(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネル内面の軸方向に間隔をおいてアーチ支保を複数本設置し、該アーチ支保間に面部材を配置して既設トンネル内面を覆うようにした防護構造物において、
該アーチ支保は、周方向の端部に嵌合継手を備えた複数の円弧状のアーチ構成部材を直列に嵌合されて構成され、各アーチ構成部材の側面には前記面部材を装着する溝が形成されており、アーチ支保の下端部は固定手段によって既設トンネルに固定されており、
前記アーチ支保間に掛け渡す面部材は、アーチ構成部材の溝に装着可能な寸法の薄肉のパネルを用い、
少なくとも前記アーチ支保背面が密着手段を介してほぼ周方向全面に渡って既設トンネル壁面に密着され、
前記アーチ構成部材のトンネル内面側の一部に、面部材を前記溝内に挿入可能な面部材挿入口が少なくとも１箇所設けられていることを特徴とするトンネル覆工の剥落防護構造物。
【請求項２】
前記面部材は、金属板材，枠付きのメッシュ材あるいは金属とコンクリートとの合成構造パネル等のパネルであり、かつ既設覆工内面とほぼ同等の曲率に形成した幅広材または平板状の幅狭材からなるパネルが覆工内面とほぼ同曲率に配置されていることを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【請求項３】
前記面部材は、そのトンネル周方向縁端部にテーパー加工が施されて傾斜面を備えており、トンネル周方向に隣り合う面部材の傾斜面相互のくさび作用によりアーチ構成部材に圧着されてアーチ構成部材の溝内に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【請求項４】
トンネル周方向に隣り合う前記面部材相互は、トンネル周方向端部を相互にピン等により枢着接続され、面部材挿入口から連続的に挿入可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【請求項５】
前記アーチ支保の密着手段は、アーチ構成部材の背面に設けた柔軟性のある袋体を型枠として使用し、その袋体内にグラウト材を充填・固化されて構成されていることを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工強度を増加させて覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止したり、万一コンクリートの剥落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護する既設トンネル覆工内面の防護構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、鉄道トンネルや道路トンネルの覆工コンクリートの剥落事故が多く見られ、通過中の列車に損傷を与える例もでている。このため、各方面で既設トンネルの調査・診断が精力的に行われ原因究明が行なわれている。
現在のところ、覆工コンクリートの剥落原因は、トンネル建設時のコンクリート打設に伴うコールドジョイント、コンクリートの中性化、アルカリ骨材反応等が取ざたされているが明らかになっていない。
【０００３】
一方、トンネル内を通行する列車や車両に対する安全性の確保は、極めて重要であり、国をあげてその対策が検討されている。
従来の老朽化したトンネルの補修・補強対策については、「トンネル補強・補修マニュアル」：平成２年１０月（鉄道総合技術研究所）や、「変状トンネル対策工設計マニュアル」：平成１０年２月（鉄道総合技術研究所）がある。
【０００４】
これらのマニュアルでは、トンネルの変状原因に応じて十数種の対策工法が示され、適切なものを選定するようにされている。この対策工法のうち、覆工コンクリートの剥落対策として適用できるものは、▲１▼「当て板工法」と、▲２▼「鋼板接着工法」と、▲３▼「セントル補強工」とがある。
【０００５】
▲１▼「当て板工法」の場合は、剥落部の覆工内面に鋼製当て板（帯鋼、型鋼）を張り付け、ロックボルトで覆工コンクリートにアンカーした後、裏込め材を注入する工法で、局所的に補修する場合に適用される。
【０００６】
