(57)【要約】【課題】既設トンネル、特にトンネル内周面に覆工を有する既設トンネルをロックボルトで補修する際に、構造上未定着部分のボルト本体も完全に防護され、将来に渡って腐食のおそれが極めて少ない補修方法を提供する。【解決手段】トンネル内周面に覆工を有する既設トンネルを補修するに際し、上記覆工Ｆを貫通してその周囲の地山Ｍ内にボアホールｈを穿設し、ボルト本体２の外周に設けたシース７の一端側に定着材の注入口、他端側に定着材の吐出口をそれぞれ設けてなるロックボルト１を、上記ボアホール内に挿入すると共に、少なくとも上記覆工と地山表層部との間のボルト本体２を上記シース７で覆うように構成し、上記注入口から定着材を注入して上記ボルト本体とシースとの間に定着材Ｇを充填した後、上記吐出口からシース外側のボアホールｈ内およびその周囲の地山Ｍ内に定着材Ｇを充填して固化させるようにしたことを特徴とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内周面に覆工を有する既設トンネルを補修するに際し、上記覆工を貫通してその周囲の地山内にボアホールを穿設し、ボルト本体の外周に設けたシースの一端側に定着材の注入口、他端側に定着材の吐出口をそれぞれ設けてなるロックボルトを、上記ボアホール内に挿入すると共に、少なくとも上記覆工と地山表層部との間のボルト本体を上記シースで覆うように構成し、上記注入口から定着材を注入して上記ボルト本体とシースとの間に定着材を充填した後、上記吐出口からシース外側のボアホール内およびその周囲の地山内に定着材を充填して固化させるようにしたことを特徴とするトンネル補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は既設トンネルの補修方法、特にトンネル内周面に覆工を有する既設トンネルの補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば既設トンネルを補強する等の目的で補修を行うに際して、その補強材として、本出願人は先に下記特許文献１においてロックボルトを用いることを提案した。その場合、既設トンネル、特に在来工法で建設されたトンネルを補修する際に大きな問題となるのが、トンネル内周面に施工した覆工と地山との間に存在する空洞や空隙である。
【０００３】
即ち、最近施工した多くのトンネルは、坑壁にコンクリートを吹付け、防水層を介してその内側に覆工コンクリートを打設するので、覆工背面側には殆ど隙間が生じることはないが、従来のいわゆる在来工法で建設されたトンネルは、山を掘って、坑壁を材木を組んだ矢板で支えておき、その内側に所定の厚さでコンクリートを打設したりレンガを積み上げて、覆工とするので、覆工の外側に空洞があるのが普通である。
【０００４】
一方、ロックボルトの施工方法には、大別して充填式と注入式とがあるが、いずれを用いる場合にも空洞部や空隙部の存在は、施工上の不具合と同時に定着材によって被覆されていない部分、すなわち水に対して無防備な部分が生じる点で長期的な補強効果に問題が発生する。
【０００５】
最終的に空洞部は、裏込め注入によって充填されることが多いが、湧水の影響を排除できるような完全な充填は困難であり、地山と空洞部の境界には、湧水の通路となるいわゆる水みちが残るのは避けられない。従って、ロックボルトの一部が湧水に対して無防備な状態は避けられない。つまり構造的には空洞が裏込め材によって充填されていると評価できるが、小さな水みちを残さないような充填はできない。
【０００６】
すなわち、裏込め注入を行えば、トンネル全体の構造としては評価されるが、通常、裏込め材としては既存の覆工に負担をかけないようにエアモルタル等のふかふかした材料を注入するのが一般的であり、また全体構造として隙間がない、と評価される状態が必ずしも、ロックボルト周囲に水みちが存在しない状態とは言い難い。
【０００７】
