(57)【要約】【課題】覆工コンクリートを切削する部分より地山側に、予め線状補強材を設置することにより、更新中も安全性を確保することができ、また仕上がり面の平坦性が高い既設トンネル覆工切削更新方法を提供する。【解決手段】本発明による既設トンネル覆工切削更新方法は、覆工コンクリートを切削する部分より地山側に線状補強材を設置するための線状補強材設置孔を削孔する段階と、線状補強材を設置する段階と、覆工コンクリートを所定厚さ切削する段階と、線状補強材設置孔内を平坦化する段階と、切削した覆工コンクリートの厚さを超えないように更新を施す段階と、を有し、線状補強材設置孔は、線状補強材の頭部を収納するための頭部収納孔と、頭部収納孔より小径の線状補強材挿入孔とを含む２段構造であり、頭部収納孔の深さは、覆工コンクリートを切削する所定厚さと線状補強材の頭部の高さとの合計値と同等以上であることを特徴とする。【選択図】図５
2019100031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内壁の覆工コンクリートを所定厚さ切削した後、切削した部分の更新を施すトンネルの更新方法であって、
前記覆工コンクリートを切削する部分に、前記覆工コンクリートを切削する部分より地山側に線状補強材を設置するための線状補強材設置孔を削孔する段階と、
前記線状補強材設置孔に線状補強材を設置する段階と、
前記覆工コンクリートを所定厚さ切削する段階と、
前記線状補強材の頭部周辺の線状補強材設置孔内の空間に、特殊モルタルを充填して平坦化する段階と、
前記覆工コンクリートの切削面及び特殊モルタルの表面のトンネル内面側に、切削した覆工コンクリートの厚さを超えないように更新を施す段階と、を有し、
前記線状補強材設置孔は、前記線状補強材の頭部及び該頭部に取り付けるプレート及びナットを収納するための頭部収納孔と、頭部収納孔から地山側に延在し、頭部収納孔より小径で線状補強材を挿入するための線状補強材挿入孔とを含む２段構造であり、
前記頭部収納孔の深さは、前記覆工コンクリートを切削する所定厚さと前記頭部収納孔に収納される線状補強材の頭部の高さとの合計値と同等以上であることを特徴とする既設トンネル覆工切削更新方法。
【請求項２】
前記線状補強材は鋼材、グラスファイバ、またはケーブルボルトからなるロックボルト、またはアンカーであり、
前記覆工コンクリートの切削面及び特殊モルタルの表面のトンネル内面側に施す更新は、コンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内のいずれか一つの方法、若しくはコンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内から選ばれる複数の方法の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の既設トンネル覆工切削更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネル覆工切削更新方法に関し、特に覆工コンクリートを切削する部分より地山側に、予め線状補強材を設置することにより、覆工コンクリートの切削及び更新中も安全性を確保することができ、また仕上がり面の平坦性が高い既設トンネル覆工切削更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平地の少ない日本では道路や鉄道などにトンネルが多用されているが、その多くが長い使用年月を経て老朽化が進み、補修が必要となってきている。
トンネルの補修・補強には、内壁のひび割れに伴う落下を防止するために、内壁表面に繊維シート等を貼り付ける「内面補強工」から、強度の低下を食い止める、或は強度の回復・向上を図るためにコンクリートの吹き付けや補強板の設置を伴う「内巻補強工」まで様々な方法が存在する。
しかし補修後のトンネルの長期的な活用を考慮すると、応急処置的な「内面補強工」よりも強度の回復・向上が図れる「内巻補強工」の採用が望ましい。「内巻補強工」では表面のひび割れなどの部分的な欠陥の補修を行った上で、既設の内壁の内側に新たにコンクリートを打設する方法や、プレキャスト部材や補強板を設置する方法が一般的である。
【０００３】
