(57)【要約】【課題】簡略な構成で安全性が高く、合理的なトンネル覆工セグメント、トンネル覆工方法及びトンネル覆工体の補修方法を提供する。【解決手段】トンネル覆工セグメント１は、セグメント本体２と、ライニング材３とにより構成される。ライニング材３の裏面３ａ全面に、接合補助織物４ａが固着手段を介して固着されている。接合補助織物４ａは、毛足が長く、立体性を持たせた粗面状の３次元織物が用いられて、空隙部にセグメント本体２を構成するコンクリートが充填されるようにして、コンクリート内に埋設される構造となる。このため、ライニング材３とセグメント本体２との接合面には間隙が生じることなく、高い接合強度を持って一体化される。また、接合補助織物４ａもしくは接合補助織物４ａとライニング材３の間のプライマ層を切り離すことにより、セグメント本体２を破損させることなく、分離することが可能である。【選択図】　図１
2004011169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削後にトンネル覆工としてリング状に組み立てられる覆工セグメントであって、
鉄筋コンクリート造によりなるセグメント本体と、
該セグメント本体の内弧面全面を覆うように、セグメント本体と一体的に貼り付けられる合金製のライニング材と、
該ライニング材とセグメント本体との接合面全面に配される接合補助部材とにより構成され、
該接合補助部材には、粗面状の接合補助織物が用いられており、一方の面がセグメント本体の内弧面に埋設されるとともに、他方の面がライニング材の裏面に固着手段を介して固着されることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項２】
請求項１に記載のトンネル覆工セグメントにおいて、
前記接合補助部材には、接合補助織物に代わり、プライマ材が用いられることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項３】
請求項１に記載のトンネル覆工セグメントにおいて、
前記接合補助部材には、前記接合補助織物に加えて、前記プライマ材が用いられており、
前記接合補助織物が、セグメント本体との接合面となるライニング材の裏面の隅角部、もしくは縁部全面に配されて、固着手段を介して固着されるとともに、
前記プライマ材が、ライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項４】
請求項２に記載のトンネル覆工セグメントにおいて、
前記接合補助部材には、前記プライマ材に加えて、スタッドが用いられており、
複数の前記スタッドが、ライニング材の裏面に固着手段を介して千鳥配置、もしくは独立配置されて、前記セグメント本体に埋設されるとともに、
前記プライマ材が、スタッド、及びライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項５】
請求項４に記載のトンネル覆工セグメントにおいて、
前記接合補助部材のスタッドが、ライニング材の脱落時にはゼグメント本体にスタッドを残置して切り離されることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項６】
鉄筋コンクリートよりなるセグメント本体に、合金製のライニング材が内張りされたトンネル覆工セグメントのトンネル覆工方法であって、
トンネル掘進後にトンネル覆工セグメントをリング状に組み立ててトンネル内面を覆工し、その後、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成するセグメント本体の接合端面に第１のプライマ材を塗布する第１の工程と、
該第１のプライマ材が塗布された隣り合うセグメント本体の接合端面間に、前記ライニング材の表面と同一平面を形成する高さまで充填部材を充填する第２の工程と、
前記ライニング材の表面に第２のプライマ材を塗布した後、前記充填部材を跨ぐようにして、第２のプライマ材が塗布された隣り合うライニング材の表面に膜材を貼付し、目地部を形成する第３の工程とにより構成され、
前記第２のプライマ材及び膜材には、光硬化型材料が用いられることを特徴とするトンネル覆工方法。
【請求項７】
請求項６に記載のトンネル覆工方法において、
第２の工程において、該プライマ材が塗布されたセグメント本体の接合端面間に充填部材を充填したのち、織物付き帯材が、前記ライニング材と同一平面を形成するようにセグメント本体の接合端面間に配置され、
該織物付き帯材が、前記ライニング材と同様の材料よりなり、セグメント本体接合端面間に嵌合する大きさに成形された帯材と、
該帯材の一方の面に固着される接合補助織物とにより構成されることを特徴とするトンネル覆工方法。
【請求項８】
請求項１から５に記載のトンネル覆工セグメントを用いたトンネル覆工体の補修方法であって、
トンネル覆工セグメントのセグメント本体からライニング材を撤去し、セグメント本体の内弧面に付着した接合補助部材を取り除く第１の工程と、
前記セグメント本体の機能補修、及び断面補修を行う第２の工程と、
新たなライニング材を、接合補助部材を介してセグメント本体の内弧面に固着する第３の工程と、
請求項６に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を構築する第４の工程とよりなることを特徴とするトンネル覆工体の補修方法。
【請求項９】
請求項８に記載のトンネル覆工体の補修方法において、
第４の工程では、請求項７に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を修復、構築することを特徴とするトンネル覆工体の補修方法。
【請求項１０】
請求項８、９に記載のトンネル覆工体の補修方法において、
