(57)【要約】【課題】より確実に地山との間に空洞が形成されることを防止して好適に覆工コンクリートを構築することを可能にしたトンネル覆工の施工方法を提供する。【解決手段】地山の掘削面と覆工型枠９の間にコンクリート２を打込んでトンネルの覆工１を構築するトンネル覆工の施工方法であって、繊維束を繊維チューブで内包してなるドレン材１０を、地山と覆工型枠９の間のアーチ部にトンネル軸Ｏ１方向に沿って設置するドレン材設置工程と、地山と覆工型枠９の間にコンクリート２を加圧して打込むとともに、地山と覆工型枠９の間の余剰水４をドレン材１０で外部に排出するコンクリート打込み／排水工程とを備える。【選択図】図１
2015090031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山の掘削面と覆工型枠の間にコンクリートを打込んでトンネルの覆工を構築するトンネル覆工の施工方法であって、
繊維束を繊維チューブで内包してなるドレン材を、地山と覆工型枠の間のアーチ部にトンネル軸方向に沿って設置するドレン材設置工程と、
地山と覆工型枠の間にコンクリートを加圧して打込むとともに、地山と覆工型枠の間の余剰水を前記ドレン材で外部に排出するコンクリート打込み／排水工程とを備えていることを特徴とするトンネル覆工の施工方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル覆工の施工方法において、
前記コンクリート打込み／排水工程では、コンクリートの加圧力を３０ｋＰａ以上にして、コンクリート打込み中及び打込み後の余剰水を前記ドレン材で外部に排出させることを特徴とするトンネル覆工の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＡＴＭ工法が導入される以前は、山岳トンネルの施工法として矢板工法が用いられていた。矢板工法では、地山掘削を行うとともに地山の掘削面に沿って鋼製支保工や木製矢板（矢板）を設置し、矢板と覆工型枠（セントル）、地山と覆工型枠の間にコンクリートを打込んでトンネルの覆工を構築する。
【０００３】
このような矢板工法で構築された山岳トンネルは、鋼製支保工や木製矢板を用いる施工法に起因して、特にアーチ部の覆工を鋼製支保工や木製矢板を用いて構築するため、このアーチ部、さらに天端部（クラウン部）の覆工と地山の間に空洞（背面空洞）が形成されてしまう。そして、覆工の側壁部やアーチ部下端側が地山と接し、アーチ部の天端側が空洞によって地山と接していない状態になる。このため、覆工全周の地盤バネが欠如して覆工のアーチ部天端側に応力集中が生じ、言い換えれば覆工のアーチ効果が得られず、覆工の耐荷力が損なわれ、これに伴って覆工のアーチ部にトンネル軸方向に延びるひび割れが発生してしまう。さらに、この背面空洞の存在により、ひび割れや覆工打継ぎ部、側壁部とアーチ部の接続部の隙間等からの漏水、空洞部分の地山の劣化・崩落、覆工コンクリートの劣化・剥落などが誘発される。
【０００４】
これに対し、現在、全国に多数存在する山岳トンネルの背面空洞調査、さらに背面空洞にセメント系材料や発泡ウレタンなどの裏込め充填材の充填工事が行われ、矢板工法で施工された山岳トンネルの背面空洞に伴うひび割れ、コンクリート剥落、劣化等を抑止・防止する対策が進められている。
【０００５】
一方、ＮＡＴＭ工法等の山岳トンネルの施工法では、地山を掘削するとともに掘削面を吹付けコンクリートで被覆し、ロックボルトの打設、防水シートの設置を行った後に、覆工型枠（セントル）を設置して覆工コンクリートの打込みを行う。このため、バイブレータによる締固め等、覆工コンクリートの打込み管理を適正に行うことで覆工背面に空洞が形成されることはないと考えられ、少なくとも従来の矢板工法のように必然的に空洞が形成されることはない（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９３１７７７号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７２２９号公報
【特許文献３】特許第４９７９４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＮＡＴＭ工法等の山岳トンネルの施工法においても、図３に示すように、覆工１の天端部１ａに、コンクリート２の打ち上がり、締固めとともに余剰のエアやブリーディング水等の余剰空気３や余剰水４が溜まり、これによって僅かながらでも空洞５が形成されるケースがある。すなわち、コンクリート打込み時には、ブリーディング水等の余剰水４の排出箇所が覆工型枠の妻部にしかないため、ほとんどの余剰水４がコンクリート２内部にとどまってしまうことになる。これにより、やはり、ＮＡＴＭ工法等の山岳トンネルの施工法においても、覆工１と地山６の間に空洞５ができ、この空洞５に起因してひび割れなどが発生するおそれや、覆工天端の水みちとなり漏水の原因となるおそれがある。がある。
【０００８】
