(57)【要約】【課題】トンネルの耐火構造の耐火性能の低下を防止する。【解決手段】トンネル１の耐火構造１００は、トンネル１のセグメント１０に沿って設けられる繊維系耐火材２０と、繊維系耐火材２０とセグメント１０との間に設けられ、繊維系耐火材２０の外周を覆う板部材３０と、を備え、板部材３０は、セグメント１０と対向しトンネル１の周方向に延びる溝３２を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁に沿って設けられる繊維系耐火材と、
前記繊維系耐火材と前記内壁との間に設けられ、前記繊維系耐火材の外周を覆う板部材と、を備え、
前記板部材は、前記内壁と対向し前記トンネルの周方向に延びる溝を有する、
トンネルの耐火構造。
【請求項２】
前記板部材は、前記トンネルの軸方向に複数設けられ、
前記軸方向に隣り合う前記板部材のうち一方の板部材の端部は、他方の板部材における前記溝内で前記他方の板部材に重ね合わせられる、
請求項１に記載のトンネルの耐火構造。
【請求項３】
前記板部材は、前記溝を区画する隆起部と、前記隆起部に形成される孔と、を更に有し、前記孔を挿通する締結部材により前記内壁に固定される、
請求項１又は２に記載のトンネルの耐火構造。
【請求項４】
前記板部材は、前記周方向に分割して設けられ、
前記周方向に隣り合う前記板部材のうちトンネル下側の板部材の上端部は、トンネル上側の板部材に対して前記トンネルの径方向内側に重ね合わせられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載のトンネルの耐火構造。
【請求項５】
トンネルの耐火構造の施工方法であって、
溝を有する板部材を、前記溝が前記トンネルの内壁と対向しかつ前記トンネルの周方向に延びるように前記トンネルの内壁に取り付け、
繊維系耐火材を前記板部材の内周に沿って前記板部材に取り付ける、
トンネルの耐火構造の施工方法。
【請求項６】
前記板部材は、前記周方向に分割して設けられ、
前記周方向に隣り合う前記板部材のうちトンネル下側の板部材は、その上端部がトンネル上側の板部材に前記トンネルの径方向内側から重ね合わせられるように前記内壁に取り付けられる、
請求項５に記載のトンネルの耐火構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの耐火構造及び耐火構造の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネルや鉄道トンネル等のトンネルの内壁は、コンクリート、鋳鉄若しくは鋼材又はこれらを組み合わせた素材から形成される。コンクリートは、熱により劣化する特性があり、鋳鉄及び鋼材は熱により軟化する特性がある。そのため、トンネル内で火災が発生するとその熱の影響によりトンネルの内壁の強度が低下するおそれがある。トンネルの内壁の強度を維持するために、トンネルの内壁に耐火構造を施工することが提案されている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１には、珪酸カルシウム板、セラミックス板、石膏ボードといった耐火性板部材をトンネルの内壁に設けることによって、耐火性に優れたトンネルを構築することが開示されている。特許文献２には、セラミックファイバーやグラスファイバーからなる耐火材を用いてトンネルの内壁を被覆した耐火構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０７３０２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される珪酸カルシウム板、セラミックス板、石膏ボードといった耐火性板部材は比較的硬いため、耐火性板部材の剥片が路面や線路上に落下すると、車両の走行に大きな影響を与えるおそれがある。そのため、このような耐火性板部材を耐火構造に用いる場合には、路面や線路上に剥片が落下しないように対策を施す必要がある。
【０００６】
一方、特許文献２に開示されるような繊維系耐火材は、耐火性板部材と比較して柔らかい。そのため、繊維系耐火材の剥片が路面や線路上に落下したとしても、車両の走行に与える影響は小さい。このような理由から、耐火構造として繊維系耐火材が用いられる場合がある。
【０００７】
しかしながら、繊維系耐火材は、水に弱く、水に濡れると劣化する。また、トンネルでは、内壁の継ぎ目や割れ目から湧水が流出する場合がある。このような場合には、湧水によって繊維系耐火材が劣化し所期の耐火性能を得られないおそれがある。
【０００８】
本発明は、トンネルの耐火構造の耐火性能が低下するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様によれば、トンネルの耐火構造は、トンネルの内壁に沿って設けられる繊維系耐火材と、繊維系耐火材と内壁との間に設けられ、繊維系耐火材の外周を覆う板部材と、を備え、板部材は、内壁と対向しトンネルの周方向に延びる溝を有する。
【００１０】
