(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる繊維強化構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項２】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との２層より形成される繊維強化構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項３】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
熱可塑性樹脂からなる中空部を有する中芯と、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着してなり、前記中芯外周を被覆する中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との三層より形成される繊維強化中空構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項４】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる繊維強化構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項５】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との２層より形成される繊維強化構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項６】
トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、
熱可塑性樹脂からなる中空部を有する中芯と、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着してなり、前記中芯外周を被覆する中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との三層より形成される繊維強化中空構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とするトンネルの補強方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のトンネル補強方法において、前記被覆部材の幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が、１．２５×１０５ｋｇ・ｍｍ２以上２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２以下であることを特徴とするトンネル補強方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のトンネル補強方法において、前記補強部材の幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が、２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２以上４．２×１０８ｋｇ・ｍｍ２以下であることを特徴とするトンネル補強方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のトンネル補強方法において、前記補強部材がトンネル壁周方向に適宜分割されてなることを特徴とするトンネル補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネルのコンクリート壁の剥落を防止するトンネル壁の補修・補強方法に関し、特に繊維強化中空構造体を用いて係る補修・補強を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今般、各種トンネル等においてコンクリート壁の一部が躯体本体からコンクリート塊となって分離剥落するといった事例が散見され、広範な地域に跨って膨大な人・物を円滑確実に輸送すべきいわゆる大衆輸送手段の運営上の問題点となっている。
【０００３】
このコンクリート壁落下等の原因は、躯体内に配筋された鉄筋の腐蝕膨張によるコンクリート（かぶり）の割れ、剥落が主なものである。鉄筋の腐蝕現象は、空気中の炭酸カルシウムにより元来アルカリ性であった躯体コンクリートが徐々に中性化し、ついには鉄筋を被覆していた不動態皮膜までもが失われることに端を発する。このようなコンクリート中性化に伴う腐蝕現象は、水、セメント比の比率の設定に影響を受ける可能性が高いともいわれている。
【０００４】