▲２▼「鋼板接着工法」の場合は、比較的新しい工法であって、覆工面に4.5mm標準厚の鋼板をエポキシ樹脂系接着剤で張付け、覆工コンクリートにアンカーボルトで固定する工法である。アンカーボルトは、7本／ｍ２ 程度に配置する。なお、
鋼板の端部は隣接鋼板と掛け渡して重ねた継手鋼板を接着剤とアンカーボルトで固定する。
【０００７】
▲３▼「セントル補強工」の場合は、図１５に示すように、トンネル覆工内面の形状と同じ形状に曲げ加工した100〜150mmサイズのＨ型鋼を、覆工内面に沿って適当な間隔で配置して強固なアーチセントル３０を構成し、覆工内面に適宜間隔毎にくさび（図示を省略した）で固定される補強工で、当て板、金網等と併用する場合が多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が対象とする鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルの覆工コンクリート剥落に対する保護工法では、トンネル内の車両通過の安全性を確保するため、保護部材等の設置は、建築限界をはみ出すことが許されない。また、鉄道トンネルでは、１日の作業時間が深夜の運行休止時間帯（２〜３時間あるいは数時間）に限られ、更に給電ケーブルや信号線等の障害物が多い等の制約条件がある。また、道路トンネルでは、迂回路がない場合、交通規制しながら工事する必要があり、迅速施工が重要な課題となる。
【０００９】
さらに、工事期間および対策工事の完成後においてトンネル内を通行する列車等の風圧および振動に対して、防護構造物が緩み等を生じないようにしなければならない。特にトンネル上部から防護構造物の部材等落下があってはならない。
【００１０】
従って、このような条件下で従来技術を適用しようとすると以下の課題がある。
前記従来技術の▲１▼「当て板工法」および▲２▼「鋼板接着工法」の場合は、剥落部の覆工内面に鋼製当て板（帯鋼、型鋼）を張り付けロックボルトで覆工コンクリートにアンカーするため、覆工コンクリートにロックボルト用の孔を穿孔する作業が伴い迅速施工ができない。また、劣化した覆工コンクリートでは、アンカー強度が確保できないため、健全なコンクリート面まではつる必要があり、更に作業時間が長くなってしまう。
【００１１】
この構造では、ロックボルトを使用しているため、ボルトの切断・アンカー抜けがあると、ボルトが落下してトンネル内を通過中の列車、車両に損傷を与えることも考えられる。
【００１２】
従来技術▲３▼「セントル補強工」の場合は、セントルと既設覆工の荷重伝達にくさびを用いているので、セントルは間隔をおいて配設されたくさびによる離散点支持状態になる。従って、セントル部材に作用する曲げ応力に抵抗し、圧縮力による座屈を防ぐため、トンネル覆工内面に、少なくとも厚さ100mm 以上の大型のＨ型鋼からなるアーチセントル３０を配置する必要があり、薄肉化に限界があった。建築限界に余裕がない場合は、セントル部の覆工をはつって、トンネル内空間を確保する必要があり、迅速施工が出来ないうえ、老朽化した既設覆工の剥落を促進する可能性がある。また、この構造で用いられているくさびは、振動により緩んで脱落する可能性があり、定期的な点検が欠かせない。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解消し、既設トンネルの覆工内面からの内面側への張出しを少なくして、建築限界を確保した防護構造物をアーチ支保とその間に掛け渡す面部材および密着手段とから構成したもので、迅速施工を可能としたトンネル覆工の剥落防護構造物を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る既設トンネル覆工内面の防護構造物は、以下を要旨としたものである。
（１）既設トンネル内面の軸方向に間隔をおいてアーチ支保を複数本設置し、該アーチ支保間に面部材を配置し既設トンネル内面を覆うようにした防護構造物において、
該アーチ支保は周方向に嵌合継手を備えた複数のアーチ構成部材に分割され、各アーチ構成部材の側面には前記面部材を装着する溝が形成されており、アーチ支保の下端は固定手段によって既設トンネルに固定されており、