また、本発明の別の態様によれば、トンネルの耐火構造の施工方法は、溝を有する板部材を、溝がトンネルの内壁と対向しかつトンネルの周方向に延びるようにトンネルの内壁に取り付け、繊維系耐火材を板部材の内周に沿って板部材に取り付けることを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トンネルの耐火構造の耐火性能が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネルの耐火構造の断面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る耐火構造をトンネルの径方向外側から見た拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る耐火構造をトンネルの径方向内側から見た拡大斜視図である。
【図５】図１に示すＶ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル１の耐火構造１００、及び耐火構造１００の施工方法について説明する。
【００１４】
図１は、耐火構造１００を適用したトンネル１の軸方向に垂直な断面図である。トンネル１は、シールド工法によって地山２に掘削された断面が円形のシールドトンネルであり、トンネル１の内壁は、リング状に組み立てられた複数の円弧状のセグメント１０によって形成される。なお、耐火構造１００を適用可能なトンネル１は、シールドトンネルに限られず、横断面が円弧状のアーチトンネルにも適用可能である。
【００１５】
セグメント１０としては、主にコンクリートからなるＲＣセグメント、主に鋼材からなる鋼製セグメント、又は主にコンクリートと鋼材とからなる合成セグメントを用いることができる。
【００１６】
図２に示すように、セグメント１０は、トンネル１の軸方向にも複数並べられ、隣り合うセグメント１０どうしは互いに連結されている。トンネル１の周方向及び軸方向に隣り合うセグメント１０どうしの間にはシール部材（図示省略）が設けられ、シール部材によって、セグメント１０の継ぎ目が閉塞される。
【００１７】
セグメント１０には、地山２とセグメント１０との間に裏込め材を注入するための注入孔１１が形成される。裏込め材は、セメント系の材料であり、例えば、コンクリート又はモルタルを主成分とする材料が好ましい。裏込め材は、注入孔１１内にも充填されており、裏込め材によって注入孔１１が閉塞される。また、注入孔１１の注入口１１ａにはプラグ１１ｂが取り付けられており、プラグ１１ｂによっても注入孔１１が閉塞される。
【００１８】
図１及び図２に示すように、耐火構造１００は、セグメント１０に沿って設けられる繊維系耐火材２０と、繊維系耐火材２０とセグメント１０との間に設けられる板部材３０と、繊維系耐火材２０を支持する格子部材４０と、を備える。
【００１９】
図３は、耐火構造１００をトンネル１の径方向外側から見た拡大斜視図であり、セグメント１０の一部を切り欠いて示す。図４は、耐火構造１００をトンネル１の径方向内側から見た拡大斜視図であり、繊維系耐火材２０の一部を切り欠いて示す。図３及び図４では、地山２の図示を省略している。
【００２０】
図２及び図３に示すように、板部材３０は、セグメント１０に打ち込まれたアンカー１２と、アンカー１２に螺合する締結部材としてのボルト１３と、を用いてセグメント１０に取り付けられている。
【００２１】
図２及び図４に示すように、板部材３０には全ネジ棒４１が溶接により固定されている。全ネジ棒４１は繊維系耐火材２０を貫通しており、全ネジ棒４１の先端に、格子部材４０がナット４２及びワッシャー４３を介して固定されている。格子部材４０は複数の棒状体が交差する網目状の部材であって、格子部材４０によって繊維系耐火材２０が支持されている。
【００２２】
繊維系耐火材２０は、セラミックファイバーを連続的に積層しニードルパンチ処理を施すことによって毛布状に成形されるブランケットであり、高い断熱性を有する。そのため、トンネル１の内部からセグメント１０への熱の移動が遮断される。したがって、トンネル１の内部で火災が発生した場合にセグメント１０の温度が上昇するのを軽減することができ、セグメント１０の強度の低下を防ぐことができる。
【００２３】
繊維系耐火材２０が格子部材４０によって支持されているため、繊維系耐火材２０の剥片が格子部材４０の目を通って通路３に落下するのを防止することができる。仮に剥片が通路３に落下したとしても、繊維系耐火材２０は比較的柔らかいため、車両の走行に与える影響は小さい。
【００２４】
なお、繊維系耐火材２０は、セラミックファイバーからなるブランケットに限られず、グラスファイバーからなるブランケットであってもよいし、ロックウールであってもよい。また、格子部材４０は必須の構成ではなく、別の手段により繊維系耐火材２０が支持されていてもよい。
【００２５】
図２から図４に示すように、繊維系耐火材２０の外周は、板部材３０によって覆われている。板部材３０は、トンネル１の軸方向に凹凸が繰り返される波状に形成される。板部材３０は、平行に延びる複数の隆起部３１と、隣り合う隆起部３１によって区画される複数の溝３２と、を有する。複数の隆起部３１は略等しい間隔で形成され、複数の溝３２は略同じ幅で形成されている。溝３２の幅は、隆起部３１の幅よりも広い。
