インフラメンテナス研究委員会
最終報告会
道路トンネル分科会
一般社団法人建設コンサルタンツ協会近畿支部
発表者：道路トンネル分科会 幹事 河原 幸弘（所属：㈱エイト日本技術開発）

道路トンネル分科会
■構成
学識委員：

種別

所属

氏名

学識委員

神戸大学大学院 工学研究科

芥川 真一

幹事

㈱エイト日本技術開発

河原 幸弘

副幹事

㈱ニュージェック

石村 勝伸

芥川真一教授
委員：１２名

全17回分科会(現場視察2回含)（計12名、順不同）㈱オリエンタルコンサルタンツ
基礎地盤コンサルタンツ㈱西浦 清貴（～R1.6月）
吉岡 智哉（R1.7月～）
濵﨑 政則（～R1.12月）
安田 啓吾（R2.1月～）

協和設計㈱

宮地 栄一

㈱建設技術研究所

市川 真治

中央復建コンサルタンツ㈱

竹林 正晴

㈱長大

鴨川 玄

㈱日建技術コンサルタント

辻 佑太

日本工営㈱

中野 清人

㈱ニュージェック

義永 茂司（H31.4～）

パシフィックコンサルタンツ㈱田近 宏則道路トンネル分科会〇研究背景：
前期委員会では、背面空洞調査の重要性について提言され、今後の課題として背面空洞調査の精度向上が述べられている。
また、昨今、自治体にて管理している素掘りトンネルの維持管理についてニーズが多い中で点検、補修設計に関する考え方について整理したものがない状況である。
最後に、新技術・新工法（ＯＳＶ計測）による維持管理への新たな試みとして簡易で安価な計測方法が望まれている。

〇研究目的：
自治体へのヒアリングを行い研究課題のニーズについて確認
し、テーマを抽出する。抽出した研究テーマについて討議し、研究成果の取りまとめを行う。

道路トンネル分科会〇研究内容：
自治体ヒアリング結果から以下の3つの研究テーマを抽出した。

１．トンネル背面空洞充填対策の精度向上について⇒設計と施工乖離の現状を認識し、既往文献（保全センター）を参考に今後の空洞充填対策の設計、施工について提言を行った。

２．素掘りトンネルの維持管理について⇒素掘り面の対策区分判定として最新の切羽評価基準を入手し、施工時や維持管理時における参考資料として提示した。対策として吹付けコンクリートの動向を確認し、繊維補強、高強度コ
ンクリートの配合例を提示した。

３．ＯＳＶ計測技術の適用について⇒室内実験、現場実験によりＰＯＦギャップセンサーを利用した
ウレタン注入材の空洞充填状況を簡易に効率よくモニタリング
できることが確認できた。

道路トンネル分科会〇研究成果の内容：【報告書の構成】
１．研究課題の抽出２．トンネル背面空洞充填対策の精度向上について
３．素掘りトンネルの維持管理
４．ＯＳＶ計測技術の適用について
５．まとめ

道路トンネル分科会
１．研究課題の抽出
1.1

これまでの成果のまとめ

インフラメンテナンス研究委員会（維持管理研究委員会）では，これまでに３編の報告書を発刊している。
① １期報告書 平成24年7月 公共土木施設の維持管理に関する研究委員会報告書
資料No12-4 ４.道路トンネル維持管理の現状と課題② ２期報告書 平成27年4月 維持管理研究会 報告書
資料No.15-1 ３.今後の道路トンネル点検のあり方について③ ３期報告書 平成30年5月 維持管理研究会 報告書
資料No.17-5 変状対策および補修・補強後の点検・判定方法について

道路トンネル分科会
1.2

自治体ヒアリング

4期の研究課題の抽出として発注者（国土交通省，地方自治体）のニーズを把握するため以下のヒアリングを行い、どのような内容について要望が高いのか確認を行った。
質問２．研究項目の優先度について
道路トンネル分科会では、下記テーマを研究対象としています。発注者側として優先すべきと考える研究テーマを５つお答え下さい。
研究テーマ一覧表
No.

テーマ

内容

備考

1 トンネル空洞充填の精度向上

背面空洞充填対策について設計、施工の実態調査を行い適切な空洞の推定お 過年度からのよび設計注入量の考え方について整理する。
継続テーマ

2 トンネル補修対策後の経年劣化

補修対策後の健全性について、対策工自体の経年劣化または覆工の再劣化に 過年度からのよる変状状況および不具合事例について現地調査し、整理する。
継続テーマ

3 ＯＳＶ活用フィールド実験

ＯＳＶ技術（見える化）を用いた実証フィールド実験を実施し、具体的な商 過年度からの継続テーマ
品開発を行う。(OSV研究会HP（http://www.osv.sakura.ne.jp/）)

4 盤ぶくれ対策（インバート設置）

盤ぶくれに起因する路面変状への対応として、インバート対策が実施されて 過年度からのきている。同種事例などから変状原因の推定、適切な対策工の検討を行う。 継続テーマ

5 トンネル外力対策、漏水対策

外力対策設計に関する考え方について検討を行う。また、漏水対策（水抜き 過年度からのの有効性）について検討を行う。
継続テーマ

6 トンネル点検要領改訂

現在の点検要領に走行型画像撮影技術など点検作業の省力化を考慮した点検 過年度からのマニュアルの改訂を行う。
継続テーマ

7 素掘りトンネルの維持管理

素掘りトンネルの点検、補修方法の現状、課題について整理し、具体的な点
新規テーマ
検方法、対策方法について提言する。

8 ブロック積トンネルの維持管理

道路規格の低い単線トンネルなどでブロック積（レンガ積）トンネルが存在
新規テーマ
し、点検方法、対策方法について検討を行う。

9 ＡＩ技術を用いたトンネル維持管理

ＡＩ技術導入による点検結果の判定の効率化、対策設計の省力化について検
新規テーマ
討を行う。

10 シェルタートンネルとしての開発ミサイルや大規模地震時にトンネルが安全な避難空間となるよう緊急時に配新規テーマ慮したトンネル計画のあり方について検討する。

道路トンネル分科会(1) 国土交通省のヒアリング結果（6事務所回答）
表1.1 研究テーマに対する優先度
優先度
1 空洞充填精度向上

1

2

1

2

2 対策後の経年劣化
研
究
ー

テ
マ

2

3

4

5

1
1

3 OSV活用フィールド1
1

4 盤ぶくれ対策
5 外力対策、漏水対策
6 点検要領改訂

42

7 素掘りトンネル

2

1
1

8 ブロック積みトンネル
9 ＡＩ技術2

2

10 シェルター

1

1

優先度

優先度の高いものは，「1.空洞充填精度向上」，「2.対策後の経年劣化」，「5.外力対策，漏水対策」
図1.1 研究テーマ毎の優先度「6.点検要領改訂」，「9.ＡＩ技術」，「10.シェルター」であった。
反対に，「4.盤ぶくれ対策」，「8.ブロック積みトンネル」は，回答が無かった。
「3.OSV活用フィールド」，「7.素掘りトンネル」は，優先度は低いが要望があった。

道路トンネル分科会(2) 地方自治体のヒアリング結果（和歌山県、奈良県、滋賀県、福井県）
表1.2 研究テーマに対する優先度
優先度

研
究
ー

テ
マ

1

2

1 空洞充填精度向上

3

1

2 対策後の経年劣化

1

1

2

1

1

3 OSV活用フィールド

3

4

5

1

4 盤ぶくれ対策
2

5 外力対策、漏水対策
6 点検要領改訂
7 素掘りトンネル

1
2

1

2

8 ブロック積みトンネル
9 ＡＩ技術

1
2

優先度

1

10 シェルター

優先度の高いものは，「1.空洞充填精度向上」，
図1.2 研究テーマ毎の優先度「2.対策後の経年劣化」，「3.OSV活用フィールド」，「5.外力対策，漏水対策」，「6.点検要領改訂」，「7.素掘りトンネル」であった。
反対に，「4.盤ぶくれ対策」，「10.シェルター」は，回答が無かった。
「8.ブロック積みトンネル」，「9.ＡＩ技術」は，優先度は低いが要望があった。