前記アーチ支保間に掛け渡す面部材は、アーチ構成部材の溝に装着可能な寸法の薄肉のパネルを用い、
少なくとも前記アーチ支保背面が密着手段により周方向全面に渡って密着され、
前記アーチ構成部材のトンネル内面側の一部に、面部材を前記溝内に挿入可能な面部材挿入口が少なくとも１箇所設けられていることを特徴とするトンネル覆工の剥落防護構造物。
【００１６】
（２）前記面部材は金属板材、枠付きのメッシュ材、あるいは金属とコンクリートとの合成構造のパネルを用い、覆工とほぼ同等の曲率に形成した幅広材、または平板状の幅狭材を用いて覆工内面とほぼ同曲率に配置することを特徴とする（１）記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【００１７】
（３）前記面部材は、トンネル周方向縁端部にテーパー加工を施し、そのくさび作用により、アーチ構成部材の溝内に固定することを特徴とする（１）又は（２）記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【００１８】
（４）前記面部材は、トンネル周方向端部を相互にピン等により枢着して接続し、面部材挿入口から連続的に挿入可能とすることもできることを特徴とする（１）記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【００１９】
（５）前記アーチ支保の密着手段は、アーチ構成部材の背面に設けた柔軟性のある袋体を型枠として使用し、袋体内にグラウト材を充填・固化することを特徴とする（１）記載のトンネル覆工の剥落防護構造物。
【００２０】
【作用】
第１発明によると、下端を固定したアーチ支保背面を既設覆工に周方向全面に渡って密着させてアーチ支保の変形を拘束することにより、作用する曲げモーメントを低減させると共に座屈耐力を向上させているため、比較的曲げ剛性の低い薄肉部材でアーチ支保を構成できる。また、アーチ支保間に掛け渡す面部材にも薄肉部材を使用することにより、完成後の防護構造物の内面を建築限界内に納めることができる。
また、アーチ支保は、複数のアーチ構成部材に分割され、嵌合継手によって現場で容易に組み立てられる。アーチ構成部材断面の側端（長手方向端部）は面部材を装着する溝または段差が形成されており、該溝または段差は、施工時には面部材をスライドさせるガイドとなり、完成時には面部材受け部となるので面部材の設置、位置決めが容易に行える。
【００２１】
第２発明によると、側面に面部材装着用の溝を備えたアーチ構成部材からなるアーチ支保において、アーチ構成部材の内面側の一部に面部材を溝内に挿入可能なように切り抜いた面部材挿入口を少なくとも１箇所設けることにより、面部材を順次挿入し、スライドさせて設置作業が容易に行える。
【００２２】
第３発明によると、面部材は金属板材、枠付きのメッシュ材、あるいは金属とコンクリートの合成構造のパネルを用いることができ、それぞれのパネルの特性により使い分けたり、混在して使用することができる。すなわち、トンネル覆工の剥落防止機能に加えて、漏水の滴下を防止する必要があるときには板材を使用したり、既設覆工の目視検査が必要な箇所には枠付きのメッシュ材を使用したり、覆工強度の増加を期待するときには合成構造のパネルを使用することができる。
面部材が幅広の場合には、事前に覆工とほぼ同等の曲率に面部材を形成しておくことにより、能率よくアーチ支保に挿入することができる。また、面部材を幅狭にして軽量化して作業を容易にするとすることもできる。この場合は平板を用い近似的に覆工内面とほぼ同曲率に配置する。平板を用いると面部材の曲げ加工が不要で経済的である。
【００２３】
第４発明によると、面部材のトンネル周方向縁端部にテーパー加工を施しているため、溝付き断面のアーチ支保に１リングの面部材を挿入した後、打撃を加えたりジャッキ等の押出し手段により、面部材に周方向の圧縮力を与えて面部材端部のテーパー部（傾斜面）がくさび作用を生じて各面部材が固定される。なお、面部材の端部テーパーは両方とも同方向にして略平行四辺形としても、向きを変えて略台形としてもよい。なお、最後に装着する面部材は、トンネル内面側の幅が狭い略台形断面とし、隣り合う面部材とかみ合うように設置する。最後に面部材挿入用の切り込みは蓋をした方が望ましい。