第３の工程で、新たなライニング材を、固着手段を介してセグメント本体の内弧面に固着する際に、トンネル内断面より大きい径を有する袋体に空気を充填し、該袋体により新たなライニング材をセグメント本体の内弧面に押圧することを特徴とするトンネル覆工体の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの内周を覆工する際に用いられるトンネル覆工セグメント、トンネル覆工方法及びトンネル覆工の補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、下水道トンネル等のシールド工法において、一次トンネル覆工材であるセグメント本体の内面に、合成樹脂製や合金製等のライニング材を予め一体成形した合成セグメントを使用し、トンネル内面のトンネル覆工を行うことにより、下水道トンネルの二次トンネル覆工に要求されるセグメント本体の防食性、内面の平滑性等を確保する工法が既に知られている。この工法によれば、ライニング材が、下水から発生する強酸（硫化水素）によるセグメントの劣化や腐食等を防ぐため、通常のコンクリート巻き立てによる二次トンネル覆工を省略することができる上、塗装や吹付による防食材の塗布作業や防食シート材の配置作業を省略することができる。
【０００３】
このような中、高い防食性や火災による延焼を生じることがない等、長期的に安定な支保工として、合金製の合成セグメントが着目されている。合金製の合成セグメントは、合金製のライニング材を、セグメント本体の内周面に一体成形したものであり、図９に示すように、ライニング材３におけるセグメント本体２との接合面には、スタッド１７が溶接により取り付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、合金製のライニング材３にスタッド１７を溶接すると、ライニング材３に断面欠損を生じ易く、ライニング材３の部材厚を設計厚よりも大きく取る必要が生じる。また、ライニング材３は、スタッド１７がセグメント本体２に埋設されることにより一体成形されたに過ぎず、ライニング材３とセグメント本体２とは、必ずしも面どうしで接しているとは限らない。このため、接合部に間隙が生じやすく、間隙に水が侵入するとライニング材３に対してスタッド１７の引抜力が生じてライニング材３が変形する等、合成セグメントが破損しやすい。
【０００５】
また、合金製の合成セグメントを用いてトンネル内面のトンネル覆工を行う際には、隣り合う合成セグメントの目地部に対して、トンネルの内側を流れる下水に対する止水性能や防食性能が求められるとともに、トンネルの外方より作用する外水圧に対する高い止水性能が求められる。その一方で、ライニング材の破損、脱落等が生じた際には、補修・復旧の容易性が求められており、簡略な構成でかつ安全性が高く、合理的な合金製の合成セグメントの覆工方法が求められている。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成で安全性が高く、合理的なトンネル覆工セグメント、トンネル覆工方法及びトンネル覆工体の補修方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトンネル覆工セグメントは、トンネル掘削後にトンネル覆工としてリング状に組み立てられる覆工セグメントであって、鉄筋コンクリート造によりなるセグメント本体と、該セグメント本体の内弧面全面を覆うように、セグメント本体と一体的に貼り付けられる合金製のライニング材と、該ライニング材とセグメント本体との接合面全面に配される接合補助部材とにより構成され、該接合補助部材には、粗面状の接合補助織物が用いられており、一方の面がセグメント本体の内弧面に埋設されるとともに、他方の面がライニング材の裏面に固着手段を介して固着されることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載のトンネル覆工セグメントは、前記接合補助部材には、接合補助織物に代わり、プライマ材が用いられることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載のトンネル覆工セグメントは、前記接合補助部材には、前記接合補助織物に加えて、前記プライマ材が用いられており、前記接合補助織物が、セグメント本体との接合面となるライニング材の裏面の隅角部、もしくは縁部全面に配されて、固着手段を介して固着されるとともに、前記プライマ材が、ライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載のトンネル覆工セグメントは、前記接合補助部材には、前記プライマ材に加えて、スタッドが用いられており、複数の前記スタッドが、ライニング材の裏面に固着手段を介して千鳥配置、もしくは独立配置されて、前記セグメント本体に埋設されるとともに、前記プライマ材が、スタッド、及びライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載のトンネル覆工セグメントは、前記接合補助部材のスタッドが、ライニング材の脱落時にはゼグメント本体にスタッドを残置して切り離されることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載のトンネル覆工セグメントの覆工方法は、鉄筋コンクリートよりなるセグメント本体に、合金製のライニング材が内張りされたトンネル覆工セグメントのトンネル覆工方法であって、トンネル掘進後にトンネル覆工セグメントをリング状に組み立ててトンネル内面を覆工し、その後、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成するセグメント本体の接合端面に第１のプライマ材を塗布する第１の工程と、該第１のプライマ材が塗布された隣り合うセグメント本体の接合端面間に、前記ライニング材の表面と同一平面を形成する高さまで充填部材を充填する第２の工程と、前記ライニング材の表面に第２のプライマ材を塗布した後、前記充填部材を跨ぐようにして、第２のプライマ材が塗布された隣り合うライニング材の表面に膜材を貼付し、目地部を形成する第３の工程とにより構成され、前記第２のプライマ材及び膜材には、光硬化型材料が用いられることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載のトンネル覆工セグメントの覆工方法は、第２の工程において、該プライマ材が塗布されたセグメント本体の接合端面間に充填部材を充填したのち、織物付き帯材が、前記ライニング材と同一平面を形成するようにセグメント本体の接合端面間に配置され、該織物付き帯材が、前記ライニング材と同様の材料よりなり、セグメント本体接合端面間に嵌合する大きさに成形された帯材と、該帯材の一方の面に固着される接合補助織物とにより構成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載のトンネル覆工の補修方法は、トンネル覆工セグメントのセグメント本体からライニング材を撤去し、セグメント本体の内弧面に付着した接合補助部材を取り除く第１の工程と、前記セグメント本体の機能補修、及び断面補修を行う第２の工程と、新たなライニング材を、接合補助部材を介してセグメント本体の内弧面に固着する第３の工程と、請求項６に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を修復、構築する第４の工程とよりなることを特徴としている。