一方、コンクリートの配合が健全であっても、各種作業現場が海岸近くで海水の影響を受けやすい地域である場合には、上記同様の剥落等の現象が生じる可能性が考えられる。更にこの他にも、コンクリート中のアルカリと、骨材（砂、砂利等）が反応して骨材の周りに珪酸ナトリウムを生成し、水分を吸収すると珪酸が膨張するといったアルカリ骨材反応によりコンクリート表面にクラックが発生し、そのクラックで囲繞されたコンクリート塊が剥落する場合もある。
【０００５】
以上のような種々の原因により発生した（或いは発生が予見される）剥落等の現象に対しトンネル内においてそのコンクリート壁を補強或いは補修する従来方法としては下記の３つが主に挙げられる。
▲１▼防護ネットによる方法
コンクリート塊が剥落しそうな（或いは既に剥落した）表面を適宜はつることで剥落箇所を予め除去し、その後、対象箇所に金網やプラスチック等からなる防護ネットをアンカーボルトによりトンネル覆工と一体固定する方法である。
▲２▼コンクリート吹付け法
覆工表面の処理、チッピングを行い、更に１００〜１５０ｍｍ厚にモルタルやコンクリートを吹付け、覆工表面の対象領域に吹付け工による補修・補強工を施す方法である。
▲３▼繊維シート貼り付け法
カーボン繊維、アラミド繊維などの繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸し、補強対象箇所のトンネル壁面に貼り付ける方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトンネル補強方法には次に述べるような課題を有していた。すなわち防護ネットによる方法では、トンネル内に設置された防護ネットが、トンネル内を進行する列車の風圧により変形、移動及び取り外されるなどのことが起こらぬように、トンネル覆工（或いは地山）とネットとを一体に固定するアンカーボルトをかなり多く打ち込む必要があり、施工コストが著しく高いものとなる。
【０００７】
また、使用されるネットの強度によっては、トンネル躯体本体から剥落したコンクリートを支えきれずにネットごと落下したり、網の目から細かい砕片が落下するなどの可能性もあり、施工にあたり細心の配慮が必要でいきおい過度のボルト打設に走りがちとなる。従って、施工の煩雑さとあいまってコスト及び手間の両面から汎用性は低いと言える。
【０００８】
コンクリート吹付け法においては、吹付け材料がトンネル壁面から剥離しないように、トンネル覆工と吹付け材との付着を確実に行い、表面を金網などで覆って後、さらに覆工にアンカーボルトにより固定する必要がある。ガラス繊維、鋼繊維で補強したコンクリートを使用する場合は、金網を使用する必要はないが、吹付け材の確実な付着を図るためコンクリートの養生期間が必要で、コンクリート塊の落下に対処するといった速応性を求められ状況にあって迅速で満足のいく補強を実施できるとは言い難い。
【０００９】
この問題は、冬季等の低温時にはコンクリートの硬化不足を考慮する必要もあって尚更増大することとなる。また、吹付け工を実施する必要があるため、粉塵発生は避け難く、閉ざされたトンネル内の作業環境が劣悪になるといった問題も抱えている。
【００１０】
更に、繊維シート貼り付け法においては、トンネル壁面に接着剤（樹脂等）を塗布する工程、繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸する工程、樹脂が硬化するまでシートとトンネル壁面とが剥離しないように保持する工程など工程が複雑になり必要とされる作業も多岐にわたる。そして、低温時における樹脂硬化には時間がかかり、最悪の場合、硬化しない場合も考えられるのに加えて、漏水がある場合には樹脂の硬化はもちろん、覆工に接着自体しないなどの根本的問題がある。
【００１１】
そこで、本発明はこのような従来の課題に着目してなされたもので、工期が短く経済的で、かつ、確実にトンネル補修・補強ができ、また作業環境も良好なトンネル補強方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の第１の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる繊維強化構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とする。
【００１３】
第２の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との２層より形成される繊維強化構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とする。
【００１４】
第３の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、熱可塑性樹脂からなる中空部を有する中芯と、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着してなり、前記中芯外周を被覆する中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との三層より形成される繊維強化中空構造体を補強部材とし、係る補強部材をトンネル壁面の湾曲形状に沿う略円弧状に撓ませてトンネル進行方向に連続配設させることを特徴とする。