そのため、打設したロックボルトには上記の水みちに対応するする部位に何も被覆されていない部分が存在することとなり、腐食性の湧水があったときには、年月の経過と共に、金属であるボルト本体が錆び、痩せてしまう。すると、補修を行うべき古いトンネル覆工の背面部分において、覆工と地山とを一体化させたアーチを形成すべきロックボルトが切れているという状態になり、せっかく補修を行っても、適正なロックボルト効果、すなわちトンネル空間周囲に地山応力を活かしたアーチを形成するという効果を期待することができなくなってしまう。さらにロックボルトの施工時には、以下のような問題がある。例えば充填式のロックボルトであって該ロックボルトを挿入するボアホール内に予め注入チューブ等を介して定着材を注入する場合には、空洞部の大きさ、特に高さ方向の大きさが大きくなればなるほど、注入チューブを地山内に挿入するのが困難となり、効率の良い作業が行えなくなる等の不具合がある。
【０００８】
一方、注入式ロックボルトの施工方法には、図６（ａ）〜（ｃ）のように３つのタイプがある。各図は既設のトンネル覆工Ｆと、その外側の地山Ｍとの間に空隙がある既設のトンネルに注入式ロックボルトの施工した例を示す。
【０００９】
図６（ａ）は棒鋼等よりなるロックボルト（ボルト本体）Ｂに注入チューブＴ１と排気チューブＴ２とを添わせてボアホールｈ内に挿入し、そのボアホールｈの開口部をパッカーＰで塞いで、排気チューブＴ２からボアホールｈ内の空気を排出しながら注入チューブＴ１から定着材（不図示）をボアホールｈ内およびその周辺地山内に充填するタイプ。
【００１０】
図６（ｂ）は中空のロックボルトＢに注入チューブＴ１のみを添わせてボアホールｈ内に挿入し、そのボアホールｈの開口部をパッカーＰで塞いで、ロックボルトＢの中空穴からボアホールｈ内の空気を排出しながら注入チューブＴ１から定着材をボアホールｈ内およびその周辺地山内に充填するタイプ。
【００１１】
図６（ｃ）は中空のロックボルトＢのみをボアホールｈ内に挿入し、そのボアホールｈとロックボルトＢとの間の隙間からボアホールｈ内の空気を排出しながらロックボルトの中空穴から定着材をボアホールｈ内およびその周辺地山内に充填するタイプである。
【００１２】
上記図６（ａ）および（ｂ）のタイプは、削孔径の制限から注入に使用できるチューブ径が直径１０〜１５ｍｍ程度に限定されるため、定着材として流動性の高いセメントモルタルあるいはセメントミルクを用いなければ効率よく施工できない。また定着材の流動性が高いと地山内の亀裂の状況によっては注入完了後に定着材が地中に逸走してボルトの定着不良を起こす可能性が増大する。これを防ぐために定着材の流動性を低下させるとチューブの閉塞が発生する頻度が非常に高くなる。一度、注入チューブが閉塞すると、ボルトを引抜いてチューブ類を取付け直して再度施工しなければならず、作業時間や部材のロスが著しく増加する。
【００１３】
また図６（ｃ）においては、標準的な中空ロックボルトの中には、中空穴の径が直径２０ｍｍ前後と比較的大きい材料があり、その中空穴を注入口として使用するタイプであり、前記図６（ａ）および（ｂ）の場合に比べて格段に流動性の低い定着材を用いた注入が可能となる。その結果、例えば上向きの孔からでも定着材が落下せず、地山の亀裂からも定着材が逸走しにくい利点がある。しかしながら、空洞部の未定着部においてボルトが露出し、湧水に対して無防備な点は解消できない。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２８００９８
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、構造上未定着部分のボルト本体も完全に防護され、将来に渡って腐食のおそれが極めて少ない既設トンネルの補修方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による既設トンネルの補修方法は以下の構成としたものである。即ち、トンネル内周面に覆工を有する既設トンネルを補修するに際し、上記覆工を貫通してその周囲の地山内にボアホールを穿設し、ボルト本体の外周に設けたシースの一端側に定着材の注入口、他端側に定着材の吐出口をそれぞれ設けてなるロックボルトを、上記ボアホール内に挿入すると共に、少なくとも上記覆工と地山表層部との間のボルト本体を上記シースで覆うように構成し、上記注入口から定着材を注入して上記ボルト本体とシースとの間に定着材を充填した後、上記吐出口からシース外側のボアホール内およびその周囲の地山内に定着材を充填して固化させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による既設トンネルの補修方法を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１８】