道路トンネル分科会
アンケート結果から以下の傾向がうかがえる。
国土交通省：管理する国道の交通量が多いため覆工背面空洞調査や空洞充填対策などは，既に実施済の状況。
地方自治体：覆工背面空洞調査や空洞充填対策等の補修工事が未実施であるため，これらの優先度が著しく高い。
また，対策後の経年劣化は，前期委員会でも示したように対策後の確認，判定方法等が明確でないため国土交通省，地方自治体とも優先度が高い。
さらに，地方自治体では，管理するトンネルとして「素掘りトンネル」，「レンガ積みトンネル」等があり，これらの点検，補修方法についても明確なマニュアル等がないことから，優先度が高くなっている。

道路トンネル分科会
1.3

本報告書の目的

本報告は，3期報告書の継続課題に対し，国土交通省，地方自治体へのヒアリン
グ結果からニーズが高い研究課題として「トンネル背面空洞充填対策の精度向上について」，「ＯＳＶ計測技術を用いた計測技術の適用」があげられる。
また，新規課題として自治体においては「素掘りトンネルの維持管理」に対して要望があることから，本研究報告書の主要な課題として抽出し，各課題に対し解決方法を検討し，留意点や提言をまとめることを目的とする。



トンネル背面空洞充填対策の精度向上

素掘りトンネルの維持管理



ＯＳＶ計測技術の適用

道路トンネル分科会
２．トンネル背面空洞充填対策の精度向上について
2.1 はじめに・トンネル背面空洞は，覆工への背面地山の落下による衝撃荷重などから
覆工陥没や損傷を与えるおそれがあるため，背面の地山状況に応じて覆工と地山の間を裏込め注入材などで充填する必要がある。
・しかし，事前の背面空洞の把握としては，覆工表面から実施するレー
ダー探査や覆工コアボーリング調査等があるが，探査精度が地山条件，
覆工条件等から高くない場合が多いことや背面の地山への逸走などもあり，当初設計から施工段階で大幅な数量の増大となる場合が多くみられる。これらの数量増に伴う工事費の増額は事業費予算を逼迫することか
ら適切な予算確保が重要課題となっている。
・そのため，空洞充填の現状と課題について整理するとともに，自治体ヒアリングによる状況把握，過去に研究整理された文献からの考察を行い，空洞充填における注入率の考え方について提言を行った。

道路トンネル分科会
2.2.1

空洞充填対策に関する基準類
Ａ：道路トンネル維持管理便覧（平成5年11月）
Ｂ：道路トンネル変状対策工マニュアル(案)（平成15年2月）
Ｃ：矢板工法トンネルの背面空洞注入工設計・施工要領（平成18年10月）
Ｄ：トンネル補修工法に関する手引き(案)（平成19年4月）
Ｅ：道路トンネル維持管理便覧（平成27年6月）
Ｆ：道路トンネル維持管理便覧【本体工編】（令和2年8月）
表2.2.1 各基準における星取表
項 目
調 査

設 計

施 工

基準及び要領
Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

Ｅ

Ｆ

背面空洞の調査

〇

×

〇

〇

〇

〇

診断・健全性評価

〇

〇

〇

〇

〇

〇

対策工の選定

〇

〇

×

〇

〇

〇

注入材の選定

〇

〇

〇

〇

〇

〇

注入量の選定

×

〇

〇

〇

×

×

設計配合

〇

〇

〇

×

〇

〇

施工方法

〇

〇

〇

〇

〇

〇

削孔・注入孔の配置

〇

〇

〇

〇

〇

〇

充填確認

×

〇

〇

〇

×

×

注入管理

〇

〇

〇

〇

〇

〇

※ 〇記載あり、×記載なし

道路トンネル分科会
2.2.2 背面空洞の調査方法(1) 調査方法
背面空洞調査は、覆工の巻厚や背面の空洞及び地山状況を確認・調査し、変状原因の推定及び対策工設計に必要な情報を得ることを目的として実施する。各基準では、覆工巻厚、空洞規模を地中レーダ法による非破壊検査し、ボーリング調査
等により検証し、調査孔の孔内観察により覆工背面状況の確認が行われている。
地中レーダ法による非破壊検査の測線は、天端部および両肩部の３～４測線を基本とし、非破壊検査の結果に基づき、レーダ探査測線上で空洞が大きいと予想される位置にボーリング調査を実施することを基本としている基準が多い。

局所破壊検査非破壊検査

表2.2.2

覆工巻厚と背面空洞の調査方法とその概要

調査方法

概要

得られる情報覆工ボーリング調査

ボーリング機械により覆工コンクリート等
を採取

覆工巻厚、
覆工背面の空洞の深さ

ファイバースコープ、
ボアホールカメラによる観察

ボーリング孔の中にファイバースコープまたはボアホールカメラを挿入し観察

覆工コンクリートの内部状況、
覆工背面の空洞、地質状況

回転打撃式削孔による調査

回転打撃式（ロータリーパーカッション）
削孔により覆工巻厚や覆工背面の状況および空洞状況を把握する調査方法

覆工巻厚、覆工背面の空洞、
地質状況

電磁波法
（地中レーダー法）

覆工コンクリートおよび背面地山間の比誘導電率の異なる物質の境界における反射を測定する方法

覆工巻厚、空洞の位置・規模

道路トンネル分科会(2) 調査における課題
課題①：定期点検における「有効巻厚の不足また減少」の判定「道路トンネル定期点検要領」における有効巻厚の不足または減少は、覆工コ
ンクリートの設計巻厚と有効巻厚の割合を目安として判定を行うが、通常の定期点検を実施しただけでは有効巻厚を確認することは困難である。

課題②：調査精度の向上
事前調査結果による推定注入量と施工時の注入量で大きな乖離が発生する。事前調査の精度、空洞量算定方法、岩盤亀裂内への注入材の逸走などが考えられる。
誤った解析事例を図2.2.1に示す。

図2.2.1 誤った地下レーダ探査の解析事例

課題③：背面空洞対策後のトンネルに対する調査の必要性
過去に背面空洞対策を実施した場合でも、充填不足や注入材の劣化、地下水に伴う流出等により背面空洞の再発から、調査の実施を検討する必要がある。

道路トンネル分科会(3) 設計における課題
課題①：覆工事前補強の必要性≪荷重の組み合わせ≫
ケース1：覆工コンクリートの自重のみ
ケース2：覆工コンクリート自重＋注入圧
ケース3：覆工コンクリート自重＋注入圧＋注入材自重

覆工コンクリートの巻厚が薄い箇所や強度が不足している箇所には、裏込め注入材の自重や注入圧によって、覆工コンクリートに発生する応力が増加し、変状が発生する懸念があるため、事前に内面・内巻
補強工の検討が必要である。
事前補強対策の必要性に対する検証の手法や条件等は、各設計者によって統一が図れていないのが現状である。
セメント系材料の場合：自重や注入圧
非セメント系材料の場合：発泡および注入圧
図2.2.3

解析モデルおよび荷重の概念図(一部加筆)

課題②：発泡ウレタンの設計
発泡ウレタンの適用範囲および発泡倍率に関する問題である。「外力対策が必要な場合には、12倍から30倍程度の材料が用いられている」との記述がある。このことから発泡ウレタンの採用については適用する地山条件と発泡倍率について検討を行う必要があることがわかる。最近では40倍発泡が採用実績が増加している。
しかし実際の設計では注入材の選定理由が明確でないものが見受けられる。

