(57)【要約】【課題】トンネルの内面を効率良く補修する。【解決手段】ＦＲＰ製の天井板２、側面板３、４、底面板５は、トンネルの天井面、側面、底面に沿う形状を有している。天井板２、側面板３、４、底面板５には接合用のフランジ部６、７、８、９が形成されている。トンネル内に天井面、側面、底面に沿って天井板２、側面板３、４、底面板５を配置し、配置された天井板２、側面板３、４、底面板５の縁部と当接するフランジ部６、７、８、９とを、内側からビス１０によって固定することにより天井板２、側面板３、４、底面板５がトンネル１の内側に組み立てられる。組み立てた天井板２、側面板３、４、底面板５とトンネルの内周面との間隙にモルタル、発泡スチロール樹脂、発泡ウレタン樹脂などからなる裏込め材を充填する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内の天井面、側面、底面に沿う形状に分割された部材と、前記各部材に形成されたフランジ部と、前記各部材と前記トンネルの内周面との間隙に充填された裏込め材とからなることを特徴とするトンネル内面の補修構造。
【請求項２】
トンネル内の天井面、側面、底面に沿う形状を有する天井板、側面板、底面板を備え、前記天井板、側面板、底面板には接合用のフランジ部が形成されており、前記トンネル内に前記天井面、側面、底面に沿って配置された前記天井板、側面板、底面板の縁部と前記縁部と接合する前記フランジ部とを固定手段によって固定することにより前記天井板、側面板、底面板が前記トンネルの内側に組み立てられ、且つ、前記天井板、側面板、底面板と前記トンネルの内周面との間隙に裏込め材が充填されることを特徴とするトンネル内面の補修構造。
【請求項３】
前記天井板、側面板、底面板がＦＲＰからなっている請求項２記載のトンネル内面の補修構造。
【請求項４】
前記天井板、側面板、底面板の外側にリブおよび突起の両方、あるいは、いずれか一方が設けられている請求項２または３に記載のトンネル内面の補修構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、農業用水路、水力発電用水路や下水路などに使用され長年月の流水などのために劣化した水路トンネル等のトンネル内面の補修、特に、断面が非円形の構造のトンネルの補修構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
農業用水路、火力発電用水路や下水路などのトンネルを補修する工法として、従来、下記に示すような技術が開示されている。
【０００３】
トンネル内壁に型枠を嵌めこんでコンクリートを打設し養生硬化させた後、型枠を取外して更新する方法（以下、先行技術１という）。
【０００４】
トンネル寸法に合わせて工場で製作した分割構造の鋼板を現場溶接する方法（以下、先行技術２という）。
【０００５】
特許文献１に開示される補修構造。水路トンネルの長手方向に沿う細長いＦＲＰ板を、水密性を有する接合部材を介しトンネルの周方向に複数配置して、水路トンネルの内面を覆う。ＦＲＰ板は、アンカーボルト、ボルト、固定金具等の固定手段によってトンネル内に固定する（以下、先行技術３という）。
【０００６】
特許文献２に開示される補修方法。トンネル内面の天井面、側壁部分および底面に、天井板および平板をあてがい、これらの端面を付き合わせ、接合部材で接合し、トンネル内面（天上板および平板の内側）からアンカーボルトをトンネルの壁に打ち込んで天井板および平板をトンネル内に固定する。更に、天上板および平板の内側に型枠を嵌めこんで天井板および平板を仮支持し、トンネル内面と天井板および平板との間隙にセメントモルタルを充填し、セメントモルタルが硬化した後に型枠を取外す（以下、先行技術４という）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２８１８０７８号公報
【特許文献２】
特開平６−１８５１０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術には、下記に示す問題点がある。
【０００９】
先行技術１は、非常に時間と手間がかかる欠点がある。また、ひび割れやコンクリートの劣化等の問題がある。
【００１０】
先行技術２は、重量が大きく施工性が悪く、更に、内面処理を施さなければ水理性が悪く、腐食しやすいなどの欠点がある。
【００１１】
先行技術３は、任意の断面形状に対応できるよう作られているため、それ自体ではトンネルの断面形状を保持できない。そのため、トンネル内面にアンカーボルト等の固定手段を設置し固定しなければならないため工数がかかる欠点がある。
【００１２】
