(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体において、
少なくとも、シールド掘進機の切削開口直径より大きい領域を覆って、前記繊維補強コンクリート壁体の外側かぶり部分に、ＦＲＰ格子材を１層以上設置したことを特徴とするシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【請求項２】
前記ＦＲＰ格子材は、格子状に配置された縦補強筋と横補強筋とを有することを特徴とする請求項１のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【請求項３】
前記縦補強筋及び前記横補強筋は、強化繊維を一方向に並べてマトリックス樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数積層して形成されることを特徴とする請求項２のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【請求項４】
前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維等の無機繊維；チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされることを特徴とする請求項３のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【請求項５】
前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラジカル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むことを特徴とする請求項３又は４のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【請求項６】
前記縦補強筋及び前記横補強筋は、補強筋幅（ｗ）３〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜１５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）２５〜２５０ｍｍであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、地中を掘削するシールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体の構造に関するものであり、特に、発進部の繊維補強コンクリート壁体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１及び図２に示すように、トンネル掘進用立坑１は鉄筋コンクリート製の壁体２及び底板３などにて構築されるが、立坑のシールド掘進機４が発進又は到達する開口部分には、シールド掘進機４により掘削が可能なように、繊維補強コンクリート壁体１０を使用することが提案され、又実施されている。
【０００３】
つまり、繊維補強コンクリート壁体１０は、補強筋として、炭素繊維、有機繊維などに樹脂を含浸して作製された繊維補強材（ＦＲＰ補強材）１１を、例えば、籠状、メッシュ状、格子状に組み立て、コンクリートに埋設して構成され、シールド掘進機４による掘削が可能とされる。
【０００４】
また、上記構成の従来の立坑１においては、繊維補強コンクリート壁体１０においても、コンクリート壁体２と同様に、内周及び外周部分１２の厚さ５０ｍｍ程度の領域は、コンクリートに埋設された繊維補強材１１を被覆するコンクリート層とされ、「かぶり」と呼ばれ、繊維補強材１１は設けられていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らの研究実験の結果によると、特に、立坑のシールド掘進機発進部において、切削直径Ｄの開口部５（図１、図３参照）を形成しながらシールド掘進機４が繊維補強コンクリート壁体１０を切削し、貫通して、隣接の地盤へと突入するに際し、開口部５の外側壁部分、即ち、「かぶり」部分１２が大割れすることがある。この大割れした「かぶり」部分１２は、コンクリート塊となり、シールド掘進機４のチャンバー４１に取り込まれ、チャンバー４１から排出される際に、チャンバー部取込口４２を閉鎖することがある。その場合には、シールド掘進機４を完全に停止し、人手でそのコンクリート塊を取り除くことをしなければならない。
【０００６】
また、地盤が軟弱な場合には、シールド掘進機４のチャンバ４１に取り込まれないコンクリート塊が切削用回転盤と一緒に廻ることもあり、地盤の緩み、延いては地盤の沈下を引き起こすこととなり、好ましくない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、トンネル掘進用立坑において、シールド掘進機の発進部における外周及びかぶり部分の大割れを防止し、シールド掘進機のチャンバー部取込口の閉塞や、シールド掘進機による地盤の沈下を回避することのできる繊維補強コンクリート壁体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る繊維強化コンクリート壁体にて達成される。要約すれば、本発明は、シールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体において、
少なくとも、シールド掘進機の切削開口直径より大きい領域を覆って、前記繊維補強コンクリート壁体の外側かぶり部分に、ＦＲＰ格子材を１層以上設置したことを特徴とするシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体である。
【０００９】
本発明の一実施態様によると、前記ＦＲＰ格子材は、格子状に配置された縦補強筋と横補強筋とを有する。
【００１０】
本発明の他の実施態様によると、前記縦補強筋及び前記横補強筋は、強化繊維を一方向に並べてマトリックス樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数積層して形成される。
【００１１】
本発明の他の実施態様によると、前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維等の無機繊維；チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、又、前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラジカル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むものとし得る。
【００１２】
本発明の他の実施態様によると、前記縦補強筋及び前記横補強筋は、補強筋幅（ｗ）３〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜１５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）２５〜２５０ｍｍである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る繊維強化コンクリート壁体を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１４】