【００１５】
第４の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる繊維強化構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とする。
【００１６】
第５の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着成形してなる中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との２層より形成される繊維強化構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とする。
【００１７】
第６の要旨は、トンネル壁面を、その湾曲形状に沿って補強部材をもって覆い、係る壁面を支持するトンネルの補強方法において、熱可塑性樹脂からなる中空部を有する中芯と、トンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうるべく配列した補強繊維を熱硬化性樹脂で一体に結着してなり、前記中芯外周を被覆する中間層と、該中間層を被覆し熱可塑性樹脂よりなる外層との三層より形成される繊維強化中空構造体を補強部材とし、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設された被覆部材の表面に該補強部材をトンネル進行方向に適宜間隔にて当接固定し配設させることを特徴とする。
【００１８】
更に、上記トンネル補強方法のうち、第１〜３の要旨のいずれかにかかる発明において、前記補強部材の幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が、２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２以上４．２×１０８ｋｇ・ｍｍ２以下であると好適であり、また、第４〜６の要旨のいずれかにかかる発明において、前記被覆部材の幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が、１．２５×１０５ｋｇ・ｍｍ２以上２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２以下であると好ましい。
【００１９】
加えて、前記補強部材がトンネル壁周方向に適宜分割されてなるものであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のトンネル補強方法において、（ａ）は繊維強化中空構造体を頂部で接続する実施形態を示す説明図であり、（ｂ）はトンネル断面変曲部において接続治具を介して接続する実施形態を示す説明図である。ここで繊維強化中空構造体は補強部材として本発明で用いられるものであって、例えばハニカムコンポーズ（商品名、宇部日東化成株式会社製）であると好適である。
以下に実際の補強手順を実施例１及び２として示す。
【００２１】
＜実施例１＞
幅２３５．４ｍｍ、高さ１９．４ｍｍ、厚み１．２ｍｍでＡＢＳ樹脂製の中空板（例えば、商品名：ダンプレート、宇部日東化成株式会社製）、を中芯部２１（ここでは中空部２１ａを１０箇所備える）とし、係る中芯部２１に厚み１．３ｍｍのＦＲＰ層２２を被覆し、更にその外層に厚み１ｍｍのＡＢＳ樹脂層２３で被覆を施した幅２４０ｍｍ、高さ２４ｍｍの繊維強化中空構造体２０（図２参照）を作成し補強部材として使用した。この繊維強化中空構造体２０の物性を下記に示す。
繊維強化中空構造体：
サイズは幅２３５．４ｍｍ、高さ１９．４ｍｍ、厚み１．２ｍｍ
重量２．６５ｋｇ／ｍ（目付け１１．０ｋｇ／ｍ２）
幅２４０ｍｍでの曲げ剛性３．０×１０８ｋｇ・ｍｍ２
（幅１００ｍｍでの曲げ剛性１．２５×１０５ｋｇ・ｍｍ２より）
【００２２】
図１に示す本実施例におけるトンネル１０（例えば新幹線トンネル）の直径は約９．６ｍであり、周長は約２０ｍとなるが、一枚ものの繊維強化中空構造体２０を使用して補強施工することは、運送上の効率と一般的に限定された坑内環境における施工上の問題とがあり、トンネル壁周方向に適宜分割したものを接続して使用するのが望ましい。図１（ａ）での接続位置はトンネル頂部１１となっており、繊維強化中空構造体２０が二分割使用された場合を示している。また、他の分割方法として、図（ｂ）に示すようにトンネル床面１２に近い変曲部１３（図中では２箇所）で接続する４分割方式を採用することもできる。
【００２３】
この場合、変曲部１３以下の繊維強化中空構造体２０（以後、低壁部１４とする）は変曲部１３より上方の半円部１５よりも剛性の高い（例えば２倍以上）部材とし、並列配置する。前記半円部１５における繊維強化中空構造体の曲げ状態からの復元力たるトンネル外方への反発力により、係る半円部１５自体の端部位置が変動する惧れもあるため、適宜固定手段を講じると好適である。
