(57)【要約】【課題】トンネルの補強工の設計に有用なトンネル覆工の背面地山の剛性を簡単に評価することができる背面地山の剛性評価装置とその剛性評価方法を提供する。【解決手段】剛性評価装置６は、トンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価装置６は、載荷装置２が作用させる荷重Ｆと、伸び検出装置４が検出する伸びｕ1と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが検出する変位ｕ2，ｕ3とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価部１５は、荷重Ｆを作用させたときに、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面の変位ｕ2，ｕ3とこの荷重Ｆとに基づいて、この背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価部１５は、荷重検出装置３の検出結果と変位検出装置５Ｌ，５Ｒの検出結果とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。【選択図】図１
2019167772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工の背面地山の剛性を評価する背面地山の剛性評価装置であって、
前記トンネル覆工の内面から前記背面地山に向かって荷重を作用させたときに、このトンネル覆工の内面の変位とこの荷重とに基づいて、この背面地山の剛性を評価する剛性評価部を備えること、
を特徴とする背面地山の剛性評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の背面地山の剛性評価装置において、
前記剛性評価部は、前記トンネル覆工の左右の壁面に載荷装置が作用させる荷重を検出する荷重検出装置の検出結果と、前記トンネル覆工の左右の壁面の変位を検出する変位検出装置の検出結果とに基づいて、前記背面地山の剛性を評価すること、
を特徴とする背面地山の剛性評価装置。
【請求項３】
トンネル覆工の変形を修復するトンネル覆工の変形修復装置であって、
前記トンネル覆工の内面をこのトンネル覆工の背面地山に向かって変位させた状態で、このトンネル覆工をこの背面地山に固定する固定部を備えること、
を特徴とするトンネル覆工の変形修復装置。
【請求項４】
請求項３に記載のトンネル覆工の変形修復装置において、
前記固定部は、
前記トンネル覆工の内面から前記背面地山に打設されるロックボルトと、
前記背面地山に前記ロックボルトを定着させる定着材と、
前記トンネル覆工に前記ロックボルトを締結する締結部材とを備えること、
を特徴とするトンネル覆工の変形修復装置。
【請求項５】
トンネル覆工の背面地山の剛性を評価する背面地山の剛性評価方法であって、
前記トンネル覆工の内面から前記背面地山に向かって荷重を作用させたときに、このトンネル覆工の内面の変位とこの荷重とに基づいて、この背面地山の剛性を評価する剛性評価工程を含むこと、
を特徴とする背面地山の剛性評価方法。
【請求項６】
請求項５に記載の背面地山の剛性評価方法において、
前記トンネル覆工の左右の壁面に作用させる荷重を検出する荷重検出工程と、
前記トンネル覆工の左右の壁面の変位を検出する変位検出工程とを含み、
前記剛性評価工程は、荷重検出工程における検出結果と前記変位検出工程における検出結果とに基づいて、前記背面地山の剛性を評価する工程を含むこと、
を特徴とする背面地山の剛性評価方法。
【請求項７】
トンネル覆工の変形を修復するトンネル覆工の変形修復方法であって、
前記トンネル覆工の内面をこのトンネル覆工の背面地山に向かって変位させた状態で、このトンネル覆工をこの背面地山に固定する固定工程を含むこと、
を特徴とするトンネル覆工の変形修復方法。
【請求項８】
請求項７に記載のトンネル覆工の変形修復方法において、
前記トンネル覆工の内面から前記背面地山にロックボルトを打設する打設工程と、
前記背面地山に前記ロックボルトを定着材によって定着させる定着工程とを含み、
前記固定工程は、前記トンネル覆工に前記ロックボルトを締結部材によって締結する工程を含むこと、
を特徴とするトンネル覆工の変形修復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トンネル覆工の背面地山の剛性を評価する背面地山の剛性評価装置とその背面地山の剛性評価方法、及びトンネル覆工の変形を修復するトンネル覆工の変形修復装置とそのトンネル覆工の変形修復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルは地質によっては、経年と共にトンネル覆工の背面地山が強度低下して破壊し、トンネル覆工に土圧として作用することがある。この土圧により、覆工にひび割れが発生したり徐々に側壁が内空側に押し出してくることがある。このような場合、程度によってはロックボルト工や内巻工によるトンネル覆工の補強を実施する。
【０００３】
従来のトンネルの内巻工法は、トンネルの内壁に型枠を設置してこの内壁と型枠との間の空間に補修用モルタルを充填している（例えば、特許文献１参照）。この従来のトンネル補修工法では、セメント系結合材として超微粒子セメントを使用し、細骨材の一部を人口軽量骨材砂で置換し、超微粒子セメントの一部をフライアッシュで置換した補修用モルタルを使用している。従来のロックボルト工法は、トンネル天井部又は側壁部に形成した孔にロックボルトを挿入するとともにこの孔に定着材を注入している（例えば、特許文献２参照）。この従来のロックボルト工法では、定着材としてセメントペースト又はセメントモルタルを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-184353号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平07-208097号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のトンネルの内巻工法や従来のロックボルト工法では、トンネル覆工の補強を実施しているが、どの程度の補強量が必要かの判断が難しく、補強工の設計が経験的な手法で行われることが一般的であった。また、従来のトンネルの内巻工法や従来のロックボルト工法では、建築限界に余裕の小さい鉄道トンネルの側壁が内空側に押し出されたときに、このトンネル限界の余裕を簡単に回復することができない。
【０００７】