ところで、トンネルには所定の寸法基準を満たすための建築限界があり、建設費用を抑えるため多くのトンネルでは建築限界に対して余裕の少ないものが多く、建築限界の制約から、意図する厚さでの「内巻補強工」ができないことも起こり得る。
そこでトンネルの覆工コンクリートを所定厚さ切削してから「内巻補強工」を施工する補強方法が検討されている。
【０００４】
特許文献１には既設トンネルの内壁面を所定厚さのはつり取りをしながら、そのはつり取り面に所定厚さの高強度モルタルを塗着する工程を移動しつつ連続的に行うトンネル補強方法が記載されている。
この方法によれば、補強によりトンネル断面積が縮小されることがないので建築限界の制約は回避できる。しかし強度を保つための肉厚を要しているトンネルの内壁を、一時的にせよ薄肉化するため、補強中の強度不足が懸念される。
【０００５】
特許文献２及び３はこの問題に対処するため、予めトンネルの内壁面よりロックボルトを打設して補強を行ってからトンネルの内壁を削って補修する方法を開示している。
この場合の課題は、ロックボルトが打設された状態で覆工コンクリートを削る必要があるという点である。特許文献２では、ロックボルトが打設されていても覆工コンクリートを削る作業性に影響を受けにくいウォータジェットに限定している。特許文献３では、ロードヘッダで機械的に掘削した状態が示されているが、少なくともロックボルトの頭部は回避する必要があると認められる。
また特許文献２、３とも覆工コンクリートを削った面にはロックボルトの頭部が突出する形で残るため、この後から補修を行う場合に、突出したロックボルト頭部に制約を受けるほか、この頭部を起点とした応力集中による欠陥の発生など寿命への影響も懸念される。
【０００６】
そこで、予め補強を行うことにより覆工コンクリートを切削しても安全が保たれる上に、補強のためのロックボルトなどの線状補強材の影響を受けずに覆工コンクリートを切削し、平坦な仕上がり面が得られるトンネルの修復方法が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１７３０８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５５９１号公報
【特許文献３】特開平０８−１３５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の既設トンネル覆工切削更新方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、覆工コンクリートを切削する部分より地山側に、予め線状補強材を設置することにより、覆工コンクリートの切削及び更新中も安全性を確保することができ、内空断面を維持するのみならず拡大したうえでトンネルの安定性を向上させる高規格化にも対応でき、また仕上がり面の平坦性が高い既設トンネル覆工切削更新方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による既設トンネル覆工切削更新方法は、トンネル内壁の覆工コンクリートを所定厚さ切削した後、切削した部分の更新を施すトンネルの更新方法であって、前記覆工コンクリートを切削する部分に、前記覆工コンクリートを切削する部分より地山側に線状補強材を設置するための線状補強材設置孔を削孔する段階と、前記線状補強材設置孔に線状補強材を設置する段階と、前記覆工コンクリートを所定厚さ切削する段階と、前記線状補強材の頭部周辺の線状補強材設置孔内の空間に、特殊モルタルを充填して平坦化する段階と、前記覆工コンクリートの切削面及び特殊モルタルの表面のトンネル内面側に、切削した覆工コンクリートの厚さを超えないように更新を施す段階と、を有し、前記線状補強材設置孔は、前記線状補強材の頭部及び該頭部に取り付けるプレート及びナットを収納するための頭部収納孔と、頭部収納孔から地山側に延在し、頭部収納孔より小径で線状補強材を挿入するための線状補強材挿入孔とを含む２段構造であり、前記頭部収納孔の深さは、前記覆工コンクリートを切削する所定厚さと前記頭部収納孔に収納される線状補強材の頭部の高さとの合計値と同等以上であることを特徴とする。
【００１０】
前記線状補強材は鋼材、グラスファイバ、またはケーブルボルトからなるロックボルト、またはアンカーであり、