【００１５】
請求項９に記載のトンネル覆工の補修方法は、第４の工程では、請求項７に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を修復、構築することを特徴としている。
【００１６】
請求項１０に記載のトンネル覆工の補修方法は、第３の工程で、新たなライニング材を、固着手段を介してセグメント本体の内弧面に固着する際に、トンネル内断面より大きい径を有する袋体に空気を充填し、該袋体により新たなライニング材をセグメント本体の内弧面に押圧することを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のトンネル覆工セグメント、トンネル覆工方法及びトンネル覆工体の補修方法を図１から図８に示す。
【００１８】
図１に示すように、トンネル覆工セグメント１は、セグメント本体２と、ライニング材３とにより構成される。セグメント本体２は、鉄筋コンクリートによりなり、覆工すべきトンネルの内径に応じた曲率半径でわん曲する断面が円弧形の厚肉の方形板状に成形されている。また、ライニング材３は、前記セグメント本体２の内弧面２ａに一体的に設けられるもので、セグメント本体２と同様に断面が円弧形で、薄肉の方形板状に成形されている。
【００１９】
該ライニング材３は、耐食性が高いＦｅを主成分として少なくともＮｉ、Ｃｒ、およびＭｏを含有した合金により形成されており、詳しくは主成分とされるＦｅの他に、Ｎｉの含有量が１４〜４６ｗｔ％、Ｃｒの含有量が１６〜２５ｗｔ％、Ｍｏの含有量が１〜４ｗｔ％とされ、望ましくは、Ｎｉの含有量が３７〜４５ｗｔ％、Ｃｒの含有量が１９〜２４ｗｔ％、Ｍｏの含有量が２．０〜３．５ｗｔ％とされている。また、これらの成分以外に、含有量１〜４ｗｔ％、望ましくは含有量１．５〜３．５ｗｔ％のＣｕや、総含有量０．１〜２．０ｗｔ％、望ましくは総含有量０．５〜１．２ｗｔ％のＮｂ、Ｔａ、およびＴｉの少なくともいずれか１種を適宜選択的に含有したものであってもよく、この場合にはＣｕとＮｂ、Ｔａ、およびＴｉの少なくともいずれか１種との双方を含有していてもよい。さらに、この合金には不純物として、含有量０．１ｗｔ％未満のＣ、含有量１．０ｗｔ％未満のＳｉ、含有量１．５ｗｔ％未満のＭｎ、含有量０．５ｗｔ％のＡｌ、含有量０．８ｗｔ％未満のＣａが含有されていてもよい。なお、このような合金よりなるライニング材３の部材厚は、セグメント本体２の部材厚に対して十分に小さく、本実施形態では０．１〜２ｍｍの範囲に設定されている。
【００２０】
これらライニング材３とセグメント本体２とは、接合部に隙間を与えることなく強固に接合させることを目的に、セグメント本体２との接合面となるライニング材３の裏面３ａと、セグメント本体２の内弧面２ａとの間に接合補助部材を介在させている。
【００２１】
ところで、一般にトンネル覆工体１５には、地下水下１０ｍに位置する場合において１ｋｇ／ｃｍ２、５０ｍに位置する場合において５ｋｇ／ｃｍ２程度の水圧が作用することが知られており、止水対策を講じていてもトンネル覆工体１５の内方に漏水が生じる場合もある。このため、トンネル覆工セグメント１は、前記ライニング材３とセグメント本体２との接合構成や、トンネル覆工体１５を形成する際の隣り合うトンネル覆工セグメント１との目地部９の構成に、各々十分な止水性能を確保するものの、漏水が生じた際のメンテナンスを容易に行えることを目的に、必要に応じてライニング材の脱落や剥がれが生じた際にも、セグメント本体２に大きな損傷を与えることなく、ライニング材３の取り外しを可能となる構成とすることも重要である。
【００２２】
したがって、前記ライニング材３とセグメント本体２との間に介在される接合補助部材は、ライニング材３とセグメント本体２とを強固に接合させる機能と、これらを比較的容易に分離できる機能の両者を有するものとしている。以下に、このような接合補助部材を用いたトンネル覆工セグメント１の事例を示す。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、ライニング材３の裏面３ａの全面には、接合補助部材として接合補助織物４ａが接着剤等の固着手段を介して固着されている。本実施の形態では、接合補助織物４ａに、毛足が長く、厚みのある立体性を持たせた３次元織物を用いており、立体的でポーラスな構造を有しているため、空隙率が高く軽量であるといった特徴を有するもので、一般には、パネル等の土木資材の裏面に取り付けており、裏面の空隙部にコンクリートを注入することにより強固に接合されることから、壁や天井面を形成するために用いられている。
【００２４】
このような接合補助織物４ａが固着されたライニング材３を用いたトンネル覆工セグメントの製造方法は、例えば、図２（ａ）に示すように、トンネル覆工セグメント１を製作するための型枠５に、接合補助織物４ａが固着された裏面３ａを上方に向けてライニング材３が配置され、図２（ｂ）に示すように、その上部にセグメント本体２を構成する鉄筋をあらかじめかご状に組んだかご鉄筋６や、図示しない継ぎ手及びセンターホール金具等が所定位置に配置された上で、コンクリートが打設されて、図２（ｃ）に示すように、トンネル覆工セグメント１が製造される。これにより、ライニング材３の裏面３ａ全面に固着された接合補助織物４ａは、空隙部にセグメント本体２を構成するコンクリートが充填されるようにして、コンクリート内に埋設される構造となる。このため、ライニング材３とセグメント本体２との接合面には間隙が生じることなく、高い接合強度を持って一体化されることとなる。