【００２４】
第５発明によると、面部材はシャッター構造と同じくトンネル周方向端部を相互にピン接合して連続させた部材としているため、リール等に巻き取って保管又は運搬が可能である。また、アーチ支保に装着する際、挿入口から連続的に挿入を行うことができる。
【００２５】
第６発明によると、アーチ支保とトンネル覆工の間に充填されるグラウト材は、柔軟性があり所定範囲内で変形自在な袋体を型枠材として用いているため、アーチ支保と既設覆工を確実に密着させることができる。また、施工時に、充填材注入用のシール材の必要がなく、しかも漏れのトラブルを回避できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態と実施例とを図を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る防護構造物を、既設覆工コンクリートの剥落を防護するために、上部が円弧状（アーチ状）の既設鉄道トンネル３２の上部に設置した形態の全体構成を示す。
本発明の防護構造物Ｃは、上部が円弧状のトンネル覆工内面形状とほぼ相似形に湾曲した円弧状のアーチ構成部材１を嵌合継手３１で直列に連結してなるアーチ支保Ａが、トンネル軸方向に沿って、トンネル軸方向に直角な垂直面に位置するように、複数本、所定の間隔を開けてほぼ平行に設置され、前記アーチ構成部材１の両側面（トンネル軸方向の前面側および後面側）には、円弧状のアーチ構成部材１に沿った円弧状の連続した溝１５が設けられ、トンネル軸方向に隣り合うアーチ構成部材１の各溝１５に渡って面部材２の端部が嵌合装着されて、面部材２がアーチ構成部材１間に掛け渡されている。
【００２７】
この形態では、防護構造物Ｃを既設トンネル３２の上部アーチ部分３３の内側面のみに設置し、既設トンネル内コーナー部Ｂのコンクリート床面３４およびトンネル側壁３５に、下端部に取付け用座版３６ｃを有する脚部３および先端部に取り付け用フランジ３６ａを備えた水平な横向きの支持梁支承用アーム３６ｂを脚部３の上部に一体に設けた鋼製逆Ｌ字型（状）の支承部材３６における前記取付け用座版３６ｃおよび取り付け用フランジ３６ａをアンカーボルト３７により、それぞれコンクリート床面３４およびトンネル側壁３５に固定し、このように固定された支承部材３６がトンネル軸方向に所定の間隔をおいて、左右対称に対向するように配設され、かつ前記支持梁支承用アーム３６ｂには、予め縦板３６ｄが配置されてその下部が固定されている。
【００２８】
トンネル左側および右側の各支持梁支承用アーム３６ｂに渡って、それぞれ溝型鋼あるいは矩形断面部材等の支承上面４ａを備えた支持梁４がトンネル軸方向に延長するように載置され、前記縦板３６ｄの透孔に挿通されると共に支持梁４に設けた雌ねじ孔に螺合されたボルト３６ｅにより、支承部材３６に支持梁４を固定し、また前記各支持梁４には長手方向に所定の間隔をおいて、トンネル内側に縦板２４ａおよび必要に応じ外側にガイド付きバネ板４ｂが左右方向に間隔を置いて対向するように配置されて、これらの下部が溶接により固定され、かつトンネル両側の縦板２４ａが左右対向するように配置され、このように固定した支持梁４でアーチ支保Ａの下端部を支持すると共に、これに装着される面部材２およびグラウト等を含めた防護構造物Ｃ全体を支持して、トンネル側壁部の電力ケーブルや信号線５をかわしている。
【００２９】
前記支持梁４での防護構造物Ｃの支持構造は、前記各支持梁４に固定した縦板２４ａとガイド付きバネ板との間に最下段のアーチ構成部材１の下端部を載置して把持した状態で、前記縦板２４ａの透孔に挿通されると共に各最下段のアーチ構成部材１に設けた雌ねじ孔に螺合されたボルト４ｂによりアーチ支保Ａの下端部が固定されている。
【００３０】
支承部材３６が建築限界内に収まらないときは、図２に示すように、支持梁支承用アームを備えたブラケット１０をアンカーボルト３７等により既設覆工コンクリート壁６に固定し、アーチ支保Ａ下端を支持梁４およびブラケット１０を介して既設覆工コンクリート壁６に固定しても良い。
【００３１】
また、覆工コンクリート剥落に対する防護は、上部アーチ部分のみに施せば十分であるが、側壁部３５の剥落も防護対象とする場合は、アーチ支保Ａおよび面部材２の設置範囲を既設トンネル側壁下部まで延ばせばよい。
