(57)【要約】【課題】トンネルの形状に合わせることが容易なトンネル補強用の折れ曲がり接合可能な薄板パネル、及び、これを用いたトンネルの補強工法を提供する。【解決手段】複数の薄板パネル１０を接合して薄板パネル集積体４０を構成し、既設トンネル５０の損傷した覆工コンクリート内面の補強に用いるための薄板パネル１０であって、基材が薄板部材１２であり、トンネル周方向に接合させるために、薄板部材１２のトンネル軸方向をなす２辺のうちの１辺の端部に円弧状凸部１４を設け、他の１辺の端部に円弧状凹部１６を設け、トンネル周方向に隣り合う薄板パネル１０のそれぞれ円弧状凸部１４と円弧状凹部１６とを接合することにより、薄板パネル１０を覆工コンクリート内面の形状に合わせて折れ曲がり接合できるようにする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板パネルを接合して薄板パネル集積体を構成し、トンネルの損傷した覆工コンクリート内面の補強に用いるための薄板パネルであって、
基材が薄板部材であり、
トンネル周方向に接合させるために、薄板部材のトンネル軸方向をなす２辺のうちの１辺の端部に円弧状凸部を設け、他の１辺の端部に円弧状凹部を設け、
トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凸部と円弧状凹部とを接合することにより、薄板パネルを覆工コンクリート内面の形状に合わせて折れ曲がり接合できることを特徴とする折れ曲がり接合可能な薄板パネル。
【請求項２】
複数の薄板パネルを接合して薄板パネル集積体を構成し、トンネルの損傷した覆工コンクリート内面の補強に用いるための薄板パネルであって、
基材が薄板部材であり、
トンネル周方向に接合させるために、薄板部材上に板状のトンネル周方向補強部材を設け、
該トンネル周方向補強部材の一端に円弧状凸部を設け、他端に円弧状凹部を設け、
トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凸部と円弧状凹部とを接合することにより、薄板パネルを覆工コンクリート内面の形状に合わせて折れ曲がり接合できることを特徴とする折れ曲がり接合可能な薄板パネル。
【請求項３】
前記薄板パネルの折れ曲がり接合部が、トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凹部に円弧状凸部を挿入するタイプのもので、挿入後、トンネル周方向に抜けない構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の折れ曲がり接合可能な薄板パネル。
【請求項４】
トンネル軸方向に接合させるために、前記薄板パネルにおいて、薄板部材のトンネル周方向をなす２辺の所定の位置にボルト接合継手用の孔を開け、トンネル軸方向に隣り合う薄板パネルを、継手板、ボルト、ナットにより、ボルト接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の折れ曲がり接合可能な薄板パネル。
【請求項５】
トンネル軸方向に接合させるために、前記薄板パネルにおいて、薄板部材のトンネル周方向をなす２辺のうちの１辺の所定の位置に、軸方向挿入型オス継手を設置した板状のトンネル周方向補強部材を配置し、他の１辺の所定の位置に軸方向挿入型メス継手を設置した板状のトンネル周方向補強部材を配置し、トンネル軸方向に隣り合う薄板パネルを軸方向挿入型継手により接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の折れ曲がり接合可能な薄板パネル。
【請求項６】
トンネル周方向およびトンネル軸方向に隣り合う前記薄板パネルを順次接合して一体化させたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の薄板パネルの集積体。
【請求項７】
トンネルの覆工コンクリート内面に請求項６記載の薄板パネルの集積体からなる新しい覆工を構築し、
トンネルと該薄板パネルの集積体との隙間に充填材を充填して、トンネルと前記薄板パネルの集積体とを一体化することを特徴とするトンネルの補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折れ曲がり接合可能な薄板パネル及びトンネルの補強工法に係り、特に、既設トンネルの補強に用いるのに好適な、折れ曲がり接合可能な薄板パネル、及び、これを用いたトンネルの補強工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既設のトンネルにおいて、覆工コンクリートのひび割れや剥落、漏水などの変状が見られる場合には、補修・補強対策が必要となる。
【０００３】
