(57)【要約】【課題】トンネルなどのコンクリ−ト構造物の劣化部位の剥落防止を兼ねた補修、補強時などに用いられる保護パネル及び保護工法に係り、劣化部位が崩れた際にもトンネル内にその塊が落下・堆積することのない保護工法を提供する。【解決手段】トンネル構造物の一方の側壁から他方の側壁にかけて、周囲にフランジを備えた保護パネルを、当該周囲リブを対向させて添設し、かつ、この周囲リブ間を固着してパネル集積体となし、トンネル構造物側からの外力に対し、パネルにかかる軸力を周囲リブにて受けてパネル集積体全体に伝達・分散し、当該外力に耐え得る構造としたトンネル構造物の保護工法。１‥保護パネル、２‥窓部、３‥周囲リブ、４‥中央リブ、５‥周囲リブに開けられた穴、６‥楔部材、１５‥ボルト、ナット。【選択図】  図１１
2005023656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方形の平板面と、その四周に同一面側に立設した周囲リブと、該周囲リブには取り付け用ボルト穴が穿孔されたことを特徴とするトンネル構造物におけるプラスチック製の保護パネル。
【請求項２】
方形の平板面に、周囲リブ間を規則的に結ぶ中央リブが形成された請求項１記載のプラスチック製の保護パネル。
【請求項３】
各リブ間にパネルの表裏に貫通する多数の窓部を構成した請求項１又は２記載のプラスチック製の保護パネル。
【請求項４】
周囲リブの外面を鋭角の面とした請求項１記載のプラスチック製の保護パネル。
【請求項５】
トンネル構造物の一方の側壁から他方の側壁にかけて、請求項１に特定した保護パネルを、周囲リブを対向させて添設し、かつ、この周囲リブ間を固着してパネル集積体となし、トンネル構造物側からの外力に対し、パネルにかかる軸力を周囲リブにて受けてパネル集積体全体に伝達・分散し、当該外力に耐え得る構造としたことを特徴とするトンネル構造物の保護工法。
【請求項６】
周囲リブ間をボルト及びナットにて固着してパネル集積体とした請求項５記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項７】
周囲リブ間に硬化性注入材料を充填した請求項５又は６記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項８】
周囲リブ間に楔部材を嵌挿した請求項５乃至７記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項９】
トンネルの長手方向に対し複数のパネル集積体を構成した請求項５記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項１０】
トンネルの長手方向で隣り合うパネル集積体の各パネルは千鳥配置された請求項９記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項１１】
トンネルの長手方向に隣合うパネル集積体同士は、パネル周囲リブ間をボルト及びナットにて固着してパネル集積体とした請求項９記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項１２】
トンネル構造物がア−チ状を構成し、パネル集積体が固着された周囲リブを屈曲部とした略ア−チ状とした請求項５記載のトンネル構造物の保護工法。
【請求項１３】
パネル集積体の端部パネルはトンネル側壁に固定された請求項５記載のトンネル構造物の保護工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを構成するコンクリート構造物の保護パネル及び保護工法に関するものであり、たとえば、ア−チをなすトンネル構造物の剥落に対処する保護パネル及び保護工法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリート構造物については、コンクリートの中性化、アルカリ骨材反応、コールドジョイント等による劣化などが問題とされており、コンクリートにひび割れが生じたり、コンクリートの剥落の恐れがある場合には、その補修・補強が必要となる。そして、ひび割れ部位にコーキング材の注入、劣化部分をはつり取るなどの処理を施し、モルタルや樹脂を塗布する保護工法などがあるが、劣化した構造物の補強効果はほとんど期待できない。
【０００３】
さらに、コンクリート構造物の劣化部位の剥落防止を兼ねた保護工法としては、鋼板の貼付けまたはコンクリートによる内巻き工法が一般に採用されている。これらの工法は補強した部位に関しては補強効果は期待できるが、補強した近辺に対してはさほど補強効果はなく、たとえば、補強した部位の近辺からの剥落防止に関しては補強効果はない。そして、鋼板を用いた場合には重量が重く、作業能率や安全性に問題がある。