【００３２】
アーチ支保Ａは既設トンネル覆工コンクリート壁６との間に隙間を設けて設置され、後でこの隙間にグラウト材７を充填してアーチ支保Ａを周方向に一様にアーチ状の既設トンネル壁面６ａに密着させている。このグラウト材７の充填によるアーチ支保背面の密着性確保は、アーチ支保Ａの変形を拘束し、アーチ支保Ａの薄肉化を図る上で重要である。グラウト材７の充填手段については、後で詳述する。
【００３３】
本発明のアーチ支保Ａを構成するアーチ構成部材１は、鋼、ダクタイル鋳鉄、ステンレス等の金属製で、既設トンネル覆工内面とほぼ同曲率に湾曲させてある。そのトンネル周方向両端部には嵌合継手３１を備えており、差込接続によって接合できる。また、前記のようにアーチ構成部材１の側面には、面部材２を装着する溝１５またはこれの変形形態として段差部１６が設けられている。
【００３４】
次にアーチ構成部材１の嵌合継手３１について説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は嵌合継手の形態を示したものである。
図３（ａ）の場合は、差込継手であって、周方向に向かい合う各アーチ構成部材１の継手３１の凸部１１と凹部１２を嵌合し、凸部１１と凹部１２およびこれらの接合端面部分に塗付した接着剤等で接合するものである。凸部１１の突出長は、曲げモーメントを伝達するのに十分な長さを確保することが肝要である。
【００３５】
図３（ｂ）の場合は、PC鋼線１３を利用した接続方式であり、向かい合う継手３１には、位置あわせのための凸部１１と凹部１２が形成されている。また、アーチ構成部材１の断面の中央にはPC鋼線を挿通する貫通孔１８が設けられている。向かい合う継手の凸部１１と凹部１２を嵌合した後、貫通孔１８にPC鋼線１３を挿通し、図示しないジャッキ等によりPC鋼線１３に張力を与えることにより、アーチ構成部材１に圧縮力が作用し、部材相互が緊結される。なお、図示を省略するが、PC鋼線１３の両端部は、支持梁４または支持梁支持用アーム３６ｂに透孔を設けてこれに挿通した状態で、センターホールジャッキ等により緊張した状態で、支持梁４または支持梁支持用アーム３６ｂの下面に定着金具（図示を省略した）により定着される。
【００３６】
図３（ｃ）の場合は、図３（ａ）の方式の応用であり、アーチ構成部材１には、凸部１１を形成し、凸部１１の突出長の２倍の長さの貫通孔１４ａをもつ継手金物１４の両側から各アーチ構成部材１の凸部１１を差し込むと共に、接着剤等により固定して接合するものである。この方式では、加工の難しい凹部１２を別部材とすることにより、アーチ構成部材１および継手金物１４の製作を容易にし、製作精度を高めることができる。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｄ）はアーチ構成部材１の断面の形態を示したものである。
図４（ａ）の場合は、断面ほぼ工の字状のアーチ構成部材１とすることにより、その両側面に面部材２を装着する溝１５を形成したものである。
図４（ｂ）の場合は、アーチ構成部材１の外側面に面部材２を装着する段差部１６を形成したものである。
図４（ｃ）の場合は、図４（ａ）の応用例であり、アーチ構成部材１の中央部に空間２６を形成し、中空のアーチ構成部材１として、その軽量化を図ったものである。
図４（ｄ）の場合は、図４（ｃ）の応用例であり、アーチ構成部材１の中央部の空間２６にモルタル等１７を充填して高強度化を図ったものである。この形態では、中央部にPC鋼線１３を挿通する貫通孔１８を設けている。
【００３８】
図５の場合は、請求項２の実施形態で、アーチ構成部材１に設ける面部材挿入口９の作用を説明する図である。この形態では、側面に溝１５を形成したアーチ構成部材１を使用している。
挿入口９は、隣り合うアーチ支保Ａの相対する位置（同レベル位置）を溶断等により切り抜いて形成されている。挿入口９の形成は、アーチ支保Ａの組立後、現場で形成しても良いが、アーチ構成部材１の製作時に、予め切り抜いておいた方が精度も良く、迅速に施工できる。切り抜く大きさは、幅狭の面部材の場合は面部材２の幅より僅かに大きくする。また、幅広の面部材の場合は、曲率を有しているので、必ずしも面部材２の幅以上に渡って切り抜く必要はない。面部材２は、挿入口９からアーチ支保Ａの溝部１５に順次挿入され、該溝部１５をガイドとしてスライドさせて設置する。
