(57)【要約】【課題】覆工コンクリートの劣化領域を効率的に、かつ強固に補修・補強できる覆工コンクリートの補強構造および補強版の接合部構造を提供する。【解決手段】トンネルの覆工コンクリート１の内側に複数の補強版２を互いに隣接して設置する。当該補強版２と覆工コンクリート１との間にモルタル等の裏込め材３を充填する。補強版２の端部に互いに嵌合し、当接面が補強版２の面外方向に傾斜する凸部２ａと凹部２ｂをそれぞれトンネルの周方向に交互に形成する。互いに隣接する凸部２ａ，２ａ間に接合ピン５を挿通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
覆工コンクリートの内側に複数の補強版を互いに隣接して設置し、当該補強版と前記覆工コンクリートとの間に裏込め材を充填してなる覆工コンクリートの補強構造において、前記補強版の端部に互いに嵌合し、当接面が前記補強版の面外方向に傾斜する凸部と凹部がそれぞれ前記補強版の幅方向に交互に形成されてなることを特徴とする覆工コンクリートの補強構造。
【請求項２】
互いに隣接する前記凸部に接合ピンが挿通してあることを特徴とする請求項１記載の覆工コンクリートの補強構造。
【請求項３】
接合面に接着材が塗布してあることを特徴とする請求項１または２記載の覆工コンクリートの補強構造。
【請求項４】
前記凸部と凹部との当接面の傾斜方向が、前記補強版の幅方向に交互に相反する方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造。
【請求項５】
前記接合ピンは、凸部に埋設された補強シースに挿通してあることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造。
【請求項６】
前記凸部に覆工コンクリート側に突出する圧縮補強部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造。
【請求項７】
覆工コンクリートの内側に互いに隣接して設置される補強版の接合部構造であって、前記補強版の端部に互いに嵌合し、当接面が前記補強版の面外方向に傾斜する凸部と凹部がそれぞれ前記補強版の幅方向に交互に形成されてなることを特徴とする補強版の接合部構造。
【請求項８】
前記凸部に覆工コンクリート側に突出する圧縮補強部が形成されてなることを特徴とする請求項７記載の補強版の接合部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、覆工コンクリートの補強構造および当該補強構造に使用される補強版の接合部構造に関し、特に永年の経過とともに覆工コンクリートの中性化や凍結融解作用などによって老朽化が進んだ覆工コンクリートの補修や補強を容易にかつ強固に行えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
覆工コンクリートは永年の経過とともに中性化、凍結融解作用、アルカリ骨材反応、さらにはコールドジョイント等もあって、老朽化を免れず、その結果、ひび割れが生じて湧水の他、車両の走行振動などにより覆工コンクリートの剥落が誘発される恐れがある。
【０００３】
このため、覆工コンクリートはトンネル内空の美観向上なども兼ねて補修や補強を行う必要があり、従来、老朽化が進んだ覆工コンクリートを補修、補強する方法として、例えばプレキャストコンクリート板や鋼板などを覆工コンクリートの内側面に補強版として取り付け、当該補強版と覆工コンクリートとの間にモルタル等からなる裏込め材を充填する方法が知られている。
【０００４】
特に、覆工面の断面形状に沿って折返状に湾曲形成された可とう性の補強版を、内側に変形させた状態でトンネル内の補修位置まで運搬し、そこでもとの形状に戻し、補修箇所に覆工面に沿って設置した後、当該補強版と覆工コンクリートとの間に裏込め材を注入して補強版と覆工コンクリートを一体化させる方法が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、覆工コンクリートの表面に不陸が生じている場合には、覆工コンクリートと補強版との間に発泡樹脂からなるシート状の不陸吸収材を挟み込み、アンカーボルトによって補強版を覆工コンクリートに固定する方法も知られている（特許文献２）。
【０００６】
