(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内壁の曲率半径よりも小さな曲率半径で湾曲してなるフラットバーがトンネル周方向に延長した状態で円弧状トンネル内に配置され、前記フラットバーはトンネル内壁に向けて押圧された状態でその両端部が円弧状のトンネル内壁にアンカーで固定されており、前記フラットバーのトンネル内空側には前記フラットバーに耐熱性の糸により縫い付けることで断熱材が取り付けられ、前記断熱材のトンネル内空側は表面被覆材で覆われており、前記断熱材および前記表面被覆材は前記フラットバーで支承されていることを特徴とする円弧状トンネルの耐火被覆構造。
【請求項２】
断熱材および表面被覆材を挿通するアンカー用ピンをフラットバーにスタッド溶接することで、前記フラットバーに前記断熱材および前記表面被覆材が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の円弧状トンネルの耐火被覆構造。
【請求項３】
断熱材および表面被覆材を挿通するアンカー用ピンとあらかじめ穿孔またはねじ切り加工が施されたフラットバーとを螺合させることで、前記フラットバーに前記断熱材および前記表面被覆材が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の円弧状トンネルの耐火被覆構造。
【請求項４】
トンネル内壁に取り付けられたアンカーとフラットバーとの接合がスタッド溶接によることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の円弧状トンネルの耐火被覆構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の円弧状トンネルの耐火被覆構造において、耐熱性の糸によりフラットバーを断熱材に縫い付けたフラットバー付断熱材をあらかじめ製作し、前記フラットバー付断熱材をトンネル内壁にアンカーで固定した後に、断熱材および表面被覆材をアンカー用ピンでフラットバーに固定したことを特徴とする円弧状トンネルの耐火被覆構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円弧状トンネルの耐火被覆構造について、特に火災時においても断熱材および表面被覆材などの耐火被覆がトンネル内壁から剥離し難く、かつ設置作業が簡易な円弧状トンネルの耐火被覆構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、自動車の増加による交通量の増大、道路網の発達に伴うトンネルの数の増加などの理由により、道路トンネル内での自動車同士の衝突、転倒による火災事故の頻度も増加しており、かつ火災事故の規模も大型化の傾向にある。特に引火性の液体燃料や液化薬品を搭載したタンクローリーによってトンネル内火災が生じた場合、その危険性は予測をはるかに越えるものがある。
【０００３】
このようなトンネル内火災において人的災害を最小限に抑えなければならないのは勿論であるが、その他にもトンネル内壁を如何にして熱から守るかが大きな問題となる。欧州におけるトンネル火災時の温度上昇調査によれば、車両火災発生時は約５分間で一気に摂氏１２００度程度まで昇熱し、約６０分から８０分間燃え続け、その後約６０分かけて順次減熱していくと報告されている。一方、覆工部のコンクリートは摂氏３５０度を越すと劣化がはじまり、摂氏１０００度では内部含有水が高蒸気圧力となって爆裂破壊が生じることが判明している。
【０００４】
したがって、トンネル内火災によってトンネルの１次覆工が大きく損傷する場合にはトンネル崩壊等の大事故になりかねない。また火災鎮火後には劣化したコンクリートが剥落する危険性もあることから、相当長期間に渡ってトンネルの交通規制を行なって覆工コンクリートの修復作業が必要となる。したがって、いずれの場合にも多大な経済的・社会的損失が生じることになる。
【０００５】
そこで、トンネル内火災からトンネル内壁を保護するために、トンネル内壁に耐火被覆を取付けることが従来から行なわれている。図４は、従来のトンネル内耐火被覆構造の一例であり、トンネルを構築する覆工コンクリートに植設されたアンカーに断熱材および表面被覆材を挿通するボルトを外側から締結して、トンネル内壁に断熱材および表面被覆材を固定したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４のトンネル内耐火被覆構造では、表面被覆材が金属製の場合にはトンネル内空側に配置された表面被覆鋼板が高温化につれて塑性伸びの状態となる。そのため、表面被覆鋼板の変形に伴って断熱材および表面被覆鋼板がトンネル内壁から剥離して垂れ下がり易い点で改善の余地があった。特に近年ではセグメントを用いて構築されるシールドトンネルにおいてコンクリートによる２次覆工を省略する傾向もあり、この場合には断熱材および表面被覆鋼板が剥離すると１次覆工が火炎や熱にさらされて損傷を受けることになる。したがって、トンネル内耐火被覆構造における断熱材および表面被覆鋼板の保持に関しては更なる工夫が待望されている。
【０００７】