【００２４】
実際に繊維強化中空構造体２０をトンネル壁面に沿わせる曲げ加工を行う際には（特に図示しない）、まず繊維強化中空構造体２０の両端部にアイボルトを固定し、そのアイボルト間にチェーンブロックを介してワイヤーロープを跨設し、いわば繊維強化中空構造体２０が弓となり、弓の弦がワイヤーロープとなる様な状態とする。次にワイヤーロープの距離をチェーンブロックにて絞っていき最終的にトンネル壁面の湾曲形状に沿わせる。トンネル内で曲げ加工を行うのは、限られた作業スペースの下では効率と精度の点で問題が多いため、可能な限り工場或いはトンネル付近の屋外にて前準備として行っておくのが好ましい。
【００２５】
上記の如くトンネル幅（ここでは９．６ｍ）より小さい直径（例えば９ｍ程度）に曲げてトンネル壁面に実際に配置した後、ターンバックルを伸ばしてワイヤーロープの緊張を弛めトンネル壁面に適応した段階でワイヤーロープ等を取り外せば、繊維強化中空構造体２０のトンネル壁面への配設は固定作業を除き完了する。
【００２６】
ここで、予め分割されていた繊維強化中空構造体２０を接続する際に使用する接続治具３０は図３に示すような中空構造となっており、左右両側端に備わる開口部３１に、互いに接続される繊維強化中空構造体２０を左右からそれぞれ導入しボルト孔３２を介し連通するボルトナット等により固定する働きを示す。なお、この接続治具３０の内空中央にはストッパー３３が備わり、前記開口部３１より導入される繊維強化中空構造体２０各々の端面を開口部３１から同じ導入距離にて停止させ、ボルトナット等による接続を確実なものとする。また、表面中央には確認孔３４が設けられて、接続状況の確認を行うこともでき、更には部材の軽量化につながることにもなる。
【００２７】
＜実施例２＞
図４は本発明のトンネル補強方法において、トンネル断面変曲部に設けたレールを支持材とし、接続治具を介して頂部にて繊維強化中空構造体２０を接続する実施形態を示す説明図である。繊維強化中空構造体２０の分割方法及び接続方法といった実施形態の主な概要は実施例１と同じであるが、低壁部としての繊維強化中空構造体は設けずに変曲部１３より上方の半円部１５のみに補強部材２０を設けた点を特徴とする。この場合、本実施例の半円部１５におけるトンネル壁周長は、約１４．９ｍであるから、７．４３ｍに切断した２体の繊維強化中空構造体２０を補強部材として接続治具３０によりトンネル頂部１１において接合し使用した。
【００２８】
図に示すトンネル１０の補強構造としては、両側壁部にレール４０（繊維強化中空構造体２０の端部支持枠として使用）を取り付け、そのレール上におけるトンネル半円部１５（ここでは直径約９．５ｍ）に繊維強化中空構造体２０が連続的に配設一体化された形となっている。但し、低壁部に関しては地質状況等に鑑み、必要に応じて鋼材、或いはＦＲＰ製の枠体をトンネル壁面にアンカーボルトなどの固定手段を適宜用いて固定し、この上に半円部（繊維強化中空構造体）を配設固定する方法を採用しても問題ない。
【００２９】
図５は本発明のトンネル補強方法において、繊維強化中空構造体とトンネル覆工とを貫通して一体締結するアンカーボルト固定状況を示す説明図である。ここで以下に繊維強化中空構造体２０とトンネル１０とを一体に固定する手段につき示す。
【００３０】
トンネル地山Ｇを掘削して後にセントルフォーム等を利用して打設されるのがトンネル覆工Ｃであり、トンネル躯体の本体をなす。かかる地山Ｇに先端が打設されトンネル覆工Ｃを一体に貫いて、補強部材としての上記繊維強化中空構造体２０をトンネル覆工Ｃ表面に当接固定するのが図に示すアンカーボルト５０である。このアンカーボルト５０は、トンネル地山Ｇ及びトンネル覆工Ｃに周接し付着力を発揮する定着部５１と、該定着部５１内に螺着されたネジ棒５２と、ネジ棒５２に嵌め込まれて繊維強化中空構造体２０に当接されるワッシャー５３と、このワッシャー５３を押圧するナット５４とからなっている。通常、このアンカーボルト５０は、トンネル地山Ｇの地質状態や繊維強化中空構造体２０の重量等を勘案して単位面積当たりの打設本数が決定される。
【００３１】
実施例１及び２において、コンクリート塊がトンネル壁面より落下する状況を想定したモデル試験を行った。試験方法は、トンネル１０の頂部１１に配設された繊維強化中空構造体２０一枚に２００ｋｇの荷重（２００角の平面を備える部材で押圧した荷重）を載荷することとした。結果、係るトンネル頂部１１における繊維強化中空構造体２０の変形はごくわずかであり、実用上全く問題ないレベルのものであった。
【００３２】
＜実施例３＞