【００２５】
また、接合補助織物４ａを用いたトンネル覆工セグメント１は、接合補助織物４ａの根本を切断する、もしくは接合補助織物４ａとライニング材３の間のプライマ層に金属板等を差し入れて切り離すことにより、ライニング材３の再利用は困難であるものの、セグメント本体２を大きく破損させることなく、分離することが可能である。
【００２６】
なお、前記接合補助織物４ａは、本実施の形態で用いた３次元シートにこだわるものではなく、立体性を有するとともに軽量で空隙率が高く、前記ライニング材３への固着が容易であり、かつ間隙を生じることなくコンクリートに埋設されやすい部材であれば、織物や編み物、メッシュ物等何れの材料を用いても良い。また、一般には材質としてビニロンあるいはナイロン繊維が用いられている。
【００２７】
上述する構成によれば、ライニング材３の裏面３ａ全面に一様に固着された接合補助織物４ａが、セグメント本体２の内弧面２ａ全面に埋設される構成となるため、接合強度が高くライニング材３を安定的に固着することが可能となる。
【００２８】
また、ライニング材３とセグメント本体２との接合部に配される接合補助織物４ａの空隙部が、コンクリートで充填される構成となるため、接合部に止水性能が保持でき、ライニング材３の裏面３ａに生じやすい水みちの発生を防止することが可能なる。
【００２９】
さらに、ライニング材３への接合補助織物４ａの固着手段には、エポキシ樹脂系の接着剤等を用いれば良いため、薄肉に成形されているライニング材３に対して断面損傷等を与えることがない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
前記ライニング材３の裏面３ａに固着される接合補助部材には、図３（ａ）に示すように、遅延硬化型プライマ材４ｂが用いられており、ライニング材３の裏面３ａ全面に塗布されている。プライマ材は、一般に金属や高分子材料など，各種の素材に塗装や接着剤塗布を行う際に、塗料や接着剤の付着力を確保するために材料の表面に塗布するものである。本実施の形態では、ライニング材３の裏面３ａにプライマ材を塗布した後でも、トンネル覆工セグメント１の製造に係る作業時間を十分に確保できる硬化の遅い遅延硬化型プライマ材４ｂを用いている。
【００３１】
なお、本実施の形態において該遅延硬化型プライマ材４ｂとしては、コンクリートの打ち継ぎ用として一般に用いられているエポキシ樹脂系プライマが用いているが、これに限るものではなく、合金及びコンクリートの何れに対しても接着性が良く、硬化に時間を要するものであれば、何れを用いても良い。
【００３２】
これら接合補助部材４に遅延硬化型プライマ材４ｂを用いたトンネル覆工セグメント１の製造方法は、第１の実施の形態における接合補助織物４ａが固着されたライニング材３に代わり、遅延硬化型プライマ材４ｂが塗布されたライニング材３を裏面３ａを上方に向けて型枠５に配置した後、第１の実施の形態と同様の手順により製作される。これにより、ライニング材３とセグメント本体２と接合部には、前記遅延硬化型プライマ材４ｂが充填される構成となるため、間隙が生じることなく一体化される。また、平滑面であるライニング材３の裏面３ａに直接セグメント本体２を構成するコンクリートを打設する場合と比較して、接合強度が向上されるものである。
【００３３】
なお、遅延硬化型プライマ材４ｂを用いたトンネル覆工セグメント１は、ライニング材３とセグメント本体２の間の遅延硬化型プライマ材４ｂによる層に金属板等を差し入れて切り離すことにより、ライニング材３の再利用は困難であるものの、セグメント本体２を大きく破損させることなく、分離させることが可能である。
【００３４】
上述する構成によれば、平滑面であるライニング材３の裏面３ａ全面に一様に遅延硬化型プライマ材４ｂが塗布されるため、薄肉に成形されているライニング材３に対して断面損傷等を与えることがない。また、セグメント本体２との接合強度が向上されて、ライニング材３を安定的に固着することが可能となる。
【００３５】
また、ライニング材３とセグメント本体２との接合部が、遅延硬化型プライマ材４ｂにより充填される構成となるため、接合部に止水性能が保持でき、ライニング材３の裏面３ａに生じやすい水みちの発生を防止することが可能なる。
【００３６】
さらに、接合補助部材４に遅延硬化型のプライマ材４ｂを用いているため、トンネル覆工セグメント１の製造時におけるコンクリート打設までの作業時間を十分に取ることが可能になる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
前記ライニング材３の裏面３ａに固着される接合補助部材には、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、第１の実施の形態で用いた接合補助織物４ａ及び第２の実施の形態で用いた遅延硬化型プライマ材４ｂの両者が併用して用いられている。
【００３８】
図３（ｂ）では、接合補助織物４ａがライニング材３の裏面３ａで縁部全面に固着されており、ライニング材３の裏面３ａの露出面となっている領域には、遅延硬化型プライマ材４ｂが塗布される構成となっている。なお、センターホール７や、継ぎ手形成部８等のライニング材３の切り欠き部の縁部にも接合補助織物４ａを固着している。また、図３（ｃ）では、接合補助織物４ａがライニング材３の裏面３ａで隅各部にのみ固着されており、ライニング材３の裏面３ａ全面には、遅延硬化型プライマ材４ｂが塗布される構成となっている。
【００３９】
このような前記接合補助部材を用いたトンネル覆工セグメント１の製造方法は、図３（ｂ）（ｃ）に示すような接合補助部材が固着されたライニング材３を裏面３ａを上方に向けて型枠５に配置し、第１の実施の形態と同様の手順により製作される。これにより、ライニング材３とセグメント本体２と接合部に、前記遅延硬化型プライマ材４ｂが充填されるとともに、さらに縁部、もしくは隅各部に、接合補助織物４ａがコンクリート内に埋設される構成が形成されるため、ライニング材３とセグメント本体２の接合部に間隙が生じることなく、高い接合強度を持って一体化されることとなる。
【００４０】