前記覆工コンクリートの切削面及び特殊モルタルの表面のトンネル内面側に施す更新は、コンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内のいずれか一つの方法、若しくはコンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内から選ばれる複数の方法の組み合わせであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法によれば、覆工コンクリートを切削する部分より地山側に、予め線状補強材を設置することにより、覆工コンクリートの切削部分にはロックボルトなどの線状補強材が存在しないため、覆工コンクリートの切削方法は制約を受けることがない。また、線状補強材による補強効果を維持しながら覆工コンクリートを所定厚さ切削できるため、安全性を保ったまま修復を行うことができるとともに、従来技術に比べて更新後のトンネルの安定性が向上する。このため、従来技術の内巻工法では為し得なかった更新後のトンネル内空断面の縮小を回避できるだけでなく、内空断面を維持もしくは拡大したうえでトンネルの安定性を向上させる高規格化に対応できる。
【００１２】
本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法によれば、線状補強材の頭部周辺の空間も特殊モルタルで平坦化されるため、その上から覆工コンクリートを打設しても均一な膜厚で歪の少ない加工ができる。またプレキャスト部材などの補強部材を設置する場合も線状補強材頭部とプレキャスト部材などの補強部材設置面との間の凹凸による空隙が生じることがなく線状補強材頭部も特殊モルタルで被覆されることから、更新のための覆工コンクリート打設の際には線状補強材頭部の存在を意識する必要が全くない。
【００１３】
さらに、本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法によれば、線状補強材を初めに設置した箇所の切削は不要であり、線状補強材の補強効果に対しては切削が何ら影響を及ぼすことがないため、線状補強材はロックボルトに限らず、予め引張り応力をかけてより強固に補強するアンカーを使用することができ、線状補強材の選択肢が広がるという効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による既設トンネルに線状補強材設置孔を削孔する段階を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による既設トンネルに線状補強材を設置する段階を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態による既設トンネルの覆工コンクリートを切削する段階を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態による特殊モルタルを充填して平坦化する段階を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態による既設トンネル内面側に更新を施す段階を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態による更新後のトンネルを概略的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態による既設トンネル覆工切削更新方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態による既設トンネル覆工切削更新方法の既存技術に対するトンネル補強効果の違いを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による既設トンネルに線状補強材設置孔を削孔する段階を概略的に示す図であり、図１（ａ）〜（ｃ）は初期状態から削孔の進展に対応した孔の形状変化を示す図である。
【００１６】
図１（ａ）は一般的な工法（矢板工法）によって形成された既設トンネルの壁部の、トンネル軸方向に沿った断面を概略的に示す。
図１（ａ）を参照すると、既設トンネル１の壁部は、地山２の内壁を所定の間隔で支持する複数の鋼製支保工４の一部を埋め込み地山２の内壁を覆うように裏込めモルタル３が施され、鋼製支保工４と裏込めモルタル３を覆工コンクリート５で厚く覆って形成されている。