道路トンネル分科会(4) 施工時の課題
課題①：注入材の逸走防止措置
ひび割れや他空洞部への注入材逸走は、注入量の増大に加え、供用車線への影響
や水質への影響等、様々な影響を及ぼす。
覆工背面空洞がトンネル縦断方向に連続する区間で、部分的に裏込め注入を行う場合は、注入区間両側に粘性の高い充填材で隔壁を形成させる等の逸走措置を講ずることが重要である。ただし、現時点では逸走措置に関する対策工法や事例等は明記されていない。

課題②：充填に伴う漏水への影響
背面空洞の充填を実施するとそれまでの水みちが変化して、従来漏水がなかった
目地やひび割れから新たな漏水の発生や反対に漏水が止まる事例がある。

道路トンネル分科会
2.3

自治体ヒアリングによる空洞充填設計と施工の乖離

2.3.1

空洞充填における設計事例

自治体ヒアリング結果において，一律ではないが，実態として概ね1.5倍程度の注入率を採用しているのが多いとの回答があった。

2.3.2

実施工における設計との乖離状況

設計段階の注入率のばらつきによって，設計と施工時の乖離は大きく左右される。
表 2.3.1

事例1
事例2
事例3
事例4
事例5
事例6

実施工における設計との乖離事例

充填量が設計数量の1.5～3.0倍になることがある。
施工において設計の1.85倍となった事例がある。
トンネルや地山条件によっても異なるが，10倍となった事例がある。
設計数量に対して，数倍～20倍程度の充填量となった事例がある。
設計数量の3～4倍以上の注入量となった事例がある。
乖離が大きく，予算確保や年次計画が困難。約5倍の注入量となった。

以上のことから，設計注入量に対して，非常に多くの実注入量の増加に伴う変更事例が多く，このようにばらつきが大きく，自治体においては，予算確保や年次工事発注計画において非常に苦慮していることがうかがえる。

道路トンネル分科会
2.4 空洞充填対策における注入率
2.4.1 注入量の算定
矢板工法（在来工法）で施工されたものは，当時の覆工コンクリート打設方法の特徴も相まって，覆工アーチ部の背面に空洞が残りやすい。(a)空洞断面積を多角形の面積の総和で求める方法，(b)平均空洞厚を求め空洞断面積を算定する方法が用いられることが多い。

図 2.4.1 空洞断面積の算定方法

道路トンネル分科会
2.4.2

注入量算定に際しての留意点

空洞充填対策の注入実績では，設計注入量(調査結果に基づき算出された空洞量)に対して，実際の注入量が大きく乖離する事例が確認されている。このような
設計注入量と実注入量とに大幅な差異が生じる原因として，「道路トンネル変状対策工マニュアル(案)」(平成15年2月，独立行政法人土木研究所 基礎道路技術研究グループ(トンネルチーム))では，以下の事項が示されている。
① 矢板工法におけるトンネル施工方法上の特性（矢板と地山の間に隙間があり，基本的にアーチ部覆工背面は排水構造となっている）② 空洞の調査方法や測定精度，測定間隔（くり抜き本数，レーダ側線数）③ 空洞量算出方法（空洞範囲α※の設定；特に平均空洞厚で空洞を算定する場合） ※図
2.4.1算定方法(b)参照④ 岩盤の亀裂内への裏込め注入材の逸走（地質状況）⑤ 側壁部の裏面排水工やトンネル縦断方向への裏込め注入材の逸走⑥ 湧水による裏込め注入材の流出⑦ 注入材別の材料特性

道路トンネル分科会
また，「トンネル空洞フィールド調査結果（合理的な補修設計前の調査方法並びに合理的な施工管理方法について」(平成15年3月，(財)道路保全技術センター
道路構造物保全研究会 大型試験企画WG)においても，同様の内容であるが，想定される乖離原因として以下を示している(図 2.4.2参照)。
① 探査精度および探査機器の限界② 探査頻度による未確認③ 注入時の注入材の逸走
1. 岩盤の亀裂，空隙への逸走
2. 側壁コンクリート背面への逸走
3. 注入材量の特性による違い
4. 部分注入の場合のトンネル前後空隙への注入材の逸走④ 背面空洞状況
図 2.4.2 注入材逸走の概念図
1. 既設トンネルの掘削工法の違いによる注入材逸走
どちらの記載も，探査精度向上だけでは解決できない要因を含んでおり，空洞充填対策における課題として認識されるものである。

道路トンネル分科会
2.4.3

注入量の乖離事例

非セメント系材料(40倍発泡ウレタン)におけるデータであるが，設計数量，実調査数量に対する注入数量の比率を参考までに添付する(図 2.4.3参照)。

・注入数量（実注入量）
空洞充填対策工事として，実際に注入したボリューム(実績値)。
設計数量に対する増加率216％
実調査数量に対する増加率132％
実調査数量に対する注入数量の増加率

500%

500%

450%

450%

400%

400%

350%

350%

300%

300%

250%

平均値：216%増加率

増加率

設計数量に対する注入数量の増加率

250%

200%

200%

150%

150%

100%

100%

50%

50%

平均値：132%

0%

0%
0

50

100

150
物件番号

200

250

0

50

100

150
物件番号

200

2020.7時点 ケミカルフォーム協会(セットフォーム工法)からの提供資料
図 2.4.3 注入数量と設計，実調査数量の対比

250

道路トンネル分科会
2.4.4

注入率に関する参考文献

空洞充填対策における設計，施工の乖離に関しては，(財)道路保全技術セン
ターにおいて，フィールド試験を通じた整理が実施されている(平成14～16年度)。
同センターが平成23年3月に解散しており，フィールド試験結果の入手も困難になってくることを踏まえ，注入率の精度向上に際しての参考資料として，要旨を整理することとした。
①（平成14年度報告書）「トンネル空洞フィールド調査結果（合理的な補修設計前の調査方法並びに合理的な施工管理方法について） 」（平成15年3月）(財)道路保全技術センター 道路構造物保全研究会 大型試験企画WG➁ （平成15年度報告書）「トンネル空洞フィールド調査結果（合理的な補修設計前の調査方法並びに合理的な施工管理方法について）」（平成16年3月）(財)道路保全技術センター 道路構造物保全研究会 大型試験企画WG③（平成16年度報告書）「トンネル空洞フィールド調査結果（合理的な補修設計前の調査方法並びに合理的な施工管理方法について）」（平成17年3月）(財)道路保全技術センター 道路構造物保全研究会 大型試験企画WG④（平成16年度報告書②）「トンネル保全工事の技術資料（その１）－覆工背面空洞充填対策工－」（平成17年3月）(財)道路保全技術センター 道路構造物保全研究会 トンネル委員会

道路トンネル分科会(1)「5.2 算定注入と注入量の比較」より

図 2.4.4 実注入量と算定空洞量との比較

道路トンネル分科会(2)「5.3 差異要因及び乖離原因」より

図 2.4.6 掘削形状（地山状況）による乖離原因

図 2.4.5 空洞調査方法からの乖離原因

図 2.4.7 空洞算出方法による乖離原因

道路トンネル分科会
３．素掘りトンネルの現状と課題
3.1

はじめに

「道路トンネル定期点検要領」は，「矢板工法」（～1980年代/木製または鋼製支保工と矢板による掘削方法）および「NATM」（1980年代以降/吹付コンク
リート，ロックボルト，鋼製支保工による掘削方法）の2工法を対象としているため，「素掘りトンネル」（1600～1945/江戸時代から戦前における人力による掘削）に対する維持管理手法（点検手法および判定方法等）が明確化されていない。
本書では，「素掘りトンネル」に関する維持管理における点検手法および健全性の判定等について提案するものである。
なお，本書では素掘りトンネルのうち，本書では，吹付トンネルおよび無巻き
トンネルを取り扱い，煉瓦積みトンネルについては取り扱わないものとする。