なお、これらトンネル覆工セグメント１は、第１及び第２の実施の形態で示したように、接合補助織物４ａの根本を切断する、あるいは接合補助織物４ａとライニング材３の間で遅延硬化型プライマ材４ｂが形成する層に金属板等を差し入れて切り離すことにより、ライニング材３の再利用は困難であるものの、セグメント本体２を大きく破損させることなく、分離させることが可能である。
【００４１】
上述する構成によれば、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態で述べたセグメント本体２に対するライニング材３の固着安定性や、ライニング材３の裏面３ａにおける止水性能の向上等の効果のみでなく、図３（ｂ）の構成では、遅延硬化型プライマ材４ｂとコンクリートが混ざることにより生じる色むらを接合補助織物４ａにより隠すことができ、トンネル覆工セグメント１の仕上がり面の美観性を確保することが可能になる。
【００４２】
また、図３（ｃ）の構成では、遅延硬化型プライマ材４ｂを塗布したライニング材３に対して、接合補助織物４ａの設けられた端部を支持して搬送入を行えば良く、作業効率を向上できるとともに、作業中に遅延硬化型プライマ材４ｂがはがれるといった不具合を防止することが可能となる。
【００４３】
（第４の実施の形態）
前記ライニング材３の裏面３ａに固着される接合補助部材には、図４に示すように、従来より用いられているスタッド４ｃ、及び第２の実施の形態で用いた遅延硬化型プライマ材４ｂが用いられている。前記スタッド４ｃは、従来より鉄骨材や鋼板等の平滑面を有する部材とコンクリートとの接合強度を向上させることを目的に用いられるものである。
【００４４】
スタッド４ｃは、トンネルの外方における地下水の圧力が高い場合等に、セグメント本体２からライニング材３を引き剥がそうとする力に抵抗できるとともに、トンネルの内方からライニング材３に作用する摩擦力に抵抗できることを考慮して、その大きさやライニング材３の裏面３ａに固着される数量が設計される。これらスタッド４ｃは、ライニング材３の裏面３ａ全面に所定の間隔をもって千鳥配置されるか、もしくはライニング材３の裏面３ａの隅各部や切り欠き等の縁部等のみに独立配置されて、溶接等の固着手段により固着されている。さらに、図４に示すように、ライニング材３の裏面３ａ及びスタッド４ｃには、所定量の前記遅延硬化型プライマ材４ｂが塗布される構成となっている。
【００４５】
なお、前記スタッド４ｃを溶接によりライニング材３の裏面３ａに固着する場合には、ライニング材３の断面破損を防止するためライニング材３の部材厚を少なくとも０．６ｍｍ取る必要がある。
【００４６】
このような前記接合補助部材を用いたトンネル覆工セグメント１の製造方法は、スタッド４ｃが固着されたライニング材３の裏面３ａを上方に向けて型枠５に配置し、第１の実施の形態と同様の手順により製作される。これにより、ライニング材３とセグメント本体２と接合部に、前記遅延硬化型プライマ材４ｂが充填されるとともに、スタッド４ｃがコンクリート内に埋設される構成が形成されるため、ライニング材３とセグメント本体２の接合部に間隙が生じることなく、高い接合強度を持って一体化されることとなる。
【００４７】
上述する構成によれば、セグメント本体２に対するライニング材３の固着安定性を非常に強固なものとすることが可能となる。
【００４８】
しかし、このような構成は、先述したようにトンネル覆工セグメント１に対して補修等を行う必要が生じた際に、セグメント本体２からライニング材３を取り外すことが非常に困難であるといった欠点を併せ持つこととなる。このため、スタッド４ｃをセグメント本体２の内方に残したまま、ライニング材３のみを取り外すことが可能なように、スタッド４ｃとライニング材３との溶接による接合強度をあらかじめ低く設定しておく。
【００４９】
なお、補修等を行う際には、セグメント本体２にスタッド４ｃが残存する場合にも、セグメント表面を清掃するとともに平滑面に仕上げ、必要に応じて断面修復等を実施すれば、スタッドを持たない新たなライニング材を接着剤等を用いて容易に固着することが可能である。また、新たなライニング材にスタッド４ｃが有するものを用いる場合にも、セグメント本体２に残存するスタッド４ｃからはずれた位置にスタッド埋め込み用の孔をセグメント本体２に設けることにより、新たなライニング材を弾性接着剤等を用いて容易に固着することが可能である。
【００５０】
第１から第４の実施の形態に示したような、合金製のライニング材３があらかじめセグメント本体２に一体化されているトンネル覆工セグメント１は、二次覆工が施されることなく、トンネル掘削後の内周面にリング状に組み立てられて、トンネル覆工体１５が形成される。このとき、隣り合うトンネル覆工セグメント１間に形成される目地部９や、センターホール７及び継ぎ手形成部８等の切り欠き部は、トンネル覆工セグメント１の内方から外方に作用する止水性能や防食性能、及びトンネル覆工セグメント１の外方から内方に作用する外水圧に対する止水性能を確保した構成とする必要がある。
【００５１】
しかし、トンネル覆工体１５はトンネル供用後に、ライニング材３に損傷が生じたり、セグメント本体２との剥離等が生じた場合、あるいはセグメント本体２が損傷した場合等、トンネル覆工セグメント１に不具合が生じた場合には、修復作業を実施するために、ライニング材３をセグメント本体２から分離する必要が生じる。このため、隣り合うトンネル覆工セグメント１間に形成される目地部９において、隣り合うセグメント本体２間の接合構造は、接合性能が強固かつ安定した構成が求められるものの、隣り合うライニング材３間の接合部は、接合性能が強固でありながら、取り壊し後の修復が容易な簡略な構成が求められる。このようなライニング材３の万一の着脱を考慮した目地部９を有するトンネル覆工方法を以下に示す。
【００５２】
（第５の実施の形態）
図５に示すように、第１の工程として、トンネル掘進後にトンネル覆工セグメント１をリング状に組み立ててトンネル覆工体１５を構築し、その後、トンネル覆工セグメント１間の目地部９を形成するセグメント本体２の接合端面２ｂに第１のプライマ材１０を塗布する。ここで用いる第１のプライマ材１０としては、短時間で硬化が可能であり、また現場で過酸化物触媒などの危険物を取り扱うことによる危険や可使時間のトラブルがないものとして一般に知られている光硬化型系プライマや、湿気硬化型ウレタンプライマ、エポキシプライマ等が考えられるが、コンクリート内部に浸透しやすく、浸透した部分も速やかに硬化が可能なものであれば、何れのを用いても良い。
