(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内周面に布設されるコンクリート製セグメント本体の内面に耐火板を設け、その耐火板とセグメント本体との間に排水通路を形成したことを特徴とするトンネル覆工用セグメント。
【請求項２】
前記排水通路を周壁面が透水性を有する管体によって形成してなる請求項１記載のトンネル覆工用セグメント。
【請求項３】
前記排水通路を空洞によって形成してなる請求項１記載のトンネル覆工用セグメント。
【請求項４】
セグメント成形用型枠内に予め所定の大きさ形状に形成した耐火板を配置すると共に、その耐火板上に排水通路形成材料を配置した状態で上記型枠内にコンクリートを流し込むことによって上記耐火板と一体にセグメント本体を形成したことを特徴とするトンネル覆工用セグメントの製造方法。
【請求項５】
前記排水通路形成材料として周壁面が透水性を有する管体を用いた請求項４記載のトンネル覆工用セグメントの製造方法。
【請求項６】
前記排水通路形成材料としてアルカリ溶解材料または生分解材料を用い、前記セグメント本体の成形後に、該セグメント本体を構成するコンクリート中のアルカリ成分または微生物等によって上記排水通路形成材料を漸次溶解または分解除去して残った空洞部を排水通路とするようにした請求項４記載のトンネル覆工用セグメントの製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ溶解材料または生分解材料としてポリ乳酸繊維を用いた請求項６記載のトンネル覆工用セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内周面に布設されるトンネル覆工用セグメントおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近たとえば道路用シールドトンネルでは、二次覆工を省略した、いわゆるシングルシェル工法、特にトンネル内周面にコンクリート製のセグメントを順次組み付けて覆工を構成する工法が採用される傾向にある。この場合、セグメントをトンネル火災から保護するための対策（耐火構造化）が必要であり、その対策として例えばセグメントの内面に耐火板を取付ける方法がある。
その耐火板の取付方法としては、例えばトンネルにセグメントを建て込んだ後にセグメント内面に耐火板をコンクリートアンカー等で取付ける、いわゆる後付け工法が検討されてきた。しかし、上記のような後付け工法は、施工コストや工期が増大したり、アンカー打設によりセグメントの強度が低下する等の不具合がある。そこで、セグメント製作時にセグメント内面に耐火板を同時に一体的に組み付ける、いわゆる先付け工法の検討が進められている。
【０００３】
ところが、上記のようなセグメントをトンネル内面に採用した場合には、地山内の水圧によってコンクリート製のセグメント内に不可避に浸入してくる水を良好に排出処理する必要があり、例えば後付け工法にあっては耐火板とコンクリートとの間にロックウール等の導水材を介在させればよいが、先付け工法ではセグメントの製作が困難になる。特にコンクリート製のセグメント本体と耐火板との間の略全面にロックウール等の導水材を介在させると、セグメント本体への耐火板の取付工程が非常に煩雑であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、セグメント本体と耐火板とを良好に一体化できると共に、充分な排水機能を有するトンネル覆工用セグメントおよびその製造方法を適用することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明によるトンネル覆工用セグメントおよびその製造方法は、以下の構成としたものである。
【０００６】
即ち、本発明によるトンネル覆工用セグメントは、トンネル内周面に布設されるコンクリート製セグメント本体の内面に耐火板を設け、その耐火板とセグメント本体との間に排水通路を形成したことを特徴とする。その排水通路は、例えば周壁面が透水性を有する管体によって形成する、あるいは空洞によって形成する。
【０００７】
また本発明によるトンネル覆工用セグメントの製造方法は、セグメント成形用型枠内に予め所定の大きさ形状に形成した耐火板を配置すると共に、その耐火板上に排水通路形成材料を配置した状態で上記型枠内にコンクリートを流し込むことによって上記耐火板と一体にセグメント本体を形成したことを特徴とする。
【０００８】