3.2

用語の説明（代表的なもの）（1）素掘りトンネル
トンネルのアーチ側壁部が覆工コンクリートで被覆されていないトンネルのことであり，ここでは，無巻トンネル，吹付けトンネル等の総称をいう。
（2）無巻きトンネル
トンネル内面に一次吹付けや二次覆工等が施工されていないトンネルをいう。
（3）吹付けトンネル
トンネル内面が吹付けコンクリート（または吹付けモルタル）仕上げのトンネルをいう。

道路トンネル分科会
3.3.1

素掘りトンネルの現状

現在，山岳トンネルにおける施工はＮＡＴＭが主流となっているが，全国各地には江戸時
代～戦前にかけて掘られた「素掘りトンネル」が多数存在し，現在も多く供用されている。
建設当時の用途としては，林道や一般道，鉄道，軍事用，景勝地への道路等，様々である
が，一般的に施工が困難な場所で，幅員が狭く，延長の短いトンネルが大半を占めている。
素掘りトンネルの構造としては，①トンネル内面に地山が露岩している「無巻トンネル」，②吹付けコンクリート又は吹付けモルタル仕上げによる「吹付けトンネル」に大別される。

写真3.1 無巻トンネル

3.3.2

写真3.2 吹付けトンネル

素掘りトンネルの課題

素掘りトンネルの維持管理方法については，現在のところ明確な点検要領や判定基準が確立されていないため，5年に1回の頻度で実施されている定期点検では，「道路トンネル定期点検要領／国土交通省」等に準拠しながら，各点検技術者の経験的な判断に委ねて個々に対応している状況にある。

道路トンネル分科会
表3.1 変状発生状況写真（1／2）
変

状

写

真

変状発生状況等
 無巻トンネルの表面から浮き石が落下した形跡がある。
 無支保構造による地
山の肌落ちが原因。

 地山にブルーシートが設置されており，
表面の吹付けモルタ
ルが剥落している。
 吹付けモルタルの材
質劣化，漏水による凍害の影響，排水不良が原因と推定。
 側壁部の吹付けモル
タルが肌落ちしている。
 吹付けモルタルの材
質劣化に加え，地山
からの漏水による凍害の影響，排水不良が原因と推定。

表3.1 変状発生状況写真（2／2）
変

状

写

真

変状発生状況等
 鋼製支保工設置後，吹付けモルタルが施工されているが，鋼材の著しい腐食や吹付けモルタルの材質劣化により浮き・剥離が発生している。
 吹付けモルタルの材
質劣化，巻圧不足が原因と推定。
 吹付けモルタル施工
後，漏水対策として
塩ビ管が設置されているが，流末が未整
備のため，路面に滞水している（降雨時のみ滞水している状態）。
 流末の未整備が原因。

道路トンネル分科会
3.4
3.4.1

素掘りトンネルの点検方法
概要

素掘りトンネルについては，明確な点検方法を記載した要領等は発刊されていな
い。総点検実施要領(案)においては，素掘りトンネルの場合は現地状況に応じた点検を実施する旨が記載されている。このように，点検者の判断によるところが多い。そこで，本章では，現在の点検要領，維持管理便覧等を参考に，素掘りト
ンネルの点検方法について提言を行うものである。

3.4.2

対象の素掘りトンネルについて

素掘りトンネルとは，トンネルのアーチ側壁部が覆工コンクリートで被覆されていないトンネルのことであり，対象とする素掘りトンネルは下記のとおりとする。
なお，レンガ積トンネルは対象外としている。
・無巻トンネル
・吹付トンネル

道路トンネル分科会
3.4.3

点検の目的

(1) 点検の種類
定期点検，臨時点検，日常点検などがあるが，ここでは定期点検を対象とする。
(2) 定期点検の目的
素掘りトンネルにおいても，一般的なNATMや在来工法と同じように定期点検の目的が達せられるように点検を行う必要がある。道路トンネル定期点検要領に記載されている定期点検の目的を以下に示す。

3.4.4

定期点検の頻度

点検頻度については，変状の発生状況，変状進展状況，地山状況等を踏まえて5年に拘らずに適切な頻度を提案することが望ましい。

3.4.5

定期点検の体制道路トンネル定期点検要領1)に記載されている定期点検の目的を以下に示す。素掘りトン
ネルにおいても同様の体制とする。ただし，トンネル内面に地山が露岩している場合は岩種判定に関する知識及び技能を有する地質技術者やトンネル技術者を配置する。

道路トンネル分科会
1）近接目視アーチ部や坑門上部等に対して，近接し，吹付コンクリートに関してはひび割れ，
うき・はく離，漏水等の状態を，露岩についてはD級岩盤については基本覆工を行っているためC級岩盤以上が露頭岩の対象となる。露頭岩は地山風化状況や割目
間隔・割目状況，漏水等の状態を観察する。特に層状岩盤には注意して観察する。

2）打音検査表 3.4.1 打音検査による判定の目安
打音区分
清

濁

音

音

状態

判定

キンキン、コンコンといった清音を健全発し、反発力がある。
ドンドン、ドスドスなど鈍い音がす
劣化、表面近くに空洞があるる
ボコボコ、ペコペコなど薄さを感じ
うき・はく離しているる音がする

濁音を発するうき・はく離を確認した箇所は，ハンマーを用いてできる限り撤去することを基本とする。ただし，素掘りトンネルの場合，うき箇所の積極的な除去は緩みが拡大する恐れがあることから，十分注意して行う。なお，撤去した岩片は写真などに記録する。また，
打音異常箇所は，次回点検時に変状進展を確認できるように現地にマーキングしておく。

道路トンネル分科会
3）主な着眼点
定期点検で着目すべき変状・異常現象の例について，吹付コンクリートの場合を表 3.4.2に露岩の場合を表 3.4.3に示す。なお，露岩している素掘りトンネルの主な着眼点は，切羽観察等を参考に記載した。
表 3.4.2 定期点検で着目すべき変状・異常現象の例
定期点検対象覆工 注1)（吹付けコンクリート）

着目すべき変状・異常現象の例
圧ざ、ひび割れ、段差
うき・はく離、はく落
変形、移動、沈下
漏水、土砂流出、遊離石炭、つらら、側氷
豆板部のうき・はく離、はく落
補修材のうき・はく離、はく落、腐食
補強材のうき・はく離、変形、たわみ、腐食
ひび割れ、段差
うき・はく離、、はく落
変形、移動、沈下
鉄筋の露出
豆板やコールジョイント部のうき・はく離、はく落
補修材のうき・はく離、はく落、腐食
補強材のうき・はく離、変形、たわみ、腐食
鋼材の腐食

坑門

注1)

注1)

はく落防止対策工、漏水対策工等の補修・補強材を含む

表 3.4.3 定期点検で着目すべき変状・異常現象の例（露岩の場合）
定期点検対象露岩

着目すべき変状・異常現象の例
割れ目の状況（割目間隔，割目状態，岩塊の緩み，岩塊の大きさ，交差） 風化状況
露岩の肌落ち・範囲
うき・はく離，はく落
ロックボルトなどの腐食，漏水道路トンネル分科会
3.4.7 応急措置
(1) 応急措置の概要
応急措置は，ハンマーでの除去等があるが，うき箇所の積極的な除去は緩みが拡大する恐れや落盤する可能性があることから十分注意して行う。