【０００４】
そして、コンクリートによる内巻き保護工法は、アンカーの打ち込み、鉄筋の配筋、型枠の組立て、コンクリートの打設、型枠の撤去と大がかりな工事となって、コンクリートの養生にも長期間を要し、この種の工事が短時間で終了したいという要請には答えられないのが現状である。
【０００５】
また、これらによる内巻き保護工法では、コンクリートの補強と剥落防止を期待できるが、既設コンクリートと内巻き材の境界面を目視することはできず、新たな亀裂の発生や劣化の進行を知ることはできないので、亀裂の発生や劣化の進行が懸念される部分の管理ができないという問題がある。
【０００６】
通常の生活に欠かせない場所におけるこれらの保護工法は、その作業の迅速性が必要とされている。特に自動車が行き交うトンネル内の作業はこれが長引けば交通の渋滞を引き起こし、鉄道などのトンネルにあっては、列車が通らない夜間の極く短い時間内で作業が完了しなくてはならないという制約もあり、養生が必要なコンクリ−トなどの打設は避けなければならない。
【０００７】
上述のような背景のもとに提案された技術として、特許文献１及び２に開示された保護工法がある。かかるコンクリート構造物の保護工法は、基本的にはパネル面内方向に網目状に配置される所定高さの多数の桁状部間に、パネル厚さ方向に延びる多数の中空部を形成してなる多数の補強パネルを、補強を必要とするコンクリート構造物の表面に固定し、補強面が前記中空部より透視できるようにしたものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２６２８４１号
【特許文献２】特開２００２−２５６７０８号
【０００９】
かかる技術は、比較的短時間に工事が完成し、維持管理が容易に行なえるコンクリート構造物の保護工法であり、従来の保護工法と比較して優れた工法となっている。しかるに、この保護工法にあっても改良が要請される面もあり、特にトンネルなどの表面がア−チとなっているコンクリ−ト構造物にこれを適応した場合には、その不具合も目立つ。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トンネルなどのたとえばア−チ状を構成するコンクリ−ト構造物の劣化部位の剥落防止を兼ねた補修、補強時などに用いられる保護パネル及び保護工法に係るものであり、特に、劣化部位が崩れた際にもトンネル内にその塊が落下・堆積することのないような保護工法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明の要旨は、トンネル構造物の保護パネルにかかるものであり、方形の平板面と、その四周に同一面側に立設した周囲リブと、該周囲リブには取り付け用ボルト穴が穿孔されたプラスチック製の保護パネルである。
【００１２】
第２発明の要旨は、トンネル構造物の保護工法にかかるものであり、トンネル構造物の一方の側壁から他方の側壁にかけて、第１発明（請求項１）にて特定した保護パネルを、周囲リブを対向させて添設して、好ましくは、この周囲リブ間を固着してパネル集積体となし、トンネル構造物側からの外力に対し、パネルにかかる軸力を周囲リブにて受けてパネル集積体全体に伝達・分散し、当該外力に耐え得る構造とした保護工法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１発明におけるプラスチック製のパネルは、方形の平板であって、四周を構成する周囲リブと、通常はその間を規則的に結ぶ中央リブが形成される。そして、パネルは単なるプレ−トであってもよいが、このましくは、各リブ間にパネルの表裏に貫通する多数の窓部を構成した格子状パネルであるのがよい。窓部を形成する際には、平面視で正方形、長方形、亀甲形、円形などが代表的なものである。さらにこの格子状パネルにあっては、外形を構成する周囲のリブと中央リブとは同形のものでも或いは厚さや背丈が異なる場合であってもよい。格子状パネルの場合には、かかる窓部からコンクリ−ト構造物の表面状態を目視・観察できるというメリットがあり、かつ、この窓部を介してコンクリ−ト構造物の劣化や剥落に対する対策もそれなりに対応できるものである。このようなことから、窓部の大きさは任意に決められるが、通常は２０〜１００ｍｍ程度とすることが好ましい。この窓部はまた保護パネルをコンクリ−ト構造物に固定する際に用いられることは勿論である。第１発明のパネルは、鋼材等との複合材であってもよいことは勿論である。
【００１４】
