(57)【要約】【課題】トンネルにおける二次覆工コンクリートと密着させることで漏水を防止可能であり、かつ安価な防水シートを提供する。【解決手段】トンネル１の一次覆工コンクリート３と二次覆工コンクリート４との間に防水シート１０を張設する。防水シート１０も防水層１１における二次覆工コンクリート４側の面にコンクリート接合層２０を積層する。コンクリート接合層２０は、例えば網状体２０ｘで構成され、網材２１からなる埋入部と、網目２２からなる充填空間部を有し、埋入部が二次覆工コンクリート４内に埋入され、充填空間部に二次覆工コンクリート４が充填される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの一次覆工コンクリートと二次覆工コンクリートとの間に張設される防水シートであって、
防水層と、
前記防水層における一次覆工コンクリート側の面に積層された排水層と、
前記防水層における二次覆工コンクリート側の面に積層され、前記二次覆工コンクリートと接合されるコンクリート接合層と、
を備え、前記コンクリート接合層は、埋入部と、前記埋入部によって画成された充填空間部を有し、これら埋入部及び充填空間部が、それぞれ前記コンクリート接合層の実質的に全域に分布されており、前記埋入部が前記二次覆工コンクリート内に埋入され、かつ前記充填空間部に前記二次覆工コンクリートが充填されることを特徴とする防水シート。
【請求項２】
前記コンクリート接合層が、網状体であることを特徴とする請求項１に記載の防水シート。
【請求項３】
前記コンクリート接合層が、シート部と、前記シート部の二次覆工コンクリート側の面の実質的に全域に分布するように形成された凸部分とを含むことを特徴とする請求項１に記載の防水シート。
【請求項４】
前記防水層と前記コンクリート接合層との間に易剥離層が介在されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の防水シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルにおける防水シートに関し、特に、ＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法等によるトンネル施工に用いられる防水シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＡＴＭ工法によるトンネル施工においては、掘削した地山に一次覆工コンクリートを吹き付けた後、その内周面に釘等を用いて防水シートを張り付ける。防水シートは、例えばＥＶＡシート層の片面に不織布層を積層したものであり、不織布層が一次覆工コンクリートに面するように設置される。その後、防水シートの内周側に二次覆工コンクリートを打設する。このトンネルによれば、防水シートのＥＶＡシート層によって、地山からの湧水が二次覆工コンクリート側へ流れ込むのが防止される。湧水は、防水シートの不織布層を伝って排水される。
また、防水シートによって一次覆工コンクリートと二次覆工コンクリートとが縁切りされるために、二次覆工コンクリートにクラックが入りにくいとされている。
【０００３】
一方、トンネルの施工は狭い空間での作業であるため、建込中の鉄筋等が防水シートと接触して、防水シートに穴が開いてしまうことがしばしば発生している。この穴を事前に発見できれば補修することも可能だが、薄暗い環境で、しかも穴が小さければ、そのまま見過ごされることも有り得る。そうすると、湧水が、前記防水シートの穴から、防水シートと二次覆工コンクリートとの接合界面の隙間に入り込む。更に、二次覆工コンクリートにクラックがあると、それを伝って湧水がトンネル内に漏れ出るおそれがある。
【０００４】
特許文献１においては、このような漏水を防止するために、防水シートの材質として、所定分量のポリビニルアルコール系重合体をグラフト重合又は混合した、特殊配合のエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物を用いている。当該組成物と二次覆工コンクリートとを化学的に密着させることで、防水シートと二次覆工コンクリートとの接合界面に隙間が出来ないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５１１７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の防水シートは、特殊な生産設備を要し、製造が容易でなくコストが高い。また、防水シートと二次覆工コンクリートとが密着して一体化されるために、二次覆工コンクリートが乾燥収縮等でクラックを生じやすくなる。