(2) トンネル本体における応急措置
1）応急措置の種類
応急措置の具体例を表 3.4.4に示す。
表 3.4.4 本体工における応急措置の具体例
変状区分

変状の種類

日常点検

定期点検、異常時点検
臨時点検

外力、材質劣化

うき・はく離交通規制、落下物の除去

うき・はく離箇所等のハンマーでの撤去

路面の変状

交通規則・通行止め

注1）

日常点検に準じる

ひび割れ

交通規則・通行止め

注1）

日常点検に準じる

大規模な漏水、
路面滞水

交通規則・通行止め 注1）
日常点検に準じる
側溝の簡易掃除等
交通規則・通行止め 注1）
凍結防止剤散布、危険物の除去 日常点検に準じる（たたき落とし等）

外力

漏水

つらら、側氷、
氷盤

注1）交通規制・通行止め等が必要となる場合には、道路管理者の判断のもとで行う。

道路トンネル分科会
3.5 素掘りトンネルにおける変状の種類と対策区分の判定
3.5.1 変状の種類(1) 無巻トンネル
表3.5.1 変状種類及び変状区分との関係（無巻トンネル）

無巻トンネルの変状で最も重要なの
変状区分
は岩片，岩塊等の落下である。
変状種類
外力
材質劣化 漏水(突発性の崩壊)覆工コンクリートがあるトンネルと○同列に比較すれば，無巻状態での危険 ①ひび割れ②うき・はく離○○度は非常に高いと言え，常に突発性の ③変形，移動，沈下○崩壊の可能性がある状態と考えられる。④鋼材腐食
このため，ひび割れ，うき・はく離 ⑤巻厚の不足または減少，背面空洞⑥漏水等による変状○などを総合的に評価する必要がある。
なお，無巻トンネルは岩盤の種類により変状状況が大きく変わることに留表3.5.2 変状種類及び変状区分との関係（吹付けｺﾝｸﾘｰﾄ）
意が必要である。
変状区分(2) 吹付けコンクリート
変状は，基本的にはコンクリートによる覆工と同じである。不陸があるため巻厚不足に対する判定は難しいと考えられるが，その他の変状は吹付けコンクリートにも同様に発生すると考え
られる。

変状種類
①圧ざ，ひび割れ

外力(突発性の崩壊)○②うき・はく離○③変形，移動，沈下

○

材質劣化

○

④鋼材腐食

○

⑤巻厚の不足または減少，背面空洞○⑥漏水等による変状漏水○道路トンネル分科会
3.5.2 健全性に対する評価方法(1) 無巻トンネル
定期点検では，トンネルの変状を把握した
うえで，変状毎に右表の判定区分による。
対策区分判定は，切羽評価で用いられるパ
ラメータのうち，無巻トンネルの健全性に影響すると考えられる変状を選択して対策区分を判定する。なお，パラメータは，覆工コン
クリートトンネルの変状区分（外力，材質劣化，漏水）と整合を図り以下の分類とした。

表 3.5.3 判定区分
区分
ⅣⅢ

無巻トンネルにおける判定区分
利用者に対して影響が及ぶ可能性が高いため，緊急に対策を講じる必要がある状態。
早晩，利用者に対して影響が及ぶ可能性が高いため，早期に対策を講じる必要がある状態
将来的に，利用者に対して影響が及ぶ可能性が高い

Ⅱ

ため，重点的な監視を行い，予防保全の観点から計画的に対策を必要とする状態

Ⅰ

利用者に対して影響が及ぶ可能性がないため，措置を必要としない状態

表 3.5.4 無巻トンネルの対策区分の判定で使用するパラメータの種類
新設トンネルにおいて切羽評価で使用するパラメータの種類

無巻トンネルの対策区分の判定で使用するパラメータの種類

覆工コンクリートトンネルにおけ
る変状区分

①圧縮強度

①圧縮強度

外力

②風化変質

②風化変質

材質劣化

③割目間隔，割目状態

外力

⑤走向傾斜

対策区分の判定で使用しない

－

⑥湧水量

対策区分の判定で使用しない

材質劣化⑦水による劣化⑤水による劣化

材質劣化

－

⑥浮石状況

材質劣化

－

⑦湧水による路面状態

漏水

③割目間隔
④割目状態

なお，以降の判定の目安は地山等級Cに相当する地山に対する適用を想定したものである。
地山等級Dに相当する強風化岩等が分布する場合には，状況に応じて適宜判断する必要がある。

道路トンネル分科会

出典：参考文献2)

道路トンネル分科会(2) 吹付けコンクリート
覆工コンクリートが未施工で吹付けコンクリートが仕上がり面となっているト
ンネルは，発生する変状の種類は覆工コンクリートとほぼ同様であることから，「道路トンネル定期点検要領
行うものとする。

平成31年2月

国土交通省道路局」に準じて評価を道路トンネル分科会
3.5.3

対策区分の判定(1)無巻トンネル①圧縮強度（変状区分：外力）

表 3.5.6 圧縮強度に対する判定区分（無巻トンネル）判定

10圧縮強度
(MPa）

Ⅲ

5以下

ハンマーの刃先が食いこむ

軟質および風化による劣化が著しい

Ⅱ

5～20

ハンマーの軽い打撃で砕ける

風化による表面剥離が生じやすい

20～100

ハンマー打撃で砕ける

風化による劣化は少ない

100以上

ハンマー打撃がはね返る

－

強度の目安

岩石の特徴

Ⅰ

②風化変質（変状区分：材質劣化）
表 3.5.7 風化変質に対する判定区分（無巻トンネル）

なお，湧水による劣化

判定や不安定化等の影響有無

Ⅲやスレーキング性の有無

熱水変質などの目安

土砂状風化，未固結土砂

著しい変質により全体が土砂状，粘土化

岩心まで風化変質

変質により岩芯まで強度低下

割れ目沿いの風化変質

変質により割れ目に粘土を挟む

概ね新鮮

変質は見られないⅡなども考慮し，適宜判断することが望ましい。

風化変質の目安Ⅰ道路トンネル分科会③割目間隔・割目状態（変状区分：外力）

表 3.5.8 割目間隔に対する判定区分（無巻トンネル）
割目間隔

なお，健全性の判定には割目の進展も重要な情報であるため，必要に応じてマーキング等を行い定点観測を行うなどの対応も考慮することが望ましい。
特に，山間部などで凍結・融解が繰り返し発生するような場合には注意が必要である

5cm以下

5～20cm20～100cm

100cm以上

開口（5mm以上）
厚い粘土(5mm以上）

Ⅲ

Ⅲ

Ⅲ

Ⅲ

開口（5mm以上）

Ⅲ

Ⅲ

Ⅲ

Ⅱ

開口（1～5mm）
薄い粘土(5mm以下）

Ⅲ

Ⅲ

Ⅲ

Ⅱ

開口（1～5mm）

Ⅲ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅰ

Ⅲ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

割目状態

多く開口
（1mm以下）一部開口（1mm以下）密着④水による劣化（変状区分：材質劣化）
表 3.5.10 水による劣化に対する判定区分（無巻トンネル）
判定

状態

Ⅲ

土砂，細片の流出
軟弱化

Ⅱ
緩みを生ず
Ⅰ

なし

道路トンネル分科会⑤浮石状況（変状区分：材質劣化）
表 3.5.11 浮石状況に対する判定区分（無巻トンネル）
判定

打音区分

状態

Ⅲ

・ボコボコ，ペコペコなど薄さを感じる音がする
・ドンドン，ドスドスなど鈍い音がする。

浮石周囲の全周，または３方向～２方向に開口亀裂が生じている。

Ⅱ

同上

浮石周囲の１方向に開口亀裂が生じている。

Ⅰ

キンキン，コンコンといった清音を発し，反発感がある

割目は密着している（浮石ではない）⑥漏水等による路面の状態（変状区分：漏水）
表 3.5.12 漏水状況に対する判定区分（無巻トンネル）
判定

状態

Ⅲ

岩盤の亀裂等から湧水の流下があり，または，排水不良により路面に滞水があり，利用者の安全性を損なう可能性がある状態

Ⅱ

岩盤の亀裂等から湧水の滴水または浸出があり，または，排水不良により路面に滞水を生じるおそれがあり，将来的に利用者の安全性を損なう可能性がある状態

Ⅰ

湧水がみられないもの，または湧水があっても利用者の安全性に影響がない状態

道路トンネル分科会(2) 吹付けコンクリート
吹付けコンクリートの対策区分の判定は，「道路トンネル定期点検要領 平成31年2月 国土交通省道路局」に示される判定の目安を参考として判定を行うものとする。
以下に，判定における留意点を示す。