【００５３】
第２の工程として、該プライマ材１０が塗布されたセグメント本体２の接合端面２ｂ間に、前記ライニング材３の表面３ｂと同一平面を形成する高さまで充填部材１２を充填する。ここで用いる充填部材には、間隙部を充填する際に一般に用いられるパテ材を用いており、不飽和ポリエステル樹脂やビニールエステル樹脂等の無機系のフィラーを添加したもの、またはコンクリート構造物の充填材として一般に用いられている光硬化型系パテ材等が適しているが、防水性及び防食性を有し、短時間での硬化が可能であり、現場で過酸化物触媒などの危険物を取り扱うことによる危険や可使時間のトラブルがないものであれば何れを用いても良い。
【００５４】
第３の工程として、前記ライニング材３の表面３ｂ及び充填部材１２の表面に、第２のプライマ材１１を塗布し、この後、前記充填部材１２が充填された目地部９を跨ぐようにして、第２のプライマ材１１が塗布された隣り合うライニング材３の表面３ｂに膜材１３を貼付する。
【００５５】
本実施の形態では、第２のプライマ材１１には、可視硬化型ビスフェノールＡ型ビニルエステル等を主成分としたプライマ剤を用いている。また、膜材１３としては、ＦＲＰ成形やコンクリート構造物の補修、補強、防水等に広く用いられている樹脂と繊維強化材等からなるプリプレグシートに光硬化型を含浸させた光硬化型シートを用いている。光硬化型シートは、剛性が高く曲面形状にも成形可能で接着強度及び耐候性に優れた特徴を有している。なお、本実施の形態では、ビニールエステル樹脂を主原料とする光硬化型シートを使用しており、耐食性能をも有する材料としている。
【００５６】
該膜材１３として用いる光硬化型シートは、施工の前段階において、図７に示すように、一方の面に、光硬化型シートに含浸させた光硬化型樹脂の液漏れや溶剤の飛散防止のために、透明フィルム１３ａが貼り付けられているとともに、他方の面には上面に遮光用の着色透明フィルム１３ｂが貼り付けられた透明フィルム１３ａが貼り付けられて保存されている。
【００５７】
このように、第２のプライマ材１１と光硬化型シートよりなる膜材１３は、何れも光照射により硬化する物質である。したがって、第３の工程における膜材１３の貼付は、第２のプライマ材１１を隣り合うライニング材３の表面３ｂに塗布した後、膜材１３の一方の面に貼り付けられた透明フィルム１３ａを剥がし、前記目地部９を跨ぐように位置あわせを行った上で、空気だまりが生じないように配慮しながら隣り合うライニング材３の表面３ｂに膜材１３の一方の面を貼り付ける。この後、他方の面の着色透明フィルム１３ｂを剥がして光照射を行い、第２のプライマ材１１及び膜材１３の両者を光硬化した上で、他方の面に残った透明フィルム１３ａを取り除く。この作業により、図５に示すように、目地部９に光硬化型シートよりなる膜材１３が配置され、目地部９に防食性能及び防水性能が確保されたトンネル覆工体１５が形成される。
【００５８】
なお、第３の工程における光硬化型シートよりなる膜材１３の貼付は、このような作業手順にこだわるものではなく、第２のプライマ材１１を隣り合うライニング材３の表面３ｂに塗布した後、光照射を行い、第２のプライマ材１１を光硬化させたのち、膜材１３を上述する手順で配置し、再度光照射を行い光硬化させる手順としても良い。
【００５９】
また、本実施の形態において、膜材１３に用いる光硬化型シートにはガラスマットのプリプレグシートに可視光硬化型ビスフェノール型ビニールエステル樹脂を含浸させたものを用いているが、これにこだわるものではなく、剛性が高く曲面形状にも成形可能で接着強度及び耐候性に優れたものであれば、何れを用いても良い。
【００６０】
上述する構成により、トンネル覆工体１５の目地部９には、該目地部９を跨ぐようにして隣り合うライニング材３の表面３ｂに光硬化型シートよりなる膜材１３が貼り付けられるため、簡略な構成で、トンネルの内方から外方への止水性能が確保でき、水密性の高い構成とすることが可能となる。また、膜材１３として用いる光硬化型シートに防食性材料を用いることにより、トンネル覆工の目地部９にも防食性能を確保することが可能となる。
【００６１】
また、光硬化型シート１３の利用は作業性が良く、硬化も短時間で行われるので、工期短縮、工費削減に大きく寄与できるものである。さらに、光硬化型シート１３は、所定以上の外力により延びる性質を持つため、トンネル覆工セグメント１の配置位置にずれが生じた際にも、目地部９に必要なトンネルの内方から外方への止水性能、防食機能、及び外水圧に対する止水機能を維持することが可能となる。
【００６２】
（第６の実施の形態）
第５の実施の形態により形成されたトンネル覆工体１５について、前記目地部９にはパテ材による充填部材１２のみでなく、図６に示すように、該目地部９に嵌合する織物付き帯材１４を製作し、これを嵌合させても良い。該織物付き帯材１４は、前記ライニング材３と同様の材料よりなり、前記目地部９に嵌合する平面形状を有する帯材１４ａと、該帯材１４ａの一方の面全面に貼り付けられる織物１４ｂとにより構成されている。該織物１４ｂは、前記トンネル覆工セグメント１におけるセグメント本体２へのライニング材３の内張り時に、接合補助材として用いた接合補助織物４ａと同様の材料よりなるものを用いている。
【００６３】
該織物付き帯材１４は、第５の実施の形態で示したトンネル覆工法の第２の工程において、第１のプライマ材１０を塗布したセグメント本体２の接合端面２ｂ間に、所定量の充填部材１２を充填した後、前記織物付き帯材１４の織物１４ｂが充填部材１２に埋設され、織物付き帯材１４の他方の面が、隣り合うライニング材３の表面３ｂと、同一平面を形成するように織物付き帯材１４を目地部９に配置する。この後、第３の工程で、隣り合うライニング材３の表面３ｂ、及び織物付き帯材１４の他方の面にも第２のプライマ材１１を塗布し、第５の実施の形態と同様の手順で、前記膜材１３を貼り付ければよい。
【００６４】
