(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に張り出した基盤に施工する建造物であって、
ａ）部分的に張り出した基盤の表面に直接施工するシール第１層と、
ｂ）第１層に施工する変形しない第２層とを含み、
シール第１層がプラスチック材料であり、第１層および施工した第２層がせん断応力を吸収することができる実質的に単一の層を形成するように、第２層が施工される側のシール第１層の表面が固着用プロフィルを有してなることを特徴とする、前記建造物。
【請求項２】
部分的に張り出した基盤の表面が、基盤自身またはそれに施工したコンクリートの初期層であり、初期層が存在する場合にはそれ自身に表面固定手段が与えられることを特徴とする、請求項１に記載の建造物。
【請求項３】
部分的に張り出した基盤を被覆するための方法であって、部分的に張り出した基盤の表面に少なくとも１層のシール第１層を施工するステップと、次に、少なくとも１層の変形しない第２層を施工するステップとを含み、第２層が施工される側のシール第１層の表面に固着用プロフィルを形成して、第１層と第２層とを共に固着して実質的に単一の層を形成することを特徴とする、前記方法。
【請求項４】
基盤の形を示す薄い層かあるいはこの形を隠す厚い層かのいずれかとして、シール第１層を施工し、適切な固着用プロフィルを与えることができることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、自然地盤中に部分的に張り出した基盤を被覆するための工法およびそれによって構築した建造物および該方法の使用に関する。
以下においてトンネルと言う場合には、張り出した建築構造物の好適な特別な型を意味し、記述は、これに関して記載し、またクレームした「張り出した建築構造物」（berh ngenden Baustrukturen）への一般化した適用例でなされる。
図１は、トンネルチューブの横断面によって今日一般的に用いられる一トンネル構造を示す。初期層５は、掘削したトンネルチューブの自然地盤の表面１に適用される。このチューブは、樋枠を貼ることですっぽり覆って、モルタルによる充填を繰り返す手段によってかまたは吹き付けしたコンクリート（ショットクリート、コンクリートスプレ）層として作られたかのどちらかである。
ポリエチレンあるいは軟質塩ビを溶着して事前に製作したシート区画物の形でのプラスティックの水密膜であるシール層７をこの層５上に配置する。限定した表面区域での漏れの場所を特定するため、およびそれぞれを追加でシールするために、シートとして与えられるシール層７はシールド帯毎に分割される。
実際の支持層９をこれに連結する。これは、被覆して充填することによって形成し、またそれぞれの静的要件にしたがってスティールの補強材によって装甲する。
技術的な設備１３は、このやり方で形成した内部トンネル表面１１上に設備し、また通常は塗料の被覆を施工する。
トンネル構造によって示した図１にしたがった既知の張り出した建築構造物には下記の欠点がある。
ａ）被覆と充填とで多大な製作努力が必要である層５は、支持層９を建築した後で失われる。層９が支持層である理由は、複合層５／シート状の層７／層９は、シート状のシール層７のせいで不安定ゾーンを有し、前記不安定ゾーンは実際上せん断応力を吸収することができない。層５は、最終的な建造では実際上無効である。
ｂ）水密膜の層７を形成するシールシートの適用は大変費用がかかる。このシートそれ自身は、たとえばスティール層９のための補強材を設置する場合には損傷を受けやすい。
ｃ）好ましくはコンクリート品質を達成するために建造物の先端部分で支持層９を十分に圧縮することが困難である。
ｄ）内部被膜の製作にために粉砕駆動ならびに長い供給輸送によって工業的に建築したトンネルでは、事前に製作した要素を用いての段階的なトンネル貫通作業、とくに樋枠を貼ったり、シート区画物を作ったり、被覆することは極めて欠点が多いことが証明されている。材料の供給、とくに被覆するための要素の供給、そればかりでなく覆いの製作のためのシートは、好ましくなく、かつそれゆえ費用もかかる。
ｅ）支持層９を作るために必要な被覆する工程は、上述のごとく、費用がかかるし、またチューブの部分的なふくらみとくびれとを産み出すし、さらにはチューブを小さな曲線部半径で被覆することには大変費用がかかる。