先行技術４は、天井板および平板を固定するためにトンネル内面にアンカーボルトを打ち込まなければならない。また、シール性を得るためには接合部材が必要である。また、セメントモルタルを充填するときは、型枠を嵌め込んで天井板及び平板を仮支持しなければならず時間と手間がかかり面倒である。また、この型枠は取り外さなければならずそのための時間と手間もかかる問題がある。
【００１３】
従って、この発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決し、老朽トンネルの内面を施工性良く補修することができるトンネル内面の補修構造を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、トンネル内の天井面、側面、底面に沿う形状に分割された部材と、前記各部材に形成されたフランジ部と、前記各部材と前記トンネルの内周面との間隙に充填された裏込め材とからなることに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、トンネル内の天井面、側面、底面に沿う形状を有する天井板、側面板、底面板を備え、前記天井板、側面板、底面板には接合用のフランジ部が形成されており、前記トンネル内に前記天井面、側面、底面に沿って配置された前記天井板、側面板、底面板の縁部と前記縁部と接合する前記フランジ部とを固定手段によって固定することにより前記天井板、側面板、底面板が前記トンネルの内側に組み立てられ、且つ、前記天井板、側面板、底面板と前記トンネルの内周面との間隙に裏込め材が充填されることに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記天井板、側面板、底面板がＦＲＰからなっていることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記天井板、側面板、底面板の外側にリブおよび突起の両方、あるいは、いずれか一方が設けられていることに特徴を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１〜５は、この発明の補修構造を水路トンネル内面の補修に適用した実施の形態に係る図面であり、図１は補修構造を構成する天井板、側面板、底面板の分解斜視図、図２は補修されたトンネルの横断面図、図３は補修されたトンネルの縦断面図、図４は、天井板、側面板、底面板を２単位組み立てた状態を示す斜視図、図５は、接合用フランジ部を示す断面図である。この発明の補修構造は、ＦＲＰ製の天井板２、側面板３、４、底面板５を供えている。天井板２はトンネル１の天井面に沿う形状に、側面板３および４は両側面に沿う形状に、そして、底面板５は底面に沿う形状に、それぞれ形成されている。
【００２０】
天井板２は、同素材（ＦＲＰ製）のフランジ部６を有している。天井板２の左右両側の縁部の外側のフランジ部６ａ、６ｂは、天井板２からトンネル内面形状に沿って突出して形成されている。手前側の弧状に湾曲した縁部の外側のフランジ部６ｃは天井板２の手前側に該天井板２とほぼ平行に該天井板２から突出して形成されている。
【００２１】
底面板５は、フランジ部９を有している。左右両側の縁部の外側のフランジ部９ａ、９ｂは、底面板５からトンネル内面形状に沿って突出して形成されている。手前側のやや弧状に湾曲した縁部の外側のフランジ部９ｃは底面板５の手前側に該底面板５とほぼ平行に該底面板５から突出して形成されている。
【００２２】
側面板３は、手前側の縁部の外側にフランジ部７を有している。フランジ部７は、側面板３とほぼ平行に該側面板３から突出して形成されている。側面板４は、手前側の縁部の外側にフランジ部８を有している。フランジ部８は、側面板４とほぼ平行に該側面板４から突出して形成されている。フランジ部を突出して形成したので、嵌合接触面積が増す。
【００２３】
天井板２のフランジ部６ａ、６ｂを側面板３、４の上部縁部に当接し、フランジ部６ａ、６ｂのインサートナット１９（図１、図５参照）、天井板２のビス穴２１（図１参照）を介してトンネル１の内側からビス１０によって、該フランジ部６ａ、６ｂと側面板３、４の上部縁部とをビス止めにより固定する。更に、底面板５のフランジ部９ａ、９ｂを側面板３、４の下部縁部に当接し、フランジ部９ａ、９ｂのインサートナット１９、底面板５のビス穴２１を介して該フランジ部９ａ、９ｂと側面板３、４の下部縁部とをトンネル１の内側からビス１０により固定する。これにより、トンネル１の内側に天井板２、側面板３、４、底面板５が組み立てられる。次いで、天井板２、側面板３、４、底面板５と既設トンネル１の内周面（内壁）との間隙に、裏込め材１７が充填される（図２、図３参照）。裏込め材としては、モルタル、発泡スチロール樹脂、発泡シリコン樹脂、発泡ウレタン樹脂などのグラウトを用いる。裏込め材１７はトンネル内側から裏込め材注入口１８、または、施工端前面のトンネル内面と補修部材との隙間より注入される。