図１は本発明による既設トンネルの補修方法に用いるロックボルトの一例を示すもので、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）はその一部の拡大図、同図（ｃ）は底面図である。
【００１９】
図示例のロックボルト１は、外周面全長に転造ねじ２１を有するボルト本体２と、そのボルト本体２の先端部２ａおよび基端部２ｂにそれぞれ上記転造ねじ２１に螺合させて設けた円錐状の先端キャップ３およびナット４と、そのナット４の近傍において上記ボルト本体２に貫通させて設けたドームヘッド５およびベアリングプレート６と、上記ドームヘッド５と先端キャップ３との間にボルト本体２の外周を覆うようにして設けたシース７等よりなる。
【００２０】
上記ボルト本体２、先端キャップ３、ナット４、ドームヘッド５およびベアリングプレート６は、それぞれ鋼材等の金属で形成され、シース７は本例においてはポリエチレン樹脂等の合成樹脂管７１と、その合成樹脂管７１の下端部に嵌合接続した鋼管等の金属管７２とで構成されている。その合成樹脂管７１の金属管７２と反対側の端部は、先端キャップ３に設けた短筒部３ａに嵌合固着され、金属管７２の合成樹脂管７１と反対側の端部はドームヘッド５に溶接等で一体的に固着することによって互いに連通接続されている。
【００２１】
上記ドームヘッド５は、中空で偏平な略球状に形成され、シース７内への定着材の注入口としての機能を有し、そのドームヘッド５には定着材の注入孔１１が設けられている。また上記シース７の先端側には、定着材の吐出口としての吐出孔１２を設けたもので、図の場合は先端キャップ３の短筒部３ａに設けたが、シース７の先端キャップ３の近傍もしくはシース７と先端キャップ３との間に設けるようにしてもよい。さらに前記ベアリングプレート６は中央部が下向きに突出して開口した偏平な漏斗状に形成され、その開口部近傍に排気孔１３が設けられている。
【００２２】
図２は上記のロックボルト１を用いて既設トンネルを補強補修したトンネルＴの横断面図、図３はその一部の拡大図であり、本例はコンクリート等で形成した既設の覆工Ｆと地山Ｍとの間にある空隙Ａを貫通させてロックボルト１をトンネル横断面の放射方向に複数本打設したものである。
【００２３】
上記のような補強補修を施工するに当たっては、先ず図４（ａ）に示すように覆工Ｆと空隙Ａを貫通して地山Ｍ内にボアホールｈを形成し、そのボアホールｈ内に同図（ｂ）のようにロックボルト１を挿入する。その際、少なくとも覆工Ｆと地山表層部（地山内面）との間のボルト本体２をシース７で覆うようにするもので、例えば図示例のように覆工Ｆと地山表層部Ｍ１との間に空隙Ａがある場合には、少なくとも上記空隙Ａ内に位置するボルト本体２をシース７で覆う。本例においては上記の空隙部を含めてボルト本体２の略全長を合成樹脂管７１と金属管７２とからなるシース７で覆った構成である。
【００２４】
その状態で、ドームヘッド５に設けた注入孔１１から定着材Ｇを注入するもので、その注入孔１１からドームヘッド５内に流入した定着材Ｇは、合成樹脂管７１と金属管７２とからなるシース７内に順次流入し、そのシース７の内側に位置するボルト本体２が下から順に定着材Ｇで覆われて行く。その際、シース７内の空気は先端キャップ３に設けた吐出孔１２からボアホールｈ内に順次排出される。
さらに定着材Ｇを注入して同図（ｃ）のようにシース７とボルト本体２との間の空間全体に定着材Ｇが充填されると、ボルト本体２の略全長が定着材Ｇで覆われた状態となり、その状態から更に定着材Ｇを注入すると、吐出孔１２からボアホールｈ内に定着材Ｇが流入し、そのボアホールｈ内の上側から下に向かってシース７の外周面を定着材Ｇが覆うようにして順次充填されると共に、定着材Ｇの一部が地山内に浸透していく。