図６に示す、トンネル壁面の湾曲形状に沿って覆設される被覆部材６０として、幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が１．２５×１０５〜２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２のＦＲＰ板或いはＦＲＴＰ板のうち、本実施例では、ランダム方向ガラス繊維と一方向性ガラス繊維のニードリングマットにポリプロピレン樹脂を含浸した幅１ｍ、厚み３．７ｍｍのＦＲＴＰ板（例えば、商品名：ユニシート、日本ジーエムティー株式会社製）を使用して以下のように施工実験を行った。本実施例における被覆部材６０や補強部材２０については、予めトンネル１０の幅より小さい直径に曲げて両端部をワイヤーなどで固定した弓状物としておくと施工上好適であることや、補強部材２０の接続位置は二分割の場合にはトンネル頂部１１とする点など本発明における一般的施工手段は実施例１、２と同様とする。但し、被覆部材６０については、元来曲げ剛性が低いのでトンネル内で伸ばしながら施工することとしてもよい。
【００３３】
ガラス繊維含有率が４０重量％でそのうち５０％が方向性ガラス繊維であるユニシートの物性を以下に示す。
0004199891.tif 000002
【００３４】
実施例１と同じトンネル断面において、長さ１４．９ｍのＵＤ５０板（直径約２ｍの巻き物として収められている）を被覆部材６０としてトンネル壁面に当接し巻き戻しながら半円部１５に沿わせた。特に変形することなくトンネル覆工Ｃの表面にフィットし施工状態は良好であった。更に覆工Ｃ上に配設された各被覆部材６０毎の幅方向における中央部と両側部に、実施例１で使用した２４０×２４繊維強化中空構造体２０を当接固定し補強部材とした。この当接固定に際しては、図（ｂ）、（ｃ）に示すように、被覆部材６０の両側部については重ねしろを繊維強化中空構造体２０の幅の１／２とし、この繊維強化中空構造体２０と被覆部材６０とをビス６１で固定することとした。この方法の１ｍ２あたりの重量（目付け）は１０．２ｋｇになる。なお、被覆部材６０と補強部材の繊維強化中空構造体２０とは前記アンカーボルト５０により覆工Ｃに一体に固定される。
【００３５】
実施例１及び２において行ったコンクリート塊落下試験を本実施例においても同様に行った。結果、係るトンネル頂部１１における繊維強化中空構造体２０間の被覆部材６０及び繊維強化中空構造体２０自体の変形はごくわずかであり、優れた補強効果を示した。
【００３６】
＜実施例４＞
実施例１の繊維強化中空構造体２０の代わりに、補強繊維としてガラス繊維を一方向（例えばトンネル壁面の湾曲方向）に配列すると共にガラス繊維クロスを更に配列させた上に、熱硬化性樹脂を含浸・硬化させた繊維強化構造体（幅２４０ｍｍ、高さ１７．７ｍｍ、幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性８．３×１０７ｋｇ・ｍｍ２）を補強部材２０として本発明のトンネル補強方法を実施した。かかる繊維強化構造体を補強部材２０として用いた以外は実施例１と同様の手順及び手段にて施工を行った（但し、本実施例については図示しない）。
【００３７】
この結果、トンネル補強現場以外の場所で、予めＦＲＰを硬化させかつ撓ませておくことで、補強工事を行う工期を従来より大幅に短縮することが可能となり、施工効率の改善とコスト削減とを図ることができた。
【００３８】
＜実施例５＞
実施例１の繊維強化中空構造体２０の代わりに、補強繊維としてガラス繊維を一方向（例えばトンネル壁面の湾曲方向）に配列するとともにガラス繊維クロスを更に配列させた上に、熱硬化性樹脂を含浸・硬化させたＦＲＰ層（幅２３８ｍｍ、厚さ１７ｍｍ）に厚み１ｍｍのＡＢＳ樹脂層で被覆を施した幅２４０ｍｍ、高さ１９ｍｍの繊維強化構造体（１００ｍｍあたりの曲げ剛性７．７×１０７ｋｇ・ｍｍ２）を補強部材２０として本発明のトンネル補強方法を実施した。かかる繊維強化構造体を補強部材２０として用いたこと以外は実施例１と同様の手順及び手段にて施工を行った（但し、本実施例については図示しない）。
【００３９】
この結果、トンネル補強現場以外の場所で、予めＦＲＰを硬化させさらに熱可塑性樹脂を被覆しかつ撓ませておくことで、補強工事を行う工期を従来より大幅に短縮することが可能となり、施工効率の改善とコスト削減とを図ることができた。更には外層の熱可塑性樹脂が保護層の役割をはたし、施工時の補強繊維の損傷を防ぐことができ、補強構造の信頼性を向上することができた。
【００４０】
なお、補強部材２０の曲げ剛性は、弓状に曲げ立てた時、自重で撓まないで自らの形状を維持すると共に、コンクリートの崩落に耐えるために、幅１００ｍｍあたりの曲げ剛性が、２．１×１０７ｋｇ・ｍｍ２以上４．２×１０８ｋｇ・ｍｍ２以下の曲げ強度を有するのが適当である。例えばこの強度範囲より低い場合は、コンクリート壁が崩落したときにコンクリート塊を支えきれない惧れがあり、またそれより更に低強度となると、補強部材２０自体の自重で撓んでしまいトンネル壁面に適切に沿わせるために押圧する他の手段が必要となってしまう。
【００４１】
また、本発明のトンネル補強方法において用いられる繊維強化中空構造体（もしくは繊維強化構造体）の内部に配列される補強繊維の配列方向は、例えばトンネル壁面の湾曲形状に沿って平行した配列のみならず、それと直交する配列（トンネル横断方向或いは垂直方向）、若しくは斜行する配列など種々の配列方向を組み合わせて（又は単独で）用いることとしても良く、つまりは、補強部材２０をなす為の撓み加工に耐えて、かつトンネル壁面の少なくとも湾曲方向の荷重に耐えうる強度を発揮するものであればいずれの配列でも良いのである。