この発明の課題は、トンネルの補強工の設計に有用なトンネル覆工の背面地山の剛性を簡単に評価することができる背面地山の剛性評価装置とその剛性評価方法を提供することである。また、この発明の課題は、建築限界余裕が小さいトンネルの建築限界余裕を簡単に回復することができるトンネル覆工の変形修復装置とその変形修復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１及び図２に示すように、トンネル覆工（Ｔ1）の背面地山（ＧL，ＧR）の剛性を評価する背面地山の剛性評価装置であって、前記トンネル覆工の内面（ＴL，ＴR）から前記背面地山に向かって荷重（Ｆ）を作用させたときに、このトンネル覆工の内面の変位（ｕ2，ｕ3）とこの荷重とに基づいて、この背面地山の剛性を評価する剛性評価部（１５）を備えることを特徴とする背面地山の剛性評価装置（６）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の背面地山の剛性評価装置において、前記剛性評価部は、前記トンネル覆工の左右の壁面（ＴL，ＴR）に載荷装置（２）が作用させる荷重を検出する荷重検出装置（５Ｌ，５Ｒ）の検出結果と、前記トンネル覆工の左右の壁面の変位（ｕ2，ｕ3）を検出する変位検出装置（５Ｌ，５Ｒ）の検出結果とに基づいて、前記背面地山の剛性を評価することを特徴とする背面地山の剛性評価装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、図６に示すように、トンネル覆工（Ｔ1）の変形を修復するトンネル覆工の変形修復装置であって、前記トンネル覆工の内面（ＴL，ＴR）をこのトンネル覆工の背面地山（ＧL，ＧR）に向かって変位させた状態で、このトンネル覆工をこの背面地山に固定する固定部（３１）を備えることを特徴とするトンネル覆工の変形修復装置（３０）である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載のトンネル覆工の変形修復装置において、前記固定部は、前記トンネル覆工の内面から前記背面地山に打設されるロックボルト（３３）と、前記背面地山に前記ロックボルトを定着させる定着材（３４）と、前記トンネル覆工に前記ロックボルトを締結する締結部材（３５）とを備えることを特徴とするトンネル覆工の変形修復装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、図１及び図３に示すように、トンネル覆工（Ｔ1）の背面地山（ＧL，ＧR）の剛性を評価する背面地山の剛性評価方法であって、前記トンネル覆工の内面（ＴL，ＴR）から前記背面地山に向かって荷重（Ｆ）を作用させたときに、このトンネル覆工の内面の変位（ｕ2，ｕ3）とこの荷重とに基づいて、この背面地山の剛性を評価する剛性評価工程（＃１６０）を含むことを特徴とする背面地山の剛性評価方法（＃１００）である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の背面地山の剛性評価方法において、前記トンネル覆工の左右の壁面（ＴL，ＴR）に作用させる荷重を検出する荷重検出工程（＃１２０）と、前記トンネル覆工の左右の壁面の変位（ｕ2，ｕ3）を検出する変位検出工程（＃１４０）とを含み、前記剛性評価工程は、荷重検出工程における検出結果と前記変位検出工程における検出結果とに基づいて、前記背面地山の剛性を評価する工程を含むことを特徴とする背面地山の剛性評価方法である。
【００１４】
請求項７の発明は、図６及び図８に示すように、トンネル覆工（Ｔ1）の変形を修復するトンネル覆工の変形修復方法であって、前記トンネル覆工の内面（ＴL，ＴR）をこのトンネル覆工の背面地山（ＧL，ＧR）に向かって変位させた状態で、このトンネル覆工をこの背面地山に固定する固定工程（＃２７０）を含むことを特徴とするトンネル覆工の変形修復方法である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７に記載のトンネル覆工の変形修復方法において、前記トンネル覆工の内面から前記背面地山にロックボルト（３３）を打設する打設工程（＃２１０）と、前記背面地山に前記ロックボルトを定着材（３４）によって定着させる定着工程（＃２２０）とを含み、前記固定工程は、前記トンネル覆工に前記ロックボルトを締結部材（３５）によって締結する工程を含むことを特徴とするトンネル覆工の変形修復方法である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、トンネルの補強工の設計に有用なトンネル覆工の背面地山の剛性を簡単に評価することができる。また、この発明によると、建築限界余裕が小さいトンネルの建築限界余裕を簡単に回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１実施形態に係る背面地山の剛性評価装置を模式的に示す全体図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る背面地山の剛性評価装置を模式的に示す構成図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る背面地山の剛性評価方法を説明するための工程図である。
【図４】この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復装置の修復前の状態を模式的に示す全体図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復装置の修復中の状態を模式的に示す全体図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形形修復装置の修復後の状態を模式的に示す全体図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復装置を模式的に示す構成図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す地山Ｇは、トンネルＴを建設するときに掘削される地盤である。背面地山ＧL，ＧRは、トンネルＴのトンネル覆工Ｔ1の外側で接する地盤である。背面地山ＧLは、トンネル覆工Ｔ1の左側の側壁ＴLの外側（背面側）で接する地盤であり、背面地山ＧRはトンネル覆工Ｔ1の右側の側壁ＴRの外側（背面側）で接する地盤である。
【００１９】
トンネルＴは、地山Ｇを貫通して車両Ｖを通過させるために必要な空間を確保することを主目的として建設される固定構造物（土木構造物）である。図１に示すトンネルＴは、山岳部の地山Ｇ内に山岳工法によって建設される山岳トンネルであり、単線の軌道Ｒを内包した区間を有する単線トンネルである。トンネルＴは、コンクリートを主要材料として地山Ｇの内側に構築される抗土圧構造物であるトンネル覆工（内壁部）Ｔ1と、このトンネル覆工Ｔ1の上半分の半円部分を構成するアーチＴAと、トンネル覆工Ｔ1の下半分の両側部分を構成する側壁ＴL，ＴRなどを備えている。
【００２０】
車両Ｖは、軌道Ｒに沿って走行する移動体である。車両Ｖは、例えば、電気車、気動車、客車又は貨車などの鉄道車両である。軌道Ｒは、車両Ｖが走行する通路（線路）である。路盤Ｂは、軌道Ｒを支持する基盤である。路盤Ｂは、軌道Ｒ上を車両Ｖが通過するときの荷重を支持する構造物である。
【００２１】
図１及び図２に示す剛性評価システム１は、トンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価するシステムである。剛性評価システム１は、載荷装置２と、荷重検出装置３と、伸び検出装置４と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒと、剛性評価装置６などを備えている。剛性評価システム１は、図１に示すトンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が作用させる荷重Ｆを荷重検出装置３によって検出し、載荷装置２の伸びｕ1(＝ｕ2＋ｕ3)を伸び検出装置４によって検出し、側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を変位検出装置５Ｌ，５Ｒによって検出して、背面地山ＧL，ＧRの剛性を剛性評価装置６によって評価する。
