１で示すように既設トンネルＴ１のリング状の内壁面Ｎに沿って変形可能な変形性能を有し、かつ、作業員が送り出し装置等を使用して緊張材３を上方に押し込んで各棒材１３の孔ｐを挿通させる過程で、折れ曲がったりしない剛性を備えているからである。
【００５７】
図３で示すように、ＰＣ鋼より線３は、既設トンネルＴ１の内壁面Ｎの下端に不図示のアンカー等で取り付けられた固定具２の張り出し部に開設された挿通孔にその一端が挿通されて固定治具４にて係止され、図１で示すようにリング状に巻装された後に、その他端が固定具２の別途の挿通孔に挿通されて周方向のＰＣ鋼より線３の配設がおこなわれる（第２の工程）。
【００５８】
次に、固定具２の別途の挿通孔に挿通されたＰＣ鋼より線３の他端を所定の緊張力Ｐにて緊張し、図固定治具４にて他端を固定具２に固定する。
【００５９】
このようにＰＣ鋼より線３を緊張することにより、図１で示すように各棒材１３の孔ｐに挿通された状態のＰＣ鋼より線３が、図４で示すように既設トンネルＴ１の内壁面Ｎからかぶりｔだけ内側に移動し（移動方向δ）、周方向に亘って所定のかぶりｔが確保された姿勢でＰＣ鋼より線３を形成することができる（第３の工程）。
【００６０】
図５は、図４の状態を斜視図で示したものであって、トンネル内部が視認できるようにその一部を破断して示した図である。既設トンネルＴ１の内部に既存の電力ケーブルラックＲがあり、作業スペースが十分広くない場合であっても、複数の孔空きスペーサ１を周方向にアンカー留めするとともに、これをトンネル軸方向に間隔をおいておこない、ＰＣ鋼より線３をたとえば下方から上方へリング状に押し込んで各孔空きスペーサ１に挿通させ、これを緊張することにより、効率的で確実に内壁面Ｎから所定のかぶりを確保しながらＰＣ鋼より線３の配設をおこなうことができる。すなわち、この補強方法によれば、従来の円形、もしくは多様な形状のスペーサを鉄筋に取り付けて内壁面からのかぶりを確保する方法の場合のように、既存ラック等の存在や不十分な作業スペースのためにスペーサ設置作業が極めて困難となるといった課題は効果的に解消される。
【００６１】
このＰＣ鋼より線３の緊張は、トンネル軸方向に間隔を置いて周方向に配設された複数のＰＣ鋼より線３に対して連続的におこなうこともできるし、複数の施工パーティによって各分割区間を並行しておこなうこともできる。
【００６２】
また、１つの周方向のＰＣ鋼より線３に対して上記する第１の工程〜第３の工程までを連続しておこない、これをトンネル軸方向に順次繰り返す補強方法であってもよい。
【００６３】
図６，７は、孔空きスペーサの他の実施の形態を説明した斜視図である。図６で示す孔空きスペーサ１Ａは、プレート材１１に対して、折り曲げ先端までの高さｔ、ｓが異なる（かぶりｔ、ｓが異なる）２つの棒材１３，１４が固着されたものであり、ＰＣ鋼より線３を２段で配筋する場合に対応した孔空きスペーサである。
【００６４】
棒材１３から形成される孔ｐ’に１段目のＰＣ鋼より線３’が挿通され、別途の棒材１４から形成される別途の孔ｐ”に２段目のＰＣ鋼より線３”が挿通され、それぞれのＰＣ鋼より線３’、３”が緊張された際にそれぞれのＰＣ鋼より線３’、３”が対応する孔ｐ’、 ｐ”の折り曲げ先端で位置決めされてそれぞれのかぶり高さｔ、ｓが保証される。
【００６５】
一方、図７で示す孔空きスペーサ１Ｂは、プレート材１１に対して該プレート材１１から張り出す別途のプレート材１５が固着され、このプレート材１５が孔１５ａを有し、かつ、曲げ加工されて孔ｐ”を有する棒材１４がプレート材１５に固着されたものである。
【００６６】
プレート材１１とこれに直交姿勢で固着するプレート材１５からなるユニットとして、市販のＬ型鋼を使用することができる。プレート材１５の有する孔１５ａに１段目のＰＣ鋼より線３’が挿通され、棒材１４から形成される孔ｐ”に２段目のＰＣ鋼より線３”が挿通され、それぞれのＰＣ鋼より線３’、３”が緊張された際にそれぞれのＰＣ鋼より線３’、３”が対応する孔１５ａ，ｐ”で位置決めされてそれぞれのかぶり高さｔ、ｓが保証される。
【００６７】
また、補強方法の他の実施の形態として、図８で示すように、孔空きスペーサ１を既設トンネルＴ１の内壁面Ｎにおいて連続する螺旋を描く位置に間隔を置いて取り付け、各孔空きスペーサ１にＰＣ鋼より線３Ａを挿通して既設トンネルＴ１のトンネル軸方向Ｌ２に螺旋状とし、これを緊張して所定のかぶりを有するＰＣ鋼より線３Ａを形成する方法を適用してもよい。なお、この補強方法においても、既設トンネルＴ１を複数の施工区間に分割し、施工区間ごとに螺旋状のＰＣ鋼より線３Ａを形成する方法であってもよい。
【００６８】
図４，５で示すように周方向に亘って所定のかぶりｔが確保された姿勢でＰＣ鋼より線３を形成したら、図９で示すように、既設トンネルＴ１の内壁面ＮとともにＰＣ鋼より線３を挟むようにして、所定のかぶりｖを有した位置に埋め込み式型枠５を内壁面Ｎに支持された固定金物６にて固定する。
【００６９】
次いで、図１０で示すように、既設トンネルＴ１の内壁面Ｎと埋め込み式型枠５の間にコンクリート（高流動コンクリート、鋼繊維、有機繊維等が混入されたコンクリートなど）を充填して、硬化コンクリート６と埋め込み式型枠５、およびＰＣ鋼より線３からなる増厚部７を施工し、既設トンネルＴ１の補強施工が完了する。
【００７０】
以上で説明した補強方法によれば、変形性能に優れ、剛性も高いＰＣ鋼より線等を既設トンネルの内壁面から所定のかぶり高さを有する曲げ加工された棒材を具備する孔空きスペーサに挿通し、緊張することで、内壁面から所定のかぶりを容易かつ精緻に確保しながらＰＣ鋼より線等を周方向に（場合によっては螺旋状に）配設し、これを埋設してなるコンクリート製の増厚部を効率的に施工することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ…孔空きスペーサ、１１…プレート材（固定部）、１２…アンカー筋、１３…曲げ加工された棒材（張り出し部）、１４…曲げ加工された別途の棒材（張り出し部）、１５…別途のプレート材、１５ａ…孔、２…固定具、３…ＰＣ鋼より線（緊張材）、４…固定治具、５…埋め込み式型枠、６…型枠固定金物、７…増厚部、Ｔ１…円形断面トンネル、Ｓ…セグメント、Ｎ…内壁面、Ｒ…ラック、Ｃ…ケーブル、ｔ、ｓ…かぶり高さ、ｐ、ｐ’、ｐ”…孔、Ｌ１…周方向、Ｌ２…トンネル軸方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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