上述する構成により、前記目地部９には表面に前記ライニング材３と同素材の帯材１４ａが配されることから、美観性が向上するとともに、前記膜材１３を塗布する際の第２のプライマ材１１の選定を容易に行うことが可能となる。
【００６５】
このような、第５及び第６の実施の形態で示したトンネル覆工方法により構築されたトンネル覆工体１５の補修方法を以下に示す。
第１の工程として、トンネル覆工体１５の内方で、前記ライニング材３またはセグメント本体２に不具合が生じている箇所近傍における光硬化型シートよりなる膜材１３をノミ状の工具を用いてひき剥がし、目地部９を破壊する。また、第１から第４の実施の形態で示したように、トンネル覆工セグメントに用いた接合補助部材に応じた方法により、ライニング材３をセグメント本体２より分離する。この後、セグメント本体２の内弧面２ａに残った接合補助部材をサンダーや高水圧等の除去手段を介して除去する。
【００６６】
第２の工程として、セグメント本体２における水の侵入路を特定し防水加工を施す、もしくはセグメント本体２に欠けや断面損傷がある場合には、断面修復を行う。
【００６７】
第３の工程として、新たなライニング材３の裏面３ａにエポキシ樹脂系等の弾性接着剤を配し、前記セグメント本体２に押しつけるようにして固着する。この後、第５または第６の実施の形態に示したトンネル覆工方法と同様の方法により目地部９を形成することにより、トンネル覆工体１５が修復される。
【００６８】
なお、トンネル覆工体１５の修復方法において、第３の工程でライニング材３をセグメント本体２に貼り付ける際には、トンネル覆工体１５の内周面を押圧することが可能な径を有するゴム製等の伸縮自在の袋体１６を用いて、ライニング材３の表面３ｂからライニング材３をセグメント本体２に押し付けることにより、これらを一体化させればよい。該袋体１６は、図８（ａ）に示すようにトンネルの断面全面を同時に押圧できる構成、または図８（ｂ）に示すようにトンネル断面の一部を押圧できる構成等、ライニング材３をセグメント本体２に貼り付けたい位置に所望の押圧力を作用させることができるものであれば、何れの形状を用いても良い。
【００６９】
上述する構成によれば、ライニング材３をセグメント本体２に対して所定の押圧力をもって容易に接合させることが可能となる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１に記載のトンネル覆工セグメントによれば、トンネル掘削後にトンネル覆工としてリング状に組み立てられる覆工セグメントであって、鉄筋コンクリート造によりなるセグメント本体と、該セグメント本体の内弧面全面を覆うように、セグメント本体と一体的に貼り付けられる合金製のライニング材と、該ライニング材とセグメント本体との接合面全面に配される接合補助部材とにより構成され、該接合補助部材には、粗面状の接合補助織物が用いられており、一方の面がセグメント本体の内弧面に埋設されるとともに、他方の面がライニング材の裏面に固着手段を介して固着されることから、ライニング材の裏面全面に一様に固着された接合補助織物が、セグメント本体の内弧面全面に埋設される構成となるため、接合強度が高くライニング材を安定的に固着することが可能となる。
【００７１】
また、ライニング材とセグメント本体との接合部に配される接合補助織物の空隙部が、コンクリートで充填される構成となるため、接合部に止水性能が保持でき、ライニング材の裏面に生じやすい水みちの発生を防止することが可能なる。さらに、ライニング材とセグメント本体とを分離する際には、接合補助織物を切断すれば良く、簡略な構成で強固な接合性能と、簡略な分離性能を併せもつため、トンネル覆工作業が容易なだけでなく、トンネル覆工体の修復作業も容易に行うことが可能となる。
【００７２】
請求項２に記載のトンネル覆工セグメントによれば、前記接合補助部材には、接合補助織物に代わり、プライマ材が用いられることから、薄肉に成形されているライニング材に対して断面損傷等を与えることがないとともに、セグメント本体との接合強度が向上されて、ライニング材を安定的に固着することが可能となる。また、ライニング材とセグメント本体の接合部が、プライマ材により充填される構成となるため、接合部に止水性能が保持でき、ライニング材の裏面に生じやすい水みちの発生を防止することが可能なる。
【００７３】
さらに、接合補助部材に遅延硬化型のプライマ材を用いているため、製造時におけるコンクリート打設までの作業時間を十分に取ることが可能になるとともに、遅延硬化型プライマ材を切り離すことにより、製造後のトンネル覆工セグメントからライニング材を取り外すことができる。
【００７４】
請求項３に記載のトンネル覆工セグメントによれば、前記接合補助部材には、前記接合補助織物に加えて、前記プライマ材が用いられており、前記接合補助織物が、セグメント本体との接合面となるライニング材の裏面の隅角部、もしくは縁部全面に配されて、固着手段を介して固着されるとともに、前記プライマ材が、ライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることから、遅延硬化型プライマ材とコンクリートが混ざることにより生じる色むらを、接合補助織物により隠すことができ、トンネル覆工セグメントの仕上がり面の美観性を確保することが可能になる。
【００７５】
また、ライニング材は、プライマ材を塗布したライニング材に対して、接合補助織物の設けられた端部を支持して搬送入を行えば良く、作業効率を向上できるとともに、作業中に遅延硬化型プライマ材が剥がれるといった不具合を防止することが可能となる。
【００７６】
請求項４に記載のトンネル覆工セグメントによれば、前記接合補助部材には、前記プライマ材に加えて、スタッドが用いられており、複数の前記スタッドが、ライニング材の裏面に固着手段を介して千鳥配置、もしくは独立配置されて、前記セグメント本体に埋設されるとともに、前記プライマ材が、スタッド、及びライニング材の裏面における露出面全面に塗布されることから、セグメント本体に対するライニング材の固着安定性を非常に強固なものとすることが可能となる。
【００７７】
請求項５に記載のトンネル覆工セグメントによれば、前記接合補助部材のスタッドが、ライニング材の脱落時には、セグメント本体にスタッドを残置して切り離されることから、先述したようにトンネル覆工セグメントに対して補修等を行う必要が生じた際に、セグメント本体の損傷を最小限に留めてライニング材を取り外す作業を容易に行うことが可能となる。