【００３９】
図６〜図１０は面部材２の形態を示したものである。
図６の場合は、幅狭の板材２０からなる面部材２の形態である。面部材２のトンネル周方向端部１９には、トンネル軸方向に延長するようにテーパー加工を施して、一端側が相互に接近するように傾斜し、他端側が相互に離反するように傾斜する傾斜面１９ａが形成され、トンネル正面側の断面が台形断面となっている。
【００４０】
図７の場合は、幅広の面部材２で、枠２２付きのメッシュ材２１を使用した形態である。メッシュ材２１としてはエキスパンドメタルあるいは薄鋼板を格子状に組み立てたものを使用することができる。図示の場合は、面部材２のトンネル周方向端部１９にテーパー加工を施して、ほぼ平行な傾斜面１９ａが形成され、トンネル正面側の断面が略平行四辺形断面としている。
【００４１】
図８の場合は、幅狭の面部材２で、金属とコンクリートとの合成構造のパネルの形態である。この形態の合成構造パネルは、テーパー加工した枠２２と、トンネル内面側の薄肉鋼板等の金属板２２ａを型枠としてコンクリート２３を打設し、一体化したものである。図示の場合は、断面形状はトンネル周方向端部１９に，テーパー加工を施して、ほぼ平行な傾斜面１９ａが形成されたほぼ平行四辺形断面である。
【００４２】
図９の場合は請求項５の実施形態であり、面部材２のトンネル周方向端部にアーム２４ａを適宜の間隔で設け、面部材２相互を、前記アーム２４ａの部分で、相互にピン（横軸）２４で枢着し接続した幅狭の面部材２の例である。
【００４３】
図１０の場合は、幅狭の面部材２で、例えば板厚０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの薄鋼板を折り曲げ加工して、トンネル軸方向に延長するＴ字状のリブ２５ａを複数（図示の場合は２つ）備えたデッキプレート２５を使用し、トンネル周方向端部１９にはテーパー加工を施し、平行な傾斜面１９ａを備えた枠２２を使用した例である。デッキプレート２５を使用することにより、軽量でかつ強度の高い面部材２が得られる。
なお、図６から図１０に示す面部材２の構成要素（面部材２の巾と曲率との組み合わせ、傾斜面１９ａの構成、メッシュ部材２１、アーム２４ａと横軸２４による枢着、デッキプレート２５、あるいは複合パネル化など）を適宜組み合わせて、他の形態の面部材２を構成するようにしてもよい。
【００４４】
図１１（ａ）は、請求項４の実施形態で、トンネル周方向端部１９にテーパー加工を施した面部材２（図６の場合）の固定方法を説明した図である。溝付き断面のアーチ支保Ａに、トンネル周方向に隣り合う断面台形の面部材２が台形・逆台形と交互に配置され、面部材２を１リング分挿入した後、周方向に打撃を加えたり、図示しないジャッキ等の押し出し手段により、面部材２に周方向の圧縮力を与えることで、面部材２端部のテーパー部（傾斜面１９ａ）がくさび作用を生じて、各面部材２がアーチ支保Ａのフランジ内面に固定される。圧縮により面部材２が移動して生じた隙間は、例えば図１３に示すように、最下段の面部材２の下部に集中（集積）させるようにして、グラウト可能な袋体８ａを支持梁４と最下段の面部材２の間に配置して、前記袋体８ａに注入口８ｂからモルタル等のグラウト材７を充填・固化することにより、２点鎖線で示す状態にして最下段の面部材２を支持する等の閉塞手段により閉塞し、緩まないようにする。閉塞手段は、前記のような取り外し可能な手段とすれば、面部材２の交換等の必要が生じても容易に面部材を撤去できる。
【００４５】
なお、前記袋体８ａを設置する前において最後に装着する面部材２aについては、例えば図１１（ｂ）および（ｃ）に示すように、既設トンネル覆工６側が広い略逆台形断面とし、上下に隣り合う面部材２とかみ合うように設置する。挿入口９は、最後に蓋をした方が望ましい。
【００４６】
図１２は、アーチ支保Ａ背面のグラウト方法を説明した図である。