本発明は、かかる事情に鑑み、二次覆工コンクリートと密着させることで漏水を防止可能であり、かつ安価な防水シートを提供することを主な課題とする。更には、防水シートにアイソレーション（縁切り）機能を持たせて、二次覆工コンクリートのクラックを抑制することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、トンネルの一次覆工コンクリートと二次覆工コンクリートとの間に張設される防水シートであって、
防水層と、
前記防水層における一次覆工コンクリート側の面に積層された排水層と、
前記防水層における二次覆工コンクリート側の面に積層され、前記二次覆工コンクリートと接合されるコンクリート接合層と、
を備え、前記コンクリート接合層は、埋入部と、前記埋入部によって画成された充填空間部を有し、これら埋入部及び充填空間部が、それぞれ前記コンクリート接合層の実質的に全域に分布されており、前記埋入部が前記二次覆工コンクリート内に埋入され、かつ前記充填空間部に前記二次覆工コンクリートが充填されることを特徴とする。
【０００８】
埋入部が前記二次覆工コンクリート内に埋入され、かつ前記充填空間部に前記二次覆工コンクリートが充填されることによって、前記コンクリート接合層と二次覆工コンクリートとを物理的に密着させることができる。
地山からの湧水が、一次覆工コンクリートを透過して防水シートまで達したときは、排水層に沿って排水できるとともに、防水層によって二次覆工コンクリート側ひいてはトンネル内への漏水を防止できる。
仮に、防水シートの防水層に穴が開いていたり二次覆工コンクリートにクラックが生じたりしても、コンクリート接合層と二次覆工コンクリートとが密着されているために、防水層の前記穴から二次覆工コンクリートの前記クラックまでの水の通りを阻止できる。したがって、トンネル内への漏水を一層確実に防止できる。
防水シートは、比較的簡単な構造であるから安価に作製することができる。これによって、施工コストを節減できる。
「実質的に全域」とは、埋入部及び充填空間部がそれぞれコンクリート接合層のほぼ全域に分布されていれば足り、例えば、隣接する防水シートどうしの継ぎ足し部分においては、どちらか片方の防水シートにだけ埋入部及び充填空間部があればよく、他方の防水シートには埋入部及び充填空間部が無くてもよいとの意味である。
【０００９】
前記コンクリート接合層は、網状体であることが好ましい。網状体の網材が、埋入部となる。網状体の網目が、充填空間部となる。
前記コンクリート接合層が、シート部と、前記シート部の二次覆工コンクリート側の面の実質的に全域に分布するように形成された凸部分とを含んでいてもよい。凸部分が、埋入部となる。シート部における凸部分以外の凹んだ部分が、充填空間部となる。
【００１０】
前記防水層と前記コンクリート接合層との間に易剥離層が介在されていることが好ましい。
これによって、前記第２の課題を解決できる。すなわち、二次覆工コンクリートが乾燥収縮したときは、易剥離層が防水層から剥離されることで、防水シートにアイソレーション機能を持たせて、二次覆工コンクリートが一次覆工コンクリートによって拘束されるのを回避できる。これによって、二次覆工コンクリートにクラックが発生するのを防止できる。ひいては、トンネル内への漏水を一層確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の防水シートによれば、二次覆工コンクリートと物理的に密着させることで、該防水シートに穴が開いていたとしても、トンネル内への漏水を防止できる。しかも安価に作製することができる。
更に、防水層とコンクリート接合層との間に易剥離層を介在させることにすれば、二次覆工コンクリートの乾燥収縮時にクラックが発生するのを防止でき、ひいてはトンネル内への漏水を一層確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る防水シートを含むトンネルを解説的に示す正面断面図である。
【図２】図２（ａ）は、前記防水シートを解説的に示す拡大断面図である。図２（ｂ）は、図１の円部ＩＩｂの拡大断面図である。
【図３】図３は、前記防水シートのコンクリート接合層の斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、前記コンクリート接合層の一部分の拡大平面図である。図４（ｂ）は、前記コンクリート接合層を二次覆工コンクリート内に埋入された状態で示す拡大して示す平面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る防水シートを解説的に示す拡大断面図である。図５（ｂ）は、同図（ａ）の防水シートを含むトンネルの一部分の拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係る防水シートを含むトンネルの一部分の拡大断面図である。