パネルについてさらに言えば、好ましくはガラス繊維補強のプラスチック製（ＦＲＰ）で、正方形又は長方形の外形を有するものである。基本的にはコンクリートの補修面、あるいは補強面に添設されるものであり、作業者が容易に取り扱えるよう幅が５０〜２００ｃｍ程度のものが好ましくい。長方形のパネルを採用する場合には、トンネルの長手方向に添って長辺側とし、トンネルの断面側は短辺側として添設して行くのが効果的である。
【００１５】
パネルの厚さは、トンネルの大きさや予想される外力の大きさにもよるが、所定の厚さ以上のものである必要があり、通常は３０ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上、さらにこのましくは、１００ｍｍ以上の厚さ（周囲リブの背丈）をもつのがよい。パネルに加わる外力がこの厚さ方向に伝わるため、この厚さ即ち外力の受圧面が大きい方がよいからである。
【００１６】
そして、通常は基本的には同一外形のパネルを使用するものであり、このましくは、トンネルの長手方向に隣り合って添設されたパネル集積体のパネル同士は千鳥配置された構造であって、隣り合う四枚のパネルのコ−ナ−が一カ所に集まらない構造としたものである。こうすることによって加わる外力が集中することなく、強度上大きな特徴がある。
【００１７】
そして、後述するようにア−チ状のトンネル構造面に保護パネルを接触させるために、周囲リブの外面を鋭角の面としておくのがよい。
【００１８】
次に、第２発明について述べるが、トンネル構造物が矩形状の断面をなす場合もあり、これに適用できることは勿論であるが、ここではトンネル構造物がア−チ状を構成する場合をもってその実施の形態について述べる。さて、第２発明のトンネル構造物の保護工法は、トンネル構造物、すなわちここではア−チ面に向かって平板のプラスチック製のパネルを略ア−チ状のパネル集積体とし、通常は、同様にトンネルの長手方向に対しパネル集積体を構成した保護工法である。そして、トンネル構造物の剥落などの外力に対し、パネル集積体にかかる軸力を周囲リブにて受けてパネル集積体全体に伝達・分散し、当該外力に耐え得る構造としたものである。
【００１９】
このように構成されたア−チ状を構成するトンネル構造物の保護工法にあっては、ほぼトンネルの断面形状に合わせた形状とするのがよく、通常は、保護パネル同士の固着部がトンネル構造物に接触するものである。かかるパネル集積体のパネルに加わる外力が全体のパネル集積体に伝わり、最終的にトンネルの側壁に端部パネルより伝わる。このように、パネル集積体はパネルに加わる外力をほぼ均一に受けることになる。したがって、コンクリ−ト構造物の一部に剥落があってもパネルの破壊には至らないものとなる。すなわち、パネル集積体がア−チ形状をなし、外力をトンネル周方向に軸力の形で伝達するとともに、パネル全体の剛性を高めることができることとしたものである。
【００２０】
パネルはア−チ状のトンネルにほぼ準じて集積体とするものであり、このために、パネルの周囲リブは外面を鋭角の面とし、当接した際にア−チ状をなす形状とするものである。好ましくは周囲リブを固着するのが良い。そして、パネルの周囲リブの面が直角である場合には、周囲リブ間に硬化性注入材料を充填したり、周囲リブ間に楔部材を嵌挿する手段も用いられ得る。パネルの間に挟まれる楔部材の厚さもパネルと同様の大きさで、隣合うパネルの隙間を埋めるため断面が略三角形状とするのがよい。なお、隣り合うパネルの周囲リブを固着する場合は、ボルト及びナットにて行われるのが通常である。
【００２１】
パネル集積体を構成する夫々のパネルは組み立て時にコンクリ−ト構造物に仮止めされるのがよく、仮止めは、パネルの平板面に穴を開けてアンカ−を打ち込む方法、格子状パネルの場合には、窓部を利用してアンカ−を打ち込む方法、逆に、窓部を塞ぎ、ここに穴を開けてアンカ−を打ち込む方法、窓部に係止部材を嵌め込み、これにアンカ−を打ち込む方法などがある。
【００２２】
パネル集積体の端部パネルがトンネル側壁の、通常は脚部に支持されるが、これは側壁にアンカ−止めにて固定されても、あるいは、これに固定された支持部材上に載置されてもよく、いずれにしても、トンネルを構成するコンクリ−ト構造物等の剥落などによる外力に起因する軸力による剪断力に対して耐力が十分であればよい。支持部材の形状は特に限定されるものではない。アンカ−止めについては、前記したパネルの仮止め方法がそのまま採用できる。
【００２３】
格子状パネルを止める係止部材の例としては、格子状パネルの窓部に対応する基部と、該基部より伸び窓部を構成するリブに係止される係止脚を備えた鋼製部材であり、基部にはアンカ−が打ち込まれるために予め貫通穴を備えておくのがよい。このましくは、基部はパネルの格子内に嵌り込む形状とするのがよく、係止脚はリブの側面にまで伸びる構造のものが好ましい。