上記の排水通路形成材料としては、例えば周壁面が透水性を有する管体を用いる。あるいは上記排水通路形成材料としてアルカリ溶解材料または生分解材料を用い、セグメント本体の成形後に、該セグメント本体を構成するコンクリート中のアルカリ成分または微生物等によって上記排水通路形成材料を漸次溶解または分解除去して残った空洞部を排水通路とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるトンネル覆工用セグメントおよびその製造方法を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１０】
図１は本発明によるトンネル覆工用セグメントをトンネル内面に施工した状態の正面図、図２（ａ）は１つのセグメントの拡大正面図、同図（ｂ）はその一部切り欠き側面図、同図（ｃ）はその横断平面図である。
【００１１】
図示例のトンネル覆工用セグメント１は、図１に示すように布設するトンネルＴの内周面に沿って略円弧状に形成され、トンネル内面の周方向およびトンネル長手方向に上記セグメント１を順に並べて配置することによってトンネル覆工が形成される。
【００１２】
上記各セグメント１は、図２に示すようにコンクリート製のセグメント本体２の内面に金属鋼板等よりなる耐火板３を一体的に設け、その耐火板３とセグメント本体２との間の一部に排水通路４を設けた構成である。その排水通路４は、本実施形態においては網目状に形成したもので、特に図示例においては図２（ｂ）に示すように上下方向に対して傾斜した格子状に形成し、これによって湧水をセグメントの任意の位置からトンネル下部の排水機構（不図示）に導水することができるようにしたものであるが、上記排水通路の敷設形状は図示例に限らずストライプ状、波状その他適宜である。
【００１３】
また上記排水通路４の構成は適宜であり、例えば図３（ａ）のようにセグメント本体２と耐火板３との間に、周壁面が透水性を有する管体４１を介在させ、その管体の内孔を排水通路４とする。あるいは図３（ｂ）のようにセグメント本体２と耐火板３との間の一部に空洞部４２を形成し、その空洞部４２を排水通路４としてもよい。
【００１４】
上記のように排水通路４を管体４１で形成する場合、その材質としては例えばポリエステル等の合成繊維（モノフィラメント）を筒状に編んだ編組管（メッシュチューブ）や合成樹脂もしくは金属製の多孔管その他各種の穴あき管等を用いることができる。
【００１５】
また前記の空洞部４２よりなる排水通路４を形成する手段としては、例えばセグメント本体成形時に図４（ａ）に示すようにセグメント本体２と耐火板３との間に、アルカリ溶解材料または生分解材料等よりなる棒状もしくは管状の排水通路形成材料４０を配置し、セグメント本体成形後にコンクリート中のアルカリ成分または微生物等によって同図（ｂ）のように上記排水通路形成材料４０を漸次溶解または分解除去して、残った空洞部４２を排水通路４とすればよい。
【００１６】
このようにセグメント本体２と耐火板３との間に排水通路４を形成したことによって、セグメント１を前記図１のようにトンネル内周面に施工した状態においてセグメント本体２内に浸透してくる水を上記排水通路４を介して良好に排水することが可能となるものである。
【００１７】
なお隣り合うセグメント１・１は、図に省略した連結ボルト等で互いに連結され、隣り合うセグメント本体２・２間には、通常図５に示すように止水材５が介在される。また上下に隣り合うセグメント１の排水通路４は僅かな隙間を介して互いに連通し、各セグメント１の排水通路４に流入した水は順次下方に導かれて図に省略したトンネル下部の排水機構等からトンネル外部に排出される。
【００１８】
また上記排水通路４はセグメント本体２と耐火板３との間の全面に設けることなく一部にのみ設けられているので、セグメント本体２と耐火板３とが排水通路４を介することなく直接接触する領域の面積を大きく確保することが可能となり、それによってセグメント本体２と耐火板３とを強固に一体的に密着接合することができるものである。
【００１９】
次に、上記のようなトンネル覆工用セグメントを製造するに当たっては、例えば以下の要領で製造すればよい。先ず、耐火板３を予め所定の大きさ形状に形成し、その耐火板３を図６に示すようにセグメント成形用型枠１０内に配置する。次いで、上記耐火板３の上に排水通路形成材料４０を配置した状態で上記型枠１０内にコンクリートを流し込むことによって上記耐火板３と一体にセグメント本体２をすればよい。図中、１１は上記枠体１０の上部を覆う成形用蓋体である。
【００２０】
上記の排水通路形成材料４０として前述のような管体４１を用いる場合には、該管体４１は好ましくはその周壁面を水は透過するが、混練したコンクリートは透過しないものを用いるとよく、それによってセグメント本体成形時に上記管体４１内にコンクリートが浸入するのを防止できると共に、トンネル内に布設した後はコンクリート製のセグメント本体２内に浸入した水が管体４１の周壁面を透過して管体４１内に浸入し、該管体４１内の排水通路４を経て下方に排出させることができる。