【図７】図７は、前記第３実施形態に係るコンクリート接合層の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
＜第１実施形態＞
図１に示すように、トンネル１は、地山２側の一次覆工コンクリート３と、トンネル内側の二次覆工コンクリート４を含む。一次覆工コンクリート３から地山２にロックボルト６が打設されている。
一次覆工コンクリート３と二次覆工コンクリート４との間に防水シート１０が張設されている。
【００１４】
図２に示すように、防水シート１０は、防水層１１と、排水層１２と、コンクリート接合層２０を含む。
なお、図２（ｂ）において、防水シート１０の各層１１，１２，２０の厚みは、一次覆工コンクリート３の厚みに対して誇張されている。
【００１５】
防水層１１は、好ましくはエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）からなるシートによって構成されている。
防水層１１の材質としては、必ずしもＥＶＡに限られず、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの完全非極性のポリオレフィン樹脂や、ＰＥ又はＰＰにアクリル酸や無水マレイン酸などの極性基（カルボキシル基）をグラフト重合させて極性を持たせ、ひいては接着性を付与させた変性ポリオレフィン樹脂等を用いてもよい。
【００１６】
防水層１１における一次覆工コンクリート３側の面には、排水層１２（緩衝層）が積層されている。
排水層１２は、不織布によって構成されている。不織布の材質としては、ポリエステル、ポリプロピレンなどの化学繊維、ヤシがら、綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維、ガラス、炭素、金属、セラミックなどの無機繊維などが挙げられ、強度等の観点からは、長繊維の化学繊維が好ましい。
【００１７】
防水層１１と排水層１２とは、例えば熱風溶着によって接合されている。接合手段としては、溶着に限られず、ホットメルト樹脂等の接着剤を用いた接着等を適用してもよい。
防水シート１０の側端部においては、隣接する防水シート１０との継ぎ足しのために、防水層１１と排水層１２が互いに分離されてフリーになっている。
【００１８】
防水層１１における二次覆工コンクリート４側の面にコンクリート接合層２０が積層されている。防水層１１とコンクリート接合層２０とは溶着や接着等の接合手段によって接合されている。
【００１９】
図３に示すように、コンクリート接合層２０は、立体的な網状体２０ｘで構成されている。網状体２０ｘは、多数の線状の網材２１を含み、三次元網構造になっている。網材２１の材質は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド、ポリエステル等の合成樹脂である。各網材２１は、防水シート１０の厚み方向や面内方向に不規則に方向を変えて、うねるように延びている。図３及び図４（ａ）に示すように、複数の網材２１，２１…が、相互に交差している。網材２１，２１どうしの交差部２１ｃは接着又は溶着等によって接合されている。網材２１，２１…によって多数の網目２２（穴部）が形成されている。
なお、コンクリート接合層２０として、立体的な網状体２０ｘに代えて、平面的な網状体を用いてもよい。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、網材２１と網目２２が、それぞれコンクリート接合層２０の実質的に全域に分布されている。図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、網材２１（埋入部）が、二次覆工コンクリート４内に埋入されている。網目２２（充填空間部）には、二次覆工コンクリート４が入り込んで充填されている。
【００２１】
トンネル１は、次のようにして構築される。
図１に示すように、地山２を発破や機械掘りで掘削し、掘削面に沿って支保工（図示省略）を建て込み、一次覆工コンクリート３を吹き付け、ロックボルト６を地山２に打ち込む。
続いて、防水シート１０を一次覆工コンクリート３の内周面に張設する。このとき、排水層１２を一次覆工コンクリート３側に向け、コンクリート接合層２０をトンネル内側へ向ける。一定の間隔で釘を打ち付けて、防水シート１０を一次覆工コンクリート３に止める。