【００２２】
図１に示す載荷装置２は、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRに荷重Ｆを作用させる装置である。載荷装置２は、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって荷重Ｆを作用させる。載荷装置２は、例えば、背面地山ＧL，ＧRに向かって側壁ＴLと側壁ＴRとを押し広げるように、これらの側壁ＴL，ＴRに略同時に荷重Ｆを作用させる。載荷装置２は、トンネルＴ内に着脱自在に設置されており、車両Ｖが通過しない時間帯にトンネルＴ内に設置され、車両Ｖが通過する時間帯ではトンネルＴ内から撤去される。載荷装置２は、荷重作用部２ａ，２ｂとジャッキ部２ｃなどを備えている。荷重作用部２ａ，２ｂは、側壁ＴL，ＴRの内面と密着して荷重Ｆを作用させる部分である。荷重作用部２ａ，２ｂは、側壁ＴL，ＴRの内面に押し付けられて面接触する載荷板を備えている。ジャッキ部２ｃは、伸長動作することによって荷重作用部２ａ，２ｂに荷重Ｆを伝達する部分である。ジャッキ部２ｃは、力点に小さな力を作用させることによって伸長動作して作用点に大きな力を作用させるてこ機構（倍力機構）を備えている。ジャッキ部２ｃは、荷重作用部２ａと荷重作用部２ｂとを互いに離間する方向に駆動する油圧式又は機械式ジャッキである。載荷装置２は、使用者の操作によってジャッキ部２ｃが動作を開始及び停止する。
【００２３】
荷重検出装置３は、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が作用させる荷重Ｆを検出する装置である。荷重検出装置３は、例えば、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに作用する荷重Ｆの大きさに応じた電気信号を発生するロードセルのような荷重検出器である。荷重検出装置３は、荷重Ｆに応じた荷重検出信号（荷重情報）を剛性評価装置６に出力する。
【００２４】
伸び検出装置４は、載荷装置２の伸びｕ1を検出する装置である。伸び検出装置４は、載荷装置２のジャッキ部２ｃの伸びｕ1を検出する。伸び検出装置４は、例えば、載荷装置２のジャッキ部２ｃの伸長部に光を照射し、この伸長部で反射する反射光を受光することによって、このジャッキ部２ｃの伸びｕ1を測定する光学式変位センサのような変位計である。伸び検出装置４は、載荷装置２に着脱自在に装着されている。伸び検出装置４は、載荷装置２のジャッキ部２ｃの伸びｕ1に応じた伸び検出信号（伸び情報）を剛性評価装置６に出力する。
【００２５】
変位検出装置５Ｌ，５Ｒは、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を検出する装置である。変位検出装置５Ｌは、トンネル覆工Ｔ1の左側の側壁ＴLの変位ｕ2を検出し、変位検出装置５Ｒはトンネル覆工Ｔ1の右側の側壁ＴRの変位ｕ3を検出する。変位検出装置５Ｌ，５Ｒは、トンネルＴ内の路盤Ｂに着脱自在に設置されている。変位検出装置５Ｌ，５Ｒは、例えば、載荷装置２の荷重作用部２ａ，２ｂに光を照射し、この荷重作用部２ａ，２ｂで反射する反射光を受光することによって、荷重作用部２ａ，２ｂの変位ｕ2，ｕ3を測定する光学式変位センサのような変位計である。変位検出装置５Ｌ，５Ｒは、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3に応じた変位検出信号（変位情報）を剛性評価装置６に出力する。
【００２６】
図１及び図２に示す剛性評価装置６は、トンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する装置である。剛性評価装置６は、載荷装置２が作用させる荷重Ｆと、伸び検出装置４が検出する伸びｕ1と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが検出する変位ｕ2，ｕ3とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価装置６は、図２に示すように、荷重情報入力部７と、荷重情報記憶部８と、伸び情報入力部９と、伸び情報記憶部１０と、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒと、変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒと、剛性演算部１３と、剛性情報記憶部１４と、剛性評価部１５と、評価結果情報記憶部１６と、剛性評価プログラム記憶部１７と、表示部１８と、制御部１９などを備えている。剛性評価装置６は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、剛性評価プログラムに従って所定の処理を実行する。
【００２７】
図２に示す荷重情報入力部７は、荷重検出装置３が出力する荷重検出信号が入力する手段である。荷重情報入力部７は、荷重検出装置３が出力する荷重検出信号を制御部１９に出力する。荷重情報入力部７は、例えば、荷重検出装置３から制御部１９に荷重検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。荷重情報記憶部８は、荷重情報入力部７が出力する荷重情報を記憶する手段である。荷重情報記憶部８は、例えば、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２によって作用させた荷重Ｆを荷重情報として記憶するメモリなどである。
【００２８】
伸び情報入力部９は、伸び検出装置４が出力する伸び検出信号が入力する手段である。伸び情報入力部９は、伸び検出装置４が出力する伸び検出信号を制御部１９に出力する。伸び情報入力部９は、例えば、伸び検出装置４から制御部１９に伸び検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。伸び情報記憶部１０は、伸び情報入力部９が出力する伸び情報を記憶する手段である。伸び情報記憶部１０は、例えば、載荷装置２のジャッキ部２ｃの伸びｕ1を伸び情報として記憶するメモリなどである。
【００２９】
変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒは、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが出力する変位検出信号が入力する手段である。変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒは、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが出力する変位検出信号を制御部１９に出力する。変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒは、例えば、変位検出装置５Ｌ，５Ｒから制御部１９に変位検出信号を入力させるインタフェース(I/F)回路などである。変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒは、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒが出力する変位情報を記憶する手段である。変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒは、例えば、載荷装置２の荷重作用部２ａ，２ｂの変位ｕ2，ｕ3を変位情報として記憶するメモリなどである。