【００２４】
なお、この第２発明のコンクリート構造物の保護工法は、トンネルの既設コンクリート構造物について、劣化部位の剥落防止を兼ねた補修、補強を目的として用いられる。さらに、第１発明におけるプラスチック製のパネルは、設置完了後でも部分的に取り外すことができるので、覆工コンクリ−トの変状が著しい場合や、ロックボルトによる地山安定化対策等を施す必要が生じた場合でも対応が可能である。また、十分な検討を行うことによって、覆工コンクリ−トの代替としての新設のトンネルへの適用も可能である。
【００２５】
【実施例】
以下、ア−チ状のトンネルに適用した例をもって第１及び第２発明を更に詳細に説明する。図１は第１発明のプラスチック製の保護パネルの平面図、図２は側面図、図３はＡ−Ａ線断面半裁図、図４はＢ−Ｂ線断面図である。１は格子状パネルであり、ガラス繊維補強されたポリエステル樹脂製である。そして、その外形は５００×１５００×１００ｍｍの長方形をなしている。設けられた窓部２は８×２４個の正方形の表裏に貫通する穴である。外形を区画する周囲リブ３の厚みは１５ｍｍ、中央リブ４の厚みは１０ｍｍである。なお、この場合、上記の図例では中央リブ４の背丈を全て一定（１００ｍｍ）としたが、場合によっては、後述するように、この一部を背丈の低いリブをもって構成してもよい。また、周囲リブ３にはボルトを挿通するための穴５が開けられており、ここにボルトが挿入され、ナットにて止められて格子状パネル１が順次固着され、パネル集積体を構成することになる。そして保護パネルがプラスチック製であるため、作業現場においてカッターなどで裁断、加工することも可能であり取扱いが容易である。なお、既に述べたように格子のないパネルであってもよいことは勿論である。
【００２６】
図５〜図６に示すものは格子状パネルの別例であって、図５は図３と同様の断面図、図６は図４と同様の断面図である。この例では中央リブの一部４１  の背丈を低く（１／４とした）した例であり、軽量化と成形のしやすさにある。
【００２７】
図７は第２発明の保護工法に用いられる楔部材６の一例であって、これまたガラス繊維補強されたポリエステル樹脂製である。断面形状は略二等辺三角形であり、長さは１５００ｍｍである。二等辺部７はほぼ１００ｍｍであり、この部位が上記の格子状パネル１の周囲リブ３、３間に挟まれ、ボルト及びナットにて連結されてパネル集積体が構成される。かかる楔部材６は格子状パネル１をなるべくトンネルの断面形状に添わせるべく、全体的に見て屈曲部を構成するものであり、この二等辺部７、７の頂角によってその特徴が発揮される。
【００２８】
トンネルの断面の曲面は一定のものではないことから、この角度の異なる数種の楔部材６を用意しておき、トンネルの形状、大きさなどを勘案して楔部材６が選択されることになる。なお、格子状パネル１の周囲リブ３に所定の角度を付けておくことも可能であり、さらには、周囲リブ３、３間に例えばエポキシ樹脂などの硬化性樹脂を注入して固定することもできる。
【００２９】
図８は第２発明の保護工法に用いられる係止部材８の一例であって、前記の窓部２に嵌め込まれる基部９とこれより垂直に伸びる一対の係止脚１０をもっており、この例では脚部１０はさらに水平１０ａにそして逆に曲げられた１０ｂものである。基部９が窓部２内に嵌め込まれた際、この脚部１０にてリブを掴むことになる。基部９にはアンカ−が挿入される穴１１が開けられ、ここにアンカ−が挿入固定されてトンネルを構成するコンクリ−ト構造物に止められる。
【００３０】
なお、係止部材８はこの例に限定されるものではなく、脚部１０が全周のリブを掴むもの（８１  ）、脚部１０は水平に伸びるだけのもの（８２  ）など、その形状は問わない。さらに、かかる部位に用いられるアンカ−にあっては、コンクリ−ト構造物中にそれ程深く打ち込まなくても格子状パネル１が落下しない程度で、コンクリ−トの剥落物が少ない状態でこれに耐え得る程度のものであれば十分である。アンカ−の配置間隔、覆工コンクリ−トの強度、アンカ−に作用する外力にもよるが、例えば、コンクリ−ト構造物に採用したアンカ−径の１０倍程度（Ｍ２０を採用した場合、２００ｍｍ程度）打ち込まれればよい。これは、前記したように基本的にコンクリ−トの剥落物による外力は格子状パネル全体（パネル集積体）で受けるからである。
【００３１】
図９は第２発明の保護工法に用いられる支持部材１２の一例であって、同様にガラス繊維補強されたポリエステル樹脂製であり、例えばトンネルの側壁の脚部にアンカ−ボルトなどによって固定される固定部１３とこれに対して水平に伸びる格子状パネルを載置するための支持部１４からなっている。なお、この支持部材１２にあっては、強度の面から根固めコンクリ−トや金属製のものも採用可能である。