(a) 圧ざ，ひび割れ
吹付けコンクリートは薄肉部材であること，無筋構造であること，凹凸面に施工されていることからひび割れが発生しやすい構造である（特に，金網未設置の場合）。
そのため，ひび割れ幅や長さのほか，ひび割れの形状や漏水有無などの状況も勘案して判定することが重要である。

(b) うき・はく離
吹付けコンクリートの背面は地山または覆工コンクリート等であることや，薄肉部材であることから，健全であっても打音検査により濁音を発する場合もある。
そのため打音異常の判断は慎重に行う必要がある。金網設置の有無やひび割れを伴う場合はひび割れ形状などの状況も勘案して判定することが重要である。

道路トンネル分科会
3.6

素掘りトンネルの変状対策

3.6.1

概要

文献等を基に，素掘りトンネルの主な変状に対する対策工について整理した。
本章では，これらのトンネルを対象とした変状対策工について記載する。

3.6.2

素掘りトンネルの主な変状

素掘りトンネルに発生している主な変状としては，無巻トンネルでは地山の風化による肌落ち，漏水，吹付トンネルでは材料劣化によるひび割れ，うき，漏水等が多くみられる。

① 無巻トンネル② 吹付トンネル

・地山の亀裂，うき石，肌落ち

・ひび割れ

・漏水

・うき，はく離・滞水（排水不良）・漏水・滞水（排水不良）道路トンネル分科会
3.6.3

対策工の種類

素掘りの変状に対する主な対策工を表3.6.1に示す。

(1) 主な変状と対策工
表3.6.1 主な対策工
主な変状
無巻トンネル
亀裂

対策内容

吹付トンネル

吹付部のひび割れ 亀裂，ひび割れ部の一体化
不良部の撤去うき石

吹付部のうき

地山の風化，
肌落ち

吹付部のはく離，はく落

漏水（滴水等）
漏水（滞水）

対策工
・ひび割れ注入工

止水・はつり落とし工・金網，ネット工・当て板工・補強セントル工
・断面修復工・吹付コンクリート工（※繊維補強コンクリート工※裏面排水との併用）
・場所打ちコンクリート工・プレキャスト版工（※ＰＣＬ版)
・ロックホルト工
・止水注入工導水・線導水工，面導水工，裏面排水工

地下水低下

・地下水低下工法

流末処理

・排水処理施設

はく落防止

覆工の補修補強，構築※代表的な工法を示す

道路トンネル分科会(2) 対策工(はく落防止，覆工の補修補強・構築)の概要
表3.6.2 対策工の概要
内容

対策工

概要図

金網，
ネット工
金網工(クリンプ金網)
ネット工(FRPメッシュ)
金網・ネット工2)

はく落防止

当て板工
形鋼系当て板工(等辺山形鋼，平鋼)
当て板工2)

パネル当て板工(鋼板)

補強
セントル工

補強セントル工2)

道路トンネル分科会
表3.6.2 対策工の概要
内容

対策工

概要図

表3.6.2 対策工の概要
内容

対策工

概要図

断面修復工
プレキャスト版工※ＰＣＬ工法
断面修復工
覆工の補修
補強，構築

覆工の補修
補強，構築

吹付コンクリート工※繊維補強
コンクリート工※裏面排水との併用

プレキャスト版工ロックボルト工
吹付コンクリート工

ロックボルト工※代表的な工法を示す

場所打ち
コンクリート工

場所打ちコンクリート工

道路トンネル分科会
3.6.4

対策工の施工事例(1)露岩している側壁部崩落の対策事例
露岩している側壁部の風化による崩落に対して，場所打ちコンクリート工を施工。地山の支持が期待できない箇所は，モルタル吹付工，小規模な風化，亀裂部
は金網・ネット工を施工している。

図3.6.3 露岩している側壁部崩落の対策事例

道路トンネル分科会(2) 吹付トンネルのうき，ひび割れ，漏水対策工事例
トンネル点検により，うき，ひび割れ，漏水等が確認され，既設吹付コンクリー
トをはつり落とした後に，ロックボルト工，防水シート設置，繊維吹付コンク
リート工を施工している。

図3.6.4 吹付トンネルのうき，ひび割れ，漏水対策工事例

道路トンネル分科会(3) 無巻トンネルへの吹付コンクリート工対策の事例

図3.6.5 無巻トンネルへの吹付コンクリート工対策の事例(4) 内面補強工比較事例

表3.6.4 内面補強工比較例

道路トンネル分科会
3.6.5

対策工計画上の留意点(1) 覆工自体を新たに構築する抜本的な対策
新たに覆工を構築する対策としては，トンネル拡幅工法，場所打ちコンクリー
ト工による全面改築，プレキャスト版の設置（ＰＣＬ工法）等がある。施工にあたっては，トンネル内空断面や施工スペースに十分な余裕が必要であり，トンネ
ル拡幅工法等は工事費も高価なものとなる。
表3.6.5 覆工を新たに構築する対策の留意点
対策工法

対策工計画上の留意点

 トンネル拡幅工法

 品質の高いトンネルが構築できるが，工事費が高価となる。

場所打ちコンク
リート工
 建築限界に対して余裕のある断面や施工（全面改築）
スペースに十分な余裕が必要となる。
 プレキャスト版（ＰＣＬ版）設置工

写真3.6.7 トンネル拡幅工法の例

道路トンネル分科会(2) 補修・補強による対策
補修・補強による対策は，変状状況（変状の種類や規模）やトンネル内空の規模等により，対策工を組み合わせた形（導水工＋吹付工等）で施工されている。
また，はつり落とし，金網・ネット工等は，本対策までの応急対策として施工することもできる。

表3.6.6 補修・補強による対策の留意点

対策工法

対策工計画上の留意点

備考

・ひび割れ注入工

・施工上の制約は少ない。

応急対策可

・はつり落とし工・うき石や吹付コンクリートのうきの規模が大きい場合は適用に注意が必要で
ある。

応急対策可

・金網，ネット工・当て板工・うきの規模，アンカーを設置する地山強度等に留意する必要がある。

応急対策可

・補強セントル工・ロックボルト工・場所打ちコンクリート工（部分改築）

・建築限界の確保，施工機械の規模，施工スペースに留意する必要があり，内空断面が小さいトンネルでは適用は難しい。

本対策

・吹付コンクリート工

・施工上の制約は比較的少ない。
・繊維補強コンクリートの適用により強度増加が可能である。

本対策

・線導水工，面導水工
裏面排水工

・漏水箇所周辺の地山状況（アンカーを設置する地山強度等）に留意する必要がある。
・吹付コンクリートの裏面処理等に利用される。

本対策

・排水処理施設・内空幅に留意した構造が必要である。

本対策

道路トンネル分科会
1）繊維補強コンクリートによる吹付コンクリート工a）吹付方式
湿式吹付工法は，吹付け機器が比較的小さく，粉塵が少ないため吹付面積がそれほど広くない条件での施工に適している。

b）吹付コンクリートの設計基準強度
素掘りトンネルでは，設計基準強度36N/㎜2の繊維補強コンクリートを適用することで吹付厚さを小さくすることが可能で，①内空断面が小さいトンネルでの断面の確保，②施工量低減
による経済性向上等の面から有効と考えられる。