【００２４】
次に、上記のように構成された本発明補修構造の施工例を示す。
【００２５】
老朽化した水路トンネル１の底面に底面板５を置き、底面板５に側面板３、４をビス１０によって組み立てる。側面板３、４の上に天井板２をのせ、側面板３、４に天井板２をビス１０によって組み立てる。かくして１単位の組み立てが完了する。
【００２６】
２単位目の組み立ては、底面板５を１単位目の底面板５の接合用フランジ部９ｃに合わせて組み立て、次に、天井板２を１単位目の天井板の接合用フランジ部６ｃに合わせて組み立て、その後、底面板５と天井板２との間に、側面板３、４を嵌め込むようにして組み立てる。
【００２７】
更に、３単位目以降も同様にして組み立てていく。
【００２８】
また、他の施工例として、天井板２、側面板３、４、底面板５を１単位組み立て、このように組み立てたものを１単位ずつ連結していく方法をとることもできる。
【００２９】
このようにして既設トンネル１の内側に天井板２、側面板３、４、底面板５を組み立てたら、組み上がった天井板２、側面板３、４、底面板５と既設トンネル１の内周面（内壁）との間隙に注入口１８から裏込め材１７を充填する（図２、図３参照）。これにより、既設トンネル１と組み上がった天井板２、側面板３、４、底面板５とが一体化される。
【００３０】
【実施例】
次に、接合用フランジ部の実施例について説明する。図６、図７は、この発明の接合用フランジ部の応用例を示している。図６は、皿ビスを用いた実施例である。本発明の補修構造によって補修後のトンネル内面、すなわち、補修後の天井板、側面板、底面板の内面に組み立て用ビス１０の頭が突出する（図５参照）のを防止するため、図６に示すように皿ビス１６を用いる。皿ビス１６を用いることにより補修後のトンネル１の内面（組み上がった天井板２、側面板３、４、底面板５の内面）の平滑性を保つことができる。接合用フランジ部の固定手段として、ビス以外にブラインドリベット、たたきリベットを用いてもよい。
【００３１】
補修後のトンネル内面の水密性が要求される場合は、接合用フランジ部にシーラー等を塗布してから組み立ててもよい。あるいは、接合用フランジ部にシール材を挿入してもよい。
【００３２】
次に、フランジ部と天井板、側面板、底面板の縁部との嵌合をより強固にする構成を以下に示す。図７も皿ビスを用いた実施例である。図７に示すように、側面板３の縁部に側面板突起部１３を形成し、一方、フランジ部６ａに、側面板突起部１３と嵌め合い可能な溝部１４とその先端のフランジ突起部１５とを形成し、該溝部１４内に側面板突起部１３を嵌合しビス（皿ビス）１６によりビス止めすることにより、側面板突起部１３とフランジ突起部１５とが関わりあって抜け難くなる。他のフランジ部も同様の構成とすることができる。
【００３３】
次に、補強用リブおよび突起について説明する。図８は、リブを示す図面である。図８に示すように、天井板２、側面板３、４、底面板５の外側（トンネル１の内周面側）の周面には、裏込め材を充填するときの圧力によるＦＲＰ製の天井板２、側面板３、４、底面板５の変形を防ぐために、同素材（ＦＲＰ製）からなる、所定幅を有する帯状のリブ１１が、一体成形により形成されている。リブ１１を設ける方向は、充填される裏込め材が全面に行き渡るように、図８に示すように複数本のリブを互いに平行に管軸直交方向に配する。あるいは、互いに平行に管軸方向に配してもよい。また、図８の斜視図では図示されていないが、底面板５にもリブが設けられ、該リブは、人のトンネル内の歩行に対する補強としても有効である。
【００３４】
図９、図１０は、突起を示す図面である。図９、図１０に示すように、天井板２、側面板３、４、底面板５の外側（トンネル１の内周面側）には複数の突起１２が設けられている。突起１２は、組み上がった天井板２、側面板３、４、底面板５とトンネル１の内周面（内壁）との間隙を所定間隔に保持するスペーサとして機能するとともに、補強材としても作用する。この突起１２は、同素材（ＦＲＰ製）あるいは樹脂や木製などからなっている。底面板５には突起１２が特に密に設けられており、人のトンネル内の歩行に対する補強としても有効である。
【００３５】
以上、リブまたは突起を設けた実施例を示したが、本発明においては、リブおよび突起を両方設けてもよい。
【００３６】
上記に述べた本発明補修構造の作用をまとめると下記の通りである。
【００３７】
１  天井板、側面板、底面板の組み立ては特別な技術を必要とせず、ビス止めによって天井板、側面板、底面板の縁部とフランジ部とを固定するだけであり、この組み立てと裏込め材の注入作業とにより容易にトンネル内面の補修作業ができ作業時間も短かい。
【００３８】
