(57)【要約】    【課題】トンネル覆工コンクリートが、地圧を受ける場合にも、脆性的な破壊を生じることがなく、強度と靭性の向上効果が顕著で、かつ補強後の点検性能にも優れたトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物を提供する。    【解決手段】トンネル覆工コンクリートの内面補強構造物であって、トンネル覆工コンクリート上に欠損部を有する内面補強部材を配設した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、内面補強部材に欠損部を形成し、トンネル覆工コンクリートの脆性的な破壊を防止することを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強工法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、該開口を露出させることにより、設置後のトンネル覆工コンクリートの状態を直接目視にて点検可能にすることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強工法。
【請求項３】
請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、該開口に低強度・低弾性補強材を配置し、前記トンネル覆工コンクリートの破片の落下を防止することを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強工法。
【請求項４】
トンネル覆工コンクリートの内面補強構造物であって、トンネル覆工コンクリート上に欠損部を有する内面補強部材を配設したことを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項５】
請求項４記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が鋼板、高弾性プレキャストパネル又は繊維シートであることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項６】
請求項４又は５記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、該開口が露出されていることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項７】
請求項４又は５記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、該開口に配置される低強度・低弾性補強材を有することを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項８】
請求項４から７の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が複数枚タイル状に配置されていることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項９】
請求項４から７の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に欠損部を設けることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項１０】
請求項９記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に複数の欠損部を設けることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【請求項１１】
請求項９記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材の側面に欠損部を設けることを特徴とするトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル覆工コンクリートは、周辺地山に支持されるため、その剛性は大きいが、さらに大きな地圧が作用しても、複数のひび割れを分散して生じさせるなど、変形を許容するように、靭性に富んだ構造体であることが望ましい。
【特許文献１】なし
【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、周辺地山の支持条件、また地圧の大きさや分布によっては、トンネル覆工コンクリートに、局所的に大きな曲げ応力が発生する場合がある。この場合の対策の１つとして、トンネル覆工コンクリートの曲げ耐力を、鋼板や繊維シートなどの引張部材により向上させる、曲げ補強があげられる。
【０００４】
図９はかかるトンネル覆工コンクリートの一般的な補強工法の断面模式図である。
【０００５】
この図に示すように、従来、周辺地山Ａに支持されるトンネル覆工コンクリート１０１には鋼板や繊維シートなどの引張部材よりなる内面補強部材１０２を取り付けて、補強を行うようにしていた。
【０００６】
しかし、このような曲げ補強設計にあたって、引張部材をより多く配置することが覆工耐力の向上につながるとは限らないという点に留意する必要がある。すなわち、過度な曲げ引張補強は、トンネル覆工コンクリートの終局の破壊モードを曲げ圧縮破壊とさせる。さらに、土圧の分布によっては、せん断破壊となる場合も想定される。これらは、非常に脆性的な破壊となる。
【０００７】
また、トンネル覆工コンクリートの背面の地下水が覆工の亀裂や目地に沿って生じると、従来の内面補強工法では、図９に示すように覆工全面を覆ってしまうため、地山からの漏水が覆工１０１と内面補強部材１０２の界面で滞水し、内面補強部材１０２の腐食や覆工の劣化などの変状を生じさせる恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、トンネル覆工コンクリートが地圧を受ける場合にも、脆性的な破壊を生じることがなく、強度と靭性の向上効果が顕著で、かつ補強後の点検性能にも優れたトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕トンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、内面補強部材に欠損部を形成し、トンネル覆工コンクリートの脆性的な破壊を防止することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、この開口を露出させることにより、設置後のトンネル覆工コンクリートの状態を直接目視にて点検可能にすることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法において、前記欠損部を開口となし、この開口に低強度・低弾性補強材を配置し、前記トンネル覆工コンクリートの破片の落下を防止することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕トンネル覆工コンクリートの内面補強構造物であって、トンネル覆工コンクリート上に欠損部を有する内面補強部材を配設したことを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔４〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が鋼板、高弾性プレキャストパネル又は繊維シートであることを特徴とする。