【００１７】
本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法は、既設トンネルの通行に寄与する内空の断面積や建築限界を維持しつつ補強・補修を行うために、一度覆工コンクリート内面の所定厚さを予め切削してから、元の覆工コンクリートの切削部に収まるように新たな更新材を設けて既設トンネルを更新する方法である。この際、覆工コンクリートの切削によりトンネル壁部の強度が低下することに起因する新たな欠陥の発生やトンネル更新中の事故を防止するため、着工に先立ち、切削する覆工コンクリートより地山側にロックボルトやアンカーなどの線状補強材を設置して、トンネルの強度を高めてから、覆工コンクリートの切削を行う。
【００１８】
このように本発明に係る既設トンネル覆工切削更新方法では、線状補強材を切削面より地山側に設置することで、切削に際し、線状補強材の影響を受けることがなく、また切削後に線状補強材の頭部を埋め込んで平坦化するために、切削後の更新材の設置にも線状補強材の影響を受けることがなく、欠陥の少ない更新を行うことができる更新方法である。
【００１９】
図１（ｂ）を参照すると、始めに線状補強材を設置する線状補強材設置孔の内の頭部収納孔７が削孔される。頭部収納孔７は、線状補強材を設置した時に、トンネル壁部を地山２側に押し付けるプレートやナット、及びこれらを取り付けるために頭部収納孔７の底部から突出する線状補強材の頭部を収納するための孔である。
【００２０】
頭部収納孔７は、鋼製支保工４の設置されている位置を避け、例えばトンネル軸方向に対しては、隣接する鋼製支保工４の中間の位置に設置する。またトンネル周方向に対しては覆工コンクリート５を切削しても必要な強度が保てる本数を算出し、それらが互いに等間隔となるように設置する。一実施形態では頭部収納孔７は、予め調査した既設トンネル１の劣化状況に応じ強度不足が懸念される箇所に他よりも集中して設置してもよい。
【００２１】
頭部収納孔７の径はプレートが平坦に設置できるようにプレートの外径と同等かわずかに大きい径が好ましい。一実施形態では頭部収納孔７の直径は約２００ｍｍである。また頭部収納孔７の深さは、図３を使って後述するように、線状補強材の頭部が覆工コンクリート５の切削面から突出しない深さとする。
【００２２】
図１（ｃ）を参照すると、頭部収納孔７の底部中心から地山２に向かって線状補強材収納孔８がさらに削孔され、頭部収納孔７と線状補強材挿入孔８とからなる線状補強材設置孔６の削孔が完了する。線状補強材挿入孔８の径は線状補強材を挿入して周囲を定着材で定着するのに必要な径であり、線状補強材収納孔８の深さは線状補強材のプレートやナットを取り付ける頭部以外の部分を挿入するのに必要な深さである。一実施形態では線状補強材挿入孔８の直径は約６５ｍｍである。
頭部収納孔７の径は線状補強材挿入孔８の径より大きいため、線状補強材設置孔６は径の異なる２つの孔が同軸上で連続する２段構造となる。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態による既設トンネルに線状補強材を設置する段階を概略的に示す図である。
図２を参照すると、線状補強材設置孔６に線状補強材９が設置される。線状補強材９がロックボルトの場合、線状補強材９は全長の内の大部分が線状補強材挿入孔８に挿入され、更に挿入した線状補強材９の周りに定着材を充填して固め、定着される。さらに線状補強材挿入孔８の入り口から頭部収納孔７内に突出する線状補強材９の頭部にプレート１０を挿通した後、ナット１１を線状補強材９の頭部に設けられたネジ部に螺合してプレート１０を固定する。実施形態ではロックボルトの材質は鋼材、グラスファイバ、またはケーブルボルトである。
【００２４】
線状補強材９がアンカーの場合、線状補強材挿入孔８に挿入された線状補強材９は先端部のみがモルタルで固定され、それ以外の部分には定着材を充填しない点がロックボルトと異なる。この状態でプレート１０を挿通してナット１１で螺合して締め付けると、アンカー材の弾性によりロックボルトより強い張力でトンネル内壁が支持される。
【００２５】
図３は本発明の実施形態による既設トンネルの覆工コンクリートを切削する段階を概略的に示す図である。