なお、近年、覆工コンクリート２を圧力充填し、コンクリート２を脱水させつつ打込んで緻密化を図る技術も採用されているが、この場合においても、脱水された余剰水４を速やかに排除することが重要であり、覆工１と地山６の間に空洞５が形成されることを確実に防止することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、より確実に地山との間に空洞が形成されることを防止して好適に覆工コンクリートを構築することを可能にしたトンネル覆工の施工方法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】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明のトンネル覆工の施工方法は、地山の掘削面と覆工型枠の間にコンクリートを打込んでトンネルの覆工を構築するトンネル覆工の施工方法であって、繊維束を繊維チューブで内包してなるドレン材を、地山と覆工型枠の間のアーチ部にトンネル軸方向に沿って設置するドレン材設置工程と、地山と覆工型枠の間にコンクリートを加圧して打込むとともに、地山と覆工型枠の間の余剰水を前記ドレン材で外部に排出するコンクリート打込み／排水工程とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のトンネル覆工の施工方法において、前記コンクリート打込み／排水工程では、コンクリートの加圧力を３０ｋＰａ以上にして、コンクリート打込み中及び打込み後の余剰水を前記ドレン材で外部に排出させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のトンネル覆工の施工方法においては、覆工型枠と地山の間の天端部（アーチ部）にドレン材を設置した状態で覆工コンクリートを打込む。そして、このとき、覆工型枠と地山の間に打込んだコンクリートには締固めや加圧によって余剰空気、ブリーディング水や湧水等の余剰水（エアやブリーディング水など）が発生するが、繊維束を繊維チューブで内包してなり、ろ過性能を有するドレン材によって、これら余剰空気や余剰水を導入しつつ外部に排出させることが可能になる。
【００１４】
すなわち、コンクリートのブリーディング水などは時間の経過に伴い発生し、排除し続けないとコンクリートに取り込まれて強度上の弱点を形成することになるが、ドレン材を、覆工全長（覆工スパン全長）に打込んだコンクリートに埋設させることにより、コンクリートを加圧充填するとともにドレン材で余剰空気や余剰水を確実に排出させることが可能になり、天端部にコンクリートを密実に充填することが可能になる。
【００１５】
よって、本発明のトンネル覆工の施工方法によれば、ドレン材を設置し、コンクリートの打込み中及び打込み後に加圧を行うことで、確実に、覆工コンクリートの打込み時及び打込み後に発生するトンネルアーチ部（天端部）のエアやブリーディング水などを排出させることが可能になる。これにより、覆工の背面に空洞が残存することを防止でき、ひび割れや湧水の原因となる覆工天端の水みちなどが生じにくく、耐久性に優れた覆工を好適に構築することが可能になる。
【００１６】
また、本発明のトンネル覆工の施工方法においては、コンクリートの加圧力を３０ｋＰａ以上にすることで、より確実に、コンクリート打込み中及び打込み後の余剰空気や余剰水をドレン材で外部に排出させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法において、ドレン材、覆工型枠を設置した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法において、ドレン材、覆工型枠を設置した状態を示す断面図である。
【図３】覆工の天端部（アーチ部）に余剰空気や余剰水に起因した空洞が形成され、反力分布に差異が生じた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法について説明する。
【００１９】
はじめに、本実施形態は、ＮＡＴＭ工法等の山岳トンネルの施工法に関し、図１から図３に示すように、地山６を掘削するとともに掘削面６ａを吹付けモルタル（吹付けコンクリート）７で被覆し、ロックボルトの打設、防水シート８の設置を行った後、覆工型枠（セントル）９を設置して覆工コンクリート２の打込みを行う。また、このとき、例えばトンネル軸Ｏ１方向の１０〜１２ｍ程度の長さのスパン毎に覆工型枠９を設置し、覆工コンクリート２の打込みを行ってトンネル覆工１を構築してゆく。
【００２０】
本実施形態のトンネル覆工の施工方法では、はじめに、覆工１を構築する対象スパンに対し、充填締固め検知用センサや圧力センサを設置する（充填締固め検知用センサ設置工程、圧力センサ設置工程）。
【００２１】
例えば、充填締固め用センサは、打込んだコンクリート２に接触するとそれを検知し、確実に天端部１ａにコンクリート２が充填されているか否かを確認するためのものであり、例えば、既に構築された既設覆工側と、スパン中央と、妻側（覆工型枠９の妻側）、さらに巻厚（覆工型枠９と地山６の間の厚さ）が大きく変化する部分などの天端部１ａの防水シート８の表面に設置する。
【００２２】
圧力センサは、覆工型枠９と地山６の間の空間内に打込んだコンクリート２の覆工型枠９と地山６の間の空間内における充填状態を確認するためのものであり、既に構築された既設覆工側と、スパン中央と、妻側の覆工型枠９の表面に設置する。
【００２３】
