(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル一次覆工内壁面に被覆された耐火材間の目地部において、該目地部の表面あるいは背面の少なくとも片面に複数の穴を有する熱反射材が固定されていることを特徴とするトンネル耐火材の目地構造。
【請求項２】
前記熱反射材の前記複数の穴による開口率が５〜３５％であることを特徴とする請求項１記載のトンネル耐火材の目地構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメント等によって構築されたトンネルの内壁面に施される耐火構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
トンネル内壁構造において、二次覆工は仕上げ、防水、耐火の役割を担っているが、トンネル施工技術の向上により仕上げ、防水の役割については軽減されている。そこで、二次覆工を省略し一次覆工表面に耐火材を取付け、坑内火災が発生した場合の一次覆工の損傷を二次覆工に変わって耐火材が防止するという工法が行われている。
【０００３】
図４に従来の一次覆工表面に耐火材を取付ける工法を示す。図４において１は、トンネル一次覆工である。２は、該一次覆工に取付けられる耐火板である。該耐火板間の目地部３は目地の開きが３mm以上となる場合があった。
【０００４】
耐火材としては、セラミックス、セメント、石膏、珪酸カルシウム等の耐火難燃性材料を板状に成形した耐火板が用いられている。
【０００５】
しかしながら、この耐火板を用いた従来のトンネル耐火構造には以下に説明する技術的課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル一次覆工内壁面のように面積の大きな場所へ耐火材を施工する場合、耐火板を施工することは施工効率、耐火材厚み制御等に関して優れた方法である。しかし、製作精度および施工精度から沈埋トンネル、開削トンネルのような平坦な面を有する覆工面への施工においても、耐火板間に３ｍｍ以上の大きな目地の開きが生じる場合があり、そのような場合には一次覆工表面が輻射熱により直接加熱されることになる。シールドトンネルや山岳トンネルのような曲面への施工においては、施工の困難性から更にその目地の開きが大きくなり、目地部における輻射熱により一次覆工表面温度が著しく上昇する。
【０００７】
更に、トンネルで想定される火災温度が１０００℃を超える高温であり、一般に絶対温度の４乗に比例して増大するといわれている輻射熱による一次覆工表面への熱伝達が増大するため、耐火板間の目地の開きがトンネルの耐火構造上の弱点となっている。
【０００８】
以上に述べたように、従来の耐火板目地構造の問題点は、トンネルでの施工では施工精度上並びに耐火板加工精度上、耐火板間の目地部の開きを小さくすることが困難なため、耐火板間の目地部の開きが３ｍｍ以上となり易く、その場合、耐火板目地部の一次覆工表面の温度が上昇し、一次覆工が爆裂やひび割れのため強度が低下し、崩壊してしまう恐れがある。本発明は、かかる事情を鑑み、耐火板目地部の輻射熱による温度上昇を防ぎ、一次覆工の強度低下又は強度低下による崩壊を防ぐことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した本発明の目的を達成すべく鋭意検討の結果、トンネル一次覆工内壁面に被覆された耐火材間の目地部に於いて、該目地部の表面あるいは背面の少なくとも片面に熱反射材を固定した目地構造とすることで達成されることを見出した。
【００１０】
すなわち、耐火板目地部の表面あるいは背面の少なくとも片面に熱反射材を固定することで輻射熱を反射し、目地部の温度上昇を防ぎ、一次覆工表面の温度上昇を抑えることができる。
【００１１】
また、前記熱反射材は複数の穴をすることが望ましい。
【００１２】
すなわち、前記熱反射材を複数の穴を有している熱反射材とすることで、火災時に生じる一次覆工コンクリート等の下地材から発生する水蒸気圧や車両通行時に発生する動風圧によって熱反射材が剥がれることを防止することができる。
【００１３】
更には、前記熱反射材は、前記複数の穴による開口率が５〜３５％の熱反射材であることが望ましい。
【００１４】
すなわち、複数の穴を有する前記熱反射材をこれらの穴による開口率が５〜３５％の熱反射材とすることで、耐火板目地部における輻射熱による一次覆工表面温度の上昇を３５０℃以下に抑え、一次覆工の強度低下を防ぐことができると共に水蒸気圧や動風圧による熱反射材の剥がれを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体的内容を図に基づいて詳しく説明する。図１〜図３は本発明のトンネル耐火材の目地構造の実施形態の概略図である。図１〜図３において１は、コンクリートセグメントにより構築されたトンネル一次覆工である。２は、トンネル一次覆工１表面に被覆固着される耐火板である。耐火板２の材質、構造は限定されない。３は、耐火板２間の目地部である。４は耐火板２間の目地部３に固定された熱反射材である。５は、耐火板２間の目地部３に固定された穴あき熱反射材である。
【００１６】