【００３０】
剛性演算部１３は、背面地山ＧL，ＧRの剛性を演算する手段である。剛性演算部１３は、荷重検出装置３、伸び検出装置４及び変位検出装置５Ｌ，５Ｒの検出結果に基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を演算する。剛性演算部１３は、荷重検出装置３が検出する荷重Ｆと、伸び検出装置４が検出する伸びｕ1と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが検出する変位ｕ2，ｕ3とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を演算する。剛性演算部１３は、例えば、背面地山ＧLの剛性Ｆ／ｕ2を演算するとともに、背面地山ＧL，ＧRの剛性Ｆ／ｕ3を演算する。剛性演算部１３は、演算後の背面地山ＧL，ＧRの剛性を剛性信号（剛性情報）として制御部１９に出力する。剛性情報記憶部１４は、剛性演算部１３が演算した背面地山ＧL，ＧRの剛性を記憶する手段である。剛性情報記憶部１４は、例えば、剛性演算部１３が出力する剛性情報を荷重情報、伸び情報及び変位情報と対応させて記憶するメモリなどである。
【００３１】
剛性評価部１５は、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRに向かて荷重Ｆを作用させたときに、トンネル覆工Ｔ1の内面の変位ｕ2，ｕ3とこの荷重Ｆとに基づいて、この背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する手段である。剛性評価部１５は、荷重検出装置３の検出結果と変位検出装置５Ｌ，５Ｒの検出結果とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価部１５は、例えば、背面地山ＧL，ＧRの剛性が所定値以下であるときにはこの背面地山ＧL，ＧRの強度が不足していると評価し、背面地山ＧL，ＧRの剛性が所定値を超えるときにはこの背面地山ＧL，ＧRに強度があると評価する。剛性評価部１５は、評価後の背面地山ＧL，ＧRの剛性の有無を評価結果信号（評価結果情報）として制御部１９に出力する。評価結果情報記憶部１６は、剛性評価部１５の評価結果を記憶する手段である。評価結果情報記憶部１６は、例えば、剛性評価部１５が出力する評価結果情報を記憶するメモリなどである。
【００３２】
剛性評価プログラム記憶部１７は、トンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価するための剛性評価プログラムを記憶する手段である。剛性評価プログラム記憶部１７は、情報記録媒体から読み取った剛性評価プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれた剛性評価プログラムなどを記憶する。
【００３３】
表示部１８は、剛性評価装置６に関する種々の情報を表示する手段である。表示部１８は、例えば、荷重情報記憶部８が記憶する荷重情報、伸び情報記憶部１０が記憶する伸び情報、変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒが記憶する変位情報、剛性情報記憶部１４が記憶する剛性情報、及び評価結果情報記憶部１６が記憶する評価結果情報などを表示画面上に表示する。
【００３４】
制御部１９は、剛性評価装置６に関する種々の動作を制御する中央処理部（CPU）である。制御部１９は、剛性評価プログラム記憶部１７から剛性評価プログラムを読み出してこの剛性評価プログラムに従って所定の剛性評価処理を実行する。制御部１９は、例えば、荷重情報入力部７が出力する荷重情報の記憶を荷重情報記憶部８に指令したり、荷重情報記憶部８から荷重情報を読み出して剛性演算部１３に出力したり、伸び情報入力部９が出力する伸び情報の記憶を伸び情報記憶部１０に指令したり、伸び情報記憶部１０から伸び情報を読み出して剛性演算部１３に出力したり、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒが出力する変位情報の記憶を変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒに指令したり、変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒから変位情報を読み出して剛性演算部１３に出力したり、背面地山ＧL，ＧRの剛性の演算を剛性演算部１３に指令したり、剛性演算部１３が出力する剛性情報の記憶を剛性情報記憶部１４に指令したり、剛性情報記憶部１４から剛性情報を読み出して剛性評価部１５に出力したり、背面地山ＧL，ＧRの剛性の評価を剛性評価部１５に指令したり、剛性評価部１５が出力する評価結果情報の記憶を評価結果情報記憶部１６に指令したり、表示部１８に種々の情報の表示を指令したりする。制御部１９には、荷重情報入力部７、荷重情報記憶部８、伸び情報入力部９、伸び情報記憶部１０、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒ、変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒ、剛性演算部１３、剛性情報記憶部１４、剛性評価部１５、評価結果情報記憶部１６、剛性評価プログラム記憶部１７及び表示部１８が相互に通信可能に接続されている。
【００３５】
次に、この発明の第１実施形態に係る背面地山の剛性評価方法について説明する。
以下では、制御部１９の動作を中心として説明する。
図３に示す剛性評価方法＃１００は、トンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する方法である。剛性評価方法＃１００は、載荷工程＃１１０と、荷重検出工程＃１２０と、伸び検出工程＃１３０と、変位検出工程＃１４０と、剛性演算工程＃１５０と、剛性評価工程＃１６０と、表示工程＃１７０などを含む。
【００３６】
図３に示す載荷工程＃１１０において、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって荷重Ｆを作用させる。図１に示すように、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴLに荷重作用部２ａを押し付け、側壁ＴRに荷重作用部２ｂを押し付けると、側壁ＴLと側壁ＴRとの間に載荷装置２が挟み込まれて、トンネルＴ内に載荷装置２が設置される。この状態で、載荷装置２を使用者が操作してジャッキ部２ｃに伸長動作を開始させると、ジャッキ部２ｃから荷重作用部２ａ，２ｂに荷重Ｆが伝達される。その結果、背面地山ＧLに向かって側壁ＴLを荷重作用部２ａが押し出すとともに、背面地山ＧRに向かって側壁ＴRを荷重作用部２ｂが押し出して、載荷装置２が側壁ＴL，ＴRに荷重Ｆを載荷して側壁ＴL，ＴRを押し広げる。