さらに、スライドフォーム（移動式型枠）を用い、現場打ちコンクリートによって覆工コンクリートの内側面を覆工(コンクリートライニング)する方法も知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２７２９６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、覆工コンクリートの内側面に補強版として鋼板やプレキャストコンクリート板を取り付ける方法においては、補強版は覆工コンクリートにアンカーボルトを打ち込んで固定する必要があるため、補強版を固定するためのアンカーは劣化のない覆工コンクリートの領域に取る必要があり、このため覆工コンクリートに対して詳細な劣化診断を行う必要があり、事前調査が大掛かりになる等の課題があった。  
【０００９】
また、充填直後の裏込め材が補強版と補強版との接合部から補強版の表側に漏れ出すおそれがあった。さらに補強版として特に鋼板を使用する方法は、覆工コンクリート面の劣化により不陸形状に合わせて鋼板を現場溶接して一連の長大な覆工面を形成する必要があった。
【００１０】
また、可とう性の補強版を使用する補強方法においては、補強版の変形能力には自ずと限界があることから、覆工コンクリートの断面とほぼ同等の内空断面となるため、補強版をトンネル内の補修位置まで運搬するにはトンネルの内装設備の取り外しや運搬設備などが大掛かりなものとなる等の課題があった。
【００１１】
一方、現場打ちコンクリートによる方法では、覆工コンクリートを打設するためのスライドフォームを必要とするため、装備が大規模化しやすいという課題があった。
【００１２】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、詳細な事前調査や大掛かりな型枠設備、運搬設備などを特に必要としないで、覆工コンクリートの劣化領域を効率的に、かつ強固に補修・補強できるようにした覆工コンクリートの補強構造および補強版の接合部構造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】
【００１３】
請求項１記載の覆工コンクリートの補強構造は、覆工コンクリートの内側に複数の補強版を互いに隣接して設置し、当該補強版と前記覆工コンクリートとの間に裏込め材を充填してなる覆工コンクリートの補強構造であって、前記補強版の端部に互いに嵌合し、当接面が前記補強版の面外方向に傾斜する凸部と凹部が前記補強版の幅方向に交互に形成されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、覆工コンクリートの断面形状に合わせて必要数の補強版を当該補強版端部に形成された凸部と凹部を互いに嵌合させながらトンネル内の補修ヶ所に設置することにより、覆工コンクリートの劣化領域部分を容易に補修し補強することができる。
【００１５】
特に補強版どうしは、当該補強版の端部にそれぞれ形成された凸部と凹部を互いに嵌合させるだけで覆工トンネルの内側に組み込むことができるため、覆工コンクリートの補修を効率的に行うことができる。
【００１６】
なお、この場合の補強版は当該補強版端部の凹部および凸部を含めて、例えばプレキャストコンクリート等から一体的に形成することができる。また、補強版の設置に際しては、覆工コンクリートの劣化した部分をはつる等の方法によって予め除去することにより、覆工コンクリートと補強版とをより確実に一体化させることができる。
【００１７】
また、凸部と凹部との当接面が補強版の面外方向（覆工コンクリートの面外方向）に斜めに形成され、裏込め材が流れ難くなっていることで、補強版と覆工コンクリートとの一体化を図るべく、当該補強版と覆工コンクリートとの間に裏込め材を充填した際に、充填直後の裏込め材が補強版の接合部から補強版の表側に漏出するのを防止することができ、裏込めを確実に行うことができる。
【００１８】
また、各補強版の接合部にメッシュ状、シート状または板状のフラップを添え付けることにより、裏込め材が補強版の表側に漏出するのをより確実防止することができ、また裏込め材の硬化後は接合部を強固に補強することができる。
【００１９】
請求項２記載の覆工コンクリートの補強構造は、請求項１記載の覆工コンクリートの補強構造は、互いに隣接する前記凸部に接合ピンが挿通してあることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明は、各凹部と嵌合した凸部間に接合ピンを連続して挿通することで、接合部における特に引抜きやせん断の荷重伝達にすぐれ、既存の覆工コンクリートと相俟ってトンネルを強固に補強する効果がある。なお、接合ピンには鉄筋やＰＣ鋼棒などを用いることができる。
【００２１】
請求項３記載の覆工コンクリートの補強構造は、請求項１または２記載の覆工コンクリートの補強構造において、接合面に接着材が塗布してあることを特徴とするものである。本発明は接合面を接着することで、接合面からの裏込め材の流出と接合面の一体化を図ることができる。
【００２２】