図3.6.6 コンクリートの吹付方式

表3.6.8 吹付けコンクリートの配合決定のための基準

高強度吹付けコンクリート
注 1,2,3)
吹付け
コンクリート
注 1,2,3)

材令３時間に
おける強度
（N/㎟）

材令１日に
おける強度
（N/㎟）

材令28日に
おける強度
（N/㎟）

粗骨材の
最大寸法

最低セメント量
（㎏/㎥）

2

10

36

15

450

―

5

18

15

360

備考

道路トンネル分科会
2）不陸のある面での導水工
素掘りトンネルのような不陸のある面に設置可能な導水工の例を写真3.6.8，写真3.6.9に示す。

写真3.6.8 導水工設置状況

写真3.6.9 ドレン材

道路トンネル分科会
４．ＯＳＶ計測技術の適用について
4.1

はじめに

OSV（On-Site Visualization)とは，光ファイバー等のセンサーに生じる変状や多様な現象に関する有益な情報を簡単な装置でリアルタイムに「見える化」する計測技術である。
覆工背面の空洞充填は，注入箇所が「見えない」ため，通常は，注入圧及び注
入量で施工管理を行っている。しかし，事前調査でレーダ探査や削孔により空洞厚さを実測しても，設計数量と実際の注入量には乖離があり，誤差は一定ではな
いため，空洞を完全に充填できたかリアルタイムで確認できないことが課題であった。
本章では，POF（プラスチック光ファイバー,Plastic Optic Fiber）を利用した簡易に空洞充填状況を把握するOSV計測技術について，室内実験，フィールド実験で有効性を検証し，リアルタイムで空洞の充填状況を見える化した事例を紹介する。

道路トンネル分科会
4.2

ＯＳＶ計測技術による計測事例

表4.2.1 OSVの適用例（その１）計 測 例 トンネル建設中の内空変位の監視決められた変位増分ごとにLEDの色が青，
空色，緑，黄色，赤と変化する光る変位
計測概要
計を吹付けコンクリート表面に設置した例。（協力：鴻池組，北斗電子工業）

表4.2.3 OSVの適用例（その３）計 測 例 内空変位を監視した例
土被りの浅いトンネルを地上から地盤改良し，その後，掘削を進めた際の内空変計測概要 位を監視した例。（協力：西松建設，東亞エルメス）

概 要 図
概 要 図

表4.2.4 OSVの適用例（その４）表4.2.2 OSVの適用例（その２）計 測 例 トンネル建設中の坑口法面の監視例
トンネル坑口法面の動きを監視するため
計測概要 に光る変位計を設置した例。
（協力：鴻池組，北斗電子工業）

計 測 例 内空変位を監視した例
土被りの浅いトンネルを地上から地盤改良し，その後，掘削を進めた際の内空変計測概要 位を監視した例。（協力：西松建設，東亞エルメス）

概 要 図

概 要 図

道路トンネル分科会
表4.2.5 OSVの適用例（その５）表4.2.6 OSVの適用例（その６）計 測 例 レーザーセンサーを利用した例
吹付けコンクリート表面に設置したセンサーが決められたラインに沿って照射されているレーザー光線が装置のどの位置にあたっているかをセンシング
計測概要 して，そこからトンネルの内空変位を計算して表示した例。
（協力：錢高組，演算工房）

計 測 例 レーザーセンサーを利用した例
覆工コンクリートの打設が型枠最上部まで完全に行われているかどうかを確認するために，光ファイバーを利用した充填確認を行った例．この例では，ポンプから注入される生コンがセントル内を充填し最上部に確実に到達した際，ギャップ
計測概要 を有する光ファイバーセンサーのギャッ
プ空間を埋め，その部分の光を遮断する
ことによって充填を確認するしくみ．充填の様子はパソコンで明瞭に確認できる。
（協力：鹿島建設，レーザック，環境総合テクノス）

概 要 図
概 要 図

（↑パソコン上で充填を確認）

道路トンネル分科会
表4.2.7 OSVの適用例（その７）

計 測 例

OSVを活用したトンネル附属物の監視技術（国土交通省 点検支援技術性能カタログ（案）令和2年6月
技術番号 TN030001-V0020）

計測概要

光ファイバーを用いたOSVセンサー（現場可視化技術）により照明灯具等の附属物の脱落の異常を監視するものである。
本技術は，附属物の取付部材の腐食が進行し，監視を必要とするようなものを対象とし，計測対象附
属物の取付金具の一部に破断等が発生した場合，附属物等に発生する変位をOSVセンサーにて検知するものである。（協力：パシフィックコンサルタンツ）
以下に示す３段階の開発のうち，フェーズ１の段階である

概 要 図

設置模式図
本技術の開発段階（↑模擬トンネルにおける計測機器の設置状況）

道路トンネル分科会
表4.2.8 OSVの適用例（その８）
計 測 例

画像アプリを利用した計測例

計測概要

スマートフォンやタブレットの様なモバイル機器のカメラを有効利用してPOFが捉えた光データをデジタル処理し，最終的にはモニタリングシステム全体の大幅なコストカットを実現する方法である。
近年のモバイル機器はほとんどの機種が小型カメラを内蔵しており，多くの場合，機器の前側と後側の両方に最低1個ずつ装着されている。さらに，レンズの小型化によって，カメラが光を取り入れる部分の大きさがおおよそ2mm程度のものが多く，このサイズがPOFの外径2.2mm（POF本体の直径は1mmで被覆を含める場合）に近いことから，光データを持ち帰ったPOFを直接カメラに当てることによって，それをモバイル装置内のアプリソフトで分析することが可能となる。

概 要 図

画像処理アプリを使ったモニタリングの概念図

道路トンネル分科会
表4.2.9 OSVの適用例（その９）
計 測 例

OSVを活用したトンネル附属物の監視技術＋画像アプリを利用した計測例

計測概要

適用例（７）で紹介したＯＳＶを活用したトンネル附属物の監視技術が試行されており，現地にて監視状況を視察した。また，適用例（８）で紹介した画像アプリを利用した計測を試行し，スマートフォンでモニタリングが可能であることを確認した。

概 要 図
設置状況1(照明からの配線)

設置状況2(光ファイバー)画像アプリを利用した計測状況(スマートフォンの画面で青色確認→附属物に変位がなくＯＫ）

道路トンネル分科会
表4.2.12 OSVの適用例（その12）
計 測 例

ＰＯＦセンサーを用いた地下鉄構造物の漏水検知モニタリング

計測概要

現在地下鉄トンネルにおける漏水への対応は適切なトンネルの維持のため必要不可欠となっている。その対策として漏水検知の為に光ファイバーセンサーを用いて東京の地下鉄にてモニタリングを行った。
下図のように二本のファイバーの先端を接着し，その先端部分をそれぞれ45 度に切断したRR（Reflection&Refraction）センサーを用いる。このRR センサーの中を光は下
図のような経路で光源から受光部に届く。このセンサーは切断面に存在する物質の屈折率と光ファイバーの屈折率の差によって受光部に届く光の量が変化することで，先端の物質の屈折率変化をモニタリングすることができ，漏水の検知が可能となっている。（協力：東京地下鉄,地域地盤環境研究所,レーザック）