【００３７】
荷重検出工程＃１２０において、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに作用させる荷重Ｆを検出する。載荷装置２のジャッキ部２ｃの伸びｕ1を徐々に大きくして、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させると、荷重作用部２ａ，２ｂが側壁ＴL，ＴRに作用させる荷重Ｆを荷重検出装置３が検出する。その結果、剛性評価装置６の荷重情報入力部７を通じて制御部１９に荷重検出装置３が荷重情報を出力し、この荷重情報を制御部１９が荷重情報記憶部８に出力し、この荷重情報が荷重情報記憶部８に記録される。
【００３８】
伸び検出工程＃１３０において、載荷装置２の伸びｕ1を検出する。トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させると、ジャッキ部２ｃが伸長動作し、伸び検出装置４がジャッキ部２ｃの伸びｕ1を検出する。その結果、剛性評価装置６の伸び情報入力部９を通じて制御部１９に伸び検出装置４が伸び情報を出力し、この伸び情報を制御部１９が伸び情報記憶部１０に出力し、この伸び情報が伸び情報記憶部１０に記録される。
【００３９】
変位検出工程＃１４０において、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を検出する。トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させると、側壁ＴLと側壁ＴRとの間の間隔が広がり、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を検出する。その結果、剛性評価装置６の変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒを通じて制御部１９に変位検出装置５Ｌ，５Ｒが変位情報を出力し、この変位情報を制御部１９が変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒに出力し、この変位情報が変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒに記録される。
【００４０】
剛性演算工程＃１５０において、背面地山ＧL，ＧRの剛性を演算する。荷重情報記憶部８、伸び情報記憶部１０及び変位情報記憶部１２Ｌ，１２Ｒから荷重情報、伸び情報及び変位情報を制御部１９が読み出してこれらの情報を剛性演算部１３に出力する。背面地山ＧL，ＧRの剛性の演算を剛性演算部１３に制御部１９が指令すると、荷重Ｆ、伸びｕ1及び変位ｕ2，ｕ3に基づいて剛性演算部１３が背面地山ＧL，ＧRの剛性を演算する。剛性演算部１３が剛性情報を制御部１９に出力すると、この剛性情報を剛性情報記憶部１４に制御部１９が出力し、剛性情報記憶部１４に剛性情報が記録される。
【００４１】
剛性評価工程＃１６０において、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって荷重Ｆを作用させたときに、このトンネル覆工Ｔ1の内面の変位ｕ2，ｕ3とこの荷重Ｆとに基づいて、この背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性評価工程＃１６０では、荷重検出工程＃１２０における検出結果と変位検出工程＃１４０における検出結果とに基づいて、背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。剛性情報記憶部１４から剛性情報を制御部１９が読み出してこの剛性情報を剛性評価部１５に出力するとともに、背面地山ＧL，ＧRの剛性の評価を剛性評価部１５に制御部１９が指令すると、剛性評価部１５が背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価する。その結果、背面地山ＧL，ＧRの剛性の有無を剛性評価部１５が評価し、剛性評価部１５が評価結果情報を制御部１９に出力すると、この評価結果情報を評価結果情報記憶部１６に制御部１９が出力し、評価結果情報記憶部１６に評価結果情報が記録される。
【００４２】
表示工程＃１７０において、剛性評価装置６に関する種々の情報を表示する。評価結果情報記憶部１６から評価結果情報を制御部１９が読み出して、この評価結果情報を制御部１９が表示部１８に出力し、この評価結果情報の表示を表示部１８に制御部１９が指令する。その結果、背面地山ＧL，ＧRの剛性の有無を表示部１８が表示画面上に表示する。背面地山ＧL，ＧRの剛性を評価した後に、載荷装置２、荷重検出装置３、伸び検出装置４及び変位検出装置５Ｌ，５Ｒがトンネル覆工Ｔ1内から撤去される。
【００４３】
この発明の第１実施形態に係る背面地山の剛性評価装置とその剛性評価方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって荷重Ｆを作用させたときに、このトンネル覆工Ｔ1の内面の変位ｕ2，ｕ3とこの荷重Ｆとに基づいて、この背面地山ＧL，ＧRの剛性を剛性評価部１５が評価する。このため、役立つ背面地山ＧL，ＧRの剛性に関するデータを蓄積して、トンネル覆工Ｔ1の補強工の設計に役立てることができる。また、トンネル覆工Ｔ1の補強工の設計に有用な調査法を提示することができるとともに、剛性を評価するための新たな指標を提示することができる。さらに、この剛性の評価方法による結果と一般的に得られる地山物性との相関を把握することができる。
【００４４】
(2) この第１実施形態では、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が作用させる荷重Ｆを検出する荷重検出装置３の検出結果と、このトンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRの変位を検出する変位検出装置５Ｌ，５Ｒの検出結果とに基づいて、この背面地山ＧL，ＧRの剛性を剛性評価部１５が評価する。このため、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに荷重を作用させて左右の側壁ＴL，ＴRを押し広げたときの荷重Ｆと側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3とを測定するだけで、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRの背面地山ＧL，ＧRの剛性を簡単に求めることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
以下では、図１及び図２に示す部分と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図４〜図６に示す建築限界Ｌは、構造物の構築が制限される軌道Ｒ上の限界である。建築限界Ｌは、車両Ｖの全ての部分に構造物が接触してはならず、かつ、構造物の全ての部分が入ってはならない軌道Ｒ上に確保された空間の境界線である。建築限界余裕ΔＬは、トンネル覆工Ｔ1の内面と建築限界Ｌとの間の隙間である。建築限界余裕ΔＬは、例えば、背面地山ＧL，ＧRの剛性が低下してトンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRが押し出されたときに、左右の側壁ＴL，ＴR間の距離（図４に示す側壁間隔Ｗ）が狭くなって、この建築限界余裕ΔＬが小さくなる。