本発明は、図１に示すトンネル掘進用立坑１の繊維強化コンクリート壁体に適用することができ、シールド掘進機の発進部の外側壁部分、即ち、「かぶり」部分の構造に特徴を有する。従って、本発明が採用されるトンネル掘進用立坑１及び繊維強化コンクリート壁体１０の全体構成に関しては、先の説明を援用し、更なる説明は省略する。以下に、本発明の特徴ある部分について説明する。
【００１５】
図２に、トンネル掘進用立坑１を構成する本発明の繊維強化コンクリート壁体１０の一部を断面で示す。
【００１６】
本実施例では、繊維強化コンクリート壁体１０は、そのかぶり部分１２、即ち、シールド掘進機４の発進部の外側壁部分に、ＦＲＰ格子材１００（１００ａ、１００ｂ）が１層以上、例えば、１層〜３層配置される。図２に示す実施例では、２層、即ち、第１のＦＲＰ格子材１００ａが繊維補強材１１から距離（Ｌ１）３ｃｍの位置に、又、第２のＦＲＰ格子材１００ｂが更に距離（Ｌ２）５ｃｍ離れた位置に設置されている。
【００１７】
ＦＲＰ格子材１００（１００ａ、１００ｂ）は、図３に示すように、シールド掘進機４の切削開口部５の直径Ｄより大きい領域にまで延在して配置されており、少なくとも、切削開口直径より１０〜５０ｃｍ大きい領域にわたって設置される。
【００１８】
切削開口部５の直径Ｄは、例えば、７ｍとされ、この場合には、図３に示すように、繊維強化コンクリート壁体１０は、縦（Ｈ１）７．３ｍ、横（Ｈ２）７．３ｍの矩形状にて形成され、それに対応して、ＦＲＰ格子材１００も又、繊維強化コンクリート壁体１０と同じ領域に、即ち、縦（Ｈ１）７．５ｍ、横（Ｈ２）７．５ｍの矩形状にて設置することができる。本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＲＰ格子材１００は、矩形ではなく円形とすることもできる。又、各格子材１００ａ、１００ｂは、１枚のシート状である必要はなく、複数に分割されたものであっても良い。
【００１９】
次に、ＦＲＰ格子材１００について説明する。
【００２０】
本発明にて使用されるＦＲＰ格子材１００の一実施例を図４及び図５に示す。本実施例にて、ＦＲＰ格子材１００は、通常、直角に交差して格子状に配置された複数の補強筋、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とを含み、各補強筋１０１、１０２は、強化繊維を一方向に並べてマトリックス樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数積層して形成されたものである。
【００２１】
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維等の無機繊維；チタン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされる。
【００２２】
又、マトリクス樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラジカル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むものを使用することができる。
【００２３】
又、本実施例にて使用される各補強筋１０１、１０２は、補強筋幅（ｗ）３〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜１５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）２５〜２５０ｍｍの格子板状に成形硬化され、全体としてシート状のＦＲＰ格子材１００を形成する。このＦＲＰ格子材１００は、図５に示すように筋の交差部分の厚さが他の部分の厚さと略等しくなるように成形硬化されている。
【００２４】
このＦＲＰ格子材１００は、繊維補強コンクリート壁体１０の外側「かぶり」部分１２に、即ち、立坑２の外周部分に位置して、上述のように、１層〜３層設置される。
【００２５】
ＦＲＰ格子部材１００の設置方法は、任意の方法を採用し得るが、例えば、ＦＲＰ格子材１００を、繊維補強コンクリート壁体１０を構成する、例えば、籠状、メッシュ状、格子状の繊維補強材（ＦＲＰ補強材）１１に適当な留め具を介して連結することにより、この繊維補強材１１に隣接して所望層だけ設置する。このようにして作製された、繊維補強材１１及びＦＲＰ格子材１００の組立体にコンクリートを打設する。
【００２６】
これにより、トンネル掘進用立坑２に、シールド掘進機４により掘削が可能な、しかも、かぶり部分１２がＦＲＰ格子材１００にて補強されたシールド掘進機４の発進部となる掘削開口部５を画成することのできる繊維補強コンクリート壁体１０が形成される。
【００２７】
本発明の繊維補強コンクリート壁体１０の効果を実証するために、下記仕様の格子材１００を作製し、繊維補強コンクリート壁体１０の外周「かぶり」部分に２層、取り付けて実験した。シールド掘進機４の切削開口直径Ｄは１ｍ、繊維補強コンクリート壁体１０の壁厚は０．５ｍ、かぶり部分の厚さは５０ｍｍであった。
【００２８】
実験例
・格子材の材料
強化繊維：        ガラス繊維
マトリクス樹脂：  ビニルエステル樹脂
強化繊維：マトリクス樹脂＝４０：６０（体積％）
・格子材の寸法
補強筋幅（ｗ）：７ｍｍ、
厚さ（ｔ）：２ｍｍ、
格子間距離（Ｗ１）：１００ｍｍ
全体形状：  縦１．３ｍ、横１．３ｍの矩形
本発明に従って格子材１００を繊維補強コンクリート壁体１０の外周「かぶり」部分に２層設置し、シールド掘進機４により切削した。実験の結果、かぶり部分１２の大割れが生じることはなかった。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、シールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体において、少なくとも、シールド掘進機の切削開口直径より大きい領域を覆って、繊維補強コンクリート壁体の外側かぶり部分に、ＦＲＰ格子材を１層以上、複数層設置した構成とされるので、トンネル掘進用立坑において、シールド掘進機の発進部における外周のかぶり部分の大割れを防止し、シールド掘進機による地盤の削り取りを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体を設けることのできるトンネル掘進用立坑の一実施例の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体の一部分を示す断面図である。
【図３】本発明のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体のＦＲＰ格子材の一実施例を示す断面図である。
【図４】ＦＲＰ格子材の一実施例を示す斜視図である。
【図５】ＦＲＰ格子材の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      トンネル掘進用立坑
２      コンクリート壁体
３      コンクリート底板
４      シールド掘進機
５      切削開口部
１０    繊維補強コンクリート壁体
１１    繊維補強材（ＦＲＰ補強材）
１２    かぶり部分
１００（１００ａ、１００ｂ）  ＦＲＰ格子材
【図１】
0003830399.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003830399.tif 000005
【図５】
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