本発明は前記従来技術の課題を解消するためにされたものであり、特に火災時においても断熱材および表面被覆材などの耐火被覆がトンネル内壁から剥離し難く、かつ設置作業が簡易な円弧状トンネルの耐火被覆構造を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の発明は、トンネル内壁２ａの曲率半径よりも小さな曲率半径で湾曲してなるフラットバー３がトンネル周方向に延長した状態で円弧状トンネル２内に配置され、フラットバー３はトンネル内壁２ａに向けて押圧された状態でその両端部が円弧状のトンネル内壁２ａにアンカーで固定されており、フラットバー３のトンネル内空側には前記フラットバー３に耐熱性の糸により縫い付けることで断熱材４が取り付けられ、断熱材４のトンネル内空側は表面被覆材５で覆われており、断熱材４および表面被覆材５はフラットバー３で支承されていることを特徴とする円弧状トンネルの耐火被覆構造１である。
【０００９】
本発明に係る第２の発明は、第１の発明について、断熱材４および表面被覆材５を挿通するアンカー用ピン７をフラットバー３にスタッド溶接することで、フラットバー３に断熱材４および表面被覆材５が固定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第３の発明は、第１の発明について、断熱材４および表面被覆材５を挿通するアンカー用ピン７とあらかじめ穿孔またはねじ切り加工が施されたフラットバー３とを螺合させることで、フラットバー３に断熱材４および表面被覆材５が固定されていることを特徴とする。
【００１１】
また前記の発明においては、トンネル内壁に取り付けられたアンカーとフラットバーとの接合がスタッド溶接によってもよい。さらに、前記の発明に係る円弧状トンネルの耐火被覆構造の施工時には、耐熱性の糸によりフラットバーを断熱材に縫い付けたフラットバー付断熱材をあらかじめ製作し、前記フラットバー付断熱材をトンネル内壁にアンカーで固定した後に、断熱材および表面被覆材をアンカー用ピンでフラットバーに固定してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１および図２は本実施形態の耐火被覆構造を示した断面図である。
【００１３】
本実施形態の耐火被覆構造１は、トンネル周方向断面が円弧をなすアーチトンネルまたはセグメントトンネル（円弧状トンネル２）に適用されるものである。本実施形態による耐火被覆設置前には、円弧状トンネル２の内空側にはコンクリートが露出している。そして、円弧状トンネル内壁２ａのコンクリートにトンネル周方向に延長したフラットバー３がトンネル内壁２ａに向けて押圧された状態でその両端部が固定され、このフラットバー３のトンネル内空側からフラットバー３に耐熱性の糸により縫い付けることで断熱材４がトンネル内壁２ａを被覆するように取り付けられている。さらに断熱材４のトンネル内空側には、断熱材４を被覆するように表面被覆材５が配置されており、断熱材４および表面被覆材５はフラットバー３に留めつけられている。
【００１４】
円弧状トンネル内壁２ａに固定されるフラットバー３は断面形状が長方形の平形鋼であり、トンネル内壁２ａの円弧部分の曲率半径よりも小さい曲率半径で上下方向に弓なりに形成されている。本実施形態におけるフラットバー３の取り付けは図３に示すように、まずトンネル周方向に延長するようにトンネル２内に配置されたフラットバー３をトンネル内壁２ａに向けて押圧し、フラットバー３の両端をトンネル内壁２ａに当接させた状態でフラットバー３をトンネル内壁２ａに固定している。トンネル内壁２ａへのフラットバー３の固定は、トンネル内壁２ａのコンクリート等に植設されたアンカーボルト６にフラットバー３を挿通し、フラットバー３の外側からナットを締結して行なう。なお、トンネル内壁２ａへのフラットバー３の固定手段の他の例として、トンネル内壁２ａのコンクリート等に植設したアンカー材とフラットバー３とをスタッド溶接して接合してもよい。
【００１５】
本実施形態では、トンネル内壁２ａの円弧部分の曲率半径よりも小さい曲率半径で湾曲したフラットバー３をトンネル内壁２ａに向けて押圧しているので、トンネル内壁２ａに固定されたフラットバー３は、両側から曲げを受けて上向きに付勢されている。したがって、火災時に垂れ下がろうとする断熱材４および表面被覆材５に対して、断熱材４等を支承するフラットバー３には両端の曲げによる上向きの付勢力が作用して抵抗するので、火災時においても断熱材４および表面被覆材５がトンネル内壁２ａから剥離しにくくなる。
【００１６】
フラットバー３に取付けられる断熱材４は、円弧状のトンネル内壁２ａの所定範囲を被覆できる形状に形成されている。この断熱材４は断熱性を得るために多孔質であって、その気孔は主に連続体である。また断熱材４には、表層を被覆する鋼板のたわみや火災時の加熱による膨張などが生じた場合に、これらの鋼板の変形にある程度追従して膨張することで隙間を生じさせることなく、予定した断熱状況を確保するための可縮性が要求される。具体例としては、セラミックファイバーあるいはグラスファイバーの１種または２種以上から断熱材４を構成することができる。
【００１７】