【００１４】
〔６〕上記〔４〕又は〔５〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、この開口が露出されていることを特徴とする。
【００１５】
〔７〕上記〔４〕又は〔５〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記欠損部が開口を有し、この開口に配置される低強度・低弾性補強材を有することを特徴とする。
【００１６】
〔８〕上記〔４〕から〔７〕の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記内面補強部材が複数枚タイル状に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
〔９〕上記〔４〕から〔７〕の何れか一項記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に欠損部を設けることを特徴とする。
【００１８】
〔１０〕上記〔９〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材内に複数の欠損部を設けることを特徴とする。
【００１９】
〔１１〕上記〔９〕記載のトンネル覆工コンクリートの内面補強構造物において、前記タイル状の内面補強部材の側面に欠損部を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２１】
（１）トンネル覆工コンクリートが地圧を受ける場合にも、脆性的な破壊を生じることがなく、強度と靭性の向上効果が顕著で、かつ補強後の点検性能にも優れている。
【００２２】
（２）補強部材の欠損部のコンクリート断面で複数のひび割れが生じることで、覆工コンクリート全体を靭性に富んだ構造物とし、脆性的な破壊を生じさせない。
【００２３】
（３）構造体として変位（ひび割れ）を許容することは、大きな地圧を吸収することである。すなわち、剛性を大きくすることで大きな地圧に対抗してきた従来の内面補強工法に比べ、補強材の剛性を小さくすることができる。
【００２４】
（４）従来の内面補強工法に比べ経済性に優れる。すなわち、同じ種類の補強材を用いて、同程度の地圧を吸収することを期待する場合、本発明で使用する補強部材の量は、従来の内面補強工法に比べ少なく、経済性に優れている。
【００２５】
（５）従来の内面補強工法と変わらない現場作業量である。つまり、施工方法は変わらないため、従来工法と変わらない現場作業量ですむ。
【００２６】
（６）補強後の点検性能を向上させることができる。すなわち、補強部材の欠損部の開口を露出させたタイプのものは、補強部材の設置後においてトンネル覆工コンクリートの状態を確認することができる。
【００２７】
（７）トンネル覆工コンクリートの背面から地下水が生じても、本発明における内面補強部材の欠損部（開口）は、漏水の排出口の機能を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物は、靭性に富んだトンネル覆工コンクリートの内面補強として利用可能である。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明にかかるトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を示す断面模式図である。
【００３１】
この図に示すように、周辺地山Ａに支持されるトンネル覆工コンクリート１の表面には欠損部３を有する鋼板・高弾性プレキャストパネル・繊維シートなどの内面補強部材２が配置される。なお、この欠損部３は内面補強部材２１に設けられた開口であり、この開口を露出させるようにしてもよいし、この開口に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００３２】
図２は本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を施工した場合の破壊状況を示す断面模式図である。
【００３３】
この図において、トンネル覆工コンクリート１の表面には、欠損部３を有する内面補強部材２が配置されているので、地圧４と脚部支持力５が作用すると、欠損部３に曲げ引張破壊力６が生成する（曲げ破壊先行型）となる。
【００３４】
この欠損部３に生成される曲げ引張破壊力６により、欠損部３の断面にひび割れが生じることとなる。このように、内面補強部材の欠損部３で複数のひび割れを生じさせるということは、トンネル覆工コンクリートに作用する外力を吸収するということであり、その結果、脆性的な破壊が生じるのを防ぐことができる。
【００３５】
以下、各種の欠損部形状を有する実施例について説明する。
【００３６】
図３は本発明の第１実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【００３７】
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート１１上に複数の内面補強部材１２がタイル状に配置される。この内面補強部材１２には十字状の切り欠き部（欠損部）１３が形成される。なお、内面補強部材１２はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の十字状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、切り欠き部（欠損部）１３は露出するようにしてもよいし、その開口に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００３８】