第一段階で上記に述べて欠点の少なくとも一部を避け、好適な実施例ではすべての欠点が避けられるような、上記に述べた種類の建築構造物と方法を提供することが本発明の目的である。
今回新規構造体および基盤を被覆する方法を提供することにより、上記目的を達成できることを見出した。
すなわち、本発明は、部分的に張り出した基盤に施工する建造物であって、
ａ）部分的に張り出した基盤の表面に直接施工するシール第１層と、
ｂ）第１層に施工する変形しない第２層とを含み、
シール第１層がプラスチック材料であり、第１層および施工した第２層がせん断応力を吸収することができる実質的に単一の層を形成するように、第２層が施工される側のシール第１層の表面が固着用プロフィルを有してなることを特徴とする、前記建造物に関する。
また、本発明は、部分的に張り出した基盤の表面が、基盤自身またはそれに施工したコンクリートの初期層であり、初期層が存在する場合にはそれ自身に表面固定手段が与えられることを特徴とする、前記建造物に関する。
さらに、本発明は、部分的に張り出した基盤を被覆するための方法であって、部分的に張り出した基盤の表面に少なくとも１層のシール第１層を施工するステップと、次に、少なくとも１層の変形しない第２層を施工するステップとを含み、第２層が施工される側のシール第１層の表面に固着用プロフィルを形成して、第１層と第２層を共に固着して実質的に単一の層を形成することを特徴とする、前記方法に関する。
また、本発明は、基盤の形を示す薄い層かあるいはこの形を隠す厚い層かのいずれかとして、シール第１層を施工し、適切な固着用プロフィルを与えることができることを特徴とする、前記方法に関する。
「部分的に張り出した基盤」は、単純には部分的に張り出した基盤を意味する。最も明白なタイプは、張り出した天井と張り出さぬ壁とを有するトンネルであるが、前記基盤は、たとえばアーチのような、コンクリート建造物でもあり得る。
「部分的に張り出した基盤の表面」は、基盤それ自体か、すでにその基盤に貼付けた初期層かのどちらかを意味する。本発明では、もし存在する場合には初期層は、ショットクリートであることが望ましい。
これが達成されるのは、二つの適用層が複合した層が相互に積極的な固着(anchorage)(固着手段)によって作られるという事実、すなわち本発明にしたがって層５の移行部が層９に固着されるという図１の視点で、またさらに図１において、適用された両方の適用層５と９とが今や支持層として用い得ると言う事実によって、図１にしたがって必要な被覆の厚さＤの実質的な減少が可能となるからである。本発明によって、普通の工程で失われた層を複合層による共同支持層として使うことができるようになるということが生じる。
本発明の建造物は、固着手段を提供するための第１層の表面の形成であり、それによってその表面は，続いて施工する、変形しない、第２層とともに形成され、これらは事実上単一の層となる。これは、いくつかの方法によって達成される。一つの可能性は、それが十分に硬化する前に機械的な手段によって表面を改変することである。これらの改変は、たとえばその層に形成されたウェブや溝のような不規則な形態、すなわち２層を一緒に固着するために第２層が従う形、を取ることができる。第２の可能性は、通常は層が形成された後で埋没させることによって、表面に適切な不規則性を生じる固体材料を第１層に含めることである。典型的な適切な材料は、粒状物、とくに砕石である。さらに可能性としては、前文で述べたように、シール第１層を施工するコンクリートの初期層を基盤に対して施工する場合に用いることができる。この初期層の表面は、固定手段を用いて与えることができる。それに施工したシール第１層は、そこでそれ自体固定手段によって与えられる。しかしながら、第１層は、薄いことが望ましいので、その外側の表面上には初期層のプロフィルもまた現れ、第２層は、それゆえ、それに従う。このような場合には、この初期層はショットクリートすることが望ましい。それは、もちろん可能であり、またこれらの方法の組み合わせを用いることも可能である。
変形せぬ第２層は、吹き付けコンクリート（ショットクリート）とすることが望ましい。この層には施工するための材料中に適したファイバーを含めることにより補強材を組み込むことができる。このようなファイバーは、存在することが望ましい。
図１において、初期層を直接に自然地盤上に形成することができ、該層、即ち図１の層７に準じたシール第１層として作用する層あるいはシール第１層が図１にしたがった層配列に準じて付加的に付与される。