従来技術１として、図１３に示す如く、既設トンネル５０の変状が生じた部分の覆工内面に鋼板５２をアンカーボルト５４などで固定し、裏込め材としてモルタルや樹脂等の充填材５６を注入する鋼板当て板工法が挙げられる。
【０００４】
又、従来技術２として、特許公報１に記載の既設トンネルの内張設置方法および内張設置装置がある。この方法は、既設トンネルの内周壁断面よりもわずかに小さい相似形の内張材（鋼板、強化プラスチック）を分割製作し、既設トンネル内の所定の位置で内張材を拡径し、設置済の内張材に溶接接合し、最後にグラウト充填するものである。
【０００５】
【特許文献１】特公平３−６８２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術１は、１枚、１枚の鋼板が独立した構造となっており、局所的な補修を前提とした構造となっている。そのため、変状箇所が明確でない場合には、十分な補修効果が得られない可能性がある。更に、劣化した覆工内面にアンカーボルト５４用の孔をあける必要があるため、安全上、あるいは作業環境上の問題を有している。
【０００７】
一方、従来技術２は，既設トンネルの内周壁断面よりもわずかに小さい相似形の内張材を曲げ加工する必要がある。しかしながら、（１）既設トンネルの形状は実際には設計図面と異なるため、実際の形状に合わせて精度よく曲げ加工することは困難である。又、（２）曲げ加工した内張材の形状を保持したまま現場まで輸送する必要があるため、輸送コストが高くなる。更に、（３）既設トンネル内の所定の位置で内張材を拡径するために特殊な装置を必要とし、その分コスト高となる。又、（４）分割した鋼板を現場でトンネル周方向、トンネル軸方向に溶接接合する必要があるため、溶接時間が長くかかり、工期が長くなる等の問題点を有している。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、トンネルの形状に合わせることが容易なトンネル補強用の折れ曲がり接合可能な薄板パネル、及び、これを用いたトンネルの補強工法を提供することを主眼とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の薄板パネルを接合して薄板パネル集積体を構成し、トンネルの損傷した覆工コンクリート内面の補強に用いるための薄板パネルであって、基材が薄板部材であり、トンネル周方向に接合させるために、薄板部材のトンネル軸方向をなす２辺のうちの１辺の端部に円弧状凸部を設け、他の１辺の端部に円弧状凹部を設け、トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凸部と円弧状凹部とを接合することにより、薄板パネルを覆工コンクリート内面の形状に合わせて折れ曲がり接合できることを特徴とする折れ曲がり接合可能な薄板パネルにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
あるいは、複数の薄板パネルを接合して薄板パネル集積体を構成し、トンネルの損傷した覆工コンクリート内面の補強に用いるための薄板パネルであって、基材が薄板部材であり、トンネル周方向に接合させるために、薄板部材上に板状のトンネル周方向補強部材を設け、該トンネル周方向補強部材の一端に円弧状凸部を設け、他端に円弧状凹部を設け、トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凸部と円弧状凹部とを接合することにより、薄板パネルを覆工コンクリート内面の形状に合わせて折れ曲がり接合できることを特徴とする折れ曲がり接合可能な薄板パネルにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、前記薄板パネルの折れ曲がり接合部が、トンネル周方向に隣り合う薄板パネルのそれぞれ円弧状凹部に円弧状凸部を挿入するタイプのもので、挿入後、トンネル周方向に抜けない構造であることを特徴とするものである。
【００１２】
又、トンネル軸方向に接合させるために、前記薄板パネルにおいて、薄板部材のトンネル周方向をなす２辺の所定の位置にボルト接合継手用の孔を開け、トンネル軸方向に隣り合う薄板パネルを、継手板、ボルト、ナットにより、ボルト接合することを特徴とするものである。
【００１３】
又、トンネル軸方向に接合させるために、前記薄板パネルにおいて、薄板部材のトンネル周方向をなす２辺のうちの１辺の所定の位置に、軸方向挿入型オス継手を設置した板状のトンネル周方向補強部材を配置し、他の１辺の所定の位置に軸方向挿入型メス継手を設置した板状のトンネル周方向補強部材を配置し、トンネル軸方向に隣り合う薄板パネルを軸方向挿入型継手により接合することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、又、トンネル周方向およびトンネル軸方向に隣り合う前記薄板パネルを順次接合して一体化させたことを特徴とする前記の薄板パネルの集積体を提供するものである。