【００７８】
請求項６に記載のトンネル覆工セグメントの覆工方法によれば、鉄筋コンクリートよりなるセグメント本体に、合金製のライニング材が内張りされたトンネル覆工セグメントのトンネル覆工方法であって、トンネル掘進後にトンネル覆工セグメントをリング状に組み立ててトンネル内面を覆工し、その後、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成するセグメント本体の接合端面に第１のプライマ材を塗布する第１の工程と、該第１のプライマ材が塗布された隣り合うセグメント本体の接合端面間に、前記ライニング材の表面と同一平面を形成する高さまで充填部材を充填する第２の工程と、前記ライニング材の表面に第２のプライマ材を塗布した後、前記充填部材を跨ぐようにして、第２のプライマ材が塗布された隣り合うライニング材の表面に膜材を貼付し、目地部を形成する第３の工程とにより構成され、前記第２のプライマ材及び膜材には、光硬化型材料が用いられることから、簡略な構成で、トンネルの内方から外方への止水性能が確保でき、水密性の高い構成とすることが可能となる。また、膜材に防食性材料を用いることにより、トンネル覆工の目地部にも防食性能を確保することが可能となる。
また、第２のプライマ材及び膜材には、光硬化型材料が用いられることから、硬化が容易でかつ迅速に行えるので、貼付作業において作業性が良く工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００７９】
請求項７に記載のトンネル覆工セグメントの覆工方法によれば、第２の工程において、該プライマ材が塗布されたセグメント本体の接合端面間に充填部材を充填したのち、織物付き帯材が、前記ライニング材と同一平面を形成するようにセグメント本体の接合端面間に配置され、該織物付き帯材が、前記ライニング材と同様の材料よりなり、セグメント本体接合端面間に嵌合する大きさに成形された帯材と、該帯材の一方の面に固着される接合補助織物とにより構成されることから、前記目地部には表面に前記ライニング材と同素材の帯材が配されるため、美観性が向上するとともに、目地部とライニング材が同一材料により構成されるため、膜材の接合強度をさらに向上させることが可能となる。
【００８０】
請求項８に記載のトンネル覆工の補修方法によれば、トンネル覆工セグメントのセグメント本体からライニング材を撤去し、セグメント本体の内弧面に付着した接合補助部材を取り除く第１の工程と、前記セグメント本体の機能補修、及び断面補修を行う第２の工程と、新たなライニング材を、接合補助部材を介してセグメント本体の内弧面に固着する第３の工程と、請求項６に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を構築する第４の工程とよりなることから、セグメント本体を大きく破損することなくライニング材の撤去が行えるとともに、目地部の形成に作業性が良く、短時間で硬化する光硬化型材料よりなる第２のプライマ材や膜材を用いているため、作業が簡略化され、補修作業の煩雑性を解消することが可能となり修復作業の工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００８１】
請求項９に記載のトンネル覆工の補修方法によれば、第４の工程では、請求項７に示すトンネル覆工方法に従い、トンネル覆工セグメント間の目地部を形成し、トンネル覆工体を修復、構築することから、上記と同様に、ライニング材の撤去や取り付け等の作業が簡略化され、補修作業の煩雑性を解消することが可能となり、修復作業の工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００８２】
請求項１０に記載のトンネル覆工の補修方法によれば、第３の工程で、新たなライニング材を、固着手段を介してセグメント本体の内弧面に固着する際に、トンネル内断面より大きい径を有する袋体に空気を充填し、該袋体により新たなライニング材をセグメント本体の内弧面に押圧することから、ライニング材をセグメント本体に対して所定の押圧力をもって容易に接合させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合補助織物を用いたトンネル覆工セグメントを示す図である。
【図２】本発明のトンネル覆工セグメントの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の接合補助部材を用いたトンネル覆工セグメントを示す図である。
【図４】本発明の他の接合補助部材を用いたトンネル覆工セグメントを示す図である。
【図５】本発明のトンネル覆工体の目地部を示す図である。
【図６】本発明のトンネル覆工体の目地部の他の事例を示す図である。
【図７】本発明のトンネル覆工方法に用いる膜材の詳細を示す図である。
【図８】本発明のトンネル覆工体の修復方法を示す図である。
【図９】従来のトンネル覆工セグメントを示す図である。
【符号の説明】
１　トンネル覆工セグメント
２　セグメント本体
２ａ　内弧面
２ｂ　接合端面
３　ライニング材
３ａ　裏面
３ｂ　表面
４ａ　接合補助織物
４ｂ　遅延硬化型プライマ材
４ｃ　スタッド
５　型枠
６　かご鉄筋
７　センターホール
８　継ぎ手形成部
９　目地部
１０　第１のプライマ材
１１　第２のプライマ材
１２　充填部材
１３　光硬化型シート
１３ａ　透明フィルム
１３ｂ　着色透明フィルム
１４　織物付き帯材
１４ａ　帯材
１４ｂ　織物
１５　トンネル覆工体
１６　袋体
１７　スタッド
【図１】
2004011169.tif 000003
【図２】
2004011169.tif 000004
【図３】
2004011169.tif 000005
【図４】
2004011169.tif 000006
【図５】
2004011169.tif 000007
【図６】
2004011169.tif 000008
【図７】
2004011169.tif 000009
【図８】
2004011169.tif 000010
【図９】
2004011169.tif 000011