【００２６】
板部材３０は、溝３２がセグメント１０と対向しかつトンネル１の周方向に延びるようにセグメント１０に取り付けられている。そのため、セグメント１０から流出する湧水は、溝３２を通ってトンネル１の下方に排出される。
【００２７】
ここで、セグメント１０からの湧水の流出について説明する。前述のように、隣り合うセグメント１０どうしの継ぎ目にはシール部材（図示省略）が設けられているものの、シール部材のシール性は経年劣化によって低下することがある。そのため、セグメント１０どうしの継ぎ目を長期間に渡って完全に閉塞することは困難であり、この継ぎ目から湧水が流出する場合がある。同様に、セグメント１０の注入孔１１を裏込め材及びプラグ１１ｂを用いて長期間に渡って完全に閉塞することは困難であり、注入孔１１から湧水が流出する場合がある。更に、セグメント１０には経年劣化により割れ目が生じることがあり、この割れ目から湧水が流出する場合がある。このように、トンネル１では、セグメント１０の継ぎ目、注入孔１１、又はセグメント１０に生じる割れ目から湧水が流出する場合がある。
【００２８】
耐火構造１００では、セグメント１０の継ぎ目、注入孔１１、又は割れ目から湧水が流出した場合に、板部材３０の溝３２が湧水をトンネル１の下方に排出する。そのため、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのを防止することができ、繊維系耐火材２０の劣化を防止することができる。したがって、耐火構造１００の耐火性能が低下するのを防止することができる。
【００２９】
また、図２に示すように、板部材３０は、トンネル１の軸方向に複数設けられている。隣り合う板部材３０における端の隆起部３１どうしが互いに重ね合わせられており、一方の板部材３０の端部３３は、他方の板部材３０にその溝３２内で重ね合わせられている。そのため、一方の板部材３０の溝３２に流入せず端部３３に導かれた湧水は、他方の板部材３０の溝３２によって受け止められ、この溝３２を通ってトンネル１の下方に排出される。したがって、隣り合う板部材３０どうしの間から湧水が流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００３０】
図２及び図３に示すように、板部材３０の隆起部３１には、ボルト１３が挿通する複数の孔３４が形成されている。具体的には、複数の孔３４は、板部材３０の隆起部３１の頂面に開口する。そのため、溝３２を流れる湧水は、孔３４に導かれることなくトンネル１の下方に排出される。したがって、湧水が孔３４から流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００３１】
図１及び図５に示すように、板部材３０は、トンネル１の周方向に分割して設けられている。隣り合う板部材３０のうちトンネル下側の板部材３０の上端部３５は、トンネル上側の板部材３０に対してトンネル１の径方向内側に重ね合わせられている。そのため、トンネル上側の板部材３０の溝３２における湧水が、トンネル下側の板部材３０の上端部３５とトンネル上側の板部材３０との隙間に流入するのを防止することができる。したがって、隣り合う板部材３０どうしの間から湧水が流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００３２】
板部材３０は、耐食性のある金属板、例えば、ステンレス鋼板やめっき鋼板で形成されることが好ましい。
【００３３】
また、板部材３０は、波状に形成されたものに限られず、セグメント１０に対向する面に形成される複数の隆起部３１と、隆起部３１により区画されセグメント１０と対向する側が開いた溝３２と、を有していればよい。つまり、耐火構造１００における板部材３０には、図４に示すように、繊維系耐火材２０に対向する面に溝３６が形成されているが、繊維系耐火材２０に対向する面は、溝３６の形成されていない平坦な面であってもよい。
【００３４】
次に、本実施形態に係る耐火構造１００の施工方法について、図１、図２及び図５を参照して説明する。
【００３５】
耐火構造１００の施工は、リング状に組み立てられたセグメント１０によって内壁が形成されるトンネル１に対して行われる。耐火構造１００の施工時には、セグメント１０と地山２との間に裏込め材が注入されており、注入孔１１の注入口１１ａは裏込め材及びプラグ１１ｂにより閉塞されている。アンカー１２は、セグメント１０が組み立てられる前にセグメント１０に打ち込まれている。
【００３６】
本実施形態に係る施工方法では、まず、板部材３０を、トンネル１の最も上側のセグメント１０にアンカー１２及びボルト１３を用いて取り付ける。このとき、溝３２がセグメント１０と対向しかつトンネル１の周方向に延びるように板部材３０を取り付ける。
【００３７】