請求項４記載の覆工コンクリートの補強構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造において、前記凸部と凹部との当接面の傾斜方向が、前記補強版の幅方向に交互に相反する方向に形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明は、前記凸部と凹部との当接面が上述した形状に形成されていることで、特に補強版の面外方向のせん断強度が非常に大きく、この点からも覆工コンクリートと相俟ってトンネルを強固に補強することができる。
【００２４】
請求項５記載の覆工コンクリートの補強構造は、請求項２〜４のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造において、前記接合ピンは、凸部に埋設された補強シースに挿通してあることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明は、補強シースに接合ピンを挿通することにより、当該接合ピンが挿通された周囲のコンクリートを補強することができる。この場合の補強シースとして接合ピンの外径よりやや大きい内径のシースを使用することにより、補強版成形時の寸法誤差や施工上の誤差などがあっても、これらの誤差は接合ピン挿入時の補強版間の離隔による隙間に働く引き寄せ変形によって吸収されるため、各補強版どうしを一体的に接合することができる。
【００２６】
請求項６記載の覆工コンクリートの補強構造は、請求項１〜５のいずれかに記載の覆工コンクリートの補強構造において、前記凸部に覆工コンクリート側に突出する圧縮補強部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
圧縮補強部は補強版端部（接合部）の特に軸圧縮強度を増す目的で形成されており、覆工コンクリート側に形成する以外は、その形状は特に限定されるものではない。また、当該圧縮補強部は補強版と一体的に形成されていてもよく、あるいは別途形成され、各凸部の覆工コンクリート側に取付けボルト等によって後付けされたものでもよい。凸部に圧縮補強部を設けたことで、接合部の軸圧縮破壊を未然に防止することができる。
【００２８】
請求項７記載の補強版の接合構造は、覆工コンクリートの内側に互いに隣接して設置される補強版の接合部構造であって、前記補強版の端部に互いに嵌合し、当接面が前記補強版の面外方向に傾斜する凸部と凹部がそれぞれ前記補強版の幅方向に交互に形成されてなることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項８記載の補強版の接合構造は、請求項７記載の補強版の接合構造であって、前記凸部に覆工コンクリート側に突出する圧縮補強部が形成されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は特に、地山の崩落防止や地山の安定確保、湧水や漏水の処理、さらにはトンネル内空の美観向上等の目的で、老朽化が進んだトンネルの覆工トンネルの内側を効率的に、かつ低コストで補修し補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１と図２は本発明の一例を示し、図において、トンネルの覆工コンクリート１の内側に複数の補強版２がトンネルの周方向と軸方向にそれぞれ互いに隣接して設置されている。
【００３２】
また、覆工コンクリート１と補強版２との間にモルタル等からなる裏込め材３が充填され、当該裏込め材３の充填によって覆工コンクリート１と各補強版２が完全に一体化されている。
【００３３】
補強版２はプレキャストコンクリート等から矩形板状に形成され、必要に応じて覆工コンクリート１の内側面に添うように曲面状に湾曲した状態に形成されている。また特に、トンネルの周方向に隣接して設置された各補強版２のトンネル周方向の端部には、図２（ｂ）に図示するように凸部２ａと凹部２ｂがトンネルの軸方向に交互に形成され、当該凸部２ａと凹部２ｂは図２（ａ）に図示するように互いに嵌合した状態で接合されている。
【００３４】
また、上記のように互いに接合された各凸部２ａと凹部２ｂとの当接面、すなわち、各凸部２ａの先端部と各凹部２ｂの底部はそれぞれ補強版２の面外方向に所定の角度に傾斜して形成されている。この場合の凸部２ａと凹部２ｂはトンネルの軸方向に見て、側面視三角形状に形成されている。
【００３５】
これにより、各凸部２ａと凹部２ｂはいわゆる殺ぎ継ぎ（滑り刃継ぎ）によって接合されている。また、各凸部２ａと各凹部２ｂの継手は、継手面の傾斜方向が補強版２の幅方向、すなわちトンネルの軸方向に交互に逆方向になるように形成されている。
【００３６】