【００４６】
図４〜図７に示す変形修復システム２１は、トンネル覆工Ｔ1の変形を修復するシステムである。変形修復システム２１は、図４〜図７に示す載荷装置２と、伸び検出装置４と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒと、判定装置２２と、図５及び図６に示す変形修復装置３０などを備えている。変形修復システム２１は、図４〜図６に示すように、側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を変位検出装置５Ｌ，５Ｒによって検出するとともに、載荷装置２の伸びｕ1を伸び検出装置４によって検出し、建築限界余裕ΔＬが大きくなる位置まで側壁ＴL，ＴRを載荷装置２によって押し広げた後に、変形修復装置３０によってトンネル覆工Ｔ1を背面地山ＧL，ＧRに固定する。
【００４７】
図４〜図７に示す判定装置２２は、建築限界余裕ΔＬが大きくなる位置まで側壁ＴL，ＴRが変位したか否かを判定する装置である。判定装置２２は、変位検出装置５Ｌ，５Ｒの検出結果と伸び検出装置４の検出結果とに基づいて、建築限界余裕ΔＬが大きくなる位置まで側壁ＴL，ＴRが変位したか否かを判定する。判定装置２２は、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴR間の距離である側壁間隔(測定値）Ｗを演算し、建築限界余裕ΔＬが大きくなる側壁間隔(設定値）Ｗ0に側壁間隔Ｗが達したか否かを判定する。判定装置２２は、図７に示すように、伸び情報入力部９と、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒと、側壁間隔測定部２３と、側壁間隔設定部２４と、側壁間隔情報記憶部２５と、建築限界余裕判定部２６と、判定プログラム記憶部２７と、表示部２８などを備えている。判定装置２２は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、判定プログラムに従って所定の処理を実行する。
【００４８】
図７に示す側壁間隔測定部２３は、トンネル覆工Ｔ1の側壁間隔Ｗを測定する手段である。側壁間隔測定部２３は、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが検出する変位ｕ2，ｕ3と、伸び検出装置４が検出する伸びｕ1とに基づいて、図４に示すトンネル覆工Ｔ1の側壁間隔Ｗを測定する。側壁間隔測定部２３は、載荷装置２が側壁ＴL，ＴRに荷重Ｆを作用させて側壁ＴL，ＴRが変位している間、側壁間隔Ｗの測定を継続する。側壁間隔測定部２３は、演算後の側壁間隔（測定値）Ｗを側壁間隔測定信号（側壁間隔測定情報）として制御部２９に出力する。
【００４９】
側壁間隔設定部２４は、建築限界余裕ΔＬの大きい側壁間隔Ｗ0を設定する手段である。側壁間隔設定部２４は、図５及び図６に示すように、建築限界余裕ΔＬの大きいトンネル覆工Ｔ1に修復するときに、この修復後の側壁間隔（目標側壁間隔）Ｗ0を設定する。側壁間隔設定部２４は、例えば、使用者の手動操作によって側壁間隔Ｗ0を入力する入力装置又は補助入力装置などである。側壁間隔設定部２４は、側壁間隔（設定値(目標値))Ｗ0を側壁間隔設定信号（側壁間隔設定情報）として制御部２９に出力する。側壁間隔情報記憶部２５は、側壁間隔設定部２４が設定した側壁間隔設定情報を記憶する手段である。側壁間隔情報記憶部２５は、例えば、側壁間隔設定部２４が出力する側壁間隔設定情報を記憶するメモリなどである。
【００５０】
建築限界余裕判定部２６は、建築限界余裕ΔＬの大小を判定する手段である。建築限界余裕判定部２６は、側壁間隔測定部２３が測定する側壁間隔Ｗと側壁間隔設定部２４が設定する側壁間隔Ｗ0とに基づいて、トンネル覆工Ｔ1の建築限界余裕ΔＬの大小を判定する。建築限界余裕判定部２６は、側壁間隔Ｗ0と側壁間隔Ｗとを比較し、側壁間隔Ｗが側壁間隔Ｗ0に達したときには、トンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬが大きいと判定し、側壁間隔Ｗが側壁間隔Ｗ0に達していないときには、トンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬが小さいと判定する。建築限界余裕判定部２６は、判定後の建築限界余裕ΔＬの大小を判定結果信号（判定結果情報）として制御部２９に出力する。
【００５１】
判定プログラム記憶部２７は、建築限界余裕ΔＬの有無を評価するための判定プログラムを記憶する手段である。判定プログラム記憶部２７は、情報記録媒体から読み取った判定プログラム又は電気通信回線を通じて取り込まれた判定プログラムなどを記憶する。
【００５２】
表示部２８は、判定装置２２に関する種々の情報を表示する手段である。表示部２８は、例えば、伸び情報入力部９が出力する伸び情報、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒが出力する変位情報、側壁間隔測定部２３が測定する側壁間隔測定情報、側壁間隔設定部２４が設定する側壁間隔設定情報、及び建築限界余裕判定部２６が出力する判定結果情報などを表示画面上に表示する。
【００５３】
制御部２９は、判定装置２２に関する種々の動作を制御する中央処理部（CPU）である。制御部２９は、判定プログラム記憶部２７から判定プログラムを読み出してこの判定プログラムに従って所定の判定処理を実行する。制御部２９は、例えば、伸び情報入力部９が出力する伸び情報を側壁間隔測定部２３に出力したり、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒが出力する変位情報を側壁間隔測定部２３に出力したり、側壁間隔測定部２３に側壁間隔Ｗの測定を指令したり、側壁間隔測定部２３が出力する側壁間隔測定情報を建築限界余裕判定部２６に出力したり、側壁間隔設定部２４が出力する側壁間隔設定情報の記憶を側壁間隔情報記憶部２５に指令したり、側壁間隔情報記憶部２５から側壁間隔設定情報を読み出して建築限界余裕判定部２６に出力したり、トンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬの大小の判定を建築限界余裕判定部２６に指令したり、建築限界余裕判定部２６が出力する判定結果情報の表示を表示部２８に指令したりする。制御部２９には、伸び情報入力部９と、変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒと、側壁間隔測定部２３と、側壁間隔設定部２４、側壁間隔情報記憶部２５、建築限界余裕判定部２６、判定プログラム記憶部２７及び表示部２８が相互に通信可能に接続されている。
【００５４】
図５及び図６に示す変形修復装置３０は、トンネル覆工Ｔ1の変形を修復する装置である。変形修復装置３０は、図６に示すように、建築限界余裕ΔＬの大きい側壁間隔Ｗ0まで回復されたトンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRを背面地山ＧL，ＧRに縫い付けて固定する。変形修復装置３０は、図５及び図６に示すように、固定部３１などを備えている。