図３を参照すると、覆工コンクリート５のトンネル内壁側表面から厚さｔの部分を切削する。図３で破線は覆工コンクリート５の切削部１２を切削する前の覆工コンクリート５の内壁側表面を示す。
【００２６】
図３を用いて頭部収納孔７の深さｄの決定方法について説明する。線状補強材９を線状補強材挿入孔８に挿入して定着した結果、頭部収納孔７の底面から突出する線状補強材９の頭部の高さをｈとする。もし、頭部収納孔７の深さｄが浅く、切削する覆工コンクリート５の厚さｔとの差が線状補強材９の頭部の高さｈより小さいとすると、線状補強材９の頭部の一部は切削する覆工コンクリート５の中に突出することになる。即ち覆工コンクリート５の切削時に線状補強材９の頭部も一緒に削ることになり、作業性の低下、切削ツールの破損、線状補強材９の定着部のダメージなど、予期せぬ副作用が起こりかねない。
そこで頭部収納孔７の深さｄは、覆工コンクリート５を切削する厚さｔと頭部収納孔７に収納される線状補強材９の頭部の高さｈとの合計値と同等以上である。これを式で表すと、
ｄ≧ｈ＋ｔ・・・（１）
となる。
【００２７】
（１）式を満たすように頭部収納孔７の深さｄを決定すれば、覆工コンクリート５の切削時に線状補強材９の影響を受けることなく、効率よく切削作業を行うことができる。従って、覆工コンクリート５の切削の工法もウォータジェット工法に限るなどの限定を付ける必要もなく、状況に合わせて様々な切削工法を選択することができる。
また覆工コンクリート５の切削を行っても線状補強材９のトンネル内壁の支持力に影響を与えるおそれもない。
【００２８】
尚、頭部収納孔７の深さｄを必要以上に深くすると、削孔の工数も増える上に線状補強材９が支持する覆工コンクリート５の残存部の厚さも薄くなるため、厚さｔと高さｈとの合計値に近い値であることが好ましい。一実施形態では線状補強材９の頭部の高さｈは約５０ｍｍであるが、線状補強材９の設置誤差等を考慮し、頭部収納孔７の深さｄと覆工コンクリート５を切削する厚さｔとの差、即ち覆工コンクリート５切削後に残存する頭部収納孔７の深さは約７０ｍｍになるように調整する。
【００２９】
図４は、本発明の実施形態による特殊モルタルを充填して平坦化する段階を概略的に示す図である。
図４を参照すると、線状補強材９の頭部周辺の線状補強材設置孔６内の空間に、特殊モルタル１３を充填して平坦化する。
【００３０】
図３に示すように覆工コンクリート５の切削を行った段階では、覆工コンクリート５の表面には所定の間隔で頭部収納孔７が点在する。この状態で更新材を設置してもよいが、例えば新たに覆工コンクリートを打設すると、頭部収納孔７の内部の空間が、ボイドとして残るなど欠陥の要因となるおそれがあり、更新後の仕上がり品質として好ましくない。そこで図４に示すように覆工コンクリート５の切削後、特殊モルタル１３を頭部収納孔７の内部に充填して平坦化を行う。特殊モルタル１３は作業性、仕上がり品質の観点から早強・無収縮タイプのものが好ましい。
【００３１】
図５は、本発明の実施形態による既設トンネル内面側に更新を施す段階を概略的に示す図である。
図５を参照すると、覆工コンクリート５の切削面及び特殊モルタル１３の表面のトンネル内面側に、切削した覆工コンクリート５の厚さを超えないように更新を施す。
ここで更新とは、コンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内のいずれか一つの方法、又はこれらの方法の内から選ばれる複数の方法の組み合わせである。
【００３２】
例えば新たな覆工コンクリートの打設を行う場合、更新材１４は新たな覆工コンクリートであり、その打設の厚さをＴとすると、切削する覆工コンクリート５の厚さｔに対し
Ｔ≦ｔ・・・（２）
となるように打設の厚さＴを調節する。このような関係を保つことにより、元々建築限界ぎりぎりの寸法の既設トンネルであっても、更新後も建築限界を維持することができる。
また覆工コンクリート５の切削面は、前述のように予め平坦化してあるため、新たな覆工コンクリートの打設を行う場合、均一な厚さで打設を行うことができ、仕上がり面が平坦で欠陥のない良好な仕上がり面を実現することができる。
【００３３】
更新がプレキャスト部材の設置の場合は、工場などで予め成形されたプレキャスト部材をトンネル内で組み合わせて一体化し更新を行うが、プレキャスト部材の設置厚さを上記のように切削する覆工コンクリート５の厚さｔ以下となるように設定することでトンネルの内部寸法を縮小することなく更新を行うことができる。