次に、新たな板部材３０を、既に取り付けられた板部材３０に対してトンネル下側に配置されるようにセグメント１０にアンカー１２及びボルト１３を取り付ける。このとき、トンネル下側の板部材３０の上端部３５を、トンネル上側の板部材３０にトンネル１の径方向内側から重ね合わせる。このように、複数の板部材３０をトンネル上側から順にセグメント１０に取り付ける。
【００３８】
次に、繊維系耐火材２０を板部材３０に沿って配置する。このとき、板部材３０に予め固定された全ネジ棒４１を繊維系耐火材２０に差し込み、全ネジ棒４１の先端を繊維系耐火材２０から突出させる。その後、ナット４２及びワッシャー４３を用いて格子部材４０（図４参照）を全ネジ棒４１の先端に固定する。これにより、繊維系耐火材２０が格子部材４０によって支持され、板部材３０に取り付けられる。
【００３９】
本実施形態に係る施工方法では、トンネル１の周方向に分割して設けられる板部材３０を、トンネル上側から順にセグメント１０に取り付ける。そのため、トンネル１の周方向に隣り合う板部材３０のうちトンネル下側の板部材３０を、その上端部３５がトンネル上側の板部材３０にトンネル１の径方向内側から容易に重ね合わせることができる。
【００４０】
トンネル１の軸方向へ耐火構造１００を施工する際には、既に取り付けられた板部材３０に対して、新たな板部材３０をトンネル１の軸方向に並べてセグメント１０にアンカー１２及びボルト１３を用いて取り付ける。このとき、既に取り付けられた板部材３０の端部３３に、新たに取り付けられる板部材３０をその溝３２内で重ね合わせる。新たに取り付けられた板部材３０に繊維系耐火材２０を取り付ける手順は、既に取り付けられた板部材３０に繊維系耐火材２０を取り付ける手順と略同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００４１】
トンネル１の所望の範囲（例えば、トンネル１の全長）に、板部材３０及び繊維系耐火材２０を取り付けることによって、耐火構造１００の施工が完了する。なお、トンネル１の軸方向への耐火構造１００の施工は、トンネル１の掘削が完了してから行ってもよいし、トンネル１の掘削と平行して行ってもよい。
【００４２】
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００４３】
トンネル１の耐火構造１００では、板部材３０は、セグメント１０と対向しトンネル１の周方向に延びる溝３２を有する。そのため、セグメント１０から流出する湧水は、溝３２を通ってトンネル１の下方に排出される。したがって、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのを防止することができ、繊維系耐火材２０の劣化を防止することができる。これにより、耐火構造１００の耐火性能が低下するのを防止することができる。
【００４４】
また、トンネル１の軸方向に隣り合う板部材３０のうち一方の板部材３０の端部３３は、他方の板部材３０にその溝３２内で重ね合わせられる。そのため、一方の板部材３０の端部３３に導かれた湧水は、他方の板部材３０の溝３２によって受け止められる。したがって、隣り合う板部材３０どうしの間から湧水が流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００４５】
また、ボルト１３が挿通する複数の孔３４は、板部材３０の隆起部３１に形成されている。そのため、溝３２を流れる湧水は、孔３４に導かれることなくトンネル１の下方に排出される。したがって、湧水が孔３４から流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００４６】
また、トンネル１の周方向に隣り合う板部材３０のうちトンネル下側の板部材３０の上端部３５は、トンネル上側の板部材３０に対してトンネル１の径方向内側に重ね合わせられる。そのため、湧水が、トンネル下側の板部材３０の上端部３５とトンネル上側の板部材３０との隙間に流入するのを防止することができる。したがって、隣り合う板部材３０どうしの間から湧水が流出するのを防止することができ、繊維系耐火材２０が湧水で濡れるのをより確実に防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４８】
本発明に係るトンネル１の耐火構造１００は、トンネル１の内部で生じる火災だけでなく、トンネル１を高温物が通過する際に生じる輻射熱の影響によるセグメント１０の強度の低下に対しても有効である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・トンネル
１０・・・セグメント（内壁）
１３・・・ボルト（締結部材）
２０・・・繊維系耐火材
３０・・・板部材
３１・・・隆起部
３２・・・溝
３３・・・端部
３４・・・孔
３５・・・上端部
４０・・・格子部材
１００・・・耐火構造
【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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