【００５５】
固定部３１は、トンネル覆工Ｔ1の内面をこのトンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRに向かって変位させた状態で、このトンネル覆工Ｔ1をこの背面地山ＧL，ＧRに固定する手段である。固定部３１は、図５及び図６に示すロックボルト穴３２と、ロックボルト３３と、定着材３４と、図６に示す締結部材３５などを備えている。ロックボルト穴３２は、ロックボルト３３を挿入する部分である。ロックボルト穴３２は、トンネル覆工Ｔ1の内面側からこのトンネル覆工Ｔ1を貫通して背面地山ＧL，ＧRに向かって所定の深さで穿孔されている。
【００５６】
ロックボルト３３は、地山Ｇを支持する部材である。ロックボルト３３は、背面地山ＧL，ＧRの安定を確保しつつこの背面地山ＧL，ＧRの変形を抑制することを目的として設置される構造物である。ロックボルト３３は、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって打設される。ロックボルト３３は、一方の端部（先端部）がロックボルト穴３２に挿入されており、他方の端部（後端部）がトンネル覆工Ｔ1の内空側に突出している。ロックボルト３３は、このロックボルト３３の後端側にこの定着材３４によって固定されない所定長さの自由長部３３ａを備えている。
【００５７】
定着材３４は、背面地山ＧL，ＧRにロックボルト３３を定着させる部材である。定着材３４は、ロックボルト穴３２とロックボルト３３との間の隙間に注入されている。定着材３４は、例えば、セメントペースト又はセメントモルタルなどのようなセメントを結合材とするセメント系定着材である。
【００５８】
図６に示す締結部材３５は、トンネル覆工Ｔ1にロックボルト３３を締結する部材である。締結部材３５は、締結部材３５は、ロックボルト３３の雄ねじ部と噛み合う雌ねじ部を有するナット３５ａと、トンネル覆工Ｔ1の内面とナット３５ａとの間に挟み込まれる座金３５ｂなどを備えている。締結部材３５は、ロックボルト３３の打設し定着材３４の硬化後に、このロックボルト３３に最適な締付力で締結される。
【００５９】
次に、この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復方法について説明する。
以下では、制御部２９の動作を中心として説明する。
図８に示す変形修復方法＃２００は、トンネル覆工Ｔ1の変形を修復する方法である。変形修復方法＃２００は、打設工程＃２１０と、定着工程＃２２０と、載荷工程＃２３０と、に美検出工程＃２４０と、変位検出工程＃２５０と、建築限界余裕判定工程＃２６０と、固定工程＃２７０などを含む。
【００６０】
打設工程＃２１０において、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRにロックボルト３３を打設する。図５に示すように、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面から背面地山ＧL，ＧRに向かってロックボルト穴３２を所定深さで削岩機によって削孔し、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面からロックボルト穴３２にロックボルト３３を作業者が挿入して、ロックボルト３３が打設される。
【００６１】
定着工程＃２２０において、背面地山ＧL，ＧRにロックボルト３３を定着させる。ロックボルト穴３２の内周面とロックボルト３３の外周面との間の隙間に定着材３４を作業者が注入し、事前に定着材３４を固化させることによってロックボルト３３の先端部のみが背面地山ＧL，ＧRに固定される。
【００６２】
載荷工程＃２３０において、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRの内面から背面地山ＧL，ＧRに向かって荷重Ｆを作用させる。定着材３４が固化した後に、載荷装置２がトンネル覆工Ｔ1を拡大させる。図５に示すように、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴLに荷重作用部２ａを密着させ側壁ＴRに荷重作用部２ｂを密着させると、側壁ＴLと側壁ＴRとの間に載荷装置２が挟み込まれて、トンネルＴ内に載荷装置２が設置される。この状態で、載荷装置２を使用者が操作してジャッキ部２ｃに伸長動作を開始させると、背面地山ＧLに向かって側壁ＴLを荷重作用部２ａが押し出すとともに、背面地山ＧRに向かって側壁ＴRを荷重作用部２ｂが押し出して、載荷装置２が側壁ＴL，ＴRを押し広げる。
【００６３】
伸び検出工程＃２４０において、載荷装置２の伸びｕ1を検出する。トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させると、ジャッキ部２ｃが伸長動作し、伸び検出装置４がジャッキ部２ｃの伸びｕ1を検出する。その結果、判定装置２２の伸び情報入力部９を通じて制御部２９に伸び検出装置４が伸び情報を出力し、この伸び情報を制御部２９が側壁間隔測定部２３に出力する。
【００６４】
変位検出工程＃２５０において、トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を検出する。トンネル覆工Ｔ1の左右の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させると、側壁ＴLと側壁ＴRとの間の間隔が広がり、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが側壁ＴL，ＴRの変位ｕ2，ｕ3を検出する。その結果、判定装置２２の変位情報入力部１１Ｌ，１１Ｒを通じて制御部２９に変位検出装置５Ｌ，５Ｒが変位情報を出力し、この変位情報を制御部２９が側壁間隔測定部２３に出力する。
【００６５】
建築限界余裕判定工程＃２６０において、建築限界余裕ΔＬの有無を判定する。図４に示す側壁間隔Ｗの測定を側壁間隔測定部２３に制御部２９が指令すると、伸び検出装置４が出力する伸び情報と、変位検出装置５Ｌ，５Ｒが出力する変位情報とに基づいて、側壁間隔測定部２３が側壁間隔Ｗの測定を開始する。その結果、側壁間隔測定部２３が側壁間隔測定情報を制御部２９に出力し、この側壁間隔測定情報を建築限界余裕判定部２６に制御部２９が出力する。
【００６６】
図４に示すように、トンネル覆工Ｔ1の断面形状が変形して、このトンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬが小さいときには、このトンネル覆工Ｔ1の断面形状を回復させて、このトンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬを大きくする必要がある。図５に示すように、建築限界余裕ΔＬの大きい側壁間隔Ｗ0が側壁間隔設定部２４によって設定されると、この側壁間隔設定部２４が出力する側壁間隔設定情報を側壁間隔情報記憶部２５に制御部２９が出力し、この側壁間隔情報記憶部２５が側壁間隔情報記憶部２５に記録される。
【００６７】