そして、本実施形態のトンネル覆工の施工方法では、トンネル軸Ｏ１方向に沿って、且つスパン全長にわたって、天端部１ａ（アーチ部１ｂ）の地山６側にドレン材１０を設置しておく（ドレン材設置工程）。また、このドレン材１０は、例えばポリエステル繊維などを用い、この繊維材をチューブ状に織って形成した繊維チューブの内部に、繊維方向を一方向に束ねた繊維束を挿入し、繊維チューブで繊維束を一体に内包して形成されている。これにより、このドレン材１０は、表面から内部に固形物などの侵入を防止しつつ空気や水を導入するろ過性能を有し、且つ導入したエアや水を圧力に応じて繊維方向の一方向に導出可能に形成されている。なお、ドレン材１０は、天端部１ａだけでなく、アーチ部１ｂに複数設けることが好ましい。
【００２４】
そして、本実施形態のトンネル覆工の施工方法では、ドレン材１０を所定位置に配置して覆工型枠９を設置した段階で、覆工型枠９に形成された吹上げ口（コンクリート打込み口）からコンクリート２を覆工型枠９と地山６、防水シート８の間に打込む（コンクリート打込み工程）。
【００２５】
また、既設覆工側からコンクリート２を打込み、順次コンクリート２を充填してゆく。このとき、充填締固センサ及び圧力センサが設けられているため、覆工型枠９と地山６の間のコンクリート２の充填状況を各センサで確認しながらコンクリート２を加圧充填して、コンクリート２の打込み作業を行ってゆく。なお、覆工型枠９に設けられた確認窓によって作業者の目視での確認を行うことも可能である。
【００２６】
一方、本実施形態では、コンクリート２を加圧充填すると、覆工１の天端部１ａ（アーチ部１ｂ）に溜まったエアやブリーディング水などの余剰空気３や余剰水４が加圧力によってドレン材１０に導入され、このドレン材１０を通じて外部に排出されてゆく（コンクリート打込み／排水工程）。
【００２７】
また、コンクリート２の打込み後に、再度加圧を行うことで、確実にエアやブリーディング水がドレン材１０を通じて外部に排出される。これにより、覆工１の天端部１ａ（アーチ部１ｂ）に空洞５がない好適な状態で覆工１が構築されることになる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、コンクリート２の打込み時及び打込み後の加圧力を３０ｋＰａ以上に保つことで、確実に、コンクリート打込み及び打込み後の余剰空気３や余剰水４をドレン材１０で外部に排出させる。なお、余剰空気３や余剰水４の排出後、また、コンクリート２の硬化後、ドレン材１０の内部にコンクリート２と同等以上の強度となるセメントミルクを注入・充填し、ドレン材１０の内部を閉塞させる。
【００２９】
したがって、本実施形態のトンネル覆工の施工方法においては、覆工型枠９と地山６の間の天端部１ａ（アーチ部１ｂ）にドレン材１０を設置した状態で覆工コンクリート２を打込む。そして、このとき、覆工型枠９と地山６の間に打込んだコンクリート２には締固めや加圧によって余剰空気３、ブリーディング水や湧水等の余剰水４が発生するが、繊維束を繊維チューブで内包してなり、ろ過性能を有するドレン材１０によって、これら余剰空気３や余剰水４を導入しつつ外部に排出させることが可能になる。
【００３０】
すなわち、コンクリート２のブリーディング水などは時間の経過に伴い発生し、排除し続けないとコンクリート２に取り込まれて強度上の弱点を形成することになるが、ドレン材１０を、覆工全長（覆工スパン全長）に打込んだコンクリート２に埋設させることにより、コンクリート２を加圧充填するとともにドレン材１０で余剰空気３や余剰水４を確実に排出させることが可能になり、天端部１ａにコンクリート２を密実に充填することが可能になる。
【００３１】
よって、本実施形態のトンネル覆工の施工方法によれば、ドレン材１０を設置し、コンクリート２の打込み中及び打込み後に加圧を行うことで、確実に、覆工コンクリート２の打込み時及び打込み後に発生するトンネルアーチ部１ｂ（天端部１ａ）のエアやブリーディング水などの余剰空気３や余剰水４を排出させることが可能になる。これにより、覆工１の背面に空洞５が残存することを防止でき、ひび割れや湧水の原因となる覆工天端の水みちなどが生じにくく、耐久性に優れた覆工１を好適に構築することが可能になる。
【００３２】
また、本実施形態のトンネル覆工の施工方法においては、コンクリート２の加圧力を３０ｋＰａ以上にすることで、より確実に、コンクリート打込み中及び打込み後の余剰空気３や余剰水４をドレン材１０で外部に排出させることが可能になる。
【００３３】
以上、本発明によるトンネル覆工の施工方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１      覆工
２      コンクリート（覆工コンクリート）
３      余剰空気
４      余剰水
５      空洞
６      地山
６ａ    掘削面
７      吹付けコンクリート（吹付けモルタル）
８      防水シート
９      覆工型枠
１０    ドレン材
Ｏ１    トンネル軸
【図１】
2015090031.tif 000003
【図２】
2015090031.tif 000004
【図３】
2015090031.tif 000005