初期層、すなわち図１の５に準ずる層が好ましくは実質的に吹き付けしたコンクリート（コンクリートスプレ、ショットクリート）で形成され、さらにはシール第１層、すなわち図１の７に準ずる層がこれら初期層と第２層の間に設けられる。
側面が初期層の表面に接し、好ましくはそれぞれの負荷要件に相応する密度を有する初期層、すなわち図１の５に準ずる層にシール第１層が固定される。
第２層、すなわち図１の９に準ずる層が、初期層、すなわち図１の５に類似する層の表面のプロフィルによるシール第１層、すなわち図１の７の変形によって直接の固着される。
さらには、とくに第２層すなわち図１の９に準ずる層でのごとくに、何かが付加されたシール層に粒状物、好ましくは砕石が埋め込まれ、外部で結合する層のための適正な固着用のプロフィルを生じる。
シール第１層が好適な態様にしたがって吹き付けしたシートとして付与され、該シートは、適するプラスティック材料ならいずれでよいが、たとえばポリウレタン反応樹脂からなる。これは、元来の表面プロフィルが固着プロフィルとして直接に働く自然地盤上に直接吹き付けするか、あるいは図１の層５に準じて付与される初期層に吹き付けするかのどちらかである。
とくにトンネル建造物では、少なくとも内部の第１層を補強することが好ましいが、ここで本発明により達成される効果によって、即ち被覆構造全体が支えとなることによって、内層だけあるいは内層および外層の各々を補強することができる。これらの層の一つあるいは両方を吹き付けする場合には、補強はたとえば一緒に吹き付けされるファイバによって実現される。
好適態様では外側の第２層もまたほとんど吹き付けコンクリート（コンクリートスプレ、ショットクリート）でなり、その方法によって、好適な組み合わせにしたがって、吹き付けがすべて被覆層に適用可能である。
本発明による固着工程は、さらにそれが吹き付け技術での層の施工を容易にし、あるいはまた大規模にそれを可能にしさえもすることを実質的に意味する。
本発明により用いた複合層を固着することによって、施工された層がはがれぬようになるし、またそれぞれ被覆の厚さＤがかなり減るかまたは掘削半径が減ることになる。
シール層を施工する場所ではどこでも、相互固着のためのそれぞれのプロフィルが本発明にしたがって実現されるので、シール層が既知のシート施工法よりも安価に吹き付けで施工することができる。
複合層の全体は、積極的な固着によって、せん断歪みに耐えることができる。
上記の層を吹き付けできるということは、本発明による固着の結果として、たとえば吹き付けコンクリート層を作る場合に、先端領域でのコンクリートの圧縮の問題を惹起しない。
吹き付け工法ですべての層を完全被覆することを実現するために本発明にしたがった固着法から生じるもう一つの可能性としては、問題のない材料供給を連続的に供給することを可能にする。部分的なふくれとくびれの完全被覆ならびに小さな曲率半径を有するチューブの被覆からは、いかなる問題をも生じることがない。
また、シール第１層および第２層の二つの層が一つの実体として振る舞うので、シール膜はさらに容易にその集積性とそれゆえの耐水性を保持し、さらには機械的な損傷を受けにくく、またせん断応力を吸収できる。これはまた、岩盤表面に初期層を施工した場合には事実となる。すなわち、これら三つのすべてが単一の層として働き、またすべてが岩盤の支持に役立つ。結果として、建造物に必要な厚さ、従来の建造物に比べてかなり少なくすることができる。
さて、本発明について、図を参照しながら記述する。
図１は、従来の技術にしたがったトンネル被覆構造物を示す。
図２ａは、本発明の第１態様にしたがって得られた構造物、とくにトンネル被覆構造、の断面を示す。
図３は、図２ａに類似する図であり、本発明にしたがった建造物の構造の第３の態様を示す。
図４ｂは、固着されたプロフィルの目的とする生産のもう一つの態様で、図４ａにしたがった構造物の拡大した断面を示す。
本発明にしたがった建築構造物の図２ａにしたがった実施例からはじめた図２ｂは、図４ｂにしたがった方法に類似する方法の固着プロフィルの設計を示す。
図１の先行技術のトンネルでは、初期層５をトンネルの岩盤表面２に施工する技術は、事前に製作した区画物を用いたショットクリートまたはライニングおよびグラウトを用いたシールによって行なうことができる。簡便な手段のどれかによってこの初期層にプラスチック材料７のシートを固定する。これに、一般的にはコンクリートを型枠に注ぐことによって製作した支持層９を施工する。この層には補強材を含める。技術設備１３はすべて（たとえば配管とワイヤ）、内部トンネル表面１１の近く組み込まれる。