先に述べたように、グラウト材７の充填によるアーチ支保Ａ背面の既設トンネル壁面６ａに対する密着性確保は、完成後のアーチ構成部材１およびアーチ支保Ａの変形を拘束し、アーチ構成部材１およびアーチ支保Ａの薄肉化を図る上で重要である。
【００４７】
通常、グラウト材７の充填はシール材で仕切りを設けて注入する方法で行われているが、シール材のセットが困難で漏れが生じやすい。そこで、本発明におけるアーチ支保Ａ背面のグラウト材７の充填には袋体８を型枠として用い、施工の迅速化と確実性の確保を図った。
【００４８】
袋体８は柔軟性があって、注入したグラウト材７が内部に円滑に充填され、アーチ支保Ａ背面の隙間を埋めるものがよく、例えば合繊シート、テント生地を縫製したもの、ゴム等の材質を使用できる。ゴム製の袋体を使用する場合は、過剰な変形を拘束する外袋等と組み合わせ、２重袋にした方がよい。
図１２（ａ）の場合は、溝付き断面のアーチ構成部材１を使用し、アーチ支保Ａ背面の隙間を充填したときの一形態を示す断面図である。
図１２（ｂ）の場合は、アーチ構成部材１の外側のトンネル軸方向の前面側および後面側に段差部（段部）を備えた段差付き断面のアーチ構成部材１を使用した実施形態であり、アーチ支保Ａ背面のグラウト材７の充填により、面部材２をアーチ構成部材１に圧着するなどの固定を同時に行う方法の一形態を示す断面図である。
【００４９】
以上、本発明を、主として既設の鉄道トンネル覆工の剥落防止に適用した形態例を説明したが、道路トンネル等においても同様に適用できる。道路トンネルに適用する場合は、迂回路があればトンネル内の通行を閉鎖して施工容易となるが、片側通行可として施工する場合は、施工用の仮設材や装置を工夫する必要がある。
【００５０】
本発明を実施する場合、図１４に示すように、面部材２の背面側のほぼ全面にも、前記と同様に広幅の袋体８を配置して、これに発砲合成樹脂またはモルタル等のグラウト材７を充填して、各面部材２の変形を拘束するようにしてもよい。このようにすると、面部材２の変形が拘束されて、その薄肉化をはかることができるばかりでなく、合成化して、剥落防護構造物Ｃの剛性を高めることができる。
【００５１】
本発明の防護構造物を覆工強度の増加を目的として使用する場合、第１の実施形態のように、アーチ支保Ａ背面のみの裏込めでもよいが、第２の実施形態のように、面部材２の背面側のほぼ全面にも裏込めしたほうが有利である。
【００５２】
本発明を実施する場合、アーチ構成部材１のトンネル半径方向の厚さは、例えば５０ｍｍ程度で100mm以下の寸法に設定され、また面部材６の厚さは、例えば３０ｍｍ程度に設定される。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、
▲１▼アーチ支保と既設覆工とを周方向全面に渡って密着させて変形を拘束するようにし、アーチ支保下端部は固定手段で既設トンネルの覆工コンクリートに固定して支持することにより、アーチ構成部材に曲げ応力が発生せず、かつアーチ構成部材の座屈を防ぐことが出来るため、アーチ構成部材を薄肉にすることができるので、トンネルの内空断面の減少を建築限界内に納めることができる。
【００５４】
▲２▼アーチ構成部材の連結手段、アーチ支保と面部材の固定手段、アーチ支保と既設覆工の密着手段のいずれにも容易に一体化できる継手や手段を用い、かつ工事中や完成後に落下する可能性のあるボルトやくさび等の部材の使用を避けているため、安全性を確保でき、しかも迅速施工ができる。
【００５５】
▲３▼アーチ支保と既設覆工の密着手段として、柔軟性があり所定範囲内で変形自在な袋体を型枠として用いているため、施工時に充填材注入用のシール材の必要がなく、しかも漏れのトラブルを回避でき、迅速施工ができる。また、アーチ支保と既設覆工を確実に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって既設鉄道トンネルの上部に覆工コンクリートの剥落を防護する防護構造物を設置した形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】アーチ支保下端を支持するブラケットの例を示す斜視図である。