本発明は、耐火板２の目地構造において図１から図３に示すように耐火板２の目地部３の表面もしくは背面の少なくとも片面に熱反射材４または５を耐火板２間に固定する形態での目地構造とすることで、耐火板２間の目地部３の輻射熱による温度上昇を抑制し、目地部３における一次覆工の爆裂やひび割れを防止することができる。熱反射材４または５の耐火材２の目地部３への固定方法については特に限定しない。一例としては、熱反射材４または５を耐火板２表面に鋲止めする方法、目地部３の一次覆工表面に接着剤等で固着する方法等がある。
【００１７】
また、図２、図３に示すように前記熱反射材４を複数の穴を有している穴あき熱反射材５とすることで、火災時に生じる一次覆工コンクリート等の下地材から発生する水蒸気圧や車両通行時に発生する動風圧によって熱反射材５が剥がれることを防止することができる。
【００１８】
更には、複数の穴を有する該熱反射材５をこれら複数の穴による開口率が５〜３５％の熱反射材５とすることで、耐火板２間の目地部３における輻射熱による一次覆工１表面温度の上昇を３５０℃以下に抑制すると共に、水蒸気圧や動風圧による熱反射材５の剥がれ防止効果が効率的に発揮される。なお、熱反射材５の穴の形状は特に限定されないが、一つの穴の面積としては７．８×１０-3〜４０ｍｍ2が望ましい。
【００１９】
ここに、熱反射材４又は５としては、一般的に金、白金、ステンレス、アルミニウム、銅、モリブデン、ニッケル等があり、シート状又は薄板のものが望ましい。また、耐火板２とは、加圧成形法、抄造成形法等一般的な製法にて製造された、セラミック系、珪酸カルシウム系、セメント系および石膏系等の材質を有したものがあるが、特に材質、構造は限定されない。
【００２０】
【実施例】
表１のように珪酸カルシウム製の耐火板（寸法６５０×１３００ｍｍ、厚み２５ｍｍ）による目地部に、熱反射材を固定した実施例と固定しない比較例を作製し、耐火試験および動風圧繰返し試験を実施した。熱反射材４又は５は幅３ｃｍ、厚み０．５ｍｍのステンレス製薄板を用い、耐火板の目地部に鋲止めした。また、熱反射材５の穴は、直径４ｍｍの円形の穴を、表１の開口率となるようにあけたものを用いた。
【００２１】
耐火試験においては、ドイツ交通省道路建設部が規定しているRABT加熱曲線に準じ、５分間で１２００℃温度上昇、その後５５分間１２００℃保持、そして１１０分間にて常温まで冷却するという、急速高温加熱、徐冷条件にて実施した。その際、熱反射材のはがれの目視観察および耐火板目地部の一次覆工表面温度を予め耐火板の目地部の一次覆工表面に埋め込んだＫ型熱電対を用いて測定した。一般に一次覆工表面は耐火試験時に建築構造部材の耐火試験における平均鋼材温度の判定温度およびコンクリートを爆裂の発生させない目安である３５０℃以下となることが望まれる。
【００２２】
また、動風圧疲労試験においては、ドイツ交通省道路建設部が規定しているZTV-Tunnel Tail１に準じて、±３kPaの動風圧の１００万回繰返し行い、熱反射材のはがれの目視観察を実施した。
【００２３】
【表１】
0003910086.tif 000002
【００２４】
表１に示す試験結果より、耐火板間の目地部に熱反射板を固定した本発明のトンネル耐火材の目地構造は、火災時の耐火板間の目地部における輻射熱の反射性に優れ、一次覆工表面の温度上昇抑制効果を有することが理解される。
【００２５】
特に熱反射材が複数の穴を有し、その穴による開口率が５〜３５％である場合には、一次覆工表面温度は３５０℃以下に保たれると共に、一次覆工材からの水蒸気圧や車両通行時の動風圧に対する剥がれ防止効果を有することが理解される。
【００２６】
その一次覆工表面の温度上昇抑制効果としては、耐火板間の目地の開き３mmとし、該目地部に熱反射板を固定しない場合と比較して、本発明のトンネル耐火板の目地構造は、一次覆工表面温度を３４℃〜９５℃低減できることが理解される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、トンネル一次覆工内壁面に配設された耐火板間の目地部において、該目地の表面あるいは背面の少なくとも片側に熱反射材が固定した目地構造とすること、また、該熱反射材を複数の穴を有している熱反射材とすること、更には、複数の穴を有する該熱反射材を、穴による開口率が５〜３５％の熱反射材とすることで、耐火板目地部における輻射熱による一次覆工表面温度の上昇抑制効果と水蒸気圧や動風圧による熱反射材の剥がれ防止効果が効率的に発揮され、トンネル構造体である一次覆工の耐火性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す目地構造断面図（熱反射材背面貼付け）。
【図２】本発明の一実施例を示す目地構造断面図（穴あき熱反射材表面貼付け）。
【図３】本発明の一実施例を示す目地構造断面図（穴あき熱反射材背面貼付け）。
【図４】従来の目地構造。
【符号の説明】
１  一次覆工
２  耐火板
３  目地部
４  熱反射材
５  穴あき熱反射材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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