複数の防水シート１０を用意し、各防水シート１０をトンネル１の横断方向（周方向）に張り渡す。かつトンネル１の縦断方向（図１の紙面と直交する軸方向）に順次防水シート１０を継ぎ足す。図示は省略するが、隣接する防水シート１０，１０の防水層１１，１１の端部どうしは、溶融接合させて一体化する。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、防水シート１０の内周側に二次覆工コンクリート４を打設する。すると、網目２２に二次覆工コンクリート４のセメント粒子が入り込んで充填される。かつ、網材２１が、二次覆工コンクリート４内に埋入される。これによって、防水シート１０と二次覆工コンクリート４とを物理的に密着させることができる。
【００２３】
このようにして構築されたトンネル１によれば、地山２からの湧水が、一次覆工コンクリート３を透過して防水シート１０まで達したときは、排水層１２が水の通り道になることで排水できるとともに、防水層１１によって、湧水が二次覆工コンクリート４側へ流れ込むのを防止できる。これによって、トンネル内への漏水を防止できる。
【００２４】
仮に、防水シート１０の防水層１１に穴１１ｃが開いたり二次覆工コンクリート４にクラック４ｃが生じたりしても、コンクリート接合層２０と二次覆工コンクリート４とが密着されることで、前記穴１１ｃからクラック４ｃまでの水の通りを阻止できる。したがって、トンネル内への漏水を一層確実に防止できる。
防水シート１０は、比較的簡単な構造であるから安価に作製することができる。したがって、施工コストを節減できる。
【００２５】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態を示したものである。図５（ａ）に示すように、第２実施形態の防水シート１０Ｂにおいては、防水層１１とコンクリート接合層２０との間に易剥離層１３が介在されている。易剥離層１３の材質は、防水層１１の材質（ＥＶＡ）とは異なることが好ましく、例えばポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂であり、より好ましくはポリエチレン（ＰＥ）を主成分とする樹脂であり、適宜添加成分を配合してもよい。
更に、易剥離層１３は、不透水性を有していることが好ましい。
【００２６】
易剥離層１３は、防水層１１に溶着等によって剥離可能に接合されている。易剥離層１３と防水層１１との間には、材質の違いによる融点差があるために、溶着温度の設定によって剥離強度を調整できる。特に、易剥離層１３をポリエチレン（ＰＥ）によって構成することで、ＥＶＡからなる防水層１１との融点差を大きくでき、剥離強度を調整しやすい。
易剥離層１３の剥離強度は、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に基づく剥離力測定法による場合、２０ｍＮ／５０ｍｍ〜１１０ｍＮ／５０ｍｍ程度であることが好ましい。剥離強度が２０ｍＮ／５０ｍｍ以下であると、自重で剥離してしまうおそれがある。剥離強度が１１０ｍＮ／５０ｍｍ以上であると、後述する二次覆工コンクリート４の乾燥収縮時における剥離が起こりにくくなる。
【００２７】
コンクリート接合層２０が、易剥離層１３に接合されている。防水層１１における二次覆工コンクリート４側の面に、易剥離層１３を介してコンクリート接合層２０が積層されている。好ましくは、易剥離層１３とコンクリート接合層２０との接合強度は、易剥離層１３と防水層１１との接合強度よりも高い。
【００２８】
図５（ｂ）に示すように、第２実施形態においては、二次覆工コンクリート４の打設後、乾燥収縮を起こしたときは、易剥離層１３が防水層１１から剥離されることで、二次覆工コンクリート４が一次覆工コンクリート３に拘束されないようにすることができる。これによって、アイソレーション効果が発現し、二次覆工コンクリート４にクラックが入るのを防止できる。
【００２９】
易剥離層１３と防水層１１との間には前記剥離によって隙間が形成され得る。このため、仮に防水シート１０の防水層１１に穴１１ｃが開いていた場合、地山２からの湧水が、前記穴１１ｃを通って、易剥離層１３と防水層１１との間の隙間に入り込む。一方、易剥離層１３が不透水性であるために、湧水は易剥離層１３を透過し得ず、易剥離層１３と防水層１１との間の隙間を通り道として、排水される。したがって、トンネル内への漏水を防止できる。
たとえ、湧水が易剥離層１３を透過したとしても、コンクリート接合層２０と二次覆工コンクリート４とが密着されているために、クラック４ｃまで水が伝わることができない。これによって、トンネル内への漏水を一層確実に防止できる。
【００３０】
コンクリート接合層は、二次覆工コンクリート４と物理的に密着可能なものであればよく、網状体２０ｘに限られない。
＜第３実施形態＞