【図３】アーチ構成部材における嵌合継手の種々の形態を示す斜視図であり、（Ａ）はアーチ構成部材の嵌合継手として差込継手を使用した一形態を示す斜視図であり、（Ｂ）はアーチ構成部材の嵌合継手として、ＰＣ鋼線による緊結式継手を使用した一形態を示す斜視図であり、（Ｃ）はアーチ構成部材の嵌合継手として継手金物を使用した差込継手を使用した一形態を示す斜視図である。
【図４】アーチ構成部材の種々の断面形態を示したものであり、（Ａ）はアーチ構成部材の側面に面部材装着用の溝部を形成した場合のアーチ構成部材の一形態を示す断面図であり、（Ｂ）はアーチ構成部材の側面に溝部材装着用の段差部を形成したアーチ構成部材の一形態を示す断面図であり、（Ｃ）はアーチ構成部材の側面に面部材装着用の溝部を形成し、さらに中空断面としたアーチ構成部材の断面の一形態を示す断面図であり、（Ｄ）はアーチ構成部材の側面に面部材装着用の溝部を形成し、更に中空部にモルタルを充填するとともにＰＣ鋼線挿通用の貫通孔を形成したアーチ構成部材断面の一形態を示す断面図である。
【図５】アーチ構成部材における面部材挿入口を利用して面部材をセットする工程を示す説明用斜視図である。
【図６】面部材の一形態を示す斜視図であり、幅狭の板材を使用した面部材の一形態を示す斜視図である。
【図７】幅広の枠付きメッシュ材を使用した面部材の他の形態を示す斜視図である。
【図８】枠付きの合成パネルを使用した面部材の他の形態を示す斜視図である。
【図９】幅狭の板材を使用し、トンネル周方向にピン接続した連続した面部材の一形態を示す斜視図である。
【図１０】幅狭の枠付き板材としてデッキプレートを使用した面部材の一形態を示す斜視図である。
【図１１】端部テーパー付き面部材の固定方法の一形態を示す断面図であり、（Ａ）は  端部テーパー付き面部材の固定方法を示す説明断面図であり、（Ｂ）は挿入口付近における端部テーパー付き面部材の固定方法を示す断面図であり、面部材を挿入する直前および直後の状態を示し、（Ｃ）は面部材挿入後に傾斜面によるくさび作用により、アーチ構成用部材におけるフランジ内面に圧着されている状態を示す断面図である。
【図１２】アーチ支保背面の隙間を充填する手段の形態を示す断面図であり、（Ａ）は  溝付き断面のアーチ支保背面の隙間を充填する手段の一形態を示す断面図であり、（Ｂ）は段差部付き断面のアーチ支保背面の隙間を充填すると同時に面部材を固定する手段の一形態を示す断面図である。
【図１３】面部材下端の隙間を充填する手段の一形態を示すトンネル内空側から見た正面図である。
【図１４】アーチ支保および面部材の背面を全面に渡ってグラウト材を充填する場合の一形態を示す斜視図である。
【図１５】従来のセントル補強工の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ    アーチ支保
Ｂ    コナー部
Ｃ  防護構造物
１    アーチ構成部材
２    面部材
２ａ    面部材の最後の一枚
３    脚部
４    支持梁
２４ａ  縦板
４ｂ  ガイド付きバネ板
５    電力ケーブルや信号線
６    既設トンネル覆工
６ａ  アーチ状の既設トンネル壁面
７    グラウト材
８    袋体
８ａ    袋体
８ｂ  注入口
９    挿入口
１０    ブラケット
１１    凸部
１２    凹部
１３    PC鋼線
１４    継手金物
１４ａ  貫通孔
１５    面部材装着用溝部
１６    面部材装着用段差部
１７    モルタル等
１８    PC鋼線挿通用貫通孔
１９    周方向端部
１９ａ  傾斜面
２０    板材
２１    メッシュ材
２２    枠
２２ａ  薄肉金属板
２３    コンクリート
２４    ピン（横軸）
２５    デッキプレート
２５ａ  Ｔ字状のリブ
２６    空間
３０    セントル
３１  嵌合継手
３２  既設トンネル
３３  上部アーチ部分
３４  コンクリート床（面）
３５  トンネル側壁
３６  支承部材
３６ａ  取付用フランジ
３６ｂ  支持梁支持用アーム
３６ｃ  取付用座版
３７  アンカーボルト
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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