図２ａにしたがって、図１に類似し、吹き付けコンクリート（ショットクリート）から成ることが望ましい、初期層を自然地盤の表面１上に置く。簡単には、吹き付け工程を終える前に、機械的処理または特別な吹き付け技術、たとえば断続的な供給による吹き付けによって層５の表面のプロフィルを作る、プロフィルは、ケバ、ウエブ、溝などによって作られる。シール層７ａは、準備してある層５ａ上に吹き付けする。シート状の層７ａは、実際上は外側に対して１：１である、表面１５のプロフィルの写しである。最後に、また好ましくは吹き付けコンクリートによってシール層７ａ上に層９ａを施工する。該層９ａは、層５ａの表面プロフィルにしたがって層７ａの上に層５ａを固着する。
このようにして、複合層を作り出すのであり、これは、それぞれ５ａおよび９ａ層と同じやり方での相互固着によって、シール層７ａのゾーンでのせん断歪みに耐えることができる。
点線で示したように、自然地盤と層９ａおよび／または層５ａとの固定は、固定具（岩盤固定具）１７によって実現することが好ましい。
図３は、本発明によるもう一つの建築構造物を示す。吹き付けによって比較的厚いシール層７ｂを自然地盤の表面１上に施工し、このシール層は自然地盤の表面１の元来のプロフィルに対して固着されている。層５ａに関して図２ａの手段、たとえばケバおよび／または塗料の細い筋および／または溝および／または刻みなどによって説明したように、この目的のためにはたとえばポリマーコンクリートを用いる。シール層７ｂのはじめに露出している表面には機械的処理、好ましくは事前に決定した密度によってプロフィルを与える。好ましくは吹き付けコンクリートおよびシール層７ｂと１７でのプロフィルに対する固着具によって、層７ａをシール層７ｂ上に直接に施工する。望むならば、固定具（岩盤固定具）１７ａを使うが、これは変形しない層９ａを自然地盤に固着するので、関連容量を大いに使用する。
この態様では、提供する２層の少なくとも１層をシール層として直接に用いる。一方では、それは、自然地盤の元来のプロフィルに固着され、他方、プロフィル１７がその表面に提供され、それには次の層９ａが固着される。
図４ａによる態様では、図３の態様から生じる比較的厚いシール層７ｂがシート状の、薄い、シール層７ｃへと変質し、それは吹き付けによって細かいプロフィルや大きいプロフィルを持つ自然地盤の表面に直接に施工される。変形しない層９ａは、好ましくは吹き付けコンクリートによってシール層７ｃ上に直接に施工され、層７ｃを通じて自然地盤の表面の元来のプロフィルに固着されるし、おそらくは変形しない層９ａを固定具（岩盤固定具）１７ｂによって自然地盤に固着することができる。
図４ｂでの図４ａの観点で、また図２ｂにおける図２ａの観点で、シート状の吹き付けシール層７ｃおよび７ａのさらに好ましい態様を、それぞれ示す。連続的なシール層あるいは層７ｃ１および層７ａ１を施工した後で、さらに層７ｃ２と７ａ２を吹き付けする時には、粒状物１９ｃと１９ａをその層の材料、好ましくは砕石に埋めこむ。それによって、続く変形しない層９ａのために最適にした固着条件が生じ、ほとんど簡単なやり方でプロフィルの密度を表面単位当りに埋めこんだ粒状物の量によって制御できるようになる。もちろん、層７ｂのための吹き付け施工の終了前に層７ｂのまだ軟かいプラスチック塊に粒状物層、好ましくは砕石層、を埋めこみ１９ｂで示したように、図３の観点で、そこに示したプロフィル１７を実現することも可能である。
図１における大体５．５ｍの箇状の横断面の曲率の最小半径では、図２ａにしたがって本発明による方法によって、Ｄ’にて点線で示した実体にしたがって、被覆の厚さＤの約ほぼ２０ｃｍの減少が生じる。トンネルチューブで望ましいわずかな開口部から始まって、これが掘削すべきチューブを小さく作り得る以外の何をも意味せぬことが自明である。
既述の建築構造物の製造における重大な経費節減が本発明によって可能となる。トンネルに加えて、少なくとも等しい幾何学的な横断面を有する構造物の横断面負荷を増やすために、橋梁の被覆、一般的な複合建造物、とくにコンクリートを基本とする建造物、に本発明を用いることもできる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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