【００１５】
又、トンネルの覆工コンクリート内面に前記の薄板パネルの集積体からなる新しい覆工を構築し、トンネルと該薄板パネルの集積体との隙間に充填材を充填して、トンネルと前記薄板パネルの集積体とを一体化することを特徴とするトンネルの補強工法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、トンネルの周方向に隣り合う薄板パネル同士、及び、トンネルの軸方向に隣り合う薄板パネル同士を接合することより、略アーチ形状の薄板パネル集積体を構成する。これにより、従来技術１と異なり、軸力、曲げモーメント、せん断力の分担・分配効果を期待でき、局部的な応力集中を緩和することができる。又、従来技術１と異なり、略アーチ形状の薄板パネル集積体を構成し、更に、既設トンネルと薄板パネル集積体の隙間にモルタルや硬化性樹脂などの充填材を充填して一体化することにより、トンネル内面全体を覆うような設置が可能なため、変状箇所が明確でない場合でも、十分な補強効果が得られる。又、本発明では、既設トンネルにアンカーボルト用の孔などをあける必要がないため、劣化した覆工内面を傷つけることがなく、安全に作業できる。
【００１７】
本発明では、従来技術２と異なり、予め薄板パネルを曲げ加工する必要がないため、曲げ加工コストや輸送コストを削減できる。又、現場で既設トンネルの実際の形状にあわせて薄板パネル集積体を構成できるため、例えば、少しゆがんだ既設トンネルに対しても、現場あわせで精度よく施工できる。
【００１８】
更に、本発明における薄板パネルは、折れ曲がり接合部の角度を調整することにより既設トンネルの形状に合わせる方法であるため、現場での施工に従来技術２のような特殊な機械を必要とせず、又、現場溶接する必要がないため、コストを削減し、且つ、工期を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
請求項１に係る第１の実施形態として、折れ曲がり接合可能な薄板パネルの（Ａ）立体図及び（Ｂ）側面図を図１に示す。この例では薄板パネル１０は、薄板部材１２、円弧状凸部１４、円弧状凹部１６からなり、薄板部材１２の４辺のうち、トンネル軸方向をなす２辺のうちの１辺（図では左辺）に円弧状凸部１４、他の１辺（図では右辺）に円弧状凹部１６を配置している。又、円弧状凹部１４に折れ曲がり接合部の固定治具（ヒンジ固定治具と称する）１８を配備し、更に継手板３２（図９参照）を用いて薄板パネル１０同士をトンネル軸方向にボルト接合するための孔（ボルト接合継手用の孔）１３を薄板部材１２に設けている。
【００２１】
前記薄板パネル１０の材料は、強度や剛性に優れた材料、例えば、鋼材、ＦＲＰ樹脂とすることができる。この薄板パネル１０の寸法及び形状は、対象となる既設トンネルの大きさ、現場での施工性、設計外力などの要因により異なるが、例えば、トンネル軸方向長さ１ｍ程度、トンネル周方向長さ１〜２ｍ程度の略平板状とすることができる。なお、現場での寸法調整のため、予め、複数サイズの薄板パネルを用意しておくことが望ましい。
【００２２】
第２実施形態として、第１実施形態に対して、更に、継手板を設置するためのスペースをあけて、板状のトンネル周方向補強部材２０を設けた薄板パネルの例を図２に示す。
【００２３】
又、第３、第４実施形態として、図３及び図４に、板状のトンネル周方向補強部材２０を薄板部材１２の片面（図３では上面）上（図３の第３実施形態）、又は、薄板部板１２から上下に突出するよう端面（図４の第４実施形態）に設け、更に該板状のトンネル周方向補強部材２０に軸方向挿入型のオス継手２２及びメス継手２４を設けた例を示す。
【００２４】
図５〜図７に、第５〜第７実施形態として、角度調整治具２６を設けた薄板パネルの例を示す。ここで角度調整治具２６は、例えば円弧状凸部１４（図５に示す第５実施形態）、あるいは円弧状凸部１４側に設置した端板２８（図６に示す第６実施形態、第７に示す第７実施形態）にねじ切り加工して、ボルトを出したり、引っ込めたりできるような構造とする。図６及び図７は、請求項２の実施形態として示すものであり、板状のトンネル周方向補強部材２０の端部に円弧状凸部１４及び円弧状凹部１６が設けられ、角度調整治具２６とヒンジ固定治具１８がそれぞれ端板２８と端板３０に設置された例を示している。
【００２５】