【００３２】
図１０は第２発明の保護工法にてなされたア−チ状を構成するトンネル構造物の保護構造の全体図であり、図１１はその部分拡大断面図である。図１１中の（Ｂ）は図１１の（Ａ）における更に拡大図である。また、図１２の（Ａ）、（Ｂ）はトンネル内側より見た第２発明における保護構造の展開平面図である。そして、トンネルの側壁の脚部に固定された支持部材１４に対し、格子状パネル１１  の一方辺を載置しながら、係止部材８をもってアンカ−止めを行い、次いで、楔部材６を挟んで格子状パネル１２  を同様にアンカ−止めを行い、順次全体を構成しパネル集積体１６とするものである。楔部材６を挟んだ際には周囲リブ３、３はボルト及びナット１５を用いて連結固着するのが良い。図中、１０  はハ−フパネルである。なお、図１３は格子状パネル１１  をトンネルの側壁の脚部に固定する他の例であって、例えば、図８に示す係止部材８１  を用いて、窓部２を介して側壁にアンカ−止め１７固定されたものである。
【００３３】
格子状パネル１が長方形の場合には、その長手方向をトンネルの長手方向に合致させるものであり、しかもトンネルの長手方向に隣合うパネル集積体１６はその接合面を合致させることなく千鳥状にずらして強度の維持をするのがよい。尚、トンネルの長手方向に隣り合うパネル集積体１６にあっても、周囲リブ３、３をボルト及びナット１５にて固着できることは言うまでもない。
【００３４】
かかるパネル集積体１６は、基本的には楔部材６或はその近傍の周囲リブ３がコンクリ−ト構造物に接触することになり、このことは、楔部材６の種類によっては楕円、馬蹄形等任意の形状にもフィットさせることができることとなる。
【００３５】
【発明の効果】
第１発明のトンネル構造物の保護パネルによれば、その製法の簡便さは元より、施工作業時における取扱いも容易で、トンネル表面の保護部材として広い目的で使用可能である。
【００３６】
第２発明のトンネル構造物の保護工法によれば、構造自体が軽量となるだけでなく、パネル集積体が全体で外力を受けるためにより安全であり、格子状パネルの場合はコンクリ−ト構造物の表面を直接目視することができ、早期に対策を施すことが可能となる。そして、作業が容易で特別な技術の必要もなく、作業時間が短時間で終了し、交通渋滞を避けて作業が行われ、列車の走行にも影響が出ないという大きな特徴も兼ね備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１発明の保護パネルの平面図である。
【図２】図２は図１の側面図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は第１発明の保護パネルの別例を示す図３と同様の断面図である。
【図６】図６は図５における保護パネルの図４と同様の断面図である。
【図７】図７は楔部材の一例である。
【図８】図８は係止部材の一例である。
【図９】図９は支持部材の一例である。
【図１０】図１０は第２発明のトンネル構造物の保護構造の全体図である。
【図１１】図１２は図１０のパネル集積体の部分拡大断面図である。
【図１２】図１２はトンネル内側より見た第２発明の保護構造の展開平面図である。
【図１３】図１３は図１０において、係止部材を用いて保護パネルを固定した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１０  ‥保護パネル、
２‥窓部、
３‥周囲リブ、
４‥中央リブ、
５‥周囲リブに開けられた穴、
６‥楔部材、
７‥楔部材の二等辺部、
８、８１  、８２  ‥係止部材、
９‥基部、
１０、１０ａ、１０ｂ‥係止脚、
１１‥基部の開けられた穴、
１２‥支持部材、
１３‥固定部、
１４‥支持部、
１５‥ボルト、ナット、
１６‥パネル集積体、
１７‥アンカ−固定。
【図１】
2005023656.tif 000003
【図２】
2005023656.tif 000004
【図３】
2005023656.tif 000005
【図４】
2005023656.tif 000006
【図５】
2005023656.tif 000007
【図６】
2005023656.tif 000008
【図７】
2005023656.tif 000009
【図８】
2005023656.tif 000010
【図９】
2005023656.tif 000011
【図１０】
2005023656.tif 000012
【図１１】
2005023656.tif 000013
【図１２】
2005023656.tif 000014
【図１３】
2005023656.tif 000015