建築限界余裕ΔＬの大小の判定を建築限界余裕判定部２６に制御部２９が指令すると、側壁間隔設定部２４が設定する側壁間隔設定情報を側壁間隔情報記憶部２５から制御部２９が読み出して、この側壁間隔設定情報を建築限界余裕判定部２６に制御部２９が出力する。その結果、側壁間隔測定部２３が測定した側壁間隔Ｗと、側壁間隔設定部２４が設定した側壁間隔Ｗ0とに基づいて、建築限界余裕判定部２６が建築限界余裕ΔＬの大小を判定する。側壁間隔Ｗが側壁間隔Ｗ0に達したと建築限界余裕判定部２６が判定したときには、建築限界余裕ΔＬが大きいため固定工程＃２７０に進む。一方、側壁間隔Ｗが側壁間隔Ｗ0に達していないと建築限界余裕判定部２６が判定したときには、建築限界余裕ΔＬが小さいため載荷工程＃２３０に戻る。その結果、図５に示すように、側壁間隔Ｗが側壁間隔Ｗ0に達するまで側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させて、伸び検出装置４及び変位検出装置５Ｌ，５Ｒが検出動作を継続し、側壁間隔測定部２３が測定動作を継続する。
【００６８】
固定工程＃２７０において、トンネル覆工Ｔ1の内面をこのトンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRに向かって変位させた状態で、このトンネル覆工Ｔ1をこの背面地山ＧL，ＧRに固定する。固定工程＃２７０では、トンネル覆工Ｔ1にロックボルト３３を締結部材３５によって締結する。建築限界余裕ΔＬが大きいと建築限界余裕判定部２６が判定して、建築限界余裕判定部２６が判定結果情報を制御部２９に出力すると、判定結果の表示を制御部２９が表示部２８に指令する。このため、判定結果を表示部２８が表示画面上に表示し、載荷装置２を使用者が操作してジャッキ部２ｃの伸長動作を停止させる。その結果、図６に示すように、側壁ＴL，ＴRに載荷装置２が荷重Ｆを作用させて、建築限界余裕ΔＬがある側壁間隔Ｗ0まで側壁ＴL，ＴRを拡大させた状態で、ロックボルト３３が側壁ＴL，ＴRに締結部材３５によって締結される。側壁ＴL，ＴRから突出するロックボルト３３に座金３５ｂを装着するとともに、このロックボルト３３にナット３５ａを装着して、適当な締付力によってナット３５ａをロックボルト３３に締結するとロックボルト３３の頭部が固定される。その結果、トンネル覆工Ｔ1の形状が修復されて、トンネル覆工Ｔ1の建築限界余裕ΔＬが回復する。背面地山ＧL，ＧRにトンネル覆工Ｔ1を固定した後に、載荷装置２、伸び検出装置４及び変位検出装置５Ｌ，５Ｒがトンネル覆工Ｔ1内から撤去される。
【００６９】
この発明の第２実施形態に係るトンネル覆工の変形修復装置とその変形修復方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、トンネル覆工Ｔ1の内面をこのトンネル覆工Ｔ1の背面地山ＧL，ＧRに向かって変位させた状態で、このトンネル覆工Ｔ1をこの背面地山ＧL，ＧRに固定部３１が固定する。このため、建築限界余裕ΔＬの小さいトンネル覆工Ｔ1の内空断面の形状を修復することによって、このトンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬを簡単に回復させることができる。例えば、トンネル覆工Ｔ1をジャッキ部２ｃにより変位を与えた上で、ロックボルト３３によってトンネル覆工Ｔ1を安定した地山Ｇに縫い付けて、ジャッキ部２ｃを取り外すことで建築限界余裕ΔＬの小さいトンネルＴの建築限界余裕ΔＬを回復させることができる。
【００７０】
(2) この第２実施形態では、トンネル覆工Ｔ1の内面から背面地山ＧL，ＧRにロックボルト３３を打設し、背面地山ＧL，ＧRにロックボルト３３を定着材３４が定着させ、トンネル覆工Ｔ1にロックボルト３３を締結部材３５が締結する。このため、修復後のトンネル覆工Ｔ1を背面地山ＧL，ＧRに縫い付けて、トンネル覆工Ｔ1内の建築限界余裕ΔＬを大きくして建築限界余裕ΔＬを回復させることができる。
【００７１】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、トンネルＴが鉄道の交通用トンネルである場合を例に挙げて説明したが、鉄道の交通用トンネルにこの発明を限定するものではない。例えば、道路、地下鉄道、地下駐車場又は運河などの他の交通用トンネルや、上水道、水力発電用又は灌漑用の用水路用トンネルや、下水道、ガス、電力線、通信線又は共同溝などの公共事業用トンネルや、地下貯蔵施設、地下工場、地域冷暖房用、地下街又は地下発電所などの他のトンネルについても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、トンネルＴが山岳トンネルである場合を例に挙げて説明したが、都市部の地盤中に建設される都市トンネルや、海、河川又は湖沼などの水底に建設される水底トンネルなどについても、この発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、トンネルＴ内の軌道Ｒが単線である単線トンネルである場合を例に挙げて説明したが、トンネルＴ内の軌道Ｒが複線である複線トンネルである場合についても、この発明を適用することができる。
【００７２】
(2) この実施形態では、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRに載荷装置２によって荷重Ｆを作用させる場合を例に挙げて説明したが、トンネル覆工Ｔ1の側壁ＴL，ＴRのいずれか一方のみに載荷装置２によって荷重Ｆを作用させる場合についても、この発明を適用することができる。また、この第２実施形態では、荷重Ｆを作用させる前にロックボルト穴３２に定着材３４を充填する場合を例に挙げて説明したが、荷重Ｆを作用させた後にロックボルト穴３２に定着材３４を充填する場合についても、この発明を適用することができる。さらに、この第２実施形態では、載荷装置２と判定装置２２とを独立させている場合を例に挙げて説明したが、判定装置２２の判定結果に基づいて載荷装置２の動作を制御する場合についても、この発明を適用することができる。例えば、建築限界余裕ΔＬが大きいと建築限界余裕判定部２６が判定したときには、載荷装置２のジャッキ部２ｃに伸長動作の停止を指令し、建築限界余裕ΔＬが小さいと建築限界余裕判定部２６が判定したときには、載荷装置２のジャッキ部２ｃに伸長動作継続を指令することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  剛性評価システム
２  載荷装置
２ａ，２ｂ  荷重作用部
２ｃ  ジャッキ部
３  荷重検出装置
４  伸び検出装置
５Ｌ，５Ｒ  変位検出装置
６  剛性評価装置
１３  剛性演算部
１５  剛性評価部
１９  制御部
２１  変形修復システム
２２  判定装置
２３  側壁間隔測定部
２４  側壁間隔設定部
２６  建築限界余裕判定部
２９  制御部
３０  変形修復装置
３１  固定部
３２  ロックボルト穴
３３  ロックボルト
３４  定着材
３５  締結部材
Ｇ  地山
ＧL，ＧR  背面地山
Ｔ  トンネル
ＴL，ＴR  側壁（壁面(内面))
Ｖ  車両
Ｒ  軌道
Ｂ  路盤
Ｆ  荷重
ｕ1  伸び
ｕ2，ｕ3  変位
Ｌ  建築限界
ΔＬ  建築限界余裕
Ｗ  側壁間隔(測定値）
Ｗ0  側壁間隔(設定値）
【図１】
2019167772.tif 000003
【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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