図４は本発明の第２実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【００３９】
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート２１上に複数の内面補強部材２２がタイル状に配置される。この内面補強部材２２の両側には楕円弧形状の切り欠き部（欠損部）２３が形成される。この切り欠き部（欠損部）２３は露出させてもよいし、この切り欠き部（欠損部）２３に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００４０】
図５は本発明の第３実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【００４１】
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート３１上に複数の内面補強部材３２がタイル状に配置される。この内面補強部材３２には１個の縦長楕円形状の切り欠き部（欠損部）３３が形成される。なお、内面補強部材３２はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の楕円形状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、この切り欠き部（欠損部）３３は露出させてもよいし、この切り欠き部（欠損部）３３に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００４２】
図６は本発明の第４実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【００４３】
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート４１上に複数の内面補強部材４２がタイル状に配置される。この内面補強部材４２には２個の横長楕円形状の切り欠き部（欠損部）４３が形成される。なお、内面補強部材４２はタイル状に複数配置されるのではなく、一枚の広い内面補強部材に複数の楕円形状の切り欠き部を形成するようにしてもよい。また、この切り欠き部（欠損部）４３は露出させてもよいし、この切り欠き部（欠損部）４３に低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００４４】
なお、欠損部の形状は上記した以外にも各種の形状にするようにしてもよい。
【００４５】
図７は本発明の他の実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【００４６】
この実施例においては、トンネル覆工コンクリート５１上に上下に内面補強部材５２（例えば、繊維シート）がタイル状に配置される。この上下の内面補強部材５２の間に長方形の欠損部５３を有し、この欠損部５３は露出させてもよいし、この欠損部５３には低強度・低弾性補強材を配置するようにしてもよい。
【００４７】
図８はトンネル覆工コンクリートの破壊モードの状況を示す図であり、横軸に変位μ、縦軸は荷重Ｐを示している。ここで、×付き線はトンネル覆工コンクリートに補強なしの場合、実線は従来の内面補強を行った場合、○付き線は本発明の内面補強を行った場合を示しており、本発明の内面補強の場合は靭性が向上していることが明らかである。
【００４８】
すなわち、上記した実施例によれば、内面補強部材が欠損部を有しているため、
（１）靭性の向上を図ることができる。図１及び図２に示すように、補強部材の欠損部のコンクリート断面で複数のひび割れが生じることで、トンネル覆工コンクリート全体を靭性に富んだ構造物とし、脆性的な破壊を生じさせない。つまり、トンネル覆工コンクリートに作用する大きなエネルギーを吸収できる機能を有している。
【００４９】
構造体として変位（ひび割れ）を許容することで、大きな地圧を吸収することができる。これにより、剛性を大きくすることで大きな地圧に対抗してきた従来の内面補強工法に比べて、補強部材の剛性を小さくすることができる。
【００５０】
（２）また、欠損部を露出させる場合には、その欠損部から設置後の覆工コンクリートの状態を直接目視にて点検することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法及びその構造物は、補強部材の剛性を小さくし、靭性に富んだ構造を有するトンネル覆工コンクリートの内面補強に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明にかかるトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を示す断面模式図である。
【図２】本発明のトンネル覆工コンクリートの内面補強工法を施工した場合の破壊状況を示す断面模式図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【図５】本発明の第３実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【図６】本発明の第４実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【図７】本発明の他の実施例を示すトンネル覆工コンクリートの内面補強工法の部分模式図である。
【図８】トンネル覆工コンクリートの破壊モードの状況を示す図である。
【図９】トンネル覆工コンクリートの一般的な補強工法の断面模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ    地山
１，１１，２１，３１，４１，５１    トンネル覆工コンクリート
２，１２，２２，３２，４２，５２    内面補強部材
３    欠損部
４    地圧
５    脚部支持力
６    曲げ引張破壊力
１３    十字状の切り欠き部（欠損部）
２３    楕円弧形状の切り欠き部（欠損部）
３３    縦長楕円形状の切り欠き部（欠損部）
４３    ２個の横長楕円形状の切り欠き部（欠損部）
５３    長方形の欠損部
【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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