図６及び図７は、本発明の第３実施形態を示したものである。図６に示すように、第３実施形態における防水シート１０Ｃのコンクリート接合層３０は、樹脂シートにて構成されており、シート部３１と、凸部分３２を含む。  コンクリート接合層３０の材質は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂である。
シート部３１における防水層１１側の面（図６において上面）は、平坦である。シート部３１における二次覆工コンクリート４側の面（図６において下面）に、凸部分３２が形成されている。
【００３１】
図７に示すように、凸部分３２は、第１方向に平行に延びる多数（複数）の第１突条３２ａと、第２方向に平行に延びる多数（複数）の第２突条３２ｂとを有し、これら突条３２ａ，３２ｂが互いに交差することで格子模様状になっている。第１突条３２ａと第２突条３２ｂとは、直交していてもよく、斜めに交差していてもよい。
格子状の凸部分３２の各升目の内部が凹部分３３となっている。多数の突条３２ａ，３２ｂによって多数の凹部分３３が形成されている。
凸部分３２及び凹部分３３は、シート部３１の実質的に全域に分布されている。
【００３２】
図６に示すように、二次覆工コンクリート４の打設によって、凸部分３２（埋入部）が、二次覆工コンクリート４内に埋入される。かつ、凹部分３３（充填空間部）には、二次覆工コンクリート４が入り込んで充填される。これによって、コンクリート接合層３０と二次覆工コンクリート４とが物理的に密着される。
したがって、防水シート１０Ｃの防水層１１に穴１１ｃが開いていたとしても、更にはコンクリート接合層３０自体に穴３０ｃが開いていたとしても、コンクリート接合層３０と二次覆工コンクリート４との間の水の通りが遮られるために、水が、クラック４ｃまで到達し得ず、トンネル内への漏水を防止できる。
【００３３】
本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、コンクリート接合層は、不織布によって構成されていてもよい。不織布の各繊維（埋入部）が二次覆工コンクリート４内に埋入され、かつ繊維間の充填空間部に二次覆工コンクリート４のセメント粒子が充填されることで、不織布製のコンクリート接合層と二次覆工コンクリート４とが物理的に密着されていてもよい。当該不織布は、二次覆工コンクリート４との接合性、及び防水層１１又は易剥離層１３との接合性の観点から、薄いケバ付不織布であることが好ましく、長繊維よりも短繊維であることが好ましく、ニードルパンチ法で製造されることが好ましい。当該不織布の材質としては、ポリエステル、ポリプロピレンなどの化学繊維、ヤシがら、綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維、ガラス、炭素、金属、セラミックなどの無機繊維などを用いることができる。
【００３４】
第３実施形態（図６）の防水シート１０Ｃにおける、防水層１１とコンクリート接合層３０との間に易剥離層１３が介在されていてもよい。コンクリート接合層３０が、防水層１１に剥離可能に接合されることで易剥離層１３としての役目を兼ねていてもよい。
第３実施形態（図６）において、格子状の凸部分３２に代えて、多数の小径の円形又は非円形の凸部がシート部３１のほぼ全域に分散して配置（分布）されていてもよい。
アイソレーション効果によって二次覆工コンクリートの乾燥収縮時のクラック発生を抑制するとの観点からは、特許文献１のような二次覆工コンクリート４と化学的に密着されるコンクリート接合層と、易剥離層１３とを組み合わせた防水シートを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、トンネルの内壁の防水構造に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１            トンネル
２            地山
３            一次覆工コンクリート
４            二次覆工コンクリート
６            ロックボルト
１０          防水シート
１０Ｂ，１０Ｃ  防水シート
１１          防水層
１２          排水層
１３          易剥離層
２０          コンクリート接合層
２０ｘ        網状体
２１          網材（埋入部）
２１ｃ        交差部
２２          網目（充填空間部）
３０          コンクリート接合層
３１          シート部
３２          凸部分（埋入部）
３３          凹部分（充填空間部）
【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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