請求項３に関わる、トンネルの周方向に隣り合う薄板パネルの接合方法例を図８に示す。接合方法は、薄板パネル１０の円弧状凹部１６に別の薄板パネル１０の円弧状凸部１４をトンネル軸方向に挿入し、薄板パネル同士を所定の角度にセッティングして、ヒンジ固定治具１８により固定することにより行う。ここでヒンジ固定治具１８は、例えば円弧状凹部１６にねじ切り加工をしてボルトにより固定する方法とすることができる。又、円弧状凸部１４は円弧状凹部１６に挿入すると、トンネルの周方向には抜けない構造となっている。
【００２６】
図９及び図１０に、それぞれ請求項４、請求項５に関わる、トンネルの軸方向に隣り合う薄板パネルの接合方法例を示す。ここで図９は継手板３２、ナット３４、ボルト３６を用いたボルト接合による例を示している。又、図１０は軸方向挿入型継手（２２、２４）による接合例を示している。この例では、薄板部材１２のトンネル周方向をなす２辺のうちの１辺（図では奥の辺）の端部に、軸方向挿入型オス継手２２を設置した板状のトンネル周方向補強部材２０を配置し、他の１辺（図では手前の辺）の端部に軸方向挿入型メス継手２４を設置した板状のトンネル周方向補強部材２０を配置し、トンネル軸方向に差し込むことにより接合する。
【実施例】
【００２７】
図１１及び図１２に、請求項６、請求項７に関わる、薄板パネル集積体４０、及び、既設トンネル５０の補強工法の実施例を示す。図１１は、薄板パネルとして、図１に示した第１実施形態、図１２は、同じく、図６又は図７に示した第６又は第７実施形態を用いたものである。
【００２８】
薄板パネル集積体４０の構築方法及び補強工法の手順の一例は以下の通りである。
【００２９】
（１）薄板パネル１０複数個を現場に搬入し、トンネル５０の外側でトンネル周方向に薄板パネル１０を接合し、既設トンネル５０の覆工コンクリート内面の形状に合うように角度を調整し、ヒンジ固定治具１８により仮固定して、略アーチ形状の薄板パネル集積体（１ユニット）４０を構築する。
【００３０】
（２）略アーチ形状に構築した薄板パネル集積体（１ユニット）４０を、移動台車（図示せず）などでトンネル内部に運んで支点部材４２上に設置する。ここで、必要に応じて、折れ曲がり接合部の角度を再度調整して、ヒンジ固定治具１８により固定する。図１２の例では、角度調整治具２６により、薄板パネル同士角度の微調整を行い、ヒンジ固定治具１８により固定を行うことが可能である。
【００３１】
（３）前記薄板パネル集積体（１ユニット）４０と既設の薄板パネル集積体とをトンネル軸方向に接合する。
【００３２】
（４）既設トンネル５０と薄板パネル集積体４０の隙間にモルタルや硬化性樹脂などの充填材４６を充填して一体化する。
【００３３】
（５）（１）〜（４）の作業を繰り返すことにより、トンネル周方向及びトンネル軸方向への増築が可能となる。
【００３４】
以上により、本発明は覆工コンクリートのひび割れや剥落、漏水などの変状を生じた既設のトンネルを、有効に補強できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】請求項１に係る薄板パネルの第１実施形態を示す立体図及び側面図
【図２】請求項１に係る薄板パネルの第２実施形態を示す立体図
【図３】請求項１に係る薄板パネルの第３実施形態を示す立体図
【図４】請求項１に係る薄板パネルの第４実施形態を示す立体図
【図５】角度調整治具を設置した請求項１に係る薄板パネルの第５実施形態を示す立体図
【図６】角度調整治具と端板を設置した請求項２に係る薄板パネルの第６実施形態を示す立体図
【図７】角度調整治具と端板を設置した請求項２に係る薄板パネルの第７実施形態を示す立体図
【図８】請求項３に係るトンネルの周方向に隣り合う薄板パネルの接合方法例を示す立体図
【図９】請求項４に係るトンネルの軸方向に隣り合う薄板パネルの接合方法例（ボルト接合）を示す立体図
【図１０】請求項５に係るトンネルの軸方向に隣り合う薄板パネルの他の接合方法例（軸方向挿入型継手による接合）を示す立体図
【図１１】薄板パネル集積体の構築およびトンネル補強工法の実施例を示す断面図
【図１２】角度調整治具を設置した薄板パネル集積体の構築およびトンネル補強工法の実施例を示す断面図
【図１３】従来技術１の鋼板当て板工法を示す断面図
【符号の説明】
【００３６】
１０…薄板パネル
１２…薄板部材
１３…ボルト接合継手用の孔
１４…円弧状凸部
１６…円弧状凹部
１８…ヒンジ固定治具
２０…トンネル周方向補強部材
２２…軸方向挿入型オス継手
２４…軸方向挿入型メス継手
２６…角度調整治具
２８、３０…端板
３２…継手板
３４…ナット
３６…ボルト
４０…薄板パネル集積体
４２…支点部材
４６…充填材
５０…トンネル
６０…路面
【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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