さらに、各凸部２ａには補強版２の幅方向、すなわちトンネルの軸方向に貫通する貫通孔２ｃがそれぞれ形成され、各貫通孔２ｃの内周に補強シース４が取り付けられている。そして、各凸部２ａの貫通孔２ｃ、すなわち補強シース４に接合ピン５がトンネルの軸方向に連続して挿通されている。
【００３７】
このようにして、トンネルの周方向に隣接する各補強版２どうしが互いに接合され、以上の構成により覆工コンクリート１の内周に複数の補強版２からなる補強工が新たに形成されている。特に凸部２ａと凹部２ｂの継手がいわゆる殺ぎ継ぎになっていて、しかも継手面の傾斜方向がトンネルの軸方向に交互に逆向きとなるように形成されていることにより、補強版２の面外方向のせん断抵抗力は非常に大きく、継手部が補強版２の面外方向にずれる等のおそれはない。
【００３８】
また、継手部の密着性も大きく、覆工コンクリート１と補強版２との間に充填された裏込め材３が継手部から補強版２の表側に漏出する恐れもない。
【００３９】
図３と図４は、本発明の他の例を示し、図において各補強版２のトンネル周方向の端部に図１，２の例で説明した凸部２ａと凹部２ｂがそれぞれ形成され、さらに各凸部２ａの覆工コンクリート１側に圧縮補強部２ｄが形成されている。当該圧縮補強部２ｄは補強版端部（接合部）の断面を大きくすることにより接合部の特に軸圧縮強度を増す目的で形成されており、その形状は覆工コンクリート１側に膨出し、トンネルの軸方向に見て側面視正台形状に形成されている。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ）に図示する例も、本発明の他の例を示し、図において、トンネルの周方向に隣接する各補強版２の端部にそれぞれ複数の凸部２ａと凹部２ｂがトンネルの軸方向に交互に形成され、当該凸部２ａと凹部２ｂは互いに嵌合した状態で接合されている。
【００４１】
なお、この場合の凸部２ａの先端部と凹部２ｂの底部は、特に斜めには形成されておらず、補強版２の面内方向に対して垂直な鉛直面状に形成されている。
【００４２】
また、各凸部２ａにトンネルの軸方向に貫通する貫通孔２ｃがそれぞれ形成され、各貫通孔２ｃの内周に補強シース４が取り付けられている。そして、各凸部２ａの補強シース４に接合ピン５がトンネルの軸方向に連続して挿通されていることにより、トンネルの周方向に隣接する各補強版２どうしが接合されている。
【００４３】
この実施例によれば、トンネルの周方向に隣接する各補強版２どうしを一定の角度をつけて接合することが可能なため、補強版２が平板状に形成されていても、複数の補強版２からなる補強工を覆工コンクリート１の内側面に沿って曲面状に形成することができる。
【００４４】
また例えば、図５（ｃ）に図示するような矩形断面形に形成されたボックカルバート等の隅角部の補修・補強も容易に行うことができる。
【００４５】
なお、各凸部２ａの先端部を凸曲面状に形成し、各凹部２ｂの底部を各凸部２ａの凸曲面と対応する凹曲面状に形成すれば、接合ピン５を軸に当該接合ピン５によって接合された補強版２，２を任意の角度にスムーズにセットすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、永年の経過とともにコンクリートの中性化や凍結融解作用などによって老朽化が進んだ覆工コンクリートの劣化領域を効率的に、かつ強固に補修・補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】覆工コンクリートが複数の補強版によって補強されたトンネルを示す一部破断斜視図である。
【図２】トンネルの周方向に隣接する補強版の接合部を示し、（ａ）は接合した状態を示す一部斜視図、（ｂ）は接合前の状態を示す斜視図、（ｃ）は接合部の端面図である。
【図３】覆工コンクリートが複数の補強版によって補強されたトンネルを示す一部破断斜視図である。
【図４】トンネルの周方向に隣接する補強版の接合部を示し、（ａ）は接合した状態を示す一部斜視図、（ｂ）は接合前の状態を示す斜視図、（ｃ）は接合部の端面図である。
【図５】トンネルの周方向に隣接する補強版の接合部を示し、（ａ）は接合した状態を示す一部斜視図、（ｂ）は接合前の状態を示す斜視図、（ｃ）は補強版によって補強されたボックスカルバートの隅角部の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  覆工コンクリート
２  補強版
２ａ  凸部
２ｂ  凹部
２ｃ  貫通孔
２ｄ  圧縮補強部
３  裏込め材
４  補強シース
５  接合ピン
【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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