概 要 図

ＲＲセンサーの模式図

センサー設置の外観

道路トンネル分科会
4.3
4.3.1

ＰＯＦギャップセンサーを利用した空洞充填確認
概要

POFを用いたセンシングでは基本的には，計測の対象となっている事象の変化を光の変化（明るさや色合い）として捉えて，それを光専用のデータロガーで記録することになる。計
測対象箇所に，自然光などが存在する場合には1本のPOFでモニタリングが可能となる。計測
対象箇所に光がないケース（暗部や地盤内部など）では1本のPOFを光供給目的で使用し，2本目のPOFが反射光や透過光をデータロガーに持ち帰る役割を果たす。
本実験では充填材料の到達確認が目的であることから，GAP fiber sensor （略称GAPセンサー）を採用する。
POF（直径1mm）

L1

GAP（高さ5mm）

GAPセンサー保持用のホルダーLR

図4.3.1 POFだけを用いたセンシングの種類

図4.3.2 GAPセンサーの概念図

センサロッド道路トンネル分科会
図4.3.4は，空洞にギャップセンサーの高さを変えて設置し，充填状況を確認するイメージ図である。
ギャップセンサー

ギャップセンサー

ギャップセンサー

地山

地山

地山

注入材
(発砲ウレタン)

覆工

覆工

注入材
(発砲ウレタン)覆工①注入前②注入途中段階③注入完了

ギャップセンサー設置完了上下
ギャップセンサーとも光を透過していることを確認

下側ギャップセンサー間に注入材が充填されて光が透過できな
くなり，数値・明るさに異変を確認。
上側の数値・明るさは注入前と変わらない。

上側ギャップセンサー間にも注入材が充填されて光が透過できなくなり，上下ギャップセン
サーとも数値・明るさに異変を確認。

図4.3.4 ギャップセンサーによる空洞充填確認イメージ図

道路トンネル分科会
4.3.2

室内実験による確認

現場フィールド実験に向けて，ＰＯＦギャップセンサーを試作し，室内試験で発泡ウレタン注入材の充填をギャップセンサーで検知可能か確認を行った。
最近採用事例が多い非セメント系の発泡ウレタン（発泡倍率40倍）を使用した。
A) セメント系注入材に比べて単位体積重量が極めて小さい。
B) 硬化時間が短く，水中でも発泡・硬化し，湧水の材料分離が生じにくい。
C) 施工機材が軽量かつコンパクトで，施工性（搬入・移動）に優れる。
D) 注入材のリークが少ないため，限定注入が可能である。

図4.3.5 40倍発泡ウレタンの発泡状況

道路トンネル分科会(2)試験結果
ギャップユニットを付けた光ファイバーを容器内に入れて40倍発泡ウレタンを発泡させ充填確認を行った。ウレタンが発泡しギャップユニットに到達した段階
で急激に光の変化がみられ，システムの有効性が確認できた。
室内試験の状況写真を以下に示す。

道路トンネル分科会
4.3.3

下五原トンネルの背面空洞充填確認
地山(1) 概要背面空洞

実験日：令和元年11月20日（水）21cm

場所：広島県広島市佐伯区 一般国道433号

30cm

46cm

覆工コンクリート

69cm
83cm

75cm

下五原トンネル（全長162m,幅員7m）
本フィールド実験は，神戸大学芥川研究室，
株式会社マシノとの共同研究である。

C1注入孔(a) C1注入孔と観測孔の配置
下五原トンネル(b) GAPセンサーの設置が完了した様子
図4.3.6 下五原トンネル位置図

図4.3.7 C1注入孔とその近傍に設置した3つの観測孔

道路トンネル分科会
光の変化を肉眼でも確認するため，2系統のGAPセンサー用のホルダーを使用した。

500

450

400

350

光強度

300

C1+0.5 下C1+0.5 上

250

C1+1.0 下C1+1.0 上

200

C1+1.5 下C1+1.5 上

150

100

50

1
22
43
64
85
106
127
148
169
190
211
232
253
274
295
316
337
358
379
400
421
442
463
484
505
526
547
568
589
610
631
652
673
694
715
736
757

0

図4.3.8 POF専用データロガー用と肉眼確認用の2系統のPOFを設置できるGAPセンサーホルダー
L1

L1

LR

LR

図4.3.10 GAP空間の状態によって受け取る光の量が増大するメカニズム

経過時間 (秒)図4.3.9 C1注入孔から実施した充填作業のモニタリング結果

図4.3.11 GAPセンサーの概念図

道路トンネル分科会
また，今回のフィールド実験においては肉眼でも充填が確認できるよう，すべてのGAPセンサーに2系統のPOFをセットしていた。ある観測孔の下側＆上側の2つのGAPセンサーに取り付けられた第2系統のPOFが捉えた光の状態を見ると，この観測孔では上側（写真内で左側のPOF）が先に充填完了の状態となり，時間の経過とともに下側が遅れて充填完了となったことが肉眼で確認できることがわかる。

(a) Step 1(3)考察(b) Step 2(c) Step 3

図4.3.12 肉眼によって充填確認を行った例

室内実験とフィールド実験を通して，提案するGAPセンサーが発泡ウレタンによる充填作業の進展を効率よくモニタリングできることが確認できた。GAPセンサーの製作は比較的低コストで可能であることと，充填確認は最終的には肉眼で行うだけでも良いので，トンネルの背面空洞の注入作業の品質確保の観点から多点でのモニタリングを必要に応じて実施することが推奨される。

道路トンネル分科会
5. まとめ5.2

背面空洞充填対策の精度向上について

 注入量の精度向上のために調査数量(レーダ側線，ボーリング調査)を増やすことは否定しないが，乖離原因には岩盤状況等も影響するため，留意が必要である。
 設計数量算出に際しては，既往実績等を参考に乖離を見越した割増しを当初より見込んでおくことが望ましい。工事規模，地山条件等の影響を受けると考えられるが1.5～2.0倍程
度の注入率と考えられる。
 注入量の乖離としては，増加のみならず減少の可能性を有することが確認できた。補修対策工事のなかで空洞充填対策費は大きな要素となるので，複数年度に跨っての対策実施の可能性や，複数トンネルの同時発注による平準化といった対応にも配慮が必要である。
 乖離により注入量が増加する場合，セメント系材料の場合は薄肉覆工への荷重増，ウレタ
ン系材料の場合は発熱による異臭リスクが懸念されるので，注入材の選定に際しては留意が必要である。
 ウレタン系注入材により空洞充填が既に実施されていても，覆工レーダ探査では確認できないため，補修対策履歴の整理が重要となる。

道路トンネル分科会
5.3

素掘りトンネル維持管理について 素掘り面の地山評価など地質的な評価が重要となることから，健全度評価，判定にあたっては，地質およびトンネルの専門技術者を配置することを提言した。
 D等級の地山では，トンネルの自立性や肌落ち等の問題が懸念されるため，内巻
き補強等の対策が必要である。そのため，最新の切羽評価基準を入手し，施工時や維持管理時における参考資料として提示した。
 トンネル工事における吹付けコンクリート技術の動向を確認し，繊維補強コン
クリートや高強度コンクリートの配合事例等を提示した。
 対策事例などを収集し，今後の補修設計の参考として提言した。

5.4

ＯＳＶ計測技術の適用について

 ＰＯＦギャップセンサーを利用したウレタン注入充填確認を室内，現場実験し，安価で容易に計測できる計測システムを構築し，その有用性を確認した。
 現場視察により，トンネルの付属設備（照明灯具）について光ファイバーを用いたＯＳＶ技術が活用されており，今後，点検方法の簡素化，効率化などの参考になることを確認した。

道路トンネル分科会

ご清聴ありがとうございました。