【００４２】
更に、補強部材２０（繊維強化中空構造体）が互いに連接する側面において、片方を凸状、反対側を凹状として、連接される補強部材２０同士が嵌め合いに出来るようにすれば確実に一体化を図ることができ、補強部材間の隙間を無くしより一層のトンネル補強を達成することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のトンネル補強方法は、主に工場等で効率的かつ正確に製作された精度のよい繊維強化中空構造体もしくは繊維強化構造体を補強部材として用い、これを単純作業として簡便確実にトンネル壁面に配設することで、補強工事を行う工期を従来より大幅に短縮することが可能で、これにより施工効率の改善とコストの縮減とに大きく資するのである。また、繊維強化中空構造体もしくは繊維強化構造体の備える軽量かつ高強度で耐候性、耐腐食性にも優れるといった優れた特性により、長期に亘る確実なトンネル補強が確立されることとなり、トンネルの維持補修コスト等を将来的にも低減する効果を発揮する。前記繊維強化中空構造体もしくは繊維強化構造体が適宜分割されてなる場合には運搬及び施工上の効率、コスト及び手間を更に改善する効果も発現する。加えて、従来工法で使用される吹付け工など一切必要ないから坑内の作業環境を良好に維持可能で作業効率向上の効果を更に奏する。
【００４４】
更に、本発明のトンネル補強方法により形成される補強構造において、中空箇所を複数備えた繊維強化中空構造体を用いた場合、前記中空箇所により例えば係る補強構造がコンクリート壁に接する面において開口部分を有することとなりトンネル地山からの漏水を路面の排水溝等に速やかに導水することができ、コンクリート壁、ひいてはトンネル自体の耐久性を大幅に向上させることが出来る。加えて、地下水により受ける水圧をも前記中空箇所を通じてトンネル内に放出することになり、トンネル構造として水圧を格別に考慮する必要が少なくなる。従って、種々の材料厚み等を更に節減することができる。
【００４５】
この繊維強化中空構造体に起因する効果としては、他に、補強部材等とトンネルとをアンカー固定などする場合に必要とされる穴開け加工に際し、繊維強化中空構造体自体が中空で穴あけや切断加工が非常に容易であり、また、鋼材のように各種切削加工時における火気の発生防止に心をくだく必要もない。
【００４６】
そして、本発明における前記補強部材の曲げ剛性と、トンネル壁面を覆う被覆部材の曲げ剛性とを本発明のトンネル補強方法の如く適宜定めることで、補強部材や被覆部材の強度を過度に高めたり、或いは過少に見積もって補強構造の座屈や自壊等を招く惧れを払拭することができ、バランスの良い部材配置と良好な施工性およびコストとを両立することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル補強方法において、（ａ）は繊維強化中空構造体を頂部で接続する実施形態を示す説明図であり、（ｂ）はトンネル断面変曲部において接続治具を介して接続する実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明のトンネル補強方法において使用される繊維強化中空構造体を示す側断面図である。
【図３】本発明のトンネル補強方法において繊維強化中空構造体同士の接続に用いられる接続治具を示す説明図である。
【図４】本発明のトンネル補強方法において、トンネル断面変曲部に設けたレールを支持材とし、接続治具を介して頂部にて繊維強化中空構造体を接続する実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明のトンネル補強方法において、繊維強化中空構造体とトンネル覆工とを貫通して一体締結するアンカーボルト固定状況を示す説明図である。
【図６】本発明のトンネル補強方法において、ＦＲＴＰ板をトンネル覆工に沿わせて設置し、繊維強化中空構造体をその押さえとして使用した実施形態であり、（ａ）はその概要を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）図中Ａ−Ａ’断面における断面図であり、（ｃ）は（ａ）図中においてトンネル壁面を白抜き矢印の視点方向で見た場合のトンネル壁面構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１０    トンネル
２０    補強部材
２１    中芯
２１ａ  中空部
２２    中間層
２３    外層
【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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