断熱材４の表面を被覆する表面被覆材５は、トンネル内火災の温度で溶けることのない材質、例えば、ＳＵＳ（ステンレス）薄板、炭素鋼板などで形成されている。表面被覆材５は、火災時の火炎・高温ガスが多孔質の断熱材４の内部に浸入することによるトンネル内壁２ａの温度上昇を抑制するために、断熱材４のトンネル内空側に配置されるものである。したがって、表面被覆材５の表面は、トンネル内火災で受けた高熱をトンネル内の熱源に向けて直接反射させないで、乱反射・散乱させるように、ダル・粗面加工を施してもよい。また、表面被覆材５の表面加工は、その他にも多孔メッキ等の処理によってもよい。
【００１８】
また本実施形態の表面被覆材５は、トンネル軸方向に凹凸が交互に連続する波形状に加工されており、ピン挿通孔が所定位置に穿孔されている。波形状に加工された表面被覆材５は、金属板自体の曲げ強度向上および薄肉化による軽量化と、波形の溝部へ断熱材４が嵌入することによる断熱材４の支持機能の点で、平坦な金属板に比べて優れている。
【００１９】
断熱材４および表面被覆材５はトンネル内壁２ａに固定されたフラットバー３にアンカー用ピン７で固定されており、断熱材４および表面被覆材５がフラットバー３で支承される２重連結構造となっている。すなわち、本発明では断熱材４および表面被覆材５がトンネル内壁２ａのコンクリートに直接留めつけていないため、トンネル内壁２ａに植設するアンカーボルト６の数を削減することができる。
【００２０】
本実施形態の耐火被覆構造１では、断熱材４および表面被覆材５を挿通してフラットバー３にスタッド溶接されたアンカー用ピン７によって、断熱材４および表面被覆材５がフラットバー３に固定されている。従来の耐火被覆構造ではピンの受け側がコンクリートであるため、断熱材４等の固定にスタッド溶接を適用することはできなかった。本実施形態では断熱材４の内側に鋼製のフラットバー３が配置されているので、断熱材４等を挿通したアンカー用ピン７をフラットバー３にスタッド溶接でき、耐火被覆構造１の施工がより容易となっている。
【００２１】
その他にも断熱材４等のフラットバー３への固定手段として、あらかじめフラットバー３に穿孔するかあるいはねじ切り加工を施しておき、フラットバー３に断熱材４および表面被覆材５を雄ねじを切ったアンカー用ピンで留めつけるようにしてもよい［図示を省略する］。とくにフラットバー３にアンカー用ピンを螺合する場合などでは、断熱材４および表面被覆材５を留めつけるアンカー用ピンをセラミック製などの断熱性の高い材料で形成することで、耐火構造の断熱性をさらに高めることが可能である。
【００２２】
さらに円弧状トンネルの耐火被覆構造の施工時には、耐熱性の糸によりフラットバーを断熱材に縫い付けたフラットバー付断熱材をあらかじめ製作し、このフラットバー付断熱材をトンネル内壁にアンカーで固定した後に、断熱材および表面被覆材をアンカー用ピンでフラットバーに固定してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の耐火被覆構造は、円弧状トンネルの内空側にフラットバーを固定し、このフラットバーに、耐熱性の糸により縫い付けることで断熱材および表面被覆材を留めつけて、断熱材および表面被覆材をフラットバーで支承する構成である。本発明では、トンネル内壁の円弧部分の曲率半径よりも小さい曲率半径で湾曲したフラットバーをトンネル内壁に向けて押圧しているので、トンネル内壁に固定されたフラットバーは、両側から曲げを受けて上向きに付勢されている。したがって、火災時に垂れ下がろうとする断熱材および表面被覆材に対して、断熱材等を支承するフラットバーには両端の曲げによる上向きの付勢力が作用して抵抗するので、火災時においても断熱材および表面被覆材がトンネル内壁から剥離しにくくなる。
【００２４】
また本発明の耐火被覆構造では、断熱材および表面被覆材はトンネル内壁に固定されたフラットバーにピンで固定されており、断熱材および表面被覆材がフラットバーで支承される２重連結構造となっている。すなわち、本発明では断熱材および表面被覆材がトンネル内壁のコンクリートに直接留めつけていないため、トンネル内壁に植設するアンカーボルトの数を削減することができる。
【００２５】
さらに本発明の耐火被覆構造では、フラットバーにピンをスタッド溶接して断熱材および表面被覆材を固定することで、トンネル内壁への耐火被覆の取り付けをより容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火被覆構造のトンネル周方向断面図である。
【図２】本発明の耐火被覆構造のトンネル軸方向断面図である。
【図３】本実施形態におけるフラットバーの取り付け工程を示した図である。
【図４】従来のトンネル内耐火被覆構造を示した図である。
【符号の説明】
１    耐火被覆構造
２    円弧状トンネル
２ａ  トンネル内壁
３    フラットバー
４    断熱材
５    表面被覆材
６    アンカーボルト（アンカー）
７    アンカー用ピン
【図１】
0003908980.tif 000002
【図２】
0003908980.tif 000003
【図３】
0003908980.tif 000004
【図４】
0003908980.tif 000005