【００２１】
なお上記の管体４１としてコンクリートが透過するもの、あるいは透過するおそれのあるものを用いる場合には、例えば図７に示すように管体４１の少なくとも耐火板３と反対側の面に、水は透過するがコンクリートは透過しない合成繊維等よりなるマット状もしくはシート状の透水性カバー６等を設置すれば、管体４１内へのコンクリートの浸入を防止することができる。
【００２２】
また前記のようにセグメント本体２と耐火板３との間に空洞部４２を形成し、その空洞部４２を排水通路４とする場合には、前述のようにセグメント本体成形時にセグメント本体２と耐火板３との間に排水通路形成材料４０を介在させ、成型後にその排水通路形成材料４０を適宜の手段で除去すればよく、例えば上記排水通路形成材料４０としてアルカリ溶解材料あるいは生分解性材料を用い、セグメント本体成形後に、該セグメント本体を構成するコンクリート中のアルカリ成分もしくは微生物等によって上記排水通路形成材料４０を漸次溶解もしくは分解させて除去するようにすれば、排水通路形成材料４０を溶解するための薬液等を用いることなく溶解することができる。
【００２３】
特に例えばとうもろこし等のでん粉から得られる乳酸を原料にしたポリ乳酸繊維等を用いた場合には、コンクリート中のアルカリ成分によって溶解できると共に、地中もしくはコンクリート中の微生物等によっても生分解可能である。実際に排水通路形成材料４０としてポリ乳酸繊維を直径約５ｍｍ程度の太さの紐状に形成したものを用いてセグメントを製造したところ、上記ポリ乳酸繊維は前記図４（ａ）のような状態から約１週間程度で同図（ｂ）のように略完全に消滅して、セグメント本体２と耐火板３との間に空洞部４２よりなる排水通路４を良好に形成することができた。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるトンネル覆工用セグメント１は、トンネル内周面に布設されるコンクリート製セグメント本体２の内面に耐火板３を設け、その耐火板３とセグメント本体２との間に排水通路４を形成したから、その排水通路４によってセグメント本体内に浸透してきた水を良好に排出させることができる。また上記セグメント本体２と耐火板３とは、隣り合う排水通路４・４において互いに良好に密着結合して強固に一体化され、前記のようにセグメント本体と耐火板との間の略全面にロックウール等の導水材を介在させた場合のようにセグメント本体２と耐火板３との接合強度が低下するのを防止することができる。
【００２５】
また本発明によるトンネル覆工用セグメントの製造方法は、セグメント成形用型枠１０内に予め所定の大きさ形状に形成した耐火板３を配置すると共に、その耐火板３上に排水通路形成材料４０を配置した状態で上記型枠１０内にコンクリートを流し込むことによって上記耐火板３と一体にセグメント本体２を形成するようにしたから耐火板３および排水通路４を有するセグメントを容易・安価に製作することができる。特に、上記排水通路形成材料４０としてアルカリ溶解材料を用い、セグメント本体成形後に、該セグメント本体を構成するコンクリート中のアルカリ成分によって上記排水通路形成材料４０を漸次溶解除去するようにすれば、空洞状の排水通路４を容易に形成することが可能となり、排水性能および耐火性のよいセグメントを簡単・安価に製造できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトンネル覆工用セグメントの施工状態を示す正面図。
【図２】（ａ）は上記トンネル覆工用セグメントの拡大正面図。
（ｂ）はその一部切り欠き側面図。
（ｃ）はその横断平面図。
【図３】（ａ）は排水通路の一例を示す断面図。
（ｂ）は排水通路の他の例を示す断面図。
【図４】（ａ）は排水通路形成材料によって排水通路を形成した状態の断面図。
（ｂ）は排水通路形成材料が消滅した状態の断面図。
【図５】セグメント連結部の拡大断面図。
【図６】セグメントの成形要領の一例を示す説明図。
【図７】排水通路形成材料に透水性カバーを設けた例の断面図。
【符号の説明】
１  トンネル覆工用セグメント
２  セグメント本体
３  耐火板
４  排水通路
４０  排水通路形成材料
４１  管体
４２  空洞
５  止水材
６  透水性カバー
Ｔ  トンネル
【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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