更新が補強板の設置の場合も同様にしてトンネルの内部寸法を縮小することなく更新を行うことができる。
【００３４】
図６は、本発明の実施形態による更新後のトンネルを概略的に示す図である。
図１〜５は１箇所の線状補強材９を中心に、部分的な拡大図として説明したが、図６は更新後のトンネルの一横断面を全体的に示す図である。
図６を参照すると、２０本の線状補強材９が既設トンネル１の覆工コンクリート５の中間部から地山２に向かって放射状に設置されている。それぞれの線状補強材９の頭部は頭部収納孔７の中に納まり、頭部収納孔７の中の線状補強材９の頭部周辺の空間は特殊モルタル１３が充填され平坦化されている。２０本の線状補強材９の特殊モルタル１３の平坦面を繋ぐ線が、既設の覆工コンクリート５が切削されたときの表面であり、また既設の覆工コンクリート５と更新材１４として新たに打設された覆工コンクリートとの境界面でもある。
【００３５】
このように、覆工コンクリート５の切削に伴う強度低下を防止する線状補強材９による補強に加え、老朽化により強度の低下した覆工コンクリート５の内壁面を新たな欠陥のない覆工コンクリート５で更新することにより、更新前に比べて大幅な強度の向上がなされ、既設トンネル１の寿命向上を図ることができる。
【００３６】
図７は、本発明の実施形態による既設トンネル覆工切削更新方法を説明するためのフローチャートである。
図７を参照すると、段階Ｓ７１０にて既設トンネル１の更新を実施する部分に線状補強材設置孔６を削孔する。図７は覆工コンクリート５の切削前の補強をする段階からを示すが、これに先立ち既設トンネル１の劣化状況の検査、劣化状況の検査結果に対する更新規模の確認、更新中の強度低下防止のための線状補強材９の設置条件の算出を行い、線状補強材９はどの長さのものを何本どこに設置するかを決定する事前検討を終了していること、また、覆工コンクリート５の深部、即ち地山２寄りの小規模なひび割れや空洞化部分などは補修材を注入して部分補修が終了していることを前提とする。
【００３７】
段階Ｓ７１０で削孔する線状補強材設置孔６は、線状補強材９の頭部及び頭部に取り付けるプレート１０及びナット１１を収納するための頭部収納孔７と、頭部収納孔７から地山２側に延在し、頭部収納孔７より小径で線状補強材９を挿入するための線状補強材挿入孔８とを含む２段構造である。図１では頭部収納孔７を削孔してから線状補強材挿入孔８を削孔すると説明したが、先に線状補強材挿入孔８を削孔してから、その内径を広げるように頭部収納孔７を削孔してもよい。いずれにしても線状補強材挿入孔８と頭部収納孔７との中心軸が同軸上にあり、線状補強材９の頭部に取り付けるプレート１０及びナット１１が頭部収納孔７の底面と傾かずに取り付けられるようにする。
【００３８】
段階Ｓ７２０で線状補強材設置孔６に線状補強材９を設置する。線状補強材９はロックボルトまたはアンカーであり、ロックボルトの場合は線状補強材９を線状補強材挿入孔８に挿入後、線状補強材９の周囲に定着材を充填し硬化させることで線状補強材挿入孔８の中に固定される。アンカーの場合は線状補強材挿入孔８の底部に予め固定用のモルタルを注入した後線状補強材９を挿入し、モルタルを硬化させることで線状補強材９の先端部のみを固定する。ロックボルトもアンカーも線状補強材挿入孔８に固定した後、線状補強材挿入孔８の入り口から突出した線状補強材９の頭部にプレート１０を挿通してナット１１で螺合して締め付けることで線状補強材９の設置が終了する。
【００３９】
段階Ｓ７２０で事前の補強が終了すると、段階Ｓ７３０で劣化した覆工コンクリート５を所定厚さ切削する。（１）式を使って前述したように線状補強材９は切削する部分の覆工コンクリート５よりも地山２側に設置されているため、切削する部分にはコンクリートしか含まれないことから、機械的な切削方法でもウォータジェットを使用した切削方法でも状況に応じて適切な切削工法が選択できる。
覆工コンクリート５を切削する厚さは対象となる既設トンネル１の構造や劣化状況によるが、一実施形態では初期の覆工コンクリート５の厚さ約４００ｍｍに対し切削厚さｔは約１００ｍｍである。
【００４０】