２  組立部材（天井板、側面板、底面板）にフランジ部を形成し、部材フランジ部と他部材の縁部とがラップする嵌合方式なので、嵌合時の接触面積が増し水密性があり、更に、シール材、充填剤の作業が容易となり水密性が向上する。
【００３９】
３  天井板、側面板、底面板からなる分割タイプなので、搬送、組立てが容易である。トンネル内面の形状に沿った形状の天井板、側面板、底面板を用いることにより、トンネル断面形状と同形状の補修面が得られる。
【００４０】
４  天井板、側面板、底面板を軽量なＦＲＰ製とすることにより、重機が搬入できないような小さな断面のトンネル内でも、手作業だけで補修面の組立てが可能である。
【００４１】
５  接合フランジ部にシーラーを塗布しまたはシリコン樹脂等の防水剤を充填してから組み立て、あるいは、シール材を用いることにより水密性を確保することができる。
【００４２】
６  天井板、側面板、底面板の組み立てはトンネル内側からの作業のみで可能なため、トンネル内壁と補修面の外側（裏面）とのスペースが少なくてすみ、トンネル断面積の減少も非常に少なくてすむ。
【００４３】
７  接合用フランジ部を設けた構造のため、施工誤差を調整しやすい。
【００４４】
８  トンネル内に天井板、側面板、底面板を組み立てて自立させる構成のため、従来、天井板、側面板、底面板をトンネル内壁の地山に固定するため用いていたアンカー打込み作業が不要となり作業効率が大幅に向上する。
【００４５】
９  天井板、側面板、底面板の外側にリブを設けることにより、強度を得ることができる。
【００４６】
１０  天井板、側面板、底面板の外側に突起を設けることにより、トンネル内壁と天井板等の部材との間隔を一定に保持することができる。更に、突起により強度を得ることができる。
【００４７】
１１  トンネル断面形状に分割したＦＲＰ製とすることによりアンカーボルトで固定する必要がない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、老朽化したトンネル内に天井板、側面板、底面板を配置し、接合用フランジ部を介してビス止めにて組立て、裏込め材を充填することにより補修工事を完了でき、トンネル補修工事が非常に簡略化され、また、トンネル断面に合わせた部材をＦＲＰにて製作することができるため、トンネル断面積の減少も少なくてすみ、仕上がり内面を平滑にすることができるため流下効率も良くなり、かくして、有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る補修構造を構成する天井板、側面板、底面板の分解斜視図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態に係る補修されたトンネルの横断面図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態に係る補修されたトンネルの縦断面図である。
【図４】図４は、この発明の実施の形態に係る補修構造を構成する天井板、側面板、底面板からなる構成体を２単位組み立てた状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、この発明の実施の形態に係る接合用フランジ部を示す断面図である。
【図６】図６は、この発明の実施例に係る接合用フランジ部の応用例を示す断面図である。
【図７】図７は、この発明の実施例に係る接合用フランジ部の応用例を示す断面図である。
【図８】図８は、この発明の実施例に係る補修構造を構成する天井板、側面板、底面板の外側に補強用リブを管軸直交方向に設けた状態を示す斜視図である。
【図９】図９は、この発明の実施例に係る補修構造を構成する天井板、側面板、底面板の外側に突起部を設けた状態を示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施例に係る天井板、側面板、底面板の外側に突起部を設けた状態を示すトンネルの横断面図である。
【符号の説明】
１  トンネル
２  天井板
３、４  側面板
５  底面板
６  天井板のフランジ部
７、８  側面板のフランジ部
９  底面板のフランジ部
１０  ビス
１１  補強リブ
１２  突起
１３  側面板突起部
１４  溝部
１５  フランジ突起部
１６  皿ビス
１７  裏込め材
１８  裏込め材注入口
１９  インサートナット
【図１】
2004204554.tif 000003
【図２】
2004204554.tif 000004
【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】
2004204554.tif 000009
【図８】
2004204554.tif 000010
【図９】
2004204554.tif 000011
【図１０】
2004204554.tif 000012