【００２５】
そして、地山Ｍ側のボアホールｈ全体に定着材Ｇが充填されると、引き続き空隙部Ａにおけるシース７の外周面を覆うようにして下降しながら覆工Ｆ側のボアホールｈを経て偏平漏斗状のベアリングプレート６内に流入する。その際、地山Ｍ側および覆工Ｆ側のボアホールｈ内の空気は、ベアリングプレート６に設けた排気孔１３から外部に排出され、ベアリングプレート６内に流入した定着材Ｇが上記排気孔１３から流出したところで定着材Ｇの注入を停止する。
【００２６】
その後、上記シース７内およびボアホールｈ内等に充填した定着材Ｇが固化することによって、既設の覆工Ｆと地山Ｍとを連結するようにしてロックボルト１が定着され、地山Ｍが補強されるもので、上記ロックボルト１を前記図２のようにトンネル横断面の放射方向に複数本打設すればトンネル外周に堅固なアーチ状の補強領域を形成することができる。
【００２７】
以上のように、少なくとも覆工Ｆと地山表層部Ｍ１との間、特に図示例のように覆工Ｆと地山表層部Ｍ１との間に空隙Ａがある場合には、その空隙Ａ内に位置するボルト本体２をシース７で覆い、上記ボルト本体２とシース７との間、およびシース外側のボアホールｈ内と、その周囲の地山Ｍ内に定着材を充填して固化させたことによって、上記ボルト本体２がシース７と、その内外両側の定着材とによって三重、もしくは空隙Ａによってシース７の外側に定着材が被覆されない箇所があったとしても、少なくとも二重に防護された状態となり、湧水や湧水中に含まれる腐食性成分によってボルト本体２が錆びるのを良好に防止できるものである。
【００２８】
なお前記の空隙Ａには、必要に応じてエアモルタル等の裏込め材を従来公知の要領で充填するもので、その充填作業は上記ロックボルト１の打設作業を行う前もしくは後のいずれでもよく、又いずれの場合においても裏込め材と覆工との間もしくは裏込め材と地山との間に水みちが残ってもボルト本体２は上記のように少なくとも２重に防護されているので腐食するおそれはないものである。
【００２９】
また上記実施形態においてはシース７を合成樹脂管７１と金属管７２とで構成したが、シース７の全長にわたって合成樹脂管のみ又は金属管のみで構成してもよい。また上記シース７は図５（ａ）に示すように周面に外方に突出する多数の突部７ａを有するもの、或いは同図（ｂ）のように緩やかにジグザグ状に屈曲したものでもよく、そのようなシースを用いると、定着強度を増大させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による既設トンネルの補修方法によれば、ロックボルト１のボルト本体２をシース７と定着材Ｇとで少なくとも２重に防護できるので既設のトンネル覆工Ｆと地山Ｍとの間に空隙や水みちが存在する場合にもボルト本体２が錆びるのを可及的に防止することが可能となり、耐久性や信頼性を大幅に向上させることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に用いるロックボルトの一例を示す縦断面図。
（ｂ）はその一部の拡大図。
（ｃ）はその底面図。
【図２】本発明により既設トンネルを補強補修したトンネルの横断面図。
【図３】図２の一部の拡大図。
【図４】本発明によるトンネル補修方法の施工プロセスの一例を示す説明図。
【図５】（ａ）および（ｂ）はシースの変更例を示す縦断面図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）従来の注入式ロックボルトの施工例を示す説明図。
【符号の説明】
１  ロックボルト
２  ボルト本体
３  先端キャップ
４  ナット
５  ドームヘッド
６  ベアリングプレート
７  シース
７１  合成樹脂管
７２  金属管
１１  注入孔
１２  吐出孔
１３  排気孔
Ｔ  トンネル
Ｆ  覆工
Ａ  空隙
Ｍ  地山
Ｍ１  地山表層部
Ｇ  定着材
ｈ  ボアホール
【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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