劣化した覆工コンクリート５を所定厚さ切削した後、段階Ｓ７４０で切削後の覆工コンクリート５の表面に点在する頭部収納孔７の中に特殊モルタル１３を充填して平坦化する。この時特殊モルタル１３に無収縮タイプのものを使用することで硬化に伴うくぼみの発生を抑制することができ、仕上がり面をより平坦にすることができる。
【００４１】
最後に段階Ｓ７５０にて切削した覆工コンクリート５のトンネル内面側に、更新を施す。更新は、コンクリートの打設、コンクリートの吹付け、コンクリートまたはモルタルの充填、プレキャスト部材の設置、及び補強板の設置の内のいずれか一つの方法、又はこれらの方法の内から選ばれる複数の方法の組み合わせである。いずれも切削した覆工コンクリート５の厚さ内に収まるように設置する。上記の実施形態のように初期の覆工コンクリート５の厚さ約４００ｍｍに対し切削厚さｔは約１００ｍｍである場合、更新材１４の厚さは１００ｍｍ以内となるように設置する。
【００４２】
図８は、本発明の実施形態による既設トンネル覆工切削更新方法の既存技術に対するトンネル補強効果の違いを概略的に示す図であり、トンネル更新の各段階におけるトンネルの安全率の変化を示す図である。
すなわち、図８は、線状補強材９を設置する前と設置した後では、後者の方が安全率は向上し、覆工コンクリート５を切削してしまうと、切削前に対して安全率が低下するという基本的性質に基づき、横軸に更新前の段階、線状補強材の設置段階、覆工コンクリートの切削段階、更新後の段階の４つの段階を順次取上げ、縦軸にそれぞれの段階におけるトンネルの安全率を記すことによって、更新中の既設トンネルの安全率の変化を視覚的に表現した概念図である。
【００４３】
点線８１０は従来工法の線状補強材による先行の補強を行わない場合のトンネル安全率の推移を示し、破線８２０は従来工法の覆工コンクリートの切削前に線状補強材による補強を行うものの覆工コンクリートの切削時に線状補強材の頭部の突出又は切断を行う場合のトンネル安全率の推移を示す。
先行の補強を行わない点線８１０はもちろん、先行の補強を行う破線８２０の場合も覆工コンクリートの切削時において線状補強材により覆工を支持する効力の大半もしくはすべてが消失し、覆工コンクリートの切削時にトンネルの安全率が更新前に対して大きく低下することにより、更新前の安全率が設計上の下限値（１．０に限りなく近い状態）である場合には、更新中（施工時）のトンネルの安定性を損なう可能性がある。そのような場合には、トンネル内壁面を支持して補強するための架台など、更新中の安全対策が必要となる。
【００４４】
これに対し、本発明の実施形態による既設トンネル覆工切削更新方法では覆工コンクリートの切削時に線状補強材に影響を及ぼすことがないため実線８３０で示すようにトンネル安全率の低下は限定的であり、更新前より低下させることなく覆工コンクリートの切削が可能である。このため、更新前の安全率が前記設計上の下限値（１．０に限りなく近い状態）であっても、これを割り込むことはない。これは予め更新中の強度低下防止のための線状補強材９の設置条件の算出を行い、それに基づいて線状補強材９を設置するからである。
このように劣化した覆工コンクリート５の切削に先立ち、線状補強材９で補強を行うため、既設トンネル１の更新を安全に行うことができる。さらに、破線８２０に比べて更新工事完了後の安全率が高いため、より高い更新の効果を得ることができる。これによって、更新後のトンネル内空を更新前もしくは従来技術に比べて拡大することにより、既設トンネルの高規格化に向けた対応も可能となる。また覆工コンクリート５の切削に伴い、トンネル内壁面を支持して補強するための架台などを組む必要がないことから、線状補強材９の設置を加味しても全体として低コストで更新を施工することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１    既設トンネル
２    地山
３    裏込めモルタル
４    鋼製支保工
５    覆工コンクリート
６    線状補強材設置孔
７    頭部収納孔
８    線状補強材挿入孔
９    線状補強材
１０    プレート
１１    ナット
１２    切削部
１３    特殊モルタル
１４    更新材
【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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